TWI286393B - Lighting apparatus - Google Patents

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TWI286393B
TWI286393B TW094107803A TW94107803A TWI286393B TW I286393 B TWI286393 B TW I286393B TW 094107803 A TW094107803 A TW 094107803A TW 94107803 A TW94107803 A TW 94107803A TW I286393 B TWI286393 B TW I286393B
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Takayoshi Moriyama
Akiko Nakanishi
Masami Iwamoto
Shinji Nogi
Kozo Ogawa
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Toshiba Lighting & Technology
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1286393 · 16396pif.doc 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種以發光元件作為光源的發光裝 置，以及利用此發光裝置的照明裝置。 【先前技術】
習知以來，在以作為發光元件的固體發光元件即發光 一極體元件形成光源之發光裝置中，已知有一種在基體上 設置發光二極體元件，並以被覆發光二極體元件的形態填 充樹脂且使其固化之面安裝型的發光裝置。 而且’為了利用這種發光裝置發出白色光，已知有一 種使利用藍色發光二極體元件所發出的藍色光，和利用黃 色二極體元件所發出的黃色光進行混合的裝置（例如參照 專利文獻1)。 / 而且’已知有一種將藍色發光二極體元件，利用使樹 脂中含有平均粒徑3〜50/zm的黃色發光螢光體的凝聚體 之樹脂層進行被覆，而使藍色發光二極體元件的藍色光， 和由此藍色發光所激勵得到之黃色光進行混色的裝置（例 如參照專利文獻2)。 而且，作為樹脂層中的螢光體粒子的分佈狀態，已知 有螢光體粒子沉降到螢光體層的下方之沉降型，和螢光體 粒子在樹脂層全體中分散的分散型。 [專利文獻1]曰本專利早期公開之特開2〇〇2_43625號 公報（第3頁，圖1 ) [專利文獻2]日本專利早期公開之特開2〇〇1_148516號 6 1286393 1 16396pif.doc 公報（第4頁，圖1)
但是，在利用藍色發光二極體元件和黃色發光二極體 元件的發光裝置中，由於在藍色發光二極體元件和黃色發 光二極體元件之間存在距離，所以存在難以使藍色光和黃 色光混色均勻，且發光效率低，並容易形成除了白色光以 外的其他顏色之問題。另外，還存在需要用於設置分別發 出藍色光和黃色光的至少2個發光二極體元件之空間，而 招致搭載此發光裝置的機器的大型化之問題。 而且，在將藍色發光二極體元件利用含有黃色螢光體 的樹脂層進行被覆之發光裝置中，當從與樹脂層的外面垂 直的方向觀察時，在藍色發光二極體元件所存在之樹脂層 的中央部，由於此樹脂層的中央部和藍色發光二極體元件 之距離’較樹脂層的周邊部和藍色發光二極體元件的距離 近，所以監色光的輝度高，而使藍色光佔有優勢，白色光 帶有藍色，另一方面，在樹脂層的周邊部，形成黃色光的 分佈，存在產生顏色不均的問題。 然而，當由樹脂層中的螢光體粒子的分佈狀態之沉降 型和分散型對發光效率進行比較時可發現，藉由應用分散 型可使發光效率得到20%左右的改善。因為在白色發光的 發光裝置中，除了彩色再現性等以外，還要求發光效率的 改善，所以最好應用分散型。 但是’分散型在設置了發光二極體元件的基體中填充 樹脂時，如樹脂的粘度過高會發生氣您的捲入等。因此， 從貫用性上需要使用比較低枯度的透明樹脂，但在低枯度 1286393 16396pif.doc 在ϊ 降劇烈，_到分散 有時螢光體粒子會沉 = 造成本帶來不良影;二 Ξί;Γ;= 1進行攪拌一面進行填充的方法，但在這 問‘。了％招致摘捲人和_變得部分不均勻等 抑不#面’對在樹脂中的螢光體粒子的沉降，螢光體 :=具有影響力。螢光體”的粒徑二= 以Γ’但發光體自身的發光效率-般： 分㈣6W 即使粒彳I小的螢光體粒子得到 ，螢、光體自身的發光效率的低下也會抵消因 ‘的發的提高效果。這樣無法提高發光 可利了議 之螢先體的凝聚體，但使螢光 身拍X秘挑中進饤凝聚的凝聚體，因為料體的粒徑本 體柯^f ’所以螢光體的發光效率依存於凝聚前的螢光 ==徑，因此螢光體的凝聚體並不能使螢光體的發 【發明内容】 ，發明的目的是提供—種#於此問題而形成的，可提 2光效率並降低發光顏色_色不均之發光裝置，以及 利用該發光裝置的照明裝置。 1286393 * 16396pif.doc 本發明的第1項之發光裝置，包括：在基體上所設置 的發光元件；在被覆發光元件的樹脂中添加了擴散劑之擴 散層，在设置於擴散層的上層之樹脂中添加了螢光體的螢 光體層。 而且，藉由利用被覆發光元件的擴散層使來自發光元 件的光擴散，並利用此被擴散的光激勵在擴散層的上層所
