TW201545381A - 發光模組及照明裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種發光模組及照明裝置，其抑制了色不均並提高了光導出率。根據實施方式，提供一種發光模組，其具備層疊體、框體、封閉構件及透鏡。層疊體具有發光元件及螢光體層。層疊體具有從發光元件朝向螢光體層的第1方向的第1厚度(W1)。螢光體層設置在發光元件的至少上表面。框體設置在層疊體的周圍。框體具有比第1厚度(W1)大的第1方向的第2厚度(W2)。封閉構件以完全覆蓋層疊體的方式填充在框體的內部。透鏡設置在封閉構件上。透鏡的折射率是與封閉構件的折射率相等或者比封閉構件的折射率小。

Description

發光模組及照明裝置

本發明的實施方式涉及一種發光模組及照明裝置。

有使用發光二極管(Light Emitting Diode，LED)來作為光源的發光模組。此種發光模組被利用於照明裝置等，能夠以較少的電力消耗來獲得更高的亮度。

在發光模組中，發光元件及螢光體層被設置在同一基板上。發光元件與螢光體層由樹脂等封閉體予以封閉。發光模組將來自發光元件的光、與通過來自發光元件的光入射至螢光體而產生的光予以混合，從而放射出目標色的光。在此種發光模組中，期望抑制色不均並且提高光導出率。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開2013-239712號公報

本發明的實施方式提供一種抑制了色不均並且提高了光導出率的發光模組及照明裝置。

根據本發明的實施方式，提供一種發光模組，其具備層疊體、框體、封閉構件及透鏡。所述層疊體具有發光元件及螢光體層。所述層疊體具有從所述發光元件朝向所述螢光體層的第1方向的第1厚度W1。所述螢光體層設置在所述發光元件的至少上表面。所述框體設置在所述層疊體的周圍。所述框體具有比所述第1厚度W1大的所述第1方向的第2厚度W2。所述封閉構件以完全覆蓋所述層疊體的方式填充在所述框體的內部。所述透鏡設置在所述封閉構件上。所述透鏡的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率小。

根據本發明實施方式的發光模組，其中所述發光元件具有矽基板，所述發光元件的折射率比所述螢光體層的折射率大，所述螢光體層的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率大。

根據本發明實施方式的發光模組，其中所述透鏡由具有螢光體的透射性樹脂形成，所述螢光體層具有紅色螢光體，所述螢光體是綠色螢光體及黃色螢光體中的至少任一種。

根據本發明實施方式的發光模組，其中所述封閉構件與所述透鏡接合，在所述封閉構件及所述透鏡中的任一者的接合面上設置有凹凸部。

根據本發明的實施方式，提供一種照明裝置，其包括：如上所述的發光模組；以及點燈電路，對所述發光模組供給電力。

根據本發明的實施方式，能夠提供一種抑制了色不均並且提高了光導出率的發光模組及照明裝置。

10‧‧‧基板

11‧‧‧發光元件

11a‧‧‧矽基板

11b‧‧‧藍色LED

12、12a‧‧‧螢光體層

13‧‧‧框體

14‧‧‧封閉構件

15‧‧‧透鏡

16‧‧‧黏接部

17‧‧‧凹凸部

20‧‧‧器具本體

21‧‧‧固定構件

22‧‧‧凹部

30‧‧‧點燈電路

100、110‧‧‧發光模組

150‧‧‧照明裝置

L、L1‧‧‧光

W1、W2、W3‧‧‧厚度(尺寸)

X、Y、Z‧‧‧方向

圖1是表示第1實施方式的發光模組的示意平面圖。

圖2是表示第1實施方式的發光模組的示意剖面圖。

圖3是表示第1實施方式的另一發光模組的示意剖面圖。

圖4是表示安裝有第1實施方式的發光模組的照明裝置的示意剖面圖。

圖5是表示第2實施方式的發光模組的示意剖面圖。

圖6(a)及圖6(b)是對第2實施方式的封閉構件與透鏡的黏接進行說明的示意剖面圖。

實施方式的發明是一種發光模組，其包括：層疊體，具有發光元件及設置在所述發光元件的至少上表面的螢光體層，且具有從所述發光元件朝向所述螢光體層的第1方向的第1厚度W1；框體，設置在所述層疊體的周圍，具有比所述第1厚度W1 大的所述第1方向的第2厚度W2；封閉構件，以完全覆蓋所述層疊體的方式填充在所述框體的內部；以及透鏡，設置在所述封閉構件上，所述透鏡的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率小。

