TWI304871B - Reflector, light-emitting apparatus with the reflector, and illuminating apparatus with the reflector - Google Patents
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Description
1304871 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 ,本發明係有關用以使來自電磁波產生元件之電磁波,效 率良好地往所需方向反射之反射構件,及使用其之發光裝 置和照明裝置。 、 【先前技術】 以往,作為反射構件有如同圖14所示者。該圖所示之反 射構件90係例如作為照明器具用之反射板而使用,於金屬 Φ基材91之表面形成有反射塗膜92。反射塗膜%係於透明樹 知母材93,分散有氣化矽膠等之粒子94,利用起因於母材 93與粒子94之折射差之全反射,來提升反射率(參考例如 專利文獻1)。 由於反射構件90係利用起因於折射率差之全反射,因此 在用於母材93之樹脂材料未有光吸收之波長頻帶,顯示出 非常高之反射率。因此,可提升一般照明用之螢光燈具等 之光利用率。其另一方面,由於反射構件9〇係於母材叫吏 用樹脂,因此照射含母材93之樹脂會吸收之波長頻帶之光 之情況’具有母材93會劣化而著色之問題。 另一方面,作為反射構件,亦有利用將樹脂粉末壓縮成 形之反射材料(Spectralon :產品名)(參考例如專利文獻 2)。此種反射材料係加工性優異,利用於標準反射板或積 分球。由於此反射材料亦使用樹脂,因此於照射含樹脂會 吸收之波長頻帶之光之情況,具有劣化而著色之問題。 如此,作為有助於反射之部分之主成分是使用樹脂之情 109599.doc Ϊ304871 況’若照射使用之樹脂會 化 4收之波長頻帶之光,樹脂會劣 起因於 果,於使用樹腊之反射構件,具有反射率 起因於樹脂之劣化而降低之問題。 羊 :外,於顯示裝置或照明裝置中,由於在點燈電路等亦 =熱,因此具有由於該熱而促進樹脂劣化4色,助長 =率降低之問題點。因此,於如同顯示裝置或照明裝置 自先源之光出射頻率高之裝置中,作為反射構件之材
,不宜使用樹脂。特別於作為光源使用射出短波長之光 紫外光、近紫外光或藍色光)之咖⑽之裝置中, 由於自光源射出之光之能量大’因此容易發生起因於樹脂 之光吸收之反射構件劣化,亦即容易發生反射率降低。 其另一方面,亦有提案-種使無機粒子燒結之陶究之反 射構件(例如專利文獻3)。無機物—般比有機物之結合能 大,因此耐光性或耐熱性優異。因此’相較於使用有機物 之樹脂之情況,利用㈣之反射構件係具有起因於光吸收 之劣化少之優點。 [專利文獻1]曰本特開平11-29745號公報 [專利文獻2]美國專利第4912720號說明書 [專利文獻3]曰本特開2004-207678號公報 (發明所欲解決之問題) 热而,如圖15所 於反射之陶瓷部分96是藉由燒結無機粒子,而使無機粒子 相互一體化之型態,因此幾乎未有空隙97,氣孔率為 〇〜1%程度。因此,於反射構件95,大多數之入射光會於 109599.doc 1304871 表面98效率良好地反射’但另一方面,入射光之一部分會 進入反射構件95之内部。此對内部之進入光被封閉於陶瓷 部分96之内部,最後由陶瓷部分96所吸收。其結果,於反 射構件95,由於進入内部之光無法反射,因此光能衰減而 成為光損失,具有反射效率較低之問題。 【發明内容】 本發明之課題在於提供可效率良好地反射光等之波成 分’且抑制反射特性劣化之反射構件,及使用其之發光裝 置和照明裝置。 於本發明之第一側面,提供一種反射構件,其係具有藉 由無機材料形成為多孔質之反射層。 前述反射層係]列如,氣孔率為15〜43%。前述反射層係藉 由例如預燒成等,使複數無機粒子互相於一部分一體化, 藉由於前述複數無機粒子間設置空隙而形成為多孔質。前 述空隙係由例如翁體,& 士 + 田的如感《由折射率比前述無 明材料所充滿。 边 反射構件係僅包含前述反射層之構成,或於基 材上形成有前述反射層之構成均可。 作為前述無機粒子,宜使 釔、氧化牡η 1更用至)含選自氧化鋁、氧化 氧化錯及氧化鈦中之一種者。 於本發明之第二側面,提供 其係該反㈣件具反射構件之製造方法, j. ^ 、 …、機材料形成為多孔質之及射展. 其包含以下步驟··形成含複數無…夕孔資之反射層, 機成形體之步驟.另 、、、、之無機粒子層或無 ’及藉由預燒成將前述盔她j 7 引迷無機粒子層或無機 109599.doc 1304871 粒子成形體進行多孔質化之步驟。 ,本發明之第三側面,提供—種反.射構件之製造方法, 〃係該反射構件具有由無機材料形成為多孔質之反射層; 其包含附著步驟,並係於其姑 d 基材之表面,吹上含複數無機粒 子及黏結劑之附著材料,於前述基材表面形成多孔質層。 