JP2008159707A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性を向上でき、かつ、発光色の異なる2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する蛍光体に吸収されるのを抑制することが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】LEDチップ10が実装された実装基板20と、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて赤色光を放射する赤色蛍光体(第1の蛍光体)および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部61と、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて緑色光を放射する緑色蛍光体(第2の蛍光体)を含有した第2色変換部62とを有し、第1色変換部61が、LEDチップ10の光取り出し面11側に積層され、第2色変換部62が、第1色変換部61におけるLEDチップ10側とは反対側に積層されている。
【選択図】図1
【解決手段】LEDチップ10が実装された実装基板20と、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて赤色光を放射する赤色蛍光体(第1の蛍光体)および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部61と、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて緑色光を放射する緑色蛍光体(第2の蛍光体)を含有した第2色変換部62とを有し、第1色変換部61が、LEDチップ10の光取り出し面11側に積層され、第2色変換部62が、第1色変換部61におけるLEDチップ10側とは反対側に積層されている。
【選択図】図1
Description
本発明は、LEDチップ(発光ダイオードチップ)を利用した発光装置に関するものである。
従来から、LEDチップとLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップとは異なる発光色の光を放射する蛍光体とを組み合わせ所望の混色光(例えば、白色光)を得るようにした発光装置の研究開発が各所で行われている(例えば、特許文献1参照)。
ここにおいて、上記特許文献1には、図6に示すように、LEDチップ10’と、LEDチップ10’が実装された実装基板20’と、LEDチップ10’に重ねて配置された凸レンズ状の光学部材(光取出し増大部)140’と、LEDチップ10’から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10’の発光色とは異なる色の可視光を放射する蛍光体および透光性材料(例えば、シリコーン樹脂など)により形成され光学部材140’を覆うように実装基板20’に気密的に封着されたドーム状の色変換部材(波長変換部材)160’とを備えた発光装置1’が提案されている。ここで、実装基板20’は、LEDチップ10’および光学部材140’の一部を収納する収納凹所20a’が一表面に設けられており、収納凹所20a’内でLEDチップ10’がフリップチップ実装されている。また、図6に示した構成の発光装置1’は、実装基板20’の収納凹所20a’に収納されたLEDチップ10’を封止した封止樹脂からなる封止部50’を備えている。
特開2005−158949号公報
ところで、図6に示した構成の発光装置1’では、点灯時に、LEDチップ10’だけでなく色変換部材160’の蛍光体も発熱するが、色変換部材160’の大部分が空気と接しているので、色変換部材160’の熱が放熱されにくく、色変換部材160’の熱劣化が懸念されている。また、色変換部材160’における蛍光体として赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いた場合、緑色蛍光体から放射された緑色光の一部が赤色蛍光体に二次吸収されてしまう。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱性を向上でき、かつ、発光色の異なる2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する蛍光体に吸収されるのを抑制することが可能な発光装置を提供することにある。
請求項1の発明は、可視光を放射するLEDチップと、当該LEDチップが実装された実装基板と、実装基板におけるLEDチップの実装面側において実装基板との間にLEDチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間でLEDチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備えた発光装置であって、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体を含有した第2色変換部とを有し、第1色変換部が、LEDチップの光取り出し面側に積層され、第2色変換部が、LEDチップの光取り出し面から放射される可視光の伝搬方向において第1色変換部よりも上流側とならないように配置されてなることを特徴とする。
この発明によれば、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部がLEDチップの光取り出し面側に積層されていることにより、第1色変換部の第1の蛍光体で発生した熱を実装基板側へ放熱させることができるので、放熱性を向上でき、しかも、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体を含有した第2色変換部が、LEDチップの光取り出し面から放射される可視光の伝搬方向において第1色変換部よりも上流側とならないように配置されていることにより、第1の蛍光体と第2の蛍光体との2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する第2の蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する第1の蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となる。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記第2色変換部は、前記第2の蛍光体および透光性材料によりシート状に形成され、前記第1色変換部における前記LEDチップ側とは反対側に積層されてなることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2色変換部の前記第2の蛍光体で発生した熱が前記LEDチップを通して前記実装基板側へ放熱されるので、放熱性が向上する。
