TW201338216A - 發光裝置、照明裝置、發光集合體及發光裝置之製造方法 - Google Patents

發光裝置、照明裝置、發光集合體及發光裝置之製造方法 Download PDF

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Shinsuke Wakiya
Toshikazu Takagi
Hirofumi Fukutsuka
Yasunari Ooyabu
Hiroyuki Katayama
Takashi Kondo
Hiroki Kono
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Abstract

本發明之發光裝置包括：基板，其上表面包含鏡面區域；半導體發光元件，其配置於鏡面區域內；及密封層，其接合於基板之上述上表面。密封層包括：下層，其與基板之上表面接觸而覆蓋半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於下層。

Description

發光裝置、照明裝置、發光集合體及發光裝置之製造方法
本發明係關於一種具備半導體發光元件之發光裝置。
先前，已知有利用樹脂密封發光二極體(LED(Light Emitting Diode))等半導體發光元件之情況。例如，提出使用包括含有螢光體之第1樹脂層、及密封半導體發光元件之第2樹脂層之密封用片材而密封半導體發光元件，從而獲得光半導體裝置(例如，參照下述日本專利特開2010-123802號公報)。
於該光半導體裝置中，例如只要由YAG(Yttrium Aluminum Garnet，釔鋁石榴石)系螢光體構成螢光體，由藍色發光二極體構成半導體發光元件，便可使來自藍色發光二極體之藍色光與來自YAG系螢光體之黃色光進行混色而獲得白色光。
然而，於上述日本專利特開2010-123802號公報所記載之密封用片材中，存在以下情況：沿第1樹脂層與第2樹脂層之積層方向前進之藍色光與來自YAG系螢光體之黃色光適當混色而成為白色光，另一方面，於與積層方向不同之方向上前進之藍色光與來自YAG系螢光體之黃色光之混色平衡被打破，而無法成為白色光。
例如，於第2樹脂層中不含有螢光體之情形時，會有來自藍色發光二極體之藍色光不通過第1樹脂層，而自第2樹 脂層之側面(與積層方向正交之方向之側面)透漏之情況。於此情形時，若自與積層方向正交之方向視認發光裝置，則發光裝置看上去發出藍色光。
又，若第2樹脂層中含有少量螢光體，則於自與積層方向正交之方向視認發光裝置時，來自藍色發光二極體之藍色光變得強於來自YAG系螢光體之黃色光，發光裝置看上去發出藍色光。又，若第2樹脂層中含有大量螢光體，則於自與積層方向正交之方向視認發光裝置時，來自YAG系螢光體之黃色光變得強於來自藍色發光二極體之藍色光，發光裝置看上去發出黃色光。
如上所述，來自發光裝置之光之色度根據視認發光裝置之角度(視角)而變動。
另一方面，由於來自螢光體之光為散射光，故而若樹脂層變厚，則無法效率良好地將光向所期望之方向導出。
本發明之主要目的在於減少來自發光裝置之光之色度根據視角而變動之情況，並且使發光裝置效率良好地發光。
本發明之發光裝置包括：基板，其上表面包含鏡面區域；半導體發光元件，其配置於上述鏡面區域內；及密封層，其接合於上述基板之上述上表面；且上述密封層包括：下層，其與上述基板之上述上表面接觸而覆蓋上述半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於上述下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
於本發明之發光裝置中，較佳為，上述基板包含鋁基板、配置於上述鋁基板上之絕緣層、及形成於上述絕緣層 上之配線，且上述鏡面區域為上述鋁基板之表面。
於本發明之發光裝置中，較佳為，上述密封層為矩形，且上述密封層之互為相反側之一對邊緣與上述基板之一對邊緣一致。
於本發明之發光裝置中，較佳為，上述鏡面區域存在至上述基板之上述一對邊緣為止。
於本發明之發光裝置中，較佳為，於上述鏡面區域內配置有串聯連接之複數個半導體發光元件，且連接上述複數個半導體發光元件之導線不與上述鏡面區域接觸。
於本發明之發光裝置中，較佳為，連接於上述半導體發光元件之電極之上述基板上之電極由上述密封層覆蓋。
於本發明之發光裝置中，較佳為，上述鏡面區域較為細長，複數個半導體發光元件沿上述鏡面區域而配置，且上述密封層沿上述鏡面區域而接合於上述基板之上述上表面上。
本發明之照明裝置包括：上述發光裝置；殼體，其內部配置有上述發光裝置；及窗部，其安裝於上述殼體，且使來自上述發光裝置之光透過。
本發明之發光裝置集合體包括：連續基板，其上表面包含鏡面區域，且具有與複數個發光裝置之基板對應之複數個部位；複數個半導體發光元件，其等配置於上述鏡面區域內；及密封層，其橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位而接合於上述連續基板之上述上表面；且上述密封層包括：下層，其與上述連續基板之上述 上表面接觸而覆蓋上述複數個半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於上述下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
於本發明之發光裝置集合體中，較佳為，上述鏡面區域橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位而存在於上述連續基板之上述上表面。