设置的螢光體層使其發光，而使發光效率提高並降低發光 顏色的顏色不均。 另外，在本發明中，發光元件是利用放射的光激勵螢 光體而發出可視光的。作為發光元件，可為例如青色發光 二極體元件及紫外線發光二極體元件等。但是，並不限定 於此，只要為可激勵螢光體並使可視光發光的發光元件即 可，可依據發光裝置的用途和目的發光顏色等，而使用各 種各樣的發光元件。 螢光體利用發光元件所放射的光被激勵·並發出可視 光，且藉由此螢光體所發出的可視光和發光元件所放射之 光的混色，或藉由此螢光體所發出的可視光或可視光自身 的混色，而得到作為發光裝置所需要的發光顏色。螢光體 的種類並未特別限定，可依據目的發光顏色和發光元件所 放射的光等，酌情進行選擇。 樹脂可應用例如環氧樹脂和矽樹脂等各種透明的樹 脂。 本發明的第2項之發光裝置，為在本發明的第丨項之 發光裝置中，其擴散劑的添加量的質量百分比為3%至5%。 9 1286393 ， 16396pif.doc 而且’藉由使擴散劑的添加量為3%至5%的質量百分 比，可抑制發光效率的低下並減輕顏色不均。如擴散劑的 添加量小於3%質量百分比，職散效果低下且顏色不均 的減輕效果低下’另-方面’如擴散綱添加量超過5% 質量百分比’則紐所吸收的光量增大，所以光束低下。 本發明的第3項之發光裝置，為在本發明的第】項與
弟2項之發光裝置中，其擴散層和f紐層的接合面，形 成向發光元件側凹陷的凹弧面。 而且，藉由使擴散層的螢光體層的接合面為向發光元 件側凹陷的凹弧面’可使接合面積較平面的情況下增大， 增強擴散層和f光體層的接合強度，抑嶋散層和勞光體 層的1彳離。 杂明的第4項之發光裝置，包括：在基體上所設置 的舍光7〇件’·被覆發光元件的樹脂層；為樹脂層所含有的， 利用發光元件所放射的光被激勵並發出可視光的勞光體， 且為使螢光體的小粒子進行二錄子化，並具有粒徑5〜 範圍的螢光體粒子之螢光體。 而且’藉由使樹脂層含有使螢光體的小粒子進行二次 I子化且具有粒徑範圍的勞光體粒子之勞光 體即使使用例如具有實用性枯度的樹脂，也可使榮光體 ί樹脂層巾確實地分散，所赠發光效率提高並使發光顏 色的不均減輕。 ㈣=，所說的勞光體的二次粒子，是指在燒成螢光體 原;4並襄作螢光體粒子時，使螢光體的小粒子彼此結合之 1286393 · 16396pif.doc 粒子。螢光舰螢光體的錄子的—部分或全部 ） 粒子、化。未進行二次粒子化的—次粒子和二次粒 = 夺1 : 1〜0 : 1的範圍内較佳，且包含—次粒子及 之螢光體粒子的粒徑在5〜1()_的範圍比較適當。替 體的二次粒+的粒徑採用粒徑的最大直徑。使用以最$ 徑所表示的粒徑在5〜l〇#m範圍内的二次粒子。二4
子的粒徑（當存在-次粒子時，是指包括此—次粒2內 的螢光體粒子整體的粒徑），在螢錢的製造時可 子等進行分級而制。而且，螢光體粒子的粒徑採用以=
數器法所測定的值。這種螢光體的二次粒子是在妹晶I 的過程中使小粒子彼此結合，所以不料進行分=且^ 現與具有相當於最大直徑的粒徑之-次粒子相近的發光效 率。另外，相對於具有與最大直徑同等的粒徑之一次粒子， 表面積大，所以具有在透明樹脂中的沉降速度小之特徵。 藉此，當使用具有實祕的樹絲度之樹脂時，可抑制勞 光體的發光效率的低下，從而可得到s光體粒子分散的分 散型的樹脂層。 本發明的第5項之發光裝置，包括：在基體上所設置 的發光it件；減發光元件簡脂層；為包含在樹脂層中 :’由發光it件所放射的光被激勵並發出可視光之榮光 古且為含有螢光體粒子之螢光體’其中此螢光體粒子具 有存在2個以上峰值的粒度分佈。 而且藉由利用含有螢光體粒子的榮光體，且此勞光 豆;、立子具有存在2似上峰值的粒度分佈，可改善樹脂層 1286393 · 16396pif.doc 中的螢光體粒子的分散狀態，所以使發光效率提高， 發光色的顏色不均減輕，或可削減螢光體的使用^ i且使
另外，所說的具有存在2個以上峰值的粒度分 光體粒子’是指當利關如雜ϋ知収縣體粒 度分?時’粒度峰值存在2個或2個以上。這種螢光體粒 =可藉由在例如以樹脂層中的螢光體為主而構成的螢^體 粉末中，添加、混合較其粒徑小的螢光體粉末而得到。 本發明的第6項之發光裝置，為在本發明的第4項盘 f 5項之發光裝置中，其樹脂層是填充具有〇 i〜i〇pa^ 乾圍的枯度之樹脂並進行固化的。 而且
稭由利用具有0.1 脂’可抑制氣泡向樹脂層的捲入 ^本發明的第7項之發光裝置，為在本發明的第4項至 第6項之任一發光裝置中，其發光元件具有放射藍色光的 發光二極體元件，螢光體具有由發光二極體元件所放射的 藍色光被激勵，發出黃色光或橙色光的黃色或橙色發光 光體。 X l〇Pa 範圍的粘度之樹 而且，藉由發光二極體元件所放射的藍色光，和由此 發光二極體元件所放射的藍色光而使黃色或橙色發光螢光 體被激勵並發光之黃色光或橙色光，而得到白色發光。 ^本發明的第8項之照明裝置，為在本發明的第i項至 第7項之任一發光裝置中，包括上述的發光裝置；在基體 上所設置的透鏡。 而且，藉由從發光裝置發出大致均勻的光，並對所發 1286393 * 16396pif.doc 出的光利用透鏡進行配光控制，可得到所需的光量且可進 行配光控制。 '如利用本發明第1項的發光裝置，利用被覆發光元件 的擴散層使來自發光元件的光被擴散，並由此被擴散的光 ，，擴散層的上層所設置的螢光體層而使其發光，所以可 提南發光效率且可減輕發光顏色的顏色不均。 如利用本發明第2項的發光裝置，除了第1項發光裝 Μ 置的效果以外，由於使擴散劑添加量為3%至5%ό纟質量百 ^分比，所以可抑制發光效率的低下且減輕顏色: &如利用本發明第3項的發光裝置，除了第J項或第2 項發光裝置的效果以外，由於使擴散層和螢光體層的接合 面為向發光元件側凹陷的凹弧面，所以與平面的情況相 比、，可^大接合面積，能夠使擴散層和螢光體層的接合強 度增強’抑制擴散層和螢光體層的剝離。 :如利用本發明第4項的發光裝置，藉由使螢光體的小 Ϊ子進行二次粒子化，且使樹脂層包含具有粒徑5〜10//m 扼，的螢光體粒子之螢光體，即使在樹脂層巾使用具有例 Ϊ實用性粘度的樹脂也可確實地分散螢光體，所以Ϊ提高 考X光^文率且減輕發光顏色的顏色不均。 如利用本發明第5項的發光裝置，藉由利用含有螢光 體粒子的螢光體，且此螢光體粒子具有存在2個以上峰值 的粒度分佈，可改善樹脂層中的螢光體粒子的 ， 夠提高發光效率且減輕發光色的顏色不均：或：咸 蛍九體的使用量。 13 1286393 16396pif.doc 如利用本發明第6項的發光裝置，除 項發光裝置的效果以外，由於樹脂層藉由 項或第5 a.8範圍_度之樹脂並使其進行固化而^有0.1〜 夠抑制氣泡的捲入。 /成，所以能 如利用本發明第7項的發光裝置，除 項中的任一項所述之發光裝置的效果以外，可拉f至第6 極體元件所放射的藍色光，和由此發光二 光二 的藍色光⑽黃色祕色發光螢光體餘勵射 光或橙色光，而得到白色發光。 4之頁色 如利用本發明第8項的照明裝置，由於 7項中的1項所述的發光裝置發出大致均勻的光^ = 用透鏡對所發出的光進行配光控制，可需 ,1 進行配光控制。 7而的先夏亚 【實施方式] 下面參照圖示對本發明的實施形態進行說明。 一圖1至圖4所示為本發明的第1實施形態。圖i為發 光裝，的部分擴大剖關，圖2為發光裝置的平面圖 3為叙光裝置的剖面圖，圖4所示為發光裝置的 添加量和光束之關_表。 如圖2及圖3所示，發光裝置u具有基體12，且在 該基體12上複數個發光元件設置部13形成例如3行3列 的矩陣狀。 基體12包括具有散熱性及剛性之铭（A1)和鎳（Ni)， 玻璃％氧樹脂等平板狀的基板14、在基板14上所形成的 14 1286393 16396pif.doc 絕緣層15、在絕緣層15上所形成的引線框16、在形成有 這些絕緣層15及引線框16的基板14上所形成的反射體 17 〇 如圖1所示，在引線框16的各個發光元件設置部13 上，利用Cu和Νι的合金、Au等，形成有陰極側和陽極 側的電路圖案（配線圖案）16a、16b。在引線框16 (原文 為5)上的各個發光元件設置部13上，分別設置有作為發 光元件的固體發光元件且發光顏色為藍色的發光二極體^ 件（藍色發光二極體晶片）18。各發光二極體元件18由發 出藍色光的例如氮化鎵（GaN)系半導體等構成。各發光 二極體元# 18’其底面電極利用小片接合與電路圖X案 16a、16b令的-個進行電氣及機械連接，上面電極利用接 合線19與電路圖案16a、16b的另—個進行電氣連接。 PPA =117例如將PBT (聚對苯二曱酸丁二_和 板14:一:二甲醯胺）、PC(聚她旨）等樹脂流入基 成有用於…㈣成’且在各個發光元件設置部13上，形 成對基板ut發光二極體18的收納部20。㈣部20形 的周^，呈间 侧逐漸擴展的圓錐台形。在收納部20 鏡支援ϋ^Γ；81狀軸有將未圖示㈣㈣定之透 18的擴：ϋ”:的内部，形成有被覆發光二極體元件 的開口 :之勞光體層23這2層。層叹置於收納部20 擴散層22是在具有透光性的石夕樹脂和環氧樹脂等熱 1286393 · 16396pif.doc 硬化性透明樹脂中，添加3%〜5%質量百分比（mass%) 的銘（Al2〇3)和Ti、Ca、SiA卜Y等，藉由將此添加了擴 散劑的樹脂’填充到較收納部20内的發光二極體元件18 高的位置且進行熱硬化而形成。此時，使與榮光體層23 的接合面（臨介面）24，形成向發光二極體元件18側（在 圖3中為下面側）凹陷的彎曲面。接合面24其彎曲上端和 彎曲下端之間例如為1 // m〜5 // m較佳。
螢光體層23是在具有透光性的矽樹脂和環氧樹脂等 熱硬化性透明樹脂中，添加所需質量百分比 以接受來自發光二極體元件18的藍色發二= 光發光’猎由在擴散層22的熱硬化形成後，將添加 體的樹脂填充到收納部2G内並進行熱硬化而形成。 另外，可組合發光裝置U和透鏡而構成照明裝置。 下面，對發光裝置11的作用進行說明。 百无 备隹合丨罢極惻和陽極側的電路圖案 間，從外部施加設定的直流電壓時，各發光二極體元件Μ 產生藍色發光。該藍色發光由擴2 後入射螢光體層23内，並在散 激勵而產生黃色發光。然後，將來自發光二：元件二 的藍色光和來自黃色螢紐的黃色光進行 色光而從收納部20向外部放射。 、’形成白 囚此，如利用該發光裝置 1286393 16396pif.doc ’所以能夠減輕白色光的顏 光和藍色光混色而發出白色光 色不均。 而且 添加量為3〜W在擴散層22 _脂巾所添加之擴散劑的 化。另外，在圖4= 中Γί擴散劑的添加量之光束變 勺表中，使擴散劑的添加量為〇時，即 Κ有擴散劑的添加量時的光束4職。
