WO2011125428A1 - 発光装置 - Google Patents

発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011125428A1
WO2011125428A1 PCT/JP2011/056080 JP2011056080W WO2011125428A1 WO 2011125428 A1 WO2011125428 A1 WO 2011125428A1 JP 2011056080 W JP2011056080 W JP 2011056080W WO 2011125428 A1 WO2011125428 A1 WO 2011125428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
emitting device
wavelength conversion
light emitting
conversion unit
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/056080
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
形部　浩介
三宅　徹
壮大 山岡
Original Assignee
京セラ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 京セラ株式会社 filed Critical 京セラ株式会社
Publication of WO2011125428A1 publication Critical patent/WO2011125428A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/095—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00 with a principal constituent of the material being a combination of two or more materials provided in the groups H01L2924/013 - H01L2924/0715
    • H01L2924/097—Glass-ceramics, e.g. devitrified glass
    • H01L2924/09701—Low temperature co-fired ceramic [LTCC]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181—Encapsulation
    • H01L2924/1815—Shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0091—Scattering means in or on the semiconductor body or semiconductor body package
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations
    • H01L33/54—Encapsulations having a particular shape
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device including a light emitting element.
  • a light-emitting device that converts light emitted from a light-emitting element into light of a specific wavelength band by a wavelength conversion unit and extracts the light outside (for example, JP-A-2004-343109).
  • An object of the present invention is to provide a light emitting device capable of maintaining a good color temperature of the extracted light.
  • a light-emitting device includes a substrate, a plurality of light-emitting elements provided on the substrate, a frame provided on the substrate and surrounding all of the light-emitting elements, and the frame A wavelength conversion unit that is supported and faces the light emitting element with a space therebetween is provided. Furthermore, the light emitting device includes a light diffuser that is provided between the light emitting element and the wavelength conversion unit and is disposed in a region that overlaps the light emitting element as seen through a plane.
  • the light emitting device 1 includes a substrate 2, a plurality of light emitting elements 3 provided on the substrate 2, a frame 4 provided on the substrate 2 and surrounding all of the light emitting elements 3, and the frame 4 And is provided between the light emitting element 3 and the wavelength converting unit 5, and is disposed in a region overlapping the light emitting element 3 in a plan view.
  • the light emitting element 3 is, for example, a light emitting diode, and is emitted as light toward the outside by recombination of electrons and holes in a pn junction using a semiconductor.
  • the substrate 2 is an insulating substrate and is made of a ceramic material such as alumina or mullite, or a glass ceramic material. Or it consists of a composite material which mixed several materials among these materials.
  • the substrate 2 can be made of a polymer resin in which metal oxide fine particles capable of adjusting the thermal expansion of the substrate 2 are dispersed.
  • the substrate 2 is formed with a wiring conductor that is electrically connected to the inside and outside of the substrate 2.
  • the wiring conductor is made of a conductive material such as tungsten, molybdenum, manganese, or copper.
  • the wiring conductor is obtained, for example, by printing a metal paste obtained by adding an organic solvent to a powder of tungsten or the like in a predetermined pattern on a ceramic green sheet to be the substrate 2 and laminating and firing a plurality of ceramic green sheets. .
  • a plating layer such as nickel or gold is deposited on the surface of the wiring conductor exposed inside and outside the substrate 2 to prevent oxidation.
  • a metal reflective layer such as aluminum, silver, gold, copper or platinum is formed with a space between the wiring conductor and the plating layer.
  • a plurality of light emitting elements 3 are mounted on the substrate 2. Specifically, each light emitting element 3 is electrically connected to a plating layer deposited on the surface of the wiring conductor formed on the substrate 2 via, for example, a brazing material or solder.
  • the light emitting element 3 has a translucent base and an optical semiconductor layer formed on the translucent base.
  • the translucent substrate may be any substrate that can grow an optical semiconductor layer using a chemical vapor deposition method such as a metal organic chemical vapor deposition method or a molecular beam epitaxial growth method.
  • a material used for the translucent substrate for example, sapphire, gallium nitride, aluminum nitride, zinc oxide, zinc selenide, silicon carbide, silicon, or zirconium diboride can be used.
  • substrate is 50 micrometers or more and 1000 micrometers or less, for example.
  • the optical semiconductor layer includes a first semiconductor layer formed on the translucent substrate, a light emitting layer formed on the first semiconductor layer, and a second semiconductor layer formed on the light emitting layer. Yes.
  • the first semiconductor layer, the light emitting layer, and the second semiconductor layer are, for example, a group III nitride semiconductor, a group III-V semiconductor such as gallium phosphide or gallium arsenide, or a group III nitride such as gallium nitride, aluminum nitride, or indium nitride.
  • a semiconductor or the like can be used.
  • the thickness of the first semiconductor layer is, for example, 1 ⁇ m to 5 ⁇ m
  • the thickness of the light emitting layer is, for example, 25 nm to 150 nm
  • the thickness of the second semiconductor layer is, for example, 50 nm to 600 nm.
  • an element that emits excitation light in a wavelength range of, for example, 370 nm to 420 nm can be used.
  • the frame 4 is made of a ceramic material having the same composition as that of the substrate 2 and is laminated on the upper surface of the substrate 2 and integrally fired.
  • the frame 4 is provided so as to surround the light emitting element 3 on the substrate 2. Note that when the shape of the inner wall surface of the frame 4 is circular in plan view, the light emitted from the light emitting element 3 can be uniformly reflected in all directions and emitted to the outside very uniformly.
  • the frame body 4 may be bonded to the upper surface of the substrate 2.
  • the frame 4 may be made of a porous material formed by sintering a ceramic material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide or yttrium oxide in a desired shape.
  • a ceramic material such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide or yttrium oxide in a desired shape.
  • the frame body 4 a decrease in reflectance due to light energy emitted from the light emitting element 3 and a mechanical strength deterioration are suppressed.
