JP2013211456A - Semiconductor light-emitting device and illumination device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体発光素子及び当該半導体発光素子から入射する入射光の少なくとも一部を波長変換して当該入射光とは異なる波長の出射光を放出する波長変換部材を用いた半導体発光装置、及び当該半導体発光装置を有する照明装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a semiconductor light emitting device using a wavelength conversion member that emits outgoing light having a wavelength different from that of the incident light by wavelength-converting at least part of incident light incident from the semiconductor light emitting device, and The present invention relates to a lighting device including the semiconductor light emitting device.
発光装置の光源として白熱電球や蛍光灯が従来より広く用いられている。近年では、これらに加え、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)や有機EL(OLED)等の半導体発光素子を光源とした半導体発光装置が開発され使用されつつある。これらの半導体発光素子では、様々な発光色を得ることが可能であるため、発光色の異なる複数の半導体発光素子を組み合わせ、それぞれの発光色を合成して所望の色の合成光を得るようにした半導体発光装置も開発され使用され始めている。 Incandescent light bulbs and fluorescent lamps have been widely used as light sources for light emitting devices. In recent years, in addition to these, semiconductor light-emitting devices using a semiconductor light-emitting element such as a light-emitting diode (LED) or an organic EL (OLED) as a light source have been developed and used. Since these semiconductor light emitting elements can obtain various emission colors, a plurality of semiconductor light emitting elements having different emission colors are combined, and the respective emission colors are combined to obtain a combined light of a desired color. Such semiconductor light emitting devices have been developed and used.
例えば、発光色が赤色のLEDチップを用いた赤色LEDと、発光色が緑色のLEDチップを用いた緑色LEDと、発光色が青色のLEDチップを用いた青色LEDとを組み合わせ、各LEDに供給する駆動電流を調整して各LEDから発せられた光を合成することにより、所望の白色光を放射させるようにした半導体発光装置が特許文献1に開示されている。 For example, a red LED using an LED chip whose emission color is red, a green LED using an LED chip whose emission color is green, and a blue LED using an LED chip whose emission color is blue are combined and supplied to each LED. Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-151867 discloses a semiconductor light emitting device that emits desired white light by adjusting the driving current to be synthesized and combining the light emitted from each LED.
元来、LEDチップ自体の発光スペクトル幅は比較的狭いため、LEDチップ自体が発する光をそのまま照明に用いた場合、一般的な照明光において重要となる演色性が低下するという問題がある。そこで、このような問題を解消すべく、LEDチップが発する光を蛍光体などの波長変換部材によって波長変換し、波長変換によって得られた光を放射するようにしたLEDが開発され、このようなLEDを組み合わせた半導体発光装置が、例えば特許文献2に開示されている。
Originally, since the emission spectrum width of the LED chip itself is relatively narrow, when the light emitted from the LED chip itself is used as it is for illumination, there is a problem that the color rendering properties that are important in general illumination light are lowered. Therefore, in order to solve such problems, an LED has been developed in which the light emitted from the LED chip is wavelength-converted by a wavelength conversion member such as a phosphor, and the light obtained by the wavelength conversion is emitted. A semiconductor light emitting device combining LEDs is disclosed in, for example,
特許文献2に開示されている半導体発光装置においては、青色の光を発するLEDチップを接触しつつ覆うように透明樹脂が設けられ、当該透明樹脂の内部に黄色蛍光体が含有されている。すなわち、特許文献2に開示されている半導体発光装置は、LEDチップを直接的に覆うように波長変換部材が設けられている。しかしながら、このような構造を有する半導体発光装置においては、半導体発光装置の輝度のばらつき及び色ムラが大きかった。また、このような構造を有する半導体発光装置においては、波長変換部材がLEDチップから生じる熱の影響を受けるため、半導体発光装置自体の発光効率の低下を招いていた。このような問題を解決するために、LEDチップから蛍光体を含有する樹脂(すなわち、波長変換部材)を離間して配置した構造を有する半導体発光装置の研究開発及び製品化が、近年においては盛んに行われている。このような構造を有する半導体発光装置は、例えば特許文献3に開示されている。
In the semiconductor light emitting device disclosed in
LEDチップから波長変換部材を離間して配置した構造を有する半導体発光装置は、上述したような問題を解決する構造となっているが、その製造コストは、波長変換部材がLEDチップを直接的に覆う構造を有する半導体発光装置の製造コストよりも高くなっている。このため、半導体発光装置自体の小型化によるコスト低減の要望がより強まってきている。また、近年における半導体発光装置の使用用途の多彩化により、半導体発光装置自体の高輝度化の要望も強まってきているため、LEDチップへの供給電力の増加がより一層図られている。 The semiconductor light-emitting device having a structure in which the wavelength conversion member is spaced apart from the LED chip has a structure that solves the above-described problems, but its manufacturing cost is that the wavelength conversion member directly attaches the LED chip. The manufacturing cost of the semiconductor light emitting device having the covering structure is higher. For this reason, there is an increasing demand for cost reduction by downsizing the semiconductor light emitting device itself. In addition, due to the diversification of usages of semiconductor light emitting devices in recent years, there is an increasing demand for higher brightness of the semiconductor light emitting devices themselves, so that the power supplied to the LED chip is further increased.
しかしながら、LEDチップから波長変換部材を離間して配置した構造を有する半導体発光装置であっても、波長変換部材に含まれる蛍光体自体の発熱が抑制されているわけではないため、半導体発光装置自体の小型化や、LEDチップへの供給電力の増加に伴って波長変換部材に到達する入射光の光密度が大きくなると、波長変換部材を構成する蛍光体における発熱量が増加し、半導体発光装置自体の発光効率が低下するという問題が生じていた。 However, even in a semiconductor light emitting device having a structure in which the wavelength conversion member is disposed apart from the LED chip, the heat generation of the phosphor itself contained in the wavelength conversion member is not suppressed, so the semiconductor light emitting device itself When the light density of the incident light reaching the wavelength conversion member increases with downsizing or increase in power supplied to the LED chip, the amount of heat generated in the phosphor constituting the wavelength conversion member increases, and the semiconductor light emitting device itself There has been a problem in that the luminous efficiency of the liquid crystal decreases.
従って、LEDチップから波長変換部材を離間して配置した構造を有する半導体発光装置においては、波長変換部材がLEDチップを直接的に覆う構造を有する従来のような半導体発光装置よりも発熱による発光効率の低下は発生しにくいものの、小型化及び高輝度化を十分に図ることは困難であった。 Therefore, in the semiconductor light emitting device having a structure in which the wavelength conversion member is disposed apart from the LED chip, the light emission efficiency due to heat generation is higher than in the conventional semiconductor light emitting device having a structure in which the wavelength conversion member directly covers the LED chip. However, it is difficult to reduce the size and increase the brightness sufficiently.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光効率の低下を起こすことなく、小型化及び高輝度化を図ることができる半導体発光装置及び当該半導体発光装置を有する照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor light-emitting device that can be reduced in size and increased in brightness without causing a decrease in light-emitting efficiency, and the semiconductor light-emitting device. An object of the present invention is to provide a lighting device having the device.
上記目的を達成するため、本発明の波長変換部材は、所定方向に合成光を出射するための光出射面を備える半導体発光装置であって、配線基板と、前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、前記半導体発光素子から入射される入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体を含む羽状の波長変換部材、及び前記波長変換部材を支持する支持部材から構成され、前記半導体発光素子に向かう対流を生成する送風機と、前記送風機に駆動力を伝達し、前記波長変換部材を回転させる駆動体と、前記光出射面側に開口部を形成するとともに前記半導体発光素子及び前記送風機を囲み、前記出射光を前記光出射面に向けて反射させる筐体と、を有する。 In order to achieve the above object, the wavelength conversion member of the present invention is a semiconductor light emitting device including a light emitting surface for emitting synthetic light in a predetermined direction, and is disposed on a wiring board and a mounting surface of the wiring board. A wing-shaped wavelength conversion member including a semiconductor light-emitting element, and a phosphor that absorbs at least part of incident light incident from the semiconductor light-emitting element and emits outgoing light having a wavelength different from that of the incident light, and A blower configured to include a support member that supports the wavelength conversion member, and generates a convection toward the semiconductor light emitting element; a driver that transmits a driving force to the blower and rotates the wavelength conversion member; and the light emission surface side And an enclosure that surrounds the semiconductor light emitting element and the blower and reflects the emitted light toward the light emitting surface.
上述した半導体発光装置において、前記波長変換部材は、前記蛍光体を含有する透明基板であってもよい。ここで、前記透明基板は、前記蛍光体及び前記蛍光体を保持する母材から構成されていてもよい。また、前記透明基板は、透光性部材上に前記蛍光体及び前記蛍光体を保持する母材からなる蛍光体層を積層した構造を有していてもよい。 In the semiconductor light emitting device described above, the wavelength conversion member may be a transparent substrate containing the phosphor. Here, the transparent substrate may be composed of the phosphor and a base material that holds the phosphor. The transparent substrate may have a structure in which a phosphor layer made of the phosphor and a base material for holding the phosphor is laminated on a translucent member.
上述した半導体発光装置のいずれかにおいて、前記送風機は、互いに異なる波長の前記出射光を放出する複数の前記波長変換部材を備えていてもよい。 In any of the semiconductor light emitting devices described above, the blower may include a plurality of the wavelength conversion members that emit the emitted light having different wavelengths.
また、上述した半導体発光装置のいずれかにおいて、前記波長変換部材は、前記半導体発光素子と前記光出射面との間に配置されてもよい。この場合、前記筐体は、前記開口部を形成する一端部とは反対側の他端部に空気孔を有していることが好ましい。 In any of the semiconductor light emitting devices described above, the wavelength conversion member may be disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface. In this case, it is preferable that the housing has an air hole at the other end opposite to the one end forming the opening.
上述したような空気孔を有する半導体発光装置において、前記半導体発光素子から前記開口部までの距離が、前記空気孔から前記開口部までの距離よりも小なるか、又は前記半導体発光素子が前記配線基板の表面に形成された凹部に収納されていることが好ましい。 In the semiconductor light emitting device having an air hole as described above, a distance from the semiconductor light emitting element to the opening is smaller than a distance from the air hole to the opening, or the semiconductor light emitting element is connected to the wiring. It is preferable to be accommodated in a recess formed on the surface of the substrate.
前記波長変換部材が前記半導体発光素子と前記光出射面との間に配置されている場合、前記波長変換部材は、回転軸に対して傾斜し、空気の流れを生成する斜板部と、前記斜板部を取り囲む側壁部と、を有していることが好ましい。 When the wavelength conversion member is disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface, the wavelength conversion member is inclined with respect to a rotation axis and generates a flow of air, and And a side wall portion surrounding the swash plate portion.
前記波長変換部材が前記半導体発光素子と前記光出射面との間に配置されている場合、前記筐体の外周を覆うヒートシンクを有していてもよい。この場合、前記合成光を透光する封止板が前記前記開口部に設けられていてもよい。そして、前記封止板が設けられている場合、前記半導体発光素子及び前記波長変換部材の側方を囲みつつ前記封止板から離間し、前記封止板と近接する一端部とは反対側の端部に空気孔を備える対流生成壁が、前記筐体の内側に設けられていることが好ましい。 When the wavelength conversion member is disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface, the wavelength conversion member may include a heat sink that covers an outer periphery of the casing. In this case, a sealing plate that transmits the combined light may be provided in the opening. And when the said sealing plate is provided, it is spaced apart from the said sealing plate, enclosing the side of the said semiconductor light-emitting device and the said wavelength conversion member, and the opposite side to the one end part which adjoins the said sealing plate It is preferable that a convection generating wall having an air hole at an end is provided inside the casing.
また、本発明の半導体発光装置において、前記半導体発光素子は、前記波長変換部材と前記光出射面との間に配置されてもよい。この場合、前記波長変換部材は、前記光出射面から出射される前記合成光の焦点に配置されることが好ましい。 Moreover, the semiconductor light-emitting device of this invention WHEREIN: The said semiconductor light-emitting element may be arrange | positioned between the said wavelength conversion member and the said light-projection surface. In this case, it is preferable that the wavelength conversion member is disposed at a focal point of the combined light emitted from the light emitting surface.