請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記第2色変換部は、前記第1色変換部よりも平面サイズが大きいことを特徴とする。
この発明によれば、前記第2色変換部の平面サイズが前記第1色変換部の平面サイズ以下である場合に比べて、色むらを抑制することができる。
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記2色変換部は、前記第2の蛍光体および透光性材料によりシート状に形成され、前記LEDチップの前記光取り出し面に平行な面内で前記第1色変換部と並ぶ形で前記LEDチップの前記光取り出し面側に積層されてなることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2色変換部の前記第2の蛍光体で発生した熱が前記LEDチップを通して前記実装基板側へ放熱されるので、放熱性が向上する。
請求項5の発明は、請求項4の発明において、前記封止部は、光拡散材が分散されてなることを特徴とする。
この発明によれば、前記封止部から出射される混色光の色むらを抑制することができる。
請求項6の発明は、請求項1の発明において、前記封止部が前記第2色変換部を兼ねていることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2の蛍光体で発生した熱を、前記実装基板を通してより効果的に放熱させることができる。
請求項7の発明は、請求項1の発明において、前記光学部材が前記第2色変換部を兼ねていることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2の蛍光体で発生した熱を前記封止部および前記実装基板を通してより効果的に放熱させることができる。また、請求項6の発明のように前記封止部に第2の蛍光体を含有させてある場合に比べて、色むらを抑制することが可能となる。
請求項8の発明は、請求項1の発明において、前記第2色変換部は、前記光学部材よりも大きなドーム状に形成され、前記光学部材の光出射面との間に空気層が形成される形で配設されてなることを特徴とする。
この発明によれば、前記第2色変換部と前記光学部材との間に空気層が形成されているので、前記第2の蛍光体から放射された可視光が前記第1の蛍光体に二次吸収されるのをより確実に抑制することが可能となる。
請求項9の発明は、請求項2または請求項3または請求項5の発明において、前記第2の蛍光体を含有している媒質の屈折率が前記第1の蛍光体を含有している媒質の屈折率よりも大きいことを特徴とする。
この発明によれば、前記第2の蛍光体から放射された光が前記第1の蛍光体を含有している媒質中へ入射するのを抑制することができる。
請求項1の発明では、放熱性を向上でき、かつ、発光色の異なる第1の蛍光体と第2の蛍光体との2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する第2蛍光体から放射された可視光が長波長側に発光ピーク波長を有する第1の蛍光体に吸収されるのを抑制することが可能になるという効果がある。
(実施形態1)
本実施形態の発光装置1は、図1に示すように、可視光(本実施形態では、青色光)を放射するLEDチップ10と、LEDチップ10が実装された実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側において実装基板20との間にLEDチップ10を囲む形で配設されたドーム状の光学部材40と、光学部材40と実装基板20とで囲まれた空間でLEDチップ10を封止した封止樹脂からなる封止部50とを備え、LEDチップ10の光取り出し面11側に、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部61が積層され、第1色変換部62におけるLEDチップ10側とは反対側に、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長かつ第1の蛍光体よりも低波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成された第2色変換部62が積層されている。
本実施形態の発光装置1は、図1に示すように、可視光(本実施形態では、青色光)を放射するLEDチップ10と、LEDチップ10が実装された実装基板20と、実装基板20におけるLEDチップ10の実装面側において実装基板20との間にLEDチップ10を囲む形で配設されたドーム状の光学部材40と、光学部材40と実装基板20とで囲まれた空間でLEDチップ10を封止した封止樹脂からなる封止部50とを備え、LEDチップ10の光取り出し面11側に、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部61が積層され、第1色変換部62におけるLEDチップ10側とは反対側に、LEDチップ10から放射される可視光によって励起されてLEDチップ10よりも長波長かつ第1の蛍光体よりも低波長の可視光を放射する第2の蛍光体および透光性材料により形成された第2色変換部62が積層されている。
本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10として、青色光を放射するGaN系青色LEDチップを用い、第1色変換部61の第1の蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体を用い、第2色変換部62の第2の蛍光体として、LEDチップ10から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体を用いており、LEDチップ10から放射され第1色変換部61および第2色変換部62および封止部50を透過した青色光と、第1色変換部61の赤色蛍光体から放射され第2色変換部62および封止部50を透過した赤色光と、第2色変換部62の緑色蛍光体から放射され封止部50を透過した緑色光とが光学部材40の光入射面40aへ入射して光学部材40の光出射面40bから出射されることとなり、演色性の高い白色光を得ることができる。
