JP6399017B2 - 発光装置 - Google Patents

発光装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6399017B2
JP6399017B2 JP2016037279A JP2016037279A JP6399017B2 JP 6399017 B2 JP6399017 B2 JP 6399017B2 JP 2016037279 A JP2016037279 A JP 2016037279A JP 2016037279 A JP2016037279 A JP 2016037279A JP 6399017 B2 JP6399017 B2 JP 6399017B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light emitting
emitting device
emitting element
translucent member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016037279A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017157610A (ja
Inventor
健司 小関
健司 小関
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Priority to JP2016037279A priority Critical patent/JP6399017B2/ja
Priority to EP17157151.6A priority patent/EP3211678B1/en
Priority to US15/439,211 priority patent/US10184619B2/en
Publication of JP2017157610A publication Critical patent/JP2017157610A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6399017B2 publication Critical patent/JP6399017B2/ja
Priority to US16/213,255 priority patent/US10274140B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/02Combinations of only two kinds of elements
    • F21V13/08Combinations of only two kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements and reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/66Details of globes or covers forming part of the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/68Details of reflectors forming part of the light source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/06Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material
    • F21V3/08Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by the material the material comprising photoluminescent substances
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V7/00Reflectors for light sources
    • F21V7/0025Combination of two or more reflectors for a single light source
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements
    • H01L33/60Reflective elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141Light emitting diodes [LED]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32Optical layout thereof
    • F21S41/36Combinations of two or more separate reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • H01L33/505Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Description

