WO2013014732A1 - 発光装置 - Google Patents

発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2013014732A1
WO2013014732A1 PCT/JP2011/066769 JP2011066769W WO2013014732A1 WO 2013014732 A1 WO2013014732 A1 WO 2013014732A1 JP 2011066769 W JP2011066769 W JP 2011066769W WO 2013014732 A1 WO2013014732 A1 WO 2013014732A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
emitting device
semiconductor layer
heat dissipation
light emitting
Prior art date
Application number
PCT/JP2011/066769
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
兵治 新山
Original Assignee
Niiyama Heiji
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 Niiyama Heiji filed Critical Niiyama Heiji
Priority to PCT/JP2011/066769 priority Critical patent/WO2013014732A1/ja
Publication of WO2013014732A1 publication Critical patent/WO2013014732A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S4/00—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources
    • F21S4/20—Lighting devices or systems using a string or strip of light sources with light sources held by or within elongate supports
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V3/00—Globes; Bowls; Cover glasses
    • F21V3/04—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings
    • F21V3/10—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by coatings
    • F21V3/12—Globes; Bowls; Cover glasses characterised by materials, surface treatments or coatings characterised by coatings the coatings comprising photoluminescent substances
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/85—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems characterised by the material
    • F21V29/86—Ceramics or glass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265—Layer and wire connectors
    • 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
    • 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
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/641—Heat extraction or cooling elements characterized by the materials

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device used as an alternative to a lighting fixture such as an incandescent lamp, a mercury lamp, or a fluorescent lamp.
  • an external substrate as a plate-shaped heat dissipation member, a light-emitting body mounted on the external substrate and emitting light linearly, a fluorescent lens covering the light-emitting body on the external substrate, and the fluorescent lens
  • a device including a vacuum heat insulating layer formed between light emitters has been previously proposed by the present inventor (see Patent Document 1).
  • the light emitting body having the LED structure can emit light linearly or in a planar shape, so that the light emitting area can be increased to increase the luminance.
  • the present invention has been conceived in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting device capable of providing an even light distribution even when an LED element is used as a light source. is there.
  • the present invention comprises a heat radiation member formed in a long length, a light emitter that is mounted on the heat radiation member and forms a light source, and a lens that covers the light emitter on the heat radiation member,
  • the light emitter includes a support substrate disposed on the heat dissipation member side, a first conductivity type first semiconductor layer formed on the support substrate, a first electrode formed on the first semiconductor layer, A light emitting layer and a second conductivity type second semiconductor layer formed separately on the first semiconductor layer in the width direction of the heat dissipation member with the first electrode interposed therebetween, and formed on the second semiconductor layer
  • a light emitting device is provided that includes a second electrode, and the heat dissipation member is excited by conduction of heat generated in the light emitter to generate negative ions to the outside.
  • the electrode of the first semiconductor layer is provided on the outer side in the width direction, the amount of light emitted from the light emitter in the lateral direction is ensured. As a result, light is sufficiently emitted from the light emitter in the lateral direction in addition to the upward direction, and the light is incident on the entire inner surface of the lens. Thereby, unevenness of light emitted from the light emitting device to the outside can be reduced.
  • the heat dissipating member has an ion generating part that generates negative ions to the outside.
  • the heat dissipation member may be made of a porous material, and the ion generating portion may be formed to cover the surface of the porous material by impregnating the heat dissipation member.
  • the ion generation unit may be formed in a layered manner on a surface of the heat dissipation member opposite to the mounting surface of the light-emitting body.
  • the light emitter is composed of a plurality of light emitting elements each having a long rectangular shape in the width direction of the heat radiating member, and the light emitting elements are arranged in the longitudinal direction of the heat radiating member, and are linear as a whole.
  • a light source may be provided.
  • the lens may include a fluorescent layer that emits light having a wavelength different from that of the light when excited by light emitted from the light emitter.
  • the lens may include a diffusion layer that diffuses light.
  • the light emitting device may include a vacuum heat insulating layer formed between the lens and the light emitter.
  • the light emitting device of the present invention even if an LED element is used as a light source, it is possible to obtain a light distribution without bias.
  • FIG. 1 to 3 are views showing an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an external perspective view of the light emitting device
  • FIG. 2 is an enlarged perspective view of the light emitting device
  • FIG. 3 is a sectional view of the light emitting device.
  • the light emitting device 1 is formed to be long as a whole, and includes a plate-like external substrate 2 and a lens 4 having a semicircular cross section that covers one surface of the external substrate 2.
  • the light emitting device 1 is provided on a ceiling, a wall surface, a stand or the like like a conventional fluorescent lamp, and radiates light emitted from the light emitter 3 (see FIG. 2) through the lens 4 to the outside.
  • the external substrate 2 is normally used by connecting to a heat sink.
  • a steel frame or the like can be used as a heat sink.
  • the light emitting device 1 includes an external substrate 2 as a heat dissipation member, a light emitter 3 mounted on the external substrate 2, a lens 4 covering the light emitter 3 on the external substrate 2, and this lens. 4 and a vacuum heat insulating layer 5 (see FIG. 3) formed between the light emitters 3.
