JP7464862B2 - 発光装置、光源 - Google Patents
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Description
本開示の発光装置について図面を用いて説明する。図1は、第1実施形態に係る発光装置の下面側から見た概略下面図である。図2は、第1実施形態に係る発光装置の概略断面図である。図2は、図1のII-II線で切断している。図3は、第1実施形態の変形例に係る発光装置の下面側から見た概略下面図である。図4は、第1実施形態に係る光反射部を例示する概略断面図である。
発光素子10は、光取り出し面となる第1面1と、第1面1と反対側の第2面2と、第1面1及び第2面2と繋がる側面3と、を有し、第2面2に異なる極性を持つ一対の素子電極7を有する。発光素子10は、一例として直方体形状に形成されている。発光素子10は、サファイア等の素子基板5と、n型半導体層とp型半導体層と発光層とからなる半導体層6と、を有する発光ダイオードを用いることが好ましく、目的および用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、紫色(ピーク波長380nm~430nmの光)青色(ピーク波長430nm~490nmの光)、緑色(ピーク波長490nm~570nmの光)の発光素子10としては、ZnSe、窒化物系半導体(InXAlYGa1-X-YN,0≦X,0≦Y,X+Y≦1)、GaP等を用いることができる。
光反射部20は、粉体状の半導電性物質21と粉体状の光反射性物質22と絶縁性の結合材23とを含む。半導電性物質21は、球状、長球、楕円体、略球状、略長球、略楕円体の少なくともいずれか1種の形状を持つ第1粉体21aと、1方向又は2方向以上に延びる針状の形状を持つ第2粉体21bと、を持つ。光反射部20は、通常の電圧では高インピーダンスだが、過電在が加わると、高インピーダンスから低インピーダンスへと瞬時に変化する優れた非オーム性を有する。低インピーダンスになることで、過電流を2次側(接地側など)へ流すことができ、その後、すぐに高インピーダンスへと自動復帰する性質を持っている。
光反射部20は、さらに、アルミネート系、シラン系、チタネート系、ジルコネート系の少なくともいずれか1種のカップリング剤を含むことが好ましい。結合材23にカップリング剤を添加することにより、第1粉体21a、第2粉体21b、光反射性物質22のそれぞれの濡れ性を向上させることができるからである。また、カップリング剤は第1粉体21a、第2粉体21b、光反射性物質22を結合材23に混合する前に、表面改質処理を施しておいてもよい。
次に、第1実施形態に係る発光装置の製造方法について概略を説明する。
第2実施形態に係る発光装置について、図面を用いて説明する。図5は、第2実施形態に係る発光装置の上面側から見た概略上面図である。図6は、第2実施形態に係る発光装置の下面側から見た概略下面図である。図7は、第2実施形態に係る発光装置の概略断面図である。図7は、図5のVII-VII線で切断している。
波長変換部材は、蛍光体を含有する。波長変換部材は、無機材料を含有してもよい。波長変換部材は、蛍光体と無機材料とを含むセラミックス複合体を含むことが好ましい。波長変換部材は、蛍光体と無機材料とを含むセラミックス複合体からなる蛍光体層の単層のものであってもよく、蛍光体と無機材料とを含むセラミックス複合体からなる蛍光体層と、樹脂、ガラス及び無機物からなる群から選択される少なくとも1種の材料からなる透光性層とが積層されたものであってもよい。また、蛍光体と無機材料とを含むセラミックス複合体は、1種の第1蛍光体を含むものであってもよく、第1蛍光体とは組成が異なる他種の第2蛍光体を含むものであってもよい。また、1種の第1蛍光体と無機材料とを含む第1セラミックス複合体を第1蛍光体層とし、第1蛍光体とは組成が異なる他種の第2蛍光体と無機材料とを含む第2セラミックス複合体を第2蛍光体層とし、更に蛍光体を含まない透光性層が積層されたものであってもよい。透光性層はセラミックス複合体に含まれる後述する無機酸化物と同様の無機酸化物からなる板状体であってもよい。
M2[SipAlqMnrFs] (I)
