JP4125878B2 - Light emitting device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は発光装置に関し、特に半導体発光素子などの発光素子と蛍光体などの波長変換手段とを組み合わせた発光装置に関する。
【従来の技術】
半導体発光素子およびそれを搭載した発光装置は、コンパクト且つ低消費電力であり、信頼性にも優れるなどの多くの利点を有し、近年では、高い発光輝度が要求される室内外での表示装置、鉄道・交通信号、車載用灯具などに幅広く応用されつつある。
【０００２】
特に、窒化ガリウム系半導体を用いた発光素子が最近、注目されている。窒化ガリウム系半導体は、直接遷移型のIII−Ｖ族化合物導体であり、比較的短い波長領域において高効率で発光させることができるという特徴を有する。
【０００３】
なお、本明細書において「窒化ガリウム系半導体」とは、ＢｘＩｎｙＡｌｚＧａ１−ｘ−ｙ−ｚＮ（０≦ｘ，ｙ≦１，ｚ≦１，ｘ＋ｙ＋ｚ≦１）なる化学式において組成比ｘ、ｙ及びｚを零から１の範囲で変化させたすべての組成の半導体を含むものとし、さらにＶ族元素としてＰ（リン）やＡｓ（ヒ素）を含有したものも包含するものとする。例えば、ＩｎＧａＮ（ｘ＞０、ｙ＝０）も「窒化ガリウム系半導体」に含まれるものとする。
【０００４】
窒化ガリウム系半導体は、組成ｘ及びｙを制御することによってバンドギャップが１．８９〜６．２ｅＶまで変化するために、ＬＥＤや半導体レーザの材料として有望視されている。特に、青色や紫外線の短波長領域で高輝度の発光を得る可能性があるため、急速に開発が進められている。
【０００５】
しかし、このような従来の半導体発光素子においては、優れた単色性ピーク波長を有するため、例えば、中間光などを得るためには、複数の発光色の発光素子を隣接して配置する必要がある。
【０００６】
これに対して、蛍光体により波長変換を行う発光装置が提案されている。
【０００７】
図２０は、特開平５−１５２６０９号公報に開示された発光ダイオードを表す模式図である。
【０００８】
また、図２１は、特開平７−９９３４５号公報に開示された発光ダイオードを表す模式図である。
【０００９】
図２０に開示された発光ダイオードの場合、発光素子１１１はメタルステム１０２の上にマウントされ、樹脂モールド１０４により封止されている。そして、この樹脂モールド１０４に蛍光染料１０５が添加されている。蛍光染料１０５は、発光素子１１１からの発光により励起されて蛍光を発する。
【００１０】
一方、図２１に開示された発光ダイオードの場合、発光チップ１１１リードフレーム１２０のカップ１３０にマウントされ、第１樹脂１４０及び第２の樹脂１５０によりモールドされている。そして、第１の樹脂１４０に波長変換材料１６０が添加されている。波長変換材料１６０は、発光チップ１１１の発光波長を他の波長に変換し、またはその一部を吸収する作用を有する。
【００１１】
以上説明した従来の発光装置においては、発光素子から放出された光を波長変換することにより、発光素子の発光波長とは異なる波長の光を得ることができる点で便利である。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これら従来の発光装置においては、発光波長をダイナミックに変化させたり、点灯状態と非点灯状態とで異なる波長の光を得ることは困難であった。
【００１３】
例えば、波長が異なる複数種類の発光色を得るためには、図２０乃至図２１に例示したような発光装置を複数種類、用意する必要がある。これらそれぞれの発光装置においては、添加する蛍光体の組成や材料を予め変えておく。そして、必要とされる発光波長に応じて、これらいずれかの発光装置を適宜点灯させる必要がある。従って、複数の発光色を得るためには複数の発光装置を隣接して配置する必要があり、不便であった。
【００１４】
一方、これら従来の発光装置においては、発光素子が非点灯状態においては、蛍光体も非点灯状態となるため、例えば、避難誘導灯や保安灯などの用途に用いることが適当でないという問題があった。つまり、停電などによって光源となる発光素子が消灯すると、蛍光体から放出される２次光も停止するために、非常用あるいは安全表示用などとしての用途にそのままで用いることは困難であった。
【００１５】
本発明はかかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、発光波長を可変とし、あるいは発光素子が非点灯状態においても、発光が得られる発光装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様によれば、第１の波長をピークとする１次光を放出する発光素子と、前記発光素子から放出される前記１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第２の波長をピークとする第１の２次光を放出する第１の波長変換材料と、前記発光素子から放出される前記１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第３の波長をピークとする第２の２次光を放出する第２の波長変換材料と、周波数及びデューティー比の少なくともいずれかを可変とした駆動パルスを前記発光素子に供給する可変パルス駆動源と、を備え、前記第１の波長変換材料は、前記第２の波長変換材料の１０倍以上の減衰時間を有し、前記可変パルス駆動源から前記発光素子に供給する駆動パルスの周波数及びデューティー比の少なくともいずれかを変化させることにより、発光色の色調を変化可能としたことを特徴とする発光装置が提供される。
【００１７】
上記構成によれば、ＤＣで発光させる場合と、パルス駆動させる場合とで同一素子で異なる色調を得られる。また、点灯時と電力供給が停止した時とで異なる発光色を単一素子で得ることが可能となる。
【００１８】
ここで、前記発光素子から放出される前記第１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第４の波長をピークとする第３の２次光を放出する第３の波長変換材料をさらに備え、前記第３の波長変換材料は、前記第２の波長変換材料の１０倍以上の減衰時間を有するものとすることができる。
【００１９】
このようにすれば、パルス駆動の際の色調のバリエーションを増やせるメリットの他に、停電時（電力供給停止時）の色調を任意に設定することが可能となる。
【００２０】
またここで、前記第１の波長変換材料の減衰時間と前記第３の波長変換材料の減衰時間とが実質的に異なるものとすることができる。
【００２１】
このようにすれば、パルス駆動の際の色調のバリエーションを確実に増やせるメリットの他に、停電時（電力供給停止時）の色調を時間の経過とともに変化させることが可能となる。
【００２４】
また、前記第１及び第２の波長変換材料は、蛍光体であり、前記蛍光体は、シリコーン樹脂の中に分散されてなるものとすると、樹脂の劣化やクラックなどの発生も抑制でき、高い信頼性の発光装置を得ることができる。
【００２５】
さらにここで、前記シリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳＡ値で５０以上であるものとすれば、強度も十分であり、高い信頼性を得ることができる。
【００２６】
またさらに、前記シリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳＡ値で９０以下であるものとすれば、機械的な強度に関する信頼性を確実なものとすることができる。
【００２７】
一方、前記シリコーン樹脂は、硬化前の粘度が１００ｃｐ以上１００００ｃｐ以下の範囲にあるものとすれば、比重や粒径が異なる複数種類の蛍光体などの波長変換材料の偏析を防ぎ、樹脂中に均一に分散させることが確実となる。
【００２８】
また、前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体を発光層として有し、前記第１の波長変換材料は、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｄｙと、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、Ｄｙのいずれかであるものとすれば、高い効率で蛍光体を励起して高い輝度の発光装置を実現することができる。
【００２９】
以上説明した本発明の構成によれば、短波長発光素子の駆動方法によって表示部の色調を任意に設定することが可能な表示装置が可能となる。この表示装置はブラックライト等の光源を設置する必要が無いためコンパクトで持ち運びも可能である。更に、電源も通常の家庭用コンセント等から供給することも可能である。
【００３０】
さらにまた、光源に用いる短波長発光素子はＧａＮやＳｉＣなどのように環境に対して影響を与える虞の少ないない材料系である点も好適である。つまり、本発明の発光装置を利用した表示装置などを屋外等に設置した場合でも、万が一の破損時を想定した対応設計がより柔軟となる点で便利である。
【００３１】
なお、本願において「シリコーン樹脂」とは、アルキル基やアリール基などの有機基をもつケイ素原子が酸素原子と交互に結合した構造を骨格として有する樹脂をいう。もちろん、この骨格に他の添加元素が付与されたものも「シリコーン樹脂」に含むものとする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００３３】
図１は、本発明の実施の形態にかかる発光装置の構成を概念的に表した模式図である。すなわち、本発明の発光装置は、半導体発光素子ＬＳと、複数種類の波長変換材料ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３・・・と、を有する。半導体発光素子ＬＳは、例えば発光ダイオードや半導体レーザなどの構造を有し、所定の波長の１次光ＰＬを放出する。発光素子ＬＳから放出された１次光ＰＬは、波長変換材料ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３・・・に入射する。
【００３４】
これら波長変換材料は、１次光ＰＬを吸収してそれとは異なる波長を有する光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・を２次光として放出する。このような波長変換材料としては、例えば蛍光体を用いることができる。なお、図１においては、３種類の波長変換材料を表したが、本発明はこれに限定されるものではなく、波長変換材料は、２種類のみ、あるいは４種類以上設けることもできる。
【００３５】
本発明においては、複数種類の波長変換材料ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３・・・のうちの少なくともいずれかの減衰時間が、他の波長変換材料よりも長いことを特徴とする。
