JP6549165B2 - 光源装置および発光装置 - Google Patents

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Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode:発光ダイオード)を用いた光源装置および発光装置に関する。
近年、地球温暖化への環境対策として、一般照明用光源やディスプレイ用バックライト光源のLED化が急速に進められている。このような光源には、白色発光を行うように構成されたLED照明モジュールが用いられている。LEDを用いて白色光を生成する方法としては、赤色LED、青色LED、および緑色LEDの3種類のLEDを用いて、光の三原色の組合せにより生成する方法や、青色LEDを黄色蛍光体の光源に用いて、青色光と黄色光との混色により生成する方法などがある。
例えば特許文献1には、ピーク波長の異なる2種類の青色LEDを用いて、黄色蛍光体、緑色蛍光体、赤色蛍光体を励起させることで白色発光させる照明光源が開示されている。加えて、特許文献1においては、異なるLEDパッケージを複数の並べて照明装置としている。
また、特許文献2には、蛍光体を含有した透光性の樹脂に封止された青色発光LED素子と、蛍光体を含まない透光性の樹脂に封止された赤色発光LED素子とを用いて白色発光させる発光装置が開示されている。
特開2008−258356号公報(2008年10月23日公開) 特開2011−192703号公報(2011年09月29日公開)
ところで、LEDを光源した白色光に含まれる青色成分のうち、波長が415〜460nmの光は、人の眼の網膜に対する影響(傷害度)が大きい。例えば、青色発光ダイオードが発光する青色光が、人の眼の網膜に悪影響を及ぼしていることの指標として用いられる青色光傷害関数(JIS T7330)では、波長440nmを1(傷害度最大)とした場合、415nmで0.80、425nmで0.95、450nmで0.94、460nmで0.80、470nmで0.62となる。この数値が小さいほど、眼に優しいといえる。
しかしながら、LEDを利用した従来の光源、発光装置においては、何れも発光効率を向上させることを目的としたものであり、人の眼の網膜に対する影響について特に考慮していないため、何れも、青色光傷害関数の値が大きい450nm近傍の青色成分が白色光に含まれている。
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、青色光傷害関数の値が小さい青色光を用いることで、人の眼に優しい白色光を発光する光源装置および発光装置を提供することにある。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る光源装置は、基板上に、円環状のダムリングと、上記ダムリングに囲まれた複数の第1発光ダイオードおよび複数の第2発光ダイオードとが備えられた光源装置であって、上記第1発光ダイオードは、460nm〜500nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、上記第2発光ダイオードは、415nm〜460nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、上記第1発光ダイオードおよび上記第2発光ダイオードは、当該第1発光ダイオードおよび第2発光ダイオードの発光により励起発光する蛍光体が混練された蛍光体含有樹脂にて上記ダムリング内に一括して封止され、上記光源装置が発光する光の発光スペクトルのうち415nm〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大であり、可視光領域での発光スペクトルが連続的であり、さらに上記発光スペクトルは550nmから650nmの範囲で少なくとも一つのピーク波長を持ち、上記蛍光体は、上記第2発光ダイオードの発光により励起発光する緑色蛍光体と赤色蛍光体を少なくとも含んでいることを特徴としている。
本発明の一態様によれば、白色光の主たる青色成分が、460nm〜500nmの光であることで、人の眼に優しい白色光を発光する光源装置を提供することができるという顕著な効果を奏する。
(a)は、本発明の実施形態1に係る光源装置の発光面の構成例を示す平面図であり、(b)は、(a)に示すAA線矢視断面図である。 (a)は、本発明の実施形態2に係る光源装置の発光面の構成例を示す平面図であり、(b)は、(a)に示すBB線矢視断面図である。 (a)は、本発明の実施形態3に係る光源装置の発光面の構成例を示す平面図であり、(b)は、(a)に示すCC線矢視断面図である。 本発明の実施形態4に係る光源装置の発光面における基板上の封止樹脂の形成位置を示す平面図である。 図4に示した基板上に封止樹脂が形成された光源装置を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のDD線矢視断面図である。 図4に示した基板上に封止樹脂が形成された他の光源装置を示し、(a)は平面図、(b)は(a)のEE線矢視断面図である。 本発明の実施形態5に係る光源装置の発光面の構成例を示す平面図である。 図7に示す光源装置と、従来の光源装置とにおける波長と規格化強度との関係を示すグラフである。 チップの波長の違いによる、波長と規格化強度との関係を示したグラフである。
〔実施形態1〕
本発明の一実施の形態について説明すれば、以下の通りである。
(光源装置の基本構成)
図1の(a)は、本実施形態に係る光源装置10の一構成例を示す平面図であり、図1の(b)は、図1の(a)のAA線矢視断面である。
図1の(a)に示すように、光源装置10は、基板101、第1LEDチップ102(第1発光ダイオード)、蛍光体含有樹脂層(蛍光体含有封止樹脂)104、ダムリング105(樹脂性枠)を備えている。
基板101は、セラミックからなる基板である。基板101は、平面視長方形の形状を有している。基板101の一方の面(以下、上面と定義する。)には、上述した、第1LEDチップ102(第1発光ダイオード)、蛍光体含有樹脂層104、ダムリング105(樹脂性枠)が設けられている他、外部接続用の電極ランド106、107が形成されている。
電極ランド106は、アノード電極として機能し、電極ランド107はカソード電極として機能する。電極ランド106,107は、基板101の上面の、ダムリング105で囲まれた領域の外側であって上面における2隅付近にそれぞれ配置されている。電極ランド106,107の表面は露出しており、外部端子と接続可能となっている。
第1LEDチップ102は、それぞれ青色発光ダイオードからなり、図示しない配線に電気的に接続され、当該配線は電極ランド106,107に接続されている。これにより、電極ランド06,107は、第1LEDチップ102を介して、当該第1LEDチップ102が発光可能に、接続されている。第1LEDチップ102の詳細については後述する。
蛍光体含有樹脂層104は、図1の(b)に示すように、緑色蛍光体104a(2価のユーロピウム賦活のβ型SiAlON)および赤色蛍光体104b(SrCa1−xAlSiN:Eu2+)を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。蛍光体含有樹脂層104は、ダムリング105により囲まれた領域に充填されて、当該領域に配置された第1LEDチップ102を埋め込むように形成されている。つまり、蛍光体含有樹脂層104は、第1LEDチップ102を一括封止している。
ところで,緑色蛍光体104a、赤色蛍光体104bとしては、上述した蛍光体に限定されるものではなく、以下に示す蛍光体であってもよく、蛍光体の励起特性を鑑みて最適な条件となるように光源装置に用いるLEDチップと蛍光体との組み合わせを選択するのが好ましい。加えて、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体のうち片方を利用しなくてもよいし、あるいは、それぞれの蛍光体を複数同時に利用してもよい。
(緑色蛍光体104a)
(1)EuSiAlで実質的に表されるβ型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(2)MI3―xCeMII12で表され、MIはLu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素、MIIはAl、Gaの中から選択される少なくとも1種の元素であるガーネット型の3価のセリウム賦活酸化物蛍光体。
(3)MIII2―xEuSiOで表され、MIIIはMg、Ca、Sr、およびBaから選ばれる少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体。
