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JP2011159770A - White-light emitting semiconductor device - Google Patents

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JP2011159770A
JP2011159770A JP2010019790A JP2010019790A JP2011159770A JP 2011159770 A JP2011159770 A JP 2011159770A JP 2010019790 A JP2010019790 A JP 2010019790A JP 2010019790 A JP2010019790 A JP 2010019790A JP 2011159770 A JP2011159770 A JP 2011159770A
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JP
Japan
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light
emitting diode
phosphor
light emitting
diode element
Prior art date
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Pending
Application number
JP2010019790A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Kurai
聡 倉井
Tsunemasa Taguchi
常正 田口
Akio Kasakura
暁夫 笠倉
Yoshito Sato
義人 佐藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Yamaguchi University NUC
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Yamaguchi University NUC
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp, Yamaguchi University NUC filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

【課題】発光ダイオード素子が高密度に集積された、大光束が取り出し可能な白色半導体発光装置内を提供する。
【解決手段】配線基板と、
該配線基板に直接実装され、発光波長が360nm〜480nmの範囲内である複数の発光ダイオード素子と、
該発光ダイオード素子から放射される光によって励起されて発光する蛍光体を含有する蛍光体含有層とを有する白色半導体発光装置であって、
該発光ダイオード素子が、配線基板上の10cmの領域に100個以上集積実装されており、
該発光ダイオード素子の単位面積当たりの個数が16個/cm以上、1000個/cm以下に集積実装されており、
集積実装された該発光ダイオード素子が該蛍光体含有層により被覆されている
ことを特徴とする、白色半導体発光装置。
【選択図】図1
A white semiconductor light emitting device in which light emitting diode elements are integrated at a high density and a large luminous flux can be extracted is provided.
A wiring board;
A plurality of light emitting diode elements mounted directly on the wiring board and having an emission wavelength in the range of 360 nm to 480 nm;
A white semiconductor light-emitting device having a phosphor-containing layer containing a phosphor that emits light when excited by light emitted from the light-emitting diode element,
100 or more of the light emitting diode elements are integrated and mounted on a 10 cm 2 region on the wiring board,
The number per unit area of the light emitting diode elements is integrated and mounted at 16 / cm 2 or more and 1000 / cm 2 or less,
A white semiconductor light-emitting device, wherein the light-emitting diode element mounted in an integrated manner is covered with the phosphor-containing layer.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、各種照明装置等に使用可能な、小型であっても大光束を取り出し可能な新規の白色半導体発光装置に関する。   The present invention relates to a novel white semiconductor light-emitting device that can be used for various lighting devices and the like and can extract a large luminous flux even if it is small.

半導体発光装置は、携帯端末を始めとして、家電等の表示装置、室内用の照明装置等として、広く用いられている。半導体発光装置は、例えば、所定の配線パターンを設けた基板上に、正負一対の電極を設け、その電極上に発光ダイオード素子(以下、適宜「LEDチップ」ともいう。)を実装することにより構成される。また、例えば、シリコーン樹脂等の封止部に蛍光体を含有させてLEDチップ上、または、LEDチップの周辺に配置することにより、LEDチップから発光される光の波長を変換し、異なる波長の光を出すことも可能となる(例えば、特許文献1〜3)。   A semiconductor light emitting device is widely used as a display device for home appliances, an indoor lighting device, and the like, including a portable terminal. A semiconductor light emitting device is configured, for example, by providing a pair of positive and negative electrodes on a substrate provided with a predetermined wiring pattern, and mounting a light emitting diode element (hereinafter also referred to as “LED chip” as appropriate) on the electrodes. Is done. In addition, for example, by incorporating a phosphor in a sealing part such as a silicone resin and placing it on the LED chip or around the LED chip, the wavelength of light emitted from the LED chip is converted, and different wavelengths are obtained. It is also possible to emit light (for example, Patent Documents 1 to 3).

特開平11−168235JP-A-11-168235 特開2003−110144JP2003-110144A 国際公開第2008−018548号パンフレットInternational Publication No. 2008-018548 Pamphlet

近年、半導体発光装置は、大光束の取り出しが求められており、高い電力を投入することが求められている。また特に、従来の照明器具への代替等を目的として、小型で大光束を取り出し可能な白色半導体発光装置の提供が求められている。しかしながら、小型化を目的としてLEDチップを高密度に集積し、LEDチップ上に蛍光体を含有する蛍光体含有層を積層した場合には、発光装置全体から大光束を得ることが難しいという課題があった。   In recent years, semiconductor light emitting devices are required to extract a large luminous flux, and are required to input high power. In particular, there is a need to provide a white semiconductor light emitting device that is small and can extract a large luminous flux for the purpose of replacing the conventional lighting fixture. However, when LED chips are densely integrated for the purpose of downsizing and a phosphor-containing layer containing a phosphor is laminated on the LED chip, it is difficult to obtain a large luminous flux from the entire light emitting device. there were.

従来、上記課題は、高密度にLEDチップを集積することにより、LEDチップにより発せられる熱が半導体発光装置内にこもりやすくなり、LEDチップの発光効率が低下することにより生じるものと考えられていた。   Conventionally, it has been considered that the above-mentioned problem is caused by the fact that the LED chips are integrated at a high density, whereby the heat generated by the LED chips is easily trapped in the semiconductor light emitting device, and the light emission efficiency of the LED chips is reduced. .

本発明者らが検討したところ、集積実装する発光ダイオード素子どうしの隙間の距離を変化させ、透明封止剤で覆った場合には、集積実装された発光ダイオード素子全体から発せられる放射束に大きな変化がないことを発見した。すなわち、上記課題は発光ダイオード素子上に蛍光体含有層を積層した際に生じやすいものであることを発見した。この課題に対して、本発明者らがさらに鋭意研究を行なった結果、白色半導体発光装置の構造を、チップオンボード型とし、一定の領域に所定数以上の発光ダイオード素子を、所定の密度で集積実装し、蛍光体含有層で被覆することにより、白色半導体発光装置から大光束を取り出し可能となることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の要旨は、以下に存する。
As a result of studies by the present inventors, when the distance between the light-emitting diode elements to be integrated and mounted is changed and covered with a transparent sealant, the radiation flux emitted from the entire light-emitting diode elements that are integrated and mounted is large. I found no change. That is, it has been found that the above problem is likely to occur when a phosphor-containing layer is laminated on a light emitting diode element. As a result of further diligent research conducted by the present inventors, the structure of the white semiconductor light-emitting device is a chip-on-board type, and a predetermined number or more of light-emitting diode elements are formed at a predetermined density in a predetermined region. It was found that a large luminous flux can be taken out from a white semiconductor light emitting device by integrating mounting and covering with a phosphor-containing layer, and the present invention has been completed.
The gist of the present invention is as follows.

(1)配線基板と、該配線基板に直接実装され、発光波長が360nm〜480nmの範囲内である複数の発光ダイオード素子と、該発光ダイオード素子から放射される光によって励起されて発光する蛍光体を含有する蛍光体含有層とを有する白色半導体発光装置であって、該発光ダイオード素子が、配線基板上の10cmの領域に100個以上集積実装されており、該発光ダイオード素子の単位面積当たりの個数が16個/cm以上、1000個/cm以下に集積実装されており、集積実装された該発光ダイオード素子が該蛍光体含有層により被覆されていることを特徴とする、白色半導体発光装置。 (1) A wiring board, a plurality of light emitting diode elements mounted directly on the wiring board and having an emission wavelength in the range of 360 nm to 480 nm, and a phosphor that emits light when excited by light emitted from the light emitting diode elements A white semiconductor light emitting device having a phosphor-containing layer containing 100 or more of the light emitting diode elements integratedly mounted in a 10 cm 2 region on the wiring substrate, and the light emitting diode element per unit area The white semiconductor is characterized in that the number of LEDs is integrated and mounted at 16 / cm 2 or more and 1000 / cm 2 or less, and the light-emitting diode elements that are integrated and mounted are covered with the phosphor-containing layer. Light emitting device.

(2)該発光ダイオード素子が、フリップ実装されていることを特徴とする、(1)に記載の白色半導体発光装置。
(3)集積実装された該発光ダイオード素子の、隣接する発光ダイオード素子間の隙間が、0.05mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする、(1)または(2)に記載の白色半導体発光装置。
(4)集積実装された該発光ダイオード素子が、電気的に直並列に接続されている
ことを特徴とする、(1)〜(3)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(5)蛍光体含有層中の該蛍光体の濃度が5重量%以上、90重量%以下であることを特徴とする、(1)〜(4)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(6)隣接する該発光ダイオード素子の中心間距離が、0.1mm以上、2.0mm以下であることを特徴とする、(1)〜(5)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(7)各発光ダイオード素子の面積が、20000μm以上、360000μm以下であることを特徴とする、(1)〜(6)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(2) The white semiconductor light-emitting device according to (1), wherein the light-emitting diode element is flip-mounted.
(3) The gap between adjacent light-emitting diode elements of the light-emitting diode elements mounted in an integrated manner is 0.05 mm or more and 2.0 mm or less, according to (1) or (2) White semiconductor light emitting device.
(4) The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (3), wherein the light-emitting diode elements mounted in an integrated manner are electrically connected in series and parallel.
(5) The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (4), wherein the concentration of the phosphor in the phosphor-containing layer is 5% by weight or more and 90% by weight or less.
(6) The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (5), wherein a distance between centers of adjacent light-emitting diode elements is 0.1 mm or more and 2.0 mm or less.
(7) The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (6), wherein the area of each light-emitting diode element is 20000 μm 2 or more and 360000 μm 2 or less.

(8)該配線基板が放熱基板であることを特徴とする、(1)〜(7)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(9)該蛍光体含有層が、該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、赤色の光を発光する赤色蛍光体を含有する層と、該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、緑色の光を発光する緑色蛍光体を含有する層と、該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、青色の光を発光する青色蛍光体を含有する層とが、発光ダイオード素子側からこの順に積層されているものであることを特徴とする、(1)〜(8)のいずれかに記載の白色半導体発光装置。
(10)(1)〜(9)のいずれかに記載の白色半導体発光装置を含むことを特徴とする、照明装置。
(8) The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (7), wherein the wiring board is a heat dissipation board.
(9) The phosphor-containing layer is excited by light emitted from the light-emitting diode element, and excited by light emitted from the light-emitting diode element and a layer containing a red phosphor that emits red light. A layer containing a green phosphor that emits green light, and a layer containing a blue phosphor that is excited by the light emitted from the light emitting diode element to emit blue light, from the light emitting diode element side. The white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (8), which is stacked in this order.
(10) An illumination device comprising the white semiconductor light-emitting device according to any one of (1) to (9).

本発明によれば、発光ダイオード素子が一定面積内に所定数以上、所定の密度で集積実装されていることから、蛍光体含有層中の蛍光体を効率よく励起することができ、発光ダイオード素子が集積実装された領域から大光束を得ることができる。したがって、小型の装置とした場合であっても、大光束を取り出し可能な白色半導体発光装置を提供することができる。   According to the present invention, since the light emitting diode elements are integrated and mounted at a predetermined density in a certain area at a predetermined density, the phosphors in the phosphor-containing layer can be excited efficiently, and the light emitting diode elements A large luminous flux can be obtained from the region where the components are integrated and mounted. Accordingly, it is possible to provide a white semiconductor light emitting device that can extract a large luminous flux even when it is a small device.

本発明の白色半導体発光装置の一例を示す概略図であり、(a)は、光取出し面側から観察したときの概略平面図であり、(b)は、(a)におけるα−α部の概略断面図である。It is the schematic which shows an example of the white semiconductor light-emitting device of this invention, (a) is a schematic plan view when it observes from the light extraction surface side, (b) is (alpha) -alpha part in (a). It is a schematic sectional drawing. 本発明の白色半導体発光装置の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the white semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の白色半導体発光装置の他の例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the other example of the white semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の白色半導体発光装置に用いられる配線基板の一例を表す概略平面図である。It is a schematic plan view showing an example of the wiring board used for the white semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の白色半導体発光装置に用いられる配線基板の他の例を表す概略平面図である。It is a schematic plan view showing the other example of the wiring board used for the white semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の白色半導体発光装置に用いられる配線基板の他の例を表す概略平面図である。It is a schematic plan view showing the other example of the wiring board used for the white semiconductor light-emitting device of this invention. 本発明の白色半導体発光装置に用いられる配線基板の他の例を表す概略平面図である。It is a schematic plan view showing the other example of the wiring board used for the white semiconductor light-emitting device of this invention. 実施例1〜4の白色半導体発光装置について、駆動電流量と全放射束との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a drive current amount and a total radiant flux about the white semiconductor light-emitting device of Examples 1-4. 実施例1〜4の白色半導体発光装置について、駆動電流量と全光束との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a drive current amount and a total luminous flux about the white semiconductor light-emitting device of Examples 1-4.

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は以下の内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で任意に変更して実施することができる。   Hereinafter, although an embodiment of the present invention is described in detail, the present invention is not limited to the following contents, and can be arbitrarily changed and implemented without departing from the gist thereof.

本発明の白色半導体発光装置の一例の概略図を図1に示す。図1(a)は、白色半導体発光装置を光取り出し面側から観察したときの概略平面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるα−α部の概略断面図である。ただし、これらの図は本発明の白色半導体発光装置を説明するために模式的に表わしたものであり、各部材の縮尺等を正確に示すものではない。   A schematic diagram of an example of the white semiconductor light-emitting device of the present invention is shown in FIG. FIG. 1A is a schematic plan view of the white semiconductor light emitting device observed from the light extraction surface side, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of the α-α portion in FIG. . However, these drawings are schematically shown for explaining the white semiconductor light emitting device of the present invention, and do not accurately show the scale of each member.

図1に示すように、本発明の白色半導体発光装置10は、配線基板1と、該配線基板1上に配置された複数の発光ダイオード素子2と、蛍光体を含有する蛍光体含有層3とを有するものであり、本発明は、発光ダイオード素子2が、所定の範囲内に所定数以上集積実装されており、かつその単位面積当たりの個数が所定の範囲内であり、さらに集積実装された発光ダイオード素子2が蛍光体含有層3により被覆されていることを、特徴としている。   As shown in FIG. 1, a white semiconductor light emitting device 10 according to the present invention includes a wiring board 1, a plurality of light emitting diode elements 2 arranged on the wiring board 1, and a phosphor-containing layer 3 containing a phosphor. In the present invention, the light emitting diode elements 2 are integratedly mounted in a predetermined range in a predetermined number or more, and the number per unit area is in the predetermined range, and further integratedly mounted. It is characterized in that the light emitting diode element 2 is covered with the phosphor-containing layer 3.

