JP2009111131A

JP2009111131A - Light emitting device

Info

Publication number: JP2009111131A
Application number: JP2007281465A
Authority: JP
Inventors: Tamio Kusano; 民男草野; Kazuhiro Kawabata; 和弘川畑
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2007-10-30
Filing date: 2007-10-30
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】発光装置の発光効率を向上させること。
【解決手段】サブマウント基板１２は、上面と基体１１に対向する下面とを有しており、上面に開口された第１の光反射面１２ｒと第１の光反射面１２ｒによって囲まれた第１の透光性材料層１２ｔとを含んでいる。発光素子１３は、サブマウント基板１２の第１の面上に実装されている。発光部材１４は、蛍光材料を含んでおり、発光素子１３の上方に配置されている。第２の光反射面１５は、サブマウント基板１２および発光部材１４の間の空間Ｓを囲んでいる。
【選択図】図３The light emission efficiency of a light emitting device is improved.
A submount substrate (12) has an upper surface and a lower surface facing the base (11), and is surrounded by a first light reflecting surface (12r) and a first light reflecting surface (12r) opened on the upper surface. 1 translucent material layer 12t. The light emitting element 13 is mounted on the first surface of the submount substrate 12. The light emitting member 14 includes a fluorescent material and is disposed above the light emitting element 13. The second light reflecting surface 15 surrounds the space S between the submount substrate 12 and the light emitting member 14.
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device having a light emitting element such as a light emitting diode.

近年、照明分野などにおいて、発光ダイオードなどの発光素子を有する発光装置の開発が進められている。この発光装置は、発光素子によって発生された光の波長を変換する発光部材を有している。今後、発光装置において、発光効率のさらなる向上が求められている。
特開２００５−２２８９９６号公報 In recent years, development of light emitting devices having light emitting elements such as light emitting diodes has been promoted in the field of illumination and the like. The light emitting device includes a light emitting member that converts the wavelength of light generated by the light emitting element. In the future, further improvement in light emission efficiency is required in light emitting devices.
JP 2005-228996 A

発光装置における発光効率を向上させるためには、発光素子によって発生された光の波長変換の効率を向上させる必要がある。一般的に、発光素子によって発生された光の一部は、発光素子の周辺に設けられた部材が影響して、波長変換が行われる発光部材にまで到達しないことがある。発光部材におけるは波長変換の効率を向上させるためには、発光素子によって発生された光の損失を低減させる必要がある。 In order to improve the light emission efficiency in the light emitting device, it is necessary to improve the efficiency of wavelength conversion of the light generated by the light emitting element. In general, a part of the light generated by the light emitting element may not reach the light emitting member where wavelength conversion is performed due to the influence of a member provided around the light emitting element. In order to improve the wavelength conversion efficiency in the light emitting member, it is necessary to reduce the loss of light generated by the light emitting element.

本発明の一つの態様によれば、発光装置は、基体、サブマウント基板および発光素子を備えている。サブマウント基板は、上面と基体に対向する下面とを有しており、上面に開口された第１の光反射面と第１の光反射面によって囲まれた第１の透光性材料層とを含んでいる。サブマウント基板は、基体上に配置されている。発光素子は、サブマウント基板の第１の面上に実装されている。発光装置は、発光部材および第２の光反射面を備えている。発光部材は、蛍光材料を含んでおり、発光素子の上方に配置されている。第２の光反射面は、サブマウント基板および発光部材の間の空間を囲んでいる。 According to one aspect of the present invention, a light emitting device includes a base, a submount substrate, and a light emitting element. The submount substrate has an upper surface and a lower surface facing the base, and includes a first light reflecting surface opened on the upper surface and a first light transmissive material layer surrounded by the first light reflecting surface. Is included. The submount substrate is disposed on the base. The light emitting element is mounted on the first surface of the submount substrate. The light emitting device includes a light emitting member and a second light reflecting surface. The light emitting member includes a fluorescent material and is disposed above the light emitting element. The second light reflecting surface surrounds the space between the submount substrate and the light emitting member.

