JP2007067204A - Light-emitting diode device - Google Patents

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Akiko Saito
明子 斉藤
Tomohiro Sanpei
友広 三瓶
Kiyoko Kawashima
淨子 川島
Nobuhiro Tamura
暢宏 田村
Masahiro Izumi
昌裕 泉
Akiko Nakanishi
晶子 中西
Masami Iwamoto
正己 岩本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting diode device in which generation of color irregularity is suppressed. <P>SOLUTION: The light-emitting diode device is provided with a light-emitting diode chip emitting a blue light, and a phosphor sheet having a phosphor layer emitting a light based on the blue light and a light diffusion layer formed on at least one surface of the phosphor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は青色光を発光する発光ダイオードチップを具備する発光ダイオード装置に関する。   The present invention relates to a light emitting diode device including a light emitting diode chip that emits blue light.

発光ダイオード装置は、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、屋内外広告等、多方面への展開が飛躍的に進んでいる。さらに、発光ダイオード装置は長寿命で信頼性が高く、また低消費電力、耐衝撃性、高純度表示色、軽薄短小化の実現等の特徴を有することから、産業用のみならず一般照明用途への適用も試みられている。このような発光ダイオード装置を種々の用途に適用する場合、白色光を得ることが重要となる。   Light-emitting diode devices have been dramatically expanded in various fields such as liquid crystal displays, backlights for mobile phones and information terminals, indoor / outdoor advertisements, and the like. In addition, the light-emitting diode device has long life and high reliability, and has features such as low power consumption, impact resistance, high purity display color, lightness, thinness, and so on. Application of is also being attempted. When such a light emitting diode device is applied to various uses, it is important to obtain white light.

発光ダイオード装置で白色光を実現する代表的な方式としては、（１）赤、緑および青の各色に発光する３つの発光ダイオードチップを使用する方式、（２）青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式、（３）紫外線を発光する発光ダイオードチップと赤色、緑色および青色の三色混合蛍光体とを組み合わせる方式の３つが挙げられる。これらのうち、一般的には輝度特性の観点から、（２）の青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式が広く実用化されている。   Typical methods for realizing white light in a light-emitting diode device include (1) a method using three light-emitting diode chips that emit red, green, and blue colors, and (2) a light-emitting diode chip that emits blue light. And a combination of a phosphor emitting yellow or orange light and (3) a combination of a light emitting diode chip emitting ultraviolet light and a red, green and blue three-color mixed phosphor. Among these, generally, from the viewpoint of luminance characteristics, the method (2) of combining a light emitting diode chip that emits blue light and a phosphor that emits yellow or orange light has been widely put into practical use.

上記した（２）および（３）の方式を適用した発光ダイオード装置の構造としては、発光ダイオードチップを装備したカップ型のフレーム内に、所望の色を発光する蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み、これを固化させて蛍光体を含有する蛍光体層を形成する構造が一般的である（例えば、特許文献１参照。）。また、このようなものの代わりに、所望の色を発光する蛍光体を混合した透明樹脂をトランスファー成形法等で蛍光体シートとしたものを発光ダイオードチップの発光面側に配置したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。   As a structure of the light emitting diode device to which the above methods (2) and (3) are applied, a transparent resin mixed with a phosphor emitting a desired color is poured into a cup-shaped frame equipped with a light emitting diode chip. In general, a structure in which this is solidified to form a phosphor layer containing a phosphor (see, for example, Patent Document 1). Also, instead of such a thing, a transparent resin mixed with a phosphor emitting a desired color is used as a phosphor sheet by a transfer molding method or the like, which is disposed on the light emitting surface side of the light emitting diode chip. (For example, refer to Patent Document 2).

そして、このような白色発光する発光ダイオード装置は、例えば基板上に複数配置することにより白色発光ダイオードモジュールとし、液晶ディスプレイ、携帯電話、情報端末等のバックライト、各種表示器、照明装置等に好適に用いられている（例えば、特許文献３参照。）。
特開２００１−１４８５１６号公報 特開２００３−４６１３３号公報（例えば、段落番号［００１９］、図１参照。） 特開平１０−１９００６５号公報（例えば、図３参照。） Such a light emitting diode device that emits white light is, for example, a white light emitting diode module by arranging a plurality of light emitting diode devices on a substrate, and is suitable for backlights for liquid crystal displays, mobile phones, information terminals, various displays, lighting devices, and the like (See, for example, Patent Document 3).
JP 2001-148516 A Japanese Patent Laying-Open No. 2003-46133 (see, for example, paragraph [0019], FIG. 1) Japanese Patent Laid-Open No. 10-190065 (see, for example, FIG. 3)

上記したように、発光ダイオード装置の構造としては、例えば発光ダイオードチップを装備したカップ型のフレーム内に所望の色を発光する蛍光体を混合した透明樹脂を流し込み固化させて蛍光体層を形成する構造のものと、所望の色を発光する蛍光体を混合した透明樹脂をトランスファー成形法等により成形することによって得た蛍光体シートを発光ダイオードチップの発光面側に配置する構造のものとが知られている。   As described above, as a structure of the light emitting diode device, for example, a transparent resin mixed with a phosphor emitting a desired color is poured into a cup-shaped frame equipped with a light emitting diode chip and solidified to form a phosphor layer. Known to have a structure and a structure in which a phosphor sheet obtained by molding a transparent resin mixed with a phosphor emitting a desired color by a transfer molding method is arranged on the light emitting surface side of a light emitting diode chip. It has been.

これらのうち、蛍光体シートを利用するものは蛍光体シートを発光ダイオードチップの発光面側に接着等により固定するだけでよいため、製造工程を簡略化することができ、製造コストの低減が可能となる。   Of these, those using a phosphor sheet only require fixing the phosphor sheet to the light emitting surface side of the light emitting diode chip by bonding or the like, so that the manufacturing process can be simplified and the manufacturing cost can be reduced. It becomes.