本発明においては、放熱基板である配線基板1と、発光ダイオード素子2とが直接接続される構造、いわゆるチップオンボード型に、好ましくは、フリップチップ実装することにより、省スペース化を実現している。すなわち、発光ダイオード素子2を単位面積当たりに、所定の個数以上集積可能となる。またこのような集積密度とすることにより、蛍光体含有層3中の蛍光体を効率良く励起することができる。所定の密度とすることにより、白色半導体発光装置10から大光束が得られる理由としては以下のことが考えられる。所定の密度でも十分放熱が可能で、発光ダイオード素子の発光効率低下を抑えられる。また隣接する発光ダイオード素子2どうしの間に、ある程度の距離があるため、蛍光体含有層3がこの隙間に入り込みやすく、蛍光体の励起効率が良好となる。また隣接する発光ダイオード素子2から発光された光を発光ダイオード素子2で再吸収してしまうことを少なくでき、発光ダイオード素子2から放射された光が、蛍光体含有層3に吸収されて波長変換、もしくは蛍光体含有層3中で散乱されるため、蛍光体含有層3による波長変換を効率よく進めることができるためと考えられる。更に、該発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、赤色の光を発光する赤色蛍光体を含有する層と、該発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、緑色の光を発光する緑色蛍光体を含有する層と、該発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、青色の光を発光する青色蛍光体を含有する層とを、発光ダイオード素子2側からこの順に積層することにより、カスケード励起を低減でき、蛍光体含有層3による波長変換を効率よく進めることができる。
以下、本発明の白色半導体発光装置の各構成について説明する。
In the present invention, space saving is realized by flip-chip mounting, preferably in a so-called chip-on-board type, in which the wiring board 1 which is a heat dissipation board and the light-emitting diode element 2 are directly connected. Yes. That is, a predetermined number or more of light emitting diode elements 2 can be integrated per unit area. Moreover, by setting it as such an integration density, the fluorescent substance in the fluorescent substance containing layer 3 can be excited efficiently. The reason why a large luminous flux can be obtained from the white semiconductor light emitting device 10 by setting the predetermined density is as follows. Sufficient heat dissipation is possible even at a predetermined density, and a decrease in light emission efficiency of the light emitting diode element can be suppressed. Further, since there is a certain distance between the adjacent light emitting diode elements 2, the phosphor-containing layer 3 is likely to enter the gap, and the excitation efficiency of the phosphor is improved. Further, light emitted from the adjacent light emitting diode element 2 can be reduced from being reabsorbed by the light emitting diode element 2, and the light emitted from the light emitting diode element 2 is absorbed by the phosphor-containing layer 3 to convert the wavelength. Alternatively, since it is scattered in the phosphor-containing layer 3, it is considered that wavelength conversion by the phosphor-containing layer 3 can be efficiently advanced. Further, a layer containing a red phosphor that emits red light that is excited by the light emitted from the light emitting diode element 2 and the green light that is excited by the light emitted from the light emitting diode element 2 are emitted. A green phosphor containing layer and a layer containing a blue phosphor excited by light emitted from the light emitting diode element 2 to emit blue light are laminated in this order from the light emitting diode element 2 side. As a result, cascade excitation can be reduced, and wavelength conversion by the phosphor-containing layer 3 can be efficiently advanced.
Hereinafter, each structure of the white semiconductor light-emitting device of this invention is demonstrated.

1.発光ダイオード素子
(発光波長)
発光ダイオード素子としては、通常ピーク波長300nm以上480nm以下の範囲の光、すなわち近紫外波長領域から青色領域の光を発するものが用いられる。具体的には、紫外線波長を発する紫外発光ダイオード素子(発光ピーク波長300〜400nm)、紫色光を発する紫色発光ダイオード素子(発光ピーク波長400〜440nm)、及び青色光を発する青色発光ダイオード素子(発光ピーク波長440nm〜480nm)等を適用することができる。該発光ダイオード素子は、後述の蛍光体含有層中に含有される蛍光体や蛍光成分(以下、単に「蛍光体」ともいう。)を励起可能な光を発することが可能なものであれば、その種類に特に制限はない。発光ダイオード素子の発する光のピーク波長として、より好ましくは370nm以上であり、さらに好ましくは380nm以上である。またより好ましくは420nm以下であり、さらに好ましくは415nm以下である。
1. Light emitting diode element (emission wavelength)
As the light emitting diode element, a light having a peak wavelength of 300 nm or more and 480 nm or less, that is, a light emitting from the near ultraviolet wavelength region to the blue region is used. Specifically, an ultraviolet light emitting diode element that emits ultraviolet light (emission peak wavelength: 300 to 400 nm), a purple light emitting diode element that emits violet light (emission peak wavelength: 400 to 440 nm), and a blue light emitting diode element that emits blue light (light emission). For example, a peak wavelength of 440 nm to 480 nm can be applied. The light-emitting diode element is capable of emitting light that can excite a phosphor or a fluorescent component (hereinafter also simply referred to as “phosphor”) contained in a phosphor-containing layer described later. There are no particular restrictions on the type. The peak wavelength of light emitted from the light-emitting diode element is more preferably 370 nm or more, and further preferably 380 nm or more. More preferably, it is 420 nm or less, More preferably, it is 415 nm or less.

(単位面積当たりの個数)
白色半導体発光装置内における発光ダイオード素子の単位面積当たりの個数としては、通常16個/cm以上であり、好ましくは20個/cm以上、より好ましくは25個/cm以上である。また通常1000個/cm以下であり、好ましくは625個/cm以下であり、さらに好ましくは400個/cm以下、より好ましくは256個/cm以下である。単位面積当たりの個数を上限値以下とすることにより、白色半導体発光装置から大光束を得やすくなり、また、下限値以上とすることにより、白色半導体発光装置を小型化することが可能となる。単位面積当たりの個数とは、白色半導体発光装置を光取り出し面側から投影した面を観察した際の、単位面積当たりに含まれる発光ダイオード素子の個数とする。
(Number per unit area)
The number of light emitting diode elements per unit area in the white semiconductor light emitting device is usually 16 / cm 2 or more, preferably 20 / cm 2 or more, more preferably 25 / cm 2 or more. Moreover, it is 1000 pieces / cm < 2 > or less normally, Preferably it is 625 pieces / cm < 2 > or less, More preferably, it is 400 pieces / cm < 2 > or less, More preferably, it is 256 pieces / cm < 2 > or less. By setting the number per unit area to be equal to or less than the upper limit value, a large luminous flux can be easily obtained from the white semiconductor light emitting device, and by setting the number per unit area to be equal to or greater than the lower limit value, the white semiconductor light emitting device can be miniaturized. The number per unit area is the number of light emitting diode elements included per unit area when the surface of the white semiconductor light emitting device projected from the light extraction surface side is observed.

また、白色半導体発光装置には、10cm以上の領域に、発光ダイオード素子を49個以上集積することが好ましく、より好ましくは64個以上、さらに好ましくは100個以上であり、特に好ましくは121個以上である。また通常900個以下、好ましくは625個以下、より好ましくは400個以下である。これにより、白色半導体発光装置から大光束を取り出すことが可能となる。なお、複数の発光ダイオード素子は、白色半導体発光装置内にランダムに配置していてもよいが、通常規則的に配置することが高集積化及び発光ダイオード素子の制御の観点から好ましい。特に図1(a)に示すように、発光ダイオード素子2をマトリックス状に配置することが好ましい。 In the white semiconductor light emitting device, it is preferable that 49 or more light emitting diode elements are integrated in a region of 10 cm 2 or more, more preferably 64 or more, further preferably 100 or more, and particularly preferably 121. That's it. Moreover, it is 900 or less normally, Preferably it is 625 or less, More preferably, it is 400 or less. As a result, a large luminous flux can be extracted from the white semiconductor light emitting device. The plurality of light emitting diode elements may be randomly arranged in the white semiconductor light emitting device, but it is usually preferable to regularly arrange them from the viewpoint of high integration and control of the light emitting diode elements. In particular, as shown in FIG. 1A, the light emitting diode elements 2 are preferably arranged in a matrix.

隣接する発光ダイオード素子間の隙間(例えば図1(a)においてt及びt´で表わされる距離;発光ダイオード素子の中心間の距離から発光ダイオード素子の一辺の長さを差し引いた距離)は、例えば白色半導体発光装置を光取り出し面側から投影した面を観察した際における発光ダイオード素子の形状が矩形状であり、矩形の長辺の長さが350μmである場合には、隙間は0.01mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.03mm以上、さらに好ましくは0.05mm以上であり、特に好ましくは0.15mm以上である。また通常2.0mm以下であり、0.4mm以下であることが好ましく、より好ましくは0.3mm以下、さらに好ましくは0.2mm以下である。なお、配線基板に段差が設けられている場合には、各発光ダイオード素子間の隙間の距離は、立体的距離をいうこととし、配線基板の形状に沿って測定される値とする。   A gap between adjacent light emitting diode elements (for example, a distance represented by t and t ′ in FIG. 1A; a distance obtained by subtracting the length of one side of the light emitting diode element from the distance between the centers of the light emitting diode elements) is, for example, When the shape of the light emitting diode element when the surface projected from the light extraction surface side of the white semiconductor light emitting device is observed is a rectangle, and the length of the long side of the rectangle is 350 μm, the gap is 0.01 mm or more. More preferably, it is 0.03 mm or more, More preferably, it is 0.05 mm or more, Most preferably, it is 0.15 mm or more. Moreover, it is 2.0 mm or less normally, it is preferable that it is 0.4 mm or less, More preferably, it is 0.3 mm or less, More preferably, it is 0.2 mm or less. In the case where a step is provided on the wiring board, the distance between the light emitting diode elements is a three-dimensional distance, which is a value measured along the shape of the wiring board.

上記隙間は、白色半導体発光装置を光取り出し面側から投影した面を観察した際における発光ダイオード素子の形状によって適宜選択され、例えば発光ダイオード素子の形状が矩形状である場合には、上記隙間が、矩形の長辺の長さの3%以上であることが好ましく、より好ましくは10%以上、さらに好ましくは20%以上である。また通常500%以下とされ、好ましくは250%以下、さらに好ましくは200%以下である。上記範囲内の隙間を有することにより、白色半導体発光装置から、大光束を得ることが可能となる。   The gap is appropriately selected depending on the shape of the light emitting diode element when the surface of the white semiconductor light emitting device projected from the light extraction surface side is observed. For example, when the shape of the light emitting diode element is rectangular, the gap is The length of the long side of the rectangle is preferably 3% or more, more preferably 10% or more, and still more preferably 20% or more. Further, it is usually 500% or less, preferably 250% or less, and more preferably 200% or less. By having a gap within the above range, a large luminous flux can be obtained from the white semiconductor light emitting device.

さらに、隣接する発光ダイオード素子の中心間距離、すなわち各発光ダイオード素子の中心部から、隣接する発光ダイオード素子の間隔が、0.1mm以上であることが好ましく、より好ましくは0.2mm以上、さらに好ましくは0.3mm以上であり、特に好ましくは0.5mm以上である。また通常2.0mm以下であり、好ましくは1.0mm以下、より好ましくは0.8mm以下である。下限値以上とすることにより、白色半導体発光装置から大光束が得られやすくなる。また上限値以下とすることにより、発光ダイオード素子を高密度に集積することが可能となる。なお、発光ダイオード素子の中心部とは、各発光ダイオード素子を白色半導体発光装置の光取り出し面側から投影した形状の中心部をいうこととし、例えば該投影形状がまた例えば該投影形状が矩形状である場合には、該矩形の対角線の交点をいうこととする。また、隣接する発光ダイオード素子の中心間距離とは、隣接する発光ダイオード素子の中心部どうしの長さが最短になる長さをいうこととする。   Furthermore, the distance between the centers of adjacent light emitting diode elements, that is, the distance between the adjacent light emitting diode elements from the center of each light emitting diode element is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.2 mm or more, Preferably it is 0.3 mm or more, Most preferably, it is 0.5 mm or more. Moreover, it is 2.0 mm or less normally, Preferably it is 1.0 mm or less, More preferably, it is 0.8 mm or less. By setting the lower limit value or more, a large luminous flux can be easily obtained from the white semiconductor light emitting device. Moreover, by setting it as an upper limit value or less, it becomes possible to integrate light emitting diode elements at high density. The central portion of the light emitting diode element means a central portion of the shape in which each light emitting diode element is projected from the light extraction surface side of the white semiconductor light emitting device. For example, the projected shape is also a rectangular shape, for example. Is the intersection of diagonal lines of the rectangle. Further, the distance between the centers of adjacent light emitting diode elements refers to a length that minimizes the length between the central portions of the adjacent light emitting diode elements.

集積実装領域における発光ダイオード素子の面積占有率としては、2%以上が好ましく、より好ましくは5%以上、さらに好ましくは10%以上である。また90%以下が好ましく、より好ましくは80%以下、さらに好ましくは70%以下である。上記占有面積とすることにより、白色半導体発光装置から、効率よく大光束が得られやすい。なお、上記集積実装領域とは、白色半導体発光装置を光取り出し面側から観察した際に、蛍光体含有層により被覆されている、発光ダイオード素子が集積実装された一連の領域をいうこととする。また面積占有率は、白色半導体発光装置を光取り出し面側から観察した際に、該集積実装領域内に存在する各発光ダイオード素子の面積の総和を集積実装領域の面積で除した値とする。   The area occupation ratio of the light emitting diode elements in the integrated mounting region is preferably 2% or more, more preferably 5% or more, and further preferably 10% or more. Moreover, 90% or less is preferable, More preferably, it is 80% or less, More preferably, it is 70% or less. By setting the occupied area, it is easy to efficiently obtain a large luminous flux from the white semiconductor light emitting device. The integrated mounting area refers to a series of areas in which light emitting diode elements are integratedly mounted, which is covered with a phosphor-containing layer when the white semiconductor light emitting device is observed from the light extraction surface side. . The area occupancy is a value obtained by dividing the total area of the light emitting diode elements present in the integrated mounting region by the area of the integrated mounting region when the white semiconductor light emitting device is observed from the light extraction surface side.

また、上記集積実装領域に存在する各発光ダイオード素子の周囲長の総長は、30mm以上が好ましく、より好ましくは50mm以上、さらに好ましくは100mm以上である。また通常1000mm以下が好ましく、より好ましくは500mm以下、さらに好ましくは400mm以下である。上記範囲とすることにより、白色半導体発光装置から、効率よく大光束が得られやすい。なお、各発光ダイオード素子の周囲長とは、白色半導体発光装置を光取り出し面側から観察した際の、各発光ダイオード素子の周囲長をいうこととする。   Further, the total perimeter of each light emitting diode element present in the integrated mounting region is preferably 30 mm or more, more preferably 50 mm or more, and further preferably 100 mm or more. Moreover, 1000 mm or less is preferable normally, More preferably, it is 500 mm or less, More preferably, it is 400 mm or less. By setting it as the above range, it is easy to efficiently obtain a large luminous flux from the white semiconductor light emitting device. The peripheral length of each light emitting diode element means the peripheral length of each light emitting diode element when the white semiconductor light emitting device is observed from the light extraction surface side.

(形状)
発光ダイオード素子の形状(白色半導体発光装置を光取り出し面側から投影した際の形状)としては、例えば矩形状、多角形状等、本発明の効果及び目的を損なわない限り、任意の形状とすることができるが、発光ダイオード素子用基板の加工の容易さの点から、通常矩形状、もしくはそれに近い形状とされる。なお、白色半導体発光装置内に配置される全ての発光ダイオード素子の形状は、同一であってもよく、また異なっていてもよい。
(shape)
The shape of the light-emitting diode element (the shape when the white semiconductor light-emitting device is projected from the light extraction surface side) may be any shape as long as the effects and objects of the present invention are not impaired, for example, a rectangular shape or a polygonal shape. However, from the viewpoint of ease of processing of the light emitting diode element substrate, it is usually in a rectangular shape or a shape close thereto. In addition, the shape of all the light emitting diode elements arrange | positioned in a white semiconductor light-emitting device may be the same, and may differ.