【００３６】
一般に、蛍光体などの波長変換材料の場合、放出される２次光の強度は、次の２式のいずれかにより近似することができる。
Ｉｔ＝Ｉ０ｅ−ａｔ （１）
Ｉｔ＝Ｉ０ｔ−ｎ （２）
ここで、Ｉｔは、１次光の供給が停止してから時間ｔが経過した時の２次光の強度、Ｉ０は、一次光の供給が停止した瞬間の２次光の強度、ｅは自然対数の底である。
【００３７】
上記（１）式は、２次光の強度が指数関数で減数する場合を表し、ａは減衰時間定数に対応する。また、上記（２）式は、２次光の強度が時間のべき乗に従う場合を表し、ｎは減衰時間定数に対応する。
【００３８】
本発明においては、これらのような２次光の減衰特性を想定した場合に、組み合わせられる他の波長変換材料と比較して長い減衰時間を有する波長変換材料を用いる。
【００３９】
例えば、図１に表した例においては、波長変換材料ＦＬ１は、他の波長変換材料ＦＬ２、ＦＬ３・・・と比較して特に長い減衰時間を有する。その減衰特性は、図１に挿入した減衰特性グラフに例示した如くである。これらのグラフにおいて、横軸は時間、縦軸は２光の強度を表し、また、時間ｔ１は、１次光の供給を停止した時刻を表す。
【００４０】
図１の例においては、波長変換材料ＦＬ１は、他の波長変換材料ＦＬ２、ＦＬ３と比較して、特に長い減衰時間を有する。このように、他の波長変換材料と比較して長い減衰時間を有する波長変換材料を本願明細書では、「長減衰波長変換材料」と称する。長減衰波長変換材料は、発光装置に組み合わせられる他の波長変換材料の１０倍以上の減衰時間を有することが望ましく、１００倍以上の減衰時間を有することがより望ましい。
【００４１】
またここで、「減衰時間」とは、１次光の供給を停止して得られる２次光の減衰特性において、初期値（１次光の供給時）の１／１０に低下するまでの時間と定義する。
【００４２】
このような長残光波長変換材料を用いることにより、発光素子ＬＳからの１次光の供給が停止した後においても、しばらくの間は、波長変換材料ＦＬ１から２次光が放出される。
【００４３】
図２は、１次光が供給されている状態と、供給が停止した後しばらくの間における発光装置からの発光スペクトルを例示するグラフ図である。すなわち、同図において横軸は波長、縦軸は発光強度を表す。
【００４４】
発光素子ＬＳが点灯状態においては、波長変換材料ＦＬ１〜ＦＬ３のすべてが励起され、図２（ａ）に表したように、２次光Ｌ１〜Ｌ３がそれぞれ放出される。
【００４５】
これに対して、発光素子ＬＳが非点灯状態となると、減衰時間の短い波長変換材料ＦＬ２、ＦＬ３からの２次光Ｌ２、Ｌ３の放出も停止する。しかし、減衰時間の長い波長変換材料ＦＬ１は、その減衰時間に応じて２次光Ｌ１を放出し続ける。
【００４６】
従って、発光素子ＬＳが点灯している状態と、非点灯となった状態とでは、発光装置から放出される光のスペクトルが異なる。例えば、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３をそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）とした時には、点灯状態（図２（ａ））においては、それらを合成した白色光が得られ、一方、非点灯状態（図２（ｂ））においては、Ｌ１すなわちＲ（赤）の発光が得られることとなる。
【００４７】
後に本発明の実施例としても説明するように、蛍光体の中には、減衰時間が極めて長く、３０時間以上も発光を肉眼で視認可能なものがある。このような減衰特性を有する蛍光体としては、例えば、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｄｙ（緑色発光：根本特殊化学株式会社製）、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、Ｄｙ（青色発光：根本特殊化学株式会社製）などを挙げることができる。これらの蛍光体の物性の一部を、ＺｎＳ：Ｃｕとともに以下の表に紹介する。
【００４８】
【表１】

Figure 0004125878
上記表において、「残光輝度」とは、常用光源Ｄ６５を用い４００ｌｘの照度で２０分間照射した後１０分間経過後の残光輝度をいうものとする。
【００４９】
また、本願明細書において、「残光時間」とは、常用光源Ｄ６５を用い２００ｌｘの照度で４分間照射した後残光輝度が０．３２ｍｃｄ／ｍ２までに減衰する時間をいうものとする。
【００５０】
従って、このように長い残光時間を有する蛍光体を使えば、発光素子ＬＳからの１次光の供給が停止した後も、数時間乃至数１０時間という長時間に亘って波長変換材料ＦＬ１からの２次光が得られる。
【００５１】
このように、１次光の光源の点灯状態と非点灯状態において、それぞれ異なる色の発光が生ずると、例えば、避難誘導灯や保安灯あるいは各種の安全灯などに用いて好適である。つまり、従来の発光装置の場合には、電源や発光素子ＬＳの故障により１次光の光源が非点灯状態となると、波長変換材料からの２次光も直ちに消灯してしまい、本来の表示機能を喪失してしまう。
【００５２】
これに対して、本発明の発光装置は、発光素子ＬＳの故障などによって、仮に１次光の供給が停止されても、直ちに非点灯状態とはならず、波長変換材料の減衰時間に応じて点灯状態が維持される。しかも、その発光色は、図２に例示したように正常な点灯状態とは異なるので、１次光が消灯していることがすぐに判別できる。つまり、１次光の光源（発光素子ＬＳ）が故障したような場合でも、表示装置としての機能は維持しつつ、その故障が一目で分かるようになる。
【００５３】
この用途のためには、用いる波長変換材料の残光時間が１時間以上であることが望ましく、さらに残光時間が１０時間以上であることがより望ましい。
【００５４】
一方、本発明の発光装置は、パルス発光させた場合に、そのデューティに応じて発光色を変えることも可能である。
【００５５】
図３は、可変パルス駆動源を備えた本発明の発光装置を表す模式図である。
すなわち、同図に表した発光装置は、図１に例示したような構成を有する発光ユニットＥＵに加えて、可変パルス駆動源ＶＰＳを備える。可変パルス駆動源ＶＰＳは、駆動パルスを発光ユニットの発光素子ＬＳに供給し、さらに、その駆動パルスの周波数あるいはデューティー比の少なくともいずれかを可変にすることができる。
【００５６】
図４乃至図６は、本発明の発光装置をパルス駆動した状態を説明するための概念図である。すなわち、これらの図面において（ａ）は発光装置に印加する駆動波形を表すグラフ図、（ｂ）は波長変換材料から放出される２次光の強度の時間変化、（ｃ）は発光装置の発光スペクトル、をそれぞれ表す。
【００５７】
まず、図４を参照しつつ説明すると、同図（ａ）に表したように、駆動パルス周期Ｔｐに対して、パルスのオン期間をＴ１とした場合は、オン期間Ｔ１が経過した後の、波長変換材料ＦＬ１の残光の減衰特性ＤＣ１、波長変換材料ＦＬ２、ＦＬ３の残光の減衰特性ＤＣ２、ＤＣ３は、それぞれ同図（ｂ）に表した如くとなる。ここでは、便宜上、ＤＣ２とＤＣ３が同様の減衰特性を有するものとした。
【００５８】
この場合の発光スペクトルは、図４（ｃ）に表した如くであり、波長変換材料ＦＬ１からの２次光Ｌ１の強度に対して波長変換材料ＦＬ２とＦＬ３からの２次光Ｌ２、Ｌ３の強度は低い。
【００５９】
これに対して、図５（ａ）に表したように、駆動パルスのデューティ比を大きくしてオン期間をＴ２とした場合には、２次光Ｌ１に対するＬ２とＬ３の強度の比率が高くなり、色調が変化する。
【００６０】
さらに、図６（ａ）に表したように、駆動パルスのデューティー比を大きくしてオン期間をＴ３とすると、２次光Ｌ１に対するＬ２とＬ３の強度の比率がさらに高くなる。
【００６１】
以上説明したように、本発明によれば、複数の波長変換材料の減衰特性の違いを利用し、駆動パルスのデューティー比を変えることによって発光波長スペクトルを変化させることができる。なお、この目的のためには、上述したような減衰時間が数時間以上にも及ぶような減衰特性は必ずしも必要ではない。すなわち、駆動パルスの周期程度の時間範囲で見たときに他の蛍光体と比較して減衰時間が長ければ、図４乃至図６に表したような作用を得ることができる。
【００６２】
なお、図４乃至図６においては、パルスの立ち下がり時の残光の差について説明するために、パルス立ち上がりの発光特性については、各波長変換材料において便宜上同一とした。
【００６３】
次に、本発明の変型例について説明する。
【００６４】
本発明においては、２種類以上の長残光波長変換材料を用いることもできる。
【００６５】
図７は、本発明の変型例にかかる発光装置の構成を概念的に表した模式図である。同図については、図１乃至図６に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６６】
本変型例においては、波長変換材料ＦＬ１、ＦＬ２、ＦＬ３・・・のうちで、波長変換材料ＦＬ１とＦＬ２が長減衰特性を有する。
【００６７】
このように複数の長残光波長変換材料を用いると、図２に関して前述したように、半導体発光素子ＬＳが非点灯となった状態における発光色の色調をさまざまに調節することが可能となる。同時に、図４乃至図６に関して前述したように、パルス駆動させた場合にも、デューティー比に応じた色の選択範囲をさまざまに調節することが可能となる。これは、波長変換材料ＦＬ１とＦＬ２の減衰時間を異なるものした場合にもさらに顕著に得られる効果である。
【００６８】
またさらに、本変型例によれば、波長変換材料ＦＬ１とＦＬ２の減衰時間を異なるものとした場合には、半導体発光素子ＬＳの消灯後に時間の経過とともに色調が変化するという効果が得られる。つまり、一次光ＰＬの供給が停止した後は、波長変換材料ＦＬ１とＦＬ２からの２次光がそれらの減衰時間に応じて放出される。従って、最小は両方からの２次光が混合した発光色が得られるが、所定の時間が経過すると、減衰時間が短い２次光は消滅し、減衰時間が長い２次光の色に変化する。従って、一次光ＰＬが消灯してからの時間の経過を判断することが可能となる。
【００６９】
以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明する。
【００７０】
（第１の実施例）
図８は、本発明の第１の実施例としての発光装置の要部断面構造を表す模式図である。
【００７１】
すなわち、同図は、いわゆる「砲弾型」と呼ばれる発光装置に本発明を適用した具体例を表す。半導体発光素子１１は、一対のリード１６、１７のカップ部１３にマウントされている。そして、半導体発光素子１１からそれぞれのリードフレームに、ワイア１４、１４が接続されている。半導体発光素子１１は、インナーモールド樹脂１８により封止され、さらにその外側をアウターモールド樹脂１２により封止されている。
発光素子１１としては、サファイアあるいはＳｉＣなどの基板の上に形成した発光波長が４５０ｎｍ以下の窒化ガリウム系半導体発光素子を用いる。
【００７２】
