JP6089686B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
また、発光を予定していた発光面だけでなく、その発光面の形状の外周部までが発光しているように見えてしまうことから折角絞り込んだ発光面の見切りが悪くなり(輪郭が不明瞭になり)、さらに発光面積を十分に小さくできないという問題があった。
また、本発明は発光面積を小さくすることができ、かつ発光面の輪郭が明瞭な発光装置を提供することを第2の目的とする。
発光素子と、
第1の面と第2の面を有し、前記発光素子が出射する光が前記第1の面から入射される波長変換部材と、を備え、前記第2の面の一部を発光面とする発光装置であって、
前記第2の面の前記発光面の周りに反射制御構造体が設けられており、該反射制御構造体は前記波長変換部材の上に設けられた反射膜と、該反射膜の上に設けられた反射防止膜とを含むことを特徴とする。
また、本発明に係る発光装置は、発光面の周りに反射制御構造体が設けられているので、発光面積を小さくすることができ、かつ反射制御構造体に設けられた反射防止膜によって、発光面の輪郭を明瞭にできる。
図1は、本件発明の実施の形態1に係る発光装置100の構成を示す斜視図であり、図2は図1のA−A線についての模式的な断面図である。図1等に示すように、発光装置100は、基材10上に、発光素子6と、発光素子6の上面に設けられた波長変換部材5と、発光素子6および波長変換部材5の側面を被覆する光反射性樹脂4と、を有する。ここで、発光素子6は例えば青色発光ダイオードからなり、要求される発光強度に応じて必要個数(1又は2以上)設けられる。また、波長変換部材5は、例えば、YAG等の蛍光体粒子が分散された透光性部材からなり、発光素子6の光(例えば、青色光)により励起されて黄色の光を発光する。
尚、図1において11及び12を付して示す部材は例えば金属膜からなる電極である。
以上のようにして、波長変換部材5の発光面5aから発光素子6の青色光と蛍光体粒子の黄色光との混色光である白色光が出射される。
基材10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で構成される基板が挙げられる。また、金属板に絶縁部材を介して電極11,12を形成したものでもよい。基材10は平板とすることが好ましい。
また、高輝度の発光装置を構成する場合、耐熱性および耐候性が高くしかも熱伝導率が高いセラミックスからなる基材10を用いることが好ましく、そのような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。基材10は、発光素子6が発生する熱を効果的に放熱するために、例えば、熱伝導率が150W/m・K以上であることが好ましい。
発光素子6としては、発光ダイオードを用いるのが好ましい。例えば、青色、緑色の発光素子としては、ZnSeや窒化物系半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)、GaPを用いたものを用いることができる。また、赤色の発光素子としては、GaAlAs、AlInGaPなどを用いることができる。さらに、これ以外の材料からなる半導体発光素子を用いることもできる。用いる発光素子の組成や発光色、大きさや、個数などは目的に応じて適宜選択することができる。蛍光体粒子が分散された波長変換部材5を使用する本実施形態では、蛍光体粒子を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)を用いる事が好ましい。化合物半導体を用いた発光素子は、半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。
波長変換部材5は、ベースとなる透光性材料に発光素子6が発光する光を吸収して吸収した光と異なる波長の光を発光する波長変換が可能な蛍光体粒子が分散されている。ベースとなる透光性材料としては、例えば、ガラス材料や透明セラミックス材料が用いられる。波長変換部材5の厚みは、特に限定されるものではなく、適宜設定可能であるが、例えば、50〜300μm程度である。青色発光素子と好適に組み合わせて白色系の混色光を発光させることができ、波長変換部材に用いられる代表的な蛍光体としては、例えば、YAG(Yttrium AluminumGarnet)系、BOS(Barium ortho-Silicate)系等の蛍光体などが好適に用いられる。白色に発光可能な発光装置とする場合、波長変換部材5に含有される蛍光体粒子の分散量によって白色となるよう調整される。
反射制御構造体3は、波長変換部材5側に形成される反射膜1と反射膜1の上に形成される反射防止膜2とを含む。さらに、反射膜1は、例えば高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜の多層膜(誘電体多層膜)からなる第1反射膜1aと、例えば高い反射率を有する金属膜からなる第2反射膜1bとを含む積層体であることが好ましい。誘電体多層膜は、高屈折率誘電体膜と低屈折率誘電体膜の屈折率差及び各膜厚を目的とする反射率に応じて設定することにより、特定の波長または特定の波長範囲において高い反射率を実現できる。誘電体多層膜を構成する高屈折率材料としては、Nb2O5、TiO2、ZrO2、Ta2O3、HfO2が挙げられ、低屈折率材料としては、SiO2、Al2O3、MgF2等が挙げられる。
第2反射膜1bを構成する高反射用の金属材料としては、Ag又はAg合金、Al又はAl合金、Rh、Au、Cuなどが挙げられる。
これらの反射膜および反射防止膜の形成方法として、スパッタリング、蒸着および鍍金を挙げることができ、板状の波長変換部材5の上にメタルマスクなどの所定の形状のマスクを用いて所望のパターンの形状に形成することができる。
光反射性樹脂4は、本実施形態では、発光素子6および波長変換部材5の側面を被覆しており、具体的には、発光素子6および波長変換部材5の周囲を包囲する枠状に形成されている。
