WO2013153739A1 - Light-emitting device, and lamp - Google Patents
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- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
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- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
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- H10H20/851—Wavelength conversion means
- H10H20/8514—Wavelength conversion means characterised by their shape, e.g. plate or foil
Definitions
- the present invention relates to a light emitting device using a light emitting element and a lamp including the same.
- LEDs Light Emitting Diodes
- Patent Document 1 discloses a conventional bulb-type LED lamp.
- Patent Document 2 discloses a conventional straight tube LED lamp.
- an LED module including a substrate and a plurality of LEDs mounted on the substrate is used.
- a heat sink is used to dissipate heat generated by the LED, and the LED module is fixed to the heat sink.
- a metal casing that functions as a heat sink is provided between a hemispherical globe and a base, and the LED module is mounted on the upper surface of the metal casing. Is placed.
- a heat sink is used to dissipate heat generated by the LED.
- a long metal base made of aluminum or the like is used as the heat sink.
- the metal base is fixed to the inner surface of the straight pipe with an adhesive, and the LED module is fixed to the upper surface of the metal base.
- the light emitted from the LED module to the heat sink side is shielded by the metal heat sink.
- the way in which the light spreads is different from a lamp having all light distribution characteristics such as a light bulb type fluorescent lamp or a straight tube type fluorescent lamp. That is, it is difficult to realize a wide light distribution angle similar to that of an incandescent bulb or an existing bulb-type fluorescent lamp in the conventional bulb-type LED lamp.
- the conventional straight tube type LED lamp it is difficult to realize a wide light distribution angle similar to that of the existing straight tube type fluorescent lamp.
- a bulb-type LED lamp may have the same configuration as an incandescent bulb. That is, a bulb-type LED lamp having a configuration in which the filament coil of an incandescent bulb is simply replaced with an LED module without using a heat sink is conceivable. In this case, the light from the LED module is not blocked by the heat sink.
- the conventional LED module emits light on the heat sink side.
- the light is emitted on the side opposite to the heat sink without emitting light. That is, the conventional LED module is configured to extract light from only one side of the substrate (the side on which the LED is mounted).
- the substrate on which the LED chip is mounted is a light-transmitting substrate, and light can be emitted in all directions by emitting light from the back surface of the light-transmitting substrate (the surface on which the LED is not mounted). LED modules are considered.
- the present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a light emitting device and a lamp capable of suppressing color misregistration.
- one embodiment of a light-emitting device includes a light-transmitting substrate, a plurality of light-emitting elements arranged linearly on the substrate, and the plurality of light-emitting elements.
- the second wavelength conversion unit protrudes from the first wavelength conversion unit in the second direction, where the second direction is a direction substantially perpendicular to the first direction on the main surface of the substrate. It has the part.
- the protruding portion may protrude from both sides of the first wavelength conversion portion in the second direction.
- a plurality of the second wavelength conversion units having the protruding portions are formed, and the second wavelength conversion unit is one of the plurality of second wavelength conversion units.
- the protruding portion of the second wavelength converting portion may be connected to the protruding portion of the other second wavelength converting portion by a connecting portion made of the same material as the second wavelength converting portion.
- the first wavelength conversion unit includes a first wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element, and a sealing member that seals the light emitting element.
- the second wavelength conversion unit may be a phosphor layer including a second wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element.
- the phosphor layer is a sintered body film made of phosphor particles as the second wavelength conversion material and an inorganic material as a binder for sintering. It is preferable.
- the concentration of the phosphor particles in the sintered body film is preferably 91 wt% or less.
- the thickness of the sintered body film is preferably 0.035 mm or more.
- the sealing member is composed of phosphor particles that are the first wavelength conversion material and a resin material that contains the phosphor particles. .
- a metal wiring formed on the substrate is provided between the adjacent light-emitting elements, and the metal wiring is not in contact with the second wavelength conversion unit. Is preferred.
- the light-emitting device includes a metal wiring that receives power from outside the light-emitting device, and a glass film that is continuously formed on the metal wiring and the substrate. Also good.
- any one of the light-emitting devices described above a hollow globe that houses the light-emitting device, a base that receives power for causing the light-emitting device to emit light, and the light-emitting device And a support for supporting the device in the globe.
- the present invention it is possible to realize a light emitting device and a lamp capable of achieving both suppression of color misregistration and prevention of peeling of the phosphor layer.
- FIG. 1A is a plan view of the light-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 1B is a cross-sectional view of the light-emitting device taken along line AA ′ in FIG.
- FIG. 1C is a cross-sectional view of the light emitting device taken along line BB ′ in FIG.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the LED in the light-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3A is a partially enlarged cross-sectional view of the light-emitting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention, taken along line C-C ′ of FIG. FIG.
- FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting device according to Comparative Example 1.
- FIG. 3C is a partially enlarged cross-sectional view of the light emitting device according to Comparative Example 2.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 5 is a plan view of the light-emitting device according to Embodiment 2 of the present invention.
- FIG. 6 is a plan view of the light emitting device according to Embodiment 3 of the present invention.
- FIG. 7 is a side view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 8 is an exploded perspective view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 10A is a plan view of a light emitting device according to a modification of the present invention, and
- FIG. 10B is a cross-sectional view of the light emitting device.
- FIG. 11 is a schematic cross-sectional view of the illumination device according to the embodiment of the present invention.
- the X axis, Y axis, and Z axis shown in each figure are three axes that are orthogonal to each other.
- the X-axis direction is a first direction that is the longitudinal direction of the substrate 10 (the arrangement direction of the plurality of LEDs 20).
- the Y-axis direction is a second direction that is a direction perpendicular to the X-axis and is a short direction of the substrate 10.
- the Z-axis direction is a third direction that is a direction perpendicular to the X-axis and the Y-axis and is perpendicular to the first major surface 10a of the substrate 10.
- Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code
- FIG. 1A and 1B are diagrams showing a configuration of a light-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention, where FIG. 1A is a plan view, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. FIG. 4A is a sectional view taken along line BB ′ in FIG.
- the light-emitting device 1 is a light-emitting module (LED module) that emits light of a predetermined color, and is translucent. Formed between the substrate 10 and each of the plurality of LEDs 20, the plurality of LEDs 20 provided on the substrate 10, the sealing member 30 formed to cover the plurality of LEDs 20, and the plurality of LEDs 20.
- a phosphor layer 40, a metal wiring 50 formed on the substrate 10, and a wire 60 that electrically connects the LED 20 and the metal wiring 50 are provided. In FIG. 1A, the metal wiring 50 and the wire 60 are not shown.
- the light emitting device 1 is a COB (Chip On Board) type LED module in which an LED chip (bare chip) is directly mounted on a substrate 10.
- COB Chip On Board
- the substrate 10 is a mounting substrate (LED mounting substrate) for mounting the LED 20, and includes a first main surface (front side surface) 10a on which the LED 20 is mounted and a first main surface 10a facing the first main surface 10a. 2 main surface (back side surface) 10b.
- the substrate 10 is a light-transmitting substrate that transmits light emitted from the LED 20.
- the transmittance of the substrate 10 with respect to visible light is 10% or more.
- substrate 10 is 80% or more.
- the transmittance of the substrate 10 is preferably 90% or more, and it is preferable to use a substrate that is transparent to visible light, that is, has a very high transmittance and allows the other side to be seen through.
- a translucent substrate 10 As such a translucent substrate 10, a translucent ceramic substrate made of alumina, aluminum nitride or the like, a transparent glass substrate made of glass, a quartz substrate made of crystal, a sapphire substrate made of sapphire, or a transparent resin material. A transparent resin substrate or the like can be used.
- a translucent ceramic substrate made of alumina having a transmittance of 90% is used as the substrate 10. The transmittance of the substrate 10 can be adjusted by changing the material composition, but can also be adjusted by changing the thickness of the substrate 10.
- the through hole 11 is for electrically connecting a lead wire for power supply (not shown) and the metal wiring 51 by soldering or the like, and the lead wire is inserted into the through hole 11.
- a through hole 12 is provided in the center of the substrate 10.
- the through hole 12 is for fixing the light emitting device 1 to another member (support member or the like). For example, a protrusion of the support member is fitted into the through hole 12. Note that power can be supplied to the metal wiring 51 without the through-hole 11, and the light-emitting device 1 can be fixed to the support member or the like without the through-hole 12. Therefore, these through holes 11 and 12 may not be provided.
- the LED 20 is an example of a light emitting element, and is mounted on the first main surface 10 a of the substrate 10 via the phosphor layer 40. That is, the LED 20 is mounted on the phosphor layer 40. In the present embodiment, the LED 20 is mounted only on the first main surface 10 a side of the substrate 10.
- a plurality of LEDs 20 are mounted in a straight line at the same pitch.
- two element rows in which twelve LEDs 20 are linearly arranged in the X-axis direction are provided side by side in the Y-axis direction.
- the LEDs 20 in one element row in the X-axis direction are connected in series, and the LEDs 20 in the element rows are connected in parallel.
- the plurality of LEDs 20 are mounted in two rows, but may be one row or a plurality of rows other than two rows.
- Each LED 20 is a bare chip that emits monochromatic visible light.
- a blue LED chip that emits blue light when energized can be used.
- the blue LED chip for example, a gallium nitride based semiconductor light emitting device having a central wavelength of 440 nm to 470 nm, which is made of an InGaN based material, can be used.
- a square blue LED chip having a side length of about 0.35 mm (350 ⁇ m) is used as the LED 20, but a rectangular LED chip can also be used.
- Each LED 20 is an LED chip that emits light in all directions, that is, laterally, upwardly and downwardly.
- the plurality of LEDs 20 are mounted so that the interval (pitch) between adjacent LEDs 20 in one element row is 1.4 mm, and the LED 20 of one element row in two opposing element rows The other element row is mounted so that the distance from the LED 20 is 4 mm.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around the LED in the light-emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the LED 20 (LED chip) includes a sapphire substrate 21 and a plurality of nitride semiconductor layers 22 laminated on the sapphire substrate 21 and having different compositions.
- a cathode electrode 23 and an anode electrode 24 are provided at the end of the upper surface of the nitride semiconductor layer 22. Further, wire bond portions 25 and 26 are provided on the cathode electrode 23 and the anode electrode 24, respectively.
- each LED 20 is arranged on the phosphor layer 40 by a translucent chip bonding material 70 so that the surface on the sapphire substrate 21 side faces the first main surface 10a of the substrate 10.
- a translucent material for the chip bonding material 70 By using a translucent material for the chip bonding material 70, loss of light emitted from the surface of the LED 20 on the sapphire substrate 21 side and the side surface of the LED 20 can be reduced, and generation of shadows by the chip bonding material 70 is prevented. be able to.
- the sealing member 30 is a first wavelength conversion unit including a first wavelength conversion material that converts the wavelength of light emitted from the LED 20, and is formed so as to cover the LED 20.
- a first wavelength conversion material phosphor particles that are excited by light emitted from the LED 20 and emit light of a desired color (wavelength) can be used.
- the sealing member 30 in the present embodiment is a phosphor-containing resin in which predetermined phosphor particles are contained as a first wavelength conversion material in a resin made of a translucent material. Note that a light diffusing material such as silica particles may be dispersed in the sealing member 30.
- the phosphor particles when the LED 20 is a blue LED that emits blue light, the phosphor particles that convert the wavelength of the blue light into yellow light in order to emit white light from the sealing member 30.
- the phosphor particles for example, YAG (yttrium, aluminum, garnet) yellow phosphor particles can be used. Thereby, a part of the blue light emitted from the LED 20 is converted into yellow light by the yellow phosphor particles contained in the sealing member 30. Then, the blue light that has not been absorbed by the yellow phosphor particles (not wavelength-converted) and the yellow light that has been wavelength-converted by the yellow phosphor particles are diffused and mixed in the sealing member 30. The white light is emitted from the sealing member 30.
- the sealing member 30 replaces with a yellow fluorescent substance particle, uses a yellow fluorescent substance particle and a red fluorescent substance particle, or a green fluorescent substance particle and a red fluorescent substance particle. It doesn't matter.
- the LED 20 that emits ultraviolet light a combination of phosphor particles that emit light of three primary colors (red, green, and blue) can be used as the first wavelength conversion material.
- the first wavelength conversion material includes a substance that absorbs light of a certain wavelength and emits light of a wavelength different from the absorbed light, such as a semiconductor, a metal complex, an organic dye, and a pigment. You may use the material which is.
- the sealing member 30 is not necessarily formed of a silicone resin, and may be formed of an inorganic material such as a low-melting glass or a sol-gel glass in addition to an organic material such as a fluorine-based resin.
- the sealing member 30 is formed linearly on the substrate 10 along the arrangement direction of the LEDs 20. That is, the sealing member 30 collectively seals the plurality of LEDs 20 arranged in a straight line. In the present embodiment, since one element row is composed of twelve LEDs 20, the sealing member 30 collectively seals twelve LEDs 20 for one row. The sealing member 30 is formed so as to straddle the plurality of phosphor layers 40. In the present embodiment, since the plurality of LEDs 20 are mounted in two rows, the sealing member 30 is also formed in two rows. In the present embodiment, each sealing member 30 has a length of 17 mm, a line width of 1.6 mm, and a center maximum height of 0.7 mm.
