(57)【要約】【課題】多段階励起による発光ロスを抑制しつつ、発光効率を十分に向上させる。【解決手段】発光装置１０において、封止樹脂体は、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂに分離されている。樹脂体５ａは、より発光波長が短い第１の蛍光体を含んでいる。一方、樹脂体５ｂは、上記第１の蛍光体、および、より発光波長が長い第２の蛍光体とを含んでいる。【選択図】図１
2014086696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
上記基板の上面に設けられる、少なくとも一つの発光素子と、
上記発光素子を封止する封止樹脂とを備えている発光装置であって、
上記封止樹脂は、
より発光波長が短い単一の第１の蛍光体を含んでいる第１の封止樹脂と、
上記第１の蛍光体、および、より発光波長が長い第２の蛍光体とを含んでいる第２の封止樹脂とを備えていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
上記第１の封止樹脂と上記第２の封止樹脂とが、互い違いに、かつ、直線上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
上記第２の封止樹脂における、上記基板に対して垂直な方向の厚さが、上記第１の封止樹脂における、上記基板に対して垂直な方向の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【請求項４】
上記第２の封止樹脂内の、上記第１の蛍光体および上記第２の蛍光体を含む領域の高さが、上記第１の封止樹脂内の、の上記第１の蛍光体を含む領域の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子からの光によって封止樹脂内の蛍光体を励起して所望の波長の光を放出する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ:以下ＬＥＤという）は、現在入手できる最も効率の良い光源の一つである。一般的なＬＥＤの典型例を、図７に示す。図７は、一般的なＬＥＤである発光装置１１０の断面を模式的に示す図である。図７に示すように、発光装置１１０は、基板１０１、一対の電極１０４、発光素子１０３、透光性樹脂体１０５、および枠体１０２を備えている。
【０００３】
基板１０１の上面には、発光素子１０３が設けられている。そして、発光素子１０３は、ボンディングワイヤを介して電極１０４と電気的に接続されている。また、発光素子１０３を上から覆うように、封止樹脂体１０５が設けられている。さらに、枠体１０２が、封止樹脂体１０５の側面を包囲している。
【０００４】
図７に示す構造のＬＥＤ（発光装置１１０）を使用した白色発光デバイスとしては、４５０ｎｍ近辺の発光ピーク波長をもつ青色発光素子（発光素子１０３）と、その青色発光素子により励起され黄色の蛍光を発光するＹＡＧ系蛍光体の組み合わせによって、青色発光と黄色発光との混色発光により白色光を得る白色デバイスがある。
【０００５】
上述した白色ＬＥＤデバイスは、青色発光とその補色である黄色の蛍光の組み合わせによる擬似的な白色発光を行うものである。このような白色発光においては、赤色の色再現性に劣っているため、低質な演色となる。この擬似的な白色発光は、電光掲示板やバックライトなど、単に白色光であること（デザイン上、白色に見えること）だけが求められる用途に用いられている。
【０００６】
一方、白色ＬＥＤデバイスを照明用途としての用いることを考えるならば、高質な演色を再現する必要がある。白色ＬＥＤデバイスを、光の３原色である赤色、緑色、および青色の混色で得られる白色光を発するように構成することによって、演色性が良好なデバイスを提供することができる。このようなデバイスは、たとえば、特許文献１に開示されている。
【０００７】
現在広く使用されている高演色性白色ＬＥＤデバイスは、青色発光素子（発光素子１０３）と、青色発光素子によって励起され、緑色および赤色の蛍光を発光する２つの蛍光体によって、白色光を得ている。これら２つの蛍光体は、熱硬化性のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透光性樹脂体（封止樹脂体１０５）に混合されて、かつ樹脂体内に均一に分散した状態で、青色発光素子の上方に塗布される。
【０００８】
しかしながら、封止樹脂体中に発光色の異なる複数の蛍光体を混合して含有させた場合には、ある一種の蛍光体が発した蛍光を他種の蛍光体が吸収する現象が起こる。この現象はいわゆるカスケード励起とよばれ、もしカスケード励起が起こると、封止樹脂体の発光効率が低くなる問題が生じる。