於此製造方法中’亦可進而包含:加熱步驟 加熱,使前述多孔質層之複數無機粒子一體化’並且料 前述黏結劑。 於本發明之第四侧面,提供-種發光裝置,其係具備. 1或複數發光元件,·及反射構件,其係用以反射自前述發 U件射出之光;作為前述反射構件係使用關於本發明之 第一側面者。 於本發明之發光裝置,作為反射構件係使㈣發光元件 之峰值波長之反射率為95%以上者。 作為前述發光元件’係使用例如咖晶片或ld晶片。作 為前述發光元件亦可使用構成為射出紫外光、近紫外光或 藍色光者。 於本發明之第五m,提供一種照明裝i,其係具備1 或複數發光裝置;作為前述發光裝置係使用有關本發明之 第四側面者。 作為關於本發明之照明裝置,彳舉例域用於例如室内 或至外之一般照明用器具、吊燈用照明器I、住宅用照明 器具、辦公室用照明器具、店面裝潰、展示用照明器二、 街路用照日m、誘導燈器具及信號裝置、舞台及錄影棚 109599.doc 1304871 用照明器具、廣告燈、照明 田政 4用知、水十照明用傺、閃氺衿 用燈、聚光燈、裝入電線桿等之防用I閃先燈 器且、丰#L ^ 防|用妝明、緊急用照明 益”手電琦、電光佈告板等、忐,t , 双寻、或調光器、自 古 顯示器算之普求Λ1; „ 目動to滅器、 只1窃导之#先、動態圖像裝置、 光感測哭 s ^ ^ 裝置扣、照光式開關、 庀歇而1§、醫療用燈、車載燈等。 (發明之效果)
由=發明之反射構件係具有例如使複數無機粒 =分-體化’於無機粒子間設置空隙而形成為多孔質 八層’因此不僅可於反射構件之表面反射光等之波成 刀’亦可於孔之内部與空隙之界面,將進人至反射構件 反射層)内之波成分進行全反射。亦即,藉由於空隙 中,填充折射率比空氣等氣體或無機粒子低之透明材料^ 可利用孔之内面與空隙之填充物間之折射率S,於其等之 界面(反射面)將人射之波成分進行全反射。此外,藉由將 反射層形成為適度之氣孔率之多孔質,可於反射層内部形 成適度之空隙(孔)’於反射構件之内部確保較多之反射 面。藉此,於本發明之反射構件,可效率良好地反射進入 至反射構件内部之波成分。其結果,可有效防止光等之波 成分被封閉於反射構件之内部,達成極高之反射率。 此外於藉由無機物形成反射層之反射構件,相較於且 有以有機物為主成分之反射層之反射構件,耐光性及耐熱 性變问。因此,於本發明之反射構件,可有效抑制材料劣 化所造成之反射效率降低。 並且’若藉由將無機粒子互相一體化來形成反射層,可 109599.doc -10- 1304871 獲得無機粒子不會剝落之具有充分強度之反射構件(反射 層)。 此外若使反射層之氣孔率成為15〜43%,由於空隙(孔) 不會不當地存在過多,因此可充分確保反射層(反射構件) 之強度,並且孔之内面與空隙之界面(反射面)之面積不會 不當地變小。其結果,本發明之反射構件係成為高強度及 高反射效率。 而且以本發明之製造方法,可形成具有適度空隙(孔)之 反射率尚之反射層(反射構件),此外,可形成無機粒子於 4刀互相一體化之具有充分強度之反射層(反射構件)。 由於本發明之發光裝置及照明裝置具有先前所述之反射 構件’因此能以極高之效率,使來自發光元件之射出光往 所需方向反射。因此,於本發明之發光裝置及照明裝置, 可使射出光強度非常高,並且可歷經長期維持安定之 光強度。 一此外,由於發光裝置係由無機材料而形成,其耐光性 同因此即使疋作為發光元件’冑用將紫外光、近紫外 光、或藍色光之高能量之光射出之LED晶片或⑶晶片之情 況,反射構件仍不易劣化,可歷經長期維持安定之輸出。月 【實施方式】 於以下,參考圖1至圖4,說明關於本發明之照明裝置、 發光裝置及反射構件。 圖1所示之照明裳置⑽於基板10上,複數發光裝置2配 置成矩陣狀,藉由同時使複數發光裝置2亮燈,可呈面狀 109599.doc 1304871 地照射光而構成。 於基板U),將布線11(參考圖3)進行圖案形成,此布如 導通連接於後述之發光裝置2之下面導通部%(參考圖3卜 藉此各發光裝置2可實現來自外部之供電,可選擇亮燈 狀態及熄燈狀態。 U 1 如圖2及圖3所示,發光裝置2具備:基體3、發光元件 4、透光部50、波長轉換層51及第一及第二反射構件6、 7 ° 基體3係用以支持發光元件4及後述之第一反射構件6之 框體60’並作為絕緣體而形成。此基體3係由例如氧化紹 質燒結體、氮仙質燒結體m柱石f燒結體、玻璃 陶瓷燒結體等陶瓷所形成。 於此基體3 ’形成導通連接於基板1()之布線^及後述之 發光元件4之端子41之布線導體3Q。此布線導體3q係對發 光元件4提供用以驅動之電力’具有互相導通之上面導體 部3!、通孔(via)導體32、層間導體部33、通孔導體μ及下 面導體部3 5。 