CN101800281B

CN101800281B - 半导体发光装置

Info

Publication number: CN101800281B
Application number: CN201010112923.8A
Authority: CN
Inventors: 千野根康仁; 梶田正喜; 日比谷一亲
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2009-02-04
Filing date: 2010-02-04
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-02-04
Also published as: CN101800281A; JP2010182809A

Abstract

本发明涉及半导体发光装置。该装置可在发光表面上投射色调不均匀度较小的白光。该装置可包括带腔体的封装体、半导体发光元件和其中散布有至少一种荧光体的密封树脂。具体说，红色荧光体层设置在腔体内，覆盖蓝色LED元件。绿色荧光体层和粘合剂树脂层设置在红色荧光体层上以构成第一密封树脂部件，然后在其上设置第二密封树脂部件。可调节从LED元件顶面到第一密封树脂部件顶面的距离、第二密封树脂部件的厚度、从光轴到第二密封树脂部件顶面外周的距离，使得穿过半导体发光元件的顶面中心并与第二密封树脂部件的顶面交叉的直线和第二密封树脂部件的顶面与所述直线的交叉点处的法线形成的角度小于针对来自半导体发光元件顶面中心的入射光线的临界角。

Description

半导体发光装置

技术领域

本发明涉及半导体发光装置。具体来讲，本发明涉及结合地包括半导体发光器件以及一个或更多个波长转换材料(例如荧光体)的半导体发光装置。

背景技术

通常的半导体发光装置包括作为光源的半导体发光器件。为了发射具有与来自半导体发光装置的光的初始颜色不同的各种颜色的光，现今的装置可以包括发射峰波长比可见光波长短、或者具有紫外区域波长的特定半导体发光器件、和至少一种波长转换材料(例如荧光体)。

例如，与具有发射蓝光的半导体发光元件的蓝色LED器件相结合，可以使用黄色荧光体，该黄色荧光体可以由蓝色LED器件发射的蓝光的一部分激发，并且将光波长转换成作为蓝光的互补色的黄光。然后，所得到的黄光与蓝光的剩余部分结合，从而通过加法混色而得到白光。

在另一半导体发光装置中，与具有发射蓝光的半导体发光元件的蓝色LED装置相结合，可以使用包含绿色荧光体和红色荧光体的混合荧光体，绿色荧光体被蓝色LED器件发射的蓝光的一部分激发，并将光波长转换成绿光，并且，红色荧光体被蓝色LED器件发射的蓝光的一部分激发，并将光的波长转换成红光。然后，所得到的绿光和红光与蓝光的剩余部分结合，从而通过加法混色而得到白光。

在又一个半导体发光装置中，与具有发射紫外光的半导体发光元件的紫外LED器件相结合，可以使用包含蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的混合荧光体，蓝色荧光体被紫外LED器件发射的一部分紫外光激发并将光波长转换成蓝光，绿色荧光体被紫外LED器件发射的一部分紫外光激发并且将光波长转换成绿光，红色荧光体被紫外LED器件发射的一部分紫外光激发并且将光波长转换成红光。然后，所得到的蓝光、绿光和红光彼此结合，从而通过加法混色而得到白光。

因此，通过将发射各种颜色光的各种LED器件(元件)与可以被来自LED器件的光激发而将光波长转换成合适颜色的光的波长转换材料适当结合起来，通过加法混色可以得到不同于白色的各种颜色光。

具体来讲，提出了如图6所示的传统半导体发光装置50。

在该传统的半导体发光装置中，在具有腔体结构的封装体51的底面上，安装有蓝色LED元件52。该腔体填充有密封树脂，该密封树脂包含透明的热固粘合剂树脂以及散布在其中的混合荧光体。混合荧光体包含红色荧光体和绿色荧光体。因此，蓝色LED元件52被树脂密封。

在这种情况下，设计红色荧光体和绿色荧光体，使得红色荧光体和绿色荧光体的特定重力大于粘合剂树脂的特定重力，并且使红色荧光体的中值直径大于绿色荧光体的中值直径。因此，在粘合剂树脂中，红色荧光体的沉降速率大于绿色荧光体的沉降速率。通过在用密封树脂填充之后适当设置足够的沉降时间，可以通过优选地在蓝色LED元件52附近在粘合剂树脂53下部沉淀红色荧光体来形成红色荧光体层54，并且可以通过在红色荧光体层54上方沉淀绿色荧光体，在红色荧光体层54上方形成绿色荧光体层55。

因此，通过在用作激发光源的蓝色LED元件52附近设置红色荧光体层54，红色荧光体层54上方的绿色荧光体层52不吸收被来自蓝色LED元件52的蓝光激发的红色荧光体发射的红光，而经受二次激发。该构造还可以提供高亮度发光装置，并且防止发光装置发射的光移向红色波长范围(暖色移，或者移向较长的波长范围)。(参见日本专利申请特开2005-277127号公报)。

如图6所示，上述的半导体发光装置50设置有基本上平坦的粘合剂树脂53的发光表面56。另外，发光表面56可以形成与半导体发光装置50外部的空气层57的界面，其中，空气层57的折射率低于粘合剂树脂53的折射率。

在该构造中，设置在蓝色LED元件52附近的红色荧光体层54中的红色荧光体被从蓝色LED元件52发射的一部分蓝光激发，从而发射红光。蓝光的剩余部分可以穿过红色荧光体层54，以进入设置在红色荧光体层54上方的绿色荧光体层55。然后，绿色荧光体层55中的绿色荧光体被蓝光的另一部分激发，从而发射绿光。然后，蓝光的剩余部分可以穿过绿色荧光体层55。

因此，红光、绿光和蓝光的混合光可以被引导穿过粘合剂树脂53而到达发光表面56，并且彼此混合从而产生白光。

到达发光表面56的白光包括光线L_α、光线L_β和光线L_γ。光线L_α可以相对于发光表面56的法线N以小于临界角τ的角度(交叉角)θ(θ＜τ)到达发光表面56，由此被发光表面56折射，从而出射到空气层57。光线L_β可以以等于临界角τ的角度(交叉角)θ(θ＝τ)到达发光表面56，沿着发光表面56前进。

另外，光线L_γ可以以大于临界角τ的角度(交叉角)θ(θ＞τ)到达发光表面56，由此被发光表面56反射(全反射)。然后，光线L_γ可以再次返回到粘合剂树脂53。这就意味着光线L_γ不直接从发光表面56直接出射到空气层57中。

被光反射表面56全反射并且返回到粘合剂树脂53的光线L_γ可以被导向封装体51的底面，并且被该底面再次反射，从而被导向发光表面56。由此，光线L_γ可以在被发光表面56折射的同时出射到空气层57中。

在这种情况下，在被发光表面56全反射与被封装体51的底面反射之后从发光表面56出射到空气层57之间，光线L_γ可以两次穿过红色荧光体层54和绿色荧光体层55。

于是，光线L_γ中包括的蓝光的量可能由于在反射过程中激发各个荧光体层54和55中的荧光体而减少，并且绿光的量可能由于在穿过红色荧光体层54期间激发红色荧光体(二次激发)而减少，由此红光的量增加。

结果，在被设计用于发射白光的半导体发光装置50中，由于光线L_γ可能被封装体体51的底面反射，因此出射光可能部分地移向红色波长范围(暖色移，或者移向较长的波长范围)，造成照明光的色调不均匀。

为了防止发光表面的全反射，粘合剂树脂的发光表面可以形成为朝向空气层的凸球面或非球面。然而，在制造方面很难形成用于填充腔体以使得树脂表面具有朝向空气层的凸球面或非球面的树脂。即使可以实现，自动安装机器也难以吸住具有这种表面的半导体发光装置并将其自动安装到布线板上。

发明内容

考虑到现有技术的相关问题，本发明的目的在于实现一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括：封装体，所述封装体具有腔体；半导体发光元件，所述半导体发光元件安装在所述腔体内；以及密封树脂，所述密封树脂中散布有至少一种波长转换材料，用于密封半导体发光元件。由此构造的半导体发光装置可以在发光表面上投射色调不均匀度较小的白光。

根据本发明的第一方面，提供了一种半导体发光装置，所述半导体发光装置包括：封装体，所述封装体具有包括底面的腔体；半导体发光元件，所述半导体发光元件设置在所述腔体的所述底面上或者与所述腔体的所述底面相邻地设置；第一密封树脂部件，所述第一密封树脂部件包括至少一个波长转换层，所述至少一个波长转换层设置在所述腔体的所述底面附近、在所述半导体发光元件的上方，并包含散布在粘合剂树脂中的诸如荧光体的波长转换材料，并且所述第一密封树脂部件还包括粘合剂树脂层，所述粘合剂树脂层设置在所述波长转换层的上方并主要包含所述粘合剂树脂；以及第二密封树脂部件，所述第二密封树脂部件设置在所述第一密封树脂部件的上方。在该装置中，所述第二密封树脂部件具有顶面，所述顶面被构造为，使得穿过所述半导体发光元件的顶面中心并与所述第二密封树脂部件的所述顶面交叉的直线和所述第二密封树脂部件的所述顶面与所述直线的交叉点处的法线形成一角度，所述角度小于针对来自所述半导体发光元件的所述顶面中心的入射光线的临界角。

在以上第一方面的半导体发光装置中，所述第二密封树脂部件的所述顶面可以是平坦表面、截锥(frustum)表面和三维弯曲表面中的任一种。

在以上第一方面和以下方面的半导体发光装置中，通过所述第二树脂密封部件的厚度来调节所述第二密封部件的所述顶面，使得穿过所述半导体发光元件的所述顶面中心并与所述第二密封树脂部件的所述顶面交叉的直线和所述第二二密封树脂部件的所述顶面与所述直线的交叉点处的法线形成所述角度，所述角度小于针对来自所述半导体发光元件的所述顶面中心的入射光线的临界角。

在以上第一方面和以下方面的半导体发光装置中，所述半导体发光元件是蓝色LED元件，并且所述波长转换层从所述腔体的底面侧起包括红色荧光体层和绿色荧光体层。

在以上第一方面和以下方面的半导体发光装置中，所述半导体发光元件是紫外LED元件，并且所述波长转换层从所述腔体的底面侧起包括红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层。

本发明的半导体发光装置包括所述至少一个波长转换层(荧光体层)，所述至少一个波长转换层位于安装在所述腔体的所述底面附近的所述半导体发光元件的上方；以及位于所述波长转换层上方的包括所述粘合剂树脂层和所述第二密封树脂部件的两个不同密封树脂部件。另外，本发明的半导体发光装置是如下构造的：所述第二密封树脂部件(上树脂层)的所述顶面被设计为，穿过所述半导体发光元件的所述顶面中心并与所述第二密封树脂部件的所述顶面交叉的直线和所述第二密封树脂部件的所述顶面与所述直线的交叉点处的法线形成一角度，所述角度小于针对来自树脂层的入射光线的临界角。

在如上构造的半导体发光装置中，防止了第二密封树脂部件的顶面反射从半导体发光元件发射并到达用作发光表面的第二密封树脂部件的顶面的光、以及从被来自半导体发光元件的光激发的波长转换材料发射并到达第二密封树脂部件的顶面的光。

因此，由于可以防止光被第一密封树脂部件的顶面和第二密封树脂部件的顶面二者全反射，从而减少了波长转换材料的二次激发的出现，因此从该半导体发光装置投射的光可以是白光，而没有色移和色调不均匀。

另外，从半导体发光装置投射的光不会部分地移向红色波长范围(暖色移，或者移向较长的波长范围)，得到发光表面上方的照明光的均匀色调。

附图说明

图1是示出根据本发明的第一示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图；

图2是示出根据本发明的第二示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图；

图3是示出根据本发明的第二示例性实施方式的半导体发光装置的变型例的剖面图；

图4是示出根据本发明的第三示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图；

图5是示出根据本发明的第三示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图；以及

图6是示出传统半导体发光装置的剖面图。

具体实施方式

下文中，将参照附图描述本发明的一些优选示例性实施方式。在描述中，用相同的参考标号表示相同或类似的组件。应该注意的是，下面的示例性实施方式受各种技术上的优选特征的限制，但是本发明的范围不限于此。

[第一示例性实施方式]

图1是示出根据本发明第一示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图。

本示例性实施方式的半导体发光装置30包括具有腔体2和底部3a的封装体3。多个导电图案4a和4b以如下方式分开地单独设置在底部3a的上表面上：它们延伸到底部3a的背面，同时穿透封装体3。在该示例性实施方式中，封装体3可以由诸如玻璃环氧树脂的树脂材料形成。

蓝色LED元件5设置在封装体3的底部3a的上表面上的导电图案4a上，其间设置了导电粘合部件(未示出)。蓝色LED元件(下文中，简称为“LED元件”)可以用作半导体发光元件，它作为光源以发射蓝光。LED元件5具有下电极(未示出)，该下电极经由导电粘合部件电连接到导电图案4a。LED元件5具有上电极(未示出)，该上电极经由接合导线6电连接到导电图案4b，由此在LED元件5的上电极与导电图案4b之间实现电连接。

应该注意的是，LED元件不限于如上所述利用接合导线在电极与导电图案之间建立连接的类型，而是可以是利用凸点电极的倒装芯片型。

在设置有LED元件5的腔体2的下部中，填充有第一密封树脂部件10。可以通过将包含两种荧光体(红色荧光体7a和绿色荧光体8a)的波长转换材料散布在透明的热固粘合剂树脂9中，来制备第一密封树脂部件10。可以通过激发光来激发红色荧光体7a，从而发射红光(波长转换)。可以通过激发光来激发绿色荧光体8a，从而发射绿光(波长转换)。在本示例性实施方式中，第一密封树脂部件10可以具有平坦的顶面10a。

在第一密封树脂部件10中，通过在用密封树脂部件填充之后适当设置足够的沉降时间，可以通过优选地在粘合剂树脂9的下部在LED元件5附近沉淀红色荧光体7a来形成红色荧光体层7，并且可以通过在红色荧光体层7的上方沉淀绿色荧光体8a来在红色荧光体层7上方形成绿色荧光体层8。

这意味着，包含发射波长较长的荧光体的荧光体层沉淀得更靠近光源侧。这可以通过各种方式实现，如在以上背景技术部分所讨论的，可以通过调节沉降速率，使得发射波长较长的光的荧光体的中值直径大于发射波长较短的光的荧光体的中值直径，从而控制沉淀顺序。

在腔体2内在第一密封树脂部件10的上方，设置有包含透明树脂材料的第二密封树脂部件11。构造第二密封树脂部件11，使得顶面11a被形成为平坦的并且位于封装体3的侧壁3b的上边缘3d上方。

第一密封树脂部件10的粘合剂树脂9和第二密封树脂部件11的透明树脂材料可以彼此相同或不同。考虑到要防止由于热膨胀系数差异而导致第一密封树脂部件10和第二密封树脂部件11的界面剥离并且要防止它们之间界面处的全反射或折射，它们优选地为相同的树脂材料。

树脂材料的示例包括硅树脂、环氧树脂等。优选的是硅树脂，这是因为，当LED元件5点亮时，LED元件5附近的由硅树脂制成的粘合剂树脂9受到的由于树脂热膨胀导致的应力的影响较小。

此外，当第一密封树脂部件10的折射率和第二密封树脂部件11的折射率是n并且与第二密封树脂部件11的顶面11a接触的空气层12的折射率为1时，来自第二密封树脂部件11的入射光在空气层12上的临界角τ可以用关系式τ＝sin^-1(1/n)表示。

另外，假设从LED元件5的顶面5a(主发光表面)到第一密封树脂部件10的顶面10a的距离为a，第二密封树脂部件11的厚度为b，并且从光轴X与顶面11a交叉的点到顶面11a的外周11c的距离为c。在这种情况下，构造本发明的半导体发光装置，使得a、b、c和τ之间的关系满足τ＞tan^-1(c/(a+b))。

换言之，当光轴X垂直于第二密封树脂部件11的顶面11a时，可以设置a、b和c，使得穿过LED元件5的顶面5a的中心并与第二密封树脂部件11的顶面11a的外周11c交叉的直线C和穿过LED元件5的顶面5a的中心的光轴X(相当于第二密封树脂部件11的顶面11a与所述直线的交叉点处的法线)形成角度θ，该角度θ小于临界角τ(θ＜τ)。

因此，第二密封树脂部件11的顶面11a的形状不限于特定形状，只要a、b、c和τ之间的关系得以满足即可，并且该形状可以是矩形或圆形的形状。当顶面11a是圆形时，顶面11a是如下的圆形：半径为c并且中心位于LED元件5的光轴X上。

在本示例性实施方式中，第一密封树脂部件10的顶面10a的形状可以与第二密封树脂部件11的下表面11b的形状相同，使得它们彼此完全重叠地形成界面。另外，该界面和第二密封树脂部件11的顶面11a优选地具有相同的形状。

封装体3具有用于形成腔体2的侧壁3b，用第一密封树脂部件10和第二密封树脂部件11填充腔体2，并且侧壁3b的内表面3c优选地形成圆柱形，或者在LED元件5的照明方向上包括沿着背离LED元件5的方向开口更宽的连续倾斜表面。

可以通过浇注模制(potting molding)方法将用于第一密封树脂部件10和第二密封树脂部件11的树脂材料填充到腔体2中。在一个常规工序中，将用于第一密封树脂部件10的树脂材料填充到腔体2中，并且在室温下固化，随后将用于第二密封树脂部件11的树脂材料散布到封装体3内的固化后的第一密封树脂部件10上，并且在室温下固化。这可以形成具有平坦的顶面11a的第二密封树脂部件11。平坦的顶面11a可以被自动安装机械吸住以安装到布线板上，由此提高了制造效率。

然后，从封装体3延伸的导电图案4a和4b可以通过诸如焊料的导电连接部件14电连接到在布线板13上方形成的电路图案13a和13b。以此方式，可以将由此制备出的半导体发光装置30固定并且电连接到布线板13，从而完成半导体发光模块1。

当本示例性实施方式的半导体发光模块1点亮时，从LED元件5向第二密封树脂部件11的顶面11a发射的光线L1可以按顺序穿过第一密封树脂部件10的红色荧光体层7、绿色荧光体层8和粘合剂树脂层9以及第二密封树脂部件11，从而到达第二密封树脂部件11的顶面11a。

到达第二密封树脂部件11的顶面11a的光线L1可以以小于针对顶面11a的临界角τ的角θ_L入射到顶面11a上。因此，几乎全部的到达顶面11a的光线L1都可以出射到空气层12，而没有被顶面11a全反射。

从LED元件5发射的另一光线L2可以按顺序穿过第一密封树脂部件10的红色荧光体层7、绿色荧光体层8和粘合剂树脂层9、以及第二密封树脂部件11，从而到达第二密封树脂部件11的侧面。然后，光线L2可以被侧面全反射，从而到达顶面11a并且出射到空气层12。

换言之，几乎全部的从LED元件5发射并导向第二密封树脂部件11的光都可以只穿过红色荧光体层17和绿色荧光体层18一次，这意味着可以防止蓝光的光量降低以及由来自绿色荧光体层8的绿光导致红色荧光体的二次激发。

结果，从半导体发光模块1投射的光不会部分地移向红色波长范围(暖色移，或移向较长波长范围)，得到发光表面上方的白色照明光的均匀色调。

[第二示例性实施方式]

图2是根据本发明第二示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图。

所示出的本示例性实施方式的半导体发光装置30与第一示例性实施方式的不同之处在于，其中从LED元件发射并且到达的光可以出射到空气层而不发生任何全反射的第二密封树脂部件的顶面的面积扩大为比第一示例性实施方式中的面积大。

与第一示例性实施方式一样，该构造可以使得在发光表面实现具有均匀色调的白色照明光，并且，由于比第一示例性实施方式更大地扩大了照明区域，所以可以提高光利用效率。

具体来讲，第一密封树脂部件10的顶面10a被形成为平坦的，并且被设置成与封装体3的侧壁3b的上边缘3d齐平。另外，设置在第一密封树脂部件10上的第二密封树脂部件11的顶面11a包括与光轴X交叉的平坦部分11d、以及包围平坦部分11d并向着封装体3的上边缘3d倾斜的倾斜部分11f。

在本示例性实施方式中，假设第一密封树脂部件10的折射率和设置在第一密封树脂部件10上方的第二密封树脂部件11的折射率为n，与第二密封树脂部件11的顶面11a接触的空气层12的折射率为1，从LED元件5的顶面5a(主发光表面)到第一密封树脂部件10的顶面10a的距离为a，从第二密封树脂部件11的下表面11b到平坦部分11d的距离为b，并且从光轴X与顶面11a交叉的点到平坦部分11d的外周11e的距离为c。在这种情况下，设计平坦部分11d，使得a、b、c和τ之间的关系满足τ＞tan^-1(c/(a+b))。

换言之，当光轴X垂直于第二密封树脂部件11的顶面11a时，可以设置a、b和c，使得穿过LED元件5的顶面5a的中心并与第二密封树脂部件11的平坦部分11d的外周11e交叉的直线C和穿过LED元件5的顶面5a的中心的光轴X(相当于第二密封树脂部件11的顶面11a与直线的交叉点处的法线)形成角度θ1，该角度θ1小于临界角τ(θ＜τ)。

因此，第二密封树脂部件11的平坦部分11d的形状不限于特定形状，只要a、b、c和τ之间的关系得以满足即可，并且该形状可以是矩形或圆形的形状。当平坦部分11d是圆形时，平坦部分11d是如下的圆形：半径为c并且中心位于LED元件5的光轴X上。

另外，倾斜部分11f形成为连续倾斜的表面，其上边缘是平坦部分11d的外周11e，下边缘是封装体3的侧壁3b的上边缘3d。然后，倾斜部分11f是按如下方式设计的：使得穿过LED元件5的顶面5a的中心并与第二密封树脂部件11的倾斜部分11f交叉的直线D和倾斜表面11f与直线D的交叉点处的法线N1形成角度θ2，该角度θ2小于临界角τ(θ2＜τ)。

通过浇注模制方法将用于第一密封树脂部件10的树脂材料填充到腔体2中，在室温下固化，然后，可以通过金属模制在封装体3内在固化后的第一密封树脂部件10上形成第二密封树脂部件11。另选的是，第二密封树脂部件11可以由相同的树脂材料单独形成为具有预定形状，由此形成的第二密封树脂部件11可以粘附于第一密封树脂部件10，以***在其间的相同树脂材料作为粘合剂。

当具有本示例性实施方式的以上构造的半导体发光装置30点亮时，从LED元件5向着第二密封树脂部件11的平坦部分11d发射的光线L1可以按顺序穿过第一密封树脂部件10的红色荧光体层7、绿色荧光体层8、粘合剂树脂层9以及第二密封树脂部件11，从而到达第二密封树脂部件11的平坦部分11d。

到达第二密封树脂部件11的平坦部分11d的光线L1可以以小于针对平坦部分11d的临界角τ的角度θ_L1入射到平坦部分11d上。因此，几乎全部的到达平坦部分11d的光线L都可以出射到空气层12，而不被平坦部分11d全反射。

因此，几乎全部的从LED元件5发射并导向第二密封树脂部件11的平坦部分11d的光都可以只穿过红色荧光体层7和绿色荧光体层8一次，这意味着，可以防止蓝光的光量降低以及由来自绿色荧光体层8的绿光而导致红色荧光体的二次激发。

另一方向，从LED元件5向着第二密封树脂部件11的倾斜部分11f发射的光线L2可以按顺序穿过第一密封树脂部件10的红色荧光体层7、绿色荧光体层8和粘合剂树脂层9、以及第二密封树脂部件11，从而到达第二密封树脂部件11的倾斜部分11f。

到达第二密封树脂部件11的倾斜部分11f的光线L2可以以小于针对倾斜部分11f的法线N2的临界角τ的角度θ_L2入射到倾斜部分11f上。因此，几乎全部的到达倾斜部分11f的光线L都可以出射到空气层12，而不被倾斜部分11f全反射。

因此，几乎全部的从LED元件5发射并导向第二密封树脂部件11的倾斜部分11f的光都可以只穿过红色荧光体层7和绿色荧光体层8一次，这意味着，可以防止蓝光的光量降低以及由来自绿色荧光体层8的绿光而导致红色荧光体的二次激发。

结果，从半导体发光装置30的第二密封树脂部件11的顶面11a(包括平坦部分11d和倾斜部分11f)投射的光不会部分地移向红色波长范围(暖色移或者移向较长波长范围)，得到在发光表面上方的白色照明光的均匀色调。

此外，半导体发光装置30(或模块1)可以由其它制造方法来形成。例如，通过浇注模制方法将第一密封树脂部件10形成在腔体2内，并且在室温下固化。然后，可以将封装体3安装在布线板13上。此后，可以通过液体散布器等将用于第二密封树脂部件11的树脂材料散布在第一密封树脂部件10上，并且在室温下固化，从而完成半导体发光装置30(或模块1)。

在这种情况下，如作为变型例的图3所示，第二密封树脂部件11的顶面11g可以是凸曲面而不是第二示例性实施方式中的平坦部分11d和倾斜部分11f。与第二示例性实施方式的平坦部分11d相比，凸顶面11g难以对到达的光进行全反射。因此，第二密封树脂部件11的顶面11g的光学性能优于第二示例性实施方式的第二密封树脂部件11的平坦部分11d。

变型例的第二密封树脂部件11具有弯曲部分11h，弯曲部分11h基本上对应于第二示例性实施方式的第二密封树脂部件11的平坦部分11d的外周11e，并且弯曲部分11h被形成为略微弧形的(不是急剧弯曲)。与第二示例性实施方式的平坦部分11d的外周11e的环绕区域相比，弧形的弯曲部分11h难以对到达的光进行全反射。因此，第二密封树脂部件11的弯曲部分11h的光学性能优于第二示例性实施方式的第二密封部件11的平坦部分11d。

变型例的第二密封树脂部件11具有倾斜部分11i，该倾斜部分11i基本上对应于第二示例性实施方式的第二密封树脂部件11的倾斜部分11f，并且，与第二示例性实施方式相比，倾斜部分11i形成得稍微更凸出些。与具有直线剖面的第二示例性实施方式的倾斜部分11f相比，倾斜部分11i难以对到达的光进行全反射。因此，第二密封树脂部件11的倾斜部分11i的光学性能优于第二示例性实施方式的第二密封树脂部件11的倾斜部分11f。

[第三示例性实施方式]

图4和图5是示出根据本发明的第三示例性实施方式的半导体发光装置的剖面图。

本示例性实施方式的半导体发光装置30的基本结构与第一示例性实施方式的基本结构相同，其中，半导体发光装置30在腔体2内包括第一密封树脂部件10和第二密封树脂部件11以密封LED元件5，并且安装在布线板13上，不同之处在于，整个装置30覆盖有例如由树脂材料制成的透镜21，从而完成半导体发光模块20。

参照图4，假设第一密封树脂部件10(粘合剂树脂层9)的折射率和设置在第一密封树脂部件10上的第二密封树脂部件11的折射率为n，并且与第二密封树脂部件11接触的树脂透镜21的折射率为n2。在这种情况下，当n2等于或大于n1(n1≤n2)时，从内部到达第二密封树脂部件11的顶面11a的光线L1可以进入树脂透镜21，而不被顶面11a全反射。因此，当从LED元件5的顶面5a(主发光表面)到第一密封树脂部件10的顶面10a的距离为a、第二密封树脂部件11的厚度为b、并且从光轴X与顶面11a交叉的点到顶面11a的外周11c的距离为c时，可以将a、b和c自由设置为任意的值(图4示出了n1＜n2的情况)。

另一方面，当折射率n2小于折射率n1时，从第二密封树脂部件11进入树脂透镜21的光的临界角τ可以用τ＝sin^-1(n2/n1)表示。因此，在这种情况下，构造半导体发光装置，使得a、b、c和τ之间的关系满足τ＞tan^-1(c/(a+b))。

换言之，由于光轴X垂直于第二密封树脂部件11的顶面11a，因此可以设置a、b和c，使得穿过LED元件5的顶面5a的中心并与第二密封树脂部件11的顶面11a的外周11c交叉的直线C和穿过LED元件5的顶面5a的中心的光轴X(相当于第二密封树脂部件11的顶面11a与所述直线的交叉点处的法线)形成角度θ，该角度θ小于临界角τ(θ＜τ)。

当本示例性实施方式的半导体发光模块20点亮时，从LED元件5向着第二密封树脂部件11的顶面11a发射的光线L可以按顺序穿过第一密封树脂部件10的红色荧光体层7、绿色荧光体层8和粘合剂树脂层9、以及第二密封树脂部件11，从而到达第二密封树脂部件11的顶面11a。

到达第二密封树脂部件11的顶面11a的光线L可以以小于针对顶面11a的临界角τ的θ_L入射到顶面11a上。因此，几乎全部的到达顶面11a的光线L都可以进入树脂透镜21，而不被顶面11a全反射。

进入树脂透镜21的光线L可以被引导穿过树脂透镜21并且到达光输出表面21a，该光输出表面21a被形成为基本球形，从而覆盖作为光源的LED元件5。因此，到达光输出表面21a的光线L可以出射到空气层12，而不出现全反射。

换言之，几乎全部的从LED元件5发射并导向第二密封树脂部件11的光可以只穿过红色荧光体层7和绿色荧光体层8一次，这意味着，可以防止蓝光的光量降低以及由来自绿色荧光体层8的绿光而导致红色荧光体的二次激发。

结果，从半导体发光模块20经过树脂透镜21投射的光不会部分地移向红色波长范围(暖色移，或者移向较长波长范围)，得到在发光表面上方的白色照明光的均匀色调。

此外，以上示例性实施方式处理了以下情况：蓝色LED元件用作光源，并且包含红色荧光体和绿色荧光体的混合荧光体用作提供伪白光(pseudo white light)的波长转换材料。然而，本发明不限于这些特定模式。如现有技术部分所讨论的，例如，紫外LED元件可以用作光源，并且包含蓝色荧光体、红色荧光体和绿色荧光体的混合荧光体可以用于产生伪白光。

在这种情况下，各个荧光体层可以沉淀在腔体内，使得包含发射波长较长的荧光体的荧光体层沉淀得更靠近光源侧，以防止任何的二次激发和三次激发。具体来讲，荧光体层可以是从光源侧开始按顺序沉淀的红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层。

在另一个实施方式中，蓝色LED元件可以结合黄色荧光体(其可以被蓝光激发以发射黄光)来用作光源，由此提供伪白光。在这种情况下，本发明可以防止以上构造导致的二次激发，从而提供颜色不均匀度减小的发光表面。

Claims

1.一种半导体发光装置，该半导体发光装置包括：

封装体，该封装体具有腔体，该腔体具有底面和具有上边缘的侧壁；

半导体发光元件，所述半导体发光元件设置在所述腔体的所述底面上，或者与所述腔体的所述底面相邻地设置；

第一密封树脂部件，该第一密封树脂部件包括至少一个波长转换层，所述波长转换层设置在所述腔体的所述底面附近、在所述半导体发光元件的上方，并包含散布在粘合剂树脂中的诸如荧光体的波长转换材料，并且该第一密封树脂部件还包括粘合剂树脂层，该粘合剂树脂层设置在所述波长转换层的上方并主要包含所述粘合剂树脂；以及

第二密封树脂部件，该第二密封树脂部件设置在所述第一密封树脂部件的上方并且具有顶面，其中：

所述第二密封树脂部件由透明树脂材料制成并且被构造为包括位于所述封装体的所述侧壁的所述上边缘上方的顶面和从所述侧壁的所述上边缘到所述顶面的厚度部分，

利用所述第二密封树脂部件的厚度来调节所述第二密封树脂部件的所述顶面，使得下述直线和下述法线形成的角度小于针对来自所述半导体发光元件的所述顶面中心的入射光线的临界角，其中所述直线是指穿过所述半导体发光元件的顶面中心并与所述第二密封树脂部件的所述顶面交叉的直线，所述法线是指所述第二密封树脂部件的所述顶面与所述直线的交叉点处的法线，并且

所述厚度部分被调节为使得穿过所述半导体发光元件的所述顶面的中心并且与所述第二密封树脂部件的所述厚度部分的侧面相交的直线与位于所述第二密封树脂部件的所述顶面与所述侧面的交叉点的法线形成等于或大于来自所述半导体发光元件的所述顶面的中心的入射光的临界角。

2.根据权利要求1所述的半导体发光装置，其中，所述第二密封树脂部件的所述顶面是平坦表面、截锥表面和三维弯曲表面中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光元件是蓝色LED元件，并且所述波长转换层从所述腔体的底面侧起包括红色荧光体层和绿色荧光体层。

4.根据权利要求1或2所述的半导体发光装置，其中，所述半导体发光元件是紫外LED元件，并且所述波长转换层从所述腔体的底面侧起包括红色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层。