根據該發光模組，能夠抑制色不均並且提高光導出率。

而且，在所述發光模組中，所述發光元件具有矽基板，所述發光元件的折射率比所述螢光體層的折射率大，所述螢光體層的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率大。

根據該發光模組，能夠提高光導出率。

而且，在所述發光模組中，所述透鏡由具有螢光體的透射性樹脂形成，所述螢光體層具有紅色螢光體，所述螢光體是綠色螢光體及黃色螢光體中的至少任一種。

根據該發光模組，能夠抑制色不均並且提高光導出率。

而且，在所述發光模組中，所述封閉構件與所述透鏡接合，在所述封閉構件及所述透鏡中的任一者的接合面上設置有凹凸部。

根據該發光模組，能夠抑制色不均並且提高所述封閉構件與所述透鏡的接合強度。

實施方式的發明是一種照明裝置，其包括：所述任一項所述的發光模組；以及點燈電路，對所述發光模組供給電力。

根據該照明裝置，能夠抑制色不均並且提高光導出率。

以下，參照附圖來說明本發明的各實施方式。

另外，附圖是示意性或概念性者，各部分的厚度與寬度的關係、部分間的大小比率等未必與現實情況相同。而且，即使在表示相同部分的情況下，也有時會視附圖而以彼此不同的尺寸或比率來表示。

另外，在本申請說明書與各圖中，對於與關於已提出的圖而前述的要素同樣的要素，標注相同的符號並適當省略詳細說明。

(第1實施方式)

圖1是例示第1實施方式的發光模組100的示意平面圖。

圖2是例示第1實施方式的發光模組100的示意剖面圖。

圖3是例示第1實施方式的另一發光模組100的示意剖面圖。

圖2是圖1中的A1-A2線的示意剖面圖。

發光模組100具備：基板10、設置在基板10上的發光元件11、至少設置在發光元件11上的螢光體層12、以包圍發光元件11及螢光體層12的方式設置在基板10上的框體13、封閉構件14、以及設置在框體13及封閉構件14上的透鏡15。

將從基板10朝向透鏡15的方向設為Z軸方向。將相對於Z軸方向而垂直的1個方向設為X軸方向。將相對於X軸方向而垂直且相對於Z軸方向而垂直的方向設為Y軸方向。Z軸方向為第1方向。

基板10可由陶瓷(ceramics)所形成。陶瓷對可見光的反射率高，因此能夠提高發光模組100的發光效率。而且，也可使用多晶氧化鋁(alumina)、藍寶石(sapphire)、氮化鋁、氮化矽、氧化矽等來形成基板10。也可使用玻璃(glass)、矽等來形成基板10。

當在基板10上設置多個發光元件11時，發光元件11在基板10的X軸方向上以規定的間隔並列配置。例如，由陶瓷形成的基板10由於散熱性佳，因此能夠抑制基板10上所設的發光元件11間的熱影響。因此，可縮短發光元件11間的間隔距離，從而發光模組100的小型化成為可能。

基板10例如具有大致矩形形狀。在基板10的表面側，網版(screen)印刷金屬等的膏(paste)而形成配線圖案(pattern)，發光元件11與配線圖案電連接。可在基板10的端部設置供電端子。可使用此種供電端子來將發光模組100電連接於照明裝置的要素(例如點燈電路)。另外，基板10上也可無配線圖案。也可安裝矽(Si)等的成長基板並打線(wire)連接於發光元件11上所設的電極。

發光元件11配置在基板10的上表面。發光元件11為半導體發光元件。發光元件11例如具有依次層疊有n型氮化物半導體層、InGaN發光層及p型氮化物半導體層的多層結構。發光元件11也可由矽基板形成。發光元件11例如是通過電流供給而發出藍色光的藍色LED。