形成有此布線導體30之基體3,係可藉由於例如作為基 體3之複數胚>|(green sheet)’印刷作為布線導體觀w、 Mo、Mn、Cu等之金屬糊,於燒製基體3之同時 金屬糊來形成。 虽然基體3亦可藉由環氧樹月旨等樹脂來形成,布線導體 3〇亦能以電鍍法、薄膜形成法等習知之方法,形成於基體 5之表面或内部。布線導體3G亦宜於露出之表面U面導體 109599.doc -12· 1304871 部31及下面導體部35之表面),包覆厚度0.5〜9 μιη之Ni層 或厚度0.5〜5 μπι之Au層等耐蝕性優異之金屬層。如此一 來’由於可有效防止布線導體30表面氧化所造成之腐蝕, 因此於上面導體部31與後述之發光元件4之電極41之間, 以及於下面導體部35與基板1〇之布線η間,使用焊錫等導 電性接合材料80、8 1進行接合之情況,可使其等間之接合 強固。 發光元件4係射出作為目的之波長範圍之光,以面朝下 籲方式安裝於基體3。&發光元件4係於主面40内t作有電路 元件(省略圖式),具有導通於此電路元件(省略圖式)之電 極41。電極41係經由導電性接合材料8〇,導通連接於布線 導體30之上面導體部η。 作為導電性接合材料8〇 ’可使用例如鐵材、焊錫、導體 凸塊、導電性接著材料。作為焊劑及焊锡,可使用錫類之 例…n、Sn-Ag、Sn_Ag_Cl^Sn_pb;作為金屬凸塊, 籲可使用由例如Au或Ag所形成者;作為導電性接著材料, 可,用例如於環氧樹脂等樹脂成分中,分散有導體球者; 此外,發光元件4係依電極41或光射出區域 亦可藉由金屬縝蛀人&收‘ /双促置’ 、.’接σ而將電極41與布線導體30進行電性導 係射㈣如在從料線區至紅 =圍:有峰值波長之光,或射出在先前之波長區= =射:有寬頻特性之光。發光裝置咖應於= 應射出之光之顏色(波長),而選擇其種類(射出^ 109599.doc -13· 1304871 =寺性)。例如於發光裝置2,為了使用波長轉換層”而 感性良好之白色光,作為發光元件4宜❹從300nm 卜系中,發出藍色系之短波長之光,特別宜使用發 光或近紫外光之元件。此係根據以下理由。
亦即,作為發光元件4而使用射出可視光者之情況,藉 由螢光體(波長轉換層51)將該射出光之一部分轉換成補色 關:之顏色’將射出光及螢光體之光混色而成為白色,於 月兄、由於動作所造成之溫度上升等,來自發光元件4 之射出光之波長容易變化,射出光與螢光體之光之混色平 衡'易破壞,難以獲得安定之白色光。此外,纟自光源之 光係從中、部越往外侧強度越#,對於該@度偏差,幾乎 無法以螢光體來調整顏色。 、相對於此,紫外光或近紫外光由於能量大,因此能以榮 光體將大部分之射出光進行波長轉換,因此僅考慮從勞光 體發出之光U色平衡即可,無須考慮射出光與螢光體之 光之平衡。因此,為了於發光裝置2,視感性良好地射出 白色光,作為發光元件4宜使用射出紫外光或近紫外光 者。 作為此種射出紫外光或近紫外光之發光元件4,宜使用 於例如藍寶石基板上,依序疊層含Ga_N、A1_Ga_N、ιη_
GaN等所構成之緩衝層、Ν型層、發光層、ρ型層之氮化鎵 系化合物半導體或矽碳化物系化合物半導體等之LEd或ld 透光部50係用以抑制發光元件4由於外氣中之水分等而 暴路,其密封發光元件4,並設置於後述之第一反射構件6 109599.doc • 14 - 1304871 框體60内。此透光部5〇係進而縮小發光元件4與其周 圍之折射率之差’抑制光被封閉於發光元件4之内部,發 揮提高發光元件4之發光強度之作用。 透光部50係由例如與發光元件4之折射率差小,對來自 發先兀件4之射出$,透過率較高之材料所形成。作為符 合此等條件之材料,可舉例如石夕樹脂、環氧樹脂、脲樹脂 (urea resm)等透明樹脂、低熔點玻璃、溶膠-凝膠 玻璃等透明玻璃等。 此透光邻50可藉由使用配量器等,將例如未硬化狀態或 溶融狀態之材料,填充於框體⑼之内部後,使材料固化而 形成。 波長轉換層51係用以轉換自發光元件4射出之光之波長 (顏色)’以覆蓋透光部50之方式位於發光元件4之正上方。 此波長轉換層51含有因應於應轉換之波長之螢光體。 作為螢光體T舉例如以驗土類結酸鹽螢光體、選自稀 土類元素之至少一種元素所活化之釔、鋁、石榴石系螢光 體。 此波長轉換層51亦可覆蓋發光元件4之光射出面而設 置,或於不將發光元件4之光進行波長轉換而直接利用之 情況下省略。 第一及第二反射構件6、7係用以反射自發光元件4射出 之光之後,往發光裝置2之外部射出,以包圍發光元件4之 方式形成。 第一反射構件6係具有框體6〇及反射層61,並經由接合 109599.doc -15- 1304871 材料接合於基體q 或樹脂接著劑。作為接合材料,可使用谭錫或鱲材、 Cu、Pb_Sn 為鐵材及谭錫,可使用錫類之例如Ag· 料,可AU_Sl' Sn_Ag'Cu;作為樹脂接著材 之接合需要高可靠性之:其中,於基體3與框體60 接合H H宜使料錫或金屬鱲材作為 框體60係用以差拄