本実施の形態の発光装置は、上面に開口された第１の光反射面と第１の光反射面によって囲まれた第１の透光性材料層とを含でいることにより、発光素子の下方に放射された光の損失が低減されている。 The light emitting device of the present embodiment includes the first light reflecting surface opened on the upper surface and the first light transmissive material layer surrounded by the first light reflecting surface. The loss of light emitted downward is reduced.

以下、本発明の実施の形態の発光装置１が図１−３を参照して詳細に説明されている。本実施の形態の発光装置１は、基体１１、サブマウント１２および発光素子１３を有している。発光装置１は、発光部材１４および第２の光反射部材１５を有している。発光装置１は、仮想のＸＹＺ空間のＸＹ平面に実装されている。 Hereinafter, the light emitting device 1 according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. The light emitting device 1 according to the present embodiment includes a base 11, a submount 12, and a light emitting element 13. The light emitting device 1 includes a light emitting member 14 and a second light reflecting member 15. The light emitting device 1 is mounted on an XY plane of a virtual XYZ space.

サブマウント１２は、基体１１上に配置されている。サブマウント１２は、上面１２ｕおよび基体１１に対向する下面１２ｂを有している。図５に示されたように、サブマウント１２は、上面１２ｕに開口された第１の光反射面１２ｒを有している。サブマウント１２は、第１の光反射面１２ｒに囲まれた第１の透光性材料層１２ｔを有している。層１２の“透光性”とは、発光素子１３によって発生された光の波長の少なくとも一部が透過できることをいう。第１の透光性材料層１２ｔは、結晶構造材料からなる。結晶構造材料の例は、サファイアである。結晶構造材料の他の例は、水晶である。結晶構造材料の他の例は、人工ダイアモンドである。サブマウント１２は、導体パターン１２ｃを有している。導体パターン１２ｃは、透光性材料からなる。透光性材料は、ＩＴＯである。透光性材料の他の例は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）である。導体パターン１２ｃの他の例は、光反射性を有する金属材料からなる。金属材料は、金（Ａｕ），銀（Ａｇ），アルミニウム（Ａｌ），白金（Ｐｔ），チタン（Ｔｉ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群から選択される。第１の透光性材料層１２ｔは、平坦な形状の上面と、曲面形状の下面とを有している。第１の透光性材料層１２ｔの他の例は、石英ガラスである。 The submount 12 is disposed on the base body 11. The submount 12 has an upper surface 12 u and a lower surface 12 b that faces the base body 11. As shown in FIG. 5, the submount 12 has a first light reflecting surface 12r opened in the upper surface 12u. The submount 12 includes a first light transmissive material layer 12t surrounded by the first light reflecting surface 12r. “Translucent” of the layer 12 means that at least a part of the wavelength of light generated by the light emitting element 13 can be transmitted. The first light transmissive material layer 12t is made of a crystal structure material. An example of a crystal structure material is sapphire. Another example of a crystal structure material is quartz. Another example of a crystal structure material is an artificial diamond. The submount 12 has a conductor pattern 12c. The conductor pattern 12c is made of a translucent material. The translucent material is ITO. Another example of the translucent material is zinc oxide (ZnO). Another example of the conductor pattern 12c is made of a metal material having light reflectivity. The metal material is selected from the group consisting of gold (Au), silver (Ag), aluminum (Al), platinum (Pt), titanium (Ti), and chromium (Cr). The first light transmissive material layer 12t has a flat upper surface and a curved lower surface. Another example of the first light transmissive material layer 12t is quartz glass.

