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JP2010183061A - Light-emitting device and lighting system - Google Patents

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JP2010183061A
JP2010183061A JP2009259390A JP2009259390A JP2010183061A JP 2010183061 A JP2010183061 A JP 2010183061A JP 2009259390 A JP2009259390 A JP 2009259390A JP 2009259390 A JP2009259390 A JP 2009259390A JP 2010183061 A JP2010183061 A JP 2010183061A
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light
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light emitting
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JP2009259390A
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Japanese (ja)
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Hideji Gomi
秀二 五味
Hisayuki Miki
久幸 三木
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device for controlling the light distribution of an LED by a phosphor layer for converting light, and to provide a lighting system using the light-emitting device. <P>SOLUTION: The light-emitting device 30 includes: an LED packaging substrate 31 where wiring is formed; an LED 32 for applying light to B stuck to the LED packaging substrate 31; and the phosphor layer 33 including a fluorescent substance for applying light to Y by the light of B emitted from the LED 32. A surface 33a at a side opposite to the LED 32 of the phosphor layer 33 is composed of a curved surface falling toward the LED 32. Furthermore, an incline falling conically toward the LED 32 is composed so that the curved surface is surrounded. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、発光装置およびそれを用いた照明装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device and a lighting device using the same.

液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)のバックライトなどの照明装置の光源には、冷陰極放電管(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)が広く用いられている。近年では、この照明装置の光源として発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)が用いられ始めている。   A cold cathode discharge tube (CCFL: Cold Cathode Fluorescent Lamp) is widely used as a light source of an illumination device such as a backlight of a liquid crystal display (LCD). In recent years, a light emitting diode (LED) has begun to be used as a light source of the lighting device.

LEDを光源とする照明装置は、それぞれが赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLEDを組にし、それらの組を多数並べて構成されている。また、1組のR、G、Bを発光するLEDを1つのパッケージとして、それらのパッケージを多数並べて構成することも行われている。さらに、Bに発光するLEDを蛍光体層で覆うことにより、Bの光を黄(Y)の光に変換して、BとYとの混色により白色の光が出射するようにしたLEDのパッケージも使用されるようになっている。ここで、LEDのパッケージとは、発光ダイオード(LED)を備えた発光装置のことであって、例えば凹部を有する白色樹脂ケースの凹部内側にリードフレームを露出させるように配置し、凹部の内側に露出するリードフレームに発光ダイオード(LED)を取り付けるとともにこれらを電気的に接続し、半導体発光素子を覆うように、凹部に封止樹脂や蛍光体を含有させた封止樹脂を形成してなるものである。
なお、照明装置に用いられる照明方式には、照明装置の内部に複数のLEDパッケージを例えば格子の交点に配列するようにした直下方式と、アクリル等で構成された導光板の端(エッジ)に複数のLEDパッケージを配列するエッジライト方式とがある。
An illuminating device using LEDs as light sources is configured by arranging LEDs that emit light in red (R), green (G), and blue (B), and arranging a large number of these sets. Further, an LED that emits a set of R, G, and B is used as one package, and many such packages are arranged side by side. Further, an LED package in which the LED emitting light to B is covered with a phosphor layer to convert the B light into yellow (Y) light so that white light is emitted by the color mixture of B and Y. Also comes to be used. Here, the LED package is a light-emitting device including a light-emitting diode (LED), and is disposed, for example, so that the lead frame is exposed inside the concave portion of the white resin case having the concave portion, and inside the concave portion. A light emitting diode (LED) is attached to an exposed lead frame, and these are electrically connected, and a sealing resin containing a sealing resin or a phosphor is formed in a recess so as to cover the semiconductor light emitting element. It is.
The illumination system used in the illumination apparatus includes a direct system in which a plurality of LED packages are arranged inside the illumination apparatus, for example, at intersections of the grid, and an end (edge) of the light guide plate made of acrylic or the like. There is an edge light system in which a plurality of LED packages are arranged.

特許文献1には、エッジライト方式の面状光源等に用いるため、1個のLEDにより断面が線上の出射光を発する線状光源を構成する技術が記載されている。ここでは、LEDを透光性樹脂よりなる樹脂封止体によって封止した発光装置において、その樹脂封止体のX方向断面で見れば、両側から中央に向けて左右対称に落ち込む1対の放物線を有し、Y方向断面で見れば、上面が上に凸の曲線を有する形状となっている。   Patent Document 1 describes a technique for forming a linear light source that emits emitted light whose cross section is a line with a single LED for use in an edge light type planar light source or the like. Here, in a light emitting device in which an LED is sealed with a resin sealing body made of a translucent resin, a pair of parabolas falling symmetrically from both sides toward the center when viewed in the X-direction cross section of the resin sealing body. When viewed in the Y-direction cross section, the upper surface has a shape with a convex curve upward.

特許第3905343号公報Japanese Patent No. 3905343

ところが、直下方式の照明装置に用いられる発光装置(LEDパッケージ)には、エッジライト方式とは異なる、光の出射特性が要求される。そして、直下方式の照明装置においても、薄型化(低背化)や、発光装置(LEDパッケージ)の数の削減が求められている。すなわち、直下方式の照明装置に用いることに適した光の出射特性に制御した発光装置およびそれを用いた照明装置が求められている。   However, a light emitting device (LED package) used in a direct illumination device is required to have a light emission characteristic different from the edge light method. Even in direct-type lighting devices, there is a demand for thinning (low profile) and a reduction in the number of light emitting devices (LED packages). That is, there is a need for a light emitting device controlled to emit light suitable for use in a direct lighting device and a lighting device using the light emitting device.

本発明の目的は、光を変換する蛍光体層によりLEDの配光を制御した発光装置およびそれを用いた照明装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the light-emitting device which controlled the light distribution of LED with the fluorescent substance layer which converts light, and an illuminating device using the same.

本発明が適用される発光装置は、基板と、基板上に固着された発光素子と、基板上に発光素子を覆って形成され、発光素子と反対側の面が、発光素子に向かって落ち込んだ曲面を備える、蛍光物質を含有する蛍光体層とを備える。
そして、蛍光体層の曲面の落ち込んだ底が発光素子と対向するように設けられていることを特徴とすることができる。
さらに、蛍光体層の発光素子と反対側の面が、曲面と、この曲面を取り囲んで、発光素子に向かって落ち込んだ傾斜面とを備えることを特徴とすることができる。
A light-emitting device to which the present invention is applied is formed by covering a light-emitting element on a substrate, a light-emitting element fixed on the substrate, and the surface opposite to the light-emitting element is depressed toward the light-emitting element. And a phosphor layer containing a fluorescent material and having a curved surface.
Then, the bottom of the curved surface of the phosphor layer is provided so as to face the light emitting element.
Further, the surface of the phosphor layer opposite to the light emitting element may be provided with a curved surface and an inclined surface that surrounds the curved surface and falls toward the light emitting element.

またさらに、基板上に、蛍光体層を覆うように形成された透明樹脂層をさらに備えることを特徴とする。そして、透明樹脂層の外形が柱状に成形されていることを特徴とすることができる。本発明においては、外形が柱状であればよく、例えば楕円柱や小判柱などの形状も含まれる。中でも、外形が角柱状であることを特徴とすることができる。   Still further, a transparent resin layer formed on the substrate so as to cover the phosphor layer is further provided. And the external shape of a transparent resin layer can be shape | molded by the column shape. In the present invention, the outer shape may be a columnar shape, and includes shapes such as an elliptical column and an oval column, for example. Among other things, the outer shape can be characterized by a prismatic shape.

他の観点から捉えると、本発明が適用される照明装置は、回路基板と、回路基板に接続されるように配列され、光を出射する複数の発光装置と、発光装置に対向して設けられ、発光装置から入射した光を拡散して、発光装置と反対側の面から出射する拡散板と、を備え、発光装置は、基板と、基板上に固着された発光素子と、基板上に発光素子を覆って形成され、発光素子と反対側の面が、発光素子に向かって落ち込んだ曲面を備え、蛍光物資を含有する蛍光体層とを備える。   From another point of view, an illumination device to which the present invention is applied is provided so as to face a light emitting device, a plurality of light emitting devices arranged to be connected to the circuit substrate, and emitting light. A diffusion plate that diffuses light incident from the light emitting device and emits the light from a surface opposite to the light emitting device, the light emitting device emitting light on the substrate, a light emitting element fixed on the substrate, and The surface opposite to the light emitting element is formed so as to cover the element, and includes a curved surface that is depressed toward the light emitting element, and a phosphor layer containing a fluorescent material.

本発明によれば、照明装置の低背化や、発光装置(LEDパッケージ)の数の削減ができる効果がある。   According to the present invention, it is possible to reduce the height of the lighting device and reduce the number of light emitting devices (LED packages).

第1の実施の形態における照明装置を示す図である。It is a figure which shows the illuminating device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における照明装置の断面構造および発光装置の配光特性を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional structure of the illuminating device in 1st Embodiment, and the light distribution characteristic of a light-emitting device. 第1の実施の形態における発光装置の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the light-emitting device in 1st Embodiment. 第1の実施の形態における発光装置の配光特性を説明する図である。It is a figure explaining the light distribution characteristic of the light-emitting device in 1st Embodiment. 蛍光体層の表面形状が発光装置の配光特性に与える影響を説明するための光線追跡の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the ray tracing for demonstrating the influence which the surface shape of a fluorescent substance layer has on the light distribution characteristic of a light-emitting device. 第2の実施の形態における発光装置の構造と配光特性を説明する図である。It is a figure explaining the structure and light distribution characteristic of the light-emitting device in 2nd Embodiment. 第3の実施の形態における発光装置の構造と配光特性を説明する図である。It is a figure explaining the structure and light distribution characteristic of the light-emitting device in 3rd Embodiment. 実施例1〜5および比較例におけるそれぞれの発光装置の構成と、評価結果との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the structure of each light-emitting device in Examples 1-5 and a comparative example, and an evaluation result. 比較例の発光装置の構造を説明する図である。It is a figure explaining the structure of the light-emitting device of a comparative example. 実施例1および比較例の各発光装置における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the radiation intensity and radiation angle (theta) in each light-emitting device of Example 1 and a comparative example. 実施例4の発光装置における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the radiation intensity in the light-emitting device of Example 4, and radiation angle (theta). 実施例5の発光装置における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the radiation intensity in the light-emitting device of Example 5, and radiation angle (theta).

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態における照明装置10を示す図である。
図1では、照明装置10は、一例としてLCDパネル20のバックライトとして構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an illumination device 10 according to the first embodiment.
In FIG. 1, the illumination device 10 is configured as a backlight of the LCD panel 20 as an example.

