JP2019079934A - Light emitting device - Google Patents

Abstract

To provide a light emitting device capable of sufficiently suppressing deterioration of a sulfide phosphor.SOLUTION: A light emitting device 10 includes: a package 3 composed of a housing 1 and a lid 2; a light source 4 disposed at a bottom 1b of the housing 1 for emitting excitation light; a resin layer 5 for sealing the light source 4; and a sulfide phosphor 6 dispersed in the resin layer 5.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）やＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）等の励起光源を用いた発光デバイス及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a light emitting device using an excitation light source such as a light emitting diode (LED) or a laser diode (LD) and a method of manufacturing the same.

近年、白色ＬＥＤは、白熱電球や蛍光灯に代わる次世代の光源として照明用途への応用が期待されている。白色ＬＥＤに用いられる蛍光体として、ＳｒＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋やＣａＧａ_２Ｓ_４：Ｅｕ^２＋等の硫化物蛍光体が注目されてきている。硫化物蛍光体は、構成元素を適宜選択することにより、波長３５０〜４８０ｎｍの励起光を青〜赤色光に幅広く変換することが可能であり、白色ＬＥＤに好適である。 In recent years, white LEDs are expected to be applied to lighting applications as next-generation light sources to replace incandescent lamps and fluorescent lamps. As phosphors used in white LEDs, sulfide phosphors such as SrGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ and CaGa ₂ S ₄ : Eu ²⁺ have been attracting attention. A sulfide fluorescent substance can convert excitation light with a wavelength of 350 to 480 nm widely into blue to red light by appropriately selecting a constituent element, and is suitable for a white LED.

しかしながら、硫化物蛍光体は水分や酸素等の環境劣化を受けやすく、発光特性が低下しやすいという問題がある。そこで、硫化物蛍光体の劣化を抑制するため、硫化物蛍光体の表面をシリカ膜等でコーティングする方法が提案されている（特許文献１等参照）。   However, sulfide phosphors are susceptible to environmental deterioration such as moisture and oxygen, and there is a problem that the light emission characteristics are easily deteriorated. Then, in order to control degradation of sulfide fluorescent substance, the method of coating the surface of sulfide fluorescent substance with a silica film etc. is proposed (refer to patent documents 1 grade).

特開２００２−６９４４２号公報Unexamined-Japanese-Patent No. 2002-69442

上記の通り、硫化物蛍光体をコーティングすることにより、ある程度劣化を抑制することはできるものの、蛍光体粒子を完全にコーティングすることは困難である。従って、硫化物蛍光体の劣化を十分に抑制するには至っていない。   As described above, although the deterioration can be suppressed to some extent by coating the sulfide phosphor, it is difficult to completely coat the phosphor particles. Therefore, it has not come to fully suppress deterioration of sulfide fluorescent substance.

以上に鑑み、本発明の目的は、硫化物蛍光体の劣化を十分に抑制することが可能な発光デバイスを提供することにある。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of sufficiently suppressing the deterioration of a sulfide phosphor.

本発明の発光デバイスは、筐体及び蓋材からなるパッケージと、筐体の底部に配置される、励起光を出射する光源と、光源を封止する樹脂層と、樹脂層に分散した硫化物蛍光体と、を備えることを特徴とする。このように、硫化物蛍光体を樹脂に分散させ、かつパッケージ内に封止することにより、硫化物蛍光体が外部の水分や酸素と接触することを抑制できる。その結果、硫化物蛍光体の経時劣化が抑制され、良好な発光特性を維持することが可能となる。また、硫化物蛍光体をパッケージ内に封入することから、大気中の水分との反応による硫化水素ガスの発生を抑制できるため、環境上も好ましい。   The light emitting device of the present invention comprises a package comprising a housing and a lid, a light source disposed at the bottom of the housing, emitting a excitation light, a resin layer for sealing the light source, and a sulfide dispersed in the resin layer And a phosphor. As described above, by dispersing the sulfide fluorescent substance in the resin and sealing in the package, it is possible to suppress the sulfide fluorescent substance from coming into contact with external moisture and oxygen. As a result, deterioration with time of the sulfide phosphor is suppressed, and it is possible to maintain good light emission characteristics. In addition, since the sulfide phosphor is enclosed in the package, the generation of hydrogen sulfide gas due to the reaction with the moisture in the air can be suppressed, which is also preferable from the environmental viewpoint.