過5%0夺圖光所不擴散劑的添加量的質量百分比超 下，而當添加量的質量百分比小於3%時， 顏色不均減輕效果低下。 >下面所示為關於發光裝置u白勺取_〇 l〜N〇5所實 她之顏色科減輕效果的f驗㈣。科，在該實驗中， 分別使用發紐長為545nm的黃色㈣體，日^aer〇sil 制的A1203作為擴散劑，T0RAY制的τ矽JCR6l4〇作 樹脂。 ' (實驗方法） 取樣Νο·1只是螢光體 螢光體層 樹脂（JCR6140) 89mass% 黃色螢光體 lOmass % 紅色螢光體 lmass% 取樣Νο·2擴散層（5mass%) +螢光體層的2層結 構 擴散層 17 1286393 * 16396pif.doc 樹脂（JCR6140) 95mass% 擴散劑（A1203) 5mass% 螢光體層 樹脂（JCR6140 ) 78mass% 黃色榮光體 20mass% 紅色榮光體 2mass% 取樣Νο·3 擴散層（lOmass%) +螢光體層的2層結 構
擴散層 樹脂（JCR6140 ) 90mass% 擴散劑（A1203) lOmass% 螢光體層 樹脂（JCR6140 ) 78mass% 黃色螢光體 20mass % 紅色螢光體 2mass% · 取樣Νο·4 擴散層（15mass%) +螢光體層的2層結
構 擴散層 樹脂（JCR6140) 85mass% 擴散劑（A1203) 15mass% 螢光體層 樹脂（JCR6140) 78mass% 黃色螢光體 20mass % 紅色螢光體 2massG/〇 1286393 · 16396pif.doc 取樣Νο·5 擴散層混合螢光體 擴散層 80mass% 20mass% 78mass% 20mass % 2mass% 樹脂（JCR6140) 擴散劑（Α1203) 樹脂（JCR6140) 黃色螢光體 紅色螢光體 (實驗結果） 在如取樣Νο·1那樣去除擴散層22而只具有螢光體層 23之1層結構的情況下，和如取樣ν〇·5那樣同樣去除擴 散層22而在螢光體層23中添加擴散劑之丨層結構的情況 下，從收納部20向外部放射的白色光，在其周邊部分佈有 黃色光，無法得到顏色不均的減輕效果。 所曰在如取樣Νο·3、No·4那樣，採用擴散劑的添加量的 質量百分比為· (mass%)或15%的各 體層™冓造的情況τ，因為擴散劑的;;力 此’從收納部20向外部放射的白色光，在其周 黃色光’無法得咖色科的減減果。 。刀佈有 八此ft。取J:°.2 樣’採用擴散劑的添加量的質量百 刀比為5/0的擴政層22、螢光體的添加量的質旦 聰的螢紐層23之2層構造的情況下^百=為 向外部放狀自色光_邊«乎看不料色2納部2〇 得到白色光的顏色不均減輕效果。 、色細分佈’ 19
1286393 ‘ 16396pif.doc 另外，如擴散層22的擴散劑的添加率超過 息 百分比’則發光二極體元件18的發光被例 ==増加，從收納部2。向外部 因此，也可採用藉由在該基板14 =料等反射材料形成反射面，而防止或抑制光束3 下面，以圖5至圖12表示本發明的第 圖5為發絲置所細之螢統的二:綠子的說 發2置中的粒度峰值在2個以上之榮光體的： 表性粒度》佈圖，圖7為發光裝置的剖面圖，_ 發光裝置的發光it件之電極連接結構的—個例子面 圖’圖9所示為發光裝㈣發光元件之電極連接結構的 -例子的剖面圖’圖1G (a)〜⑷為發光裝置的螢光體 的分散狀悲之評價基準的剖面圖，圖丨丨為發光裝置的實施 例和比較例之評價基準表，圖12所示為在發絲置中的粒 度峰值具有2_實施例和具有丨個的比較例之調配比、 發光效率的關係表。 如圖7所示，發光裝置31具有基體32，且在基體32 上形成有發光元件設置部33。 基體32具有基板34、在基板34上所形成的引線端子 35、在形成了引線端子35的基板34上所形成的反射體36。 在基板34上所形成的引線端子35上，於發光元件設 置部33形成有陰極側和陽極側的電路圖案（配線圖案） 20 1286393 · 16396pif.doc 上，分別設置有作為發光元件的 體元件（藍色發光二極體晶片） 在發光二極體元件37 光二極體晶片*紫外光以刑使用例如藍色發光型的發 且，在發光二鋪元件3；^的發光二極體晶片等。而 所示的“連接和圖9所^^連接結射，適用圖8
這些電極連接構造，可使㈣片連接㈣佳。如利用 出效果提高。 極體元件37向前面的光取 在圖8所示的晶片連接中，發光 =極與電路圖案奴進行崎片連接，且發光二極^ =的上面電極與電路圖案说通過接合線％進行= 連^而且’在圖9所示的倒以連接中，在發光 疋件37的背面所設置之焊接錫球、Au錫球、Au_Su共晶 錫球等錫球電極39 ’與電路圖案35a、说進行倒裳片連