(4)MIII3−xCeMIVSi12で実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MIVは、Li、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、およびLuから選択される少なくとも1種の元素である3価のセリウム賦活珪酸塩蛍光体。
(5)MI3−xCeSi11で表され、Lu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素ある3価のセリウム賦活窒化物蛍光体。
(赤色蛍光体104b)
(1)MIII1−xEuMVSiNで表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MVは、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd及びLuから選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。
(2)MIII2−xEuSiで表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。(3)EuMVISiAlで実質的に表され、MVIはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、およびGdから選択される少なくとも1種の元素であるα型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(4)MVII(MVIII1−xMn)Fで表され、MVIIはLi、Na、K、Rb、およびCsから選ばれる少なくとも1種の元素、MVIIIはGe、Si、Sn、Ti、およびZrから選ばれる少なくとも1種の元素である4価のマンガン賦活フッ化金属塩蛍光体。
ダムリング105は、上述した蛍光体含有樹脂層104を規定する部材である。すなわち、ダムリング105は、蛍光体含有樹脂層104の形成時の樹脂漏れを防ぐためのダム(塞き止め部材)として機能する。
(LEDチップの構成)
第1LEDチップ102は、ピーク波長が460nm〜500nmの範囲の青色発光ダイオード(470nmチップ)である。本実施形態では、ピーク波長が415nm〜460nmの範囲の青色発光ダイオード(450nmチップ)は使用しない。
すなわち、第1LEDチップ102は、ピーク波長が460nm〜500nmの範囲である。そして、この第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、白色光の形成に用いられる。つまり、第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、光源装置10から出射される白色光の青色成分となる。
一方、第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、上述した蛍光体含有樹脂層104に含まれる緑色蛍光体104a、赤色蛍光体104bをそれぞれ励起させて、緑色光、赤色光となる。つまり、第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、蛍光体の励起および発光によって、光源装置10から出射される白色光の赤色成分、緑色成分にもなる。
ここで、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の下限値(臨界値)である460nmは、傷害度最大である波長440nmに対して、傷害度が80%である。この傷害度が80%よりも大きければ、人の眼の網膜に悪影響を及ぼす可能性が高いため、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の下限値を460nmとするのが好ましい。
一方、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の上限値である500nmは、白色光の青色成分としての上限である。
(LEDチップの配置)
第1LEDチップ102は、図1の(a)に示すように、ダムリング105内で、等間隔で配置されている。これにより、各第1LEDチップ102の発光による色の混ざり具合が均一化されやすくなり、輝度ムラを低減することが可能となる。ただし、第1LEDチップ102の配置は、図1の(a)のような配置に限定されるものではない。
(実施形態1の効果)
以上のように、本実施形態に係る光源装置10によれば、人の眼に対して傷害度の高い、ピーク波長が415nm〜460nmの範囲の青色発光ダイオードを使用せず、発光される白色光の青色成分が、傷害度の低い、人の眼に優しいピーク波長の範囲(460nm〜500nm)を有する第1LEDチップ102によって実現されるので、人の眼に優しい白色光を発光することができる。
下記の実施形態2では、各色成分を、蛍光体の励起によらず、各色(3色)のLEDチップの発光により得る例について説明する。
〔実施形態2〕
本発明の他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、前記実施形態1と機能が同じ部材には、同一番号を付記し、その詳細な説明は省略する。
(光源装置の基本構成)
図2の(a)は、本実施形態に係る光源装置20の一構成例を示す平面図であり、図2の(b)は、図2の(a)のBB線矢視断面である。
図2の(a)に示すように、光源装置20は、基板101上に、ダムリング105、電極ランド106、電極ランド107が形成され、前記実施形態1の第1LEDチップ102と第2LEDチップ103の代わりに、青色チップ131、赤色チップ(赤色発光ダイオード)132、緑色チップ(緑色発光ダイオード)133を備え、前記実施形態1の蛍光体含有樹脂層104の代わりに、透光性封止樹脂層134が形成されている。すなわち、緑色チップ133は、白色光の発光時に用いられる緑色光を出射する緑色発光ダイオードであり、赤色チップ132は、白色光の発光時に用いられる赤色光を出射する赤色発光ダイオードである。
透過性封止樹脂層134は、図2の(b)に示すように、基板101上のダムリング105により囲まれた領域に充填されて、当該領域に配置された青色チップ131、赤色チップ132、緑色チップ133を埋め込むように形成されている。
上記青色チップ131として、第1LEDチップ102と同じピーク波長が460nm〜500nmの発光ダイオードを用いる。
上記赤色チップ132として、ピーク波長が580nm〜680nmの発光ダイオードを用いる。
上記緑色チップ133として、ピーク波長が500nm〜580nmの発光ダイオードを用いる。
(実施形態2の効果)
以上のように、本実施形態では、前記実施形態1と同様に、人の眼の網膜に悪影響を及ぼすピーク波長415nm〜460nmの青色発光ダイオードが用いられていないため、発光する白色光には、傷害度の高い波長成分が存在しないことになる。
しかも、蛍光体を使用する必要がないため、蛍光体を樹脂に混錬させるという手間がなくなり、光源装置の製造を容易にするという効果を奏する。
前記実施形態1,2は、いずれも、人の眼の網膜に悪影響を及ぼすピーク波長415nm〜460nmの青色発光ダイオードが用いられていない例について説明したが、下記の実施形態3〜5では、簡単な構成で、人の眼の網膜への悪影響を小さくすることに加えて、白色光の発光効率を高めることを考慮して、ピーク波長が460nm〜500nmの範囲の青色発光ダイオード(470nmチップ)に、ピーク波長415nm〜460nmの範囲の青色発光ダイオード(450nmチップ)を加えた光源装置の例について説明する。
ただし、下記実施形態3〜5では、470nmチップと450nmチップを用いているが、いずれも、光源装置が発光する白色光の発光スペクトルのうち415〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大となるように、470nmチップと、450nmチップとを用いる。このようにすれば、450nmチップによる人の眼に対する悪影響を最小限にすることが可能となる。当然、450nmチップを用いない、実施形態1,2においても、光源装置が発光する白色光の発光スペクトルのうち415〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大である。また、実施例として、450nmおよび470nmに発光波長をもつ青色LEDチップを示しているが、チップの波長についてこれに限定されるものではない。加えて、実施例として、緑色蛍光体としてLuAl12:Ce3+を、赤色蛍光体としてSrCa1−xAlSiN:Eu2+を示しているが、蛍光体もこれらに限定されるものではない。
〔実施形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施の形態では、前記実施形態1と機能が同じ部材には、同一番号を付記し、その詳細な説明は省略する。
(光源装置の基本構成)