本發明之發光裝置之製造方法包括如下步驟：在設置於基板之上表面之鏡面區域內配置半導體發光元件；連接上述半導體發光元件與上述基板之電極；藉由於上述基板之上述上表面配置雙層構造之密封片材，以上述密封片材之下層覆蓋上述半導體發光元件之周圍；及藉由使上述密封片材硬化，而將上述密封片材製成接合於上述上表面之密封層；且上述密封層之上述下層及上層含有螢光體，上述上層之每單位面積之螢光體含量多於上述下層。
本發明之發光裝置之製造方法包括如下步驟：在設置於具有與複數個發光裝置之基板對應之複數個部位的連續基板之上表面的鏡面區域內，配置複數個半導體發光元件；連接上述複數個半導體發光元件與上述連續基板之電極；藉由橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位於上述連續基板之上述上表面配置雙層構造之密封片材，以上述密封片材之下層覆蓋上述複數個半導體發光元件之周圍；藉由使上述密封片材硬化，而將上述密封片材製成接合於上述上表面之密封層；及藉由切割上述連續基板及上述密封層，而將上述複數個部位分離；且上述密封 層之上述下層及上層含有螢光體，上述上層之每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
根據本發明，可容易地減少自發光裝置出射之光之色度根據視角而變動之情況。又，可提高發光裝置之發光效率。
圖1係本發明之一實施形態之照明裝置20之平面圖。圖2係照明裝置20之A-A剖面圖。照明裝置20包括內部配置有發光組裝體10之殼體21。殼體21形成為特定方向上較長之大致盒形狀，且包含底座(base frame)23、蓋構件24、及電纜(power cable)25。
底座23形成為於殼體21之長度方向上延伸且朝向上側(與長度方向正交之方向之一側，下同)開放之俯視呈大致矩形框之形狀。底座23構成殼體21之下側(與長度方向正交之方向之另一側，下同)半部分。
蓋構件24安裝於殼體21上。蓋構件24以自上側被覆底座23之方式形成為於殼體21之長度方向上延伸之大致字形。於蓋構件24，貫通形成有於長度方向上延伸之窗部27。於窗部27內嵌合有玻璃板26。
電纜25於底座23之長度方向一端部以聯繫底座23內外之方式受到支撐。電纜25於底座23內電性連接於發光組裝體10之電路基板101。
發光組裝體10形成為於殼體21之長度方向上延伸之俯視呈大致矩形之平板形狀。再者，該發光組裝體10中，於1 個電路基板101上於長度方向隔開間隔而平行配置有複數個發光裝置11。又，發光組裝體10包含複數個透鏡22。
複數個透鏡22各者係分別相對於複數個發光裝置11而設置。透鏡22形成為凸透鏡形狀，且配置於各發光裝置11上。透鏡22對自發光裝置11出射之光進行配向。來自發光裝置11之光透過透鏡22及窗部27而導向外部。
圖3係發光裝置11之平面圖。發光裝置11包括基板12、及接合於基板12之上表面之密封層13。以下，為方便說明起見，將圖3之紙面近前側作為「上側」進行說明，上下方向無需與重力方向一致。
於基板12之上表面設置有連接於電源之外側電極121。圖4係表示卸除密封層13之狀態下之發光裝置11之平面圖。基板12之上表面包含鏡面區域123。於鏡面區域123內，以3列3行配置有9個發光二極體141(以下稱為「LED」)。LED 141為藍色發光二極體。於基板12之上表面，於鏡面區域123之兩側(圖4中之上側及下側)設置有內側電極122。外側電極121與內側電極122為基板12內之配線圖案之一部分，且電性連接。
於圖4中3個縱向排列之LED 141係於一對內側電極122之間串聯連接。該等連接係由微細之金屬導線142進行。導線142不與鏡面區域123接觸。即，於鏡面區域123內，未設置用以中繼連接之連接墊，而是由導線142自LED 141之電極直接到達另一LED 141之電極。藉此，藉由不設置連接墊，而使發光裝置11之光之出射效率提高。
又，連接於LED 141之電極之內側電極122由密封層13覆蓋。如此，密封層13保護與LED 141之電性連接相關之部位整體。
圖5係表示基板12之剖面構造之圖。再者，圖5未準確地表現剖面上各層之厚度或水平方向上之存在範圍。
基板12係自下朝上依序包含鋁基板151、接著劑層152、絕緣層153、配線154、鍍層155及保護層156。鋁基板151之上表面為鏡面。鏡面區域123為鋁基板151之表面(即，上表面)中之露出之區域。由鋁基板151形成位於最下方且最厚之層，藉此可廉價地設置鏡面區域123，且可提高散熱性。
配置於鋁基板151上之絕緣層153係藉由接著劑層152而接著於鋁基板151。絕緣層153係由玻璃環氧樹脂形成。配線154形成於絕緣層153上。外側電極121及內側電極122為配線154之一部分。為提高導線142與電極之接合性，而將鍍層155形成於配線154上。保護層156為保護配線154之絕緣層。
圖6係表示發光裝置11之製造流程之圖。首先，準備複數個基板12連續之連續基板。圖7係表示連續基板120之平面圖。於圖7之連續基板120中，與縱向為3個、橫向為14個之基板12對應之複數個部位12a(以下稱為「基板部」)連續。因此，連續基板120之上表面包含複數個鏡面區域123。在位於最外周之基板部12a之更外側設置有緣部125。
於各鏡面區域123內配置有LED 141(步驟S11)。LED 141接著於鋁基板151之上表面。LED 141之電極係藉由導線142而連接於內側電極122或另一LED 141之電極(步驟S12)。即，各LED 141之電極直接或間接地連接於內側電極122。
繼而，以覆蓋鏡面區域123之方式於連續基板120之上表面配置作為密封層13之原構件之密封片材(步驟S13)。圖8係表示密封片材130貼附於連續基板120上之狀態之圖。密封片材130較為細長，且沿於橫向上排列之鏡面區域123而配置。換言之，密封片材130係橫跨複數個基板部12a而配置於連續基板120之上表面。密封片材130非常柔軟，複數個LED 141及導線142進入至內部而將該等周圍覆蓋。
其後，密封片材130經加熱而硬化(步驟S14)。藉此，密封片材130成為橫跨複數個基板部12a而接合於連續基板120之上表面之密封層。以下，對該密封層亦標註符號130。密封層130為圖3之密封層13之連續體。又，藉由密封片材130之硬化而完成複數個發光裝置11連續之發光裝置集合體110。
發光裝置集合體110係以自上下由圓形切割器所夾持之方式進行切割，切割片成為圖3所示之發光裝置11(步驟S15)。此時，以同時切割連續基板120及密封層130之方式分離與各基板12對應之部位。其結果為，如圖3所示，密封層13於俯視時成為矩形。又，於俯視時，作為密封層13之互為相反側之一對邊緣的左右邊緣136與作為基板12之 一對邊緣的左右邊緣126一致。
圖9係表示連續基板120之其他例之平面圖。於圖9之連續基板120中，鏡面區域123於左右方向上連續存在。即，鏡面區域123橫跨複數個基板部12a而存在於連續基板120之上表面。但於基板部12a與基板部12a之間，亦可於鏡面區域123設置有切割用之切口。藉由鏡面區域123連續，可削減連續基板120之製造成本。於利用連續基板120製造發光裝置11之情形時，如圖10所示，於各基板12上，鏡面區域123存在至基板12之左右之一對邊緣126為止。藉由如此設置鏡面區域123，與鏡面區域123未存在至基板12之邊緣126為止之情形相比，可更提高發光裝置11之發光效率。再者，於邊緣126上存在微小倒角之情形時，鏡面區域123存在至與倒角區域接觸之位置為止。
圖11係密封片材130之剖面圖。圖12係說明密封片材130之製造方法之說明圖。
密封片材130包括：長條之平帶形狀之剝離膜31、積層於剝離膜31上之第1螢光體層32、及積層於第1螢光體層32上之第2螢光體層33。圖8之密封片材130為剝離膜31剝落之狀態。
於製造密封片材130時，如圖12.A所示，首先於剝離膜31上形成第1螢光體層32。剝離膜31例如由聚對苯二甲酸乙二酯膜、聚苯乙烯膜、聚丙烯膜、聚碳酸酯膜、丙烯酸系樹脂膜、聚矽氧樹脂膜、苯乙烯樹脂膜、氟樹脂膜等樹脂膜所形成。再者，剝離膜31之表面亦可實施脫模處理。
剝離膜31之厚度例如為20~100 μm，較佳為30~50 μm。若剝離膜31之厚度為上述範圍內，則可一面抑制成本之增長，一面實現良好之操作性(使剝離膜31自密封片材130之其他部位剝離時之操作性)。
第1螢光體層32含有螢光體及成形樹脂作為必需成分。作為螢光體，例如可列舉能夠將藍色光轉換為黃色光之黃色螢光體、或能夠將藍色光轉換為紅色光之紅色螢光體等。
作為黃色螢光體，可列舉例如(Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇(BOS(barium orthosilicate)))等矽酸鹽螢光體，例如Ca-α-SiAlON：Eu等α-賽隆螢光體，例如Y3Al5O12：Ce(YAG：Ce)、Tb3Al3O12：Ce(TAG(Terbium Aluminum Garnet，鋱鋁石榴石)：Ce)等石榴石型螢光體。作為紅色螢光體，例如可列舉CaAlSiN3：Eu等氮化物螢光體。
作為螢光體，較佳可列舉黃色螢光體，更佳可列舉矽酸鹽螢光體，進而較佳可列舉(Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇(BOS))。若螢光體為(Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇(BOS))，則有如下效果：可容易地獲得具有各種發光波長之螢光體，進而，於發光裝置11中，可豐富地實現將藍色光轉換為黃色光之發光波長變化。
螢光體例如為顆粒狀，於藉由雷射繞射散射式粒度分佈測定法測定而獲得之體積基準粒度分佈中，自小粒徑側之通過部分累計50%之粒徑(所謂之中值徑(D50))例如為0.1~100 μm，較佳為1~30 μm。
作為成形樹脂，例如可列舉聚矽氧樹脂、環氧樹脂、苯乙烯樹脂、丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯樹脂、胺基甲酸酯樹脂、聚烯烴樹脂等使光透過之樹脂，較佳為列舉聚矽氧樹脂。該等成形樹脂可單獨(僅1種)使用，亦可併用2種以上。若成形樹脂含有聚矽氧樹脂，則就物理特性與電氣特性而言，有可經受範圍較廣之溫度、濕度條件或嚴酷環境之效果。
又，成形樹脂較佳為含有聚矽氧樹脂70質量%，更佳為90質量%，進而較佳為100質量%(即，僅含聚矽氧樹脂)。聚矽氧樹脂有市售，例如可列舉ERASTOSIL LR7665等ERASTOSIL系列(旭化成瓦克聚矽氧製造)等聚矽氧彈性體。
再者，於成形樹脂中含有聚矽氧樹脂之情形時，藉由對聚矽氧樹脂之交聯密度進行調整，可將第1螢光體層32之彈性調整為即便藉由外力或密封時之壓力亦可維持固定厚度之彈性。
又，於第1螢光體層32中，可調配硬化劑、硬化促進劑、抗老化劑、改性劑、界面活性劑、染料、顏料、抗變色劑、紫外線吸收劑等添加劑作為任意成分。又，於第1螢光體層32中，可調配例如聚矽氧樹脂微粒子等有機粒子、例如二氧化矽微粒子、硫酸鋇、碳酸鋇、鈦酸鋇等無機粒子作為任意成分。該等有機粒子及無機粒子可單獨(僅1種)使用，亦可併用2種以上。
為形成第1螢光體層32，首先於成形樹脂或成形樹脂之 溶液中調配螢光體並混合，從而製備成形樹脂組合物。成形樹脂組合物中之螢光體之質量基準的含有比率(以固形物成分換算，以下設為質量比率)只要自作為目標之第1螢光體層32中所含之螢光體之體積基準之含有比率(以下設為體積比率)倒算而設定即可。
再者，成形樹脂組合物中之螢光體之體積比率可根據下述式(1)進行計算。
式(1)：螢光體之體積比率=(螢光體之質量比率/螢光體之比重)÷{(螢光體之質量比率/螢光體之比重)+(成形樹脂之質量比率/成形樹脂之比重)}
繼而，將所獲得之成形樹脂組合物塗佈於剝離膜31上並乾燥，從而獲得第1螢光體層32。作為將成形樹脂組合物塗佈於剝離膜31上之方法，例如可列舉澆鑄、旋轉塗佈、輥塗佈等方法。塗佈於剝離膜31上之成形樹脂組合物並無特別限定，藉由以例如80~150℃、較佳為90~150℃例如加熱5~60分鐘而使其乾燥。
所獲得之第1螢光體層32之厚度例如為30~1000 μm，較佳為100~700 μm，進而較佳為300~600 μm。又，所獲得之第1螢光體層32中之螢光體之體積比率亦根據螢光體之種類而有所不同，於螢光體為(Sr,Ba)2SiO4：Eu之情形時，例如為0.1~99.9體積%，較佳為1~99體積%，進而較佳為2~15體積%。
繼而，如圖12.B所示，於第1螢光體層32上形成第2螢光 體層33。第2螢光體層33含有螢光體及密封樹脂作為必需成分。作為螢光體，例如可列舉與上述第1螢光體層32中所例示之螢光體相同之螢光體。
作為密封樹脂，可列舉與上述第1螢光體層32中所例示之成形樹脂相同之樹脂，較佳可列舉聚矽氧樹脂。該等密封樹脂可單獨(僅1種)使用，亦可併用2種以上。若密封樹脂含有聚矽氧樹脂，則就物理特性及電氧特性而言，有可經受範圍較廣之溫度、濕度條件或嚴酷環境之效果。
作為聚矽氧樹脂，較佳可列舉具有2個反應系統(硬化反應中之反應系統)之聚矽氧樹脂、及改性聚矽氧樹脂。作為具有2個反應系統之聚矽氧樹脂，例如可列舉具有矽烷醇縮合及矽氫化反應之2個反應系統之聚矽氧樹脂(例如，於下述實施例中所製備之密封樹脂等)。
作為改性聚矽氧樹脂，例如可列舉具有聚矽氧樹脂之矽氧烷骨架中之一部分之Si原子經取代的雜矽氧烷骨架(例如，Si原子經B原子取代之硼矽氧烷、Si原子經Al原子取代之鋁矽氧烷、Si原子經P原子取代之磷矽氧烷、Si原子經Ti原子取代之鈦矽氧烷等)之聚矽氧樹脂。
又，於第2螢光體層33中，可調配例如聚矽氧樹脂微粒子等有機粒子、例如二氧化矽微粒子、硫酸鋇、碳酸鋇、鈦酸鋇等無機粒子作為任意成分。該等有機粒子及無機粒子可單獨(僅1種)使用，亦可併用2種以上。
為形成第2螢光體層33，首先於密封樹脂或密封樹脂之溶液中調配螢光體並混合，從而製備密封樹脂組合物。密 封樹脂組合物中之螢光體之質量比率(以固形物成分換算)與上述成形樹脂組合物中之螢光體之質量比率同樣，只要自作為目標之第2螢光體層33中所含之螢光體之體積比率倒算而設定即可。
再者，密封樹脂組合物中之螢光體之體積比率可根據下述式(2)進行計算。
式(2)：螢光體之體積比率=(螢光體之質量比率/螢光體之比重)÷{(螢光體之質量比率/螢光體之比重)+(密封樹脂之質量比率/密封樹脂之比重)}
繼而，將所獲得之密封樹脂組合物塗佈於第1螢光體層32上並乾燥，從而獲得第2螢光體層33。作為將密封樹脂組合物塗佈於第1螢光體層32上之方法，例如可使用與將上述成形樹脂組合物塗佈於剝離膜31上之方法相同之方法。
塗佈於第1螢光體層32上之密封樹脂組合物藉由以例如50~160℃、較佳為80~150℃例如加熱5~300分鐘而乾燥。就半導體發光元件之密封性或操作性、半導體發光元件之白色化之觀點而言，所獲得之第2螢光體層33之厚度例如為30~2000 μm，較佳為200~1000 μm，進而較佳為400~800 μm。
第2螢光體層33之厚度與第1螢光體層32之厚度之比率例如為5：5~9：1，較佳為5.5：4.5~7：3。又，所獲得之第2螢光體層33中之螢光體之體積比率亦根據螢光體之種類而有所 不同，於螢光體為(Sr,Ba)2SiO4：Eu之情形時，例如為0.1~99.9體積%，較佳為0.1~4體積%。
第1螢光體層32中之螢光體之含有比率、及第2螢光體層33中之螢光體之含有比率較佳為以使密封之LED 141發光時成為白色光之方式，以總光通量測定中之CIE(International Commission on Illumination，國際照明委員會)-y成為0.32~0.37之方式進行調整。總光通量測定中之CIE-y例如使用增強型多通道測光系統(intensified multichannel photodetector)(MCPD-9800，大塚電子公司製造)等並以積分球方式進行測定。
再者，密封片材130除剝離膜31外大致分為雙層構造，但第2螢光體層33亦可藉由積層複數層而形成為上述厚度。
密封片材130之形狀及尺寸可根據密封對象(LED 141)之形狀、尺寸及個數適當進行調節。
於所獲得之密封片材130中，第1螢光體層32中之螢光體之體積與第2螢光體層33中之螢光體之體積的比率例如調整為90：10~55：45，較佳為80：20~60：40。
圖13.A及圖13.B係說明於連續基板120上貼附有密封片材130之狀態之圖。圖14係發光裝置集合體110之概略構成圖。於該等圖中，簡化LED 141或導線之狀態而表示。
如圖13.A所示，為密封LED 141，首先將安裝有相互隔開間隔而配置之複數個LED 141之連續基板120載置於大致平板形狀之壓製裝置之底板91上，並於連續基板120之上 方，以第2螢光體層33與LED 141於上下方向上對向之方式配置密封片材130。
繼而，以於與底板91之間夾持密封片材130之方式，使壓製板92朝向底板91而接近，朝向連續基板120按壓密封片材130，其後，對壓製板92進行加熱。壓製板92之溫度例如為120~200℃，較佳為140~180℃。壓製板92對密封片材130之按壓力例如為0.01~10 MPa，較佳為0.1~4 MPa。
