JP2017076664A - Light-emitting device and lighting device - Google Patents
Light-emitting device and lighting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017076664A JP2017076664A JP2015202300A JP2015202300A JP2017076664A JP 2017076664 A JP2017076664 A JP 2017076664A JP 2015202300 A JP2015202300 A JP 2015202300A JP 2015202300 A JP2015202300 A JP 2015202300A JP 2017076664 A JP2017076664 A JP 2017076664A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting device
- light
- phosphor layer
- phosphor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
【課題】蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供する。【解決手段】発光装置(10)は、励起光を発する発光素子(2)と、発光素子が実装されている基板(1)と、励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子(4a)が互いに接触することによって形成された蛍光体層(4)と、を備える発光装置であって、蛍光体層は、発光素子が有する面のうち、基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。【選択図】図1A light-emitting device capable of suppressing a temperature rise of a phosphor layer is provided. A light emitting device (10) includes a light emitting element (2) that emits excitation light, a substrate (1) on which the light emitting element is mounted, and a plurality of phosphors that emit fluorescence by converting the wavelength of the excitation light. A phosphor layer (4) formed by bringing particles (4a) into contact with each other, wherein the phosphor layer is opposite to the surface of the light emitting element facing the substrate. It is formed on the side surface. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、発光素子が発した励起光の波長を変換し、蛍光を発する蛍光体層を含む発光装置、および該発光装置を備えた照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device including a phosphor layer that converts the wavelength of excitation light emitted from a light emitting element and emits fluorescence, and an illumination device including the light emitting device.
LED(Light Emitting Diode)チップなどの発光素子を、蛍光体を含んだガラスで封止した発光装置が、従来技術として知られている。例えば、特許文献1には、蛍光体を含む無機ガラスから成るレンズカバーによってLEDチップを覆った構造のLEDが開示されている。また、特許文献2には、LEDチップの上面に、低融点ガラス層に分散させた蛍光体粒子を配した発光装置が開示されている。さらに、特許文献3には、LED素子を、蛍光体を分散させたガラス封止部により封止した発光装置が開示されている。
A light-emitting device in which a light-emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) chip is sealed with glass containing a phosphor is known as a prior art. For example,
しかしながら、特許文献1に記載されているLEDの場合、LEDチップとレンズカバーとの間が中空であるため、レンズカバーから基板への放熱効率が低い。このため、レンズカバーが高温になるという問題がある。
However, in the case of the LED described in
また、特許文献2に記載されている発光装置の場合、蛍光体粒子が低融点ガラスに分散されているため、蛍光体粒子間の距離が長い。このため、蛍光体粒子からの放熱効率が低く、低融点ガラスの温度が上昇するという問題がある。
In the case of the light emitting device described in
また、特許文献3に記載されている発光装置の場合も、ガラス封止部に分散している蛍光体粒子間の距離が長い。また、蛍光体粒子とLEDチップおよび基板との距離も長い。このため、蛍光体粒子からの放熱効率が低く、ガラス封止部の温度が上昇するという問題がある。
Moreover, also in the light-emitting device described in
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a light-emitting device capable of suppressing a temperature rise of a phosphor layer.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、励起光を発する発光素子と、上記発光素子が実装されている基板と、上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成された蛍光体層と、を備える発光装置であって、上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。 In order to solve the above problems, a light-emitting device according to one embodiment of the present invention includes a light-emitting element that emits excitation light, a substrate on which the light-emitting element is mounted, a wavelength of the excitation light, and fluorescence. A phosphor layer formed by contacting a plurality of phosphor particles that emit with each other, wherein the phosphor layer includes a surface facing the substrate among surfaces of the light-emitting element. Is formed on the opposite surface.
本発明の一態様に係る発光装置によれば、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能となるという効果を奏する。 The light-emitting device according to one aspect of the present invention has an effect that it is possible to suppress an increase in temperature of the phosphor layer.