- each sealing member 30 may be formed so as to individually cover each LED 20.
- each sealing member 30 can be formed in a substantially hemispherical shape.
- the phosphor layer 40 is a second wavelength conversion unit including a second wavelength conversion material that converts the wavelength of light emitted from the LED 20.
- a second wavelength conversion material similarly to the sealing member 30, phosphor particles that are excited by light emitted from the LED 20 and emit light of a desired color (wavelength) can be used.
- the phosphor layer 40 in the present embodiment is a sintered body film formed by phosphor particles that are the second wavelength conversion material and a binder for sintering.
- the LED 20 is a blue LED that emits blue light
- YAG-based yellow phosphor particles are used as the phosphor particles (second wavelength conversion material) in order to emit white light from the phosphor layer 40. it can.
- an inorganic material such as a glass frit made of a material mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ) can be used.
- the glass frit is a binding material (binding material) for binding the phosphor particles to the substrate 10 and is made of a material having high transmittance for visible light.
- Glass frit can be formed by heating and melting glass powder.
- As glass powder of the glass frit SiO 2 —B 2 O 3 —R 2 O, B 2 O 3 —R 2 O, or P 2 O 5 —R 2 O (wherein R 2 O is any , Li 2 O, Na 2 O, or K 2 O).
- SnO 2 —B 2 O 3 made of a low-melting crystal can be used as the material for the binder for sintering.
- the phosphor layer 40 is formed by being fixed to the substrate 10 between the substrate 10 and the LED 20. That is, the phosphor layer 40 is fixed to the substrate 10 with the binder that the phosphor layer 40 itself has.
- the phosphor layer 40 in the present embodiment is formed in an island shape on the first main surface 10a of the substrate 10 immediately below each LED 20. That is, a plurality of phosphor layers 40 are formed corresponding to each of the plurality of LEDs 20.
- the phosphor layer 40 is formed so as not to contact the metal wiring 50 formed between the adjacent LEDs 20.
- each phosphor layer 40 formed in an island shape has a protruding portion (exposed portion) 40a protruding from the sealing member 30 in the Y-axis direction.
- the sealing member 30 is formed so as to cover a part of each phosphor layer 40 without covering the whole, and a part of the phosphor layer 40 (projecting part 40 a) is exposed from the sealing member 30. It is configured as follows. In the present embodiment, each of the phosphor layers 40 is covered by the sealing member 30 by about 80%. That is, the protrusion 40a is about 20% in each phosphor layer 40.
- the protruding portion 40a is configured to protrude only from one side (one side) of the sealing member 30 in the width direction (Y-axis direction).
- the protrusion part 40a is made to protrude from the sealing member 30 only toward the inner side of the board
- the protruding portion 40a may protrude from the sealing member 30 only toward the outside of the substrate 10, or one sealing member 30 protrudes only toward the inside of the substrate 10 and the other sealing.
- the stop member 30 may be configured to protrude only toward the outside of the substrate 10.
- Each phosphor layer 40 is formed in a rectangular shape with the Y-axis direction as the longitudinal direction. In the present embodiment, each phosphor layer 40 is formed so that the length in the X-axis direction is 0.7 mm and the length in the Y-axis direction is 2 mm. The thickness of each phosphor layer 40 is 0.045 mm.
- the phosphor layer 40 thus configured preferably has a phosphor particle concentration of 91 wt% or less in the phosphor layer 40.
- concentration of the phosphor particles exceeds 91%, the phosphor layer 40 is easily peeled off from the alumina substrate.
- the thickness of the fluorescent substance layer 40 is 0.035 mm or more. When the thickness of the phosphor layer 40 becomes thinner than 0.035, it becomes difficult to ensure the desired printing accuracy of the phosphor layer 40 in normal printing.
- a phosphor layer 41 made of the same material as the phosphor layer 40 is also formed on the substrate 10.
- the phosphor layer 41 is formed so as to cover the outer edge portion of the metal wiring 51 formed around the through hole 11. That is, as shown in FIG. 1C, the phosphor layer 41 is formed so as to straddle the metal wiring 51 and the first main surface 10a of the substrate 10.
- the phosphor layer 41 is formed simultaneously with the phosphor layer 40.
- the metal wiring (first metal wiring) 50 is patterned in a predetermined shape on the first main surface 10a of the substrate 10 in order to electrically connect the plurality of LEDs 20 to each other. Each LED 20 and the metal wiring 50 are electrically connected via a wire 60. Adjacent LEDs 20 are connected in series by metal wiring 50.
- the metal wiring 50 is formed in an island shape between the adjacent LEDs 20 (phosphor layers 40). That is, a plurality of metal wirings 50 are formed so as to correspond between the adjacent LEDs 20 and are formed so as not to contact the phosphor layer 40.
- Each metal wiring 50 is formed in a rectangular shape with the Y-axis direction as the longitudinal direction.
- each metal wiring 50 is formed so that the length in the X-axis direction is 0.4 mm and the length in the Y-axis direction is 1.0 mm. Moreover, the thickness of each metal wiring 50 is 0.004 mm.
- metal material constituting the metal wiring 50 for example, silver (Ag), tungsten (W), copper (Cu), or the like can be used.
- the surface of the metal wiring 50 may be plated with nickel (Ni) / gold (Au) or the like.
- a metal wiring 51 (second metal wiring) made of the same material as the metal wiring 50 is also formed on the substrate 10.
- the metal wiring 51 functions as a terminal electrode formed so as to surround the through hole 11. That is, the metal wiring 51 is a power supply / reception unit of the light emitting device 1 and receives power from the outside of the light emitting device 1 and supplies it to the LED 20. Therefore, the metal wiring 51 is electrically connected to the metal wiring 50 and the LED 20. Thereby, the electric power received from the lead wire or the like in the metal wiring 51 is supplied to each LED 20, and the LED 20 emits light.
- the metal wiring 51 is patterned simultaneously with the metal wiring 50.
- the wire 60 is an electric wire for electrically connecting the LED 20 and the metal wiring 50, and for example, a gold wire can be used. Specifically, as described with reference to FIG. 2, each of the wire bond portions 25 and 26 provided on the upper surface of the chip of the LED 20 and the metal wiring 50 formed adjacent to both sides of the LED 20 are wired by the wire 60. Bonded.
- the wire 60 is configured not to protrude from the sealing member 30, and the entire wire 60 is embedded in the sealing member 30.
- FIG. 3A is a diagram for explaining how light propagates in the light-emitting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention, and is an enlarged cross-sectional view of a portion taken along the line CC ′ of FIG. is there.
- FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light emitting device according to Comparative Example 1.
- FIG. 3C is a diagram for explaining a state when light propagates in the light emitting device according to Comparative Example 2.
- the LED 20 when power is supplied to the LED 20, the LED 20 emits light in all directions.
- the light traveling upward, obliquely upward and laterally of the LED 20 propagates in the sealing member 30, and a part thereof is predetermined by the phosphor particles (first wavelength conversion material) in the sealing member 30. It is converted into the wavelength.
- the yellow phosphor particles in the sealing member 30 are excited by the blue light of the blue LED chip to emit yellow light, and are generated by the color mixture of the yellow light and the blue light that has not been wavelength-converted. White light is emitted from the sealing member 30.
- the phosphor particles (second wavelength conversion material) in the phosphor layer 40 are predetermined by the phosphor particles (second wavelength conversion material) in the phosphor layer 40. Converted to wavelength.
- the yellow phosphor particles in the phosphor layer 40 are excited by the blue light of the blue LED chip to emit yellow light, and are generated by the color mixture of the yellow light and the blue light that has not been wavelength-converted.
- White light is emitted from the phosphor layer 40.
- the white light emitted from the phosphor layer 40 enters the substrate 10, passes through the substrate 10, and is emitted from the second main surface 10 b of the substrate 10.
- part of the light emitted from the LED 20 that travels obliquely below the LED 20 passes through the sealing member 30 and the phosphor layer 40, and thus the phosphor particles (first wavelength conversion material) in the phosphor layer 40. Or it is converted into a predetermined wavelength by the phosphor particles (second wavelength conversion material) of the phosphor layer 40.
- one of the phosphor particles is excited by the blue light of the blue LED chip to emit yellow light, and is generated by the color mixture of the yellow light and the blue light that has not been wavelength-converted.
- White light emitted from the phosphor layer 40 is transmitted through the substrate 10 and emitted from the second main surface 10 b of the substrate 10.
- white light is emitted outward from the first main surface 10a of the substrate 10, and outward from the second main surface 10b of the substrate 10.
- White light is emitted toward.
- the phosphor layer 40 has the protruding portion 40 a that protrudes from the sealing member 30. That is, a part of the phosphor layer 40 protrudes from the sealing member 30. Thereby, the color shift of the light emitted in all directions of the light emitting device 1 can be suppressed, and peeling of the phosphor layer 40 can be prevented.
- this point will be described in detail.
- the present inventor has found that the phosphor layer 400 may be peeled off from the substrate 10. This is presumably because the binding property of the phosphor layer 400 to the substrate 10 was lowered because the amount of the binder (glass) contained in the phosphor layer 400 was small.
- the phosphor layer 400A when the phosphor layer 400A is manufactured by increasing the amount of the binder (glass) while keeping the size the same as that of the phosphor layer 400, the phosphor layer 400A and the substrate 10 are obtained. It has been found that, although the peeling force of the phosphor layer 400 ⁇ / b> A can be prevented by increasing the adhesion force to the light, a color shift occurs in the light emitted from the light emitting device 1. This is because if the ratio of the binder (glass) contained in the phosphor layer is increased while the phosphor layer is configured not to protrude from the sealing member, the concentration of the phosphor particles in the phosphor layer 400A decreases. It is believed that there is.
- the phosphor layer 400A is formed by increasing the amount of the binder, light emitted from the phosphor layer 400A (light emitted from the second major surface 10b of the substrate 10) and the sealing member 30 are emitted. It was found that color shift occurs with light.
- the light emitted from the phosphor layer needs to have a desired color (for example, white light).
- the phosphor layer It was possible to obtain the knowledge that the concentration of the phosphor particles in the film needs to be higher than a predetermined level. In other words, it has been found that the LED light (for example, blue light) to be converted into a desired color (for example, yellow light) by the phosphor layer needs to have a desired ratio.
- the present invention has been made based on such knowledge, and as shown in FIG. 3A, adopts an epoch-making configuration in which a part of the phosphor layer 40 is intentionally protruded from the sealing member 30.
- a part of the phosphor layer 40 is intentionally protruded from the sealing member 30.
- the light of the LED 20 that passes through the phosphor layer 40 can be increased. That is, it is possible to ensure the concentration of the phosphor particles so that no color shift occurs. Thereby, light (white light) radiated from the second main surface 10b of the substrate 10 can be set as light having a target chromaticity.
- the light emitting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention it is possible to achieve both suppression of color shift and prevention of peeling of the phosphor layer.
- FIG. 4 is a diagram for explaining the method for manufacturing the light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- a substrate 10 is prepared.
- a transparent ceramic substrate made of alumina having a long side length of 25 mm and a short side length of 6 mm, a plate thickness of 1 mm and a transmittance of 90% is used. It was. Further, the substrate 10 is provided with through holes 11 and 12.
- a plurality of metal wirings 50 having a predetermined shape are formed in an island shape on the first main surface 10a of the substrate 10, and each of the two through holes 11 is surrounded.
- a metal wiring 51 is formed on the substrate.
- the metal wirings 50 and 51 can be formed, for example, by applying a conductive paste in a predetermined pattern and baking it at a temperature range of 700 ° C. to 800 ° C. for 10 minutes.
- the metal wirings 50 and 51 are patterned using a silver paste containing Ag as a main component.
- a plurality of metal wirings 50 are formed in a rectangular island shape.
- a plurality of phosphor layers 40 are formed in an island shape between the adjacent metal wirings 50 on the first main surface 10a of the substrate 10.
- the metal wiring 50 and the phosphor layer 40 are preferably formed so as not to contact each other. This is because when the phosphor layer 40 is formed on the metal wiring 50, the wire 60 that should originally be wire-bonded on the metal wiring 50 is wire-bonded on the phosphor layer 40. This is because defects occur.
- the metal wiring 50 has high wettability, when the paste-like phosphor layer 40 is applied, if the phosphor layer 40 comes into contact with the metal wiring 50, it spreads over the metal wiring 50. The metal wiring 50 may be unintentionally covered with the phosphor layer 40 in some cases.
- the phosphor layer 41 is also formed so as to cover the outer edge of the metal wiring 51 at the same time as the phosphor layer 40 is formed.
- the metal wiring 51 can be prevented from peeling off.
- the phosphor layers 40 and 41 can be formed as follows.
- powdered phosphor particles are prepared as the second wavelength conversion material, and powdered frit glass (powder glass) is prepared as a binder for sintering, and a solvent is added to the prepared phosphor particles and frit glass. Then, a paste for forming a sintered body film (a paste-like phosphor layer 40) is prepared by kneading.