LEDチップ10は、厚み方向の一表面側(図1における下面側)にアノード電極(図示せず)が形成されるとともに、厚み方向の他表面側(図1における上面側)にカソード電極(図示せず)が形成されており、上記他表面側を光取り出し面11側としている。ここにおいて、アノード電極およびカソード電極は、下層側のNi膜と上層側のAu膜との積層膜により構成されている。なお、本実施形態では、LEDチップ10として、側面からは青色光がほとんど放射されないものを用いている。
実装基板20は、LEDチップ10が一表面側に搭載される矩形板状のサブマウント部材30と、熱伝導性材料により形成されサブマウント部材30が一面側の中央部に固着される矩形板状の伝熱板21と、伝熱板21の一面側(図1における上面側)に例えばポリオレフィン系の固着シート(図示せず)を介して固着される矩形板状のフレキシブルプリント配線板により形成され中央部にサブマウント部材30を露出させる矩形状の窓孔24を有する配線基板22とで構成されている。したがって、LEDチップ10で発生した熱が配線基板22を介さずにサブマウント部材30および伝熱板21に伝熱されるようになっている。
上述の伝熱板21は、Cuからなる金属板21aを基礎とし、当該金属板21aの厚み方向の両面にAu膜からなるコーティング膜21bが形成されている。
一方、配線基板22は、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材22aの一表面側に、LEDチップ10への給電用の一対の配線パターン23,23が設けられるとともに、各配線パターン23,23および絶縁性基材22aにおいて配線パターン23,23が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層26が積層されている。ここにおいて、LEDチップ10は、上記カソード電極がボンディングワイヤ14を介して一方の配線パターン23と電気的に接続され、上記アノード電極がサブマウント部材30の電極パターン31およびボンディングワイヤ14を介して他方の配線パターン23と電気的に接続されている。なお、各配線パターン23,23は、絶縁性基材22aの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材22aの材料としては、FR4、FR5、紙フェノールなどを採用してもよい。
レジスト層26は、配線基板22の窓孔24の近傍において各配線パターン23,23の2箇所が露出し、配線基板22の周部において各配線パターン23,23の1箇所が露出するようにパターニングされており、各配線パターン23,23は、配線基板22の窓孔24近傍において露出した部位が、ボンディングワイヤ14が接続される端子部23aを構成し、配線基板22の周部において露出した円形状の部位が外部接続用の電極部23bを構成している。なお、配線基板22の配線パターン23,23は、Cu膜とNi膜とAu膜との積層膜により構成され、最上層がAu膜となっている。
また、サブマウント部材30は、熱伝導率が比較的高く且つ電気絶縁性を有するAlNにより形成されており、平面サイズをLEDチップ10のチップサイズよりも大きく設定してあり、伝熱板21とLEDチップ10との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和する応力緩和機能と、LEDチップ10で発生した熱を伝熱板21においてLEDチップ10のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能とを有している。したがって、本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10と伝熱板21との線膨張率差に起因してLEDチップ10に働く応力を緩和することができるとともに、LEDチップ10で発生した熱をサブマウント部材30および伝熱板21を介して効率良く放熱させることができる。
本実施形態では、サブマウント部材30の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するAlNを採用しているが、サブマウント部材30の材料はAlNに限らず、例えば、複合SiC、Siなどを採用してもよい。また、サブマウント部材30の一表面側には、LEDチップ10におけるサブマウント部材30側の電極である上記アノード電極と接合される上述の電極パターン31が形成され、当該電極パターン31の周囲に可視光を反射する反射膜32が形成されている。したがって、LEDチップ10から放射された可視光がサブマウント部材30に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。ここにおいて、電極パターン31は、Auを主成分とするAuとSnとの合金(例えば、80Au−20Sn、70Au−30Snなど)により形成されている。また、反射膜32は、Alにより形成されているが、Alに限らず、Ag,Ni,Auなどにより形成してもよい。
また、本実施形態の発光装置1では、サブマウント部材30の厚み寸法を、当該サブマウント部材30の表面が配線基板22のレジスト層26の表面よりも伝熱板21から離れるように設定してあり、LEDチップ10や赤色蛍光体や緑色蛍光体から放射された可視光が配線基板22の窓孔24の内周面を通して配線基板22に吸収されるのを防止することができる。
上述の封止部50の材料である封止樹脂としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、例えばエポキシ樹脂などを用いてもよい。
光学部材40は、透光性材料(例えば、シリコーン樹脂など)の成形品であってドーム状に形成されている。ここで、本実施形態では、光学部材40をシリコーン樹脂により形成してあるので、光学部材40と封止部50との屈折率差および線膨張率差を小さくすることができる。なお、封止部50の材料がエポキシ樹脂の場合には、光学部材40もエポキシ樹脂により形成することが好ましい。