  • the light from the light emitting element 3 and the light reflected downward from the light diffuser 6 are diffusely reflected on the surface of the frame 4 made of a porous material. Therefore, the light emitted from the light emitting element 3 enters the wavelength conversion unit 5 without being concentrated on a part of the wavelength conversion unit 5.
  • the wavelength conversion efficiency of the wavelength conversion unit 5 decreases, or the transmittance of the wavelength conversion unit 5 or the wavelength conversion unit 5 machine. Degradation of mechanical strength is suppressed.
  • the region surrounded by the inner wall surface of the frame body 4 in a cross-sectional view is inclined broadly from the lower part toward the upper part, and a step 4 a is provided inside the upper end of the frame body 4.
  • a metal layer made of tungsten, molybdenum, copper, silver, or the like, and a plated metal layer made of nickel, gold, or the like covering the metal layer may be formed on the inclined inner wall surface of the frame 4, for example, a metal layer made of tungsten, molybdenum, copper, silver, or the like, and a plated metal layer made of nickel, gold, or the like covering the metal layer may be formed.
  • the plated metal layer has a function of reflecting light emitted from the light emitting element 3.
  • the inclination angle of the inner wall surface of the frame body 4 is set to an angle of, for example, 55 degrees or more and 70 degrees or less with respect to the upper surface of the substrate 2. Further, the surface roughness of the plated metal layer is set such that the arithmetic average height Ra is, for example, 1 ⁇ m or more and 3 ⁇ m or less.
  • the step 4 a of the frame 4 is for supporting the wavelength conversion unit 5.
  • the step 4 a is a part of the upper portion of the frame 4 that is cut away inward, and can support the end of the wavelength conversion unit 5.
  • a plated metal layer may be formed up to the surface of the step 4a.
  • a region surrounded by the frame body 4 is filled with a light transmissive heat diffusion member 7.
  • a light diffuser 6 is provided on the heat diffusing member 7.
  • the thermal diffusion member 7 has a function of sealing the light emitting element 3 and transmitting light emitted from the light emitting element 3.
  • the heat diffusing member 7 is filled in a region surrounded by the frame body 4 in a state in which the light emitting element 3 is accommodated inside the frame body 4 and lower than the height position of the step 4a.
  • the heat diffusing member 7 has a function of absorbing heat caused by light emitted from the light emitting element 3 and diffusing in the heat diffusing member 7. If heat concentrates at a specific location in the heat diffusing member 7, thermal expansion of the heat diffusing member 7 occurs greatly, and the heat diffusing member 7 is likely to peel from the substrate 2. Further, when heat concentration occurs in the heat diffusing member 7, the light emitting element 3 becomes high temperature, the wavelength of light emitted from the light emitting element 3 changes, and the light emission color of the light emitting element 3 may greatly deviate from the desired light color. It tends to occur.
  • the heat diffusing member 7 is made of a translucent insulating resin such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin.
  • the thermal conductivity of the thermal diffusion member 7 is set to, for example, 0.14 W / (m ⁇ K) or more and 0.21 W / (m ⁇ K) or less.
  • the heat diffusing member 7 is made of a light-transmitting insulating glass such as glass manufactured by a sol-gel method, for example.
  • the wavelength converter 5 emits light when light emitted from the light emitting element 3 enters the inside and the phosphor contained therein is excited.
  • the wavelength conversion unit 5 is made of, for example, a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, or the like, and emits a blue phosphor that emits fluorescence of, for example, 430 nm to 490 nm, for example, fluorescence of 500 nm to 560 nm.
  • a green phosphor for example, a yellow phosphor that emits fluorescence of 540 to 600 nm, for example, a red phosphor that emits fluorescence of 590 to 700 nm is contained. Further, the phosphor is uniformly dispersed in the wavelength conversion unit 5.
  • the thermal conductivity of the wavelength converter 5 is set to, for example, 0.10 W / (m ⁇ K) or more and 0.30 W / (m ⁇ K) or less.
  • the wavelength conversion unit 5 is supported on the frame body 4 and provided to face the light emitting element 3 with a gap.
  • the end of the wavelength conversion unit 5 is located on the step 4 a of the frame 4, and the side surface of the end of the wavelength conversion unit 5 is surrounded by the frame 4. Therefore, the light that has entered the wavelength conversion unit 5 from the light emitting element 3 may reach the end within the wavelength conversion unit 5.
  • the reflected light can be returned into the wavelength conversion unit 5 again.
  • the light returned to the wavelength conversion unit 5 can be excited by the phosphor, and the light output of the light emitting device 1 can be improved.
  • the diameter of the wavelength conversion part 5 is a size of 3 mm or more and 30 mm or less, for example.
  • the thickness of the wavelength conversion part 5 is set to 0.7 mm or more and 3 mm or less, for example, and is set constant.
  • the constant thickness includes a thickness error of 0.5 ⁇ m or less.
  • the end of the wavelength conversion unit 5 is fixed on the step 4 a of the frame body 4 through the resin 8.
  • the thermal conductivity of the resin 8 is set to be larger than the thermal conductivity of the wavelength conversion unit 5.
  • the resin 8 is formed from the end position on the upper surface of the wavelength conversion unit 5 to the end position on the lower surface of the wavelength conversion unit 5.
  • the resin 8 is made of a translucent insulating resin such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin.
  • the thermal conductivity of the resin 8 is set to, for example, 0.14 W / (m ⁇ K) or more and 4.0 W / (m ⁇ K) or less.
  • the resin 8 is made of a material in which the thermal conductivity of the resin 8 is larger than the thermal conductivity of the wavelength conversion unit 5.
  • the resin 8 adheres from the end of the wavelength conversion unit 5 to the center side of the frame 4 from the step 4a of the frame 4 in a cross-sectional view of the lower surface of the wavelength conversion unit 5.
  • the wearing area can be increased, and the frame 4 and the wavelength conversion unit 5 can be firmly connected.
  • the connection strength between the frame body 4 and the wavelength conversion unit 5 can be improved, and bending of the wavelength conversion unit 5 is suppressed. And it can suppress effectively that the optical distance between the light emitting element 3 and the wavelength conversion part 5 fluctuates.
  • the thermal conductivity of the resin 8 is set to be larger than the thermal conductivity of the wavelength conversion unit 5.
  • the thermal conductivity of the resin 8 is made greater than the thermal conductivity of the wavelength conversion unit 5, it is easy to transfer heat generated by wavelength conversion of light from the light emitting element 3 from the wavelength conversion unit 5 to the resin 8. can do.
