JP2008028100A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に関するものである。 The present invention relates to a light emitting device.
白色光を発光する発光ダイオードとして、例えば砲弾型発光ダイオードや表面実装型発光ダイオードなどが知られている。砲弾型発光ダイオードは、光射出部が砲弾型に形成された発光ダイオードであり、砲弾型のケースに発光ダイオードのチップが実装された構成になっている。表面実装型発光ダイオードは、発光ダイオードチップがカップ型のケースに実装された構成になっている。いずれも、チップからは青色光が発光され、ケースにはYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)など、青色光によって励起して発光する蛍光材料(蛍光体)が塗布されている。この青色光と蛍光材料からの光とが混合して白色光を発光するようになっている。(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、発光ダイオードから発光される青色光の一部が蛍光材料の励起に用いられるため、発光ダイオードから発光される青色光の光強度、すなわち主波長の光強度が著しく低下してしまう。このため、白色光の輝度が低下することになる。
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、高い輝度の白色光を発光することが可能な発光装置を提供することにある。
However, since a part of the blue light emitted from the light emitting diode is used for exciting the fluorescent material, the light intensity of the blue light emitted from the light emitting diode, that is, the light intensity of the main wavelength is significantly reduced. For this reason, the brightness | luminance of white light falls.
In view of the circumstances as described above, an object of the present invention is to provide a light emitting device capable of emitting white light with high luminance.
上記目的を達成するため、本発明に係る発光装置は、基板と、前記基板上に設けられ、緑色光及び青色光を発光する発光素子と、前記発光素子を覆うように設けられた断熱層と、前記断熱層上に設けられ、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層とを具備することを特徴とする。 To achieve the above object, a light emitting device according to the present invention includes a substrate, a light emitting element that is provided on the substrate and emits green light and blue light, and a heat insulating layer that is provided so as to cover the light emitting element. And a fluorescent material layer which is provided on the heat insulating layer and is excited mainly by green light and emits red light.
本発明の発明者は、緑色光及び青色光を発光する発光素子と、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層とを組み合わせることによって、青色光の強度の低下を極力抑えて白色光を発光することができる点を見出した。そこで、本発明では、基板と、この基板上に設けられ緑色光及び青色光を発光する発光素子と、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層とを具備するので、青色光の強度の低下を極力抑え、主波長である青色光を十分に活かした白色光を発光することができる。このため、高い輝度の白色光を発光することができる。また、本発明によれば、発光素子を覆うように断熱層が設けられ、この断熱層上に蛍光材料層が設けられているので、蛍光材料層が熱せられるのを防ぐことができる。これにより、蛍光材料層を構成する有機又は無機の蛍光材料が熱によって分解されるのを防ぐことができ、蛍光材料の長寿命化を実現することができる。 The inventor of the present invention combines a light emitting element that emits green light and blue light with a fluorescent material layer that is mainly excited by green light and emits red light, thereby suppressing a decrease in the intensity of blue light as much as possible. The point which can emit light was discovered. Therefore, the present invention includes a substrate, a light emitting element that is provided on the substrate and emits green light and blue light, and a fluorescent material layer that emits red light by being excited mainly by green light. It is possible to emit white light that fully suppresses the blue light, which is the dominant wavelength, while minimizing the decrease in intensity. For this reason, white light with high luminance can be emitted. In addition, according to the present invention, since the heat insulating layer is provided so as to cover the light emitting element, and the fluorescent material layer is provided on the heat insulating layer, the fluorescent material layer can be prevented from being heated. Thereby, it can prevent that the organic or inorganic fluorescent material which comprises a fluorescent material layer is decomposed | disassembled with a heat | fever, and can prolong the lifetime of a fluorescent material.
上記発光装置は、前記蛍光材料層が、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する有機化合物を主成分とすることを特徴とする。
有機化合物を主成分とする蛍光材料は、一般的に発光効率が高く低コストではあるが熱によって分解されやすいという特性を有している。本発明によれば、発光素子と蛍光材料層との間に断熱層が設けられているので、有機化合物を用いた場合も熱によって分解されることなく、高い発光効率を維持することができる。
The light-emitting device is characterized in that the fluorescent material layer is mainly composed of an organic compound that is excited by green light and emits red light.