各発光ダイオード素子の面積としては、20000μm以上が好ましく、より好ましくは40000μm以上、さらに好ましくは80000μm以上である。また通常360000μm以下、好ましくは250000μm以下、より好ましくは200000μm以下である。下限値以上とすることにより、フリップ実装により効率よく発光させることができ、上限値以下とすることにより、目的とする単位面積当たりの個数で発光ダイオード素子を配置可能となる。なお、本発明でいう発光ダイオード素子の面積とは、発光ダイオード素子を、白色半導体発光装置の光取り出し面側から投影した形状の面積をいうこととする。 The area of each light-emitting diode element, preferably 20000Myuemu 2 or more, more preferably 40000Myuemu 2 or more, further preferably 80000Myuemu 2 or more. Moreover, it is usually 360,000 μm 2 or less, preferably 250,000 μm 2 or less, more preferably 200000 μm 2 or less. By setting the lower limit value or more, light can be efficiently emitted by flip mounting, and by setting the lower limit value or less, the light emitting diode elements can be arranged in the target number per unit area. Note that the area of the light emitting diode element in the present invention means an area of a shape obtained by projecting the light emitting diode element from the light extraction surface side of the white semiconductor light emitting device.

また、発光ダイオード素子の形状を矩形状(正方形、又は、長方形)とする場合には、一辺の長さが通常100μm以上であり、200μm以上であることが好ましく、より好ましくは250μm以上、さらに好ましくは300μm以上である。また600μm以下であることが好ましく、より好ましくは500μm以下、さらに好ましくは400μm以下である。上記範囲内とすることにより、目的とする単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数で、発光ダイオード素子を配置可能となる。   In addition, when the light emitting diode element is rectangular (square or rectangular), the length of one side is usually 100 μm or more, preferably 200 μm or more, more preferably 250 μm or more, and still more preferably. Is 300 μm or more. Moreover, it is preferable that it is 600 micrometers or less, More preferably, it is 500 micrometers or less, More preferably, it is 400 micrometers or less. By setting it within the above range, the light emitting diode elements can be arranged in the number per unit area per unit area per target unit area.

通常、発光ダイオード素子は、目的とする大きさに発光ダイオード素子用基板等を切断して作製されるが、この切断面の形状に凹凸がある場合、近接して発光ダイオード素子を配置することが難しくなる場合がある。したがって、発光ダイオード素子の側面は、平面性が高いことが好ましい。発光ダイオード素子の側面の平面性を高いものとする方法としては、発光ダイオード素子用基板等の切断を、例えばレーザースクライバー等により行なう方法が挙げられる。   Usually, a light-emitting diode element is manufactured by cutting a light-emitting diode element substrate or the like to a desired size, but if the shape of the cut surface is uneven, the light-emitting diode elements can be arranged close to each other. It can be difficult. Therefore, the side surface of the light emitting diode element is preferably highly planar. As a method for increasing the planarity of the side surface of the light-emitting diode element, a method of cutting the light-emitting diode element substrate or the like with a laser scriber or the like can be given.

(具体例)
上記発光ダイオード素子として具体的には、発光ダイオード(以下、適宜「LED」と略称する。)や半導体レーザダイオード(以下、適宜「LD」と略称する。)等が使用できる。
中でも、発光ダイオード素子としては、発光ダイオード素子用基板上にGaN系化合物半導体層が形成されたGaN系LEDやLDが好ましい。なぜなら、GaN系LEDやLDは、この領域の光を発するSiC系LED等に比し、発光出力や外部量子効率が格段に大きく、後述する蛍光体含有層中の蛍光体と組み合わせることによって、非常に低電力で非常に明るい発光が得られるからである。例えば、20mAの電流負荷に対し、通常GaN系LEDやLDはSiC系の100倍以上の発光強度を有する。GaN系LEDやLDにおいては、AlGaN発光層、GaN発光層、又はInGaN発光層を有しているものが好ましい。GaN系LEDにおいては、それらの中でInGaN発光層を有するものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。GaN系LDにおいては、InGaN層とGaN層の多重量子井戸構造のものが発光強度が非常に強いので、特に好ましい。
(Concrete example)
Specifically, a light emitting diode (hereinafter abbreviated as “LED”) or a semiconductor laser diode (hereinafter abbreviated as “LD”) can be used as the light emitting diode element.
Among them, as the light emitting diode element, a GaN LED or LD in which a GaN compound semiconductor layer is formed on a light emitting diode element substrate is preferable. This is because GaN-based LEDs and LDs have significantly larger light emission output and external quantum efficiency than SiC-based LEDs that emit light in this region, and are combined with phosphors in the phosphor-containing layer described later. This is because very bright light emission can be obtained with low power. For example, for a current load of 20 mA, GaN-based LEDs and LDs usually have a light emission intensity 100 times or more that of SiC-based. GaN-based LEDs and LDs preferably have an Al X Ga Y N light emitting layer, a GaN light emitting layer, or an In X Ga Y N light emitting layer. Among the GaN-based LEDs, those having an In X Ga Y N light emitting layer are particularly preferable because the light emission intensity is very strong. Of the GaN-based LDs, those having a multiple quantum well structure of an In X Ga Y N layer and a GaN layer are particularly preferred because the emission intensity is very strong.

なお、上記においてX+Yの値は通常0.8以上、1.2以下の範囲の値である。GaN系LEDにおいて、これら発光層にZnやSiをドープしたものやドーパント無しのものが発光特性を調節する上で好ましいものである。   In the above, the value of X + Y is usually a value in the range of 0.8 to 1.2. In the GaN-based LED, those in which the light emitting layer is doped with Zn or Si or those without a dopant are preferable for adjusting the light emission characteristics.

GaN系LEDとしては、通常、これら発光層、p層、n層、電極、及び発光ダイオード素子用基板を基本構成要素としたものとすることができ、発光層をn型とp型のAlGaN層、GaN層、又はInGaN層などでサンドイッチにしたヘテロ構造を有しているものが、発光効率が高く、好ましく、さらにヘテロ構造を量子井戸構造にしたものが、発光効率がさらに高く、より好ましい。これらの積層方法は、一般的な発光ダイオード素子の形成方法と同様とすることができる。 As a GaN-based LED, usually, the light emitting layer, the p layer, the n layer, the electrode, and the substrate for the light emitting diode element can be used as basic components, and the light emitting layer is composed of n-type and p-type Al X. Those having a heterostructure sandwiched between Ga Y N layers, GaN layers, In X Ga Y N layers, etc. have high luminous efficiency, and those having a hetero structure in a quantum well structure emit light. Higher efficiency and more preferable. These stacking methods can be the same as the general method for forming a light-emitting diode element.

また、本発明に用いられる発光ダイオード素子は、動作時の電力量が1素子あたり通常5W以下、好ましくは4W以下、更に好ましくは3W以下であり、通常0.060W以上、好ましくは0.065W以上、更に好ましくは0.070W以上である。動作時の電力量が小さすぎると光出力が総じて少なくなりコスト的にも不利となる傾向があり、大きすぎると放熱が困難となり、蛍光体や、蛍光体含有層中に含まれる封止剤、発光ダイオード素子等が熱劣化したり電極マイグレーションによる故障を誘起する可能性がある。またこれらにより、得られる白色半導体発光装置の寿命が短くなる可能性がある。   The light-emitting diode element used in the present invention has a power consumption during operation of usually 5 W or less, preferably 4 W or less, more preferably 3 W or less, usually 0.060 W or more, preferably 0.065 W or more. More preferably, it is 0.070 W or more. If the amount of power during operation is too small, the light output generally tends to be low and disadvantageous in terms of cost, and if it is too large, it is difficult to dissipate the phosphor, and the sealing agent contained in the phosphor and the phosphor-containing layer, There is a possibility that a light emitting diode element or the like is thermally deteriorated or a failure due to electrode migration is induced. Moreover, the lifetime of the obtained white semiconductor light-emitting device may become short by these.

本発明の白色半導体発光装置において、上記発光ダイオード素子は、配線基板に直接実装される。上記発光ダイオード素子と、後述する配線基板との接続方法は特に制限はなく、例えば発光ダイオード素子用基板がSiCやGaNなど導電性材料である場合には、例えば上面の電極を1個とする(シングルワイヤボンディング)構成とすることができる。また発光ダイオード素子用基板をサファイアなどの低屈折率絶縁性材料とする場合には、例えば発光層を上面、発光ダイオード素子用基板を下面とし、後述する配線基板に接着した後、発光層にp、n2個の電極を設けて金線等で基板にボンディングする(ダブルワイヤボンディング)構成、または発光層を下面、発光ダイオード素子用基板側を上面とし、後述する配線基板に接合する(フリップチップ実装)構成等とすることができる。   In the white semiconductor light emitting device of the present invention, the light emitting diode element is directly mounted on a wiring board. The method for connecting the light emitting diode element and the wiring board described later is not particularly limited. For example, when the light emitting diode element substrate is made of a conductive material such as SiC or GaN, the number of electrodes on the upper surface is one (for example, Single wire bonding) configuration. When the light emitting diode element substrate is made of a low refractive index insulating material such as sapphire, for example, the light emitting layer is the upper surface and the light emitting diode element substrate is the lower surface. , N2 electrodes are provided and bonded to the substrate with a gold wire or the like (double wire bonding), or the light emitting layer is the bottom surface and the light emitting diode element substrate side is the top surface and is bonded to a wiring substrate described later (flip chip mounting) ) And the like.

本発明においては上記の構成の中でも、発光ダイオード素子を配線基板に直接、フリップチップ実装する構成が好ましい。これにより、容易に省スペース化を図ることができる。   In the present invention, among the above configurations, a configuration in which the light-emitting diode element is directly flip-chip mounted on the wiring board is preferable. Thereby, space saving can be achieved easily.

また、発光ダイオード素子の使用目的に応じ、発光ダイオード素子の発光面及びその側面に向けて出射する光の割合を調整してもよい。これらは、発光ダイオード素子の発光面や側面のカット形状により制御することができる。例えば発光ダイオード素子側面を、発光層から出射する光の全反射を抑制する形状にカッティングすることにより、側面へ向けて出射する光の割合が多くなり光取り出し効率を向上させること等も可能である。   Further, the ratio of the light emitted toward the light emitting surface and the side surface of the light emitting diode element may be adjusted according to the purpose of use of the light emitting diode element. These can be controlled by the cut shape of the light emitting surface or side surface of the light emitting diode element. For example, by cutting the side surface of the light emitting diode element into a shape that suppresses total reflection of light emitted from the light emitting layer, it is possible to increase the ratio of light emitted toward the side surface and improve light extraction efficiency. .

2.配線基板
本発明の白色半導体発光装置における配線基板は、配線パターンを有するものであれば、特に制限はなく、例えば、絶縁性の基板またはフィルム上に、金属からなるプリント配線が施されたものであり、絶縁性の基板またはフィルムの配線と反対側の面は金属板と貼り合わせた構造等とすることができる。
2. Wiring Substrate The wiring substrate in the white semiconductor light emitting device of the present invention is not particularly limited as long as it has a wiring pattern. For example, a printed wiring made of metal is applied on an insulating substrate or film. In addition, the surface of the insulating substrate or the side opposite to the wiring of the film can be a structure in which it is bonded to a metal plate.

図4〜図7に、配線基板の例を示す概略平面図を示す。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。図4〜図7は、窒化アルミ等の絶縁性基板(図示せず)に、配線パターン10をめっきにより設けた例を示すものである。また、図4〜図7において示す寸法の単位はmmである。図4〜図7の配線基板においては、11個×11個の発光ダイオード素子が実装されるものとされ、発光ダイオード素子の実装位置としては、例えば図4のaで示される配線パターンの四辺形の一辺の中間位置に形成される四辺形パターン(凸部)を跨るよう(図中、aは3箇所しか指し示していないが、その他のパターンにおいても同様である。)にそれぞれ実装される。四辺形の一辺が四辺形パターン(凸部)を有することにより、フリップ実装する発光ダイオード素子の位置を認識することが容易にすることができる。また、電極の間隔を四辺形の一辺として短くすると配線パターンの精度上難しいところ、凸部を設けることにより電極の間隔を四辺形の間隔よりも短くすることができる。図4は、隣接する発光ダイオード素子の中心間距離が2.0mmの場合であり、図5は、1.5mmの場合、図6は1.0mmの場合、図7は0.6mmの場合である。図4〜図7の配線基板では、図示していないが、内部で並列配線等も可能である。   4 to 7 are schematic plan views showing examples of the wiring board. However, the present invention is not limited to these. 4 to 7 show examples in which a wiring pattern 10 is provided by plating on an insulating substrate (not shown) such as aluminum nitride. Moreover, the unit of the dimension shown in FIGS. 4-7 is mm. 4 to 7, 11 × 11 light emitting diode elements are mounted, and the mounting position of the light emitting diode elements is, for example, a quadrilateral of the wiring pattern shown by a in FIG. 4. Are mounted so as to straddle a quadrilateral pattern (convex portion) formed at an intermediate position of one side (in the figure, a indicates only three places, but the same applies to other patterns). Since one side of the quadrilateral has a quadrilateral pattern (convex portion), the position of the light-emitting diode element to be flip-mounted can be easily recognized. In addition, it is difficult in terms of the accuracy of the wiring pattern to shorten the interval between the electrodes as one side of the quadrilateral. However, the interval between the electrodes can be made shorter than the interval between the quadrilaterals by providing the convex portions. 4 shows the case where the distance between the centers of adjacent light emitting diode elements is 2.0 mm, FIG. 5 shows the case of 1.5 mm, FIG. 6 shows the case of 1.0 mm, and FIG. 7 shows the case of 0.6 mm. is there. Although not shown in the wiring boards of FIGS. 4 to 7, parallel wiring or the like is also possible inside.

(絶縁性の基板)
絶縁性の基板またはフィルムとしては、例えばセラミック基板や、樹脂基板、ガラスエポキシ基板、樹脂中にフィラーを含有する複合樹脂基板等が挙げられる。特に、発光ダイオード素子の発熱を効率よく放熱するためには、配線基板が放熱基板であることが好ましい。放熱基板としては、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のセラミック基板、高熱伝導性を有するフィラーを含有する複合樹脂基板などを好適に用いることができる。
(Insulating substrate)
Examples of the insulating substrate or film include a ceramic substrate, a resin substrate, a glass epoxy substrate, and a composite resin substrate containing a filler in the resin. In particular, in order to efficiently dissipate heat generated by the light emitting diode element, it is preferable that the wiring board is a heat dissipation board. As the heat dissipation substrate, for example, a ceramic substrate such as alumina or aluminum nitride, a composite resin substrate containing a filler having high thermal conductivity, or the like can be suitably used.

また絶縁性の基板の形状は、平板状に限定されるものではなく、白色半導体発光装置の種類や用途等に合わせて、種々の形状を採用することができる。例えば絶縁性の基板に段差を設けてもよい。具体的には、各発光ダイオード素子を実装する領域が凹部、各発光ダイオード素子間の領域が凸部となるような基板が挙げられ、この場合、隣接する発光ダイオード素子どうしの間で光が再吸収されてしまうこと等がないものとすることができ、より大光束が得られる。基板に段差を設ける方法としては、一般的な方法を用いることができ、例えば基板を積層することにより設けることができる。   The shape of the insulating substrate is not limited to a flat plate shape, and various shapes can be adopted according to the type and application of the white semiconductor light emitting device. For example, a step may be provided on an insulating substrate. Specifically, there is a substrate in which the region where each light emitting diode element is mounted is a concave portion and the region between each light emitting diode element is a convex portion. In this case, light is retransmitted between adjacent light emitting diode elements. It can be assumed that there is no absorption, and a larger luminous flux can be obtained. As a method of providing a step on the substrate, a general method can be used. For example, the step can be provided by stacking the substrates.