以下，將發光元件11設為藍色LED來進行說明，但也可為有機電致發光(Electroluminescence，EL)裝置(有機發光二極管(Organic Light Emitting Diode))、半導體激光器(laser)等通過電流供給而發出規定色的光的其他發光元件。

螢光體層12對從藍色LED發出的藍色光的一部分進行波長轉換。即，螢光體層12使從藍色LED照射的藍色光透射，並且通過藍色光激發黃色螢光體而轉換成黃色光，通過透射的藍色光與黃色光混合而放射白色的光。通過波長轉換，從螢光體層12照射白色光L。

螢光體層12是在透明樹脂中分散/混合黃色螢光體並塗布到藍色LED上而形成。透明樹脂例如為矽酮(silicone)樹脂。而且，螢光體層12也可通過成型機或浸漬(dipping)而形成。例如，在螢光體層12與發光元件11之間設置黏接材，將螢光體層12與發光元件11予以黏接。螢光體層12至少設置在發光元件11的正上方。螢光體層12例如也可基於發光元件11的種類等，以覆蓋發光元件11的上表面及側面的方式而設置。

框體13包圍發光元件11及螢光體層12層疊而成的層疊體。框體13由陶瓷或樹脂等形成。框體13例如包含反射度高的材料。也可在框體13的表面設置反射膜。層疊體的Z軸方向的尺寸(厚度)W1比框體13的Z軸方向的尺寸W2小。框體13的形狀在俯視時為大致圓狀(包含圓形狀或橢圓形狀)，在剖視時為大致半圓狀(包含半圓形狀或半橢圓形狀)。

封閉構件14可通過向在基板10、框體13與透鏡15之間所圍成的區域內填充樹脂而形成。封閉構件由環氧(epoxy)樹脂、脲(urea)樹脂、矽酮樹脂等樹脂形成。封閉構件14是通過填充使從螢光體層12照射的光透射的構件並固化而形成。封閉構件14的Z軸方向的尺寸W3與框體13的尺寸W2大致相同。

透鏡15貼合在封閉構件14的上表面。透鏡15具有規定的透鏡直徑及曲率半徑。透鏡15與封閉構件14例如為同徑。透鏡15由樹脂等形成。透鏡15的形狀在俯視時為大致圓狀，在剖視時為大致半圓狀。透鏡15與封閉構件14通過透明性的黏接劑等而接合。通過將透鏡15設置於封閉構件14的上表面，從而從螢光體層12照射的光的導出效率提高。

若將發光元件11、螢光體層12、封閉構件14及透鏡15的折射率分別設為n1、n2、n3及n4，則較為理想的是滿足以下的關係式(1)。

n1>n2≧n3≧n4…(1)

例如，當發光元件11由矽基板形成時，僅在藍色LED的正上方配置螢光體層12。由封閉構件14與透鏡15的界面全反射的光有時會在封閉構件14內反復進行反射等，從而導致光被發光元件11的側面吸收。如關係式(1)般，通過使折射率按照來自發光元件11的光所通過的順序降低，從而能夠效率良好地導出 光。

螢光體層12的光的折射率n2與封閉構件14的光的折射率n3也可大致相同。封閉構件14的光的折射率n3與透鏡15的光的折射率n4也可大致相同。而且，較為理想的是，折射率n3和折射率n4與黏接封閉構件14及透鏡15的黏接劑的折射率大致相同。從發光元件11經由螢光體層12而照射的光穿過封閉構件14而從透鏡15導出至外部。

如圖3所示，也可將多個螢光體設置在基板10上。在基板10上，形成包含矽基板11a及藍色LED 11b的發光元件11，在發光元件11的正上方，設置有包含第1螢光體的螢光體層12a。發光元件11及螢光體層12a由包含透射性樹脂的封閉構件14包圍。而且，在封閉構件14上設置有包含透射性樹脂的透鏡15，所述透射性樹脂包含第2螢光體。

第1螢光體是在波長620nm~650nm處具有發光峰值(peak)的紅色螢光體。第2螢光體是在波長510nm~570nm處具有發光峰值的黃色螢光體或綠色螢光體。此時，也可將包含黃色螢光體及綠色螢光體中的至少任一者的透鏡15設置在封閉構件14上。

