KR102571070B1 - 발광장치 - Google Patents

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Abstract

[과제] 보다 광 취출 효율을 향상시키는 것이 가능하게 되는 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결 수단] 발광소자와, 당해 발광소자의 상면에 배치되며, 상기 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 가지는 파장 변환 부재와, 상기 발광소자의 측면으로부터 상기 파장 변환 부재의 하면까지 연장하여 설치되는 제1 도광부재와, 상기 파장 변환 부재의 상면에 배치되며, 상기 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재와, 상기 파장 변환 부재의 상면으로부터 상기 투광성 부재의 측면까지 연장하여 설치되는 제2 도광부재를 구비하는 발광장치.

Description

발광장치{LIGHT-EMITTING DEVICE}
본 개시는, 발광장치에 관한 것이다.
종래부터, 발광소자의 상면에 발광소자의 발광 면적보다 작은 발광면을 가지는 도광부재를 배치하여, 광의 출사 면적을 작게 좁힌 발광장치가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1, 2).
일본특허공개 제2013-110199호 공보 국제공개 제2010/044240호
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 발광장치에서는, 발광소자로부터의 광은, 파장 변환 부재를 통과하면서 광의 출사 면적이 좁혀지기 때문에, 발광장치의 광 출사면에 도달하기까지에, 파장 변환 부재 중에서 광산란을 반복하여, 광 취출 효율이 저하될 우려가 있다.
본 개시는, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 보다 광 취출 효율을 향상시킨 발광장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본원은, 이하의 발명을 포함한다.
발광소자와,
당해 발광소자의 상면에 배치되며, 상기 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 가지는 파장 변환 부재와,
상기 발광소자의 측면으로부터 상기 파장 변환 부재의 하면까지 연장하여 설치되는 제1 도광부재와,
상기 파장 변환 부재의 상면에 배치되며, 상기 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재와,
상기 파장 변환 부재의 상면으로부터 상기 투광성 부재의 측면까지 연장하여 설치되는 제2 도광부재를 구비하는 발광장치.
본 발명의 실시형태의 발광장치에 따르면, 보다 광 취출 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
[도 1a] 본원의 일 실시형태의 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 개략 평면도이다.
[도 1b] 본원의 일 실시형태의 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
[도 1c] 도 1b의 요부의 확대도이다.
[도 2] 본원의 다른 실시형태의 발광장치의 구성을 모식적으로 나타내는 개략 단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 실시형태의 일례가 되는 발광장치에 관해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어 참조하는 도면은, 본 발명을 개략적으로 나타낸 것이기 때문에, 각 부재의 스케일이나 간격, 위치 관계 등이 과장, 혹은, 부재의 일부의 도시가 생략되어 있는 경우가 있다. 또한, 이하의 설명에서는, 동일한 명칭 및 부호에 대해서는 원칙으로서 동일 혹은 동질의 부재를 나타내고 있어서, 상세한 설명을 적절히 생략하는 것으로 한다.
[발광장치]
이 실시형태의 발광장치(10)는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 발광소자(11)와, 발광소자(11)의 상면(11A)에 배치되며, 발광소자(11)의 상면(11A)보다도 큰 면적의 하면(12B)을 가지는 파장 변환 부재(12)와, 발광소자(11)의 측면으로부터 파장 변환 부재(12)의 하면까지 연장하여 설치되는 제1 도광부재(13)와, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)에 배치되며, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)보다도 작은 면적의 하면(14B)을 가지는 투광성 부재(14)와, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)으로부터 투광성 부재(14)의 측면까지 연장하여 설치되는 제2 도광부재(15)를 구비한다. 투광성 부재(14)의 상면(14A)은 발광장치(10)의 다른 구성 부재로부터 노출되어, 발광장치(10)의 주된 광 취출면이 된다. 이와 같은 발광장치(10)는, 예를 들어, 조명용 장치, 차재용 발광장치 등의 광원으로서 이용할 수 있다.
이 발광장치(10)에서는, 제1 도광부재(13)가, 평면도로 보았을 때 발광소자(11)의 외연(外緣)으로부터 발광소자(11)보다도 외측으로 연장하는 파장 변환 부재의 하면 외연까지 연장하여 설치되어 있다. 이에 의해, 발광소자(11)로부터 출사된 광은, 발광 면적을 넓히면서 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)에 입사된다. 또한, 제2 도광부재(15)는, 평면도로 보았을 때 투광성 부재(14)의 외연으로부터 투광성 부재(14)보다도 외측으로 연장하는 파장 변환 부재(12)의 상면 외연까지 연장하여 설치되어 있다. 이에 의해, 파장 변환 부재(12)의 상면으로부터 출사된 광은, 발광 면적을 좁히면서 외부로 출사시킬 수 있다.
이와 같은 발광장치에 따르면, 발광소자로부터 출사된 광을 효율적으로 파장 변환할 수 있음과 함께, 파장 변환된 광의 출사 면적을 보다 좁은 범위에 정할 수 있어, 고휘도의 광을 효율적으로 취출할 수 있다.
(발광소자(11))
발광소자(11)는, n형 반도체층과 p형 반도체층과 발광층으로 이루어지는 반도체층을 가지는 발광 다이오드를 이용하는 것이 바람직하고, 목적 및 용도에 따라 임의의 파장의 것을 선택할 수 있다. 발광소자(11)는, 반도체층의 일면 측을 상면(11A)으로 한다. 예를 들어, 청색(파장 430nm~490nm의 광), 녹색(파장 490nm~570nm의 광)의 발광소자(11)로서는, ZnSe, 질화물계 반도체(InXAlYGa1-X-YN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1), GaP 등의 반도체층을 이용한 것을 들 수 있다. 또한, 적색(파장 620nm~750nm의 광)의 발광소자(11)로서는, GaAlAs, AlInGaP 등을 이용할 수 있다. 그 중에서도, 파장 변환 부재에 포함되는 형광체 등의 파장 변환 물질을 효율적으로 여기할 수 있는 단파장의 발광이 가능한 질화물 반도체(InXAlYGa1-X-YN, 0≤X, 0≤Y, X＋Y≤1)를 이용하는 것이 바람직하다. 발광소자(11)의 성분 조성, 발광색, 크기 등은, 목적 및 용도에 따라 적절히 선택할 수 있다.
발광소자(11)는, 반도체층에 접속된 한 쌍의 전극을 구비한다. 한 쌍의 전극은, 반도체층의 다른 면에 배치되어 있어도 좋지만, 반도체층의 동일면 측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해 발광소자(11)를 기판(17) 상에 플립 칩 실장할 수 있다. 한 쌍의 전극이 형성된 면을 하면으로 하여 기판(17) 상에 플립 칩 실장하는 경우, 하면과 반대 측의 상면(11A)이 발광소자의 주된 광 취출 면이 된다.