本発明の発光デバイスは、筐体の底部に電極層が形成されていてもよい。一般に、電極層は導電性の高い銀により形成されている。仮に樹脂層に大気中の水分が侵入し、硫化物蛍光体と反応して硫化水素ガスが発生すると、電極層の銀成分が硫化水素ガスと反応して、電極層が劣化するおそれがある。一方、本発明の発光デバイスでは、パッケージ内に硫化物蛍光体が封入されており、硫化物蛍光体が外部の水分と接触しにくいため、硫化水素ガスの発生が抑制され、電極層が劣化しにくい。   The light emitting device of the present invention may have an electrode layer formed on the bottom of the housing. In general, the electrode layer is formed of highly conductive silver. If moisture in the air intrudes into the resin layer and reacts with the sulfide phosphor to generate hydrogen sulfide gas, the silver component of the electrode layer may react with hydrogen sulfide gas to deteriorate the electrode layer. On the other hand, in the light emitting device of the present invention, the sulfide phosphor is enclosed in the package, and the sulfide phosphor is difficult to contact with external water, so generation of hydrogen sulfide gas is suppressed and the electrode layer is deteriorated. Hateful.

本発明の発光デバイスは、電極層がメッキされていることが好ましい。このようにすれば、電極層が保護されるため、仮に硫化水素ガスが発生した場合であっても、電極層の劣化を抑制することができる。   In the light emitting device of the present invention, the electrode layer is preferably plated. In this way, since the electrode layer is protected, the deterioration of the electrode layer can be suppressed even if hydrogen sulfide gas is generated.

本発明によれば、硫化物蛍光体の劣化を十分に抑制することが可能な発光デバイスを提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a light emitting device capable of sufficiently suppressing the deterioration of a sulfide phosphor.

本発明の一実施形態に係る発光デバイスを示す模式的断面図である。It is a typical sectional view showing a light emitting device concerning one embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態に係る発光デバイスにおいて、筐体１の底部１ｂ付近を示す模式的平面図である。FIG. 3 is a schematic plan view showing the vicinity of a bottom portion 1 b of a housing 1 in the light emitting device according to the embodiment of the present invention.

以下、好ましい実施形態について説明する。但し、以下の実施形態は単なる例示であり、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照する場合がある。   Hereinafter, preferred embodiments will be described. However, the following embodiments are merely illustrative, and the present invention is not limited to the following embodiments. In each drawing, members having substantially the same functions may be referred to by the same reference numerals.

図１は本発明の一実施形態の発光デバイスを示す模式的断面図である。本実施形態の発光デバイス１０は、筐体１及び蓋材２からなるパッケージ３と、筐体１の底部に配置される光源４と、光源４を封止する樹脂層５と、樹脂層５に分散した硫化物蛍光体６とを備えている。筐体１の開口部１ａは蓋材２により封止されており、それによりパッケージ３を構成している。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a light emitting device according to an embodiment of the present invention. The light emitting device 10 of this embodiment includes a package 3 including a housing 1 and a lid 2, a light source 4 disposed at the bottom of the housing 1, a resin layer 5 for sealing the light source 4, and a resin layer 5. And the dispersed sulfide phosphor 6. The opening 1 a of the housing 1 is sealed by a lid 2, thereby constituting a package 3.

図２は図１の発光デバイスにおいて、筐体１の底部１ｂ付近を示す模式的平面図である。筐体１の底部１ｂには電極層７が形成されている。電極層７は電極層７ａ及び電極層７ｂから構成されている。光源４は電極層７ａの上に設置されており、光源４の上部と電極層７ｂはボンディングワイヤ８により接続されている。このようにして、電気回路が形成されている。   2 is a schematic plan view showing the vicinity of the bottom portion 1b of the housing 1 in the light emitting device of FIG. An electrode layer 7 is formed on the bottom 1 b of the housing 1. The electrode layer 7 is composed of an electrode layer 7a and an electrode layer 7b. The light source 4 is disposed on the electrode layer 7 a, and the upper portion of the light source 4 and the electrode layer 7 b are connected by the bonding wire 8. Thus, an electric circuit is formed.

光源４からは、樹脂層５に向けて励起光Ｌ１が出射される。樹脂層５内に分散した硫化物蛍光体６は、励起光Ｌ１を波長変換し、蛍光を出射する。硫化物蛍光体６から出射された蛍光と、樹脂層５を透過した励起光Ｌ１との合成光Ｌ２が、蓋材１１を通り発光デバイス１０から出射される。   From the light source 4, excitation light L 1 is emitted toward the resin layer 5. The sulfide fluorescent substance 6 dispersed in the resin layer 5 converts the wavelength of the excitation light L1 and emits fluorescence. The synthetic light L 2 of the fluorescence emitted from the sulfide fluorescent substance 6 and the excitation light L 1 transmitted through the resin layer 5 is emitted from the light emitting device 10 through the lid 11.