図3の(a)は、本実施形態に係る光源装置30の一構成例を示す平面図であり、図3の(b)は、図3の(a)のCC線矢視断面である。
図3の(a)に示すように、光源装置30は、基板101、第1LEDチップ102(第1発光ダイオード)、第2LEDチップ103(第2発光ダイオード)、蛍光体含有樹脂層104、ダムリング105(樹脂性枠)を備えている。
基板101は、セラミックからなる基板である。基板101は、平面視長方形の形状を有している。基板101の一方の面(以下、上面と定義する。)には、上述した、第1LEDチップ102(第1発光ダイオード)、第2LEDチップ103(第2発光ダイオード)、蛍光体含有樹脂層104、ダムリング105(樹脂性枠)が設けられている他、外部接続用の電極ランド106、107が形成されている。
電極ランド106は、アノード電極として機能し、電極ランド107はカソード電極として機能する。電極ランド106,107は、基板101の上面の、ダムリング105で囲まれた領域の外側であって上面における2隅付近にそれぞれ配置されている。電極ランド106,107の表面は露出しており、外部端子と接続可能となっている。
第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、それぞれ青色発光ダイオードからなり、図示しない配線に電気的に接続され、当該配線は電極ランド106,107に接続されている。これにより、電極ランド06,107は、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103を介して、当該第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103が発光可能に、接続されている。第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103の詳細については後述する。
蛍光体含有樹脂層104は、図3の(b)に示すように、緑色蛍光体104a(LuAl12:Ce3+)及び赤色蛍光体104b(SrCa1−xAlSiN:Eu2+)を含有する樹脂からなる封止樹脂層である。蛍光体含有樹脂層104は、ダムリング105により囲まれた領域に充填されて、当該領域に配置された第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103を埋め込むように形成されている。つまり、蛍光体含有樹脂層104は、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103を一括封止している。
ところで,緑色蛍光体104a、赤色蛍光体104bとしては、上述した蛍光体に限定されるものではなく、以下に示す蛍光体であってもよく、蛍光体の励起特性を鑑みて最適な条件となるように光源装置に用いるLEDチップと蛍光体との組み合わせを選択するのが好ましい。加えて、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体のうち片方を利用しなくてもよいし、あるいは、それぞれの蛍光体を複数同時に利用してもよい。
(緑色蛍光体104a)
(1)EuSiAlで実質的に表されるβ型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(2)MI3―xCeMII12で表され、MIはLu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素、MIIはAl、Gaの中から選択される少なくとも1種の元素であるガーネット型の3価のセリウム賦活酸化物蛍光体。
(3)MIII2―xEuSiOで表され、MIIIはMg、Ca、Sr、およびBaから選ばれる少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体。
(4)MIII3−xCeMIVSi12で実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MIVは、Li、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、およびLuから選択される少なくとも1種の元素である3価のセリウム賦活珪酸塩蛍光体。
(5)MI3−xCeSi11で表され、Lu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素ある3価のセリウム賦活窒化物蛍光体。
(赤色蛍光体104b)
(1)MIII1−xEuMVSiNで実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MVは、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd及びLuから選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。
(2)MIII2−xEuSiで実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。
(3)EuMVISiAlで実質的に表され、MVIはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、およびGdから選択される少なくとも1種の元素であるα型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(4)MVII(MVIII1−xMn)Fで実質的に表され、MVIIはLi、Na、K、Rb、およびCsから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素、MVIIIはGe、Si、Sn、Ti、およびZrから選ばれる少なくとも1種の元素である4価のマンガン賦活フッ化金属塩蛍光体。
ダムリング105は、蛍光体含有樹脂層104を規定する部材である。すなわち、ダムリング105は、蛍光体含有樹脂層104の形成時の樹脂漏れを防ぐためのダム(塞き止め部材)として機能する。
(LEDチップの構成)
第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、何れも青色発光ダイオードであるが、それぞれのピーク波長は異なり、出射される青色光の用いられ方も異なる。
すなわち、第1LEDチップ102は、ピーク波長が460nm〜500nmの範囲の青色発光ダイオード(470nmチップ)である。そして、この第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、白色光の形成に用いられる。つまり、第1LEDチップ102が発光して得られる青色光は、光源装置30から出射される白色光の青色成分となる。
一方、第2LEDチップ103は、ピーク波長が415nm〜460nmの範囲の青色発光ダイオード(450nmチップ)である。そして、この第2LEDチップ103が発光して得られる青色光は、後述する蛍光体含有樹脂層104に含まれる緑色蛍光体104a、赤色蛍光体104bをそれぞれ励起させて、緑色光、赤色光となる。つまり、第2LEDチップ103が発光して得られる青色光は、光源装置10から出射される白色光の赤色成分、緑色成分となる。
なお、上記第1LEDチップ102が発光して得られる一部の青色光は、上記緑色蛍光体104aや赤色蛍光体104bを励起させる励起光として用いられる。
ここで、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の下限値(臨界値)である460nmは、傷害度最大である波長440nmに対して、傷害度が80%である。この傷害度が80%よりも大きければ、人の眼の網膜に悪影響を及ぼす可能性が高いため、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の下限値を460nmとするのが好ましい。
一方、第1LEDチップ102のピーク波長の範囲の上限値である500nmは、白色光の青色成分としての上限である。
また、第2LEDチップ103のピーク波長の範囲は、励起させる蛍光体の種類によって設定される。
(LEDチップの配置)
第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、図3の(a)に示すように、列で交互に配置されている。しかしながら、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、基板101上に形成されたダムリング105の内側であれば、配置位置について特に限定しない。しかしながら、色の混ざり具合から、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、なるべく交互かつ均等な間隔で配置されることが望ましく、また、第1LEDチップ102および103の配置(数および配列)は、図3の(a)で示したものに限定されるものではない。