  • the wavelength conversion unit 5 generates heat due to conversion loss when the light emitted from the light emitting element 3 is wavelength converted by the phosphor, and the temperature of the wavelength conversion unit 5 rises due to this heat. By making the heat easy to be absorbed by the resin 8 from the wavelength conversion unit 5, it is possible to suppress the wavelength conversion unit 5 from becoming high temperature.
  • the wavelength conversion unit 5 When the wavelength conversion unit 5 becomes high temperature, the color temperature of the light excited by the excitation light emitted from the light emitting element 3 changes and it becomes difficult to obtain a light color having a desired color temperature. However, the temperature of the wavelength conversion unit 5 becomes high. By suppressing this, a desired light color can be extracted.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the light-emitting device and shows light emitted from the light-emitting element.
  • the arrow of FIG. 4 shows the advancing direction of many lights.
  • a light diffusing body 6 is provided on the heat diffusing member 7.
  • the light diffuser 6 has a function of diffusing excitation light emitted from the light emitting element 3.
  • the light diffuser 6 is used by containing inorganic particles made of a metal oxide such as aluminum oxide, titanium oxide, zirconium oxide, or yttrium oxide in a translucent insulating material such as acrylic resin, epoxy resin, or silicone resin. .
  • the filling rate of the inorganic particles is set to, for example, 5 mass% or more and 30 mass%.
  • the light diffuser 6 is made of a material such as insulating glass manufactured by a sol-gel method, for example.
  • the thermal conductivity of the light diffuser 6 is set to, for example, 0.1 W / (m ⁇ K) or more and 1 W / (m ⁇ K) or less.
  • the light emitting element 3 has a high intensity of light emitted in a direction perpendicular to the upper surface of the light emitting element 3 due to the characteristics of the optical semiconductor layer. Therefore, a lot of light is irradiated on the lower surface of the wavelength conversion unit 5 located in a region overlapping the light emitting element 3 in plan view. Further, most of the light traveling obliquely upward from the light emitting element 3 is reflected by the inner wall surface of the frame body 4 and tends to concentrate on the center of the lower surface of the wavelength conversion unit 5. Therefore, the light diffuser 6 is disposed between the light emitting element 3 and the wavelength converting unit 5, and the light diffuser 6 is provided between the light traveling from the light emitting element 3 toward the wavelength converting unit 5, thereby diffusing light. The light that travels from the light emitting element 3 toward the wavelength conversion unit 5 can be diffused by the body 6 to irradiate the entire lower surface of the wavelength conversion unit 5. Can be concentrated.
  • the light diffusing body 6 that disperses the light emitted from the light emitting element 3 is provided between the light emitting element 3 that is the traveling position of the light emitted from the light emitting element 3 and the wavelength conversion unit 5 to scatter the light.
  • the difference in the amount of light excited by the light emitted from the light emitting element 3 between the center of the wavelength converter 5 and the end of the wavelength converter 5 can be reduced, and the wavelength converter 5 in plan view. The brightness variation between the center and the end of the can be suppressed.
  • the light emitted from the light emitting element 3 can reach the wavelength converting unit 5 uniformly, and the heat generated in the wavelength converting unit 5 due to the light from the light emitting element 3 is dispersed throughout the wavelength converting unit 5. Therefore, it is possible to suppress the special portion of the wavelength conversion unit 5 from becoming high temperature and to suppress the variation in the color temperature of the light extracted outside.
  • the color temperature of the light extracted from the wavelength conversion unit 5 to the outside may change due to the temperature of a specific portion of the wavelength conversion unit 5 continuing to rise for a long time. According to this embodiment, the color temperature of the light extracted outside can be favorably maintained by suppressing the specific portion of the wavelength conversion unit 5 from becoming high temperature.
  • the light diffuser 6 has a sheet shape and is disposed at a position covering all of the plurality of light emitting elements 3 as seen through the plane. Most of the light emitted by each light-emitting element 3 travels directly above it, and the amount of light reaching the wavelength converter 5 is dispersed by dispersing all of the light traveling directly above the light diffuser 6. The bias can be suppressed.
  • the light diffuser 6 is circular when viewed from above, and the diameter is set to, for example, 1 mm or more and 15 mm or less. In addition, the diameter of the light diffuser 6 is set to, for example, 40% or more and 60% or less with respect to the diameter of the wavelength conversion unit 5. Moreover, the thickness of the light diffuser 6 is set to 0.1 mm or more and 1 mm or less, for example.
  • the distance between the side surface of the light diffuser 6 and the inner wall surface of the frame 4 is set to, for example, 0.5 mm or more and 8 mm or less.
  • a gap is provided between the side surface of the light diffusing body 6 and the inner wall surface of the frame body 4 to expose a part of the upper surface of the heat diffusing member 7.
  • the heat dissipated upward from the exposed upper surface of the heat diffusing member 7 is greater than the wavelength conversion unit 5 because the thermal conductivity of the resin 8 is set larger than the thermal conductivity of the wavelength conversion unit 5. It is easy to be transmitted to the resin 8, the heat transmitted to the resin 8 is dissipated into the atmosphere, and the wavelength converter 5 can be prevented from becoming high temperature, and a desired light color can be taken out.
  • a gap SP is provided between the light diffuser 6 and the wavelength conversion unit 5.
  • a part of the light incident on the light diffuser 6 from the light emitting element 3 and the inorganic particles in the light diffuser 6 are used.
  • a part of the reflected light is incident at a critical angle or more at the interface with the air gap SP and totally reflected.
  • These totally reflected lights are repeatedly reflected on the surfaces of the substrate 2 and the frame body 4 filled with the inorganic particles in the light diffuser 6 and the heat diffusion member 7.
  • the deterioration of the transmittance or mechanical strength of the wavelength conversion unit 5 is suppressed.
  • a part of the light emitted downward from the inside of the wavelength conversion unit 5 is incident at a critical angle or more at the interface with the gap SP and totally reflected upward, and from the upper surface of the wavelength conversion unit 5 to the outside. To be emitted.
  • the length of the gap SP in the vertical direction is set to, for example, 0.1 mm or more and 10 mm or less.