また、絶縁性の基板上には、発光ダイオード素子から発光される光を反射するための反射部材が形成されていてもよい。反射部材は、本発明の目的及び効果を損なわない位置であれば特にその形成位置や形状に制限はない。反射部材としては、例えば後述する配線パターンと同時にプリントされた金属からなる層等であってもよく、またセラミック、銀、アルミニウムなどの金属やコバール、銀−白金、銀−パラジウム等の合金、白色ソルダーレジスト等からなる層等であってもよい。またこれらは組み合わせて用いられてもよい。   A reflective member for reflecting the light emitted from the light emitting diode element may be formed on the insulating substrate. The reflecting member is not particularly limited in its formation position and shape as long as it does not impair the object and effect of the present invention. The reflective member may be, for example, a layer made of a metal printed at the same time as a wiring pattern described later, or a metal such as ceramic, silver, or aluminum, or Kovar, an alloy such as silver-platinum or silver-palladium, or white. It may be a layer made of a solder resist or the like. These may be used in combination.

さらに、絶縁性の基板上には発光ダイオード素子から発生する熱を放熱させるための放熱部材が形成されていても良い。放熱部材は例えば銅、アルミニウムなどの金属からなる層等であって良く、また高放熱性の金属やセラミックスフィラーを高密度に分散した樹脂等であっても良い。   Furthermore, a heat radiating member for radiating heat generated from the light emitting diode element may be formed on the insulating substrate. The heat radiating member may be, for example, a layer made of a metal such as copper or aluminum, or may be a resin in which a high heat radiating metal or a ceramic filler is dispersed at a high density.

(配線パターン)
配線パターンは特に制限はなく、白色半導体発光装置の種類や目的等に合わせて、適宜選択され、例えばパッドパターン、給電ランドパターン、及びこれらをつなぐパターン等からできる。
(Wiring pattern)
The wiring pattern is not particularly limited and may be appropriately selected according to the type and purpose of the white semiconductor light emitting device, and may be, for example, a pad pattern, a power feeding land pattern, and a pattern connecting them.

給電ランドパターンは通常、集積実装領域の外側、すなわち蛍光体含有層により覆われない領域に形成され、外部電源と電気的に接続され、外部電源から給電を受けるために用いられる。またパッドパターンは、上述した複数の発光ダイオード素子に対応して複数設けられ、発光ダイオード素子側の電極と接続される。また、給電ランドパターン及びパッドパターンは導線パターンを介して接続される。これらのパターンの形状は、目的に合わせて適宜選択され、例えば多層配線等としてもよい   The power feeding land pattern is usually formed outside the integrated mounting region, that is, a region not covered with the phosphor-containing layer, and is electrically connected to an external power source and used to receive power from the external power source. A plurality of pad patterns are provided corresponding to the plurality of light emitting diode elements described above, and are connected to the electrodes on the light emitting diode element side. In addition, the power feeding land pattern and the pad pattern are connected via a conductor pattern. The shape of these patterns is appropriately selected according to the purpose, and may be, for example, a multilayer wiring or the like.

ここで、上述したように、発光ダイオード素子をマトリックス状に配置する場合には、直並列(直列及び並列を併用して接続する)パターンとすることが、駆動電圧等及び発光ダイオード素子の制御の面から好ましい。このような方法としては、例えばマトリックス状に配置された発光ダイオード素子の行方向を直列、列方向を並列に接続する方法等が挙げられる。
なお、直列に接続する際の電圧は、各発光ダイオードのVf値に直列数を乗じた値となることから、電圧が通常300V未満、好ましくは250V未満となるように発光ダイオード素子を接続することが好ましい。
Here, as described above, when the light emitting diode elements are arranged in a matrix, it is possible to use a pattern in series and parallel (connected in series and parallel) to control the driving voltage and the light emitting diode elements. From the aspect, it is preferable. Examples of such a method include a method in which the row directions of light emitting diode elements arranged in a matrix are connected in series and the column directions are connected in parallel.
In addition, since the voltage at the time of connecting in series is a value obtained by multiplying the Vf value of each light emitting diode by the number of series, the light emitting diode elements should be connected so that the voltage is usually less than 300V, preferably less than 250V. Is preferred.

本発明において、配線パターンに用いられる材料として好ましいものとしては、反射率が高いものであることが好ましい。具体的には、波長400nmの光の反射率が70%以上であることが好ましく、より好ましくは75%以上、さらに好ましくは80%以上である。これにより、白色半導体発光装置の輝度を良好なものとすることができる。   In the present invention, it is preferable that the material used for the wiring pattern has a high reflectance. Specifically, the reflectance of light having a wavelength of 400 nm is preferably 70% or more, more preferably 75% or more, and further preferably 80% or more. Thereby, the brightness | luminance of a white semiconductor light-emitting device can be made favorable.

上記反射率の測定方法は、積分球等を用いて正反射光とともに拡散反射光も含めて測定する方法が好ましく、例えばコニカミノルタセンシング株式会社製分光測色計CM2600d等を用いて測定することが出来る。   The method of measuring the reflectance is preferably a method that uses an integrating sphere or the like to include both regular reflection light and diffuse reflection light. For example, the reflectance can be measured using a spectrocolorimeter CM2600d manufactured by Konica Minolta Sensing Co., Ltd. I can do it.

また、配線パターンに用いられる材料としては、通常、金、銀、銅、アルミニウム等が挙げられ、中でも金、銀、銅が輝度向上や輝度の維持効果を得やすいという面から好ましい。これらは1種のみを用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。   Moreover, as a material used for a wiring pattern, gold | metal | money, silver, copper, aluminum etc. are normally mentioned, Among these, gold | metal | money, silver, and copper are preferable from the surface that the brightness | luminance improvement and the maintenance effect of a brightness | luminance are easy to be acquired. These may use only 1 type and may use it in combination of 2 or more type.

3.蛍光体含有層
本願発明の蛍光体含有層は、上述の配線基板及び発光ダイオード素子を被覆し、発光ダイオード素子から放射される光によって励起されて発光する蛍光体を含有するものであれば、その種類は特に制限はない。通常、発光ダイオード素子及び配線基板を封止するための封止部材、及び上記発光ダイオード素子から発せられる光を吸収し、任意の波長に波長変換する無機または有機の蛍光体を含有するものとすることができる。またさらに、蛍光体含有層は必要に応じチキソ剤や屈折率調整剤、光拡散剤等を含有していてもよい。
3. Phosphor-containing layer The phosphor-containing layer of the present invention covers the wiring board and the light-emitting diode element described above, and includes a phosphor that emits light when excited by light emitted from the light-emitting diode element. There is no particular limitation on the type. Usually, a sealing member for sealing a light emitting diode element and a wiring board, and an inorganic or organic phosphor that absorbs light emitted from the light emitting diode element and converts the wavelength to an arbitrary wavelength are included. be able to. Furthermore, the phosphor-containing layer may contain a thixotropic agent, a refractive index adjusting agent, a light diffusing agent, and the like as necessary.

発光ダイオード素子の発光波長が紫外または紫の場合は、蛍光体として赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体を用いることによりRGB(赤色と緑色と青色)の3原色の光を発生させる、または、BY(青色と黄色)、RG(赤色と緑色)などの補色関係にある波長の光を発生させることにより、白色光を得ることができる。発光ダイオード素子の発光波長が青の場合には、黄色蛍光体によりY(黄色)の光を発生させる、または、赤色蛍光体と緑色蛍光体によりRG(赤色と緑色)の光を発生させ(目的等に応じて、さらに黄色蛍光体によりY(黄色)の光を発生させてもよい)、発光ダイオード素子の青色発光との混色により白色光を得る。   When the emission wavelength of the light emitting diode element is ultraviolet or purple, light of three primary colors of RGB (red, green and blue) is generated by using a red phosphor, a green phosphor and a blue phosphor as a phosphor, or , BY (blue and yellow), RG (red and green), and the like, white light can be obtained by generating light having a complementary color relationship. When the emission wavelength of the light emitting diode element is blue, yellow (Y) light is generated by the yellow phosphor, or RG (red and green) light is generated by the red phosphor and the green phosphor (purpose) Depending on the above, Y (yellow) light may be further generated by the yellow phosphor), and white light is obtained by mixing with the blue light emission of the light emitting diode element.

蛍光体含有層の膜厚は、通常20μm以上、好ましくは50μm以上、さらに好ましくは75μm以上である。また通常3000μm以下、好ましくは2000μm以下、さらに好ましくは1500μm以下である。これにより、励起光の吸収及び蛍光体同士の再吸収を防止することができる。なお、蛍光体含有層が、複数層が積層された層構成とされている場合には、これらの各膜厚が、上記範囲であることが好ましい。   The film thickness of the phosphor-containing layer is usually 20 μm or more, preferably 50 μm or more, and more preferably 75 μm or more. Moreover, it is 3000 micrometers or less normally, Preferably it is 2000 micrometers or less, More preferably, it is 1500 micrometers or less. Thereby, absorption of excitation light and reabsorption of phosphors can be prevented. In the case where the phosphor-containing layer has a layer structure in which a plurality of layers are laminated, it is preferable that each of these film thicknesses is in the above range.

蛍光体含有層の形状としては、上記配線基板及び発光ダイオード素子を封止可能な形状であれば特に制限はないが、特に、例えば図3に示すように、隣接する発光ダイオード素子2どうしの隙間に蛍光体含有層(3R、3G、及び3B)が入り込む形状であること好ましい。   The shape of the phosphor-containing layer is not particularly limited as long as the wiring board and the light-emitting diode element can be sealed. Particularly, for example, as shown in FIG. 3, the gap between adjacent light-emitting diode elements 2 is not limited. It is preferable that the phosphor-containing layer (3R, 3G, and 3B) is in a shape.

また蛍光体含有層の層構成についても、本発明の目的及び効果を損なわない限り特に制限はなく、例えば、蛍光体含有層の一実施形態としては、図1(b)に示すような、少なくとも1種、好ましくは複数種の蛍光体を含有する単一の層3とすることができる。これらの蛍光体は蛍光体含有層中に均一に、あるいは連続した濃度分布を持って含有される。   Further, the layer structure of the phosphor-containing layer is not particularly limited as long as the object and effect of the present invention are not impaired. For example, as an embodiment of the phosphor-containing layer, at least as shown in FIG. A single layer 3 containing one kind, preferably a plurality of kinds of phosphors can be formed. These phosphors are contained in the phosphor-containing layer uniformly or with a continuous concentration distribution.

上記蛍光体含有層が発光色(発光波長ピーク)の異なる複数種の蛍光体を含有しており、特に、その蛍光体が、点灯使用条件において電気、熱、および光に対して不安定な特定の蛍光体を含む場合には、その特定の蛍光体のみを発光ダイオード素子から離し、他の安定な蛍光体を発光ダイオード素子近傍に配置した層構造としても良い。   The phosphor-containing layer contains a plurality of types of phosphors having different emission colors (emission wavelength peaks), and in particular, the phosphors are unstable with respect to electricity, heat, and light under lighting use conditions. When the phosphor is included, a layer structure in which only the specific phosphor is separated from the light emitting diode element and another stable phosphor is disposed in the vicinity of the light emitting diode element may be employed.

また、蛍光体含有層の他の実施形態としては、例えば図2及び3に示すように、上記発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、赤色の光を発光する赤色蛍光体を含有する層3R(以下、適宜「赤色蛍光体含有層」ともいう。)と、上記発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、緑色の光を発光する緑色蛍光体を含有する層3G(以下、適宜「緑色蛍光体含有層」ともいう。)と、上記発光ダイオード素子2から放射される光によって励起され、青色の光を発光する青色蛍光体を含有する層3B(以下、適宜「青色蛍光体含有層」ともいう。)とが積層されているものとすることができる。上記各色蛍光体含有層の積層順は、本発明の目的及び効果を損なわない限り特に制限はないが、特に、発光ダイオード素子2側から、赤色蛍光体含有層3R、緑色蛍光体含有層3G、及び青色蛍光体含有層3Bがこの順に積層されていることが発光効率や、白色半導体発光装置の発光色の演色性の面から特に好ましい。蛍光体による変換後の波長が短波長である蛍光体含有層が発光ダイオード素子側に配置されると、該変換後の波長の光が、より表面側の蛍光体含有層の蛍光体の励起に寄与してしまうことがある。   As another embodiment of the phosphor-containing layer, for example, as shown in FIGS. 2 and 3, the phosphor-containing layer contains a red phosphor that is excited by light emitted from the light-emitting diode element 2 and emits red light. Layer 3R (hereinafter also referred to as “red phosphor-containing layer” as appropriate) and layer 3G (hereinafter, referred to as “red phosphor containing layer”) containing green phosphor that is excited by light emitted from the light emitting diode element 2 and emits green light. And a layer 3B containing a blue phosphor that is excited by light emitted from the light emitting diode element 2 and emits blue light (hereinafter referred to as “blue phosphor” as appropriate). It is also referred to as a “containing layer”). The order of lamination of the above-described color phosphor-containing layers is not particularly limited as long as the object and effect of the present invention are not impaired, but in particular, from the light emitting diode element 2 side, the red phosphor-containing layer 3R, the green phosphor-containing layer 3G, And the blue phosphor-containing layer 3B are particularly preferably laminated in this order from the viewpoint of luminous efficiency and color rendering properties of the luminescent color of the white semiconductor light emitting device. When the phosphor-containing layer whose wavelength after conversion by the phosphor is a short wavelength is arranged on the light emitting diode element side, the light of the wavelength after the conversion is used to excite the phosphor of the phosphor-containing layer on the surface side. May contribute.

なお、本発明においては、蛍光体含有層と発光ダイオード素子との間に、実質的に蛍光体を含有せず、発光ダイオード素子からの光の波長を変えることなく、発光ダイオード素子より発せられた光を蛍光体含有層へ導く導光層等を形成してもよい。発光ダイオード素子と蛍光体含有層との間に導光層を介在させることにより、発光ダイオード素子を直接蛍光体含有層で覆う層構造の白色半導体発光装置に比べ、蛍光体を発光ダイオード素子から離して配することができる。その結果、蛍光体の紫外線による劣化を低減することができ、長期間、安定した機能を有する白色半導体発光装置とすることができる。また、導光層は実質的に蛍光体を含有しないので、発光ダイオード素子の発熱等により導光層の温度が上昇しても、蛍光体に与える影響は少ない。よって、温度による蛍光体の劣化も抑制することができる。導光層として具体的には、後述する封止部材を含有する層等とすることができる。導光層中には、必要に応じてチキソ剤や屈折率調整剤、光拡散剤等を含有していてもよい。   In the present invention, the phosphor is substantially not contained between the phosphor-containing layer and the light-emitting diode element, and is emitted from the light-emitting diode element without changing the wavelength of light from the light-emitting diode element. A light guide layer or the like that guides light to the phosphor-containing layer may be formed. By interposing a light guide layer between the light emitting diode element and the phosphor containing layer, the phosphor is separated from the light emitting diode element as compared with a white semiconductor light emitting device having a layer structure in which the light emitting diode element is directly covered with the phosphor containing layer. Can be arranged. As a result, deterioration of the phosphor due to ultraviolet rays can be reduced, and a white semiconductor light emitting device having a stable function for a long time can be obtained. Further, since the light guide layer substantially does not contain a phosphor, even if the temperature of the light guide layer rises due to heat generation of the light emitting diode element, the influence on the phosphor is small. Therefore, deterioration of the phosphor due to temperature can also be suppressed. Specifically, the light guide layer may be a layer containing a sealing member to be described later. The light guide layer may contain a thixotropic agent, a refractive index adjusting agent, a light diffusing agent, or the like as necessary.