ただし、上記第1LEDチップ102と第2LEDチップ103は、上述の特に限定しないが、少なくとも、光源装置30の発光スペクトルのうち415nm〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大となるように配置される必要がある。
(実施形態3の効果)
以上のように、本実施形態に係る光源装置30によれば、発光される白色光の青色成分が、傷害度の低い、人の眼に優しいピーク波長の範囲を有する第1LEDチップ102によって実現されるので、人の眼に優しい白色光を発光することができる。しかも、蛍光体の励起効率がよいピーク波長の範囲を有する第2LEDチップ103が用いられているので、白色光を形成する青色成分以外の赤色成分、緑色成分を効率よく得ることができるため、白色光を高効率で発光させることができる。
ところで、本実施形態では、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を混練した蛍光体含有樹脂で一括して封止されている。つまり、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、同じ樹脂で封止されている。
なお、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103は、それぞれ異なる種類の樹脂で封止されていてもよい。以下の実施形態4では、第1LEDチップ102及び第2LEDチップ103を異なる種類の樹脂で封止した例を示している。
〔実施形態4〕
本発明のさらに他の実施の形態について説明すれば、以下の通りである。なお、本実施形態に係る光源装置は、前記実施形態3の光源装置30と基本的な構成は同じで、各LEDチップを封止する樹脂の種類が異なる点で異なる。
(樹脂封止前の光源装置の基本構成)
図4は、本実施形態に係る光源装置における樹脂封止前の状態を示す平面図である。
図4に示すように、樹脂封止前の基板101上には、第1LEDチップ102、第2LEDチップ103、電極ランド106、電極ランド107が設けられている。この基板101上には、ダムリング105を形成するためのドーナツ状のダムリング形成位置101a、第1LEDチップ102の周囲に第1封止樹脂形成位置101bが設定され、ダムリング形成位置101a内の第1封止樹脂形成位置101bが設定された領域以外の領域に、第2LEDチップ103の周囲に第2封止樹脂形成位置101cが設定されている。
上記各樹脂形成位置にそれぞれ樹脂を形成した結果、図5の(a)(b)に示す光源装置40、図6の(a)(b)に示す光源装置50のように、第1LEDチップ102と、第2LEDチップ103とが異なる種類の樹脂で封止されている。
(封止樹脂)
図5の(a)に示す光源装置40では、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、透明な高チクソ性の樹脂を用いて、第1封止樹脂層111が形成され、第2LEDチップ103を封止する樹脂として、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を混錬した樹脂を用いて、第2封止樹脂装置112が形成されている。
ここでは、最初に、高いチクソ性の樹脂を材料とする第1封止樹脂層111を、第1LEDチップを覆うように形成し、その後、第2封止樹脂層112を、第2LEDチップ103を覆うように形成する。これにより、図5の(b)に示すように、第1LEDチップ102の直上は、透明な第1封止樹脂層111で覆われ、第2LEDチップ103の直上には、緑色蛍光体112a,赤色蛍光体112bを含んだ第2封止樹脂層112で覆われている。
図5の例では、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、蛍光体を含まない樹脂を用いたが、これに限定されるものではなく、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、蛍光体を含んだ樹脂を用いてもよい。
図6の(a)に示す光源装置50では、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、赤色蛍光体を混錬した高チクソ性の樹脂を用いて、第1封止樹脂層121が形成され、第2LEDチップ103を封止する樹脂として、緑色蛍光体を混錬した樹脂を用いて、第2封止樹脂装置122が形成されている。
図6の(b)に示すように、第1LEDチップ102の直上は、赤色蛍光体121aを含んだ第1封止樹脂層121で覆われ、第2LEDチップ103の直上には、緑色蛍光体122aを含んだ第2封止樹脂層122で覆われている。
また、本実施例においては、赤色蛍光体112b、121aは、いずれもSrCa1−xAlSiN:Eu2+であり、緑色蛍光体112a、122aは、LuAl12:Ce3+を用いているが、これら蛍光体の材料は特に限定されるものではなく、第1LEDチップ102や第2LEDチップ103のピーク波長の範囲によって、より励起効率が高くなるように蛍光体の材料を決定すればよい。本実施例では、緑色蛍光体LuAl12:Ce3+は450nmに比べ470nmでの励起効率が悪く、赤色蛍光体SrCa1−xAlSiN:Eu2+は450nmでも470nmでも励起効率は大きく変わらない点を考慮して、第1LEDチップ102を封止する蛍光体および樹脂と、第2LEDチップ103を封止する蛍光体および樹脂とを決めている。つまり、緑色蛍光体および赤色蛍光体が111、112、あるいは121、122の封止樹脂層のいずれに封止封止されるかは、光源装置に用いるLEDチップの波長と蛍光体の励起特性を鑑みて蛍光体材料の選択および蛍光体の封止位置を決定されるのが好ましく、本実施例のようにLEDチップ波長として450nmのものおよび470nmのものを用いる場合には、緑色蛍光体としてMI3―xCeMII12、赤色蛍光体としてMIII1−xEuMIVSiNを用いる場合には、本実施例で示したように封止されるのが好ましい。
ところで,緑色蛍光体112a、122a、赤色蛍光体112b、121a、としては、上述した蛍光体に限定されるものではなく、以下に示す蛍光体であってもよく、蛍光体の励起特性を鑑みて最適な条件となるように光源装置に用いるLEDチップと蛍光体との組み合わせを選択するのが好ましい。加えて、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体のうち片方を利用しなくてもよいし、あるいは、それぞれの蛍光体を複数同時に利用してもよい。
(緑色蛍光体112a、122a)
(1)EuSiAlで実質的に表されるβ型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(2)MI3―xCeMII12で表され、MIはLu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素、MIIはAl、Gaの中から選択される少なくとも1種の元素であるガーネット型の3価のセリウム賦活酸化物蛍光体。
(3)MIII2―xEuSiOで表され、MIIIはMg、Ca、Sr、およびBaから選ばれる少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活珪酸塩蛍光体。
(4)MIII3−xCeMIVSi12で実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MIVは、Li、Na、K、Cs、Rb、Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd、およびLuから選択される少なくとも1種の元素である3価のセリウム賦活珪酸塩蛍光体。
(5)MI3−xCeSi11で表され、Lu、Y、La、およびGdの中から選択される少なくとも1種の元素ある3価のセリウム賦活窒化物蛍光体。
(赤色蛍光体112b、121a)
(1)MIII1−xEuMVSiNで実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素であり、MVは、Al、Ga、In、Sc、Y、La、Gd及びLuから選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。
(2)MIII2−xEuSiで実質的に表され、MIIIは、Mg、Ca、Sr、およびBaの中から選択される少なくとも1種の元素である2価のユーロピウム賦活窒化物蛍光体。
(3)EuMVISiAlで実質的に表され、MVIはLi、Na、K、Rb、Cs、Mg、Ca、Sr、Ba、Sc、Y、La、およびGdから選択される少なくとも1種の元素であるα型SiAlONである2価のユーロピウム賦活酸窒化物蛍光体。
(4)MVII(MVIII1−xMn)Fで実質的に表され、MVIIはLi、Na、K、Rb、およびCsから選ばれる少なくとも1種のアルカリ金属元素、MVIIIはGe、Si、Sn、Ti、およびZrから選ばれる少なくとも1種の元素である4価のマンガン賦活フッ化金属塩蛍光体。