A fluorescent material containing an organic compound as a main component generally has a characteristic of being easily decomposed by heat although it has high luminous efficiency and low cost. According to the present invention, since the heat insulating layer is provided between the light emitting element and the fluorescent material layer, even when an organic compound is used, high luminous efficiency can be maintained without being decomposed by heat.
上記発光装置は、前記蛍光材料層が、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する無機化合物を主成分とすることを特徴とする。
本発明では、蛍光材料層が、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する無機化合物を主成分とすることも可能である。無機化合物の蛍光材料の中にも熱によって分解されやすい特性を有するものもある。これに対して、本発明では、発光素子と蛍光材料層との間に断熱層が設けられているので、熱によって分解されやすい無機化合物を用いた場合でも、熱によって分解されることなく、高い発光効率を維持することができる。
The light-emitting device is characterized in that the fluorescent material layer is mainly composed of an inorganic compound that is excited by green light and emits red light.
In the present invention, the fluorescent material layer may be mainly composed of an inorganic compound that is excited by green light and emits red light. Some inorganic fluorescent materials have the property of being easily decomposed by heat. On the other hand, in the present invention, since a heat insulating layer is provided between the light emitting element and the fluorescent material layer, even when an inorganic compound that is easily decomposed by heat is used, it is high without being decomposed by heat. Luminous efficiency can be maintained.
本発明によれば、高い輝度の白色光を発光することが可能な発光装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a light emitting device capable of emitting white light with high luminance.
[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図面に基づき説明する。
図1は、本発明に係る発光装置1の全体構成を示す斜視図である。
図1に示すように、発光装置1は、印刷基板2と、発光ダイオードチップ3と、断熱層4と、放熱部5と、蛍光材料層6とを主体として構成されている。この発光装置1は、発光ダイオードチップ3が印刷基板2の表面2a側にマトリクス状に配列され、断熱層4と蛍光材料層6とが発光ダイオードチップ3上に順に積層されると共に、放熱部5が印刷基板2の裏面2b側に設けられた構成になっている。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing an overall configuration of a light emitting device 1 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 is mainly configured by a printed
図2は、発光装置1のA−A断面に沿った部分の一部の構成を示す図である。
印刷基板2は、例えば樹脂などの材料からなる基板である。印刷基板2の表面2a上には、例えば金属からなる印刷層7が設けられている。印刷層7は、上側ヒートシンク7aと電極7bとを含んでいる。上側ヒートシンク7aは、発光ダイオードチップ3が実装される土台となる部分であり、各発光ダイオードチップ3について当該発光ダイオードチップ3に平面視で重なる領域に配置されている。電極7bは、上側ヒートシンク7aの間に設けられ、発光ダイオードチップ3同士を接続する領域である。上側ヒートシンク7aと電極7bとの間には隙間が設けられており、両者の間は電気的に絶縁されている。
FIG. 2 is a diagram illustrating a partial configuration of a portion along the AA cross section of the light emitting device 1.