(封止部材)
蛍光体含有層に用いる封止部材は特に限定されず、通常、配線基板及び発光ダイオード素子を覆ってモールディングすることのできる硬化性材料を用いることができる。硬化性材料とは、流体状の材料であって、何らかの硬化処理を施すことにより硬化する材料のことをいう。ここで、流体状とは、例えば液状又はゲル状のことをいう。
(Sealing member)
The sealing member used for the phosphor-containing layer is not particularly limited, and a curable material that can be molded over the wiring board and the light-emitting diode element can be usually used. The curable material is a fluid material that is cured by performing some kind of curing treatment. Here, the fluid state means, for example, a liquid state or a gel state.

硬化性材料としては、無機系材料及び有機系材料並びに両者の混合物のいずれを用いることも可能である。
無機系材料としては、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマー若しくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合して成る溶液、またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料(例えばシロキサン結合を有する無機系材料)等を挙げることができる。
As the curable material, any of an inorganic material, an organic material, and a mixture of both can be used.
As the inorganic material, for example, a solution obtained by hydrolytic polymerization of a solution containing a metal alkoxide, a ceramic precursor polymer or a metal alkoxide by a sol-gel method, or a combination thereof is solidified (for example, a siloxane bond). Inorganic materials having

一方、有機系材料としては、例えば、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等が挙げられる。具体例を挙げると、ポリ(メタ)アクリル酸メチル等の(メタ)アクリル樹脂;ポリスチレン、スチレン−アクリロニトリル共重合体等のスチレン樹脂;ポリカーボネート樹脂;ポリエステル樹脂;フェノキシ樹脂;ブチラール樹脂;ポリビニルアルコール;エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート等のセルロース系樹脂;エポキシ樹脂;フェノール樹脂;シリコーン樹脂等が挙げられる。   On the other hand, examples of the organic material include a thermosetting resin and a photocurable resin. Specific examples include (meth) acrylic resins such as poly (meth) acrylic acid methyl; styrene resins such as polystyrene and styrene-acrylonitrile copolymers; polycarbonate resins; polyester resins; phenoxy resins; butyral resins; Cellulose resins such as cellulose acetate and cellulose acetate butyrate; epoxy resins; phenol resins; silicone resins and the like.

従来、白色半導体発光装置用の蛍光体分散材料としては、一般的にエポキシ樹脂が用いられてきたが、本発明においては特に、発光ダイオード素子からの発光に対して劣化が少なく、耐熱性にも優れる珪素含有化合物を使用することが好ましい。   Conventionally, an epoxy resin has been generally used as a phosphor dispersion material for a white semiconductor light emitting device. However, in the present invention, there is little deterioration with respect to light emission from the light emitting diode element, and heat resistance is also improved. It is preferred to use an excellent silicon-containing compound.

珪素含有化合物とは分子中に珪素原子を有する化合物をいい、ポリオルガノシロキサン等の有機材料(シリコーン系材料)、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素等の無機材料、及びホウケイ酸塩、ホスホケイ酸塩、アルカリケイ酸塩等のガラス材料を挙げることができる。中でも、透明性、接着性、ハンドリングの容易さや、硬化物が応力緩和力を有する点から、シリコーン系材料が好ましい。半導体発光装置用シリコーン樹脂に関しては例えば特開平10−228249号公報や特許2927279号公報、特開2001−36147号公報などで封止剤への使用、特開2000−123981号公報において波長調整コーティングへの使用が試みられている。   A silicon-containing compound refers to a compound having a silicon atom in the molecule, organic materials such as polyorganosiloxane (silicone-based materials), inorganic materials such as silicon oxide, silicon nitride, and silicon oxynitride, and borosilicates and phosphosilicates. Examples thereof include glass materials such as salts and alkali silicates. Among these, silicone materials are preferable from the viewpoint of transparency, adhesiveness, ease of handling, and the point that the cured product has stress relaxation force. Regarding silicone resins for semiconductor light emitting devices, for example, use as a sealant in JP-A-10-228249, JP-A-2927279, JP-A-2001-36147, etc., and JP-A 2000-123981 to wavelength adjustment coating. The use of is being tried.

光取り出し効率の面から、蛍光体含有層に含有される樹脂は膜厚1mmでの350nm以上500nm以下の発光波長における光透過率が、80%以上であることが好ましく、より好ましくは85%以上であり、また通常98%以下である。   From the aspect of light extraction efficiency, the resin contained in the phosphor-containing layer preferably has a light transmittance of 80% or more, more preferably 85% or more at an emission wavelength of 350 nm to 500 nm at a film thickness of 1 mm. It is usually 98% or less.

封止部材には、本発明の効果を著しく損なわない限り、上記の無機系材料及び/又は有機系材料などに、更にその他の成分を混合して用いることも可能である。なお、その他の成分は、1種のみを用いてもよく、2種以上を任意の組み合わせ及び比率で併用してもよい。   As long as the effect of the present invention is not significantly impaired, the sealing member can be used by further mixing other components with the above-described inorganic material and / or organic material. In addition, only 1 type may be used for another component and it may use 2 or more types together by arbitrary combinations and ratios.

(蛍光体)
本発明の白色半導体発光装置に用いられる蛍光体は、上述の発光ダイオード素子からの光、すなわち近紫外光により励起される下記の赤色、黄色、緑色、および青色蛍光体等が挙げられ、これらより選択される1種以上を単独で、または2種以上を任意の組み合わせおよび任意の比率で使用することができる。
(Phosphor)
Examples of the phosphor used in the white semiconductor light-emitting device of the present invention include the following red, yellow, green, and blue phosphors excited by light from the light-emitting diode element, that is, near-ultraviolet light. One or more selected can be used alone, or two or more can be used in any combination and in any ratio.

蛍光体の組成には特に制限はないが、母体結晶となる、Y、YVO、ZnSiO、YAl12、SrSiO等に代表される金属酸化物、(Ca,Sr)AlSiN等に代表される金属窒化物、Ca(POCl等に代表されるリン酸塩及びZnS、SrS、CaS等に代表される硫化物、YS、LaS等に代表される酸硫化物等にCe、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb等の希土類金属のイオンやAg、Cu、Au、Al、Mn、Sb等の金属のイオンを付活元素又は共付活元素として組み合わせたものが挙げられる。表1に、好ましい結晶母体の具体例を示す。 There is no particular limitation on the composition of the phosphor, but a metal oxide represented by Y 2 O 3 , YVO 4 , Zn 2 SiO 4 , Y 3 Al 5 O 12 , Sr 2 SiO 4, etc., which becomes a base crystal, Metal nitrides typified by (Ca, Sr) AlSiN 3 and the like, phosphates typified by Ca 5 (PO 4 ) 3 Cl and the like, sulfides typified by ZnS, SrS, CaS and the like, Y 2 O 2 Rare earth metal ions such as Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Ag, Cu, and the like such as oxysulfides represented by S, La 2 O 2 S, etc. , Au, Al, Mn, Sb, and other metal ions may be combined as activators or coactivators. Table 1 shows specific examples of preferred crystal matrixes.

なお、本発明の例示では、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。例えば、「YSiO:Ce3+」、「YSiO:Tb3+」及び「YSiO:Ce3+,Tb3+」を「YSiO:Ce3+,Tb3+」と、「LaS:Eu」、「YS:Eu」及び「(La,Y)S:Eu」を「(La,Y)S:Eu」とまとめて示している。省略箇所はカンマ(,)で区切って示す。 In the illustration of the present invention, phosphors that are different only in part of the structure are omitted as appropriate. For example, “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ ”, “Y 2 SiO 5 : Tb 3+ ” and “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ” are changed to “Y 2 SiO 5 : Ce 3+ , Tb 3+ ”, “ “La 2 O 2 S: Eu”, “Y 2 O 2 S: Eu” and “(La, Y) 2 O 2 S: Eu” are collectively shown as “(La, Y) 2 O 2 S: Eu”. ing. Omitted parts are separated by commas (,).

Figure 2011159770
Figure 2011159770

但し、上記の母体結晶及び付活元素又は共付活元素は、元素組成には特に制限はなく、同族の元素と一部置き換えることもでき、得られた蛍光体は近紫外光を吸収して可視光を発するものであれば用いることが可能である。   However, the parent crystal and the activator element or coactivator element are not particularly limited in element composition, and can be partially replaced with elements of the same family, and the obtained phosphor absorbs near ultraviolet light. Any material that emits visible light can be used.

具体的には、蛍光体として以下に挙げるものを用いることが可能であるが、これらはあくまでも例示であり、本発明で使用できる蛍光体はこれらに限られるものではない。なお、以下の例示では、前述の通り、構造の一部のみが異なる蛍光体を、適宜省略して示している。   Specifically, the following phosphors can be used, but these are merely examples, and phosphors that can be used in the present invention are not limited to these. In the following examples, as described above, phosphors that differ only in part of the structure are omitted as appropriate.

[橙色ないし赤色蛍光体]
橙色ないし赤色蛍光体としては、本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。
この際、同色併用蛍光体である橙色ないし赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常570nm以上、好ましくは580nm以上、より好ましくは585nm以上、また、通常780nm以下、好ましくは700nm以下、より好ましくは680nm以下の波長範囲にあることが好適である。
[Orange to red phosphor]
Any orange or red phosphor can be used as long as the effects of the present invention are not significantly impaired.
At this time, the emission peak wavelength of the orange to red phosphor, which is the same color combination phosphor, is usually 570 nm or more, preferably 580 nm or more, more preferably 585 nm or more, and usually 780 nm or less, preferably 700 nm or less, more preferably 680 nm. It is preferable to be in the following wavelength range.

以上の中でも、赤色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr)S:Eu、(La,Y)S:Eu、Eu(ジベンゾイルメタン)・1,10−フェナントロリン錯体等のβ−ジケトン系Eu錯体、カルボン酸系Eu錯体、KSiF:Mnが好ましく、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Sr,Ca)AlSi(N,O):Eu、(La,Y)S:Eu、KSiF:Mnがより好ましい。 Among these, as red phosphors, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, (Ca, Sr, Ba) Si (N, O) 2 : Eu, (Ca, Sr , Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Ca, Sr) S: Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, Eu (dibenzoylmethane) ) 3 · 1,10-phenanthroline complexes of β- diketone Eu complex, a carboxylic acid Eu complex, K 2 SiF 6: Mn is preferred, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8: Eu, (Sr, Ca) AlSi (N, O): Eu, (La, Y) 2 O 2 S: Eu, and K 2 SiF 6 : Mn are more preferable.

また、橙色蛍光体としては、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Ca,Sr,Ba)Si(N,O):Eu、(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Ceが好ましい。 As the orange phosphor, (Sr, Ba) 3 SiO 5 : Eu, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 2 Si 5 (N, O) 8 : Eu, ( Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Ce is preferred.

[青色蛍光体]
青色蛍光体を使用する場合、当該青色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常420nm以上、好ましくは430nm以上、より好ましくは440nm以上、また、通常500nm未満、好ましくは490nm以下、より好ましくは480nm以下、さらに好ましくは470nm以下、特に好ましくは460nm以下の波長範囲にあることが好適である。
[Blue phosphor]
When using blue fluorescent substance, the said blue fluorescent substance can use arbitrary things, unless the effect of this invention is impaired remarkably. At this time, the emission peak wavelength of the blue phosphor is usually 420 nm or more, preferably 430 nm or more, more preferably 440 nm or more, and usually less than 500 nm, preferably 490 nm or less, more preferably 480 nm or less, more preferably 470 nm or less, It is particularly preferable that the wavelength range is 460 nm or less.

以上の中でも、青色蛍光体としては、(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、(Ba,Ca,Mg,Sr)SiO:Eu、(Ba,Ca,Sr)MgSi:Euが好ましく、(Ba,Sr)MgAl1017:Eu、(Ca,Sr,Ba)10(PO(Cl,F):Eu、BaMgSi:Euがより好ましく、Sr10(POCl:Eu、BaMgAl1017:Euが特に好ましい。 Among these, as the blue phosphor, (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 O 17 : Eu, (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, (Ba , Ca, Mg, Sr) 2 SiO 4 : Eu, (Ba, Ca, Sr) 3 MgSi 2 O 8 : Eu are preferred, and (Ba, Sr) MgAl 10 O 17 : Eu, (Ca, Sr, Ba) 10 (PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, Ba 3 MgSi 2 O 8 : Eu are more preferable, and Sr 10 (PO 4 ) 6 Cl 2 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu is particularly preferable.

[緑色蛍光体]
緑色蛍光体を使用する場合、当該緑色蛍光体は本発明の効果を著しく損なわない限り任意のものを使用することができる。この際、緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常500nm以上、中でも510nm以上、更には515nm以上、また、通常550nm未満、中でも542nm以下、更には535nm以下の範囲であることが好ましい。この発光ピーク波長が短過ぎると青味を帯びる傾向がある一方で、長過ぎると黄味を帯びる傾向があり、何れも緑色光としての特性が低下する場合がある。
[Green phosphor]
When the green phosphor is used, any green phosphor can be used as long as the effect of the present invention is not significantly impaired. At this time, the emission peak wavelength of the green phosphor is preferably in the range of usually 500 nm or more, particularly 510 nm or more, more preferably 515 nm or more, and usually less than 550 nm, especially 542 nm or less, more preferably 535 nm or less. If this emission peak wavelength is too short, it tends to be bluish, while if it is too long, it tends to be yellowish, and the characteristics as green light may deteriorate.

以上の中でも、緑色蛍光体としては、Y(Al,Ga)12:Ce、CaSc:Ce、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnが好ましい。 Among these, as the green phosphor, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn is preferred.

[好ましい組み合わせ]
本発明の白色半導体発光装置を照明装置に用いる場合には、赤色蛍光体として(Ca,Sr,Ba)AlSi(N,O):Eu、青色蛍光体として(Ca,Sr,Ba)MgAl1017:Eu、緑色蛍光体としてY(Al,Ga)12:Ce、CaSc:Ce、Ca(Sc,Mg)Si12:Ce、(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、または、(Ba,Sr)Si12:N:Euの組み合わせを用いることが好ましい。
[Preferred combinations]
When the white semiconductor light-emitting device of the present invention is used in an illumination device, (Ca, Sr, Ba) AlSi (N, O) 3 : Eu is used as a red phosphor, and (Ca, Sr, Ba) MgAl 10 is used as a blue phosphor. O 17 : Eu, Y 3 (Al, Ga) 5 O 12 : Ce, CaSc 2 O 4 : Ce, Ca 3 (Sc, Mg) 2 Si 3 O 12 : Ce, (Sr, Ba) 2 as a green phosphor A combination of SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon) or (Ba, Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu is preferably used.

また、本発明の白色半導体発光装置を画像表示装置に用いる場合には、赤色蛍光体として(Ca,Sr,Ba)AlSiN:Eu、青色蛍光体として(Sr,Ca,Ba,Mg)10(PO(Cl,F):Eu、緑色蛍光体として(Sr,Ba)SiO:Eu、(Si,Al)(O,N):Eu(β−sialon)、(Ba,Sr)Si12:N:Eu、SrGa:Eu、BaMgAl1017:Eu,Mnの組み合わせを用いることが好ましい。
[その他の蛍光体]
蛍光体としては、上述したもの以外の蛍光体を含有させることも可能である。例えば、蛍光体含有層自体をイオン状の蛍光物質や有機・無機の蛍光成分を均一・透明に溶解・分散させた蛍光性樹脂で形成することもできる。
When the white semiconductor light emitting device of the present invention is used for an image display device, (Ca, Sr, Ba) AlSiN 3 : Eu is used as a red phosphor, and (Sr, Ca, Ba, Mg) 10 ( PO 4 ) 6 (Cl, F) 2 : Eu, green phosphor (Sr, Ba) 2 SiO 4 : Eu, (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu (β-sialon), (Ba , Sr) 3 Si 6 O 12 : N 2 : Eu, SrGa 2 S 4 : Eu, and BaMgAl 10 O 17 : Eu, Mn are preferably used in combination.
[Other phosphors]
As the phosphor, it is possible to contain a phosphor other than those described above. For example, the phosphor-containing layer itself can be formed of a fluorescent resin in which an ionic fluorescent material or an organic / inorganic fluorescent component is dissolved and dispersed uniformly and transparently.