前記半導体発光素子が前記波長変換部材と前記光出射面との間に配置される場合、前記筐体は、前記開口部を形成する一端部とは反対側の他端部に空気孔を有することが好ましい。そして、前記半導体発光素子が前記波長変換部材と前記光出射面との間に配置される場合、前記筐体の内周面は、回転放物面であることが好ましい。 When the semiconductor light emitting element is disposed between the wavelength conversion member and the light emitting surface, the housing has an air hole at the other end opposite to the one end forming the opening. Is preferred. And when the said semiconductor light-emitting device is arrange | positioned between the said wavelength conversion member and the said light-projection surface, it is preferable that the internal peripheral surface of the said housing | casing is a paraboloid.
また、前記半導体発光素子が前記波長変換部材と前記光出射面との間に配置される場合、前記実装基板は貫通孔を備えていてもよい。そして、前記半導体発光素子が前記波長変換部材と前記光出射面との間に配置される場合、前記実装基板の形状は、前記開口部をまたぐ棒状であってもよく、又は前記開口部をまたぐ十字状であってもよい。更に、前記実装基板は、透光性を有していてもよい。 When the semiconductor light emitting element is disposed between the wavelength conversion member and the light emitting surface, the mounting substrate may include a through hole. And when the said semiconductor light-emitting device is arrange | positioned between the said wavelength conversion member and the said light-projection surface, the shape of the said mounting board | substrate may be a rod shape which straddles the said opening part, or straddles the said opening part. It may be a cross. Furthermore, the mounting substrate may have a light transmitting property.
上記目的を達成するため、本発明の照明装置は、上述した半導体発光装置のいずれかを有することを特徴とする。また、本発明の照明装置は、前記送風機の駆動に連動させて、前記半導体発光素子の発光特性を制御する発光制御部を有していてもよい。このような場合、前記発光制御部は、色度、色温度、彩度、発光効率、及び演色性の少なくとも1つを制御することが好ましい。 In order to achieve the above object, an illumination device of the present invention includes any one of the above-described semiconductor light emitting devices. Moreover, the illuminating device of this invention may have the light emission control part which controls the light emission characteristic of the said semiconductor light-emitting element in response to the drive of the said air blower. In such a case, it is preferable that the light emission control unit controls at least one of chromaticity, color temperature, saturation, light emission efficiency, and color rendering.
本発明に係る半導体発光装置においては、駆動体の駆動力により、送風機の羽として機能する波長変換部材が回転することにより、波長変換部材から半導体発光素子に向かって対流(すなわち、空気の流れ)が生じ、半導体発光素子が冷却されることになる。従って、半導体発光素子が発光して発熱しても、半導体発光素子の温度上昇を抑制することができる。 In the semiconductor light emitting device according to the present invention, the wavelength conversion member that functions as a wing of the blower rotates by the driving force of the driving body, whereby convection (that is, air flow) from the wavelength conversion member toward the semiconductor light emitting element. As a result, the semiconductor light emitting device is cooled. Therefore, even if the semiconductor light emitting element emits light and generates heat, the temperature rise of the semiconductor light emitting element can be suppressed.
また、本発明に係る半導体発光装置においては、駆動体の駆動力によって波長変換部材自体も回転していることから、波長変換部材自体も冷却され、波長変換部材に含有される蛍光体が入射を出射光に変換する際に発熱しても、波長変換部材の温度上昇を抑制することができる。 In the semiconductor light emitting device according to the present invention, since the wavelength conversion member itself is rotated by the driving force of the drive body, the wavelength conversion member itself is also cooled, and the phosphor contained in the wavelength conversion member is incident. Even if heat is generated when converted into emitted light, the temperature increase of the wavelength conversion member can be suppressed.
以上のことから、本発明に係る半導体発光装置においては、半導体発光装置の温度上昇に加えて、波長変換部材の温度上昇も抑制することができるため、半導体発光装置に供給する駆動電流を増加しても、半導体発光装置の発光効率の低減が抑制されることになる。 From the above, in the semiconductor light emitting device according to the present invention, in addition to the temperature rise of the semiconductor light emitting device, the temperature rise of the wavelength conversion member can be suppressed, so that the drive current supplied to the semiconductor light emitting device is increased. However, the reduction of the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device is suppressed.
波長変換部材が半導体発光素子と半導体発光装置の光出射面との間に配置され、半導体発光装置の筐体が開口部を形成する一端部とは反対側の他端部に空気孔を有している場合には、波長変換部材から半導体発光素子に向かって流れる空気を容易に筐体の外部に排出することができる。これにより、筐体内には、半導体発光素子から発生する熱、及び波長変換部材から発生する熱が滞留することがなくなり、半導体発光素子及び波長変換部材の温度上昇をより効果的に抑制することができる。 The wavelength conversion member is disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface of the semiconductor light emitting device, and the housing of the semiconductor light emitting device has an air hole at the other end opposite to the one end forming the opening. In this case, the air flowing from the wavelength conversion member toward the semiconductor light emitting element can be easily discharged to the outside of the housing. Thereby, the heat generated from the semiconductor light emitting element and the heat generated from the wavelength conversion member do not stay in the housing, and the temperature rise of the semiconductor light emitting element and the wavelength conversion member can be more effectively suppressed. it can.
半導体発光素子から開口部までの距離が、空気孔から開口部までの距離よりも小なるか、又は半導体発光素子が配線基板の表面に形成された凹部に収納されている場合には、半導体発光素子から放射される光が筐体の空気孔を介して漏れ出すことが低減され、当該半導体発光素子から放射される光を波長変換部材に向けて放射することができるため、半導体発光装置の発光効率が向上することになる。 When the distance from the semiconductor light emitting element to the opening is smaller than the distance from the air hole to the opening, or when the semiconductor light emitting element is housed in a recess formed on the surface of the wiring substrate, the semiconductor light emitting device Light emitted from the element is reduced from leaking through the air hole of the housing, and light emitted from the semiconductor light emitting element can be emitted toward the wavelength conversion member. Efficiency will be improved.
波長変換部材が半導体発光素子と光出射面との間に配置され、且つ波長変換部材が回転軸に対して傾斜し、空気の流れを生成する斜板部と、斜板部を取り囲む側壁部と、を有する場合には、半導体発光素子の側方を囲むことができ、半導体発光素子から放射される光を容易に波長変換部材の蛍光体によって吸収させることができ、当該半導体発光素子から放射される光とは異なる波長の光を波長変換部材から効率良く放出することができる。これにより、半導体発光装置の発光効率が向上することになる。 A wavelength conversion member is disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface, and the wavelength conversion member is inclined with respect to the rotation axis to generate an air flow, and a side wall portion surrounding the swash plate portion. , The side of the semiconductor light emitting element can be surrounded, and the light emitted from the semiconductor light emitting element can be easily absorbed by the phosphor of the wavelength conversion member, and is emitted from the semiconductor light emitting element. Light having a wavelength different from that of the light to be emitted can be efficiently emitted from the wavelength conversion member. Thereby, the luminous efficiency of the semiconductor light emitting device is improved.
波長変換部材が半導体発光素子と光出射面との間に配置され、且つ筐体の外周を覆うヒートシンクが設けられている場合には、半導体発光素子及び波長変換部材における温度上昇に起因する半導体発光装置自在の温度上昇をより抑制することができる。 When the wavelength conversion member is disposed between the semiconductor light emitting element and the light emitting surface and a heat sink covering the outer periphery of the housing is provided, the semiconductor light emission caused by the temperature rise in the semiconductor light emitting element and the wavelength conversion member It is possible to further suppress the temperature rise that can be freely performed by the apparatus.
そして、このような場合に筐体の開口部が封止板によって封止されていると、筐体内部にほこり、ちり、又はゴミ等の異物が侵入にすることがなくなり、波長変換部材の表面が当該異物によって覆われることがなくなる。これにより、波長変換部材から半導体発光装置の光出射面に出射光が放射されやすくなり、半導体発光装置の発光効率が向上することになる。 In such a case, if the opening of the housing is sealed with a sealing plate, foreign matter such as dust, dust, or dust does not enter the housing, and the surface of the wavelength conversion member Is not covered by the foreign matter. Thereby, the emitted light is easily emitted from the wavelength conversion member to the light emitting surface of the semiconductor light emitting device, and the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device is improved.
更に、このような場合に、半導体発光素子及び波長変換部材の側方を囲みつつ封止板から離間し、封止板と近接する一端部とは反対側の端部に空気孔を備える対流生成壁が、筐体の内側に設けられていると、筐体内の空気を循環させることにより、半導体発光素子及び波長変換部材を冷却することができ、半導体発光装置の発光効率の低下を抑制することができる。 Further, in such a case, convection generation is performed by surrounding the sides of the semiconductor light emitting element and the wavelength conversion member, away from the sealing plate, and having an air hole at the end opposite to the one end adjacent to the sealing plate. When the wall is provided inside the housing, the semiconductor light emitting element and the wavelength conversion member can be cooled by circulating the air in the housing, thereby suppressing a decrease in light emission efficiency of the semiconductor light emitting device. Can do.
半導体発光素子が波長変換部材と半導体発光装置の光出射面との間に配置されている場合に、波長変換部材が光出射面から出射される合成光の焦点に配置されると、波長変換部材から放射される出射光が半導体発光装置の光出射面から放射されやすくなり、半導体発光装置の発光効率が向上することになる。 When the semiconductor light emitting element is disposed between the wavelength converting member and the light emitting surface of the semiconductor light emitting device, the wavelength converting member is disposed at the focal point of the synthesized light emitted from the light emitting surface. The emitted light emitted from the semiconductor light emitting device is likely to be emitted from the light emitting surface of the semiconductor light emitting device, and the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device is improved.
また、このような場合に、筐体が開口部を形成する一端部とは反対側の他端部に空気孔を有すると、筐体内の圧力を負圧になることを防止することができる。 In such a case, if the casing has an air hole on the other end opposite to the one end forming the opening, it is possible to prevent the pressure in the casing from becoming negative.
更に、このような場合に、筐体の内周面が回転放物面であると、波長変換部材から放射される出射光が半導体発光装置の光出射面から放射されやすくなり、半導体発光装置の発光効率が向上することになる。 Further, in such a case, when the inner peripheral surface of the housing is a paraboloid, the emitted light emitted from the wavelength conversion member is easily emitted from the light emitting surface of the semiconductor light emitting device. Luminous efficiency will be improved.
そして、このような場合に、実装基板が貫通孔を備えるか、又は実装基板が透光性を有することにより、波長変換部材から出射される光及び筐体から反射する光を筐体の外部へ容易に放射することができ、半導体発光装置の発光効率を向上させることができる。 In such a case, when the mounting substrate has a through hole or the mounting substrate has translucency, the light emitted from the wavelength conversion member and the light reflected from the housing are transmitted to the outside of the housing. Radiation can be easily performed, and the light emission efficiency of the semiconductor light emitting device can be improved.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について、いくつかの実施形態に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、各実施形態の説明に用いる図面は、いずれも本発明による半導体発光装置を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、各実施形態で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on some embodiments with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the content demonstrated below, In the range which does not change the summary, it can change arbitrarily and can implement. The drawings used for describing each embodiment schematically show a semiconductor light emitting device according to the present invention, and are partially emphasized, enlarged, reduced, or omitted to deepen understanding. In some cases, it does not accurately represent the scale or shape of each component. Furthermore, all the various numerical values used in each embodiment show an example, and can be changed variously as necessary.
