JP2018067703A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、蛍光体板の面積が発光素子の上面の面積よりも小さいため、発光素子と蛍光体板とを接着する接着部材が、蛍光体板の外周側面全体を覆うと、その接着部材を透過した発光素子からの出射光が蛍光体板へ入射されずに、発光装置の外部へ漏れ出てしまう虞がある。蛍光体板の上面から出射される混色光に対して、蛍光体板の外周側面を覆う接着材から放射される光が目立つと、発光色むらが発生する虞がある。
上面を光取り出し面とする発光素子と、
前記発光素子の上面に載置され、平面視で前記発光素子の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材と、
前記第1透光性部材の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第1透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第2透光性部材と、
前記第2透光性部材の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、前記発光素子の上面、前記第1透光性部材の下面及び側面を被覆する導光部材と、
前記第2透光性部材の上面を露出し、前記導光部材から露出する前記第2透光性部材の側面および前記導光部材の側面を被覆する光反射性部材と、を備える。
本発明に係る実施形態1の発光装置100は、図1A乃至1Cに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子10と、発光素子10の上面に載置され、平面視で発光素子10の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材20と、第1透光性部材20の上面に接合され、平面視で第1透光性部材20の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第1透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第2透光性部材30と、第2透光性部材30の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子10の上面、第1透光性部材20の下面及び側面を被覆する導光部材40と、第2透光性部材30の上面を露出し、導光部材40から露出する第2透光性部材30の側面および導光部材40の側面を被覆する光反射性部材60と、を備える。
以下、各部材について、詳細に説明する。
発光素子10は、発光ダイオード等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子10は任意の波長のものを選択することができる。発光素子10は、透光性基板と、透光性基板上に形成された半導体積層体と、半導体積層体の表面に設けられた正負一対の電極と、を含むことができる。発光素子10は、1つの発光装置において1つ又は複数搭載されていてもよい。発光素子10は、1つの透光性基板が1つの半導体積層体を有する発光素子でもよいし、1つの透光性基板が複数の半導体積層体を有する発光素子でもよい。
一対の電極は、上述した第1導電型半導体層及び第2導電型半導体層と、それぞれ、電流−電圧特性が直線又は略直線となるようなオーミック接続されるものであれば、単層構造でもよいし、積層構造でもよい。このような電極は、当該分野で公知の材料及び構成で、任意の厚みで形成することができる。また、電極としては、例えばCu、Au、Ag、AuSn等の金属が好適である。
第1透光性部材20は、後述する導光部材40を介して発光素子10の上面に載置される。第1透光性部材20の下面面積は発光素子10の上面面積よりも小さく、平面視で第1透光性部材20の下面周縁は発光素子10の上面周縁よりも内側に位置している。第1透光性部材20は、後述する導光部材40を介して、発光素子10の上面と接合されており、発光素子10から出射された光は導光部材40を透過して第1透光性部材20へと入射される。発光素子10から出射された光は、導光部材40を透過する際に小さく絞られてから第1透光性部材20へと入射される。
樹脂材料はガラス材料と比べて濡れ性が低いため、第1透光性部材がバインダーとして樹脂材料を含むことにより、ガラス材料を用いるよりも、第1透光性部材の側面への導光部材40の這い上がりを抑制することができる。つまり、第1透光性部材に濡れ性の低い材料を用いることにより、導光部材40が第1透光性部材を越えて第2透光性部材30の側面へ濡れ広がることを抑制することができる。
第1透光性部材20に含有させることができる光拡散材としては、例えば、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素等を用いることができる。これらの光拡散材は、後述する第2透光性部材30及び/または導光部材40に含有させてもよい。
第2透光性部材30は、第1透光性部材20の上面に接合され、平面視で第1透光性部材20の上面周縁と一致する下面周縁を有する。
第2透光性部材30の下面は発光素子10から出射され第1透光性部材20を透過した光が入射される面であり、第2透光性部材30の上面は発光装置100の光取り出し面として、発光素子10からの光を外部に出射する面である。つまり、第1透光性部材20の上面から出射される、発光素子10からの出射光と、発光素子10からの出射光の少なくとも一部が蛍光体により波長変換された光との混色光は、第2透光性部材30中を伝搬し、第2透光性部材30の上面から外部に出射される。
第2透光性部材の厚み(つまり下面から上面までの高さ)は、例えば第1透光性部材の厚み以上である。第2透光性部材の厚みを第1透光性部材の厚み以上とすることで、発光素子10と第1透光性部材20とを接合する導光部材40が、第1透光性部材を越えて第2透光性部材30の側面へ濡れ広がった際に、第2透光性部材30の側面全てに濡れ広がることを抑制することができる。
導光部材40は、第2透光性部材30の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子10の上面、第1透光性部材20の下面及び側面を被覆する。
導光部材40は、第1透光性部材20と発光素子10とを接合する部材であるとともに、発光素子10から出射された光を、発光素子10の上面より小さい下面面積を有する第1透光性部材20へ導光させるための部材である。つまり、発光素子10から出射された光は、導光部材40を透過する際に小さく絞られてから第1透光性部材20へと入射される。