(実施形態4の効果)
本実施形態に係る光源装置40,50は、前記実施形態1〜3と同様に、いずれも第1LEDチップ102(ピーク波長の範囲が460nm〜500nm)を備えているため、人の眼に優しい白色光を発光することができる。
なお、本実施形態では、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、高チクソ性樹脂を用いているため、以下のような効果を奏する。つまり、一方のLEDチップ(第1LEDチップ102、第2LEDチップ103のいずれか)を高チクソ性樹脂を用いて封止すれば、エアーディスペンサなどを用いて描画することで、他方のLEDチップを封止することが可能となる。このように、高チクソ性樹脂にて特定箇所のみを封止・仮硬化した後(高チクソ性樹脂が第2LEDチップ103の封止時における新しいダムリングとして機能する)、蛍光体を混練したチクソ性の低い樹脂でダムリングの円環内を封止すればよいことになる。
なお、本実施形態では、第1LEDチップ102を封止する樹脂のみに高チクソ性樹脂を用いたが、これに限定されるものではなく、第2LEDチップ103を封止する樹脂に高チクソ性樹脂を用いてもよい。あるいは、第2LEDチップ103を封止する樹脂のみに高チクソ性樹脂を用い、第1LEDチップ102を封止する樹脂として、第2LEDチップ103を封止する樹脂よりもチクソ性の低い樹脂を用いてもよい。
上記の各実施形態では、基板101上に形成された全てのLEDチップは1系統の入力、すなわちアノード電極として機能する電極ランド106と、カソード電極として機能する電極ランド107とを用いて駆動していたが、これに限定されるものではなく、2系統の入力によって駆動してもよい。2系統入力の例を、以下の実施形態5に示す。
〔実施形態5〕
本発明のさらに他の実施形態について説明すれば、以下の通りである。
図7は、本実施形態に係る光源装置60の一構成例を示す平面図である。
光源装置60は、前記実施形態3の図5の(a)に示す光源装置40とほぼ同じ構成であり、アノード電極として機能する電極ランド108と、カソード電極として機能する電極ランド109とがさらに設けられている。これにより、光源装置50は、2系統の入力を実現する構成となっている。
上記光源装置60の電極ランド108,109以外の構成は、前記実施形態2の図5の(a)に示す光源装置40の構成と同じであるので、詳細な説明は省略する。
(入力系統)
本実施形態では、二系統入力の一系統(電極ランド106,107)を第1LEDチップ102に割り当て、もう一系統(電極ランド108,109)を第2LEDチップ103に割り当てる。このように、信号の入力系統(信号入力系統)を分けることで、チップ特性が異なる場合に柔軟に対応することができる。
上記構成によれば、第1発光ダイオードと、他の発光ダイオードとの入力系統が異なることで、ダイオードの特性に応じて入力信号を調整することができるため、それぞれのダイオードの性能を最大限引き出すことで寿命や効率を向上させることができる。
〔効果〕
上記の各実施形態の光源装置10〜60による効果の一つである、人の眼に優しい点について、図8のグラフを参照しながら以下に説明する。
図8のグラフでは、色温度5000Kにおいて、(1)ピーク波長が450nmの発光ダイオードのみを使用した場合と、(2)ピーク波長が450nmの発光ダイオード(第2LEDチップ103)とピーク波長が470nmの発光ダイオード(第1LEDチップ102)とを組み合わせた場合(前記実施形態3〜5)とを示している。
図8のグラフから、同じ色温度であっても、(1)の場合よりも、(2)の場合のほうが、415〜460nm成分が少ないことがわかる。すなわち、(2)の場合のほうが、眼に悪影響を及ぼす415〜460nm成分が少ないため、人の眼に優しいといえる。
このことから、特に、前記実施形態1,2の光源装置10,20では、ピーク波長が415nm〜460nmの第2LEDチップ103を用いないため、人の眼に優しいといえる。
また、本発明の効果の一つである、高効率発光について、図9のグラフを参照しながら以下に説明する。
図9のグラフでは、色温度毎に、蛍光体を同じ配合比率で混練した樹脂をほぼ同量で封止したピーク波長が異なるLED(450nmあるいは470nmのLEDチップ)の発光スペクトルを示している。このとき、450nmのLEDチップを使用したLEDにて3000Kあるいは5000Kの白色となる蛍光体封止量にて両デバイスを作成した。ここで、樹脂に混練した赤色蛍光体として、SrCa1−xAlSiN:Eu2+、緑色蛍光体として、LuAl12:Ce3+を用いる。このように作成した4種類のデバイスを、図9に示すグラフでは、470nmチップ(1)、450nmチップ(1)、470nmチップ(2)、450nmチップ(2)として記している。
ここで、470nmチップ(1)は、450nmのLEDチップを使用したLEDにて5000Kの白色となる蛍光体封止量で470nmチップを封止したものである。450nmチップ(1)は、450nmのLEDチップを使用したLEDにて5000Kの白色となる蛍光体封止量で450nmチップを封止したものである。470nmチップ(2)は、450nmのLEDチップを使用したLEDにて3000Kの白色となる蛍光体封止量で470nmチップを封止したものである。450nmチップ(2)は、450nmのLEDチップを使用したLEDにて3000Kの白色となる蛍光体封止量で450nmチップを封止したものである。
図9のグラフから、同じ色温度であれば、470nmのLEDチップ(470nmチップ(1)(2))では、緑色成分(500〜580nm,特に530〜560nm付近)が450nmLEDチップ(450nmチップ(1)(2))よりも少なく、LuAl12:Ce3+の励起効率が悪いことが分かる。したがって、前記の実施形態3〜5では、LuAl12:Ce3+の励起効率を補うために、LuAl12:Ce3+の励起効率が悪いピーク波長である460nm〜500nmの第1LEDチップ102に、LuAl12:Ce3+の励起効率が良いピーク波長である415nm〜460nmの第2LEDチップ103を加えている。このように、光源装置に用いるLEDチップ波長と蛍光体の励起特性とを鑑みて最適な条件となるようにLEDチップ波長および蛍光体の組み合わせを選択するのが好ましく、LEDチップと蛍光体との組み合わせはここで示したものに限られるのではない。また、緑色蛍光体もしくは赤色蛍光体のうち片方を利用しなくてもよいし、あるいは、それぞれの蛍光体を複数同時に利用してもよい。
これにより、前記実施形態3〜5に係る発明では、人の眼に優しく、かつ、高効率発光が可能な光源装置を実現できる。
〔光源装置の製造〕
前記実施形態1〜5の光源装置の製造方法について以下に説明する。
光源装置の製造工程は、大きく分けて、3つの工程、すなわち発光素子搭載工程、第2光反射樹脂層(ダムリング)形成工程、封止樹脂形成工程を含んでいる。
以下の製造工程の説明では、20個の発光素子(LEDチップ)、4直列5並列にて接続した場合について説明する。
<発光素子搭載工程>
発光素子(第1LEDチップ102、第2LEDチップ103、青色チップ131、緑色チップ133、赤色チップ132等)を基板(基板101)に実装する。具体的には、まず、発光素子を、例えばシリコーン樹脂などの接着樹脂を用いてダイボンディングする。本説明では、発光素子は、導電体配線で囲まれる領域に20個配置される。
発光素子は、上面視長方形の外形形状を有するLEDチップであり、例えば、厚みが100〜180μmである。発光素子の長方形の上面には、アノード用およびカソード用の2つのチップ電極(電極ランド106,107)が、長手方向に対向するように設けられている。発光素子は、ほぼ列状に並べられており、1列につき4個の発光素子が5列配置されている。
続いて、ワイヤを用いて、ワイヤボンディングを行う。このとき、導電体配線に隣接して配置された発光素子には、その導電体配線とチップ電極との間でワイヤボンディングを行う。導電体配線を挟んでいない、隣接する発光素子は、両者のチップ電極間をワイヤボンディングにより直接接続する。これにより、アノード電極とカソード電極との間において、4個の発光素子が直列に接続された直列回路部が、5個並列に接続される。
<第2光反射樹脂層形成工程:ダムリング形成工程>
光反射樹脂枠を、導電体配線を覆うように形成する。具体的には、例えば樹脂吐出装置を用いて、液状のアルミナフィラー含有シリコーン樹脂を、丸形状の開口部を持つノズルから吐出しながら、所定の位置に描画する。そして、硬化温度:120℃、硬化時間:1時間の条件で加熱硬化処理を施すことにより、光反射樹脂枠(ダムリング105)を形成する。なお、硬化温度および硬化時間は一例であり、これに限定されない。
