TW201535797A - 發光裝置 - Google Patents

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TW201535797A
TW201535797A TW103120221A TW103120221A TW201535797A TW 201535797 A TW201535797 A TW 201535797A TW 103120221 A TW103120221 A TW 103120221A TW 103120221 A TW103120221 A TW 103120221A TW 201535797 A TW201535797 A TW 201535797A
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illuminator
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Keiji Nakagawa
Hiroshi Koizumi
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Toshiba Kk
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Abstract

實施形態提供一種發光色之控制性及光輸出得到提昇之發光裝置。 實施形態之發光裝置包括：發光體，其具有第1面、與上述第1面為相反側之第2面、及將上述第1面與上述第2面連結之側面；第1波長轉換體，其係沿上述側面而設於上述發光體周圍，且包含第1螢光體，該第1螢光體藉由自上述發光體放射之1次光而被激發，放射出波長與上述1次光不同之2次光；及第2波長轉換體，其設於上述第1面上，不介置上述第1波長轉換體地設於上述第1面上之至少一部分，且包含放射出波長與上述1次光、及上述第2次光不同之另一2次光的第2螢光體。

Description

發光裝置 [相關申請案]
本申請案享受以日本專利申請2014-51247號(申請日：2014年3月14日)為基礎申請案之優先權。本申請案藉由參照該基礎申請案而包含基礎申請案之全部內容。
實施形態係關於一種發光裝置。
組合發光二極體等發光體、及被自發光體放射之光激發而放射出波長與激發光不同之光之螢光體而成的發光裝置之開發正不斷推進。該等發光裝置中，例如藉由組合藍色發光二極體、黃色螢光體、紅色螢光體或綠色螢光體，而可實現白色光源。另一方面，白色光源被用於各種用途，且其每個用途均要求不同之演色性。因此，需要發光色之控制容易且光輸出高之發光裝置。
實施形態提供一種發光色之控制性及光輸出得到提昇之發光裝置。
實施形態之發光裝置包括：發光體，其具有第1面、與上述第1面為相反側之第2面、及連結上述第1面與上述第2面之側面；第1波長轉換體，其沿上述側面設於上述發光體周圍，且包含第1螢光體，該第1螢光體藉由自上述發光體放射之1次光被激發，放射出波長與上述1次光不同之2次光；及第2波長轉換體，其設於上述第1面上，不介置 上述第1波長轉換體地設於上述第1面上之至少一部分，且包含放射出波長與上述1次光、及上述第2次光不同之另一2次光的第2螢光體。
1~5‧‧‧發光裝置
10、110‧‧‧發光體
10a、110a‧‧‧第1面
10b‧‧‧第2面
10c、110c‧‧‧側面
13、15‧‧‧金屬線
20‧‧‧第1波長轉換體
21‧‧‧第1螢光體
23、51‧‧‧散射體
30‧‧‧第2波長轉換體
31‧‧‧第2螢光體
40、60‧‧‧基底
40a、60a‧‧‧上表面
41、43、61、63‧‧‧框架
45、65‧‧‧反射器
50‧‧‧透明樹脂層
67‧‧‧透鏡
103‧‧‧n型半導體層
105‧‧‧p型半導體層
107‧‧‧發光層
120‧‧‧p電極
130‧‧‧n電極
140‧‧‧樹脂層
L1‧‧‧1次光