〔実施形態1〕
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図5を参照して詳細に説明する。図1の(a)は、本実施形態に係る発光装置10の構成を示す断面図である。図1の(a)に示すように、発光装置10は、基板1、発光素子2、および蛍光体層4を備える。また、発光装置10は、放熱部材3に接続されている。具体的には、発光装置10が備える基板1が、放熱部材3に接続されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1A is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
(基板1)
基板1は、平板状の円形形状のCOB(Chip On Board)基板である。基板1の形状は、このような円形形状に限定されず、必要に応じて任意の形状を採用することができる。基板1は、無機材料で構成されている。具体的には、基板1は、セラミック基板、またはアルミニウム基材の上に絶縁層が形成された基板である。セラミック基板の材質としては、アルミナ(熱伝導率20W/(m・K))または窒化アルミニウム(熱伝導率150W/(m・K))などが挙げられる。
(Substrate 1)
The
本実施形態の発光装置10では、基板1は、アルミニウム基材の上に絶縁層が形成された基板である。アルミニウムの熱伝導率は、236W/(m・K)であるため、絶縁層を除く基板1の熱伝導率は、236W/(m・K)となる。
In the
基板1上には、複数の発光素子2が実装されている。また、基板1は、電極(不図示)を備えており、この電極を介して発光素子2に電力が供給される。基板1は、ネジなどにより、取付孔(不図示)を介して放熱部材3に接続される。
A plurality of
(発光素子2)
発光素子2は、励起光を発する励起光源である。発光素子2は、例えば、LEDのベアチップ(以下、単に「LEDチップ」という)などで構成される。本実施形態の発光装置10では、複数の発光素子2が基板1上に実装されている。複数の発光素子2の、基板1への実装は、フェイスダウン(フリップチップ)方式でなされている。本実施形態の発光装置10では、発光素子2は、フリップチップタイプの青色LEDチップ(ピーク波長440nm〜460nm)である。ただし、発光素子2は、励起光を発することが可能なものであればLEDに限定されず、例えば半導体レーザなどであってもよい。また、発光素子2が発する励起光のピーク波長は、上記の範囲に限定されるものではなく、また可視光に限定されるものでもない。
(Light emitting element 2)
The
また、本実施形態において、発光素子2は、サファイア基板を有するフリップチップである。サファイアの熱伝導率は42W/(m・K)であることから、本実施形態における発光素子2の熱伝導率は、42W/(m・K)である。なお、発光素子2として、サファイア以外の材料で構成された基板を有するフリップチップを用いてもよい。
In the present embodiment, the
(蛍光体層4)
蛍光体層4は、発光素子2が発する励起光の波長を変換し、蛍光を発する波長変換部材である。図1の(b)は、発光装置10が備える蛍光体層4の構成を示す断面図である。図1の(b)に示すように、蛍光体層4は、複数の蛍光体粒子4aの集合体である。また、複数の蛍光体粒子4a同士の間隙には、透光性を有する封止材4bが充填されている。なお、複数の蛍光体粒子4a同士の間隙に、封止材4bが充填されていなくてもよい。これは、他の実施形態においても同様である。
(Phosphor layer 4)
The
蛍光体層4は、発光素子2の、基板1と対向する面とは逆側の面に形成されている。蛍光体層4の厚さは、100μm以上かつ300μm以下であり、発光装置10が発する照明光の色度が昼白色、温白色、または電球色などの、照明器具として好適な色度となるように適宜調整される。この場合、蛍光体層4に含まれるすべての蛍光体粒子4aと発光素子2との間の距離が100μm以上かつ300μm以下になる。本実施形態においては、蛍光体層4の厚さは、210μmである。
The
蛍光体粒子4aを構成する蛍光体は特に限定されず、任意の蛍光体を用いることができる。本実施形態の発光装置10では、蛍光体粒子4aは、YAG(Y3Al5O12:Ce3+、イットリウムアルミニウムガーネット)黄色蛍光体で構成されている。YAG黄色蛍光体が発する蛍光のピーク波長は、540nm〜560nmである。
The phosphor constituting the
また、封止材4bは、無機ガラスで構成される。特に、封止材4bは、シリカガラスで構成されることが、透明度(可視光吸収率の低さ)、熱的安定性および化学的安定性の観点から好ましい。
Moreover, the sealing
シリカガラスの熱伝導率は、室温で1.4W/(m・K)である。この値は、例えばシリコーン樹脂の熱伝導率(0.16W/(m・K))と比較して、遥かに高い値である。したがって、封止材4bとしてシリカガラスを用いることで、封止材4bとしてシリコーン樹脂を用いた場合よりも、蛍光体粒子4aで発生した熱を効率よく基板1へ伝えることができる。また、シリコーン樹脂などの樹脂は、150℃程度の温度で長時間保持されると、割れおよび/または変色が生じる。これに対し、シリカガラスなどのガラスは、300℃で長時間保持されても、割れおよび変色が生じない。すなわち、ガラスは樹脂よりも耐熱性が高く、信頼性に優れる材料である。
The thermal conductivity of silica glass is 1.4 W / (m · K) at room temperature. This value is much higher than, for example, the thermal conductivity (0.16 W / (m · K)) of the silicone resin. Therefore, by using silica glass as the sealing
(放熱部材3)
放熱部材3は、熱伝導性の高い金属材料で構成されるヒートシンクである。放熱部材3は、当該放熱部材3に接続されている基板1から熱を吸収する機能、および熱を外気に放出する機能を有する。図1の(a)に示すように、放熱部材3は、基板1が接続されている面と対向する面に鋸刃状の放熱フィンを備えることで、高い放熱効果を有する。
(Heat dissipation member 3)
The
本実施形態における放熱部材3の構成材料は、アルミニウムである。ただし、放熱部材3の材料は、アルミニウムに限定されず、他の材料であってもよい。アルミニウムの熱伝導率は、236W/(m・K)である。このため、本実施形態における放熱部材3の熱伝導率は、約236W/(m・K)となる。
The constituent material of the
(蛍光体層4の形成方法)