本発明は、発光装置に関する。
近年、半導体発光素子は、蛍光灯に代わる照明用の光源のみならず、車両のヘッドライトなどの投光器、投光照明等の良好な指向性及び高い輝度を有する光源として利用されている。
このような用途に用いられる発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この発光装置は、高い輝度を可能とするために、発光素子を被覆して接合される透光性部材の外周側面を下面に向かって広がる傾斜面とし、その下面のうち、発光素子と接合されていない部分と傾斜面とが光反射性樹脂で被覆されている。
特開2010−272847号
しかしながら、車両用途等の発光装置には、より高輝度な光を照射する光源が求められている。
本開示の一実施形態の発光装置は、発光素子と、前記発光素子上に配置され、第1上面と、下面と、第1側面と、該第1側面よりも外側に位置する第2側面とを有する透光性部材と、前記第1側面を被覆する第1光反射性部材と、前記第1光反射性部材の側面、前記透光性部材の第2側面及び前記発光素子の側面に配置される第2光反射性部材と、を備える。
本発明の一実施形態の発光装置は、より高輝度な発光装置とすることができる。
本発明の実施形態の発光装置を示す概略平面図である。 図1AのA−A’線断面図である。 本発明の実施形態の発光装置に用いられる透光性部材を示す概略平面図である。 図2AのB−B’線断面図である。 本発明の実施形態の発光装置に用いられる透光性部材及び第1光反射性部材を示す概略断面図である。
本願においては、各図面が示す部材の大きさ、位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。以下の説明において、同一の名称及び符号は、同一又は同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。一実施例及び一実施形態において説明された内容は、他の実施例及び他の実施形態等に利用可能である。
本実施形態の発光装置10は、図1A乃至図3に示すように、発光素子1、透光性部材2、第1光反射性部材3、第2光反射性部材6を備える。透光性部材2は発光素子1上に配置されており、第1上面2aと、下面2bと、第1側面2cと、第1側面2cよりも外側に位置する第2側面2dとを有する。第1光反射性部材3は透光性部材2の第1側面2cを被覆し、第2光反射性部材6は第1光反射性部材3の側面と透光性部材2の第2側面2dと発光素子1の側面に配置される。平面視において、第2光反射性部材6は、透光性部材2の第2上面の周囲を取り囲み、発光装置10の上面の一部を構成している。
(発光素子)
発光素子1は公知のものを利用でき、例えば、サファイア等の透光性基板上に、発光層を含む積層構造が形成された発光ダイオードを用いることができる。発光素子1は任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色系、緑色系の発光素子としては、ZnSe、窒化物系半導体(InAlGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPなどの半導体層を用いたもの、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどの半導体層を用いたもの等が挙げられる。
発光素子1は、半導体積層体の同一面に正負一対の電極を有する構造とすることにより、発光素子を実装基板にフリップチップ実装することができる。この場合、半導体積層体における、一対の電極が形成された面と対向する面が発光素子1の光取り出し面となる。
本実施形態では、発光素子1は、同一面に設けられた一対の電極が接続部材を介して基板4が備える配線5にフリップチップ実装されている。発光素子1は、電極が形成された面を下面として、下面と対向する上面を光取り出し面としている。
発光素子1は、1つの発光装置において1つ又は複数含まれていてもよい。言い換えると、発光素子1は、1つの透光性部材2によって、1つ又は複数が被覆されていてもよい。1つの透光性部材2によって複数の発光素子1を被覆する場合、複数の発光素子1は、全体として平面視で矩形状になるように、整列して配置されることが好ましい。これにより、透光性部材2の下面2bと複数の発光素子群の外縁形状とを略一致させやすくなり、発光装置10の発光面となる透光性部材2の第1上面2a端部における発光色むらが低減できる。
(透光性部材2)
透光性部材2は、発光素子1の光取り出し面を被覆し、発光素子1から出射される光を透過させ、外部に放出することが可能な部材である。
透光性部材2は、図2A及び2Bに示すように、第1上面2aと、下面2bと、第1側面2cと、第1側面2cよりも外側に位置する第2側面2dとを有する。第1上面2aは、発光装置10の発光面として、発光素子1からの光を外部に出射する面であり、下面2bは、発光素子1の光取り出し面を被覆する面である。
透光性部材2の第1上面2aは、凹凸形状、曲面形状、レンズ形状であってもよいが、透光性部材2の第1上面2a及び下面2bは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。本明細書において略平行とは、いずれか一方の面が他方の面に対して±5°程度の傾斜が許容されることを包含する。このような形状により、発光面となる透光性部材2の第1上面2aにおいて、正面輝度が均一な発光色むらの少ない発光装置10とすることができる。透光性部材2の厚み(下面2bから第1上面2aまでの高さ)は、例えば、50〜300μm程度とすることができる。