また、蛍光体を含有する透明樹脂を流し込み固化させる構造の発光ダイオード装置については、蛍光体を含有する透明樹脂を流し込む必要からその粘度を小さくしなければならず、硬化させる間に蛍光体が沈下してしまうことがあるが、蛍光体シートを利用するものについては例えば蛍光体シートをトランスファー成形法等により成形するためこのような問題が発生しにくく、蛍光体の含有量や濃度を均一にすることができる。   In addition, for a light emitting diode device having a structure in which a transparent resin containing a phosphor is poured and solidified, the viscosity must be reduced because the transparent resin containing the phosphor needs to be poured, and the phosphor sinks during curing. However, for those using a phosphor sheet, for example, the phosphor sheet is molded by a transfer molding method or the like, so that such a problem hardly occurs, and the phosphor content and concentration are made uniform. be able to.

しかしながら、このような蛍光体シートを利用した発光ダイオード装置についても、発光ダイオードチップの配光特性によっては発光観測面において色むらを生じることがある。特に上記（２）に示したような青色光を発光する発光ダイオードチップと黄色ないし橙色光を発光する蛍光体とを組み合わせる方式の発光ダイオード装置については、色むらが生じやすい。具体的には、発光観測面側から見て発光ダイオードチップが配置された中心部が青色っぽく、その周辺にリング状に黄や緑や赤っぽく見られる部分が発生することがある。人間の色調感覚は白色において特に敏感であり、僅かな色調の違いでもその違いは容易にわかるため、このような色むらの発生は極力抑制することが好ましい。   However, even in a light emitting diode device using such a phosphor sheet, color unevenness may occur on the light emission observation surface depending on the light distribution characteristics of the light emitting diode chip. In particular, color unevenness is likely to occur in a light emitting diode device that combines a light emitting diode chip that emits blue light and a phosphor that emits yellow or orange light as shown in (2) above. Specifically, when viewed from the light emission observation surface side, the central portion where the light emitting diode chip is disposed is blueish, and a portion that appears yellow, green, or red like a ring may be generated around the central portion. The human color sensation is particularly sensitive to white color, and even a slight color tone difference can be easily recognized. Therefore, it is preferable to suppress the occurrence of such color unevenness as much as possible.

本発明は上記したような課題を解決するためになされたものであって、蛍光体シートを利用した発光ダイオード装置において、色むらの発生が抑制された発光ダイオード装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light-emitting diode device in which occurrence of color unevenness is suppressed in a light-emitting diode device using a phosphor sheet. .

請求項１に係る発明は、青色光を発光する発光ダイオードチップと；前記青色光により発光する蛍光体層および前記蛍光体層の少なくとも一方の面上に形成された光拡散層を有する蛍光体シートと；を具備することを特徴とする発光ダイオード装置である。   The invention according to claim 1 is a phosphor sheet having a light emitting diode chip that emits blue light; a phosphor layer that emits light by the blue light; and a light diffusion layer formed on at least one surface of the phosphor layer And a light-emitting diode device.

請求項２に係る発明は、前記光拡散層の面積が前記発光ダイオードチップの配光特性に合わせて調整されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置である。   The invention according to claim 2 is the light emitting diode device according to claim 1, wherein the area of the light diffusion layer is adjusted in accordance with the light distribution characteristic of the light emitting diode chip.

請求項３に係る発明は、前記蛍光体シートが一体成形されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード装置である。   The invention according to claim 3 is the light emitting diode device according to claim 1 or 2, wherein the phosphor sheet is integrally formed.

請求項４に係る発明は、前記光拡散層がアルミナ、チタニアおよびシリカのいずれか一種を含むものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光ダイオード装置である。   The invention according to claim 4 is the light emitting diode device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light diffusion layer contains any one of alumina, titania and silica.

なお、本発明における用語の定義および技術的意味は、特に指定しない限り以下の通りである。蛍光体層は、青色光を発光する発光ダイオードチップ（以下、単に発光ダイオードチップと呼ぶ。）から発せられた青色光により励起されて可視光を発光する蛍光体粒子を有するものであり、この蛍光体粒子から発光される可視光と発光ダイオードチップから放射される光との混色によって白色光を得るものである。蛍光体粒子の種類は、所望とする白色光や、発光ダイオードチップから放射される青色光に応じて適宜選択されるものである。   The definitions and technical meanings of terms in the present invention are as follows unless otherwise specified. The phosphor layer has phosphor particles that emit visible light when excited by blue light emitted from a light-emitting diode chip that emits blue light (hereinafter simply referred to as a light-emitting diode chip). White light is obtained by mixing the visible light emitted from the body particles and the light emitted from the light emitting diode chip. The type of phosphor particles is appropriately selected according to desired white light or blue light emitted from the light emitting diode chip.

請求項１に係る発明によれば、蛍光体シートが青色光により発光する蛍光体層の少なくとも一方の面上に光拡散層が形成されたものであるため、例えば発光ダイオードチップから発せられた青色光をこの光拡散層で拡散させて蛍光体層全体に広く入射させることができ、また、例えば発光ダイオードチップから発せられて蛍光体層を通過し出射する青色光とこの蛍光体層の蛍光体粒子により発せられて出射する可視光とをこの光拡散層で拡散させて広く出射させることができ、発光ダイオード装置における色むらの発生を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, since the phosphor sheet has a light diffusion layer formed on at least one surface of the phosphor layer that emits blue light, for example, blue light emitted from a light emitting diode chip Light can be diffused by the light diffusing layer to be widely incident on the entire phosphor layer. For example, blue light emitted from a light-emitting diode chip and emitted through the phosphor layer and the phosphor of the phosphor layer Visible light emitted by the particles can be diffused by the light diffusion layer and emitted widely, and the occurrence of color unevenness in the light emitting diode device can be suppressed.