照明装置10は、例えば配線が形成されたガラスエポキシなどで形成された回路基板11、回路基板11上に搭載されるとともに配線に接続された、LEDを含む発光装置30、回路基板11の発光装置30が搭載された面に対向して設けられた拡散板12を備える。拡散板12は、回路基板11に平行に配置されている。
発光装置30は、回路基板11上に、例えば格子の交点に配列するように規則的に配列されている。この照明装置10は、前述したように、直下方式である。
The lighting device 10 includes, for example, a circuit board 11 formed of glass epoxy or the like on which wiring is formed, a light emitting device 30 that includes LEDs and is mounted on the circuit board 11 and connected to the wiring, and a light emitting device of the circuit board 11 A diffusion plate 12 is provided to face the surface on which 30 is mounted. The diffusion plate 12 is arranged in parallel to the circuit board 11.
The light emitting devices 30 are regularly arranged on the circuit board 11 so as to be arranged, for example, at the intersections of the lattices. As described above, the illumination device 10 is a direct type.

LCDパネル20は、図示しないが、画素毎に薄膜トランジスタ(TFT:Thin Film Transistor)および画素電極などを形成したTFT基板と、対向電極および画素毎にカラーフィルタなどを形成した対向基板との間に液晶を挟み込んだ構造をなしている。さらに、LCDパネル20は、TFT基板と対向基板の外側にそれぞれ偏光板を備えている。   Although not shown, the LCD panel 20 includes a liquid crystal between a TFT substrate in which a thin film transistor (TFT) and a pixel electrode are formed for each pixel and a counter substrate in which a color filter and the like are formed for each counter electrode and pixel. The structure is sandwiched between. Furthermore, the LCD panel 20 includes polarizing plates on the outside of the TFT substrate and the counter substrate.

発光装置30は、回路基板11に形成された配線に接続されているので、配線に電流を供給することにより、光を出射(発光)する。
拡散板12は、発光装置30から入射した光を拡散し、入射した面と反対側の面から、光を出射する。これにより、照明装置10は光を出射する。
そして、LCDパネル20は、画素毎に液晶に印加する電圧を制御して、照明装置10から入射した光を透過または遮断することにより、画像を形成する。
Since the light emitting device 30 is connected to the wiring formed on the circuit board 11, light is emitted (emitted) by supplying a current to the wiring.
The diffusing plate 12 diffuses light incident from the light emitting device 30 and emits light from a surface opposite to the incident surface. Thereby, the illuminating device 10 emits light.
Then, the LCD panel 20 controls the voltage applied to the liquid crystal for each pixel to form an image by transmitting or blocking the light incident from the illumination device 10.

図2は、照明装置10の断面構造および発光装置30の配光特性を示す図である。
図2(a)は、図1に示した照明装置10のA−A′線での断面図である。図2(a)には、回路基板11、発光装置30、拡散板12を示している。回路基板11上には、複数の発光装置30が規則的に配列されている。
さらに、図2(a)は、発光装置30から出射する光41と、拡散板12から出射する光42とを示している。
FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional structure of the illumination device 10 and a light distribution characteristic of the light emitting device 30.
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the illumination device 10 shown in FIG. FIG. 2A shows the circuit board 11, the light emitting device 30, and the diffusion plate 12. A plurality of light emitting devices 30 are regularly arranged on the circuit board 11.
Further, FIG. 2A shows light 41 emitted from the light emitting device 30 and light 42 emitted from the diffusion plate 12.

発光装置30から出射した光41は、広がりながら、拡散板12に入射する。そして、拡散板12は、光41が入射した面の反対側の面から光42を出射する。
発光装置30から出射した光41は、拡散板12に均一に入射することが望ましい。したがって、発光装置30から出射した光41が拡散板12に均一に入射するように、回路基板11上の発光装置30の数、配列、ピッチなどが決められる。
The light 41 emitted from the light emitting device 30 enters the diffusion plate 12 while spreading. The diffusion plate 12 emits the light 42 from the surface opposite to the surface on which the light 41 is incident.
It is desirable that the light 41 emitted from the light emitting device 30 is uniformly incident on the diffusion plate 12. Therefore, the number, arrangement, pitch, and the like of the light emitting devices 30 on the circuit board 11 are determined so that the light 41 emitted from the light emitting device 30 is uniformly incident on the diffusion plate 12.

拡散板12は、例えば光を吸収しない散乱体を分散した樹脂で構成されている。そして、拡散板12の散乱体は、拡散板12に入射した光41をさまざまな方向に反射する。これにより、拡散板12は、光を拡散して、拡散板12からの光の出射方向や輝度分布を制御する。   The diffusing plate 12 is made of, for example, a resin in which scatterers that do not absorb light are dispersed. The scatterer of the diffusion plate 12 reflects the light 41 incident on the diffusion plate 12 in various directions. Thereby, the diffusion plate 12 diffuses the light and controls the emission direction and the luminance distribution of the light from the diffusion plate 12.

図2(b)は、発光装置30から光の出射方向についての定義を示している。すなわち、発光装置30の位置から拡散板12に垂直に向かう方向を、発光装置30の法線方向と呼び、0°とする。そして、法線方向から紙面の右90°の方向を90°、同じく左90°の方向を−90°とする。さらに、法線方向から、右90°方向への角度θを放射角θとする。なお、左90°方向への角度θは−θ(不図示)とする。そして、発光装置30の位置における法線とA−A′線とを含む面以外の、発光装置30の位置における法線を含む他の面についても同様とする。
ここでは、発光装置30の出射する光の強度は、発光装置30の外において、光の出射方向における立体角当たりの光の放射束、すなわち放射強度で示す。
そして、発光装置30の出射する放射強度の放射角θ依存性を、発光装置30の配光特性という。
FIG. 2B shows the definition of the light emission direction from the light emitting device 30. That is, a direction perpendicular to the diffusion plate 12 from the position of the light emitting device 30 is called a normal direction of the light emitting device 30 and is set to 0 °. The direction 90 ° to the right of the paper from the normal direction is 90 °, and the direction 90 ° to the left is −90 °. Further, an angle θ from the normal direction to the right 90 ° direction is defined as a radiation angle θ. Note that the angle θ toward the left 90 ° direction is −θ (not shown). The same applies to other surfaces including the normal line at the position of the light emitting device 30 other than the surface including the normal line at the position of the light emitting device 30 and the AA ′ line.
Here, the intensity of the light emitted from the light emitting device 30 is indicated by the radiant flux of light per solid angle in the light emitting direction outside the light emitting device 30, that is, the radiant intensity.
The dependence of the radiation intensity emitted by the light emitting device 30 on the radiation angle θ is referred to as the light distribution characteristic of the light emitting device 30.

発光装置30から放射角θで出射された光は、拡散板12に入射角θで入射する。このため、拡散板12の単位面積当たりに入射する光の放射束は、放射強度にcosθを乗じた値となる。   The light emitted from the light emitting device 30 at the radiation angle θ enters the diffusion plate 12 at the incident angle θ. For this reason, the radiant flux of light incident per unit area of the diffusion plate 12 is a value obtained by multiplying the radiant intensity by cos θ.

ここで、配光特性の表し方に関し、2つの特別な場合の配光特性について説明する。
図2(c)は、発光装置30が均等拡散性の光源であるとした場合(ランベルトの余弦則にしたがう場合)の配光特性を示す。配光特性は、発光装置30を原点Oにおいた極座標で示す。横軸は右が90°方向の放射強度、左が−90°方向の放射強度、縦軸は発光装置30の法線方向(0°)の放射強度である。そして、それぞれの軸の間は、それぞれの方向での放射強度を示す。なお、放射強度は相対値で示している。
Here, regarding the method of expressing the light distribution characteristics, the light distribution characteristics in two special cases will be described.
FIG. 2C shows the light distribution characteristics when the light emitting device 30 is a light source with uniform diffusivity (in accordance with Lambert's cosine law). The light distribution characteristic is indicated by polar coordinates with the light emitting device 30 at the origin O. The horizontal axis represents the radiation intensity in the 90 ° direction on the right, the radiation intensity in the −90 ° direction on the left, and the vertical axis represents the radiation intensity in the normal direction (0 °) of the light emitting device 30. And between each axis | shaft, the radiation intensity in each direction is shown. The radiation intensity is shown as a relative value.

ランベルトの余弦則によれば、法線方向の放射強度をI0とすると、放射角θでの放射強度IθはIθ=I0cosθで表される。したがって、放射強度は、放射角θが大きくなると小さくなる。そして、配光特性は、図2(c)に示すように、発光装置30の原点Oと法線方向の縦軸の1を結んだ線を直径とする円となる。
例えば、この光が拡散板12に入射すると、拡散板12の単位面積当たりに入射する放射束は、前述したように放射強度にcosθを乗じたものになるため、I0のcosθ倍となる。このため、拡散板12から出射する光は、発光装置30の法線方向は明るいが、その周囲は暗くなる。
このことから、複数の発光装置30を並べて構成される照明装置10は、それぞれの発光装置30が出射する光の一部が互いに重なるようにして、拡散板12からの出射光の明るさにムラが少ないように構成される必要がある。
According to Lambert's cosine law, if the radiation intensity in the normal direction is I0, the radiation intensity Iθ at the radiation angle θ is expressed by Iθ = I0 cos θ. Therefore, the radiation intensity decreases as the radiation angle θ increases. The light distribution characteristic is a circle whose diameter is a line connecting the origin O of the light emitting device 30 and the vertical axis 1 in the normal direction, as shown in FIG.
For example, when this light is incident on the diffuser plate 12, the radiant flux incident per unit area of the diffuser plate 12 is obtained by multiplying the radiation intensity by cos θ as described above, and thus becomes cos 2 θ times I0. . For this reason, the light emitted from the diffusing plate 12 is bright in the normal direction of the light emitting device 30, but the surroundings are dark.
For this reason, the illumination device 10 configured by arranging a plurality of light emitting devices 30 causes unevenness in the brightness of the light emitted from the diffusion plate 12 so that parts of the light emitted from the light emitting devices 30 overlap each other. Need to be configured so that there are few.

一方、図2(d)は、放射角θ1〜−θ1の範囲において、放射角θにおける発光装置30の放射強度が、放射角0°の1/cosθ倍である場合の配光特性を示す。このとき、放射角θにおける放射強度を結んだ線(放射強度のエンベロープ)は、放射角θ1〜−θ1の範囲において、90°と−90°を結ぶ線に平行になる。
この場合、拡散板12上の単位面積当たりの放射束は、前述したように放射強度にcosθを乗じたものになるので、拡散板12の単位面積当たりの放射束は一定である。すなわち、放射角θ1〜−θ1内において、拡散板12から出射する光42は、明るさのムラが少ない。
On the other hand, FIG. 2D shows the light distribution characteristics when the radiation intensity of the light emitting device 30 at the radiation angle θ is 1 / cos θ times the radiation angle 0 ° in the range of the radiation angles θ1 to −θ1. At this time, the line (radiation intensity envelope) connecting the radiation intensities at the radiation angle θ is parallel to the line connecting 90 ° and −90 ° in the range of the radiation angles θ1 to −θ1.
In this case, since the radiant flux per unit area on the diffusion plate 12 is obtained by multiplying the radiation intensity by cos θ as described above, the radiant flux per unit area of the diffusion plate 12 is constant. That is, within the radiation angles θ1 to −θ1, the light 42 emitted from the diffusion plate 12 has little unevenness in brightness.

