CN1832167A - 发光器件和使用所述发光器件的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种发光器件，包括蓝色系半导体发光元件、绿色系半导体发光元件、黄色荧光部件和红色荧光部件。所述黄色荧光部件用于吸收一部分从所述蓝色系半导体发光元件发出的蓝色光，并发射黄色系的光作为激励光。所述红色荧光部件用于吸收一部分从所述绿色系半导体发光元件发出的绿色光，并发射红色系的光作为激励光。

Description

发光器件和使用所述发光器件的照明装置
技术领域
本发明涉及发光器件以及使用该发光器件的照明装置。
背景技术
近年来，作为具有高的发光强度的封装(package)在市场上已经有发射白色系光的发光二极管(LED)器件。该器件是将蓝色LED和具有与由蓝色LED元件发出的蓝光具有补色关系的黄色荧光部件组合起来得到的。
但是，这种器件存在着彩色再现特性低的问题。而所述的彩色再现特性表示的是代表发光时得到的色彩的逼真度的指数(index)。也就是说，由于在该蓝色LED元件和黄色荧光部件的组合中不包括绿色和红色光谱成分，或绿色和红色光谱成分不充分，因而不能获得用于液晶显示器的背景光、发光光源或其它设备所需的充分的色彩再现特性。
所以，已经提出了一种，例如图7A所示的，通过把绿色荧光材料3和红色荧光材料4分散在覆盖着蓝色LED元件1的密封体2中来发射三原色以改进彩色再现特性的发光器件(参见日本专利公开2001-144331的权利要求书和图13)。
如图7B所示，还提出了一种通过把蓝色荧光材料7、绿色荧光材料3和红色荧光材料4分散在覆盖紫外发光LED元件5的密封体6中来发射三原色以改进彩色再现特性的发光器件(参见日本专利公开2004-127988的权利要求书和图2)。
然而，上面所述的发光器件可能有下列问题。
上述常规的、包括单色LED元件(如蓝色LED元件1或紫外LED元件5)与多种荧光材料(如蓝、绿和红色荧光材料3、4、7)的组合、并用以获得三原色的发光器件有着充分的彩色再现特性，但其发射效率低，难于得到所需的光强度。
换句话说，由于单色LED元件的单色而必须存在具有不同颜色的多种荧光材料。因此，需要单色LED元件发出的光具有高的亮度。此外，由于每一种发光材料对该单色光具有不同的发射效率，故该发光器件不可能获得足够的光强度和好的彩色再现特性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够产生具有光强度高的白色光并改进了彩色再现特性的发光器件，以及使用该发光器件的照明装置。
为了实现上述发明目的，本发明的一个实施例的发光器件包括：蓝色系半导体发光元件、绿色系半导体发光元件、黄色荧光部件和红色荧光部件。
所述黄色荧光部件用于吸收一部分从所述蓝色系半导体发光元件发出的作为激励光的蓝色光，并发射黄色系的光。
所述红色荧光部件用于吸收一部分从所述绿色系半导体发光元件发出的作为激励光的绿色光，并发射红色系的光。
附图说明
图1是根据本发明的发光器件的第一实施例的截面示意图。
图2是根据本发明的发光器件的第二实施例的截面示意图。
图3是根据本发明的发光器件的第三实施例的截面示意图。
图4是根据本发明的发光器件的第四实施例的截面示意图。
图5是根据本发明的发光器件和照明装置的第五实施例的截面示意图。
图6是根据本发明的发光器件和照明装置的第六实施例的截面示意图。
图7A是常规的发光器件的一个例子的截面示意图。
图7B是另一个常规的发光器件的例子的截面示意图。
具体实施方式
下面将结合附图详细说明本发明的具体实施例。
图1示出了本发明的发光器件的第一实施例。
如图1所示，该第一实施例的发光器件10包括基底13、蓝色LED元件(蓝色系半导体发光元件)11、绿色LED元件(绿色系半导体发光元件)12，和附着在基底13上并把上述蓝色和绿色LED元件11和12一起覆盖住的黄-红色系树脂密封体16。
在此，蓝色LED元件11和绿色LED元件12通过例如Ag膏等材料粘接安装在基底13的一个表面(例如上表面)上。
在该第一实施例中，黄-红色系树脂密封体16包括具有黄色系荧光颗粒14的黄色荧光部件和具有红色系荧光颗粒15的红色荧光部件。黄色荧光颗粒14和红色荧光颗粒15整体地形成在该黄-红色系树脂密封体中(请见图1)。