L2‧‧‧2次光
L3‧‧‧另一2次光
圖1係表示第1實施形態之發光裝置之模式剖面圖。
圖2係模式性表示第1實施形態之發光裝置之動作之局部剖面圖。
圖3(a)~(d)係表示第1實施形態之發光裝置之發光特性之圖表。
圖4(a)及(b)係表示第1實施形態之發光裝置之其他發光特性之圖表。
圖5係表示第1實施形態之變化例之發光裝置之模式剖面圖。
圖6係表示第1實施形態之另一變化例之發光裝置之模式剖面圖。
圖7係表示第1實施形態之另一變化例之發光裝置之模式剖面圖。
圖8係表示第2實施形態之發光裝置之模式剖面圖。
以下，一面參照圖式一面對實施形態進行說明。對圖式中之相同部分標註相同編號，適當地省略其詳細說明，而說明不同部分。再者，圖式係模式性或概念性之圖，各部分之厚度與寬度之關係、部分間之大小之比率等不一定與實際相同。又，即便於表現相同部分時亦有因圖式不同而尺寸或比率互不相同地表現之情況。
[第1實施形態]
圖1係表示第1實施形態之發光裝置1之模式剖面圖。
圖2係模式性表示第1實施形態之發光裝置1之動作之局部剖面圖。
圖1及圖2所示之發光裝置1包括發光體10、第1波長轉換體20、 及第2波長轉換體30。
發光體10係例如以氮化鎵系半導體為材料之發光二極體(LED)，其放射出於430nm~480nm之波長範圍具有發光光譜之峰值的藍色光。發光體10具有第1面10a、與第1面10a為相反側之第2面10b、及連結第1面10a與第2面10b之側面10c。
第1波長轉換體20係沿側面10c而設於發光體10周圍。波長轉換體20包含第1螢光體21。第1螢光體21藉由自發光體10放射之1次光而被激發，放射出波長與1次光不同之2次光。自第1螢光體21放射之螢光光譜之峰值波長與發光體10之發光光譜之峰值波長不同。
第2波長轉換體30係設於第1面10a上。第2波長轉換體30不介置第1波長轉換體20地設於第1面上之至少一部分。第2波長轉換體30包含第2螢光體31。第2螢光體31放射出波長與自發光體10放射之1次光、及自第1螢光體21放射之第2次光不同之另一2次光。
以下，參照圖1、圖2，詳細地說明發光裝置1。
發光體10係以例如第2面10a朝向基底40而進行安裝。基底40係使用例如包含將發光體10之放射光反射之氧化鈦等之樹脂、所謂之白樹脂而形成。基底40包含例如利用白樹脂成形之框架41及43。
基底40之上表面40a之供發光體10安裝之部分(安裝面)係以框架41及43露出之方式設置。於安裝面露出之框架41、43之表面較佳為例如實施鍍銀等而反射發光體10之放射光。又，於基底40上設有反射材(以下稱為反射器45)。反射器45於上方具有開口，且以包圍安裝於安裝面上之發光體10的方式形成。反射器45係使用例如白樹脂形成。藉此，於基底40之上表面40a形成凹部，其內表面反射發光體10之放射光。反射器45之內表面較理想為以例如向上方擴展之方式形成。
發光體10係安裝於基底40之上表面40a。而且，於發光體10之電極與框架41、43之間分別接合有金屬線13、15。藉此，將發光體10、 與框架41、43之間電性連接。
如圖1所示，第1波長轉換體20於發光體10、與反射器45之間係以覆蓋發光體10之側面10c之方式設置。此處，所謂「覆蓋」，並不限定地理解為「覆蓋物」直接接觸「被覆蓋物」之情形，亦包括介隔其他要素而覆蓋之情形。
第1波長轉換體20為例如分散有螢光體21、及散射體23之聚矽氧樹脂。第1波長轉換體20係以例如使用分配器填充發光體10與反射器45之間之空間的方式形成。
第1螢光體21例如於較600nm長之波長範圍具有發光峰值。第1螢光體21為例如以氮化物螢光體為材料之紅色或橙色螢光體。散射體23使發光體10之放射光散射。散射體23可使用例如氧化矽填料。
第2波長轉換體30係例如分散有第2螢光體31之聚矽氧樹脂，且形成於發光體10之第1面10a上。第2波長轉換體30可使用例如灌注法而形成。