  • the light emitter 3 has a long rectangle in the width direction of the external substrate 2 in plan view.
  • a plurality of light emitters 3 are arranged in the longitudinal direction of the external substrate 2 to form a linear light source as a whole.
  • the external substrate 2 is an interposer, for example, and has a substrate body 21 made of an inorganic material and excellent in heat dissipation.
  • the substrate body 21 is made of ceramic such as AIN, and is formed in a square shape in plan view.
  • a circuit pattern for supplying power to the light emitter 3 is formed on the surface of the substrate body 21.
  • an ion generation layer 22 as an ion generation part is formed on the surface of the substrate body 21 opposite to the mounting surface of the light emitter 3.
  • the circuit pattern of the first electrode 2a is formed on one end side in the width direction of the surface of the external substrate 2, and the circuit pattern of the second electrode 2b is formed from the center in the width direction to the other end side.
  • the ion generation layer 22 is formed in a layer form by applying finely ground tourmaline or soot powder particles to the entire lower surface of the substrate body 21.
  • the ion generation layer 22 is excited when heat generated in the light emitter 3 is conducted through the substrate body 21 and generates a large amount of negative ions.
  • the light emitter 3 has a support substrate 31 and a semiconductor laminated structure formed on the support substrate 31.
  • the light emitter 3 is a face-up type
  • the support substrate 31 is sapphire
  • the semiconductor laminated structure is a GaN-based material.
  • the semiconductor laminated structure has an n-type semiconductor layer 33, a light emitting layer 34, and a p-type semiconductor layer 35 from the support substrate 31 side, and the n-side electrode 36 and the p-side on the n-type semiconductor layer 33 and the p-type semiconductor layer 35.
  • An electrode 37 is formed.
  • an exposed portion 33a is formed by removing the central side of the light emitting layer 34 and the p-type semiconductor layer 35 by etching, and an n-side electrode 36 is formed at the center in the width direction of the exposed portion 33a.
  • the exposed portion 33a is formed to have the same width as the p-type semiconductor layer 35 in plan view.
  • the light emitting layer 34 is formed separately in the width direction of the external substrate 2, and the p-side electrode 37 is provided in each separated light emitting layer 34. That is, the p-side electrodes 37 are provided as a pair on the outside in the width direction of the external substrate 2.
  • the n-side electrode 36 is electrically connected to the first electrode 2a on the external substrate 2 by the first wire 3a.
  • Each p-side electrode 37 is electrically connected to the second electrode 2b on the external substrate 2 by the second wire 3b.
  • the light emitter 3 emits blue light, and has a peak wavelength of 460 nm, for example.
  • the light emitter 3 is sealed with a transparent resin 7 such as an epoxy resin or silicone.
  • the transparent resin 7 does not contain a phosphor, and transmits light emitted from the light emitter 3 as it is.
  • the transparent resin 7 is preferably a resin having high heat resistance.
  • the lens 4 is made of a transparent material such as resin or glass, and has a fluorescent layer 41 and a diffusion layer 42 in this order from the inside.
  • the lens 4 can also be formed of a transparent material such as fiber reinforced plastic (FRP (Fiber Reinforced Plastics)).
  • FRP Fiber Reinforced Plastics
  • Fluorescent layer 41 contains a phosphor in a transparent material.
  • the phosphor When the phosphor is excited by light emitted from the light emitter 3, the phosphor emits light having a wavelength different from that of the light.
  • the illuminant 3 is a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light.
  • YAG Yttrium Aluminium Garnet
  • silicate or the like is used.
  • the diffusion layer 42 contains diffusion particles in the transparent material.
  • the diffusing particles scatter light incident on the diffusion layer 42, and uniformize the intensity, chromaticity, etc. of the light emitted from the lens 4 to the outside.
  • the vacuum heat insulating layer 5 is formed by depressurizing a gas such as air from the atmospheric pressure.
  • a gas such as air from the atmospheric pressure.
  • the term “vacuum” as used herein does not mean a state in which no substance is present, but a state in which the gas is depressurized to the extent that it has an adiabatic action.
  • the pressure inside the vacuum heat insulating layer 5 may be 10 2 Pa or more (low vacuum) as long as it is lower than atmospheric pressure, preferably 10 2 to 10 ⁇ 1 Pa (medium vacuum), preferably 10 ⁇ 1 to 10 ⁇ 5. Pa (high vacuum) is more preferable.
  • the internal pressure of the vacuum heat insulating layer 5 can be 10 ⁇ 5 or less (ultra-high vacuum).
  • the light emitting device 1 when voltage is applied to the light emitter 3 through the first electrode 2a and the second electrode 2b of the external substrate 2, blue light is emitted from the light emitter 3, and blue light is emitted.
  • the light enters the lens 4 directly or indirectly.