この結果、照明装置10は、それぞれの発光装置30が出射する光が互いに重ならないようにして、構成すればよい。これにより、少ない数の発光装置30により、明るさにムラの少ない照明装置10が構成できる。
すなわち、直下方式の照明装置10では、図2(d)に示す配光特性を有する発光装置30が好ましい。
As a result, the illuminating device 10 may be configured such that the light emitted from the respective light emitting devices 30 does not overlap each other. Thereby, the illumination device 10 with little unevenness in brightness can be configured by a small number of light emitting devices 30.
That is, in the direct lighting system 10, the light emitting device 30 having the light distribution characteristic shown in FIG.

なお、発光装置30からの放射された光は、放射角θが大きくなると、拡散板12で全反射されるようになる。したがって、放射角θ1の取りうる最大値は、発光装置30から出射した光が拡散板12で全反射される臨界角まででよい。   Note that the light emitted from the light emitting device 30 is totally reflected by the diffusion plate 12 when the radiation angle θ increases. Therefore, the maximum value that can be taken by the radiation angle θ <b> 1 may be up to a critical angle at which the light emitted from the light emitting device 30 is totally reflected by the diffusion plate 12.

図3は、第1の実施の形態における発光装置30の構造を説明する図の一例である。図3(a)は、発光装置30の平面図、図3(b)は、図3(a)のB−B′線での断面図である。
発光装置30は、配線が形成された基板、例えばガラスエポキシのLED搭載基板31と、LED搭載基板31上に導電性接着剤または非導電性接着剤で固着された発光素子、例えばBに発光するLED32と、LED32の出射するBの光によりYに発光する蛍光物質を含んだ蛍光体層33とを備える。
FIG. 3 is an example of a diagram illustrating the structure of the light emitting device 30 according to the first embodiment. 3A is a plan view of the light emitting device 30, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB 'of FIG. 3A.
The light emitting device 30 emits light to a substrate on which wiring is formed, for example, a glass epoxy LED mounting substrate 31, and a light emitting element, for example B, fixed on the LED mounting substrate 31 with a conductive adhesive or a nonconductive adhesive. The LED 32 and a phosphor layer 33 containing a fluorescent material that emits light in Y by the B light emitted from the LED 32 are provided.

LED搭載基板31は、例えば円板状に構成されている。LED搭載基板31には、図示しないが、回路基板11に形成された配線と接続するための端子が設けられている。さらに、LED搭載基板31には、LED32の端子に接続するための配線が形成されている。   The LED mounting substrate 31 is configured in a disk shape, for example. Although not shown, the LED mounting board 31 is provided with a terminal for connecting to the wiring formed on the circuit board 11. Furthermore, wiring for connecting to the terminals of the LEDs 32 is formed on the LED mounting substrate 31.

LED32は、例えばサファイア基板上にn型半導体層、発光層及びp型半導体層がこの順でエピタキシャル成長されているIII族窒化物半導体から形成されている。
そして、LED32は、光を出射する面の反対側の面でLED搭載基板31に固着されている。さらに、LED32の図示しない電極と、LED搭載基板31に形成された配線とは、例えば図示しないワイヤボンドで接続されている。
For example, the LED 32 is formed of a group III nitride semiconductor in which an n-type semiconductor layer, a light emitting layer, and a p-type semiconductor layer are epitaxially grown in this order on a sapphire substrate.
The LED 32 is fixed to the LED mounting substrate 31 on the surface opposite to the light emitting surface. Furthermore, the electrode (not shown) of the LED 32 and the wiring formed on the LED mounting substrate 31 are connected by, for example, a wire bond (not shown).

蛍光体層33は、LED搭載基板31に固着されたLED32を覆うようにLED搭載基板31の表面31a上に形成されている。蛍光体層33は、例えば約10μmのサイズのアルミン酸イットリウム(YAG:Yttrium Aluminum Garnet)の蛍光物質を約10質量%含むゴム系の樹脂である。   The phosphor layer 33 is formed on the surface 31 a of the LED mounting substrate 31 so as to cover the LEDs 32 fixed to the LED mounting substrate 31. The phosphor layer 33 is a rubber-based resin containing about 10% by mass of a Yttrium Aluminum Garnet (YAG) phosphor having a size of about 10 μm, for example.

蛍光体層33は、表面33a、裏面33bおよび側面33cで囲まれている。蛍光体層33の側面33cは、LED搭載基板31の側面に連なって、円柱状に形成されている。蛍光体層33の裏面33bは、LED搭載基板31の表面31aと接触している。
蛍光体層33の表面33aは、中心領域においてLED32に向かって落ち込んだ曲面、例えば曲率Rの球面で構成されている。そして、曲面は、曲面の落ち込んだ底がLED32と対向するように設けられている。
さらに、蛍光体層33の表面33aには、曲面を取り囲むように、LED32に向かって円錐状に落ち込んだ傾斜面が構成されている。すなわち、蛍光体層33は、LED32の中心を通り、LED32に対する垂線であるX−X′線を回転軸とする回転体として構成されている。
The phosphor layer 33 is surrounded by a front surface 33a, a back surface 33b, and a side surface 33c. The side surface 33 c of the phosphor layer 33 is formed in a columnar shape, continuing to the side surface of the LED mounting substrate 31. The back surface 33 b of the phosphor layer 33 is in contact with the front surface 31 a of the LED mounting substrate 31.
The surface 33a of the phosphor layer 33 is configured by a curved surface that drops toward the LED 32 in the central region, for example, a spherical surface having a curvature R. The curved surface is provided so that the bottom of the curved surface faces the LED 32.
Further, the surface 33a of the phosphor layer 33 is formed with an inclined surface that falls in a conical shape toward the LED 32 so as to surround the curved surface. That is, the phosphor layer 33 is configured as a rotating body that passes through the center of the LED 32 and has an XX ′ line that is a perpendicular to the LED 32 as a rotation axis.

LED搭載基板31の表面31aから、蛍光体層33の表面33aが形成する円錐の頂点に当たる点TとX−X′線とが交差する点までが距離h1である。同様に、LED搭載基板31の表面31aから、曲面の曲率Rの中心Sまでが距離h2である。さらに、LED搭載基板31の表面31aから、蛍光体層33の外周の最厚部までが距離h3である。
さらに、傾斜面のなす角度が中心角φである。LED搭載基板31は直径d1である。
そして、発光装置30は、例えば、R=0.680mm、h1=0.653mm、h2=1.300mm、h3=1.256mm、φ=136°、d1=2.983mmである。
The distance h1 is from the surface 31a of the LED mounting substrate 31 to the point where the point T corresponding to the apex of the cone formed by the surface 33a of the phosphor layer 33 and the line XX ′ intersect. Similarly, the distance h2 is from the surface 31a of the LED mounting substrate 31 to the center S of the curvature R of the curved surface. Furthermore, the distance h3 is from the surface 31a of the LED mounting substrate 31 to the thickest part on the outer periphery of the phosphor layer 33.
Further, the angle formed by the inclined surface is the central angle φ. The LED mounting substrate 31 has a diameter d1.
The light emitting device 30 has, for example, R = 0.680 mm, h1 = 0.653 mm, h2 = 1.300 mm, h3 = 1.256 mm, φ = 1136 °, d1 = 2.983 mm.

発光装置30は、回路基板11に形成された配線から、LED搭載基板31に形成された配線を経て、LED32に電流が供給されることにより、LED32がBの光を出射(発光)する。そして、このBの光により、蛍光体層33がYの光を出射(発光)する。
すなわち、本実施の形態1の発光装置30は、LED32の出射するBの光と、蛍光体層33がBの光により出射するYの光とが混色して白色の光を出射する。
In the light emitting device 30, the current is supplied to the LED 32 from the wiring formed on the circuit board 11 through the wiring formed on the LED mounting substrate 31, so that the LED 32 emits (emits light) B light. The phosphor layer 33 emits (emits) Y light by the B light.
That is, in the light emitting device 30 according to the first embodiment, the B light emitted from the LED 32 and the Y light emitted from the phosphor layer 33 by the B light are mixed to emit white light.

図4は、第1の実施の形態における発光装置30のシミュレーションにより求めた配光特性を説明する図である。
図4(a)は、発光装置30において、比較例として半球状の蛍光体層33を設けたときの配光特性を示している。図4(a)の配光特性は、図2(c)に示す配光特性に似ている。すなわち、半球状の蛍光体層33を設けた発光装置30は、ランベルトの余弦則にしたがった配光特性を示す。なお、図4(a)の配光特性は、LED32の法線と図3(a)のB−B′線を含む面での特性であるが、LED32の法線を含む他の面でも同様の配光特性を示す。
FIG. 4 is a diagram for explaining light distribution characteristics obtained by simulation of the light emitting device 30 according to the first embodiment.
FIG. 4A shows the light distribution characteristics when a hemispherical phosphor layer 33 is provided as a comparative example in the light emitting device 30. The light distribution characteristic of FIG. 4A is similar to the light distribution characteristic shown in FIG. That is, the light emitting device 30 provided with the hemispherical phosphor layer 33 exhibits light distribution characteristics according to Lambert's cosine law. The light distribution characteristics in FIG. 4A are characteristics on the plane including the normal line of the LED 32 and the BB ′ line in FIG. 3A, but the same is true for other planes including the normal line of the LED 32. The light distribution characteristics of are shown.

一方、図4(b)は、図3に示す第1の実施の形態における蛍光体層33を設けた発光装置30の配光特性である。発光装置30の放射強度のエンベロープは、放射角θが−22.5°〜22.5°の範囲において、90°と−90°を結ぶ線にほぼ平行になっている。この配光特性は、図2(d)に示した配光特性に近い。なお、図4(b)の配光特性は、図3(b)のX−X′線と図3(a)のB−B′線を含む面での特性であるが、X−X′線を含む他の面でも同様の特性を示す。   On the other hand, FIG. 4B shows the light distribution characteristics of the light emitting device 30 provided with the phosphor layer 33 in the first embodiment shown in FIG. The envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 is substantially parallel to a line connecting 90 ° and −90 ° when the radiation angle θ is in the range of −22.5 ° to 22.5 °. This light distribution characteristic is close to the light distribution characteristic shown in FIG. The light distribution characteristic in FIG. 4B is a characteristic on the plane including the line XX ′ in FIG. 3B and the line BB ′ in FIG. Other surfaces including the line show similar characteristics.

次に、第1の実施の形態における発光装置30が、図4(b)に示す配光特性を生じる理由について説明する。
第1の実施の形態では、放射角θが大きいほど、発光装置30の放射強度が大きいことが求められる。
蛍光体層33は、LED32が発光するBの光をYの光に変換するとともに、レンズとしても働く。そこで、蛍光体層33の形状を変えると、蛍光体層33から出射する光の配光を制御できることになる。
Next, the reason why the light emitting device 30 in the first embodiment produces the light distribution characteristic shown in FIG. 4B will be described.
In the first embodiment, it is required that the radiation intensity of the light emitting device 30 is higher as the radiation angle θ is larger.
The phosphor layer 33 converts B light emitted from the LED 32 into Y light and also functions as a lens. Therefore, if the shape of the phosphor layer 33 is changed, the light distribution of the light emitted from the phosphor layer 33 can be controlled.