第１の光反射面１２ｒは、第１の光反射面１２ｒは、金属材料からなる。金属材料は、アルミニウム（Ａｌ）である。第１の光反射面１２ｒは、曲面形状を有している。図６に示されたように、発光素子１３から下方に放射された光Ｌ１ｂは、第１の光反射面１２ｒによって発光部材１４の方向へ反射される。本実施の形態の発光装置１は、発光部材１３による波長変換において、発光素子１３から下方へ放射された光Ｌ１ｂを補足的に利用していることにより、発光効率が向上されている。本実施の形態の発光装置１は、発光素子１３から下方へ放射された光が第１の光反射面１２ｒによって、発光部材１４の周囲領域に補足的に到達する。本実施の形態の発光装置１は、発光部材１４における光強度のむらが低減されている。 The first light reflecting surface 12r is made of a metal material. The metal material is aluminum (Al). The first light reflecting surface 12r has a curved surface shape. As shown in FIG. 6, the light L1b emitted downward from the light emitting element 13 is reflected toward the light emitting member 14 by the first light reflecting surface 12r. In the wavelength conversion by the light emitting member 13, the light emitting device 1 of the present embodiment uses the light L1b radiated downward from the light emitting element 13 to improve the light emission efficiency. In the light emitting device 1 according to the present embodiment, light emitted downward from the light emitting element 13 reaches the surrounding area of the light emitting member 14 by the first light reflecting surface 12r. In the light emitting device 1 of the present embodiment, the unevenness of the light intensity in the light emitting member 14 is reduced.

発光素子１３は、半導体材料からなる発光ダイオードである。発光素子１３は、サブマウント基板１２の上面１２ｕ上に実装されており、導体パターン１２ｃに電気的に接続されている。発光素子１３は、フリップチップ接続によって上面１２ｕ上に実装されている。発光素子１０は、基板上に積層された第１導電型半導体層（ｎ型層）、半導体活性層および第２導電型半導体層（ｐ型層）を有している。基板は、透光性材料からなる。第１の電極パッド（ｎ側電極パッド）が、ｎ型層上に形成されている。ｎ側電極パッドは、金（Ａｕ）からなる。透光性電極がｐ型層上に形成されている。透光性電極は、ＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２）からなる。第２の電極パッド（ｐ側電極パッド）が透光性電極上に形成されている。ｐ側電極パッドは、金（Ａｕ）からなる。発光素子１３は、ｎ側電極パッドおよびｐ側電極パッドを含む実装面を有している。発光素子１３は、半田を介してサブマウント基板１２上に実装されている。半田は、金−スズ（Ａｕ−Ｓｎ）合金からなる。半田が付着される電極が、導体パターン１２ｃ上に形成されている。電極は、金（Ａｕ）からなる。 The light emitting element 13 is a light emitting diode made of a semiconductor material. The light emitting element 13 is mounted on the upper surface 12u of the submount substrate 12, and is electrically connected to the conductor pattern 12c. The light emitting element 13 is mounted on the upper surface 12u by flip chip connection. The light emitting element 10 includes a first conductive semiconductor layer (n-type layer), a semiconductor active layer, and a second conductive semiconductor layer (p-type layer) stacked on a substrate. The substrate is made of a translucent material. A first electrode pad (n-side electrode pad) is formed on the n-type layer. The n-side electrode pad is made of gold (Au). A translucent electrode is formed on the p-type layer. The translucent electrode is made of ITO (In2O3-SnO2). A second electrode pad (p-side electrode pad) is formed on the translucent electrode. The p-side electrode pad is made of gold (Au). The light emitting element 13 has a mounting surface including an n-side electrode pad and a p-side electrode pad. The light emitting element 13 is mounted on the submount substrate 12 via solder. The solder is made of a gold-tin (Au—Sn) alloy. An electrode to which the solder is attached is formed on the conductor pattern 12c. The electrode is made of gold (Au).