발광소자(11)는, 원형, 타원형, 정방형 또는 육각형 등의 다각형 등 여러 가지의 평면 형상을 채택할 수 있지만, 정방형, 장방형 등의 직사각형 또는 정육각형인 것이 바람직하다. 그 크기는, 이용하는 용도, 얻으려 하는 성능 등에 따라 적절히 설정할 수 있다.
발광소자(11)는, 후술하는 바와 같이, 그 상면(11A) 측에 파장 변환 부재(12)가 배치된다. 파장 변환 부재(12)는, 예를 들어 투광성의 접착제 등에 의해 발광소자(11)의 상면(11A)에 고정할 수 있다. 또한 파장 변환 부재(12)와 발광소자(11)는, 접착제를 거치지 않고 직접 접합되어 있어도 좋다.
1개의 발광장치에 있어서, 발광소자는 1개여도 되고, 도 2에 나타내는 바와 같이, 2 이상의 복수여도 된다.
(파장 변환 부재(12))
파장 변환 부재(12)는, 발광소자(11)의 상면(11A)에 배치된다. 파장 변환 부재(12)는, 여러 가지의 접합법에 의해 발광소자(11)의 상면에 배치하여, 고정할 수 있다. 상술한 바와 같이, 파장 변환 부재(12)는, 발광소자(11)의 상면(11A)에, 접착제 등을 거쳐 고정되어 있어도 좋지만, 접착제 등을 거치지 않고 고정되어 있어도 된다. 접착제를 거치지 않고 직접 접합되는 경우는, 발광소자로부터 출사되는 광을, 접착제 등에 의해 방해받는 일 없이 파장 변환 부재(12)에 입사시킬 수 있어서, 광의 취출 효율의 향상을 도모할 수 있다.
접착제로서는, 후술하는 제1 및 제2 도광부재를 구성하는 투광성의 수지와 마찬가지의 재료를 들 수 있다.
파장 변환 부재(12)의 하면(12B)은, 발광소자(11)의 상면(11A)보다도 큰 면적을 가진다. 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 면적은, 예를 들어, 발광소자(11)의 상면(11A)보다도 10% 이상 큰 면적을 가지는 것을 들 수 있다.
파장 변환 부재(12)의 평면 형상은, 원형, 타원형, 정방형 또는 육각형 등의 다각형 등 여러 가지로 할 수 있다. 그 중에서도, 정방형, 장방형 등의 직사각형 또는 정육각형인 것이 바람직하고, 발광소자(11)의 평면 형상과 대략 상사형인 것이 보다 바람직하다.
파장 변환 부재(12)의 하면(12B)은, 발광소자(11)의 상면(11A)을 그 내측에 포함하도록 배치된다. 예를 들어, 평면도로 보았을 때, 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)은, 그 외연의 일부 또는 전부가, 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연보다도 외측에 배치되고 있는 것이 바람직하고, 그 외연의 전부가 외측에 배치되고 있는 것이 보다 바람직하다. 바꾸어 말하면, 발광소자(11)는, 평면도로 보았을 때, 그 외연이 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 외연보다도 내측에 배치되고 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광소자(11)로부터 출사된 광을 효율적으로 파장 변환 부재(12)에 입사시킬 수 있다. 또한, 하면(12B)은, 그 중심이, 발광소자(11)의 상면(11A)의 중심과 대략 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.
파장 변환 부재(12)는, 하면(12B)과, 하면(12B)에 대향하는 상면(12A)과, 하면(12B)과 상면(12A)에 이어지는 측면을 가진다. 상면(12A)과 하면(12B)은, 각각 대략 같은 면적을 갖고, 서로 대략 평행인 것이 바람직하다. 나아가, 상면(12A)과 하면(12B) 사이의 측면은, 상면(12A) 및 하면(12B)에 대략 수직인 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 제1 도광부재(13) 및/또는 제2 도광부재(15)의 측면에의 젖음 확대를 억제할 수 있다.
파장 변환 부재(12)는, 발광소자(11)가 발하는 발광 파장의 적어도 일부를 다른 파장의 광으로 변환 가능한 형광체를 구비한다. 파장 변환 부재(12)로서는, 예를 들어, 형광체의 소결체나, 수지, 유리, 세라믹스 등에 형광체가 함유되어 판 형상으로 성형된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 형광체로서는, 예를 들어, 세륨으로 활성화된 이트륨·알루미늄·가닛계 형광체(YAG：Ce), 세륨으로 활성화된 루테튬·알루미늄·가닛계 형광체(LAG：Ce), 유로퓸 및/또는 크롬으로 활성화된 질소 함유 알루미늄의 규산 칼슘계 형광체(CaO-Al2O3-SiO2：Eu), 유로퓸으로 활성화된 실리케이트계 형광체(예를 들어(Sr, Ba)2SiO4：Eu), β사이알론계 형광체(예를 들어 Si6-zAlzOzN8-z：Eu(0＜Z＜4.2), CASN계 형광체, SCASN계 형광체 등의 질화물계 형광체, KSF계 형광체(K2SiF6：Mn), 황화물계 형광체, 양자 닷 형광체 등을 들 수 있다. 이들 형광체를, 소망하는 색조에 적절한 조합 및/또는 배합비로 이용하여, 연색성 및/또는 색재현성을 조정할 수 있다.
YAG계 형광체는, 청색 발광소자와 매우 적합하게 조합하여 백색계의 혼색광을 발광시킬 수 있는 대표적인 형광체이다.
백색으로 발광 가능한 발광장치로 하는 경우, 파장 변환 부재(12)에 포함되는 형광체의 종류, 농도에 따라 백색으로 발광 가능하게 되도록 적절히 설정할 수 있다. 백색으로 발광 가능한 발광장치로 하는 경우, 파장 변환 부재(12)에 함유되는 형광체의 농도는, 예를 들어, 5%~50%를 들 수 있다.
또한, 발광소자(11)에 청색 발광소자를 사용하고, 형광체에 적색 성분이 많은 질화물계 반도체를 사용함으로써, 적색을 발광하는 발광장치를 얻을 수 있다. 또한, 발광소자(11)에 청색 발광소자를 사용하고, 형광체에 YAG계 형광체와, 적색 성분이 많은 질화물계 형광체를 사용함으로써, 엄버색을 발광시킬 수도 있다. 엄버색이란, JIS 규격 Z8110에 있어서의 황색 가운데 장파장 영역과 황적의 단파장 영역으로 이루어지는 영역, 안전 색채의 JIS 규격 Z9101에 의한 황색의 영역과 황적의 단파장 영역 사이에 끼워진 영역의 색도 범위가 해당한다. 예를 들어, 도미넌트 파장으로서, 580nm~600nm의 범위에 위치하는 영역이다. 적색 또는 엄버색을 발광하는 발광장치로 하는 경우, 파장 변환 부재에 함유되는 형광체의 농도는, 예를 들어 60질량%~80질량% 정도이다.