  • the light emitting body 3 is formed with a pair of the light emitting layers 34 on the outer side in the width direction of the external substrate 2, the amount of light emitted to the outer side in the width direction (lateral direction) is secured. As a result, light is sufficiently emitted from the light emitter 3 in the lateral direction in addition to the upward direction, and the light is incident on the inner surface of the lens 4 as a whole.
  • the minus part of blue light incident on the lens 4 is converted into yellow light by the phosphor in the fluorescent layer 41. Then, since light is diffused in the diffusion layer 42, unevenness in the amount of light and chromaticity is reduced, and then a mixed light of external blue light and yellow light is emitted. In this way, white light is emitted from the light emitting device 1.
  • the light emitter 3 since the light emitter 3 emits light outside in the width direction of the external substrate 2, radiation from the lens 4 in the lateral direction (direction parallel to the external substrate 2). Can be ensured. Therefore, when the light emitting device 1 is installed on a ceiling, a wall surface or the like, the installation surface of the device is not sufficiently irradiated, and the light emitting device 1 does not give a dark impression to the user or the like.
  • heat generated in the light emitter 3 during light emission of the light emitter 3 is conducted to the ion generation layer 22 through the substrate body 21, and negative ions are released from the ion generation layer 22.
  • the negative ions released from the light emitting device 1 to the outside, it is possible to obtain an effect of removing fine particles contained in tobacco smoke, a deodorizing effect, an effect of removing formaldehyde, and the like.
  • the heat generated in the light emitter 3 is insulated by the vacuum heat insulating layer 5, it hardly conducts to the lens 4 side, and most of it is conducted to the external substrate 2 side, so that negative ions are efficiently generated. This can be performed well, and the deterioration of the phosphor contained in the lens 4 can also be suppressed. Therefore, the original long life of the LED in the light emitter 3 can be utilized without considering the deterioration of the phosphor.
  • heat is not conducted from the mounting portion of the light emitter 3 in the apparatus toward the lens 4, when the light emitter 3 is used as a lighting fixture that illuminates the room or the irradiated body, the room, the irradiated body, or the like is heated.
  • the heat radiating member is plate-shaped, it is easy to increase the heat radiating area, the heat radiating performance can be improved, and the apparatus can be thinned, which is extremely advantageous in practical use.
  • the light emitter 3 extends in the width direction of the external substrate 2.
  • the light emitter 103 extends in the longitudinal direction of the external substrate 2. May be.
  • the light emitter 103 is formed by extending the light emitter 3 of the embodiment in the longitudinal direction of the external substrate 2, and a plurality of electrodes 36 and 37 are arranged in the longitudinal direction. .
  • the light emitting device 101 since the number of the light emitters 103 is small, variations in luminance, chromaticity, etc. in each light emitter 13 can be reduced.
  • a light-emitting body is comprised from one elongate LED element, dispersion
  • the light emitter 103 is created by cutting a disk-shaped semiconductor wafer 200 in which a semiconductor laminate is formed on a support substrate 31. On the center side of the semiconductor wafer 200, a long light emitter 103 is formed adjacent to the width direction thereof. A substantially square light emitter 201 used for the point light source LED is formed outside each light emitter 103 in the semiconductor wafer 200.
  • the light emitter 3 is a face-up type, but for example, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6, the light emitter 303 may be a flip chip type. Further, the emission wavelength, material, and the like of the light emitter 3 can be arbitrarily changed.
  • the light emitter 303 may emit ultraviolet light
  • the lens 4 may contain a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor that are excited by the ultraviolet light.
  • white light may be obtained by combining a plurality of types of light emitters having different emission wavelengths without containing a phosphor.
  • each p-side electrode 337 on the p-type semiconductor layer 35 of the light emitter 303 is connected to the second electrode 302b of the external substrate 2 via the solder 303b. Further, the n-side electrode 336 on the n-type semiconductor layer 33 is connected to the first electrode 302a of the external substrate 2 through the solder 303a.
  • the first electrode 302 a is formed in the center in the width direction of the external substrate 2
  • the second electrode 302 b is formed on the outside in the width direction of the external substrate 2.
  • the ion generation layer 22 is formed on the lower surface of the external substrate 2, but for example, as shown in FIG.
  • the material may be formed by impregnating the ion generating material so as to cover the surface of the internal cavity of the material 322.
  • the element mounting substrate 302 is composed of a non-porous material 321 on the upper side and a porous material 322 on the lower side.
  • the n-side electrode 36 is formed on the n-type semiconductor layer 33, and the n-side electrode 36 and the first electrode 2a of the external substrate 2 are connected by the first wire 3a.
  • the n-type semiconductor layer 33 and the first electrode 402a are directly and electrically connected through the support substrate 431 using the support substrate 431 of the light emitter 403 as a conductive material such as GaN. It is also possible to connect.
  • a pair of p-side electrodes 37 are formed on the p-type semiconductor layer 35 and are connected to the second electrode 402b by wires 403b.
  • the first electrode 402 a is formed in the center in the width direction of the external electrode 2, and the second electrode 402 b is formed on the outer side in the width direction of the external substrate 2.