発光部材１４は、発光素子１３の上方に配置されている。“上方”とは、仮想のＸＹＺ空間におけるＺ軸の正方向である。発光部材１４は、発光素子１３によって発生された光によって励起されて、第２の光を放射する蛍光材料を含んでいる。発光部材１４は、シート形状を有している。 The light emitting member 14 is disposed above the light emitting element 13. “Upward” is the positive direction of the Z-axis in the virtual XYZ space. The light emitting member 14 includes a fluorescent material that is excited by light generated by the light emitting element 13 and emits second light. The light emitting member 14 has a sheet shape.

第２の光反射面１５は、サブマウント基板１２および発光部材１４の間の空間Ｓを囲んでいる。発光素子１０から上方へ放射された光は、第２の光反射面１５によって発光部材１４の方向へ反射される。 The second light reflecting surface 15 surrounds the space S between the submount substrate 12 and the light emitting member 14. The light emitted upward from the light emitting element 10 is reflected by the second light reflecting surface 15 toward the light emitting member 14.

図３に示されたように、発光装置１は、第２の透光性材料層１６をさらに有している。層１６の“透光性”とは、発光素子１０によって発生された光の波長の少なくとも一部が透過できることをいう。第２の透光性材料層１６は、サブマウント基板１２の上面１２ｕおよび発光素子１３を封入している。第２の透光性材料層は、樹脂からなる。樹脂は、シリコーン，エポキシまたはアクリルである。第２の透光性材料層１６の他の例は、低融点ガラスからなる。第２の透光性材料層１６は、第１の透光性材料層の屈折率より小さな屈折率を有している。発光装置１は、枠体１７を有している。第２の光反射面１５は、枠体１７の内側表面に位置する。 As shown in FIG. 3, the light emitting device 1 further includes a second light transmissive material layer 16. “Translucent” of the layer 16 means that at least a part of the wavelength of light generated by the light emitting element 10 can be transmitted. The second light transmissive material layer 16 encloses the upper surface 12 u of the submount substrate 12 and the light emitting element 13. The second light transmissive material layer is made of resin. The resin is silicone, epoxy, or acrylic. Another example of the second light transmissive material layer 16 is made of low-melting glass. The second light transmissive material layer 16 has a refractive index smaller than the refractive index of the first light transmissive material layer. The light emitting device 1 has a frame body 17. The second light reflecting surface 15 is located on the inner surface of the frame body 17.

本発明の実施の形態の発光装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the light-emitting device of embodiment of this invention. 図１に示された発光装置の分解図である。FIG. 2 is an exploded view of the light emitting device shown in FIG. 1. 図１に示された発光装置の断面図である。It is sectional drawing of the light-emitting device shown by FIG. サブマウント１２を説明する斜視図である。It is a perspective view explaining the submount 12. FIG. サブマウント１２を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the submount 12. FIG. サブマウント１２を説明する図である。It is a figure explaining the submount 12. FIG.

Explanation of symbols

１発光装置
１１基体
１２サブマウント
１２ｒ第１の光反射面
１２ｔ第１の透光性材料層
１３発光素子
１４発光部材
１５第２の光反射面
１６第２の透光性材料層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light-emitting device 11 Base | substrate 12 Submount 12r 1st light reflection surface 12t 1st light transmission material layer 13 Light emitting element 14 Light emission member 15 2nd light reflection surface 16 2nd light transmission material layer

Claims

A substrate;
A first light reflecting surface having an upper surface and a lower surface facing the substrate; and a first light transmissive material layer surrounded by the first light reflecting surface. A submount substrate disposed on the substrate;
A light emitting device mounted on the first surface of the submount substrate;
A light emitting member including a fluorescent material and disposed above the light emitting element;
A second light reflecting surface surrounding a space between the submount substrate and the light emitting member;
A light emitting device comprising:

The light emitting device according to claim 1, wherein the first light transmissive material layer is made of a crystal structure material.

The light emitting device according to claim 1, further comprising a second light transmissive material layer encapsulating the upper surface of the light emitting element and the submount substrate.

4. The light emitting device according to claim 3, wherein the second light transmissive material layer has a refractive index smaller than that of the first light transmissive material layer.