파장 변환 부재(12)는, 1 종류의 부재에 의해 단층으로 형성해도 좋고, 2 종류 이상의 부재를 혼합하여 단층으로 형성해도 좋고, 단층을 2층 이상 적층하여도 좋다.
또한, 파장 변환 부재(12)에는, 필요에 따라 광확산 부재를 함유시켜도 된다. 광확산재로서는, 예를 들어, 산화티탄, 티탄산바륨, 산화알루미늄, 산화규소 등을 들 수 있다.
파장 변환 부재(12)의 두께 T는, 방열성 및 광 취출 효율 등의 관점에서 얇을수록 바람직하다. 또한, 파장 변환 부재(12)의 두께 T는, 제조 공정에 있어서의 기계적 강도가 저하되지 않고, 파장 변환 부재(12)에 충분한 기계적 강도를 부여할 수 있는 두께인 것이 바람직하다. 이들을 고려하여, 예를 들어, 20㎛~300㎛를 들 수 있으며, 50㎛~200㎛가 바람직하고, 50㎛~150㎛가 보다 바람직하다. 파장 변환 부재(12)는, 소망하는 발광색을 얻기 위해 필요한 파장 변환 물질을 포함하는 한, 방열성 및 광 취출 효율 등의 관점에서는 얇을수록 바람직하지만, 파장 변환 부재 작성 시의 가공 정밀도 등을 고려하여, 상술한 두께로 하는 것이 바람직하다.
파장 변환 부재(12)의 두께 T는, 후술하는 투광성 부재의 두께보다도 얇은 것이 바람직하다. 이에 의해 투광성 부재로 피복되지 않은 파장 변환 부재(12)의 상면으로부터, 후술하는 피복 부재를 거쳐 발광면 측으로 새어 나가는 광을 저감하는 것이 가능하게 되어, 발광부와 비발광부와의 차가 명확한 발광장치로 할 수 있다.
1개의 발광장치에 있어, 파장 변환 부재는 1개여도 좋으며, 복수여도 좋다. 또한, 1개의 발광장치에 있어서 복수의 발광소자가 있을 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 발광소자에 대해서 파장 변환 부재는 1개여도 되고, 각 발광소자가 각각 1개씩의 파장 변환 부재를 구비하고 있어도 된다.
또한, 복수의 발광소자에 1개의 파장 변환 부재가 배치되는 경우, 상술한 면적, 외연의 위치, 후술하는 거리 W2, W3 및 W1 등은, 복수의 발광소자 각각의 외연을 둘러싸는 면적에 대한 것, 복수의 발광소자 전체의 외연을 둘러싸는 연(緣)의 위치에 대한 것, 이들에 대한 거리 등에 대응시킬 수 있다.
(제1 도광부재(13))
제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)의 측면으로부터 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)까지 연장하여 설치된다. 제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)의 측면의 적어도 일부를 피복한다. 제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)의 측면의 높이 방향에 있어서의 전체를 피복해도 된다. 즉, 제1 도광부재(13)의 최하단은, 발광소자(11)의 측면의 최하단과 일치하고 있어도 좋다. 이에 의해, 발광소자(11)의 측면으로부터의 출사광을, 제1 도광부재(13)와 후술하는 피복 부재(16)와의 계면에서 반사시켜 파장 변환 부재(12)에 입사시킬 수 있다.
또한, 제1 도광부재(13)는, 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 전체를 피복하는 것이 바람직하다. 즉, 평면도로 보았을 때의 제1 도광부재(13)의 외연은, 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 외연과 일치하는 것이 바람직하다. 제1 도광부재(13)는, 파장 변환 부재(12)의 측면을 피복해도 되지만, 피복하지 않는 것이 바람직하다.
발광소자(11)의 측면을 피복하는 제1 도광부재(13)의 두께는, 상방(즉 파장 변환 부재(12)에 가까워지는 방향)일수록 두껍고, 하방(즉 파장 변환 부재로부터 멀어지는 방향)일수록 얇아진다. 제1 도광부재(13)의 발광소자(11)의 측면에 대면하는 면과 반대 측의 측면(13a)은, 발광소자(11)의 외주를 둘러싸는 평면이여도 되고, 내측으로 오목 또는 볼록한 곡면이어도 된다.
발광소자(11)의 측면을 피복하는 제1 도광부재(13)의 최대 두께는,파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 외연과 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연과의 거리 W2와 일치하는 것이 바람직하다.
제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)로부터의 출사광을 파장 변환 부재(12)에 도광할 수 있는 투광성 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제1 도광부재(13)는, 취급 및 가공이 용이하기 때문에, 수지 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 수지 재료로서는, 예를 들어, 실리콘 수지, 변성 실리콘 수지, 에폭시 수지, 변성 에폭시 수지, 아크릴 수지, 페놀 수지, 불소 수지 중 1종 이상을 포함한 수지 또는 하이브리드 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성, 전기 절연성이 우수하고, 유연성이 있는 실리콘 수지가 바람직하다. 제1 도광부재(13)는, 상술한 바와 같은 광확산재를 함유하고 있어도 된다.
또한, 제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)와 파장 변환 부재(12)를 접합하기 위한 접착제로서 이용해도 좋다. 이 경우, 발광소자(11)의 상면과 파장 변환 부재(12)의 하면과의 사이에도 제1 도광부재(13)가 배치된다.
(투광성 부재(14))
투광성 부재(14)는, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)에 배치되며, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)보다도 작은 면적의 하면(14B)을 갖는다. 투광성 부재(14)의 하면(14B)의 면적은, 예를 들어, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 90% 이하의 면적을 가지는 것을 들 수 있다.
또한, 투광성 부재(14)는, 상면(14A)의 면적이 발광소자(11)의 상면(11A)의 면적과 같거나 또는 그보다 작은 것이 바람직하다. 투광성 부재(14)의 상면(14A)의 면적은, 예를 들어, 발광소자(11)의 상면(11A) 이하의 면적을 가지는 것을 들 수 있고, 90% 이하의 면적이 바람직하고, 85% 이하의 면적이 보다 바람직하다. 또한, 50% 이상의 면적, 40% 이상 또는 30% 이상의 면적인 것이 더 바람직하다. 이와 같이 투광성 부재(14)의 상면(14A)의 면적을 발광소자(11)의 상면(11A)보다도, 보다 작은 면적으로 함으로써, 발광장치(10)의 발광 면적이 좁혀져, 보다 고휘도의 발광장치로 할 수 있다.
