JP7385115B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本開示の発光装置は、色温度が異なる複数の光源と、抵抗体とを備える。複数の光源は、電流-電圧特性線特性が互いに異なる少なくとも2つの光源を含み、複数の光源は互いに並列に接続されている。抵抗体は複数の光源のそれぞれと直列に接続されている。
次に、本実施形態の発光装置101の具体的な構成例を説明する。図7および図8は、発光装置101の上面側および下面側から見た斜視図であり、図9および図10は、図7におけるIX-IX線断面図およびX-X線断面図を示す。
第1LED31、第2LED32、第3LED33は、それぞれ、発光装置101の光源として機能し、後述する封止部材61および第2透光性部材42、第3透光性部材43に含まれる蛍光体の励起源となる。図11は、第1LED31、第2LED32、第3LED33の断面構造を模式的に示している。第1LED31、第2LED32、第3LED33は、それぞれ、半導体積層体35と、基板36と、電極37、38とを有する。半導体積層体35は半導体材料からなる複数の半導体層を含む。半導体材料としては、窒化物半導体を用いることが好ましい。窒化物半導体は、主として一般式InxAlyGa1-x-yN(0≦x、0≦y、x+y≦1)で表される。このほか、InAlGaAs系半導体、InAlGaP系半導体、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、炭化珪素などを用いることもできる。半導体積層体35は、活性層と、p型半導体層と、n型半導体層とを含み、p型半導体層とn型半導体層との間に活性層を有する。基板36は半導体積層体35を結晶成長させるための結晶成長用基板である。しかし、結晶成長用基板から分離した半導体積層体35を支持するための基板であってもよい。基板36は、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、シリコン、炭化珪素、ガリウム砒素、ガリウム燐、インジウム燐、硫化亜鉛、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、ダイヤモンドなどの材料によって構成される。これらの材料のうち、サファイアを用いて基板36を構成することが好ましい。基板36の厚さは、適宜選択でき、例えば0.02mm以上1mm以下であり、強度および/またはLEDの高さを調節する観点から、基板36の厚さは、0.05mm以上0.3mm以下であることが好ましい。電極37は、半導体積層体35のp型半導体層およびn型半導体層の一方と電気的に接続され、電極38は、半導体積層体35のp型半導体層およびn型半導体層の他方と電気的に接続されている。電極37、38は、金、銀、錫、白金、ロジウム、チタン、アルミニウム、タングステン、パラジウム、ニッケル又はこれらの合金で構成することができる。
第1透光性部材41、第2透光性部材42、第3透光性部材43は、第1LED31、第2LED32、第3LED33の光出射面である上面上に、それぞれ配置される。本実施形態では、第2透光性部材42および第3透光性部材43は、それぞれ、母材40および、第2蛍光体42Pおよび第3蛍光体43Pを含む。第1透光性部材41は母材40を含み、蛍光体を含まないことが好ましい。第1透光性部材41、第2透光性部材42、第3透光性部材43は、第1LED31、第2LED32、第3LED33の上面と直接接して配置されていてもよいし、各LEDの上面と、各透光性部材との間に保護層など、1以上の他の部材が位置していてもよい。第1LED31の側面の少なくとも一部は、第1透光性部材41から露出することが好ましい。同様に、第2LED32の側面の少なくとも一部は、第2透光性部材42から露出することが好ましく、第3LED33の側面の少なくとも一部は、第3透光性部材43から露出することが好ましい。より好ましくは、第1LED31、第2LED32、第3LED33の側面は、第1透光性部材41、第2透光性部材42、第3透光性部材43でそれぞれ覆われていないことが好ましい。これにより、各LED間の距離を短くすることが可能となり、小型の発光装置101が実現し得る。また、第1LED31、第2LED32および第3LED33を近接して配置することによって、各LEDから出射した光が短い光路長で混合され得る。したがって、第1LED31、第2LED32および第3LED33のうち、2以上のLEDが発光した状態での混色性を向上させることが可能である。各蛍光体については以下において詳述する。
封止部材61は、パッケージ55の凹部55c内に配置され、第1透光性部材41、第2透光性部材42、第3透光性部材43の上面および第1LED31、第2LED32、第3LED33の側面を覆う。封止部材61は、母材60および第1蛍光体61Pを含む。封止部材61の母材60には、上述した透光性部材の母材と同様の母材を用いることができる。封止部材61は第1LED31、第2LED32、及び、第3LED33の側面の少なくとも一部と直接接することが好ましい。上述したように、各LEDの側面が第1透光性部材41、第2透光性部材42または第3透光性部材43で覆われず、封止部材61と接していることにより、各LED間の距離を短くすることが可能である。
