(57)【要約】【課題】  蛍光体層の上方に配置されたブラッグ反射分布層を有する発光素子を提供すること。【解決手段】  発光素子は、発光ユニットと、蛍光体層と、ブラッグ反射分布層とを有する。蛍光体層は、発光ユニット上に配置されており、ブラッグ反射分布層は、蛍光体層の上方に配置される。ブラッグ反射分布層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料によって形成される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子であって、当該発光素子は：
発光ユニットと；
該発光ユニット上に配置された蛍光体層と；
該蛍光体層の上方に配置されたブラッグ反射分布層であって、該ブラッグ反射分布層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料によって形成される、ブラッグ反射分布層と；を備える、
発光素子。
【請求項２】
投影方向が、前記ブラッグ反射分布層から前記発光ユニットへの方向に規定され、前記ブラッグ反射分布層は、前記投影方向に第１の投影を含んでおり、前記発光ユニットは、前記投影方向に第２の投影を含んでおり、第１の投影の面積は、第２の投影の面積以上であり、第２の投影は、第１の投影の範囲内に位置する、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記蛍光体層は、前記投影方向に第３の投影を含んでおり、第１の投影の面積は、第３の投影の面積以下である、
請求項２に記載の発光素子。
【請求項４】
前記蛍光体層上に配置された光透過性部材をさらに有しており、該光透過性部材は、第１面と該第１面の反対側の第２面とを有しており、第１面は、前記蛍光体層に接触しており、前記ブラッグ反射分布層は、第２面上に配置される、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記ブラッグ反射分布層上に配置された光透過性部材をさらに備える、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記ブラッグ反射分布層は、互いに積層されたＴｉＯ２層とＳｉＯ２層とを含む、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記ブラッグ反射分布層は、互いに組合されて積層された複数のＴｉＯ２層と複数のＳｉＯ２層とを含む、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
波長の長い光に関する前記ブラッグ反射分布層の反射率は、波長のより短い光に関する前記ブラッグ反射分布層の反射率よりも小さい、
請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
前記波長のより短い光の波長範囲が、４００ｎｍ〜５００ｎｍの間であり、前記波長の長い光の波長範囲が、５００ｎｍよりも大きい、
請求項８に記載の発光素子。
【請求項１０】
前記発光素子は、別々に配置された複数の発光ユニットを備えており、前記蛍光体層は、前記発光ユニットを覆っており、前記ブラッグ反射分布層は、連続的に形成される又は不連続的に形成される、
請求項１に記載の発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関し、より具体的には、蛍光体層の上方に配置されたブラッグ反射分布層を有する発光素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、図１には、従来技術の発光素子１の模式図が示されている。図１に示されるように、発光素子１は、発光ダイオード１０と、蛍光体１２とを有する。蛍光体１２は、発光ダイオード１０をパッケージ化するように、ディスペンシング法又はスプレー法により発光ダイオード１０上に形成される。一般に、蛍光体１２は、発光ダイオード１０によって放射された放射光を所望の色の光に変換するための蛍光体粉末を含んでいる。例えば、発光ダイオード１０が青色光を発光しており、且つ蛍光体１２の蛍光体粉末がこの青色光を黄色光に変換する場合に、蛍光体粉末によって変換された黄色光と蛍光体粉末によって変換されない青色光とが混合されて、白色光を形成する。しかしながら、発光素子１では、蛍光体粉末によって変換された黄色光と蛍光体粉末によって変換されない青色光との双方が、蛍光体１２から直接的に放射されるので、それら黄色光及び青色光は、十分に混合されず、それによって、温度色は、不均一となる。これにより、発光素子１により放射される光出力は、影響を受けることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、上記課題を解決するために、蛍光体層の上方に配置されたブラッグ反射分布層を有する発光素子を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一実施形態によれば、発光素子は、発光ユニットと、蛍光体層と、ブラッグ反射分布層とを有する。蛍光体層は、発光ユニット上に配置されており、ブラッグ反射分布層は、蛍光体層の上方に配置される。ブラッグ反射分布層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料によって形成される。