透光性部材2の第1側面2cは、第2側面2dの上方に配置されていることが好ましい。言い換えると、第1側面2cは、第2側面2dよりも、発光素子1から遠い側に配置されていることが好ましい。さらに言い換えると、透光性部材2の下方よりも上方の平面積が小さいことが好ましい。このような構造をした透光性部材2を発光素子上に配置することにより、透光性部材2の第1上面2aを発光装置10の発光面とした際に、発光面を絞った正面輝度の高い発光装置10とすることができる。
第1側面2c及び第2側面2dは、それぞれ略平坦面であり、互いに略平行であることが好ましい。また、第1側面2c及び第2側面2dは、それぞれ、第1上面2a及び下面2bに対して略垂直であることが好ましい。特に、第1側面2cは、第1上面2aに接し、第1上面2aに対して略垂直な面であることが好ましい。第1側面2cが、第1上面2aに接し、第1上面2aに対する垂直面であることにより、第1上面2aを発光装置10の発光面とした際に、発光部(透光性部材の第1上面2a)と、非発光部(後述する透光性部材2の周辺の第2光反射性部材6上)との境界が明確となり、より正面輝度の高い発光装置10を得ることができる。
また、第2側面2dは、下面2bに接し、下面2bに対する略垂直面であることが好ましい。第2側面2dが、下面2bに接し、下面2bに対する略垂直面であることであることにより、発光素子1と透光性部材2との接合に接着材を用いる場合に、接着材が第2側面へ濡れ広がるのを抑制できる。本明細書において略垂直とは、いずれか一方の面が他方の面に対して90°±5°程度の角度を成すことを意味する。
第2側面2dは、段階的に第1側面2cに対して外側に位置していてもよいが、段差によって外側に位置していることが好ましい。従って、透光性部材2は、第1側面2cと第2側面2dとの間に第2上面2eを有していることが好ましい。
第2上面2eは、第1上面2a及び/又は下面2bに対して傾斜していてもよいが、第1上面2a及び/又は下面2bに略平行な面を有することが好ましい。これにより、第2上面2e上に後述する第2光反射性部材6が配置される場合には、第2上面2e上に配置される第2光反射性部材6の厚みが均一になりやすい。よって、第2光反射性部材6の厚みの不均一による第2光反射性部材6の上面への漏れ光が抑制され、発光装置10における発光部(透光性部材の第1上面2a)と、非発光部(第1上面2aの周辺の第2光反射性部材6上)との境界が明確で、より正面輝度の高い発光装置10を得ることができる。
第2上面2eは、平面視で透光性部材2の外周に沿って配置される。透光性部材2の外周の一部において、第2上面2eの幅は異なっていてもよいが、全外周にわたって、略一定の幅であることが好ましい。
透光性部材2の下面2bからの第1側面2cまでの高さH(図2B参照)は、例えば、透光性部材2の厚み(つまり透光性部材2の第1上面2aからと下面2bまでの高さ)の5〜50%程度が好ましく、15〜25%程度がより好ましい。高さHの値が大きいほど、第2上面2e上方に配置される第2光反射性部材6の量が少なくなり、発光装置10の発光面側において、第1上面2aの周辺の第2光反射性部材6を介して光が漏れる虞がある。また高さHの値が小さいほど、欠けなどが生じやすく、また発光素子1からの光が第1上面2aに伝播されにくくなる。
透光性部材2の下面2bの面積は、発光素子1の上面の面積よりも大きいことが好ましい。複数の発光素子1が1つの透光性部材2によって被覆されている場合、透光性部材2の下面2bは、複数の発光素子1それぞれの光取り出し面の全部を被覆することが好ましい。これにより、発光素子1の光出射面の全てが透光性部材2で被覆することができるため、光のロスを低減することができる。また、透光性部材2を、発光素子1の上方に配置させる際に、多少の位置ずれが生じたとしても、発光素子1の上面を全て透光性部材2の下面2bで覆うことができるため、位置ずれによる輝度の変化が殆ど発生しない。その結果、発光装置10の製造における歩留まりを向上させることができる。さらに、後述するように、発光素子1と透光性部材2との接合に接着材を用いる場合、発光素子1より透光性部材2を大きくすることで、接合時における透光性部材2の側面への接着材の漏れや這い上がりを防止することができる。具体的には、透光性部材2の下面2bの面積は、透光性部材2が被覆する全ての発光素子1の上面の面積の和に対して、105〜200%の範囲で大きな面積になるように形成されていることが好ましい。
ここで、上述した面積とは、透光性部材2の下面2b及び発光素子1の上面が平坦面である場合、それらの平面積を意味し、平坦面でない場合、平面視における透光性部材2の下面2b及び発光素子1の上面の外縁内の面積を意味する。
透光性部材2の第1上面2aの面積は、発光装置10が備える一つ以上の発光素子の上面面積の和よりも小さいことが好ましい。この際、平面視において、透光性部材2の第1上面2aの縁は、基板上に配置された複数の発光素子群の外縁より内側に位置することが好ましい。
さらに、透光性部材2の第1上面2aの面積は、透光性部材2の下面2bの面積に対して、70%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましい。このように上面2aの面積を下面2bの面積よりも小さくすることにより、透光性部材2の下面2bから入射された発光素子1からの出射光を、より小さな面積である第1上面2a(つまり発光装置10の発光面)から放出させることができる。つまり、発光装置10は、透光性部材2により発光素子からの出射光が絞られるため高輝度となり、より遠くを照らすことが可能となる。
