发光装置的制作方法

专利名称：发光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及^f吏用发光二极管(以下称作LED )及半导体激光二极管(以 下称作LD)等半导体发光元件的发光装置。
背景技术：
近年来，将蓝色LED作为激励光源、将其与YAG:Ce等的黄色荧光 体进行组合通过单一的芯片发出白色光的所谓白色LED受到注目。该白色 LED为简单的构造，发光色为缺少红色成分的白色。因此，仅通过来自激 励光源的蓝色发光和来自YAG:Ce的黄色荧光所得到的白色光，存在色彩 再现性差这样的缺点。因此，存在难以适用于要求高色彩再现性的一般照 明或液晶背光源等的问题。
该问题，能够通过并用红色荧光体来解决。例如，通过組合绿色荧光 体、红色荧光体和蓝色LED，得到色彩再现性优良的发光色。作为绿色荧 光体，使用(Sr， Ca， Ba) (Al， Ga ) 2S4:Eu或BaMgAI10O17:Eu等，作 为红色荧光体，使用(Ca, Sr) S:Eu或CaLa2S4: Ce等。
还提出了将蓝色荧光体、绿色荧光体及红色荧光体与紫外LED组合的 结构(例如，参照专利文献1)。得到的发光色仅取决于荧光体的混合比 例，所以调制简单。因此，在色彩再现性这一点上，比在蓝色LED上仅组 合黄色荧光体的结构优良。
在使用多种荧光体的情况下，存在荧光被再吸收的可能。提出了一种 方案，沿着从激励元件向外部放出时的光的路径，从所发出的荧光波长较 长的开始按顺序配置荧光体，由此对其进行抑制(例如，参照专利文献2)。 有人尝试，通过在激励元件的附近配置发出长波长(更接近红色的波长)
的光的荧光体的层，在从元件离开的外侧配置发出短波长(更接近蓝色的 波长)的光的荧光体的层，从而谋求抑制荧光的再吸收，提高辉度。
专利文献l:曰本特表2000 - 509912号>^才艮 专利文献2:日本特开2005 - 277127号7>净艮

发明内容
在发出白色或中间色的光的发光装置中，对发光效率的要求日益提高。 因此，本发明的目的在于提供一种发光装置，其能够实现高发光效率的白 色光源。
本发明的一个形式中的发光装置，其特征在于，具有封装部，其具 有搭载半导体发光元件的第1部分和该第1部分周围的第2部分；半导体 发光元件，其被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在近紫外区域 具有发光峰值的光；透明树脂层，其覆盖所述半导体发光元件地^t设置在 所述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，其在相对于所述第1部分 和第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，包拾没置 在所述透明树脂层之上具有到达所迷第2部分的端面、并依次形成为向上 凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体 层，所述黄色荧光体层，其顶部的厚度比所述端面的厚JUI"。
本发明的其他形式的发光装置，其特征在于，具有封装部，其具有 搭载半导体发光元件的第1部分和该第1部分周围的笫2部分；半导体发 光元件，其被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在近紫外区域具 有发光J^值的光；第1透明树脂层，其覆盖所述半导体发光元件地被设置 在所述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，其在相对于所述第1部 分和第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，包^i殳 置在所述第1透明树脂层之上具有到达所述第2部分的端面、并依次形成 为向上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、第2透明树脂层、绿 色荧光体层和蓝色荧光体层，所述第2透明树脂层，其顶部的厚度比所述 端面的厚M。
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本发明的其他形式的发光装置，其特征在于，具有封装部，其具有 才荅载半导体发光元件的笫1部分和该第1部分周围的第2部分；半导体发 光元件，其被搭栽在所述封装部的所述第l部分上，发出在蓝色区域具有 发光峰值的光；透明树脂层，其覆盖所述半导体发光元件地被设置在所述 封装部的所述第1部分及所述第2部分上，其在相对于所述第1部分和第 2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，包拾没置在所 述透明树脂层之上具有到达所述第2部分的端面、并依次形成为向上凸的 曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、绿色荧光体层，所述黄色荧光体 层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
本发明其他形式的发光装置，其特征在于，具有封装部，其具有搭 载半导体发光元件的第1部分和该第1部分周围的第2部分；半导体发光 元件，其被搭栽在所述封装部的所述第1部分上，发出在蓝色区域具有发 光峰值的光；第1透明树脂层，其覆盖所述半导体发光元件地4皮i殳置在所 述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，其在相对于所述第1部分和 第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，包拾没置在 所述第l透明树脂层之上具有到达所述第2部分的端面、并依次形成为向 上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、第2透明树脂层及绿色荧 光体层，所述第2透明树脂层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
发明效果
根据本发明，提供一种能实现高发光效率的白色光源的发光装置。