35a、35b。在引線端子35 固體發光元件即發光二極 37 〇 接。另外，圖7所示為適用了圖8所示的晶片連接之 二極體元件37。 反射體36在發光元件設置部33上，形成有用於收納 發光二極體元件37的收納部40。收納部4〇形成對基板34 向相反側逐漸擴大的圓錐台形。 在設置有發光二極體元件37的收納部4〇中，填充有 作為包含螢光體41之透明樹脂層的樹脂層42，且發光二 極體元件37由樹脂層42被覆蓋。樹脂層42由例如矽樹脂 和環氧樹脂等形成。在發光二極體元件37上所施加的電氣 21 1286393 · 16396pif.doc 能量由發力二極體元件37被變換為藍色光和紫外線，且這 . 些光由樹脂層42中所含有的螢光體41變換為更長波長的 光。而且，攸發光裝置31放出根據發光二極體元件37所 ' 放射的光的顏色和螢光體41的發絲色之顏色，例如白色 的光。 • ^《有螢光體41的躺層42，藉由在例如㈣脂和環 _ 傾脂等餘透明樹脂中添加、混合螢光體4卜並將這種 m ⑨體透明樹脂在收納部扣_用配合器等進行填充而形 • 纟。屆時三為了抑制氣泡的捲入等，使用樹脂枯度為01 〜lOPa.s範圍的液體透明樹脂為佳。如液狀透明樹脂的樹 月^占度超過lOPa.s，則氣泡等容易產生，另一方面，如樹 ‘ 脂粘度小於0.1Pa.s，則即使使用螢光體41的二次粒子也 難以形成分散型的樹脂層42。 樹脂層42中所包含的螢光體41，是由發光二極體元 件37所放射的光，例如藍色光和紫外線被激勵並發出可視 光。樹脂層42是作為發光部而發揮作用的，且配置在發光 % 二極體元件37的發光方向前方。螢光體41的種類是依據 目的發光裝置31的發光顏色而酌情選擇的，並不作特別的 限定。 例如，在使用藍色發光型的發光二極體元件37而得 到白色發光的情況下，主要使用黃色或撥色發光螢光體。 而且’為了谋求彩色再現性荨的提而’除了黃色或撥色發
• 光螢光體以外也可使用紅色發光螢光體。作為黃色或撥^ 發光螢光體，使用例如RE3 ( A卜Ga) 5〇12: Ca螢光體（RE 22 1286393 16396pif.doc 表示從Y、Gd及La中所選擇的至少1種。以下相同）等 YAG 螢光體、AE2Si04 : Eu 螢光體（AE 為 Sr、Ba、& 等域土族元素。以下相同）等矽酸鹽螢光體。
而且，在使用紫外線發光型的發光二極體元件37得 到白色發光的情況下，主要使用RGB螢光體。作為藍^ 發光螢光體，使用例如AE3 (PO4) 6C1!2 : Eu螢光體這種 鹵磷酸鹽螢光體和（Ba，Mg) AhoOn : Eu螢光體這種在呂 酸鹽螢光體等。作為綠色發光螢光體，使用（Ba，Mg) AIhjOh : Eu，Μη螢光體這種鋁酸鹽螢光體等。作為紅色 發光榮光體，使用La2〇2S : Eu螢光體這種氧硫化物螢光 體等。 另外’也可取代上述螢光體，而應用依據組成可得到 各種各樣的發光顏色之氮化物系螢光體（例如AE2 : Si5 · Ns:Eu)、氧氮化物系螢光體（例如Y2si〇3N4:Ce)、石夕 鋁氧氮耐熱陶瓷系螢光體（sialon)(例如AEX (Si，AI) n (N，Ο) 1ό : Eu)等。另外，發光裝置31並不限定為白 色發光燈，也可構成具有除了白色以外的發光顏色之發光 裝置31。在由發光裝置31得到除了白色以外的發光，例 如中間顏色的發光之情況下，可依據目的發光顏色，酌情 使用各種各樣的螢光體。 樹脂層42中所包含的螢光體41，例如圖5所示，具 有使螢光體的小粒子43、43彼此結合進行二次粒子化之螢 光體粒子，即螢光體二次粒子44。另外，這種螢光體二次 粒子44的粒徑在5〜10# m的範圍内。另外，當在螢光體 23 1286393 16396pif.doc r^fnGB螢光體等的情況下，可使用在藍色、綠多 各螢光體中具有粒徑5〜⑽m範__二^ 2種以上，在將除了 rgb _以:: 如圖5所示的鸯光"^使，的^况下’也是同樣的。 進行製作。即，在，可例如以下面這樣 藉由調整燒成溫“時間原 1 斗立Γ， 實關分等分藉由在例如製造過程中 使螢光體科粒子44 ’H是在結晶成長的過程中 離:且呈現與具有相當 0;:==:::外，因為相對於具有與= 樹脂中的沉降速度小i::表面積大’所以具有液狀透明 自身的發光效率：下二的特敛。错此’可不使螢光體41 元文羊低下，而抑制例如樹脂粘度 透明樹脂中之榮光體41的沉降。這裏二 j-:人粒子44的粒徑小於5//m，則無法避免榮光體$ l〇Um 5 行沉降。 人祖于4 4，在液狀透明樹脂中也容易進 一藉由如上述那樣，使用具有粒徑5〜：[〇_的勞光體 -次粒子44之螢紐4卜即使在使用了樹難度為〇1 24 1286393 16396pif.doc 〜lOPa.s範圍的液狀透明樹脂之情況下，也可抑制螢光體 41自身的發光效率的低下，並再現性良好地得到螢光體粒 子為分散型的樹脂層42。因此，可提供一種發光效率優良 的發光裝置31。而且，在樹脂層42的製造過程中，因為 可抑制例如配合器内的螢光體粒子的沉降，所以可效率良 士L且高精度地製作分散型的樹脂層42。藉此，可謀求發光 裝置31的製造成品率的提高和製造成本的降低等。
