KR20120025367A - 발광 장치 - Google Patents

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신야 누노우에
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Abstract

본 실시 형태의 발광 장치는, 기판과, 기판의 p 주면에 실장되는 발광 소자와, 이 발광 소자 상에 형성되는 직경 r의 반원 형상이고, 하기 식 (1)의 적색 형광체를 함유하는 적색 형광체층과, 적색 형광체층 상에 형성되고, 직경 D의 반원 형상인 투명 수지의 중간층과, 이 중간층 상에 형성되고, 반원 형상이고 녹색 형광체를 함유하는 녹색 형광체층을 갖는다. 그리고, 직경 r과 직경 D의 관계가 하기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00034

[식 중, 원소 M은 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x1, a, b, c, d는 0<x1≤
1, 0.60<a<0.95, 2.0<b<3.9, 0.04≤c≤0.6, 4<d<5.7을 만족한다.]
Figure pat00035

Description

발광 장치 {LIGHT EMITTING DEVICE}
<관련 출원>
본 출원은 일본 특허 출원 제2010-199983호(2010년 9월 7일)에 기초한 것으로서, 그 우선권을 주장하며, 그 전체 내용이 본 명세서에서 참조로서 인용된다.
본원에 개시된 실시 형태들은 일반적으로 발광 장치에 관한 것이다.
최근, 청색의 발광 다이오드(LED)에 YAG:Ce 등의 황색 형광체를 조합하여, 단일한 칩에서 백색광을 발하는, 소위 백색 LED가 주목을 모으고 있다. 종래, LED는 적색, 녹색, 청색으로 단색으로 발광하는 것이며, 백색 또는 중간색을 발하기 위해서는, 단색의 파장을 발하는 복수의 LED를 사용하여 각각 구동해야만 하였다. 그러나, 현재에는 발광 다이오드와 형광체를 조합함으로써, 상술한 번거로움을 배제하고, 간편한 구조에 의해 백색광을 얻을 수 있게 되었다.
발광 다이오드를 사용한 LED 램프는 휴대 기기, PC 주변 기기, OA 기기, 각종 스위치, 백라이트용 광원 및 표시판 등의 각종 표시 장치에 사용되고 있다. 이들 LED 램프는 고효율화가 강하게 요망되고 있고, 아울러 일반 조명 용도에는 고연색화(高演色化), LCD TV의 백라이트 용도에는 고색역화(高色域化)의 요청이 있다. 고효율화에는 형광체의 고효율화가 필요하며, 고연색화 혹은 고색역화에는, 청색의 여기광과 청색에서 여기되어 녹색의 발광을 나타내는 형광체 및 청색에서 여기되어 적색의 발광을 나타내는 형광체를 조합한 백색 광원이 바람직하다.
또한, 고파워 LED는 구동에 의해 발열하여, 형광체의 온도가 100 내지 200℃ 정도까지 상승하는 것이 일반적이다. 이러한 온도 상승이 일어나면 형광체의 발광 강도는 일반적으로 저하하여, 소위 온도 소광이 발생한다. 이로 인해, 특히 고온 영역, 즉 고전류 범위에서 발광 효율이 저하한다고 하는 문제가 있다.
또한, 복수의 형광체를 사용하는 경우, 형광체간의 재흡수에 의해 발광 효율이 저하한다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래 기술을 감안하여 이루어진 것으로, 발광 효율이 향상된 발광 장치를 제공하는 데에 있다.
본 실시 형태의 발광 장치는, 기판과, 기판의 주면에 실장되어, 파장 250nm 내지 500nm의 광을 발하는 발광 소자와, 이 발광 소자 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 r의 반원 형상이고, 하기 식 (1)의 적색 형광체를 함유하는 적색 형광체층과, 상기 적색 형광체층 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 D의 반원 형상인 투명 수지의 중간층과, 이 중간층 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 반원 형상이고, 녹색 형광체를 함유하는 녹색 형광체층을 갖고, 상기 직경 r과 상기 직경 D의 관계가 하기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00001
[식 중, 원소 M은 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x1, a, b, c, d는 0<x1≤1, 0.60<a<0.95, 2.0<b<3.9, 0.04≤c≤0.6, 4<d<5.7을 만족한다.]