<第1実施形態>
(半導体発光装置の構成)
先ず、第1実施形態に係る半導体発光装置1の構成を図1乃至図4を参照しつつ説明する。図1は、第1実施形態に係る半導体発光装置1の全体構成の概略を示す斜視図である。図2は、図1の半導体発光装置1の平面図である。図3は、図2中のIII−III線に沿う半導体発光装置1の断面図である。図4は、図4は図3に示された断面図の要部拡大図である。なお、図1及び図2において、半導体発光装置1の平面図における一方向をX方向、当該平面図においてX方向と直交する方向をY方向、半導体発光装置1の高さ方向をZ方向と定義する。
<First Embodiment>
(Configuration of semiconductor light emitting device)
First, the configuration of the semiconductor
本実施形態において、半導体発光装置1は、擬似的な白色光を放射する光源である。図1乃至図3から分かるように、半導体発光装置1は、外形が略立方体状であって、その内部が円柱状にくり抜かれている筐体2を備える。筐体2の内部には、配線基板3と、配線基板3上に実装された発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)チップ4と、LEDチップ4から放射される光の少なくとも一部を波長変換する機能を有するとともに、LEDチップ4を冷却する機能も有する送風機5と、が配置されている。また、筐体2の外部には、送風機5を駆動せしめる駆動体6が配置されている。
In the present embodiment, the semiconductor
従って、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、LEDチップ4から放射される光と、送風機5の機能によって波長変換された光との合成光である白色光が、光出射面1aから所定方向に出射されることになる。また、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、送風機5が駆動することにより、LEDチップ4に向かって対流が生成され(すなわち、冷却風である空気が送られ)、LEDチップ4が冷却されることになる。以下において、半導体発光装置1を構成する各部材を詳細に説明するとともに、半導体発光装置1の動作及び効果を詳細に説明する。
Therefore, in the semiconductor
〔筐体〕
略立方体状の外形を有する筐体2は、内部に収納される各種の構成部材を半導体発光装置1の外部から加えられる力(すなわち、外力)から保護するために、金属、セラミックス又はプラスチック等の比較的に強固な部材から構成されている。本実施形態においては、筐体2の材料としてアルミニウムを用いることにする。上述したように、筐体2は、その内部が円柱状にくり抜かれており、円柱状(図3においては、コ字状)の部材収納空間2aが形成されている。このような部材収納空間2aが形成されることにより、筐体2の所定の面(図1乃至図3においては、XY平面に平行であって+Z方向に位置する面)に開口部2bが形成されることになる。なお、筐体2の開口部2bから、上述した合成光である白色光が放射されるため、半導体発光装置1の光放射面1aは、開口部2bに位置することになる。
[Case]
The
また、図3に示すように、筐体2の開口部2bが形成されている面とは反対側の面の中央部には、駆動体6を嵌着するための凹部2cが形成されている。そして、凹部2cの底面中央部には、筐体2をZ方向に貫く円柱状(図3においては長方形)の貫通孔2dが設けられている。貫通孔2dは、後述する駆動体6の駆動軸を通すために設けられている。
Further, as shown in FIG. 3, a
更に、図3に示すように、筐体2の側部(X方向の両端)には、筐体2をX方向に貫く空気孔2eが設けられている。なお、図3には示されていないが、空気孔2eは、筐体2をY方向に貫く位置にも設けられている。これらの空気孔2eは、送風機5が駆動することによって送風機5からLEDチップ4に向かって流れる空気を、部材収納空間2aから筐体2の外部に排出するために設けられている。ここで、空気孔2eは、部材収納空間2aの底部に設けられていることが好ましい。換言すれば、空気孔2eは、開口部2aを形成する一端部とは反対側の他端部に設けられていることが好ましい。これは、LEDチップ4から放射される光が、空気孔2eを介して筐体2の外部に漏れ出すことを防止するためである。
Further, as shown in FIG. 3,
なお、送風機5が駆動することによって送風機5からLEDチップ4に向かって流れる空気を筐体2の内部側面2fに沿って開口部2b側に戻すこと、すなわち、部材収納空間2aの空気を循環させることができれば、空気孔2eを設けなくてもよい。
When the
筐体2はアルミニウムから形成されているため、筐体2の内部側面2fは、LEDチップ4から放射される光(請求項1における入射光)や、送風機5によって波長変換された光(請求項1における出射光)を開口部2a(すなわち、半導体発光装置1の光出射面1a)に向けて反射する。これにより、半導体発光装置1自体の発光効率の向上を図ることができる。なお、筐体2が比較的に高い反射率を有さない部材から構成されている場合には、反射率の高いアルミナ系セラミック等の反射部材を、筐体2の部材収納空間2aを囲むように配置することが好ましい。反射部材としては、アルミナ系セラミックに限定されることなく、例えば、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料であってもよく、或いは、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂であってもよい。
Since the
〔配線基板〕
配線基板3は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率の高い(好ましくは反射率が80%以上の)アルミナ系セラミックから構成されている。また、図4に示すように、配線基板3の実装面3aには、LEDチップ4を実装し且つLEDチップ4に対して電流を供給するための配線パターン7、8が形成されている。なお、配線パターン7、8と、LEDチップ4との接続については、LEDチップ4を説明する際に詳細に説明する。
[Wiring board]
The
なお、配線基板3の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板3の本体を形成してもよい。或いは、配線基板3のチップ実装面3aにおける光の反射性を良くして半導体発光装置1の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。一方、より優れた放熱性及び反射性を得るため、配線基板3の本体を絶縁体で被覆したアルミニウム等の金属製としてもよい。このような場合には、配線基板3の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
In addition, the material of the
図3に示すように、配線基板3は、筐体2の部材収納空間2aの底部に配置される。配線基板3は、接着剤を使用して筐体2に固着されてもよく、又はネジ等を用いた機械的な固定方法によって固定されてもよい。また、XY平面における配線基板3の形状を、筐体2の開口部2bと同一にし、接着剤等を用いることなく、配線基板3を筐体2の部材収納空間2aに嵌着してもよい。
As shown in FIG. 3, the
また、図3に示すように、配線基板3の中央部には、配線基板3をZ方向に貫く円柱状(図3においては長方形)の貫通孔3bが設けられている。貫通孔3bは、後述する駆動体6の駆動軸を通すために設けられている。従って、配線基板3の貫通孔3bは、筐体2の貫通孔2dと連結するような位置に設けられ、配線基板3の貫通孔3bの直径と筐体2の貫通孔2dの直径とは概ね等しい。
As shown in FIG. 3, a cylindrical through-
〔LEDチップ〕
本実施形態においてLEDチップ4には、460nmのピーク波長を有した青色光を発するLEDチップを用いる。具体的には、このようなLEDチップとして、例えばInGaN半導体が発光層に用いられるGaN系LEDチップがある。なお、LEDチップ4の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない限りにおいて、様々なLEDチップなどの半導体発光素子を用いることができる。本実施形態においてLEDチップ4が発する光のピーク波長は、360nm〜480nmの波長範囲内にあることが好ましく、390nm〜430nmの波長範囲内又は430nm〜480nmの波長範囲内にあることがより好ましい。
[LED chip]
In the present embodiment, the
図2及び図3から分かるように、配線基板3のチップ実装面3a上には、4個のLEDチップ4が実装されている。より具体的には、4個のLEDチップ4のうちの2個はX方向に並んで実装され、残りの2個はY方向に並んで実装されている。また、4個のLEDチップ4は、配線基板3のチップ実装面3aの中心から等しい位置に実装されることが好ましく、これにより、半導体発光装置1から放射される光にムラが生じにくくなる。
As can be seen from FIGS. 2 and 3, four
図4に示すように、LEDチップ4は、配線基板3のチップ実装面3aに対向する面側に、p電極11及びn電極12を有している。そして、配線パターン7にはp電極11が接合され、配線パターン8にはn電極12が接合されている。これらのp電極11及びn電極12の配線パターン7及び配線パターン8への接続は、図示しない金属バンプを介し、ハンダ付けによって行われている。また、図4において図示されていない他のLEDチップ4も、それぞれのLEDチップ4に対応して配線基板3のチップ実装面3aに形成された配線パターン7及び配線パターン8に、それぞれのp電極11及びn電極12が同様にして接合されている。ここで、LEDチップ4同士は、配線パターン7及び配線パターン8を介して直列接続さていてもよく、並列接続されていてもよく、更には直列接続及び並列接続を組み合わせた接続がなされていてもよい。本実施形態において、LEDチップ4同士は、並列接続されているものとする。
As shown in FIG. 4, the
なお、LEDチップ4の配線基板3への実装方法は、これに限定されるものではなく、LEDチップ4の種類や構造などに応じて適切な方法を選択可能である。例えば、LEDチップ4を配線基板3の所定位置に接着固定した後、各LEDチップ4の2つの電極を対応する配線パターンにワイヤボンディングによって接続してもよいし、一方の電極を上述のように対応する配線パターンに接合すると共に、他方の電極を対応する配線パターンにワイヤボンディングによって接続するようにしてもよい。
The method of mounting the
〔送風機〕
図1乃至図3に示すように、送風機5は、羽状に形成された4個の波長変換部材13と、波長変換部材13を支持する支持部材14とから構成され、LEDチップ4と光出射面1aとの間に配置されている。より具体的には、送風機5は、後述する駆動体6に駆動力によって回転駆動する支持部材14と、支持部材14の外周に、送風機5の羽として機能する4個の波長変換部材13とを有している。すなわち、本実施形態の送風機5は、プロペラファン型である。なお、送風機5の羽として機能する波長変換部材13の数量は4個に限られることなく、送風機5の大きさ及び送り出す空気の量(風量)に応じて適宜変更することができる。
〔Blower〕
As shown in FIGS. 1 to 3, the
図1乃至図3から分かるように、各波長変換部材13は、送風方向(−Z方向)に所定の傾斜角を有し、所定のピッチで支持部材14によって支持されている。また、+Z方向から−Z方向に向かって送風機5を目視した場合(すなわち、図2の状態)、各波長変換部材13の形状は略扇状であり、隣り合う波長変換部材13同士は重なり合ってはいない。すなわち、各波長変換部材13同士は、Z方向において重なり合っていない。これにより、送風機5においては、空気が+Z方向から−Z方向に向かって流れやすくなり、更には、LEDチップ4から放射される青色光の一部は、波長変換部材13内を通過することなく、半導体発光装置1の外部へと放射することになる。
As can be seen from FIGS. 1 to 3, each
図1乃至図3に示すように、本実施形態の送風機5においては、波長変換部材13の一端が支持部材14に嵌め込まれることによって支持されている。従って、送風機5の羽として機能する波長変換部材13は、支持部材14から自在に取り外し可能である。なお、支持部材14による波長変換部材13の支持方法はこのような方法に限定されず、波長変換部材13と支持部材14とを接着剤を使用して接合してもよい。また、波長変換部材13と支持部材14とを後述する樹脂等の材料よって一体的に形成してもよい。
As shown in FIGS. 1 to 3, in the
本実施形態において、支持部材14は、波長変換部材13を強固に支持する観点、及び光の反射の観点から、反射率の高いアルミニウム等の金属で形成されてもよく、透光性を有する部材(例えば、ガラス又は樹脂)等から構成されてもよい。
In the present embodiment, the
また、図3に示すように、波長変換部材13の支持部材14には、後述する駆動体6の駆動軸が接続されている。当該駆動軸が回転することにより、支持部材14及び波長変換部材13が回転し、送風機5が駆動することになる。本実施形態に係る送付機5はプロペラファン型であるため、送風機5が駆動すると、空気が送風機5の回転軸である支持部材14に沿って−X方向に流れる。すなわち、波長変換部材13からLEDチップ4に向かって対流が生じることになり、LEDチップ4が冷却されることになる。また、波長変換部材13が回転することにより、波長変換部材13自体も冷却されることになる。
Further, as shown in FIG. 3, a drive shaft of a
次に、図5を参照しつつ、波長変換部材13の構造について説明する。図5は、本実施形態の半導体発光装置に係る波長変換部材13の拡大断面図である。
Next, the structure of the
図5に示すように、波長変換部材13は、LEDチップ4から入射する青色光(請求項1における入射光)の少なくとも一部を吸収し、当該青色光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体15と、蛍光体15を保持する母材16とから構成された透明基板である。すなわち、波長変換部材13は、蛍光体15を含有する透明基板である。本実施形態の半導体発光装置1においては、青色光を放射するLEDチップ4を半導体発光素子として使用しているため、半導体発光装置1から白色光を得るためには、当該青色光の一部を黄色光に波長変換し、当該黄色光及び波長変換されなかった青色光の混合により白色光を合成する必要がある。従って、本実施形態における蛍光体15は、青色光を吸収して励起し、基底状態に戻る際に青色光とは異なる波長を有する黄色光を放射することができる黄色蛍光体が用いられる。
As shown in FIG. 5, the
具体的な黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は530nm以上、好ましくは540nm以上、より好ましくは550nm以上で、通常は620nm以下、好ましくは600nm以下、より好ましくは580nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Y3Al5O12:Ce[YAG蛍光体]、(Y,Gd)3Al5O12:Ce、(Sr,Ca,Ba,Mg)2SiO4:Eu、(Ca,Sr)Si2N2O2:Eu、α−サイアロン、La3Si6N11:Ce(但し、その一部がCaやOで置換されていてもよい)が好ましい。 The emission peak wavelength of a specific yellow phosphor is usually 530 nm or more, preferably 540 nm or more, more preferably 550 nm or more, and usually 620 nm or less, preferably 600 nm or less, more preferably 580 nm or less. Is preferred. Among them, as the yellow phosphor, for example, Y 3 Al 5 O 12 : Ce [YAG phosphor], (Y, Gd) 3 Al 5 O 12 : Ce, (Sr, Ca, Ba, Mg) 2 SiO 4 : Eu, (Ca, Sr) Si 2 N 2 O 2 : Eu, α-sialon, La 3 Si 6 N 11 : Ce (however, a part thereof may be substituted with Ca or O) is preferable.