[蛍光体の粒径]
蛍光体含有層中の蛍光体の粒径は、発光ダイオード素子からの光が十分に散乱される粒径であることが好ましい。
蛍光体の粒径は特に制限はないが、中央粒径(D50)で、通常0.1μm以上、好ましくは2μm以上、さらに好ましくは5μm以上である。また、通常100μm以下、好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下である。蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲にある場合は、蛍光体含有層において、発光ダイオード素子から放射された光が充分に散乱される。また、発光ダイオード素子から放射された光が充分に蛍光体粒子に吸収されるため、波長変換が高効率に行なわれると共に、蛍光体から発せられる光が全方向に照射される。これにより、複数種類の蛍光体からの一次光を混色して所望の色(例えば、白色)にすることができると共に、均一な色と照度が得られる。一方、蛍光体の中央粒径(D50)が上記範囲より大きい場合は、蛍光体が蛍光体含有層の空間を充分に埋めることができないため、発光ダイオード素子から放射された光が充分に蛍光体に吸収されない可能性がある。また、蛍光体の中央粒径(D50)が、上記範囲より小さい場合は、蛍光体の発光効率が低下するため、照度が低下する可能性がある。
[Particle size of phosphor]
The particle size of the phosphor in the phosphor-containing layer is preferably a particle size at which light from the light emitting diode element is sufficiently scattered.
The particle size of the phosphor is not particularly limited, but is the median particle size (D 50 ) and is usually 0.1 μm or more, preferably 2 μm or more, more preferably 5 μm or more. Moreover, it is 100 micrometers or less normally, Preferably it is 50 micrometers or less, More preferably, it is 20 micrometers or less. When the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is in the above range, the light emitted from the light emitting diode element is sufficiently scattered in the phosphor-containing layer. Further, since the light emitted from the light emitting diode element is sufficiently absorbed by the phosphor particles, the wavelength conversion is performed with high efficiency and the light emitted from the phosphor is irradiated in all directions. Thereby, primary light from a plurality of types of phosphors can be mixed to obtain a desired color (for example, white), and uniform color and illuminance can be obtained. On the other hand, when the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is larger than the above range, the phosphor cannot sufficiently fill the space of the phosphor-containing layer, so that the light emitted from the light emitting diode element is sufficiently fluorescent. May not be absorbed by the body. Moreover, when the median particle diameter (D 50 ) of the phosphor is smaller than the above range, the luminous efficiency of the phosphor is lowered, and the illuminance may be lowered.

蛍光体粒子の粒度分布(QD)は、蛍光体含有層での粒子の分散状態をそろえるために小さい方が好ましいが、小さくするためには分級収率が下がってコストアップにつながるので、通常0.03以上、好ましくは0.05以上、更に好ましくは0.07以上である。また、通常0.4以下、好ましくは0.3以下、更に好ましくは0.2以下である。   The particle size distribution (QD) of the phosphor particles is preferably smaller in order to align the dispersion state of the particles in the phosphor-containing layer, but in order to reduce the particle size, the classification yield is lowered and the cost is increased. 0.03 or more, preferably 0.05 or more, more preferably 0.07 or more. Moreover, it is 0.4 or less normally, Preferably it is 0.3 or less, More preferably, it is 0.2 or less.

なお、中央粒径(D50)および粒度分布(QD)は、重量基準粒度分布曲線から求めることが出来る。重量基準粒度分布曲線は、レーザ回折・散乱法により粒度分布を測定し得られる The median particle size (D 50 ) and particle size distribution (QD) can be determined from a weight-based particle size distribution curve. The weight-based particle size distribution curve can be obtained by measuring the particle size distribution by the laser diffraction / scattering method.

[蛍光体の混合方法]
蛍光体粒子を封止部材に含有させる際の混合方法は特に制限されない。例えば、蛍光体粒子の分散状態が良好な場合であれば、上述の硬化性材料に後混合するだけでよい。即ち、硬化性材料と蛍光体とを混合し、これを塗設して層を作製すればよい。また、例えばアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合を硬化性材料として用いる場合、その硬化性材料中で蛍光体粒子の凝集が起こりやすいのであれば、加水分解前の原料化合物を含む反応用溶液(以下適宜「加水分解前溶液」という。)に蛍光体粒子を前もって混合し、蛍光体粒子の存在下で加水分解・重縮合を行なうと、蛍光体粒子の表面が一部シランカップリング処理され、蛍光体粒子の分散状態が改善される。
[Phosphor mixing method]
The mixing method when the phosphor particles are contained in the sealing member is not particularly limited. For example, if the dispersed state of the phosphor particles is good, it only needs to be post-mixed with the above curable material. That is, a layer may be formed by mixing a curable material and a phosphor and coating them. Further, for example, when hydrolysis / polycondensation of alkylalkoxysilane is used as a curable material, if the phosphor particles are likely to aggregate in the curable material, a reaction solution containing a raw material compound before hydrolysis ( If appropriate, the phosphor particles are mixed in advance in a “pre-hydrolysis solution” below) and subjected to hydrolysis and polycondensation in the presence of the phosphor particles, and the surface of the phosphor particles is partially silane-coupled, The dispersed state of the phosphor particles is improved.

なお、蛍光体の中には加水分解性のものもあるが、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用いた場合には、塗布前の流体状態において、水分はシラノール体として潜在的に存在し、遊離の水分はほとんど存在しないので、そのような蛍光体でも加水分解してしまうことなく使用することが可能である。また、加水分解・重縮合後の硬化性材料を脱水・脱アルコール処理を行なってから使用すれば、そのような蛍光体との併用が容易となる利点もある。   Some phosphors are hydrolyzable, but when the above-mentioned alkylalkoxysilane hydrolyzate / polycondensate is used as a curable material, the moisture in the fluid state before coating is silanol. Since it exists potentially as a body and there is almost no free water, such a phosphor can be used without being hydrolyzed. Further, if the curable material after hydrolysis / polycondensation is used after being subjected to dehydration / dealcoholation treatment, there is also an advantage that the combined use with such a phosphor becomes easy.

また、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物を硬化性材料として用い、さらに、蛍光体粒子や無機粒子を硬化性材料に含有させる場合には、粒子表面に分散性改善のため有機配位子による修飾を行なうことも可能である。他の付加型シリコーン樹脂は、このような有機配位子により硬化阻害を受けやすく、このような表面処理を行なった粒子を混合・硬化することができない場合がある。これは、付加反応型シリコーン樹脂に使用されている白金系の硬化触媒が、これらの有機配位子と強い相互作用を持ち、ヒドロシリル化の能力を失い、硬化不良を起こす傾向があるためである。このような被毒物質としてはN、P、S等を含む有機化合物の他、Sn、Pb、Hg、Bi、As等の重金属のイオン性化合物、アセチレン基等、多重結合を含む有機化合物(フラックス、アミン類、塩ビ、硫黄加硫ゴム)などが挙げられる。これに対し、前記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、これらの被毒物質による硬化阻害を起こしにくい縮合型の硬化機構によるものである。このため、上記のアルキルアルコキシシランの加水分解・重縮合物は、有機配位子により表面改質した蛍光体粒子や無機粒子、さらには錯体蛍光体などの蛍光成分との混合使用の自由度が大きく、蛍光体バインダや高屈折率ナノ粒子導入透明材料として優れた特徴を備えるものである。   In addition, when the hydrolyzate / polycondensate of the above alkylalkoxysilane is used as a curable material and phosphor particles or inorganic particles are contained in the curable material, an organic coating is used on the particle surface to improve dispersibility. It is also possible to perform modification with a ligand. Other addition-type silicone resins are susceptible to curing inhibition by such organic ligands, and there are cases where particles subjected to such surface treatment cannot be mixed and cured. This is because platinum-based curing catalysts used in addition-reactive silicone resins have a strong interaction with these organic ligands, tend to lose hydrosilylation ability and cause poor curing. . Such poisonous substances include organic compounds containing multiple bonds, such as organic compounds containing N, P, S, etc., ionic compounds of heavy metals such as Sn, Pb, Hg, Bi, As, acetylene groups, etc. Amines, vinyl chloride, sulfur vulcanized rubber) and the like. On the other hand, the hydrolysis / polycondensation product of the alkylalkoxysilane is based on a condensation-type curing mechanism that hardly causes inhibition of curing by these poisoning substances. For this reason, the hydrolysis / polycondensation products of the above alkylalkoxysilanes have a high degree of freedom in mixing with fluorescent components such as phosphor particles and inorganic particles whose surface has been modified by organic ligands, and complex phosphors. It is large and has excellent characteristics as a phosphor binder and a transparent material with high refractive index nanoparticles.

[蛍光体の濃度]
集積実装領域において、蛍光体含有層中の蛍光体の濃度は、発光ダイオード素子からの光が十分に吸収される濃度であることが好ましい。
具体的には、硬化性材料中における蛍光体の濃度は、本発明の効果を著しく損なわない限り任意であり、その適用形態により自由に選定できる。ただし、蛍光体含有層中の蛍光体総量(濃度)として、通常5重量%以上、好ましくは6重量%以上、より好ましくは7重量%以上、また、通常90重量%以下、好ましくは70重量%以下、より好ましくは40重量%以下、さらに好ましくは25重量%以下、より好ましくは20重量%以下である。発光ダイオードに最も近い領域では、発光ダイオードからの放射光を良く吸収・分散するために蛍光体含有層中の蛍光体濃度は20重量%以上とすることが好ましい。
[Phosphor concentration]
In the integrated mounting region, the concentration of the phosphor in the phosphor-containing layer is preferably a concentration at which light from the light emitting diode element is sufficiently absorbed.
Specifically, the concentration of the phosphor in the curable material is arbitrary as long as the effects of the present invention are not significantly impaired, and can be freely selected depending on the application form. However, the total amount (concentration) of the phosphor in the phosphor-containing layer is usually 5% by weight or more, preferably 6% by weight or more, more preferably 7% by weight or more, and usually 90% by weight or less, preferably 70% by weight. Below, more preferably 40% by weight or less, still more preferably 25% by weight or less, more preferably 20% by weight or less. In the region closest to the light emitting diode, the phosphor concentration in the phosphor-containing layer is preferably 20% by weight or more in order to absorb and disperse the emitted light from the light emitting diode well.

また、流体状の硬化性材料における蛍光体の濃度は、硬化性材料中の蛍光体の濃度が前記範囲に収まるように設定すればよい。したがって、流体状の硬化性材料が硬化性材料硬化工程において重量変化しない場合は硬化性材料における蛍光体の濃度は蛍光体含有層における蛍光体の濃度と同様になる。また、流体状の硬化性材料が溶媒等を含有している場合など、硬化性材料が硬化性材料硬化工程において重量変化する場合は、その溶媒等を除いた硬化性材料における蛍光体の濃度が蛍光体含有層における蛍光体の濃度と同様になるようにすればよい。なお、蛍光体含有層が複数層から構成されている場合は、上述の蛍光体濃度は、蛍光体含有層全体における平均蛍光体濃度の値である。   Further, the concentration of the phosphor in the fluid curable material may be set so that the concentration of the phosphor in the curable material falls within the above range. Therefore, when the fluid curable material does not change in weight in the curable material curing step, the concentration of the phosphor in the curable material is the same as the concentration of the phosphor in the phosphor-containing layer. In addition, when the curable material changes in weight in the curable material curing process, such as when the fluid curable material contains a solvent or the like, the concentration of the phosphor in the curable material excluding the solvent or the like is What is necessary is just to make it become the same as the density | concentration of the fluorescent substance in a fluorescent substance containing layer. When the phosphor-containing layer is composed of a plurality of layers, the above-mentioned phosphor concentration is a value of the average phosphor concentration in the entire phosphor-containing layer.

蛍光体含有層の中の蛍光体濃度や濃度分布は、仕込みより計算できるほか、蛍光体含有層硬化物を化学溶解して蛍光体に特有な元素をICP分析したり、硬化物の断面を作製し、写真撮影後画像処理をおこなったりして求めることができる。以下に、画像処理による濃度分布を求める例を示す。
(1)LEDより蛍光体含有層を剥がし取り、カッターナイフなどで切断して深さ方向の観察が出来る断面を作製する。
(2)蛍光体含有層断面にブラックライトを照射し、蛍光体を各色に発光させた状態で写真を撮影する。
(3)断面写真を画像処理ソフトで処理し、RGB成分ごとに画像を分解して各蛍光体を強調した画像を取得し、蛍光体粒子の個数をカウントする。
(4)深さ方向の濃度分布を求める。
The phosphor concentration and concentration distribution in the phosphor-containing layer can be calculated from the preparation, and the phosphor-containing layer cured product is chemically dissolved to perform ICP analysis of elements specific to the phosphor, and the cross-section of the cured product is prepared. It can be obtained by performing image processing after taking a picture. An example of obtaining the density distribution by image processing is shown below.
(1) The phosphor-containing layer is peeled off from the LED and cut with a cutter knife or the like to produce a cross section that can be observed in the depth direction.
(2) The cross section of the phosphor-containing layer is irradiated with black light, and a photograph is taken in a state where the phosphor emits light in each color.
(3) The cross-sectional photograph is processed by image processing software, the image is decomposed for each RGB component to obtain an image in which each phosphor is emphasized, and the number of phosphor particles is counted.
(4) A concentration distribution in the depth direction is obtained.

4.白色半導体発光装置の構造
上述したように、本発明の白色半導体発光装置は、配線基板と、発光ダイオード素子と、これらを被覆する蛍光体含有層を少なくとも有するものであり、発光ダイオード素子が所定の集積密度で、一定の範囲に所定数以上集積実装されているものであれば、その構造は特に制限はなく、例えば反射部等を有するものであってもよい。また、例えば蛍光体含有層の形状を例えばドーム状等としてもよい。また蛍光体含有層をさらに可視光透光性樹脂でドーム状に覆って、レンズ機能を持たせてもよい。
4). Structure of White Semiconductor Light Emitting Device As described above, the white semiconductor light emitting device of the present invention has at least a wiring board, a light emitting diode element, and a phosphor-containing layer that covers these, and the light emitting diode element is a predetermined element. The structure is not particularly limited as long as a predetermined number or more are integrated and mounted in a certain range at an integration density, and may have, for example, a reflection portion or the like. For example, the shape of the phosphor-containing layer may be a dome shape, for example. Further, the phosphor-containing layer may be further covered with a visible light transmissive resin in a dome shape so as to have a lens function.

可視光透光性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、シリコーン樹脂等を用いることができ、それらの中でも特にシリコーン樹脂が好ましい。これらは1種単独で、または2種以上を用いることができる。またさらに、可視光透光性樹脂には、必要に応じて粘度調整剤、拡散剤、紫外線吸収剤等の添加剤を1種または2種以上を任意の比率及び組み合わせで含有させてもよい。   As the visible light transmissive resin, for example, an acrylic resin, a silicone resin, or the like can be used, and among these, a silicone resin is particularly preferable. These can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, you may make visible light translucent resin contain 1 type, or 2 or more types of additives, such as a viscosity modifier, a diffusing agent, and an ultraviolet absorber, in arbitrary ratios and combinations as needed.