- powder glass having a softening point of 520 ° C. was used as the binder for sintering.
- the yellow phosphor particles and the powder glass were prepared so that the weight ratio (wt%) was 80:20. Note that the proportion of the phosphor particles is not limited to 50 wt%, and may be in the range of 20 to 91 wt%.
- the prepared material can be made into a paste by kneading (mixing), for example, with a three-roll kneader.
- a paste for forming a sintered body film is applied to a predetermined position on the first main surface 10a of the substrate 10 in a predetermined shape.
- the paste for forming the sintered body film is coated on the substrate 10 by coating, but can also be coated by printing.
- a predetermined surface treatment may be performed on the first main surface 10a of the substrate 10 before the substrate 10 is coated with the paste for forming the sintered body film.
- a transparent glass substrate is used as the substrate 10 it is preferable to perform a frost treatment.
- the substrate 10 on which the paste for forming the sintered body film is applied is dried, for example, at a temperature of 150 ° C. for 30 minutes, and then baked at a temperature of about 600 ° C. for 10 minutes.
- the glass frit is softened to form a sintered body film (phosphor layer 40) in which the phosphor particles are bonded to each other and the phosphor particles and the substrate 10 are bonded (bonded) by the glass frit. be able to.
- the firing temperature is preferably a temperature at which the phosphor particles are not deteriorated and a temperature at which the glass frit is softened. Since the phosphor particles deteriorate when the temperature exceeds 700 ° C., the firing temperature is preferably less than 700 ° C.
- the phosphor layer 40 (sintered body film) can be coated on the first main surface 10a of the substrate 10.
- the phosphor layer 40 is formed with a film thickness of 45 ⁇ m.
- the LED 20 (bare chip) is mounted on each phosphor layer 40.
- the LED 20 is mounted by die bonding using a die attach agent or the like.
- the LED 20 and the metal wiring 50 adjacent to the LED 20 are wire-bonded using a wire 60.
- the sealing member 30 is formed on the first main surface 10a of the substrate 10. At this time, the sealing member 30 is formed so that a part of the phosphor layer 40 protrudes and the other part is covered.
- Such a sealing member 30 can be applied and formed by a dispenser method. For example, by disposing a discharge nozzle of a dispenser above the LED 20 and moving the discharge nozzle along the element array of the LED 20 while discharging the sealing member material (phosphor-containing resin) from the discharge nozzle, the sealing member material Can be applied linearly. Then, the sealing member 30 of a predetermined shape can be formed by curing the sealing member material by a predetermined method.
- a phosphor-containing resin in which yellow phosphor particles are dispersed in a silicone resin is used as the sealing member 30.
- the light-emitting device 1 according to Embodiment 1 of the present invention can be manufactured.
- the periphery of the metal wiring 51 is covered with the phosphor layer 41 in order to prevent the metal wiring (second metal wiring) 51 from peeling off. Yes.
- the phosphor layer 41 is formed on the metal wiring 51, the light emitted from the light-emitting device 1 is reflected by the inner surface of a glove or the like that houses the light-emitting device 1 or the light-emitting portion (the LED 20, the seal).
- reflected light such as light reflected from the inside of the substrate 10 among the light emitted from the stop member 30
- the reflected light is absorbed by the phosphor layer 41.
- a glass film is used instead of the phosphor layer 41 as a member covering the metal wiring 51.
- the glass film can have the same shape as the phosphor layer 41 in FIG. That is, a glass film is formed so as to straddle the metal wiring 51 and the substrate 10, and the glass film is continuously formed on the surface of the metal wiring 51 and the surface of the substrate 10.
- the glass film is mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ), and for example, crystallized glass can be used. Since the glass film has high transmittance for visible light, it passes through without being absorbed even when light reaches it.
- the glass film is formed so as to protrude the soldered portion of the surface of the metal wiring 51 around the through hole 11.
- a temperature of about 300 ° C. is also applied to the metal wiring 51.
- the glass film is required to be resistant to such a temperature, but the glass film can satisfy this requirement.
- the metal wiring 51 is coated with the glass film instead of the phosphor layer 41, the light reaching the glass film is transmitted through the glass film. A part of the light transmitted through the glass film is reflected by the metal wiring 51, and the other part is transmitted through the substrate 10. Thereby, it is possible to prevent the color shift and the light extraction efficiency from being lowered by the reflected light. Moreover, peeling of the metal wiring 51 can also be prevented by covering the metal wiring 51 with a glass film. As described above, according to the present modification, it is possible to prevent the metal wiring 51 from being peeled while preventing the color shift and the light extraction efficiency from being lowered.
- FIG. 5 is a plan view of the light-emitting device according to Embodiment 2 of the present invention.
- the metal wiring 50 and the wire 60 are not shown.
- the light emitting device 2 according to the present embodiment is different from the light emitting device 1 according to the first embodiment in the configuration of the phosphor layer. That is, the protruding portion 40a of the phosphor layer 40 in the first embodiment protrudes from only one side in the width direction of the sealing member 30, but the protruding portion of the phosphor layer 40A in the present embodiment is the sealing member. It protrudes on both sides in the width direction of 30.
- each of the plurality of phosphor layers 40 ⁇ / b> A includes a first protrusion 40 a 1 that protrudes from one side in the width direction of the sealing member 30, and a width direction of the sealing member 30. And a second protrusion 40a2 protruding from the other side.
- the phosphor layer 40A in the present embodiment can be formed by the same method as the phosphor layer 40 in the first embodiment.
- Embodiment 1 As mentioned above, according to the light-emitting device 2 which concerns on this Embodiment, there can exist an effect similar to Embodiment 1. FIG. That is, it is possible to achieve both suppression of color misregistration and prevention of peeling of the phosphor layer.
- the phosphor layer 40A protrudes from both sides in the width direction of the sealing member 30, so that the binding property of the phosphor layer 40A to the substrate 10 is further improved as compared to the first embodiment.
- peeling of the phosphor layer 40A can be prevented more reliably.
- the phosphor layer 40A protrudes from both sides in the width direction of the sealing member 30, so that the phosphor particles and the binder (glass) are mixed in the sealing member 30 without increasing the thickness of the phosphor layer 40.
- the degree of freedom of adjustment increases. Thereby, the light (white light) radiated
- FIG. 6 is a plan view of the light emitting device according to Embodiment 3 of the present invention.
- the metal wiring 50 and the wire 60 are not shown.
- the light emitting device 3 according to the present embodiment is different from the light emitting device 2 according to the second embodiment in the configuration of the phosphor layer. That is, with respect to the second embodiment, the plurality of first protrusions 40a1 protruding from the sealing member 30 toward the inside of the substrate 10 are connected to each other and the sealing member toward the outside of the substrate 10 A plurality of second protrusions 40a2 protruding from 30 are connected to each other.
- the first protrusion 40a1 of one phosphor layer 40B and the first protrusion 40a1 of the other phosphor layer 40B are the first It is connected by the connection part 40b1.
- the second projecting portion 40a2 of one phosphor layer 40B and the second projecting portion 40a2 of the other phosphor layer 40B are connected by the second connecting portion 40b2.
- the first connection portion 40b1 and the second connection portion 40b2 are sintered body films formed of the same material as the phosphor layer 40B. Accordingly, the first connection portion 40b1 and the second connection portion 40b2 are formed at the same time as the phosphor layer 40B is formed.
- the phosphor layer 40B in the present embodiment can be formed by the same method as the phosphor layer 40 in the first embodiment.
- Embodiment 1 As mentioned above, according to the light-emitting device 2 which concerns on this Embodiment, there can exist an effect similar to Embodiment 1,2. That is, it is possible to achieve both suppression of color misregistration and prevention of peeling of the phosphor layer.
- the phosphor layer 40B protrudes from both sides in the width direction of the sealing member 30 and the protruding portions are connected to each other.
- the binding property to the substrate 10 can be further improved, and the phosphor layer 40B can be more reliably prevented from peeling off.
- the degree of freedom in adjusting the mixing ratio of the phosphor particles and the binder (glass) in the sealing member 30 can be improved with respect to the second embodiment, so the second main surface of the substrate 10
- the light (white light) radiated from 10b can be more easily converted into light having a target chromaticity.
- FIG. 4 is a side view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 8 is an exploded perspective view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a light bulb shaped lamp according to Embodiment 4 of the present invention.
- a light bulb shaped lamp 100 is a light bulb shaped LED lamp that is a substitute for a light bulb shaped fluorescent light or an incandescent light bulb, and has a translucent globe 110, LED module 120 that is a light source, base 130 that receives power, support column 140 that holds LED module 120, support base 150 that supports support column 140, resin case 160, lead wire 170, and lighting circuit 180 Is provided.
- an envelope is constituted by the globe 110, the resin case 160, and the base 130. Further, as the LED module 120, the light emitting devices 1 to 3 of Embodiments 1 to 3 can be used.
- each component of the light bulb shaped lamp 100 will be described in detail with reference to FIGS.
- the globe 110 houses the LED module 120 and transmits light from the LED module 120 to the outside of the lamp.
- globe 110 is a glass bulb (clear bulb) made of silica glass that is transparent to visible light. Therefore, the LED module 120 housed in the globe 110 can be viewed from the outside of the globe 110.
- the shape of the globe 110 is a shape in which one end is closed in a spherical shape and an opening is provided at the other end.
- the shape of the globe 110 is such that a part of the hollow sphere narrows while extending away from the center of the sphere, and an opening is formed at a position away from the center of the sphere.
- a glass bulb having the same shape as a general incandescent bulb can be used.
- a glass bulb such as an A shape, a G shape, or an E shape can be used as the globe 110.
- the globe 110 is not necessarily transparent to visible light, and the globe 110 may have a light diffusion function.
- a milky white light diffusing film may be formed by applying a resin containing a light diffusing material such as silica or calcium carbonate, a white pigment, or the like to the entire inner surface or outer surface of the globe 110.
- the globe 110 does not need to be made of silica glass.
- a globe 110 made of a resin material such as acrylic may be used.
- the base 130 is a power receiving unit that receives power for causing the LEDs of the LED module 120 to emit light from the outside, and is attached to a socket of a lighting fixture, for example. When the light bulb shaped lamp 100 is lit, the base 130 receives power from the socket of the lighting fixture.
- the base 130 in the present embodiment receives AC power through two contact points, and the power received by the base 130 is input to the power input unit of the lighting circuit 180 via a lead wire.
- the base 130 is E-shaped, and a screwing portion for screwing into a socket of the lighting fixture is formed on the outer peripheral surface thereof. Further, on the inner peripheral surface of the base 130, a screwing portion for screwing into the resin case 160 is formed.
- the base 130 has a metal bottomed cylindrical shape.
- the type of the base 130 is not particularly limited.
- a screw-type Edison type (E type) base can be used, and examples thereof include E26 type and E17 type.
- the strut 140 is a metal stem provided so as to extend from the vicinity of the opening of the globe 110 toward the inside of the globe 110.
- the column 140 functions as a holding member that holds the LED module 120, one end of the column 140 is connected to the LED module 120, and the other end of the column 140 is connected to the support base 150.
- the LED module 120 is held in the hollow in the globe 110 by the support column 140.
- pillar 140 is comprised with the metal material and functions also as a heat radiating member for radiating the heat which generate
- pillar 140 is comprised with the metal material, the heat
- pillar 140 has a projection part for making it fit with the through-hole (through-hole 12 of FIG. 1) provided in the board
- the protruding portion is provided so as to protrude from the top surface of the top of the support column 140 and functions as a position restricting portion that restricts the position of the LED module 120. That is, the protrusion is configured to determine the arrangement direction of the LED module 120.
- pillar 140 you may use the stem which consists of soft glass transparent with respect to visible light similarly to the conventional light bulb-type fluorescent lamp. Thereby, it can suppress that the light produced in the LED module 120 is lost by the support
- the support base (support plate) 150 is a support member that supports the support column 140, and is connected to the opening end of the opening of the globe 110 as shown in FIG. 9.
- the support base 150 is configured to close the opening of the globe 110.
- the support base 150 is fixed to the resin case 160.
- the support base 150 is provided with a through hole through which the lead wire 170 is passed.
- the support base 150 is made of a metal material, and in the present embodiment, like the support 140, it is made of aluminum. Thereby, the heat of the LED module 120 thermally conducted to the support column 140 is efficiently conducted to the support base 150. As a result, it is possible to suppress a decrease in luminous efficiency and lifetime of the LED due to temperature rise.
- the support base 150 is configured by a disk-shaped member having a stepped portion.
- the stepped portion is in contact with the opening end of the opening of the globe 110, thereby closing the opening of the globe 110. Further, in the stepped portion, the support base 150, the resin case 160, and the opening end of the opening of the globe 110 are fixed by an adhesive.
- the resin case 160 is an insulating case (circuit holder) for insulating the support column 140 and the base 130 and accommodating the lighting circuit 180.
- the resin case 160 includes a large-diameter cylindrical first case portion and a small-diameter cylindrical second case portion. Since the outer surface of the first case part protrudes to the outside air, the heat conducted to the resin case 160 is mainly radiated from the first case part.