筐体１は、例えば、セラミックやガラス等から構成することができる。セラミックとしては、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、ジルコニア、ムライト等が挙げられる。また、セラミックは、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）等のガラスセラミックであってもよい。ＬＴＣＣの具体例としては、酸化チタンや酸化ニオブ等の無機粉末とガラス粉末との焼結体等が挙げられる。ガラスとしては、例えば、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＲＯ（ＲはＭｇ、Ｃａ、ＳｒまたはＢａ）系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−Ｒ’_２Ｏ（Ｒ’はＬｉ、ＮａまたはＫ）系ガラス、ＳｉＯ_２−Ｂ_２Ｏ_３−ＲＯ−Ｒ’_２Ｏ系ガラス、ＳｎＯ−Ｐ_２Ｏ_５系ガラス、ＴｅＯ_２系ガラスまたはＢｉ_２Ｏ_３系ガラス等が挙げられる。 The housing 1 can be made of, for example, ceramic or glass. Examples of the ceramic include aluminum oxide, aluminum nitride, zirconia, mullite and the like. Also, the ceramic may be a glass ceramic such as LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). Specific examples of LTCC include sintered bodies of inorganic powders such as titanium oxide and niobium oxide and glass powders. As a glass, for example, SiO ₂ -B ₂ O ₃ -RO (R is Mg, Ca, Sr or Ba) based glass, SiO ₂ -B ₂ O ₃ -R ′ ₂ O (R ′ is Li, Na or K ) Glass, SiO ₂ -B ₂ O ₃ -RO-R ′ ₂ O-based glass, SnO-P ₂ O ₅ -based glass, TeO ₂ -based glass, Bi ₂ O ₃ -based glass, and the like.

蓋材２は、例えば、ガラス等の透明材料から構成することができる。ガラスとしては、パッケージ１０を構成する上記ガラスと同様の材料を用いることができる。なお、蓋材２は例えばガラスフリットにより筐体１に封着している。この場合、ガラスフリットをレーザーシールすることにより、筐体１に蓋材２を封着することが好ましい。このようにすれば、ガラスフリットを局所的に加熱することができるため、封着時における樹脂層５の劣化等の不具合を抑制することができる。   The lid 2 can be made of, for example, a transparent material such as glass. As glass, the material similar to the said glass which comprises the package 10 can be used. The lid 2 is sealed to the housing 1 by, for example, a glass frit. In this case, it is preferable to seal the lid 2 to the housing 1 by laser sealing the glass frit. In this way, since the glass frit can be locally heated, defects such as deterioration of the resin layer 5 at the time of sealing can be suppressed.

光源４としては、例えば、青色光を励起光Ｌ１として出射するＬＥＤ光源やＬＤ光源等が用いられる。例えば、励起光Ｌ１が青色光である場合、硫化物蛍光体６として緑色光を出射するものと赤色光を出射するものを混合して使用することにより、励起光Ｌ１と蛍光の合成光Ｌ２として白色光が出射される。   As the light source 4, for example, an LED light source or an LD light source that emits blue light as the excitation light L1 is used. For example, when the excitation light L1 is blue light, a mixture of one emitting green light and one emitting red light as the sulfide phosphor 6 is used as the synthetic light L2 of the excitation light L1 and the fluorescence. White light is emitted.

樹脂層５を構成する樹脂としては、例えば、透光性を有する紫外線硬化性樹脂や熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂が用いられる。具体的には、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることができる。   As resin which comprises the resin layer 5, curable resin, such as a UV curable resin which has translucency, and a thermosetting resin, is used, for example. Specifically, for example, epoxy resin, acrylic resin, silicone resin and the like can be used.