【０００９】
上述した高演色性白色ＬＥＤデバイスの場合、まず、発光素子から出射した青色光が緑色蛍光体を励起させることによって、緑色光が蛍光される。さらに、緑色光が赤色蛍光体の励起源として使用されることによって、赤色光が蛍光される。このように、励起を多段階的に行う構成は、色変換ロスが非常に大きい。
【００１０】
そこで、デバイスの発光効率を向上させるべく、緑色蛍光体と赤色蛍光体とを個別領域に分離することにより多段階励起によるロスを抑制する事を目指した技術が、特許文献１および特許文献２に開示されている。特許文献２に開示された発光装置１２０を、図８に示す。図８は、特許文献２に開示された発光装置１２０の断面を模式的に示す図である。図７に示すように、発光装置１２０は、基板１０１、枠体１０２、発光素子１０３、一対の電極１０４、透光性樹脂体１０５ａ、および透光性樹脂体１０５ｂを備えている。
【００１１】
発光装置１２０では、異なる種類の蛍光体を含む２種類の透光性樹脂体設けられている。具体的には、透光性樹脂体１０５ａには赤色蛍光体が含まれ、一方、透光性樹脂体１０５ｂには緑色蛍光体が含まれている。このように、発光装置１２０では、基本的には、緑色蛍光体と赤色蛍光体とが、個別領域に分離されている。これに加えて、透光性樹脂体１０５ｂには、さらに少量の赤色蛍光体が含まれていてもよいことが、特許文献２に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００４−３２７４９２号（２００４年１１月１８日公開）
【特許文献２】特開２００５−２４４２２６号（２００５年９月５日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献２に係る発光装置１２０には、発光効率をうまく向上させることができないという問題を有している。この問題について、図９を参照して以下に説明する。
【００１４】
図９は、図７に示す発光装置１１０の発光スペクトル１２１と、図８に示す発光装置１２０の発光スペクトル１３１とを示すグラフである。図９に示すように、発光装置１２０では、発光装置１１０に比べて、赤色蛍光体の発光帯域である６２０ｎｍでの発光強度が低くなってしまう。したがって、混合型のスペクトルで必要な発光強度（色温度３０００ｋ付近）を実現することができない。
【００１５】
発光装置１２０において、混合型のスペクトルに必要な発光強度を実現するには、赤色蛍光体を含む領域である透光性樹脂体１０５ａの面積を、より広げる必要がある。しかし、こうしてしまうと、赤色蛍光体および緑色蛍光体を含む領域である透光性樹脂体１０５ｂの面積が、小さくなってしまう。これにより、緑色光の強度が足らなくなってしまう。
【００１６】
本発明は上記の課題を解決するべくなされたものであり、その目的は、多段階励起による発光ロスを抑制しつつ、発光効率を十分に向上させることができる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、上記基板の上面に設けられる、少なくとも一つの発光素子と、上記発光素子を封止する封止樹脂とを備えている発光装置であって、上記封止樹脂は、より発光波長が短い第１の蛍光体を含んでいる第１の封止樹脂と、上記第１の蛍光体、および、より発光波長が長い第２の蛍光体とを含んでいる第２の封止樹脂とを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、多段階励起による発光ロスを抑制しつつ、発光効率を十分に向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の断面を表す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る発光装置の発光スペクトルと、現在広く使用されている発光装置の発光スペクトルを対比した図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る発光装置の上面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る他の発光装置の上面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る発光装置の断面を表す模式図である。
【図６】本発明の第４の実施形態に係る発光装置の断面を表す模式図である。
【図７】公知技術に係る発光装置の断面を表す模式図である。
【図８】特許文献２に記載の発光装置の断面を表す模式図である。
