JP2009158635A

JP2009158635A - 発光装置

Info

Publication number: JP2009158635A
Application number: JP2007333615A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Kawabata; 和弘川畑; Tamio Kusano; 民男草野
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-12-26
Filing date: 2007-12-26
Publication date: 2009-07-16

Abstract

【課題】発光素子の下方へ放射された光の損失を低減させること。
【解決手段】発光装置１は、透光性層１２、発光素子１１および封入材料１７を有している。発光装置１は、発光部材１８をさらに有している。透光性層１２は、第１の層１２−１と、第１の層１２−１より屈折率の大きい第２の層１２−２とを有している。発光素子１１は、透光性層１２上に実装されている。封入材料１７は、発光素子１１および第２の層１２−２に付着されていており、第２の層１２−２より屈折率が小さい。発光部材１８は、第２の層１２−２の側面を覆っており、蛍光材料を有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置に関するものである。

近年、照明分野などにおいて、発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置の開発が進められている。この発光装置は、発光素子によって発生された光の波長を変換する発光部材を有している。今後、発光装置において、発光効率のさらなる向上が求められている。
特開２００５−２２８９９６号公報

発光装置における発光効率を向上させるためには、発光素子によって発生された光の波長変換の効率を向上させる必要がある。一般的に、発光素子から下方へ放射された光の一部は、発光素子の周辺に設けられた部材が影響して、波長変換が行われる発光部材にまで到達しないことがある。発光部材における波長変換の効率を向上させるためには、発光素子から下方へ放射された光の損失を低減させる必要がある。

本発明の一つの態様によれば、発光装置は、透光性層、発光素子および封入材料を有している。発光装置は、発光部材をさらに有している。透光性層は、第１の層と、第１の層上に設けられており第１の層より屈折率の大きい第２の層とを有している。発光素子は、透光性層上に実装されている。封入材料は、発光素子および第２の層に付着されていており、第２の層より屈折率が小さい。発光部材は、第２の層の側面を覆っており、蛍光材料を有している。

本発明の一つの態様によれば、発光装置は、第１の層および第２の層を有している透光性層を含んでいる。発光装置は、封入材料をさらに有している。第２の層は、第１の層より屈折率が大きい。封入材料は、第２の層より屈折率が小さい。このような構成により、発光素子から下方へ放射された光の損失が低減されている。従って、発光装置の発光効率が向上されている。

以下、本発明の実施形態が、図面を参照して説明されている。本実施形態の概念が、図１を参照して説明されている。発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１は、互いに屈折率の異なる複数の層の界面２０−１および２０−２において全反射される。

本実施形態の照明装置１００が、図２を参照して説明されている。照明装置１００は、複数の発光装置１、基板２およびカバー３を有している。複数の発光装置１は、基板２上に実装されている。発光装置１の詳細構造が、図３を参照して説明されている。発光装置１は、発光素子１１、透光性層１２および基体１３を有している。発光装置１は、サブマウント１４、封入材料１７および発光部材１８をさらに有している。

発光素子１１は、透光性層１２上に実装されている。発光素子１１は、半導体材料からなる発光ダイオードである。発光素子１１は、駆動電力によって第１の光を発生する光源である。発光素子１１は、ワイヤ接続によって実装されている。発光素子の実装構造の他の例は、フリップチップ接続による実装構造である。

透光性層１２は、サブマウント１４上に設けられている。透光性層１２は、図４に示されたように、第１の層１２−１および第２の層１２−２の界面２０−１を有している。第２の層１２−２は、第１の層１２−１より大きい屈折率を有している。第２の層１２−２は、第１の層１２−１上に形成されている。発光素子１１は、第２の層上に設けられている。透光性層１２は、樹脂材料からなる。樹脂材料の例は、シリコーンである。

基体１３は、金属材料からなる。金属材料の例は、銅（Ｃｕ）である。絶縁層１５が、基体１３上に形成されている。導体パターン１６が、絶縁層１５上に形成されている。サブマウント１４は、基体１３上に設けられている。サブマウント１４は、セラミックスからなる。

封入材料１７は、発光素子１１および透光性層１２に付着されている。封入材料１７は、透光性を有する。透光性とは、発光素子１１から放射された光の波長の少なくとも一部が透過することをいう。封入材料は、シリコーン樹脂からなる。封入材料の上側表面は、ドーム形状を有している。封入材料の屈折率は、第２の層１２−２の屈折率より小さい。

発光部材１８は、第２の層１２−２の側面１２−２ｓを覆っている。発光部材１８は、発光素子１１および透光性層１２を覆っている。発光部材１８は、ドーム形状を有している。発光部材１８は、透光性のベース材料および蛍光材料を含んでいる。ベース材料の“透光性”とは、発光素子１１から放射された光の波長の少なくとも一部が透過することをいう。ベース材料の例は、シリコーン樹脂である。蛍光材料は、ベース材料内に分散されている。発光部材１８は、第１の光に応じて第２の光を放射する。発光部材１８は、赤色光、緑色光および青色光を放射する。

発光装置１における発光構造が、図４および図５を参照して説明されている。発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１は、第１の層１２−１および第２の層の界面２０−１において全反射される。光Ｌ１１−１は、臨界角以上の角度で第１の界面２０−１に入射されたときに全反射される。第１の界面２０−１における臨界角θ１は、第１の層１２−１の屈折率をｎ１として、第２の層１２−２の屈折率をｎ２とした場合、次の式を満たす。

ｓｉｎθ１＝ｎ１／ｎ２（但し、ｎ１＜ｎ２）
光Ｌ１１−１は、第２の層１２−２および封入材料１７の界面２０−２において全反射される。光Ｌ１１−１は、臨界角以上の角度で第２の界面２０−２に入射されたときに全反射される。第２の界面２０−２における臨界角θ２は、第２の層１２−２の屈折率をｎ２として、封入材料１７の屈折率をｎ１７とした場合、次の式を満たす。