蛍光体層4の形成方法の一例について、図2を用いて説明する。図2の(a)および(b)は、いずれも蛍光体層4の形成方法の一例について説明するための図である。
(Method for forming phosphor layer 4)
An example of a method for forming the
蛍光体層4を発光素子2上に形成する方法の例として、LEDウエハ上に蛍光体層4を形成する方法が挙げられる。この場合、まず、シリコンアルコキシド溶液中において、LEDウエハ2W(図2の(a)参照)上に膜状の蛍光体粒子4aの集合体を形成する。ここで、上記のようにシリコンアルコキシド溶液中で蛍光体粒子4aの集合体を形成することにより、シリコンアルコキシドが加水分解して生じるシリカ前駆体が蛍光体粒子4a同士、または蛍光体粒子4aと発光素子2とが接触した時にバインダとして働き、蛍光体層4の機械的強度が向上するという効果が得られる。
As an example of a method of forming the
次に、LEDウエハをシリコンアルコキシド溶液から取り出し、蛍光体粒子4aの膜内に存在する間隙に、シリカガラスの前駆体を含むゾルゲル溶液を充填する。その後、間隙に上記ゾルゲル溶液を充填された蛍光体粒子4aを加熱処理することで、図2の(a)に示すように、表面に蛍光体層4が形成されたLEDウエハ2Wが得られる。さらに、LEDウエハ2Wを分割することで、図2の(b)に示すような、蛍光体層4が形成された発光素子2(LEDチップ)が得られる。
Next, the LED wafer is taken out from the silicon alkoxide solution, and a sol-gel solution containing a silica glass precursor is filled in the gaps present in the
この場合、発光装置10の製造時には、予め蛍光体層4が形成された発光素子2を基板1に実装するだけで済む。すなわち、発光装置10の製造時には、発光素子2上において蛍光体層4を成型するモールド工程が不要となるため、発光装置10の製造工程が合理化される。
In this case, when the
蛍光体層4を発光素子2上に形成する方法の別の例について、図3を用いて説明する。図3の(a)〜(c)は、いずれも蛍光体層4の形成方法の別の例について説明するための図である。
Another example of the method for forming the
蛍光体層4を発光素子2上に形成する方法の別の例として、基板1に実装された発光素子2上に蛍光体層4を形成する方法が挙げられる。この場合、まず、基板1に発光素子2が実装される。
As another example of the method for forming the
次に、マスキング冶具8が基板1上に配される。図3の(a)は、マスキング冶具8の形状を示す上面図である。図3の(a)に示すように、マスキング冶具8は、基板1の形状に対応した形状を有する板状の冶具である。また、マスキング冶具8には、基板1上において発光素子2に対応する部分に穴が設けられている。したがって、基板1上に配されたマスキング冶具8は、基板1上の発光素子2以外の部分を覆う。
Next, the masking
マスキング冶具8が基板1上に配された状態で、図3の(b)に示すように、マスキング冶具8および発光素子2上に、蛍光体層4が形成される。ここで、蛍光体層4を形成する方法は、上述した、LEDウエハ上に蛍光体層4が形成される方法と同じである。この時、マスキング冶具8により覆われている基板1には、蛍光体層4が形成されない。
With the masking
その後、マスキング冶具8を基板1から取り外すことで、蛍光体層4が発光素子2に形成された発光装置10が得られる。
Thereafter, by removing the masking
(発光装置10の効果)
上述した通り、発光装置10は、蛍光体層4を備える。蛍光体層4は、複数の蛍光体粒子4a同士が密に接触することで形成されている。また、複数の蛍光体粒子4a同士の間隙には、透光性を有する封止材4bが充填されている。蛍光体粒子4aは、YAG黄色蛍光体である。また、封止材4bは、シリカガラスである。
(Effect of the light emitting device 10)
As described above, the
蛍光体粒子は、シリコーン樹脂の約100倍、ガラスの約10倍程度の熱伝導率を有する。具体的には、YAG黄色蛍光体の熱伝導率は、12W/(m・K)である。また、シリカガラスの熱伝導率は、上述した通り、1.4W/(m・K)である。また、蛍光体層4は厚さが300μm以下の薄膜状であり、かつ発光素子2の、基板1と対向する面とは逆側の面に形成されている。このため、蛍光体層4から基板1への放熱経路が短い。また、蛍光体層4の厚さは、100μm以上である。このため、蛍光体層4に入射した励起光のうち、波長変換されずに出射される光の比率が調整される。これにより、発光装置10が発する照明光の色度が、照明器具の照明光として好適な色度となる。
The phosphor particles have a thermal conductivity of about 100 times that of silicone resin and about 10 times that of glass. Specifically, the thermal conductivity of the YAG yellow phosphor is 12 W / (m · K). Moreover, the thermal conductivity of silica glass is 1.4 W / (m · K) as described above. The
なお、励起光の利用効率を向上させるためには、蛍光体層4をできるだけ薄くすることで、蛍光体層4内での光散乱に伴う、発光素子2などによる励起光の吸収ロスを低減することが効果的である。しかし、発光装置10において、蛍光体層4の厚さを100μm未満とした場合には、発光装置10が発する照明光の色度が、照明器具の照明光として好ましい色度に到達しない。このため、蛍光体層4の厚さについて、上記の通り100μm以上としている。
In order to improve the utilization efficiency of the excitation light, the
したがって、蛍光体層4で発生した熱の大部分は、図1の(a)において矢印で示したように、空気(熱伝導率0.035W/(m・K))などの媒体を介さず、封止材4bおよび発光素子2を経由して、速やかに基板1へ放熱される。このため、蛍光体層4の温度上昇を抑制することができる。換言すれば、蛍光体層4の温度を低くすることができる。
Therefore, most of the heat generated in the