而且，在使用例如藍色發光型的發光二極體元件37 的if况下，來自發光二極體元件37的藍色發光藉由從榮光 體41的粒子間鑽過之藍色光，和由藍色發光激勵螢光體 41並發光之黃色光或橙色光的混色，而得到白色發光。因 此，螢光體41的粒徑和形狀對發光裝置u的發光顏色產 生大的影響。當螢光體41的粒徑大時，間隙變大，所以如 不增=螢光體41的調配比則無法得到所需的顏色溫产。 =由使用具有螢光體二次粒子44的螢光·體4;皿广使 螢光體的間隙減少，所以可削減為了得到目 = 所必需的螢光體量。 巴/里度 對取代利用二次粒子44 2個以上的螢光難子之螢光體的發峰值存在 說明。另外，發光裝置31的基本構成相I。㈣子進行 樹脂層42中所含有的螢光體41，具 存在2個以上峰值的螢光體粒子。具體地說极度分佈中 具有以樹脂層42中的螢光體41為主構成圖6所示， 子群、與其相比平均粒徑小的第2榮光 1 1螢光體粒 4子群。第1螢 25 1286393 16396pif.doc ，體粒子群的平均粒徑為了轉發光裝置31的發光效率 等，例如為5〜15# m的範圍較佳。另一方面，第2螢光 體粒子群存在於第丨勞紐粒子群的粒刊，帛於改善樹 脂層42中的螢光體41的分餘態，具有例如卜3㈣範 圍的平均粒徑較佳。 这樣’藉由使第1螢光體粒子群的粒子間存在第 ^^粒子群’可縣發錄置31的發光顏色和發光效率的 ^ ’或螢光體41的使用量的削減。例如，在使用藍色發 二極體37得到白色發光的情況下，藉由使第1 ΐ你群的粒子間存在第2螢光體粒子群，而提高黃 ==光螢光體的發光量。因此，可削減為了得到目 、兄下；必而的螢光體量。而且’螢光體量相同的情 況下，可k南白色溫度和發光輝度。 另外可組合發光f置和透鏡*構成照明裝置。 昭圖1二Η對3 2只施形態之各實施例及其評價結果，參 恥圖11及圖12的表進行說明。 1於貫施例卜4、比較例卜3進行說明。 成的YAG螢光體 」lA1 Ga)5〇2.Ce組 ㈤，並使它們進71素（Y、Gd、Ga、 合氧化紹和作為助=解後共同⑽。在共同沉殿物中混 所示的條件進行後’在空氣中以圖11的表 施行清洗、分離燒成物進行粉碎後，藉由 而得到目的YAG螢項處理’還利用篩子進行分級， 螢先體。YAG螢光體的平均粒徑利用篩 26 1286393 16396pif.doc 子的孔I進行調整。例如，實施例1 出小於5 "m的粒 子和f過l〇“m的粒子並除去。
田對_，樣所得到的各YAG螢光體的粒子形狀利用 SEM ^丁觀察時，可確認實施例1〜4的YAG螢光體都具 有二次。另外，雖然各YAG螢光體含有一次粒子作 為其一部分，但其比率都大約為20%。即，一次粒子和二 次粒子的比率（數量比）為2 : 8。另一方面，比較例1〜3 的YAG螢光體都只是一次粒子。而且，對這些各YAG螢 光體的平均粒徑利用計數器法進行測定 。其結果如圖11 的表所示。 下面’利用各YAG螢光體，製作圖7所示之構成的 發光裝置。即’使各YAG螢光體在樹脂粘度為〇.3Pa.s的 石夕樹脂中進行分散。在將這些各矽樹脂利用配合器填充到 收納部内後’藉由使矽樹脂硬化而分別製作發光裝置。另 外’對石夕樹脂之YAG螢光體的添加量的質量百分比為 10%。在這些各發光裝置31中，調查螢光體的發光效率、 含有榮光體之矽樹脂的塗敷性、在矽樹脂層中的螢光體的 分散性。將它們的測定結果表示於圖Π的表中。 另外’發光體的發光效率為使比較例3為1時的相對 值。含有螢光體之矽樹脂的塗敷性，將在配合器内沒有螢 光體的沉降’且由同一塗敷條件（塗敷壓、時間）下的塗 敷量的差異小之情況作為〇，而將在配合器内螢光體產生 沉降’且在同一塗敷條件下的塗敷量的差異大之情況作為 X。而且’矽樹脂層中的螢光體的分散性，將圖l〇(a) 27 1286393 16396pif.doc 所示那樣在螢光二極體37的上方使螢光體41均勻分散的 情況作為◎，將圖lG(b)所示那樣螢光體μ在樹脂層42 整體中進行分散的情況作為Ο,將圖IG(e)所示那樣螢 光體41在樹脂| 42的小於—半的範圍内進行分散之情況 作為△’將圖ίο U)所示那樣螢光體41沉降到樹脂層42 的下方之情況作為X。 田圆 11
”一 〜卜g π"1 隹付知，應用ί蛍无體二次粒子的 各貫施例’儘官使用樹脂粘度為03Pa.s這樣的透明樹脂， 但透，樹脂_錄性和在樹脂層中的㈣體的分散性優 良。藉此，可在沒有氣泡等的捲入的樹脂層中，實現螢光 體41的分散型結構。*且，可知藉由制這種分散型的樹 脂層’能夠提高發光效率。另外，在使用樹職度為3ρ&. s的透明樹脂之情況τ，也可制同樣的結果。而且 確認即使在制RGB榮光體作為其他㈣光體 :型=使用榮光體二次粒子而再現性良卿^ :面，關於實施例5〜6、比較例4〜6進行 將利用f帛分使粒徑範圍為5〜心_ 1〜3㈣的YAG螢錢進行齡 和 體。同樣，將利用筛分使粒徑範圍為7衣」乍 15貝/^5的勞光 光體和1〜罕阁馬7〜15“Π1的YAG螢 l〇//m的YAG螢光‘ 刀別早獨使用粒徑範圍5〜 —4= "的編、1〜7 28
1286393 16396pif.doc 利用上述的各實施例及比較例的螢光體，八 例1同樣地製作發光裝置。屆時，調查得到5(J 1、實施 溫度之螢光體重量（對梦樹脂之螢光體的調配 的白色 對白色溫度為5_κ之發光裝置的發光效率 f外， 它<們的測定結果在圖12的表中進行表示 發光效率為使比較例4為丨時的相對值。 _、 由圖12的表明確得知，在實施例5、6的發 可不使榮光體的發光效率低下，而誠崎㈣同、 溫度之榮光體的調配量。藉此，可不使發 特性 下，而減彡製造成本。 ㈣特性低 署的Π至圖16所示為第3實施形態。圖13為照明裝 置的面圖’圖14為發光池的正面圖，圖 為㈣裝置的正面圖’圖16為發光模 例子的說明圖。 刊了十的、、且。 方开為照明裝置’且照明裝置.51具有形成 方^“具主體52 ’並在器具主體52的表面上形成方 升部53 ’且在開口部53内呈矩陣狀排列有方形的 光模組54 ’並利用這些複數個發光模組54形成 發光面55。 