また、蛍光体15としては、その表面を第3成分により予めコーティングしたものを用いることも可能である。コーティングに用いる第3成分の種類、コーティングの手法は特に限定されず、公知の任意の第3成分及び手法を用いればよい。
Further, as the
第3成分としては、例えば、有機酸、無機酸、シラン処理剤、シリコーンオイル、流動パラフィン等が挙げられる。これらの第3成分を用いて、蛍光体15を表面処理、被覆することにより、母材16として用いられる樹脂への親和性、分散性、熱安定性、蛍光発色性等が改善される傾向にある。表面処理、被覆量としては、通常、100重量部の蛍光体15あたり0.01〜10重量部であり、0.01重量部より少ないと親和性、分散性、熱安定性、蛍光発色性等の改善効果が得難く、10重量部より多くても熱安定性、機械的特性、蛍光発色性が低下するなどの不具合を生じやすくなる。
Examples of the third component include organic acids, inorganic acids, silane treating agents, silicone oil, liquid paraffin, and the like. By using these third components to surface-treat and coat the
母材16には、樹脂又はガラス等の透光性を備える材料を用いることができ、本実施形態においては、樹脂を使用した。本実施形態において、波長変換部材13は、樹脂である母剤13bに蛍光体15を練り込むことにより形成されている。
As the
具体的な樹脂としては、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂(例えば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂)、アクリル系樹脂(例えば、ポリメタクリル酸メチル樹脂)、エポキシ樹脂、及びシリコーン系樹脂を用いることが好ましい。また、樹脂は、半導体発光素子から放出される光(例えば、紫外光、近紫外光、又は青色光等)、または、波長変換部材から放出される可視光を吸収しないことが好ましい。更には、LEDチップ4から発せられる青色光に対して十分な透明性と耐久性とを有していることが好ましい。
Specific examples of the resin include polycarbonate resin, polyester resin (for example, polyethylene terephthalate resin, polybutylene terephthalate resin), acrylic resin (for example, polymethyl methacrylate resin), epoxy resin, and silicone resin. preferable. Further, it is preferable that the resin does not absorb light emitted from the semiconductor light emitting element (for example, ultraviolet light, near ultraviolet light, or blue light) or visible light emitted from the wavelength conversion member. Furthermore, it is preferable to have sufficient transparency and durability against blue light emitted from the
これらの樹脂は、1種類を単独で用いてもよく、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。また、これらの樹脂の共重合体であってもよく、2種類以上を積層して使用してもよい。 These resins may be used alone or in combination of two or more. Moreover, the copolymer of these resin may be sufficient and it may use it, laminating | stacking 2 or more types.
なお、樹脂としては、ポリカーボネート樹脂が、透明性、耐熱性、機械的特性、難燃性に優れる点で、最も好ましく使用できる。 As the resin, polycarbonate resin is most preferably used because it is excellent in transparency, heat resistance, mechanical properties, and flame retardancy.
〔駆動体〕
次に、駆動体6について、図3を参照しつつ説明する。本実施形態において、駆動体6は、電磁石と永久磁石を用いた一般的な構造を有し、本体部6a及び駆動軸6bから構成されているモータである。駆動体6の本体部6aは、筐体2の凹部2cに嵌挿され、接着剤又はネジ等を用いて筐体2に固着されている。駆動体6の駆動軸6bは、本体部6aからZ方向に向かって延設されており、筐体2の貫通孔2d及び配線基板3の貫通孔3bを通って配線基板3のチップ実装面3a側まで延びている。駆動軸6bの先端には、送風機5の支持部材14が接続されている。なお、駆動軸6bは、反射率の高い材料から構成されていることが好ましく、これにより、LEDチップ4から放射される青色光、及び波長変換部材13から放射される黄色光を吸収することなく、半導体発光装置1の光放射面1aに導くことができる。
[Driver]
Next, the driving
駆動体6には電力供給配線(図示せず)が接続されており、当該電力供給配線を介して電力を供給することにより、駆動体6が駆動し、駆動軸6bが一定の方向に回転することになる。駆動軸6bが一定方向に回転すると、駆動軸6bの先端に取り付けられた送風機5に駆動力が伝達され、送風機5が駆動することになる。具体的には、駆動軸6bが一定方向に回転すると、波長変換部材13及び支持部材14が一定方向に回転し、波長変換部材13からLEDチップ4に向かって空気の流れが生じることになる。
A power supply wiring (not shown) is connected to the
このように、本実施形態に係る半導体発光装置1において、半導体発光装置1の光出射面1aからは、LEDチップ4から放射された青色光のうちの波長変換部材13によって吸収されなった青色光と、LEDチップ4から放射された青色光が波長変換部材13によって波長変換され、異なる波長の光として放射される黄色光とが出射されることとなる。そして、本実施形態の半導体発光装置1を目視する観測者にとっては、半導体発光装置1から青色光及び黄色光の合成光である白色光が放射されていることになる。
Thus, in the semiconductor
また、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、駆動体6の駆動力によって波長変換部材13が回転することにより、波長変換部材13からLEDチップ4に向かって対流(すなわち、空気の流れ)が生じ、LEDチップ4が冷却されることになる。従って、LEDチップ4が発光して発熱しても、LEDチップ4の温度上昇を抑制することができる。更に、波長変換部材13も回転していることから、波長変換部材13自体も冷却され、波長変換部材13の蛍光体15が青色光を黄色光に変換する際に発熱しても、波長変換部材13の温度上昇を抑制することができる。これらの温度上昇の抑制により、LEDチップ4に供給する駆動電流を増加しても、半導体発光装置1の発光効率の低減が抑制されることになる。
Further, in the semiconductor
上述したような構成を有する本実施形態の半導体発光装置1は、一般照明として用いることができる。このような場合、半導体発光装置1が発する光(具体的には、青色光と黄色光との合成光である白色光)は、黒体輻射軌跡から偏差duvが−0.0200〜0.0200であることが好ましく、色温度が1,600K〜7,000Kの範囲内にあることが好ましい。
The semiconductor
また、上述したような構成を有する本実施形態の半導体発光装置1は、一般照明以外にも、バックライトとして用いることも可能である。ディスプレイのバックライトのLED光源として用いる場合は、半導体発光装置1が発する光(具体的には、青色光と黄色光との合成光である白色光)は、通常、色温度が5,000K〜20,000Kの範囲内である。
Further, the semiconductor
なお、本実施形態においては、LEDチップ4から放射された青色光、及び波長変換部材13から放射される黄色光から構成される擬似的な白色光を合成光として説明してきたが、複数の同一色の光が光照射面1aから出射される場合においても、当該同一色の光(例えば、青色光)から構成される同一色の光(青色光)も合成光に含まれるものとする。
In the present embodiment, the pseudo white light composed of the blue light emitted from the
(半導体発光装置を用いた照明装置)
図6は、上述した半導体発光装置1を用いた照明装置20の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。図6に示すように、半導体発光装置1には、上述したLEDチップ4に加え、電流制限用の抵抗R1、及びLEDチップ4に駆動電流を供給するためのトランジスタQ1が設けられている。なお、抵抗R1は、LEDチップ4に流れる電流を適正な大きさ(例えば、LEDチップ4の1個あたり60mA)に制限するために設けられている。
(Lighting device using semiconductor light emitting device)
FIG. 6 is an electric circuit diagram showing an outline of the electric circuit configuration of the
具体的には、4個のLEDチップ4が極性を同じくして互いに並列に接続されており、LEDチップ4のそれぞれのアノードが抵抗R1を介して電源21の正極に接続されている。また、LEDチップ4のそれぞれのカソードはトランジスタQ1のコレクタに接続され、トランジスタQ1のエミッタが電源21の負極に接続されている。
Specifically, the four
このような電気回路構成において、トランジスタQ1がオン状態となることにより、LEDチップ4のそれぞれに電源21から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ4がそれぞれ発光する。従って、トランジスタQ1をオン状態とすることにより、LEDチップ4から青色光が放射され、当該青色光が波長変換部材13の蛍光体15に吸収されると、蛍光体15から黄色光が放射される。すなわち、半導体発光装置1においては、青色光及び黄色光が外部に向かって放射されることとなり、これらの光が合成されることにより、合成光である白色光が半導体発光装置1から放射されているように見えることになる。
In such an electric circuit configuration, when the transistor Q1 is turned on, a forward current supplied from the
トランジスタQ1のオン・オフ状態を制御するため、本実施形態の照明装置20には発光制御部22が設けられている。トランジスタQ1は、いずれもそれぞれのベース信号に応じてオン・オフ状態を切り換え可能であり、発光制御部22からそれぞれのベースに対して個別にベース信号が送出されるようになっている。
In order to control the on / off state of the transistor Q1, the
発光制御部22は、トランジスタQ1を所定の周期で断続的にオン・オフ駆動させ、このときの電流供給パルスのデューティ比を調整することにより、LEDチップ4に供給する電力を調整することができる。これにより、半導体発光装置1から放射される白色光の輝度を自在に調整することが可能になる。なお、発光制御部22は、トランジスタQ1のベースに供給するベース電流量を調整することにより、LEDチップ4に供給する電力を調整してもよい。
The light
また、当該白色光の輝度の調整を、半導体発光装置1の外部から供給される信号に応じて自在に行うために、本実施形態の照明装置20には操作部23が設けられている。操作部23は、発光制御部22に接続され、白色光の輝度を設定するための外部からの操作に応じ、設定された白色光の輝度に対応した電気信号を発光制御部22に伝達して、白色光の輝度に対応する指示を行うようになっている。なお、発光制御部22は、操作部23から供給される当該電気信号に応じて、電流供給パルスのデューティ比を決定することになる。
Further, in order to freely adjust the brightness of the white light according to a signal supplied from the outside of the semiconductor
なお、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、バイポーラトランジスタであるトランジスタQ1がスイッチング素子として用いられていたが、MOS電界効果型トランジスタ(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)をバイポーラトランジスタに代えて用いてもよい。
In the semiconductor
(本実施形態による効果)
本実施形態に係る半導体発光装置1においては、LEDチップ4から放射された青色光、及び波長変換部材13から放射される黄色光を半導体発光装置1の光出射面1aから所定方向に出射するため、半導体発光装置1を目視する観測者にとっては、半導体発光装置1から青色光及び黄色光の合成光である白色光が放射されていることになる。
(Effects of this embodiment)
In the semiconductor
また、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、駆動体6の駆動力により、送風機5の羽として機能する波長変換部材13が回転することにより、波長変換部材13からLEDチップ4に向かって対流(すなわち、空気の流れ)が生じ、LEDチップ4が冷却されることになる。従って、LEDチップ4が発光して発熱しても、LEDチップ4の温度上昇を抑制することができる。
Further, in the semiconductor
更に、駆動体6の駆動力によって波長変換部材13自体も回転していることから、波長変換部材13自体も冷却され、波長変換部材13の蛍光体15が青色光を黄色光に変換する際に発熱しても、波長変換部材13の温度上昇を抑制することができる。
Furthermore, since the
以上のことから、本実施形態に係る半導体発光装置1においては、LEDチップ4の温度上昇に加えて、波長変換部材13の温度上昇も抑制することができるため、LEDチップ4に供給する駆動電流を増加しても、半導体発光装置1の発光効率の低減が抑制されることになる。
From the above, in the semiconductor
本実施形態に係る半導体発光装置1においては、母材16に蛍光体15を練り込むことにより波長変換部材13が形成されているため、比較的に容易に波長変換部材13を量産することができる。
In the semiconductor
本実施形態に係る半導体発光装置1において、筐体2は、開口部2bを形成する一端部とは反対側の他端部に空気孔2eを有しているため、波長変換部材13からLEDチップ4に向かって流れる空気を容易に筐体2の外部に排出することができる。このため、筐体2内には、LEDチップ4から発生する熱、及び波長変換部材13から発生する熱が滞留することがなくなり、LEDチップ4及び波長変換部材13の温度上昇をより効果的に抑制することができる。
In the semiconductor
(変形例)
上述した半導体発光装置1の構造は一例に過ぎず、各種の構成部材の構造及び形状は、本発明の要旨を変更しない範囲において任意に変更することが可能である。以下において、半導体発光装置1の構成部材の変形例を説明する。
(Modification)
The structure of the semiconductor
〔配線基板の変形例〕
第1実施形態に係る半導体発光装置1の配線基板3のチップ実装面3a側は平坦であったが、チップ実装面3a側にLEDチップ4が収納される凹部を設けてもよい。このような配線基板の形状について、図7を参照しつつ詳細に説明する。図7は、図3と同様にして示した変形例に係る半導体発光装置1’の断面図である。なお、配線基板の形状以外については第1実施形態と同一であるため、配線基板以外の部材については、第1実施形態の図3と同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Variation of wiring board]