請求項２に係る発明によれば、発光ダイオードチップの配光特性に合わせて光拡散層の面積が調整されているため、発光ダイオード装置の色むらの発生を抑制した上で、発光輝度の低下も最小限度に抑制することができる。   According to the invention of claim 2, since the area of the light diffusion layer is adjusted in accordance with the light distribution characteristics of the light-emitting diode chip, the occurrence of color unevenness in the light-emitting diode device is suppressed, and the emission luminance is reduced. Can also be minimized.

請求項３に係る発明によれば、蛍光体層と光拡散層とを有する蛍光体シートが一体成形されたものであるため、発光ダイオード装置の製造性を向上させることができる。   According to the invention of claim 3, since the phosphor sheet having the phosphor layer and the light diffusion layer is integrally molded, the manufacturability of the light emitting diode device can be improved.

請求項４に係る発明によれば、光拡散層がアルミナ、チタニアおよびシリカのいずれか一種を含むものであるため、発光ダイオードチップから発せられて蛍光体層へ入射する青色光、あるいは、蛍光体層から出射する可視光および青色光をこの光拡散層により十分に拡散させることができ、発光ダイオード装置における色むらの発生をより一層抑制することができる。   According to the invention of claim 4, since the light diffusion layer contains any one of alumina, titania and silica, blue light emitted from the light emitting diode chip and incident on the phosphor layer, or from the phosphor layer The emitted visible light and blue light can be sufficiently diffused by this light diffusion layer, and the occurrence of color unevenness in the light emitting diode device can be further suppressed.

以下、本発明について添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一の符号を付している。   The present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same or equivalent part in several attached drawing.

図１は本発明の発光ダイオード装置１の第１の実施形態を示す断面図である。本発明の発光ダイオード装置１は、基板２上に電気絶縁層３を介して回路パターン４が配設されている。基板２は放熱性と剛性とを有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板からなるものである。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a light-emitting diode device 1 according to the present invention. In the light emitting diode device 1 of the present invention, a circuit pattern 4 is disposed on a substrate 2 with an electrical insulating layer 3 interposed therebetween. The board | substrate 2 consists of flat plates, such as aluminum (Al), nickel (Ni), and a glass epoxy which have heat dissipation and rigidity.

回路パターン４はＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）４ａ、４ｂに形成されており、この回路パターン４上に青色光を発光する発光ダイオードチップ５が搭載されている。これらの発光ダイオードチップ５は青色光を発光するものであり、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなるものである。   The circuit pattern 4 is formed on the cathode-side and anode-side circuit patterns (wiring patterns) 4a and 4b by an alloy of Cu and Ni, Au, or the like, and the light-emitting diode chip 5 that emits blue light on the circuit pattern 4 Is installed. These light emitting diode chips 5 emit blue light, and are made of, for example, a gallium nitride (GaN) semiconductor.

発光ダイオードチップ５は、その底面電極が回路パターン４ａ、４ｂの一方の表面上に載置され電気的に接続される一方、その上面電極が回路パターン４ａ、４ｂの他方の表面上にボンディングワイヤ６により電気的に接続されている。   The bottom surface electrode of the light emitting diode chip 5 is placed on and electrically connected to one surface of the circuit patterns 4a and 4b, while the top surface electrode of the light emitting diode chip 5 is bonded to the other surface of the circuit patterns 4a and 4b. Are electrically connected.

そして、基板２上の発光ダイオードチップ５の周囲には、所要の間隔を置いてこれを取り囲むように凹部形成部材７が形成されている。凹部形成部材７は、基板２の表面から遠ざかるにつれて同心円状に漸次拡開する円錐台状の凹部８を有するものである。このような凹部形成部材７は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタラート）、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂からなるものである。   A recess forming member 7 is formed around the light emitting diode chip 5 on the substrate 2 so as to surround the light emitting diode chip 5 with a predetermined interval. The recess forming member 7 has a truncated cone-shaped recess 8 that gradually expands concentrically as the distance from the surface of the substrate 2 increases. Such a recess forming member 7 is made of a synthetic resin such as PBT (polybutylene terephthalate), PPA (polyphthalamide), PC (polycarbonate) or the like.

この凹部形成部材７の凹部８内には、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂を硬化させてなる透明層９が形成されている。さらに、この透明層９上には蛍光体シート１０が配置されている。蛍光体シート１０は、光拡散層１１と蛍光体層１２とからなるものであり、図１に示す例では発光ダイオードチップ５側に光拡散層１１が配設されており、その反対側が蛍光体層１２となっている。なお、本発明では凹部形成部材７の凹部８内に必ずしもシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂からなる透明層９を設ける必要はなく、凹部形成部材７の凹部８の開口部上に蛍光体シート１０を直接配置するものとしてもよい。   A transparent layer 9 formed by curing a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin is formed in the recess 8 of the recess forming member 7. Further, a phosphor sheet 10 is disposed on the transparent layer 9. The phosphor sheet 10 is composed of a light diffusion layer 11 and a phosphor layer 12. In the example shown in FIG. 1, the light diffusion layer 11 is disposed on the light emitting diode chip 5 side, and the opposite side is the phosphor. Layer 12 is formed. In the present invention, it is not always necessary to provide the transparent layer 9 made of a transparent resin such as silicone resin or epoxy resin in the recess 8 of the recess forming member 7, and the phosphor sheet is formed on the opening of the recess 8 of the recess forming member 7. It is good also as what arranges 10 directly.