如圖1所示，第2波長轉換體30較佳為以不介置第1波長轉換體20地覆蓋第1面10a之方式形成。例如，第1波長轉換體20雖可以覆蓋與側面10c相連之第1面10a之周邊之方式形成，但較理想為於第1面10a之中央側，第2波長轉換體30以不介置第1波長轉換體20地覆蓋第1面10a之至少一部分的方式形成。
第2波長轉換體30較理想為包含例如放射出波長較第1螢光體21短之螢光之第2螢光體31。第2螢光體31係使用例如於500nm~600nm之波長範圍具有發光峰值之黃色螢光體或綠色螢光體、或兩者。第2螢光體31可使用例如YAG螢光體或氮化物螢光體。
如圖2所示，自發光體10之第1面10a放射之1次光L1於在第2波長轉換體30中傳播之過程中，其一部分被第2螢光體31吸收。被1次光L1激發之第2螢光體31放射2次光L2。如此，於發光體10之第1面10a之上 方(自發光體10朝第2波長轉換體30之方向)，放射有1次光L1、及2次光L2。
另一方面，自發光體10之側面10c放射之1次光L1於在第1波長轉換體20中傳播之過程中，被第1螢光體21吸收。被1次光L1激發之第1螢光體21放射2次光L3。自側面10c放射之1次光L1橫向傳播，並被反射器45反射。又，於第1波長轉換體20中傳播之1次光被散射體23散射。因此，1次光L1之光路長變長，被第1螢光體21吸收之比例增大。
亦可形成為增大分散於第1波長轉換體20之散射體23之密度，並由螢光體21填埋散射體23之間之空間。藉此，可進而提高第1螢光體21之激發效率。又，藉由增大散射體23之密度，可減少向基底40方向傳播之光。藉此，可抑制被框架41、43等吸收之光，從而可提昇發光裝置1之光輸出。
如圖2所示，自第2螢光體31放射之2次光L2亦向第1波長轉換體20之方向放射，並被第1螢光體21吸收。即，第1螢光體21被1次光L1及2次光L2之兩者激發，放射另一2次光L3。
於本實施形態中，分別隔開地將第1螢光體21配置於發光體10之側面側，將第2螢光體31配置於發光體10之上。藉此，可抑制螢光體間之相互吸收，從而可效率良好地激發各波長轉換體所含之螢光體。而且，發光裝置1之光輸出可高於將第1螢光體21及第2螢光體31混合配置之情形。
其次，參照圖3(a)~圖4(b)，對發光裝置1之發光特性進行說明。
圖3(a)~圖4(b)係表示第1實施形態之發光裝置1之發光特性之圖表。
圖3(a)係表示平均演色評估數Ra與光束之關係之圖表。橫軸係平均演色評估數Ra。縱軸係光束(流明：lm)。
圖3(a)中所示之ES1及ES2係實施形態之發光裝置1之資料。CS1 係比較例之發光裝置之資料。於比較例之發光裝置中，以1個樹脂層(波長轉換體)覆蓋發光體10，且於此樹脂層中混合分散有紅色螢光體、黃色螢光體。於ES1中，將第1波長轉換體20所含之第1螢光體21(紅色螢光體)之濃度設為20重量%。於ES2中，將第1波長轉換體20所含之紅色螢光體之濃度設為15重量%。CS1之波長轉換體包含與ES2相同量之螢光體。而且，圖3(a)中之各資料表示將第2螢光體31之量改變後之樣品之光束之變化。以下，關於圖3(b)~圖3(d)所示之資料亦相同。
如圖3(a)所示，各資料表示光束隨著Ra增大而減少。可知於ES1與ES2之間，光束並無差異。另一方面，若比較ES1及ES2、與CS1，可知對於相同Ra而言ES1、ES2之光束高出約13%。
圖3(b)係表示色溫與光束之關係之圖表。橫軸為色溫，縱軸為光束(流明：lm)。各資料表示光束隨著色溫增高而減少。於ES1與ES2之間，光束並無差異。另一方面，若比較ES1及ES2、與CS1，可知對於相同色溫而言ES1、ES2之光束高出約13%。
圖3(c)係表示平均演色評估數Ra與色溫之關係之圖表。橫軸為平均演色評估數Ra，縱軸為色溫。各資料表示隨著Ra增高色溫亦變高。而且，可知平均演色評估數Ra與色溫之關係於ES1、ES2及CS1之各者中係大致直線地變化。即，表示即便於將第1螢光體21與第2螢光體31分開配置之情形時，與將兩者混合之情形相比，色溫及Ra之控制性亦得到維持。