  • the light diffusing body 6 positioned on the light emitting element 3 is provided, and the amount of the phosphor that is excited in the wavelength converting section 5 by the light emitted from the light emitting element 3 is viewed in plan view. 5 can be adjusted to be substantially uniform over the entire surface. As a result, it is possible to provide a light emitting device capable of maintaining a good color temperature of the light extracted from the wavelength conversion unit 5.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the shape of the light diffuser 6 is circular when viewed in plan, but is not limited thereto.
  • the light emitting element 3 may have a rectangular shape or a polygonal shape.
  • the light-emitting device 1 has a structure in which the light diffusing body 6 is provided on the upper surface of the heat diffusing member 7, but is not limited thereto. For example, as shown in FIG. 5, even if the light diffuser 6 is attached to the lower surface of the wavelength converter 5 and a gap SP is provided between the lower surface of the light diffuser 6 and the upper surface of the heat diffusing member 7. Good.
  • the light diffusing body 6 having a small thermal conductivity covers many regions including the center of the lower surface of the wavelength conversion unit 5, so that it is difficult for heat to be transmitted to the wavelength conversion unit 5. As a result, it is possible to suppress the temperature of the wavelength conversion unit 5 from rising, and a desired light color can be extracted.
  • the lower surface of the light diffuser 6 is flat, but is not limited thereto.
  • the light diffuser 6a may have a concave bottom surface.
  • the size of the concave shape of the light diffuser 6a is set to, for example, 0.05 mm or more and 0.8 mm or less.
  • the light diffuser 6a can be manufactured, for example, by putting it in a mold having a concave bottom surface and curing the resin.
  • the light diffuser 6 may be provided with a large number of recesses P1 on the lower surface of the light diffuser 6b.
  • the light diffuser 6b By providing many concave portions P1 on the lower surface of the light diffuser 6b, light from the light emitting element 3 is scattered on the lower surface of the light diffuser 6b, and the scattered light travels upward. And light can be irradiated to the whole lower surface of the wavelength conversion part 5, and the light which the light emitting element 3 emits enters from the lower surface of the wavelength conversion part 5 uniformly.
  • the vertical size of the concave portion P1 of the light diffuser 6b is set to 0.05 mm or more and 0.8 mm or less, for example.
  • the light diffuser 6b can be produced, for example, by etching the surface of the cured sheet-like light diffuser 6.
  • the upper surface of the heat diffusing member 7 is flat, but is not limited thereto.
  • the upper surface of the heat diffusing member 7a may be concave.
  • the temperature increase due to the concentration of light on a part of the wavelength conversion unit 5, the decrease in the transmittance of the wavelength conversion unit 5, and the strength deterioration of the wavelength conversion unit 5 are suppressed, and the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion unit is increased for a long time. Can be maintained well over.
  • the size of the concave shape of the heat diffusion member 7a in the vertical direction is set to 0.1 mm or more and 2.5 mm or less, for example.
  • the heat diffusing member 7a is produced, for example, by flowing uncured resin along the inclined inner wall surface of the frame body 4 and curing the resin in a state where the center of the upper surface is recessed without flattening the upper surface. be able to.
  • the heat diffusing member 7 may be provided with a large number of recesses P2 on the upper surface of the heat diffusing member 7b.
  • the heat diffusing member 7b By providing many concave portions P2 on the upper surface of the heat diffusion member 7b, the light from the light emitting element 3 is scattered on the upper surface of the heat diffusion member 7b, and the scattered light travels upward. And light can be irradiated to the whole lower surface of the wavelength conversion part 5, and the light which the light emitting element 3 emits enters from the lower surface of the wavelength conversion part 5 uniformly.
  • the temperature increase due to the concentration of light on a part of the wavelength conversion unit 5, the decrease in the transmittance of the wavelength conversion unit 5, and the strength deterioration of the wavelength conversion unit 5 are suppressed, and the wavelength conversion efficiency in the wavelength conversion unit is increased for a long time. Can be maintained well over.
  • the size of the concave portion P2 of the heat diffusion member 7b in the vertical direction is set to, for example, 0.1 mm to 2.5 mm.
  • the heat diffusion member 7b can be manufactured by etching the upper surface of the cured heat diffusion member 7, for example.
  • the substrate 2 and the frame 4 are prepared.
  • the substrate 2 and the frame 4 are made of, for example, an aluminum oxide sintered body, an organic binder, a plasticizer, a solvent, or the like is added to and mixed with a raw material powder such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, or calcium oxide. Get. Then, the mixture of the substrate 2 and the frame 4 is filled with the mixture and dried, and then the substrate 2 and the frame 4 before sintering are taken out.
  • a high melting point metal powder such as tungsten or molybdenum is prepared, and an organic binder, a plasticizer, a solvent or the like is added to and mixed with the powder to obtain a metal paste. And it prints with the predetermined pattern on the ceramic green sheet used as the taken-out board
  • a plating layer is formed on the surface of the wiring conductor exposed inside and outside the substrate 2 to prevent the wiring conductor from being oxidized. Then, the light emitting element 3 is electrically connected to the plating layer via solder.
  • the frame body 4 is sintered at a desired temperature to be a porous sintered body, and is bonded to the upper surface of the substrate 2 so as to surround the light emitting element 3 with an adhesive made of silicone resin. And the area
  • a light diffuser 6 is prepared.
  • the light diffuser 6 can be produced by using a sheet forming technique such as a doctor blade method, a die coater method, an extrusion method, a spin coating method, or a dip method.
  • the light diffusing body 6 is bonded onto the cured heat diffusing member 7 via, for example, a silicone resin. Then, the silicone resin is cured to fix the light diffusing body 6 on the heat diffusing member 7.
  • the wavelength conversion unit 5 can be prepared by mixing a phosphor with an uncured resin and using, for example, a sheet forming technique such as a doctor blade method, a die coater method, an extrusion method, a spin coating method, or a dip method. it can. Moreover, the wavelength conversion part 5 can be obtained by filling the mold frame with the uncured wavelength conversion part 5, curing it, and taking it out.
  • a sheet forming technique such as a doctor blade method, a die coater method, an extrusion method, a spin coating method, or a dip method.
  • the light-emitting device 1 is producible by adhere