蛍光体層１２は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂に蛍光体粒子が含有されたものである。蛍光体粒子は、発光ダイオードチップ５（青色光を発光する発光ダイオードチップ）から発せられた青色光により励起されて可視光を発光し、この蛍光体粒子から発光される可視光と発光ダイオードチップ５から放射される光との混色によって白色光が得られるものであればよく、黄色ないし橙色発光蛍光体粒子が主として用いられる。また、演色性等の向上を図るために、黄色ないし橙色発光蛍光体粒子と共に赤色蛍光発光体粒子を併用してもよい。   The phosphor layer 12 is a layer in which phosphor particles are contained in a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin. The phosphor particles are excited by blue light emitted from the light emitting diode chip 5 (light emitting diode chip that emits blue light) to emit visible light, and the visible light emitted from the phosphor particles and the light emitting diode chip 5 are emitted. As long as white light can be obtained by color mixing with light emitted from yellow, yellow or orange light emitting phosphor particles are mainly used. Further, in order to improve color rendering properties, red fluorescent phosphor particles may be used in combination with yellow or orange light emitting phosphor particles.

黄色ないし橙色発光蛍光体粒子としては、例えばＲＥ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅ蛍光体（ＲＥはＹ、ＧｄおよびＬａから選ばれる少なくとも１種を示す。）等のＹＡＧ蛍光体粒子、ＡＥ２ＳｉＯ４：Ｅｕ蛍光体（ＡＥはＳｒ、Ｂａ、Ｃａ等のアルカリ土類元素である。）等の珪酸塩蛍光体粒子が用いられる。 Examples of yellow to orange-emitting phosphor particles include YAG phosphor particles such as RE 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce phosphor (RE represents at least one selected from Y, Gd, and La). Silicate phosphor particles such as AE 2 SiO 4 : Eu phosphor (AE is an alkaline earth element such as Sr, Ba and Ca) are used.

また、光拡散層１１は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の透明樹脂に光拡散粒子が含有されたものである。図１に示す例では、光拡散粒子は発光ダイオードチップ５から発せられた青色光を有効に拡散できるものであればよく、このようなものとしては例えばアルミナ、チタニアあるいはシリカからなるものが好適なものとして挙げられる。これらアルミナ、チタニア、シリカ等からなる光拡散粒子は光拡散層１１に１種のみが含有されていてもよいし、２種以上が含有されていてもよい。また、光拡散粒子は、発光ダイオードチップ５から発せられた青色光を有効に拡散できるものであれば、蛍光体シート１１に含まれる蛍光体粒子と同様な蛍光体粒子であってもよい。   In addition, the light diffusion layer 11 is a layer in which light diffusion particles are contained in a transparent resin such as a silicone resin or an epoxy resin. In the example shown in FIG. 1, the light diffusing particles only need to be capable of effectively diffusing blue light emitted from the light emitting diode chip 5, and for example, those made of alumina, titania or silica are suitable. It is mentioned as a thing. Only one kind of these light diffusing particles made of alumina, titania, silica or the like may be contained in the light diffusing layer 11, or two or more kinds thereof may be contained. The light diffusing particles may be the same phosphor particles as the phosphor particles contained in the phosphor sheet 11 as long as the blue light emitted from the light emitting diode chip 5 can be effectively diffused.

このような発光ダイオード装置１においては、印加された電気エネルギーが発光ダイオードチップ５で青色光に変換される。そして、この発光ダイオードチップ５から発せられた青色光はまず蛍光体シート１０の光拡散層１１に入射し、それに含まれる光拡散粒子によって一部が光拡散層１１と平行な方向に拡散され、凹部８の周辺部へと拡散されてから蛍光体層１２に入射する。この入射した青色光の一部が蛍光体粒子により可視光に変換され、他の透過した青色光との混色により、凹部８の周辺部においても白色光が得られる。   In such a light emitting diode device 1, the applied electric energy is converted into blue light by the light emitting diode chip 5. And the blue light emitted from this light emitting diode chip 5 first enters the light diffusion layer 11 of the phosphor sheet 10, and a part thereof is diffused in a direction parallel to the light diffusion layer 11 by the light diffusion particles contained therein, After being diffused into the periphery of the recess 8, the light enters the phosphor layer 12. Part of the incident blue light is converted into visible light by the phosphor particles, and white light is also obtained in the peripheral portion of the recess 8 by mixing with other transmitted blue light.

このように本発明の発光ダイオード装置１においては、発光ダイオードチップ５から発せられた青色光の一部が光拡散層１１によって凹部８の周辺部へと拡散されてから蛍光体層１２に入射されるため、蛍光体層１２に入射する青色光を比較的均一にすることができ、発光ダイオードチップ５の配光特性が狭い場合であっても色むらの発生を有効に抑制することができる。   As described above, in the light emitting diode device 1 of the present invention, part of the blue light emitted from the light emitting diode chip 5 is diffused into the peripheral portion of the recess 8 by the light diffusion layer 11 and then incident on the phosphor layer 12. Therefore, the blue light incident on the phosphor layer 12 can be made relatively uniform, and the occurrence of color unevenness can be effectively suppressed even when the light distribution characteristics of the light-emitting diode chip 5 are narrow.