- the second case portion is configured such that the outer peripheral surface is in contact with the inner peripheral surface of the base 130. In the present embodiment, the second case portion is screwed into the outer peripheral surface of the second case portion. A threaded portion is formed.
- the resin case 160 can be formed of, for example, polybutylene terephthalate (PBT).
- the two lead wires 170 are electric wires for supplying power for lighting the LED module 120 from the lighting circuit 180 to the LED module 120.
- One end of each lead wire 170 is electrically connected to the power supply unit of the LED module 120, and the other end of each lead wire 170 is electrically connected to the power output unit of the lighting circuit 180.
- the lighting circuit 180 is a circuit unit for lighting the LED module 120 (LED chip), and is housed in the resin case 160. Specifically, the lighting circuit 180 includes a plurality of circuit elements and a circuit board on which each circuit element is mounted. In the present embodiment, the lighting circuit 180 is a power supply circuit that converts AC power fed from the base 130 into DC power, and the DC power is converted into LED module 120 (LED chip) via two lead wires 170. Output to.
- the light bulb shaped lamp 100 is not necessarily provided with the lighting circuit 180.
- the lighting circuit 180 is not limited to a smoothing circuit, and a dimmer circuit or a booster circuit can be appropriately selected and combined.
- the light bulb shaped lamp 100 is configured. As described above, according to the light bulb shaped lamp 100 according to the fourth embodiment of the present invention, since the LED modules according to the first to third embodiments are used, a light bulb shaped lamp capable of suppressing color shift is realized. be able to. Moreover, according to the light bulb shaped lamp 100 according to the present embodiment, a wide light distribution angle can be obtained.
- FIG. 10A is a plan view of a light emitting device according to a modification of the present invention
- FIG. 10B is a cross-sectional view of the light emitting device.
- metal wiring and wires are not shown.
- the phosphor layer (second wavelength conversion unit) 40 is the entire sealing member (first wavelength conversion unit) 30. It is comprised so that it may protrude from the sealing member 30 over the periphery.
- the LED 20 is one chip and the sealing member 30 is hemispherical so as to cover the LED 20.
- the present invention is not limited to this.
- this modification can also be applied when a plurality of LEDs 20 are arranged in a line as in the first to third embodiments.
- the light emitting devices 1 to 3 according to Embodiments 1 to 3 described above are applied to a light bulb shaped lamp, but the present invention is not limited thereto.
- the light emitting devices 1 to 3 according to the above-described embodiments can be applied to a straight tube lamp constituted by a long cylindrical straight tube or a round tube lamp constituted by an annular round tube.
- the light emitting devices 1 to 3 according to Embodiments 1 to 3 described above can also be applied to lamps having a base structure such as a GX53 base or a GH76p base.
- the light emitting devices 1 to 3 include an illumination unit or an illumination configured by arranging a lamp without a base, for example, a light emitting device (LED module) on a base such as a heat sink It can also be applied to the system.
- a light emitting device LED module
- the light emitting devices 1 to 3 according to Embodiments 1 to 3 described above are applied to glass bulbs used for incandescent bulbs. Not limited to this.
- the light emitting devices 1 to 3 according to Embodiments 1 to 3 described above can also be applied to a light bulb shaped lamp having a heat sink of a metal housing between a globe and a base.
- the present invention can be applied to a light bulb shaped lamp having a long spherical bulb extending in the longitudinal direction used in a chandelier or a candle type lighting device.
- the present invention can also be realized as an illumination device including a lamp such as the above-described light bulb shaped lamp.
- the lighting device 200 may be configured to include the light bulb shaped lamp 100 and a lighting fixture (lighting fixture) 300 to which the light bulb shaped lamp is attached.
- the lighting fixture 300 turns off and turns on the light bulb shaped lamp 100, and includes, for example, a fixture main body 310 attached to the ceiling and a lamp cover 320 that covers the light bulb shaped lamp 100.
- the appliance main body 310 has a socket 311 for mounting the cap of the light bulb shaped lamp 100 and supplying power to the light bulb shaped lamp 100.
- a translucent plate may be provided in the opening of the lamp cover 320.
- the LED is exemplified as the light emitting element.
- a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser
- an EL element such as an organic EL (Electro Luminescence) or an inorganic EL, or other solid light emitting element is used. Also good.
- the present invention can be widely used in a light emitting device including a light emitting element such as an LED, a lamp, an illumination unit, or an illumination system including the light emitting device.
- a light emitting element such as an LED, a lamp, an illumination unit, or an illumination system including the light emitting device.
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を用いた発光装置及びこれを備えるランプに関する。 The present invention relates to a light emitting device using a light emitting element and a lamp including the same.
近年、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子は、高効率及び長寿命であることから、各種ランプの新しい光源として期待されており、LEDを光源とするLEDランプの研究開発が進められている。 In recent years, semiconductor light emitting devices such as LEDs (Light Emitting Diodes) are expected to be new light sources for various lamps because of their high efficiency and long life, and research and development of LED lamps using LEDs as light sources has been promoted. Yes.
このようなLEDランプとしては、直管形のLEDランプ(直管形LEDランプ)及び電球形のLEDランプ(電球形LEDランプ)がある。例えば、特許文献1には、従来の電球形LEDランプが開示されている。また、特許文献2には、従来の直管形LEDランプが開示されている。また、LEDランプでは、基板と、基板上に実装された複数のLEDとを備えるLEDモジュールが用いられる。
As such an LED lamp, there are a straight tube type LED lamp (straight tube type LED lamp) and a light bulb type LED lamp (bulb shape LED lamp). For example,
従来の電球形LEDランプでは、LEDで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられており、LEDモジュールはこのヒートシンクに固定される。例えば、特許文献1に開示された従来の電球形LEDランプでは、半球状のグローブと口金との間に、ヒートシンクとして機能する金属筐体が設けられ、LEDモジュールはこの金属筐体の上面に載置されている。
In the conventional bulb-type LED lamp, a heat sink is used to dissipate heat generated by the LED, and the LED module is fixed to the heat sink. For example, in the conventional bulb-type LED lamp disclosed in
また、従来の直管形LEDランプでも、LEDで発生する熱を放熱するためにヒートシンクが用いられる。この場合、ヒートシンクとして、アルミニウムなどで構成された長尺状の金属基台が用いられる。金属基台は、接着剤によって直管内面に固着されており、LEDモジュールはこの金属基台の上面に固定される。 Further, even in a conventional straight tube LED lamp, a heat sink is used to dissipate heat generated by the LED. In this case, a long metal base made of aluminum or the like is used as the heat sink. The metal base is fixed to the inner surface of the straight pipe with an adhesive, and the LED module is fixed to the upper surface of the metal base.
しかしながら、このような従来の電球形LEDランプ及び従来の直管形LEDランプでは、LEDモジュールが発する光のうちヒートシンク側に放射する光は、金属製のヒートシンクによって遮光されてしまうので、白熱電球、電球形蛍光ランプ又は直管形蛍光ランプ等の全配光特性を有するランプとは光の広がり方が異なる。つまり、従来の電球形LEDランプでは、白熱電球や既存の電球形蛍光ランプと同様の広い配光角を実現することが難しい。また、従来の直管形LEDランプにおいても、既存の直管形蛍光灯と同様の広い配光角を実現することが難しい。 However, in such a conventional bulb-type LED lamp and a conventional straight tube LED lamp, the light emitted from the LED module to the heat sink side is shielded by the metal heat sink. The way in which the light spreads is different from a lamp having all light distribution characteristics such as a light bulb type fluorescent lamp or a straight tube type fluorescent lamp. That is, it is difficult to realize a wide light distribution angle similar to that of an incandescent bulb or an existing bulb-type fluorescent lamp in the conventional bulb-type LED lamp. In addition, in the conventional straight tube type LED lamp, it is difficult to realize a wide light distribution angle similar to that of the existing straight tube type fluorescent lamp.
そこで、例えば、電球形LEDランプにおいて、白熱電球と同様の構成とすることが考えられる。つまり、ヒートシンクを用いずに、白熱電球のフィラメントコイルを単にLEDモジュールに置き換えた構成の電球形LEDランプが考えられる。この場合、LEDモジュールからの光は、ヒートシンクによって遮られない。 Therefore, for example, a bulb-type LED lamp may have the same configuration as an incandescent bulb. That is, a bulb-type LED lamp having a configuration in which the filament coil of an incandescent bulb is simply replaced with an LED module without using a heat sink is conceivable. In this case, the light from the LED module is not blocked by the heat sink.
しかしながら、従来の電球形LEDランプ及び従来の直管形LEDランプでは、上述のとおり、遮光部材であるヒートシンクを用いることが前提となっているので、従来のLEDモジュールは、ヒートシンク側には光を発光させずにヒートシンクとは反対側に光を発光させるように構成されている。すなわち、従来のLEDモジュールは、基板の片面(LEDが実装された面)のみから光を取り出すような構成となっている。 However, since the conventional bulb-type LED lamp and the conventional straight tube LED lamp are premised on the use of a heat sink as a light shielding member as described above, the conventional LED module emits light on the heat sink side. The light is emitted on the side opposite to the heat sink without emitting light. That is, the conventional LED module is configured to extract light from only one side of the substrate (the side on which the LED is mounted).
したがって、従来のLEDモジュールを単に白熱電球のバルブ内に配置したとしても、口金側への光束が低いので広い配光角を実現することができないという問題がある。 Therefore, even if the conventional LED module is simply placed in the bulb of the incandescent bulb, there is a problem that a wide light distribution angle cannot be realized because the light flux toward the base is low.
そこで、LEDチップを実装する基板を透光性基板とし、当該透光性基板の裏面(LEDが実装されていない面)からも光を出射させることで、全方位に光を放出することのできるLEDモジュールが考えられている。 Therefore, the substrate on which the LED chip is mounted is a light-transmitting substrate, and light can be emitted in all directions by emitting light from the back surface of the light-transmitting substrate (the surface on which the LED is not mounted). LED modules are considered.
しかしながら、LED実装基板を透光性基板としただけでは、LEDモジュールが全方位に発する光に色ずれが生じてしまうという問題がある。 However, there is a problem that color deviation occurs in the light emitted from the LED module in all directions only by using the LED mounting substrate as a translucent substrate.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、色ずれを抑制することのできる発光装置及びランプを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to provide a light emitting device and a lamp capable of suppressing color misregistration.
上記課題を解決するために、本発明に係る発光装置の一態様は、透光性を有する基板と、前記基板の上に直線状に複数並べられた発光素子と、前記複数の発光素子を覆うように形成された第1波長変換部と、前記基板と前記複数の発光素子の各々との間に形成された第2波長変換部と、を備え、前記複数の発光素子の並び方向を第1方向とし、前記基板の主面における前記第1方向に対して略垂直な方向を第2方向とすると、前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部から前記第2方向に突出する突出部を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, one embodiment of a light-emitting device according to the present invention includes a light-transmitting substrate, a plurality of light-emitting elements arranged linearly on the substrate, and the plurality of light-emitting elements. A first wavelength conversion unit formed as described above, and a second wavelength conversion unit formed between the substrate and each of the plurality of light emitting elements, wherein the first light emitting element is arranged in a first direction. The second wavelength conversion unit protrudes from the first wavelength conversion unit in the second direction, where the second direction is a direction substantially perpendicular to the first direction on the main surface of the substrate. It has the part.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記突出部は、前記第2方向における前記第1波長変換部の両側から突出していてもよい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, the protruding portion may protrude from both sides of the first wavelength conversion portion in the second direction.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記突出部を有する前記第2波長変換部は、複数形成されており、前記複数の第2波長変換部のうち一の前記第2波長変換部の前記突出部と他の前記第2波長変換部の前記突出部とは、前記第2波長変換部と同じ材料からなる接続部によって接続されていてもよい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, a plurality of the second wavelength conversion units having the protruding portions are formed, and the second wavelength conversion unit is one of the plurality of second wavelength conversion units. The protruding portion of the second wavelength converting portion may be connected to the protruding portion of the other second wavelength converting portion by a connecting portion made of the same material as the second wavelength converting portion.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記第1波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含み、前記発光素子を封止する封止部材であり、前記第2波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む蛍光体層である、としてもよい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, the first wavelength conversion unit includes a first wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element, and a sealing member that seals the light emitting element. The second wavelength conversion unit may be a phosphor layer including a second wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記蛍光体層は、前記第2波長変換材である蛍光体粒子と、焼結用結合材である無機材料とからなる焼結体膜であることが好ましい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, the phosphor layer is a sintered body film made of phosphor particles as the second wavelength conversion material and an inorganic material as a binder for sintering. It is preferable.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記焼結体膜における蛍光体粒子の濃度は、91wt%以下であることが好ましい。 Furthermore, in one embodiment of the light emitting device according to the present invention, the concentration of the phosphor particles in the sintered body film is preferably 91 wt% or less.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記焼結体膜の厚さは、0.035mm以上であることが好ましい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, the thickness of the sintered body film is preferably 0.035 mm or more.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、前記封止部材は、前記第1波長変換材である蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を含有する樹脂材料とによって構成されていることが好ましい。 Furthermore, in one aspect of the light emitting device according to the present invention, it is preferable that the sealing member is composed of phosphor particles that are the first wavelength conversion material and a resin material that contains the phosphor particles. .