例如，若將紅色螢光體的層與綠色螢光體的層或黃色螢光體的層予以層疊，則波長500nm~600nm的光容易被紅色的螢光體層吸收。即，若來自綠色螢光體的層或黃色螢光體的層的光被紅色螢光體的層吸收，則會產生綠色螢光體的層或黃色螢光體 的層的發光損失(loss)。如圖3般，在發光元件11的正上方設置包含第1螢光體的螢光體層12a，且在封閉構件14上設置有包含樹脂的透鏡15，所述樹脂包含第2螢光體。借助此種結構，抑制來自綠色螢光體的層或黃色螢光體的層的光被紅色螢光體的層吸收的現象。而且，色不均也得到抑制。

圖4是表示安裝有第1實施方式的發光模組的照明裝置的示意剖面圖。另外，在圖4中，省略了照明裝置150下部的具體結構。

如圖4所示，照明裝置150具備發光模組100、器具本體20及點燈電路30。器具本體20具有對基板10的緣部進行固定的固定構件21。而且，在器具本體20中設置有收容發光模組100的凹部22。即，基板10被收容在器具本體20的凹部22內。照明器具150的上部也可由罩(cover)等予以覆蓋。

通過固定構件21的下方(-Z軸方向)的按壓力來固定基板10的緣部，從而將發光模組100固定於器具本體20。從而將發光模組100安裝於照明裝置150中。將發光模組100安裝於照明裝置150中的方法並不限定於圖4所示的方法，也可為黏接、嵌合、螺合、卡止等任一種方法。

而且，發光模組100與照明裝置150的點燈電路30電連接。通過發光模組100與點燈電路30的電連接，對發光模組100供給電力。

此處，若將封閉構件的形狀設為半球狀等，則可提高光 導出效率。然而，在將樹脂固化而形成封閉構件的情況下，難以將封閉構件加工成規定的形狀。

而且，當在發光模組中設置透鏡時，為了將從螢光體層照射的光由透鏡導出至外部，螢光體層形成在發光元件的附近，例如形成在發光元件的表面。此種情況下，若螢光體層的鉛垂方向(Z軸方向)的厚度存在偏差，則關於從螢光體層放射的光的色彩，會產生色不均差或每個角度下的色差(以下有時也稱作角度色差)。關於發光元件的鉛垂方向(Z軸方向)與側面方向(X軸方向)，會產生角度色差。

本實施方式中，框體的尺寸W2比具有發光元件11及螢光體層12的層疊體的尺寸W1大，且框體13以包圍層疊體的方式設置在基板10上。而且，封閉構件14被設置在基板10、框體13與透鏡15之間所圍成的區域內，透鏡15被設置在封閉構件14的上表面。根據此種發光模組100的結構，發光元件11朝側面方向照射的光的一部分被框體13阻斷。而且，發光元件11朝鉛垂方向照射的色溫高，朝側面方向照射的色溫低。若發光元件11朝側面方向照射的光的一部分被框體13阻斷，則可降低角度色差。

根據本發明的實施方式，可提供一種抑制了色不均並且提高了光導出率的發光模組及照明裝置。

(第2實施方式)

圖5是例示第2實施方式的發光模組110的示意剖面圖。

圖6(a)及圖6(b)是對第2實施方式的封閉構件與透 鏡的黏接進行說明的示意剖面圖。

圖5中示出了發光模組110的剖面圖。圖6(a)及圖6(b)中示出了對封閉構件14與透鏡15進行黏接的放大剖面圖。

如圖5所示，發光模組110具備基板10、設置在基板10上的發光元件11、設置在發光元件11上的螢光體層12、以包圍發光元件11及螢光體層12的方式設置在基板10上的框體13、封閉構件14、以及設置在封閉構件14上表面的透鏡15。

在發光模組110中，透鏡15與封閉構件14通過黏接部16而接合。例如，黏接部16為透明性的黏接劑。透鏡15貼合在封閉構件14的上表面。而且，在封閉構件14上設置有凹凸部17。

封閉構件14被設置在基板10、框體13與透鏡15之間所圍成的區域內。封閉構件14的Z軸方向的尺寸W3與框體13的Z軸方向的尺寸W1大致相同。框體13的Z軸方向的尺寸W2比層疊體的Z軸方向的尺寸W1大。