本発明の発光ダイオード装置１においては、図１に示すように、凹部形成部材７の凹部８の開口部全面を覆うように光拡散層１１が形成されていてもよいが、発光ダイオード装置１の発光輝度を高くする観点から、発光ダイオードチップ５の配光特性に合わせて例えば図２に示すように光拡散層１１の面積（ｓ）を調整することが好ましい。発光ダイオードチップ５の配光特性に合わせて光拡散層１１の面積（ｓ）を調整することで、発光ダイオード装置１の色むらを抑制した上で、発光輝度を高くすることができる。なお、光拡散層１１の面積（ｓ）を調整する場合、光拡散層１１は凹部８の開口部の中心部（ｃ）を中心とする円板状のものとし、その半径（ｒ）を調整することにより面積（ｓ）を調整することが好ましい。   In the light emitting diode device 1 of the present invention, as shown in FIG. 1, the light diffusion layer 11 may be formed so as to cover the entire opening of the recess 8 of the recess forming member 7. From the viewpoint of increasing the light emission luminance, it is preferable to adjust the area (s) of the light diffusion layer 11 as shown in FIG. 2, for example, in accordance with the light distribution characteristics of the light emitting diode chip 5. By adjusting the area (s) of the light diffusion layer 11 in accordance with the light distribution characteristics of the light-emitting diode chip 5, it is possible to increase the light emission luminance while suppressing the color unevenness of the light-emitting diode device 1. When adjusting the area (s) of the light diffusing layer 11, the light diffusing layer 11 is a disk-like one centered on the central part (c) of the opening of the recess 8, and the radius (r) is adjusted. It is preferable to adjust the area (s).

具体的には、発光ダイオードチップ５の配光特性が狭い場合には、光拡散層１１の面積（ｓ）を広くすることが好ましい。発光ダイオードチップ５から放出される青色光の配光特性が狭い場合に光拡散層１１の面積（ｓ）を広くすることで、発光ダイオードチップ５から放出される青色光をこの光拡散層１１によって凹部８の周辺部へと拡散させてから蛍光体層１２に入射させることができ、発光ダイオード装置１における色むらの発生を抑制することができる。   Specifically, when the light distribution characteristic of the light-emitting diode chip 5 is narrow, it is preferable to increase the area (s) of the light diffusion layer 11. When the light distribution characteristic of the blue light emitted from the light-emitting diode chip 5 is narrow, the area (s) of the light diffusion layer 11 is widened, so that the blue light emitted from the light-emitting diode chip 5 is transmitted by the light diffusion layer 11. After being diffused to the periphery of the recess 8, it can be incident on the phosphor layer 12, and color unevenness in the light emitting diode device 1 can be suppressed.

一方、発光ダイオードチップ５の配光特性が広い場合には、光拡散層１１の面積（ｓ）を狭くすることが好ましい。発光ダイオードチップ５の配光特性が広い場合には、発光ダイオード装置１における色むらの発生が少なく、必ずしも光拡散層１１の面積（ｓ）を広げて発光ダイオードチップ５から放出される青色光を凹部８の周辺部へと拡散させる必要がない。また、このような場合に、光拡散層１１の面積（ｓ）を広げると、この光拡散層１１により発光ダイオードチップ５から放出される青色光が不必要に拡散され、かえって発光ダイオード装置１の発光輝度を低下させるため好ましくない。   On the other hand, when the light distribution characteristics of the light-emitting diode chip 5 are wide, it is preferable to reduce the area (s) of the light diffusion layer 11. When the light distribution characteristic of the light-emitting diode chip 5 is wide, the occurrence of color unevenness in the light-emitting diode device 1 is small, and the blue light emitted from the light-emitting diode chip 5 is not necessarily expanded by increasing the area (s) of the light diffusion layer 11. There is no need to diffuse into the periphery of the recess 8. In such a case, when the area (s) of the light diffusion layer 11 is increased, the blue light emitted from the light emitting diode chip 5 is unnecessarily diffused by the light diffusion layer 11, and instead of the light emitting diode device 1. This is not preferable because the emission luminance is lowered.

また、光拡散層１１は、発光ダイオードチップ５から発せられた青色光の一部を適切に拡散させることができ、かつ、発光ダイオードチップ５から発せられた他の青色光を適切に透過させることができるよう、光拡散粒子の含有量を調整することが好ましい。このような光拡散層１１における光拡散粒子の含有量としては、光拡散層１１を構成する光拡散粒子および透明樹脂等の合計量１００重量％中、光拡散粒子を３重量％以上、５重量％以下とすることが好ましい。   Further, the light diffusion layer 11 can appropriately diffuse a part of the blue light emitted from the light emitting diode chip 5 and appropriately transmit other blue light emitted from the light emitting diode chip 5. It is preferable to adjust the content of the light diffusing particles so that The content of the light diffusing particles in the light diffusing layer 11 is such that the light diffusing particles are 3 wt% or more and 5 wt% in the total amount of 100 wt% of the light diffusing particles and the transparent resin constituting the light diffusing layer 11. % Or less is preferable.

さらに、光拡散層１１は、発光ダイオードチップ５から発せられた青色光の一部を適切に拡散させることができ、かつ、発光ダイオードチップ５から発せられた他の青色光を適切に透過させることができるよう、厚さを調整することが好ましい。   Furthermore, the light diffusion layer 11 can appropriately diffuse a part of the blue light emitted from the light emitting diode chip 5 and can appropriately transmit other blue light emitted from the light emitting diode chip 5. It is preferable to adjust the thickness so that

図３は本発明の発光ダイオード装置１の第２の実施形態を示したものである。図２に示す発光ダイオード装置１は、蛍光体シート１０を光拡散層１１と蛍光体層１２とからなるものとした点では第１の実施形態と同様であるが、その配置を逆にし、蛍光体層１２を発光ダイオードチップ５側とした点で異なるものである。   FIG. 3 shows a second embodiment of the light-emitting diode device 1 of the present invention. The light-emitting diode device 1 shown in FIG. 2 is the same as that of the first embodiment in that the phosphor sheet 10 is composed of the light diffusion layer 11 and the phosphor layer 12, but the arrangement is reversed and the phosphor sheet 10 The difference is that the body layer 12 is on the light emitting diode chip 5 side.