支持反射層61,有具有圓形剖面之内部空 ^即,框體60係於規定内部空間62之内面63,密貼 I成有反射層61。於内部空間62,於收容有發光元件*之 狀態下設置透光部5 0。 此框體6〇係由例如鋁等金屬、陶究或樹脂所形成。其 中’框,6G係為了抑制作用在與基體3之間之熱應力之影 響,宜藉由與基體3之熱膨脹係數差較小之材料來形成。 例如於基體3由陶瓷形成之情況,框體60亦宜由陶瓷來形 成。於此情況,亦可藉由胚片法同時形成基體3及框體 60 » 反射層61係用以使從發光元件4射出之光,從發光裝置2 往圖之上方射出。此反射層61係密貼於框體6〇之内面63而 設置’並包圍發光元件4之側面42。 另一方面,第二反射構件7係密貼於基體3之上面36而設 置’於發光元件4之正下方往平面方向擴散。此第二反射 構件7係全體作為反射層而作用。 如圖4所示,反射層61及第二反射構件7係由無機材料形 成為多孔質。更具體而言,反射層61及第二反射構件7係 I09599.doc -16- 1304871 . 使複數無機粒子互相於一部分一體化,以便形成具有多數 孔64(70)之多孔質。孔64(70)係由氣體(例如空氣)所充滿。 於如此而多孔質化之反射層61及第二反射構件7,自折 射率低之空氣入射於折射率高之無機粒子之光,係透過表 面65(71)而進入於反射層61及第二反射構件7之内部。此透 過光係於無機粒子之表面67(73)與折射率比其低之孔 64(70)内之氣體之界面,由於折射率差而部分被全反射, 其他部分則透過《亦即,無機粒子之表面67(73)與孔 修 64(70)内之氣體之界面,以對光入射角度進行全反射之角 度存在之情況,入射光幾乎1〇〇%被反射。另一方面,無 機粒子之表面67(73)與孔64(70)内之氣體之界面,不以對 光入射角度進行全反射之角度存在之情況,入射光會透 過。於此透過之光之光路前方,與上述相同亦存在數個無 機粒子之表面67(73)與孔64(70)内之氣體之界面,於其等 界面中,以對光入射角度進行全反射之角度存在之界面, 鲁係以高確率存在。其結果,進入至反射層61及第二反射構 件7之内部之透過光,於所有界面均將近被反射。藉 由連續發Ub種現象’進人至反射層61及第二反射構件7 之内部之透過光,會有效地被反射,並射出至反射層61及 第一反射構件7之外部。亦即,於光自反射層61及第二反 射構件7之表面65(71)傳搬至内部之過程中,自反射層“及 第二反射構件7之表面再度射出至空氣中之光,係接近 透過反射層61及第二反射構件7之光係接近〇%。 同仗上述作用可理解,由效率良好地反射入射光之觀 109599.doc •17· 1304871 點考量’作為無機粒子宜使用折射率高並可較大地確保全 反射臨界角者。此外,從減少反射⑽及第二反射構们 之光衰減之觀點考量,宜使用對於應反射之光之吸收少 (例如光吸收率為5%以下)之材料。此外,在將第-反射構 件1之反射層61、第二反射構件7形成為層狀之情況,其厚 度宜為0.03 mm以上。因兔萁度命 u為右厚度未達〇.〇3 mm,光透過之 確率會變高。 此等反射層61及第二反鼾糂 久射構件7係為了以高確率,使進 入至反射層61及第二反勒嫌h * 夂射構件7之内部之透過光反射、射 出’宜以氣孔率成為15〜43 之方式形成。此係由於在氣 孔率不當地過小之.潜、、9 ’ 孔64(70)會變少,因此有助於光 反射之反射面數目變少(内矣而接嫩,、 m表面積變小),反射率降低所 致,於氣孔率不當地過大衅 c ^ 、穴之if况,反射層61及第二反射構 件7之強度降低所致。 於此’氣孔率係表示藉由幾何學法所測定之全氣孔率, 由下述數式1所定義。 [數1] 氣孔率(%)= 密度 真密度
xlOO 數式1中之體密度喊density)可藉由阿基米德法來測 定’真被度可藉由氣相置換法(比重瓶法)來測定。此外, 反射層薄之情況,可藉由顯微鏡觀察反射層之剖面,求出 該剖面之氣孔之面積率(以總面積除以氣孔面積之總和而 109599.doc -18- 1304871 求出),將此氣孔面積率乘以3/2來求出氣孔率。 此反射層61及第二反射構件7可於框體6〇之内面63或基 體3之上面36’形成含複數無機粒子之無機粒子層後,將 此無機粒子層進行預燒成來形成。 而且,所胡預燒成係與無機粒子間幾乎不存在空隙之狀 態(氣孔率為0.001〜1 %程度)之燒結體(陶瓷)不同,其意味 用以形成具有適度之氣孔率之多孔質體之不完全燒成。 無機粒子層可藉由將例如混合有無機粒子及黏結劑樹脂 之材料,進行喷霧塗佈來形成。 作為黏結劑樹脂,可使用例如丙烯酸樹脂、石蠟樹脂或 聚乙烯樹脂。