Figure pat00002
도 1은 제1 실시 형태의 발광 장치의 모식 단면도.
도 2는 제1 실시 형태의 적색 형광체의 광 흡수율을 나타내는 도면.
도 3은 제1 실시 형태의 발광 장치의 작용을 나타내는 도면.
도 4는 제1 실시 형태의 발광 장치의 광속 손실을 나타내는 도면.
도 5는 제2 실시 형태의 발광 장치의 모식 단면도.
도 6은 실시예의 백색 발광 모듈의 배선도.
이하, 도면을 사용하여 실시 형태를 설명한다.
본 명세서 중, 적색 형광체란 파장 250nm 내지 500nm의 광, 즉 근자외광 혹은 청색광에서 여기하였을 때, 여기광보다도 장파장이며, 오렌지색에서부터 적색에 걸치는 영역의 발광, 즉 파장 580nm 내지 700nm(이하, 총칭하여 적색이라고도 기재함)의 사이에서 피크를 갖는 발광을 나타내는 형광체를 의미한다.
또한, 본 명세서 중, 녹색 형광체란 파장 250nm 내지 500nm의 광, 즉 근자외광 혹은 청색광에서 여기하였을 때, 여기광보다도 장파장이며, 청녹색에서부터 황녹색(이하, 총칭하여 녹색이라고도 기재함)에 걸치는 영역의 발광, 즉 파장 490nm 내지 550nm의 사이에서 피크를 갖는 발광을 나타내는 형광체를 의미한다.
또한, 본 명세서 중, 「백색광」이란 일반적으로 조명 장치에 사용되는 다른 파장의 광이 혼합하여, 전구색, 온백색, 백색, 주백색, 주광색 등을 포함하는 개념이다.
(제1 실시 형태)
본 실시 형태의 발광 장치는, 발광 수자를 실장하는 주면을 갖는 기판과, 이 주면에 실장되어, 파장 250nm 내지 500nm의 광을 발하는 발광 소자와, 이 발광 소자 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 r의 반원 형상이고, 하기 식 (1)의 적색 형광체를 함유하는 적색 형광체층과, 상기 적색 형광체층 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 D의 반원 형상인 투명 수지의 중간층과, 이 중간층 상에 형성되고, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 반원 형상이고, 녹색 형광체를 함유하는 녹색 형광체층을 갖고, 상기 직경 r과 상기 직경 D의 관계가 하기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00003
[식 중, 원소 M은 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x1, a, b, c, d는 0<x1≤1, 0.60<a<0.95, 2.0<b<3.9, 0.04≤c≤0.6, 4<d<5.7을 만족한다.]
Figure pat00004
상기 식 (1)로 나타내어지는 조성을 갖는 사이알론계 형광체는 적색 형광체(R)이며, 파장 250nm 내지 500nm의 광, 즉 근자외광 혹은 청색광에서 여기하였을 때, 여기광보다도 장파장이며, 오렌지색에서부터 적색에 걸치는 영역의 발광, 즉 파장 580 내지 700nm의 사이에서 피크를 갖는 발광을 나타낸다.
그리고, 이 적색 형광체는 온도 소광이 작기 때문에, 고온 영역에 있어서도 우수한 발광 효율이 얻어진다고 하는 이점이 있다. 한편, 여기 스펙트럼이 근자외광부터 녹색까지의 넓은 범위에 미치기 때문에, 녹색 형광체와 조합하여 백색 발광 장치(백색 LED)를 구성하고자 하는 경우, 녹색광의 적색 형광체에 의한 재흡수가 현저해져, 발광 효율이 저하하거나 색 어긋남이 발생하거나 할 우려가 있다.
본 실시 형태의 발광 장치는, 적색 형광체층과 녹색 형광체층의 사이에 투명 수지의 중간층을 형성함과 함께, 적색 형광체층과 중간층의 직경을 한정함으로써, 사이알론계의 적색 형광체에 의한 녹색광의 재흡수를 억제하여, 발광 효율이 높고, 색 어긋남이 억제되는 백색 발광 장치가 실현된다.
