JP7089181B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
図1Aは実施形態1に係る発光装置100の模式的上面図であり、図1Bは発光装置100の模式的下面図であり、図1Cは図1A中の1C-1C線における模式的端面図である。図1Aでは、凹部2の内部が分かりやすいように封止部材48を省略して図示し、さらに第1発光素子10等の上面上には第1透光性部材15等が位置しているため第1発光素子10等の外縁を破線で図示している。発光装置100は、発光ピーク波長が430nm~480nmである第1発光素子10を有する第1光源10aと、発光ピーク波長が430nm~480nmである第2発光素子20を有する第2光源20aと、第3光源30aと、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aを被覆し、蛍光体68を含む封止部材48とを備える。第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aは、それぞれ並列に接続される。
以降の説明では、まずパッケージ1の説明をした後に、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30a等の説明をする。
パッケージ1は、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aを配置するための基台である。パッケージ1は、複数のリード50と、複数のリード50と一体に形成された樹脂部75とを備える。実施形態1に係る発光装置100では、複数のリード50は、第1発光素子10と電気的に接続される第1リード51および第2リード52と、第2発光素子20と電気的に接続される第3リード53および第4リード54と、第3発光素子30と電気的に接続される第5リード55および第6リード56と、第1発光素子10、第2発光素子20および第3発光素子30が配置される第7リード57とを備える。パッケージ1は凹部2を有し、凹部2の底面には複数のリード50の上面と樹脂部75の一部とが位置する。
第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aは、発光装置100の光源として機能する。第1光源10aは発光ピーク波長が430nm~480nmである第1発光素子10を有し、第2光源20aは発光ピーク波長が430nm~480nmである第2発光素子20を有する。また、実施形態1に係る発光装置100では、第3光源30aは、発光ピーク波長が430nm~480nmである第3発光素子30を備えている。第3光源30aは、発光装置100の色度を調整する補助光源として用いられる。第1発光素子10、第2発光素子20および第3発光素子30が、近紫外領域よりも長波長の発光ピーク波長を有することで、近紫外領域の光の問題(例えば、人体や照射物に悪影響を及ぼしたり、発光装置の構成部材が劣化し発光装置の発光効率が大幅に低下するという問題)を抑制することができる。また、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aが同程度の発光ピーク波長を有する青色発光素子を備えることで、発光装置100および発光装置100を備える照明装置等における設計が容易になる。
(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(1)
式(1)で表される組成を有する赤色蛍光体を用いることで、発光装置の演色性と光取り出しの双方を向上させることができる。第1蛍光体61の含有量は、例えば、第1透光性部材15の全重量に対して30重量%~60重量%である。
(Sr,Ca,Ba)4Al14O25:Eu(2)
(Ca,Sr,Ba)8MgSi4O16(F,Cl,Br)2:Eu(3)
式(2)または式(3)で表される組成を有する緑色蛍光体を用いることで、発光装置の演色性および光取り出しの双方を向上させることができる。緑色蛍光体65の含有量は、式(2)の緑色蛍光体を用いる場合は、例えば、第3透光性部材35の全重量に対して20重量%~80重量%であり、50重量%~64重量%であることが好ましい。また、緑色蛍光体65の含有量は、式(3)の緑色蛍光体を用いる場合は、例えば、第3透光性部材35の全重量に対して10重量%~60重量%であり、23重量%~44重量%であることが好ましい。。
封止部材48は、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aを被覆する。図1Cで示す発光装置100では、封止部材48は、凹部2内に位置し、第1透光性部材15の上面、第2透光性部材25の上面、第3透光性部材35の上面、第1発光素子10の側面、第2発光素子20の側面および第3発光素子30の側面を被覆している。封止部材48が第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aを被覆することで、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aのそれぞれが発する光が封止部材48内において容易に混色され、混色性の優れた発光装置とすることができる。
(Y,Lu,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce(4)
(Sr,Ca)AlSiN3:Eu(5)
第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aは、発光装置100の光源として機能する。第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aは発光素子を含む。発光素子は、発光ダイオード素子などを用いることができ、窒化物半導体(InxAlyGa1-x-yN、0≦x、0≦y、x+y≦1)を含むことができる。
第1発光素子10等(以下、単に発光素子という)の上面上には、第1透光性部材15等(以下、単に透光性部材という)を配置することができる。透光性部材は、発光素子の上面と直接接して配置されていてもよく、透光性部材と発光素子の上面との間に保護層等の別の部材が位置し、発光素子の上方に間接的に配置されていてもよい。
また、透光性部材となる液状の樹脂材料を発光素子の上面に塗布する場合、発光素子の上面の縁部で表面張力が働き、樹脂材料の広がりを発光素子の縁部内に留めることができる。これにより、複数の発光装置を製造する場合に、透光性部材の形状を安定して形成することができ、製造の歩留りを向上させることができる。また、透光性部材が安定して形成されることで、所望の配光を有する発光装置を容易に得ることができる。
発光装置100は、第1光源10a、第2光源20aおよび第3光源30aを被覆する封止部材48を備える。封止部材48は、光源等を外力や埃、水分などから保護することができる。封止部材48は、光源から出射される光の60%以上を透過するもの、さらに90%以上を透過するものが好ましい。封止部材48の母材としては、第1透光性部材等で用いられる樹脂材料を用いることができる。母材となる樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができ、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂またはこれらを1つ以上含む樹脂を用いることができる。封止部材は単一層から形成されてもよく、複数層から構成されてもよい。また、封止部材48には、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウムなどの光散乱粒子を分散させることができる。
パッケージ1は、発光素子を配置するための基台である。パッケージ1は、母体と複数のリード50とを有する。パッケージ1の母体となる材料は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム等のセラミックス、樹脂(例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ変性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、トリメチルペンテン樹脂、ポリノルボルネン樹脂又はこれらの樹脂を1種以上含むハイブリッド樹脂等)、パルプ、ガラス、又はこれらの複合材料等である。パッケージ1の母体は、単層構造でもよく、複数の層を含む多層構造でもよい。
複数のリード50は、導電性を有し、発光素子に給電するための電極として機能する。複数のリード50は、母材として、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、鉄、ニッケル、又はこれらの合金、燐青銅、鉄入り銅などの金属を用いることができる。これらは単層であってもよく、積層構造(例えば、クラッド材)であってもよい。特に、母材には安価で放熱性が高い銅を用いることが好ましい。また、複数のリード50は、母材の表面に金属層を有していてもよい。金属層は、例えば、銀、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、ロジウム、金、銅、又はこれらの合金などを含む。なお、金属層は、複数のリード50の全面に設けられていてもよく、部分的に設けられていてもよい。また、リードの上面に形成される銀等の金属層は、リードの下面に形成される銀等の金属層よりも厚くすることができる。これにより、リードの上面に形成される銀等の金属層の平坦度が高くなり、発光素子から出射される光を効果的に上方に反射させることができる。さらに、リードの下面に形成される銀等の金属層の厚みを薄くすることで発光装置100のコストを低減することができる。また、金属層は、リードの上面と下面とで異なる層にすることができる。例えば、リードの上面に形成される金属層は、ニッケルおよび銀の金属層を含む複数層からなる金属層であり、リードの下面に形成される金属層は、ニッケルの金属層を含まない金属層である。
樹脂部75は、母材となる樹脂材料として、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。具体的には、エポキシ樹脂組成物、シリコーン樹脂組成物、シリコーン変性エポキシ樹脂などの変性エポキシ樹脂組成物、エポキシ変性シリコーン樹脂などの変性シリコーン樹脂組成物、不飽和ポリエステル樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂組成物、変性ポリイミド樹脂組成物等の硬化体、ポリフタルアミド(PPA)、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、液晶ポリマー(LCP)、ABS樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、PBT樹脂等の樹脂を用いることができる。特に、エポキシ樹脂組成物や変性シリコーン樹脂組成物の熱硬化性樹脂を用いることが好ましい。
また、樹脂部75の樹脂材料として、耐熱性および耐光性に優れたシリコーン樹脂組成物(例えばSMC樹脂)を用いることが好ましい。
発光装置100は、静電耐圧を向上させるために保護素子を備えることができる。保護素子は、1つであってもよいし、複数あってもよい。例えば、発光装置100は、1つの発光素子に対して1つの保護素子を配置することができる。発光装置100では、各発光素子の導電路が別になっているので、それぞれの発光素子に対して1つの保護素子を配置することで、発光装置100の静電耐圧をより向上させることができる。
図6Aは実施形態2に係る発光装置400の模式的上面図であり、図6Bは発光装置400の模式的下面図である。図7は、図6Aで示す発光装置400から第1樹脂部75a、第2樹脂部75bおよび封止部材48を取り除いた状態を示す模式的上面図である。また、図8Aは図6A中の8A-8A線における模式的端面図であり、図8Bは図6A中の8B-8B線における模式的端面図であり、図8Cは図6A中の8C-8C線における模式的端面図である。図7において、第1樹脂部75aの外縁を一点鎖線で示す。
1 パッケージ
2 凹部
7 基板
8 導光部材
10a 第1光源
10 第1発光素子
11 第1保護素子
12 第2保護素子
13 第3保護素子
14 第4保護素子
15 第1透光性部材
20a 第2光源
20 第2発光素子
25 第2透光性部材
30a 第3光源
30 第3発光素子
35 第3透光性部材
40a 第4光源
40 第4発光素子
45 第4透光性部材
48 封止部材
50 複数のリード
51 第1リード
51a 第1配線
52 第2リード
52a 第2配線
53 第3リード
53a 第3配線
54 第4リード
54a 第4配線
55 第5リード
56 第6リード
57 第7リード
58 第8リード
59 第9リード
61 第1蛍光体
65 緑色蛍光体
67 赤色蛍光体
68 蛍光体
75 樹脂部
76 反射材
75a 第1樹脂部
75b 第2樹脂部
80 上面
81 下面
90 基台
B 黒体放射線
P 第1色度点
Q 第2色度点
R 第3色度点
S 第4色度点
X1 第1光源群
X2 第2光源群
X3 第3光源群
X4 第4光源群
Claims (10)
- 発光ピーク波長が430nm~480nmである第1発光素子を有する第1光源と、発光ピーク波長が430nm~480nmである第2発光素子を有する第2光源と、第3光源と、前記第1光源、前記第2光源および前記第3光源を被覆し、蛍光体を含む封止部材と、を備え、
前記第1光源、前記第2光源および前記第3光源は、それぞれ並列に接続され、
1931CIE色度図上において、
前記第1光源のみを駆動させたときに第1色度点を有し、
前記第2光源のみを駆動させたときに前記第1色度点と異なる第2色度点を有し、
前記第3光源のみを駆動させたときに、前記第1色度点と前記第2色度点とを通る直線のy値よりも高いy値を備える第3色度点を有し、
前記第2光源は、前記第2発光素子の上面に、実質的に蛍光体を含まない第2透光性部材を備えており、
前記封止部材は、前記第2透光性部材の上面および前記第2発光素子の側面を被覆している、発光装置。 - 前記第1光源は、前記第1発光素子の上面上に配置された第1蛍光体を含む第1透光性部材を有する、請求項1に記載の発光装置。
- 前記第3光源は、緑色の光を発する緑色発光素子である、又は、発光ピーク波長が430nm~480nmである第3発光素子と前記第3発光素子の上面上に配置された緑色蛍光体を含む第3透光性部材とを有する光源である、請求項1または2に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、第4光源をさらに備え、
前記第4光源のみを駆動させたときに、前記第1色度点と前記第2色度点とを通る直線のy値よりも低いy値を備える第4色度点を有する、請求項1~3のいずれか1項に記載の発光装置。 - 前記第4光源は、赤色の光を発する赤色発光素子である、又は、発光ピーク波長が430nm~480nmである第4発光素子と前記第4発光素子の上面上に配置された赤色蛍光体を含む第4透光性部材とを有する光源である、請求項4に記載の発光装置。
- 1931CIE色度図上において、前記第1色度点から前記第2色度点までの前記発光装置のDuvは、絶対値が0.02以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の発光装置。
- 発光ピーク波長が430nm~480nmである第1発光素子を有する第1光源と、発光ピーク波長が430nm~480nmである第2発光素子を有する第2光源と、発光ピーク波長が490nm~570nmの範囲である第3光源と、前記第1光源、前記第2光源および前記第3光源を被覆し、蛍光体を含む封止部材と、を備え、
前記第1光源、前記第2光源および前記第3光源は、それぞれ並列に接続され、
前記第1光源のみを駆動させたときに色温度は5000K以上7500K以下であり、 前記第2光源のみを駆動させたときに色温度は2000K以上3500K以下であり、
前記第2光源は、前記第2発光素子の上面に、実質的に蛍光体を含まない第2透光性部材を備え、
前記封止部材は、前記第2透光性部材の上面および前記第2発光素子の側面を被覆している、発光装置。 - 前記第1光源は、前記第1発光素子の上面上に配置された第1蛍光体を含む第1透光性部材を有する、請求項7に記載の発光装置。
- 前記第3光源は、緑色の光を発する緑色発光素子である、又は、発光ピーク波長が430nm~480nmである第3発光素子と前記第3発光素子の上面上に配置された緑色蛍光体を含む第3透光性部材とを有する光源である、請求項7または8に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、第4光源をさらに備え、
前記第4光源は、赤色の光を発する赤色発光素子である、又は、発光ピーク波長が430nm~480nmである第4発光素子と前記第4発光素子の上面上に配置された赤色蛍光体を含む第4透光性部材とを有する光源である、請求項7~9のいずれか1項に記載の発光装置。
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