圖3(d)係表示發光之色度(x、y)之圖表。橫軸為色度座標x，縱軸為色度座標y。可知於ES1、ES2及CS1之各者中，色度為直線地變化。即，表示比較將第1螢光體21與第2螢光體31分開配置之情形、與將兩者混合之情形時，發光色之控制性得到維持。
圖4(a)係表示發光之色度(x、y)之另一圖表。橫軸為色度座標x， 縱軸為色度座標y。
圖4(b)係表示平均演色評估數Ra與光束之關係之圖表。橫軸為平均演色評估數Ra。縱軸為光束(流明：lm)。
圖4(a)及圖4(b)所示之ES3中，將第1波長轉換體20所含之第1螢光體(紅色螢光體)之濃度設為30重量%。另一方面，CS2之波長轉換體包含與ES3相同量之螢光體。
如圖4(a)所示，ES3中色度為直線地變化，發光色之控制性得到維持。另一方面，如圖4(b)所示，隨著Ra變大而光束減少。又，對於相同之Ra而言，ES3之光束較CS1之光束高出約15%。
如上所述，於本實施形態中，將第1螢光體21與第2螢光體31相對於發光方向(自發光體10朝第2波長轉換體之方向)而橫向地分離配置。藉此，例如可抑制螢光體間之相互之光吸收，從而可提昇各者之發光效率。又，藉由於配置於發光體10之側面側之第1波長轉換體中分散散射體23，而可提昇第1螢光體之激發效率。而且，於發光裝置1中，可一面維持發光色之控制性一面提昇光輸出。又，於發光裝置1中，儘管將第1螢光體21與第2螢光體31分離配置，亦未見色斑、色亂等。即，可實現均勻之發光。
其次，參照圖5~圖7，對第1實施形態之變化例之發光裝置2~4進行說明。於以下之說明中，省略與發光裝置1相同之部分之說明，僅說明不同部分。由相同或相似之構成要素實現之優點可與發光裝置1同樣地實現。
圖5係表示第1實施形態之變化例之發光裝置2之模式剖面圖。於發光裝置2中，第1波長轉換體20包含第1螢光體21，但不包含散射體23。該例中，自發光體10放射之1次光L1及自第2螢光體31放射之2次光L2係一面被反射器45之內表面及基底40之上表面40a反射一面於第1波長轉換體20之內部傳播。藉此，1次光L1及2次光L2被第1螢光體21 吸收之概率變高，可提昇第1螢光體21之激發效率。
圖6係表示第1實施形態之變化例之發光裝置3之模式剖面圖。於發光裝置3中，在發光體10與反射器45之間設有包圍發光體10之側面10c之透明樹脂層50。透明樹脂層50使發光體10之1次光L1、第2螢光體31之2次光L2及第1螢光體之2次光L3透過，例如包含氧化矽填料或氧化鈦等散射體51。
第2波長轉換體30係設於發光體10之第1面10a上。第1波長轉換體20係以包圍發光體10之方式設於第2波長轉換體30與透明樹脂層50之間。
於該例中，自發光體10之側面10c放射之1次光L1藉由散射體51之散射、及反射器45及基底40之上表面40a之反射，而朝向第1波長轉換體20傳播。第1波長轉換體20所含之第1螢光體21藉由自透明樹脂層50入射之1次光L1、及自第2波長轉換體30側入射之第2螢光體31之2次光L2而效率良好地被激發。藉此，可提昇發光裝置3之光輸出。
圖7係表示第1實施形態之變化例之發光裝置4之模式剖面圖。於發光裝置4中，係於基底60之上安裝發光體10。基底60包含框架61、63、及包圍發光體10之反射器65。基底60及反射器65包含將發光體10之放射光(1次光)反射之材料。
發光體10係安裝於基底60之上表面60a之上。於發光體10之側面10c與反射器65之間設有第1波長轉換體20。於發光體10之第1面10a之上設有第2波長轉換體30。
進而，於該例中，設有覆蓋第2波長轉換體30及反射器65之一部分之透鏡67。透鏡67係使用例如透明樹脂形成。透鏡67使發光體10之1次光、及自第1螢光體21及第2螢光體31放射之2次光聚光。即，藉由使用透鏡67，可控制發光裝置4之配向特性。
[第2實施形態]
圖8係表示第2實施形態之發光裝置5之模式剖面圖。