したがって、蛍光体層4の温度上昇に伴う蛍光体粒子4aの発光効率低下を抑制できる。このため、従来の発光装置と比較して、発光装置10への投入電力を大きくし、発光装置の全光束および輝度を向上させることができる。したがって、発光装置10は、輝度が高く、明るい発光装置となる。
Therefore, it is possible to suppress a decrease in the luminous efficiency of the
(実験結果)
発光装置10の効果について実験を行い、比較例の発光装置である発光装置90との比較を行った。図4は、発光装置90の構成を示す断面図である。図4に示すように、発光装置90は、基板1と、発光素子2と、放熱部材3と、蛍光体分散ガラス板4Aと、枠部材5とを備える。蛍光体分散ガラス板4Aは、蛍光体粒子をガラスで保持した波長変換部材である。枠部材5は、蛍光体分散ガラス板4Aを支持する環状の支持部材である。蛍光体分散ガラス板4Aは、枠部材5に支持されることで、発光素子2に対して離隔されている。蛍光体分散ガラス板4Aと枠部材5と基板1とによって規定される閉空間(換言すれば、発光素子2が配置されている閉空間)には、空気が封入されている。
(Experimental result)
An experiment was conducted on the effect of the
図5の(a)は、発光装置10および90における、投入電力と波長変換部材の温度との間の関係を示すグラフである。図5の(a)には、投入電力に対する、(i)基板1の中央に配された発光素子2に設けられた蛍光体層4の最も高温となる部分の温度と、(ii)蛍光体分散ガラス板4Aの最も高温となる部分の温度との間の関係がそれぞれ示されている。基板1の中央に配された発光素子2に設けられた蛍光体層4の中央部付近は、発光装置10において最も高温になる部分である。また、蛍光体分散ガラス板4Aの中央部付近は、発光装置90において最も高温になる部分である。
(A) of FIG. 5 is a graph which shows the relationship between input electric power and the temperature of a wavelength conversion member in the light-emitting
図5の(a)に示すように、投入電力が同じであれば、蛍光体層4の最も高温となる部分の温度は、蛍光体分散ガラス板4Aの最も高温となる部分の温度より低い。つまり、蛍光体層4においては、蛍光体分散ガラス板4Aより、温度の上昇が抑制されている。
As shown in FIG. 5A, if the input power is the same, the temperature of the highest temperature portion of the
また、図5の(b)は、発光装置10および90における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。ここで、全光束比とは、発光装置90において、投入電力を10Wとした場合における全光束を1としたときの、全光束の比率である。
FIG. 5B is a graph showing the relationship between the input power and the total luminous flux ratio in the
図5の(b)に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置10の全光束比は、発光装置90の全光束比より大きい。また、発光装置10においては、発光装置90より、投入電力の増大に伴う全光束比の向上の効率が高い。
As shown in FIG. 5B, if the input power is the same, the total luminous flux ratio of the
〔実施形態2〕
本発明の他の実施形態について、図6〜図7に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIGS. For convenience of explanation, members having the same functions as those described in the embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
図6は、本実施形態に係る発光装置20の構成を示す断面図である。図6に示すように、発光装置20においては、蛍光体層4が、基板1の、発光素子2が実装されている面にも形成されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a configuration of the
このため、発光素子2の側面から出射される励起光は、基板1上の蛍光体層4により波長変換される。このため、発光装置20における励起光の利用効率は、発光装置10における励起光の利用効率と比較して向上する。
For this reason, the excitation light emitted from the side surface of the
また、実施形態2における蛍光体層4の厚さの好適な範囲は、100μm以上かつ200μm以下であり、実施形態1における蛍光体層4と同様、発光装置の照明光の色度が昼白色、白色、温白色、または電球色などの照明器具に好適な色度となるように適宜調整される。本実施形態の蛍光体層4の厚さは、140μmであり、実施形態1の蛍光体層4と比較して薄くなっている。これは、上記の通り励起光の利用効率が向上したためである。発光装置20では、蛍光体層4の厚さが薄いため、発光装置10と比較して蛍光体層4からの放熱性が向上する。
In addition, the preferable range of the thickness of the
加えて、図6において矢印で示すように、基板1上の蛍光体層4に含まれる蛍光体粒子4aで発生する熱の一部は、発光素子2を介さずに基板1に直接伝わる。このため、蛍光体粒子4aで発生する熱の放熱効率、および発光装置20が発する光の全光束がさらに向上する。
In addition, as indicated by arrows in FIG. 6, part of the heat generated in the
基板1および発光素子2に蛍光体層4を形成する方法は、実施形態1において説明した、LEDウエハ2W上に蛍光体層4を形成する方法と同じでよい。すなわち、基板1および発光素子2のそれぞれに蛍光体層4を形成したのちに、基板1に発光素子2を実装してもよく、基板1に発光素子2を実装した状態で蛍光体層4を形成してもよい。また、基板1に形成された蛍光体層4の厚さは、発光素子2に形成された蛍光体層4の厚さと略等しくてもよく、また異なっていてもよい。
The method for forming the