【０００５】
好ましくは、発光素子は、蛍光体層上に配置された光透過性部材をさらに有する。光透過性部材は、第１面と、第１面の反対側の第２面とを有しており、第１面は、蛍光体層に接触しており、ブラッグ反射分布層は、第２面上に配置される。
【０００６】
好ましくは、波長の長い光に関するブラッグ反射分布層の反射率は、波長のより短い光に関するブラッグ反射分布層の反射率よりも小さい。
【０００７】
上述したように、本発明は、発光素子の色温度を高めるために、蛍光体層の上方にブラッグ反射分布層を配置しており、ここでブラッグ反射分布層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料により形成される。本発明によって、波長の長い光（例えば、５００ｎｍより大きい波長範囲）に関するブラッグ反射分布層の反射率が、波長のより短い光（例えば、４００〜５００ｎｍの波長範囲）に関するブラッグ反射分布層の反射率よりも小さくなるようにすることができる。それに応じて、ブラッグ反射分布層は、発光素子によって放射される波長のより短い光の一部を反射して、それによって波長のより短い光で蛍光体層を励起する確率を高めることができる。このため、発光素子の色温度は、より均一になる。さらに、本発明は、光透過性部材を蛍光体層上に配置して、発光素子によって放射された放射光を導くことによって、光出力の量を高めることができる。また、光透過性部材によって、発光素子を固めることができる。ブラッグ反射分布層は、光透過性部材上に配置される、或いは光透過性部材と蛍光体層との間に配置されてもよいことに留意されたい。
【０００８】
本発明のこれらの目的及び他の目的は、様々な図面に示されているような好ましい実施形態の以下の詳細な説明を読んだ後に当業者に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】従来技術の発光素子を示す模式図である。
【図２】本発明の第１実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図３】本発明の第２実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図４】本発明の第３実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図５】本発明の第４実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図６】本発明の第５実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図７】本発明の第６実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図８】本発明の第７実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図９】本発明の第８実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図１０】本発明の第９実施形態による発光素子を示す模式図である。
【図１１】本発明の第１０実施形態による発光素子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図２を参照すると、図２には、本発明の第１実施形態による発光素子２の模式図が示されている。図２に示されるように、発光素子２は、発光ユニット２０と、蛍光体層２２と、ブラッグ反射分布層２４とを有する。蛍光体層は、発光ユニット２０上に配置されており、ブラッグ反射分布層２４は、蛍光体層２２の上方に配置される。
【００１１】
この実施形態では、発光ユニット２０は、発光ダイオードであってもよいが、発光ダイオードに限定されるものではない。蛍光体層２２は、透明な接着剤（例えば、シリコーン接着剤、エポキシ接着剤又は他の接着剤）と蛍光体粉末との混合物から形成される。蛍光体層２２は、発光ユニット２０によって放射された放射光の波長を別の波長に変換して、発光ユニット２０の光の色を変化させることができる。例えば、発光ユニット２０が青色光を放射し、且つこの青色光が蛍光体層２２の蛍光体粉末によって黄色光に変換される場合に、蛍光体粉末によって変換された黄色光と蛍光体粉末によって変換されない青色光とが混合されて、白色光が形成される。
【００１２】
図２に示されるように、投影方向Ｄは、ブラッグ反射分布層２４から発光ユニット２０への方向に規定され、ここで、投影方向Ｄは、例えば、発光ユニット２０に対して垂直な投影方向であってもよい。ブラッグ反射分布層２４は、投影方向Ｄに第１の投影Ｐ１を含んでおり、発光ユニット２０は、投影方向Ｄに第２の投影Ｐ２を含んでおり、蛍光体層２２は、投影方向Ｄに第３の投影Ｐ３を含んでいる。この実施形態では、第１の投影Ｐ１の面積は、第２の投影Ｐ２の面積以上であり、第２の投影Ｐ２は、第１の投影Ｐ１内に位置しており、それによって、発光ユニット２０によって放射された強度の強い前方照射光が、ブラッグ反射分布層を効率的に通過できるようになる。また、第１の投影Ｐ１の面積は、第３の投影Ｐ３の面積以下である。図２に示されるように、第１の投影Ｐ１の面積は、第２の投影Ｐ２の面積に等しく、第３の投影Ｐ３の面積よりも小さいが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。