透光性部材2の第1上面2aと下面2bとは、共に略矩形状であり、平面視でそれぞれの中心が重なるように形成されていることが好ましい。これにより、発光装置10の発光面(つまり第1上面2a)における発光ムラを抑制することができる。
このように、透光性部材2に第1側面2cとこれよりも外側に位置する第2側面2dとを有する場合には、下面2b側において、発光素子1から出射される光の全てを受光し得る面積を確保することができる。加えて、第1上面2a、つまり、発光装置10の発光面側において、受光した光を、発光素子1より小さい平面積で出射させることができる。その結果、輝度の向上を図ることができる。
透光性部材2は、光拡散材や、発光素子1から入射される光の少なくとも一部を波長変換可能な蛍光体を含有することができる。蛍光体を含有する透光性部材2は、例えば、蛍光体の焼結体や、樹脂、ガラス、他の無機物等に蛍光体粉末を含有させたものが挙げられる。蛍光体の焼結体としては、蛍光体だけを焼結して形成したものでもよいし、蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結して形成したものでもよい。蛍光体と焼結助剤との混合物を焼結する場合、焼結助剤としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化チタン等の無機材料を用いることが好ましい。これにより、発光素子1が高出力であったとしても、光や熱による焼結助剤の変色や変形を抑制することができる。透光性部材2は、光透過率が高いほど、後述の第1光反射性部材3との界面において、光を反射させやすいことから、輝度を向上させることができるため好ましい。なお、透光性部材2は、発光素子1からの光出力が大きい場合には、無機物のみで構成されることがより好ましい。
透光性部材2に含有させる蛍光体としては、発光素子1からの発光で励起可能なものが使用される。例えば、以下に示す具体例のうちの1種を単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。青色発光素子又は紫外線発光素子で励起可能な蛍光体の具体例としては、セリウムで賦活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えばY(Al,Ga)12:Ce)、セリウムで賦活されたルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(例えばLu(Al,Ga)12:Ce)、ユウロピウムおよび/又はクロムで賦活された窒素含有アルミノ珪酸カルシウム系蛍光体(例えばCaO−Al−SiO:Eu)、ユウロピウムで賦活されたシリケート系蛍光体(例えば(Sr,Ba)SiO:Eu)、βサイアロン系蛍光体(例えばSi6−zAl8−z:Eu(0<Z<4.2))、CASN系蛍光体(例えばCaAlSiN:Eu)、SCASN系蛍光体(例えば(Sr,Ca)AlSiN:Eu)等の窒化物系蛍光体、マンガンで賦活されたフッ化珪酸カリウム系蛍光体(例えばKSiF:Mn)、硫化物系蛍光体、量子ドット蛍光体などが挙げられる。これらの蛍光体と、青色発光素子又は紫外線発光素子と組み合わせることにより、様々な色の発光装置(例えば白色系の発光装置)を製造することができる。白色に発光可能な発光装置とする場合、透光性部材に含有される蛍光体の種類、濃度によって白色となるよう調整される。このような蛍光体を透光性部材2に含有される場合、蛍光体の濃度を、例えば5〜50質量%程度とすることが好ましい。
透光性部材2に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。
(接着材7)
発光素子1と透光性部材2とは接着材7で接合することができる。接着材7は、発光素子1の上面から側面の少なくとも一部に連続すると共に、第2光反射性部材6と発光素子1の側面との間に介在して設けられる。第2光反射性部材6と発光素子1の側面との間に介在する接着材7の上面は、透光性部材2の下面2bと接合して設けられている。
接着材7は、エポキシ又はシリコーンのような周知の接着剤、高屈折率の有機接着剤による接着、低融点ガラスによる接着などで行うことができる。なお、接着材7は、無機系接着材であることがより好ましい。接着材7が無機系接着材であると、熱及び光で劣化し難いため、特に高輝度の光を照射する発光素子1を用いる場合に都合がよい。接着材7は、発光素子1の上面と併せて側面にまで設けられることが好ましい。接着材7は、発光素子1の側面まで設けられることで、透光性部材2の下面2bと発光素子1の側面との間に濡れ広がり、透光性部材2の下面2bの縁部まで連続するフィレットを形成する。フィレットは、平面視矩形の発光素子1の四つの側面を覆うように形成される。接着材7がフィレットを備えることにより、発光素子1の側面側からの光も合せて透光性部材2に入射させることができ、発光装置10の光取り出し効率を上げることができる。また、フィレットは、発光素子1の側面において高さ方向の中心よりも下方となる位置までに形成されることが好ましい。なお、透光性部材2と発光素子1との「接合」は、圧着、焼結、水酸基接合法、表面活性化接合法、原子拡散結合法などの直接接合法などによる直接接合を用いてもよい。
透光性部材2の第1側面2c及び第2側面2dは、透光性部材2を分割して個片化する際に、ダイシングブレードの刃先角及び刃幅を適宜選択、変更することにより上述した形状に形成することができる。例えば、ハーフダイシングにより透光性部材2の厚み方向に溝を形成した後、ハーフダイシングに用いたブレードの刃幅と異なる刃幅のブレードを用いて透光性部材2を切断すること等により形成することができる。
(第1光反射性部材3)