蓝色LED元件11具有高的发光效率，使用发光波长范围为例如470～490nm的InGaN系化合物半导体。绿色LED元件12具有高的发光效率，使用发光波长范围为例如490～520nm的InGaN系或GaP系化合物半导体。
从顶视图看，基底13的形状具有，例如，大致呈类立方体的形状，并为有玻璃环氧树脂、BT树脂、陶瓷、金属芯等制成的绝缘基底。该基底13包括形成在其上表面的电极图案(未示出)，用于把LED元件与外部设备的母板(未示出)相连接。
虽然图中没有示出蓝色LED元件11和绿色LED元件12与基底13之间的电连接，各个蓝色和绿色的LED元件11和12的电极是通过Ag膏等导电粘接材料和键合导线连接到形成在基底13表面上的电极图案的。
黄色荧光颗粒14吸收一部分从蓝色LED元件11发出的蓝光，并发射黄色系光作为激励光。例如，可以使用包含在如YAG(钇铝柘榴石)系、铽系、锶系、磷酸盐系、硅酸盐系、铝酸盐系等材料中的荧光颗粒来发射黄光。
红色荧光材料15吸收一部分从绿色LED元件12发出的绿光，并发射红色系光作为激励光。例如，可以使用其中固溶有Eu2+(铕)的GaAlSiN3(钙、铝、硅的三氮化物)荧光材料或类似材料来发射红光。
众所周知，氧化铕基的红色荧光颗粒用于在阴极射线管中通过照射电子束或紫外线而有效地发光，但照射可见光时几乎不发光。可是，即使对于蓝色至绿色可见光光谱范围内的激励光，其中固溶有Eu2+的GaAlSiN3荧光材料也发射发光强度与由上述红色荧光材料在通过紫外线照射时产生的红色光的强度同样高的红光，并在该实施例中用作适当的红色荧光材料。
同时含有黄色荧光颗粒和红色荧光颗粒的黄-红色系树脂密封体16是由环氧树脂、硅树脂等透明树脂形成的。根据本发明，该黄-红色系树脂密封体16模注成为大致呈类立方体的形状或具有圆形端部的伸长的圆柱状。
在本第一实施例中，通过分别从蓝色LED元件11发射蓝光，从黄色荧光材料14发射黄光，从绿色LED元件12发射绿光，从红色荧光材料15发射红光，除了能够获得与蓝色有补色关系的黄色之外，还能够获得三原色光(红、绿和蓝)，从而保证发光装置有优良的彩色再现特性。此外，通过用来自蓝色LED元件11的光和来自绿色LED元件12的光来激励该黄色荧光颗粒14和红色荧光颗粒15，能够获得高的发光强度，并能够通过调节蓝色LED元件11和绿色LED元件12中每一个的发光强度来控制彩色再现特性和色温。
下面参照图2说明本发明的发光器件的第二实施例。
在以后描述的实施例中，与实施例1中的部件相同的部件使用相同的参考数字，并省略其说明。
第二实施例中的发光器件20与实施例1的发光器件10不同的点如下。
在实施例1的发光器件10中，蓝色LED元件11和绿色LED元件12由黄-红色系树脂密封体16所覆盖，该密封体16包括黄色荧光颗粒14和红色荧光颗粒15，并形成为一个整体。
相反，实施例2的发光器件20包括蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22。其中，蓝-黄色发光部分21具有覆盖蓝色LED元件11的黄色系树脂密封体26A；而红-绿色发光部分22具有覆盖绿色LED元件12的红色系树脂密封体26B(请见图2)。在黄色系树脂密封体26A中散布着黄色荧光颗粒；而红色荧光颗粒散布在红色系树脂密封体26B中。
换句话说，在实施例2的发光器件20中，黄色荧光颗粒14被包含在黄色系树脂密封体26A中，而红色荧光颗粒15被包含在红色系树脂密封体26B中。所述黄色系树脂密封体26A和红色系树脂密封体26B被设置为相互接触。
当蓝色LED元件11和绿色LED元件12一起用一个黄-红色系树脂密封体16覆盖时(如图1所示)，从蓝色LED元件11所发出的一部分光和从绿色LED元件12所发出的一部分光一起激励散布在黄-红色系树脂密封体16中的黄色荧光颗粒14和红色荧光颗粒15。
而在实施例2的发光器件20中，黄色荧光材料14和红色荧光材料15分别被从蓝色LED元件11发出的蓝光和从绿色LED元件12发出的绿光激励。
接下来参考图3和图4说明本发明的发光器件的第三实施例和第四实施例。
如图3所示，实施例3的发光器件30与实施例2中的发光器件20不同之处在于以预定的间隔设置有蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22。