The printed
発光ダイオードチップ3は、印刷層7の上側ヒートシンク7a上に実装されており、印刷層7を介して印刷基板2の表面2a側に実装されていることになる。この発光ダイオードチップ3は、例えば2本の導電性ワイヤ8を介して電極7bに接続されている。発光ダイオードチップ3同士は、導電性ワイヤ8及び電極7bを介して、図2の左右方向に直列に接続されていることになる。
The light
発光ダイオードチップ3の発光スペクトルを図3に実線で示す。同図の縦軸は光強度(相対値)、横軸は波長(nm)を示している。発光ダイオードチップ3は、波長530nm〜550nm(緑色光)の範囲及び波長約440nm〜480nm(青色光)の範囲に強度のピークを有する光を発光する。特に波長約540nm、波長約460nmにおいて強度が最大になっている。
The emission spectrum of the light-
断熱層4は、発光ダイオードチップ3を覆うように印刷基板2の表面2a上に積層されている。この断熱層4は、例えばエポキシ系樹脂やシリコン系樹脂など、熱伝導率が低く光透過可能な樹脂材料からなる樹脂層である。
The
放熱部5は、下側ヒートシンク9と、導熱性絶縁材10と、取付板11とを主体として構成されている。下側ヒートシンク9は、例えばアルミニウム等の金属からなる板状部材であり、各発光ダイオードチップ3に対応するように設けられている。下側ヒートシンク9は、上側ヒートシンク7aに平面視で重なる領域に配置されており、印刷基板2の貫通孔2cを貫通する導熱材12を介して上側ヒートシンク7aに接続されている。発光ダイオードチップ3からの熱が上側ヒートシンク7a及び導熱材12を介して下側ヒートシンク9に伝達され、下側ヒートシンク9から放熱されるようになっている。
The heat radiating part 5 is mainly composed of a
導熱性絶縁材10は、例えば住友スリーエム社製の「ハイパーソフト放熱材」などが好適に用いられる。この導熱性絶縁材10は、下側ヒートシンク9の下面9aを覆うように設けられている。取付板11は、例えばアルミニウム等の金属からなる大判の板状部材であり、導熱性絶縁材10の下面10aに密着して設けられている。
As the thermally conductive
蛍光材料層6は蛍光体層である。この蛍光材料層6は、例えば蛍光材料を断熱層4上に塗布する、蛍光材料を含んだフィルムを断熱層4上に貼付する、若しくは蛍光材料を含んだ基板を断熱層4上に着脱自在に配置することによって形成されている。蛍光材料としては、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料が好ましい。例えばBASF社製の「Lumogen(登録商標) F Dyes(型番RED−305)」、LANXESS社製の「Macrolex(登録商標:型番Fluorescent Red G)」、Clariant社製の「Hostasol(登録商標:型番Red−GG)」、チバスペシャルティケミカルズ社製の「ORACET(登録商標:型番Pink RF)」などの有機化合物が挙げられる。また、青色光、緑色光の二つの波長が並立した上記の発光ダイオードチップ3を励起源として演色性に優れた白色光を発光するための無機蛍光体として、例えばSSe:Euを始めとしてEu付活の硫化物、酸硫化物、窒化物、酸窒化物の赤色蛍光体を適宜用いることができるし、ZnSe(ジンクセレン)などの無機蛍光体を用いても構わない。
The
図4は、BASF社製の「Lumogen(登録商標) F Dyes(型番RED−305)」を用いたときの蛍光材料層6の吸収・発光スペクトルを示している。同図に示すように、蛍光材料層6は、吸収スペクトルのピークが波長約530nm〜560nm(緑色光)の範囲に形成されており、発光スペクトルのピークが波長約600nm〜650nm(赤色光)の範囲に形成されている。
FIG. 4 shows an absorption / emission spectrum of the
このような吸収・発光スペクトルを有する蛍光材料層6を用いた発光装置1は、図3に破線で示すように、波長約440nm〜480nm(青色光)の範囲、波長約510nm〜530nm(緑色光)の範囲、波長約600nm〜650nm(赤色光)の範囲にそれぞれピークを有する白色光を発光することとなる。発光ダイオードチップ3から発光された波長約440nm〜480nmの光(青色光)の光強度の減少は20%程度に抑えられている。
The light emitting device 1 using the
本発明の発明者は、緑色光及び青色光を発光する発光素子と、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層とを組み合わせることによって、青色光の強度の低下を極力抑えて白色光を発光することができる点を見出した。そこで、本実施形態では、緑色光及び青色光を発光する発光ダイオードチップ3と、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層6とを具備するので、青色光の強度の低下を極力抑え、主波長である青色光を十分に活かした白色光を発光することができる。このため、高い輝度の白色光を発光することができる。
The inventor of the present invention combines a light emitting element that emits green light and blue light and a fluorescent material layer that emits red light mainly excited by green light, and suppresses a decrease in the intensity of blue light as much as possible. The point which can emit light was discovered. Therefore, in the present embodiment, the light emitting