【図９】特許文献２に記載の発光装置の発光スペクトルと、公知技術に係る発光装置の発光スペクトルとを対比した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００２１】
〔実施形態１〕
（発光装置１０の構成）
本発明の一実施形態において、図１を用いて説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置１０の断面を表す模式図である。発光装置１０は、基板１、枠体２、発光素子３、１対の電極４、樹脂体５ａ（第１の封止樹脂）、および樹脂体５ｂ（第２の封止樹脂）を備えている。
【００２２】
基板１の上面に、発光素子３が設けられている。また、基板１における発光素子３の搭載面に、一対の電極４も設けられている。基板１には配線が形成されており、この配線を介して、発光素子３が１対の電極４とボンディングワイヤによって電気的に接続されている。枠体２は、白色樹脂等から形成されたリフレクタ（反射板）であり、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂを囲っている。
【００２３】
発光素子３は、発光装置１０における光源である。本実施形態では、発光素子３はＬＥＤである。しかし、これに限らずに、蛍光体、エレクトロルミネッセンス素子、または半導体光源等であっても良い。
【００２４】
（発光装置１０の特徴）
従来の白色発光デバイスにおいては、発光装置１１０のように、２種類の蛍光体は、熱硬化性のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の封止樹脂体に混合されて、かつ該樹脂体内に均一に分散した状態で、青色発光素子の上方に塗布されている。一方、本実施形態に係る発光装置１０は、封止樹脂体が２種類の領域に分離されており、かつ、それぞれの封止樹脂体に含まれる蛍光体の種類が異なっている点に、特徴を有している。
【００２５】
具体的には、図１に示すように、封止樹脂体は、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂを備えている。樹脂体５ａは、励起光の波長がより短い単一の第１の蛍光体を含んでいる。蛍光体この第１の蛍光体のみが、樹脂体５ａに含まれている。一方、封止樹脂体５ｂは、波長がより短い第１の蛍光体と、励起光の波長がより長い第２の蛍光体との２種類の蛍光体を含んでいる。
【００２６】
樹脂体５ａと樹脂体５ｂとは、基板１に塗り分けられることによって、形成される。この塗り分け方法の一例として、ディスペンサーを使用して高粘性の透過性樹脂体にて予め枠を作製した後に、封止樹脂体を領域ごとに塗布する方法がある。他の例としては、撥液剤を用いたパターンを基板に予め印刷した後に封止樹脂体を領域ごとに塗布する方法もある。しかし、これらの方法に限定はされない。
【００２７】
本実施形態では、発光素子３は、ピーク波長が４５０ｎｍ近辺にある青色光を放出する青色発光素子である。また、第１の蛍光体は、ピーク波長が５３０ｎｍ近辺の緑色蛍光体である。一方、第２の蛍光体は、ピーク波長が６２０ｎｍ近辺の赤色蛍光体である。
【００２８】
（発光スペクトル）
図３は、本実施形態に係る発光装置１０の発光スペクトルと、公知技術に係る発光装置１１０の発光スペクトルとをそれぞれ示すグラフである。図中の曲線１１は、発光装置１０の発光スペクトルを表し、一方、曲線１１１は、発光装置１１０の発光スペクトルを表している。
【００２９】
上述したように、発光装置２０の樹脂体５ａは、緑色蛍光体を含む樹脂体で構成されている。一方、樹脂体５ｂは、緑色蛍光体および赤色蛍光体を混合させた樹脂体で構成されている。図３に示すように、封止樹脂体を２つの領域に分けることによって、発光装置２０の緑色光のスペクトルが増加しており、緑色蛍光体が発光素子３から出射した青色光を効率良く色変換していることがわかる。
【００３０】
次の表１に、発光装置１０と、発光装置１１０の光学評価結果を示す。
【００３１】
【表１】
2014086696.tif 000003
【００３２】
発光装置１０の色温度は７２５７Ｋ、色度ｘは０．３０１、色度ｙは０．３２３、放射束は８．３５Ｗ、光束は２４０４ｌｍ、演色性Ｒａは８０．３である。一方、発光装置２０の色温度は７４７０Ｋ、色度ｘは０．２９６、色度ｙは０．３２８、放射束は８．９７Ｗ、光束は２６２４ｌｍ、演色性Ｒａは７７．８である。
【００３３】
表１に示すように、本実施形態に係る発光装置１０の放射束は、公知技術に係る発光装置１１０と比較して、約７．４％向上しており、光束は約９．２％向上している。また、特許文献２に係る発光装置１２０とは異なり、赤色域（６２０ｎｍ）の発光強度が、発光装置１１０に比べて低下することもない。
【００３４】