そして、インナーモールド樹脂（あるいはバインダ）１８に、波長変換材料として３種類の蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・・が分散されている。本実施例においては、これら蛍光体として、近紫外光いわゆるＵＶ−Ａで励起可能な、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の２次光が得られる可視発光の蛍光体を用いる。
【００７３】
またここで、例えばＧ（緑）発光蛍光体として長減衰特性を有する蛍光体を用い、Ｂ（青）、Ｒ（赤）発光蛍光としては通常の減衰特性を有する蛍光材料を選択することができる。長減衰特性を有する蛍光体としては、例えば、緑色を放出する蛍光体として、前述したＳｒＡ１２０４：Ｅｕ、Ｄｙを用いることができる。また、これより減衰時間が短い通常の減衰特性を持つ蛍光体としては、青色を放出する蛍光体として、（Ｓｒ、Ｃａ、Ｂａ、Ｅｕ）１０（ＰＯ４）６・Ｃｌ２、赤色を放出する蛍光体として、Ｌａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｓｍなどを用いることができる。
【００７４】
上述の緑色発光の長残光蛍光体の減衰時間は２０００分以上であり、通常の減衰時間を有する青色発光及び赤色発光の蛍光体の減衰時間は数１０マイクロ秒程度である。
【００７５】
以下、本実施例の発光装置の製造方法について説明する。
【００７６】
図９乃至図１１は、本実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。
【００７７】
まず、図９（ａ）に表したように、半導体発光素子１１を、接着剤等２１によってカップ１３内にマウントする。この段階では、リード１６及び１７は、リードフレーム２８から切り離されていない。
【００７８】
次に、図９（ｂ）に表したように、この半導体発光素子１１のｐ側、ｎ側電極とリード１６、１７とをそれぞれ、金（Ａｕ）などのボンディングワイア１４により接続する。
【００７９】
続いて、図９（ｃ）に表したように、リード１７のカップ１３内部に蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ・・を添加したインナーモールド樹脂（あるいはバインダ）１８を滴下する。このようにして、図１０（ａ）に表したようにカップ内に蛍光体が含有されたインナーモールドが充填される。
【００８０】
またここで、本発明者の試作検討の結果によれば、インナーモールド樹脂１８として、シリコーン樹脂を用いると良好な結果が得られることが判明した。
【００８１】
すなわち、シリコーン樹脂は、エポキシ樹脂などと比較すると、脆性が低く、クラックが生じにくい。また、シリコーン樹脂は、リード１６、１７などとの付着強度も強く、耐湿性が高く温度ストレスによるクラックや剥離も少ない。また、シリコーン樹脂を充填することにより周囲の温度変化による発光素子１１およびＡｕワイヤ１４に対する樹脂ストレスを著しく軽減させることができる。
【００８２】
本発明者は、この観点からさらに検討を進めた結果、シリコーン樹脂の中でも、硬度が高い「ゴム状」のシリコーン樹脂を用いると優れた結果が得られることを見出した。すなわち、シリコーン樹脂としては、通常は、ＪＩＳ規格の硬度であるＪＩＳＡ硬度値がおよそ３０〜４０のものが広く知られている。これは、「ゲル状」に近い物性を有し、物理的に柔らかいものである。以下、このシリコーン樹脂を「ゲル状シリコーン樹脂」と称する。
【００８３】
こに対して、「ゴム状シリコーン樹脂」は、ＪＩＳＡ硬度がおよそ５０〜９０の範囲にある。ちなみに、従来の発光装置の封止体材料として広く用いられているエポキシ樹脂は、ＪＩＳＡ硬度がおよそ９５前後である。
【００８４】
本発明者は、「ゴム状シリコーン樹脂」と「ゲル状シリコーン樹脂」とを独自に比較検討した結果、以下の知見を得た。
【００８５】
（１）ゲル状シリコーン樹脂の場合、発光装置のリードを半田付けする際などに加熱すると軟化し、アウターモールド樹脂１２との界面において剥離などが生ずる場合があった。これに対して、ゴム状シリコーン樹脂の場合は、このような現象は見られず、１１０℃を越える条件においても、発光装置が安定した動作を示した。
【００８６】
（２）ゲル状シリコーン樹脂は柔らかいため、発光素子１１やワイア１４に与えるストレスは小さい反面、外力に対して弱いという欠点を有する。すなわち、アセンブリやその他取り扱いの際にストレスが与えられる場合がある。
【００８７】
これに対して、ＪＩＳＡ硬度が５０〜９０のゴム状シリコーン樹脂を用いた場合には、発光装置の選別やアセンブリ時における選別装置やアセンブリ装置によるシリコーン樹脂の変形を防止できる。
【００８８】
以上（１）及び（２）に説明したように、シリコーン樹脂の中でも、ゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、発光特性、信頼性、機械的強度などをさらに改善できる。
【００８９】
シリコーン樹脂の硬度を上げる方法のひとつとしては、チクソ性付与剤を添加する方法を挙げることができる。
【００９０】
また、シリコーン樹脂を充填する際には、開口の狭いノズルを通して、カップ１３にマウントされた発光素子１１の上に滴下する。しかる後に、硬化させて形成する。この際に、特に硬化前の粘度が１００ｃｐ〜１００００ｃｐのシリコーン樹脂を用いると、発光素子１１やワイア１４に過度のストレスを与えることなく、狭い開口部にもくまなく充填でき、また硬化の際の残留ストレスも十分に低い範囲に抑制できることが分かった。またさらに、この粘度の範囲においては、蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが均一に分散され、比重の相違などによって硬化前に偏析するというような問題が抑制できた。
【００９１】
すなわち、シリコーン樹脂、特にゴム状シリコーン樹脂を用いることにより、従来のエポキシ樹脂に生じることがあった、クラックや剥離、あるいはワイアの断線などの可能性を低減することができることが確認された。
【００９２】
ところで、シリコーン樹脂を用いると、半導体発光素子１１から放出される光あるいは発光装置の外部から侵入する光に対する耐久性も改善されるという効果も得られる。すなわち、エポキシ樹脂の場合、光の照射により変色が生じ、当初は透明であっても、長期間の使用のより光透過率が低下するという問題があった。
【００９３】
この現象は、光の波長が短いほど顕著となり、例えば、紫外線が照射された場合には、当初は透明なエポキシ樹脂が変色し、黄色から茶褐色さらには黒色になる。その結果として、光の取り出し効率が大幅に低下するという問題が生ずることがある。このような紫外線は、発光装置の外部から侵入する場合もある。
【００９４】
これに対して、本発明者は、独自の試作検討の結果、シリコーン樹脂を用いると極めて良好な結果が得られることを知得した。すなわち、シリコーン樹脂を用いた場合、紫外線などの短波長光を長期間照射しても、変色などの劣化は殆ど生じない。その結果として、耐光性あるいは耐候性に優れた発光装置を実現できる。
【００９５】
以上詳述したように、シリコーン樹脂によるインナーモールドを実施したら、次に、図１０（ｂ）に表したように、樹脂により全体をキャスティングしてレンズを兼ねたアウターモールド１２を形成する。
【００９６】
樹脂の硬化後、図１０（ｃ）に表したように、成型用の型２４から外し、リードフレーム２８からそれぞれのリード１６、１７をそれぞれ切り離して、図１１に表したように発光装置の要部が完成する。
【００９７】
こうして完成した発光装置は、蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの配合比によって連続通電状態では白色に発光する。
【００９８】
図１２は、連続通電状態における本実施例の発光装置の発光スペクトルを表すグラフ図である。ＲＧＢの発光スペクトルのピーク高さはそれぞれ異なるが、波長に対する強度の積分値のバランスを好適とすることにより、白色の発光が得られる。
【００９９】
これに対して、電力供給を停止すると、Ｂ（青）蛍光体とＲ（赤）蛍光体は減衰時間が数１０μｓｅｃと短いので電力供給停止と同時に２次光の放出を停止する。しかし、Ｇ（緑）蛍光体は、減衰時間が極めて長いために２次光の放出を続ける。
【０１００】
図１３は、このように電力供給を停止した後しばらくの間の発光スペクトルを表すグラフ図である。同図にも表したように、緑色の発光が継続する。
【０１０１】
図１４は、連続通電状態と、通電停止後の状態とにおける発光スペクトルを重ねて表したグラフ図である。すなわち、同図の実線は連続通電時のスペクトルを表し、波線は通電停止後のスペクトルを表す。
【０１０２】
こうして、本実施例の発光装置は、連続通電時と通電停止後とで異なる発光色で利用することが可能である。
【０１０３】
一方、本実施例の発光装置は、電力供給を断続的に行うと、長残光のＧ（緑）蛍光体の色調への寄与が高くなり発光の色度点もＧ（緑）方向へと変動する。
【０１０４】
図１５は、繰り返しパルス状の電力供給に対する出力信号性を例示するグラフ図である。すなわち、同図（ａ）は入力信号、同図（ｂ）は蛍光体の発光特性を表す。
【０１０５】
パルス状の電力供給に対して、蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃは、それぞれの減衰時間に応じた発光特性を示す。すなわち、入力信号の立下りに対応して２次光の出力の立下りは、減衰時間が短い蛍光体１０Ｂ、１０Ｃと長残光蛍光体１０Ａとで大きく異なる。
【０１０６】
その結果として、繰り返しパルスの周波数が高い時には白色に近く、パルスが低い時には緑色が強い色調へとずれることになる。また、パルスのデューティー比が大きい時には白色に近く、デューティー比が小さくなると緑色が強い色調へとずれる。
【０１０７】
なお、上述した具体例においては、長残光蛍光体としてＧ（緑）のみを用いているが、他の色を用いても良い。
【０１０８】
（第２の実施例）
次に、本発明の第２の実施例として、Ｇ（緑）とＢ（青）の２種類の長残光蛍光体を用いた発光装置について説明する。
【０１０９】
図１６は、本実施例の発光装置の断面構造を表す模式図である。すなわち、同図の発光装置は、表面実装型（Surface Mounting Device：ＳＭＤ）などと称される装置であり、一対のリード５６、５７が樹脂外囲体５２の中に埋め込まれ、その一方のリード５６の上に半導体発光素子５０が導電性接着剤５１によってマウントされている。半導体発光素子５０は、このようにしてリード５６に一方の電極が接続された状態となる。さらに、半導体発光素子５０の上面に設けられた電極とリードの他方とがワイア５３によって接続されている。また、半導体発光素子５０は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の２次光を放出する３種類の蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが混合された樹脂６０により埋め込まれている。