在实施例3的发光器件30中，由于蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22按预定的间隔设置，故而能够防止从蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22中的一个所发出的光由于从它们之中的另一个发出的光而变暗。
而实施例4的发光器件40与实施例3的发光器件30的不同在于：在实施例3的蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22之间***了遮光隔离物41。
也就是说，在实施例3的发光器件30中，所述间隔设置在蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22之间。
而在实施例4的发光器件40中，蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22被隔离物41在光学上隔开。
在实施例4中，由于蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22被隔离物41在光学上隔开，因此能够阻断从蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22中的一个所发出的光进入另一个之中。
结果，能够防止由一种类型的颗粒激励的光与另一种类型的颗粒激励的光发生冲突所导致的发光效率的破坏。
隔离物41由，例如，塑性材料、金属材料或类似材料构成。如果在并至少在与各色系树脂密封体接触的表面上提供一反射表面，发光器件40就能够获得更强的发光强度。此处的反射表面是由镜面抛光的表面或反射膜形成的。
下面结合图5和图6说明本发明的第五和第六实施例。
如图5所示，实施例5中的发光器件50不同于实施例3的发光器件30之处在于，蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22被分别安装在蓝-黄色基板53和红-绿色基板54上；且该蓝-黄色基板53和红-绿色基板54安装在母板(电路板)55上。
更具体地说，在实施例3的发光器件30中，蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22如图3所示那样安装在一个基板13上。而实施例5的发光器件50包括蓝-黄色封装51和红-绿色封装52。在所述蓝-黄色封装51中，蓝-黄色发光部分21安装在所述蓝-黄色基板53上；在所述红-绿封装52中，红-绿色发光部分22安装在红-绿色基板54上(请见图5)。如上所述，该蓝-黄色基板53和红-绿色基板54安装在母板55上。
同时，该蓝-黄色基板53和红-绿色基板54具有，例如，大致呈类立方体的形状，且由诸如玻璃环氧树脂基板、BT树脂基板、陶瓷基板、金属芯基板或其它类似的材料等的绝缘材料形成。
在蓝-黄色基板53和红-绿色基板54上分别制备用于与母板55连接的电极图案(未示出)。在该母板55的至少一个表面上设置用于连接所述蓝-黄色基板53和红-绿色基板54之一的电极图案的电路图形(未示出)。
应该注意到，该实施例5形成了包含母板55和发光器件50的照明装置。所述发光器件50包括蓝-黄封装51和红-绿封装52，并安装在母板55上。
据此，由于在实施例5中把具有高的光强度和彩色再现特性的发光器件50安装在母板55上，作为液晶显示器的背景光或各种器件中的照射光源，就能够提高发光效率；而在进行照射时能够实现对彩色再现特性和色温的调控。
如图6所示，实施例6与实施例5的不同在于，将多个发光器件60或电路板是直接安装在母板65上的。
更具体地说，在实施例5的发光器件50中，将其中在蓝-黄色基板53上安装有蓝-黄色发光部分21的蓝-黄色封装51和其中在红-绿色基板54上安装有红-绿色发光部分22的红-绿色封装52被并排安装在母板55上；
而在实施例6中，多个发光器件60被每隔一段距离地设置在母板65上(请见图6)。所述多个发光器件中的每一个都包括蓝-黄色发光部分21和红-绿色发光部分22，如前面各实施例中所述的那样。