第1色変換部61は、シリコーン樹脂のような透光性材料とLEDチップ10から放射された青色光によって励起されて赤色光を放射する粒子状の赤色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されており、LEDチップ10の光取り出し面11側に接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)により固着することで積層されているが、必ずしも接着剤を用いる必要はない。これに対して、第2色変換部62は、シリコーン樹脂のような透光性材料とLEDチップ10から放射された青色光によって励起されて緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されており、第1色変換部61におけるLEDチップ10側とは反対側に接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)により固着することで積層されているが、必ずしも接着剤を用いる必要はない。なお、第1色変換部61および第2色変換部62の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、第1色変換部61および第2色変換部62の周部には、LEDチップ10の上記カソード電極とボンディングワイヤ14との接続部位を露出させる切欠部が形成されている。
以上説明した本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて赤色光を放射する赤色蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部61がLEDチップ10の光取り出し面11側に積層されていることにより、第1色変換部61の赤色蛍光体で発生した熱をLEDチップ10を通して実装基板20側へ放熱させることができるので、放熱性を向上でき、しかも、LEDチップ10から放射される青色光によって励起されて緑色光を放射する緑色蛍光体を含有した第2色変換部62が、LEDチップ10の光取り出し面11から放射される青色光の伝搬方向において第1色変換部61よりも上流側とならないように配置されている(本実施形態では、上記伝搬方向において第1色変換部61の下流側に配置されている)ことにより、赤色蛍光体と緑色蛍光体との2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する緑色蛍光体から放射された緑色が長波長側に発光ピーク波長を有する赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となる。ここにおいて、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62が、緑色蛍光体および透光性材料によりシート状に形成され、第1色変換部61におけるLEDチップ10側とは反対側に積層されているので、第2色変換部62の緑色蛍光体で発生した熱がLEDチップ10を通して実装基板20側へ放熱されるから、放熱性が向上する。また、本実施形態の発光装置1は、光学部材40の光出射面40bを球面の一部により構成してあり、光学部材40と封止部50とで構成されるレンズ部が半球状の形状となっているので、点光源として利用することができる。
ところで、本実施形態の発光装置1では、第1色変換部61の平面サイズと第2色変換部62の平面サイズとを同じに設定してあるが、第2色変換部62の平面サイズを第1色変換部61の平面サイズよりも大きくすれば、第2色変換部62の平面サイズが第1色変換部61の平面サイズ以下である場合に比べて、色むらを抑制することができる。
また、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62を第1色変換部61に積層してあるので、製造時に、あらかじめ第2の蛍光体の濃度が異なる複数種類の第2色変換部62を用意しておき、第2色変換部62を第1色変換部61に積層する前に、第1色変換部61を通して出射される混色光を検出して当該検出結果に応じて適宜濃度の第2色変換部62を第1色変換部61に積層するようにすれば、発光装置1ごとの色ばらつきを低減できる。これに対して、第2色変換部62と第1色変換部61とを一体成形するようにしてもよく、この場合には、第2色変換部62を第1色変換部61に積層する工程が不要となって製造が容易になるという利点がある。
また、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62において緑色蛍光体を含有している透光性材料(媒質)の屈折率が第1色変換部61において赤色蛍光体を含有している透光性材料(媒質)の屈折率よりも大きくなるように、第1色変換部61および第2色変換部62それぞれの透光性材料(本実施形態では、シリコーン樹脂)を選定すれば、第2色変換部62の緑色蛍光体から放射された光が第1色変換部61中へ入射するのを抑制することができる。
(実施形態2)
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図2に示すように、第1色変換部61と第2色変換部62とがLEDチップ10の光取り出し面11に平行な面内で並設されている点が相違する。ここにおいて、第2色変換部62は、LEDチップ10の光取り出し面11側に接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)により固着することで積層されているが、必ずしも接着剤を用いる必要はない。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図2に示すように、第1色変換部61と第2色変換部62とがLEDチップ10の光取り出し面11に平行な面内で並設されている点が相違する。ここにおいて、第2色変換部62は、LEDチップ10の光取り出し面11側に接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)により固着することで積層されているが、必ずしも接着剤を用いる必要はない。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