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、隣り合う前記発光素子の間において前記基板上に形成された金属配線を備え、前記金属配線は、前記第2波長変換部と接触していないことが好ましい。 Furthermore, in one aspect of the light-emitting device according to the present invention, a metal wiring formed on the substrate is provided between the adjacent light-emitting elements, and the metal wiring is not in contact with the second wavelength conversion unit. Is preferred.
さらに、本発明に係る発光装置の一態様において、当該発光装置外部から電力を受ける金属配線と、前記金属配線と前記基板とに連続して形成されたガラス膜と、を備えるように構成してもよい。 Furthermore, in one mode of the light-emitting device according to the present invention, the light-emitting device includes a metal wiring that receives power from outside the light-emitting device, and a glass film that is continuously formed on the metal wiring and the substrate. Also good.
また、本発明に係るランプの一態様は、上記いずれかに記載の発光装置と、前記発光装置を収納する中空のグローブと、前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、前記発光装置を前記グローブ内に支持する支柱とを備えることを特徴とする。 According to another aspect of the lamp of the present invention, any one of the light-emitting devices described above, a hollow globe that houses the light-emitting device, a base that receives power for causing the light-emitting device to emit light, and the light-emitting device And a support for supporting the device in the globe.
本発明によれば、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることのできる発光装置及びランプを実現することができる。 According to the present invention, it is possible to realize a light emitting device and a lamp capable of achieving both suppression of color misregistration and prevention of peeling of the phosphor layer.
以下、本発明の実施の形態に係る発光装置及びランプについて、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a light emitting device and a lamp according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.
また、各図に示されるX軸、Y軸、Z軸は、互いに直交する3軸である。以下の実施の形態において、X軸方向とは、基板10の長手方向(複数のLED20の並び方向)である第1方向である。また、Y軸方向とは、X軸と直交する方向であって、基板10の短手方向である第2方向である。また、Z軸方向とは、X軸及びY軸と直交する方向であって、基板10の第1主面10aに対して垂直な方向である第3方向である。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
Also, the X axis, Y axis, and Z axis shown in each figure are three axes that are orthogonal to each other. In the following embodiments, the X-axis direction is a first direction that is the longitudinal direction of the substrate 10 (the arrangement direction of the plurality of LEDs 20). Further, the Y-axis direction is a second direction that is a direction perpendicular to the X-axis and is a short direction of the
(実施の形態1)
まず、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の構成について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の構成を示す図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のA-A’線における断面図、(c)は(a)のB-B’線における断面図である。
(Embodiment 1)
First, the configuration of the light-emitting
図1の(a)~(c)に示すように、本発明の実施の形態1に係る発光装置1は、所定の色の光を放出する発光モジュール(LEDモジュール)であって、透光性を有する基板10と、基板10の上に設けられた複数のLED20と、複数のLED20を覆うように形成された封止部材30と、基板10と複数のLED20の各々との間に形成された蛍光体層40と、基板10の上に形成された金属配線50と、LED20と金属配線50とを電気的に接続するワイヤー60とを備える。なお、図1の(a)において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the light-emitting
本実施の形態に係る発光装置1は、基板10にLEDチップ(ベアチップ)が直接実装されたCOB(Chip On Board)型のLEDモジュールである。以下、発光装置1の各構成部材について詳述する。
The
[基板]
基板10は、LED20を実装するための実装基板(LED実装用基板)であり、LED20が実装される面である第1主面(表側面)10aと、当該第1主面10aに対向する第2主面(裏側面)10bとを有する。
[substrate]
The
また、基板10は、透光性を有する透光性基板であり、LED20が発する光を透過させる。本実施の形態において、基板10の可視光に対する透過率は10%以上である。なお、基板10の透過率は80%以上であることが好ましい。さらに、基板10の透過率は90%以上であることが好ましく、可視光に対して透明、すなわち、透過率が極めて高く向こう側が透けて見える状態のものを用いることが好ましい。
The
このような透光性を有する基板10としては、アルミナや窒化アルミニウム等からなる透光性セラミックス基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板又は透明樹脂材料からなる透明樹脂基板等を用いることができる。本実施の形態では、基板10として、透過率が90%であるアルミナからなる透光性セラミックス基板を用いた。なお、基板10の透過率は、材料組成を変更することによって調整することができるが、基板10の厚みを変更することによっても調整することができる。
As such a
基板10のX軸方向の両端部には2つの貫通孔11が設けられている。貫通孔11は、給電用のリード線(不図示)と金属配線51とを半田付け等により電気的に接続するためのものであり、貫通孔11には当該リード線が挿通される。また、基板10の中央部には貫通孔12が設けられている。貫通孔12は、発光装置1を他の部材(支持部材等)に固定するためのものであり、例えば貫通孔12には支持部材の突起部が嵌合される。なお、貫通孔11がなくても金属配線51への給電は可能であり、また、貫通孔12がなくても発光装置1の支持部材等への固定は可能である。したがって、これらの貫通孔11、12は設けなくても構わない。
Two through
なお、基板10の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、矩形状の基板を用いた。具体的には、基板10のX軸方向の長さ(長辺の長さ)をL1とし、基板10のY軸方向の長さ(短辺の長さ)をL2とし、基板10の厚みをdとすると、L1=25mm、L2=6mm、d=1mmである基板を用いた。
The shape of the
[LED]
LED20は、発光素子の一例であって、基板10の第1主面10aの上に蛍光体層40を介して実装されている。すなわち、LED20は、蛍光体層40の上に実装されている。本実施の形態において、LED20は、基板10の第1主面10a側のみに実装されている。
[LED]
The
また、LED20は、同一ピッチで直線状に複数個実装されている。本実施の形態では、12個のLED20がX軸方向に直線状に配列された素子列がY軸方向に2列並んで設けられている。また、X軸方向における1つの素子列内のLED20は直列接続となっており、素子列同士のLED20は並列接続となっている。なお、本実施の形態では、複数のLED20は2列で実装したが、1列としてもよく、あるいは、2列以外の複数列としても構わない。
Also, a plurality of
各LED20は、単色の可視光を発するベアチップであり、一例として、通電されれば青色光を発する青色LEDチップを用いることができる。青色LEDチップとしては、例えばInGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm~470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。なお、本実施の形態では、LED20として、一辺の長さが約0.35mm(350μm)の正方形の青色LEDチップを用いたが、矩形状のLEDチップを用いることもできる。また、各LED20は、全方位、つまり側方、上方及び下方に向けて光を発するLEDチップであり、例えば、側方に全光量の20%、上方に全光量の60%、下方に全光量の20%の光を発する。また、複数のLED20は、1つの素子列内において隣り合うLED20の間隔(ピッチ)が1.4mmとなるように実装されており、また、対向する2つの素子列において一方の素子列のLED20と他方の素子列のLED20との間隔が4mmとなるように実装されている。
Each
ここで、本実施の形態で用いられるLED20について、図2を用いて詳述する。図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置におけるLED周辺の拡大断面図である。
Here, the
図2に示すように、LED20(LEDチップ)は、サファイア基板21と、当該サファイア基板21上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層22とを有する。 As shown in FIG. 2, the LED 20 (LED chip) includes a sapphire substrate 21 and a plurality of nitride semiconductor layers 22 laminated on the sapphire substrate 21 and having different compositions.
窒化物半導体層22の上面の端部には、カソード電極23とアノード電極24とが設けられている。また、カソード電極23及びアノード電極24の上には、ワイヤーボンド部25、26がそれぞれ設けられている。
A
互いに隣り合うLED20において一方のLED20のカソード電極23と他方のLED20のアノード電極24とは、ワイヤーボンド部25、26を介して、ワイヤー60により電気的に接続されている。各LED20は、サファイア基板21側の面が基板10の第1主面10aと対向するように、透光性のチップボンディング材70により蛍光体層40の上に配置されている。チップボンディング材70には、酸化金属からなるフィラーを含有したシリコーン樹脂などを用いることができる。チップボンディング材70に透光性材料を使用することにより、LED20のサファイア基板21側の面とLED20の側面とから出る光の損失を低減することができ、チップボンディング材70による影の発生を防ぐことができる。
In the
[封止部材]
封止部材30は、LED20が発する光の波長を変換する第1波長変換材を含む第1波長変換部であり、LED20を覆うように形成されている。第1波長変換材としては、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。本実施の形態における封止部材30は、透光性材料からなる樹脂の中に、第1波長変換材として所定の蛍光体粒子が含有された蛍光体含有樹脂である。なお、封止部材30には、シリカ粒子等の光拡散材が分散されていてもよい。
[Sealing member]
The sealing
蛍光体粒子(第1波長変換材)としては、LED20が青色光を発する青色LEDである場合、封止部材30から白色光を出射させるために、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が用いられる。このような蛍光体粒子としては、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。これにより、LED20が発した青色光の一部は、封止部材30に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった(波長変換されなかった)青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、封止部材30の中で拡散及び混合されることにより、封止部材30から白色光となって出射する。
As the phosphor particles (first wavelength conversion material), when the
なお、封止部材30に含まれる第1波長変換材としては、黄色蛍光体粒子に代えて、黄色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子、もしくは、緑色蛍光体粒子と赤色蛍光体粒子とを用いても構わない。その他に、紫外線発光のLED20を用いる場合、第1波長変換材として、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものを用いることができる。さらに、第1波長変換材としては、蛍光体粒子以外に、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
In addition, as a 1st wavelength conversion material contained in the sealing
蛍光体粒子を含有させる樹脂としては、シリコーン樹脂等の透明樹脂材料を用いることができる。なお、封止部材30は、必ずしもシリコーン樹脂によって形成する必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材のほか、低融点ガラス、ゾルゲルガラス等の無機材によって形成してもよい。
As the resin containing the phosphor particles, a transparent resin material such as a silicone resin can be used. The sealing
また、封止部材30は、基板10上に、LED20の配列方向に沿って直線状に形成されている。すなわち、封止部材30は、直線状に配列された複数のLED20を一括封止している。本実施の形態では、1つの素子列が12個のLED20で構成されているので、封止部材30は、一列分の12個のLED20を一括封止している。また、封止部材30は、複数の蛍光体層40を跨がるように形成されている。本実施の形態では、複数のLED20は2列で実装されているので、封止部材30も2列で形成されている。なお、本実施の形態において、1本あたりの封止部材30は、長さが17mm、線幅が1.6mm、中心最大高さが0.7mmである。
The sealing
なお、封止部材30は、各LED20を個別に覆うよう複数形成してもよい。この場合、各封止部材30は、略半球状に形成することができる。
Note that a plurality of sealing
[蛍光体層]
蛍光体層40は、LED20が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む第2波長変換部である。第2波長変換材としては、封止部材30と同様に、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する蛍光体粒子を用いることができる。
[Phosphor layer]
The
本実施の形態における蛍光体層40は、第2波長変換材である蛍光体粒子と焼結用結合材とによって形成された焼結体膜である。
The
蛍光体粒子(第2波長変換材)としては、LED20が青色光を発する青色LEDである場合、蛍光体層40から白色光を出射させるために、例えばYAG系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。
When the
焼結用結合材としては、酸化シリコン(SiO2)を主成分とする材料で構成されるガラスフリット等の無機材料を用いることができる。ガラスフリットは、蛍光体粒子を基板10に結着させるための結合材(結着材)であり、可視光に対する透過率が高い材料で構成されている。ガラスフリットは、ガラス粉末を加熱して溶解することによって形成することができる。ガラスフリットのガラス粉末としては、SiO2-B2O3-R2O系、B2O3-R2O系又はP2O5-R2O系(但し、R2Oは、いずれも、Li2O、Na2O、又は、K2Oである)を用いることができる。また、焼結用結合材の材料としては、ガラスフリット以外に、低融点結晶からなるSnO2-B2O3等を用いることもできる。
As the sintering binder, an inorganic material such as a glass frit made of a material mainly composed of silicon oxide (SiO 2 ) can be used. The glass frit is a binding material (binding material) for binding the phosphor particles to the
また、蛍光体層40は、基板10とLED20との間において、基板10と固着させることで形成されている。すなわち、蛍光体層40は、蛍光体層40自身が有する結着剤によって基板10に固着されている。本実施の形態における蛍光体層40は、各LED20それぞれの直下において、基板10の第1主面10a上に島状に形成されている。すなわち、蛍光体層40は、複数のLED20のそれぞれに対応させて複数形成されている。なお、蛍光体層40は、隣り合うLED20の間に形成された金属配線50と接触しないように形成されている。