第1光反射性部材3は、透光性部材2の第1側面2cを被覆する部材である。第1光反射性部材3は、平面視において、透光性部材2の第1側面2cの周囲に設けられている。第1光反射性部材3は、透光性部材2の第1側面2cの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第1側面2cの全面を被覆することがより好ましい。さらに、第1光反射性部材3は、透光性部材2の第2上面2eの少なくとも一部を被覆することが好ましく、第2上面2eの全面を被覆することがより好ましい。
例えば樹脂等の有機物を含む部材が透光性部材2と接すると、高密度の光や熱応力により、透光性部材2と接する領域にクラックが生じる虞がある。特に、発光装置10の発光面である透光性部材2の第1上面2aの周囲にクラックが生じると、割れ目から光が抜けてしまい、発光装置10としての輝度が低下してしまう。そこで本実施形態では、第1上面に連なる第1側面2cと接するように第1光反射性部材3を設ける。これにより、仮に、第1光反射性部材にクラックが生じたとしても、第1光反射性部材と第2光反射性部材の界面でクラックの進行が抑制されるため、クラックが発光装置10の上面まで達することを抑制することができ、高輝度の発光装置10とすることができる。
特に、透光性部材2の第1側面2cの側方の領域と第2上面2eの上方の領域とは、第1側面2cから出射される光と第2上面2eから出射される光とが集中するため、より高密度の光が照射される。このため、第2上面2eが、透光性部材2の外周全部に沿って配置される場合、第1光反射性部材3は、透光性部材2の外周側面である第1側面2cを連続して覆うことが好ましい。このように、複数方向からの光が集中する領域に優先的に第1光反射性部材3を設けることにより、クラックが発光装置10の外表面へ到達するのを抑制することが可能となる。
また、透光性部材2の第1上面2aの面積は下面2bの面積よりも小さいため、第2上面2eの上方の領域に配置される第2光反射性部材6の厚みは、第2側面2dの側方に配置される第2光反射性部材6よりも、発光素子1と第2側面2dの高さの分だけ小さくなる。このため、駆動時の熱応力により厚みの小さい領域の第2光反射性部材6が、厚みの大きい外周側(つまり体積の大きい側)の第2光反射性部材6の熱膨張に引っ張られて、クラックが発生したり、第2光反射性部材6が透光性部材2から剥離してしまう虞がある。本実施形態では、第1側面2cと第2光反射性部材との間に第1光反射性部材3を介在させることにより、第2光反射性部材6と透光性部材2との間に剥がれによる隙間が生じることを抑制することができる。
第1光反射性部材3の形状は、膜状、第2上面2eを底面とする四角錐状又はこれらの変形形状とすることができる。つまり、断面視における第1光反射性部材3の幅は、その高さ方向の位置によって異なっていてもよい。なかでも、第1光反射性部材3は、後述する第2光反射性部材6側、言い換えると、第1側面2c及び第2上面2eの双方に対向する外面が湾曲面であることが好ましい。この湾曲面は、第1側面2cと第2上面2eとの双方に接することが好ましく、第1側面2cの上端と第2上面2eの縁の双方に接することがより好ましい。また、この湾曲面は、第2光反射性部材6側に凹の湾曲面であることが好ましい。このような形状によって、発光装置の発光面側に占める第1光反射性部材3の割合をより低くして、第1光反射性部材3にクラックが生じた際の発光面側への光漏れを抑制することができる。
第1光反射性部材3は、取り扱い及び加工が容易であることから、樹脂を含む部材によって形成されていることが好ましい。
第1光反射性部材3は、上述した透光性部材2を準備した後、その外周、つまり、第1側面2cと第2上面2eとに、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。このような方法により、第1光反射性部材3を安定した形状で形成することができる。
第1光反射性部材は、発光素子1から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂の1種以上を含む樹脂又はハイブリッド樹脂等からなる樹脂部材に、光反射性物質を含有させることにより形成することができる。光反射性物質としては、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ムライトなどが挙げられる。第1光反射性部材3における光反射性物質等の含有量は、例えば、母材となる樹脂部材100重量部に対し、光反射性物質は20〜60重量部含有されていることが好ましく、特に25〜35重量部含有されていることが好ましい。
(第2光反射性部材)
発光装置10は、図1A及び図1Bに示すように、発光素子1、透光性部材2、第1光反射性部材3を包囲する第2光反射性部材6を備える。具体的には、第2光反射性部材6は、前記第1光反射性部材、前記透光性部材の第2側面及び前記発光素子の側面を覆うように配置される。ただし、透光性部材2の第1上面2aは、第2光反射性部材6で被覆されず、第2光反射性部材6から露出していることが好ましい。その際、透光性部材2の第1上面2aと第2光反射性部材6の上面とを面一とするか、第2光反射性部材6の上面が透光性部材2の第1上面2aより低いことが好ましい。
一般に、光出射面となる透光性部材の上面から出射された光は、横方向にも広がりを有する。第2光反射性部材の上面が、透光性部材の上面の高さよりも高い場合には、透光性部材の上面から出射された光が第2光反射性部材に当たって反射され、配光のばらつきが生じる。よって、透光性部材及び第1光反射性部材の側面を第2光反射性部材で覆い、それらの側面の外周を覆う第2光反射性部材の高さを低くすることにより、出射された光を外部に直接取り出すことができる。