光反射性樹脂4は、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、また、これらの樹脂を少なくとも一種以上含むハイブリッド樹脂等の樹脂からなる母材に反射性物質を含有させることで形成することができる。反射性物質の材料としては、Ti、Zr、Nb、Al、Siのいずれかを含む酸化物、または、AlN、MgFなどを用いることができる。好ましくは酸化チタン(TiO2 )を用いる。好ましくは、反射性物質として、母材の屈折率と異なる粒子を母材中に分散させる。その含有濃度、密度により光の反射量、透過量が異なるため、発光装置の形状、大きさに応じて、適宜濃度、密度を調整するとよい。
本実施形態の発光装置100の製造方法について説明する。
反射制御構造体3の製造
例えば、ガラス材料にYAG蛍光体粒子を混ぜて焼結することにより、大判の波長変換部材板を作製する。大判の波長変換部材板とは複数の波長変換部材5を集合状態で一括して作製するための大面積の波長変換部材板である。
波長変換部材の第2の面となる表面上で、発光面5aを形成する個所を含む、反射膜および反射防止膜を形成する以外の個所をレジストマスクで被覆した後、スパッタリング法や蒸着法によって、反射制御構造体3を構成する反射膜および反射防止膜を形成する。成膜後、レジストマスクを除去する。そして、大判の波長変換部材板を、所望の大きさ及び形状となるように切断して、波長変換部材を形成する。
基材10作製
正負一対の電極11,12を備えた基材10を準備する。
実装及び組み立て
実施形態において、電極11,12は、例えば、複数(例えば4個)の発光素子6がフリップチップ実装により直列接続されるようなパターンで形成される(図示せず)。
次に、発光素子6を、バンプによって電極上にフリップチップ実装する。
光反射性樹脂4は、少なくとも波長変換部材5の側面及び反射制御構造体3の側面を覆うように形成する。
ガラス材料にYAG蛍光体を混ぜて焼結することにより、大判のYAG板を形成する。大判のYAG板の表面上で、発光面5aを形成する個所を含む、反射膜1および反射防止膜2を形成する以外の個所をレジストマスクで被覆した後、まず、反射膜1として、スパッタ装置でAlを膜厚が0.3μmとなるように成膜し、さらに反射防止膜2として、スパッタ装置でTiを膜厚が0.3μmとなるように成膜することにより、反射膜1と反射防止膜2とを成膜する。その後、レジストマスクを除去して、大判のYAG板上の縦方向と横方向にダイシングすることにより、所望の大きさの長方形状の波長変換部材5を形成する。
配線パターンを施した基板の上に、四つの発光素子6を一列に並べてフェイスダウン実装した後、接着剤で上記波長変換部材5を、四つの発光素子6の上に固定する。
発光素子6および波長変換部材5の側面を被覆するように、二酸化チタンを含有した反射樹脂を、発光素子6および波長変換部材5の外周に沿って配置する。
実施例1と同様にして作製した大判のYAG板の上に、まず、第1反射膜1aとして、SiO2/Nb2O5からなる誘電体多層膜をスパッタ装置で、膜厚が4.4μmとなるように成膜し、第2反射膜1bとして、スパッタ装置でAlを膜厚が0.3μmとなるように成膜し、さらに反射防止膜2として、スパッタ装置でTiを膜厚が0.3μmとなるように成膜することにより、反射膜1と反射防止膜2とを成膜する。
その他は、実施例1と同様に発光装置を作成する。
実施例1と同様にして作製した大判のYAG板の上に、まず、第1反射膜1aとしてSiO2/Nb2O5からなる誘電体多層膜をスパッタ装置で、膜厚が4.0μmとなるように成膜し、次に、500nm以上の光を主に反射する第2反射膜1bとして、スパッタ装置でAuを膜厚が0.3μmとなるように成膜し、この第2反射膜1bの拡散防止層として、スパッタ装置でPtを膜厚が0.2μmとなるように成膜し、さらに反射防止膜2として、スパッタ装置でTiを膜厚が0.3μmとなるように成膜する。これにより、青色光と、黄色光の両方の光を反射させるための反射膜1と、反射防止膜2とを形成する。
その他は、実施例1と同様に発光装置を作成する。
1a 第1反射膜
1b 第2反射膜
2 反射防止膜
3 反射制御構造体
4 光反射性樹脂
5 波長変換部材
5a 発光面
6 発光素子
10 基材
100 発光装置
Claims (6)
- 発光素子と、
第1の面と第2の面を有し、前記発光素子が出射する光が前記第1の面から入射される波長変換部材と、を備え、
前記第2の面の一部を発光面とする発光装置であって、
前記第2の面の前記発光面の周りに反射制御構造体が設けられており、該反射制御構造体は前記波長変換部材の上に設けられた反射膜と、該反射膜の上に設けられた反射防止膜とを含み、
前記反射膜は、前記波長変換部材側に設けられた誘電体多層膜からなる第1反射膜と該第1反射膜上に設けられた第2反射膜とを有し、
前記発光素子の側面、前記波長変換部材の側面及び反射制御構造体の外側面が光反射性樹脂により覆われている発光装置。 - 前記第2反射膜は、金属膜からなる請求項1に記載の発光装置。
- 前記発光素子は、青色発光ダイオードであり、前記波長変換部材はYAG蛍光体粒子を含む請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記発光素子及び前記波長変換部材の側面を覆う反射性部材が形成された請求項1〜3のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記発光素子と前記波長変換部材とは接着材を介して固着されている請求項1〜4のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
- 前記発光素子は基板上にフリップチップ実装されている請求項1〜5のうちのいずれか1つに記載の発光装置。
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