また、本発明の白色半導体発光装置における集積実装領域の面積は、25mm以上であることが好ましく、より好ましくは100mm以上、さらに好ましくは150mm以上である。また通常3600mm以下、好ましくは2500mm以下、より好ましくは2000mm以下である。上記範囲とすることにより、装置の小型化が可能であり、また十分な光束が得られる。 Further, the area of the integrated mounting region in the white semiconductor light emitting device of the present invention is preferably 25 mm 2 or more, more preferably 100 mm 2 or more, and further preferably 150 mm 2 or more. The normally 3600 mm 2 or less, preferably 2500 mm 2 or less, more preferably 2000 mm 2 or less. By setting it within the above range, the apparatus can be miniaturized and a sufficient luminous flux can be obtained.

5.白色半導体発光装置の光学・電気特性
本発明の白色半導体発光装置は、使用する蛍光体の種類、量を適宜定めることにより任意の白色に発光させることが可能である。
本発明の半導体発光装置は、全光束が80(lm)以上、好ましくは90(lm)以上、より好ましくは100(lm)以上である。
5. Optical / Electrical Characteristics of White Semiconductor Light Emitting Device The white semiconductor light emitting device of the present invention can emit light in any white color by appropriately determining the type and amount of the phosphor used.
In the semiconductor light emitting device of the present invention, the total luminous flux is 80 (lm) or more, preferably 90 (lm) or more, more preferably 100 (lm) or more.

光学・電気特性の測定は、まず、測定対象となる白色半導体発光装置を、測定精度が保たれるように、積分球内部に面した白色半導体発光装置以外の部分(配線基板やヒートシンクなど)は白色など反射効率の高い色とし、積分球などがついた分光光度計に取り付ける。この分光光度計としては、例えばオーシャンオプティクス株式会社製「USB2000」等が挙げられる。積分球を用いるのは、白色半導体発光装置から出射した全方向の光を計測し積分する、すなわち、計測されずに測定系外に漏れる光をなくすためである。   Optical / electrical properties are measured by first measuring the white semiconductor light-emitting device to be measured, except for the white semiconductor light-emitting device facing the inside of the integrating sphere (wiring board, heat sink, etc.). Use a spectrophotometer with an integrating sphere, etc. that has a high reflective efficiency such as white. Examples of the spectrophotometer include “USB2000” manufactured by Ocean Optics Co., Ltd. The reason why the integrating sphere is used is to measure and integrate light emitted from the white semiconductor light emitting device in all directions, that is, to eliminate light that is not measured and leaks out of the measurement system.

次に、この白色半導体発光装置を点灯し、その発光スペクトル及び全光束(lm)を測定する。測定されたスペクトルは、通常蛍光体含有層から漏れ出た励起用の発光ダイオード素子からの光(以下、単に「励起光」と記す。)と、蛍光体により波長変換された光が重なって観測される。
全光束(lm)は発光スペクトルの観測された全波長領域において各波長ごとの光束を積分することにより求めることが出来る。また、消費電力(W)は、白色半導体発光装置に流れる電流(A)と電圧(V)の積をとることにより求めることが出来る。
そして、上記のようにして求めた全光束(lm)を消費電力(W)で除することにより、発光効率を求めることも出来る。
Next, this white semiconductor light-emitting device is turned on, and its emission spectrum and total luminous flux (lm) are measured. The measured spectrum is usually observed by overlapping the light from the light emitting diode element for excitation leaking from the phosphor-containing layer (hereinafter simply referred to as “excitation light”) and the light wavelength-converted by the phosphor. Is done.
The total luminous flux (lm) can be obtained by integrating the luminous flux for each wavelength in the entire wavelength region where the emission spectrum is observed. The power consumption (W) can be obtained by taking the product of the current (A) flowing through the white semiconductor light emitting device and the voltage (V).
The luminous efficiency can also be obtained by dividing the total luminous flux (lm) obtained as described above by the power consumption (W).

また、白色半導体発光装置における投入電力量は、例えばn個の発光ダイオード素子を実装する場合、投入電力量(W)=電圧Vf×電流If×n(個)により求められる。なお、電流は、通常0(mA)以上200mA以下程度とすることができる。   Further, the input power amount in the white semiconductor light emitting device is obtained by, for example, when n light emitting diode elements are mounted, the input power amount (W) = voltage Vf × current If × n (pieces). Note that the current can be normally set to about 0 (mA) or more and 200 mA or less.

また、本発明の白色半導体発光装置の平均演色評価指数Raは80以上が好ましく、より好ましくは90以上であり、さらに好ましくは95以上である。これにより、演色性に非常に優れるものとすることができる。平均演色評価指数は、RaはJIS Z 8726により測定される。   Further, the average color rendering index Ra of the white semiconductor light-emitting device of the present invention is preferably 80 or more, more preferably 90 or more, and further preferably 95 or more. Thereby, it can be made very excellent in color rendering. For the average color rendering index, Ra is measured according to JIS Z 8726.

また、白色半導体発光装置から照射される光の色温度は、その用途等に応じて適宜選択されるが、通常2000K以上、好ましくは2500K以上、より好ましくは2700K以上であり、また通常12000K以下、好ましくは10000K以下、より好ましくは7000K以下である。この範囲内とすることにより、寒色、暖色の見え方が良好であり、照明装置等の用途に好適となる。   The color temperature of the light emitted from the white semiconductor light emitting device is appropriately selected according to the application and the like, but is usually 2000K or higher, preferably 2500K or higher, more preferably 2700K or higher, and usually 12000K or lower. Preferably it is 10,000K or less, More preferably, it is 7000K or less. By setting it within this range, the appearance of cold and warm colors is good, and it is suitable for applications such as lighting devices.

白色半導体発光装置から放射される光のうち、発光ダイオード素子から放射される光のピーク強度は、放射光の可視光スペクトルの極大値の通常2倍以下であり、好ましくは1.5倍以下である。上記範囲とすることにより、発光効率を最適化することができる。なお、光の強度は、スペクトルから測定される。   Of the light emitted from the white semiconductor light emitting device, the peak intensity of the light emitted from the light emitting diode element is usually not more than twice the maximum value of the visible light spectrum of the emitted light, preferably not more than 1.5 times. is there. By setting it as the above range, the light emission efficiency can be optimized. The light intensity is measured from the spectrum.

6.白色半導体発光装置の用途
本発明の白色半導体発光装置の用途は特に制限されず、通常の発光装置が用いられる各種の分野に使用することが可能である。本発明の白色半導体発光装置の用途の具体例として、例えば、従来のハロゲンランプ等の照明ランプの代替としてのランプ、薄型照明などといった種々の照明装置用の光源、内照式看板の光源(バックライト)が挙げられる。
6). Use of white semiconductor light-emitting device The use of the white semiconductor light-emitting device of the present invention is not particularly limited, and can be used in various fields in which ordinary light-emitting devices are used. As specific examples of the use of the white semiconductor light emitting device of the present invention, for example, a light source for various illumination devices such as a lamp as a substitute for a conventional illumination lamp such as a halogen lamp, a thin illumination, a light source for an internally illuminated signboard (back Light).

以下、実施例を示して本発明を更に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら制限されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において任意に変更して実施することができる。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be further described with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and can be arbitrarily modified without departing from the gist of the present invention. .

[参考例]
(配線基板の作製)
25mm×35mmの窒化アルミニウム基板上に、121個(11個×11個)のパッドパターンがマトリックス状に形成された配線基板を複数準備した。マトリクス状のパッドパターンは、列方向が並列、行方向が直列、すなわち11直列11並列となるように接続した。
該パッドパターンの位置は、発光ダイオード素子の単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数が表2に記載の値となるよう、それぞれ調整した。
[Reference example]
(Production of wiring board)
A plurality of wiring boards having 121 (11 × 11) pad patterns formed in a matrix on a 25 mm × 35 mm aluminum nitride substrate were prepared. The matrix pad patterns were connected such that the column direction was parallel and the row direction was serial, that is, 11 series and 11 parallel.
The position of the pad pattern was adjusted so that the number per unit area per unit area of the light emitting diode element was the value shown in Table 2.

(発光ダイオード素子の形成)
発光ダイオード素子(以下、ベアチップ或いはチップと言う)としては、ピーク波長が405nm、半値幅30nmのInGaN半導体を発光層にしたものを用いた。このベアチップの主な仕様は次のとおりであり、以下のようにして作製した。
発光部の構造:InGaN井戸層/GaN障壁層を6ペア積層したMQW構造
転位密度低減化の手法:ファセットLEPS法
ベアチップの外形:350μm×350μm方形
(Formation of light emitting diode element)
As a light emitting diode element (hereinafter referred to as a bare chip or a chip), an InGaN semiconductor having a peak wavelength of 405 nm and a half width of 30 nm as a light emitting layer was used. The main specifications of this bare chip are as follows, and were manufactured as follows.
Structure of light emitting part: MQW structure in which 6 pairs of InGaN well layer / GaN barrier layer are stacked Dislocation density reduction method: facet LEPS method Outline of bare chip: 350 μm × 350 μm square

C面サファイア基板上にフォトレジストによるストライプ状のパターニングを行い、RIE装置で1.5μmの深さまで断面方形となるようエッチングし、表面がストライプ状パターンの凹凸となった基板を得た。該パターンの仕様は、凸部幅3μm、周期6μm、ストライプの長手方向は、基板上に成長するGaN系結晶にとって〈11−20〉方向とした。   Striping patterning with a photoresist was performed on a C-plane sapphire substrate, and etching was performed with a RIE apparatus so as to have a square cross section up to a depth of 1.5 μm, thereby obtaining a substrate having a striped pattern on the surface. The specifications of the pattern were a convex part width of 3 μm, a period of 6 μm, and the longitudinal direction of the stripes in the <11-20> direction for the GaN-based crystal grown on the substrate.

フォトレジストを除去後、通常の横型常圧の有機金属気相成長装置(MOVPE)に基板を装着し、窒素ガス主成分雰囲気下で1100℃まで昇温し、サーマルクリーニングを行った。温度を500℃まで下げ、III族原料としてトリメチルガリウム(以下、TMGと言う。)を、N原料としてアンモニアを流し、表面凹凸を形成したC面サファイア基板上に厚さ30nmのGaN低温成長バッファ層を成長させた。   After removing the photoresist, the substrate was mounted on a normal horizontal atmospheric pressure metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE), and the temperature was raised to 1100 ° C. in a nitrogen gas main component atmosphere to perform thermal cleaning. The temperature is lowered to 500 ° C., trimethylgallium (hereinafter referred to as TMG) as a Group III material, ammonia is flowed as an N material, and a GaN low temperature growth buffer layer having a thickness of 30 nm is formed on a C-plane sapphire substrate on which surface irregularities are formed. Grew.

続いて、温度を1000℃に昇温し、原料(TMG、アンモニア)、ドーパント(シラン)を流し、GaN低温成長バッファ層上にn型GaN層(コンタクト層)を成長させた。このときのGaN層の成長は、凸部の上面、凹部の底面から、断面山形でファセット面を含む尾根状の結晶として発生した後、凹部内に空洞を形成することなく、全体を埋め込む成長であった。   Subsequently, the temperature was raised to 1000 ° C., a raw material (TMG, ammonia) and a dopant (silane) were flowed, and an n-type GaN layer (contact layer) was grown on the GaN low-temperature growth buffer layer. The growth of the GaN layer at this time is a growth in which the entire surface is formed without forming a cavity in the concave portion after generating from a top surface of the convex portion and a bottom surface of the concave portion as a ridge-like crystal having a mountain-shaped cross section and including a facet surface. there were.

ファセット構造を経由して平坦なGaN埋め込み層を成長し、続いて、n型AlGaNクラッド層、InGaN発光層(MQW構造)、p型AlGaNクラッド層、p型GaNコンタクト層を順に形成し、発光波長405nmのLED用エピ基板とし、さらに、n型コンタクト層を表出させるためのエッチング加工、電極形成、350μm×350μmのチップへと素子分離を行い、ベアチップ状態の発光ダイオード素子を得た。   A flat GaN buried layer is grown via the facet structure, and then an n-type AlGaN cladding layer, an InGaN light emitting layer (MQW structure), a p-type AlGaN cladding layer, and a p-type GaN contact layer are formed in this order, and the emission wavelength Using an epitaxial substrate for LED of 405 nm, etching processing for exposing an n-type contact layer, electrode formation, and element separation into 350 μm × 350 μm chips were performed to obtain bare-chip light-emitting diode elements.

上記各配線基板上にバンプボンダーによる、発光ダイオード素子の電極位置相当にスタッドバンプを形成し、そのスタッドバンプ上に発光ダイオード素子を、フリップチップボンダーを用いて実装した。このときの単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数単位面積当たりの個数、及び各発光ダイオード素子間の隙間を表2に示す。蛍光体を含有しない封止材として、下記の封止材液(無溶剤のシリコーン樹脂)のみを、チップ実装領域全面に、1.2mm塗設した。
1発光ダイオード素子あたりの駆動電流値を20mAと設定したため、各配線基板には、発光ダイオード素子が11直列接続されているので、220mAの電流が流れたことになる(このときの投入電力量は約8W)。表2に、通電時における電圧(Vf)、放射束(W)、及び外部量子効率(%)を示す。
A stud bump was formed on each wiring board by a bump bonder corresponding to the electrode position of the light emitting diode element, and the light emitting diode element was mounted on the stud bump using a flip chip bonder. Table 2 shows the number per unit area per unit area and the gap between each light emitting diode element. As a sealing material containing no phosphor, only the following sealing material liquid (solvent-free silicone resin) was applied to the entire surface of the chip mounting region by 1.2 mm.
Since the drive current value per light emitting diode element is set to 20 mA, 11 light emitting diode elements are connected in series to each wiring board, so that a current of 220 mA flows (the input power amount at this time is About 8W). Table 2 shows the voltage (Vf), radiant flux (W), and external quantum efficiency (%) during energization.

Figure 2011159770
Figure 2011159770

光学・電気特性の測定は、ラボスフェア社製10インチ積分球LMS−100により行なった。
外部量子効率は、測定した全放射束を印加エネルギー(405nm相当のeV)で除すことから計算から求めた。
The optical / electrical properties were measured using a 10 inch integrating sphere LMS-100 manufactured by Labosphere.
The external quantum efficiency was obtained from calculation by dividing the measured total radiant flux by the applied energy (eV equivalent to 405 nm).

[実施例]
・封止材液
モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製両末端シラノールジメチルシリコーンオイルXC96−723を385g、メチルトリメトキシシランを10.28g、及び、触媒としてジルコニウムテトラアセチルアセトネート粉末を0.791gを、攪拌翼と、分留管、ジムロートコンデンサ及びリービッヒコンデンサとを取り付けた500ml三つ口コルベン中に計量し、室温にて15分触媒の粗大粒子が溶解するまで攪拌した。この後、反応液を100℃まで昇温して触媒を完全溶解し、100℃全還流下で30分間500rpmで攪拌しつつ初期加水分解を行った。
[Example]
-Encapsulant liquid Momentive Performance Materials Japan GK ending terminal silanol dimethyl silicone oil XC96-723 385g, methyltrimethoxysilane 10.28g, and zirconium tetraacetylacetonate powder as catalyst. 791 g was weighed into a 500 ml three-necked Kolben equipped with a stirring blade, a fractionating tube, a Dimroth condenser, and a Liebig condenser, and stirred at room temperature for 15 minutes until the coarse particles of the catalyst were dissolved. Thereafter, the temperature of the reaction solution was raised to 100 ° C. to completely dissolve the catalyst, and initial hydrolysis was performed while stirring at 500 rpm for 30 minutes at 100 ° C. under total reflux.