光反射樹脂枠は、例えば、幅が0.9mmである。光反射樹脂枠の最上部の高さは、発光素子の上面の高さよりも高く、かつ、発光素子間を接続するワイヤ(ワイヤーループ)よりも高くなるように設定されている。これにより、発光素子とワイヤとを露出しないように封止樹脂を形成することが可能となり、これらを保護することが可能となる。
また、導電体配線に接続されたワイヤは、光反射樹脂枠によって、少なくとも一部が覆われる。これにより、ワイヤ剥がれを低減すること、ワイヤ剥がれを防止することが可能となっている。
樹脂吐出装置には、丸形状の開口部を持つノズルを用いたが、これに限らず、例えば、光反射樹脂枠の描画形状(ここでは、円環状)に合わせた開口部を持つノズルを用いてもよい。このようなノズルを用いる場合においては、開口部から一度に樹脂が吐き出されるので、継ぎ目の無い環状の光反射樹脂枠を短時間で作製することができる。つまりは、継ぎ目部の膨らみが抑えられ、封止樹脂の漏れを低減することが可能な光反射樹脂枠を形成することができる。
<封止樹脂形成工程>
続いて、封止樹脂(蛍光体含有樹脂または蛍光体を含有しない透光性樹脂)を基板上に形成する。具体的には、液状の透光性樹脂に蛍光体を分散させたものである蛍光体含有樹脂を、光反射樹脂枠により囲まれた領域を満たすよう注入する。蛍光体含有樹脂を注入した後は、所定の温度および時間で硬化させる。これによって、発光素子およびワイヤが封止樹脂によって覆われて保護される。蛍光体を含有しない透光性樹脂の場合も蛍光体含有樹脂と同じ工程にて形成され、樹脂中の蛍光体の有無のみが異なる。
基本的に上記の工程により、前記実施形態1〜5の光源装置10〜60が製造されるが、各光源装置では構成が少しずつ違うため、以下に、製造工程上の相違点について説明する。
(1)実施形態1の光源装置10では、図1に示すように、第1LEDチップ102を基板101上に列状に搭載する。上記封止樹脂形成工程では、第1LEDチップ102を蛍光体含有樹脂で封止する。
(2)実施形態2の光源装置20では、図2に示すように、第1LEDチップ102と同じ青色チップ131、赤色チップ132、緑色チップ133を搭載する。上記封止樹脂形成工程では、蛍光体を混練していない樹脂にて封止する。
(3)実施形態3の光源装置30では、図3に示すように、第1LEDチップ102と第2LEDチップ103を基板101上に列状に搭載する。上記封止樹脂形成工程では、第1LEDチップ102と第2LEDチップ103とを同じ種類の蛍光体含有樹脂で封止する。
(4)実施形態4の光源装置40,50では、図5、図6に示すように、第1LEDチップ102と第2LEDチップ103を基板101上に列状に搭載する。ここで、上記封止樹脂形成工程では、ダムリング105と同様の描画にて蛍光体を混練していない高チクソ性の樹脂で第1LEDチップ102を封止し、100℃10分間で仮硬化する。また、第2LEDチップ103は緑色蛍光体および赤色蛍光体を混練した樹脂にて封止する(第2LEDチップ103で分断された領域それぞれにポッティング)。その後、本来の条件にて封止樹脂を硬化させる。
(5)実施形態5の光源装置60では、図7に示すように、第1LEDチップ102と第2LEDチップ103を基板101上に列状に搭載し、第1LEDチップ102と第2LEDチップ103とで異なる入力系統となるように接続する。上記封止樹脂形成工程では、ダムリング105と同様の描画にて蛍光体を混練していない高チクソ性の樹脂で第1LEDチップ102を封止し、100℃10分間で仮硬化する。また、第2LEDチップ103は緑色蛍光体および赤色蛍光体を混練した樹脂にて封止する(470nmチップで分断された領域それぞれにポッティング)。その後、本来の条件にて封止樹脂を硬化させる。なお、仮硬化温度および仮硬化時間は一例であり、これに限定されない。
以上のように、前記実施形態1〜5の光源装置10〜60は、いずれも、発光装置、例えば照明装置の光源として好適に用いることができる。
また、本発明に係る各実施形態の光源装置は、1つの基板に異なる波長のLEDを搭載した構成のLEDパッケージとなっているため、混色の点で、複数のLEDパッケージを並べて白色光を発光する装置に比べて優位性がある。
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る光源装置は、基板上に、円環状のダムリングと、上記ダムリングに囲まれた複数の第1発光ダイオードおよび複数の第2発光ダイオードとが備えられた光源装置であって、上記第1発光ダイオードは、460nm〜500nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、上記第2発光ダイオードは、415nm〜460nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、上記第1発光ダイオードおよび上記第2発光ダイオードは、当該第1発光ダイオードおよび第2発光ダイオードの発光により励起発光する蛍光体が混練された蛍光体含有樹脂にて上記ダムリング内に一括して封止され、上記光源装置が発光する光の発光スペクトルのうち415nm〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大であり、可視光領域での発光スペクトルが連続的であり、さらに上記発光スペクトルは550nmから650nmの範囲で少なくとも一つのピーク波長を持ち、上記蛍光体は、上記第2発光ダイオードの発光により励起発光する緑色蛍光体と赤色蛍光体を少なくとも含んでいることを特徴としている。
上記構成によれば、発光される白色光は、人の眼に優しい白色光となり、発光効率を高めることができるという効果を奏する。
本発明の態様2に係る光源装置は、上記態様1において、上記第1封止樹脂層および第2封止樹脂層がそれぞれ蛍光体を含有し、同一の封止樹脂層であることが好ましい。
本発明の態様3に係る光源装置は、上記態様1において、上記蛍光体は、SrCa1−xAlSiN:Eu2+である赤色蛍光体、LuAl12:Ce3+である緑色蛍光体からなることが好ましい。
上記構成によれば、第1封止樹脂層、第2封止樹脂層に含まれる蛍光体が赤色蛍光体、緑色蛍光体であることで、光源装置の発光効率がより高めることができる。
本発明の態様4に係る光源装置は、基板上に、少なくとも一つの発光部と、円環状のダムリングと、円環状の上記ダムリングに囲まれた上記発光部を構成する複数の青色チップと緑色チップおよび赤色チップが備えられ、上記複数の青色チップと緑色チップおよび赤色チップを覆うことで、当該青色チップと緑色チップおよび赤色チップを上記ダムリング内に封止する透光性封止樹脂層に覆われ、上記青色チップは、460nm〜500nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードからなり、上記緑色チップは、500nm〜580nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードからなり、上記赤色チップは580nm〜680nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードからなることを特徴としている。
上記構成によれば、人の眼の網膜に悪影響を及ぼすピーク波長415nm〜460nmの青色発光ダイオードが用いられていないため、発光する白色光には、傷害度の高い波長成分が存在しないことになる。しかも、蛍光体を使用する必要がないため、蛍光体を樹脂に混錬させるという手間がなくなり、光源装置の製造を容易にするという効果を奏する。
本発明の態様5に係る光源装置は、上記態様1〜4の何れか1項に記載の光源装置であって、照明用の光源であることが好ましい。
本発明の態様6に係る発光装置は、上記態様1〜5の何れか1項に記載の光源装置を備えていることが好ましい。
上記構成によれば、人の眼に優しい白色光を発光する発光装置を実現することができる。
本発明の態様7に係る光源装置(10,20,30,40,50,60)は、発光ダイオードを用いて白色光を発光する光源装置において、上記白色光の発光スペクトルのうち415〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大であってもよい。
上記の構成によれば、光源装置の発光スペクトルのうち415〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大であることで、白色光の主たる青色成分が、460nm〜500nmの光となる。これにより、光源装置が発光する白色光の主たる青色成分に、人の眼の網膜に対する影響(傷害度)が大きい波長(415nm〜460nm)の成分が含まれないことになり、上記構成の光源装置から発光される白色光は、人の眼に優しい白色光となる。
本発明の態様8に係る光源装置(10,20,30,40,50,60)は、上記態様7において、白色光の形成に必要な青色光を出射する第1発光ダイオード(第1LEDチップ102,青色チップ131)を含み、上記第1発光ダイオードのピーク波長は、460nm〜500nmの範囲であってもよい。