투광성 부재(14)의 평면 형상은, 원형, 타원형, 정방형, 장방형 또는 육각형 등의 다각형 등 여러 가지로 할 수 있다. 그 중에서도, 발광 불균일 억제의 관점으로부터는, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)과 대략 상사(相似)형인 것이 바람직하다. 또한, 발광장치를 광학계 렌즈와 조합하여 이용할 때에는, 발광장치의 발광면이 되는 투광성 부재(14)의 상면 형상은, 원형 또는 원형에 가까운 다각형인 것이 바람직하다.
투광성 부재(14)의 하면(14B)은, 발광소자(11)의 상면(11A) 및 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)을 그 내측에 포함하도록, 배치되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 평면도로 보았을 때, 하면(14B)는, 그 외연의 일부 또는 전부가, 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연보다도 내측에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 그 외연의 전부가 내측에 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 하면(14B)은, 그 외연의 일부 또는 전부가, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 외연보다도 내측에 배치되어 있는 것이 바람직하고, 그 외연의 전부가 내측에 배치되어 있는 것이 보다 바람직하다.
투광성 부재(14)는, 평면도로 보았을 때, 그 외연이 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연과 대략 일치 또는 외연보다도 내측에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 투광성 부재(14)의 하면(14B)은, 그 중심이, 발광소자(11)의 상면(11A) 및 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 중심과 대략 일치하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 나아가, 투광성 부재(14)의 하면(14B)은, 발광소자(11) 등과 마찬가지로, 여러 가지의 평면 형상을 취할 수 있지만, 정방형, 장방형 등의 직사각형 또는 정육각형인 것이 바람직하고, 발광소자(11)의 상면(11A)의 대략 상사형인 것이 보다 바람직하다.
예를 들어, 단면도로 보았을 때에 있어서의, 투광성 부재(14)의 하면(14B)의 외연과 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연과의 거리 W3는, 0㎛~100㎛를 들 수 있고, 10㎛~60㎛가 바람직하고, 40㎛~60㎛가 보다 바람직하다. 이에 의해, 발광면 측에서 보았을 때에, 투광성 부재(14)의 하면(14B)의 전체를 발광소자(11)에 의해 포함하는 것이 가능하게 되기 때문에, 광 취출 효율이 높은 발광장치로 할 수 있다. 나아가, 투광성 부재(14)의 하면(14B)의 외연과 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 외연과의 거리 W1는, 50㎛~200㎛ 정도가 바람직하다.
투광성 부재(14)는, 예를 들어, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지 성형체, 붕규산 유리, 석영 유리, 사파이어 유리 등의 유리, 무기물 등의 투광성 재료에 의해 형성할 수 있다. 그 중에서도, 투광성 부재(14)는 유리 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 투광성 부재(14)는, 발광장치(10)의 외표면을 구성하기 때문에, 투광성 부재(14)에 유리 재료를 이용함으로써, 발광면을 좁게한 고휘도의 발광장치로 했을 때에도, 광출사면이 열화되기 어렵다. 또한, 유리 재료는 수지 재료와 비교하여 표면의 점착성이 낮기 때문에, 발광면에의 오염물의 부착을 억제함과 함께, 발광장치의 운반, 보관 시에 이용하는 캐리어 테이프 등에의 발광면의 들러붙음 등을 억제할 수 있다. 또한, 여기서의 투광성이란, 발광소자로부터 출사되는 광의 적어도 60% 이상, 바람직하게는 80% 이상을 투과시킬 수 있는 성질을 가리킨다.
또한, 투광성 부재(14)는, 열전도율이, 발광소자를 구성하는 재료의 열전도율보다도 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, GaN의 열전도율이 1.3~2.0W/cm·k, GaP의 열전도율이 1.1W/cm·k이며, InP의 열전도율이 0.68W/cm·k이기 때문에, 발광소자의 종류에 따라, 예를 들어, 이들 값보다도 열전도율이 작은 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 파장 변환 부재로부터의 발열을, 발광소자를 거쳐서 기판 측으로 우선적으로 방열할 수 있다.
투광성 부재(14)는, 1 종류의 재료에 의해 단층으로 형성해도 되고, 2 종류 이상의 재료를 혼합하여 단층으로 형성해도 되고, 단층을 2층 이상 적층해도 된다.
또한, 투광성 부재(14)에는, 필요에 따라 상술한 광확산재를 함유시켜도 된다.
1개의 발광장치에 있어서, 투광성 부재는 1개여도 되고, 복수여도 된다. 또한, 1개의 발광장치에 있어서 복수의 발광소자 및/또는 파장 변환 부재가 있는 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 발광소자 및/또는 파장 변환 부재에 대해서 투광성 부재는 1개여도 되고, 각 발광소자 및/또는 파장 변환 부재가 각각 1개씩의 투광성 부재를 구비하고 있어도 된다.
또한, 복수의 발광소자 및/또는 파장 변환 부재에 1개의 투광성 부재가 배치되는 경우, 상술한 면적, 외연의 위치, 거리 W3 및 W1 등은, 복수의 발광소자 및/또는 파장 변환 부재 각각의 외연을 둘러싸는 면적에 대한 것, 복수의 발광소자군 및/또는 파장 변환 부재군의 외연을 둘러싸는 연(緣)의 위치에 대한 것, 이들에 대한 거리 등에 대응시킬 수 있다.
(제2 도광부재(15))
제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)으로부터 투광성 부재(14)의 측면까지 연장하여 설치되고 있다. 제2 도광부재(15)는, 투광성 부재(14)의 측면의 적어도 일부를 피복하고 있으며, 그 전부를 피복해도 된다. 즉, 제2 도광부재(15)의 최상단은, 투광성 부재(14)의 측면의 최상단과 일치하고 있어도 된다. 이에 의해, 파장 변환 부재(12)로부터의 출사광을, 제2 도광부재(15)와 후술하는 피복 부재(16)와의 계면에서 반사시켜 파장 변환 부재(12) 내 또는 투광성 부재(14) 내로 입사시킬 수 있고, 그 결과, 출사 광을 효율적으로 좁힐 수 있어, 휘도를 향상시킬 수 있다.
또한, 제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 적어도 일부를 피복하지만, 그 전부를 피복하는 것이 바람직하다. 즉, 제2 도광부재(15)의 최외연은, 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 외연과 일치하는 것이 바람직하다. 제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)의 측면 및/또는 하면을 피복해도 되지만, 피복하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 제2 도광부재(15)는, 투광성 부재의 상면을 피복해도 되지만, 피복하지 않는 것이 바람직하다.