另方面,如上述,作為無機粒子宜使用對於應反射二 光之吸收少(例如光吸收率為5%以下),折射率高並可較) 地確保全反射臨界角者;典型上可使用氧化鋁、氧化釔 氧化锆、氧化鈦、鑽石、氧化鈣及硫酸鋇。無機粒子宜J 2金屬無機粒子。以金屬,由於光難以透過無機粒·Ϊ 中,因此光會被封閉於孔64(70)中,損失容易變大。 :等無機材料中,從折射率之觀點考量,特別宜為可較 大地·全反射臨界角之例如氧化鈦(金紅…2 化錯(n=2.1)或鑽石(n=2.4)。 此外從光吸收(透過率)之觀 於應反射d …棧材枓可因應 氧化欽較適宜折料之觀點考量, 會吸收光之特性。因此::”35°nm前後之近紫外區域 為了以反射波長350 11爪前後之近 109599.doc •19- 1304871 紫外光之方式,來構成反射層61及第二反射構件7,宜使 用難以吸收近紫外光之氧化鋁。 作為無機粒子,宜使用粒徑比入射光之波長之1/4大, 且儘可能小者。此係由於在無機粒子之粒徑比光波長之 1/4小之情況’對光之外觀上之折射率差變小,難以反射 光所致’於無機粒子之粒徑過大之情況,孔64(7〇)之内面 積、亦即反射面積變小所致。並且,從提高將入射光進行 全反射之確率之觀點來看’作為無機粒子宜不使用球形狀 而使用板形狀或柱形狀等不定形者。 無機粒子層之預燒成係依使用之無機材料、應達成之氣 孔率及抗折強度而不同,而通常於1〇〇〇〜14〇吖進行卜5小 夺於預燒成中’亦可添加用以降低燒結溫度之助劑。作 為於,情況所使用之助劑,可舉例如氧化㈣氧化鎂,其 添加置為1〜10 wt%。 藉由進行此預燒成,無機粒子相互一體化,可獲得 質體’其係無機粒子相互—體化,氣孔率及 =體例如氣孔率為15〜俄、抗折強度為㈠⑽咖之多 二體。而且於無機粒子層預先含有黏結劑樹脂之情況, =腊係藉由預燒成之加熱來蒸散或燃燒而除去。 …曰61及第二反射構件7亦可作為無機粒子藉由接著 合之多孔質體而形成。此多孔質體亦可=含 用之接著:,使溶劑揮發而形成。於此情況使 力’殘留於多孔質體,因此為了抑制起因於接著劑 109599.doc -20- 1304871 之光吸收而反射率降低,作為接著劑宜使用具有透光性 者。作為此類接著劑,可使用例如環氧樹脂、矽樹脂、氟 樹脂、丙烯酸樹脂、脲樹脂、曱基丙烯樹脂及聚碳酸酯樹 脂等樹脂系接著劑、或低熔點玻璃、溶膠_凝膠玻璃及Si_ Mg_Al-〇系等之玻璃系接著劑。 此外,反射層61及第二反射構件7亦可不製作於框體6〇 之内面63或基體3之表面36,而藉由將另外形成之多孔質 體,貼合於框體60之内面63或基體3之表面%。第一反射 構件6亦可使用無機材料,將全體形成為多孔質。於該情 況,僅藉由多孔質體來形成第—反射構件6,並省略框體 6〇 ’但照射有光之表面係作為良好之反射面而作用,同時 作為多孔質體之第-反射構件6亦作為隔熱材料而作用, 可有效防止發光裝置之外表面之高溫化。此多孔質體例如 可如下而形成。 首先’獲得以無機粒子及黏結劑樹脂之混合物作為目的 之形狀之成形體。無機粒子及黏結劑樹脂可使用與先前所 說明相同者。另一方面,成形體可藉由使用模具之加壓來 進行。此外,成形體係於其形狀為膜狀之情況,於先前之 混合物添加&松油醇,並且加入甲苯等溶劑而製成聚體, 將此漿體使用刮刀而於台上成形後,使溶劑揮發而形成亦 7Γ 人別傅仟果構成/土、祖/王、體亦可。 於该情況,照射有光之表面係 昨忭马艮好之反射面而作用, 並且框體60或基體3亦作為 ^ 刀作為隔熱材料而作用 l〇9599.d< -21 · 1304871 • 發光裝置之外表面之高溫化。 其次’進行成形體之預燒成。預燒成之條件係、與先前說 明者相同。藉由此預燒成,黏結劑樹脂藉由蒸散或燃燒而 除去,形成具有適度之氣孔率之多孔質體。 於發光裝置2,第-反射構件6(反射層61)及第二反射構 件7被多孔f化。因此,於發光元件4射出之光進入至第一 及第二反射構件6⑺之内部,於無機粒子與孔64⑽内之 氣體之界面被全反射。亦即,藉由使折射率比無機粒子低 之空氣等氣體,存在於孔64(7〇),由於無機粒子與孔 64(70)内之氣體間之折射率差,可於其等之界面(反射面) 使入射之-部分之光進行全反射。此外,藉由使第一反射 構件6之反射層61及第二反射構件7多孔質化,可使多數之 孔64(70)存在於其等之内部。其結果,於第一反射構件 6(反射層61)及第二反射構件7之内部,存在多數可有效反 射對内部之進入光之界面(反射面),可效率良好地反射進 籲入至第-及第二反射構件6、7内部之光。亦即,光從第一 及第二反射構件6(7)之表面65(71)傳搬至内部之過程中, 從第-及第二反射構件6⑺之表面65(71)再度射出往空氣 之光係接近着/。,透過第—及第二反射構件6⑺之光接近 0%。 此外,藉由無機物形成第一反射構件6(反射層61)及第 二反射構件7,可相較於具有以有機物為主成分之反射層 之反射構件,更提高耐光性及耐熱性,因此可有效抑制材 料劣化所造成之反射效率降低。藉此,於發光裝置2中, 109599.doc -22- 1304871 可歷經長期維持安定之反射效率,維持安定之光輸出。