發光裝置5具備發光體110、包圍該發光體110之側面110c之第1波長轉換體20、及設於發光體110之第1面110a之上的第2波長轉換體30。
發光體110包含例如n型半導體層103、p型半導體層105、及發光層107。發光層107係設於n型半導體層103與p型半導體層105之間。
於發光體110之與第1面110a為相反側之第2面上，設有樹脂層140、p電極120、及n電極130。p電極120係以貫通樹脂層140之方式而設，且電性連接於p型半導體層105。n電極130係以貫通樹脂層140之方式而設，且電性連接於n型半導體層103。
於發光體110中，對p電極120與n電極130之間施加電壓，發光層107藉由在其等之間流通之電流而發光。而且，發光層107之放射光係作為1次光而向外部放射。
第1波長轉換體20係例如樹脂，且包含第1螢光體21。第2波長轉換體30係例如覆蓋第1面110a及第1波長轉換體20之樹脂層，且包含第2螢光體31。
於該例中，自發光體110之側面110c放射之1次光係於第1波長轉換體20之內部傳播，激發第1螢光體21。另一方面，自發光體110之第1面放射之1次光係於第2波長轉換體30之內部傳播，激發第2螢光體31。如此，於將第1螢光體21與第2螢光體31分離而配置之構造中，可抑制螢光體間之相互吸收，從而有效率地激發各者。藉此，可提昇發光裝置5之發光效率。
以上，對第1實施形態及第2實施形態之發光裝置1~5進行了說明，但實施形態並非限定於該等例。例如，第1螢光體21及第2螢光體31亦可分別包含複數種螢光體。例如，第1螢光體21可包含紅色螢光體及橙色螢光體，第2螢光體31可包含黃色螢光體及綠色螢光體。
又，自發光體10、110放射之1次光並不限於藍色光，例如亦可為紫外光。於此情形時，第2波長轉換體30較理想為包含例如藍色螢光體。
雖對本發明之若干實施形態進行了說明，但該等實施形態係作為例子而提示者，並不意圖限定發明之範圍。該等新穎之實施形態可以其他各種形態實施，於不脫離發明主旨之範圍內可進行各種省略、置換、變更。該等實施形態及其變化包含於發明之範圍及主旨，且包含於申請專利範圍所記載之發明及其均等範圍內。
1‧‧‧發光裝置
10‧‧‧發光體
10a‧‧‧第1面
10b‧‧‧第2面
10c‧‧‧側面
13、15‧‧‧金屬線
20‧‧‧第1波長轉換體
21‧‧‧第1螢光體
23‧‧‧散射體
30‧‧‧第2波長轉換體
31‧‧‧第2螢光體
40‧‧‧基底
40a‧‧‧上表面
41、43‧‧‧框架
45‧‧‧反射器

Claims (5)

  1. 一種發光裝置，其包括：發光體，其具有第1面、與上述第1面為相反側之第2面及將上述第1面及上述第2面連結之側面；第1波長轉換體，其係沿上述側面而設於上述發光體周圍，且包含第1螢光體，該第1螢光體藉由自上述發光體放射之1次光被激發，而放射出波長與上述1次光不同之2次光；及第2波長轉換體，其設於上述第1面上，且於上述第1面上之至少一部分上，設置時無上述第1波長轉換體介於其間，並包含放射出波長與上述1次光及上述2次光不同之另一2次光的第2螢光體。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中自上述第1螢光體放射之2次光之峰值波長係長於自上述第2螢光體放射之2次光之峰值波長。
  3. 如請求項1或2之發光裝置，其中上述第1波長轉換體包含使上述1次光散射之散射體。
  4. 如請求項1或2之發光裝置，其進而包括反射材，其包圍上述發光體，將上述1次光反射，且於自上述發光體朝上述第2波長轉換體之方向具有開口；上述第2波長轉換體係設於上述發光體與上述反射材之間。
  5. 如請求項1或2之發光裝置，其進而包括基底，其設於上述第2面側且將上述1次光反射；上述發光體係安裝於上述基底上。
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