如圖13所不’各發域組54具有作為㈣元件的固 體七光元件之發光二極體元件（發光二極體晶片）61，且 这些f數個發光二賴元件6卜在由例如玻璃環氧樹脂、 銘及氮化!S等具有南導熱性的材料所形成之印刷電路板 62的-面即表面側上，呈矩陣狀排列。 29 1286393 16396pif.doc 在印刷電路板62的一面上，塗敷有作為彈性率較環 氧樹脂低而較工程塑料高，且具有絕緣性及導熱性的熱硬 化性樹脂或熱可塑性樹脂的絕緣層之粘著劑63，並通過粘 著劑63所形成的第1絕緣層63a，使例如銅、金及鎳等導 電層64被粘著配置。利用導電層64形成電路圖案65，並 在電路圖案65上呈矩形狀形成用於安裝發光二極體元件 61的發光元件設置部66。在各發光元件設置部66上，發 光一極體元件61的一電極在電路圖案65的一極圖案上， 藉由利用作為連接層81的銀糊劑之小片接合而被連接，另 電極在電路圖案65的另一極圖案上，藉由利用引線接合
法的導線67而被連接。 一在印刷電路板62的一面上，通過與第1絕緣層63a 同種類的粘著劑63所形成之第2絕緣層63b，粘著設置有 =例如玻璃環氧樹脂、工程塑料、鋁及氮化鋁等具有高耐 熱性及回反射特性的材料所形成之反射體68<>在反射體68 對應各發光元件設置部66，開口形成有使各發光二極 -一件61刀別以收納狀態進行 。 69的作為對印刷電路板62的相反側之透^76 二:表，的孔徑A，較印刷電路板62側即背面側的孔徑 柄I a主形成一種從印刷電路板62側向透鏡76側即從背面 二二面側擴展’且面向收納部69内傾斜之反射面70。 箄朵只Γ70上，也可形成例如白色的氧化鈦、銅、鎳、鋁 寺九反射率高的反射膜。 收納部69的形狀在設與印刷電路板62相反的透鏡76
由這 1286393 16396pif.doc 側的孔經為A，印刷電路板62觸孔徑為B，收納部69 的f度為h，從印刷電路板π向透鏡％側擴展的角度為 Θ 時’具有 θ=ί3η_ΐ {h/ (A-B) } >45ω的關係。 在收納部69中，形成有用於被覆發光二極體元件6ι 之透明的二層樹脂層72、73。直接被覆發光二極體元件^ 之下層的樹脂層72,使用對紫外線有抵抗力並具有彈性的 例如梦奶旨’為分散有驗絲自發光二極體元件η的可 視光和紫外線擴散之擴散劑的擴散層74。而且，上層的杓 月旨層使时樹脂、環氧樹脂及變性環氧樹脂等，^成作 為使可視光變換物質沉降㈣光體層之可 乃，其中可視光變換物質為使來自發光二極體树 外線變換為可視光的螢光體等。 在反射體68的表面側，通過與第i絕緣層63&及第2 絕緣層63b同種類的枯著劑63所形成之第3絕緣層心， 設置有由例如聚魏酯及轉透紐樹脂所形成的 透鏡76。當在印刷電路板62上❹熱硬化性樹脂時，使 用與其同義的熱硬化性樹脂作為透鏡％的材料。而且， 當在印刷電路板62上使賴可難編時，使用與其同種 類的熱可塑性樹脂作為透鏡76的材料。 歧76具有與各發仏極體元件61對卿成透鏡形 ，之透鏡部77 ’且在各賴部77上，形成有與收納部仍 ，向並使光人射之凹形的騎面78，且形成有使入射此入 射面78的光反射之反射面79、用於使向入射面78入射的 光及由反射面79所反射的光進行射出的㈣面8〇 31
1286393 16396pif.doc 些複^個透鏡部77的射“ 8G，在發域組54上形 同的發光面55。 灰、 另外’利用印刷電路板62、電路圖案65、反 體：由在基體上組合發光二極體元件 ： 發光裝置上組合透鏡76等而形 、、、 並利用複數個發光模組54而形成照明裝置51。 而且，圖16所示為印刷電路板62、粘 3 絕緣層6如、第2絕緣層㈣、第3絕緣層63〇、導= 64反射體68、透鏡76的材料的組合之組合例卜2、3曰、 =且合例2、3、4表示相對於組合例卜只是材料不同的 在1光—極體元件61的點燈時，發光二極體元件 =熱傳到印刷電路板62、導電層64、反射體68、 、專，但因這些印刷電路板62、導電層64、反射體讣、 透鏡76的材料差異，會產生熱膨脹差。因為將這些印刷 62 v電層64、反射體68、透鏡76間，利用彈性率 ，環氧樹脂低，較工程塑料高的熱硬化性樹脂或熱可塑性 =脂之同種類_著劑63而進行枯著固定，所以^吸收熱 ::脹差’鱗翻_產生，且可確實地轉料固定狀 而且，由於印刷電路板62上配置有導電屉 、， 二極體元件61、反射體68、樹脂層72，73及^=4、發光 ，反射體68及透鏡76分別利用同種類的枯著剩二76二= 著，所以可提高來自印刷電路板62的散熱性，並可 32 1286393 16396pif.doc 62、反射體68、透鏡76之間的剝離和翹曲，能 j、准持光學特性，且可抑制樹脂層72、乃及透鏡％等的 点求光取出效率的提高。而且，由於所使用之枯著 =6士3為同種’所以透鏡76的安裝也可在印刷電路板的製 以日守進行，具有效率。 Μ :且’藉由將收納部69的形狀，在設透鏡％側的孔 ^21 ，印刷電路板62侧的孔徑為Β，收納部69的深度 ==印刷電路板62向透鏡76側擴展的角度為Θ時， - :taiM U/ (Α —Β) } >45_° 的關係，不管發光 文羊取佳化’亚可使收納部69的設計容易進行。 元件收納部69上所設置之用於被覆發光二極體 視光鐵換i—暂樹脂層72、73中的上層樹脂層73，為使可 ㈣^取出r Ϊ仃沉降的可視光變換樹脂層75，所以能夠 =^出較夕的可視光區域的光，可提高光取出效率。 的樹月視光變換物質進行沉降，所以可使從下層 SiL/照射的可視光及紫外線效率良好地照射可 度。 質’而且能夠任意地設定上層樹脂層73的厚 I所由層72為混入了擴散劑的擴散層 視先料施抖x、一極體70件61所放射的光，對與上層可 先艾換树脂層75的臨介面均勻地照射。 則成L外i如導線67位於二層樹脂層72、73的臨介面上， 為顏色不均的產生原因。導線67的高度位置’由導光