また、本実施形態では、蛍光材料層6が、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する有機化合物を主成分とすることが可能である。有機化合物を主成分とする蛍光材料は、一般的に発光効率が高く低コストではあるが熱によって分解されやすいという特性を有している。本実施形態では、発光ダイオードチップ3と蛍光材料層6との間に断熱層4が設けられているので、有機化合物を用いた場合も熱によって分解されることなく、高い発光効率を維持することができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、蛍光材料層6が、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する無機化合物を主成分とすることも可能である。無機化合物の蛍光材料の中にも熱によって分解されやすい特性を有するものもある。これに対して、本実施形態では、発光ダイオードチップ3と蛍光材料層6との間に断熱層4が設けられているので、熱によって分解されやすい無機化合物を用いた場合でも、熱によって分解されることなく、高い発光効率を維持することができる。
In the present embodiment, the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を説明する。図5は、本実施形態に係る発光装置101の断面構成を示す図である。同図に示すように、発光装置101は、カップ型のケース102内に発光ダイオードチップ103が実装された構成になっている。ケース102は、中央部が窪んだ形状になっており、この窪部102aの底面102bに発光ダイオードチップ3が実装されている。各発光ダイオードチップ103は、例えば第1実施形態と同様の構成によって直列に接続されている。ケース102の窪部102aには、発光ダイオードチップ3を覆うと共に当該窪部102aを埋めるように断熱層104が設けられている。断熱層104の上面104aは平坦になっており、当該上面104aはケース102の上面102cと面一状態になっている。この断熱層104の上面104a及びケース102の上面102cには、第1実施形態と同様の蛍光材料からなる蛍光材料層106が設けられている。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a cross-sectional configuration of the
このように、本実施形態によれば、発光ダイオードチップ103を覆うように断熱層104が設けられており、この断熱層104上に蛍光材料層106が設けられているので、発光ダイオードチップ103からの熱によって蛍光材料層106が熱せられるのを防ぐことができる。これにより、蛍光材料層106を構成する有機又は無機の蛍光材料が熱によって分解されるのを防ぐことができ、蛍光材料の長寿命化を実現することができる。
Thus, according to the present embodiment, the
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
上記実施形態では、発光ダイオードチップが複数設けられている場合について説明したが、これに限られることは無く、発光ダイオードチップが1個設けられた構成であっても良い。発光ダイオードチップが1個設けられた場合においても、勿論上記効果を奏することとなる。
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the above embodiment, the case where a plurality of light emitting diode chips are provided has been described. Even in the case where one light emitting diode chip is provided, the above-described effect is naturally obtained.
1、101…発光装置 2…印刷基板(基板) 3、103…発光ダイオードチップ(発光素子) 4、104…断熱層 5…放熱部 6、106…蛍光材料層 7…印刷層 7a…上側ヒートシンク 7b…電極 8…導電性ワイヤ 9…下側ヒートシンク(放熱層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,101 ... Light-emitting
Claims (3)
前記基板上に設けられ、緑色光及び青色光を発光する発光素子と、
前記発光素子を覆うように設けられた断熱層と、
前記断熱層上に設けられ、主として緑色光によって励起し赤色光を発光する蛍光材料層と
を具備することを特徴とする発光装置。 A substrate,
A light emitting element provided on the substrate and emitting green light and blue light;
A heat insulating layer provided to cover the light emitting element;
And a fluorescent material layer that is provided on the heat insulating layer and is excited mainly by green light to emit red light.
ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein the fluorescent material layer is mainly composed of an organic compound that is excited by green light and emits red light.
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発光装置。
The light emitting device according to claim 1, wherein the fluorescent material layer is mainly composed of an inorganic compound that is excited by green light and emits red light.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2010129543A (en) * | 2008-11-27 | 2010-06-10 | Samsung Led Co Ltd | Headlight for vehicle |
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2006
- 2006-07-20 JP JP2006198279A patent/JP2008028100A/en active Pending
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