The
さらに、島状に形成された各蛍光体層40は、封止部材30からY軸方向に向かって突出する突出部(露出部)40aを有する。言い換えると、封止部材30は、各蛍光体層40の全部を覆わず一部を覆うように形成されており、蛍光体層40の一部(突出部40a)が封止部材30から露出するように構成されている。本実施の形態において、蛍光体層40の各々は、封止部材30によって80%程度覆われている。すなわち、各蛍光体層40において突出部40aは20%程度となっている。
Furthermore, each
また、本実施の形態において、突出部40aは、封止部材30の幅方向(Y軸方向)の一方側(片側)からのみ突出するように構成されている。このように、突出部40aは、基板10の内側に向かってのみ封止部材30から突出させているが、これに限らない。例えば、突出部40aは、基板10の外側に向かってのみ封止部材30から突出されてもよいし、あるいは、一方の封止部材30では基板10の内側に向かってのみ突出させるとともに他方の封止部材30では基板10外側に向かってのみ突出させるように構成しても構わない。
Further, in the present embodiment, the protruding
なお、各蛍光体層40は、Y軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。本実施の形態において、各蛍光体層40は、X軸方向の長さが0.7mmで、Y軸方向の長さが2mmとなるように形成されている。また、各蛍光体層40の厚さは、0.045mmである。
Each
このように構成される蛍光体層40は、蛍光体層40における蛍光体粒子の濃度が91wt%以下であることが好ましい。蛍光体粒子の濃度が91%を超えると、アルミナ基板に対して蛍光体層40の剥離が生じやすくなる。また、蛍光体層40の厚さは、0.035mm以上であることが好ましい。蛍光体層40の厚さが0.035よりも薄くなると、通常の印刷では蛍光体層40の所望の印刷精度を確保することが難しくなる。
The
なお、基板10上には、蛍光体層40と同じ材料からなる蛍光体層41も形成されている。蛍光体層41は、貫通孔11の周囲に形成された金属配線51の外側縁部を覆うように形成されている。すなわち、図1の(c)に示すように、蛍光体層41は、金属配線51と基板10の第1主面10aとを跨がるようにして形成されている。蛍光体層41は、蛍光体層40と同時に形成される。
A
[金属配線]
金属配線(第1金属配線)50は、複数のLED20同士を電気的に接続するために、基板10の第1主面10aに所定形状でパターン形成されている。各LED20と金属配線50とは、ワイヤー60を介して電気的に接続されている。金属配線50によって、隣り合うLED20が直列接続されている。
[Metal wiring]
The metal wiring (first metal wiring) 50 is patterned in a predetermined shape on the first
また、金属配線50は、隣り合うLED20(蛍光体層40)の間のそれぞれに島状に形成されている。すなわち、金属配線50は、隣り合うLED20の間に対応させて複数形成されているとともに、蛍光体層40と接触しないように形成されている。
Further, the
なお、各金属配線50は、Y軸方向を長手方向とする矩形状に形成されている。本実施の形態において、各金属配線50は、X軸方向の長さが0.4mmで、Y軸方向の長さが1.0mmとなるように形成されている。また、各金属配線50の厚さは0.004mmである。
Each
金属配線50を構成する金属材料としては、例えば、銀(Ag)、タングステン(W)又は銅(Cu)等を用いることができる。なお、金属配線50の表面に、ニッケル(Ni)/金(Au)等のメッキ処理を施しても構わない。
As the metal material constituting the
さらに、基板10には、金属配線50と同じ材料からなる金属配線51(第2金属配線)も形成されている。金属配線51は、貫通孔11を囲むように形成された端子電極として機能する。すなわち、金属配線51は、発光装置1の受給電部であって発光装置1の外部から電力を受けてLED20に供給する。したがって、金属配線51は、金属配線50及びLED20と電気的に接続されている。これにより、金属配線51においてリード線等から受電した電力が各LED20に供給され、LED20が発光する。金属配線51は、金属配線50と同時にパターン形成される。
Furthermore, a metal wiring 51 (second metal wiring) made of the same material as the
[ワイヤー]
ワイヤー60は、LED20と金属配線50とを電気的に接続するための電線であり、例えば金ワイヤーを用いることができる。具体的には、図2で説明したように、LED20のチップ上面に設けられたはワイヤーボンド部25、26のそれぞれとLED20の両側に隣接して形成された金属配線50とがワイヤー60によってワイヤボンディングされている。
[wire]
The
図1の(b)に示すように、本実施の形態において、ワイヤー60は封止部材30から突出しないように構成されており、ワイヤー60全体が封止部材30の中に埋め込まれている。
As shown in FIG. 1B, in the present embodiment, the
[発光装置の光特性]
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置1の光特性について、図3A~図3Cを用いて説明する。図3Aは、本発明の実施の形態1に係る発光装置1において光が伝搬する様子を説明するための図であり、図1の(a)のC-C’線における部分の拡大断面図である。図3Bは、比較例1に係る発光装置の構成を示す断面図である。図3Cは、比較例2に係る発光装置において光が伝搬するときの様子を説明するための図である。
[Light characteristics of light-emitting device]
Next, optical characteristics of the light-emitting
図3Aに示すように、本実施の形態に係る発光装置1において、LED20に電力が供給されることによりLED20は全方位に光を発する。
As shown in FIG. 3A, in the light-emitting
このうちLED20の上方、斜め上方及び側方に進行する光は、封止部材30内を伝搬するので、その一部は、封止部材30内の蛍光体粒子(第1波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、封止部材30内の黄色蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が封止部材30から放出される。
Of these, the light traveling upward, obliquely upward and laterally of the
また、LED20が発する光うちLED20の下方に進行する光は、蛍光体層40内を通過するので、その一部は、蛍光体層40内の蛍光体粒子(第2波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、蛍光体層40内の黄色蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が蛍光体層40から放出される。そして、蛍光体層40から放出される白色光は基板10内に入射して基板10を透光して基板10の第2主面10bから放出される。
Moreover, since the light that travels below the
また、LED20が発する光うちLED20の斜め下方に進行する光の一部は、封止部材30及び蛍光体層40を通過するので、蛍光体層40内の蛍光体粒子(第1波長変換材)又は蛍光体層40の蛍光体粒子(第2波長変換材)によって所定の波長に変換される。本実施の形態では、上記のとおり、いずれかの蛍光体粒子が青色LEDチップの青色光によって励起されて黄色光を放出し、当該黄色光と波長変換されなかった青色光との混色により生成される白色光が蛍光体層40から放出されて基板10を透光して基板10の第2主面10bから放出される。
In addition, part of the light emitted from the
このように、本実施の形態に係る発光装置1によれば、基板10の第1主面10aから外方に向かって白色光が放出されるとともに、基板10の第2主面10bから外方に向かって白色光が放出される。
As described above, according to the
ここで、本実施の形態に係る発光装置1では、蛍光体層40が封止部材30から突出する突出部40aを有している。すなわち、蛍光体層40の一部が封止部材30からはみ出している。これにより、発光装置1の全方位に放出される光の色ずれを抑制することができるとともに、蛍光体層40の剥離を防止することができる。以下、この点について、詳細に説明する。
Here, in the light-emitting
LED20の直下に蛍光体層40が形成された発光装置1において、図3Bに示すように、蛍光体層400を封止部材30から突出させないように構成すると、封止部材30を形成する前などにおいて、蛍光体層400が基板10から剥離してしまう場合があることを本発明者は突き止めた。これは、蛍光体層400に含まれるバインダー(ガラス)の量が少ないために、蛍光体層400の基板10への結着性が低下したからであると考えられる。
In the
そこで、図3Cに示すように、大きさを蛍光体層400と同じにしたままでバインダー(ガラス)の量を多くして蛍光体層400Aを作製してみたところ、蛍光体層400Aと基板10との固着力が増加して蛍光体層400Aの剥離は防止できるものの、発光装置1から放出する光に色ずれが生じるということが分かった。これは、蛍光体層を封止部材から突出させない構成としたままで蛍光体層に含まれるバインダー(ガラス)の割合を大きくすると、蛍光体層400A中の蛍光体粒子の濃度が低下するからであると考えられる。このように、バインダーの量を多くして蛍光体層400Aを形成すると、蛍光体層400Aから放出される光(基板10の第2主面10bから放出する光)と封止部材30から放出する光とで色ずれが生じるということが分かった。
Therefore, as shown in FIG. 3C, when the
以上により、全方位に放出される光において色ずれを抑制するためには、蛍光体層から放射させる光を所望の色(例えば白色光)とする必要があり、このためには、蛍光体層における蛍光体粒子の濃度を所定以上にする必要があるという知見を得ることができた。つまり、蛍光体層によって所望の色(例えば黄色光)に変換させるLEDの光(例えば青色光)を所望の割合にする必要があることが分かった。 As described above, in order to suppress the color shift in the light emitted in all directions, the light emitted from the phosphor layer needs to have a desired color (for example, white light). For this purpose, the phosphor layer It was possible to obtain the knowledge that the concentration of the phosphor particles in the film needs to be higher than a predetermined level. In other words, it has been found that the LED light (for example, blue light) to be converted into a desired color (for example, yellow light) by the phosphor layer needs to have a desired ratio.
本発明は、このような知見に基づいてなされたものであり、図3Aに示すように、蛍光体層40の一部をあえて封止部材30から突出させるという画期的な構成を採用することで、蛍光体層40の剥離を防止することに加えて、全方位において色ずれの発生を抑制することができるという着想を得ることができた。
The present invention has been made based on such knowledge, and as shown in FIG. 3A, adopts an epoch-making configuration in which a part of the
つまり、LED20の直下に形成された蛍光体層40の一部を封止部材30から突出させることで、蛍光体層40の剥離が生じないようなバインダー(ガラス)の量を確保でき、蛍光体層40の基板10に対する固着力(結着性)を向上させることができたと考えられる。これにより、蛍光体層40の剥離を防止することができる。
That is, by protruding a part of the
また、LED20の直下に形成された蛍光体層40の一部を封止部材30から突出させることで、蛍光体層40を通過させるLED20の光を増加させることができる。すなわち、色ずれが生じないような蛍光体粒子の濃度を確保することが可能となる。これにより、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)を目標の色度の光とすることが可能となる。
Further, by projecting a part of the
以上により、本発明の実施の形態1に係る発光装置1によれば、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
As described above, according to the
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造方法の一例について、図4を用いて説明する。図4は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の製造方法を説明するための図である。
Next, an example of a method for manufacturing the light-emitting device according to
まず、図4の(a)に示すように、基板10を準備する。本実施の形態では、長辺の長さが25mmで短辺の長さが6mmの矩形基板であって、板厚が1mmで透過率が90%であるアルミナからなる透光性セラミックス基板を用いた。また、基板10に貫通孔11、12を設けている。
First, as shown in FIG. 4A, a
次に、図4の(b)に示すように、基板10の第1主面10a上に、所定形状の金属配線50を島状に複数形成するとともに、2つの貫通孔11の各々を囲むように金属配線51を形成する。金属配線50、51は、例えば、導電性ペーストを所定のパターンで塗布し、700℃~800℃の温度範囲で10分間焼成することによって形成することができる。本実施の形態において、金属配線50、51は、Agを主成分とする銀ペーストを用いてパターン形成した。また、金属配線50は、矩形島状に複数形成した。
Next, as shown in FIG. 4B, a plurality of
次に、図4の(c)に示すように、基板10の第1主面10a上であって隣り合う金属配線50の間に、蛍光体層40を島状に複数形成する。このとき、金属配線50と蛍光体層40とは接触させないように形成することが好ましい。これは、金属配線50の上に蛍光体層40が形成されてしまうと、本来は金属配線50の上にワイヤボンディングされるべきワイヤー60が蛍光体層40の上にワイヤボンディングされてしまい、導通不良が発生するからである。特に金属配線50は濡れ性が高いことから、ペースト状の蛍光体層40を塗布する際、当該蛍光体層40は、金属配線50に接触してしまうと金属配線50の上に広がってしまい、金属配線50が蛍光体層40によって意図せずに覆われてしまう場合がある。
Next, as shown in FIG. 4C, a plurality of phosphor layers 40 are formed in an island shape between the
なお、本実施の形態では、蛍光体層40を形成すると同時に、金属配線51の外側縁部を覆うように蛍光体層41も形成する。このように金属配線51の一部を蛍光体層41で覆うことによって、金属配線51の剥離を防止することができる。
In the present embodiment, the
具体的に、蛍光体層40、41は、以下のようにして形成することができる。 Specifically, the phosphor layers 40 and 41 can be formed as follows.
まず、第2波長変換材として粉末状の蛍光体粒子を準備するとともに、焼結用結合材として粉末状のフリットガラス(粉末ガラス)を準備し、準備した蛍光体粒子及びフリットガラスに溶剤を添加し混練することによって焼結体膜形成用のペースト(ペースト状の蛍光体層40)を作製する。 First, powdered phosphor particles are prepared as the second wavelength conversion material, and powdered frit glass (powder glass) is prepared as a binder for sintering, and a solvent is added to the prepared phosphor particles and frit glass. Then, a paste for forming a sintered body film (a paste-like phosphor layer 40) is prepared by kneading.
本実施の形態において、焼結用結合材として、軟化点が520℃の粉末ガラスを用いた。また、黄色蛍光体粒子及び粉末ガラスは、重量比(wt%)が80:20の割合となるように準備した。なお、蛍光体粒子の割合は50wt%に限らず、20~91wt%の範囲の割合とすることができる。また、準備した上記材料は、例えば3本ロールの混練機によって混練(混合)することによってペースト状にすることができる。 In the present embodiment, powder glass having a softening point of 520 ° C. was used as the binder for sintering. Further, the yellow phosphor particles and the powder glass were prepared so that the weight ratio (wt%) was 80:20. Note that the proportion of the phosphor particles is not limited to 50 wt%, and may be in the range of 20 to 91 wt%. Further, the prepared material can be made into a paste by kneading (mixing), for example, with a three-roll kneader.