また、発光素子1が、実装基板等の基板上に配置される際には、第2光反射性部材6は、発光素子1と基板との間にも配置されていることが好ましい。さらに、発光素子が複数配列されている場合は、第2光反射性部材6は、複数の発光素子間にも配置されていることが好ましい。ある一つの発光素子から出た光が、隣の発光素子まで伝播して減衰すること防ぎ、光取り出し効率を上げるためである。
第2光反射性部材6は、発光素子1から出射される光を反射することができる材料から形成される。具体的には、上述した第1光反射性部材3と同様の樹脂部材を用いることができる。第2光反射性部材6における光反射性物質等の含有量は、例えば、母材となる樹脂部材100重量部に対し、光反射性物質は20〜80重量部含有されていることが好ましく、特に55〜65重量部含有されていることが好ましい。第2光反射性部材に含有される光反射性物質の含有量を、第1光反射性部材に含有される光反射性物質の含有量より多くすることにより、発光装置外部への光漏れをより抑制することが可能となり好ましい。
第2光反射性部材6は、例えば、射出成形、ポッティング成形、印刷法、トランスファーモールド法、圧縮成形などで成形することができる。
第2光反射性部材6の形成は、第1光反射性部材3の硬化後に行うことが好ましい。これにより、第1光反射性部材3と第2光反射性部材6とに同じ材料を用いたとしても、両者間に界面が形成されるため、上述したクラックの進行を抑制することができる。また、例えば、第2光反射性部材6に第1光反射性部材3よりも低弾性(軟質)の樹脂材料を用いることにより、上述したクラックの発生や、第2光反射性部材の剥がれを抑制することが可能となり好ましい。
発光装置10には、ツェナーダイオード等の保護素子を搭載してもよい。保護素子を、第2光反射性部材6に埋設することにより、発光素子1からの光が保護素子に吸収されたり、保護素子に遮光されたりすることによる光取り出しの低下を防止することができる。
(基板)
発光装置では、図1A及び図1Bに示したように、発光素子1は、通常、基板4に載置されている。
基板の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、BTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
基板4は、通常、その表面に発光素子1と接続される配線5を有するものが用いられる。配線5の材料は、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、プラチナ、チタン、タングステン、パラジウム、鉄、ニッケル等の金属またはこれらを含む合金等によって形成することができる。また、基板の上面に形成される配線は、発光素子1からの光を効率よく取り出すために、その最表面が銀又は金などの反射率の高い材料で覆われていることが好ましい。配線は、電解めっき、無電解めっき、蒸着、スパッタ等によって形成できる。例えば、発光素子の基板への実装にAuバンプを用いる場合、配線の最表面にAuを用いることで、発光素子と基板との接合性が向上できる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
実施例1
図2A及び2Bに示す透光性部材2を用いて、図3に示す第1光反射性部材3を形成し、これを用いて、図1A及び1Bに示す発光装置10を作製し、輝度分布を測定した。
この発光装置10は、基板4上に、発光素子1(サイズ:0.8mm×0.8mm)が2個直列に載置されている。基板4は、熱電導率が170W/m・K程度の窒化アルミニウム板材の表面に、チタン、パラジウム、金がこの順にパターン蒸着されたものであり、その上にさらに金メッキが施されている。発光素子1は、金からなるバンプによって、フリップチップ実装されている。
発光素子1は、ガラス中にYAG蛍光体が分散されてなる板状の透光性部材2(YAG蛍光体を5〜10質量%含有)によって、その上面を被覆されている。透光性部材2の第1上面2aの大きさは約0.6mm×約1.55mm、下面2bの大きさは約1.95mm×1.0mmで、それぞれ略矩形状である。第1側面2cと第2側面2dとの間に位置する第2上面2eは、透光性部材2の全外周に沿って配置されており、その幅は約0.2mmである。
発光素子1と透光性部材2とは、シリコーン樹脂からなる導光性の接着材によって接合されている。透光性部材2の下面2bから第1上面2aまでの高さは約230μmで、うち下面2bからの第1側面2cまでの高さHは約50μmである。
第1光反射性部材3は、シリコーン樹脂100重量部に対し、酸化チタンが30重量部含有されており、ポッティング成形によって、透光性部材2の第1側面2cと第2上面eを完全に被覆するように形成されている。
発光素子1、透光性部材2及び第1光反射性部材3の側面は、ポッティング成形により、第2光反射性部材6で包囲されている。第2光反射性部材6は、シリコーン樹脂100重量部に対し、酸化チタンが60重量部含有されている。
このような発光装置10は、発光部と非発光部との境界がより明確となり、より正面輝度の高い発光装置とすることができる。
本発明の発光装置は、車載用光源のほか、照明用光源、各種インジケーター用光源、ディスプレイ用光源、液晶のバックライト用光源、信号機、車載部品、看板用チャンネルレターなど、種々の光源に使用することができる。
1 発光素子
2 透光性部材
2a 第1上面
2b 下面
2c 第1側面
2d 第2側面
2e 第2上面
3 第1光反射性部材
4 基板
5 配線
6 第2光反射性部材
10 発光装置