さて、放射角θが大きいほど、発光装置30の放射強度を大きくする方法として、蛍光体層33の上面を凹レンズとすることが考えられる。また、断面において2つのプリズムを並べたV字状になるように、蛍光体層33の上面を円錐状にすることも考えられる。
図5は、蛍光体層33の表面形状が発光装置30の配光特性に与える影響を説明するための光線追跡結果を示す図である。ここでは、蛍光体層33の表面形状の影響を明らかにするため、蛍光体層33の代わりに、透明樹脂層を用いた。
As a method of increasing the radiation intensity of the light emitting device 30 as the radiation angle θ is larger, it is conceivable that the upper surface of the phosphor layer 33 is a concave lens. It is also conceivable that the upper surface of the phosphor layer 33 is conical so that it has a V shape in which two prisms are arranged in a cross section.
FIG. 5 is a diagram showing the result of ray tracing for explaining the influence of the surface shape of the phosphor layer 33 on the light distribution characteristics of the light emitting device 30. Here, in order to clarify the influence of the surface shape of the phosphor layer 33, a transparent resin layer was used instead of the phosphor layer 33.

図5(a)は、LED32に対する上面をもっとも薄い凹レンズ状とした透明樹脂層34における光線追跡の結果を示す図である。
LED搭載基板31上にLED32があり、さらにLED搭載基板31上にLED32を覆うように凹レンズ状の透明樹脂層34がある。
光線追跡の結果を見ると、この構造においては、LED32から出射する光線は、LED32の法線方向にやや出過ぎとなっている。
FIG. 5A is a diagram showing the result of ray tracing in the transparent resin layer 34 having the thinnest concave lens shape on the upper surface with respect to the LED 32.
An LED 32 is provided on the LED mounting substrate 31, and a concave lens-shaped transparent resin layer 34 is provided on the LED mounting substrate 31 so as to cover the LED 32.
Looking at the result of ray tracing, in this structure, the light emitted from the LED 32 is slightly out in the normal direction of the LED 32.

一方、図5(b)は、LED32に対する上面をもっとも薄い円錐状とした透明樹脂層35の場合の光線追跡の結果を示す図である。
LED搭載基板31上にLED32があり、さらにLED搭載基板31上にLED32を覆うように表面を円錐状とした透明樹脂層35がある。
光線追跡の結果を見ると、この構造においては、LED32から出射する光線は、LED32の法線方向に少なく、LED32の側方に出過ぎとなっている。
On the other hand, FIG. 5B is a diagram showing the result of ray tracing in the case of the transparent resin layer 35 having the thinnest conical upper surface with respect to the LED 32.
An LED 32 is provided on the LED mounting substrate 31, and a transparent resin layer 35 having a conical surface is provided on the LED mounting substrate 31 so as to cover the LED 32.
Looking at the result of ray tracing, in this structure, the number of rays emitted from the LED 32 is small in the normal direction of the LED 32 and is excessively emitted to the side of the LED 32.

以上のことから、第1の実施の形態に示したように、蛍光体層33の表面33aをLED32に対向する部分を曲面とし、その曲面の周囲の部分をLED32の法線に向かって傾斜する円錐状とする構成が好ましいことになる。
なお、図5に示した光線追跡の結果には、蛍光体層33中の蛍光物質によって光が散乱される効果や、蛍光体が発光する光の効果は考慮されていない。したがって、図4(b)に示した配光特性は、これらの効果が加わって得られたものであって、蛍光体層33のレンズ効果のみによるものではない。
From the above, as shown in the first embodiment, the surface 33a of the phosphor layer 33 has a curved surface portion facing the LED 32, and the surrounding portion of the curved surface is inclined toward the normal line of the LED 32. A conical configuration is preferable.
Note that the result of ray tracing shown in FIG. 5 does not consider the effect of light scattering by the fluorescent material in the phosphor layer 33 or the effect of light emitted by the phosphor. Therefore, the light distribution characteristic shown in FIG. 4B is obtained by adding these effects, and is not only due to the lens effect of the phosphor layer 33.

(第2の実施の形態)
図6は第2の実施の形態における発光装置30の構造と配光特性を説明する図である。図6(a)は、発光装置30の平面図、図6(b)は、図6(a)のC−C′線での断面図である。図6(c)は、発光装置30のシミュレーションにより求めた配光特性である。
第2の実施の形態の発光装置30は、配線が形成された例えばガラスエポキシのLED搭載基板51と、LED搭載基板51上に導電性接着剤または非導電性接着剤で固着された発光素子、例えばBに発光するLED32と、LED32の出射するBの光によりYに発光する蛍光体層33と、蛍光体層33を覆うように形成された透明樹脂層52とを備える。
LED32および蛍光体層33は、第1の実施の形態における発光装置30でのものと同じである。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram illustrating the structure and light distribution characteristics of the light emitting device 30 according to the second embodiment. 6A is a plan view of the light emitting device 30, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC 'of FIG. 6A. FIG. 6C shows light distribution characteristics obtained by simulation of the light emitting device 30.
The light emitting device 30 of the second embodiment includes, for example, a glass epoxy LED mounting substrate 51 on which wiring is formed, and a light emitting element fixed on the LED mounting substrate 51 with a conductive adhesive or a nonconductive adhesive, For example, an LED 32 that emits light to B, a phosphor layer 33 that emits light to Y by B light emitted from the LED 32, and a transparent resin layer 52 that is formed so as to cover the phosphor layer 33 are provided.
The LED 32 and the phosphor layer 33 are the same as those in the light emitting device 30 in the first embodiment.

透明樹脂層52は、例えばゴム系の樹脂であって、蛍光体層33に用いられた樹脂と同じである。そして、透明樹脂層52は、LED搭載基板51の直径d2と同じ直径d2の円柱状で、その表面52aは平坦である。そして、透明樹脂層52は、LED搭載基板51の表面51aから厚さt1である。例えば、d2=4.465mm、t1=1.920mmである。
第2の実施の形態における発光装置30は、第1の実施の形態における発光装置30を、円柱状の透明樹脂層52で覆った構造に等しい。
The transparent resin layer 52 is, for example, a rubber-based resin, and is the same as the resin used for the phosphor layer 33. The transparent resin layer 52 has a cylindrical shape with the same diameter d2 as the diameter d2 of the LED mounting substrate 51, and the surface 52a thereof is flat. The transparent resin layer 52 has a thickness t1 from the surface 51a of the LED mounting substrate 51. For example, d2 = 4.465 mm and t1 = 1.920 mm.
The light emitting device 30 in the second embodiment is equivalent to a structure in which the light emitting device 30 in the first embodiment is covered with a columnar transparent resin layer 52.

図6(c)に示すように、発光装置30の放射強度のエンベロープは、放射角θが−45°から45°の範囲で、−90°と90°を結ぶ線に平行になっている。この特性は、図4(b)に示した特性より、放射角の範囲が広がっている。
なお、図6(c)の配光特性は、図6(b)のX−X′線と図6(a)のC−C′線を含む面での特性であるが、X−X′線を含む他の面でも同様の特性を示す。
As shown in FIG. 6C, the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 is parallel to the line connecting -90 ° and 90 ° when the radiation angle θ is in the range of −45 ° to 45 °. This characteristic has a wider range of radiation angles than the characteristic shown in FIG.
The light distribution characteristic in FIG. 6C is a characteristic in a plane including the line XX ′ in FIG. 6B and the line CC ′ in FIG. 6A. Other surfaces including the line show similar characteristics.

(第3の実施の形態)
図7は第3の実施の形態における発光装置30の構造と配光特性を説明する図である。図7(a)は、発光装置30の平面図、図7(b)は、図7(a)のD−D′線での断面図である。図7(c)は、発光装置30のシミュレーションにより求めた、図7(a)のD−D′線およびE−E′線の方向における配光特性である。
(Third embodiment)
FIG. 7 is a diagram illustrating the structure and light distribution characteristics of the light emitting device 30 according to the third embodiment. 7A is a plan view of the light emitting device 30, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line DD 'in FIG. 7A. FIG. 7C shows the light distribution characteristics in the directions of the DD ′ line and the EE ′ line of FIG. 7A obtained by simulation of the light emitting device 30.

第3の実施の形態における発光装置30は、配線が形成された例えばガラスエポキシのLED搭載基板61と、LED搭載基板61上に導電性接着剤または非導電性接着剤で固着された発光素子、例えばBに発光するLED32と、LED32の出射するBの光によりYに発光する蛍光体層33と、蛍光体層33を覆うように形成された透明樹脂層62とを備える。
LED搭載基板61は、辺の長さがd3とd4である矩形の板状である。LED32および蛍光体層33は、第1の実施の形態における発光装置30でのものと同じである。そして、透明樹脂層62は、例えばゴム系の樹脂であって、蛍光体層33に用いられた樹脂と同じである。そして、透明樹脂層62は、LED搭載基板61と同じく、辺の長さがd3とd4で、LED搭載基板61の表面61aから厚さt2で、表面62aが平坦な矩形の角柱状である。例えば、d3=d4=4.465mm、t2=2.080mmである。
第3の実施の形態における発光装置30は、第1の実施の形態における発光装置30を、角柱状の透明樹脂層62で覆った構造に等しい。
The light emitting device 30 according to the third embodiment includes, for example, a glass epoxy LED mounting substrate 61 on which wiring is formed, and a light emitting element fixed on the LED mounting substrate 61 with a conductive adhesive or a nonconductive adhesive, For example, an LED 32 that emits light at B, a phosphor layer 33 that emits light at Y by the B light emitted from the LED 32, and a transparent resin layer 62 that is formed so as to cover the phosphor layer 33 are provided.
The LED mounting substrate 61 has a rectangular plate shape with side lengths d3 and d4. The LED 32 and the phosphor layer 33 are the same as those in the light emitting device 30 in the first embodiment. The transparent resin layer 62 is, for example, a rubber-based resin and is the same as the resin used for the phosphor layer 33. The transparent resin layer 62 has a rectangular prismatic shape with side lengths d3 and d4, a thickness t2 from the surface 61a of the LED mounting substrate 61, and a flat surface 62a, like the LED mounting substrate 61. For example, d3 = d4 = 4.465 mm and t2 = 2.080 mm.
The light emitting device 30 in the third embodiment is equivalent to a structure in which the light emitting device 30 in the first embodiment is covered with a prismatic transparent resin layer 62.