次に、焼結体膜形成用のペーストを基板10の第1主面10aの所定の位置に所定形状で塗布する。なお、焼結体膜形成用のペーストは塗布することによって基板10にコーティングしたが、印刷によってコーティングすることもできる。また、焼結体膜形成用のペーストを基板10にコーティングする前に、基板10の第1主面10aに対して所定の表面処理を施しても構わない。例えば、基板10として透明ガラス基板を用いる場合は、フロスト処理を行うことが好ましい。
Next, a paste for forming a sintered body film is applied to a predetermined position on the first
次に、焼結体膜形成用のペーストが塗布された基板10を、例えば、150℃の温度で30分間乾燥させて、その後、約600℃の温度で10分間焼成する。焼成することによってガラスフリットが軟化して、蛍光体粒子同士が、また、蛍光体粒子と基板10とが、ガラスフリットにより結着(接合)した焼結体膜(蛍光体層40)を形成することができる。焼成温度としては、蛍光体粒子が劣化しない温度であって、かつ、ガラスフリットが軟化する温度であることが好ましい。蛍光体粒子は700℃を超えると劣化するので、焼成温度は700℃未満であることが好ましい。
Next, the
これにより、基板10の第1主面10a上に蛍光体層40(焼結体膜)を被膜させることができる。本実施の形態では、45μmの膜厚で蛍光体層40を形成した。
Thereby, the phosphor layer 40 (sintered body film) can be coated on the first
次に、図4の(d)に示すように、各蛍光体層40のそれぞれの上にLED20(ベアチップ)を実装する。LED20の実装は、ダイアタッチ剤等によってダイボンディングすることにより行われる。
Next, as shown in FIG. 4D, the LED 20 (bare chip) is mounted on each
その後、同図に示すように、LED20と金属配線50とを電気的に接続するために、LED20と当該LED20に隣接する金属配線50とをワイヤー60を用いてワイヤボンディングする。
Thereafter, as shown in the figure, in order to electrically connect the
最後に、図4の(e)に示すように、基板10の第1主面10a上に封止部材30を形成する。このとき、封止部材30は、蛍光体層40の一部を突出させるとともに他の一部を覆うようにして形成する。
Finally, as shown in FIG. 4E, the sealing
このような封止部材30は、ディスペンサー方式によって塗布形成することができる。例えば、LED20の上方にディスペンサーの吐出ノズルを配置し、吐出ノズルから封止部材材料(蛍光体含有樹脂)を吐出しながら吐出ノズルをLED20の素子列に沿って移動させることで、封止部材材料を直線状に塗布することができる。その後、所定の方法によって封止部材材料を硬化させることにより、所定形状の封止部材30を形成することができる。本実施の形態では、封止部材30として、シリコーン樹脂に黄色蛍光体粒子が分散された蛍光体含有樹脂を用いた。
Such a sealing
以上のようにして、本発明の実施の形態1に係る発光装置1を製造することができる。
As described above, the light-emitting
(変形例)
次に、本発明の実施の形態1に係る発光装置の変形例について説明する。
(Modification)
Next, a modification of the light emitting device according to
図1及び図4に示すように、実施の形態1における発光装置1では、金属配線(第2金属配線)51の剥離を防止するために、金属配線51の周縁を蛍光体層41で覆っている。しかしながら、蛍光体層41を金属配線51の上に形成すると、発光装置1が発する光のうち当該発光装置1を収納するグローブ等の内面で反射して戻ってくる光や発光部(LED20、封止部材30)が発する光のうち基板10の内部で反射する光等の反射光が蛍光体層41に到達すると、反射光が蛍光体層41で吸収されてしまう。これにより、色ずれや光取り出し効率が低下する等の問題が発生する。すなわち、LED20直下の蛍光体層40の膜厚や面積によって所望の色調整を行ったとしても、金属配線51を覆う蛍光体層41によって色ずれ等が発生してしまう。
As shown in FIGS. 1 and 4, in the
そこで、本変形例では、金属配線51を覆う部材として蛍光体層41の代りにガラス膜を用いている。ガラス膜は、図1等における蛍光体層41と同じ形状とすることができる。すなわち、金属配線51と基板10とを跨ぐようにガラス膜が形成されており、当該ガラス膜は、金属配線51の表面と基板10の表面とに連続して形成されている。ガラス膜は、酸化シリコン(SiO2)を主成分とするものであり、例えば結晶化ガラスを用いることができる。ガラス膜は可視光に対する透過率が高いため、光が到達しても吸収されずに透過する。
Therefore, in this modification, a glass film is used instead of the
また、ガラス膜は、貫通孔11周辺における金属配線51の表面のうち半田付けされる部分を突出させるようにして形成される。貫通孔11に挿通されたリード線と金属配線51とを半田付けする際には約300℃の温度が金属配線51にも加えられるため、金属配線51の上に形成される膜に対しては、このような温度に対して耐性を持つものが要求されるが、ガラス膜はこの要求を満足することができる。
Further, the glass film is formed so as to protrude the soldered portion of the surface of the
以上、本変形例に係る発光装置によれば、金属配線51が蛍光体層41ではなくガラス膜でコーティングされているので、ガラス膜に到達する光は当該ガラス膜を透過することになる。そして、ガラス膜を透過した光の一部は金属配線51で反射し、他の一部は基板10を透過する。これにより、上記反射光によって色ずれや光取り出し効率が低下することを防止することができる。また、金属配線51をガラス膜で覆うことによって、金属配線51の剥離を防止することもできる。このように、本変形例によれば、色ずれや光取り出し効率が低下することを防止しつつ、金属配線51の剥離を防止することができる。
As described above, according to the light emitting device according to this modification, since the
なお、本変形例は、以下の実施の形態にも適用することができる。 Note that this modification can also be applied to the following embodiments.
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る発光装置2について、図5を用いて説明する。図5は、本発明の実施の形態2に係る発光装置の平面図である。なお、図5において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
(Embodiment 2)
Next, the
本実施の形態に係る発光装置2が上記実施の形態1に係る発光装置1と異なる点は、蛍光体層の構成である。すなわち、実施の形態1における蛍光体層40の突出部40aは、封止部材30の幅方向の片側のみから突出していたが、本実施の形態における蛍光体層40Aの突出部は、封止部材30の幅方向の両側に突出している。
The
具体的には、図5に示すように、複数の蛍光体層40Aの各々は、封止部材30の幅方向の一方側から突出する第1突出部40a1と、封止部材30の幅方向の他方側から突出する第2突出部40a2とを有する。なお、本実施の形態における蛍光体層40Aは、実施の形態1における蛍光体層40と同様の方法によって形成することができる。
Specifically, as shown in FIG. 5, each of the plurality of phosphor layers 40 </ b> A includes a
以上、本実施の形態に係る発光装置2によれば、実施の形態1と同様の効果を奏することができる。すなわち、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
As mentioned above, according to the light-emitting
特に、本実施の形態では、蛍光体層40Aが封止部材30の幅方向の両側から突出しているので、実施の形態1に対して、蛍光体層40Aの基板10に対する結着性をさらに向上させることができ、より確実に蛍光体層40Aの剥離を防止することができる。
In particular, in the present embodiment, the
また、蛍光体層40Aを封止部材30の幅方向の両側から突出させることで、蛍光体層40を厚膜化させることなく封止部材30における蛍光体粒子とバインダー(ガラス)との混合比率の調整自由度が高くなる。これにより、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)を容易に目標の色度の光とすることができる。
Further, the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る発光装置3について、図6を用いて説明する。図6は、本発明の実施の形態3に係る発光装置の平面図である。なお、図6において、金属配線50及びワイヤー60は図示されていない。
(Embodiment 3)
Next, the
本実施の形態に係る発光装置3が上記実施の形態2に係る発光装置2と異なる点は、蛍光体層の構成である。すなわち、実施の形態2に対して、基板10の内側に向かって封止部材30から突出した複数の第1突出部40a1同士が互いに接続されているとともに、基板10の外側に向かって封止部材30から突出した複数の第2突出部40a2同士が互いに接続されている。
The
具体的には、図6に示すように、隣り合う蛍光体層40Bにおいて、一方の蛍光体層40Bの第1突出部40a1と他方の蛍光体層40Bの第1突出部40a1とは、第1接続部40b1によって接続されている。同様に、隣り合う蛍光体層40Bにおいて、一方の蛍光体層40Bの第2突出部40a2と他方の蛍光体層40Bの第2突出部40a2とは、第2接続部40b2によって接続されている。
Specifically, as shown in FIG. 6, in the
第1接続部40b1及び第2接続部40b2は、蛍光体層40Bと同一の材料によって形成された焼結体膜である。したがって、第1接続部40b1及び第2接続部40b2は、蛍光体層40Bを形成すると同時に形成される。なお、本実施の形態における蛍光体層40Bは、実施の形態1における蛍光体層40と同様の方法によって形成することができる。
The first connection portion 40b1 and the second connection portion 40b2 are sintered body films formed of the same material as the
以上、本実施の形態に係る発光装置2によれば、実施の形態1、2と同様の効果を奏することができる。すなわち、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができる。
As mentioned above, according to the light-emitting
特に、本実施の形態では、蛍光体層40Bが封止部材30の幅方向の両側から突出するとともにその突出部分が互いに接続されているので、実施の形態2に対して、蛍光体層40Bの基板10に対する結着性をさらに向上させることができ、より確実に蛍光体層40Bの剥離を防止することができる。また、この構成により、実施の形態2に対して、封止部材30における蛍光体粒子とバインダー(ガラス)との混合比率の調整自由度を向上させることができるので、基板10の第2主面10bから放射する光(白色光)をさらに容易に目標の色度の光とすることができる。
In particular, in the present embodiment, the
(実施の形態4)
次に、本発明に係る実施の形態4に係る電球形ランプ100について、図7~図9を用いて説明する。本実施の形態に係る電球形ランプ100は、実施の形態1~3に係る発光装置の適用例である。図7は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの側面図である。図8は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの分解斜視図である。図9は、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプの断面図である。
(Embodiment 4)
Next, a light bulb shaped
図7~図9に示すように、本実施の形態に係る電球形ランプ100は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプであって、透光性のグローブ110と、光源であるLEDモジュール120と、電力を受電する口金130と、LEDモジュール120を保持する支柱140と、支柱140を支持する支持台150と、樹脂ケース160と、リード線170と、点灯回路180とを備える。
As shown in FIGS. 7 to 9, a light bulb shaped
本実施の形態における電球形ランプ100は、グローブ110と樹脂ケース160と口金130とによって外囲器が構成されている。また、LEDモジュール120としては、実施の形態1~3の発光装置1~3を用いることができる。以下、電球形ランプ100の各構成部材について、図7~図9を参照しながら詳細に説明する。
In the light bulb shaped
[グローブ]
グローブ110は、LEDモジュール120を収納するとともに、LEDモジュール120からの光をランプ外部に透光する。本実施の形態において、グローブ110は、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ(クリアバルブ)である。したがって、グローブ110内に収納されたLEDモジュール120は、グローブ110の外側から視認することができる。
[Glove]
The
本実施の形態において、グローブ110の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部を有する形状である。言い換えると、グローブ110の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に伸びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部が形成されている。このような形状のグローブ110としては、一般的な白熱電球と同様の形状のガラスバルブを用いることができる。例えば、グローブ110として、A形、G形又はE形等のガラスバルブを用いることができる。
In the present embodiment, the shape of the
なお、グローブ110は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ110に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ110の内面又は外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成してもよい。また、グローブ110は、シリカガラス製である必要もない。例えば、アクリル等の樹脂材料によって作製されたグローブ110を用いても構わない。
Note that the
[口金]
口金130は、外部からLEDモジュール120のLEDを発光させるための電力を受電する受電部であって、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。電球形ランプ100が点灯した場合に、口金130は、照明器具のソケットから電力を受ける。本実施の形態における口金130は二接点によって交流電力を受電し、口金130で受電した電力はリード線を介して点灯回路180の電力入力部に入力される。
[Base]
The
口金130は、E形であり、その外周面には照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金130の内周面には、樹脂ケース160に螺合させるための螺合部が形成されている。なお、口金130は、金属製の有底筒体形状である。
The
口金130の種類は、特に限定されるものではないが、例えばねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いることができ、E26形又はE17形等が挙げられる。
The type of the
[支柱]
支柱140は、グローブ110の開口部の近傍からグローブ110の内方に向かって延びるように設けられた金属製のステムである。
[Support]
The
支柱140は、LEDモジュール120を保持する保持部材として機能し、支柱140の一端はLEDモジュール120に接続され、支柱140の他端は支持台150に接続されている。LEDモジュール120は、支柱140によってグローブ110内の中空に保持される。
The
また、支柱140は、金属材料によって構成されており、LEDモジュール120で発生する熱を放熱させるための放熱部材としても機能する。本実施の形態において、支柱140は、熱伝導率が237[W/m・K]であるアルミニウムによって構成されている。このように、支柱140が金属材料によって構成されているので、LEDモジュール120の熱は基板を介して支柱140に効率良く伝導する。これにより、LEDモジュール120の熱を口金130側に逃がすことができる。この結果、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
Moreover, the support |
また、支柱140は、LEDモジュール120の基板に設けられた貫通孔(図1の貫通孔12)と嵌合させるための突起部を有する。突起部は、支柱140の頂部上面から突出するように設けられており、LEDモジュール120の位置を規制する位置規制部として機能する。すなわち、突起部は、LEDモジュール120の配置方向を決めるように構成されている。
Moreover, the support |
なお、支柱140としては、従来の電球形蛍光ランプと同様に、可視光に対して透明な軟質ガラスからなるステムを用いてもよい。これにより、LEDモジュール120で生じた光が支柱140によって損失することを抑制することができる。また、支柱140によって影が発生されることも防ぐことができる。さらに、LEDモジュール120が発した白色光によって支柱140が光り輝くので、電球形ランプ100は、視覚的に優れた美観を発揮することも可能となる。
In addition, as the support |
[支持台]
支持台(支持板)150は、支柱140を支持する支持部材であり、図9に示すように、グローブ110の開口部の開口端に接続されている。また、支持台150は、グローブ110の開口部を塞ぐように構成されている。本実施の形態において、支持台150は、樹脂ケース160に固定されている。また、支持台150には、リード線170を通すための貫通孔が設けられている。
[Support stand]
The support base (support plate) 150 is a support member that supports the