Although the
図7に示すように、配線基板3’は、チップ実装面3a側に凹部3cを有している。すなわち、配線基板3’のチップ実装面3a側には、段差が形成されている。そして、LEDチップ4は、凹部3cの底面に実装され、LEDチップ4の側方は、配線基板3’の凹部3cの側面によって囲まれている。
As shown in FIG. 7, the wiring board 3 'has a
このような構造を有する半導体発光装置1’においては、LEDチップ4の側方が反射率の高い配線基板3’によって囲まれているため、LEDチップ4から放射される青色光が筐体2の空気孔2eを介して漏れ出すことが低減され、第1実施形態よりも効率よく青色光を波長変換部材13に向けて放射することができる。これにより、半導体発光装置1’の発光効率が向上することになる。
In the semiconductor
上述した配線基板3’においては、チップ実装面3a側に凹部3cを形成していたが、凹部3cに代えて、凸部を形成してもよい。このような配線基板の形状について、図8を参照しつつ詳細に説明する。図8は、図3と同様にして示した変形例に係る半導体発光装置1”の断面図である。なお、配線基板の形状以外については第1実施形態と同一であるため、配線基板以外の部材については、第1実施形態の図3と同一の符号を付し、その説明を省略する。
In the
図8に示すように、配線基板3”は、チップ実装面3a側に凸部3dを有している。すなわち、配線基板3”のチップ実装面3a側には、段差が形成されている。そして、LEDチップ4は、凸部3dにおけるチップ実装面3aに実装されている。この際、LEDチップ4は、筐体2の空気孔2eよりも上方に位置していることが好ましい。換言すれば、LEDチップ4から筐体2の開口部2bまでの距離は、筐体2の空気孔2eから開口部2bまでの距離よりも小さくなっている。
As shown in FIG. 8, the
このような構造を有する半導体発光装置1”においては、空気孔2eがLEDチップ4の光出射面よりも下方に位置しているため、LEDチップ4から放射される青色光が筐体2の空気孔2eを介して漏れ出すことが低減され、第1実施形態よりも効率よく青色光を波長変換部材13に向けて放射することができる。これにより、半導体発光装置1”の発光効率が向上することになる。
In the semiconductor
〔波長変換部材の変形例〕
第1実施形態に係る半導体発光装置1の波長変換部材13は、樹脂である母材16が蛍光体15を保持するように、母材16に蛍光体13bを練り込むことによって形成されていた。しかしながら、波長変換部材13は、このような練り込み型に限定されることなく、蛍光体を含有する蛍光体層を透光性部材上に塗布することによって形成されてもよい。このような波長変換部材の形状について、図9を参照しつつ詳細に説明する。図9は、図5と同様にして示した変形例に係る波長変換部材13’の断面図である。なお、第1実施形態の図5と同一部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
[Modification of wavelength conversion member]
The
図9に示すように、波長変換部材13’は、蛍光体15及び当該蛍光体15を保持する樹脂である母体16からなる蛍光体層13aと、当該蛍光体層13aを支持し、透光性を備える透光性部材であるガラス基板13bと、から構成されている。すなわち、波長変換部材13’は、ガラス基板13b上に蛍光体層13aが塗布された2層構造を有する塗布型の透明基板である。
As shown in FIG. 9, the
また、波長変換部材13の形状(すなわち、送風機5の羽の形状)は、第1実施形態に係る形状に限定されることなく、波長変換部材13からLED4に向けて空気の流れを生じさせることができれば、様々な形状とすることができる。すなわち、LEDチップ4を冷却することができれば、送風機5を公知の様々な形態に変更することができる。以下において、図10及び図11を参照しつつ、他の形状の送風機5’について説明する。図10は、本変形例に係る送風機5’の斜視図である。また、図11は、図10のZ方向に沿った断面図である。なお、上述した第1実施形態及びその変形例と同一部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
Moreover, the shape of the wavelength conversion member 13 (that is, the shape of the wings of the blower 5) is not limited to the shape according to the first embodiment, and an air flow is generated from the
図10及び図11に示すように、送風機5’は、送風機5’の羽として機能しつつ、LEDチップ4から入射される青色光の少なくとも一部を吸収して黄色光を出射する波長変換部材13”、及び当該波長変換部材13”を支持する支持部材14から構成されている。また、波長変換部材13”は、回転軸(すなわち、Z方向)に対して傾斜し、空気の流れを生成する斜板部31、及び当該斜板部31を取り囲む側壁部32が一体的に形成されている。より具体的には、4個の斜板部31の一端は、共通して支持部材14に固着されている。なお、斜板部31と支持部材14とは、斜板部31を支持部材14に嵌め込むことによって固定してもよく、接着剤を使用して固定してもよい。なお、本変形例においては、斜板部31の数量は4個であるが、その数量は4個に限定されることなく、送風機5’の大きさ及び送り出す空気の量(風量)に応じて適宜変更することができる。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
図11に示すように、送風機5’の波長変換部材13”は、回転軸(すなわち、Z方向)に沿った断面形状が略コ字状である。すなわち、単一の斜板部31及びそれと一体的に成形されている支持部材14の断面形状は、略L字状となっている。このような波長変換部材13”の形状によって、LEDチップ4の側方を囲むことができ、LEDチップ4から放射される青色光を容易に波長変換部材13”内の蛍光体15によって吸収させることができ、黄色光を効率良く放出することができる。例えば、上述した半導体発光装置1”において、送風機5を本変形例の送風機5’に代え、LEDチップ4の側方を波長変換部材13”の側壁部32によって囲むことにより、LEDチップ4から放射される青色光が筐体2の空気孔2eから漏れ出すことがより抑制され、波長変換部材13”から黄色光をより多く出射することが可能になり、半導体発光装置1”自体の発光効率を向上することができる。
As shown in FIG. 11, the
更に、第1実施形態において、LEDチップ4から放射される青色光と、黄色蛍光体である蛍光体15から放射される黄色光とを合成し、半導体発光装置1から擬似的に白色光を放射していたが、白色光の色温度を低色温度側に調節するため、又は、白色光の演色性を上げるために、波長変換部材13が含有する黄色蛍光体に赤色蛍光体を添加してもよい。また、黄色光は赤色光と緑色光との合成光であるため、波長変換部材13が含有する蛍光体を赤色蛍光体及び緑色蛍光体に代えてもよい。このような場合には、LEDチップ4から放射される青色光と、赤色蛍光体から放射される赤色光と、緑色蛍光体から放射される緑色光とを合成し、半導体発光装置1から擬似的に白色光を放射することになる。
Furthermore, in the first embodiment, the blue light emitted from the
具合的な赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上で、通常は780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O)2:Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O)3:Eu、(Sr,Ba)3SiO5:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(La,Y)2O2S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)3・1,10−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、K2SiF6:Mn、Mn付活ジャーマネートが好ましく、(Ca,Sr,Ba)2Si5(N,O)8:Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O)3:Eu、SrAlSi4N7:Eu、(La,Y)2O2S:Eu、K2SiF6:Mn(但し、Siの一部がAlやNaで置換されていてもよい)がより好ましい。 The emission peak wavelength of a specific red phosphor is usually 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm or less. Is preferred. Among them, as red phosphors, for example, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr, Ba) ) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, SrAlSi 4 N 7 : Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Β-diketone-based Eu complexes such as Eu (dibenzoylmethane) 3 · 1,10-phenanthroline complex, carboxylic acid-based Eu complexes, K 2 SiF 6 : Mn, Mn-activated germanate are preferred, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Sr, Ca) AlSi (N, O) 3 : Eu, SrAlSi 4 N 7 : Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, K 2 SiF 6 : Mn (However, a part of Si may be substituted with Al or Na) More preferable.
本願発明の半導体発光装置の赤色蛍光体としては、半値幅が25nm以上である蛍光体(以下、「広帯域赤色蛍光体」と称することがある。)や、半値幅が25nm未満である蛍光体(以下、「狭帯域赤色蛍光体」と称することがある。)を用いることができる。狭帯域赤色蛍光体としては、Eu3+、Mn4+を発光起源とする赤色蛍光体を用いることができる。そのような蛍光体としては、(La,Y)2O2S:Eu、K2SiF6:Mn、Mn付活ジャーマネートが好ましく用いられる。 As the red phosphor of the semiconductor light emitting device of the present invention, a phosphor having a half width of 25 nm or more (hereinafter, sometimes referred to as “broadband red phosphor”), or a phosphor having a half width of less than 25 nm ( Hereinafter, it may be referred to as “narrowband red phosphor”). As the narrow-band red phosphor, a red phosphor originating from Eu 3+ and Mn 4+ can be used. As such a phosphor, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, K 2 SiF 6 : Mn, or Mn-activated germanate is preferably used.
具体的な緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は500nm以上、好ましくは510nm以上、より好ましくは515nm以上で、通常は550nm未満、好ましくは542nm以下、より好ましくは535nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、(Y,Lu)3(Al,Ga)5O12:Ce、CaSc2O4:Ce、Ca3(Sc,Mg)2Si3O12:Ce、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、(Si,Al)6(O,N)8:Eu(β−サイアロン)、(Ba,Sr)3Si6O12:N2:Eu、SrGa2S4:Eu、BaMgAl10O17:Eu,Mn、(Ba,Sr,Ca,Mg)Si2O2N2:Euが好ましい。 The emission peak wavelength of a specific green phosphor is usually 500 nm or more, preferably 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually less than 550 nm, preferably 542 nm or less, more preferably 535 nm or less. Is preferred. Among them, as the green phosphor, for example, (Y, Lu) 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu, SrGa 2 S 4 : Eu BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn, (Ba, Sr, Ca, Mg) Si 2 O 2 N 2 : Eu are preferable.
そして、第1実施形態に係る半導体発光装置1の波長変換部材13は、樹脂である母材16内には蛍光体15のみが分散して保持されていたが、光拡散部材を母剤13b内に混入させてもよい。なお、波長変換部材13’及び波長変換部材13”についても同様に、光拡散部材を混入させてもよい。光拡散部材としは、例えば、無機系光拡散材、又は有機系光拡散材を用いることができる。
In the
無機系光拡散材としては、例えば、珪素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、カルシウム及びバリウム等の無機系光拡散材を用いることが可能であり、また、珪素、アルミニウム、チタン、及びジルコニウムからなる群の少なくとも1つの元素を含む無機系光拡散材を用いることが好ましい。有機系光拡散材としては、アクリル系、スチレン系、ポリアミド系若しくは元素として珪素を含む有機系光拡散材を用いることが可能であり、中でも、アクリル系光拡散材、又は元素として珪素を含む有機系光拡散材を用いることが好ましい。 As the inorganic light diffusing material, for example, inorganic light diffusing materials such as silicon, aluminum, titanium, zirconium, calcium, and barium can be used, and the group consisting of silicon, aluminum, titanium, and zirconium can be used. It is preferable to use an inorganic light diffusing material containing at least one element. As the organic light diffusing material, it is possible to use an acrylic light diffusing material, or an organic light diffusing material containing silicon as an element, or an organic material containing silicon as an element. It is preferable to use a system light diffusing material.