続いて留出をリービッヒコンデンサ側に接続し、窒素をSV20で液中に吹き込み生成メタノール及び水分、副生物の低沸ケイ素成分を窒素に随伴させて留去しつつ100℃、500rpmにて1時間攪拌した。窒素をSV20で液中に吹き込みながらさらに130℃に昇温、保持しつつ5.5時間重合反応を継続し、粘度389mPa・sの反応液を得た。なお、ここで「SV」とは「Space Velocity」の略称であり、単位時間当たりの吹き込み体積量を指す。よって、SV20とは、1時間に反応液の20倍の体積のNを吹き込むことをいう。 Subsequently, the distillate was connected to the Liebig condenser side, nitrogen was blown into the liquid with SV20, and methanol, water, and low-boiling silicon components of by-products were distilled off with nitrogen accompanying at 100 ° C. and 500 rpm for 1 hour. Stir. The polymerization reaction was continued for 5.5 hours while the temperature was further raised and maintained at 130 ° C. while blowing nitrogen into the liquid with SV20 to obtain a reaction liquid having a viscosity of 389 mPa · s. Here, “SV” is an abbreviation for “Space Velocity” and refers to the volume of blown volume per unit time. Thus, SV20 refers to blowing N 2 in a volume 20 times that of the reaction solution in one hour.

窒素の吹き込みを停止し反応液をいったん室温まで冷却した後、ナス型フラスコに反応液を移し、ロータリーエバポレーターを用いてオイルバス上120℃、1kPaで20分間微量に残留しているメタノール及び水分、低沸ケイ素成分を留去し、粘度584mPa・sの無溶剤の封止材液を得た。   Nitrogen blowing was stopped and the reaction solution was once cooled to room temperature, then transferred to an eggplant-shaped flask, and methanol and moisture remaining in a minute amount at 120 ° C. and 1 kPa for 20 minutes on an oil bath using a rotary evaporator. The low boiling silicon component was distilled off to obtain a solvent-free sealing material liquid having a viscosity of 584 mPa · s.

(蛍光体含有層の形成)
参考例と同様の上記発光ダイオード素子及び配線基板を覆うための各色蛍光体含有層形成ペーストを以下の配合により作成した。
青ペースト 青色蛍光体 30.0重量%
緑ペースト 緑色蛍光体 12.5重量%
赤ペースト 赤色蛍光体 5.0重量%
(重量%は熱硬化性のシリコーン封止樹脂に対する割合)
青色蛍光体としては、Ba0.7Eu0.3MgAl1017、主発光ピークのピーク波長457nm、重量メジアン径11μmを用い、
緑色蛍光体としては、Ba1.39Sr0.46Eu0.15SiO4、主発光ピークのピーク波長525nm、重量メジアン径20μmを用い、
赤色蛍光体としては、(Sr0.8Ca0.2)AlSiN:Eu、主発光ピークのピーク波長628nm、重量メジアン径13μmを用いた。
シリコーン封止樹脂は、上記封止材液を用いた。
(Formation of phosphor-containing layer)
Each color phosphor-containing layer forming paste for covering the light emitting diode element and the wiring board similar to the reference example was prepared by the following composition.
Blue paste Blue phosphor 30.0% by weight
Green paste Green phosphor 12.5% by weight
Red paste Red phosphor 5.0% by weight
(Wt% is the ratio to thermosetting silicone sealing resin)
As a blue phosphor, Ba 0.7 Eu 0.3 MgAl 10 O 17 , a main emission peak peak wavelength of 457 nm, and a weight median diameter of 11 μm are used.
As a green phosphor, Ba 1.39 Sr 0.46 Eu 0.15 SiO 4 , a peak wavelength of 525 nm of a main emission peak, and a weight median diameter of 20 μm are used.
As the red phosphor, (Sr 0.8 Ca 0.2 ) AlSiN 3 : Eu, a main emission peak peak wavelength of 628 nm, and a weight median diameter of 13 μm were used.
The above-mentioned sealing material liquid was used as the silicone sealing resin.

調合後、分散性を高めるために自転公転型真空脱法機にて分散した。
各色の塗設は、塗設したい平面形状にくり貫かれたマスクにチップが実装された基板を密着させ、上記ペーストをスキージによって塗設することのできる真空印刷装置を使用した。最初に赤ペーストをチップ実装領域全面に塗設し、100℃1分間加熱しタックフリー状態の塗膜を形成し、次に緑ペーストを印刷、赤ペーストと同様に100℃1分間加熱し、その後、同様の過程で青ペースト層を形成した。尚、各ペーストの膜厚はマスクの厚みで調整することができ、ほぼどの層も、0.4mmであった。さらにその後、本硬化をするために150℃で1時間加熱し、発光ダイオードが実装された基板上に青色蛍光体層、緑色蛍光体層、赤色蛍光体層の3層構造を有する蛍光体含有層を形成した。
参考例と同様に1発光ダイオード素子あたりの駆動電流値を20mAとしたため、各配線基板には、発光ダイオード素子が11直列接続されているので、220mAの電流が流れたことになる。各実施例における白色半導体発光装置の消費電力(W)、放射束(W)、光束(lm)、発光効率(lm/W)、色温度(K)、平均演色指数(Ra)を表3に示す。
After blending, in order to enhance dispersibility, the mixture was dispersed by a rotation / revolution type vacuum devolatilizer.
The coating of each color was performed using a vacuum printing apparatus in which the substrate on which the chip was mounted was brought into close contact with a mask cut into a planar shape to be coated, and the paste could be coated with a squeegee. First, a red paste is applied to the entire surface of the chip mounting area, heated at 100 ° C. for 1 minute to form a tack-free coating, then printed with a green paste, heated at 100 ° C. for 1 minute in the same manner as the red paste, and then A blue paste layer was formed in the same process. In addition, the film thickness of each paste can be adjusted with the thickness of a mask, and almost all the layers were 0.4 mm. Further, after that, the phosphor-containing layer having a three-layer structure of a blue phosphor layer, a green phosphor layer, and a red phosphor layer on the substrate on which the light emitting diode is mounted is heated at 150 ° C. for the main curing. Formed.
Since the drive current value per one light emitting diode element is set to 20 mA as in the reference example, 11 light emitting diode elements are connected in series to each wiring board, so that a current of 220 mA flows. Table 3 shows power consumption (W), radiant flux (W), luminous flux (lm), luminous efficiency (lm / W), color temperature (K), and average color rendering index (Ra) of the white semiconductor light emitting device in each example. Show.

Figure 2011159770
Figure 2011159770

放射束、光学・電気特性測定は、ラボスフェア社製10インチ積分球LMS−100により行なった。発光効率は、光束を入力した電力で除することにより求めた。色温度及び平均演色指数はスペクトルから計算により求めた。
蛍光体を封止液に混入した場合は、透明封止材で被覆した場合に比べて、蛍光体の変換効率により、発光装置からの放射束は減少した。しかしながら、発光ダイオード素子間の隙間距離を適切に取ることにより、高い演色性を維持しつつ、所望の放射束、及び、発光効率を得られることが明らかになった。
Radiant flux and optical / electrical properties were measured using a 10 inch integrating sphere LMS-100 manufactured by Labosphere. Luminous efficiency was determined by dividing the luminous flux by the input power. The color temperature and average color rendering index were calculated from the spectrum.
When the phosphor was mixed in the sealing liquid, the radiant flux from the light emitting device decreased due to the conversion efficiency of the phosphor as compared with the case where the phosphor was coated with the transparent sealing material. However, it has been clarified that a desired radiant flux and luminous efficiency can be obtained while maintaining high color rendering properties by appropriately taking a gap distance between the light emitting diode elements.

また、各実施例について、駆動電流を増加させた場合の、全放射束の変化を表4に示す。これらの関係を示すグラフを図8に示す。

Figure 2011159770
上記結果から、駆動電流を増加させると、全放射束が電流にほぼ比例して、頭打ちとなることなく増加することがわかる。 Table 4 shows changes in the total radiant flux when the drive current is increased for each example. A graph showing these relationships is shown in FIG.
Figure 2011159770
From the above results, it can be seen that when the drive current is increased, the total radiant flux increases substantially in proportion to the current without peaking.

また、各実施例について、駆動電流を増加させた場合の、全光束の変化を表5に示す。これらの関係を示すグラフを図9示す。

Figure 2011159770
上記結果から、駆動電流を増加させると、全放射束が電流にほぼ比例して、頭打ちとなることなく増加していることがわかる。 Table 5 shows changes in the total luminous flux when the drive current is increased for each example. A graph showing these relationships is shown in FIG.
Figure 2011159770
From the above results, it can be seen that when the drive current is increased, the total radiant flux increases substantially in proportion to the current without peaking.

また、各実施例について、駆動電流を増加させた場合の、色温度の変化を表6に示す。

Figure 2011159770
上記結果から、駆動電流を増加させても、色温度が安定していることがわかる。 Table 6 shows the change in color temperature when the drive current is increased for each example.
Figure 2011159770
From the above results, it can be seen that the color temperature is stable even when the drive current is increased.

さらに、各実施例について、駆動電流を増加させた場合の、平均演色評価数の変化を表7に示す。

Figure 2011159770
上記結果から、駆動電流を増加させても、平均演色評価数は安定していることがわかる。 Further, Table 7 shows changes in the average color rendering index when the drive current is increased for each example.
Figure 2011159770
The above results show that the average color rendering index is stable even when the drive current is increased.

本発明の白色半導体発光装置は、発光ダイオード素子が高集積されており、小型で大光束が取り出し可能である。したがって、例えば照明ランプや薄型照明などといった種々の照明装置用の光源、および液晶ディスプレイなどの画像表示装置用の光源(バックライトおよびフロントライトなど)等として有用である。   The white semiconductor light-emitting device of the present invention is highly integrated with light-emitting diode elements, and is compact and capable of extracting a large luminous flux. Therefore, it is useful as a light source for various illumination devices such as an illumination lamp and a thin illumination, and a light source (backlight, front light, etc.) for an image display device such as a liquid crystal display.

1 …配線基板
2 …発光ダイオード素子
3 …蛍光体含有層
10…白色半導体発光装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wiring board 2 ... Light emitting diode element 3 ... Phosphor containing layer 10 ... White semiconductor light-emitting device

Claims (10)

配線基板と、
該配線基板に直接実装され、発光波長が360nm〜480nmの範囲内である複数の発光ダイオード素子と、
該発光ダイオード素子から放射される光によって励起されて発光する蛍光体を含有する蛍光体含有層とを有する白色半導体発光装置であって、
該発光ダイオード素子が、配線基板上の10cmの領域に100個以上集積実装されており、
該発光ダイオード素子の単位面積当たりの個数が16個/cm以上、1000個/cm以下に集積実装されており、
集積実装された該発光ダイオード素子が該蛍光体含有層により被覆されている
ことを特徴とする、白色半導体発光装置。
A wiring board;
A plurality of light emitting diode elements mounted directly on the wiring board and having an emission wavelength in the range of 360 nm to 480 nm;
A white semiconductor light-emitting device having a phosphor-containing layer containing a phosphor that emits light when excited by light emitted from the light-emitting diode element,
100 or more of the light emitting diode elements are integrated and mounted on a 10 cm 2 region on the wiring board,
The number per unit area of the light emitting diode elements is integrated and mounted at 16 / cm 2 or more and 1000 / cm 2 or less,
A white semiconductor light-emitting device, wherein the light-emitting diode element mounted in an integrated manner is covered with the phosphor-containing layer.
該発光ダイオード素子が、フリップ実装されている
ことを特徴とする、請求項1に記載の白色半導体発光装置。
The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting diode element is flip-mounted.
集積実装された該発光ダイオード素子の隣接する発光ダイオード素子間の隙間が、0.05mm以上、2.0mm以下である
ことを特徴とする、請求項1または2に記載の白色半導体発光装置。
3. The white semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein a gap between adjacent light emitting diode elements of the integrally mounted light emitting diode elements is 0.05 mm or more and 2.0 mm or less.
集積実装された該発光ダイオード素子が、電気的に直並列に接続されている
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting diode elements integrated and mounted are electrically connected in series and parallel.
蛍光体含有層中の該蛍光体の濃度が5重量%以上、90重量%以下である
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
5. The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the concentration of the phosphor in the phosphor-containing layer is 5 wt% or more and 90 wt% or less.
隣接する該発光ダイオード素子の中心間距離が、0.1mm以上、2.0mm以下である
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein a distance between centers of adjacent light-emitting diode elements is 0.1 mm or more and 2.0 mm or less.
各発光ダイオード素子の面積が、20000μm以上、360000μm以下である
ことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
7. The white semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein an area of each light emitting diode element is 20000 μm 2 or more and 360000 μm 2 or less.
該配線基板が放熱基板である
ことを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the wiring board is a heat dissipation board.
該蛍光体含有層が、
該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、赤色の光を発光する赤色蛍光体を含有する層と、
該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、緑色の光を発光する緑色蛍光体を含有する層と、
該発光ダイオード素子から放射される光によって励起され、青色の光を発光する青色蛍光体を含有する層とが、
発光ダイオード素子側からこの順に積層されているものである
ことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置。
The phosphor-containing layer is
A layer containing a red phosphor that is excited by light emitted from the light emitting diode element and emits red light;
A layer containing a green phosphor that is excited by light emitted from the light emitting diode element and emits green light;
A layer containing a blue phosphor that is excited by light emitted from the light emitting diode element and emits blue light;
The white semiconductor light-emitting device according to claim 1, wherein the white semiconductor light-emitting devices are stacked in this order from the light-emitting diode element side.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の白色半導体発光装置を含む
ことを特徴とする、照明装置。
An illumination device comprising the white semiconductor light-emitting device according to claim 1.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013118283A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Hitachi Appliances Inc Light emitting diode module
JP2013118285A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Hitachi Appliances Inc Light emitting diode module and lighting apparatus using the same
JP2014194843A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Panasonic Corp Luminaire
JP2019531513A (en) * 2016-09-30 2019-10-31 深▲せん▼市玲涛光電科技有限公司Shenzhen Lt Optoelectronics Co.,Ltd. Light source module, display device, and light source module manufacturing method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528588A (en) * 2003-09-16 2007-10-11 松下電器産業株式会社 LED illumination light source and LED illumination device
JP2008270314A (en) * 2007-04-17 2008-11-06 Toyoda Gosei Co Ltd LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD
JP2008288409A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Toshiba Corp Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2009135485A (en) * 2007-11-07 2009-06-18 Mitsubishi Chemicals Corp Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528588A (en) * 2003-09-16 2007-10-11 松下電器産業株式会社 LED illumination light source and LED illumination device
JP2008270314A (en) * 2007-04-17 2008-11-06 Toyoda Gosei Co Ltd LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHT EMITTING DEVICE MANUFACTURING METHOD
JP2008288409A (en) * 2007-05-18 2008-11-27 Toshiba Corp Light emitting device and manufacturing method thereof
JP2009135485A (en) * 2007-11-07 2009-06-18 Mitsubishi Chemicals Corp Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013118283A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Hitachi Appliances Inc Light emitting diode module
JP2013118285A (en) * 2011-12-02 2013-06-13 Hitachi Appliances Inc Light emitting diode module and lighting apparatus using the same
JP2014194843A (en) * 2013-03-28 2014-10-09 Panasonic Corp Luminaire
JP2019531513A (en) * 2016-09-30 2019-10-31 深▲せん▼市玲涛光電科技有限公司Shenzhen Lt Optoelectronics Co.,Ltd. Light source module, display device, and light source module manufacturing method

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