図7(c)に示すように、発光装置30の放射強度のエンベロープは、放射角θが−45°〜45°の範囲において、D−D′線およびE−E′線の両方向とも、−90°と90°を結ぶ線に平行になっている。このことは、拡散板12の単位面積あたりに入射する放射束が、矩形の範囲において一定となっていることを示している。このため、照明装置10において、それぞれの発光装置30が出射する光が重ならないように、いわばタイルを敷き詰めるように、発光装置30を配列すればよい。このため、第3の実施の形態の発光装置30を用いれば、もっとも効率よく配列することができる。   As shown in FIG. 7C, the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 is − in both the DD ′ line and the EE ′ line in the range of the radiation angle θ of −45 ° to 45 °. It is parallel to the line connecting 90 ° and 90 °. This indicates that the radiant flux incident per unit area of the diffusion plate 12 is constant in a rectangular range. For this reason, in the illuminating device 10, what is necessary is just to arrange | position the light-emitting device 30 so that it may lay down a tile so that the light radiate | emitted from each light-emitting device 30 may not overlap. For this reason, if the light-emitting device 30 of 3rd Embodiment is used, it can arrange most efficiently.

なお、蛍光体層33の表面33aとLED32の対向する部分は、例として曲率Rの球面としたが、LED32に向かって落ち込んだ曲面であってよい。
そして、曲面の周りの円錐状の傾斜面のなす中心角φは、例として136°としたが、30°以上で180°未満であればよい。好ましくは、130°から140°である。なお、中心角φがこれらの値より小さいと、放射角θが小さい範囲で光が強くなる。一方、中心角φがこれらの値より大きいと、放射角θが大きい範囲で光が強くなる。
In addition, although the surface 33a of the fluorescent substance layer 33 and the part which LED32 opposes were made into the spherical surface of the curvature R as an example, it may be the curved surface which fell toward LED32.
The center angle φ formed by the conical inclined surface around the curved surface is 136 ° as an example, but may be 30 ° or more and less than 180 °. Preferably, the angle is 130 ° to 140 °. If the central angle φ is smaller than these values, the light becomes stronger in the range where the radiation angle θ is small. On the other hand, when the central angle φ is larger than these values, the light becomes strong in the range where the radiation angle θ is large.

さらに、蛍光物質を分散させた蛍光体層33の樹脂は、ゴム系の樹脂に限ることなく、レジン系の樹脂、またはシリコーン材料などを用いうる。   Further, the resin of the phosphor layer 33 in which the fluorescent substance is dispersed is not limited to the rubber-based resin, and a resin-based resin, a silicone material, or the like can be used.

また、蛍光体層33を覆うように形成された透明樹脂層62は、円柱状または角柱状としたが、側面が窪んだ柱状であってもよい。すなわち、柱状の透明樹脂層62の側面は、光の配光特性に応じて、変形して用いてよい。   In addition, the transparent resin layer 62 formed so as to cover the phosphor layer 33 has a columnar shape or a prismatic shape, but may have a columnar shape with a recessed side surface. That is, the side surface of the columnar transparent resin layer 62 may be used by being deformed according to the light distribution characteristics.

では次に、本発明の実施例について説明を行うが、本発明は実施例に限定されない。
本発明者は、第1の実施の形態、第2の実施の形態、第3の実施の形態について、それぞれ発光装置30の製造を行った。そして、これらの発光装置30および比較例の発光装置30の配光特性、発光効率、取り出し効率について検討を行った。
図8は、実施例1〜5および比較例におけるそれぞれの発光装置30の構成と、評価結果との関係を説明する図である。
Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the examples.
The inventor manufactured the light emitting device 30 for each of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment. The light distribution characteristics, light emission efficiency, and extraction efficiency of the light emitting device 30 and the light emitting device 30 of the comparative example were examined.
FIG. 8 is a diagram illustrating the relationship between the configuration of each light emitting device 30 and the evaluation results in Examples 1 to 5 and the comparative example.

実施例1ないし3のそれぞれの発光装置30は、第1の実施の形態において説明した構成を有している。実施例4の発光装置30は、第2の実施の形態に対応して円柱状の透明樹脂層52を用いた構成を有している。実施例5の発光装置30は、第3の実施の形態に対応して角柱状の透明樹脂層62を用いた構成を有している。
そして、実施例1ないし5のそれぞれの発光装置30の蛍光体層33は、以下で説明する事項を除いて、第1の実施の形態で例示した形状をなしている。
さらに、実施例4の発光装置30の透明樹脂層52は、第2の実施の形態で例示した形状をなしている。同様に、実施例5の発光装置30の透明樹脂層62は、第3の実施の形態で例示した形状をなしている。
Each light-emitting device 30 of Examples 1 to 3 has the configuration described in the first embodiment. The light emitting device 30 of Example 4 has a configuration using a cylindrical transparent resin layer 52 corresponding to the second embodiment. The light emitting device 30 of Example 5 has a configuration using a prismatic transparent resin layer 62 corresponding to the third embodiment.
The phosphor layers 33 of the light emitting devices 30 of Examples 1 to 5 have the shapes exemplified in the first embodiment except for the matters described below.
Furthermore, the transparent resin layer 52 of the light emitting device 30 of Example 4 has the shape exemplified in the second embodiment. Similarly, the transparent resin layer 62 of the light emitting device 30 of Example 5 has the shape exemplified in the third embodiment.

一方、比較例の発光装置30は、次に説明するように、凹部71a(後述する図9参照)を有する白色樹脂ケース70(後述する図9参照)の凹部71a内側にLED32を取り付けるとともに、LED32を覆うように、凹部71aに蛍光体層75(後述する図9参照)を形成して構成されている。   On the other hand, in the light emitting device 30 of the comparative example, as described below, the LED 32 is attached to the inside of the concave portion 71a of the white resin case 70 (see FIG. 9 to be described later) having the concave portion 71a (see FIG. 9 to be described later). Is formed by forming a phosphor layer 75 (see FIG. 9 described later) in the recess 71a.

ここで、比較例の発光装置30を説明する。
図9は比較例の発光装置30の構造を説明する図である。図9(a)は発光装置30の上面図、図9(b)は、図9(a)のF−F′線での断面図である。比較例の発光装置30は、LED32が白色樹脂ケース70に実装されている。
白色樹脂ケース70は、上部側に拡開するように立ち上がる壁面81を有する凹部71aが形成された樹脂容器71と、樹脂容器71と一体化したリードフレームからなるアノード用リード部72およびカソード用リード部73と、凹部71aを覆うように設けられた蛍光体層75とを備えている。そして、白色樹脂ケース70の凹部71aの円形状を有する底面80にLED32が固定されている。蛍光体層75は、LED32も覆うように設けられている。
Here, the light emitting device 30 of the comparative example will be described.
FIG. 9 is a diagram illustrating the structure of a light emitting device 30 of a comparative example. 9A is a top view of the light emitting device 30, and FIG. 9B is a cross-sectional view taken along the line FF ′ of FIG. 9A. In the light emitting device 30 of the comparative example, the LED 32 is mounted on the white resin case 70.
The white resin case 70 includes a resin container 71 having a recess 71 a having a wall surface 81 that rises so as to expand toward the upper side, an anode lead part 72 including a lead frame integrated with the resin container 71, and a cathode lead. And a phosphor layer 75 provided to cover the recess 71a. And LED32 is being fixed to the bottom face 80 which has the circular shape of the recessed part 71a of the white resin case 70. As shown in FIG. The phosphor layer 75 is provided so as to cover the LED 32 as well.

白色樹脂ケース70の樹脂容器71は、アノード用リード部72およびカソード用リード部73を含む金属リード部に、白色顔料が含有された熱可塑性樹脂を射出成型することによって形成されている。
LED32は、底面80に露出したカソード用リード部73上に、図示しないボンディングワイヤを介して、p電極がアノード用リード部72に、n電極がカソード用リード部73に、それぞれ接続されている。アノード用リード部72およびカソード用リード部73は、それぞれ樹脂容器71の裏側に折り曲げて配設されている。
比較例の発光装置30は、図9(a)における横d5が3.5mm、縦d6が2.8mmである。
The resin container 71 of the white resin case 70 is formed by injection-molding a thermoplastic resin containing a white pigment in a metal lead portion including the anode lead portion 72 and the cathode lead portion 73.
In the LED 32, the p electrode is connected to the anode lead portion 72 and the n electrode is connected to the cathode lead portion 73 via a bonding wire (not shown) on the cathode lead portion 73 exposed on the bottom surface 80. The anode lead portion 72 and the cathode lead portion 73 are respectively bent and disposed on the back side of the resin container 71.
The light emitting device 30 of the comparative example has a horizontal d5 of 3.5 mm and a vertical d6 of 2.8 mm in FIG.

アノード用リード部72を正極とし、カソード用リード部73を負極としてLED32に電流を流すことで、LED32はBの光を出射する。LED32から出射されたBの光により、蛍光体層75がYの光を出射する。そして、比較例の発光装置30は、実施例1〜5と同様に、LED32の出射するBの光と、蛍光体層75がBの光により出射するYの光とが混色して白色の光を出射する。   The LED 32 emits B light by causing a current to flow through the LED 32 using the anode lead portion 72 as a positive electrode and the cathode lead portion 73 as a negative electrode. The phosphor layer 75 emits Y light by the B light emitted from the LED 32. In the light emitting device 30 of the comparative example, as in Examples 1 to 5, the B light emitted from the LED 32 and the Y light emitted from the phosphor layer 75 by the B light are mixed to produce white light. Is emitted.

さて、図8に戻って、図8に示す構成の項目について説明する。
「LEDチップ数」は、発光装置30(パッケージ)当たりに実装したLEDチップの数を示している。いわゆるパッケージ当たりのLEDチップの数をいう。チップ数が3とは、発光装置30のLED32がLEDチップ3個で構成されていること、すなわち発光装置30は3 in 1パッケージであることを示している。
実施例1〜5のそれぞれの発光装置30のLED32は3個のLEDチップで構成されている。比較例の発光装置30のLED32は1個のLEDチップで構成されている。なお、いずれにおいても、LED32は、448nm付近にピークを有するBの光を出射する。
次の「LED放射束」は、LED32の放射束をmW単位で示している。
そして、「蛍光体(含有率)」は、LED32の出射するBの光によりYに発光する蛍光体層33(実施例1〜5)および蛍光体層75(比較例)に用いられた蛍光体の種類と含有率とを示している。ここでは、Y450C(INTEMATIX社製)およびEY425No.2(INTEMATIX社製)の2種類の蛍光体を用いた。含有率は8質量%〜12質量%の範囲である。
Now, returning to FIG. 8, the items of the configuration shown in FIG. 8 will be described.
“Number of LED chips” indicates the number of LED chips mounted per light emitting device 30 (package). The so-called number of LED chips per package. The number of chips of 3 indicates that the LED 32 of the light emitting device 30 is configured by three LED chips, that is, the light emitting device 30 is a 3 in 1 package.
LED32 of each light-emitting device 30 of Examples 1-5 is comprised by three LED chips. The LED 32 of the light emitting device 30 of the comparative example is composed of one LED chip. In any case, the LED 32 emits B light having a peak near 448 nm.
The next “LED radiant flux” indicates the radiant flux of the LED 32 in mW.
The “phosphor (content ratio)” is the phosphor used for the phosphor layer 33 (Examples 1 to 5) and the phosphor layer 75 (comparative example) that emits light to Y by the B light emitted from the LED 32. The type and content rate are shown. Here, Y450C (manufactured by INTEMATIX) and EY425No. Two types of phosphors 2 (manufactured by INTERMATIX) were used. The content is in the range of 8% by mass to 12% by mass.