  • the support substrate 431 of the light emitter 403 may be provided on the p-type semiconductor layer 35 side, and a wire may be connected to the n-type semiconductor layer 33 side.
  • 7 is made of a porous material in which an ion generating portion is formed on the entire element mounting substrate 402, and the inside of the lens 4 is not in a vacuum.
  • the lens 4 has a semicircular cross section, but the shape of the lens 4 can be changed as appropriate.
  • the lens 504 may be a flat plate formed of the diffusion layer 542.
  • a reflector member 509 having a reflecting surface is installed on the external substrate 2
  • a lens 504 is installed on the heat insulating glass 508 installed on the upper end of the reflector member 509.
  • the amount of light emitted from the light emitting body 3 in the lateral direction is secured, and light is totally incident on the inner surface of the lens 504, thereby reducing unevenness of light emitted from the light emitting device 501 to the outside.
  • the light emitting device 501 of FIG. 8 is made of a porous material in which an ion generating portion is formed on the entire element mounting substrate 402, and the inside of the lens 504 is not in a vacuum.
  • the phosphor layer 41 is provided on the lens 4.
  • the phosphor 71 may be impregnated in the sealing resin 7 as shown in FIG.
  • the heat-resistant performance of an apparatus can further be improved by sealing the light-emitting body 3 with glass.
  • the lens 4 has a two-layer structure of the fluorescent layer 41 and the diffusion layer 42.
  • the layer configuration of the lens 4 is arbitrary.
  • the lens 4 may be a single layer of a fluorescent layer or a diffusion layer, or may be a single layer in which phosphor particles and diffusion particles are mixed.
  • the fluorescent function, the diffusion function, and the ion generation It may be one without a function or the like.
  • the vacuum heat insulating layer 5 is formed between the lens 4 and the light emitter 3, but the inside of the lens 4 does not have to be evacuated, and other specific details such as a detailed structure. Of course, it can be changed appropriately.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

　ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることのできる発光装置を提供することを目的とし、長尺な放熱部材２と、この放熱部材２の幅方向中央に搭載され、第１導電型の第１半導体層33、発光層34および第２導電型の第２半導体層35を含み、第１半導体層35の電極37が放熱部材２の幅方向外側に一対に設けられ、放熱部材２の長手方向に線状の光源をなす発光体３と、放熱部材２上の発光体３を覆うレンズ４とを備え、発光体３から横方向にも十分な光が放射されるようにし、レンズ４の内面に均一に光が入射するように構成した。

Description

発光装置
　本発明は、白熱灯、水銀灯、蛍光灯等の照明器具の代替として用いられる発光装置に関する。
　この種の発光装置として、板状の放熱部材としての外部基板と、この外部基板に搭載されて線状に発光する発光体と、外部基板上の発光体を覆う蛍光レンズと、この蛍光レンズと発光体の間に形成された真空断熱層とを備えたものが、本願発明者によって先に提案されている（特許文献１参照）。この発光装置によれば、ＬＥＤ構造をとる発光体を線状あるいは面状に発光させることができるので、発光面積を大きくして高輝度化を図ることができる。
特許第４３３８７６８号公報
　特許文献１に記載された発光装置において、通常のＬＥＤ素子を用いると、ＬＥＤ素子から横方向へ向かう光の量が比較的少ないために、発光装置から外部へ放射される光にむらが生じやすいという問題があった。