しかして、本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10から放射され第1色変換部61および封止部50を透過した青色光と、第1色変換部61の第1の蛍光体である赤色蛍光体から放射され封止部50を透過した赤色光と、第2色変換部61の第2の蛍光体である緑色蛍光体から放射され封止部50を透過した緑色光とが光学部材40の光入射面40aへ入射し光学部材40の光出射面40bから出射されることとなり、演色性の高い白色光を得ることができる。ここにおいて、本実施形態の発光装置1では、第1色変換部61と第2色変換部62とをLEDチップ10の光取り出し面11に平行な面内で並設することにより、第2色変換部62が、LEDチップ10の光取り出し面11から放射される青色光の伝搬方向において第1色変換部61よりも上流側とならないように配置されており、赤色蛍光体と緑色蛍光体との2種類の蛍光体のうち低波長側に発光ピーク波長を有する緑色蛍光体から放射された緑色が長波長側に発光ピーク波長を有する赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となる。また、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62の緑色蛍光体で発生した熱が、第1色変換部61を介さずに、LEDチップ10を通して実装基板20側へ放熱されるので、実施形態1に比べて放熱性が向上する。
また、本実施形態の発光装置1では、上述のように第1色変換部61と第2色変換部62とがLEDチップ10の光取り出し面11に平行な面内で並設されているが、封止部50に光拡散材を分散させた構成を採用することにより、封止部50から出射される混色光の色むらを抑制することができる。なお、光拡散材の材料としては、例えば、封止部50の材料である封止樹脂とは屈折率の異なる透明なガラスや、Au,Agなどの金属を採用すればよい。
(実施形態3)
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図3に示すように、封止部50に、LEDチップ10から放射される青色光よりも長波長かつ赤色蛍光体(第1の蛍光体)から放射される赤色光よりも短波長の緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体(第2の蛍光体)51を分散させてあり、封止部50が第2色変換部62を兼ねている点が相違する。要するに、本実施形態における封止部50は、緑色蛍光体51を分散させた封止樹脂を硬化させることにより形成されている。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図3に示すように、封止部50に、LEDチップ10から放射される青色光よりも長波長かつ赤色蛍光体(第1の蛍光体)から放射される赤色光よりも短波長の緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体(第2の蛍光体)51を分散させてあり、封止部50が第2色変換部62を兼ねている点が相違する。要するに、本実施形態における封止部50は、緑色蛍光体51を分散させた封止樹脂を硬化させることにより形成されている。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
しかして、本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10から放射される青色光と第1色変換部61の赤色蛍光体から放射される赤色光と第2色変換部62たる封止部50の緑色蛍光体51から放射される緑色光との混色光を得ることができるから、演色性の高い白色光を得ることができ、しかも、緑色蛍光体51を封止部50に分散させることにより、第2色変換部62が、LEDチップ10の光取り出し面11から放射される青色光の伝搬方向において第1色変換部61よりも上流側とならないように配置されており(本実施形態では、上記伝搬方向において第1色変換部61の下流側に配置されており)、緑色蛍光体51で発生した熱を、実装基板20を通してより効果的に放熱させることができる。また、本実施形態の発光装置1では、封止部50において緑色蛍光体を含有している封止樹脂(媒質)の屈折率が第1色変換部61において赤色蛍光体を含有している透光性材料(媒質)の屈折率よりも大きくなるように、封止樹脂および透光性材料を選定すれば、封止部50の緑色蛍光体から放射された光が第1色変換部61中へ入射するのを抑制することができる。
(実施形態4)
図4に示す本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、光学部材40が、LEDチップ10から放射される青色光よりも長波長かつ第1色変換部61の赤色蛍光体から放射される赤色光よりも短波長の緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体および透光性材料により形成され、第2色変換部62を兼ねている点が相違する。ここで、本実施形態における光学部材40は、シリコーンのような透光性材料と緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている(要するに、光学部材40は、粒子状の緑色蛍光体が分散されている)。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
図4に示す本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、光学部材40が、LEDチップ10から放射される青色光よりも長波長かつ第1色変換部61の赤色蛍光体から放射される赤色光よりも短波長の緑色光を放射する粒子状の緑色蛍光体および透光性材料により形成され、第2色変換部62を兼ねている点が相違する。ここで、本実施形態における光学部材40は、シリコーンのような透光性材料と緑色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている(要するに、光学部材40は、粒子状の緑色蛍光体が分散されている)。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の発光装置1では、LEDチップ10から放射される青色光と、色変換層60の第1の蛍光体である赤色蛍光体から放射される赤色光と、光学部材40の第2の蛍光体である緑色蛍光体から放射される緑色光との混色光を得ることができるから、演色性の高い白色光を得ることができる。