「透明樹脂」は、発光装置30の透明樹脂層52または透明樹脂層62の有無を示している。前述したように、実施例4では第2の実施の形態に対応して円柱状の透明樹脂層52を用いている。また、実施例5では第3の実施の形態に対応して角柱状の透明樹脂層62を用いている。他の実施例1〜3および比較例では透明樹脂層52および透明樹脂層62のいずれも用いていない。   “Transparent resin” indicates the presence or absence of the transparent resin layer 52 or the transparent resin layer 62 of the light emitting device 30. As described above, in Example 4, the columnar transparent resin layer 52 is used corresponding to the second embodiment. Further, in Example 5, a prismatic transparent resin layer 62 is used corresponding to the third embodiment. In other Examples 1 to 3 and the comparative example, neither the transparent resin layer 52 nor the transparent resin layer 62 is used.

次に、評価結果を説明する。
図8では、実施例1〜5および比較例におけるそれぞれの発光装置30の評価結果として、放射強度がピークの1/2以上である放射角θの範囲である半値角と、発光効率およびCIE1931表色系における色度座標と、取り出し効率とを示している。
ここでいう取り出し効率とは、実施例1〜5および比較例におけるそれぞれの発光装置30からの放射束を、それぞれのLED放射束で除した値であり、LEDチップ内の損失は考えない。
以下順に、実施例1〜5および比較例におけるそれぞれの発光装置30における放射強度と放射角θとの関係を説明しつつ、図8に示した評価結果を説明する。
Next, the evaluation result will be described.
In FIG. 8, as evaluation results of the respective light emitting devices 30 in Examples 1 to 5 and the comparative example, the half value angle that is the range of the radiation angle θ in which the radiation intensity is 1/2 or more of the peak, the luminous efficiency, and the CIE1931 The chromaticity coordinates in the color system and the extraction efficiency are shown.
The extraction efficiency referred to here is a value obtained by dividing the radiant flux from each light emitting device 30 in Examples 1 to 5 and the comparative example by the respective LED radiant flux, and does not consider a loss in the LED chip.
Hereinafter, the evaluation results shown in FIG. 8 will be described while sequentially explaining the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in each of the light emitting devices 30 in Examples 1 to 5 and the comparative example.

図10は、実施例1および比較例の各発光装置30における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。図10(a)は、放射強度と放射角θとの関係を、放射角θを横軸、放射強度を縦軸として示したものである。一方、図10(b)は、放射強度と放射角θとの関係を極座標で表したもの(極座標表記)である。それぞれ、放射強度は相対値で示している。   FIG. 10 is a diagram illustrating the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in each light emitting device 30 of Example 1 and the comparative example. FIG. 10A shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ, with the radiation angle θ as the horizontal axis and the radiation intensity as the vertical axis. On the other hand, FIG. 10B shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in polar coordinates (polar coordinate notation). In each case, the radiation intensity is shown as a relative value.

まず、比較例から説明する。比較例の発光装置30は、放射束が14.26mWのLED32(1個のLEDチップからなる。)を備え、蛍光体層75の蛍光体としてY450Cを12質量%含んでいる。なお、蛍光体層75の蛍光体を除いた残りはシリコーンゴム系の樹脂であるSCR−1011(信越化学工業株式会社製)である。
図10(a)では、比較例の発光装置30の配向特性として、図9で示したF−F′線での断面における配光特性を示す。比較例の発光装置30では、放射強度は、放射角θが0°から90°または−90°に近づくにつれ、急激に減少する。そして、図10(b)から分かるように、極座標表記では、放射強度は縦長のエンベロープを示す。
図8に示す半値角は、図10(a)の比較例に示すように、放射強度がピーク値に対して1/2になる放射角θ(0°を挟んで左右の放射角θ)の範囲(差)である。比較例の発光装置30の半値角は110°であった。
また、比較例の発光装置30では、発光効率は88lm/W、色度座標はx=0.34、y=0.37であった。また、取り出し効率は82.1%であった。
First, a comparative example will be described. The light emitting device 30 of the comparative example includes an LED 32 (consisting of one LED chip) having a radiant flux of 14.26 mW, and contains 12% by mass of Y450C as the phosphor of the phosphor layer 75. The remainder of the phosphor layer 75 excluding the phosphor is SCR-1011 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a silicone rubber resin.
FIG. 10A shows the light distribution characteristic in the cross section taken along the line FF ′ shown in FIG. 9 as the orientation characteristic of the light emitting device 30 of the comparative example. In the light emitting device 30 of the comparative example, the radiation intensity decreases rapidly as the radiation angle θ approaches 0 ° to 90 ° or −90 °. As can be seen from FIG. 10B, in the polar coordinate notation, the radiation intensity indicates a vertically long envelope.
As shown in the comparative example of FIG. 10A, the half-value angle shown in FIG. 8 is the radiation angle θ (the left and right radiation angles θ across 0 °) at which the radiation intensity becomes ½ of the peak value. Range (difference). The half-value angle of the light emitting device 30 of the comparative example was 110 °.
Further, in the light emitting device 30 of the comparative example, the luminous efficiency was 88 lm / W, and the chromaticity coordinates were x = 0.34 and y = 0.37. The take-out efficiency was 82.1%.

一方、実施例1の発光装置30は、放射束が19mWのLED32(3個のLEDチップからなる。)を備え、蛍光体層33の蛍光体としてY450Cを8質量%含んでいる。なお、蛍光体層33の蛍光体を除いた残りは、シリコーンゴム系の樹脂であるKER−2500(信越化学工業株式会社製)である。
図10(a)では、実施例1の発光装置30の配向特性として、図3で示したB−B′線での断面における配光特性(0°面で示す。)と、B−B′線と直交する線での断面における配向特性(90°面で示す。)とを示している。そして、実施例1の発光装置30でも、放射強度は、放射角θが0°から90°または−90°に近づくにつれ、減少する。しかし、放射角θが90°または−90°であっても0にならない。すなわち、実施例1の発光装置30では、発光装置30の横方向(放射角±90°)にも光が出射することを示している。そして、減少の割合は、比較例の発光装置30に比べて、緩やかである。実施例1の発光装置30の半値角は148°であって、比較例の発光装置30の半値角110°に比べ約40°大きい。
また、図10(b)に示すように、極座標表記において、実施例1の発光装置30の放射強度のエンベロープは横に広い楕円になっている。そして、図10(b)において、実施例1の発光装置30の放射強度のエンベロープは、比較例の発光装置30の放射強度のエンベロープに比べ、左右方向に広くなっている。
On the other hand, the light-emitting device 30 of Example 1 includes an LED 32 (consisting of three LED chips) having a radiant flux of 19 mW, and contains 8% by mass of Y450C as the phosphor of the phosphor layer 33. The remainder of the phosphor layer 33 excluding the phosphor is KER-2500 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a silicone rubber resin.
In FIG. 10A, as the orientation characteristics of the light emitting device 30 of Example 1, the light distribution characteristics (shown by 0 ° plane) in the cross section along the line BB ′ shown in FIG. The orientation characteristics (shown by a 90 ° plane) in a cross section taken along a line orthogonal to the line are shown. And also in the light-emitting device 30 of Example 1, the radiation intensity decreases as the radiation angle θ approaches 0 ° to 90 ° or −90 °. However, even if the radiation angle θ is 90 ° or −90 °, it does not become zero. That is, in the light emitting device 30 of Example 1, it is shown that light is emitted also in the lateral direction (radiation angle ± 90 °) of the light emitting device 30. The rate of decrease is moderate compared to the light emitting device 30 of the comparative example. The half-value angle of the light-emitting device 30 of Example 1 is 148 °, which is about 40 ° larger than the half-value angle of 110 ° of the light-emitting device 30 of the comparative example.
Further, as shown in FIG. 10B, in the polar coordinate notation, the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 of the first embodiment is a horizontally wide ellipse. In FIG. 10B, the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 of Example 1 is wider in the left-right direction than the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 of the comparative example.

以上説明したように、実施例1の発光装置30は、比較例の発光装置30に比べ、光が横方向(放射角±90°)まで広がることを示している。
そして、図10(b)に示す実施例1の発光装置30の放射強度のエンベロープは、第1の実施の形態においてシミュレーションで求めた図4(b)の放射強度のエンベロープに近い。よって、実施例1の発光装置30の示す特性から、第1の実施例の発光装置30が実現できていることを示している。
As described above, the light emitting device 30 of Example 1 shows that light spreads in the lateral direction (radiation angle ± 90 °) as compared with the light emitting device 30 of the comparative example.
And the envelope of the radiation intensity of the light emitting device 30 of Example 1 shown in FIG. 10B is close to the envelope of the radiation intensity of FIG. 4B obtained by simulation in the first embodiment. Therefore, the characteristics of the light emitting device 30 of Example 1 indicate that the light emitting device 30 of the first example can be realized.

なお、図10(a)に示す実施例1の発光装置30において、0°面での配光特性と90°面での配光特性とは放射角θに対してずれているように見える。これは、配向特性の測定において、発光装置30の設置誤差によるものである。図3(a)に示した第1の実施の形態の発光装置30の構成からも分かるように、B−B′線での断面とB−B′線と直交する線での断面とは構造上同等であるので、0°で示す配光特性と90°で示す配光特性とはほとんど差がない。これは、極座標表記の図10(b)においても同様である。   In addition, in the light-emitting device 30 of Example 1 shown to Fig.10 (a), the light distribution characteristic in a 0 degree surface and the light distribution characteristic in a 90 degree surface seem to have shifted | deviated with respect to the radiation angle (theta). This is due to an installation error of the light emitting device 30 in the measurement of the orientation characteristics. As can be seen from the configuration of the light emitting device 30 of the first embodiment shown in FIG. 3A, the cross section taken along the line BB ′ and the cross section taken along the line perpendicular to the BB ′ line are structures. Since they are the same, there is almost no difference between the light distribution characteristic shown at 0 ° and the light distribution characteristic shown at 90 °. The same applies to FIG. 10B in polar coordinate notation.