第1透光性部材20の側面を被覆する導光部材40は、第1透光性部材20の上面から下面に向かって広がる傾斜面を有することが好ましい。つまり、第1透光性部材20の側面を被覆する導光部材40の幅は、第1透光性部材20の側面の高さ方向の位置によって異なるものとすることが好ましく、具体的には、断面視における導光部材40の幅は、上方にいくほど先細りとなっていることが好ましい。この傾斜面は、平面でもよいが曲面であることが好ましい。さらに、この曲面は、第1透光性部材20の側面と発光素子10の上面の双方に接することが好ましく、光反射性部材60側に凹または凸の曲面であることがより好ましい。このような形状によって、発光素子10から出射される光が、導光部材40の外面で、後述する光反射性部材60と相まって、適度な反射面を形成することができ、反射光を第1透光性部材へと導光させることができる。
なお、上述した樹脂部材には、粘度を調整するために、各種フィラーを添加してもよい。さらに導光部材40は、上述した蛍光体を含有してもよい。
導光部材40は、印刷、噴射、モールド法、ポッティング等の公知の方法によって形成することができる。なかでも、ポッティングによる形成が好ましい。ポッティングで形成することで、後述する光反射性部材60側に凹または凸の曲面を有する第2透光性部材30を容易に形成することができる。
発光装置100は、第2透光性部材30の上面を露出し、導光部材40から露出する第2透光性部材30の側面および導光部材40の側面を被覆する光反射性部材60を備える。光反射性部材60は、導光部材40から露出する第2透光性部材30の側面を直接被覆する。光反射性部材60が、導光部材40を介さずに第2透光性部材30の側面を直接被覆することにより、発光装置100の発光部となる第2透光性部材30の上面と、発光部周縁の非発光部(つまり第2透光性部材30を取り囲む光反射性部材60の上面)との輝度差が明確で、発光色むらが少ない発光装置100を得ることができる。
光反射性部材60は、例えば、射出成形、ポッティング成形、印刷法、モールド法、圧縮成形などで成形することができる。
発光装置100では、図1A及び図1Bに示すように、発光素子10は、基板50に載置されている。
基板50の材料としては、ガラスエポキシ、樹脂、セラミックスなどの絶縁性部材、絶縁部材を形成した金属部材等が挙げられる。なかでも、基板の材料は、耐熱性及び耐候性の高いセラミックスを利用したものが好ましい。セラミックス材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、ムライトなどが挙げられる。これらのセラミックス材料に、例えば、BTレジン、ガラスエポキシ、エポキシ系樹脂等の絶縁性材料を組み合わせてもよい。
例えば、発光素子の基板への実装にAuバンプを用いる場合、配線の最表面にAuを用いることで、発光素子と基板との接合性が向上できる。
このような基板は、当該分野で公知であり、発光素子等の電子部品が実装されるために使用される基板のいずれをも用いることができる。
次に、本発明に係る実施形態2の発光装置200について説明する。実施形態2の発光装置は、図2A及び図2Bに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子10と、発光素子10の上面に載置され、平面視で発光素子10の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材20と、第1透光性部材20の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第2透光性部材30と、第2透光性部材30の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子10の上面、第1透光性部材20の下面及び側面を被覆する導光部材40と、第2透光性部材30の上面を露出し、導光部材40から露出する第2透光性部材30の側面および導光部材40の側面を被覆する光反射性部材60と、を備える。
実施形態2に係る発光装置200は、第2透光性部材の下面周縁が第1透光性部材20の上面周縁よりも内側に位置する点で、実施形態1の発光装置100とは異なっている。
実施形態2の発光装置においても、発光色むらを抑制し、より発光面を絞った正面輝度の高い発光装置200とすることができる。
次に、本発明に係る実施形態3の発光装置300について説明する。実施形態3の発光装置は、図3A及び図3Bに示すように、上面を光取り出し面とする発光素子10と、発光素子10の上面に載置され、平面視で発光素子10の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材20と、第1透光性部材20の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁に略一致する下面周縁を有する第2透光性部材30と、第2透光性部材30の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、発光素子10の上面、第1透光性部材20の下面及び側面を被覆する導光部材41と、第2透光性部材30の上面を露出し、導光部材41から露出する第2透光性部材30の側面および導光部材41の側面を被覆する光反射性部材60と、を備える。発光素子10は、基板50上にフリップチップ実装されている。
例えば、導光部材41をポッティングにより形成する場合、導光部材41が外側に凸の曲面を有することにより、発光素子10の上面の端部(つまり発光素子の側面と接する角部)において、導光部材41の表面張力により凸曲面が形成される。これにより、導光部材41の発光素子10の側面への濡れ広がりを抑制することができるとともに、発光素子10の上面すべてが導光部材41で被覆されていることが認識できる。
実施形態3の発光装置においても、発光色むらを抑制し、より発光面を絞った正面輝度の高い発光装置300とすることができる。