硫化物蛍光体６としては、例えば、ＣａＳ、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ、ＺｎＳ、ＳｒＳ、ＳｒＧａ_２Ｓ_４、ＣａＧａ_２Ｓ_４、ＢａＧａ_２Ｓ_４、ＺｎＧａ_２Ｓ_４、ＢａＡｌ_２Ｓ_４等が挙げられる。硫化物蛍光体６の平均粒子径は１〜５０μｍであることが好ましく、５〜２５μｍであることがより好ましい。硫化物蛍光体６の平均粒子径が小さすぎると、発光強度が低下する場合がある。一方、硫化物蛍光体６の平均粒子径が大きすぎると、発光色が不均一になる場合がある。 Examples of the sulfide phosphor 6 include CaS, Y ₂ O ₂ S, ZnS, SrS, SrGa ₂ S ₄ , CaGa ₂ S ₄ , BaGa ₂ S ₄ , ZnGa ₂ S ₄ , BaAl ₂ S _{4 and the} like. . The average particle diameter of the sulfide fluorescent substance 6 is preferably 1 to 50 μm, and more preferably 5 to 25 μm. If the average particle diameter of the sulfide phosphor 6 is too small, the emission intensity may be reduced. On the other hand, if the average particle size of the sulfide phosphor 6 is too large, the emission color may be uneven.

なお、硫化物蛍光体６以外の蛍光体を併用しても構わない。そのような蛍光体としては、酸化物蛍光体、窒化物蛍光体、酸窒化物蛍光体、塩化物蛍光体、酸塩化物蛍光体、ハロゲン化物蛍光体、カルコゲン化物蛍光体、アルミン酸塩蛍光体、ハロリン酸塩化物蛍光体、ガーネット系化合物蛍光体、量子ドット蛍光体等の無機蛍光体が挙げられる。   In addition, you may use fluorescent substance other than sulfide fluorescent substance 6 together. As such phosphors, oxide phosphors, nitride phosphors, oxynitride phosphors, chloride phosphors, acid chloride phosphors, halide phosphors, chalcogenide phosphors, aluminate phosphors And inorganic phosphors such as halophosphate chloride phosphors, garnet-based compound phosphors, and quantum dot phosphors.

また、樹脂層５中に硫化物蛍光体６に加えて光拡散材を分散させてもよい。このようにすれば、出射光の均質性を向上（出射光の色むらを抑制）させることができる。光拡散材としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等の無機粒子が挙げられる。   In addition, the light diffusing material may be dispersed in the resin layer 5 in addition to the sulfide phosphor 6. In this way, it is possible to improve the homogeneity of the emitted light (suppress the color unevenness of the emitted light). Examples of the light diffusing agent include inorganic particles such as silica, alumina and zirconia.

光拡散材の平均粒子径（Ｄ_５０）は５μｍ以下であることが好ましく、４μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以下であることがさらに好ましく、２μｍ以下であることが特に好ましい。光拡散材の平均粒子径が大きすぎると、光拡散効果が不十分となり、出射光の均質性向上の効果が得られにくくなる。一方、光拡散材の平均粒子径は０．３μｍ以上であることが好ましく、０．５μｍ以上であることがより好ましく、０．７μｍ以上であることがさらに好ましく、０．９μｍ以上であることが特に好ましい。光拡散材の平均粒子径が小さすぎると、レイリー散乱が優勢となり、出射光に波長依存性が生じ、かえって出射光の均質性が低下するおそれがある。 The average particle size (D ₅₀ ) of the light diffusing material is preferably 5 μm or less, more preferably 4 μm or less, still more preferably 3 μm or less, and particularly preferably 2 μm or less. When the average particle size of the light diffusing material is too large, the light diffusing effect becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain the effect of improving the homogeneity of the emitted light. On the other hand, the average particle diameter of the light diffusing material is preferably 0.3 μm or more, more preferably 0.5 μm or more, still more preferably 0.7 μm or more, and 0.9 μm or more Particularly preferred. If the average particle size of the light diffusing material is too small, Rayleigh scattering will be dominant, wavelength dependence of the emitted light will occur, and the homogeneity of the emitted light may be reduced.

樹脂層５を構成する樹脂と、光拡散材の屈折率差は０．４以下、０．３以下、０．２以下、０．１以下、０．０５以下、特に０．０３以下であることが好ましく、０．００１以上、０．００３以上、特に０．００５以上であることが好ましい。当該屈折率差が大きすぎると、後方散乱光（光入射側に散乱される光）の成分が多くなり、発光効率が低下する傾向がある。一方、当該屈折率差が小さすぎると、光拡散効果が不十分となり、出射光の均質性を向上させる効果が得られにくくなる。   The difference in refractive index between the resin forming the resin layer 5 and the light diffusing material is 0.4 or less, 0.3 or less, 0.2 or less, 0.1 or less, 0.05 or less, particularly 0.03 or less Is preferably 0.001 or more, 0.003 or more, and particularly preferably 0.005 or more. When the refractive index difference is too large, the component of the backscattered light (light scattered to the light incident side) increases, and the light emission efficiency tends to decrease. On the other hand, when the refractive index difference is too small, the light diffusion effect is insufficient, and it is difficult to obtain the effect of improving the homogeneity of the emitted light.