這樣 1286393 I6396pif.doc 二極體元件61的高度、導線67的硬度和作業性等決定。 因此’在發光二極體元件61的高度約為75 // m，從收納部 69的底面到導線67的最咼位元之高度為200# m的情況 下’使下層樹脂層72的厚度為250//m，上層樹脂層73 的厚度為750//m較佳，而且，在從收納部69的底面到導 線67的最高位元之高度為425//m的情況下，使下層樹脂 層72的厚度為475//m，上層樹脂層73的厚度為525//m 較佳。因此，收納部69的深度為800〜1200 # m最為適當， 更佳為1000# m。 而且，在下層樹脂層72中使ιο·9^以下的填充物即無 機的毫微粒子進行分散。作為毫微粒子’使用被控制2 5〇nm以下的窄減分佈之毫微㊉石等，重量成分為〇篇 〜60%，可視光透過率為50%〜90%。 、 猎甶使然機的毫微粒子在下層的樹脂層72中 望’刀政可k同向印刷電路板62、反射體68及透鏡％ 等的熱傳導率，並提高散熱性。 的蒋=可利用於屋内用和屋外用的固定照明、車輛用 的移動體照明等。 【圖式簡單說明】 擴大為本發明的第1實施形態之發光裝置的部分 圖2為同上發光裝置的平面圖。 圖3為同上發光裝置的剖面圖。 圖4所不為同上發光褒置的擴散劑的添加量和光束之 34 1286393 16396pif.doc 關係的表。
Mm ^ #所示為在本發明的第2實施形態的發光裝置中所 =6光體的二次粒子的說明圖。 u β ^ Ρ所不為在同上發光裝置中的粒度峰值具有2個以 上之枝_代表性粒度分佈圖。 圖7為同上發光裝置的斷面圖。 的一二發光裝置的發光元件之電極連接構造 的另圖發光裝置的發光元件之電極連接構造 散狀:爷;)基;(的 的表] 為同上發光裝置的實施例和比較例之評價基準 的實和同上發光裝置中的粒度夺值具有2個 表。 、有1個的比較例之調配比、發光效率的關係 光模示為本發明㈣3實施形態之照《置的發 為同上發光模組的正面圖。 ::為同上照明裝置的正面圖。 【主要元件\1^3模"^树的組合鮮的說明圖。 11:發光装置 35 1286393 16396pif.doc 12 :基體 13 :發光元件設置部 14 :基板 15 :絕緣層 16 :引線框 16a、16b :電路圖案 17 :反射體
18 :發光二極體元件 19 :接合線 20 :收納部 21 :透鏡支持器部 22 :擴散層 23 :螢光體層 24 :接合面 31 :發光裝置 32 :基體 33 :發光元件設置部 34 :基板 35 :引線端子 35a、35b :電路圖案 36 :反射體 37 :發光二極體元件 38 :接合線 40 :收納部 36 1286393 16396pif.doc 41 :螢光體 42 :樹脂層 43 :螢光體小粒子 44 :螢光體二次粒子 51 :照明裝置 52 :器具主體 53 :開口部
54 :發光模組 55 :發光面 61 :作為發光元件的發光二極體元件 62 ··印刷電路板 63 :粘著劑 63a :第1絕緣層 63b :第2絕緣層 63c :第3絕緣層 64 :導電層 65 :電路圖案 66 :發光元件設置部 67 :導線 68 :反射體 69 :收納部 70 :反射面 72、73 :樹脂層 74 :擴散層 37 12863路.d〇c 75 ··作為螢光體層的可視光變換樹脂層 76 :透鏡 77 :透鏡部 78 :入射面 79 :反射面 80 :射出面
38

Claims (1)

1286,¾¾ ' 修正日期：96年5月16日 V年厂月作日€(更: 爲第94107803號中文專利範圍無劃線修正頁 十、申請專利範圍： 1.一種發光裝置，包括： 發光元件’設置在基體上； 樹脂層，被覆發光元件，且樹脂層填充具有〇· 1〜 10Pa · s範圍的粘度之樹脂並進行固化；以及 螢光體，為樹脂層所含有的，由發光元件所放射的光 被激勵並發出可視光，螢光體的小粒子在結晶成長的過程 中結合並二次粒子化，而具有粒徑5〜10//m範圍的螢光 體粒子。 2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中螢光 體粒子具有存在2個以上峰值的粒度分佈。 3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中發光 元件具有放射藍色光的發光二極體元件，螢光體具有由被 發光二極體元件所放射的藍色光激勵而發出黃色光或橙色 光的黃色或橙色發光螢光體。 4. 一種照明裝置，包括： 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置；以及 透鏡，設置在基體上。 39
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