このような発光ダイオード装置１においては、発光ダイオードチップ５から発せられた青色光はまず蛍光体シート１０の蛍光体層１２に入射し、一部が蛍光体粒子により可視光に変換されて光拡散層１１に入射し、その他の青色光は透過して光拡散層１１に入射する。そして、光拡散層１１に入射したこれらの光は、その一部が光拡散層１１中の光拡散粒子によって凹部８の周辺部へと拡散される。このように、蛍光体層１２から出射する蛍光体粒子による可視光および透過光が光拡散層１１によって凹部８の周辺部にも拡散されることで、発光ダイオード装置１の色むらの発生が抑制される。   In such a light emitting diode device 1, blue light emitted from the light emitting diode chip 5 first enters the phosphor layer 12 of the phosphor sheet 10, and a part thereof is converted into visible light by the phosphor particles to diffuse light. The light enters the layer 11 and other blue light is transmitted and enters the light diffusion layer 11. A part of the light incident on the light diffusion layer 11 is diffused to the peripheral portion of the recess 8 by the light diffusion particles in the light diffusion layer 11. In this manner, visible light and transmitted light from the phosphor particles emitted from the phosphor layer 12 are diffused also to the peripheral portion of the recess 8 by the light diffusion layer 11, thereby suppressing the occurrence of color unevenness in the light emitting diode device 1. Is done.

このような場合においても、第１の実施形態と同様、発光ダイオード装置１の色むらの抑制および発光輝度の向上の観点から、発光ダイオードチップ５の配光特性に合わせて光拡散層１１の面積（ｓ）が調整されていることが好ましい。また、光拡散層１１における光拡散粒子の含有量や、光拡散層１１の厚さについても第１の実施形態と同様に調整することが好ましい。   Even in such a case, as in the first embodiment, the area of the light diffusion layer 11 is adjusted in accordance with the light distribution characteristics of the light-emitting diode chip 5 from the viewpoint of suppressing the color unevenness of the light-emitting diode device 1 and improving the light emission luminance. It is preferable that (s) is adjusted. Further, the content of the light diffusing particles in the light diffusing layer 11 and the thickness of the light diffusing layer 11 are preferably adjusted in the same manner as in the first embodiment.

図４は本発明の発光ダイオード装置１の第３の実施形態を示したものである。図４に示す発光ダイオード装置１は、蛍光体層１２の両面にそれぞれ光拡散層１１ａ、１１ｂを設けた蛍光体シート１０を用いた点で第１の実施形態および第２の実施形態と異なるものである。   FIG. 4 shows a third embodiment of the light-emitting diode device 1 of the present invention. The light emitting diode device 1 shown in FIG. 4 is different from the first embodiment and the second embodiment in that a phosphor sheet 10 provided with light diffusion layers 11a and 11b on both sides of the phosphor layer 12 is used. It is.

図４に示す発光ダイオード装置１における発光ダイオードチップ５側の光拡散層１１ａおよびその反対側の光拡散層１１ｂの役割は、それぞれ図１に示される第１の実施形態の発光ダイオード装置１における光拡散層１１、図３に示される第２の実施形態の発光ダイオード装置１における光拡散層１１と同様である。図４に示す発光ダイオード装置１では、蛍光体シート１０の蛍光体層１２の両面にそれぞれ光拡散層１１ａ、１１ｂを設けることで、色むらの発生をより一層抑制することができる。   The role of the light diffusion layer 11a on the light emitting diode chip 5 side and the light diffusion layer 11b on the opposite side in the light emitting diode device 1 shown in FIG. 4 is the light in the light emitting diode device 1 of the first embodiment shown in FIG. The diffusion layer 11 is the same as the light diffusion layer 11 in the light emitting diode device 1 of the second embodiment shown in FIG. In the light emitting diode device 1 shown in FIG. 4, by providing the light diffusion layers 11 a and 11 b on both surfaces of the phosphor layer 12 of the phosphor sheet 10, the occurrence of color unevenness can be further suppressed.

図４に示す発光ダイオード装置１における光拡散層１１ａ、１１ｂについても、色むらの抑制および発光輝度の向上の観点から、発光ダイオードチップ５の配光特性に合わせて光拡散層１１ａ、１１ｂの面積（ｓ）が調整されていることが好ましい。なお、光拡散層１１ａ、１１ｂの面積（ｓ）は必ずしも同一でなくてもよい。また、図４に示す発光ダイオード装置１のように光拡散層を２層とする場合には、それぞれの光拡散層１１ａ、１１ｂについて光の拡散および透過が適切に行われるととともに、発光ダイオード装置１全体として色むらが抑制され、発光輝度に優れたものとする必要があることから、このような条件を満たすように厚さ等を調整することが好ましい。   The light diffusion layers 11a and 11b in the light emitting diode device 1 shown in FIG. 4 also have areas of the light diffusion layers 11a and 11b in accordance with the light distribution characteristics of the light emitting diode chip 5 from the viewpoint of suppressing color unevenness and improving light emission luminance. It is preferable that (s) is adjusted. The areas (s) of the light diffusion layers 11a and 11b are not necessarily the same. Further, when two light diffusion layers are used as in the light-emitting diode device 1 shown in FIG. 4, the light diffusion and transmission of the respective light diffusion layers 11a and 11b are appropriately performed, and the light-emitting diode device. Since color unevenness is suppressed as a whole and it is necessary to have excellent light emission luminance, it is preferable to adjust the thickness and the like so as to satisfy such a condition.