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

　発光装置１であって、基板２と、基板２上に設けられた複数の発光素子３と、基板２上に設けられた、発光素子３の全てを取り囲む枠体４と、枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて対向した波長変換部５を備えている。さらに、発光装置１は、発光素子３と波長変換部５との間に設けられた、平面透視して発光素子３と重なる領域に配置されたシート状の光拡散体６を備えている。

Description

発光装置
　本発明は、発光素子を含む発光装置に関するものである。
　近年、発光素子を有する発光装置の開発が進められている。当該発光装置は、消費電力または製品寿命に関して注目されている。なお、発光装置として、発光素子から発せられる光を波長変換部で特定の波長帯の光に変換して、外部に取り出すものがある（例えば、特開２００４－３４３１０９号公報）。
　発光素子の開発において、発光素子の発光する光に起因して発生する熱が、波長変換部の特定箇所に集中すると、外部に取り出される光の色温度が大きく変化する虞がある。
　本発明は、取り出される光の色温度を良好に維持することが可能な発光装置を提供することを目的とする。
　本発明の一実施形態に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられる複数の発光素子と、前記基板上に設けられ、前記発光素子の全てを取り囲む枠体と、前記枠体上に支持されるとともに、前記発光素子と間を空けて対向する波長変換部を備えている。さらに、発光装置は、前記発光素子と前記波長変換部との間に設けられ、平面透視して前記発光素子と重なる領域に配置される光拡散体を備えている。
本実施形態に係る発光装置の概観を示す断面斜視図である。 本実施形態に係る発光装置の断面図である。 本実施形態に係る発光装置の透過平面図である。 図２に示す発光装置の光の進行状態を示す断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。 一変形例に係る発光装置の断面図である。
　以下に添付図面を参照して、本発明にかかる発光装置の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されないものとする。
　　＜発光装置の概略構成＞
　本実施形態に係る発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられる複数の発光素子３と、基板２上に設けられ、発光素子３の全てを取り囲む枠体４と、枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて対向する波長変換部５と、発光素子３と波長変換部５との間に設けられ、平面透視して発光素子３と重なる領域に配置される光拡散体６と、を含んでいる。なお、発光素子３は、例えば、発光ダイオードであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光として放出される。
　基板２は、絶縁性の基板であって、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、或いはガラスセラミック材料等から成る。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板２は、基板２の熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。
　基板２は、基板２の内外を電気的に導通する配線導体が形成されている。配線導体は、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層焼成することにより得られる。なお、基板２の内外に露出する配線導体の表面には、酸化防止のためにニッケルまたは金等の鍍金層が被着されている。
　また、基板２の上面には、基板２上方に効率良く光を反射させるために、配線導体および鍍金層と間を空けて、アルミニウム、銀、金、銅またはプラチナ等の金属反射層を形成する。
　発光素子３は、基板２上に複数個実装される。具体的には、各発光素子３は、基板２上に形成される配線導体の表面に被着する鍍金層上に、例えばロウ材または半田を介してそれぞれ電気的に接続される。
　発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを有している。透光性基体は、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたはニホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
　光半導体層は、透光性基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層と、から構成されている。
　第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII－Ｖ族半導体、或いは窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子３では、例えば３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発する素子を用いることができる。
　枠体４は、基板２と同一組成のセラミック材料から成り、基板２上面に積層されて一体焼成されている。枠体４は、基板２上の発光素子３を取り囲むように設けられている。なお、平面視して、枠体４の内壁面の形状を円形とすると、発光素子３が発光する光を全方向に満遍なく反射させて外部に極めて均一に放出することができる。または、枠体４は、基板２上面に接着されてもよい。
　また、枠体４は、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料を所望の形状に形成して焼結された多孔質材料から構成されてもよい。その結果、枠体４は、発光素子３から発せられる光エネルギーによる反射率の低下や、機械的な強度劣化が抑制される。さらに、発光素子３からの光、および光拡散体６から下方向に反射された光が、多孔質材料から成る枠体４の表面で拡散反射される。よって、発光素子３から発せられる光は、波長変換部５の一部に集中することなく、波長変換部５に入射される。その結果、波長変換部５は、波長変換部５の一部が温度上昇しにくくなるため、波長変換部５の波長変換効率の低下、あるいは波長変換部５の透過率または波長変換部５の機械的強度の劣化が抑制される。
　また、断面視して枠体４の内壁面で囲まれる領域は、下部から上部に向かって幅広に傾斜するとともに、枠体４の上端内側には段差４ａが設けられている。また、枠体４の傾斜する内壁面には、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層が形成されてもよい。この鍍金金属層は、発光素子３の発する光を反射させる機能を有する。
　また、枠体４の内壁面の傾斜角度は、基板２の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。また、鍍金金属層の表面粗さは、算術平均高さＲａが例えば、１μｍ以上３μｍ以下に設定されている。
　枠体４の段差４ａは、波長変換部５を支持するためのものである。段差４ａは、枠体４の上部の一部を内側に向けて切欠いたものであって、波長変換部５の端部を支持することができる。なお、段差４ａの表面にまで、鍍金金属層が形成されてもよい。
　枠体４で囲まれる領域に、光透過性の熱拡散部材７が充填されている。そして、熱拡散部材７上に光拡散体６が設けられている。熱拡散部材７は、発光素子３を封止するとともに、発光素子３から発せられる光が透過する機能を備えている。熱拡散部材７は、枠体４の内方に発光素子３を収容した状態で、枠体４で囲まれる領域であって、段差４ａの高さ位置よりも低い位置まで充填される。
　また、熱拡散部材７は、発光素子３が発する光に起因した熱を吸収し、熱拡散部材７内にて拡散する機能を備えている。仮に、熱拡散部材７内の特定箇所に熱が集中すると、熱拡散部材７の熱膨張が大きく起き、熱拡散部材７が基板２から剥離する虞が生じやすくなる。また、熱拡散部材７内にて熱集中が起きると発光素子３が高温となり、発光素子３の発する光の波長が変化し、発光素子３の発光色が、所望する光色から大きく外れる虞が生じやすくなる。なお、熱拡散部材７は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。なお、熱拡散部材７の熱伝導率は、例えば０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．２１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、熱拡散部材７は、例えば、ゾル－ゲル法から製造された、ガラス等の透光性の絶縁ガラスからなる。