第1蛍光体61P、第2蛍光体42P、第3蛍光体43Pはそれぞれ入射する光の一部を異なる波長の光に変換する。第1蛍光体61P、第2蛍光体42P、第3蛍光体43Pは、例えば、(Ca,Sr,Ba)8MgSi4O16(F,Cl,Br)2:Eu、(Y,Lu,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce、(Sr,Ca)AlSiN3:Eu、3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn、(x-s)MgO・(s/2)Sc2O3・yMgF2・uCaF2・(1-t)GeO2・(t/2)Mt2O3:zMn、Ca3Sc2Si3O12:Ce、CaSc2O4:Ce、(La,Y)3Si6N11:Ce、(Ca,Sr,Ba)3Si6O9N4:Eu、(Ca,Sr,Ba)3Si6O12N2:Eu、(Ba,Sr,Ca)Si2O2N2:Eu、(Ca,Sr,Ba)2Si5N8:Eu、(Ca,Sr,Ba)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)Ga2S4:Eu、K2(Si,Ti,Ge)F6:Mnで表される組成を有する蛍光体を用いることができる。第1蛍光体61P、第2蛍光体42P、第3蛍光体43Pは、500nm以上680nm以下の範囲に発光ピーク波長を有していることが好ましい。第1蛍光体61P、第2蛍光体42P、第3蛍光体43Pは、それぞれ、これらの材料から1または複数の蛍光体を含んでいてもよい。
第1光源21において、2つの第1LED31から出射した光は、第1透光性部材41および封止部材61を透過して外部へ出射する。このため、第1光源21の出射する光の色温度は、第1LED31から出射する光、および、封止部材61に含まれる第1蛍光体61Pによって波長変換された光が合わさった光の色温度である。本実施形態では、第1LED31から青色光が出射し、出射した青色光の一部が第1蛍光体61Pに主として含まれる黄色蛍光体により、黄色光に変換される。このため、第1光源21は青色光および黄色光を含む白色光を出射する。第1光源21の色温度は白色光の色温度であり、第2光源22及び第3光源23の色温度よりも高い。
パッケージ55は、基板51および樹脂部材52を含み、第1光源21、第2光源22、第3光源23を収納する。
発光装置101は、第1LED31、第2LED32、第3LED33が逆バイアス電圧によって故障するのを抑制するために保護素子26を備えていてもよい。保護素子26は、例えばツエナーダイオードである。発光装置101が保護素子26を備える場合には、例えば、底面に電極の一方が位置する保護素子26を第3配線13に電気的に接続し、保護素子の他方の電極を導電性ワイヤ18によって第2配線12と接続する。保護素子26および導電性ワイヤ18は、第2配線12および第3配線13を覆う樹脂部材52内に埋設されていてもよい。
発光装置101は、例えば、以下の方法によって作製することができる。まず、支持体10の集合基板を用意し、1つの基板51となるそれぞれの領域に、ビアホール51c、第1配線11、第2配線12、第3配線13、ビア導体14、第1電極16、第2電極17と、抵抗体25を形成する。必要に応じて、抵抗体25の表面を被覆するようにガラスまたはセラミックスを含む絶縁層28を形成し、めっき法により、第1配線11、第2配線12、第3配線13、第1電極16および第2電極17の表面にめっき層27を形成する。
上記実施形態は本開示の発光装置の一例であり、発光装置には種々の改変が可能である。まず、第1光源21、第2光源22および第3光源23に含まれる発光部の数は一例であり、発光装置は、上記実施形態以外の数の発光部を含んでいてもよい。例えば、第1光源21は3つ以上のLEDを含んでいてもよいし、第2光源22および第3光源23は少なくとも1つのLEDを含んでいればよく、第2光源22および第3光源23のそれぞれは、2以上のLEDを含んでいてもよい。また、抵抗体は印刷抵抗に限られず、リードタイプ、面実装タイプ等であってもよい。また抵抗体は、半固定抵抗器や可変抵抗器であってもよい。
11 第1配線
12 第2配線
13 第3配線
14 ビア導体
16 第1電極
17 第2電極
18 導電性ワイヤ
21、 第1光源
21A、21A’ 発光部
21B、21B’ 発光部
22、22’ 第2光源
23、23’ 第3光源
25 抵抗体
26 保護素子
27 めっき層
28 絶縁層
31 第1発光ダイオード
32 第2発光ダイオード
33 第3発光ダイオード
35 半導体積層体
36 基板
37、38 電極
40、60、70 母材
41 第1透光性部材
42 第2透光性部材
42P 第2蛍光体
43 第3透光性部材
43P 第3蛍光体
51、51’ 基板