発光装置20の効果について実験を行い、発光装置10および90との比較を行った。図7の(a)は、発光装置20、10、および90における、投入電力と波長変換部材の温度との間の関係を示すグラフである。図7の(a)には、投入電力に対する、(i)発光装置20の蛍光体層4の、最も高温となる部分の温度と、(ii)発光装置10の、基板1の中央に配された発光素子2に設けられた蛍光体層4の最も高温となる部分の温度と、(iii)蛍光体分散ガラス板4Aの最も高温となる部分の温度との間の関係がそれぞれ示されている。図5の(a)に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置20が備える蛍光体層4の最も高温となる部分の温度は、発光装置10が備える蛍光体層4の最も高温となる部分の温度より、さらに低い。つまり、発光装置20が備える蛍光体層4においては、発光装置10が備える蛍光体層4より、さらに温度の上昇を抑制できる。
The effect of the
また、図7の(b)は、発光装置20、10、および90における、投入電力と全光束比との間の関係を示すグラフである。図5の(b)に示すように、投入電力が同じであれば、発光装置20の全光束比は、発光装置10の全光束比よりさらに大きい。また、発光装置20においては、発光装置10より、投入電力の増大に伴う全光束比の向上の効率がさらに高い。
FIG. 7B is a graph showing the relationship between the input power and the total luminous flux ratio in the
〔実施形態3〕
本発明の他の実施形態について、図8に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態に係る発光装置は、蛍光体粒子4a以外については発光装置20と同じである。
[Embodiment 3]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The light emitting device according to this embodiment is the same as the
図8は、本実施形態に係る発光装置30が備える蛍光体層4の構成を示す断面図である。図8に示すように、発光装置30が備える蛍光体層4は、蛍光体粒子4a(図1の(b)参照)ではなく、複数の種類の蛍光体粒子4gおよび4rの集合体である。また、蛍光体層4の好ましい厚さは、実施形態1の場合と同様、100μm以上かつ300μm以下である。本実施形態においては、蛍光体層4の厚さは、270μmである。蛍光体粒子4gおよび4rは、互いに異なるピーク波長を有する蛍光を発する。本実施形態では、蛍光体粒子4gは、Lu3Al5O12:Ce3+緑色蛍光体の粒子である。また、蛍光体粒子4rは、CaAlSiN3:Eu2+赤色蛍光体である。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the
発光装置20が発する光については、色温度が5000Kの昼白色であり、演色性(Ra)が75であった。これに対し、発光装置30が発する光については、色温度が3000Kの電球色であり、演色性(Ra)が92であった。すなわち、発光装置30によれば、発光装置20と比較して、色温度が低く、かつ演色性が高い光を得ることができる。このため、本実施形態に係る発光装置は、美術館、博物館、衣服売り場、食品売り場、または電球色で演色性を重視する場面で用いられるスポットライトなどの照明に、好適に用いることができる。
The light emitted from the
〔実施形態4〕
本発明の他の実施形態について、図9に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態における発光装置40は、反射用枠部材6または6Aを備える点以外は、発光装置20の構成と同じである。
[Embodiment 4]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. The
図9の(a)は、本実施形態に係る発光装置40の構成を示す断面図である。図9の(a)に示すように、発光装置20は、基板1、発光素子2、放熱部材3、蛍光体層4、および反射用枠部材6(反射部材)を備える。
(A) of FIG. 9 is sectional drawing which shows the structure of the light-emitting
反射用枠部材6は、基板1の、発光素子2が実装されている面において、発光素子2の周囲を囲むように設けられている枠状の部材である。反射用枠部材6は、白色の樹脂で構成されている。反射用枠部材6は、励起光および蛍光のうち、発光装置40から光が出射される方向から外れた方向に進む光の一部を、発光装置40から光が出射される方向へ反射する。これにより、発光装置40から出射される光の輝度が向上する。
The reflection frame member 6 is a frame-like member provided so as to surround the light-emitting
また、図9の(b)は、本実施形態に係る発光装置40の構成の別の一例を示す断面図である。図9の(b)に示す発光装置40は、反射用枠部材6の代わりに反射用枠部材6Aを備える。図9の(b)に示すように、反射用枠部材6A(反射部材)は、基板1から励起光の出射方向に向けて広がる円弧を断面において有する。また、反射用枠部材6Aは、アルミニウムで構成されている。なお、反射用枠部材の形状および材質は、上記の例に限定されない。
FIG. 9B is a cross-sectional view showing another example of the configuration of the
発光装置40が発する光の全光束を、同じ投入電力で発光装置20が発する光の全光束と比較した。この比較において、発光装置40は、反射用枠部材6を備える。発光装置20が発する光の全光束を1.00とした場合、発光装置40が発する光の全光束は1.05であった。
The total luminous flux of light emitted by the
〔実施形態5〕
本発明の他の実施形態について、図10に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態における発光装置50においては、蛍光体層は複数の層を有する。
[Embodiment 5]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to FIG. In the
図10は、本実施形態に係る発光装置50の構成を示す図である。図10に示すように、発光装置50は、基板1、発光素子2、放熱部材3、緑色蛍光体層4G(第1層)および赤色蛍光体層4R(第2層)を備える。
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of the