　波長変換部５は、発光素子３から発せられる光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部５には、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成り、その樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。また、蛍光体は、波長変換部５中に均一に分散するようにしている。なお、波長変換部５の熱伝導率は、例えば０．１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
　波長変換部５は、枠体４上に支持されるとともに、発光素子３と間を空けて対向するように設けられる。また、波長変換部５の端部は、枠体４の段差４ａ上に位置しており、枠体４によって波長変換部５の端部側面が囲まれている。そのため、発光素子３から波長変換部５の内部に進入した光が、波長変換部５の内部で端部にまで達することがある。その波長変換部５の端部から枠体４に向かって進行する光を枠体４にて反射することで、反射された光を再び波長変換部５内に戻すことができる。その結果、波長変換部５内に再び戻った光を蛍光体にて励起して、発光装置１の光出力を向上させることができる。
　また、波長変換部５の直径は、例えば３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の大きさである。また、波長変換部５の厚みは、例えば０．７ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されており、且つ一定に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．５μｍ以下のものを含む。波長変換部５の厚みを一定にすることにより、波長変換部５にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部５における輝度むらを抑制することができる。
　枠体４の段差４ａ上に、波長変換部５の端部が樹脂８を介して固定されている。樹脂８の熱伝導率は、波長変換部５の熱伝導率よりも大きく設定されている。樹脂８は、波長変換部５の上面の端部位置から波長変換部５の下面の端部位置にかけて形成される。また、樹脂８は、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。なお、樹脂８の熱伝導率は、例えば０．１４Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。また、樹脂８は、樹脂８の熱伝導率が、波長変換部５の熱伝導率よりも大きな値となる材料が用いられる。
　樹脂８が波長変換部５の下面のうち、断面視して、波長変換部５の端部から枠体４の段差４ａより枠体４の中心側にまで被着することで、樹脂８が被着する面積を大きくし、枠体４と波長変換部５とを強固に接続することができる。その結果、枠体４と波長変換部５の接続強度を向上させることができ、波長変換部５の撓みが抑制される。そして、発光素子３と波長変換部５との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
　樹脂８の熱伝導率は、波長変換部５の熱伝導率よりも大きく設定されている。樹脂８の熱伝導率を、波長変換部５の熱伝導率よりも大きくすることで、発光素子３からの光を波長変換することによって生じた熱を波長変換部５から樹脂８に伝達しやすくすることができる。波長変換部５には、発光素子３が発する光を蛍光体によって波長変換する際の変換損失に起因した熱が発生し、この熱によって波長変換部５の温度が上昇する。その熱を波長変換部５から樹脂８に吸収しやすくすることで、波長変換部５が高温になるのを抑制することができる。波長変換部５が高温になると、発光素子３の発する励起光によって励起される光の色温度が変化し、所望する色温度の光色になりにくくなるが、波長変換部５の温度が高温になるのを抑制することで、所望する光色を取り出すことができる。
　図４は、発光装置の断面図であって、発光素子から発せられる光を示している。なお、図４の矢印は、多くの光の進行方向を示したものである。
　光拡散体６が、熱拡散部材７上に設けられている。光拡散体６は、発光素子３の発する励起光を拡散する機能を備えている。光拡散体６は、例えばアクリル樹脂、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂等の透光性の絶縁材料に酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の金属酸化物から成る無機粒子が含有されて用いられる。なお、無機粒子の充填率は、例えば５質量（ｍａｓｓ）％以上３０質量（ｍａｓｓ）％に設定されている。また、光拡散体６は、例えばゾル‐ゲル法から製造された絶縁ガラスなどの材料からなる。仮に、本実施形態において、光拡散体６が存在しない場合、発光素子３から発せられる光は、図４に示すように、枠体４の内壁面にて反射して、波長変換部５の中央に集中する傾向にある。そして、発光素子３の発する光に起因して、波長変換部５の中央の温度を上昇させやすいが、光拡散体６を設けることで、発光素子３の発する光を波長変換部５の中央に集めにくくし、特定箇所に光が集中するのを抑制することができる。なお、光拡散体６の熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に設定されている。
　発光素子３は、光半導体層の特性上、発光素子３の上面に対して垂直方向に発せられる光の強度が大きい。そのため、平面視して発光素子３と重なる領域に位置する波長変換部５の下面に多くの光が照射される。また、発光素子３から斜め上方に向かって進行した光の多くは、枠体４の内壁面にて反射されて、波長変換部５の下面の中央に集中する傾向にある。そこで、発光素子３と波長変換部５の間に光拡散体６を配置して、発光素子３から波長変換部５に向かって進行する光の間に光拡散体６を設けることで、光拡散体６にて発光素子３から波長変換部５に向かって進行する光を拡散させて、波長変換部５の下面の全体にわたって光を照射させることができ、波長変換部５の下面の中央に光が集中するのを抑制することができる。
　発光素子３から発せられる光は、波長変換部５に到達するときは、波長変換部５の端部に比べて波長変換部５の中央に多く集中する。そのため、発光素子３の発する光を分散させる光拡散体６を、発光素子３の発する光の進行箇所である発光素子３と波長変換部５の間に設け、光を散乱させる。その結果、発光素子３から発せられる光によって励起する光の量を、波長変換部５の中央と波長変換部５の端部とで差を小さくすることができ、平面視して波長変換部５の中央と端部との輝度バラツキを抑制することができる。
　また、発光素子３の発する光を万遍なく波長変換部５に到達させることができ、発光素子３の光に起因して波長変換部５内で発生する熱を、波長変換部５全般に分散させることができ、波長変換部５の特的箇所が高温になるのを抑制し、外部に取り出される光の色温度のバラツキを抑制することができる。特に、長時間、波長変換部５の特定箇所の温度が上昇しつづけることで、波長変換部５から外部に取り出される光の色温度が変化する虞がある。本実施形態によれば、波長変換部５の特定箇所が高温に成るのを抑制することにより、外部に取り出される光の色温度を良好に維持することができる。
　光拡散体６は、シート状であって、平面透視して複数の発光素子３の全てを被覆する位置に配置される。各発光素子３の発する光の多くは、その直上に向かって進行するものが多く、その直上に進む光の全てを光拡散体６にて分散させることにより、波長変換部５に到達する光量の偏りを抑制することができる。なお、光拡散体６は、平面視したときに円形であって、直径の大きさが、例えば１ｍｍ以上１５ｍｍ以下に設定されている。なお、また、波長変換部５の直径に対し、光拡散体６の直径は、例えば４０％以上６０％以下に設定される。また、光拡散体６の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下に設定されている。
　光拡散体６の側面と枠体４の内壁面との間の距離は、例えば０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下に設定されている。光拡散体６の側面と枠体４の内壁面との間に隙間を設け、熱拡散部材７の上面の一部を露出させる。熱拡散部材７の上面が枠体４で囲まれる領域で露出することで、発光素子３から伝わる熱が、熱拡散部材７を介して熱拡散部材７の露出した上面から上方に向かって放散することができる。
　仮に、光拡散体６の側面と枠体４の内壁面とを当接するように、光拡散体６の側面と枠体４の内壁面との間の隙間をなくしたとすると、発光素子３から熱拡散部材７を介して上方に向かう熱が光拡散体６内にこもって、光拡散体６の上方に位置する波長変換部５の温度を上昇させる虞がある。そこで、光拡散体６の側面と枠体４の内壁面との間に隙間を設けて、光拡散体６に熱がこもるのを抑制することができる。
　また、熱拡散部材７の露出した上面から上方に向かって放散した熱は、樹脂８の熱伝導率が波長変換部５の熱伝導率よりも大きく設定されていることによって、波長変換部５よりも樹脂８に伝わりやすく、樹脂８に伝わった熱が、大気中に放散されて、波長変換部５が高温になるのを抑制することができ、所望する光色を取り出すことができる。