ｓｉｎθ２＝ｎ１７／ｎ２（但し、ｎ１７＜ｎ２）
光Ｌ１１−１は、第２の層１２−２の側面１２−２ｓから出射される。発光素子１１から上方へ放射された光Ｌ１１−２は、封入材料１７を透過して発光部材１８に届く。発光部材１８の蛍光材料は、光Ｌ１１−１およびＬ１１−２によって励起される。発光部材１８は、光Ｌ１１−１およびＬ１１−２に応じて第２の光を放射する。発光装置１は、界面２０−１および界面２０−２を有している。この構成によって、発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１は、第２の層１２−２の側面１２−２ｓから出射されて、発光部材１８に届く。発光装置１において、発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１の損失が低減されている。従って、発光装置１の発光効率が向上されている。

本発明の他の実施形態の照明装置１００が、図７を参照して説明されている。照明装置１００は、複数の発光装置１、基板２およびカバー３を有している。複数の発光装置１は、基板２上に設けられている。発光装置１の詳細が、図７を参照して詳細に説明されている。発光装置１は、発光素子１１および透光性層１２を有している。発光装置１は、基体１３、サブマウント１４をさらに有している。発光装置１は、封入材料１７および発光部材１８をさらに有している。本実施形態の発光装置１は、枠体１９をさらに有している。

枠体１９は、基体１３上に設けられており、光反射面１３−１を有している。光反射面１９−１は、透光性層１２を囲んでいる。発光部材１８は、光反射面１９−１を覆っており、シート形状を有している。

発光装置１の発光構造が、図８を参照して説明されている。発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１は、透光性層１２の側方へ進む。光Ｌ１１−１は、光反射面１９によって上方へ進む。発光部材１８の蛍光材料は、光Ｌ１１−１およびＬ１１−２によって励起される。発光装置１において、発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１の損失が低減されている。従って、発光装置１の発光効率が向上されている。

本発明の発光装置１の他の実施形態が、図９を参照して説明されている。発光装置１において、透光性層１２は、光反射面２１を有している。光反射面２１は、発光素子１１から下方へ放射された光の一部Ｌ１１−１を反射する。光反射面２１は、発光素子１１の下方に設けられている。光反射面２１は、傾斜している。光反射面２１は、第２の層１２−２および媒質２２の界面である。媒質２０の屈折率は、第２の層の屈折率より小さい。媒質２０の例は、空気である。光Ｌ１１−１は、光反射面２１によって反射されて、透光性層１２の側方へ進む。発光装置１において、発光素子１１から下方へ放射された光Ｌ１１−１の損失が低減されている。従って、発光装置１の発光効率が向上されている。

本発明の他の実施形態が、図１０を参照して説明されている。透光性層１２は、第３の界面２０−３を有している。第３の界面２０−３は、第１の層１２−１および第３の層１２−２からなる。第３の層１２−３は、第１の層１２−１の下側に設けられており、第１の層１２−１より屈折率が小さい。発光素子１１から放射された光の一部Ｌ１１−２は、第３の界面２０−３において全反射される。光Ｌ１１−２の第３の界面２０−３への入射角は、光Ｌ１１−２の第１の界面２０−１への入射角より大きい。光Ｌ１１−２は、臨界角以上の角度で第３の界面２０−３に入射されたときに全反射される。第３の界面における臨界角θ３は、第１の層１２−１の屈折率をｎ１として、第３の層１２−３の屈折率をｎ３とした場合、次の式を満たす。

ｓｉｎθ３＝ｎ３／ｎ１（但し、ｎ３＜ｎ１）

本発明の実施形態の概念を示している。本実施形態の照明装置１００を示している。図２に示された発光装置１の縦断面を示している。透光性層１２を示している。図３に示された発光装置１における発光構造を示している。本発明の他の実施形態の照明装置１００を示している。図６に示された発光装置１の縦断面を示している。図７に示された発光装置１における発光構造を示している。本発明の他の実施形態における透光性層１２を示している。本発明の他の実施形態における透光性層１２を示している。

符号の説明

１発光装置
１１発光素子
１２透光性層
１３基体
１４サブマウント
１７封入材料
１８発光部材

Claims

第１の層と、前記第１の層上に設けられており前記第１の層より屈折率の大きい第２の層とを有する透光性層と、
前記透光性層上に実装された発光素子と、
前記発光素子および前記第２の層に付着されていており、前記第２の層より屈折率の小さい封入材料と、
蛍光材料を有しており、前記発光素子から放射された第１の光に応じて第２の光を放射する発光部材と、
を備えた発光装置。
前記発光部材が、前記第２の層の側面を覆っていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記発光部材が、前記発光素子を覆っていることを特徴とする請求項２記載の発光装置。
前記発光部材が、ドーム形状を有していることを特徴とする請求項３記載の発光装置。
前記第２の層が、前記発光素子の下方に設けられた光反射面を有していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記光反射面は、前記透光性層と前記透光性層より屈折率の小さい媒質との界面であることを特徴とする請求項５記載の発光装置。
前記媒質が空気であることを特徴とする請求項６記載の発光装置。
前記光反射面が傾斜していることを特徴とする請求項７記載の発光装置。
前記第２の層を囲んでいる光反射面をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
前記発光部材が、前記光反射面を覆っていることを特徴とする請求項９記載の発光装置。
前記発光部材が、シート形状を有していることを特徴とする請求項１０記載の発光装置。
前記透光性層は、前記第１の層の下側に設けられており前記第１の層より屈折率の小さい第３の層を有していることを特徴とする請求項１記載の発光装置。