　本発明は、前記課題を解決するために考えられたもので、その目的とするところは、ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることのできる発光装置を提供することである。
　前記目的を達成するため、本発明では、長尺に形成された放熱部材と、前記放熱部材に搭載され、光源をなす発光体と、前記放熱部材上の前記発光体を覆うレンズとを備え、前記発光体は、前記放熱部材側に配置される支持基板と、該支持基板上に形成された第１導電型の第１半導体層と、該第１半導体層に形成された第１電極と、前記第１半導体層上に前記第１電極を挟んで前記放熱部材の幅方向に分離して形成された発光層および第２導電型の第２半導体層と、該第２半導体層に形成された第２電極とを有し、前記放熱部材は、前記発光体において生じた熱が伝導されることにより励起され、外部へマイナスイオンを発生するイオン発生部を有する発光装置が提供される。
　この発光装置によれば、第１半導体層の電極が幅方向外側に設けられていることから、発光体から横方向へ出射される光量が確保される。これにより、発光体からは上方向に加えて横方向にも十分に光が発せられ、レンズの内面に全体的に光が入射する。これにより、発光装置から外部へ放射される光のむらを軽減することができる。
　上記発光装置において、前記放熱部材は、外部へマイナスイオンを発生するイオン発生部を有することが好ましい。
　上記発光装置において、前記放熱部材は、多孔質材料からなり、前記イオン発生部は、前記放熱部材に含浸させることにより、前記多孔質材料の表面を覆うよう形成されていてもよい。
　上記発光装置において、前記イオン発生部は、前記放熱部材における前記発光体の搭載面と反対側の面に層状に形成されていてもよい。
　上記発光装置において、前記発光体は、前記放熱部材の幅方向に長尺な長方形を呈する複数の発光素子からなり、各発光素子が前記放熱部材の長手方向に並んで、全体として、線状の光源をなしていてもよい。
　上記発光装置において、前記レンズは、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光層を含んでいてもよい。
　上記発光装置において、前記レンズは、光を拡散させる拡散層を含んでいてもよい。
　上記発光装置において、前記レンズと前記発光体の間に形成された真空断熱層を備えていてもよい。
　本発明の発光装置によれば、ＬＥＤ素子を光源として用いても、偏りのない配光とすることができる。
本発明の一実施形態を示す発光装置の外観斜視図である。 発光装置の拡大斜視説明図である。 発光装置の断面図である。 変形例を示す発光装置の拡大斜視説明図である。 変形例を示す半導体ウェハの平面説明図である。 変形例を示す発光装置の断面図である。 変形例を示す発光装置の断面図である。 変形例を示す発光装置の断面図である。
　図１から図３は本発明の一実施形態を示す図であり、図１は発光装置の外観斜視図、図２は発光装置の拡大斜視説明図、図３は発光装置の断面図である。
　図１に示すように、発光装置１は、全体として長尺に形成され、板状の外部基板２と、この外部基板２の一面を覆う断面半円状のレンズ４とを有する。この発光装置１は、従来の蛍光灯のように天井、壁面、スタンド等に設けられ、発光体３（図２参照）から放射される光をレンズ４を通じて外部へ放射する。なお、図１には示していないが、外部基板２は、通常はヒートシンクに接続して使用される。例えば、天井や壁面に設置される場合は、鉄骨等をヒートシンクとして利用することもできる。
　図２に示すように、発光装置１は、放熱部材としての外部基板２と、この外部基板２に搭載された発光体３と、外部基板２上の発光体３を覆うレンズ４と、このレンズ４と発光体３との間に形成された真空断熱層５（図３参照）とを備えている。この実施形態においては、発光体３は、平面視にて、外部基板２の幅方向に長尺な長方形を呈する。また、複数の発光体３が外部基板２の長手方向に並んで、全体として線状の光源を形成している。
　外部基板２は、例えば、インターポーザであり、無機材料からなり放熱性に優れた基板本体21を有する。この基板本体21は、例えばＡＩＮのようなセラミックからなり、平面視にて四角形状に形成されている。基板本体21の表面には、発光体３へ電力を供給する回路パターンが形成される。また　基板本体21における発光体３の搭載面と反対側の面に、イオン発生部としてのイオン発生層22が形成される。この実施形態においては、外部基板２の表面の幅方向一端側に第１電極２aの回路パターンが、幅方向中央から他端側にかけて第２電極２bの回路パターンが形成される。
　イオン発生層22は、基板本体21の下面全体に微粉砕された電気石（トルマリン）または珊瑚粉体粒を塗布することにより層状に形成される。イオン発生層22は、発光体３において生じた熱が基板本体21を介して伝導されると励起されて、マイナスイオンを大量に発生させる。
　図３に示すように、発光体３は、支持基板31と、この支持基板31上に形成された半導体積層構造を有する。この実施形態においては、発光体３はフェイスアップタイプであり、支持基板31はサファイア、半導体積層構造はＧaＮ系材料である。半導体積層構造は、支持基板31側からｎ型半導体層33、発光層34、ｐ型半導体層35を有し、ｎ型半導体層33上およびｐ型半導体層35上にｎ側電極36およびｐ側電極37が形成されている。
　ｎ型半導体層33は、発光層34およびｐ型半導体層35の中央側をエッチングにより除去することにより露出部33aが形成され、この露出部33aの幅方向中央にｎ側電極36が形成される。この実施形態においては、露出部33aは、平面視にて、ｐ型半導体層35と同じ幅に形成されている。この実施形態においては、発光層34が外部基板２の幅方向について分離して形成され、ｐ側電極37が分離した発光層34にそれぞれ設けられている。すなわち、各ｐ側電極37は、外部基板２の幅方向につき、外側に一対に設けられている。
　ｎ側電極36は、第１ワイヤ３aにより外部基板２上の第１電極２aと電気的に接続される。また、各ｐ側電極37は、それぞれ、第２ワイヤ３bにより外部基板２上の第２電極２bと電気的に接続される。
　また、発光体３は、青色光を発し、例えば、ピーク波長が460nmである。また、発光体３は、エポキシ樹脂、シリコーン等の透明樹脂７により封止されている。この透明樹脂７には、蛍光体が含有されておらず、発光体３から発せられた光をそのまま透過する。透明樹脂７は、耐熱性が高い樹脂が好ましい。