【０１１０】
ここでも、樹脂６０の材料としては、硬化前の粘度が１００ｃｐ〜１００００ｃｐのゴム状シリコーン樹脂を用いると、第１実施例に関して前述したように、各種の作用効果が得られる点で有利である。
【０１１１】
半導体発光素子５０としては、導電性のＳｉＣあるいはＧａＮなどの基板上に形成された発光波長４５０ｎｍ以下の窒化ガリウム系半導体発光素子を用いることができる。
【０１１２】
また、長残光蛍光体としては、緑色発光のＳｒＡ１２Ｏ４ と、青色発光のＳｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、Ｄｙを用いた。また、通常の減衰時間を有する蛍光体として、赤色発光のＬａ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ、Ｓｍを用いた。
【０１１３】
以下、本実施例の発光装置の製造方法について説明する。
【０１１４】
図１７は、本実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程図である。
【０１１５】
まず、図１７（ａ）に表したように、半導体発光素子５０を、半田あるいは導電性ペーストなどの接着剤５１によって樹脂外囲体５２の表面に露出しているリード５６の上にマウントする。
【０１１６】
次に、同図（ｂ）に表したように、この半導体発光素子５０の上部電極とリード５７とを金（Ａｕ）などのボンディングワイア５３で接続する。
【０１１７】
一方、これと並行して、図１７（ｃ）に表したように、例えば、シリコーン樹脂６０Ａにチクソ性付与剤６０Ｂを添加するなどの方法により、充填樹脂あるいはバインダー６０を調整する。そして、図１７（ｄ）に表したように、このバインダーあるいは充填樹脂にＲ（１０Ａ）Ｇ（１０Ｂ）Ｂ（１０Ｃ）蛍光体などを所望の色調に合わせた配合比で分散する。また、この際に、光拡散材（５９）などを適宜分散させてもよい。
【０１１８】
次に、図１７（ｅ）に表したように、このようにして調整した充填剤を樹脂外囲体５２の凹部に充填する。この際に、ディスペンサーＤＰなどを利用して、気泡などを巻き込まないように凹部の端から徐々に充填することが望ましい。
【０１１９】
次に、適宜加熱処理などを施すことにより、図１７（ｆ）に表したように、充填した樹脂（あるいはバインダ）を硬化させて、蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃを固定する。
【０１２０】
最後に、図示しないリードフレームからリード５６、５７を切り離し、折り曲げて成形することにより、図１７（ｇ）に表したように発光装置が完成する。
【０１２１】
なお、半導体発光素子５０が、導電性基板の上に形成されたものではなく、サファイアなどの絶縁性基板の上に形成されたものである場合には、素子の上面にｐ側電極とｎ側電極が設けられるため、図１７（ｈ）に例示ように、素子５０に接続されるボンディングワイアは２本となる。
【０１２２】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
【０１２３】
例えば、本発明の発光装置の形態は、図８や図１６などに表したものには限定されず、その他各種の形態を用いて同様の作用効果を得ることができる。
【０１２４】
図１８は、その一例を表す模式図である。同図に例示した発光装置は、図８に表したものと同様の「砲弾型」の形態を有し、図８に表したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略するが、アウターモールド樹脂１２にも蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが分散されている点が異なる。
【０１２５】
また、図１９も、本発明の発光装置として適用可能な形態を例示する模式図である。同図は、「ステム」などと称される形態を表し、一対のリード１６、１７を有するステム１９の上面に半導体発光素子１１がマウントされ、その周りが樹脂１５によりモールドされている。この樹脂１５に、蛍光体１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが分散されている。
【０１２６】
本発明の発光装置は、その他、「面発光型」「ドーム型」「メータ指針型」「７セグメント型」「アレイ型」「カン封止型」をはじめとした各種の形態により同様の作用効果を得ることができる。
【０１２７】
また、本発明において用いる発光素子も、具体例として挙げたものには限定されず、必要とされる発光色や組み合わせる波長変換材料の特性などに応じて適宜決定することができる。
【０１２８】
同様に、波長変換材料についても、必要とされる発光色や残光の持続時間、あるいは半導体発光素子の発光特性などに応じて適宜選択することができる。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、長残光波長変換材料を用いることにより、連続で発光させる場合と、パルス駆動させる場合とで同一素子で異なる色調を得られる。
【０１２９】
また、本発明によれば、長残光波長変換材料を用いることにより、１次光の光源の点灯時のみならず、電力供給が停止した時にも発光を単一素子で得ることが可能となる。この電力供給停止時の色調は、長残光蛍光体の種類・配合比で任意に設定することができる。
【０１３０】
さらに、本発明によれば、減衰特性が異なる複数の長残光蛍光体を組み合わせることによって、停電後の経過時間や発光の残り時間によって色調の異なる表示が可能となる。
【０１３１】
さらに、本発明によれば、指向性の高いＬＥＤを用いることで必要部分のみへ光照射を行う設計が可能である。このため、緊急時の点灯数の削減等の最低限の電力供給設計が可能となり、長時間の使用が可能である。
【０１３２】
またさらに、本発明によれば、薄型、軽量、小型の発光装置が実現可能であるため、これまで設置に制約のあった場所、例えば曲面を有する壁面や設置スペースが少ない場所などへの設置が可能となる。
【０１３３】
またさらに、本発明の発光装置を携帯電話やモバイルＰＣなどのモバイル機器のバックライトとして用いると、その長減衰特性により、消費電力を押さえながら長時間視認可能な表示が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる発光装置の構成を概念的に表した模式図である。
【図２】１次光が供給されている状態と、供給が停止した後しばらくの間における発光装置からの発光スペクトルを例示するグラフ図である。
【図３】可変パルス駆動源を備えた本発明の発光装置を表す模式図である。
【図４】本発明の発光装置をパルス駆動した状態を説明するための概念図である。
【図５】本発明の発光装置をパルス駆動した状態を説明するための概念図である。
【図６】本発明の発光装置をパルス駆動した状態を説明するための概念図である。
【図７】本発明の変型例にかかる発光装置の構成を概念的に表した模式図である。
【図８】本発明の第１の実施例としての発光装置の要部断面構造を表す模式図である。
【図９】本発明の第１実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。
【図１０】本発明の第１実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。
【図１１】本発明の第１実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程断面図である。
【図１２】連続通電状態における第１実施例の発光装置の発光スペクトルを表すグラフ図である。
【図１３】電力供給を停止した後しばらくの間の発光スペクトルを表すグラフ図である。
【図１４】連続通電状態と、通電停止後の状態とにおける発光スペクトルを重ねて表したグラフ図である。
【図１５】繰り返しパルス状の電力供給に対する出力信号性を例示するグラフ図である。
【図１６】本発明の第２実施例の発光装置の断面構造を表す模式図である。
【図１７】本発明の第２実施例の発光装置の製造方法の要部を表す工程図である。
【図１８】本発明の発光装置の他の一例を表す模式図である。
【図１９】本発明の発光装置として適用可能な形態を例示する模式図である。
【図２０】従来の発光ダイオードを表す模式図である。
【図２１】従来の発光ダイオードを表す模式図である。
【符号の説明】
１０Ａ 蛍光体
１０Ａ 長残光蛍光体
１０Ｂ 蛍光体
１１ 半導体発光素子
１２ アウターモールド樹脂
１３ カップ部
１４ ボンディングワイア
１５ 樹脂
１６、１７ リード
１８ インナーモールド樹脂
１９ ステム
２１ 接着剤
２４ 型
２８ リードフレーム
５０ 半導体発光素子
５１ 導電性接着剤
５２ 樹脂外囲体
５３ ボンディングワイア
５６、５７ リード
６０ 樹脂
６０Ａ シリコーン樹脂
６０Ｂ チクソ性付与剤
１０２ メタルステム
１０４ 樹脂モールド
１０５ 蛍光染料
１１１ 発光チップ
１１１ 発光素子
１２０ リードフレーム
１３０ カップ
１４０、１５０ 樹脂
１６０ 波長変換材料
ＤＣ１、ＤＣ２、ＤＣ３ 減衰特性
ＤＰ ディスペンサー
ＥＵ 発光ユニット
ＦＬ１〜ＦＬ３ 波長変換材料
ＬＳ 半導体発光素子
ＰＬ 一次光
Ｔｐ 駆動パルス周期
ＶＰＳ 可変パルス駆動源[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light emitting device, and more particularly to a light emitting device in which a light emitting element such as a semiconductor light emitting element and a wavelength conversion means such as a phosphor are combined.
[Prior art]
BACKGROUND OF THE INVENTION A semiconductor light-emitting element and a light-emitting device equipped with the semiconductor light-emitting device have many advantages such as compactness, low power consumption and excellent reliability. It is being widely applied to railway / traffic signals, in-vehicle lamps, etc.