緑色蛍光体層4Gは、緑色の蛍光(第1のピーク波長を有する蛍光)を発する緑色蛍光体粒子(第1の蛍光体粒子)によって形成される。赤色蛍光体層4Rは、赤色の蛍光(第1のピーク波長より長い第2のピーク波長を有する蛍光)を発する赤色蛍光体粒子(第2の蛍光体粒子)によって形成される。また、緑色蛍光体層4Gと赤色蛍光体層4Rとの厚さの和の好ましい値は、100μm以上かつ200μm以下である。本実施形態では、緑色蛍光体層4Gと赤色蛍光体層4Rとの厚さの和は、130μmである。
The
本実施形態では、緑色蛍光体層4Gは、Lu3Al5O12:Ce3+緑色蛍光体の粒子で形成されている。Lu3Al5O12:Ce3+緑色蛍光体が発する緑色の蛍光のピーク波長は、520nm〜540nmである。また、赤色蛍光体層4Rは、CaAlSiN3:Eu2+赤色蛍光体の粒子で形成されている。CaAlSiN3:Eu2+赤色蛍光体が発する赤色の蛍光のピーク波長は、640nm〜660nmである。
In the present embodiment, the
また、緑色蛍光体層4Gおよび赤色蛍光体層4Rにおいて、蛍光体の粒子の間には、シリカガラスが充填されている。また、緑色蛍光体層4Gは、赤色蛍光体層4Rよりも、発光素子2から遠い位置に配されている。
In the
このため、Lu3Al5O12:Ce3+緑色蛍光体の粒子から発せられる蛍光(第1のピーク波長を有する蛍光)が、CaAlSiN3:Eu2+赤色蛍光体の粒子に吸収されにくくなるため、蛍光の利用効率が向上する。 For this reason, the fluorescence emitted from the particles of Lu 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ green phosphor (fluorescence having the first peak wavelength) is less likely to be absorbed by the particles of CaAlSiN 3 : Eu 2+ red phosphor, The use efficiency of fluorescence is improved.
発光装置50が発する光の全光束を、同じ投入電力で実施形態3に係る発光装置が発する光の全光束と比較した。実施形態3に係る発光装置が発する光の全光束を1.00とした場合、発光装置50が発する光の全光束は1.05であった。すなわち、発光装置50が発する光の全光束は、同じ投入電力で実施形態3に係る発光装置が発する光の全光束と比較して、約5%向上した。
The total luminous flux of the light emitted from the
〔実施形態6〕
本発明の他の実施形態について、図11に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態では、照明装置100について説明する。この照明装置100は、発光装置として実施形態1に記載した発光装置10を用いている。
[Embodiment 6]
Another embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. In this embodiment, the
図11は、本実施形態に係る照明装置100の構成を示す図である。図11に示すように、本実施形態に係る照明装置100は、高天井照明などに用いられる照明装置であり、例えば、スポットライトやダウンライトなどである。図11に示すように、本実施形態の照明装置100は、発光装置10と、筐体110と、透光板120とを備え、天井130に取り付けられている。
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of the
筐体110は、その内部に発光装置10を格納している。筐体110は、発光装置10から出力される照明光を遮光する遮光部材で構成すればよい。本実施形態の照明装置100では、筐体110の材料は、不燃材料であり、かつ熱伝導率が高いアルミニウムを用いている。また、筐体110の内部には、例えば、ドライエア(乾燥空気)が封入されている。ドライエアの露点温度は、例えば−35℃であり、発光素子2、および蛍光体層4(図1の(a)参照)の温度上昇を抑制できる。
The
透光板120は、筐体110の開口部を覆う透明なガラス板である。なお、透光板120の材料は、無機ガラスでなくてもよいが、熱に弱い樹脂材料などは用いないことが好ましい。
The
このような照明装置100は、実施形態1で記載した通り、発光装置10における発光素子2および蛍光体層4の温度上昇を抑制できるため、従来と同じ投入電力で、より高い輝度の光を得ることができる。
Such an illuminating
照明装置100は、上記した高天井照明のほか、道路照明などにも応用できる。また、本実施形態の照明装置100では、発光装置10、筐体110、および透光板120のすべてを、ガラス、金属、またはセラミックスなどの無機材料で構成している。このため、照明装置100は、非常灯や防爆用照明などにも好適に応用することができる。また、照明装置100は、発光装置10の代わりに、例えば実施形態2〜5のいずれかに係る発光装置を備えていてもよい。
The
〔まとめ〕
本発明の態様1に係る発光装置(10)は、励起光を発する発光素子(2)と、上記発光素子が実装されている基板(1)と、上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子(4a)が互いに接触することによって形成された蛍光体層(4)と、を備える発光装置であって、上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。
[Summary]
A light emitting device (10) according to
上記の構成によれば、励起光の波長を変換して蛍光を発する蛍光体層は、複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成されている。また、蛍光体層は、発光素子が有する面のうち、基板と対向する面とは逆側の面に形成されている。 According to said structure, the fluorescent substance layer which converts the wavelength of excitation light and emits fluorescence is formed when several fluorescent substance particles contact mutually. Further, the phosphor layer is formed on the surface of the light emitting element on the opposite side to the surface facing the substrate.