実施例2および3の発光装置30は、実施例1の発光装置30と同様に、第1の実施の形態における発光装置30である。実施例2の発光装置30は、放射束が19mWのLED32(3個のLEDチップからなる。)を備え、蛍光体層33の蛍光体としてY450Cを10質量%含んでいる。一方、実施例3の発光装置30は、放射束が21mWのLED32(3個のLEDチップからなる。)を備え、蛍光体層33の蛍光体としてEY4254No.2を10質量%含んでいる。なお、いずれも、蛍光体層33の蛍光体を除いた残りは、シリコーンゴム系の樹脂であるKER−2500(信越化学工業株式会社製)である。
これらの実施例2および3の発光装置30は、図示しないが、実施例1の発光装置30と同様の配向特性を示す。そして、実施例2の発光装置30は、半値角が148°、発光効率は107lm/W(色度座標x=y=約0.3)であった。また、実施例3の発光装置30は、半値角が155°、発光効率が112lm/W、取り出し効率が70.7%であった。
The light-emitting device 30 of Example 2 and 3 is the light-emitting device 30 in 1st Embodiment similarly to the light-emitting device 30 of Example 1. FIG. The light emitting device 30 of Example 2 includes an LED 32 (consisting of three LED chips) having a radiant flux of 19 mW, and contains 10% by mass of Y450C as a phosphor of the phosphor layer 33. On the other hand, the light emitting device 30 of Example 3 includes an LED 32 (comprising three LED chips) having a radiant flux of 21 mW, and EY4254No. 2 is contained in an amount of 10% by mass. In all cases, the remainder of the phosphor layer 33 excluding the phosphor is KER-2500 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), which is a silicone rubber resin.
Although not shown, the light emitting devices 30 of Examples 2 and 3 exhibit the same alignment characteristics as the light emitting device 30 of Example 1. The light emitting device 30 of Example 2 had a half-value angle of 148 ° and a luminous efficiency of 107 lm / W (chromaticity coordinates x = y = about 0.3). In addition, the light-emitting device 30 of Example 3 had a half-value angle of 155 °, a light emission efficiency of 112 lm / W, and a take-out efficiency of 70.7%.

すなわち、実施例2および3の発光装置30は、実施例1の発光装置30と同様に、比較例の発光装置30に比べ、半値角が大きく、広い放射角θの範囲において光の出射が得られることが分かる。なお、実施例1および2と実施例3とで、半値角が148°と155°と異なっているが、これは用いた蛍光体の種類、発光装置30の形状のばらつきなどによるものと考えられる。
一方、実施例3の発光装置30の取り出し効率が70.7%と、比較例の発光装置30の取り出し効率82.1%に比べ、小さくなっている。これは、図3に示したように、蛍光体層33の側面が円筒状になっているため、円筒の側面に全反射角で入射した光が円筒の側面で反射を繰り返し、閉じ込められて、外部に取り出しにくいことによると考えられる。一方、比較例の発光装置30では、白色樹脂ケース70の内側は上部側に拡開するように立ち上がる壁面81で構成されているため、光が閉じ込められにくいと考えられる。
That is, the light-emitting device 30 of Examples 2 and 3 has a larger half-value angle than the light-emitting device 30 of the comparative example and can emit light in a wide range of the emission angle θ, as with the light-emitting device 30 of Example 1. You can see that In Examples 1 and 2 and Example 3, the half-value angle is different from 148 ° and 155 °, which is considered to be due to the type of the phosphor used, the variation in the shape of the light emitting device 30, and the like. .
On the other hand, the extraction efficiency of the light emitting device 30 of Example 3 is 70.7%, which is smaller than the extraction efficiency of 82.1% of the light emitting device 30 of the comparative example. As shown in FIG. 3, since the side surface of the phosphor layer 33 is cylindrical, the light incident on the side surface of the cylinder at a total reflection angle is repeatedly reflected and confined on the side surface of the cylinder. This is thought to be due to the difficulty of taking it out. On the other hand, in the light emitting device 30 of the comparative example, the inner side of the white resin case 70 is configured by the wall surface 81 that rises so as to expand toward the upper side, so that it is considered that light is not easily trapped.

図11は、実施例4の発光装置30における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。図11(a)は、放射強度と放射角θとの関係を、放射角θを横軸、放射強度を縦軸として示したものである。一方、図11(b)は、放射強度と放射角θとの関係を極座標で表したもの(極座標表記)である。それぞれ、放射強度は相対値で示している。なお、図11(a)では、図10において説明した比較例の配向特性を合わせて示している。   FIG. 11 is a diagram illustrating the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in the light emitting device 30 according to the fourth embodiment. FIG. 11A shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ, with the radiation angle θ as the horizontal axis and the radiation intensity as the vertical axis. On the other hand, FIG. 11B shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in polar coordinates (polar coordinate notation). In each case, the radiation intensity is shown as a relative value. Note that FIG. 11A also shows the alignment characteristics of the comparative example described in FIG.

実施例4の発光装置30は、第2の実施の形態の発光装置30であって、円筒状の透明樹脂層52を備えている。そして、LED32のLEDチップ数、LED32のLED放射束、蛍光体層33に用いた蛍光体(EY425No.2)およびその含有率は、実施例3の発光装置30と同様である。
そして、透明樹脂層52は、蛍光体層33の蛍光体を除いた残りのシリコーンゴム系の樹脂と同じくKER−2500(信越化学工業株式会社製)である。
The light emitting device 30 of Example 4 is the light emitting device 30 of the second embodiment, and includes a cylindrical transparent resin layer 52. The number of LED chips of the LED 32, the LED radiant flux of the LED 32, the phosphor (EY425 No. 2) used for the phosphor layer 33, and the content thereof are the same as those of the light emitting device 30 of the third embodiment.
The transparent resin layer 52 is KER-2500 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), like the remaining silicone rubber resin excluding the phosphor of the phosphor layer 33.

図11(a)および(b)では、図6(a)のC−C′線での断面における配光特性(0°面で示す。)とC−C′線と直交する線での断面における配向特性(90°面で示す。)とを示している。実施例4の発光装置30の放射強度は、放射角θが±20°付近で最大になり、0°付近でやや低下している。そして、放射強度は放射角θが20°から90°または−20°から−90°に近づくにつれ減少するが、その減少の割合は実施例1の発光装置30の場合より緩やかである。そして、実施例4の発光装置30の半値幅は159°と、実施例1から3の場合(148°および155°)に比べ大きくなっている。   11 (a) and 11 (b), the light distribution characteristics (shown by 0 ° plane) along the line CC ′ in FIG. 6 (a) and the cross section along the line orthogonal to the CC ′ line. Orientation characteristics (indicated by a 90 ° plane). The radiant intensity of the light emitting device 30 of Example 4 is maximized when the radiation angle θ is around ± 20 °, and slightly decreases around 0 °. The radiation intensity decreases as the radiation angle θ approaches 20 ° to 90 ° or −20 ° to −90 °, but the rate of the decrease is more gradual than that of the light emitting device 30 of the first embodiment. The full width at half maximum of the light emitting device 30 of Example 4 is 159 °, which is larger than those in Examples 1 to 3 (148 ° and 155 °).

図11(b)の極座標表記における放射強度のエンベロープは、図10(b)に示した実施例1の場合より、さらに左右方向に広がっている。そして、図11(b)の放射強度のエンベロープは、第2の実施の形態においてシミュレーションにより求めた図6(c)の放射強度のエンベロープに近い形状となっている。なお、放射角θが±45°方向で放射強度が小さくなっているのは、実施例4の発光装置30が、図6(b)に示した円筒状の透明樹脂層52の側面と上面との境界で急峻な形状(直角)にならず、角が取れて丸くなった形状になったためと考えられる。
よって、実施例4の発光装置30の示す特性は、第2の実施例の発光装置30が実現できていることを示している。
The envelope of the radiation intensity in the polar coordinate notation of FIG. 11B is further expanded in the left-right direction as compared with the case of Example 1 shown in FIG. The envelope of the radiant intensity in FIG. 11B has a shape close to the envelope of the radiant intensity in FIG. 6C obtained by simulation in the second embodiment. Note that the radiation intensity is small when the radiation angle θ is in the ± 45 ° direction because the light emitting device 30 of Example 4 has the side surface and the top surface of the cylindrical transparent resin layer 52 shown in FIG. This is probably because the shape was not a steep shape (right angle) at the boundary, but a rounded corner.
Therefore, the characteristics shown by the light emitting device 30 of Example 4 indicate that the light emitting device 30 of the second example can be realized.

なお、0°面での配光特性と90°面での配光特性とは放射角θに対してずれているように見られる。これは、配向特性の測定における発光装置30の設置誤差によるものである。図6(a)に示した第2の実施の形態の発光装置30の構成からも分かるように、C−C′線での断面とC−C′線と直交する線での断面とは構造上同等であるので、0°面での配光特性と90°での配光特性とはほとんど差がない。これは、極座標で表した図11(b)においても同様である。   Note that the light distribution characteristic on the 0 ° plane and the light distribution characteristic on the 90 ° plane appear to be shifted with respect to the radiation angle θ. This is due to an installation error of the light emitting device 30 in the measurement of orientation characteristics. As can be seen from the configuration of the light emitting device 30 of the second embodiment shown in FIG. 6A, the cross section taken along the line CC ′ and the cross section taken along the line perpendicular to the line CC ′ are structures. Since they are equivalent to each other, there is almost no difference between the light distribution characteristics at 0 ° and the light distribution characteristics at 90 °. The same applies to FIG. 11B expressed in polar coordinates.

実施例4の発光装置30は、発光効率が112lm/Wである。しかし、取り出し効率は68.4%と、実施例3および比較例にくらべ小さい。取り出し効率が小さいのは、図6(a)および(b)に示したように、透明樹脂層52が円筒状になっているため、円筒の側面に全反射角度で入射した光が円筒の側面で反射を繰り返し、閉じ込められて、外部に取り出しにくいことによると考えられる。   The light emitting device 30 of Example 4 has a luminous efficiency of 112 lm / W. However, the extraction efficiency is 68.4%, which is smaller than that of Example 3 and the comparative example. As shown in FIGS. 6A and 6B, the extraction efficiency is small because the transparent resin layer 52 has a cylindrical shape, so that the light incident on the side surface of the cylinder at the total reflection angle is the side surface of the cylinder. This is thought to be due to repeated reflection and confinement and difficulty in taking it out.

図12は、実施例5の発光装置30における放射強度と放射角θとの関係を説明する図である。図12(a)は、放射強度と放射角θとの関係を、放射角θを横軸、放射強度を縦軸として示したものである。一方、図12(b)は、放射強度と放射角θとの関係を極座標で表したもの(極座標表記)である。それぞれ、放射強度は相対値で示している。なお、図12(a)には、図10において説明した比較例の配向特性を合わせて示している。   FIG. 12 is a diagram illustrating the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in the light emitting device 30 of the fifth embodiment. FIG. 12 (a) shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ, with the radiation angle θ as the horizontal axis and the radiation intensity as the vertical axis. On the other hand, FIG. 12B shows the relationship between the radiation intensity and the radiation angle θ in polar coordinates (polar coordinate notation). In each case, the radiation intensity is shown as a relative value. FIG. 12A also shows the alignment characteristics of the comparative example described in FIG.