[0002]
In particular, a light-emitting element using a gallium nitride-based semiconductor has recently attracted attention. The gallium nitride semiconductor is a direct transition type III-V group compound conductor and has a feature that it can emit light with high efficiency in a relatively short wavelength region.
[0003]
In this specification, “gallium nitride semiconductor” means BxInyAlzGa1-xyzN (0 ≦ x, y ≦ 1, z ≦ 1, x + y + z ≦ 1), which includes semiconductors of all compositions in which the composition ratios x, y, and z are changed in the range from zero to 1, Those containing P (phosphorus) or As (arsenic) as elements are also included. For example, InGaN (x> 0, y = 0) is also included in the “gallium nitride-based semiconductor”.
[0004]
Gallium nitride semiconductors are promising as materials for LEDs and semiconductor lasers because the band gap changes from 1.89 to 6.2 eV by controlling the composition x and y. In particular, since there is a possibility of obtaining high-luminance light emission in a short wavelength region of blue or ultraviolet light, development is proceeding rapidly.
[0005]
However, since such a conventional semiconductor light emitting element has an excellent monochromatic peak wavelength, for example, in order to obtain intermediate light or the like, it is necessary to arrange light emitting elements of a plurality of light emitting colors adjacent to each other. .
[0006]
On the other hand, a light-emitting device that performs wavelength conversion using a phosphor has been proposed.
[0007]
FIG. 20 is a schematic view showing a light emitting diode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-152609.
[0008]
FIG. 21 is a schematic view showing a light emitting diode disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-99345.
[0009]
In the case of the light emitting diode disclosed in FIG. 20, the light emitting element 111 is mounted on the metal stem 102 and sealed with a resin mold 104. A fluorescent dye 105 is added to the resin mold 104. The fluorescent dye 105 is excited by light emitted from the light emitting element 111 and emits fluorescence.
[0010]
On the other hand, in the case of the light emitting diode disclosed in FIG. 21, the light emitting chip 111 is mounted on the cup 130 of the lead frame 120 and molded with the first resin 140 and the second resin 150. The wavelength conversion material 160 is added to the first resin 140. The wavelength conversion material 160 has an action of converting the emission wavelength of the light emitting chip 111 to another wavelength or absorbing a part thereof.
[0011]
The conventional light emitting device described above is convenient in that light having a wavelength different from the emission wavelength of the light emitting element can be obtained by converting the wavelength of the light emitted from the light emitting element.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
However, in these conventional light emitting devices, it has been difficult to dynamically change the emission wavelength or to obtain light having different wavelengths between the lighting state and the non-lighting state.
[0013]
For example, in order to obtain a plurality of types of light emission colors having different wavelengths, it is necessary to prepare a plurality of types of light emitting devices as illustrated in FIGS. In each of these light emitting devices, the composition and material of the phosphor to be added are changed in advance. Then, any one of these light-emitting devices needs to be appropriately turned on according to the required emission wavelength. Therefore, in order to obtain a plurality of emission colors, it is necessary to arrange a plurality of light emitting devices adjacent to each other, which is inconvenient.
[0014]
On the other hand, in these conventional light-emitting devices, when the light-emitting element is in the non-lighting state, the phosphor is also in the non-lighting state. It was. That is, when the light emitting element as a light source is turned off due to a power failure or the like, the secondary light emitted from the phosphor is also stopped, so that it is difficult to use it as it is for an emergency or safety display.
[0015]
The present invention has been made based on recognition of such a problem, and an object of the present invention is to provide a light emitting device that can emit light even when the light emission wavelength is variable or the light emitting element is in a non-lighting state.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  According to one aspect of the invention,A light emitting element that emits primary light having a peak at the first wavelength, and a first element that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and has a second wavelength that is different from the first wavelength. A first wavelength converting material that emits secondary light of 1 and a second wavelength that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and peaks at a third wavelength different from the first wavelength. A second wavelength converting material that emits secondary light;A variable pulse drive source for supplying a drive pulse with variable frequency and / or duty ratio to the light emitting element;The first wavelength conversion material has an attenuation time that is 10 times or more that of the second wavelength conversion material.The color tone of the emission color can be changed by changing at least one of the frequency and duty ratio of the drive pulse supplied from the variable pulse drive source to the light emitting element.It is characterized byA light emitting device is provided.
[0017]
According to the above configuration, different color tones can be obtained with the same element in the case of emitting light by DC and in the case of pulse driving. In addition, it is possible to obtain different emission colors with a single element when lighting and when power supply is stopped.
[0018]
Here, the third wavelength conversion material that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and emits third secondary light having a fourth wavelength different from the first wavelength as a peak. The third wavelength conversion material may have an attenuation time 10 times or more that of the second wavelength conversion material.
[0019]
In this way, it is possible to arbitrarily set the color tone at the time of a power failure (when power supply is stopped) in addition to the merit of increasing the color tone variation during pulse driving.
[0020]
Here, the decay time of the first wavelength conversion material may be substantially different from the decay time of the third wavelength conversion material.
[0021]
In this way, in addition to the advantage of reliably increasing the color tone variations during pulse driving, the color tone at the time of a power failure (when power supply is stopped) can be changed over time.
[0024]
Further, the first and second wavelength conversion materials are phosphors, and if the phosphors are dispersed in a silicone resin, deterioration of the resin and occurrence of cracks can be suppressed, which is high. A reliable light-emitting device can be obtained.
[0025]
Furthermore, here, if the hardness of the silicone resin is 50 or more in terms of JISA value, the strength is sufficient and high reliability can be obtained.
[0026]
Furthermore, if the hardness of the silicone resin is 90 or less in terms of JISA value, reliability regarding mechanical strength can be ensured.
[0027]
On the other hand, if the viscosity before curing is in the range of 100 cp or more and 10000 cp or less, the silicone resin prevents segregation of wavelength conversion materials such as multiple types of phosphors having different specific gravities and particle sizes, and is uniform in the resin. It is certain to be dispersed.
[0028]
The light emitting element includes a gallium nitride based semiconductor as a light emitting layer, and the first wavelength conversion material is SrAl2O4: Eu, Dy and Sr4Al14O25If it is either Eu or Dy, it is possible to excite the phosphor with high efficiency and realize a light emitting device with high luminance.
[0029]
According to the configuration of the present invention described above, a display device capable of arbitrarily setting the color tone of the display unit by the driving method of the short wavelength light emitting element is possible. Since this display device does not require a light source such as a black light, it is compact and portable. Furthermore, it is also possible to supply power from a normal household outlet or the like.
[0030]
Furthermore, it is also preferable that the short wavelength light emitting element used for the light source is a material system that is unlikely to affect the environment, such as GaN and SiC. That is, even when a display device or the like using the light emitting device of the present invention is installed outdoors, it is convenient in that the correspondence design assuming an unexpected damage becomes more flexible.
[0031]
In the present application, “silicone resin” refers to a resin having as a skeleton a structure in which silicon atoms having organic groups such as alkyl groups and aryl groups are alternately bonded to oxygen atoms. Of course, the “silicone resin” includes those having other additive elements added to the skeleton.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention. That is, the light emitting device of the present invention includes the semiconductor light emitting element LS and a plurality of types of wavelength conversion materials FL1, FL2, FL3,. The semiconductor light emitting element LS has a structure such as a light emitting diode or a semiconductor laser, and emits primary light PL having a predetermined wavelength. The primary light PL emitted from the light emitting element LS is incident on the wavelength conversion materials FL1, FL2, FL3.
[0034]
These wavelength conversion materials absorb the primary light PL and emit light L1, L2, L3,... Having different wavelengths as secondary light. As such a wavelength conversion material, for example, a phosphor can be used. Although three types of wavelength conversion materials are shown in FIG. 1, the present invention is not limited to this, and only two types or four or more types of wavelength conversion materials can be provided.
[0035]
In the present invention, the attenuation time of at least one of the plurality of types of wavelength conversion materials FL1, FL2, FL3... Is longer than that of other wavelength conversion materials.
[0036]
In general, in the case of a wavelength conversion material such as a phosphor, the intensity of the emitted secondary light can be approximated by either of the following two formulas.
It= I0e-At                           (1)
It= I0t-N                            (2)
Where ItIs the intensity of the secondary light when time t has passed since the supply of the primary light was stopped, I0Is the intensity of the secondary light at the moment when the supply of the primary light stops, and e is the base of the natural logarithm.
[0037]
The above equation (1) represents the case where the intensity of the secondary light is reduced by an exponential function, and a corresponds to the decay time constant. The above equation (2) represents a case where the intensity of the secondary light follows the power of time, and n corresponds to the decay time constant.
[0038]
In the present invention, when such secondary light attenuation characteristics are assumed, a wavelength conversion material having a longer attenuation time than other wavelength conversion materials to be combined is used.
[0039]
For example, in the example shown in FIG. 1, the wavelength conversion material FL1 has a particularly long decay time compared to the other wavelength conversion materials FL2, FL3,. The attenuation characteristic is as illustrated in the attenuation characteristic graph inserted in FIG. In these graphs, the horizontal axis represents time, the vertical axis represents the intensity of two lights, and the time t1Represents the time when the supply of the primary light is stopped.
[0040]
In the example of FIG. 1, the wavelength conversion material FL1 has a particularly long decay time compared to the other wavelength conversion materials FL2 and FL3. Thus, a wavelength conversion material having a longer decay time than other wavelength conversion materials is referred to as a “long attenuation wavelength conversion material” in the present specification. The long-attenuation wavelength conversion material desirably has an attenuation time that is 10 times or more that of other wavelength conversion materials that are combined with the light emitting device, and more preferably has an attenuation time that is 100 times or more.
[0041]
Here, the “attenuation time” is the time required for the attenuation characteristic of the secondary light obtained by stopping the supply of the primary light to decrease to 1/10 of the initial value (when the primary light is supplied). It is defined as
[0042]
By using such a long afterglow wavelength conversion material, secondary light is emitted from the wavelength conversion material FL1 for a while even after the supply of the primary light from the light emitting element LS is stopped.
[0043]
FIG. 2 is a graph illustrating an emission spectrum from the light emitting device in a state where the primary light is supplied and for a while after the supply is stopped. That is, in the figure, the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents emission intensity.
[0044]
When the light emitting element LS is in the lighting state, all of the wavelength conversion materials FL1 to FL3 are excited, and the secondary lights L1 to L3 are emitted as shown in FIG.
[0045]
On the other hand, when the light emitting element LS is turned off, the emission of the secondary lights L2 and L3 from the wavelength conversion materials FL2 and FL3 having a short decay time is also stopped. However, the wavelength conversion material FL1 having a long decay time continues to emit the secondary light L1 according to the decay time.
[0046]
Therefore, the spectrum of light emitted from the light emitting device differs between the state where the light emitting element LS is lit and the state where the light emitting element LS is not lit. For example, when L1, L2, and L3 are R (red), G (green), and B (blue), respectively, white light obtained by combining them is obtained in the lighting state (FIG. 2 (a)). In the non-lighting state (FIG. 2B), light emission of L1, that is, R (red) is obtained.
[0047]
As will be described later as examples of the present invention, some phosphors have a very long decay time, and light emission can be visually recognized for 30 hours or more. Examples of phosphors having such attenuation characteristics include SrAl2O4: Eu, Dy (green light emission: manufactured by Nemoto Special Chemical Co., Ltd.), Sr4Al14O25: Eu, Dy (blue light emission: manufactured by Nemoto Special Chemical Co., Ltd.) and the like. Some of the physical properties of these phosphors are introduced in the following table together with ZnS: Cu.
[0048]
[Table 1]
Figure 0004125878
In the above table, “afterglow luminance” means the ordinary light source D65Afterglow for 20 minutes at an illuminance of 400 lx, afterglow luminance after 10 minutes.
[0049]
In the present specification, the “afterglow time” means the ordinary light source D65The afterglow brightness is 0.32 mcd / m after irradiation for 4 minutes at an illuminance of 200 lx.2The time to decay until.
[0050]
Therefore, if a phosphor having such a long afterglow time is used, even after the supply of the primary light from the light emitting element LS is stopped, the wavelength conversion material FL1 is used for a long time of several hours to several tens of hours. Secondary light is obtained.
[0051]
In this way, when light emission of different colors occurs in the lighting state and the non-lighting state of the primary light source, it is suitable for use in, for example, an evacuation guide light, a security light, or various safety lights. That is, in the case of the conventional light emitting device, when the light source of the primary light is turned off due to a failure of the power source or the light emitting element LS, the secondary light from the wavelength conversion material is immediately turned off, and the original display function Will be lost.
[0052]
On the other hand, the light emitting device of the present invention does not immediately turn off even if the supply of the primary light is stopped due to a failure of the light emitting element LS or the like, depending on the decay time of the wavelength conversion material. The lighting state is maintained. Moreover, since the emission color is different from the normal lighting state as illustrated in FIG. 2, it can be immediately determined that the primary light is off. That is, even when the primary light source (light emitting element LS) fails, the failure can be recognized at a glance while maintaining the function as a display device.
[0053]
For this application, it is desirable that the afterglow time of the wavelength conversion material to be used is 1 hour or more, and it is more desirable that the afterglow time is 10 hours or more.
[0054]
On the other hand, the light emitting device of the present invention can change the emission color according to the duty when pulsed light is emitted.
[0055]
FIG. 3 is a schematic view showing a light emitting device of the present invention provided with a variable pulse driving source.
That is, the light emitting device shown in the figure includes a variable pulse driving source VPS in addition to the light emitting unit EU having the configuration illustrated in FIG. The variable pulse drive source VPS can supply a drive pulse to the light emitting element LS of the light emitting unit, and can change at least one of the frequency or duty ratio of the drive pulse.
[0056]
4 to 6 are conceptual diagrams for explaining a state in which the light-emitting device of the present invention is pulse-driven. That is, in these drawings, (a) is a graph showing a driving waveform applied to the light emitting device, (b) is a temporal change in intensity of secondary light emitted from the wavelength conversion material, and (c) is light emission of the light emitting device. Spectrum.
[0057]
First, with reference to FIG. 4, as shown in FIG. 4A, when the on-period of the pulse is T1 with respect to the drive pulse period Tp, after the on-period T1 has elapsed, The afterglow attenuation characteristics DC1 of the wavelength conversion material FL1 and the afterglow attenuation characteristics DC2 and DC3 of the wavelength conversion materials FL2 and FL3 are as shown in FIG. Here, for convenience, it is assumed that DC2 and DC3 have similar attenuation characteristics.
[0058]
The emission spectrum in this case is as shown in FIG. 4C, and the intensities of the secondary lights L2 and L3 from the wavelength conversion materials FL2 and FL3 with respect to the intensity of the secondary light L1 from the wavelength conversion material FL1. Is low.
[0059]
On the other hand, as shown in FIG. 5A, when the duty ratio of the drive pulse is increased and the ON period is T2, the ratio of the intensity of L2 and L3 to the secondary light L1 increases. The color tone changes.
[0060]
Furthermore, as shown in FIG. 6A, when the duty ratio of the drive pulse is increased and the ON period is T3, the ratio of the intensity of L2 and L3 to the secondary light L1 is further increased.
[0061]
As described above, according to the present invention, the emission wavelength spectrum can be changed by changing the duty ratio of the drive pulse by utilizing the difference in the attenuation characteristics of the plurality of wavelength conversion materials. For this purpose, the above-described attenuation characteristic that the attenuation time is several hours or more is not always necessary. That is, if the decay time is longer than that of other phosphors when viewed in a time range of about the drive pulse period, the action shown in FIGS. 4 to 6 can be obtained.
[0062]
4 to 6, in order to explain the difference in afterglow at the fall of the pulse, the light emission characteristics at the rise of the pulse are the same for each wavelength conversion material for convenience.
[0063]
Next, a modified example of the present invention will be described.
[0064]
In the present invention, two or more kinds of long afterglow wavelength conversion materials can be used.
[0065]
FIG. 7 is a schematic diagram conceptually showing the structure of a light emitting device according to a modification of the present invention. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0066]
In this modification, among the wavelength conversion materials FL1, FL2, FL3,..., The wavelength conversion materials FL1 and FL2 have long attenuation characteristics.
[0067]
When a plurality of long afterglow wavelength conversion materials are used in this way, as described above with reference to FIG. 2, it is possible to variously adjust the color tone of the emitted color when the semiconductor light emitting element LS is not lit. At the same time, as described above with reference to FIGS. 4 to 6, even when pulse driving is performed, it is possible to variously adjust the color selection range according to the duty ratio. This is an effect that can be obtained more significantly even when the wavelength conversion materials FL1 and FL2 have different decay times.
[0068]
Furthermore, according to this modification, when the wavelength conversion materials FL1 and FL2 have different decay times, an effect is obtained in which the color tone changes with time after the semiconductor light emitting element LS is turned off. That is, after the supply of the primary light PL is stopped, the secondary light from the wavelength conversion materials FL1 and FL2 is emitted according to their decay times. Accordingly, the emission color in which the secondary light from both is mixed is obtained at the minimum, but when the predetermined time elapses, the secondary light having the short decay time disappears and changes to the color of the secondary light having the long decay time. . Accordingly, it is possible to determine the passage of time after the primary light PL is turned off.
[0069]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[0070]
(First embodiment)
FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a main part of the light emitting device as the first embodiment of the present invention.
[0071]
That is, this figure shows a specific example in which the present invention is applied to a so-called “bullet type” light emitting device. The semiconductor light emitting element 11 is mounted on the cup portion 13 of the pair of leads 16 and 17. Wires 14 and 14 are connected from the semiconductor light emitting element 11 to the respective lead frames. The semiconductor light emitting element 11 is sealed with an inner mold resin 18 and the outer side thereof is sealed with an outer mold resin 12.
As the light emitting element 11, a gallium nitride based semiconductor light emitting element having an emission wavelength of 450 nm or less formed on a substrate such as sapphire or SiC is used.
[0072]
In the inner mold resin (or binder) 18, three types of phosphors 10A, 10B, 10C,... Are dispersed as wavelength conversion materials. In this embodiment, as these phosphors, visible phosphors capable of obtaining secondary light of R (red), G (green), and B (blue) that can be excited by near-ultraviolet light so-called UV-A are used. Use.
[0073]
Here, for example, a phosphor having a long decay characteristic is used as the G (green) emission phosphor, and a fluorescent material having a normal attenuation characteristic can be selected as the B (blue) and R (red) emission fluorescence. . As a phosphor having a long decay characteristic, for example, as the phosphor emitting green, the above-described SrA1 is used.204: Eu and Dy can be used. Further, as a phosphor having a normal decay characteristic with a shorter decay time than this, as a phosphor emitting blue, (Sr, Ca, Ba, Eu)10(PO4)6・ Cl2As a phosphor emitting red, La2O2S: Eu, Sm, etc. can be used.
[0074]
The decay time of the above-mentioned green light emitting long afterglow phosphor is 2000 minutes or more, and the decay times of the blue and red light emitting phosphors having the normal decay time are about several tens of microseconds.
[0075]
Hereinafter, a method for manufacturing the light emitting device of this example will be described.
[0076]
9 to 11 are process cross-sectional views illustrating the main part of the method for manufacturing the light-emitting device of this example.
[0077]
First, as shown in FIG. 9A, the semiconductor light emitting element 11 is mounted in the cup 13 with an adhesive 21 or the like. At this stage, the leads 16 and 17 are not separated from the lead frame 28.