　また、光拡散体６と波長変換部５との間には、空隙ＳＰが設けられている。光拡散体６と波長変換部５との間に空隙ＳＰが設けられることにより、まずは、発光素子３から光拡散体６に入射された光の一部、および光拡散体６内の無機粒子によって反射された光の一部は、空隙ＳＰとの界面における臨界角以上で入射されて全反射される。これらの全反射された光は、光拡散体６内の無機粒子や熱拡散部材７が充填された基板２および枠体４の表面で反射が繰り返される。その結果、波長変換部５に入射される光が一部に集中することは抑制され、波長変換部５の一部が温度上昇しにくくすることができ、波長変換部５の波長変換効率の低下、波長変換部５の透過率または機械的強度の劣化が抑制される。次に、波長変換部５内から下方向に放射される光の一部は、空隙ＳＰとの界面において臨界角以上で入射されて上方向に全反射されるとともに、波長変換部５上面から外部に放射される。その結果、発光装置から放射される光が向上され、発光装置の光出力および発光効率が向上される。なお、空隙ＳＰの上下方向の長さは、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下に設定されている。
　本実施形態によれば、発光素子３上に位置する光拡散体６を設け、発光素子３から発せられる光によって波長変換部５内で蛍光体を励起する量を、平面視して波長変換部５の全面で略均一になるように調整することができる。その結果、波長変換部５から取り出される光の色温度を良好に維持することが可能な発光装置を提供することができる。
　なお、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、上述した実施形態によれば、光拡散体６の形状を平面視したときに円形としたが、これに限られない。発光素子３の発する光を散乱させることができるのであれば、矩形状または多角形状であってもよい。
　　＜変形例＞
　以下、本発明の実施形態の変形例について説明する。なお、本発明の実施形態の変形例に係る発光装置１のうち、本発明の実施形態に係る発光装置１と同様な部分については、同一の符号を付して適宜説明を省略する。なお、図５から図９は、一変形例に係る照明装置１を示す図であって、図２に相当する。また、変形例同士を組み合わせた発光装置であってもよい。例えば、図６の光拡散体６ａと図７の熱拡散部材７ａとを組み合わせた発光装置でもよい。
　上述した実施形態に係る発光装置１は、熱拡散部材７の上面に光拡散体６を設けた構造であったが、これに限られない。例えば、図５に示すように、波長変換部５の下面に光拡散体６をはりつけて、光拡散体６の下面と熱拡散部材７の上面との間に隙間ＳＰを設ける構造であってもよい。
　熱拡散部材７の上面を全て露出させることで、発光素子３から熱拡散部材７に伝わる熱の多くを、熱拡散部材７から隙間ＳＰに放散させることができる。そして、隙間ＳＰに伝わった熱が樹脂８を介して外部に放出される。熱伝導率の小さい光拡散体６が波長変換部５の下面の中央を含む多くの領域を被覆することで、波長変換部５に熱が伝わりにくくすることができる。その結果、波長変換部５の温度が上昇するのを抑制することができ、所望する光色を取り出すことができる。
　また、上述した実施形態に係る発光装置１は、光拡散体６の下面が平坦であったが、これに限られない。例えば、図６に示すように、光拡散体６ａは、その下面が凹状であってもよい。光拡散体６ａの下面を凹状にすることで、発光素子３からの光が光拡散体６ａの下面にて屈折し、屈折した光が外側に広がりながら上方に向かって進行する。そして、波長変換部５の下面全面に光を照射することができ、発光素子３の発する光が波長変換部５の下面から一様に入射される。その結果、波長変換部５の一部に光が集中することによる温度上昇、波長変換部５の透過率の低下および波長変換部５の強度劣化が抑制され、波長変換部における波長変換効率を長期にわたって良好に維持することができる。なお、光拡散体６ａの凹状の上下方向の大きさは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下に設定されている。また、光拡散体６ａは、例えば、下面が凹状になる型枠に入れて、樹脂を硬化させて作製することができる。
　また、光拡散体６は、図７に示すように、光拡散体６ｂの下面に多数の凹部Ｐ１を設けてもよい。光拡散体６ｂの下面に多数の凹部Ｐ１を設けることで、発光素子３からの光が光拡散体６ｂの下面にて散乱し、散乱した光が上方に向かって進行する。そして、波長変換部５の下面全面に光を照射することができ、発光素子３の発する光が波長変換部５の下面から一様に入射される。その結果、波長変換部５の一部に光が集中することによる温度上昇、波長変換部５の透過率の低下および波長変換部５の強度劣化が抑制され、波長変換部における波長変換効率を長期にわたって良好に維持することができる。なお、光拡散体６ｂの凹部Ｐ１の上下方向の大きさは、例えば、０．０５ｍｍ以上０．８ｍｍ以下に設定されている。また、光拡散体６ｂは、例えば、硬化後のシート状の光拡散体６に対して、その表面をエッチングすることで、作製することができる。
　また、上述した実施形態に係る発光装置１は、熱拡散部材７の上面が平坦であったが、これに限られない。例えば、図８に示すように、熱拡散部材７ａは、その上面が凹状であってもよい。熱拡散部材７ａの上面を凹状にすることで、発光素子３からの光が熱拡散部材７ａの上面にて屈折し、屈折した光が外側に広がりながら上方に向かって進行する。そして、波長変換部５の下面全面に光を照射することができ、発光素子３の発する光が波長変換部５の下面から一様に入射される。その結果、波長変換部５の一部に光が集中することによる温度上昇、波長変換部５の透過率の低下および波長変換部５の強度劣化が抑制され、波長変換部における波長変換効率を長期にわたって良好に維持することができる。なお、熱拡散部材７ａの凹状の上下方向の大きさは、例えば、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に設定されている。また、熱拡散部材７ａは、例えば、枠体４の傾斜する内壁面に沿って未硬化の樹脂を流して、上面を平らにせずに上面の中央が凹んだ状態で硬化させることで、作製することができる。
　また、熱拡散部材７は、図９に示すように、熱拡散部材７ｂの上面に多数の凹部Ｐ２を設けてもよい。熱拡散部材７ｂの上面に多数の凹部Ｐ２を設けることで、発光素子３からの光が熱拡散部材７ｂの上面にて散乱し、散乱した光が上方に向かって進行する。そして、波長変換部５の下面全面に光を照射することができ、発光素子３の発する光が波長変換部５の下面から一様に入射される。その結果、波長変換部５の一部に光が集中することによる温度上昇、波長変換部５の透過率の低下および波長変換部５の強度劣化が抑制され、波長変換部における波長変換効率を長期にわたって良好に維持することができる。なお、熱拡散部材７ｂの凹部Ｐ２の上下方向の大きさは、例えば、０．１ｍｍ以上２．５ｍｍ以下に設定されている。また、熱拡散部材７ｂは、例えば、硬化後の熱拡散部材７に対して、その上面をエッチングすることで、作製することができる。
　　＜発光装置の製造方法＞
　ここで、図１に示す発光装置の製造方法を説明する。まず、基板２および枠体４を準備する。基板２および枠体４が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化マグネシウムまたは酸化カルシウム等の原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。そして、基板２及び枠体４の型枠内に、混合物を充填して乾燥させた後、焼結前の基板２および枠体４を取り出す。
　また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出した基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層した状態で焼成する。
　次に、基板２の内外に露出する配線導体の表面には、配線導体の酸化防止用に鍍金層を形成する。そして、発光素子３を鍍金層上に半田を介して電気的に接続する。
　また、枠体４は、所望の温度で焼結されて多孔質の焼結体とされるとともに、シリコーン樹脂から成る接着剤によって基板２の上面に発光素子３を取囲むように接着される。そして、枠体４で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、シリコーン樹脂を硬化させることで、熱拡散部材７を形成する。
　次に、光拡散体６を準備する。光拡散体６は、例えば、ドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて、作製することができる。さらに、硬化後の熱拡散部材７上に例えばシリコーン樹脂を介して、光拡散体６を接着する。そして、シリコーン樹脂を硬化させて光拡散体６を熱拡散部材７上に固定する。
　次に、波長変換部５を準備する。波長変換部５は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えば、ドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて、作製することができる。また、波長変換部５は、未硬化の波長変換部５を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることができる。
　そして、準備した波長変換部５を枠体４の段差４ａ上に、シリコーン樹脂を介して接着することで、発光装置１を作製することができる。
 