투광성 부재(14)의 측면을 피복하는 제2 도광부재(15)의 두께는, 하방(즉 파장 변환 부재(12)에 가까워지는 방향)일수록 두껍고, 상방(즉 파장 변환 부재(12)로부터 멀어지는 방향)일수록 얇아진다. 제2 도광부재(15)의 투광성 부재(14) 등에 대면하는 면과 반대측의 측면(15a)은, 투광성 부재(14)의 외주를 둘러싸는 평면이여도 좋고, 외측(즉, 후술하는 피복 부재 측)으로 오목 또는 볼록한 곡면이어도 좋지만, 외측으로 오목한 곡면인 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 피복 부재(16)를 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 상방에 배치했을 때의 두께를 크게 하는 것이 가능하게 되어, 발광장치(10)의 발광면 측에 있어서, 투광성 부재(14)의 상면(14A)의 외주를 둘러싸는 피복 부재로부터의 광 누설이 억제되어, 보다 고휘도의 발광장치로 할 수 있다.
제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)로부터 출사한 광을 투광성 부재(14)에 도광할 수 있는 투광성 재료에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는, 예를 들어, 제1 도광부재(13)와 마찬가지의 재료에 의해 형성할 수 있다.
또한, 제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)와 투광성 부재(14)를 고정하기 위한 접착제로서 이용할 수 있다. 이 경우, 파장 변환 부재(12)의 상면과 투광성 부재(14)의 하면과의 사이에도 제2 도광부재(15)가 배치된다.
제1 도광부재(13)와 제2 도광부재(15)는 같은 수지 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 같은 수지 재료를 이용함으로써 제조 시의 작업 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 투광성 부재(14)의 하면(14B)의 외연과 파장 변환 부재(12)의 상면(12A)의 외연과의 거리 W1과, 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)의 외연과 발광소자(11)의 상면(11A)의 외연과의 거리 W2와의 차가 큰 경우에는, 제2 도광부재(15)의 점도를 제1 도광부재(13)의 점도보다도 낮게 조정하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제2 도광부재(15)가 파장 변환 부재(12)의 상면에서 퍼지기 쉬워지기 때문에, 파장 변환 부재(12)의 상면 전체를 피복할 수 있다. 또한, 수지 재료의 점도는, 예를 들어, 수지 재료 중에 함유시키는 필러의 양에 의해 조정할 수 있다.
(피복 부재(16))
이 실시형태에 있어서의 발광장치(10)는, 제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)의 측면 등을 덮는 피복 부재(16)를 더 구비하는 것이 바람직하다.
피복 부재(16)는, 발광소자(11)의 측면, 파장 변환 부재(12)의 측면, 제1 도광부재(13)의 측면(13a), 투광성 부재(14)의 측면, 제2 도광부재(15)의 측면(15a)을 피복한다. 피복 부재(16)는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 제1 도광부재(13)로부터 노출하는 발광소자(11)의 측면, 제2 도광부재(15)로부터 노출하는 투광성 부재(14)의 측면, 파장 변환 부재(12)의 상면(11A), 발광소자(11)의 하면 및 전극의 전부도 피복되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 발광소자(11)로부터 출사하는 광의 대략 전부를 파장 변환 부재(12), 나아가 투광성 부재(14)에 입사시킬 수 있다.
후술하는 바와 같이, 발광소자(11)가 기판(17) 상에 실장되어 있는 경우에는, 피복 부재(16)는, 발광소자(11)의 하면과 기판(17)과의 사이, 기판(17) 상에도 더 배치되어 있는 것이 바람직하다.
피복 부재(16)는, 발광소자(11)로부터 출사되는 광을 반사할 수 있는 재료로부터 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 상술한 제1 도광부재(13)와 마찬가지의 수지 재료에, 광반사성 물질을 함유시킴으로써 형성할 수 있다. 광반사성 물질로서는, 산화티탄, 산화규소, 산화지르코늄, 산화마그네슘, 산화이트륨, 이트리아 안정화 지르코니아, 탄산칼슘, 수산화칼슘, 규산칼슘, 산화아연, 티탄산바륨, 티탄산칼륨, 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 멀라이트 등을 들 수 있다. 그 중에서도 산화티탄은, 수분 등에 대해서 비교적 안정하고 또한 고굴절률이기 때문에 바람직하다.
피복 부재(16)는, 예를 들어, 사출 성형, 포팅 성형, 인쇄법, 몰드법, 압축 성형 등으로 성형할 수 있다.
(기판(17))
발광소자(11)는, 임의로, 기판(17) 상에 탑재되어 있어도 된다. 기판(17)은, 발광소자(11)를, 피복 부재(16) 등과 함께 일체적으로 지지할 수 있다. 기판(17)의 표면에는, 예를 들어, 외부의 전원과 발광소자를 전기적으로 접속하기 위한 배선 패턴이 형성되어 있다. 그 배선 패턴 상에, 발광소자가, 예를 들어 접합 부재를 거쳐 실장된다. 발광소자(11)는, 그 형태에 따라, 기판에 플립 칩 실장 또는 페이스 업 실장되어 있어도 좋지만, 플립 칩 실장되어 있는 것이 바람직하다.
접합 부재로서는, Au 또는 그 합금 등으로 이루어지는 범프, 공정(共晶) 땜납(Au-Sn), Pb-Sn, 무연 땜납 등을 들 수 있다.
기판(17)은, 발광소자(11)로부터의 광 및 외광을 투과시키기 어려운 절연성 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 알루미나, 질화알루미늄 등의 세라믹스, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, BT레진, 폴리프탈아미드 등의 수지 재료를 들 수 있다. 또한, 절연성 재료와 금속 부재와의 복합 재료를 이용해도 된다. 기판(17)의 재료로서 수지를 이용하는 경우, 필요에 따라 유리 섬유, 산화규소, 산화티탄, 알루미나 등의 무기 필러를 수지에 혼합하여도 좋다. 이에 의해, 기계적 강도의 향상, 열팽창율의 저감, 광반사율의 향상을 도모할 수 있다. 기판(17)은, 목적 및 용도에 따라 임의의 두께로 설정할 수 있다.
기판(17) 상에는, 발광소자(11) 등 외, 피복 부재(16)를 둘러싸는 프레임 및/또는 피복 부재(16) 등이 배치되어 있어도 된다.
(전자 부품)
이 실시형태의 발광장치(10)는, 발광소자(11)와는 별도로, 그 발광소자(11)에 인접하여 다른 전자 부품(18)을 구비하고 있어도 좋다. 전자 부품으로서는, 발광장치(10)의 발광을 목적으로 하지 않는 부품이며, 발광소자를 제어하기 위한 트랜지스터, 규정 전압 이상의 전압이 인가되면 통전 상태가 되는 제너 다이오드 등의 보호 소자 등을 들 수 있다. 이들 전자 부품(18)은, 피복 부재(16)에 매설되어 배치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성의 발광장치(10)에서는, 발광소자로부터 출사된 광은, 평면적이 보다 넓은 파장 변환 부재(12)를 통과한 다음에, 제2 도광부재(15) 및 투광성 부재(14)에 의해 발광 면적이 좁혀지고, 발광장치(10)의 발광면이 되는 투광성 부재(14)의 상면(14A)으로부터 외부로 출사된다.