上記の構成によれば、白色光の形成に必要な青色光を出射する第1発光ダイオードのピーク波長が、460nm〜500nmの範囲であることで、青色光傷害関数(JIS T7330)が約0.62程度と小さくすることができる。これにより、白色光の青色成分に、人の眼の網膜に対する影響(傷害度)が大きい波長(415nm〜460nm)の成分が含まれないため、上記構成の光源装置から発光される白色光は、人の眼に優しい白色光となる。
本発明の態様9に係る光源装置(30,40,50、60)は、上記態様7において、上記第1発光ダイオードのピーク波長よりも低く、蛍光体(緑色蛍光体112a(122a),赤色蛍光体112b(121a))を励起する第2発光ダイオード(第2LEDチップ103)をさらに含んでいてもよい。
上記構成によれば、第1発光ダイオードのピーク波長よりも短波長で、蛍光体を励起する第2発光ダイオードをさらに含んでいることで、ピーク波長は、460nm〜500nmの範囲の場合に励起効率が悪い蛍光体の励起効率を向上させることができる。
本発明の態様10に係る光源装置(30,40,50,60)は、上記態様9において、上記第2発光ダイオード(第2LEDチップ103)のピーク波長は、415nm〜460nmの範囲であってもよい。
上記構成によれば、第2発光ダイオードのピーク波長が415nm〜460nmの範囲であるので、当該第2LEDチップによって、ピーク波長が460nm〜500nmの範囲の場合に励起効率が悪い緑色蛍光体の励起効率を向上させることができる。これにより、光源装置全体としての発光効率を向上させることができる。
本発明の態様11に係る光源装置(30、40,50,60)は、上記態様8または9において、上記第1発光ダイオード(第1LEDチップ102)及び第2発光ダイオード(第2LEDチップ103)は、上記第2発光ダイオードが発光する光により励起する蛍光体を含有した蛍光体含有封止樹脂(蛍光体封止樹脂層104)により封止されていてもよい。
上記構成によれば、第1発光ダイオードと第2発光ダイオードとを一括して封止することができるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
本発明の態様12に係る光源装置(40,50,60)は、上記態様9または10において、上記第1発光ダイオード(第1LEDチップ102)及び第2発光ダイオード(第2LEDチップ103)は、それぞれ異なる種類の封止樹脂(第1封止樹脂層111,121、第2封止樹脂層112、122)により封止されていてもよい。
上記構成によれば、蛍光体の励起効率の高い発光ダイオードに合わせて封止樹脂を変えることができるので、より蛍光体の励起効率の高い光源装置を実現することができる。
本発明の態様13に係る光源装置(20)は、上記態様8において、白色光の発光時に用いられる緑色光を出射する緑色発光ダイオード(緑色チップ133)と、白色光の発光時に用いられる赤色光を出射する赤色発光ダイオード(赤色チップ132)をさらに含んでいてもよい。
上記構成によれば、白色光の発光時に用いる色(青、赤、緑)をすべて発光ダイオードで行っているため、封止樹脂に蛍光体を含ませなくてもよい。これにより、特に緑色蛍光体を励起させるために用いられるピーク波長が415nm〜460nmの青色発光ダイオードを使用する必要がなくなるため、人の眼に優しい白色光を発光することができる。
本発明の態様14に係る光源装置(60)は、上記態様8〜13の何れか1態様において、上記第1発光ダイオード(第1LEDチップ102)に対する信号の入力系統は、他の発光ダイオード(第2LEDチップ103)に対する信号入力系統と異なっていてもよい。
上記構成によれば、第1発光ダイオードと、他の発光ダイオードとの入力系統が異なることで、ダイオードの特性に応じて入力信号を調整することができるため、それぞれのダイオードの性能を最大限引き出すことで寿命や効率を向上させることができる。
本発明の態様15に係る発光装置は、上記態様7〜14の何れか1態様に記載の光源装置を光源として備えていてもよい。
上記構成によれば、人の眼に優しい白色光を発光する発光装置を実現することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
本発明は、各種光源、特に、人の眼に優しい光が必要とされる、照明光源およびディスプレイ用のバックライト光源として好適に利用することができる。
10〜60 光源装置
101 基板
102 第1LEDチップ(第1発光ダイオード)
103 第2LEDチップ(第2発光ダイオード)
104 蛍光体含有樹脂層
105 ダムリング
106〜109 電極ランド
111,121 第1封止樹脂層
112,122 第2封止樹脂層
112a、122a 緑色蛍光体
112b、121a 赤色蛍光体
131 青色チップ(第1発光ダイオード)
132 赤色チップ(赤色発光ダイオード)
133 緑色チップ(緑色発光ダイオード)
134 透光性封止樹脂層

Claims (4)

  1. 基板上に、円環状のダムリングと、上記ダムリングに囲まれた複数の第1発光ダイオードおよび複数の第2発光ダイオードとが備えられた光源装置であって、
    上記第1発光ダイオードは、460nm〜500nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、
    上記第2発光ダイオードは、415nm〜460nmの範囲にピーク波長を持つ光を出射する発光ダイオードであり、
    上記第1発光ダイオードおよび上記第2発光ダイオードは、当該第1発光ダイオードおよび第2発光ダイオードの発光により励起発光する蛍光体が混練された蛍光体含有樹脂にて上記ダムリング内に一括して封止され、
    上記光源装置が発光する光の発光スペクトルのうち415nm〜460nmの積分発光強度よりも460nm〜500nmの積分発光強度が大であり、可視光領域での発光スペクトルが連続的であり、
    さらに上記発光スペクトルは550nmから650nmの範囲で少なくとも一つのピーク波長を持ち、
    上記蛍光体は、上記第2発光ダイオードの発光により励起発光する緑色蛍光体と赤色蛍光体を少なくとも含んでいることを特徴とする光源装置。
  2. 上記蛍光体は、SrCa1−xAlSiN:Eu2+である赤色蛍光体、LuAl12:Ce3+である緑色蛍光体からなることを特徴とする請求項に記載の光源装置。
  3. 請求項1または2に記載の光源装置は、照明用の光源であることを特徴とする光源装置。
  4. 請求項1〜の何れか1項に記載の光源装置を備えていることを特徴とする発光装置。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6524107B2 (ja) * 2014-09-29 2019-06-05 シチズン時計株式会社 Ledモジュール
JP6039641B2 (ja) * 2014-12-22 2016-12-07 京セラ株式会社 筋肉面積推定システム、機器、及び筋肉面積推定方法
JP6827265B2 (ja) * 2015-01-05 2021-02-10 シチズン電子株式会社 Led発光装置
JP6501803B2 (ja) * 2015-02-13 2019-04-17 シャープ株式会社 光源装置および発光装置
US10205065B2 (en) * 2015-04-02 2019-02-12 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting device
CN107431112B (zh) * 2015-04-03 2020-01-10 夏普株式会社 发光装置
JP2016219519A (ja) * 2015-05-18 2016-12-22 サンケン電気株式会社 発光装置
DE102015007750A1 (de) * 2015-06-17 2016-12-22 Osram Gmbh Leuchtdiodenanordnung und Verfahren zum Herstellen einer Leuchtdiodenanordnung
JP6583673B2 (ja) * 2015-09-10 2019-10-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光装置、及び照明装置
US9985182B2 (en) * 2015-12-25 2018-05-29 Citizen Electronics Co., Ltd. Light-emitting apparatus and color-matching apparatus
JP2017162942A (ja) 2016-03-08 2017-09-14 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光装置、及び、照明装置