【００１３】
この実施形態では、ブラッグ反射分布層２４は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料によって形成されており、それによって、波長の長い光に関するブラッグ反射分布層２４の反射率は、波長のより短い光に関するブラッグ反射分布層２４の反射率よりも小さくなる。好ましくは、波長のより短い光の波長範囲は、４００ｎｍ〜５００ｎｍの間であってもよいが、この範囲に限定されるものではなく、波長の長い光の波長範囲は、５００ｎｍより大きくてもよいが、この範囲に限定されるものではない。例えば、発光ユニット２０が青色光を発光し、且つこの青色光が蛍光体層２２の蛍光体粉末によって黄色光に変換される場合に、青色光は、波長のより短い光であり、黄色光は、波長の長い光である。好ましくは、ブラッグ反射分布層２４の材料は、互いに積層されたＴｉＯ２層とＳｉＯ２層とを有するか、又は互いに組合されて積層された複数のＴｉＯ２層と複数のＳｉＯ２層とを有してもよい。
【００１４】
図２に示されるように、ブラッグ反射分布層２４は、基本的に互いに積層された１つのＴｉＯ２層２４０と１つのＳｉＯ２層２４２とから構成されており、ここでＴｉＯ２層２４０の屈折率は、約２．５であり、ＳｉＯ２層２４２の屈折率は、約１．５である。実証実験により、ブラッグ反射分布層２４の厚さが２５ｎｍ〜１４０ｎｍの間にある場合に、ブラッグ反射分布層２４の反射率は、４００〜５００ｎｍの間の波長範囲の光に対して優れている。
【００１５】
図２とともに図３を参照すると、図３には、本発明の第２実施形態による発光素子２’の模式図が示されている。発光素子２’と前述した発光素子２との主な違いは、発光素子２’のブラッグ反射分布層２４が、基本的に、互いに組合されて積層された２つのＴｉＯ２層２４０と２つのＳｉＯ２層２４２とから構成されることである。
【００１６】
図２とともに図４を参照すると、図４には、本発明の第３実施形態による発光素子２’’の模式図が示されている。発光素子２’’と前述した発光素子２との主な違いは、発光素子２’’のブラッグ反射分布層２４が、基本的に、互いに組合されて積層された３つのＴｉＯ２層２４０と３つのＳｉＯ２層２４２とから構成されることである。
【００１７】
上述したように、本発明は、少なくとも１つのＴｉＯ２層２４０と少なくとも１つのＳｉＯ２層２４２とを組み合わせて積層することで、ブラッグ反射分布層２４を形成しており、それによって波長のより短い光に対するブラッグ反射分布層２４の反射率は、実際の用途に応じて調整することができる。従って、ブラッグ反射分布層２４は、波長のより短い光で蛍光体層２２を励起する確率を高めるとともに、波長の長い光を反射する確率を低減するように、発光素子２０によって放射される波長のより短い光の一部を反射することができる。こうして、光を十分に混合することができ、発光素子２の色温度が、より均一になる。
【００１８】
図２とともに図５を参照すると、図５には、本発明の第４実施形態による発光素子３の模式図が示されている。発光素子３と前述した発光素子２との主な違いは、発光素子３では、第１の投影Ｐ１の面積が、第２の投影Ｐ２の面積よりも大きく、且つ第３の投影Ｐ３の面積に等しいということである。なお、図５及び図２中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００１９】
図２とともに図６を参照すると、図６には、本発明の第５実施形態による発光素子４の模式図が示されている。発光素子４と前述した発光素子２との主な違いは、発光素子４が、光透過性部材４０をさらに有することである。図６に示されるように、光透過性部材４０は、蛍光体層２２上に配置されており、光透過性部材４０は、第１面４００と、第１面４００の反対側の第２面４０２とを有しており、ここで第１面４００は、蛍光体層２２に接触しており、ブラッグ反射分布層２４は、第２面４０２上に配置されている。この実施形態では、光透過性部材４０は、光出力の量を高めるように、発光素子２０によって放射された放射光を導くことができる。また、光透過性部材４０によって、発光素子４を固めることができる。さらに、光透過性部材４０の材料は、ガラス、サファイア、又は他の光透過性材料であってもよい。本発明は、最初に、ブラッグ反射分布層２４を光透過性部材４０の第２面４０２に配置し、次に、光透過性部材４０の第１面４００を蛍光体層２２上に配置してもよい。図６及び図２中の同じ要素は、同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２０】