ここにおいて、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62が、LEDチップ10の光取り出し面11から放射される青色光の伝搬方向において第1色変換部61よりも上流側とならないように配置されており(本実施形態では、上記伝搬方向において第1色変換部61の下流側に配置されており)、発光色の異なる赤色蛍光体および緑色蛍光体のうち発光ピーク波長が低波長側にある緑色蛍光体から放射された光が、発光ピーク波長が長波長側にある赤色蛍光体に二次吸収されるのを抑制することが可能となり、光取り出し効率の向上を図れ、また、図3に示した実施形態3の発光装置1のように封止部50に緑色蛍光体51を分散させてある場合に比べて、色むらを抑制することが可能となる。
(実施形態5)
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に示すように、色変換部62が、光学部材40よりも大きなドーム状に形成され、光学部材40の光出射面との間に空気層80が形成される形で配設されている点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
本実施形態の発光装置1の基本構成は実施形態1と略同じであって、図5に示すように、色変換部62が、光学部材40よりも大きなドーム状に形成され、光学部材40の光出射面との間に空気層80が形成される形で配設されている点が相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
ここで、本実施形態における第2色変換部62は、内面62aが光学部材40の光出射面40bに沿った形状に形成されている。したがって、光学部材40の光出射面40bの位置によらず法線方向における光出射面40bと第2色変換部62の内面62aとの間の距離が略一定値となっている。なお、第2色変換部62は、位置によらず外面62bの法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。また、第2色変換部62は、実装基板20側の端縁(開口部の周縁)を実装基板20に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。
しかして、本実施形態の発光装置1では、第2色変換部62が、LEDチップ10の光取り出し面11から放射される青色光の伝搬方向において第1色変換部61よりも上流側とならないように配置されており(本実施形態では、上記伝搬方向において第1色変換部61の下流側に配置されており)、第2色変換部62と光学部材40との間に空気層80が形成されているので、第2色変換部62の緑色蛍光体から放射された緑色光が第1色変換部61の赤色蛍光体に二次吸収されるのをより確実に抑制することが可能となる。
1 発光装置
10 LEDチップ
11 光取り出し面
20 実装基板
40 光学部材
50 封止部
61 第1色変換部
62 第2色変換部
80 空気層
10 LEDチップ
11 光取り出し面
20 実装基板
40 光学部材
50 封止部
61 第1色変換部
62 第2色変換部
80 空気層
Claims (9)
- 可視光を放射するLEDチップと、当該LEDチップが実装された実装基板と、実装基板におけるLEDチップの実装面側において実装基板との間にLEDチップを囲む形で配設されたドーム状の光学部材と、光学部材と実装基板とで囲まれた空間でLEDチップを封止した封止樹脂からなる封止部とを備えた発光装置であって、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長の可視光を放射する第1の蛍光体および透光性材料により形成されたシート状の第1色変換部と、LEDチップから放射される可視光によって励起されてLEDチップよりも長波長かつ第1の蛍光体よりも短波長の可視光を放射する第2の蛍光体を含有した第2色変換部とを有し、第1色変換部が、LEDチップの光取り出し面側に積層され、第2色変換部が、LEDチップの光取り出し面から放射される可視光の伝搬方向において第1色変換部よりも上流側とならないように配置されてなることを特徴とする発光装置。
- 前記第2色変換部は、前記第2の蛍光体および透光性材料によりシート状に形成され、前記第1色変換部における前記LEDチップ側とは反対側に積層されてなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記第2色変換部は、前記第1色変換部よりも平面サイズが大きいことを特徴とする請求項2記載の発光装置。
- 前記2色変換部は、前記第2の蛍光体および透光性材料によりシート状に形成され、前記LEDチップの前記光取り出し面に平行な面内で前記第1色変換部と並ぶ形で前記LEDチップの前記光取り出し面側に積層されてなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記封止部は、光拡散材が分散されてなることを特徴とする請求項4記載の発光装置。
- 前記封止部が前記第2色変換部を兼ねていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記光学部材が前記第2色変換部を兼ねていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記第2色変換部は、前記光学部材よりも大きなドーム状に形成され、前記光学部材の光出射面との間に空気層が形成される形で配設されてなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記第2の蛍光体を含有している媒質の屈折率が前記第1の蛍光体を含有している媒質の屈折率よりも大きいことを特徴とする請求項2または請求項3または請求項5記載の発光装置。
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-
2006
- 2006-12-21 JP JP2006344872A patent/JP2008159707A/ja not_active Withdrawn
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