즉, 파장 변환하는 영역과 발광 면적을 좁히는 영역을 나눔으로써, 파장 변환 부재(12) 중을 통과하는 광의 거리를 짧게 하여, 파장 변환 물질에 의한 광산란의 영향을 최소한으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있음과 함께, 보다 고휘도의 발광장치(10)로 할 수 있다.
[발광장치의 제조 방법]
상술한 발광장치는, 예를 들어, 이하의 제조 방법에 의해 제조할 수 있다.
제조 방법 A：
발광소자의 상면에, 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 가지는 파장 변환 부재를, 제1 도광부재를 형성하는 미경화의 수지 재료를 거쳐서 접합함과 함께, 제1 도광부재를 발광소자의 측면으로부터 파장 변환 부재의 하면까지 연장하도록 배치하고,
발광소자와 접합된 파장 변환 부재의 상면에, 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재를, 제2 도광부재를 형성하는 미경화의 수지 재료를 거쳐서 접합함과 함께, 제2 도광부재를 파장 변환 부재의 상면으로부터 투광성 부재의 측면까지 연장하도록 배치한다.
제조 방법 B：
발광소자의 상면에, 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 가지는 파장 변환 부재를 직접 접합하고,
발광소자의 측면으로부터 파장 변환 부재의 하면까지 연장하도록 제1 도광부재를 배치하고,
발광소자와 접합된 파장 변환 부재의 상면에, 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재를, 제2 도광부재를 형성하는 미경화의 수지 재료를 거쳐서 접합함과 함께, 제2 도광부재를 파장 변환 부재의 상면으로부터 투광성 부재의 측면까지 연장하도록 배치한다.
제조 방법 C：
하면 면적이 발광소자의 상면보다도 큰 파장 변환 부재를 준비하고,
파장 변환 부재의 상면에, 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재를 직접 접합하고,
파장 변환 부재의 상면으로부터 투광성 부재의 측면까지 연장하도록 제2 도광부재를 배치하고,
발광소자의 상면에, 상면에 투광성 부재가 접합된 파장 변환 부재를, 제1 도광부재를 형성하는 미경화의 수지 재료를 거쳐서 접합함과 함께, 제1 도광부재를 발광소자의 측면으로부터 파장 변환 부재의 하면까지 연장하도록 배치한다.
제조 방법 D：
발광소자의 상면에, 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 가지는 파장 변환 부재를 직접 접합하고,
파장 변환 부재의 상면에, 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 가지는 투광성 부재를 직접 접합하고,
발광소자의 측면으로부터 파장 변환 부재의 하면까지 연장하도록 제1 도광부재를 배치하고,
파장 변환 부재의 상면으로부터 투광성 부재의 측면까지 연장하도록 제2 도광부재를 배치한다.
상술한 제조 방법 중 어느 경우에 있어서도, 임의의 단계에서, 발광소자(11)를 기판(17) 상에 배치하는 공정,
제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)를 배치한 후의 임의의 단계에서, 피복 부재를 배치하는 공정을 행하는 것이 바람직하다.
상술한 각 제조 방법에 있어서의 각각의 공정은, 이하의 방법 등으로 행할 수 있다.
(발광소자(11) 또는 투광성 부재(14)의 파장 변환 부재(12)에의 접합)
발광소자(11) 및/또는 투광성 부재(14)와 파장 변환 부재(12)를 직접 접합하는 방법으로서는, 해당 분야에서 공지된 방법을 들 수 있다.
예를 들어, 압착, 소결 등을 이용해도 좋고, 상온 접합을 이용해도 좋다. 그 중에서도, 상온 접합을 이용하는 것이 바람직하다.
상온 접합은, 예를 들어, 표면 활성화 접합, 수산기 접합, 원자 확산 접합을 이용할 수 있다. 표면 활성화 접합은, 접합면을 진공 중에서 처리함으로써 화학 결합하기 쉬운 표면 상태로 하여 접합면끼리를 결합하는 방법이다. 수산기 접합은, 예를 들어 원자층 퇴적법 등에 의해 접합면에 수산기를 형성하고, 각각의 접합면의 수산기끼리를 결합시키는 방법이다. 원자 확산 접합은, 각각의 접합면에 1 원자층 상당의 막두께의 금속막을 형성하고, 진공 중이나 불활성 가스 분위기에서 각각의 접합면을 접촉시킴으로써 금속 원자끼리를 결합시키는 방법이다. 이와 같은 직접 접합법을 이용함으로써, 상온에 가까운 환경 하에서 발광소자(11)와 파장 변환 부재(12)를 일체화할 수 있다.
(제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)의 배치)
제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)는, 예를 들어, 포팅, 인쇄 등에 의해 형성할 수 있다. 그 중에서도 상술한 미경화의 수지 재료를 이용하여, 포팅에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)는, 그 표면 형상이 오목형이 되도록 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같은 표면 형상은, 포팅에 의해 용이하게 얻을 수 있다. 이용하는 미경화의 수지 재료의 양 및/또는 점도를 조정함으로써 오목 형상 또는 볼록 형상으로 적절히 제어할 수 있다. 수지 재료에는 점도를 조정하기 위한 필러를 함유해도 된다. 제1 도광부재(13) 및 제2 도광부재(15)로서, 수지 재료를 이용함으로써, 표면 장력에 의해, 발광소자(11) 또는 투광성 부재(14)의 측면에 기어올라, 발광소자 또는 투광성 부재의 측면의 일부 또는 전부를, 제1 도광부재(13) 또는 제2 도광부재(15)에 의해 피복할 수 있다.
(기판(17)에의 실장)
발광소자(11)는, 기판(17) 상에 실장하는 것이 바람직하다. 발광소자(11)의 실장 방법으로서는, 플립 칩 실장을 이용하는 것이 바람직하다. 발광소자(11) 상에의 파장 변환 부재 등의 배치는, 발광소자를 기판에 실장한 후에 행해도 되고, 발광소자를 기판에 실장하기 전에 행해도 된다.
(피복 부재(16)의 배치)
파장 변환 부재(12), 제1 도광부재(13), 제2 도광부재(15)의 측면을 덮는 피복 부재(16)를 배치한다. 구체적으로는, 피복 부재(16)는, 피복 부재(16)를 형성하는 미경화의 수지 재료(16A)를, 발광소자(11)의 주위 및 임의로 기판(17) 상에 배치함으로써 형성된다.
피복 부재를 형성하는 미경화의 수지 재료(16A)는, 예를 들어, 기판(17)에 대해 상하 방향 또는 수평 방향 등으로 가동시킬 수 있는 수지 토출 장치 등을 이용하여 형성할 수 있다. 피복 부재(16)는, 예를 들어, 금형을 이용하여 성형할 수도 있다.