51a 上面
51b 下面
51c ビアホール
52 樹脂部材
55 パッケージ
55a 上面
55b 下面
55c 凹部
61 第1封止部材
61P 第1蛍光体
72 第2蛍光体層
72P 第2蛍光体
73 第3蛍光体層
73P 第3蛍光体
75 透光体
76 導光体
81 第1透光性部材
82 第2透光性部材
83 第3透光性部材
101、102 発光装置
Claims (15)
- 第1光源を有する第1回路と、
前記第1回路に並列に接続され、第2光源と第3光源と抵抗体とを有する第2回路と、を備え、
前記第2回路は、前記第2光源および前記第2光源と直列に接続される前記抵抗体を含む第3回路と、前記第2光源と並列に接続される前記第3光源および前記第3光源と直列に接続される前記抵抗体を含む第4回路と、を有し、
前記第1光源の色温度と前記第2光源の色温度と前記第3光源の色温度はそれぞれ異なり、
前記第2光源の電流-電圧特性線と前記第3光源の電流-電圧特性線は交差し、
前記第1回路および前記第2回路に第1電圧を印加時に、前記第2回路に流れる第2電流は前記第1回路に流れる第1電流よりも大きく、前記第4回路の前記第3光源に流れる第4電流は前記第3回路の前記第2光源に流れる第3電流よりも大きく、
前記第1回路および前記第2回路に前記第1電圧よりも大きい第2電圧を印加時に、前記第2回路に流れる第2電流は前記第1回路に流れる第1電流よりも大きく、前記第3回路の前記第2光源に流れる前記第3電流は前記第4回路の前記第3光源に流れる前記第4電流よりも大きく、
前記第1回路および前記第2回路に前記第2電圧よりも大きい第3電圧を印加時に、前記第1回路に流れる前記第1電流は前記第2回路に流れる前記第2電流よりも大きい、発光装置。 - 前記第1光源は複数の第1発光ダイオードを含み、
前記第2光源は少なくとも1つの第2発光ダイオードを含み、
前記第3光源は少なくとも1つの第3発光ダイオードを含む、請求項1に記載の発光装置。 - 上面を有する基板をさらに備え、
前記複数の第1発光ダイオード、前記少なくとも1つの第2発光ダイオードおよび前記少なくとも1つの第3発光ダイオードは前記基板の上面に実装されており、
前記抵抗体は、前記基板の上面に印刷された印刷抵抗である、請求項2に記載の発光装置。 - 前記基板は、前記上面に位置する第1配線および第2配線を含み、
前記印刷抵抗は、前記第1配線の一部および前記第2配線の一部と重なっており、
前記第1配線または前記第2配線に前記第2光源および前記第3光源が電気的に接続されている、請求項3に記載の発光装置。 - 前記基板の上面において、前記複数の第1発光ダイオード、前記少なくとも1つの第2発光ダイオードおよび前記少なくとも1つの第3発光ダイオードを囲むように配置された樹脂部材をさらに備え、
前記樹脂部材は、前記印刷抵抗を覆っている、請求項3または4に記載の発光装置。 - 前記基板および前記樹脂部材は、前記基板の上面を底部とする凹部を形成しており、前記複数の第1発光ダイオード、前記少なくとも1つの第2発光ダイオードおよび前記少なくとも1つの第3発光ダイオードは前記底部に位置している、請求項5に記載の発光装置。
- 前記第3発光ダイオードは、前記第2発光ダイオードよりも小さい発光面積を有する、請求項2から6のいずれかに記載の発光装置。
- 前記第1光源の色温度は、前記第2光源および前記第3光源の色温度よりも高く、
前記第2光源の色温度は、前記第3光源の色温度よりも高い、請求項1に記載の発光装置。 - 前記第3光源の色温度は、前記第1光源および前記第2光源の色温度よりも高く、
前記第2光源の色温度は、前記第1光源の色温度よりも高い、請求項1に記載の発光装置。 - 前記第1光源の色温度は、前記第2光源および前記第3光源の色温度よりも高く、
前記第2光源の色温度は、前記第3光源の色温度よりも高い、請求項2から7のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第3光源の色温度は、前記第1光源および前記第2光源の色温度よりも高く、
前記第2光源の色温度は、前記第1光源の色温度よりも高い、請求項2から7のいずれかに記載の発光装置。 - 前記第2光源および前記第3光源は、前記第2発光ダイオードの上面上および前記第3発光ダイオードの上面上に配置され赤色蛍光体を含む透光性部材をそれぞれ含む、請求項10に記載の発光装置。
- 前記第3光源における前記赤色蛍光体の配合比は、前記第2光源における前記赤色蛍光体の配合比よりも大きい、請求項12に記載の発光装置。
- 前記第1光源は、前記複数の第1発光ダイオードの上面上にそれぞれ配置された透光性部材を含み、前記透光性部材は蛍光体を含まない、請求項12に記載の発光装置。
- 前記第1光源、前記第2光源および前記第3光源は、各発光ダイオードの上面上に配置され、黄色蛍光体を含む封止部材をそれぞれ含み、各光源の前記封止部材は連続している、請求項14に記載の発光装置。
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