図２とともに図７を参照すると、図７には、本発明の第６実施形態による発光素子５の模式図が示されている。発光素子５と前述した発光素子２との主な違いは、発光素子５が、光透過性部材５０をさらに有することである。図７に示されるように、光透過性部材５０は、ブラッグ反射分布層２４上に配置される。光透過性部材５０は、第１面５００と、第１面５００の反対側の第２面５０２とを有する。本発明は、最初に、ブラッグ反射分布層２４を光透過性部材５０の第１面５００上に配置し、次に、ボンディング工程により光透過性部材５０の第１面５００を蛍光体層２２上に配置して、それによってブラッグ反射分布層２４を蛍光体層２２内に埋め込むようにしてもよい。本発明は、最初に、ブラッグ反射分布層２４を蛍光体層２２上に配置し、次に、光透過性部材５０をブラッグ反射分布層２４及び蛍光体層２２上に配置してもよいことに留意されたい。こうして、ブラッグ反射分布層上２４は、蛍光体層２２と光透過性部材５０との間に挟み込まれる。この実施形態では、光透過性部材５０は、光出力の量を高めるように、発光素子２０によって放射される放射光を導くことができる。また、光透過性部材５０によって、発光素子５を固めることができる。さらに、光透過性部材５０の材料は、ガラス、サファイア、又は他の光透過性材料であってもよい。なお、図７及び図２中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２１】
図６とともに図８を参照すると、図８には、本発明の第７実施形態による発光素子６の模式図が示されている。発光素子６と前述した発光素子４との主な違いは、発光素子６が、別々に配置された複数の発光ユニット２０を有しており、蛍光体層２２が、これら発光ユニット２０を覆っており、ブラッグ反射分布層２４が、不連続的に形成されることである。換言すると、本発明は、蛍光体層２２を使用して、別々に配置された複数の発光ユニット２０をパッケージ化しており、且つ複数のブラッグ反射分布層２４を光透過性部材４０上に不連続的に配置している。その後、本発明は、光透過性部材４０を蛍光体層２２上に配置し、発光ユニット２０とブラッグ反射分布層２４とを対応させて整列させ、それによって発光素子６を形成している。当然のことながら、複数の非連続的なブラッグ反射分布層２４を、蛍光体層２２と光透過性部材４０との間に配置してもよい。図８及び図６中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２２】
図８とともに図９を参照すると、図９には、本発明の第８実施形態による発光素子７の模式図が示されている。発光素子７と前述した発光素子６との主な違いは、発光素子７のブラッグ反射分布層２４が、連続して形成されていることである。換言すれば、本発明は、単一の連続したブラッグ反射分布層２４を透光性部材４０上に配置して、別々に配置された複数の発光ユニット２０を覆っている。当然のことながら、単一の連続したブラッグ反射分布層２４を、蛍光体層２２と光透過性部材４０との間に配置してもよい。図９及び図８中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２３】
図５及び図６とともに図１０を参照すると、図１０には、本発明の第９実施形態による発光素子８の模式図が示されている。発光素子８と前述した発光素子４との主な違いは、発光素子８では、第１の投影Ｐ１の面積が、第２の投影Ｐ２の面積よりも大きく、且つ第３の投影Ｐ３の面積に等しいということである。なお、図１０及び図６中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２４】
図５及び図７とともに図１１を参照すると、図１１には、本発明の第１０実施形態による発光素子９の模式図が示されている。発光素子９と前述した発光素子５との主な違いは、発光素子９では、第１の投影Ｐ１の面積が、第２の投影Ｐ２の面積よりも大きく、且つ第３の投影Ｐ３の面積に等しいということである。なお、図１１及び図７中の同一の要素は同一の参照符号で表されているので、ここでは重複する説明を、再度行わないことに留意されたい。
【００２５】
上述したように、本発明は、発光素子の色温度を高めるように、蛍光体層の上方にブラッグ反射分布層を配置しており、ここでブラッグ反射分布層は、異なる屈折率を有する少なくとも２つの材料によって形成される。本発明によって、波長の長い光（例えば、５００ｎｍより大きい波長範囲）に関するブラッグ反射分布層の反射率が、波長のより短い光（例えば、４００〜５００ｎｍの波長範囲）に関するブラッグ反射分布層の反射率よりも小さくなるようにすることができる。こうして、ブラッグ反射分布層は、波長のより短い光で蛍光体層を励起する確率を高めるように、発光素子によって放射される波長のより短い光の一部を反射することができる。このため、発光素子の色温度は、より均一になる。また、本発明は、光透過性部材を蛍光体層上に配置し、発光素子によって放射された放射光を導いて、それによって光出力の量を高めることができる。さらに、光透過性部材によって、発光素子を固めることができる。ブラッグ反射分布層を、光透過性部材上に配置する、或いは光透過性部材と蛍光体層との間に配置してもよいことに留意されたい。
【００２６】
当業者は、本発明の教示を踏まえながら、装置及び方法について多くの修正及び変更を行い得ることに容易に気付くだろう。従って、上記開示は、添付の特許請求の範囲及びその範囲に含まれる均等物によってのみ限定されるように解釈すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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