　図３に示すように、レンズ４は、例えば樹脂、ガラス等の透明材からなり、蛍光層41と、拡散層42と、を内側からこの順に有している。なお、レンズ４を、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics））等の透明材により形成することもできる。
　蛍光層41は、透明材中に蛍光体を含有している。蛍光体は、発光体３から発せられる光により励起されると、当該光と異なる波長の光を発する。この実施形態においては、発光体３は、青色光により励起されると黄色光を発する黄色蛍光体であり、例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminium Garnet）、ケイ酸塩系等が用いられる。
　拡散層42は、透明材中に拡散粒子を含有している。拡散粒子は、拡散層42へ入射した光を散乱させて、レンズ４から外部へ放射される光の強度、色度等の均一化を図る。
　真空断熱層５は、空気等の気体を大気圧より減圧することにより形成される。ここでいう「真空」とは、完全に物質が存在しない状態を言うのではなく、断熱作用を有する程度に気体が減圧された状態をいう。真空断熱層５の内部の圧力は、大気圧より低ければ1０2Ｐa以上（低真空）であってもよく　１０2～１０-1Ｐa以下（中真空）が好ましく、１０-1～１０-5Ｐa（高真空）がさらに好ましい。さらには、真空断熱層５の内部の圧力を、１０-5以下（超高真空）とすることも可能である。
　以上のように構成された発光装置１によれば、外部基板２の第１電極２aおよび第２電極２bを通じて発光体３に電圧を印加すると、発光体３から青色光が発せられ、青色光が直接的または間接的にレンズ４へ入射する。ここで、発光体３は、発光層34が外部基板２の幅方向について外側に一対に形成されていることから、幅方向外側（横方向）へ放射される光量が確保される。これにより、発光体３からは上方向に加えて横方向にも十分に光が発せられ、レンズ４の内面に全体的に光が入射する。
　レンズ４へ入射した青色光の－部は蛍光層41において蛍光体により黄色光に変換される。そして、拡散層42において光が拡散されることから光量および色度のムラが軽減された後、外部ヘ青色光と黄色光の混合光が放射される。このようにして、発光装置１から白色光が放射される。
　このように、この実施形態の発光装置１においては、発光体３が外部基板２の幅方向について外側で発光するようにしたので、レンズ４から横方向（外部基板２と平行な方向）へ放射される光量を確保することができる。従って、発光装置１を天井、壁面等に設置した際に、装置の設置面が十分に照射されずに、使用者等に発光装置１が暗い印象を与えることはない。
　また、発光体３の発光時に発光体３にて生じた熱は、基板本体21を介してイオン発生層22へ伝導されて、イオン発生層22からマイナスイオンが放出される。発光装置１から外部へ放出されるマイナスイオンにより、タバコ煙等に含まれる微粒子の除去効果、脱臭効果、ホルムアルデヒドの除去効果等を得ることができる。
　また、発光体３において発生した熱は、真空断熱層５により断熱されているのでレンズ４側へは殆ど伝導せず、その殆どが外部基板２側へ伝導されるので、マイナスイオンの発生を効率良く行うことができるし、レンズ４に含有された蛍光体の劣化を抑制することもできる。従って、蛍光体の劣化を考慮せずに、発光体３におけるＬＥＤの本来の長寿命を活かすことができる。また、装置における発光体３の搭載部からレンズ４方向へ熱が伝導しないことから、発光体３を室内、被照射体等を照らす照明器具として用いた場合に、室内、被照射体等が加熱されることはなく、室内、被照射体等に発光装置１に起因する熱的な影響を及ぼすことはない。また、放熱部材が板状であるので、放熱面積を大きくすることが容易であり、放熱性能を向上させることができるし、装置を薄型化することができ、実用に際して極めて有利である。
　なお、前記実施形態においては、発光体３が外部基板２の幅方向へ延びるものを示したが、例えば、図４に示すように、発光体103が外部基板２の長手方向へ延びるものであってもよい。図４に示す発光装置101では、発光体103は、前記実施形態の発光体３を外部基板２の長手方向へ延長して形成され、各電極36，37が当該長手方向に複数並べられている。この発光装置101によれば、発光体103の数が少ないことから、各発光体13における輝度、色度等のばらつきを小さくすることができる。なお、発光体を１つの長尺なＬＥＤ素子から構成すれば、輝度、色度等のばらつきはなくなる。
　図５の平面図に示すように、この発光体103は、支持基板31上に半導体積層体が形成された円板状の半導体ウェハ200をカットすることにより作成される。半導体ウェハ200の中央側には、長尺な発光体103がその幅方向に隣接して形成される。そして、半導体ウェハ200における各発光体103の外側には、点光源ＬＥＤに用いられる略正方形の発光体201が形成される。
　また、前記実施形態においては、発光体３がフェイスアップタイプであるものを示したが、例えば、図６の断面図に示すように、発光体303がフリップチップタイプであってもよい。また、発光体３の発光波長、材質等も任意に変更することができる。例えば、発光体303が紫外光を発するものとし、レンズ４に紫外光により励起される青色蛍光体、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含有させたものであってもよい。また、蛍光体を含有させずに、互いに異なる発光波長を有する複数種類の発光体の組合せにより白色光を得るものであってもよいのである。
　図６に示す発光装置301では、発光体303のｐ型半導体層35上の各ｐ側電極337が、はんだ303bを介して外部基板２の第２電極302bに接続されている。また、ｎ型半導体層33上のｎ側電極336が、はんだ303aを介して外部基板２の第１電極302aに接続されている。この発光装置301では、第１電極302aが外部基板２の幅方向中央に形成され、第２電極302bが外部基板２の幅方向外側に形成される。
　また　前記実施形態においては、外部基板２の下面にイオン発生層22を形成したものを示したが、例えば、図６に示すように、外部基板２の下側を多孔質材料322とし、この多孔質材料322の内部空洞の表面を覆うようにイオン発生材料を含浸させて形成してもよい。図６においては、素子実装基板302は、上側が非多孔質材料321からなり、下側が多孔質材料322から構成されている。このように、多孔質材料にイオン発生材料を含浸させることにより、イオン発生部の表面積を大きくして、効率良くマイナスイオンを発生させることができる。