Claims (12)

  1. 　基板と、
    前記基板上に設けられた複数の発光素子と、
    前記基板上に設けられた、前記発光素子の全てを取り囲む枠体と、
    前記枠体上に支持されるとともに、前記発光素子と間を空けて対向した波長変換部と、
    前記発光素子と前記波長変換部との間に設けられた、平面透視して前記発光素子と重なる領域に配置されたシート状の光拡散体とを備えたことを特徴とする発光装置。
  2. 　請求項１に記載の発光装置であって、
    前記光拡散体は、平面透視して前記発光素子の全てと重なる位置に配置されたことを特徴とする発光装置。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
    前記枠体で囲まれる領域に光透過性の熱拡散部材が充填されており、
    前記熱拡散部材上に前記光拡散体が設けられていることを特徴とする発光装置。
  4. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記光拡散体と前記波長変換部との間には、空隙が設けられていることを特徴とする発光装置。
  5. 　請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記枠体の内壁面は、断面視して下部から上部に向かって幅広に傾斜しているとともに、前記枠体の上端内側には段差が設けられており、平面視して前記波長変換部の端部位置が前記段差上に位置していることを特徴とする発光装置。
  6. 　請求項５に記載の発光装置であって、
    前記枠体の段差と前記波長変換部の端部とが樹脂を介して固定されているとともに、当該樹脂の熱伝導率が前記波長変換部の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする発光装置。
  7. 　請求項６に記載の発光装置であって、
    前記光拡散体の側面と前記枠体の内壁面との間には隙間が設けられており、
    前記熱拡散部材の上面の一部が、前記隙間から露出していることを特徴とする発光装置。
  8. 　請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置であって、
    前記波長変換部の下面に前記光拡散体が設けられていることを特徴とする発光装置。
  9. 　請求項８に記載の発光装置であって、
    前記光拡散体の下面が凹状に形成されていることを特徴とする発光装置。
  10. 　請求項８に記載の発光装置であって、
    前記光拡散体の下面に多数の凹部が形成されていることを特徴とする発光装置。
  11. 　請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
    前記枠体で囲まれる領域に、光透過性の熱拡散部材が充填されており、
    前記光拡散部材の上面が凹状に形成されていることを特徴とする発光装置。
  12. 　請求項１または請求項２に記載の発光装置であって、
    前記枠体で囲まれる領域に、光透過性の熱拡散部材が充填されており、
    前記光拡散部材の上面に多数の凹部が形成されていることを特徴とする発光装置。
PCT/JP2011/056080 2010-04-01 2011-03-15 発光装置 WO2011125428A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010-085172 2010-04-01
JP2010085172 2010-04-01

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011125428A1 true WO2011125428A1 (ja) 2011-10-13

Family

ID=44762389

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/056080 WO2011125428A1 (ja) 2010-04-01 2011-03-15 発光装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2011125428A1 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014183269A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd 波長変換装置
JP2017033967A (ja) * 2015-07-28 2017-02-09 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
JP2018063330A (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及び光学レンズ
KR20190078844A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 삼성전자주식회사 디스플레이 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61158606A (ja) * 1984-12-28 1986-07-18 株式会社小糸製作所 照明装置
JP2003234509A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード
JP2007059864A (ja) * 2005-07-29 2007-03-08 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置および発光ダイオード装置
JP2007067204A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光ダイオード装置
JP2009283438A (ja) * 2007-12-07 2009-12-03 Sony Corp 照明装置、表示装置、照明装置の製造方法
JP2010062305A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Hitachi Displays Ltd 照明装置、及び液晶表示装置
JP2010067863A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Showa Denko Kk 発光装置、発光モジュール

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61158606A (ja) * 1984-12-28 1986-07-18 株式会社小糸製作所 照明装置
JP2003234509A (ja) * 2002-02-08 2003-08-22 Citizen Electronics Co Ltd 発光ダイオード
JP2007059864A (ja) * 2005-07-29 2007-03-08 Toshiba Lighting & Technology Corp 照明装置および発光ダイオード装置
JP2007067204A (ja) * 2005-08-31 2007-03-15 Toshiba Lighting & Technology Corp 発光ダイオード装置
JP2009283438A (ja) * 2007-12-07 2009-12-03 Sony Corp 照明装置、表示装置、照明装置の製造方法
JP2010062305A (ja) * 2008-09-03 2010-03-18 Hitachi Displays Ltd 照明装置、及び液晶表示装置
JP2010067863A (ja) * 2008-09-11 2010-03-25 Showa Denko Kk 発光装置、発光モジュール

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014183269A (ja) * 2013-03-21 2014-09-29 Stanley Electric Co Ltd 波長変換装置
JP2017033967A (ja) * 2015-07-28 2017-02-09 日亜化学工業株式会社 発光装置及びその製造方法
US11063192B2 (en) 2015-07-28 2021-07-13 Nichia Corporation Light emitting device with protected fluorescent substance
JP2018063330A (ja) * 2016-10-12 2018-04-19 日本電気硝子株式会社 波長変換部材及び光学レンズ
KR20190078844A (ko) * 2017-12-27 2019-07-05 삼성전자주식회사 디스플레이 장치
EP3705932A4 (en) * 2017-12-27 2021-02-17 Samsung Electronics Co., Ltd. DISPLAY DEVICE
US11143903B2 (en) 2017-12-27 2021-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Display apparatus
KR102515285B1 (ko) 2017-12-27 2023-03-30 삼성전자주식회사 디스플레이 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5393796B2 (ja) 発光装置
JP5393802B2 (ja) 発光装置
WO2012011528A1 (ja) 発光装置および照明装置
WO2011125428A1 (ja) 発光装置
JP5634519B2 (ja) 発光装置
WO2011149052A1 (ja) 発光装置および照明装置
JP2012114336A (ja) 発光装置および照明装置
WO2013015140A1 (ja) 照明装置
JP5748575B2 (ja) 発光装置
JP5683366B2 (ja) 発光装置
JP5535249B2 (ja) 照明装置
JP2014160811A (ja) 発光装置
JP2012094678A (ja) 発光装置
JP5748599B2 (ja) 照明装置
WO2013035529A1 (ja) 発光装置
JP2012009719A (ja) 発光装置および照明装置
JP6294119B2 (ja) 発光装置
JP5806153B2 (ja) 発光装置
JP2012209512A (ja) 発光装置及びこれを用いた照明装置
JP5261578B2 (ja) 発光装置
JP5606178B2 (ja) 発光装置
JP2013110297A (ja) 発光装置
JP2013105801A (ja) 発光装置
JP2013012537A (ja) 発光装置
JP6010404B2 (ja) 発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11765330

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 11765330

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP