JP2005109289A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子からの光を特定の範囲に制御して出射させることを目的とした発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device intended to emit light from a light emitting element while controlling the light within a specific range.
近年、プロジェクタや車載用照明、リーディングライトなどのスポット光を得るための照明装置の光源として、LEDを用いた発光装置が用いられてきている。このような発光装置としては、リフレクタを形成し、またその焦点を発光素子に設け、発光素子からの光をリフレクタによって反射して外部へ取り出すことで、主として平行光を得る形態のものが知られている。 In recent years, light emitting devices using LEDs have been used as light sources for lighting devices for obtaining spot light such as projectors, in-vehicle lighting, and reading lights. As such a light-emitting device, a device in which a reflector is formed, a focal point of the light-emitting device is provided on the light-emitting element, and light from the light-emitting element is reflected by the reflector and taken out to the outside to obtain mainly parallel light is known. ing.
しかしながら、実際に用いられる発光素子は、複数の発光部を有するのに対し、リフレクタの焦点は発光素子の発光面中心に置かれているため、発光面中心から離れた発光部からの光の制御が困難となる。
そこで本願発明は、高輝度且つより制御性のよいスポット光を実現できる発光装置を提供することを目的とする。
However, the light-emitting element that is actually used has a plurality of light-emitting parts, whereas the focal point of the reflector is placed at the center of the light-emitting surface of the light-emitting element. It becomes difficult.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light emitting device that can realize spot light with high brightness and better controllability.
上記の課題を解決するため、本発明の請求項1に記載の発光装置は、発光素子と、発光素子の第1の発光面及び第2の発光面と対向して設けられ、発光素子からの光を放射方向へ出射する透光性部材と、を有する発光装置であって、 発光素子は第1の発光面及び第2の発光面における複数の発光部を有し、透光性部材は、発光素子からの直接光を出射するレンズ部と、少なくとも発光素子からの直接光を反射させる光反射部と、少なくとも光反射部によって反射させた反射光を出射する光出射部とからなり、レンズ部及び光反射部は発光素子の複数の発光部のうち、それぞれ異なる発光部に焦点を有することを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a light-emitting device according to
このような構成とすることによって、レンズ部及び光反射部によって異なる発光部からの光を制御することができるため、発光素子からの光の利用効率を高め、輝度の高い平行光を得ることもできる。 With such a configuration, light from different light emitting units can be controlled by the lens unit and the light reflecting unit, so that the utilization efficiency of light from the light emitting element can be increased and high-luminance parallel light can be obtained. it can.
本発明の請求項2に記載の発光装置は、レンズは発光素子の第1の発光面の中心に第1の焦点を有し、光反射部は発光素子の第2の発光面に第2の焦点を有することを特徴とする。
In the light-emitting device according to
発光素子の第1の発光面から離れた、第2の発光面に第2の焦点を有することで、光の集光効率を高めることも可能となり、特に比較的大きい発光素子を用いた場合において、顕著な効果を得ることができる。 By having the second focal point on the second light emitting surface away from the first light emitting surface of the light emitting element, it becomes possible to increase the light collection efficiency, especially when a relatively large light emitting element is used. , You can get a remarkable effect.
本発明の請求項3に記載の発光装置は、光出射部が前記発光素子からの光のうち、光反射部によって反射された光のみを放射することを特徴とする。
The light emitting device according to
このような構成とすることで、全ての発光素子からの光を、透光性部材の光反射部及びレンズ部によって制御して外部へ取り出すことができる。 By setting it as such a structure, the light from all the light emitting elements can be taken out outside by controlling with the light reflection part and lens part of a translucent member.
本発明の請求項4に記載の発光装置は、光反射部が放物面からなることを特徴とする。
The light emitting device according to
このような構成とすることで、発光素子からの光のうち、放物面によって反射される光が平行光となり、光出射部に入射角を揃えて入射させることができる。 With such a configuration, the light reflected by the paraboloid in the light from the light emitting element becomes parallel light, and can be incident on the light emitting portion with the same incident angle.
本発明の請求項5に記載の発光装置は、光出射部が平坦な面からなることを特徴とする。 The light emitting device according to claim 5 of the present invention is characterized in that the light emitting portion is formed of a flat surface.
このような構成とすることで、光反射部から得られる平行光についても、それぞれの光の平行を保って外部へ取り出すことができる。 With such a configuration, the parallel light obtained from the light reflecting portion can also be extracted outside while maintaining the parallelness of the respective lights.
本発明の請求項6に記載の発光装置は、光反射部によって反射された発光素子からの光が、光出射部に対する入射角を0°より大きく臨界角より小さい範囲において設定されることを特徴とする。 The light emitting device according to claim 6 of the present invention is characterized in that the light from the light emitting element reflected by the light reflecting portion is set in a range where the incident angle with respect to the light emitting portion is larger than 0 ° and smaller than the critical angle. And
このような構成とすることで、発光素子からの光を光出射部から有効に外部へ取り出すことができる。また、透光性部材の光反射部を発光素子の第1の発光面に対して垂直な方向へ傾斜させることで、発光装置の小径化が可能となる。 By setting it as such a structure, the light from a light emitting element can be taken out effectively from the light emission part. In addition, the diameter of the light emitting device can be reduced by inclining the light reflecting portion of the translucent member in a direction perpendicular to the first light emitting surface of the light emitting element.
本発明の請求項7に記載の発光装置は、透光性部材が発光素子と空気層を介して隣接することを特徴とする。 The light-emitting device according to claim 7 of the present invention is characterized in that the translucent member is adjacent to the light-emitting element through an air layer.
このような構成とすることで、発光素子の内部に生じた発光を、効率よく透光性部材へ導くことができる。 By setting it as such a structure, the light emission which generate | occur | produced inside the light emitting element can be efficiently guide | induced to a translucent member.
本発明の請求項8に記載の発光装置は、光反射部は外側表面に光反射材料が形成されていることを特徴とする。 The light emitting device according to claim 8 of the present invention is characterized in that a light reflecting material is formed on the outer surface of the light reflecting portion.
このような構成とすることで、発光素子からの光の利用効率を高めることができる。 With such a configuration, the utilization efficiency of light from the light emitting element can be increased.
本発明の請求項9に記載の発光装置は、発光素子はサブマウントを介して実装されることを特徴とする。
The light emitting device according to
このような構成とすることで、サブマウントによって高さ調節を行い、透光性部材の光反射部によって反射できる発光素子からの出射光の範囲をより広くとることもできるため、さらに輝度の高い平行光を得ることも可能となる。 By adopting such a configuration, the height can be adjusted by the submount, and the range of light emitted from the light emitting element that can be reflected by the light reflecting portion of the translucent member can also be made wider. It is also possible to obtain parallel light.
本発明の請求項10に記載の発光装置は、発光素子は、窒化ガリウム系化合物半導体からなることを特徴とする。
The light-emitting device according to
このような構成からなることで、より良好な本発明の効果を得ることができる。 By having such a configuration, a better effect of the present invention can be obtained.
本発明による発光装置は、透光性部材のレンズ部及び光反射部が発光素子の発光部の各々に焦点を有することで、効率よく光を放射方向へ取り出すことができるため、輝度の高いスポット光や、ある特定の範囲のみを照射させる発光装置を提供することが可能となる。 In the light emitting device according to the present invention, since the lens portion and the light reflecting portion of the translucent member have a focal point on each of the light emitting portions of the light emitting element, light can be efficiently extracted in the radiation direction. It is possible to provide a light emitting device that emits light or only a specific range.
以下、本願発明の実施の形態を詳述する。
図1は本発明の実施の形態に係る発光装置の構成を示す模式的断面図であり、図2は本発明の実施の形態に係る発光装置における発光素子からの光の進行方向を示す模式的断面図である。このような発光装置は、発光素子2と発光素子を載置させる配線パターンが形成された実装基板3と、発光素子を覆うように設けられた透光性部材1とを有する。透光性部材1は、第1の発光面201及び第2の発光面202を有する発光素子2と接触して或いは空気層を介して設けられ、発光素子2からの光を集光して外部へ取り出すレンズ部101、発光素子2からの光をそれぞれが平行な反射光とし、所望の方向に反射させる光反射部102、及び反射光を外部へ取り出す光出射部103とからなる。ここで本願発明において、発光素子の上面(発光面)を第1の発光面、発光素子の側面(側方端面)を第2の発光面とする。また、光反射部によって反射される光の方向を放射方向とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram showing a traveling direction of light from a light emitting element in the light emitting device according to the embodiment of the present invention. It is sectional drawing. Such a light emitting device includes a
このような発光装置に用いられる発光素子は、点光源と見なして光学設計を行うのが一般的であるが実際は複数の発光部を有し、配光についても均等なものではない。このような理由として、発光素子の形状や発光素子に設けられる電極、或いは各半導体層の構成などによる影響で発光強度が均一でないことが挙げられる。そのため、図3に示すように、透光性部材1の光反射部102の焦点を発光素子の第1の発光面201の中心に設けた際、p点における第2の発光面202の中心からの発光のずれ角をαとし、第2の発光面202の中心から出射され、p点において反射されて光出射部103から放射される光のずれ角をβとすると、β=nα(nは透光性部材の屈折率)となる。すなわち、発光素子の第1の発光面201の中心から離れた発光部からの光は、放射方向への制御が困難となり、さらに透光性部材1の有する屈折率が関係することによって、透光性部材1から外部へ取り出される際に平行光が得られにくくなる。
A light emitting element used in such a light emitting device is generally optically designed as a point light source, but actually has a plurality of light emitting portions, and the light distribution is not uniform. This is because the light emission intensity is not uniform due to the influence of the shape of the light emitting element, the electrode provided in the light emitting element, the configuration of each semiconductor layer, or the like. Therefore, as shown in FIG. 3, when the focal point of the
そのため、本願発明では、発光装置に用いられる発光素子の発光強度の分布に応じて、発光素子の第1の発光面201の中心部以外において、発光強度の高い部分に焦点を合わせた光反射部102を形成する。このような形態とすることで、構成部材を新たに加えることなく、発光素子2の配光特性に応じた光の制御が可能となり、平行光など所望の出射光を得ることができる。
Therefore, in the present invention, a light reflecting portion focused on a portion with high emission intensity other than the central portion of the first
従って、本願発明では、透光性部材1において、発光素子の第1の発光面201の中心に第1の焦点を有するレンズ部101と、発光素子の発光面中心以外の部分、特に第2の発光面202に第2の焦点を有する光反射部102と、発光素子2からの光のうち、光反射部102によって反射された反射光を出射する光出射部103とを有することを特徴とする。このような構成とすることで、発光素子2からの光のうち、第1の発光面201からの光は、レンズ部101によって制御し所望の方向へ平行光を出射することができる。また、第2の発光面202からの光を光反射部102によって反射させることで平行光とし、さらに光出射部103から所望の方向へ平行光を出射することができる。従って、それぞれ焦点の位置が異なる媒体(レンズ、反射面等)により光を収束させるため、発光素子2における発光強度の高い部分からの光を集光効率よく所望の方向へ出射させることができる。尚、本明細書中において、発光素子2から出射された光を直接光とし、直接光が光反射部102等によって反射されて、進行方向が転換された光についてを反射光とする。以下、本願発明における発光装置の各構成部について述べる。
Accordingly, in the present invention, in the
(発光素子)
本発明において、用いられる発光素子は、同一面側に正負一対の電極を有し、且つ速報端面から発光の一部を発光することが可能であれば特に限定されない。発光素子の積層構造は、MIS接合、PI接合やPN接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。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。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜に形成させた単一量子井戸構造や多重量子井戸構造とすることもできる。
(Light emitting element)
In the present invention, the light-emitting element to be used is not particularly limited as long as it has a pair of positive and negative electrodes on the same surface side and can emit a part of light emission from the breaking end face. Examples of the stacked structure of the light emitting element include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PI junction, a PN junction, and the like. Various emission wavelengths can be selected depending on the material of the semiconductor layer and the degree of mixed crystal. In addition, a single quantum well structure or a multiple quantum well structure in which the semiconductor active layer is formed in a thin film in which a quantum effect is generated can be used.
窒化ガリウム系化合物半導体を使用した場合、半導体用基板にはサファイア、スピネル、SiC、Si、ZnO等の材料が好適に用いられる。結晶性のよい窒化ガリウム系化合物半導体を量産性よく形成させるためには、サファイア基板を用いることが好ましい。このサファイア基板上にMOCVD法などを用いて窒化ガリウム系化合物半導体を形成させることができる。サファイア基板上にGaN、AlN、GaAlN等のバッファ層を形成し、その上にpn接合を有する窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる。 When a gallium nitride compound semiconductor is used, a material such as sapphire, spinel, SiC, Si, ZnO or the like is preferably used for the semiconductor substrate. In order to form a gallium nitride compound semiconductor with good crystallinity with high productivity, it is preferable to use a sapphire substrate. A gallium nitride compound semiconductor can be formed on the sapphire substrate by MOCVD or the like. A buffer layer of GaN, AlN, GaAlN or the like is formed on the sapphire substrate, and a gallium nitride compound semiconductor having a pn junction is formed thereon.
窒化ガリウム系化合物半導体を使用したpn接合を有する発光素子例として、バッファ層上に、n型窒化ガリウムで形成した第1のコンタクト層、n型窒化アルミニウム・ガリウムで形成させた第1のクラッド層、窒化インジウム・ガリウムで形成した活性層、p型窒化アルミニウム・ガリウムで形成した第2のクラッド層、p型窒化ガリウムで形成した第2のコンタクト層を順に積層させたダブルヘテロ構造が挙げられる。窒化ガリウム系化合物半導体は、不純物をドープしない状態で、n型導電性を示す。発光効率を向上させる等所望のn型窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる場合は、n型ドーパントとして、Si、Ge、Se、Te、C等を適宜導入することが好ましい。一方、p型窒化ガリウム系化合物半導体を形成させる場合は、p型ドーパントであるZn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等をドープさせる。窒化ガリウム系化合物半導体は、p型ドーパントをドープしただけではp型化しにくいためp型ドーパント導入後に、炉による加熱やプラズマ照射等により、低抵抗化させることが好ましい。電極形成後、半導体ウエハーからチップ状にカットさせることで窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子を形成させることができる。 As an example of a light emitting device having a pn junction using a gallium nitride compound semiconductor, a first contact layer formed of n-type gallium nitride and a first cladding layer formed of n-type aluminum nitride / gallium on a buffer layer And a double heterostructure in which an active layer formed of indium gallium nitride, a second cladding layer formed of p-type aluminum nitride / gallium, and a second contact layer formed of p-type gallium nitride are sequentially stacked. The gallium nitride compound semiconductor exhibits n-type conductivity without being doped with impurities. When forming a desired n-type gallium nitride compound semiconductor such as to improve luminous efficiency, it is preferable to appropriately introduce Si, Ge, Se, Te, C, etc. as an n-type dopant. On the other hand, when forming a p-type gallium nitride compound semiconductor, p-type dopants such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba are doped. Since the gallium nitride compound semiconductor is difficult to be p-type only by being doped with a p-type dopant, it is preferable to reduce the resistance by heating in a furnace or plasma irradiation after the introduction of the p-type dopant. After the electrodes are formed, a light emitting element made of a gallium nitride compound semiconductor can be formed by cutting the semiconductor wafer into chips.
このようにして得られた発光素子は、可視領域において高い光強度を有する一方、活性層において発生した光が発光素子内部において伝搬を繰り返すことで、発光素子内に閉じこめられた状態となり、発光素子の発光面からは比較的光が放射され難くなり、発光素子端面からの発光強度が高くなる。活性層がインジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光素子等、バンドギャップの比較的小さいインジウムを含む活性層を、例えばバンドギャップの比較的大きいアルミニウムを含むクラッド層によって挟む場合などにおいて特に顕著となる。また、発光素子上に形成された電極と素子との界面やサファイアなどの異種基板との界面においても透過することなく伝搬される光が生じ、端面からの発光がより促進される傾向にある。このような半導体材料からなる発光素子の発光強度についてのグラフを図17に示す。図17は、発光素子を電極形成面側を上にして載置して測定したものであり、発光強度の最も高い部分を1.0として相対強度を表している。発光素子の第1の発光面の中心軸を0°とすると、発光素子の中心から遠ざかるほど高くなっており、45°付近と75°付近において発光強度のピークを有し、110°付近においては最も高い発光強度を有する。 The light-emitting element obtained in this manner has high light intensity in the visible region, while light generated in the active layer repeats propagation inside the light-emitting element, so that the light-emitting element is confined in the light-emitting element. From the light emitting surface, it becomes relatively difficult for light to be emitted, and the light emission intensity from the end surface of the light emitting element becomes high. Especially when an active layer containing indium with a relatively small band gap is sandwiched between clad layers containing aluminum with a relatively large band gap, such as a light-emitting device whose active layer is made of a gallium nitride compound semiconductor containing indium. Become. In addition, light that propagates without being transmitted also occurs at the interface between the electrode formed on the light-emitting element and the element and the interface between the different substrates such as sapphire, and light emission from the end face tends to be further promoted. FIG. 17 shows a graph of the light emission intensity of the light emitting element made of such a semiconductor material. FIG. 17 shows the measurement of the light emitting element placed with the electrode formation surface side up, and the relative intensity is shown with 1.0 being the highest emission intensity portion. Assuming that the central axis of the first light emitting surface of the light emitting element is 0 °, the distance increases from the center of the light emitting element, and the light emission intensity peaks at around 45 ° and 75 °, and at around 110 °. It has the highest emission intensity.
本発明で用いられる発光素子2は、配線パターン8が形成された実装基板3上やリードフレーム10上に載置させることによって外部電極と導通をとることが可能となる。この場合、発光素子2を1つ用いて実装基板3等に載置してもよいし、複数個用いることもでき、使用用途に合わせて適宜決定することができる。配置方法においても限定されないが、各素子の隣りあう側面(第2の発光面)を平行となるように碁盤目状に並置させることで、発光面積や発光強度を大きくすることができる。また一方向に長くなるように配置させて長方形形状の光源とするなど、並置方法によって、所望の指向性を有する発光装置とすることもできる。このようにして得られた発光装置のうち、赤色、緑色、青色光を発する発光装置を組み合わせてそれぞれを並置させて用いることで白色光とすることも可能である。
The
さらに、異なる発光色を有する発光素子を交互に並べて、演色性の良好な白色光など種々の混色光を得ることも可能である。このような場合は、各発光素子の発光色を考慮し、順序や高さを調節するなどして、混色性を高めることができる。また、発光素子の各々の高さを調節する際、互いが陰になり発光が遮られることがないように、実装基板を階段状に形成して光取りだし効率を向上させることもできる。また、本発明の実施の形態において用いられる発光素子2は、発光素子の発光面201(第1の発光面)及び側面202(第2の発光面)に蛍光物質を塗布或いは半導体層に蛍光物質を混合するなどして、発光素子からの光と蛍光物質の励起光による光の組み合わせによって、種々の発光色を得ることも可能である。
Furthermore, it is also possible to obtain various color mixture lights such as white light with good color rendering by alternately arranging light emitting elements having different emission colors. In such a case, the color mixing property can be improved by adjusting the order and height in consideration of the emission color of each light emitting element. In addition, when adjusting the height of each light emitting element, the mounting substrate can be formed in a step shape so that light emission is not blocked and light emission is blocked, thereby improving light extraction efficiency. In the light-emitting
また本願発明では、透光性部材1に無機物質または有機物質からなる顔料を含有させることもできる。このように透光性部材1に顔料を含有させると、特定の波長をカットすることができ、このような顔料による着色フィルタの効果により、所望の波長を有する発光のみを外部へ放射することが可能となる。さらに、発光素子2からの青色光を蛍光体材料、例えば窒化物蛍光体やYAG蛍光体等を励起するためだけに用い、青色光が外部へ出射されないように、顔料によるフィルタを用いることもできる。
In the present invention, the
(蛍光物質)
また、本願発明で用いられる発光素子は、発光素子の第1の発光面201および第2の発光面202に蛍光物質を塗布、印刷あるいは層に蛍光物質を加えるなどして、発光素子2からの光と蛍光物質の励起光による光の組み合わせによって、種々の発光色を得ることができる。このような場合、発光素子の第1の発光面201上に形成される蛍光体層と、発光素子の第2の発光面202上に形成される蛍光体層とを略同一の厚さとすることで、発光素子2の全体から均一な混色光を得ることができる。また、本願発明で用いられる蛍光物質は、予め樹脂等によって発光素子2の表面全体をコーティングしておく際に、樹脂内に混合してもよい。尚、本明細書中では、蛍光物質が含有されている部材を総して、波長変換部材ということもある。
(Fluorescent substance)
In addition, the light emitting element used in the present invention is obtained by applying a fluorescent material to the first
本願発明に用いられる蛍光体は、発光素子2から放出された可視光や紫外光の一部を吸収し、その吸収した光の波長と異なる波長を有する光を発光するものである。このような蛍光体は、少なくとも発光素子の半導体発光層から発光された光によって励起され、波長変換した光を発光する蛍光体をいい、蛍光体を固着させる結着剤とともに波長変換部材中に含有される。また、本願発明において、蛍光体として紫外光により励起されて所定の色の光を発生する蛍光体も用いることができ、具体例として、例えば、
(1)Ca10(PO4)6FCl:Sb,Mn
(2)M5(PO4)3Cl:Eu(但し、MはSr、Ca、Ba、Mgから選択される少なくとも一種)
(3)BaMg2Al16O27:Eu
(4)BaMg2Al16O27:Eu、Mn
(5)3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn
(6)Y2O2S:Eu
(7)Mg6As2O11:Mn
(8)Sr4Al14O25:Eu
(9)(Zn、Cd)S:Cu
(10)SrAl2O4:Eu
(11)Ca10(PO4)6ClBr:Mn、Eu
(12)Zn2GeO4:Mn
(13)Gd2O2S:Eu、及び
(14)La2O2S:Eu等が挙げられる。
The phosphor used in the present invention absorbs part of visible light and ultraviolet light emitted from the
(1) Ca 10 (PO 4 ) 6 FCl: Sb, Mn
(2) M 5 (PO 4 ) 3 Cl: Eu (where M is at least one selected from Sr, Ca, Ba, Mg)
(3) BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu
(4) BaMg 2 Al 16 O 27 : Eu, Mn
(5) 3.5MgO.0.5MgF 2 .GeO 2 : Mn
(6) Y 2 O 2 S: Eu
(7) Mg 6 As 2 O 11 : Mn
(8) Sr 4 Al 14 O 25 : Eu
(9) (Zn, Cd) S: Cu
(10) SrAl 2 O 4 : Eu
(11) Ca 10 (PO 4 ) 6 ClBr: Mn, Eu
(12) Zn 2 GeO 4 : Mn
(13) Gd 2 O 2 S: Eu, (14) La 2 O 2 S: Eu, and the like.
また、これらの蛍光体は、一層からなる波長変換部材中に単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。さらに、二層以上が積層されてなる波長変換部材中にそれぞれ単独で用いても良いし、混合して用いてもよい。 In addition, these phosphors may be used alone in a single-layer wavelength conversion member, or may be used as a mixture. Furthermore, they may be used alone or in combination in a wavelength conversion member in which two or more layers are laminated.
発光素子からの光と、蛍光体が発光した光が補色関係などにある場合、それぞれの光を混色させることで白色系の混色光を発光することができる。具体的には、発光素子からの光と、それによって励起され発光する蛍光体の光がそれぞれ光の3原色(赤色系、緑色系、青色系)に相当する場合や発光素子が発光した青色系の光と、それによって励起され発光する蛍光体の黄色系の光が挙げられる。 When the light from the light emitting element and the light emitted from the phosphor are in a complementary color relationship or the like, white mixed color light can be emitted by mixing each light. Specifically, the light emitted from the light emitting element and the phosphor light excited and emitted thereby correspond to the three primary colors of light (red, green, and blue), or the blue light emitted from the light emitting element. And yellow light of a phosphor that is excited to emit light.
発光装置の発光色は、蛍光体と蛍光体の結着剤として働く各種樹脂やガラスなどの無機部材などとの比率、蛍光体の沈降時間、蛍光体の形状などを種々調整すること及び発光素子の発光波長を選択することにより電球色など任意の白色系の色調を提供させることができる。 The emission color of the light-emitting device can be adjusted by variously adjusting the ratio between the phosphor and various materials such as glass and inorganic members such as glass, the settling time of the phosphor, and the shape of the phosphor. By selecting the emission wavelength, it is possible to provide an arbitrary white color tone such as a light bulb color.
具体的な蛍光体としては、銅で付活された硫化カドミ亜鉛やセリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体(以下、「YAG系蛍光体」と呼ぶ。)が挙げられる。特に、高輝度且つ長時間の使用時においては(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce(0≦x<1、0≦y≦1、但し、Reは、Y,Gd,Laからなる群より選択される少なくとも一種の元素である。)などが好ましい。(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光体は、ガーネット構造のため、熱、光及び水分に強く、励起スペクトルのピークが470nm付近などにさせることができる。また、発光ピークも530nm付近にあり720nmまで裾を引くブロードな発光スペクトルを持たせることができる。 Specific phosphors include cadmium zinc sulfide activated with copper and yttrium / aluminum / garnet phosphor (hereinafter referred to as “YAG phosphor”) activated with cerium. In particular, at the time of high luminance and long-term use (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce (0 ≦ x <1,0 ≦ y ≦ 1, where, Re Is at least one element selected from the group consisting of Y, Gd, and La). (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: Ce phosphor, for garnet structure, heat, resistant to light and moisture, the peak of the excitation spectrum can be like in the vicinity of 470nm Can do. In addition, the emission peak is in the vicinity of 530 nm, and a broad emission spectrum that extends to 720 nm can be provided.
本発明の発光装置において、蛍光体は、2種類以上の蛍光体を混合させてもよい。即ち、Al、Ga、Y、La及びGdやSmの含有量が異なる2種類以上の(Re1-xSmx)3(Al1-yGay)5O12:Ce蛍光体を混合させてRGBの波長成分を増やすことができる。また、現在のところ半導体発光素子の発光波長には、バラツキが生ずるものがあるため2種類以上の蛍光体を混合調整させて所望の白色系の混色光などを得ることができる。具体的には、発光素子の発光波長に合わせて色度点の異なる蛍光体の量を調整し含有させることでその蛍光体間と発光素子で結ばれる色度図上の任意の点を発光させることができる。このような蛍光体は、気相や液相中に分散させ均一に放出させることができる。気相や液相中での蛍光体は、自重によって沈降する。特に液相中においては懸濁液を静置させることで、より均一性の高い蛍光体を持つ層を形成させることができる。所望に応じて複数回繰り返すことにより所望の蛍光体量を形成することができる。 In the light emitting device of the present invention, the phosphor may be a mixture of two or more phosphors. That, Al, Ga, Y, the content of La and Gd and Sm are two or more kinds of (Re 1-x Sm x) 3 (Al 1-y Ga y) 5 O 12: by mixing Ce phosphor RGB wavelength components can be increased. At present, there are variations in the emission wavelength of the semiconductor light emitting device, so that it is possible to obtain a desired white mixed color light by mixing and adjusting two or more kinds of phosphors. Specifically, by adjusting the amount of phosphors having different chromaticity points in accordance with the emission wavelength of the light emitting element, the arbitrary points on the chromaticity diagram connected between the phosphors and the light emitting element are caused to emit light. be able to. Such a phosphor can be dispersed in a gas phase or a liquid phase and released uniformly. The phosphor in the gas phase or liquid phase is precipitated by its own weight. In particular, in a liquid phase, a layer having a phosphor with higher uniformity can be formed by allowing the suspension to stand. A desired amount of phosphor can be formed by repeating a plurality of times as desired.
以上のようにして形成される蛍光体は、発光装置の表面上において一層からなる波長変換部材中に二種類以上存在してもよいし、二層からなる波長変換部材中にそれぞれ一種類あるいは二種類以上存在してもよい。このようにすると、異なる種類の蛍光体からの光の混色による白色光が得られる。この場合、各蛍光物質から発光される光をより良く混色しかつ色ムラを減少させるために、各蛍光体の平均粒径及び形状は類似していることが好ましい。ここで本発明において、蛍光体の粒径とは、体積基準粒度分布曲線により得られる値であり、前記体積基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により蛍光体の粒度分布を測定し得られるものである。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、濃度が0.05%であるヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液に蛍光体を分散させ、レーザ回折式粒度分布測定装置(SALD−2000A)により、粒径範囲0.03μm〜700μmにて測定し得られたものである。 Two or more kinds of phosphors formed as described above may be present in a single-layer wavelength conversion member on the surface of the light-emitting device, or one or two of each of the two-layer wavelength conversion member. There may be more than one type. In this way, white light can be obtained by mixing colors from different types of phosphors. In this case, it is preferable that the average particle diameters and shapes of the phosphors are similar in order to better mix the light emitted from the phosphors and reduce color unevenness. Here, in the present invention, the particle size of the phosphor is a value obtained by a volume-based particle size distribution curve, and the volume-based particle size distribution curve can be obtained by measuring the particle size distribution of the phosphor by a laser diffraction / scattering method. Is. Specifically, in an environment where the temperature is 25 ° C. and the humidity is 70%, the phosphor is dispersed in a sodium hexametaphosphate aqueous solution having a concentration of 0.05%, and a laser diffraction particle size distribution analyzer (SALD-2000A) It was obtained by measuring in a particle size range of 0.03 μm to 700 μm.
本実施の形態において使用される蛍光体は、YAG系蛍光体に代表されるアルミニウム・ガーネット系蛍光体と、赤色系の光を発光可能な蛍光体、特に窒化物系蛍光体とを組み合わせたものを使用することもできる。これらのYAG系蛍光体および窒化物系蛍光体は、混合して波長変換部材中に含有させてもよいし、複数の層から構成される波長変換部材中に別々に含有させてもよい。 The phosphor used in the present embodiment is a combination of an aluminum garnet phosphor typified by a YAG phosphor and a phosphor capable of emitting red light, particularly a nitride phosphor. Can also be used. These YAG phosphors and nitride phosphors may be mixed and contained in the wavelength conversion member, or may be separately contained in the wavelength conversion member composed of a plurality of layers.
本発明に利用可能な蛍光物質は、発光素子から発せられる発光波長によって励起され発光するフォトルミネッセンス蛍光体がある。具体的な例としては、窒化ガリウム系化合物半導体からの青色系発光により黄色系が発光可能な蛍光体であるYAG:CeなどのYAG(Y2O3・5/3Al2O3)系蛍光体が挙げられる。YAG系蛍光体は、本発明においては、特に広義に解釈するものとし、Y、Lu、Sc、La、GdおよびSmから選ばれた少なくとも1つの元素に置換し、あるいはアルミニウムの一部または全体を、GaとInのいずれかまたは両方で置換する蛍光作用を発する蛍光体を含む意味に使用する。 Examples of the fluorescent substance that can be used in the present invention include a photoluminescence phosphor that emits light by being excited by an emission wavelength emitted from a light emitting element. Specific examples include YAG (Y2O3 · 5 / 3Al2O3) -based phosphors such as YAG: Ce, which are phosphors capable of emitting yellow light by blue light emission from a gallium nitride compound semiconductor. In the present invention, the YAG-based phosphor is particularly interpreted in a broad sense, and is substituted with at least one element selected from Y, Lu, Sc, La, Gd and Sm, or a part or all of aluminum is replaced. , And a phosphor containing a fluorescent action that substitutes with either or both of Ga and In.
同様に、青色系発光により赤色系が発光可能な蛍光体としては、Eu及び/またはCrで付活された窒素含有Ca−Al−Si−N系オキシナイトライド蛍光ガラスが挙げられる。なお、Eu及び/またはCrで付活されたCa−Al−Si−N系オキシナイトライド蛍光ガラスの窒素含有量を増減させることによって発光スペクトルのピークを575nmから690nmに連続的にシフトすることができる。そのため、Mg、Znなどの不純物がドープされたGaNやInGaNを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と約580nmの蛍光体の光の合成により、YAG系蛍光物質と同様の白色光を得ることができる。 Similarly, phosphors capable of emitting red light by blue light emission include nitrogen-containing Ca—Al—Si—N oxynitride fluorescent glass activated by Eu and / or Cr. Note that the peak of the emission spectrum can be continuously shifted from 575 nm to 690 nm by increasing or decreasing the nitrogen content of the Ca—Al—Si—N-based oxynitride fluorescent glass activated with Eu and / or Cr. it can. Therefore, by combining light from a gallium nitride compound semiconductor containing GaN or InGaN doped with impurities such as Mg and Zn and light of a phosphor of about 580 nm, white light similar to that of a YAG phosphor is obtained. Can be obtained.
(透光性部材)
本願発明において用いられる透光性部材1は、発光素子2の発光面201の中心に焦点を有するレンズ部101と、発光素子の発光強度の高い部分に焦点を有する光反射部102と、光反射部102によって反射され、各々が平行となった光を外部へ出射する光出射部103とからなる。
本願発明の透光性部材1に用いられる材料は、エポキシ樹脂、硬質シリコーン、アクリル、ポリカーボネート等、発光素子2からの光を外部へ放射可能な材料であれば、特に限定されない。このような材料の中でも屈折率が比較的高い透光性材料を用いると、効率よく光を透光性部材1の外部へ取り出すことが可能となる。
(Translucent member)
The
The material used for the
本願発明において用いられる光反射部102は、発光素子の第2の発光面202に焦点を有する放物面からなると好ましい。このように、比較的発光強度の高い部分に、それぞれ異なる焦点を有するように、レンズ部101と光反射部102とを配することで、発光素子2からの光の集光効率を高め、より効率よく光を所望の放射方向へ制御することができる。すなわち、このような構成とすることで、発光素子2からの光の集光効率を高めることができるため、より効率よく輝度の高い平行光を得ることが可能となる。
The
本願発明に係るレンズ部101及び光反射部102は、発光素子2の配光特性に応じて適宜設定される。例えば、図17のグラフに示す配光特性を示す素子を用いる場合、発光素子の第1の発光面201の中心軸(0°とする)から離れるほど、具体的には45°付近及び75°付近、さらに110°付近などにおいて発光強度の高いピークを有している。そのため、これらの光の多くが出射される発光素子の第2の発光面202からの発光強度の高い部分からの光を反射させるために光反射部102を設定する必要がある。
The
従って、本発明において透光性部材のレンズ部101が有する焦点は、発光素子の第1の発光面201に設けられ、透光性部材の光反射部102が有する焦点は、発光素子の側面である、第2の発光面202に設けられていると、発光素子の第1の発光面201からの光は、レンズ部101によって制御され、発光素子の第2の発光面202からの光は、光反射部102によって制御されるため、効率よく所望の放射方向に光を取り出すことができる。
Therefore, in the present invention, the focal point of the
具体的には、図4に示すように、発光素子2の中心軸を0°とする場合、光反射部102が40°から90°付近まで(発光面と水平な軸を0°とする場合は0°から50°付近まで)設けられていると、発光素子の第2の発光面202からの光を十分に受ける(反射する)ことができるため好ましい。さらに光反射部102は、40°から100°付近にまで設けられていると、より好ましい。発光素子の第2の発光面202からの出射光は、90°よりもさらに下方向の110°付近において、特に高い発光強度を有している。そのため、このようにすると、より多くの光を利用することができる。また、透光性部材のレンズ部101を0°から40°付近まで設けることで、発光素子の第1の発光面201から出射される光を集光して外部へ取り出すことができる。
Specifically, as shown in FIG. 4, when the central axis of the
また、本願発明の発光装置は、光出射部の法線方向を0°とすると、発光素子からの光の光出射部に対する入射角を、0°より大きく臨界角より小さい範囲において設定するため、発光素子からの出射光が光出射部によって反射されることがない。発光素子からの出射光が透光性部材の光出射部103において反射されてしまうと、光が入射する角度によっては、発光素子からの光が透光性部材内において反射を繰り返し、伝搬する場合がある。このように光が反射を繰り返すことで、光は徐々に減衰するため、発光を有効に利用することが困難になる。さらに、光反射部102からの反射光のみが光出射部103から取り出され、発光素子の第2の発光面202からの直接光が、光出射部103から直接外部へ取り出されることがない。そのため、発光素子の第2の発光面202からの光が、光反射部102によって放射方向に制御されずに、光出射部103から直接外部へ取り出されるのを防ぐことができる。
Further, in the light emitting device of the present invention, when the normal direction of the light emitting part is 0 °, the incident angle of the light from the light emitting element to the light emitting part is set in a range larger than 0 ° and smaller than the critical angle. Light emitted from the light emitting element is not reflected by the light emitting portion. When the light emitted from the light emitting element is reflected by the
本願発明の実施の形態に係る発光装置の形成方法として、以下に例を示す。
まず、発光素子2が配線パターン8が形成された実装基板3上に載置される。実装基板3は、金属材料やAlN、CuWなどの熱伝導率の良好な絶縁体を用いることができる。発光素子2は、直接実装基板3上に載置されてもよいし、AlN、CuWなどからなるサブマウント4を介して、実装基板3上に載置されてもよい。
Examples of the method for forming a light emitting device according to an embodiment of the present invention are shown below.
First, the
次に、所望の形状を有する金型を用いて、エポキシ樹脂、シリコーン、アクリル等を材料とし、金型内部に注入し、硬化させることで、所望の形状を有する透光性部材1を得ることができる。このような透光性部材1は、予め作成しておき、後に実装基板3上に載置された発光素子2に覆い被せるように設置することもできるし、図7のように、発光素子2が載置されたリードフレーム10と透光性部材1の一体成形を行うこともできる。次に、透光性部材の形状の決定方法として以下に例を示す。
Next, using a mold having a desired shape, epoxy resin, silicone, acrylic, or the like is used as a material, and injected into the mold and cured to obtain a
まず発光素子の第1の発光面201の中心軸を0°とした時、発光素子の第2の発光面202の中心を基準点として、40°付近に光出射部103が配するように設定する。さらに発光素子の第2の発光面202の中心を基準点として、100°方向に光反射部102の一方の端部aが配するように設定する。この際、図4のように予め決定されている発光装置の大きさに合わせて、光反射部102の一方の端部aが決められる。このような光反射部102の一方の端部aは、実装基板3と接続され、サブマウント4の高さ調節によって設定することができる。この光反射部102の一方の端部aから、光反射部102の他方の端部bと光出射部103とが接する部分まで、発光素子の第2の発光面202の中心に焦点を有する曲率からなる放物面が形成される。この際、透光性部材1の屈折率や、光出射部103の傾斜角を考慮して、放物面の傾きが設定される。
First, when the central axis of the first
光出射部103は、少なくとも光反射部102の一方の端部aによって反射される発光素子からの光が光出射部103から外部に取り出されるように設定される。従って、光反射部102の一方の端部aからの光が光出射部103に入射するcの部分まで光出射部が103設けられる。また、レンズ部101はcの部分から発光素子の第1の発光面201の中心を焦点とするように設定される。
The
透光性部材の光出射部103は、透光性部材の光反射部102によって反射された光を外部へ出射するために設けられている。また、光出射部103は、平坦な面からなり、発光素子の第2の発光面202からの光の出射方向と平行となるように配置されることによって、発光素子の第1の発光面201及び発光素子の第2の発光面202からの直接光が入射されることはない。そのため、レンズ部101や光反射面102で制御されることなく外部へ取り出される光、すなわち漏れ光をなくすことができる。また、このような面からなる光出射部103とすることで、光反射部102が設けられる角度をより垂直方向に傾けることができるため、透光性部材の光反射部102の広がりを抑えて小径化することも可能となる。
The
透光性部材の光反射部102は、放物面からなると、発光素子の第2の発光面202等に良好に焦点を設けることができるため好ましい。このような光反射部102は、透光性部材として用いられる透光性樹脂などの屈折率及び光出射部103が設けられている角度を考慮する必要がある。すなわち、発光素子からの光が、透光性部材の光出射部103から空気層へ入射する際の屈折する割合から光反射部102の角度を設定する。このようにすることで、光出射部103からの光を透光性部材のレンズ部101からの光と平行に出射させることができるため、輝度の高い平行光を得ることも可能となる。
The
また、透光性部材の光反射部102にAg、Al等光の反射効率の良好な材料を蒸着させたり、スパッタリングによって形成すると、発光素子からの光を有効に利用することができ好ましい。しかしながら、このような光反射材料を、光反射部全面に形成する必要はなく、光反射部のうち発光素子からの光が反射されない部分に施しておくことで、効果を得ることができる。図4に示す形態の場合、発光素子からの光が反射されない部分は、発光素子からの光の入射角が臨界角よりも小さい部分、すなわち発光素子からの光が光反射部102の略法線方向から入射される実装基板側の部分5である。透光性部材1の表面において、少なくともこれらの部分に、光反射材料を形成することで、発光素子からの光の反射効率を高め、良好に光を所望の放射方向へ制御することもできる。
In addition, it is preferable to deposit a material having a good light reflection efficiency such as Ag or Al on the
さらに、透光性部材の光反射部102の表面をアクリルやポリカーボネートなどの材料によってコーティングしておくことで、取り扱いが容易となり、また表面に設けられた光反射材料の剥離などを抑制することもできる。
Furthermore, by coating the surface of the
またさらに、発光素子2からの出射光の利用効率を高めるため、サブマウント4を介して実装基板3へ載置させることもできる。サブマウント4の高さは、発光装置の大きさや、発光素子2から実装基板側の下方向へ向かう光の出射角によって適宜決定される。図17のような配光特性を有する発光素子を用いる場合、発光素子の第1の発光面201における中心軸を0°とすると、100°付近にまで多くの光が出射されている。そのため、発光素子の第2の発光面202の略中心部から発せられる光のうち、100°付近の方向へ向かう光が実装基板3によって反射されないようにサブマウント4の高さを設定すると好ましい。また、サブマウント4の高さによって光反射部の一方の端部aを決定することができるため、発光装置の小径化も可能である。
Furthermore, in order to improve the utilization efficiency of the emitted light from the
透光性部材のレンズ部101は、発光素子の第1の発光面201の中心部に焦点を有するように配置させることで、発光素子の第1の発光面201からの光を効率よく制御することことができる。このようなレンズ部101は、少なくとも光反射部102によって反射される発光素子の第2の発光面202からの光が、光出射部103から透光性部材の外部へ取り出されるように設ける。すなわち、発光素子から下方向(実装基板側)へ出射される光が光反射部102で反射された後、その光がレンズ部101内に入り込むことなく、光出射部103から所望の放射方向へ取り出される範囲に光出射部103を設け、光出射部103以外においてレンズ部101を設ける。
The
また、透光性部材のレンズ部101と発光素子2との間に凹部6を設けることで空気層を形成することができる。透光性部材がアクリルのような硬化後において比較的硬い材料からなる場合、発光素子からの熱によって膨張が起こるため、発光素子の剥離やワイヤ204の断線を引き起こす恐れがある。しかしながら、透光性部材に凹部6をもうけて発光素子2の周りに空気層を設けることで、発光素子の剥離やワイヤ204の断線を防ぐことができる。
Moreover, an air layer can be formed by providing the recessed part 6 between the
図5(a)及び(b)は、発光素子の第2の発光面202からの光が透光性部材のレンズ部101のp点に入射した際、発光素子の中心軸方向からのずれ角をα及びβで表している。(b)では発光素子2と透光性部材1との間に空気層が設けられており、樹脂からなる透光性部材1と空気層との屈折率差によって、発光素子2の大きさを実際のものより小さく見ることができる。従って、発光素子2と透光性部材1との間に空気層を介することで、発光素子の第2の発光面202からp点に入射されるはずの光をp’点に入射されると見なすことができるため、βのずれ角はαよりも小さくなり(α>β)、集光効率を高めて、高輝度の平行光を得ることが可能となる。
FIGS. 5A and 5B show a deviation angle from the central axis direction of the light emitting element when the light from the second
また、発光素子2と透光性部材1との間に空気層を設ける場合は、空気と比較すると発光素子の屈折率が高いため、発光素子2からの光が取り出しにくい場合がある。このような場合は、発光素子2の表面に樹脂層を形成しておくことで、前述の問題が解消される。また、発光素子2の表面に蛍光物質を塗布する場合などは、蛍光物質を含有した波長変換部材による層が、前述の樹脂層と同等の役割を果たし、発光素子2からの光の取りだし効率を良好なものとすることができる。
Further, when an air layer is provided between the light emitting
上記した発光装置を用いて照明装置に応用することができる。図12に、赤色、緑色、青色の異なる発光色を有する発光素子2が載置された発光装置15をケース20内に並置させた照明装置の模式的断面図を示す。この図のように発光装置をヒートシンクと接触させることで発光時に生じる熱を効率よく外部へ導くことができるため、放熱性のよい照明装置とすることができる。また、透光性のカバーレンズがケースに固定されていることで、任意の配光を形成することも可能であるし、ケース内部へのごみや埃の侵入を防ぎ、照明装置の信頼性を維持することもできる。発光装置の並置方法としては、図13のように円形配置とすることもできるし、図14のように矩形配置とすることもできる。さらに図15のように環状に配置させたり、図16のように線状に配置させることもできる。しかしながら、このような例に限定されず、用いられるケースの形状や発光装置の色、或いは特性等に応じて適宜決定することが可能である。また、これらの図に示すような照明装置とする際、少なくとも一組の赤色、緑色、青色の発光色を有する発光装置を用いることで、フルカラーの発光色を再現でき、さらにこれら発光装置からの光による混色光によって、白色光等の発光色を得ることができる。照明装置に用いられる発光装置の個数としては、異なる発光色を有する発光装置をそれぞれ同数個用いてもよいが、輝度の低い発光色を有する発光装置をその他のものよりも多く用いることも可能である。このような形態とすることで、良好に混色することができ、均一なスポット光の出力が可能な発光装置を得ることができる。
次に、本発明の実施例に係る発光装置について説明する。しかしながら、本発明は以下に限定されない。
The above light-emitting device can be used for a lighting device. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of an illuminating device in which the light-emitting
Next, light emitting devices according to examples of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following.
図6、図10に本実施例1に係る発光装置の模式的断面図、及び模式的斜視図を示す。このような発光装置は、まずCuからなる金属基板3の表面に絶縁膜7を介して、予め配線パターン8が形成された実装基板3上に、Agペーストを用いて発光素子2を載置し接続する。発光素子2は、サファイア基板上にバッファ層を介して形成された、活性層がInGaNからなる窒化物半導体であり、サファイア基板上に形成された半導体上に一対の電極(図示せず)が形成されている。このような発光素子上に形成された電極と配線パターン8とをワイヤ204でボンディングすることによって導通可能とする。次いで、発光装置の透光性部材1が有する、予め設定された形状に対応するキャスティングケースの凹部にエポキシ樹脂を注入し、硬化させる。このようにして得られた透光性部材1を、実装基板3上の発光素子2と光軸を一致させて位置決めを行い、実装基板3上にねじ止め9によって固定した。さらに、発光素子の第1の発光面の中心軸を0°とした時、発光装置の透光性部材1表面の80〜100°までを被覆するように、スパッタリングによってAl材料を形成した。
6 and 10 are a schematic cross-sectional view and a schematic perspective view of the light emitting device according to the first embodiment. In such a light-emitting device, first, the light-emitting
このようにして得られた発光装置は、制御性よく平行光を得ることができた。また、透光性部材には凹部6が設けられ、発光素子2と透光性部材1とが空気層を介することで、発光素子2を実際よりも小さく設定でき、光の放射方向からのずれ角を小さくして透光性部材1から外部へ出力することができるため、集光効率のよい発光装置とすることができた。
The light emitting device thus obtained was able to obtain parallel light with good controllability. In addition, the light-transmitting member is provided with a recess 6, and the light-emitting
図7、図11に本実施例2に係る発光装置の模式的断面図と模式的斜視図を示す。このような発光装置は、まず鉄入り銅の金属板を打ち抜き加工によって一組のリードフレームが、互いに平行にタイバー部で連結した状態のリードフレーム10を形成する。リードフレームの一方は、発光素子が配置されるようにカップが形成されたマウントリードとして機能し、他方は、発光素子の電極(図示せず)のうち一方の電極と、ワイヤ204によって電気的に接続させるインナーリードとして機能する。次に、一方のリードフレームであるマウントリードの先端部に、実施例1において用いたものと同様の窒化物半導体からなる発光素子2を載置し接着材で固定する。さらに、発光素子2の各電極と各リードフレーム10とをワイヤ204でボンディングし電気的に接続させる。次いで、発光装置の透光性部材1が有する、予め設定された形状に対応するキャスティングケースの凹部にエポキシ樹脂を注入し、硬化させた。さらに、タイバー部の所定箇所を切断し、キャスティングケースから分離して、図7に示す透光性部材1の形状を有する発光装置を形成した。さらに、発光素子の第1の発光面の中心軸を0°とした時、このような発光装置の透光性部材表面1の80〜100°付近を被覆するように、スパッタリングによってAl材料を形成した。
7 and 11 are a schematic sectional view and a schematic perspective view of the light emitting device according to the second embodiment. In such a light emitting device, first, a
このような発光装置であっても、実施例1と同様に輝度の高い平行光を得ることができた。 Even with such a light emitting device, parallel light with high luminance could be obtained as in Example 1.
(比較例1)
図8に本願発明の比較例に係る発光装置を示す。
実施例1と同様の工程によって、図8に示す透光性部材1の形状を有する発光装置を作成した。このような比較例1に係る発光装置は、発光素子2から出射された直接光が反射部によって反射された後、その反射光が光出射部に垂直に入射されるように設定されている。また、実施例1と同等の光量を反射部によって反射させるため、発光装置における透光性部材1の出射方向の高さが、実施例1と比較するとより高いものとなっている。そのため、発光素子2からの光が透光性部材1を透過する距離が実施例1よりも長くなることで、光が減衰されて透光性部材1の外部へ取り出される光量が少なくなる。さらに、図9のように光を制御できない領域が生じ、効率よく照射方向へ制御することが困難となる。従って、比較例1に係る発光装置は、実施例1と比較すると輝度の高いスポット光を得ることができないばかりか、透光性部材1に使用される樹脂の量が多くなることで、取り扱いにくい発光装置となる。
(Comparative Example 1)
FIG. 8 shows a light emitting device according to a comparative example of the present invention.
A light emitting device having the shape of the
本発明は、集光率の高いスポット光源として、投光器、プロジェクタ用光源、ヘッドアップディスプレイ用光源、車両用照明などに用いることが可能である。 The present invention can be used as a spot light source with a high light collection rate for a projector, a light source for a projector, a light source for a head-up display, a vehicle illumination, and the like.
1・・透光性部材
101・・レンズ部
102・・光反射部
103・・光出射部
2・・発光素子
201・・第1の発光面
202・・第2の発光面
204・・ワイヤ
3・・実装基板
4・・サブマウント
5・・光反射材料を設ける部分
6・・透光性部材の凹部
7・・絶縁膜
8・・配線パターン
9・・ねじ止め
10・・リードフレーム
15・・発光装置
20・・ケース
21・・カバー
22・・ヒートシンク
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記発光素子は第1の発光面及び第2の発光面における複数の発光部を有し、前記透光性部材は、前記発光素子からの直接光を出射するレンズ部と、少なくとも前記発光素子からの直接光を反射させる光反射部と、少なくとも前記光反射部によって反射させた反射光を出射する光出射部とからなり、前記レンズ部及び前記光反射部は前記発光素子の複数の発光部のうち、それぞれ異なる発光部に焦点を有することを特徴とする発光装置。 A light-emitting device comprising: a light-emitting element; and a translucent member that is provided to face the first light-emitting surface and the second light-emitting surface of the light-emitting element and emits light from the light-emitting element in a radiation direction. And
The light emitting element has a plurality of light emitting portions on the first light emitting surface and the second light emitting surface, and the translucent member includes a lens portion that emits direct light from the light emitting element, and at least from the light emitting element. A light reflecting portion that reflects the direct light and a light emitting portion that emits at least the reflected light reflected by the light reflecting portion, wherein the lens portion and the light reflecting portion are a plurality of light emitting portions of the light emitting element. Of these, a light emitting device characterized in that each has a focus on a different light emitting portion.
The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting element is made of a gallium nitride compound semiconductor.
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