도 1은 본 실시 형태의 발광 장치의 모식 단면도이다. 이 발광 장치(10)는 백색광을 발하는 백색 LED이다. 발광 장치(10)는 발광 소자를 실장하는 주면을 갖는 기판(12)을 구비하고 있다. 기판(12)에는, 예를 들어 고반사 재료가 사용된다. 주면이란 기판 상면의 평면을 의미한다.
그리고, 파장 250nm 내지 500nm의 광을 발하는 발광 소자(14)로서, 예를 들어 청색 LED 칩이 기판(12)의 주면 상에 실장되어 있다. 청색 LED 칩은, 예를 들어 금 와이어(16)를 통하여 도시하지 않은 배선에 접속되어 있다. 그리고, 이 배선을 통하여 외부로부터 구동 전류가 청색 LED 칩에 공급됨으로써, 청색 LED 칩이 여기용의 청색광을 발생한다.
발광 소자(14) 상에는, 반구 형상의 투명 수지로 이루어지는 소자 밀봉 투명층(18)이 형성되어 있다. 투명 수지는 예를 들어 실리콘 수지이다.
또한, 소자 밀봉 투명층(18)을 덮도록, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 r의 반원 형상이고, 하기 식 (1)의 조성을 갖는 적색 형광체를 함유하는 적색 형광체층(20)이 형성된다.
Figure pat00005
[식 중, 원소 M은 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x1, a, b, c, d는 0<x1≤1, 0.60<a<0.95, 2.0<b<3.9, 0.04≤c≤0.6, 4<d<5.7을 만족한다.]
여기서, 원소 M은 스트론튬(Sr)인 것이 바람직하다.
적색 형광체층(20)은 적색 형광체가 예를 들어 투명한 실리콘 수지 중에 분산되어 형성된다. 적색 형광체층(20)은 청색 LED로부터 발생된 청색광을 흡수하여 적색광으로 변환한다.
또한, 적색 형광체층(20) 상에 형성되고, 기판(12)의 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 D의 반원 형상인 투명 수지의 중간층(22)이 형성되어 있다. 투명 수지는 예를 들어 실리콘 수지이다.
중간층(22)을 덮도록, 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 반원 형상이고, 녹색 형광체를 함유하는 녹색 형광체층(24)이 형성된다. 중간층(22)을 형성함으로써, 적색 형광층(20)에 의한 재흡수가 억제된다.
녹색 형광체층(24)은, 녹색 형광체가 예를 들어 투명한 실리콘 수지 중에 분산되어 형성된다. 녹색 형광체층(24)은, 청색 LED로부터 발생된 청색광을 흡수하여 녹색광으로 변환한다.
또한, 녹색 형광체층(24)을 덮도록, 예를 들어 투명한 실리콘 수지로 형성되는 외표면 투명층(외표면층)(26)이 형성된다. 이 외표면 투명층(26)은, 발광 소자(14), 적색 형광체(20), 녹색 형광체층(24)으로부터 발해지는 광이 대기와의 계면에서 전반사되는 것을 억제하는 기능이 있다.
이상과 같이 발광 장치(10)는, 발광 소자(14) 형상에 반구 형상으로 적층된, 적색 형광체층(20), 중간 투명 수지층(22), 녹색 형광체층(24)을 구비하고 있다. 이와 같이 형광체층을 반구 형상으로 함으로써, 발광 강도나 색조의 균질성이 높은 백색광이 발광 장치(10)로부터 발해진다.
그리고, 적색 형광체층(20)의 외측의 직경 r과, 중간층(22)의 외측의 직경 D의 관계가 하기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00006
또한, 적색 형광체층(20)이나 중간층(22)은, 예를 들어 제조상의 요인 등에 의해 완전한 반구 형상으로부터 어긋나는 것은 허용된다. 이 경우, 직경 r이나 직경 D는, 기판(12)의 주면에 대하여 수직 방향의 직경과, 기판(12)의 주면에 대하여 평행한 방향의 직경을 평균함으로써 산출하면 된다.
이어서, 발광 장치(10)의 작용에 대하여 설명한다.
도 2는 상기 식 (1)로 나타내어지는 조성을 갖는 사이알론계의 적색 형광체의 규격화 발광 강도를 나타내는 도면이다. 횡축이 여기광의 파장, 종축이 모니터 파장을 602nm로 하였을 때의 규격화 발광 강도이다.
피크 파장 457nm의 청색 LED에서 여기한 경우의 발광 특성 평가로부터, 457nm의 흡수율로서 87%가 요구되고 있다. 이 값과 도 2의 특성으로부터, 비례 배분에 의해 525nm의 녹색광의 흡수율은 68%로 구해진다. 이후, 본 실시 형태의 적색 형광체에 의한 녹색광의 흡수율 β를 0.68로 하여 대표적으로 논의한다.
적색 형광체층(20)에 의한 녹색광의 재흡수에 의한 광속 손실은, 실사용상 5% 이하로 하는 것이 발광 장치의 특성상 요망된다. 이하, 이 조건을 만족시키기 위해 적색 형광체층(20)의 외측의 직경 r과, 중간층(22)의 외측의 직경 D에 요구되는 관계를 도출한다.
도 3은 본 실시 형태의 발광 장치의 작용의 설명도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 녹색 형광체층(24) 중의 위치(A)로부터 발해지는 녹색광은 360도 전방위로 퍼진다. 이 중, 도면 중, 2개의 편화살표와 점선 타원으로 개념적으로 나타내어지는 범위의 광속, 즉 위치(A)로부터 적색 형광체층(20)을 예상한 범위의 광속이, 적색 형광체층(20)에 흡수될 수 있는 광속이 된다.
녹색 형광체층(24)으로부터의 전광속 L1에 대한 적색 형광체층(20)의 외면에 도달하는 광속 L2(적색 형광체층(20)에 흡수될 수 있는 광속)의 비, L2/Ll은 하기 식 (4)로 나타내어지는 바와 같이 된다.
Figure pat00007
녹색광이 적색 형광체층(20)에 재흡수되어 발생하는 광속 손실 γ는, 상술한 녹색광의 적색 형광체에 의한 흡수율 β(=0.68)와, 상기 식 (4)로 나타내어지는 L2/L1과, 녹색광(파장 525nm)과 적색광(파장 600nm)의 시감도차 δ(=0.63)의 곱으로 나타내진다. 즉, 하기 식 (5)로 나타내어진다.
Figure pat00008
도 4는 본 실시 형태의 광속 손실을 나타내는 그래프이다. 횡축이 D/r, 종축이 식 (4)로부터 산출되는 광속 손실 γ이다. β=0.68, δ=0.63으로서 계산하고 있다.
도 4로부터 명백해진 바와 같이, 광속 손실 γ를 5% 이하로 하기 위해서는, D/r이 2.0 이상인 것이 바람직하고, 2.2 이상인 것이 보다 바람직하다. 따라서, 하기 식 (6)을 충족하는 것이 바람직하다. D/r이 2.0 이상이면, 광속 손실의 포화 경향이 현저해지기 때문에 적합하다.
Figure pat00009
무엇보다 중간층(22)이 지나치게 두꺼워지면, 중간층(22)에 의한 광의 흡수에 의한 광속 손실이 현재화하여, 적색 형광체층(20)과 중간층(22) 등의 직경에 제약을 둔 효과가 상실될 우려가 있다. 대표적인 투명 수지인 실리콘 수지의 근자외로부터 청색광의 투과율은, 2000㎛의 두께의 수지판에 있어서 90%이다. 즉 흡수율이 10%이다.
따라서, 중간층(22)에서의 여기광이나 형광체 발광의 흡수에 의한 광속 손실을 5% 이하로 억제할 수 있기 위해서는, 중간층(22)의 두께(D-r)는, 하기 식 (7)을 충족하는 것이 필요하다.
Figure pat00010
또한 중간층(22)의 영향을 억제하기 위하여, (D-r)≤500인 것이 바람직하고, (D-r)≤200인 것이 보다 바람직하다.
따라서, 식 (6) 및 식 (7)로부터, 발광 장치의 적색 형광체층(20)이나 중간층(22)에 의한 흡수 손실을 실사용상 요청되는 5% 이하로 하기 위해서는, 적색 형광체층(20)의 외측의 직경 r과, 중간층(22)의 외측의 직경 D가 하기 식 (2)를 충족하는 것이 필요하게 된다.