　また、前記実施形態においては、ｎ型半導体層33上にｎ側電極36を形成し、第１ワイヤ３aによりｎ側電極36と外部基板２の第１電極２aとを接続したものを示したが、例えば、図７に示すように、発光体403の支持基板431をＧａＮ等の導電性の材料として支持基板431を介してｎ型半導体層33と第１電極402aとを直接的に電気的に接続することも可能である。ｐ型半導体層35上には一対のｐ側電極37が形成され、それぞれワイヤ403bにより第２電極402bと接続される。この発光装置401では、第１電極402aが外部電極２の幅方向中央に形成され、第２電極402bが外部基板２の幅方向外側に形成される。なお、発光体403の支持基板431がｐ型半導体層35側に設けられ、ｎ型半導体層33側にワイヤが接続されるようにしてもよい。また、図７の発光装置401では、素子実装基板402全体にイオン発生部が形成されている多孔質材料からなり、レンズ４の内側は真空とはなっていない。
　また、前記実施形態においては、レンズ４が断面半円状であるものを示したが、レンズ４形状は適宜に変更することができる。例えば、図８に示すように、レンズ504を、拡散層542からなる平板状としてもよい。図８の発光装置501では、外部基板２上に反射面を有するリフレクタ部材509が設置されており、リフレクタ部材509の上端に設置された断熱ガラス508の上に、レンズ504が設置されている。この発光装置501においても、発光体３から横方向に出射される光量が確保され、レンズ504の内面に全体的に光が入射し、発光装置501から外部へ放射される光のむらを軽減することができる。また　図８の発光装置501では、素子実装基板402全体にイオン発生部が形成されている多孔質材料からなり、レンズ504の内側は真空とはなっていない。
　また 　前記実施形態においては、蛍光体層41をレンズ４に設けるものを示したが、例えば、図８に示すように、蛍光体71を封止樹脂７に含浸させてもよい。また、前記実施形態においては、発光体３を封止樹脂７により封止するものを示したが、発光体３をガラスにより封止することで、装置の耐熱性能をさらに向上させることができる。
　また、前記実施形態においては、レンズ４を蛍光層41および拡散層42の２層構造としたが、レンズ４の層構成は任意である。例えば、レンズ４は、蛍光層または拡散層の単層であってもよいし、蛍光体粒子および拡散粒子が混合された単層とすることもできるし、さらには蛍光機能、拡散機能、イオン発生機能等を備えていないものであってもよい。
　また、前記実施形態においては、レンズ４と発光体３の間に真空断熱層５を形成するものを示したが、レンズ４の内側を真空とせずともよいし、その他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
　１　　発光装置
　２　　外部基板
　２a　第１電極
　２b　第２電極
　３　　発光体
　３a　第１ワイヤ
　３b　第２ワイヤ
　４　　レンズ
　５　　真空断熱層
　７　　封止樹脂
　21　　基板本体
　22　　イオン発生層
　31　　支持基板
　32　　半導体積層体
　33　　ｎ型半導体層
　33ａ　露出部
　34　　発光層
　35　　ｐ型半導体層
　36　　ｎ側電極
　37　　ｐ側電極
　41　　蛍光層
　42　　拡散層
　101　 発光装置
　103　 発光体
　200　 半導体ウェハ
　201　 発光体
　301　 発光装置
　302　 素子実装基板
　302a　第１電極
　302b　第２電極
　303　 発光体
　321　 非多孔質材料
　322　 多孔質材料
　336　 ｎ側電極
　337　 ｐ側電極
　401　 発光装置
　402　 素子実装基板
　402a　第１電極
　402b　第２電極
　403　 発光体
　431　 支持基板
　403b　ワイヤ
　501　 発光装置
　504　 レンズ
　508　 断熱材
　509　 リフレクタ
　542　 拡散層

Claims (7)

  1. 　長尺に形成された放熱部材と、
    　前記放熱部材に搭載され、光源をなす発光体と、
    　前記放熱部材上の前記発光体を覆うレンズとを備え、
    　前記発光体は、前記放熱部材側に配置される支持基板と、該支持基板上に形成された第１導電型の第１半導体層と、該第１半導体層に形成された第１電極と、前記第１半導体層上に前記第１電極を挟んで前記放熱部材の幅方向に分離して形成された発光層および第２導電型の第２半導体層と、該第２半導体層に形成された第２電極とを有し、
    　前記放熱部材は、前記発光体において生じた熱が伝導されることにより励起され、外部へマイナスイオンを発生するイオン発生部を有する発光装置。
  2. 　前記放熱部材は、多孔質材料からなり、
    　前記イオン発生部は、前記放熱部材に含浸させることにより、前記多孔質材料の表面を覆うよう形成されている請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記イオン発生部は、前記放熱部材における前記発光体の搭載面と反対側の面に層状に形成される請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 　前記発光体は、
    　前記発光層が前記放熱部材の長手方向へ延び、
    　前記第２半導体層が分離された前記発光層のそれぞれの上に、前記放熱部材の長手方向へ延びるよう形成され、
    　前記第２半導体層上に形成される電極が、前記放熱部材の長手方向へ延びるよう形成される請求項１から３の何れか１項に記載の発光装置。
  5. 　前記レンズは、前記発光体から発せられる光により励起されると当該光と異なる波長の光を発する蛍光層を含む請求項1から４の何れか１項に記載の発光装置。
  6. 　前記レンズは、光を拡散させる拡散層を含む請求項１から５の何れか１項に記載の発光装置。
  7. 　前記レンズと前記発光体の間に形成された真空断熱層を備える請求項１から６の何れか１項に記載の発光装置。
PCT/JP2011/066769 2011-07-24 2011-07-24 発光装置 WO2013014732A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/066769 WO2013014732A1 (ja) 2011-07-24 2011-07-24 発光装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2011/066769 WO2013014732A1 (ja) 2011-07-24 2011-07-24 発光装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013014732A1 true WO2013014732A1 (ja) 2013-01-31