支持台150は、金属材料によって構成されており、本実施の形態では、支柱140と同様に、アルミニウムによって構成されている。これにより、支柱140に熱伝導したLEDモジュール120の熱は、支持台150に効率良く伝導する。この結果、温度上昇によるLEDの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができる。
The
また、支持台150は、段差部を有する円盤状部材で構成されている。当該段差部には、グローブ110の開口部の開口端が当接されており、これにより、グローブ110の開口部が塞がれている。また、段差部において、支持台150と樹脂ケース160とグローブ110の開口部の開口端とは、接着材によって固着されている。
Further, the
[樹脂ケース]
樹脂ケース160は、支柱140と口金130とを絶縁するとともに、点灯回路180を収納するための絶縁ケース(回路ホルダ)である。樹脂ケース160は、大径円筒状の第1ケース部と、小径円筒状の第2ケース部とからなる。第1ケース部の外表面は外気に突出しているので、樹脂ケース160に伝導した熱は、主に第1ケース部から放熱される。一方、第2ケース部は、外周面が口金130の内周面と接触するように構成されており、本実施の形態では、第2ケース部の外周面には口金130と螺合するための螺合部が形成されている。樹脂ケース160は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)によって成形することができる。
[Resin case]
The
[リード線]
2本のリード線170は、LEDモジュール120を点灯させるための電力を点灯回路180からLEDモジュール120に供給するための電線である。各リード線170の一方側端はLEDモジュール120の給電部と電気的に接続されて、各リード線170の他方側端は点灯回路180の電力出力部と電気的に接続されている。
[Lead]
The two
[点灯回路]
点灯回路180は、LEDモジュール120(LEDチップ)を点灯させるための回路ユニットであり、樹脂ケース160内に収納されている。具体的には、点灯回路180は、複数の回路素子と、各回路素子が実装される回路基板とを有する。本実施の形態において、点灯回路180は、口金130から給電された交流電力を直流電力に変換する電源回路であり、2本のリード線170を介して当該直流電力をLEDモジュール120(LEDチップ)に出力する。
[Lighting circuit]
The
なお、電球形ランプ100は、必ずしも点灯回路180を備える必要はない。例えば、照明器具あるいは電池などから直接直流電力が供給される場合には、電球形ランプ100は、点灯回路180を備えなくてもよい。また、点灯回路180は、平滑回路に限られるものではなく、調光回路又は昇圧回路等も適宜選択して組み合わせることもできる。
Note that the light bulb shaped
以上のようにして、電球形ランプ100が構成される。以上、本発明の実施の形態4に係る電球形ランプ100によれば、実施の形態1~3に係るLEDモジュールが用いられているので、色ずれを抑制することのできる電球形ランプを実現することができる。また、本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、広い配光角を得ることができる。
Thus, the light bulb shaped
(変形例)
次に、本発明の変形例に係る発光装置4について、図10を用いて説明する。図10の(a)は、本発明の変形例に係る発光装置の平面図であり、図10の(b)は、同発光装置の断面図である。なお、図10において、金属配線及びワイヤーは図示されていない。
(Modification)
Next, a
図10の(a)及び(b)に示すように、本変形例に係る発光装置4では、蛍光体層(第2波長変換部)40が封止部材(第1波長変換部)30の全周にわたって封止部材30からはみ出すように構成されている。
As shown in FIGS. 10A and 10B, in the
このように構成することによって、色ずれの抑制と蛍光体層の剥離防止との両立を図ることができるとともに、色を強めることができる。 With such a configuration, it is possible to achieve both suppression of color misregistration and prevention of peeling of the phosphor layer, and to enhance the color.
なお、本変形例では、LED20は1チップとし、封止部材30はLED20を覆うように半球状に構成したが、これに限らない。例えば、本変形例は、実施の形態1~3のように、複数のLED20がライン状に配列されている場合にも適用することができる。
In this modification, the
以上、本発明に係る発光装置及びランプについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例に限定されるものではない。 As mentioned above, although the light-emitting device and lamp which concern on this invention have been demonstrated based on embodiment and a modification, this invention is not limited to said embodiment and a modification.
例えば、上記の実施の形態1~3に係る発光装置1~3は、電球形ランプに適用した例を示したが、これに限らない。例えば、上記の実施の形態に係る発光装置1~3は、長尺筒状の直管で構成された直管形ランプ又は環状の丸管で構成された丸管形ランプに適用することもできる。あるいは、上記の実施の形態1~3に係る発光装置1~3は、GX53口金又はGH76p口金等の口金構造を有するランプにも適用することができる。
For example, the
また、上記の実施の形態1~3に係る発光装置1~3は、口金を有さないランプ、例えば発光装置(LEDモジュール)をヒートシンク等の基台に配置して構成された照明ユニット又は照明システムにも適用することができる。
In addition, the
また、電球形ランプの適用例(実施の形態4)としては、上記の実施の形態1~3に係る発光装置1~3を、白熱電球に用いられるガラスバルブに適用する例を示したが、これに限らない。例えば、上記の実施の形態1~3に係る発光装置1~3は、グローブと口金との間に金属筐体のヒートシンクを備える電球形ランプにも適用することもできる。また、シャンデリアやロウソク型照明装置に用いられる縦長に延びた長球形状のバルブを有する電球形ランプに適用することもできる。
As an application example (Embodiment 4) of the light bulb shaped lamp, the
また、本発明は、上記の電球形ランプ等のランプを備える照明装置として実現することもできる。例えば、図11に示すように、本発明に係る照明装置200として、上記の電球形ランプ100と、当該電球形ランプが取り付けられる点灯器具(照明器具)300とを備えるように構成してもよい。この場合、点灯器具300は、電球形ランプ100の消灯及び点灯を行うものであり、例えば、天井に取り付けられる器具本体310と、電球形ランプ100を覆うランプカバー320とを備える。このうち、器具本体310は、電球形ランプ100の口金が装着されるとともに電球形ランプ100に給電を行うソケット311を有する。なお、ランプカバー320の開口部に透光性プレートを設けてもよい。
Further, the present invention can also be realized as an illumination device including a lamp such as the above-described light bulb shaped lamp. For example, as shown in FIG. 11, the
また、上記の実施の形態において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機EL(Electro Luminescence)や無機EL等のEL素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。 In the above embodiment, the LED is exemplified as the light emitting element. However, a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser, an EL element such as an organic EL (Electro Luminescence) or an inorganic EL, or other solid light emitting element is used. Also good.
その他、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態及び変形例に施したもの、又は、異なる実施の形態や変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。 In addition, unless it deviates from the gist of the present invention, various modifications conceived by those skilled in the art are applied to the present embodiment and the modification, or a form constructed by combining components in different embodiments and modifications. Are included within the scope of the present invention.
本発明は、LED等の発光素子を備える発光装置、及び、当該発光装置を備えるランプ、照明ユニット又は照明システム等において広く利用することができる。 The present invention can be widely used in a light emitting device including a light emitting element such as an LED, a lamp, an illumination unit, or an illumination system including the light emitting device.
1、2、3、4 発光装置
10 基板
10a 第1主面
10b 第2主面
11、12 貫通孔
20 LED
21 サファイア基板
22 窒化物半導体層
23 カソード電極
24 アノード電極
25、26 ワイヤーボンド部
30 封止部材
40、40A、41、400、400A 蛍光体層
40a 突出部
40a1 第1突出部
40a2 第2突出部
40b1 第1接続部
40b2 第2接続部
50、51 金属配線
60 ワイヤー
70 チップボンディング材
100 電球形ランプ
110 グローブ
120 LEDモジュール
130 口金
140 支柱
150 支持台
160 樹脂ケース
170 リード線
180 点灯回路
200 照明装置
300 点灯器具
310 器具本体
311 ソケット
320 ランプカバー
1, 2, 3, 4 Light-emitting
21
Claims (11)
前記基板の上に直線状に複数並べられた発光素子と、
前記複数の発光素子を覆うように形成された第1波長変換部と、
前記基板と前記複数の発光素子の各々との間に形成された第2波長変換部と、を備え、
前記複数の発光素子の並び方向を第1方向とし、前記基板の主面における前記第1方向に対して略垂直な方向を第2方向とすると、
前記第2波長変換部は、前記第1波長変換部から前記第2方向に突出する突出部を有する
発光装置。 A substrate having translucency;
A plurality of light emitting elements arranged linearly on the substrate;
A first wavelength converter formed to cover the plurality of light emitting elements;
A second wavelength conversion unit formed between the substrate and each of the plurality of light emitting elements,
When the arrangement direction of the plurality of light emitting elements is a first direction and the direction substantially perpendicular to the first direction on the main surface of the substrate is a second direction,
The second wavelength conversion unit includes a protrusion that protrudes from the first wavelength conversion unit in the second direction.
請求項1に記載の発光装置。 The protruding portion protrudes from both sides of the first wavelength conversion portion in the second direction.
The light emitting device according to claim 1.
前記複数の第2波長変換部のうち一の前記第2波長変換部の前記突出部と他の前記第2波長変換部の前記突出部とは、前記第2波長変換部と同じ材料からなる接続部によって接続されている、
請求項1又は2に記載の発光装置。 A plurality of the second wavelength conversion parts having the protrusions are formed,
Of the plurality of second wavelength conversion units, the projection of one of the second wavelength conversion units and the projection of the other second wavelength conversion unit are made of the same material as the second wavelength conversion unit. Connected by part,
The light emitting device according to claim 1.
前記第2波長変換部は、前記発光素子が発する光の波長を変換する第2波長変換材を含む蛍光体層である、
請求項1~3のいずれか1項に記載の発光装置。 The first wavelength conversion unit includes a first wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element, and is a sealing member that seals the light emitting element.
The second wavelength conversion unit is a phosphor layer including a second wavelength conversion material that converts a wavelength of light emitted from the light emitting element.
The light emitting device according to any one of claims 1 to 3.
請求項4に記載の発光装置。 The phosphor layer is a sintered body film composed of phosphor particles as the second wavelength conversion material and an inorganic material as a binder for sintering.
The light emitting device according to claim 4.
請求項5に記載の発光装置。 The concentration of the phosphor particles in the sintered body film is 91 wt% or less.
The light emitting device according to claim 5.
請求項5又は6に記載の発光装置。 The thickness of the sintered body film is 0.035 mm or more.
The light emitting device according to claim 5.
請求項4~7のいずれか1項に記載の発光装置。 The sealing member is composed of phosphor particles that are the first wavelength conversion material and a resin material containing the phosphor particles.
The light emitting device according to any one of claims 4 to 7.
前記金属配線は、前記第2波長変換部と接触していない、
請求項1~8のいずれか1項に記載の発光装置。 Furthermore, comprising a metal wiring formed on the substrate between the adjacent light emitting elements,
The metal wiring is not in contact with the second wavelength conversion unit,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 8.
前記金属配線と前記基板とに連続して形成されたガラス膜と、を備える、
請求項1~9のいずれか1項に記載の発光装置。 Furthermore, metal wiring that receives power from outside the light emitting device,
A glass film formed continuously on the metal wiring and the substrate,
The light emitting device according to any one of claims 1 to 9.
前記発光装置を収納する中空のグローブと、
前記発光装置を発光させるための電力を受電する口金と、
前記発光装置を前記グローブ内に支持する支柱とを備える、
ランプ。 A light emitting device according to any one of claims 1 to 10;
A hollow glove for housing the light emitting device;
A base for receiving power for causing the light emitting device to emit light;
A support for supporting the light emitting device in the globe,
lamp.
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