無機系光拡散材の具体例としては、二酸化ケイ素(シリカ)、ホワイトカーボン、タルク、酸化マグネシウム、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ホウ素、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、硫酸バリウム、珪酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウム、珪酸アルミ化ナトリウム、珪酸亜鉛、ガラス、マイカ等の材料が挙げられる。 Specific examples of the inorganic light diffusing material include silicon dioxide (silica), white carbon, talc, magnesium oxide, zinc oxide, titanium oxide, aluminum oxide, zirconium oxide, boron oxide, calcium carbonate, aluminum hydroxide, barium sulfate, Examples of the material include calcium silicate, magnesium silicate, aluminum silicate, sodium aluminosilicate, zinc silicate, glass and mica.
有機系光拡散材としては、スチレン系(共)重合体、アクリル系(共)重合体、シロキサン系(共)重合体、ポリアミド系(共)重合体等の材料が挙げられる。これら、有機系拡散材の分子の一部又は全部は、架橋していても架橋していなくてもよい。ここで、「(共)重合体」とは「重合体」及び「共重合体」の双方を意味する。 Examples of the organic light diffusing material include materials such as a styrene (co) polymer, an acrylic (co) polymer, a siloxane (co) polymer, and a polyamide (co) polymer. Some or all of these molecules of the organic diffusing material may or may not be cross-linked. Here, “(co) polymer” means both “polymer” and “copolymer”.
例えば、母剤13bがポリカーボネート樹脂の場合、光拡散部材としては架橋アクリル系(共)重合体粒子、アクリル系化合物とスチレン系化合物の共重合体の架橋粒子、シロキサン系(共)重合体粒子、アクリル系化合物とケイ素原子を含む化合物のハイブリッド型架橋粒子を用いることが好ましく、架橋アクリル系(共)重合体粒子、シロキサン系(共)重合体粒子を用いることがより好ましい。
For example, when the
架橋アクリル系(共)重合体粒子としては、非架橋性アクリルモノマーと架橋性モノマーからなる重合体粒子がより好ましく、メチルメタクリレートとトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレートが架橋した重合体粒子がさらに好ましい。シロキサン系(共)重合体としては、ポリオルガノシルセスキオキサン粒子がより好ましく、ポリメチルシルセキスキオキサン粒子がさらに好ましい。この中においては、とりわけポリメチルシルセスキオキサン粒子が、熱安定性に優れる点で好ましい。 As the crosslinked acrylic (co) polymer particles, polymer particles composed of a non-crosslinkable acrylic monomer and a crosslinkable monomer are more preferable, and polymer particles obtained by crosslinking methyl methacrylate and trimethylolpropane tri (meth) acrylate are more preferable. . As the siloxane-based (co) polymer, polyorganosilsesquioxane particles are more preferable, and polymethylsilsesquioxane particles are more preferable. Among these, polymethylsilsesquioxane particles are particularly preferable from the viewpoint of excellent thermal stability.
上述した光拡散部材として用いられる無機系光拡散材、及び有機系光拡散材は、1種類を単独で用いてもよく、材質や寸法の異なるものを2種類以上組み合わせて用いてもよい。 One kind of the inorganic light diffusing material and the organic light diffusing material used as the light diffusing member described above may be used alone, or two or more kinds having different materials and dimensions may be used in combination.
波長変換部材13中の光拡散部材の含有量は、蛍光体15、母剤13bの種類にもよるが、例えば、母剤13bがポリカーボネート樹脂で、光拡散部材がポリメチルシルセスキオキサン粒子である場合、ポリカーボネート樹脂100重量部に対して、通常0.1重量部以上、好ましくは0.3重量部以上、より好ましくは0.5重量部以上であり、また、通常10.0重量部以下、好ましくは7.0重量部以下、より好ましくは3.0重量部以下である。光拡散部材の含有量が少なすぎると拡散効果が不十分となり、また蛍光体15の量を減量させる効果も得難くなる傾向にあり、多すぎると機械的特定が低下する場合があり好ましくない。
The content of the light diffusing member in the
〔LEDチップの変形例〕 [Modification of LED chip]
上述した第1実施形態においては、半導体発光装置1の光源として青色光を放射するLEDチップ4を用いたが、半導体発光装置1から白色光を放射することができれば、青色光を放射するLEDチップ4に限定されることなく、例えば、紫外線を放射する他のLEDチップを用いてもよい。このような場合、波長変換部材13は、紫外線を吸収して赤色光を放射する赤色蛍光体、紫外線を吸収して緑色光を放射する緑色蛍光体、及び紫外線を吸収して青色光を放射する青色蛍光体を分散して保持することになる。
In the first embodiment described above, the
具合的な赤色蛍光体の発光ピーク波長、及び緑色蛍光体の発光ピーク波長は、上述したものと同一である。 The specific emission peak wavelength of the red phosphor and the emission peak wavelength of the green phosphor are the same as those described above.
具体的な青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上で、通常は500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、更に好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、(Ca,Sr,Ba)MgAl10O17:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)2SiO4:Eu、(Ba,Ca,Sr)3MgSi2O8:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO4)6(Cl,F)2:Eu、Ba3MgSi2O8:Euがより好ましく、Sr10(PO4)6Cl2:Eu、BaMgAl10O17:Euが特に好ましい。 The emission peak wavelength of a specific blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, usually less than 500 nm, preferably 490 nm or less, more preferably 480 nm or less, and even more preferably 470 nm or less. Particularly preferred are those in the wavelength range of 460 nm or less. Among them, as the blue phosphor, for example, (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, (Ba, Ca , Mg, Sr) 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Ca, Sr) 3 MgSi 2 O 8 : Eu are preferred, and (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu are more preferable, and Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu and BaMgAl 10 O 17 : Eu are particularly preferable.
上述したような紫外線を放射するLEDチップを用いる場合、波長変換部材13をXY平面に投影した際に、送風機5の羽として機能する波長変換部材13同士の間に隙間が形成されないことが好ましい。また、波長変換部材13と筐体2の内部側面2fをできる限り近接することが好ましい。これらのことを換言すると、半導体発光装置1を光出射面1a側から目視した場合、筐体2の開口部2bが波長変換部材13及び支持部材14によって塞がっていることが好ましい。このようにすることにより、紫外線が漏れ出すことが無くなり、半導体発光装置1自体の発光効率を向上することができる。
When using an LED chip that emits ultraviolet rays as described above, it is preferable that no gap be formed between the
<第2実施形態>
第1実施態様においては、4個の波長変換部材13のそれぞれに同一の蛍光体13b(黄色光を放出する蛍光体)を含有させていたが、各波長変換部材に異なる波長の光を放射する蛍光体を含有させてもよい。換言すれば、送風機は、互いに異なる出射光を放出する複数の波長変換部材から構成されてもよい。このような送風機を備える半導体発光装置、及び当該半導体発光装置が搭載された照明装置について、図12及び図13を参照しつつ詳細に説明する。図12は、本実施形態に係る半導体発光装置101の正面図である。また、図13は、本実施形態に係る半導体発光装置101を用いた照明装置120の電気回路構成の概略を示す電気回路図である。なお、本実施形態に係る半導体発光装置101は、第1実施形態に係る半導体発光装置1と比較して、波長変換部材に含有される蛍光体の種類が異なるだけであるため、半導体発光装置1の構成部材と実質的に変わらない構成部材については、同一の符号を付し、その説明を省略する。また、図面中のX方向及びY方向は、第1実施形態と同一である。
Second Embodiment
In the first embodiment, each of the four
図12に示すように、半導体発光装置101においては、第1実施形態に係る半導体発光装置1と同様に、筐体2の部材収納空間2a内に送風機105が設けられている。送風機105は、4個の波長変換部材113と、これらの波長変換部材113を支持する支持部材14と、から構成されている。また、4つの波長変換部材113は、吸収した光を異なる波長の光に変換する蛍光体115を含有している。より具体的には、波長変換部材113としては、上述した緑色光を出射する緑色蛍光体115gを含有する2個の波長変換部材113gと、上述した赤色光を出射する緑色蛍光体115rを含有する2個の波長変換部材113rと、の2種類が用いられている。そして、波長変換部材113g同士が対向し、波長変換部材113r同士が対向して配置されている。すなわち、波長変換部材113gと波長変換部材113rとが、交互に配置されている。なお、送風機105の形状は、第1実施形態に係る送風機5と同一であるため、その説明は省略する。
As shown in FIG. 12, in the semiconductor
また、本実施形態に係る半導体発光装置101においては、LEDチップ4は、波長変換部材113gが上方を通過するタイミングで周期的に発光する2個のLEDチップ4gと、波長変換部材113rが上方を通過するタイミングで周期的に発光する2個のLEDチップ4rとに分類される。本実施形態においては、LEDチップ4g同士が対向し、LEDチップ4r同士が対向して配置されている。また、本実施形態に係る半導体発光装置101においては、波長変換部材113gと波長変換部材113rとが交互に配置され、波長変換部材113の配置に対応するようにLEDチップ4g及びLEDチップ4rが配置されていることから、LEDチップ4g及びLEDチップ4rは、基本的に同時にオン・オフされることになる。但し、LEDチップ4g及びLEDチップ4rに供給される電流供給のパルスのデューティ比を調整する場合には、LEDチップ4g及びLEDチップ4rの発光タイミングは異なる場合もある。なお、LEDチップ4gと、LEDチップ4rとに特性上の差違はない。
In the semiconductor
次に、図13に示すように、本実施形態に係る照明装置120に搭載された半導体発光装置101には、2個のLEDチップ4g及び2個のLEDチップ4rに加え、電流制限用の抵抗R11及び抵抗R12、並びにLEDチップ4g及びLEDチップ4rに対して独立して駆動電流を供給するためのトランジスタQ11及びトランジスタQ12が設けられている。なお、抵抗R11、R12は、それぞれ対応するLEDチップ4g、4rに流れる電流を適正な大きさ(例えば、LEDチップ4r、4gの1個あたり60mA)に制限するために設けられている。
Next, as shown in FIG. 13, the semiconductor
具体的には、2個のLEDチップ4gが極性を同じくして互いに並列に接続されており、各LEDチップ4gのアノードが抵抗R11を介して電源121の正極に接続されている。また、各LEDチップ4gのカソードはトランジスタQ11のコレクタに接続され、トランジスタQ11のエミッタが電源121の負極に接続されている。2個のLEDチップ4rも極性を同じくして互いに並列に接続されており、LEDチップ4gと同様に、アノードが抵抗R12を介して電源121の正極に接続されると共に、カソードがトランジスタQ12を介して電源121の負極に接続されている。
Specifically, the two
このような電気回路構成において、トランジスタQ11がオン状態となることにより、各LEDチップ4gに電源121から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ4gがそれぞれ発光する。同様に、トランジスタQ12がオン状態となることにより、各LEDチップ4rに電源121から供給される順方向の電流が流れ、LEDチップ4rがそれぞれ発光する。
In such an electric circuit configuration, when the transistor Q11 is turned on, a forward current supplied from the
また、図13に示すように、照明装置120は、トランジスタQ11、Q12を独立して制御する発光制御部122、及び発光制御部122に対して外部からの操作信号を供給する操作部123を有している。
As shown in FIG. 13, the