此 效果即使於作為發光元件,使用射出紫外光、近紫外光戋 藍色光之高能量之光之led晶片或LD晶片之情況亦可享 爻。亦即’藉由採用本發明之反射構件6、7,即使於作為 發光元件4,採用射出高能量之光之發光裝置2,仍可有效 抑制起因於反射構件6、7之劣化之反射效率降低或輸出降 低。 本發明不限定於上述實施型態,可進行各種變更。例如 亦可構成為第一構件6之反射層61及第二反射構件7,亦可 藉由折射率比構成此等之無機材料小之透明材料來充滿孔 64、70。但於第一反射構件6之反射層“及第二反射構件7 作為無機粒子藉由接著劑結合之多孔質體而構成之情況, 作為充滿孔64(70)之透明材料不僅可使用構成多孔質體之 無機材料’亦可使用折射率比接著劑小者。 此外,於先前之實施型態中,說明有關於發光裝置適用 φ反射構件之例,但本發明之反射構件不限於光,亦可使用 於例如用以反射熱(紅外線)、叉線等其他之電磁波之目 的。 並且,先前說明之發光裝置2具備第一反射構件6及第二 反射構件7,但亦可省略此等反射構件6、7中之一方。 於先前之實施型態中,說明有關複數發光裝置排列為矩 陣狀之照明裝置,但將複數發光裝置排列為線狀而構成照 明裝置,或將1個發光裝置作為照明裝置使用均可。並 且關於本發明之發光裝置及反射構件亦可對顯示裝置適 109599.doc -23- 1304871 <* . 用。 此外,本發明之反射構件可作為在基板上,形成矽等之 半導體層而成之太陽能電池用基板(參考曰本特開2〇〇1_ 203373號公報)。 此種太陽能電池之情況,從太陽能電池表面穿透半導體 層而到達反射構件之光’係於反射構件之孔隙狀表面以低 損失而擴散反射’光會於半導體表面與基板表面間重複反 射,而多次通過半導體層,於當時,光會被半導體層吸收 鲁而可發電’因此提高太陽能電池之發光效率。 並且,若以陶瓷形成此反射構件,可縮小反射構件與矽 之熱膨脹係數差,因此可於反射構件上,品質良好地由矽 .來形成半導體層, 此外,本發明之反射構件係藉由作為聚光器而使用,亦 可構成固體雷射裝置;其中該聚光器係具有開口部,其係 内面形成擴散反射狀,具有將來自半導體雷射之光導入内 φ部,並且於内部配置含半導體雷射光所激發之活性媒質之 Nd : YAG等之固體元件’從固體元件取出雷射光(參考日 本特開2004-7012號公報)。 使用如此之本發明之反射構件之聚光器,係於内部以低 損失而擴散反射來自半導體雷射之光,並且於聚光器内 部’以接近均勻之光強度來傳搬擴散反射之光。其結果, 固體雷射裝置可無損於固體元件之振盡效率,進而無損於 光束品質而激發固體元件。 [實施例1 ] 109599.doc •24- 1304871 種無機材料之無機粒子而 反射率之關係。 於本實施例中,關於使用含各 製作之反射構件,檢討氣孔率與 (反射構件之製作) 於反射構件中,首先作為無機粒子而準備氧化鋁粒子、 氧化錐粒子、氧化釔粒子及氧化鈦粒子,將各無機粒子與 氧化鈣粒子、矽粒子及氧化鎂粒子之重量比為9.2 : 0.2 : 〇.5 · 0.1之比例秤量並混合,調製出混合物。 其人’對先前之混合物,以重量比成為1 〇%之方式混合. 丙烯酸樹脂,並與甲苯及氧化鋁球一同放入球磨機,混合 24小時而調製出漿體,並且以喷霧乾燥使漿體乾燥,製成 粉體。 其次’將獲得之粉體秤量1 g,於手壓裝置以壓力 壓,成形為直徑20 mm之錠。 並且藉由下述表1所示之條件燒結錠,以獲得本實施命 所使用之反射構件。 [表1] -------------1 --燒結條件 氣孔率[%] 時間[h] ---J200 2 37 —-__1400 2 14 __L600 2 0 -^J200 2 42 ssJ400 2 38 -_J600 2 0 _J000 2 51 -__1200 2 48 2 1 0 -_^000 2 40 s·__1200 2 24 ---1400 2 0 無機粒子 氧化在呂 ----- 氧化釔 乳化錯 氧化鈦 109599.doc -25 · 1304871 於此,氣孔率係藉由幾何學法所測定之全氣孔率(參考 前述數式1),體密度係藉由阿基米德法,真密度係藉由氣 相置換法(比重瓶法)來測定。 (反射率之測定) 反射率係藉由分光測色計(日本美能達製cm_37〇〇d)來 測定。使氤燈之光人射於獲得之取樣,於取樣表面反射,