[0078]
Next, as shown in FIG. 9B, the p-side and n-side electrodes of the semiconductor light emitting element 11 and the leads 16 and 17 are connected by bonding wires 14 such as gold (Au).
[0079]
Subsequently, as shown in FIG. 9C, an inner mold resin (or binder) 18 to which the phosphors 10A, 10B, 10C,. In this manner, as shown in FIG. 10A, the inner mold containing the phosphor is filled in the cup.
[0080]
In addition, according to the results of the inventor's trial production, it has been found that good results can be obtained when a silicone resin is used as the inner mold resin 18.
[0081]
That is, the silicone resin is less brittle and less likely to crack when compared to an epoxy resin or the like. In addition, the silicone resin has high adhesion strength with the leads 16, 17 and the like, has high moisture resistance, and is less susceptible to cracking and peeling due to temperature stress. Moreover, the resin stress with respect to the light emitting element 11 and the Au wire 14 by the surrounding temperature change can be remarkably reduced by filling a silicone resin.
[0082]
As a result of further investigation from this viewpoint, the present inventor has found that, among silicone resins, excellent results can be obtained by using a “rubbery” silicone resin having a high hardness. That is, as the silicone resin, those having a JIS hardness value of about 30 to 40, which is the hardness of JIS standard, are widely known. This has physical properties close to “gel” and is physically soft. Hereinafter, this silicone resin is referred to as a “gel silicone resin”.
[0083]
On the other hand, the “rubbery silicone resin” has a JISA hardness in the range of about 50 to 90. Incidentally, an epoxy resin widely used as a sealing material of a conventional light emitting device has a JISA hardness of about 95.
[0084]
As a result of independent comparison and examination of “rubber-like silicone resin” and “gel-like silicone resin”, the present inventor has obtained the following knowledge.
[0085]
(1) In the case of a gel-like silicone resin, it may be softened by heating when soldering the lead of the light emitting device, and peeling may occur at the interface with the outer mold resin 12. On the other hand, in the case of the rubber-like silicone resin, such a phenomenon was not observed, and the light-emitting device showed a stable operation even under conditions exceeding 110 ° C.
[0086]
(2) Since the gel-like silicone resin is soft, the stress applied to the light emitting element 11 and the wire 14 is small, but has a drawback that it is weak against external force. That is, stress may be applied during assembly and other handling.
[0087]
In contrast, when a rubbery silicone resin having a JISA hardness of 50 to 90 is used, it is possible to prevent the silicone resin from being deformed by the sorting device or the assembly device during sorting or assembly of the light emitting device.
[0088]
As described above in (1) and (2), the use of a rubbery silicone resin among silicone resins can further improve the light emission characteristics, reliability, mechanical strength, and the like.
[0089]
One method for increasing the hardness of the silicone resin is to add a thixotropic agent.
[0090]
Further, when the silicone resin is filled, it is dropped onto the light emitting element 11 mounted on the cup 13 through a nozzle having a narrow opening. Thereafter, it is cured and formed. At this time, particularly when a silicone resin having a viscosity of 100 cp to 10000 cp before curing is used, the light emitting element 11 and the wire 14 can be filled all over a narrow opening without applying excessive stress, and at the time of curing. It was found that the residual stress can be suppressed to a sufficiently low range. Furthermore, in this viscosity range, the phosphors 10A, 10B, and 10C were uniformly dispersed, and problems such as segregation before curing due to a difference in specific gravity and the like could be suppressed.
[0091]
That is, it has been confirmed that the use of a silicone resin, particularly a rubbery silicone resin, can reduce the possibility of cracks, peeling, or wire breakage that may occur in conventional epoxy resins.
[0092]
By the way, when the silicone resin is used, there is an effect that durability against light emitted from the semiconductor light emitting element 11 or light entering from the outside of the light emitting device is also improved. That is, in the case of an epoxy resin, discoloration occurs due to light irradiation, and even if it is initially transparent, there is a problem that the light transmittance is lowered due to long-term use.
[0093]
This phenomenon becomes more prominent as the wavelength of light is shorter. For example, when ultraviolet rays are irradiated, the initially transparent epoxy resin changes color, changing from yellow to brown or even black. As a result, there may be a problem that the light extraction efficiency is greatly reduced. Such ultraviolet rays may enter from the outside of the light emitting device.
[0094]
On the other hand, the present inventor has found out that an extremely good result can be obtained by using a silicone resin as a result of original trial production. That is, when a silicone resin is used, deterioration such as discoloration hardly occurs even when short wavelength light such as ultraviolet rays is irradiated for a long time. As a result, a light emitting device having excellent light resistance or weather resistance can be realized.
[0095]
As described above in detail, once the inner mold with the silicone resin is carried out, as shown in FIG. 10B, the whole is cast with the resin to form the outer mold 12 that also serves as a lens.
[0096]
After the resin is cured, as shown in FIG. 10 (c), it is removed from the molding die 24, and the leads 16 and 17 are separated from the lead frame 28, respectively. As shown in FIG. Department is completed.
[0097]
The completed light-emitting device emits white light in a continuous energization state depending on the blending ratio of the phosphors 10A, 10B, and 10C.
[0098]
FIG. 12 is a graph showing the emission spectrum of the light emitting device of this example in the continuous energization state. Although the peak heights of the RGB emission spectra are different from each other, white light emission can be obtained by making the balance of the integral value of the intensity with respect to the wavelength suitable.
[0099]
On the other hand, when the power supply is stopped, the decay time of the B (blue) phosphor and the R (red) phosphor is as short as several tens of microseconds, so that the secondary light emission is stopped simultaneously with the power supply stop. However, the G (green) phosphor continues to emit secondary light because the decay time is extremely long.
[0100]
FIG. 13 is a graph showing an emission spectrum for a while after the power supply is stopped in this way. As shown in the figure, green light emission continues.
[0101]
FIG. 14 is a graph showing the emission spectra in the continuous energized state and the state after the energization is stopped. That is, the solid line in the figure represents the spectrum at the time of continuous energization, and the broken line represents the spectrum after the energization is stopped.
[0102]
In this way, the light emitting device of this embodiment can be used with different emission colors during continuous energization and after energization stop.
[0103]
On the other hand, in the light emitting device of this example, when power supply is intermittently performed, the contribution of long afterglow to the color tone of the G (green) phosphor increases, and the chromaticity point of light emission also moves in the G (green) direction. fluctuate.
[0104]
FIG. 15 is a graph illustrating output signal characteristics with respect to repetitive pulsed power supply. That is, FIG. 4A shows the input signal, and FIG. 4B shows the light emission characteristics of the phosphor.
[0105]
For the pulsed power supply, the phosphors 10A, 10B, and 10C exhibit light emission characteristics according to their decay times. That is, the fall of the output of the secondary light corresponding to the fall of the input signal is greatly different between the phosphors 10B and 10C having a short decay time and the long afterglow phosphor 10A.
[0106]
As a result, when the frequency of the repetitive pulse is high, it is close to white, and when the pulse is low, the green color shifts to a strong color tone. When the duty ratio of the pulse is large, the color is close to white, and when the duty ratio is small, the green color shifts to a strong color tone.
[0107]
In the specific example described above, only G (green) is used as the long afterglow phosphor, but other colors may be used.
[0108]
(Second embodiment)
Next, as a second embodiment of the present invention, a light emitting device using two kinds of long afterglow phosphors of G (green) and B (blue) will be described.
[0109]
FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a cross-sectional structure of the light-emitting device of this example. That is, the light-emitting device shown in the figure is a device called a surface mounting device (SMD) or the like, and a pair of leads 56 and 57 are embedded in the resin envelope 52, and one of the leads The semiconductor light emitting element 50 is mounted on the conductive layer 51 by the conductive adhesive 51. In this way, the semiconductor light emitting element 50 is in a state where one electrode is connected to the lead 56. Furthermore, the electrode provided on the upper surface of the semiconductor light emitting element 50 and the other lead are connected by a wire 53. The semiconductor light emitting device 50 is embedded with a resin 60 in which three types of phosphors 10A, 10B, and 10C that emit secondary light of R (red), G (green), and B (blue) are mixed. .
[0110]
Here, as the material of the resin 60, the use of a rubbery silicone resin having a viscosity before curing of 100 cp to 10000 cp is advantageous in that various effects can be obtained as described above with respect to the first embodiment.
[0111]
As the semiconductor light emitting element 50, a gallium nitride based semiconductor light emitting element having an emission wavelength of 450 nm or less formed on a conductive SiC or GaN substrate can be used.
[0112]
Further, as the long afterglow phosphor, green-emitting SrA12O4 And blue-emitting Sr4Al14O25: Eu and Dy were used. Further, as a phosphor having a normal decay time, red light emitting La2O2S: Eu and Sm were used.
[0113]
Hereinafter, a method for manufacturing the light emitting device of this example will be described.
[0114]
FIG. 17 is a process diagram illustrating the main part of the method for manufacturing the light-emitting device of this example.
[0115]
First, as shown in FIG. 17A, the semiconductor light emitting device 50 is mounted on the lead 56 exposed on the surface of the resin enclosure 52 with an adhesive 51 such as solder or conductive paste.
[0116]
Next, as shown in FIG. 2B, the upper electrode of the semiconductor light emitting element 50 and the lead 57 are connected by a bonding wire 53 such as gold (Au).
[0117]
On the other hand, in parallel with this, as shown in FIG. 17C, the filling resin or the binder 60 is adjusted by, for example, a method of adding a thixotropic agent 60B to the silicone resin 60A. Then, as shown in FIG. 17D, R (10A) G (10B) B (10C) phosphor and the like are dispersed in this binder or filled resin at a blending ratio that matches a desired color tone. At this time, the light diffusing material (59) may be appropriately dispersed.