このように、封止樹脂体を２つの領域である樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂに分離し、樹脂体５ａには第１の蛍光体（緑色蛍光体）のみを含ませ、樹脂体５ｂには第１の蛍光体および第２の蛍光体（赤色蛍光体）の２種類を含ませることによって、赤色域（６２０ｎｍ）の発光強度を抑えることなく、混合型の発光スペクトルで十分な発光強度を実現することできるその結果、色変換ロスが大きい多段階励起を抑制することが可能となり、かつ、高効率かつ高演色性な白色ＬＥＤデバイス（発光装置１０）が得られる。
【００３５】
〔実施形態２〕
本発明に係る第２の実施形態について、図３および図４に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施形態１に係る構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態１との相違について説明するものとする。
【００３６】
図３は、本実施形態に係る発光装置２０の構成例を示す上面図である。図５は、本実施形態に係る発光装置３０の構成例を示す上面図である。
【００３７】
発光装置２０および発光装置３０は、実施形態１に係る発光装置１０（図１）の封止樹脂体（樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂ）の形成領域を変化させている点以外は、実施形態１の発光装置１０と同じ構成である。発光装置２０では、発光素子３を封止する樹脂体５ａと樹脂体５ｂとを、交互にかつ直線状に設けられている。これによって、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂをそれぞれ通って色変換された、色温度の異なる光を、混合することが可能となる。
【００３８】
発光装置３０は、発光素子３を封止する樹脂体５ａをドット状に基板に塗布した後、残りの領域を樹脂体５ｂで塗布した構造を有しており、これによって、各樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂをそれぞれ通って色変換された、色温度の異なる光を、混合することが可能となる。なお、発光装置３０において、樹脂体５ｂをドット状に基板１に設けてもよい。
【００３９】
樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂを、ストライプ形状もしくはドット形状を塗り分ける方法として、たとえば、高粘性の透過性樹脂体で予めダムを作製した後に、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂを領域ごとに塗布する手法がある。また、撥液剤を用いたパターンを基板に予め印刷した後に、樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂを領域ごとに塗布する手法もある。
【００４０】
樹脂体５ａと樹脂体５ｂとを、ストライプ形状またはドット形状に塗り分ける場合、あまり細かく塗り分けることは望ましくない。細かく塗り分けてしまうと、ある領域から発せられた光が、隣接する蛍光体濃度の異なる領域を通ることによって色変換が生じかねない。これによって、いわゆるクロストークが発生して、目標とする色温度から大きくずれることが懸念される。したがって、封止樹脂体の各領域の境界線を最小に抑えるように、各々の蛍光体領域（樹脂体５ａおよび樹脂体５ｂ）を配置することが好ましい。
【００４１】
〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について図５に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施形態１または２に係る構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態２との相違について説明するものとする。
【００４２】
図５は、本実施形態に係る発光装置５０の構成例を示す断面図である。この図に示すように、発光装置５０は、実施形態２に係る発光装置２０（図４）の封止樹脂体の塗布厚さを変化させている点以外は、実施形態２の発光装置２０と同じ構成である。
【００４３】
発光装置４０は、励起光の波長が長い赤色蛍光体と、励起光の波長が短い緑色蛍光体とを含んでいる樹脂体５ｂにおける、基板１に対して垂直な方向の厚さ（塗布厚さ）が、励起光の波長が短い緑色蛍光体のみを含んでいる樹脂体５ａにおける、基板１に対して垂直な方向の厚さ（塗布厚さ）よりも小さいことを特徴としている。
【００４４】