樹脂層５における光拡散材の含有量は１質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましい。光拡散材の含有量が少なすぎると、光拡散効果が不十分となり、出射光の均質性を向上させる効果が得られにくくなる。一方、樹脂層５における光拡散材の含有量は３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましい。光拡散材の含有量が多すぎると、後方散乱光の成分が多くなり、発光効率が低下する傾向がある。また、出射光の均質性が低下するおそれがある。   The content of the light diffusing material in the resin layer 5 is preferably 1% by mass or more, more preferably 5% by mass or more, and still more preferably 10% by mass or more. When the content of the light diffusion material is too small, the light diffusion effect becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain the effect of improving the homogeneity of the emitted light. On the other hand, the content of the light diffusing material in the resin layer 5 is preferably 30% by mass or less, and more preferably 20% by mass or less. When the content of the light diffusing material is too large, the component of the backscattered light tends to be large, and the light emission efficiency tends to decrease. In addition, the homogeneity of the emitted light may be reduced.

樹脂層５を構成する樹脂と、光拡散材の密度差が１ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましく、０．８ｇ／ｃｍ^３以下であることがより好ましく、０．５ｇ／ｃｍ^３以下であることがさらに好ましく、０．３ｇ／ｃｍ^３以下であることが特に好ましい。当該密度差が大きすぎると、樹脂マトリクス３中で光拡散材が沈降し、所望の光拡散効果が得られにくくなる。 A resin constituting the resin layer 5 is preferably a density difference of light diffusing material is 1 g / cm ³ or less, more preferably 0.8 g / cm ³ or less, is 0.5 g / cm ³ or less Is more preferable, and 0.3 g / cm ³ or less is particularly preferable. If the density difference is too large, the light diffusion material precipitates in the resin matrix 3, and it becomes difficult to obtain a desired light diffusion effect.

電極層７は特に限定されないが、一般に導電性の高い銀が使用される。上述したように、硫化物蛍光体６由来の硫化水素ガスが発生すると、電極層７が硫化水素ガスと反応して劣化するおそれがある。そのため、硫化水素ガスと反応性の低い金属（例えば金）で電極層７をメッキすることが好ましい。   The electrode layer 7 is not particularly limited, but generally silver having high conductivity is used. As described above, when hydrogen sulfide gas derived from the sulfide phosphor 6 is generated, the electrode layer 7 may react with the hydrogen sulfide gas and deteriorate. Therefore, it is preferable to plate the electrode layer 7 with a metal (for example, gold) having low reactivity with hydrogen sulfide gas.

ボンディングワイヤ８も一般に銀が使用される。よって、電極層７と同様に、硫化水素ガスとの反応を抑制するため、硫化水素ガスと反応性の低い金属（例えば金）でメッキすることが好ましい。   The bonding wire 8 is also generally silver. Therefore, as with the electrode layer 7, in order to suppress the reaction with hydrogen sulfide gas, it is preferable to plate with a metal (for example, gold) having low reactivity with the hydrogen sulfide gas.

１…筐体
２…蓋材
３…パッケージ
４…光源
５…樹脂層
６…硫化物蛍光体
７…電極層
８…ボンディングワイヤ
１０…発光デバイス
Ｌ１…励起光
Ｌ２…合成光 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Housing | casing 2 ... Lid material 3 ... Package 4 ... Light source 5 ... Resin layer 6 ... Sulfide fluorescent substance 7 ... Electrode layer 8 ... Bonding wire 10 ... Light emitting device L1 ... Excitation light L2 ... Synthetic light

Claims (3)

筐体及び蓋材からなるパッケージと、
筐体の底部に配置される、励起光を出射する光源と、
光源を封止する樹脂層と、
樹脂層に分散した硫化物蛍光体と、
を備えることを特徴とする発光デバイス。 A package comprising a housing and a lid;
A light source for emitting excitation light, disposed at the bottom of the housing;
A resin layer for sealing the light source,
Sulfide phosphor dispersed in resin layer,
A light emitting device comprising: 筐体の底部に電極層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光デバイス。   The light emitting device according to claim 1, wherein an electrode layer is formed on the bottom of the housing. 電極層がメッキされていることを特徴とする請求項２に記載の発光デバイス。   The light emitting device according to claim 2, wherein the electrode layer is plated.