発光制御部122は、送風機105が回転している際に、LEDチップ4gの上方を波長変換部材113gが通過する期間のみトランジスタQ11をオン状態とし、LEDチップ4rの上方を波長変換部材113rが通過する期間のみトランジスタQ12をオン状態とする。本実施形態においては、上述したようなLEDチップ4及び波長変換部材113の配置関係から、発光制御部122は、トランジスタQ11、Q12を同一のタイミングで、通常、オン・オフすることになる。なお、発光制御部122は、LEDチップ4を発光させるタイミングを示すデータをメモリ(図示せず)から読み出し、波長変換部材113の回転速度に合わせたタイミングでLEDチップ4を発光させてもよく、又は波長変換部材113の位置を検出する位置センサ(図示せず)から供給される位置信号に応じてLEDチップ4を発光させてもよい。
When the
従って、トランジスタQ11、Q12をオン状態とすることにより、波長変換部材113gから緑色光が放射され、波長変換部材113rから赤色光が放射される。また、LEDチップから放射される青色光の一部は波長変換部材113の各蛍光体114によって吸収されることなく、波長変換部材113から放射される。このように放射される緑色光、赤色光及び青色光が合成され、擬似的な白色光が半導体発光装置101から放射されることになる。
Therefore, by turning on the transistors Q11 and Q12, green light is emitted from the
また、発光制御部122は、トランジスタQ11、Q12に供給するベース電流量を独立して制御することにより、LEDチップ4g、4rに供給される駆動電流を適宜調整することができる。これにより、発光制御部122は、半導体発光装置101から出射される合成光である白色光の色温度の調整指示を示す操作信号に応じて、トランジスタQ11、Q12に供給するベース電流量を独立して制御し、LEDチップ4g、4rに供給される駆動電流を調整することによって当該白色光の色温度を自在に調整することができる。例えば、トランジスタQ11に供給されるベース電流を減少させ、トランジスタQ12に供給されるベース電流を増加させることにより、波長変化部材113rから放射される赤色光が増加することになり、合成光である白色光は、赤みがかった色(すなわち、マゼンダ)になる。
Further, the light
なお、上述した色温度の調整は一例に過ぎず、トランジスタQ11に供給するベース電流量を増加することにより、合成光における緑色光の占める割合を増加するように制御することもできる。更には、LEDチップ4から放出される青色光が蛍光体114に吸収される確率が低いタイミング(例えば、波長変換部材113同士の隙間がLEDチップ4の上方を通るタイミング)でLEDチップ4を発光させるようにすることにより、合成光における青色光の占める割合を増加することもできる。そして、波長変換部材113に含有される蛍光体114の種類を変更することにより、合成光の色温度をより多彩に変更することもできる。
Note that the adjustment of the color temperature described above is merely an example, and the ratio of the green light in the combined light can be increased by increasing the amount of base current supplied to the transistor Q11. Furthermore, the
また、上述した合成光の制御においては、色温度のみについて変更していたが、発光制御部122は、トランジスタQ11、Q12に供給するベース電流量を変化させることにより、色度、彩度、発光効率及び演色性を適宜制御してもよい。すなわち、発光制御部は、色度、色温度、彩度、発光効率及び演色性の少なくとも1つを適宜制御可能であることが好ましい。このような制御を行う場合には、操作部123から発光制御部122に供給される操作信号は、色度、色温度、彩度、発光効率又は演色性を示すことになる。
Further, in the above-described control of the combined light, only the color temperature is changed, but the light
更に、本実施形態に係る半導体発光装置101においては、各波長変換部材に異なる種類の蛍光体が含有されている場合と比較して、必要となる光の色に応じて、波長変換部材113を個別に製造することができ、またその製造が容易でもある。これにより、半導体発光装置101の製造時間の削減及び製造コストの低減を削減することができる。
Further, in the semiconductor
なお、本実施形態に係る半導体発光装置101においては、半導体発光装置101から放射される合成光である白色光のちらつき及びムラの防止の観点から、送風機105の回転速度をできる限り上げることが好ましい。
In the semiconductor
また、青色光を放射するLEDチップ4に代えて、紫外光を放射するLEDチップを使用する場合、送風機は、赤色蛍光体のみを含有する波長変換部材、緑色蛍光体のみを含有する波長変換部材、及び青色蛍光体のみを含有する波長変換部材を羽として備えていてもよい。このような場合に、対応する波長変換部材が通過する際に発光するLEDチップのそれぞれに供給する駆動電流を調整することにより、色度、色温度、彩度、発光効率又は演色性を自在に制御することが可能になる。
In addition, when an LED chip that emits ultraviolet light is used instead of the
更に、本実施形態においては、波長変換部材113g用のLEDチップ4gと、波長変換部材113r用のLEDチップ4rとの2種類にLEDチップ4を区別し、対応する波長変換部材113が通過する際のみにLEDチップ4を発光させるような特殊な形態が採用されていたが、以下のような一般的な形態であってもよい。具体的には、LEDチップ4を2種類に区別することなく、波長変換部材113の通過のタイミングに合わせて発光させるだけでもよい。このような場合においても、波長変換部材113が回転している限り、緑色光、赤色光、及び青色光が半導体発光装置101の光出射面101aから出射されることになり、半導体発光装置101として白色光を得ることができる。
Furthermore, in this embodiment, when the
そして、上述したような一般的な形態において、通過する波長変換部材113の種類に対応させてLEDチップ4から放射する光の特性(例えば、光量、光束等)を変えてもよい。すなわち、図12におけるLEDチップ4は、全ての波長変換部材113が通過するタイミングで発光するものの、通過する波長変換部材113の種類(波長変換部材113g又は波長変換部材113r)によって発光特性が異なることになる。このような場合においても、半導体発光装置101から放射される白色光の色、色度、色温度、彩度、発光効率又は演色性を自在に制御することが可能になる。なお、LEDチップ4の発光特性を変更する方法は、上述したように、トランジスタQ11、Q12に供給するベース電流量を変化させることで対応することができる。
And in the general form as mentioned above, you may change the characteristics (for example, light quantity, luminous flux, etc.) of the light radiated | emitted from
<第3実施形態>
第1実施形態及び第2実施形態においては、半導体発光装置を構成する筐体は露出していたが、当該筐体の外周をヒートシンクによって覆い、半導体発光装置の放熱性を高めてもよい。このような構造を有する半導体発光装置201を第3実施形態として、図14を参照しつつ詳細に説明する。図14は、図3と同様にして示した第3実施形態の変形例に係る半導体発光装置の断面図である。なお、図面中のX方向及びZ方向は、第1実施形態と同一である。
<Third Embodiment>
In the first embodiment and the second embodiment, the casing constituting the semiconductor light emitting device is exposed, but the outer periphery of the casing may be covered with a heat sink to improve the heat dissipation of the semiconductor light emitting device. A semiconductor
本実施形態において、半導体発光装置201は、第1実施形態の半導体発光装置1と同様に、擬似的な白色光を放射する光源である。半導体発光装置201は、第1実施形態の半導体発光装置1と同様に、外形が略立方体状であって、その内部が円柱状にくり抜かれている筐体202を備える。筐体202の内部には、第1実施形態の半導体発光装置1と同様に、配線基板203と、配線基板203上に実装されたLEDチップ204と、LEDチップ204から放射される光の少なくとも一部を波長変換する機能を有するとともに、LEDチップ204を冷却する機能も有する送風機205と、が配置されている。また、筐体202の外部には、送風機205を駆動せしめる駆動体206が配置されている。
In the present embodiment, the semiconductor
ここで、配線基板203は上述した配線基板3”と同一の構成であり、LEDチップ204は上述したLEDチップ4と同一の構成であり、送風機205(波長変換部材213及び支持部材214)は上述した送風機5(波長変換部材3及び支持部材4)と同一の構成であり、駆動体206(本体部206a及び駆動軸206b)は上述した駆動体6(本体部6a及び駆動軸6b)と同一の構成である。また、実装面203aは上述した実装面3aに対応し、貫通孔203bは上述した貫通孔3bに対応し、凸部203dは上述した凸部3dに対応し、波長変換部材213は上述した波長変換部材13に対応し、支持部材214は上述した支持部材14に対応している。このため、これらの構成部材については、詳細な説明は省略する。
Here, the
筐体202は、概ね上述した筐体2と同一の構成を有しているが、後述する滞留生成壁を備えている点、及び空気孔2eがない点が筐体2と異なっている。そして、部材収納空間202aは上述した部材収納空間2aに対応し、開口部202bは上述した開口部2bに対応し、凹部202cは上述した凹部2cに対応し、貫通孔202dは上述した貫通孔2dに対応し、内部側面202fは上述した内部側面2fに対応しており、その説明は省略する。
The
図14に示すように、筐体202の外部及び駆動体206を覆うように、ヒートシンク251が設けられている。ヒートシンク251には、駆動体206の一部を収納するための凹部251aが形成されている。従って、駆動体206は、筐体202の凹部202cとヒートシンク251の凹部251aとによって形成される空間に収納されることになる。このようなヒートシンク251を設けることにより、半導体発光装置201は、LEDチップ204及び波長変換部材213における温度上昇に起因する半導体発光装置201自体の温度上昇を、より抑制することが可能になる。
As shown in FIG. 14, a
また、筐体202の開口部202bには、透光性を有する封止板252が設けられ、筐体202の部材収納空間202aは密閉(すなわち、封止)されている。封止板252には、例えば、ガラス板又は樹脂を固めた基板等を用いることができる。封止252を開口部202bに設けることにより、部材収納空間202a内に外部からほこり、ちり、又はゴミ等の異物が浸入することがなくなる。従って、本実施形態に係る半導体発光装置201においては、送風機205の羽である波長変換部材213に異物が堆積することがなくなり、半導体発光装置201の発光効率の低下が抑制される。
In addition, a
更に、筐体202の部材収納空間202a内には、内部側面202fに対して平行に対流生成壁253が立設されている。対流生成壁253は、配線基板203、LEDチップ204、及び送風機205の側方を囲むように立設されている。図14に示すように、対流生成壁253は、その一端が封止板252と離間しており、その他端(封止板252と近接する一端とは反対側の端部)には、X方向に延びる空気孔253aが設けられている。また、対流生成壁253と筐体202の内部側面202fとは離間している。
Furthermore, a
このような対流生成壁253の形状及び立設位置により、波長変換部材213が回転すると、対流生成壁253の周りを循環するような空気の流れ(対流)が生成される。具体的には、波長変換部材213からLEDチップ204に向かって流れる空気は、対流生成壁253の空気孔253aを通過し、筐体202の内部側面202fと対流生成壁253との間を+Z方向に流れ、封止板252と対流生成壁253の一端との間を通過して波長変換部材213に戻ってくる。すなわち、波長変換部材213が回転している間は、このような対流が発生し、筐体202の部材収納空間202a内の空気は循環することになる。これにより、筐体202の開口部202bに封止板252を設けた場合においても、部材収納空間202a内の空気を循環させることにより、LEDチップ204及び波長変換部材213を冷却することができ、半導体発光装置201の発光効率の低下を抑制することができる。
Due to the shape and standing position of the
なお、部材収納空間202a内において空気を循環させることができれば、対流生成壁253を立設しなくてもよい。例えば、波長変換部材213と筐体202の内部側面202fとが十分に離間していれば、対流が発生すると考えられる。
Note that the
また、本実施形態の半導体発光装置201に、第1実施形態の変形例の構成及び第2実施形態の送風機の構成を用いてもよく、このような場合であっても、各実施形態の効果を発揮することができる。
Further, the semiconductor
以上のような構成から、本実施形態に係る半導体発光装置201においても、LEDチップ204から放射された青色光、及び波長変換部材213から放射される黄色光を半導体発光装置201の光出射面201aから所定方向に出射するため、半導体発光装置201を目視する観測者にとっては、半導体発光装置201から青色光及び黄色光の合成光である白色光が放射されていることになる。
With the configuration as described above, also in the semiconductor
また、本実施形態に係る半導体発光装置201においては、駆動体206の駆動力により、送風機205の羽として機能する波長変換部材213が回転することにより、波長変換部材213からLEDチップ204に向かって対流(すなわち、空気の流れ)が生じ、LEDチップ204が冷却されることになる。従って、LEDチップ204が発光して発熱しても、LEDチップ204の温度上昇を抑制することができる。
In the semiconductor
更に、駆動体206の駆動力によって波長変換部材213自体も回転していることから、波長変換部材213自体も冷却され、波長変換部材213が青色光を黄色光に変換する際に発熱しても、波長変換部材213の温度上昇を抑制することができる。
Furthermore, since the
以上のことから、本実施形態に係る半導体発光装置201においては、LEDチップ204の温度上昇に加えて、波長変換部材213の温度上昇も抑制することができるため、LEDチップ204に供給する駆動電流を増加しても、半導体発光装置201の発光効率の低減が抑制されることになる。
From the above, in the semiconductor
そして、筐体202の開口部202bを封止板252によって封止することにより、筐体202の部材収納空間202a内に外部からほこり、ちり、又はゴミ等の異物が浸入することがなくなる。これにより、送風機205の羽である波長変換部材213に異物が堆積することがなくなるため、半導体発光装置201の発光効率の低下をより抑制することが可能になる。
By sealing the
<第4実施形態>