KR101995000B1 (ko) * 2016-05-16 2019-07-01 엘지이노텍 주식회사 발광소자 패키지 및 조명장치
JP6583203B2 (ja) * 2016-09-30 2019-10-02 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
US10401682B2 (en) * 2017-01-25 2019-09-03 Innolux Corporation Display device capable of generating color of light close to or identical to blue primary color of DCI-P3 color gamut
US10325963B2 (en) * 2017-02-24 2019-06-18 Innolux Corporation Display device
JP2019016728A (ja) * 2017-07-10 2019-01-31 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光装置、照明装置、及び、実装基板
US10446722B2 (en) * 2017-09-29 2019-10-15 Samsung Electronics Co., Ltd. White light emitting device
CN108063176A (zh) * 2017-10-30 2018-05-22 东莞市豪顺精密科技有限公司 一种蓝光led灯及其制造工艺和应用
CN108458323B (zh) * 2018-02-14 2020-01-17 易事化控制设备股份有限公司 一种降低蓝光危害的led灯珠荧光粉、led灯珠及其制备方法
WO2019180959A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 サンケン電気株式会社 発光装置及び照明器具
JP6923808B2 (ja) * 2018-06-22 2021-08-25 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
CN109301050A (zh) * 2018-08-16 2019-02-01 佛山市国星光电股份有限公司 Led白光器件及其制备方法、led背光模组
DE102018123010A1 (de) * 2018-09-19 2020-03-19 Osram Opto Semiconductors Gmbh Strahlungsemittierendes bauelement
US10887960B2 (en) * 2019-03-28 2021-01-05 Lumileds Llc Color tunable light emitting diode (LED) systems, LED lighting systems, and methods
JP7198147B2 (ja) * 2019-04-15 2022-12-28 シチズン電子株式会社 発光装置
CN110504348A (zh) * 2019-08-23 2019-11-26 旭宇光电(深圳)股份有限公司 白光led和健康照明用灯具
CN112447896A (zh) * 2020-05-26 2021-03-05 开发晶照明(厦门)有限公司 光电器件及其制作方法
CN112576945A (zh) * 2020-12-11 2021-03-30 佛山市中昊光电科技有限公司 全彩cob器件
US11830858B2 (en) * 2022-03-21 2023-11-28 Foshan Evercore Optoelectronic Technology Co., Ltd. Full-color chip-on-board (COB) device

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5851063A (en) 1996-10-28 1998-12-22 General Electric Company Light-emitting diode white light source
US7066623B2 (en) * 2003-12-19 2006-06-27 Soo Ghee Lee Method and apparatus for producing untainted white light using off-white light emitting diodes
US7361938B2 (en) * 2004-06-03 2008-04-22 Philips Lumileds Lighting Company Llc Luminescent ceramic for a light emitting device
JP4989936B2 (ja) * 2006-07-27 2012-08-01 株式会社朝日ラバー 照明装置
JP2008258356A (ja) 2007-04-04 2008-10-23 Sharp Corp 照明光源とそれを備える照明装置
JP2008311532A (ja) * 2007-06-15 2008-12-25 Rohm Co Ltd 白色発光装置及び白色発光装置の形成方法
CN100559621C (zh) * 2007-10-19 2009-11-11 深圳市国冶星光电子有限公司 一种白光led及其制造方法
JP5349811B2 (ja) 2008-02-06 2013-11-20 シャープ株式会社 半導体発光装置
US8567973B2 (en) * 2008-03-07 2013-10-29 Intematix Corporation Multiple-chip excitation systems for white light emitting diodes (LEDs)
CN101545615B (zh) * 2008-03-27 2011-05-25 佰鸿工业股份有限公司 发光二极管面光源装置
CN101621054A (zh) * 2008-07-01 2010-01-06 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管光源装置
JP2010034184A (ja) * 2008-07-28 2010-02-12 Citizen Electronics Co Ltd 発光装置
JP2009260390A (ja) 2009-08-05 2009-11-05 Osram-Melco Ltd 可変色発光ダイオード素子
WO2011024818A1 (ja) 2009-08-26 2011-03-03 三菱化学株式会社 白色半導体発光装置
JP2011176276A (ja) 2010-02-01 2011-09-08 Mitsubishi Chemicals Corp 白色発光装置、照明装置および照明方法
US8508127B2 (en) * 2010-03-09 2013-08-13 Cree, Inc. High CRI lighting device with added long-wavelength blue color
JP2011192703A (ja) 2010-03-12 2011-09-29 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光装置及び照明装置
EP2365525A3 (en) 2010-03-12 2013-05-29 Toshiba Lighting & Technology Corporation Illumination apparatus having an array of red and phosphour coated blue LEDs
JP5496763B2 (ja) 2010-04-26 2014-05-21 日本モレックス株式会社 放熱機構を備える照明装置、照明機器
EP2717338B1 (en) 2011-05-27 2018-08-01 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device and lighting device
CN102352970B (zh) 2011-08-09 2015-07-22 中山大学 一种led光源及其照明装置
US20130256705A1 (en) * 2012-03-30 2013-10-03 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Light emitting diode light bar structure
WO2014087875A1 (ja) * 2012-12-03 2014-06-12 シャープ株式会社 表示装置及びテレビ受信装置

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