したがって、蛍光体層と発光素子とが離隔している発光装置と比較して、蛍光体層から基板への放熱経路が短くなる。また、蛍光体粒子で発生した熱は、発光素子を介して速やかに上記発光素子が実装されている基板へ放出される。このため、蛍光体層の温度上昇を抑制することが可能な発光装置を提供することができる。 Therefore, the heat radiation path from the phosphor layer to the substrate is shortened as compared with the light emitting device in which the phosphor layer and the light emitting element are separated from each other. Further, the heat generated in the phosphor particles is quickly released to the substrate on which the light emitting element is mounted via the light emitting element. For this reason, the light-emitting device which can suppress the temperature rise of a fluorescent substance layer can be provided.
本発明の態様2に係る発光装置は、上記態様1において、上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成されていることが好ましい。
In the light emitting device according to
上記の構成によれば、発光素子の側面から出射される励起光は、基板上に形成された蛍光体層により波長変換される。また、蛍光体層で発生した熱の一部は、発光素子を介さずに基板へ伝わるため、蛍光体層の放熱効率が向上する。したがって、発光素子が発する励起光の利用効率が向上するとともに、蛍光体層の温度上昇をさらに抑制できる。 According to said structure, the wavelength of the excitation light radiate | emitted from the side surface of a light emitting element is wavelength-converted by the fluorescent substance layer formed on the board | substrate. In addition, since a part of the heat generated in the phosphor layer is transmitted to the substrate without passing through the light emitting element, the heat dissipation efficiency of the phosphor layer is improved. Therefore, the utilization efficiency of the excitation light emitted from the light emitting element is improved, and the temperature rise of the phosphor layer can be further suppressed.
本発明の態様3に係る発光装置は、上記態様1または2において、上記基板の、上記発光素子が実装されている面に、上記励起光および上記蛍光を反射する反射部材(反射用枠部材6)が設けられていることが好ましい。
The light-emitting device according to
上記の構成によれば、励起光および蛍光の利用効率が向上する。 According to said structure, the utilization efficiency of excitation light and fluorescence improves.
本発明の態様4に係る発光装置は、上記態様1から3のいずれかにおいて、上記蛍光体層は、互いに異なるピーク波長を有する蛍光を発する複数の種類の蛍光体粒子(例えば蛍光体粒子4gおよび4r)を含んでいてもよい。
The light-emitting device according to
上記の構成によれば、発光装置の用途に合わせて適切な色温度および演色性を有する光を発することが可能となる。 According to said structure, it becomes possible to emit the light which has suitable color temperature and color rendering property according to the use of a light-emitting device.
本発明の態様5に係る発光装置は、上記態様1から3のいずれかにおいて、上記蛍光体層は、第1のピーク波長を有する蛍光を発する第1の蛍光体粒子によって形成される第1層(緑色蛍光体層4G)と、上記第1のピーク波長より長い第2のピーク波長を有する蛍光を発する第2の蛍光体粒子によって形成される第2層(赤色蛍光体層4R)とを有し、上記第1層は、上記第2層よりも、上記発光素子から遠い位置に配されていてもよい。
In the light-emitting device according to
上記の構成によれば、発光装置の用途に合わせて適切な色温度および演色性を有する光を発することが可能となる。また、第1の蛍光体粒子から発せられる蛍光(すなわち、第1のピーク波長を有する蛍光)が、第1のピーク波長よりも長いピーク波長を有する蛍光(第2のピーク波長を有する蛍光)を発する第2の蛍光体粒子に吸収されにくくなるため、蛍光の利用効率が向上する。 According to said structure, it becomes possible to emit the light which has suitable color temperature and color rendering property according to the use of a light-emitting device. Further, the fluorescence emitted from the first phosphor particles (that is, the fluorescence having the first peak wavelength) is the fluorescence having the peak wavelength longer than the first peak wavelength (the fluorescence having the second peak wavelength). Since it becomes difficult to be absorbed by the emitted second phosphor particles, the utilization efficiency of fluorescence is improved.
本発明の態様6に係る発光装置は、上記態様1から5のいずれかにおいて、上記蛍光体粒子の間に、透光性を有する封止材(4b)が充填されていることが好ましい。
In the light emitting device according to Aspect 6 of the present invention, in any one of
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。 According to said structure, the thermal radiation efficiency of a fluorescent substance layer further improves.
本発明の態様7に係る発光装置は、上記態様1から6のいずれかにおいて、上記蛍光体層の厚さは、100μm以上かつ300μm以下であることが好ましい。
In the light emitting device according to
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。また、励起光の利用効率が向上する。 According to said structure, the thermal radiation efficiency of a fluorescent substance layer further improves. Moreover, the utilization efficiency of excitation light improves.