測定其反射光之強度,將人射光與反射光之強度比作為反 射率。而且,測定波長為400 nm46〇()nme 關於反射率之測定結果,於圖5〜圖8表示以橫軸為氣孔 率之圖。此外’分職5是表示關於氧化銘之測定结果, ,表示關於氧化錯之测定結果,圖7表示關於氧化紀之測 定結果,圖8表示關於氧化鈦之測定結果。 :自圖5 18可知’於本次測定之氣孔率之範圍内,氣孔 率越大’ S射料員向越大。肖別於氣孔率為ι〇〜观之範 圍,相較於氣孔率G%(陶幻,反射率顯著變大。因此,於 使用無機粒子形成反斜错^生 珉夂射構件之情況,可說宜適度形成空隙 而進行多孔質化。 [實施例2] 於本實施例中,關^用氧化_子形成反射構件之情 况’更洋細地檢討氣孔率與反射率之關係。此外,於本實 及絲姑作為比例,亦針對美國LabSph㈣公㈣之標準 (商°°名「Speetl:alGn」)測定反射率。 而且’反射構件之製作方法、氣孔率之敎方法及反射 率之測定方法其太μ & 土本上與實施例丨相同。此外,氣孔率係藉 109599.doc -26- 1304871 由改變燒結條件來調整。於下述表2表示有關燒結條件、 氣孔率及反射率之測定結果。關於氣孔率及反射率之測定 結果’進-步將橫細為氣孔率,將縱轴作為反射率,分 別於圖9A表不測定波長為4⑽⑽之情況,於圖9B表示測 定波長為600 nm之情況。 [表2]
從表2、圖9A及圖9B可知,使用氧化銘粒子之反射構件 係不限測定波長^氣孔率1G〜45%之Μ内均顯示出高 反射率。特別於氣孔率15〜43%之範圍内,相較於比較例 之標準反射板’顯示出更高之反射率。因此,於使用氧化 銘形成反射構件之情況,可說宜將氣孔率設定於Μ〜桃 之範圍内。 而且於本實施射,檢討有關使用氧化銘粒子之情況, 但若亦參考實施例i之結果,可視為即使於使料他無機 :子之情況’在與使用氧化紹粒子之情況相同之之 靶圍内,仍可提供具有高反射率之反射構件。、 [實施例3] ^9599.doc •27- 1304871 於本實施例中,針對實施例2所製作之氣孔率37%之反 射構件(本發明)’觀察表面性狀及剖面性狀。表面性狀及 剖面性狀之觀察係使用掃描型電子顯微鏡(sem)來進行, 於圖H)A及圖1〇B表示當時拍攝之照片。分別是圖i〇a為拍 攝本發明之反射構件(反射層)之表面性狀者,圖為拍 攝本發明之反射構件(反射層)之剖面性狀者。
而且’為了參考’於圖11A及圖UB表示拍攝比較例之 #氣孔率吸氧化㈣兗之表面及剖面形狀。分別是圖11A 為拍攝比較例之標準反射板之表面性狀,圖UB為拍攝比 較例之標準反射板之剖面性狀。 從圖1〇A及圖1〇B可知,本發明之反射構件係氧化㈣ 子彼此於-部分一體化而進行多孔質化。亦即,·於本發明 中,由於較大地破保反射構件之内部之反射面積,因此以 雨確率存在以對光人射角度進行全反射之角度存在之界 面,於該界面會有效地反射,進入至反射構件内部之光會 I 有效地射出。 [實施例4] ' 細例中,如下評估本發明之發光裝置。首先,如 圖3所示,形成含氧化 現、、°體之基體3,該氧化鋁質燒 、、,α體具有含鎢金屬化物之布線 々墙_亡 心邛踝导體30(於主面未形成如圖3 之第一反射構件7)。 其次,藉由各種材料, 於此,在本發明之取樣中 晶而成為氣孔率36·6%之 將框體60接合於基體3之上面。 ,框體60全體係由加熱氧化鋁結 夕孔質體所組成,框體6〇具有作 109599.doc -28- 1304871 為反射構件之功能。此外,作為比較用之取樣,準備以鋁 構成框體全體者、及以氧化鋁質燒結體(氣孔率〇%)構成框 體全體者。 接著,將峰值波長互異之各種LED元件安裝於基體3, 以矽樹脂填充框體内侧,藉此製作評估用之發光裝置。 於表3表示框體對於此等各種LEd元件之峰值波長之反 射率。而且,於圖12及圖13表示使用此等各種LED元件之 發光裝置之光強度。 [表3] 各LED元件 之峰值波長 (nm) 本發明 比較例 (鋁) 比較例 (氣孔率0% 氧化鋁質燒結艚、 365 95.3 77.3 82.9 370 ' 95.8 78.0 833~~' 381 96.3 79.3 86^0 386 394 96.6 ~ 97Λ ——_ 80.8 8M ~ 87^ ~ 403 97.3 81.2 88J ^ 453 97.7 84.9 89J~~ ~' 由表3、圖12及圖13所示之結果可知,本發明之發光裝 各種反射構件對 置係藉由使反射構件之反射率為95%以上,而成為光輸出 高之優異裝置。 【圖式簡單說明】 圖1係表示關於本發明之照明裝置之一例之全體立體 圖0 圖2為圖1所示之照明裝置中之發光裝置之平面圖。 圖3係沿著圖2之in-in線之剖面圖。 109599.doc •29· 圖4係放大表示圖1及圖2所于 層)之剖面圖。 斤不之發光裝置之要部(反射 圖5係表示於實施例!中 果之圖。 氧化鋁作為無機粒子時之結 :6係表示於實施例… 孔率及反射率之測定結果之^化紀作為無機粒子時之氣 孔率及反射率之實:定::::氧化錯作為無機粒子時之氣 圖8係表示於實施例1 孔率及θ使用氧化鈦作為無機粒子時之氣 年及反射率之測定結果之圖。 # 、、表不實施例2之氣孔率及反射率之測定之圖;圖9Α ^不測定波長為4G()nm,圖⑽表示敎波長為_nm 子之結果。 係表示實施例3之本發明之反射構件之SEM照片; 圖10A係拍攝表面性狀,圖】〇B係拍攝剖面性狀。 