如圖6(a)所示，凹凸部17設置在封閉構件14的與透鏡15的接合面上。例如通過對封閉構件14的表面進行加工，從而在封閉構件14上設置凹凸部17。凹凸部17經由黏接部16而與透鏡15接合。通過在封閉構件14上設置微細的凹凸部17，從螢光體層12放射的白色光L在封閉構件14與透鏡15的邊界面發生散射，從而產生散射光L1。

作為在封閉構件14上設置凹凸部17的方法，例如在封閉構件14由樹脂形成時，有在射出成形或壓制(press)成形後轉 印微細凹凸結構的方法。而且，也可對封閉構件14的表面照射激光來設置微細凹凸結構。

在封閉構件14的材料與透鏡15的材料不同的情況下，因兩種材料的膨脹係數不同，封閉構件14與透鏡15容易剝離。如本實施方式般，在封閉構件14上設置有凹凸部17，因此封閉構件14與透鏡15的接觸面積增加。而且，也產生增黏(anchor)效果。因此可抑制封閉構件14與透鏡15的剝離。而且，借助凹凸部17，使從螢光體層12放射的白色光L散射而進行混色。若進行混色，則色不均得以降低。

如圖6(b)所示，也可對透鏡15的與封閉構件14的接合面進行加工，從而在透鏡15上設置凹凸部17。凹凸部17經由黏接部16而與封閉構件14接合。通過在透鏡15上設置微細的凹凸部17，從而抑制封閉構件14與透鏡15的剝離，通過因光散射產生的混色，從而降低色不均。

根據本實施方式，能夠提供一種抑制了色不均並且提高了光導出率的發光模組及照明裝置。

以上，參照具體例對本發明的實施方式進行了說明。但是，本發明並不限定於這些具體例。例如關於發光模組中所含的基板、發光元件、螢光體層、框體、封閉構件、透鏡、黏接部、及照明裝置中所含的器具本體、固定構件、點燈電路等各要素的具體結構，只要本領域技術人員通過從公知的範圍內適當選擇而同樣實施本發明，並獲得同樣的效果，則均包含在本發明的範圍 內。而且，對於將各具體例中的任意2個以上的要素在技術可行的範圍內組合而成者，只要包含本發明的主旨，則也包含在本發明的範圍內。

另外，對於本領域技術人員以作為本發明的實施方式而上述的發光模組及照明裝置為基礎來適當地進行設計變更並可實施的所有發光模組及照明裝置，只要包含本發明的主旨，則也屬於本發明的範圍。另外，應當瞭解，在本發明的思想範疇內，只要是本領域技術人員，便可想到各種變更例及修正例，這些變更例及修正例也屬於本發明的範圍。

10‧‧‧基板

11‧‧‧發光元件

12‧‧‧螢光體層

13‧‧‧框體

14‧‧‧封閉構件

15‧‧‧透鏡

100‧‧‧發光模組

X、Y、Z‧‧‧方向

Claims (5)

1. 一種發光模組，其特徵在於包括：層疊體，具有發光元件及設置在所述發光元件的至少上表面的螢光體層，且具有從所述發光元件朝向所述螢光體層的第1方向的第1厚度(W1)；框體，設置在所述層疊體的周圍，具有比所述第1厚度(W1)大的所述第1方向的第2厚度(W2)；封閉構件，以完全覆蓋所述層疊體的方式填充在所述框體的內部；以及透鏡，設置在所述封閉構件上，所述透鏡的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率小。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光模組，其中，所述發光元件具有矽基板，所述發光元件的折射率比所述螢光體層的折射率大，所述螢光體層的折射率是與所述封閉構件的折射率相等或者比所述封閉構件的折射率大。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的發光模組，其中，所述透鏡由具有螢光體的透射性樹脂形成，所述螢光體層具有紅色螢光體，所述螢光體是綠色螢光體及黃色螢光體中的至少任一種。
4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的發光模組，其中， 所述封閉構件與所述透鏡接合，在所述封閉構件及所述透鏡中的任一者的接合面上設置有凹凸部。
5. 一種照明裝置，其特徵在於包括：申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的發光模組；以及點燈電路，對所述發光模組供給電力。