本発明の発光ダイオード装置１は、例えば以下のようにして製造されるものである。すなわち、まず図５に示すように、基板２上に電気絶縁層３を介して回路パターン４が配設され、この回路パターン４の一方の電極に発光ダイオードチップ５が搭載され下部電極で電気的に接続されるとともに、上部電極がボンディングワイヤ６により回路パターン４の他方の電極に電気的に接続され、さらにこの発光ダイオードチップ５の周囲を取り囲むようにして凹部形成部材７が設けられ、この凹部形成部材７の凹部８内に透明層９が形成されたものを製造する。なお、図５に示すものは、図１〜図４に示す第１の実施形態〜第３の実施形態の発光ダイオード装置１において蛍光体シート１０を設けていない状態のものを示したものである。   The light emitting diode device 1 of the present invention is manufactured, for example, as follows. That is, first, as shown in FIG. 5, a circuit pattern 4 is disposed on a substrate 2 with an electrical insulating layer 3 interposed therebetween, and a light emitting diode chip 5 is mounted on one electrode of the circuit pattern 4, and the lower electrode is electrically used. The upper electrode is electrically connected to the other electrode of the circuit pattern 4 by the bonding wire 6, and a recess forming member 7 is provided so as to surround the periphery of the light emitting diode chip 5. A member in which the transparent layer 9 is formed in the recess 8 of the forming member 7 is manufactured. In addition, what is shown in FIG. 5 shows the thing of the state which has not provided the fluorescent substance sheet 10 in the light emitting diode apparatus 1 of 1st Embodiment-3rd Embodiment shown in FIGS. 1-4. .

また、別途、蛍光体シート１０を製造する。蛍光体シート１０が光拡散層１１と蛍光体層１２とからなるものの場合、例えば光拡散粒子と透明樹脂との混合物をトランスファー成型法等により成形することにより光拡散層１１を得るとともに、別に蛍光体粒子と透明樹脂との混合物をトランスファー成型法等により成形することにより蛍光体層１２を得、両者を貼り合わせることにより製造することができる。   Separately, the phosphor sheet 10 is manufactured. When the phosphor sheet 10 is composed of the light diffusion layer 11 and the phosphor layer 12, for example, the light diffusion layer 11 is obtained by molding a mixture of light diffusion particles and a transparent resin by a transfer molding method or the like, and the fluorescent sheet is separately fluorescent. The phosphor layer 12 can be obtained by molding a mixture of body particles and a transparent resin by a transfer molding method or the like, and can be manufactured by bonding them together.

また、例えば蛍光体粒子と透明樹脂との混合物をトランスファー成型法等により成形することにより蛍光体層１２を得た後、光拡散粒子と透明樹脂とを混合したペースト状の混合物を蛍光体層１２に塗布、硬化させることにより光拡散層１１を形成し蛍光体シート１０としてもよい。   Further, for example, after obtaining a phosphor layer 12 by molding a mixture of phosphor particles and a transparent resin by a transfer molding method or the like, a paste-like mixture in which light diffusion particles and a transparent resin are mixed is used as the phosphor layer 12. The light diffusion layer 11 may be formed by applying and curing the phosphor sheet 10.

さらに、例えば蛍光体粒子および光拡散粒子を低粘度の透明樹脂に分散させた後、光拡散粒子が沈降して高密度化することを利用し、この光拡散粒子が高密度化した部分を光拡散層１１とし、他の部分を蛍光体層１２とすることにより一体成形した蛍光体シート１０としてもよい。   Furthermore, for example, the phosphor particles and the light diffusing particles are dispersed in a low-viscosity transparent resin, and then the light diffusing particles are settled to increase the density. It is good also as the fluorescent substance sheet 10 integrally formed by making it the diffused layer 11 and making the other part the fluorescent substance layer 12. FIG.

また、蛍光体シート１０が２層の光拡散層１１ａ、１１ｂと蛍光体層１２とからなる場合は、上記したような製造方法を適宜選択して組み合わせて行うことにより製造することができる。   Moreover, when the fluorescent substance sheet 10 consists of two layers of light-diffusion layers 11a and 11b and the fluorescent substance layer 12, it can manufacture by selecting and combining suitably the above manufacturing methods.

そして、このようにして製造された蛍光体シート１０はその光拡散層１１あるいは蛍光体層１２を、図５に示されるものの透明層９あるいは凹部８の開口部周辺の凹部形成部材７に接着することにより、本発明の発光ダイオード装置１を製造することができる。蛍光体シート１０の接着は、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等を用いて行うことができる。   The phosphor sheet 10 thus manufactured adheres its light diffusion layer 11 or phosphor layer 12 to the transparent layer 9 or the recess forming member 7 around the opening of the recess 8 shown in FIG. Thus, the light emitting diode device 1 of the present invention can be manufactured. The phosphor sheet 10 can be bonded using, for example, a silicone resin or an epoxy resin.

このような本発明の発光ダイオード装置１は、平面状に複数個を形成して発光ダイオードモジュールとしてもよい。図６は本発明の発光ダイオード装置１を利用した発光ダイオードモジュール２０の一例を示した一部断面図である。   Such a light emitting diode device 1 of the present invention may be formed as a light emitting diode module by forming a plurality in a planar shape. FIG. 6 is a partial sectional view showing an example of a light emitting diode module 20 using the light emitting diode device 1 of the present invention.

この発光ダイオードモジュール２０では、複数の発光ダイオード装置１の各基板２が一体に連成されてなる一体基板となっている。基板２上には、電気絶縁層３を介して回路パターン４が配設されている。回路パターン４は各発光ダイオード装置３毎に、ＣｕとＮｉの合金やＡｕ等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）４ａ、４ｂに形成されており、この回路パターン４上に各発光ダイオード装置１毎に青色光を発光する発光ダイオードチップ５が搭載されている。   In the light emitting diode module 20, each substrate 2 of the plurality of light emitting diode devices 1 is an integrated substrate integrally formed. A circuit pattern 4 is disposed on the substrate 2 via an electrical insulating layer 3. The circuit pattern 4 is formed on the cathode side and anode side circuit patterns (wiring patterns) 4a and 4b by an alloy of Cu and Ni, Au, or the like for each light emitting diode device 3, and on the circuit pattern 4, each circuit pattern 4 is formed. A light emitting diode chip 5 that emits blue light is mounted on each light emitting diode device 1.