これによって、励起光の波長が短い緑色蛍光体を多く含む領域（樹脂体５ａ）から出射した緑色光が、励起光の波長が長い赤色蛍光体を多く含む領域（樹脂体５ｂ）中を通ることによって色変換するクロストークを、より一層抑制することが可能となる。
【００４５】
〔実施形態４〕
本発明の他の実施形態について図６に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、実施形態１に係る構成要素と同様の機能を有する構成要素には、同一の番号を付し、その説明を省略する。本実施形態では、主に、実施形態２との相違について説明するものとする。
【００４６】
図６は、本実施形態に係る発光装置５０の構成例を示す断面図である。この図に示すように、発光装置５０は、実施形態２に係る発光装置２０（図４）の封止樹脂体内の各蛍光体の分布を変化させている点以外は、実施形態２の発光装置２０と同じ構成である。
【００４７】
図６は、本実施形態に係る発光装置５０の構成例を示す断面図である。この図に示すように、発光装置５０は、樹脂体５ｂ内の、緑色蛍光体および赤色蛍光体を含む領域の高さが、樹脂体５ａの、緑色蛍光体のみを含む領域の高さよりも小さいことを特徴としている。言い換えると、樹脂体５ｂ内の各蛍光体は、樹脂体５ａ内の各蛍光体よりも、より深く基板１側に沈降している。
【００４８】
これによって、赤色蛍光体を含む領域に隣接する、励起光の波長が短い緑色蛍光体を多く含む領域から出射した緑色光が、赤色蛍光体の励起源としての使用される確率が低くなる。その結果、クロストークを抑制することが可能となる。
【００４９】
（まとめ）
以上のように、本発明の一態様に係る発光装置は、
基板と、
上記基板の上面に設けられる、少なくとも一つの発光素子と、
上記発光素子を封止する封止樹脂とを備えている発光装置であって、
上記封止樹脂は、
より発光波長が短い単一の第１の蛍光体を含んでいる第１の封止樹脂と、
上記第１の蛍光体、および、より発光波長が長い第２の蛍光体とを含んでいる第２の封止樹脂とを備えていることを特徴としている。
【００５０】
上記の構成によれば、第２の蛍光体から放出される光（たとえば赤色光）の発光強度を抑えることなく、混合型の発光スペクトルで十分な発光強度を実現することできる。その結果、多段階励起による発光ロスを抑制しつつ、発光効率を十分に向上させる。したがって、高効率かつ高演色性な白色発光装置の実現が可能となる。
【００５１】
また、本発明の一態様に係る発光装置では、さらに、上記第１の封止樹脂と上記第２の封止樹脂とが、互い違いに、かつ、直線上に設けられていることが好ましい。
【００５２】
上記構成によれば、封止樹脂体の各領域から出射される色温度の異なる光を混合することができるので、発光装置から発せられる光の色ムラを低減することができる。
【００５３】
また、本発明の一態様に係る発光装置では、さらに、上記第２の封止樹脂における、上記基板に対して垂直な方向の厚さが、上記第１の封止樹脂における、上記基板に対して垂直な方向の厚さよりも小さいことが好ましい。
【００５４】
上記構成によれば、ある領域から発せられた光が隣接する領域を通る際の生じるクロストークをさらに低減することができるので、多段階励起をより一層抑制することができる。
【００５５】
また、本発明の一態様に係る発光装置では、さらに、上記第２の封止樹脂内の、上記第１の蛍光体および上記第２の蛍光体を含む領域の高さが、上記第１の封止樹脂内の、の上記第１の蛍光体を含む領域の高さよりも小さいことが好ましい。
【００５６】
上記構成によれば、ある領域から発せられた光が隣接する領域を通る際の生じるクロストークをさらに低減することができるので、多段階励起をより一層抑制することができる。
【００５７】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの各種の発光装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  基板
２  枠体
３  発光素子
４  電極
５ａ  樹脂体（第１の封止樹脂）
５ｂ  樹脂体（第２の封止樹脂）
１０  発光装置
【図１】
2014086696.tif 000004
【図２】
2014086696.tif 000005
【図３】
2014086696.tif 000006
【図４】
2014086696.tif 000007
【図５】
2014086696.tif 000008
【図６】
2014086696.tif 000009
【図７】
2014086696.tif 000010
【図８】
2014086696.tif 000011
【図９】
2014086696.tif 000012