실시형태 1：발광장치
이 실시형태 1의 발광장치(10)는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, 발광소자(11)와, 파장 변환 부재(12)와, 제1 도광부재(13)와, 투광성 부재(14)와, 제2 도광부재(15)를 구비한다. 발광소자(11)는, 배선층을 가지는 기판(17)에 탑재되어 있고, 발광소자(11)의 주위, 발광소자(11)와 기판(17)과의 사이, 기판(17) 상에, 피복 부재(16)가 배치되어 있다.
발광소자(11)는, 평면 형상이 0.8×0.8㎜의 대략 정방형, 높이가 0.15㎜의 LED 칩이며, 동일면 측에 정부 한 쌍의 전극을 구비하고 있다.
기판(17)은, 질화알루미늄으로 이루어지며, 적어도 그 상면에 배선층을 가진다. 배선층 상에는, 발광소자(11)가, 금 범프를 거쳐, 플립 칩 실장되어 있다.
발광소자(11) 위에는, 파장 변환 부재(12)로서, 평면 형상이 0.9×0.9㎜의 대략 정방형, 높이가 110㎛의 YAG 세라믹이, 평면도로 보았을 때, 그 중심을, 발광소자(11)의 중심과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 여기서의 YAG 세라믹은 알루미나에 YAG계 형광체를 함유시켜 소결한 것으로, 발광소자(11) 위에 제1 도광부재를 거쳐 접합되어 있다.
제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)의 측면으로부터 파장 변환 부재(12)의 하면까지 연장하여 설치되어 있다. 즉, 제1 도광부재(13)는, 파장 변환 부재의 하면의 적어도 일부와 접촉하도록 배치되어 있다. 제1 도광부재(13)는, 그 상단이 파장 변환 부재(12)의 하면에 접하고, 하단은, 발광소자(11)의 측면에 접하여 있다. 또한, 제1 도광부재(13)의 외측의 단부는, 파장 변환 부재(12)의 하면의 외연과 대략 일치하고 있고, 발광소자(11)의 측면을 따라, 기판(17)에 가까워짐에 따라 얇아지고 있다. 발광소자(11)의 측면에 대향하는 제1 도광부재의 측면은, 외측으로 오목한 곡면으로 구성되어 있다. 제1 도광부재(13)는 실리콘 수지이며, 점도를 조정하기 위한 필러로서 실리카를 함유하고 있다. 제1 도광부재(13)는, 발광소자(11)와 파장 변환 부재(12)의 접합 부재로서도 이용되며, 발광소자(11)와 파장 변환 부재(12)와의 사이에도 개재하고 있다.
파장 변환 부재(12)의 상면(12A)에는, 투광성 부재(14)로서, 평면 형상이 0.76×0.76㎜의 대략 정방형, 높이가 100㎛의 투명 유리가, 평면도로 보았을 때, 그 중심을, 발광소자(11) 및 파장 변환 부재(12)의 중심과 대략 일치하도록 배치되어 있다. 여기서의 투명 유리는, 붕규산 유리이며, 발광소자(11) 위에 제2 도광부재를 거쳐 접합되어 있다.
제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)의 상면으로부터 투광성 부재(14)의 측면까지 연장하여 설치되고 있다. 제2 도광부재(15)는, 그 하단이 파장 변환 부재(12)의 상면에 접하고, 상단은, 투광성 부재(14)의 측면에 접하여 있다. 또한, 파장 변환 부재(12)의 상면에서는, 제2 도광부재(15)의 외측의 단부는, 파장 변환 부재(12)의 외연과 일치하고 있고, 투광성 부재(14)의 측면에 있어서, 상면(14A)에 가까워짐에 따라 얇아지고 있다. 투광성 부재(14)의 측면에 대향하는 제2 도광부재의 측면은, 내측으로 오목한 곡면으로 구성되어 있다. 제2 도광부재(15)는 실리콘 수지이며, 점도를 조정하기 위한 필러로서 실리카를 함유하고 있다. 제2 도광부재(15)는, 파장 변환 부재(12)와 투광성 부재(14)의 접합 부재로서도 이용되며, 파장 변환 부재(12)와 투광성 부재(14)와의 사이에도 개재하여 있다.
발광소자(11)는, 평면도로 보았을 때, 그 외연이, 파장 변환 부재의 외연보다도 내측에 배치되어 있다.
투광성 부재(14)는, 상면의 면적이, 발광소자(11) 및 파장 변환 부재(12)의 상면의 면적보다 작고, 평면도로 보았을 때, 그 외연이, 발광소자 및 파장 변환 부재의 외연보다도 내측에 배치되어 있다.
파장 변환 부재의 두께는, 투광성 부재의 두께보다도 얇다.
또한, 투광성 부재로서 이용하는 붕규산 유리에서의 열전도율은, 발광소자를 구성하는 재료인 사파이어의 열전도율보다 작다.
이와 같은 발광장치(10)는, 예를 들어, 상술한 제조 방법 A에 의해 형성할 수 있다.
비교를 위해, 상술한 발광장치(10)로부터, 이하의 표에 나타내는 구성을 변경한 이외, 마찬가지 구성의 발광장치 R, X, Y, Z를 각각 제작했다. 발광소자와 파장 변환 부재, 파장 변환 부재와 투광성 부재와의 접합 부재에는 각각 제1 도광부재, 제2 도광부재를 사용했다. 이 때문에, 발광소자와 파장 변환 부재와의 사이에는 제1 도광부재가, 파장 변환 부재와 투광성 부재의 사이에는 제2 도광부재가, 각각 개재하고 있다. 이 때문에, 발광장치 R, X에 대해서는, 제2 도광부재의 투광성 부재의 측면에의 약간의 젖음 확대가 상정된다.
또한, 발광장치(10, R, X, Y, Z)의 파장 변환 부재에 포함되는 파장 변환 물질에는 같은 종류의 형광체를 이용하며, 형광체의 함유량은 각각의 발광장치의 색도가 동일한 정도가 되도록 조정되어 있다.
상술한 발광장치(10)와, 비교를 위한 발광장치(R, X, Y, Z)에 있어서, 1000mA의 전류를 인가하고, 광속을 측정하였는 바, 발광장치(10)는, 발광장치(R, X, Y, Z)의 모두와 비교하여, 이하와 같이 광속이 향상되는 것이 확인되었다. 또한, 발광장치(R, X)에 있어서의 제2 도광부재(15)의 (극소)란, 파장 변환 부재와 투광성 부재와의 사이에는 접착제가 개재하지만, 투광성 부재의 외연보다 외측에 위치하는 파장 변환 부재의 상면의 대부분(구체적으로는 90% 이상)이 접착제로부터 노출하여 있는 것을 의미한다.