[0118]
Next, as illustrated in FIG. 17E, the filler thus adjusted is filled in the concave portion of the resin outer body 52. At this time, it is desirable to use the dispenser DP or the like to gradually fill from the end of the recess so as not to entrap bubbles.
[0119]
Next, by appropriately performing a heat treatment or the like, as shown in FIG. 17F, the filled resin (or binder) is cured, and the phosphors 10A, 10B, and 10C are fixed.
[0120]
Finally, the leads 56 and 57 are cut off from a lead frame (not shown), bent and molded to complete the light emitting device as shown in FIG.
[0121]
In addition, when the semiconductor light emitting element 50 is not formed on a conductive substrate but formed on an insulating substrate such as sapphire, the p-side electrode and the n-side are formed on the upper surface of the element. Since the electrodes are provided, there are two bonding wires connected to the element 50 as illustrated in FIG.
[0122]
The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
[0123]
For example, the form of the light-emitting device of the present invention is not limited to that shown in FIGS. 8 and 16 and the like, and similar effects can be obtained by using various other forms.
[0124]
FIG. 18 is a schematic diagram showing an example. The light-emitting device illustrated in the figure has a “bullet-shaped” form similar to that shown in FIG. 8, and the same elements as those shown in FIG. Is omitted, but the outer mold resin 12 is also different in that the phosphors 10A, 10B, and 10C are dispersed.
[0125]
FIG. 19 is also a schematic view illustrating a form applicable as the light emitting device of the present invention. The figure shows a form called “stem” or the like. The semiconductor light emitting element 11 is mounted on the upper surface of a stem 19 having a pair of leads 16 and 17, and the periphery thereof is molded with a resin 15. The phosphors 10A, 10B, and 10C are dispersed in the resin 15.
[0126]
The light emitting device of the present invention has the same operation and effect in various forms including “surface emitting type”, “dome type”, “meter pointer type”, “7 segment type”, “array type”, and “can sealing type”. Can be obtained.
[0127]
Further, the light-emitting element used in the present invention is not limited to the specific examples, and can be appropriately determined according to the required emission color, the characteristics of the wavelength conversion material to be combined, and the like.
[0128]
Similarly, the wavelength conversion material can be appropriately selected according to the required emission color, duration of afterglow, emission characteristics of the semiconductor light emitting element, and the like.
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by using the long afterglow wavelength conversion material, different color tones can be obtained with the same element in the case of continuous light emission and the case of pulse driving.
[0129]
Further, according to the present invention, by using the long afterglow wavelength conversion material, it is possible to obtain light emission with a single element not only when the light source of the primary light is turned on but also when the power supply is stopped. . The color tone when the power supply is stopped can be arbitrarily set depending on the type and blending ratio of the long afterglow phosphor.
[0130]
Furthermore, according to the present invention, by combining a plurality of long afterglow phosphors having different attenuation characteristics, it is possible to display different colors depending on the elapsed time after a power failure and the remaining time of light emission.
[0131]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to design to irradiate only a necessary part by using a highly directional LED. For this reason, the minimum power supply design, such as reduction of the number of lighting in an emergency, becomes possible, and long-time use is possible.
[0132]
Furthermore, according to the present invention, since a thin, light, and small light emitting device can be realized, it can be installed in places where installation has been limited so far, for example, a wall having a curved surface or a place having little installation space. It becomes possible.
[0133]
Furthermore, when the light-emitting device of the present invention is used as a backlight of a mobile device such as a mobile phone or a mobile PC, a display that can be viewed for a long time while suppressing power consumption can be realized due to its long attenuation characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram conceptually showing the structure of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a graph illustrating a state in which primary light is supplied and an emission spectrum from the light emitting device for a while after the supply is stopped.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a light emitting device of the present invention provided with a variable pulse driving source.
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a state in which the light emitting device of the present invention is pulse-driven.
FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a state in which the light emitting device of the present invention is pulse-driven.
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a state in which the light emitting device of the present invention is pulse-driven.
FIG. 7 is a schematic diagram conceptually showing the structure of a light emitting device according to a modification of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a main part of a light emitting device as a first example of the invention.
FIG. 9 is a process cross-sectional view illustrating the main part of the method for manufacturing the light emitting device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 10 is a process cross-sectional view illustrating the main part of the method for manufacturing a light emitting device according to the first embodiment of the invention.
FIG. 11 is a process cross-sectional view illustrating a main part of a method for manufacturing a light emitting device according to a first embodiment of the invention.
FIG. 12 is a graph showing an emission spectrum of the light emitting device of the first example in a continuous energization state.
FIG. 13 is a graph showing an emission spectrum for a while after power supply is stopped.
FIG. 14 is a graph showing the emission spectra in a continuous energized state and a state after energization is stopped.
FIG. 15 is a graph illustrating output signal characteristics with respect to repetitive pulsed power supply;
FIG. 16 is a schematic diagram showing a cross-sectional structure of a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a process diagram illustrating a main part of a method for manufacturing a light emitting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic view illustrating another example of the light emitting device of the present invention.
FIG. 19 is a schematic view illustrating a mode applicable as the light emitting device of the invention.
FIG. 20 is a schematic diagram showing a conventional light emitting diode.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a conventional light emitting diode.
[Explanation of symbols]
10A phosphor
10A long afterglow phosphor
10B phosphor
11 Semiconductor light emitting device
12 Outer mold resin
13 Cup part
14 Bonding wire
15 resin
16, 17 lead
18 Inner mold resin
19 stem
21 Adhesive
24 type
28 Lead frame
50 Semiconductor light emitting device
51 Conductive adhesive
52 Resin enclosure
53 Bonding wire
56, 57 lead
60 resin
60A silicone resin
60B thixotropic agent
102 Metal stem
104 Resin mold
105 fluorescent dye
111 Light emitting chip
111 Light Emitting Element
120 lead frame
130 cups
140, 150 resin
160 Wavelength conversion material
DC1, DC2, DC3 attenuation characteristics
DP dispenser
EU light emitting unit
FL1-FL3 wavelength conversion material
LS Semiconductor light emitting device
PL primary light
Tp drive pulse period
VPS variable pulse drive source

Claims (8)

第１の波長をピークとする１次光を放出する発光素子と、
前記発光素子から放出される前記１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第２の波長をピークとする第１の２次光を放出する第１の波長変換材料と、
前記発光素子から放出される前記１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第３の波長をピークとする第２の２次光を放出する第２の波長変換材料と、
周波数及びデューティー比の少なくともいずれかを可変とした駆動パルスを前記発光素子に供給する可変パルス駆動源と、
を備え、
前記第１の波長変換材料は、前記第２の波長変換材料の１０倍以上の減衰時間を有し、
前記可変パルス駆動源から前記発光素子に供給する駆動パルスの周波数及びデューティー比の少なくともいずれかを変化させることにより、発光色の色調を変化可能としたことを特徴とする発光装置。A light emitting device that emits primary light having a peak at a first wavelength;
A first wavelength converting material that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and emits first secondary light having a second wavelength different from the first wavelength,
A second wavelength converting material that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and emits second secondary light having a peak at a third wavelength different from the first wavelength;
A variable pulse drive source for supplying a drive pulse with variable frequency and / or duty ratio to the light emitting element;
With
The first wavelength converting material, have a more than 10 times the decay time of the second wavelength converting material,
A light emitting device characterized in that a color tone of a light emission color can be changed by changing at least one of a frequency and a duty ratio of a drive pulse supplied from the variable pulse drive source to the light emitting element . 前記発光素子から放出される前記第１次光を吸収し、前記第１の波長とは異なる第４の波長をピークとする第３の２次光を放出する第３の波長変換材料をさらに備え、
前記第３の波長変換材料は、前記第２の波長変換材料の１０倍以上の減衰時間を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。A third wavelength converting material that absorbs the primary light emitted from the light emitting element and emits third secondary light having a peak at a fourth wavelength different from the first wavelength; ,
2. The light emitting device according to claim 1, wherein the third wavelength conversion material has an attenuation time that is 10 times or more that of the second wavelength conversion material. 前記第１の波長変換材料の減衰時間と前記第３の波長変換材料の減衰時間とが実質的に異なることを特徴とする請求項２記載の発光装置。  The light emitting device according to claim 2, wherein the decay time of the first wavelength conversion material and the decay time of the third wavelength conversion material are substantially different. 前記第１及び第２の波長変換材料は、蛍光体であり、
前記蛍光体は、シリコーン樹脂の中に分散されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の発光装置。The first and second wavelength conversion materials are phosphors,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the phosphor is dispersed in a silicone resin. 前記シリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳＡ値で５０以上であることを特徴とする請求項４記載の発光装置。The light emitting device according to claim 4 , wherein the silicone resin has a JISA value of 50 or more. 前記シリコーン樹脂の硬度は、ＪＩＳＡ値で９０以下であることを特徴とする請求項４記載の発光装置。The light emitting device according to claim 4 , wherein the silicone resin has a JISA value of 90 or less. 前記シリコーン樹脂は、硬化前の粘度が１００ｃｐ以上１００００ｃｐ以下の範囲にあることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１つに記載の発光装置。The silicone resin, the light emitting device according to any one of claims 4-6 viscosity before curing is characterized in that it is in 10000cp below the range of 100 cp. 前記発光素子は、窒化ガリウム系半導体を発光層として有し、
前記第１の波長変換材料は、ＳｒＡｌ２Ｏ４：Ｅｕ、Ｄｙと、Ｓｒ４Ａｌ１４Ｏ２５：Ｅｕ、Ｄｙのいずれかであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の発光装置。The light emitting element has a gallium nitride based semiconductor as a light emitting layer,
The first wavelength converting material, SrAl 2 O 4: Eu, and Dy, Sr 4 Al 14 O 25 : Eu, to any one of claims 1-7, characterized in that either Dy The light emitting device described.
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