次に、本発明に係る実施形態4の発光装置400について説明する。実施形態4の発光装置は、図4A及び図4Bに示すように、上面を光取り出し面とし、全体として平面視で略矩形状を成すように配列された複数の発光素子10と、複数の発光素子10の上面に載置され、平面視で複数の発光素子10全体の外縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材20と、第1透光性部材20の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁と略一致する下面周縁を有する第2透光性部材30と、第2透光性部材30の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、複数の発光素子10の第1透光性部材20から露出する上面、第1透光性部材20の下面及び側面を被覆する導光部材42と、第2透光性部材30の上面を露出し、導光部材42から露出する第2透光性部材30の側面および導光部材42の側面を被覆する光反射性部材60と、を備える。発光素子10は、基板50上にフリップチップ実装されている。
導光部材42は、複数の発光素子10の第1透光性部材20から露出する上面と、第1透光性部材20の側面とを被覆する。導光部材42は、第1透光性部材20の上面側から下面側に向かって広がる側面を有する。さらに、本実施形態では、導光部材42は、隣接する発光素子間において、対向する側面の少なくとも一部を被覆する。
さらに、導光部材42は、隣接する発光素子10間に延在し、隣接する発光素子10間の対向する側面それぞれの少なくとも一部を被覆することが好ましい。隣接する発光素子間に導光部材42が配置されることにより、隣接する発光素子間における色むらおよび輝度むらを抑制することができる。この際、発光素子間の対向する側面を被覆する導光部材42は、外側(光反射性部材60が配置される場合には光反射性部材60側)に凹の側面を有することが好ましい。このような形状により、発光素子側面からの光を導光部材42の外面で、光反射性部材と相まって適度な反射面を形成し、反射光を第1透光性部材20へと導光させることができる。
20 第1透光性部材
30 第2透光性部材
40、41、42 導光部材
50 基板
51 導体配線
60 光反射性部材
D 第1透光性部材の厚み
L 発光素子が第1透光性部材から露出する幅
100、200 発光装置
Claims (19)
- 上面を光取り出し面とする発光素子と、
前記発光素子の上面に載置され、平面視で前記発光素子の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材と、
前記第1透光性部材の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第1透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第2透光性部材と、
前記第2透光性部材の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、前記発光素子の上面、前記第1透光性部材の下面及び側面を被覆する導光部材と、
前記第2透光性部材の上面を露出し、前記導光部材から露出する前記第2透光性部材の側面および前記導光部材の側面を被覆する光反射性部材と、を備える発光装置。 - 前記第1透光性部材は、樹脂材料を含む請求項1に記載の発光装置。
- 前記第2透光性部材はガラス材料を含む請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、樹脂材料を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記第1透光性部材の厚みは、前記発光素子が前記第1透光性部材から露出する幅よりも大きい請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記導光部材の側面は、前記第1透光性部材の上面から下面に向かって広がる傾斜面を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記傾斜面は、曲面である請求項6に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、前記光反射性部材側に凹の側面を有する請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、前記光反射性部材側に凸の曲面を有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1透光性部材と前記導光部材とは同じ樹脂材料を含む請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記導光部材はフィラーを含む請求項1〜10のいずれか1項に記載の発光装置。
- 上面を光取り出し面とし、全体として平面視で略矩形状を成すように配列された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子の上面に載置され、平面視で前記複数の発光素子全体の外縁よりも内側に位置する下面周縁を有し、蛍光体を含有する第1透光性部材と、
前記第1透光性部材の上面に接合され、平面視で前記第1透光性部材の上面周縁と一致する下面周縁を有する、または前記第1透光性部材の上面周縁よりも内側に位置する下面周縁を有する第2透光性部材と、
前記第2透光性部材の上面および該上面から連続する側面の少なくとも一部を露出し、前記複数の発光素子の前記第1透光性部材から露出する上面、前記第1透光性部材の下面及び側面を被覆する導光部材と、
前記第2透光性部材の上面を露出し、前記導光部材から露出する前記第2透光性部材の側面および前記導光部材の側面を被覆する光反射性部材と、を備える発光装置。 - 前記第1透光性部材は、樹脂材料を含む請求項11に記載の発光装置。
- 前記第2透光性部材はガラス材料を含む請求項11または12に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、樹脂材料を含む請求項11〜13のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、前記第1透光性部材の上面から下面に向かって広がる傾斜面を有する請求項11〜14のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記導光部材はフィラーを含む請求項11〜15のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記導光部材は、前記複数の発光素子の互いに対向する側面の少なくとも一部を被覆する請求項11〜16のいずれか1項に記載の発光装置。
- 前記第1透光性部材と前記導光部材とは同じ樹脂材料を含む請求項11〜17のいずれか1項に記載の発光装置。
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