Family

ID=47600624

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2011/066769 WO2013014732A1 (ja) 2011-07-24 2011-07-24 発光装置

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2013014732A1 (ja)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11186662A (ja) * 1997-12-24 1999-07-09 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP3088555U (ja) * 2002-03-13 2002-09-20 株式会社ソーゴ 蛍光灯用マイナスイオン発生具
JP2004241326A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Nikko Kikai:Kk 照明器具
JP2007002342A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Kuraray Co Ltd 機能性皮革様シート
JP3139454U (ja) * 2007-10-24 2008-02-21 秦 文隆 放熱モジュール
JP2009010221A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Kyocera Corp 発光素子及びその製造方法
JP4338768B1 (ja) * 2008-08-12 2009-10-07 兵治 新山 発光装置
JP2011151059A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Heiji Niiyama 発光装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11186662A (ja) * 1997-12-24 1999-07-09 Toshiba Corp 半導体レーザ装置
JP3088555U (ja) * 2002-03-13 2002-09-20 株式会社ソーゴ 蛍光灯用マイナスイオン発生具
JP2004241326A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Nikko Kikai:Kk 照明器具
JP2007002342A (ja) * 2005-06-21 2007-01-11 Kuraray Co Ltd 機能性皮革様シート
JP2009010221A (ja) * 2007-06-28 2009-01-15 Kyocera Corp 発光素子及びその製造方法
JP3139454U (ja) * 2007-10-24 2008-02-21 秦 文隆 放熱モジュール
JP4338768B1 (ja) * 2008-08-12 2009-10-07 兵治 新山 発光装置
JP2011151059A (ja) * 2010-01-19 2011-08-04 Heiji Niiyama 発光装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4792531B2 (ja) 発光装置
JP4338768B1 (ja) 発光装置
JP4903199B2 (ja) 光デバイス及びランプ
US8587011B2 (en) Light-emitting device, light-emitting module, and lamp
US7868345B2 (en) Light emitting device mounting substrate, light emitting device housing package, light emitting apparatus, and illuminating apparatus
WO2012095931A1 (ja) ランプ及び照明装置
US8783911B2 (en) LED packaging structure having improved thermal dissipation and mechanical strength
EP2672513B1 (en) Multichip package structure for generating a symmetrical and uniform light-blending source
JP2010003674A (ja) 光源ユニット及び照明装置
JP2007305708A (ja) 半導体発光素子アレイおよびこれを用いた照明用器具
JP2010027645A (ja) 発光装置及び発光装置の製造方法
JP2011151059A (ja) 発光装置
JP5301904B2 (ja) 発光装置
JP2011154844A (ja) 発光ユニット及びそれを用いた照明器具
JP4928013B1 (ja) 発光装置、発光モジュール及びランプ
JP5484544B2 (ja) 発光装置
WO2013014732A1 (ja) 発光装置
JP2016134571A (ja) 発光装置および照明装置
WO2010123051A1 (ja) 発光装置
TWI512235B (zh) 發光裝置
JP2011228356A (ja) 光源装置
JP2014192269A (ja) 発光装置および照明装置
JP2010231967A (ja) 発光体および照明器具
KR20120006282A (ko) 조명 장치
KR20140141965A (ko) 발광 소자 패키지 및 이를 이용한 조명 장치

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: 11869873

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: 11869873

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP