CN107123722B - 发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发光器件。该发光器件包括第一发光元件、荧光体和第二发光元件，所述第二发光元件具有在第一发光元件和荧光体的合成发射光谱中限定最深下沉的两个峰的峰值波长之间的峰值波长。

Description

发光器件
本申请基于分别于2016年2月25日和2016年3月28日提交的日本专利申请第2016-034878号和第2016-064427号，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及发光器件。
背景技术
设置有LED(发光二极管)和荧光体以发射白光的发光器件是已知的(参见例如WO2012/108065和WO 2012/144087)。发光器件具有由LED和荧光体的合成发射光谱形成的白光光谱。
发明内容
然而，荧光体具有这样的性质，即吸收光谱的波长区域远离发射光谱的波长区域。因此，为了提高激发光吸收效率，用作激发源的发光元件需要具有远离荧光体的发射光谱的发射波长。
这导致发光元件和荧光体的合成发射光谱中的发光元件的发射波长与荧光体的发射波长之间的深凹陷(下沉)，特别是在具有诸如日光色的高色温的蓝白色光谱中。深下沉(dip)阻止发光器件具有较接近太阳光(自然光)光谱的发射光谱。
本发明的目的是提供一种发光器件，其具有包括仅浅下沉并且接近于太阳光的发射光谱的发射光谱。
本发明的实施方式提供了由以下[1]至[7]所限定的发光器件。
[1]一种发光器件，包括：
第一发光元件；
荧光体；以及
第二发光元件，其具有在第一发光元件和荧光体的合成发射光谱中限定最深下沉的两个峰的峰值波长之间的峰值波长。
[2]根据[1]所述的发光器件，其中，第二发光元件的峰值波长距离最深下沉的底部处的波长偏移在2nm以内。
[3]根据[1]所述的发光器件，其中，第二发光元件包括发射波长不同的多个发射光。
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的发光器件，还包括：
密封第一发光元件的第一密封材料；以及
密封第二发光元件的第二密封材料，
其中，荧光体包括在第一密封材料中。
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的发光器件，其中，第一密封材料与第二密封材料接触，以及其中，与第二密封材料相比，第一密封材料具有较低的折射率。
[6]根据[1]至[5]中任一项所述的发光器件，其中，第一密封材料与第二密封材料接触，以及
其中，第一密封材料和第二密封材料中的一个密封材料包括在平面图中具有环形形状的环形密封材料，以及
其中，第一密封材料和第二密封材料中的另一个密封材料被所述环形密封材料围绕。
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的发光器件，其中，第二发光元件被配置成用作用于光通信的发射器。
本发明的效果
根据本发明的实施方式，可以提供一种发光器件，其具有包括仅浅下沉并且接近于太阳光的发射光谱的发射光谱。
附图说明
接下来，将结合附图更详细地描述本发明，其中：
图1A是示出实施方式中的发光器件的顶视图；
图1B是示出沿图1A的线A-A所截取的发光器件的垂直截面图；
图2A和2B是示出发光元件和荧光体的合成发射光谱的示例的图；
图3A是示出实施方式中的发光器件的变型的顶视图；
图3B是示出沿图3A的线B-B所截取的发光器件的垂直截面图；
图4A至图4C是示出实施方式中的制造发光器件的过程的垂直截面图；
图5是示出在第一密封材料被图案化并且然后被粘附至基板的情况下粘附之前的第一密封材料的透视图；
图6A至图6D是示出实施方式中的制造发光器件的过程的变型的垂直截面图；
图7A是示出发光元件与荧光体之间的响应电信号的频率的差异的曲线图；以及
图7B是示出发光元件与荧光体之间的响应速度的差异的曲线图。
具体实施方式
实施方式
发光器件的构造
图1A是示出实施方式中的发光器件1的顶视图。图1B是示出沿图1A的线A-A所截取的发光器件1的垂直截面图。
发光器件1具有基板10、安装在基板10上的第一发光元件11和第二发光元件12、用于密封第一发光元件11的第一密封材料13、用于密封第二发光元件12的第二密封材料14以及包含在第一密封材料13中的粒子状荧光体15。
第一发光元件11用作用于激发荧光体15的光源，并且通过将第一发光元件11的发射颜色与荧光体15的发射颜色混合来产生白色。荧光体15可以可选地由具有不同波长的多种荧光体构成。在这种情况下，这种构造可以使得发射紫外光的发光元件用作第一发光元件11并且通过混合多个荧光体的发射颜色来产生白色。
第二发光元件12用于补偿在第一发光元件11与荧光体15的合成发射光谱中的最深下沉，使得发光器件1具有较接近太阳光的发射光谱。
因此，第二发光元件12具有在第一发光元件11与荧光体15的合成发射光谱中形成最深下沉的两个峰值波长(两个峰的最大点处的波长)之间的峰值波长。此外，第二发光元件12的峰值波长优选地距离最深下沉的底部处的波长偏移在2nm以内。
可以提供发射不同波长的光的多个第二发光元件12。在这种情况下，所有的第二发光元件12具有在形成最深下沉的两个峰值波长之间的峰值波长。
图2A和2B是示出发光元件11与荧光体15的合成发射光谱的示例的图。
图2A示出了当第一发光元件11是发射波长为450nm的蓝光LED并且荧光体15由Lu3Al5O12:Ce3+(绿色荧光体)、Y3Al5O13:Ce3+(黄色荧光体)和CaAlSiN3:Eu2+(红色荧光体)构成时的合成发射光谱。
在图2A所示的第一发光元件11和荧光体15的合成发射光谱中，最深下沉(由箭头指示)的底部处的波长为约481nm。同时，形成最深下沉的两个峰的波长在短波长侧(第一发光元件11的发射光谱的峰)为约452nm并且在长波长侧(荧光体15的发射光谱的峰)为约577nm。
在这种情况下使用的第二发光元件12优选为以下发光元件：其峰值波长在大于452nm且小于577nm的范围R内并且从481nm偏移2nm以内，即，不小于479nm且不大于483nm。另外，当使用具有不同发射波长的多个第二发光元件12时，所有的发光元件具有在范围R内的峰值波长。
图2B示出了当第一发光元件11是发射波长为405nm的紫色LED并且荧光体15由(Sr,Ca,Ba)10(PO4)Cl2:Eu2+(蓝色荧光体)、(Sr,Al)6(O,N)8:Eu2+(绿色荧光体)和CaAlSiN3:Eu2+(红色荧光体)构成时的合成发射光谱。
在图2B所示的第一发光元件11和荧光体15的合成发射光谱中，最深下沉(由箭头指示)的底部处的波长为约422nm。同时，形成最深下沉的两个峰的波长在短波长侧(第一发光元件11的发射光谱的峰)为约402nm并且在长波长侧(荧光体15的发射光谱的峰)为约454nm。
在这种情况下使用的第二发光元件12优选为以下发光元件：其峰值波长在大于402nm且小于454nm的范围R内并且从422nm偏移2nm以内，即，不小于420nm且不大于424nm。另外，当使用具有不同发射波长的多个第二发光元件12时，所有的发光元件具有在范围R内的峰值波长。
荧光体15可以包含在第一密封材料13和第二密封材料14两者中。然而，当荧光体15包含在第二密封材料14中时，从第二发光元件12发射的光较多地被荧光体15吸收，并且因此难以确定补偿最深下沉所需的第二发光元件12的发射波长和发光强度。因此，优选地仅在第一密封材料13中包含荧光体15。
在第一密封材料13与第二密封材料14接触的情况下，与第二密封材料14相比，第一密封材料13优选地具有较低的折射率。在这种情况下，光不太可能通过第二密封材料14到达第一密封材料13。因此，从第二发光元件12发射的光较少地被包含在第一密封材料13中的荧光体15吸收。
基板10是例如电路板或引线框***基板。
第一发光元件11和第二发光元件12是例如LED芯片，其具有芯片基板和包括发光层和夹着发光层的包覆层的晶体层。第一发光元件11和第二发光元件12可以是具有面朝上的晶体层的面朝上LED芯片或者可以是具有面朝下的晶体层的面朝下LED芯片。可替选地，第一发光元件11和第二发光元件12可以是除LED芯片之外的发光元件，并且可以是激光二极管等。
第一发光元件11和第二发光元件12连接至基板10中的诸如布线或引线框的导电构件(未示出)，并且分别通过导电构件独立地供电。
第一密封材料13和第二密封材料14由例如透明树脂如硅基树脂或环氧基树脂形成。
由于第一发光元件11和第二发光元件12被独立供电，因此可以任意地调节各自的发光强度。这使得发光器件1具有较接近太阳光的发射光谱。
不特别地限制第一发光元件11和第二发光元件12的数目和布局等以及第一密封材料13和第二密封材料14的数目、形状和布局等。
在图1A和图1B所示的本实施方式中的发光器件的构造示例中，第一密封材料13是在平面图中具有环形形状的环形密封材料，并且第二密封材料14被环形第一密封材料13围绕。
图3A是具有基于图1A和图1B所示的发光器件1的构造的发光器件2的顶视图，但是第一发光元件11与第二发光元件12以相反的方式定位，并且第一密封材料13与第二密封材料14也以相反的方式定位。图3B是示出沿图3A中的线B-B所截取的发光器件2的垂直截面图。
在图3A和图3B所示的本实施方式中的发光器件的构造示例中，第二密封材料14是在平面图中具有环形形状的环形密封材料，并且第一密封材料13被环形第二密封材料14围绕。可替选地，图3A和图3B所示的构造可以另外地包括以下环形密封材料：其由与第一密封材料13相同的材料形成、被设置为密封一个或多个第一发光元件11并且围绕环形第二密封材料14。另外，可以进一步形成由与第二密封材料14相同的材料形成并且被设置为密封第二发光元件12的环形密封材料以围绕密封一个或多个第一发光元件11的环形密封材料。交替设置的用于密封第一发光元件11和第二发光元件12的环形密封材料的数目不受限制。
当提供例如具有不同波长的多个第二发光元件12时，采用使用多个第二发光元件12的构造，例如发光器件2的构造。
制造发光器件的过程
以下，以制造发光器件1的过程为示例进行描述。
图4A至图4C是示出实施方式中的制造发光器件1的过程的垂直截面图。
首先，如图4A所示，在基板10上安装第一发光元件11和第二发光元件12。
接下来，如图4B所示，用包含荧光体15的第一密封材料13密封第一发光元件11。第一密封材料13被预图案化并且然后粘附至基板10，或者通过灌封(potting)工艺形成第一密封材料13。
图5是示出在第一密封材料13被图案化并且然后被粘附至基板10的情况下粘附之前的第一密封材料13的透视图。第一密封材料13被图案化在由PET等形成的片状基材20上。
接下来，如图4C所示，通过灌封工艺用树脂填充由第一密封材料13围绕的区域，从而形成第二密封材料14。
图6A至6D是示出实施方式中的制造发光器件1的过程的变型的垂直截面图。该变型与图4A至图4C所示的制造过程的不同之处在于，第一密封材料13和第二密封材料14以相反的顺序形成。
首先，如图6A所示，在基板10上安装第一发光元件11和第二发光元件12。
接下来，如图6B所示，用第二密封材料14密封发光元件12。第二密封材料14被预图案化并且然后粘附至基板10，或者通过灌封工艺形成第二密封材料14。
接下来，如图6C所示，形成环形阻挡物(dam)16以围绕用于安装第一发光元件11的区域。阻挡物16由例如诸如硅基树脂或环氧基树脂的树脂形成，并且可以包含诸如钛氧化物的白色颜料。
接下来，如图6D所示，通过灌封工艺，用含有荧光体15的树脂填充阻挡物16与第二密封材料14之间的区域，从而形成第一密封材料13。虽然可以不形成阻挡物16，但是在形成阻挡物16的情况下可以容易地控制通过灌封工艺形成的第一密封材料13的形状。
当制造发光器件2时，执行图4A至图4C或图6A至图6D所示的过程，使得第一发光元件11和第二发光元件12以相反的方式定位，并且第一密封材料13和第二密封材料14以相反的顺序形成。
发光器件的变型
接下来，将以用作光通信***的光发射器的发光器件1作为示例进行描述。
第二发光元件12可以用作用于光通信的发射器。高速调制的用于通信的信号从例如发光器件1外部的控制单元发送到第二发光元件12，并且发光元件12基于该信号发光以进行通信。在这种情况下，发光器件1用作照明装置以及收发器***的光发射器。
在该光通信中的光电探测器(接收器)是例如Si光电二极管或在智能电话上作为标准安装的诸如相机的图像传感器。在具体示例中，发光器件1是例如商店中使用的筒灯，并且使用第二发光元件12通过通信将产品信息发送至客户的智能电话。
当第一发光元件11的发射波长(即，用于激发荧光体15的波长)为紫色或紫外区域中的波长时，第二发光元件12的发射波长在420nm周围的低可见度区域，如图2B所示。因此，如果由于使用第二发光元件12而发生发光强度的变化，则发光强度的变化不具有诸如引起视觉闪烁的影响，并且通信光信号可以被复用，同时降低对照明功能的影响。
图7A是示出发光元件(LED芯片)与荧光体之间的响应电信号的频率的差异的曲线图。如图7A所示，待由从发光元件发射的光激发的荧光体能够响应于电信号的阈值频率低于发光元件能够响应于电信号的阈值频率。换言之，与发光元件相比，荧光体具有较低的截止频率。这表明与发光元件相比，荧光体具有较慢的响应速度，因此不适合用于通信。
图7B是示出发光元件(LED芯片)与荧光体之间的响应速度的差异的曲线图。与发光元件的波形不同，荧光体的波形从如图7B所示的电信号的波形处极大地塌陷，并且变成光信号中的噪声。因此，荧光体不适合用于通信。
由于这些原因，当荧光体的荧光与从第二发光元件12发射的通信光混合时，通信准确度降低。因此，用于通信的第二发光元件12优选地用不含荧光体15的第二密封材料14密封。
实施方式的效果
在实施方式中，通过使用第二发光元件12来补偿第一发光元件11与荧光体15的合成发射光谱的最深下沉，有可能提供具有接近太阳光的发射光谱的发光器件1。另外，第二发光元件12也可以用作用于光通信的发射器。
虽然已经描述了本发明的实施方式，但是本发明并不旨在限于该实施方式，并且在不脱离本发明的要旨的情况下可以实现各种修改。另外，在不脱离本发明的要旨的情况下，可以任意地组合实施方式中的构成元件。
即使在第一发光元件11和荧光体15的合成发射光谱中的最深下沉形成在例如荧光体15的两个峰之间时，即，即使当除了最短波长侧的下沉之外的下沉最深时，也可以应用本实施方式。即使在这种情况下，也使用具有能够补偿最深下沉的发射波长的发光器件作为第二发光元件12。
另外，根据权利要求的本发明不限于该实施方式。此外，请注意，实施方式中描述的特征的所有组合不是解决本发明的问题所必需的。

Claims (6)

1.一种发光器件，包括：
第一发光元件；
荧光体；以及
第二发光元件，所述第二发光元件具有在所述第一发光元件和所述荧光体的合成发射光谱中限定最深下沉的两个峰的峰值波长之间的峰值波长，
其中，所述第二发光元件包括发射波长不同的多个发光元件，以及
其中，所述多个发光元件的全部峰值波长在限定所述最深下沉的两个峰的峰值波长之间。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第二发光元件的峰值波长距离所述最深下沉的底部处的波长偏移在2nm以内。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的发光器件，还包括：
密封所述第一发光元件的第一密封材料；以及
密封所述第二发光元件的第二密封材料，
其中，所述荧光体包括在所述第一密封材料中。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述第一密封材料与所述第二密封材料接触，以及
其中，与所述第二密封材料相比，所述第一密封材料具有较低的折射率。
5.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述第一密封材料与所述第二密封材料接触，以及
其中，所述第一密封材料和所述第二密封材料中的一个密封材料包括在平面图中具有环形形状的环形密封材料，以及
其中，所述第一密封材料和所述第二密封材料中的另一个密封材料被所述环形密封材料围绕。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的发光器件，其中，所述第二发光元件被配置成用作用于光通信的发射器。
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