상술한 것처럼, 이 발광장치(10)에서는, 발광소자(11)로부터 출사된 광은, 제1 도광부재(13)에 의해 평면적이 확대된 상태로 파장 변환 부재(12)에 입사하기 때문에, 파장 변환 부재(12)의 하면(12B)에 입사하는 단위면적당의 광속이 적어지게 된다. 이에 의해, 파장 변환 부재(12)의 두께 방향에 있어서의 단위면적 상의 파장 변환 물질의 함유량을 줄일 수 있기 때문에, 파장 변환 부재(12) 자체의 두께를 얇게 할 수 있다. 즉, 파장 변환 부재(12) 중을 통과하는 광의 거리가 짧기 때문에, 파장 변환 부재(12) 중에 있어서의 여분의 광산란이 억제되어, 광 취출 효율을 향상시킬 수 있다. 나아가 파장 변환 부재(12)를 통과함으로써 얻어진 소망하는 발광색의 광은, 제2 도광부재(15) 및 투광성 부재(14)에 의해 평면적이 좁혀져, 투광성 부재(14)의 상면(14A)으로부터 외부로 출사된다. 여기서, 출사 면적이 서서히 좁혀져 가는 도중에는 파장 변환 물질은 실질적으로 포함되지 않기 때문에, 발광장치의 발광면이 되는 투광성 부재(14)의 상면(14A)에 도달하기까지, 파장 변환 물질 등에 의한 광산란 등에 의해 흡수되는 광이 저감되어, 보다 광 취출 효율이 우수한 발광장치로 할 수 있다.
실시형태 2： 발광장치
이 실시형태 2의 발광장치(20)는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 2개의 발광소자(21)와, 2개의 발광소자를 동시에 피복하는 파장 변환 부재(22)와, 각 발광소자(21)의 각각의 측면에 배치된 제1 도광부재(23)와, 파장 변환 부재(22) 위에 설치된 1개의 투광성 부재(24)와, 투광성 부재(24)의 측면에 설치된 제2 도광부재(25)를 구비한다. 2개의 발광소자(21)는, 각각, 배선층을 가지는 기판(27) 상에, 평면도로 보았을 때 전체로서 직사각형 형상이 되도록 배치되어 있다. 실시형태 2의 발광장치(20)는, 발광소자(21)를 복수 구비하는 점, 인접하는 발광소자(21) 간에, 제1 도광부재(23), 피복 부재(26)가 배치되고 있는 점 이외, 발광장치(10)와 실질적으로 마찬가지의 구성을 구비한다.
이와 같이 복수의 발광소자를 구비하는 발광장치(20)는, 발광장치(10)와 마찬가지의 효과를 가진다.
특히, 발광소자를 복수 구비함으로써, 보다 더 고휘도의 발광장치로 할 수 있다. 또한, 복수의 발광소자의 대향하는 측면 각각이 제1 도광부재(23)로 피복되어 있음으로써, 인접하는 발광소자 사이에 있어서의 색 불균일 및 휘도 불균일을 억제할 수 있다. 이 때, 제1 도광부재(23)는 기판 측에 오목한 측면을 가지는 것이 바람직하다. 이와 같은 형상에 의해, 발광소자 측면으로부터의 광을 제1 도광부재(23)의 외면에서, 적당한 반사면을 형성하여, 반사광을 파장 변환 부재(22)로 효율적으로 도광시킬 수 있다.
평면도로 보았을 때, 각 발광소자(21)를 둘러싸는 제1 도광부재(23)의 최외연은, 1개의 파장 변환 부재(22)의 외연보다도 내측에 배치되어 있다.
투광성 부재(24)는, 상면(24A) 및 하면(24B)의 면적이, 파장 변환 부재(22)의 상면(22A)의 면적보다 작고, 평면도로 보았을 때, 투광성 부재(24)의 외연이, 2개의 발광소자(21)의 상면(21A)을 둘러싸는 최외연 및 파장 변환 부재(22)의 상면(22A)의 외연보다도 내측에 배치되고 있다.
파장 변환 부재(22)의 두께는, 투광성 부재(24)의 두께보다도 얇다.
10, 20: 발광장치
11, 21: 발광소자
11A, 21A: 상면
12, 22: 파장 변환 부재
12A, 22A: 상면
12B, 22B: 하면
13, 23: 제1 도광부재
13a: 측면
14, 24: 투광성 부재
14A, 24A: 상면
14B, 24B: 하면
15, 25: 제2 도광부재
15a: 측면
16, 26: 피복 부재
16A: 수지 재료
17, 27: 기판
18: 전자 부품

Claims (13)

  1. 발광소자와,
    당해 발광소자의 상면에 배치되며, 상기 발광소자의 상면보다도 큰 면적의 하면을 갖고, 형광체를 함유하는 파장 변환 부재와,
    상기 발광소자의 측면으로부터 상기 파장 변환 부재의 하면까지 연장하여 설치되는 제1 도광부재와,
    상기 파장 변환 부재의 상면에 배치되며, 상기 파장 변환 부재의 상면보다도 작은 면적의 하면을 갖고, 형광체를 함유하지 않는 투광성 부재와,
    상기 파장 변환 부재의 상면으로부터 상기 투광성 부재의 측면까지 연장하여 설치되고, 형광체를 함유하지 않는 제2 도광부재를 구비하는, 발광장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 투광성 부재는, 상면의 면적이 상기 발광소자의 상면의 면적보다 작은, 발광장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투광성 부재는, 평면도로 보았을 때, 그 외연(外緣)이 상기 발광소자의 외연보다도 내측에 배치되어 있는, 발광장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광소자는, 평면도로 보았을 때, 그 외연이 상기 파장 변환 부재의 외연보다도 내측에 배치되어 있는, 발광장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재, 상기 제1 도광부재 및 상기 제2 도광부재의 측면을 덮는 피복 부재를 더 구비하는, 발광장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광소자는 복수이며,
    상기 복수의 발광소자에 대해서, 1개의 상기 파장 변환 부재가 배치되어 있는, 발광장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광소자를 실장하는 기판을 더 구비하고 있고,
    상기 발광소자는, 상기 기판에 플립 칩 실장되어 있는, 발광장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 투광성 부재는, 열전도율이, 상기 발광소자를 구성하는 재료의 열전도율보다도 작은, 발광장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광소자의 상면은, 상기 파장 변환 부재의 하면에 접하여 있는, 발광장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발광소자의 상면은, 상기 파장 변환 부재의 하면에 상기 제1 도광부재를 거쳐서 접합되어 있는, 발광장치.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재의 상면은, 상기 투광성 부재의 하면에 접하여 있는, 발광장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재의 상면은, 상기 투광성 부재의 하면에 상기 제2 도광부재를 거쳐서 접합되어 있는, 발광장치.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 파장 변환 부재의 두께는, 상기 투광성 부재의 두께보다도 얇은, 발광장치.
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