実施例5の発光装置30は、第3の実施の形態の発光装置30であって、上面が正方形の角柱状の透明樹脂層62を備えている。そして、LED32のLEDチップ数、LED32のLED放射束、蛍光体層33に用いた蛍光体(EY425No.2)およびその含有率は、実施例3の発光装置30と同様である。
そして、透明樹脂層62は、蛍光体層33の蛍光体を除いた残りのシリコーンゴム系の樹脂と同じくKER−2500(信越化学工業株式会社製)である。
The light emitting device 30 of Example 5 is the light emitting device 30 of the third embodiment, and includes a prismatic transparent resin layer 62 having a square top surface. The number of LED chips of the LED 32, the LED radiant flux of the LED 32, the phosphor (EY425 No. 2) used for the phosphor layer 33, and the content thereof are the same as those of the light emitting device 30 of the third embodiment.
The transparent resin layer 62 is KER-2500 (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), like the remaining silicone rubber resin excluding the phosphor of the phosphor layer 33.

図12(a)および(b)では、図7(a)のD−D′線での断面における配光特性(0°面で示す。)と、D−D′線と直交する線での断面における配向特性(90°面で示す。)と、D−D′線に対して40°傾いた線での断面における配向特性(40°面で示す。)とを示している。D−D′線に対して40°傾いた線は、図7(a)におけるD−D′線に対して45°傾いたE−E′線に近い。
図12(a)に示すように、0°面での配向特性および90°面での配向特性において、共に放射強度は、放射角θが±30°付近で最大で、放射角θが0°付近で放射強度がやや低下している。そして、放射角θが30°から90°または−30°から−90°に近づくにつれ、徐々に減少している。そして、0°面での配向特性と90°面での配向特性とはほぼ同じである。図7(a)から分かるように、角柱状の透明樹脂層62の上面は正方形であるので、D−D′線での断面と、それに直交する線での断面とは構造上同等であるためである。
12 (a) and 12 (b), the light distribution characteristics (shown by the 0 ° plane) in the cross section along the line DD 'in FIG. 7 (a) and the line orthogonal to the DD' line. The orientation characteristics in the cross section (shown by the 90 ° plane) and the orientation characteristics in the cross section along the line inclined by 40 ° with respect to the DD ′ line (shown by the 40 ° plane) are shown. The line inclined by 40 ° with respect to the DD ′ line is close to the EE ′ line inclined by 45 ° with respect to the DD ′ line in FIG.
As shown in FIG. 12A, in the orientation characteristics at the 0 ° plane and the orientation characteristics at the 90 ° plane, the radiant intensity is the maximum when the radiation angle θ is around ± 30 °, and the radiation angle θ is 0 °. In the vicinity, the radiation intensity is slightly reduced. As the radiation angle θ approaches 30 ° to 90 ° or −30 ° to −90 °, it gradually decreases. The orientation characteristics on the 0 ° plane and the orientation characteristics on the 90 ° plane are almost the same. As can be seen from FIG. 7A, since the upper surface of the prismatic transparent resin layer 62 is square, the cross section taken along the line DD ′ and the cross section taken along the line perpendicular thereto are structurally equivalent. It is.

一方、40°面での配向特性において、0°面および90°面での配向特性より、放射角θ(θの絶対値)のより大きい範囲まで放射強度が大きく維持されている。すなわち、40°面での配向特性は、0°面での配向特性および90°面での配向特性より半値幅が広くなっている。図8に示すように、0°面での半値幅は157°であるが、40°面での半値幅は162°となっている。
このことは、図12(b)に示す極座標表記においても同様であって、40°面での放射強度のエンベロープは、0°面および90°面でのそれぞれの放射強度のエンベロープより左右方向により広がっている。
On the other hand, in the orientation characteristics on the 40 ° plane, the radiation intensity is maintained to be larger up to a larger range of the radiation angle θ (the absolute value of θ) than the orientation characteristics on the 0 ° plane and the 90 ° plane. That is, the full width at half maximum of the orientation characteristic on the 40 ° plane is wider than the orientation characteristic on the 0 ° plane and the orientation characteristic on the 90 ° plane. As shown in FIG. 8, the full width at half maximum on the 0 ° plane is 157 °, but the full width at half maximum on the 40 ° plane is 162 °.
This also applies to the polar coordinate notation shown in FIG. 12 (b). The envelope of the radiation intensity at the 40 ° plane is more lateral than the envelope of the radiation intensity at the 0 ° plane and the 90 ° plane. It has spread.

そして、図12(b)に示す0°面、90°面、40°面のそれぞれの放射強度のエンベロープは、第3の実施の形態においてシミュレーションで求めた図7(c)のD−D′およびE−E′で示す放射強度のエンベロープに近い形状となっている。なお、40°面で放射強度のエンベロープの左右方向の広がりと0°面または90°面の放射強度のエンベロープの左右方向の広がりとの差が、図7(c)のD−D′で示す放射強度のエンベロープの左右方向の広がりとE−E′で示す放射強度のエンベロープの左右方向の広がりの差より小さいのは、E−E′がD−D′に対して45°であるのに対し、40°面は40°と浅いことによると考えられる。
また、図12(b)に示す0°面、90°面、40°面の放射強度のエンベロープにおいて、放射角θが±45°付近で放射強度が小さくなっているのは、角柱状の透明樹脂層62の上面と側面との境界が急峻な形状(直角)とならず、角が取れて丸くなった形状になったためと考えられる。
The envelope of the radiation intensity of each of the 0 ° plane, 90 ° plane, and 40 ° plane shown in FIG. 12B is DD ′ in FIG. 7C obtained by simulation in the third embodiment. And a shape close to the envelope of the radiation intensity indicated by EE ′. Note that the difference between the lateral spread of the radiation intensity envelope on the 40 ° plane and the lateral spread of the 0 ° or 90 ° radiation intensity envelope is indicated by DD ′ in FIG. 7C. The difference between the horizontal spread of the envelope of radiation intensity and the spread of the envelope of radiation intensity indicated by EE ′ in the horizontal direction is smaller than that of EE ′ being 45 ° with respect to DD ′. On the other hand, the 40 ° plane is considered to be 40 ° shallow.
In addition, in the envelope of the radiation intensity on the 0 °, 90 °, and 40 ° planes shown in FIG. 12B, the radiation intensity decreases when the radiation angle θ is around ± 45 °. This is probably because the boundary between the upper surface and the side surface of the resin layer 62 does not have a steep shape (right angle), but has a rounded corner.

さらに、実施例5の発光装置30は、色度座標x=y=約0.3、発光効率136lm/Wである。そして、取り出し効率は96.1%と、実施例3、4および比較例にくらべ大きい。これは、透明樹脂層62を角柱状としたことにより、角柱の側面に全反射角で入射した光であっても、他の側面から取り出すことができて、光が透明樹脂層62中に閉じ込められにくいことによると考えられる。
よって、角柱状の透明樹脂層62を設けた発光装置30は、半値角が大きく、且つ取り出し効率が高いことから最も好ましい。
Furthermore, the light-emitting device 30 of Example 5 has chromaticity coordinates x = y = about 0.3 and luminous efficiency of 136 lm / W. The take-out efficiency is 96.1%, which is higher than those in Examples 3 and 4 and the comparative example. This is because the transparent resin layer 62 is formed in a prismatic shape, so that even light incident on the side surface of the prism at a total reflection angle can be extracted from the other side surface, and the light is confined in the transparent resin layer 62. It is thought that it is because it is hard to be done.
Therefore, the light emitting device 30 provided with the prismatic transparent resin layer 62 is most preferable because it has a large half-value angle and high extraction efficiency.

10…照明装置、11…回路基板、12…拡散板、20…LCDパネル、30…発光装置、31、51、61…LED搭載基板、32…LED、33、75…蛍光体層、34、35、52、62…透明樹脂層、70…白色樹脂ケース、71…樹脂容器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Illuminating device, 11 ... Circuit board, 12 ... Diffusing plate, 20 ... LCD panel, 30 ... Light-emitting device, 31, 51, 61 ... LED mounting board, 32 ... LED, 33, 75 ... Phosphor layer, 34, 35 , 52, 62 ... transparent resin layer, 70 ... white resin case, 71 ... resin container

Claims (7)

基板と、
前記基板上に固着された発光素子と、
前記基板上に前記発光素子を覆って形成され、当該発光素子と反対側の面が、当該発光素子に向かって落ち込んだ曲面を備え、蛍光物質を含有する蛍光体層と
を備えることを特徴とする発光装置。
A substrate,
A light-emitting element fixed on the substrate;
The light-emitting element is formed on the substrate so as to cover the light-emitting element, and a surface opposite to the light-emitting element includes a curved surface that is depressed toward the light-emitting element, and includes a phosphor layer containing a fluorescent material. Light-emitting device.
前記蛍光体層の前記曲面の落ち込んだ底が前記発光素子と対向するように設けられていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the bottom surface of the curved surface of the phosphor layer is provided so as to face the light emitting element. 前記蛍光体層の前記発光素子と反対側の面が、
前記曲面と、
前記曲面を取り囲んで、前記発光素子に向かって落ち込んだ傾斜面と
を備えることを特徴とする請求項2記載の発光装置。
The surface of the phosphor layer opposite to the light emitting element is
The curved surface;
The light-emitting device according to claim 2, further comprising an inclined surface that surrounds the curved surface and falls toward the light-emitting element.
前記基板上に、前記蛍光体層を覆うように形成された透明樹脂層を
さらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発光装置。
The light-emitting device according to claim 1, further comprising a transparent resin layer formed on the substrate so as to cover the phosphor layer.
前記透明樹脂層の外形が柱状に成形されていることを特徴とする請求項4記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 4, wherein an outer shape of the transparent resin layer is formed in a columnar shape. 前記透明樹脂層の外形が角柱状に成形されていることを特徴とする請求項5記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 5, wherein an outer shape of the transparent resin layer is formed in a prismatic shape. 回路基板と、
前記回路基板に接続されるように配列され、光を出射する複数の発光装置と、
前記発光装置に対向して設けられ、当該発光装置から入射した光を拡散して、当該発光装置と反対側の面から出射する拡散板と、
を備え、
前記発光装置は、
基板と、
前記基板上に固着された発光素子と、
前記基板上に前記発光素子を覆って形成され、当該発光素子と反対側の面が、当該発光素子に向かって落ち込んだ曲面を備え、蛍光物資を含有する蛍光体層と
を備えることを特徴とする照明装置。
A circuit board;
A plurality of light emitting devices arranged to be connected to the circuit board and emitting light;
A diffusion plate that is provided facing the light emitting device, diffuses light incident from the light emitting device, and emits the light from a surface opposite to the light emitting device;
With
The light emitting device
A substrate,
A light-emitting element fixed on the substrate;
The light-emitting element is formed on the substrate so as to cover the light-emitting element, and a surface opposite to the light-emitting element is provided with a curved surface that is depressed toward the light-emitting element, and includes a phosphor layer containing a fluorescent material. Lighting device.
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JP2004319458A (en) * 2003-03-31 2004-11-11 Fujitsu Display Technologies Corp Surface illumination device and liquid crystal display device using the same
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