Claims (13)

  1. 発光素子と、
    前記発光素子上に配置され、第1上面と、前記発光素子の上面に接合される下面と、前記第1上面に連なる第1側面と、該第1側面よりも外側に位置し、前記下面に連なる第2側面と、前記第1側面と前記第2側面との間に位置する第2上面とを有する透光性部材と、
    前記第1側面及び前記第2上面を被覆する第1光反射性部材と、
    前記第1光反射性部材の側面、前記透光性部材の第2側面及び前記発光素子の側面に配置される第2光反射性部材とを備え
    前記第1光反射性部材は、前記第2光反射性部材側に湾曲面を有し、該湾曲面は、前記第1側面と前記第2上面とに接する発光装置。
  2. 前記第1上面と前記第2上面とは平行である請求項に記載の発光装置。
  3. 前記第1側面は、前記第1上面に接し、該第1上面に対する垂直面である請求項1又は2に記載の発光装置。
  4. 前記第2側面は、前記下面に接し、該下面に対する垂直面である請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
  5. 前記湾曲面は、前記第2光反射性部材側に凹の湾曲面である請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光装置。
  6. 前記第1光反射性部材は、前記透光性部材の外周側面を連続して覆う請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  7. 前記透光性部材は、蛍光体を含有する請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  8. 前記第1光反射性部材は、樹脂部材によって形成されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  9. 前記第2光反射性部材は、前記第1光反射性部材と同じ樹脂部材によって形成されている請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  10. 前記透光性部材の前記第1上面の面積は、当該透光性部材の前記下面の面積の50%以下である請求項1〜のいずれか1つに記載の発光装置。
  11. 前記発光素子と前記透光性部材とを接合する接着材を備える請求項1〜10のいずれか1つに記載の発光装置。
  12. 前記透光性部材の下面の面積は、前記発光素子の上面の面積よりも大きい請求項1〜11のいずれか1つに記載の発光装置。
  13. 前記発光素子を複数備える請求項1〜12のいずれか1つに記載の発光装置。

JP2016037279A 2016-02-29 2016-02-29 発光装置 Active JP6399017B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016037279A JP6399017B2 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 発光装置
EP17157151.6A EP3211678B1 (en) 2016-02-29 2017-02-21 Light emitting device
US15/439,211 US10184619B2 (en) 2016-02-29 2017-02-22 Light emitting device
US16/213,255 US10274140B1 (en) 2016-02-29 2018-12-07 Method for manufacturing light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016037279A JP6399017B2 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 発光装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017157610A JP2017157610A (ja) 2017-09-07
JP6399017B2 true JP6399017B2 (ja) 2018-10-03

Family

ID=58108472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016037279A Active JP6399017B2 (ja) 2016-02-29 2016-02-29 発光装置

Country Status (3)

Country Link
US (2) US10184619B2 (ja)
EP (1) EP3211678B1 (ja)
JP (1) JP6399017B2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6582382B2 (ja) 2014-09-26 2019-10-02 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP6484982B2 (ja) * 2014-09-30 2019-03-20 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
JP6928244B2 (ja) 2017-08-22 2021-09-01 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6806023B2 (ja) * 2017-09-29 2020-12-23 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6729537B2 (ja) 2017-11-20 2020-07-22 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP7083647B2 (ja) * 2018-01-16 2022-06-13 スタンレー電気株式会社 発光装置
DE102018101170A1 (de) * 2018-01-19 2019-07-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches halbleiterbauteil
US10995935B2 (en) * 2018-01-30 2021-05-04 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Phosphor and method for producing same
JP6940776B2 (ja) * 2018-11-05 2021-09-29 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP7060810B2 (ja) 2019-11-19 2022-04-27 日亜化学工業株式会社 発光装置および発光装置の製造方法
JP7108196B2 (ja) 2019-12-26 2022-07-28 日亜化学工業株式会社 発光装置、波長変換部材の製造方法及び発光装置の製造方法
JP7044990B2 (ja) * 2020-12-03 2022-03-31 日亜化学工業株式会社 発光装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5482378B2 (ja) * 2009-04-20 2014-05-07 日亜化学工業株式会社 発光装置
DE102011050450A1 (de) * 2011-05-18 2012-11-22 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronischer Halbleiterchip, optoelektronisches Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements
JP5956167B2 (ja) * 2012-01-23 2016-07-27 スタンレー電気株式会社 発光装置、車両用灯具及び発光装置の製造方法
JPWO2014081042A1 (ja) * 2012-11-26 2017-01-05 シチズン電子株式会社 発光装置
WO2014171277A1 (ja) * 2013-04-17 2014-10-23 日亜化学工業株式会社 発光装置
JP6248431B2 (ja) 2013-06-28 2017-12-20 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置の製造方法
JP6164038B2 (ja) 2013-10-16 2017-07-19 豊田合成株式会社 発光装置
JP6201675B2 (ja) 2013-11-21 2017-09-27 日亜化学工業株式会社 半導体発光装置の製造方法
JP6477001B2 (ja) 2014-03-14 2019-03-06 日亜化学工業株式会社 発光装置及び発光装置の製造方法
KR20150129356A (ko) * 2014-05-12 2015-11-20 엘지이노텍 주식회사 발광 장치

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017157610A (ja) 2017-09-07
EP3211678A1 (en) 2017-08-30
EP3211678B1 (en) 2018-08-22
US10274140B1 (en) 2019-04-30
US10184619B2 (en) 2019-01-22
US20190113187A1 (en) 2019-04-18
US20170248281A1 (en) 2017-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6399017B2 (ja) 発光装置
JP6519311B2 (ja) 発光装置
JP6481559B2 (ja) 発光装置
JP6444299B2 (ja) 発光装置
CN110323213B (zh) 发光装置的制造方法
JP6777127B2 (ja) 発光装置の製造方法
JP2017108091A (ja) 発光装置
US10991859B2 (en) Light-emitting device and method of manufacturing the same
US10276767B2 (en) Light emitting device
JP6982233B2 (ja) 発光装置及びその製造方法
US10873008B2 (en) Light emitting device and method of manufacturing same
JP7295437B2 (ja) 発光装置
JP6724639B2 (ja) 発光装置
JP2019145690A (ja) 発光装置及び発光装置の製造方法
JP6579159B2 (ja) 発光装置
JP2019040895A (ja) 発光装置
JP7054005B2 (ja) 発光装置
JP7177336B2 (ja) 発光装置
JP2021097205A (ja) 発光装置の製造方法
JP6947997B2 (ja) 発光装置
JP2021057397A (ja) 発光装置及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180123

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180223

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180807

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180820

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6399017

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250