各発光ダイオードチップ５は、その底面電極が回路パターン４ａ、４ｂの一方の表面上に載置され電気的に接続される一方、その上面電極が回路パターン４ａ、４ｂの他方の表面上にボンディングワイヤ６により電気的に接続されている。   Each light emitting diode chip 5 has its bottom electrode placed on one surface of the circuit patterns 4a and 4b and electrically connected thereto, while its top electrode has a bonding wire on the other surface of the circuit patterns 4a and 4b. 6 is electrically connected.

そして、基板２上には、各発光ダイオードチップ５の周囲に、それらから所要の間隔を置いて取り囲むように凹部形成部材７が一体に連成されている。各凹部形成部材７には、基板２の表面から遠ざかるにつれて同心円状に漸次拡開する円錐台状の凹部８が形成されている。また、この各凹部８内には透明層９が形成されている。   A recess forming member 7 is integrally formed on the substrate 2 so as to surround each light emitting diode chip 5 with a predetermined interval therebetween. Each recess forming member 7 is formed with a truncated cone-shaped recess 8 that gradually expands concentrically as the distance from the surface of the substrate 2 increases. A transparent layer 9 is formed in each recess 8.

さらにこの各透明層９上には、蛍光体シート１０が接合されている。蛍光体シート１０は、蛍光体層１２が一体に連成されてなるものであり、その各発光ダイオードチップ５に対向する部分にはそれぞれ光拡散層１１が形成されている。そして、蛍光体シート１０はその各光拡散層１１がそれに対向する各透明層９と対応するように接合されている。   Further, a phosphor sheet 10 is joined on each transparent layer 9. The phosphor sheet 10 is formed by integrally integrating phosphor layers 12, and light diffusion layers 11 are formed in portions facing the respective light emitting diode chips 5. The phosphor sheet 10 is bonded so that each light diffusion layer 11 corresponds to each transparent layer 9 facing it.

以上、本発明の発光ダイオード装置を利用した発光ダイオードモジュールについて説明したが、本発明の発光ダイオード装置を利用した発光ダイオードモジュールは必ずしもこのようなものに限られず、例えば蛍光体シートの蛍光体層に形成される光拡散層は連続していてもよく、また例えば光拡散層は蛍光体層の両面に形成されていてもよい。   The light emitting diode module using the light emitting diode device of the present invention has been described above. However, the light emitting diode module using the light emitting diode device of the present invention is not necessarily limited to this, for example, a phosphor layer of a phosphor sheet. The formed light diffusing layer may be continuous. For example, the light diffusing layer may be formed on both surfaces of the phosphor layer.

本発明の発光ダイオード装置の第１の実施形態を示した断面図。Sectional drawing which showed 1st Embodiment of the light emitting diode apparatus of this invention. 本発明の発光ダイオード装置の第１の実施形態の変形例を示した断面図。Sectional drawing which showed the modification of 1st Embodiment of the light emitting diode apparatus of this invention. 本発明の発光ダイオード装置の第２の実施形態を示した断面図。Sectional drawing which showed 2nd Embodiment of the light emitting diode apparatus of this invention. 本発明の発光ダイオード装置の第３の実施形態を示した断面図。Sectional drawing which showed 3rd Embodiment of the light emitting diode apparatus of this invention. 本発明の発光ダイオード装置の製造に用いられるものを示した断面図。Sectional drawing which showed what is used for manufacture of the light emitting diode apparatus of this invention. 本発明の発光ダイオード装置を用いた発光ダイオードモジュールの一例を示した一部断面図。The partial cross section figure which showed an example of the light emitting diode module using the light emitting diode apparatus of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…発光ダイオード装置、２…基板、３…電気絶縁層、４…回路パターン、５…発光ダイオードチップ、６…ボンディングワイヤ、７…凹部形成部材、８…凹部、９…透明層、１０…蛍光体シート、１１…光拡散層、１２…蛍光体層、２０…発光ダイオードモジュール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting diode device, 2 ... Board | substrate, 3 ... Electrical insulation layer, 4 ... Circuit pattern, 5 ... Light emitting diode chip, 6 ... Bonding wire, 7 ... Recess formation member, 8 ... Recess, 9 ... Transparent layer, 10 ... Fluorescence Body sheet, 11 ... light diffusion layer, 12 ... phosphor layer, 20 ... light emitting diode module

Claims (4)

青色光を発光する発光ダイオードチップと；
前記青色光により発光する蛍光体層および前記蛍光体層の少なくとも一方の面上に形成された光拡散層を有する蛍光体シートと；
を具備することを特徴とする発光ダイオード装置。 A light emitting diode chip that emits blue light;
A phosphor sheet having a phosphor layer emitting light by the blue light and a light diffusion layer formed on at least one surface of the phosphor layer;
A light-emitting diode device comprising: 前記光拡散層は、前記発光ダイオードチップの配光特性に合わせて面積が調整されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。   2. The light emitting diode device according to claim 1, wherein an area of the light diffusion layer is adjusted according to a light distribution characteristic of the light emitting diode chip. 前記蛍光体シートは一体成形されたものであることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード装置。   3. The light emitting diode device according to claim 1, wherein the phosphor sheet is integrally formed. 前記光拡散層はアルミナ、チタニアおよびシリカのいずれか一種を含むものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の発光ダイオード装置。   4. The light emitting diode device according to claim 1, wherein the light diffusion layer contains any one of alumina, titania and silica.
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