藉此，如圖13.B所示，LED 141埋設於第2螢光體層33內。繼而，藉由對第1螢光體層32及第2螢光體層33進行加熱，使第1螢光體層32硬化而形成第1螢光層42，並且使第2螢光體層33硬化而形成第2螢光層43。藉由第1螢光層42及第2螢光層43構成雙層構造之密封層130。第2螢光層43為密封層130之下層。第2螢光層43係與連續基板120之上表面接觸且實質上覆蓋LED 141之周圍而密封LED 141之層。第1螢光層42係密封層130中位於下層上之上層。最後，將剝離膜31剝離，如圖14所示，獲得發光裝置集合體110。
於發光裝置集合體110中，LED 141與第1螢光層42之對向方向(圖14中之紙面上下方向)上之第1螢光層42之表面與LED 141之距離X例如為500~2000 μm，較佳為600~1000 μm。與對向方向正交之方向(圖14中之紙面左右方向)上之第2螢光層43之表面(準確而言為圖3所示之密封層13之全周之邊緣)與LED 141(最接近第2螢光層43之側面之LED 141)之距離Y例如為500~5000 μm，較佳為1000~3000 μm。 距離X與距離Y之比率例如為1：10~4：1，較佳為1：5~2：1。
於密封片材130中，第1螢光體層32中之螢光體之體積與第2螢光體層33中之螢光體之體積的比率調整為90：10~55：45。因此，於發光裝置11中，第1螢光層42中之螢光體之體積與第2螢光層43中之螢光體之體積的比率調整為90：10~55：45。其結果為，可減少來自發光裝置11之光之色度根據視角而變動之情況。
再者，若第1螢光體層32中之螢光體之含有比率超過上述範圍(90)，則會有來自發光裝置11之光之色度根據視認發光裝置11之角度(視角)而大幅度變動之不良情況。若第2螢光體層33中之螢光體之含有比率超過上述範圍(45)，則會有來自發光裝置11之光之色度根據視認發光裝置11之角度(視角)而大幅度變動之不良情況。
如圖14所示，於發光裝置11中，第2螢光層43之側面與LED 141之距離Y比第1螢光層42之表面與LED 141之距離X長。因此，可藉由第2螢光層43之螢光體將不通過第1螢光層42而通過第2螢光層43之側面之光白色化。
接下來，對密封片材130之各實施例及各比較例進行說明。密封片材130並不受該等實施例等之任何限定。
1.成形樹脂之製備
將ERASTOSIL LR7665(旭化成瓦克公司製造之二甲基矽氧烷骨架衍生物)之A液及B液以1：1之比率進行混合，從而製備成形樹脂。所獲得之成形樹脂之比重為1.0 g/cm3。
2.密封樹脂之製備
對加溫至40℃之矽烷醇基兩封端之聚矽氧烷(下述式(1)中，R1均為甲基，n之平均為155，數量平均分子量為11,500，矽烷醇基當量為0.174 mmol/g)2031 g(0.177莫耳)，調配乙烯基三甲氧基矽烷15.76 g(0.106莫耳)、及(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷2.80 g(0.0118莫耳)，並進行攪拌混合。
再者，矽烷醇基兩封端之聚二甲基矽氧烷之矽烷醇基(SiOH)相對於乙烯基三甲氧基矽烷及(3-縮水甘油氧基丙基)三甲氧基矽烷之甲氧基矽烷基(SiOCH3)之莫耳比(矽烷醇基之莫耳數/甲氧基矽烷基之總莫耳數)為1/1。
攪拌混合後，添加氫氧化四甲基銨之甲醇溶液(縮合觸媒，濃度為10質量%)0.97 mL(觸媒含量：0.88毫莫耳；相對於矽烷醇基兩封端之聚二甲基矽氧烷100莫耳相當於0.50莫耳)，於40℃攪拌1小時。將所獲得之混合物(油)於40℃之減壓下(10 mmHg)一面攪拌1小時，一面去除揮發成分(甲醇等)。
其後，將系統恢復為常壓後，於反應物中添加有機氫矽氧烷(信越化學工業公司製造，數量平均分子量為2,000，矽氫化基當量為7.14 mmol/g)44.5 g(0.022莫耳)，於40℃攪拌1小時。
再者，乙烯基三甲氧基矽烷之乙烯基(CH2=CH-)相對於有機氫矽氧烷之氫矽烷基(SiH基)之莫耳比(CH2=CH-/SiH)為1/3。
其後，於系統中添加鉑-羰基錯合物之矽氧烷溶液(加成 觸媒，鉑濃度為2質量%)0.13 mL(以鉑計，相對於有機氫矽氧烷100質量份相當於5.8×10-3質量份)，於40℃攪拌10分鐘，從而獲得密封樹脂。
所獲得之密封樹脂之比重為1.0 g/cm3。
3.各實施例及各比較例 實施例1 (密封片材之製作)
於成形樹脂85 g中調配螢光體((Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇)比重為4.8 g/cm3)15 g，並攪拌混合1小時，從而製備含有螢光體15質量%之成形樹脂組合物。
將所獲得之成形樹脂組合物於剝離膜(聚酯膜：SS4C，Nippa公司製造，厚度為50 μm)上以400 μm之厚度進行塗敷，並以100℃乾燥10分鐘，從而形成積層於剝離膜上之第1螢光體層(參照圖12.A)。
繼而，於密封樹脂93 g中調配螢光體((Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇))7 g並混合，從而製備含有螢光體7質量%之密封樹脂組合物。
將所獲得之密封樹脂組合物於第1螢光體層上以600 μm之厚度進行塗敷，並以135℃乾燥5分鐘。藉此，使密封樹脂組合物半硬化而形成第2螢光體層(參照圖12.B)。
藉此，獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
相對於LED陣列基板(於外尺寸為22 mm×15 mm之金屬基板上，形成有12 mm、深度為150 μm之凹部，且於凹部內以3 mm之間隔搭載有9個(3個(縱)×3個(橫))藍色發光二極體晶片之LED陣列基板)，以第2螢光體層與藍色發光二極體晶片對向之方式配置密封片材(參照圖13.A)。
使用金屬製壓製板，一面以160℃對密封片材進行加熱，一面朝向藍色發光二極體晶片以0.1 MPa之壓力按壓5分鐘，從而密封藍色發光二極體晶片。
最後，將剝離膜剝離，從而獲得發光裝置。
實施例2 (密封片材之製作)
除使成形樹脂組合物中含有螢光體16.5質量%，使密封樹脂組合物中含有螢光體6質量%以外，其他均以與上述實施例1相同之方式獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
以與上述實施例1相同之方式，使用所獲得之密封片材密封藍色發光二極體晶片，從而獲得發光裝置。
實施例3 (密封片材之製作)
於成形樹脂83 g中調配螢光體((Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇))17 g，混合攪拌1小時，從而製備含有螢光體17質量%之成形樹脂組合物。
將所獲得之成形樹脂組合物於剝離膜(聚酯膜：SS4C，Nippa公司製造，厚度為50 μm)上以500 μm之厚度進行塗敷，並以100℃乾燥10分鐘，從而形成積層於剝離膜上之第1螢光體層(參照圖12.A)。
繼而，於密封樹脂95g中調配螢光體((Sr,Ba)2SiO4：Eu(正矽酸鋇))5 g並混合，從而製備含有螢光體5質量%之密封樹脂組合物。
將所獲得之密封樹脂組合物於第1螢光體層上以600 μm之厚度進行塗敷，並以135℃乾燥5分鐘。藉此，使密封樹脂組合物半硬化而形成第2螢光體層(參照圖12.B)。
藉此，獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
實施例4 (密封片材之製作)
除使成形樹脂組合物中含有螢光體20質量%，使密封樹脂組合物中含有螢光體3質量%以外，其他均以與上述實 施例3相同之方式獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
以與上述實施例1相同之方式，使用所獲得之密封片材密封藍色發光二極體晶片，從而獲得發光裝置。
比較例1 (密封片材之製作)
除使成形樹脂組合物中含有螢光體23質量%，使密封樹脂組合物中含有螢光體1質量%以外，其他均以與上述實施例3相同之方式獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
以與上述實施例1相同之方式，使用所獲得之密封片材密封藍色發光二極體晶片，從而獲得發光裝置。
比較例2 (密封片材之製作)
除使成形樹脂組合物中含有螢光體63質量%，使密封樹脂組合物中不含螢光體以外，其他均以與上述實施例1相同之方式獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
以與上述實施例1相同之方式，使用所獲得之密封片材密封藍色發光二極體晶片，從而獲得發光裝置。
比較例3 (密封片材之製作)
除使密封樹脂組合物中含有螢光體13.5質量%，不形成第1螢光體層而於剝離膜上形成第2螢光體層以外，其他均以與上述實施例1相同之方式獲得密封片材。
將第1螢光體層中所含之螢光體之體積與第2螢光體層中所含之螢光體之體積的比率示於表1。
(發光裝置之製作)
以與上述實施例1相同之方式，使用所獲得之密封片材密封藍色發光二極體晶片，從而獲得發光裝置。
4.發光裝置之發光測定評價 (1)配光特性評價
將各實施例及各比較例中所獲得之發光裝置以270 mA點亮，藉由LED配光測定系統(GP-1000，大塚電子公司製造)，於0°(第1螢光層與發光二極體之對向方向)至85°(與對向方向正交之方向)之範圍內，一面變更視野角度，一面測定色度(CIE-y)。將結果示於圖15。
又，將所測定之最大色度與最小色度之差(最大色度差)示於表1。最大色度差越小，根據視野角度而產生之色度變化越小，配光特性越優異。
又，遵循下述基準，藉由目測對自發光裝置之側面(與對向方向正交之方向之面)出射之光之顏色進行評價。將 結果示於表1。
(目測評價之評價基準)
○：光看上去為白色。
×：光看上去為藍色或黃色。
(2)總光通量測定
將各實施例及各比較例中所獲得之發光裝置以270 mA點亮，藉由增強型多通道測光系統(MCPD-9800，大塚電子公司製造)以積分球方式測定色度(CIE-y)。將結果示於表1。
以上，對發光裝置11及照明裝置20進行了說明，由於作為發光裝置11之密封層13之上層的第1螢光層42每單位面積之螢光體含量比作為密封層13之下層的第2螢光層43每單位面積之螢光體含量多，故而可容易地減少自發光裝置11及照明裝置20出射之光之色度根據視角而變動之情況。再者，所謂「每單位面積之螢光體含量」係指沿基板12之法線俯視之情形時每單位面積之螢光體含量。
進而，由於LED 141配置於鏡面區域123內，故而可將第 1螢光層42及第2螢光層43中產生之螢光效率良好地向所期望之出射方向導出。其結果為，可提高發光裝置11之發光效率。由於密封層13配置於鏡面區域123上，故而密封層13與基板12之接合強度提高。
又，由於利用密封片材130形成密封層13，故與塗佈螢光體之情形相比，可減少操作時間，且亦可減少螢光體之沈降速度或樹脂量之不均導致之亮度或發光色之不均。由於密封層13相對較厚，故而來自LED 141之光充分色散，與於LED上塗佈螢光體之情形相比，亦可減少密封層13之發光不均。由於密封層13為矩形，故而可減少密封片材130之損耗。又，由於密封層13存在至基板12之邊緣126為止，故而可增大發光面積。
圖16係表示其他例之發光裝置11a之平面圖。發光裝置11a之基板12較為細長。密封層13沿基板12之長度方向配置於基板12之上表面。於密封層13之兩側，設置有外側電極121。
圖17係表示卸除密封層13後之狀態(即，貼附密封片材130前之狀態)下之發光裝置11a之平面圖。基板12之上表面包含於基板12之長度方向上延伸之細長之鏡面區域123。於鏡面區域123於圖17中之上下兩側配置有細長之內側電極122。外側電極121與內側電極122電性連接。於鏡面區域123內配置有複數個LED 141。基板12之基本構造與圖5相同。即，基板12之主要部分為鋁基板151，鏡面區域123為鋁基板151之表面。密封片材130及密封層13之構造 亦與圖3之發光裝置11之情形相同。
於圖17所示之例中，LED 141沿鏡面區域123配置成一行。於一對內側電極122之間，LED 141以3個為單位串聯連接。當然，LED 141之連接並不限定於該形態，亦可各LED 141獨立地連接於一對內側電極122，且亦可將2個或4個以上之LED 141於一對內側電極122間串聯連接。連接LED 141之電極間之導線142、及連接內側電極122與LED 141之電極之導線142不與鏡面區域123接觸。與圖4之情形同樣，不於鏡面區域123內設置連接墊，藉此可提高來自發光裝置11a之光之導出效率。
密封層13沿鏡面區域123接合於基板12之上表面。一對內側電極122由密封層13覆蓋。藉此，與LED 141之連接相關之部位整體由密封層13保護。於基板12中，4個外側電極121設置於基板12之四角附近。於將複數個發光裝置11a於長度方向上排列而獲得線狀之照明裝置之情形時，鄰接之基板12之外側電極121彼此由配線連接。由於密封層13存在至基板12之兩端之邊緣為止，故而於複數個發光裝置11a於長度方向上連接排列之情形時，密封層13亦於長度方向上以大致連續之方式存在，從而使線狀之照明之接縫變得不顯眼。再者，於具有線狀發光區域之發光裝置11a中，LED 141只要沿鏡面區域123進行配置，則能以各種態樣進行配置。例如，亦可配置為兩行以上、或鋸齒狀。
除基板12之形狀或LED 141之配置不同這一點以外，發光裝置11a之製造方法與圖3之發光裝置11之情形相同。
首先，如圖18所示，準備有包含與複數個基板12對應之基板部12a之連續基板120。於鏡面區域123內配置LED 141(圖6：步驟S11)。進而，藉由導線142連接內側電極122與LED 141之電極、及LED 141之電極彼此(步驟S12)。雙層構造之密封片材130以覆蓋鏡面區域123之方式貼附於基板部12a之上表面(步驟S13)，LED 141之周圍由第2螢光體層33覆蓋。藉由加熱使密封片材130硬化而成為密封層13(步驟S14)。然而，與圖8之情形不同，1個密封片材130成為1個發光裝置11a之密封層13。最後，藉由分離連續基板120之各基板部12a而獲得發光裝置11a(步驟S15)。
於發光裝置11a中，亦由於作為密封層13之上層之第1螢光層42每單位面積之螢光體含量比作為密封層13之下層之第2螢光層43每單位面積之螢光體含量多，故而可容易地減少自發光裝置11a出射之光之色度根據視角而變動之情況。進而，由於LED 141配置於鏡面區域123內，故而可將第1螢光層42及第2螢光層43中產生之螢光效率良好地導出。由於密封層13配置於鏡面區域123上，故而密封層13與基板12之接合強度提高。
以上，對本發明之實施形態進行了說明，但本發明並不限定於上述實施形態，可進行各種變更。
半導體發光元件並不限定於發光二極體。亦可為利用半導體裝置製造技術之其他發光元件。基板12亦可包含鋁以外之金屬或導熱性優異之其他材料作為主要部分。再者，發光裝置11亦可使用基板12個別地製造，而非由連續基板 120製造。於此情形時，省略圖6之步驟S15。
密封層13若實質上能以雙層構造之形式獲取，則無需為嚴格意義上之雙層構造。例如，密封層13亦可包含越下方之層、螢光體之含量越少之3層，取上面2層作為較多地含有螢光體之上層，取下面1層作為密封LED 141之下層。配置於1個鏡面區域123之LED 141之個數亦可為1個。
上述實施形態中係於剝離膜31上依序積層有第1螢光體層32及第2螢光體層33，但亦可例如將第1螢光體層32及第2螢光體層33分別形成於不同膜上，其後，藉由熱壓接等方法貼合第1螢光體層32與第2螢光體層33。又，上述實施形態係於利用密封片材130密封LED 141後將剝離膜31剝離，但亦可於自密封片材130將剝離膜31剝離後密封LED 141。
上述實施形態係利用大致平板形狀之壓製板92將密封片材130相對於基板12而加壓，但亦可使用特定形狀之成型模具代替壓製板92進行加壓。
上述實施形態及各變形例中之構成可於不相互矛盾之範圍內適當進行組合。
再者，上述說明係作為本發明之例示之實施形態而提供，其僅為例示，並非限定性解釋。為該技術領域之業者所明確之本發明之變形例包含於下述申請專利範圍中。
10‧‧‧發光組裝體
11‧‧‧發光裝置
11a‧‧‧發光裝置
12‧‧‧基板
12a‧‧‧基板部
13‧‧‧密封層
20‧‧‧照明裝置
21‧‧‧殼體
22‧‧‧透鏡
23‧‧‧底座
24‧‧‧蓋構件
25‧‧‧電纜
26‧‧‧玻璃板
27‧‧‧窗部
31‧‧‧剝離膜
32‧‧‧第1螢光體層
33‧‧‧第2螢光體層
42‧‧‧第1螢光層
43‧‧‧第2螢光層
91‧‧‧底板
92‧‧‧壓製板
101‧‧‧電路基板
110‧‧‧發光裝置集合體
120‧‧‧連續基板
121‧‧‧外側電極
122‧‧‧內側電極
123‧‧‧鏡面區域
125‧‧‧緣部
126‧‧‧左右邊緣
130‧‧‧密封片材
136‧‧‧左右邊緣
141‧‧‧發光二極體(LED)
142‧‧‧導線
151‧‧‧鋁基板
152‧‧‧接著劑層
153‧‧‧絕緣層
154‧‧‧配線
155‧‧‧鍍層
156‧‧‧保護層
X‧‧‧距離
Y‧‧‧距離
圖1係照明裝置之平面圖。
圖2係照明裝置之剖面圖。
圖3係發光裝置之平面圖。
圖4係除去密封層之發光裝置之平面圖。
圖5係表示基板之剖面構造之圖。
圖6係表示發光裝置之製造流程之圖。
圖7係連續基板之平面圖。
圖8係密封片材及連續基板之平面圖。
圖9係表示連續基板之其他例之平面圖。
圖10係表示基板之平面圖。
圖11係密封片材之剖面圖。
圖12.A係說明密封片材之製造方法之圖。
圖12.B係說明密封片材之製造方法之圖。
圖13.A係表示製造過程中之發光裝置集合體之剖面圖。
圖13.B係表示製造過程中之發光裝置集合體之剖面圖。
圖14係表示發光裝置集合體之剖面圖。
圖15係表示各實施例及各比較例之發光裝置中根據視野角度而產生之色度變化之圖。
圖16係表示發光裝置之其他例之平面圖。
圖17係除去密封層之發光裝置之平面圖。
圖18係連續基板之平面圖。
11‧‧‧發光裝置
12‧‧‧基板
121‧‧‧外側電極
122‧‧‧外側電極
123‧‧‧外側電極
141‧‧‧發光二極體(LED)
142‧‧‧導線

Claims (12)

  1. 一種發光裝置，其特徵在於包括：基板，其上表面包含鏡面區域；半導體發光元件，其配置於上述鏡面區域內；及密封層，其接合於上述基板之上述上表面；且上述密封層包括：下層，其與上述基板之上述上表面接觸而覆蓋上述半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於上述下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
  2. 如請求項1之發光裝置，其中上述基板包含：鋁基板；絕緣層，其配置於上述鋁基板上；及配線，其形成於上述絕緣層上；且上述鏡面區域為上述鋁基板之表面。
  3. 如請求項1之發光裝置，其中上述密封層為矩形，上述密封層之互為相反側之一對邊緣與上述基板之一對邊緣一致。
  4. 如請求項3之發光裝置，其中上述鏡面區域存在至上述基板之上述一對邊緣為止。
  5. 如請求項1之發光裝置，其中於上述鏡面區域內配置有串聯連接之複數個半導體發光元件，且連接上述複數個半導體發光元件之導線不與上述鏡面區域接觸。
  6. 如請求項1之發光裝置，其中連接於上述半導體發光元件之電極之上述基板上之電極由上述密封層覆蓋。
  7. 如請求項1之發光裝置，其中上述鏡面區域為細長，複數個半導體發光元件沿上述鏡面區域而配置，且上述密封層沿上述鏡面區域而接合於上述基板之上述上表面上。
  8. 一種照明裝置，其特徵在於包括：發光裝置；殼體，其內部配置有上述發光裝置；及窗部，其安裝於上述殼體，且使來自上述發光裝置之光透過；且上述發光裝置包括：基板，其上表面包含鏡面區域；半導體發光元件，其配置於上述鏡面區域內；及密封層，其接合於上述基板之上述上表面；且上述密封層包含：下層，其與上述基板之上述上表面接觸而覆蓋上述半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於上述下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
  9. 一種發光裝置集合體，其特徵在於包括：連續基板，其上表面包含鏡面區域，且具有與複數個發光裝置之基板對應之複數個部位；複數個半導體發光元件，其等配置於上述鏡面區域內；及 密封層，其橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位而接合於上述連續基板之上述上表面；且上述密封層包括：下層，其與上述連續基板之上述上表面接觸而覆蓋上述複數個半導體發光元件之周圍，且含有螢光體；及上層，其位於上述下層上，且每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
  10. 如請求項9之發光裝置集合體，其中上述鏡面區域橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位而存在於上述連續基板之上述上表面。
  11. 一種發光裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：在設置於基板之上表面之鏡面區域內配置半導體發光元件；連接上述半導體發光元件與上述基板之電極；藉由於上述基板之上述上表面配置雙層構造之密封片材，以上述密封片材之下層覆蓋上述半導體發光元件之周圍；及藉由使上述密封片材硬化，而將上述密封片材製成接合於上述上表面之密封層；且上述密封層之上述下層及上層含有螢光體；上述上層之每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
  12. 一種發光裝置之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：在設置於具有與複數個發光裝置之基板對應之複數個 部位的連續基板之上表面的鏡面區域內，配置複數個半導體發光元件；連接上述複數個半導體發光元件與上述連續基板之電極；藉由橫跨與上述複數個發光裝置之基板對應之上述複數個部位於上述連續基板之上述上表面配置雙層構造之密封片材，而以上述密封片材之下層覆蓋上述複數個半導體發光元件之周圍；藉由使上述密封片材硬化，而將上述密封片材製成接合於上述上表面之密封層；及藉由切割上述連續基板及上述密封層，而將上述複數個部位分離；且上述密封層之上述下層及上層含有螢光體；上述上層之每單位面積之螢光體之含量多於上述下層。
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