圖11係表示實施例3之比較例之反射構件之SEM照片; 圖11A係拍攝表面性狀,圖11B係拍攝剖面性狀。 圖12係表示實施例4之結果之圖。 圖13係表示實施例4之結果之圖。 圖14係表示以往之反射構件之一例之剖面圖。 圖15係表示以往之反射構件之其他例之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1 照明裝置 2 發光裝置 109599.doc 30- 1304871 4 6 7 61 64 70 (發光裝置之)發光元件 第一反射構件 第二反射構件 (第一反射構件之)反射層 (第一反射構件之)孔 (第二反射構件之)孔 109599.doc -31 -
Claims (1)
- DO臀為贈95號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(97年6月) 十、申請專利範圍: 1. -種反射構件’其係包含藉由無機材料形成為 反射層’其中前述反射層係使複數無機粒子互相於―之 分一體化而於前述複數無機粒子間設置空隙,藉而:: 為多孔質。 猎Μ成 2. 如請求項1之反射構件,1由兄 心桃。 ”中刖述反射層係氣孔率為 3. :請:項1之反射構件,其中前述空隙係由氣體或折射 。比刖述無機粒子低之透明材料所充㈤。 、 4. 如請求項1之反射構件,装φ a、+,%把> 述複數無機粒子係藉由 預麂成而互相於一部分一體化。 6. 月长員1之反射構件,其中前述無機粒子係含選自氧 化銘、氧化妃、氧化錯及氧化鈦中之至少一種。 2反射構件之製造方法,其係該反射構件包含藉由無 機材料形成為多孔皙 處之反射層,其中前述反射層係使複 t 互相於—部分—體化㈣前述複數無機粒子 '置空隙’藉而形成為多孔質;其包含以下步驟: 形成3複數無機粒子之無機粒子層或無機粒子成形體 之步驟;及 精由預燒成將前述無機粒子層或無機粒子成形體進行 多孔質化之步驟。 7. 種反射構件之製造方法,其中該反射構件包含藉由無 機材料形成為多孔質之反射層,其中前述反射層係使複 數無機粒子互4日认 於一 4 7刀一體化而於前述複數無機粒子 109599-970612.d〇i p〇487l j h:;:: mwi 〇 .......=- 間設置空^Ϊ '、糟而形成為多孔質;其包含: 附著步驟’其係於基 及斑钍添,丨4 衣囬人上3複數無機粒子 、'、。叙㈣㈣而於前述基材表面 如請求項7之反射構件之製造方…“夕孔質層。 熱步驟,其係_由 '’、 '而包含:加 9. 粒子-體化,:、、」使前述多孔質層中之複數無機 並且除去前述黏結劑。 發光裝置’其係具備:1或複數發光元件;及反 件’其係用以反射自前述發光元件射出之光. . 孔=LT1T用包含藉由無機材料形成為多 相於1八T 述反射層係使複數無機粒子互 藉而开/Γ 而於前述複數無機粒子間設置空啤, 猎而形成為多孔質。 1承 .卜求項9之發光裝置’其中前述反 15〜43%。 肖即乳孔率為 U·如請求項9之發光裝置,其中 率t卜俞、+、— 4二丨永係由氣體或折射 則述無機粒子低之透明材料所充滿。 12·如請求項9之發光裝置’其中前述複數無 預燒成而互相於__部分H -係藉由 13 _如請求項9之發光裝置, 自m 裝置,、中别述無機粒子係至少含選 氧化鋁、氧化釔、氧化锆及氧化鈦中之—種。 14_如請求項9之發光裝置’其中前述反射構件對前 兀件之峰值波長之反射率為95%以上。 a發先 15_如請求項9之發光裝置’其中前 LD晶片。 兀件為LED晶片或 109599-970612.doc i 1304871 求項9之發光裝置,其中前述發光元件係構成為射 紫外光、近紫外光或藍色光。 17 一種照明裝置,其係具備1或複數發光裝置; 作為前述發光裝置係使用具⑴或複數發光元件,及 :以反射自前述發光元件射出之光,且包含藉由無機材 U成為多孔質之反射層之反射構件者,其中前述反射 層係使複數無機粒子互相於一部分一體化而於前述複數 無機粒子間設置空隙’藉而形成為多孔質。 如明求項17之照明裝置,其中前述反射層係氣孔 15〜43% 〇 H項17之照明裝置,其中前述空隙係由氣體或折射 ;、比則述無機粒子低之透明材料所充滿。 2〇 =求項17之照明裝置,其中前述複數無機粒子係藉由 預燒成而互相於—部分一體化。 21·如請求項17之照明I置,其中前述無機粒子係至少含選 自氧化鋁、氧化釔、氧化锆及氧化鈦中之-種。 I如請求項17之照明裝置’其中前述反射構件對前述發光 疋件之峰值波長之反射率為95%以上。 23^請求項17之照^置’其中前述發光元件為咖晶片 或LD晶片。 “·=項17之照明裝置,其中前述發光元件係 出务外光、近紫外光或藍色光。 109599-970612.doc
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