第1実施形態に係る半導体発光装置1においては、波長変換部材13がLEDチップ4と半導体発光装置1の光出射面1aとの間に配置されていたが、LEDチップ4を光出射面と波長変換部材との間に配置してもよい。このような構造を有する半導体発光装置301を第4実施形態として、図15及び図16を参照しつつ詳細に説明する。図15は、本実施形態に係る半導体発光装置301の平面図である。また、図16は、図15中のXVI−XVI線に沿う半導体発光装置301の断面図である。なお、図面中のX方向、Y方向、及びZ方向は、第1実施形態と同一である。
<Fourth embodiment>
In the semiconductor
本実施形態において、半導体発光装置301は、第1実施形態の半導体発光装置1と同様に、擬似的な白色光を放射する光源である。半導体発光装置301は、第1実施形態の半導体発光装置1と同様に、外形が略立方体状であって、その内部が円柱状にくり抜かれている筐体302を備える。筐体302の内部には、LEDチップ304と、LEDチップ304から放射される光の少なくとも一部を波長変換する機能を有するとともに、LEDチップ304を冷却する機能も有する送風機305と、送風機305を駆動せしめる駆動体306とが配置されている。また、筐体302の外部には、LEDチップ304を実装するための配線基板303が配置されている。
In the present embodiment, the semiconductor
ここで、LEDチップ304は上述したLEDチップ4と同一の構成であり、送風機305(波長変換部材313及び支持部材314)は上述した送風機5(波長変換部材3及び支持部材4)と同一の構成であり、駆動体306(本体部306a及び駆動軸306b)は上述した駆動体6(本体部6a及び駆動軸6b)と同一の構成である。このため、これらの構成部材については、詳細な説明は省略する。
Here, the
立方体状の外形を有する筐体302は、第1実施形態の筐体2と同様に、金属又はプラスチック等の比較的に強固な部材から構成されている。本実施形態においても、筐体302の材料としてアルミニウムを用いることにする。上述したように、筐体302は、その内部が円柱状にくり抜かれており、円柱状(図16においては、コ字状)の部材収納空間302aが形成されている。このような部材収納空間302aが形成されることにより、筐体302の所定の面(図15及び図16においては、XY平面に平行であって+Z方向に位置する面)に開口部302bが形成されることになる。
The
更に、図16に示すように、筐体302の側部(X方向の両端)には、筐体302をX方向に貫く空気孔302eが設けられている。なお、図16には示されていないが、空気孔302eは、筐体302をY方向に貫く位置にも設けられている。これらの空気孔302eは、送風機305が駆動することによって送風機305からLEDチップ304に向かって空気が流れ、当該空気は部材収納空間302aの外部に排出されることにより、部材収納空間302a内の圧力が負圧になることを防止するために設けられている。すなわち、送風機305が駆動することにより、空気孔302eを介して部材収納空間302a内に空気が供給されることになる。ここで、空気孔302eは、部材収納空間302aの底部に設けられている。換言すれば、空気孔302eは、開口部302aを形成する一端部とは反対側の他端部に設けられている。
Further, as shown in FIG. 16,
なお、筐体302の開口部302bから空気を部材収納空間302a内へ供給することができれば、空気孔302eを設けなくてもよい。
Note that the
筐体302はアルミニウムから形成されているため、筐体302の内部側面302fは、LEDチップ304から放射される光や、送風機305によって波長変換された光を開口部302a(すなわち、半導体発光装置301の光出射面301a)に向けて反射する。これにより、半導体発光装置301自体の発光効率の向上を図ることができる。なお、筐体302が比較的に高い反射率を有さない部材から構成されている場合には、反射率の高いアルミナ系セラミック等の反射部材(好ましくは、反射率80%以上)を、筐体302の部材収納空間302aを囲むように配置することが好ましい。反射部材としては、アルミナ系セラミックに限定されることなく、例えば、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料であってもよく、或いは、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂であってもよい。
Since the
配線基板303は、第1実施形態の配線基板3と同様に、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有し、かつ、反射率の高い(好ましくは反射率が80%以上の)アルミナ系セラミックから構成されている。なお、配線基板303とLEDチップ304との接続は、第1実施形態と同一であるため、その説明は省略する。
Similar to the
なお、配線基板303の材質はアルミナ系セラミックに限定されるものではなく、例えば、電気絶縁性に優れた材料として、樹脂、ガラスエポキシ樹脂、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いて配線基板303の本体を形成してもよい。或いは、配線基板303のチップ実装面303aにおける光の反射性を良くして半導体発光装置301の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いることが好ましい。一方、より優れた放熱性及び反射性を得るため、配線基板303の本体をアルミニウム等の金属製としてもよい。このような場合には、配線基板303の配線パターンなどを金属製の本体から電気的に絶縁する必要がある。
The material of the
図16に示すように、配線基板303は、筐体302の部材収納空間302aの上方(+Z方向)に配置される。また、配線基板303の実装面303aは、筐体302の部材収納空間302a側に位置している。これにより、実装面303aに実装されるLEDチップ304は、部材収納空間302a内に位置し、波長変換部材313と対向することになる。
As shown in FIG. 16, the
また、配線基板303は、筐体302の開口部302bをまたぐ2本の棒状部材から形成されており、当該2本の棒状部材は開口部302bの中央部で交差し、配線基板303のXY平面上の形状は十字状である。すなわち、配線基板303の四隅には、貫通孔が設けられていることと同義である。このような構成から、筐体302の開口部302bは、配線基板303によって完全に覆われておらず、波長変換部材313から放射される光や、筐体302の内部側面302fによって反射する光は、筐体302の開口部302bを通過することになり、半導体発光装置301の光放射面301aから合成光である白色光が放射されることになる。
The
なお、配線基板303は、接着剤を使用して筐体302に固着されてもよく、又はネジ等を用いた機械的な固定方法によって固定されてもよい。
Note that the
図15及び図16から分かるように、配線基板303のチップ実装面303a上には、2個のLEDチップ304が実装されている。より具体的には、2個のLEDチップ304はX方向に並んで実装されている。また、2個のLEDチップ304は、配線基板303のチップ実装面303aの中心(筐体302の開口部302bの中心)から等しい位置に実装されることが好ましく、これにより、半導体発光装置301から放射される光にムラが生じにくくなる。
As can be seen from FIGS. 15 and 16, two
本実施形態に係る半導体発光装置301においては、波長変換部材313は、半導体発光装置301の光放出面301aから放射される合成光である白色光の焦点に配置されることが好ましい。このような構成とすることにより、LEDチップ304から放射される青色光が波長変換部材313に到達しやすくなり、波長変換部材313から黄色光を効率良く出射することが可能となり、半導体発光装置301の発光効率の向上を図ることができる。
In the semiconductor
このように、本実施形態に係る半導体発光装置301において、半導体発光装置301の光出射面301aからは、LEDチップ304から放射された青色光のうちの波長変換部材313によって吸収されなった青色光と、LEDチップ304から放射された青色光が波長変換部材313によって波長変換され、異なる波長の光として放射される黄色光とが出射されることとなる。そして、本実施形態の半導体発光装置301を目視する観測者にとっては、半導体発光装置301から青色光及び黄色光の合成光である白色光が放射されていることになる。
Thus, in the semiconductor
また、本実施形態に係る半導体発光装置301においては、駆動体306の駆動力によって波長変換部材313が回転することにより、波長変換部材313からLEDチップ304に向かって対流(すなわち、空気の流れ)が生じ、LEDチップ304が冷却されることになる。従って、LEDチップ304が発光して発熱しても、LEDチップ304の温度上昇を抑制することができる。更に、波長変換部材313も回転していることから、波長変換部材313自体も冷却され、波長変換部材313に含有される黄色蛍光体が青色光を黄色光に変換する際に発熱しても、波長変換部材313の温度上昇を抑制することができる。これらの温度上昇の抑制により、LEDチップ304に供給する駆動電流を増加しても、半導体発光装置301の発光効率の低減が抑制されることになる。
Further, in the semiconductor
なお、本実施形態に係る半導体発光装置301においては、配線基板303の形状は十字状であったが、これに限定されることない。例えば、筐体302の開口部302bを塞ぐような円盤状であってもよいが、このような場合には、波長変換部材313から出射する光及び筐体302の内部側面302fで反射した光を光出射面301aから放射させるため、配線基板303を貫通する複数の貫通孔を設けることが必要になる。また、配線基板303自体に透光性を備えさせることにより、波長変換部材313から出射する光及び筐体302の内部側面302fで反射した光を光出射面301aから放射させてもよい。
In the semiconductor
また、本実施形態の半導体発光装置301に、第1実施形態の変形例の構成を用いてもよく、このような場合であっても、各変形例の効果を発揮することができる。
In addition, the configuration of the modified example of the first embodiment may be used for the semiconductor
上述した実施形態において、筐体302の外形は立方体状であり、筐体302の部材収納空間302aの形状は円柱状(図16においては四角形)であったが、各形状はこれらの形状に限定されることはなく、例えば、筐体が回転放物面体であってもよい。このような構造を有する半導体発光装置301'を変形例として、図17を参照しつつ説明する。図17は、図16と同様にして示した第4実施形態の変形例に係る半導体発光装置の断面図である。なお、筐体以外の形状は、図16に係る半導体発光装置301と同一であるため、図16と同一の符号を付し、その説明は省略する。
In the embodiment described above, the outer shape of the
半導体発光装置301'の筐体302'の外形は回転放物面状であり、筐体302'の内部側面302f'は筐体302'の外形に沿うように形成され、その形状は回転放物面状である。すなわち、筐体302'の部材収納空間302a'の形状は、回転放物状である。換言すると、筐体302'の内周面は、回転放物面である。
The outer shape of the
筐体302'の内周面の形状を回転放物面とすることにより、LEDチップ304から放射される青色光、及び波長変換部材313から放射される黄色光は、図16に係る半導体発光装置301と比較して、半導体発光装置301'の光放射面301aに向かって反射されやすくなり、効率よく青色光及び黄色光を半導体発光装置301'の光放射面301aから出射することが可能になる。これにより、半導体発光装置301'自体の発光効率の向上を図ることが可能になる。
When the shape of the inner peripheral surface of the
なお、筐体302'の内周面が回転放物面であれば上述した効果を得ることがきるため、筐体302'の外形は上述した他の実施形態と同様に立方体状であってもよい。
In addition, since the above-described effect can be obtained if the inner peripheral surface of the
1、1'、1” 半導体発光装置
1a 光出射面
2 筐体
2a 部材収納空間
2b 開口部
2c 凹部
2d 貫通孔
2e 空気孔
2f 内部側面
3、3'、3” 配線基板
3a 実装面
4、4g、4r LEDチップ(半導体発光素子)
5、5' 送風機
6 駆動体
7 配線パターン
8 配線パターン
11 p電極
12 n電極
13、13'、13” 波長変換部材
13a 蛍光体層
13b ガラス基板
14 支持部材
15 蛍光体
16 母材
20 照明装置
21 電源
22 発光制御部
31 斜板部
32 側壁部
Q1 トランジスタ
R1 抵抗
251 ヒートシンク
252 封止板
253 対流生成壁
253a 空気孔
DESCRIPTION OF
5, 5
Claims (23)
配線基板と、
前記配線基板の実装面に配置された半導体発光素子と、
前記半導体発光素子から入射される入射光の少なくとも一部を吸収して前記入射光とは異なる波長の出射光を放出する蛍光体を含む羽状の波長変換部材、及び前記波長変換部材を支持する支持部材から構成され、前記半導体発光素子に向かう対流を生成する送風機と、
前記送風機に駆動力を伝達し、前記波長変換部材を回転させる駆動体と、
前記光出射面側に開口部を形成するとともに前記半導体発光素子及び前記送風機を囲み、前記出射光を前記光出射面に向けて反射させる筐体と、を有することを特徴とする半導体発光装置。 A semiconductor light emitting device comprising a light emitting surface for emitting combined light in a predetermined direction,
A wiring board;
A semiconductor light emitting device disposed on a mounting surface of the wiring board;
A wing-shaped wavelength conversion member including a phosphor that absorbs at least part of incident light incident from the semiconductor light emitting element and emits outgoing light having a wavelength different from that of the incident light, and supports the wavelength conversion member A blower configured of a support member and generating convection toward the semiconductor light emitting element;
A driving body that transmits driving force to the blower and rotates the wavelength conversion member;
A semiconductor light emitting apparatus comprising: a housing that forms an opening on the light emitting surface side, surrounds the semiconductor light emitting element and the blower, and reflects the emitted light toward the light emitting surface.
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