接着剤50は、その一部により波長変換部材40と発光素子10とを接着する接着層を形成すると共に、他の一部によりフィレットを形成するように配置される。フィレットを構成する接着剤50としては、発光素子10からの出射光を波長変換部材40へと有効に導光でき、発光素子10と波長変換部材40とを光学的に連結できる透光性材料を用いることが好ましい。接着剤50としては、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂等の有機樹脂を用いることができ、耐熱性の高いシリコーン樹脂を用いることが好ましい。なお、発光素子10と波長変換部材40との間に形成された接着層の厚さは薄ければ薄い程好ましく、これにより放熱性が向上するとともに、発光素子10と波長変換部材40との間の接着剤50を透過する光の損失が少なくなるため、発光装置の光出力が向上する。また、接着剤50の屈折率は発光素子10よりも小さく、波長変換部材40よりも高いことが好ましい。屈折率を所定の関係にすることで、発光素子10からの出射光を効率良く接着剤50及び波長変換部材40を介して外部に放出することができる。
次に、第2実施形態に係る発光装置の製造方法について図面を用いて概略を説明する。図8乃至図17は、第2実施形態に係る発光装置の製造工程を示す概略断面図である。
第3実施形態に係る発光装置について図面を用いて概略を説明する。図18は、第3実施形態に係る発光装置の概略断面図である。第1実施形態に係る発光装置、第2実施形態に係る発光装置と、同じような構成を採る部分については説明を省略することもある。
第4実施形態に係る発光装置について図面を用いて概略を説明する。図20は、第4実施形態に係る発光装置の概略上面図である。図21は、第4実施形態に係る発光装置の概略断面図であり、図20のXXI-XXI線で切断している。第1実施形態乃至第3実施形態に係る発光装置と、同じような構成を採る部分については説明を省略することもある。
第5実施形態に係る光源について図面を用いて概略を説明する。図22は、第5実施形態に係る光源の概略斜視図である。図23は、第5実施形態に係る光源の概略断面図であり、図22のXXIII―XXIII線で切断している。
光反射部として、粉体状の半導電性物質と粉体状の光反射性物質と絶縁性の結合材とを含む。半導電性物質は、球状若しくは略球状の形状を持つ第1粉体と、4方向に延びる針状の形状を持つ第2粉体と、を持つ。
上記光反射部の組成物を用いて、電極間封止を行う。一対の素子電極間に光反射部を配置した場合のバリスタ特性、光反射率を確認するため、測定の便宜上、電極間封止を使用する。図24は、実施例に係る回路基板に光反射部を配置した概略断面図である。比較例も同様の構成を採る。評価用の回路基板として、基板9gに2つの配線部9fを備える。基板9gは厚さ0.3mmのビスマレイミドトリアジンレジンを用い、配線部9fは厚さ0.018mmの銅箔を用い、2つの配線部9fの距離は0.2mmである。この2つの配線部9fと接触するように、光反射部20fを配置する。光反射部20fは圧縮成形法を用いて、厚さ0.3mmの被膜を形成する。圧縮成形法の成形条件は、金型温度120℃以上140℃以下、硬化時間約4分で行う。圧縮成形機を用いて光反射部20fを一次硬化させた後、樹脂の反応を完結するために、ポストキュアー(二次硬化)を150℃で約4時間の条件で実施する。
オシロスコープを用いて評価基板上の2つの配線間に0Vから400Vまでの電圧を印加した時に流れた電流値を測定する。図25は、実施例に係る発光装置の電流-電圧特性を示す測定結果である。
次に、実施例、比較例に係る光反射部の表面の光反射率を測定した。光反射率は、村上色彩技術研究所製高速分光光度計(CMS-35SP)を用いて測定する。図26は、実施例に係る発光装置の光反射率を示す図である。
2 第2面
3 側面
5 素子基板
6 半導体層
7 素子電極
7a n側電極
7b p側電極
7c 被膜
8 パッケージ
8a 第1リードフレーム配線部
8b 第2リードフレーム配線部
8c 固定部
8d 封止部材
9a 第1配線部
9b 第2配線部
9c 基板
9f 配線部
9g 基板
10 発光素子
20、20f 光反射部
21 半導電性物質
21a 第1粉体
21b 第2粉体
22 光反射性物質
23 結合材
40 波長変換部材
41 波長変換部材
42 透光性部材
43 光反射層
44 レンズ
50 接着剤
70 回路基板
A、B ダイシングブレード
Claims (15)
- 第1面と、前記第1面と反対側の第2面と、前記第1面及び前記第2面と繋がる側面と、を有し、前記第2面に異なる極性を持つ一対の素子電極を有する発光素子と、
粉体状の半導電性物質と粉体状の光反射性物質と絶縁性の結合材とを含む光反射部と、
を備え、
前記半導電性物質は、球状、長球、楕円体、略球状、略長球、略楕円体の少なくともいずれか1種の形状を持つ第1粉体と、1方向又は2方向以上に延びる針状の形状を持つ第2粉体と、を持ち、
前記光反射部が前記一対の素子電極のそれぞれと接触するように配置され、
前記光反射部は、450nm以上800nm以下の波長域で50%以上の光反射率を有し、かつ、バリスタ特性を持つ、発光装置。 - 前記バリスタ特性は、非直線性係数(α)が3以上である、請求項1に記載の発光装置。
- 前記発光装置は、さらに、前記発光素子の前記第1面と向かい合うように波長変換部材を備える、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記光反射部は、前記発光素子の前記側面若しくは側方、及び/又は、前記波長変換部材の側面若しくは側方、に配置されている、請求項3に記載の発光装置。
- 前記第1粉体、前記第2粉体は、前記結合材100重量部に対し、前記第1粉体は、30以上450重量部以下であり、前記第2粉体は20以上200重量部以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第1粉体に対し、前記第2粉体の重量比率は、4.4%以上667%以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第1粉体は、直径若しくは長径が1μm以上50μm以下であり、前記第2粉体は、平均繊維長が1μm以上50μm以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記半導電性物質は、BaTiO3、SrTiO3、ZnO、BiO、CoO、MnO、SbO、CrO、NiO、SiN、SiOから選ばれる少なくとも1種である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第1粉体は、純度95%以上のZnOであり、
前記第1粉体に、Al、Bi、Sb、Co、Mn、又は、これらから選択される少なくとも1種を含む酸化物若しくは窒化物、が含有されていない、又は、0.01重量%以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。 - 前記第2粉体は、体積固有抵抗が0.1Ω・cm以上1000Ω・cm以下である、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記結合材は、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、若しくはこれらの少なくとも1種を含むハイブリッド樹脂、ガラス、又は、セラミックスである、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記光反射性物質は、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素から選択される少なくとも1種である、請求項1又は2に記載に記載の発光装置。
- 前記光反射部は、さらに、フュームドシリカ、若しくは、高級脂肪酸アマイドのいずれかを含む、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 第1面と、前記第1面と反対側の第2面と、前記第1面及び前記第2面と繋がる側面と、を有し、前記第2面に異なる極性を持つ一対の素子電極を有する発光素子と、
前記一対の素子電極と電気的に接続する、第1リードフレーム配線部と、前記第1リードフレーム配線部から離隔する第2リードフレーム配線部と、
粉体状の半導電性物質と粉体状の光反射性物質と絶縁性の結合材とを含む光反射部と、
を備え、
前記半導電性物質は、球状、長球、楕円体、略球状、略長球、略楕円体の少なくともいずれか1種の形状を持つ第1粉体と、1方向又は2方向以上に延びる針状の形状を持つ第2粉体と、を持ち、
前記光反射部が前記第1リードフレーム配線部と前記第2リードフレーム配線部とのそれぞれと接触するように配置され、
前記光反射部は、450nm以上800nm以下の波長域で50%以上の光反射率を有し、かつ、バリスタ特性を持つ、発光装置。 - 第1面と、前記第1面と反対側の第2面と、前記第1面及び前記第2面と繋がる側面と、を有し、前記第2面に異なる極性を持つ一対の素子電極を有する発光素子と、
前記一対の素子電極と電気的に接続する、少なくとも2つの配線部を備える回路基板と、
粉体状の半導電性物質と粉体状の光反射性物質と絶縁性の結合材とを含む光反射部と、
を備え、
前記半導電性物質は、球状、長球、楕円体、略球状、略長球、略楕円体の少なくともいずれか1種の形状を持つ第1粉体と、1方向又は2方向以上に延びる針状の形状を持つ第2粉体と、を持ち、
前記光反射部が前記2つの配線部のそれぞれと接触するように配置され、
前記光反射部は、450nm以上800nm以下の波長域で50%以上の光反射率を有し、かつ、バリスタ特性を持つ、光源。
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