在母板65上设置有电极焊盘(未示出)和电路图形(未示出)，它们通过如Ag膏之类的导电材料等材料以及键合导线与蓝色LED元件11和绿色LED元件12电连接。
在该实施例6中，由于多个发光器件60呈阵列状安装在母板65上，故能够提供适合于需要在较宽区域上具有高亮度的液晶显示器的背景光的光源。
本发明并不局限于上面所述的实施例，对这些实施例可以有各种各样的变型和改动。例如，在上面所述的实施例中，使用了蓝色LED元件11和绿色LED元件12，但是也可以使用蓝色LD(半导体激光器)和绿色LD。
此外，可以把上面所述的各实施例的发光器件10、20、30、40、50和60以及使用这些发光器件的照明装置应用于光波导面板的照明，所述光波导面板用于移动电话中使用的较小的液晶显示器、较大的液晶显示器、仪表以及指示器等的背景光，或用于发光的设备。
如上所述，根据本发明的发光器件，能够发射来自蓝色系半导体发光元件的蓝色光、来自黄色荧光颗粒的黄色光、来自绿色系半导体发光元件的绿色光，和来自红色荧光颗粒的红色光。
因此，根据本发明，能够在得到与和蓝色具有补色关系的黄色的同时获得红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色，从而保证了改进的彩色再现特性。此外，还能够借助于通过两个半导体发光元件(如两个LED)激励荧光颗粒而获得高的光强度，并能够通过调节这两个半导体发光元件中每一个的发光强度来调节彩色再现特性和色温。
在本发明的照明装置中，由于把上面所述的发光器件安装在电路板上，因而能够提供具有改进的彩色再现特性的白色光照明来作为各种装置中液晶显示装置的照明光源或背景光，并能够在照明期间调节所述彩色再现特性或色温。
虽然上面已经描述了本发明的优选实施例，但本发明并不局限于这些实施例，可以对上述实施例作出各种改进和变型。

Claims (11)

1.一种发光器件，包括：
蓝色系半导体发光元件；
绿色系半导体发光元件；
用于吸收一部分从所述蓝色系半导体发光元件发出的蓝色光、并发射黄色系的光的黄色荧光部件，以及
用于吸收一部分从所述绿色系半导体发光元件发出的绿色光，并发射红色系的光的红色荧光部件。
2.如权利要求1所述的发光器件，其中，
所述黄色荧光部件包含黄色荧光颗粒，所述红色荧光部件包含红色荧光颗粒。
3.如权利要求2所述的发光器件，其中，
所述蓝色系半导体发光元件和所述绿色系半导体发光元件由整体地含有所述黄色荧光颗粒和所述红色荧光颗粒的黄-红色系树脂密封体覆盖。
4.如权利要求1所述的发光器件，还包括由所述蓝色系半导体发光元件和用于接受一部分从所述蓝色系半导体发光元件发出的蓝色光的黄色荧光部件形成的蓝-黄色发光部分，以及由所述绿色系半导体发光元件和用于接受一部分从所述绿色系半导体发光元件发出的绿色光的红色荧光部件形成的发红-绿光的部分，
其中，所述蓝-黄色发光部分和所述红-绿色发光部分是独立地形成的。
5.如权利要求4所述的发光器件，其中，
所述蓝-黄色发光部分和所述红-绿色发光部分相互接触地并排设置。
6.如权利要求4所述的发光器件，其中，
所述蓝-黄色发光部分和所述红-绿色发光部分隔开预定的间隔地设置。
7.如权利要求4所述的发光器件，其中，
所述蓝-黄色发光部分和所述红-绿色发光部分之间设置有遮光隔离物。
8.如权利要求1所述的发光器件，其中，
所述红色荧光部件包括固溶有Eu2+的CaAlSiN3荧光颗粒。
9.一种发光器件，包括：
基板；
安装在所述基板的一个表面上的蓝色系半导体发光元件；
安装在所述基板的上述表面上的绿色系半导体发光元件；
黄色荧光部件，覆盖所述蓝色系半导体发光元件而设置的、用于吸收一部分从所述蓝色系半导体发光元件发出的蓝色光并发射黄色系的光作为激励光，以及
红色荧光部件，覆盖所述绿色系半导体发光元件而设置的、用于吸收一部分从所述绿色系半导体发光元件发出的绿色光并发射红色系的光作为激励光。
10.一种照明装置，包括：
权利要求1所述的发光器件，以及
其上安装有上述发光器件的电路板。
11.如权利要求10所述的照明装置，其中，
所述电路板上安装有多个发光器件，所述多个发光器件的每一个是如权利要求1所述的发光器件。
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