本発明の態様8に係る発光装置は、上記態様1から6のいずれかにおいて、上記蛍光体層が、上記基板の、上記発光素子が実装されている面にも形成され、上記蛍光体層の厚さは、100μm以上かつ200μm以下であることが好ましい。
A light-emitting device according to
上記の構成によれば、蛍光体層の放熱効率がさらに向上する。 According to said structure, the thermal radiation efficiency of a fluorescent substance layer further improves.
本発明の態様9に係る照明装置(100)は、上記態様1から8のいずれかの発光装置を備えている。
An illumination device (100) according to aspect 9 of the present invention includes the light-emitting device according to any one of
上記の構成によれば、蛍光体層の、熱による波長変換効率の低下を抑制できるため、高光束・高輝度な照明装置を実現できる。 According to said structure, since the fall of the wavelength conversion efficiency by the heat | fever of a fluorescent substance layer can be suppressed, a high luminous flux and high-intensity illuminating device is realizable.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention. Furthermore, a new technical feature can be formed by combining the technical means disclosed in each embodiment.
1 基板
2 発光素子
4 蛍光体層
4a、4g、4r 蛍光体粒子
4b 封止材
4G 緑色蛍光体層(第1層)
4R 赤色蛍光体層(第2層)
6、6A 反射用枠部材(反射部材)
10、20、30、40、50 発光装置
100 照明装置
DESCRIPTION OF
4R red phosphor layer (second layer)
6, 6A Reflective frame member (reflective member)
10, 20, 30, 40, 50 Light-emitting
Claims (9)
上記発光素子が実装されている基板と、
上記励起光の波長を変換し、蛍光を発する複数の蛍光体粒子が互いに接触することによって形成された蛍光体層と、を備える発光装置であって、
上記蛍光体層は、上記発光素子が有する面のうち、上記基板と対向する面とは逆側の面に形成されていることを特徴とする発光装置。 A light emitting device that emits excitation light;
A substrate on which the light emitting element is mounted;
A phosphor layer formed by converting a wavelength of the excitation light and a plurality of phosphor particles emitting fluorescence to contact each other,
The phosphor layer is formed on a surface opposite to the surface facing the substrate among the surfaces of the light emitting element.
上記第1層は、上記第2層よりも、上記発光素子から遠い位置に配されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の発光装置。 The phosphor layer includes a first layer formed by first phosphor particles that emit fluorescence having a first peak wavelength, and a first layer that emits fluorescence having a second peak wavelength longer than the first peak wavelength. A second layer formed by two phosphor particles,
4. The light emitting device according to claim 1, wherein the first layer is disposed at a position farther from the light emitting element than the second layer. 5.
上記蛍光体層の厚さは、100μm以上かつ200μm以下であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の発光装置。 The phosphor layer is also formed on the surface of the substrate on which the light emitting element is mounted,
7. The light emitting device according to claim 1, wherein the phosphor layer has a thickness of 100 μm or more and 200 μm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015202300A JP2017076664A (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Light-emitting device and lighting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015202300A JP2017076664A (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Light-emitting device and lighting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2017076664A true JP2017076664A (en) | 2017-04-20 |
Family
ID=58549574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015202300A Pending JP2017076664A (en) | 2015-10-13 | 2015-10-13 | Light-emitting device and lighting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2017076664A (en) |
-
2015
- 2015-10-13 JP JP2015202300A patent/JP2017076664A/en active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101202309B1 (en) | A light emitting device having a refractory phosphor layer | |
| JP4338768B1 (en) | Light emitting device | |
| JP6045571B2 (en) | Light emitting module, lamp and lighting fixture having heat conductor | |
| CN104024722B (en) | Light fixture, light source and light fixture | |
| JP5608684B2 (en) | LED based lamp and thermal management system for the lamp | |
| JP2012502449A (en) | Light emitting device having a transparent heat conductive layer | |
| JP2018120959A (en) | Light emitting device and lighting system | |
| CN105981186A (en) | Wavelength conversion element, light emitting module and lamp | |
| WO2010123052A1 (en) | Light-emitting device | |
| WO2017077739A1 (en) | Luminescent material, light-emitting device, illuminator, and process for producing luminescent material | |
| JP2019057655A (en) | Light source and lighting device | |
| JP2014060328A (en) | Light-emitting device | |
| JP7356311B2 (en) | Light emitting device, wavelength conversion unit, and headlight or display device | |
| JP2011171504A (en) | Light-emitting device | |
| JP4808550B2 (en) | Light emitting diode light source device, lighting device, display device, and traffic signal device | |
| JP6997869B2 (en) | Wavelength conversion element and light source device | |
| JP2015133455A (en) | Light-emitting device, illumination light source, and luminaire | |
| JP6022839B2 (en) | Light emitting device | |
| JP2016134571A (en) | Light emitting device and lighting device | |
| JP5187749B2 (en) | Light emitting device | |
| JP2017076664A (en) | Light-emitting device and lighting device | |
| JP2013149690A (en) | Light-emitting device and illuminating device | |
| WO2010123051A1 (en) | Light-emitting device | |
| JP2011159424A (en) | Linear light source device | |
| JP2015133450A (en) | Light-emitting device, illumination light source, and luminaire |