Figure pat00011
이상으로부터, 본 실시 형태의 발광 장치는, 온도 소광이 작은 적색 형광체를 사용하면서, 적색 형광체층에 의한 녹색광의 재흡수를 억제하여, 우수한 발광 효율을 갖는 발광 장치를 실현한다.
또한, 본 실시 형태의 발광 장치에 있어서, 녹색 형광체가 하기 식 (3)으로 나타내어지는 조성을 갖는 것이 바람직하다.
Figure pat00012
[식 중, 원소 M'는 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x2, y, z, u, w는 0<x2≤1, -0.1≤y≤0.15, -1≤z≤1, -1<u-w≤1.5의 관계를 만족한다.]
상기 식 (3)으로 나타내어지는 조성을 갖는 사이알론계 형광체는 녹색 형광체(G)이며, 파장 250nm 내지 500nm의 광, 즉 근자외광 혹은 청색광에서 여기하였을 때, 여기광보다도 장파장이며, 청녹색에서부터 황녹색에 걸치는 영역의 발광, 즉 파장 490 내지 580nm의 사이에서 피크를 갖는 발광을 나타낸다.
그리고, 온도 소광이 작고, 특히 고온 영역에서 우수한 발광 효율을 실현한다. 따라서, 보다 온도 소광 특성이 우수한 고효율의 발광 장치를 실현하는 것이 가능하다.
또한, 원소 M'는 스트론튬(Sr)인 것이 바람직하다.
(제2 실시 형태)
본 실시 형태의 발광 장치는, 제1 실시 형태의 발광 소자가 청색 LED이었던 것에 대해, 근자외 LED인 것, 및 청색 형광체층을 갖는 것 이외는, 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 따라서, 제1 실시 형태와 중복되는 내용에 대해서는 기재를 생략한다.
도 5는 본 실시 형태의 발광 장치의 모식 단면도이다. 이 발광 장치(20)는, 백색광을 발하는 백색 발광 장치이다. 발광 장치(20)는, 발광 소자(14)가 근자외광을 발광하는 근자외 LED이다. 또한, 녹색 형광체층(24)과 외표면 투명층(26)의 사이에 청색 형광체층(28)이 더 형성되어 있다.
청색 형광체층(28)은, 청색 형광체가 예를 들어 투명한 실리콘 수지 중에 분산되어 형성된다. 청색 형광체층(28)은, 근자외광 LED로부터 발생된 근자외광을 흡수하여 청색광으로 변환한다.
상기 이외의 구성에 대해서는 제1 실시 형태와 마찬가지이다. 본 실시 형태의 발광 장치에 있어서도 제1 실시 형태와 마찬가지로, 온도 소광이 작은 적색 형광체를 사용하면서, 적색 형광체층에 의한 녹색광의 재흡수를 억제하여, 우수한 발광 효율이 실현된다.
본 발명의 소정 실시 형태를 설명하였지만, 이들 실시 형태는 단지 예로서 제시된 것으로 발명의 범위를 제한하려는 것은 아니다. 실제로, 본 명세서에 기재된 발광 장치는 다양한 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 사상으로부터 일탈하지 않는 범위 내에서, 본 명세서에 기재된 장치 및 방법의 형태에 있어 각종 생략, 치환 및 변경을 행할 수 있다. 첨부하는 청구범위 및 그 균등물은, 본 발명의 범위 및 사상 내에 들어가는 이러한 형태 또는 수정을 포함시키기 위한 것이다.
예를 들어, 발광 장치에 사용하는 여기광을 발생하는 발광 소자는, 근자외광 또는 청색의 발광을 하는 반도체 발광 소자이면 충분하다. 예를 들어, 질화갈륨계 화합물 반도체를 사용한 LED를 사용하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는 적색 형광체층 상에 직접 중간층이 형성되는 경우를 예로 들어 설명하였지만, 예를 들어 적색 형광체층과 중간층의 사이에, 황색 형광체를 포함하는 황색 형광체층을 형성하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
또한, 소자 밀봉 투명층이나 외표면 투명층은 형성되어 있는 것이 바람직하지만, 반드시 필수적인 구성 요소가 아니며, 어느 한쪽 또는 양쪽을 생략하는 것도 가능하다.
또한, 밀봉 수지의 기재가 되는 바인더 수지는, 발광 소자(여기 소자)의 피크 파장 근방 및 이보다도 장파장 영역에서 실질적으로 투명하면, 그 종류를 막론하고 사용할 수 있다. 일반적인 것으로서는 실리콘 수지, 에폭시 수지 또는 에폭시기를 갖는 폴리디메틸실록산 유도체 또는 옥세탄 수지 또는 아크릴 수지 또는 시클로올레핀 수지 또는 우레아 수지 또는 불소 수지 또는 폴리이미드 수지 등을 생각할 수 있다.
<실시예>
(실시예 1 내지 5)
도 6은 실시예의 백색 발광 모듈의 배선도이다. 도 1에 나타낸 제1 실시 형태의 발광 장치(10)를, 도 6과 같이 4직렬 4병렬이 되도록 접속하여, 애노드 전극(60)과 캐소드 전극(62)을 형성하였다.
적색 형광체에는, 하기 식 (8)의 조성식으로 나타내어지고, 표 1의 조성을 갖는 사이알론계 형광체를 각각의 실시예에서 적용하였다.
Figure pat00013
녹색 형광체에는, 하기 식 (9)의 조성식으로 나타내어지고, 표 2의 조성을 갖는 사이알론계 형광체를 각각의 실시예에서 적용하였다.
Figure pat00014
적색 형광체층의 외측의 직경 r은 105㎛, 중간층의 외측의 직경 D는 410㎛로 하였다. 이 r과 D는 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00015
이 백색 발광 모듈을 20mA로 구동시켜, 발광 효율을, 적분구를 사용한 전광속 측정에 의해 구하였다. 결과는 표 3에 나타낸다.
Figure pat00016
Figure pat00017
(비교예 1 내지 5)
중간층을 형성하지 않고, 적색 형광체층 상에 직접 녹색 형광체층을 형성하는 것 이외는 실시예 1 내지 5와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 3에 나타낸다.
(비교예 6 내지 10)
중간층의 외측의 직경 D를 2150㎛로 하는 것 이외는 실시예 1 내지 5와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 3에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족하지 않는다.
Figure pat00018
Figure pat00019
표 3으로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 1 내지 5에서 발광 효율의 향상이 확인되었다.
(실시예 6 내지 10)
녹색 형광체로서 Eu 활성화 알칼리 토류 정규산염 형광체를 사용하고, 적색 형광체층의 외측의 직경 r을 120㎛, 중간층의 외측의 직경 D를 505㎛로 하는 것 이외는, 실시예 1 내지 5와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 4에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00020
(비교예 11 내지 15)
중간층을 형성하지 않고, 적색 형광체층 상에 직접 녹색 형광체층을 형성하는 것 이외는 실시예 6 내지 10과 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 4에 나타낸다.
(비교예 16 내지 20)
중간층의 외측의 직경 D를 2150㎛로 하는 것 이외는 실시예 6 내지 10과 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 4에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족하지 않는다.
Figure pat00021
Figure pat00022
표 4로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 6 내지 10에서 발광 효율의 향상이 확인되었다.
(실시예 11 내지 15)
도 5에 나타낸 발광 소자로서 근자외 LED를 사용한 제2 실시 형태의 발광 장치(20)를, 도 6과 같이 4직렬 4병렬이 되도록 접속하고, 애노드 전극(60)과 캐소드 전극(62)을 형성하였다.
적색 형광체에는, 하기 식 (8)의 조성식으로 나타내어지고, 표 1의 조성을 갖는 사이알론계 형광체를 각각의 실시예에서 적용하였다.
Figure pat00023
녹색 형광체에는, 하기 식 (9)의 조성식으로 나타내어지고, 표 2의 조성을 갖는 사이알론계 형광체를 각각의 실시예에서 적용하였다.
Figure pat00024
청색 형광체에는, (Sr, Ca, Ba)10(PO4)6Cl2:Eu2+를 사용하였다.
적색 형광체층의 외측의 직경 r은 95㎛, 중간층의 외측의 직경 D는 320㎛로 하였다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00025
실시예 1 내지 5와 마찬가지로, 이 백색 발광 모듈을 20mA로 구동시켜, 발광 효율을, 적분구를 사용한 전광속 측정에 의해 구하였다. 결과는 표 5에 나타낸다.
(비교에 21 내지 25)
중간층을 형성하지 않고, 적색 형광체층 상에 직접 녹색 형광체층을 형성하는 것 이외는 실시예 11 내지 15와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 5에 나타낸다.
(비교예 26 내지 30)
중간층의 외측의 직경 D를 1850㎛로 하는 것 이외는 실시예 11 내지 15와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 5에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족하지 않는다.
Figure pat00026
Figure pat00027
표 5로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 11 내지 15에서 발광 효율의 향상이 확인되었다.
(실시예 16 내지 20)
녹색 형광체로서 Eu 활성화 알칼리 토류 정규산염 형광체를 사용하고, 적색 형광체층의 외측의 직경 r은 130㎛, 중간층의 외측의 직경 D는 450㎛로 하는 것 이외는, 실시예 11 내지 15와 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 6에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족한다.
Figure pat00028
(비교예 31 내지 35)
중간층을 형성하지 않고, 적색 형광체층 상에 직접 녹색 형광체층을 형성하는 것 이외는 실시예 16 내지 20과 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 6에 나타낸다.
(비교예 36 내지 40)
중간층의 외측의 직경 D를 2150㎛로 하는 것 이외는 실시예 16 내지 20과 마찬가지로 백색 발광 모듈을 제조하여 평가하였다. 결과는 표 6에 나타낸다. 이 r과 D는, 하기와 같이 상기 식 (2)를 충족하지 않는다.
Figure pat00029
Figure pat00030
표 6으로부터 명백해진 바와 같이, 실시예 16 내지 20에서 발광 효율의 향상이 확인되었다.
10: 발광 장치
12: 기판
14: 발광 소자
16: 금 와이어
18: 투명층
20: 적색 형광체층
22: 중간층
24: 녹색 형광체층
26: 외표면 투명층

Claims (9)

  1. 기판과,
    상기 기판의 주면에 실장되어, 파장 250nm 내지 500nm의 광을 발하는 발광 소자와,
    상기 발광 소자 상에 형성되고, 상기 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 r의 반원 형상이고, 하기 식 (1)의 적색 형광체를 함유하는 적색 형광체층과,
    상기 적색 형광체층 상에 형성되고, 상기 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 직경 D의 반원 형상인 투명 수지의 중간층과,
    상기 중간층 상에 형성되고, 상기 주면에 대하여 수직한 단면에서의 외주 형상이 반원 형상이고, 녹색 형광체를 함유하는 녹색 형광체층을 갖고,
    상기 직경 r과 상기 직경 D의 관계가, 하기 식 (2)를 충족하는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
    Figure pat00031

    [식 중, 원소 M은 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x1, a, b, c, d는 0<x1≤1, 0.60<a<0.95, 2.0<b<3.9, 0.04≤c≤0.6, 4<d<5.7을 만족한다.]
    Figure pat00032
  2. 제1항에 있어서, 상기 녹색 형광체가, 하기 식 (3)으로 나타내어지는 조성을 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
    Figure pat00033

    [식 중, 원소 M'는 IA족 원소, IIA족 원소, IIIA족 원소, Al을 제외한 IIIB족 원소, 희토류 원소 및 IVB족 원소로부터 선택되는 원소이고, x2, y, z, u, w는 0<x2≤1, -0.1≤y≤0.15, -1≤z≤1, -1<u-w≤1.5의 관계를 만족한다.]
  3. 제1항에 있어서, 상기 녹색 형광체가 Eu 활성화 알칼리 토류 정규산염 형광체인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광 소자가 청색 LED인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 투명 수지가 실리콘 수지인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 원소 M은 스트론튬(Sr)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 원소 M'는 스트론튬(Sr)인 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 녹색 형광체층 상에 투명 수지로 형성되는 외표면층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 적색 형광체층과 상기 중간층의 사이에, 황색 형광체를 함유하는 황색 형광체층을 더 갖는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5592602B2 (ja) * 2008-07-31 2014-09-17 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP4929413B2 (ja) * 2010-09-07 2012-05-09 株式会社東芝 発光装置
JP5185421B2 (ja) * 2010-09-09 2013-04-17 株式会社東芝 赤色発光蛍光体およびそれを用いた発光装置
US8414795B2 (en) * 2010-09-09 2013-04-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Red light-emitting fluorescent substance and light-emitting device employing the same
RU2600312C2 (ru) * 2011-03-16 2016-10-20 Конинклейке Филипс Н.В. Осветительное устройство, лампа и светильник
EP2764292B1 (en) * 2011-09-08 2016-06-01 LG Innotek Co., Ltd. Lighting module
US9365766B2 (en) * 2011-10-13 2016-06-14 Intematix Corporation Wavelength conversion component having photo-luminescence material embedded into a hermetic material for remote wavelength conversion
JP5893888B2 (ja) * 2011-10-13 2016-03-23 シチズン電子株式会社 半導体発光装置
JP2014203932A (ja) 2013-04-03 2014-10-27 株式会社東芝 発光装置
US9142733B2 (en) * 2013-09-03 2015-09-22 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Light source device including a high energy light source and a wavelength conversion member, illuminating device comprising the same, and vehicle
US20160233393A1 (en) * 2013-10-18 2016-08-11 Sharp Kabushiki Kaisha Light emitting device
JP2015211202A (ja) * 2014-04-30 2015-11-24 株式会社東芝 発光装置
JP6428089B2 (ja) * 2014-09-24 2018-11-28 日亜化学工業株式会社 発光装置
US10784416B2 (en) * 2016-03-24 2020-09-22 Sharp Kabushiki Kaisha Light source device and light emitting device
US10203547B2 (en) 2016-06-16 2019-02-12 Hisense Electric Co., Ltd. Quantum dot light emitting device, backlight module, and liquid crystal display device
CN105911766A (zh) * 2016-06-16 2016-08-31 青岛海信电器股份有限公司 量子点发光装置、背光模组及液晶显示装置
CN108417701B (zh) * 2018-01-24 2020-04-03 厦门信达光电物联科技研究院有限公司 一种白光led健康光源的制备方法
CN109020558B (zh) * 2018-09-07 2021-11-12 安徽理工大学 一种大功率暖白光固态照明用SiAlON荧光透明陶瓷及其制备方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3614776B2 (ja) * 2000-12-19 2005-01-26 シャープ株式会社 チップ部品型ｌｅｄとその製造方法
US7452737B2 (en) * 2004-11-15 2008-11-18 Philips Lumileds Lighting Company, Llc Molded lens over LED die
WO2007105631A1 (ja) * 2006-03-10 2007-09-20 Kabushiki Kaisha Toshiba 蛍光体および発光装置
JP2007273562A (ja) 2006-03-30 2007-10-18 Toshiba Corp 半導体発光装置
JP5044329B2 (ja) * 2007-08-31 2012-10-10 株式会社東芝 発光装置
TWI382569B (zh) * 2007-09-21 2013-01-11 Toshiba Kk Lighting with white light and the use of its lighting equipment
WO2009145298A1 (ja) * 2008-05-30 2009-12-03 シャープ株式会社 発光装置、面光源、液晶表示装置および発光装置の製造方法
JP5592602B2 (ja) 2008-07-31 2014-09-17 株式会社東芝 蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP5243883B2 (ja) * 2008-08-06 2013-07-24 パナソニック株式会社 発光装置および照明器具
JP4881358B2 (ja) 2008-08-28 2012-02-22 株式会社東芝 発光装置
JP4869317B2 (ja) 2008-10-29 2012-02-08 株式会社東芝 赤色蛍光体およびそれを用いた発光装置
JP2010199983A (ja) 2009-02-25 2010-09-09 Fuji Xerox Co Ltd 画像処理装置、画像読取装置及び画像形成装置
WO2011013188A1 (ja) * 2009-07-27 2011-02-03 株式会社 東芝 発光装置
EP2428543B1 (en) * 2010-09-08 2013-05-08 Kabushiki Kaisha Toshiba Light emitting device

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EP2426745B1 (en) 2019-10-30
US8436527B2 (en) 2013-05-07

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