图1是表示荧光体的激励光i普;SJL光光镨的曲线图。
图2是一个实施方式中的发光装置的剖视图。
图3是其他实施方式中的发光装置的剖祝图。
图4是其他实施方式中的发光装置的剖视图。
图5是其他实施方式中的发光装置的剖视图。
图6是比较例的发光装置的剖视图。
图7是比较例的发光装置的剖视图。 图8是比较例的发光装置的剖视图。 图9是比较例的发光装置的剖视图。 图IO是比较例的发光装置的剖视图。 图ll是比较例的发光装置的剖视图。 符号说明 l...封装部
2a…正极侧引出电极
2b".负极侧引出电极
3…半导体发光元件
4…导线
5…透明树脂层
6…红色荧光体层
7…黄色荧光体层
8...绿色荧光体层
9...蓝色荧光体层
10…混合荧光体层
11…第2透明树脂层
具体实施例方式
下面，参照附图^L明本发明的实施方式。
关于多个荧光体的激励/发光光镨，本发明的发明者们得到了下面的认 识。参照图l对此进行说明。在图1中，表示了 CaAlSiN3:Eu (以下略作 CASN) 、 BaMgAl10O17: Eu (以下略作BAM) 、 ( Ba， Ca, Mg) io (P04) 6, Cl2: Eu (以下略作BCA)、及(Sr， Ca, Ba) 2Si04:Eu (以下略作 SOSE)的激励/发光光镨。
CASN，从近紫外吸收蓝色光发出红色光，通常，BAM或SCA吸收 紫外光发出蓝色的荧光。本发明的发明者们发现，在发出蓝色的光的荧光
体的附近存在CASN的情况下，通过CASN蓝色发光被吸收。这是由于一 方的荧光体的荧光光谱和另一方的荧光体的吸收光谱重叠所引起的现象。
因此，在将混合有多种荧光体的荧光体层与激励光源进行组合的情况 下，会发生上述的荧光的再度吸收，最终向外部发出的光量变少。这种再 吸收的现象，不是由于激励光源而发生的，例如在使用波长从375nm到 420nm的紫外LED芯片或波长从440nm到480nm的蓝色LED芯片的情 况下也会发生。以得到高效率的白色光源为目的，提高了荧光体的含量， 因此，导致仅红色发光增加而白色辉度降低这样的问题。不限于CASN， 只要是在可视光区域具有吸收带的荧光体都会发生荧光的再吸收。
认为通过沿着从激励元件向外部发出时的光的路径，从所发出的荧光 波长较长的荧光体开始按顺序配置荧光体，能够抑制上述的再吸收。即， 在激励元件的附近配置发出长波长(更接近红色的波长)的光的荧光体， 在外侧配置发出短波长(更接近蓝色的波长)的光的荧光体。但是，本发 明的发明者们发现，在制成这种结构的情况下，效率也不充分，而且，与 一般的荧光灯相比较转换效率很低。进而，为了实现更高效率化而专心的 研究的结果就是，得到对特定的荧光体层的厚度进行分布的本发明。
图2是一个实施方式中的发光装置的剖视图。在图示的发光装置中， 在包括由设有Ag等反射膜(未图示)的无机或有机材料的封装部1的第1 部分上，配置有作为激励光源的半导体发光元件3。在封装部1中的第1 部分的周围的第2部分上，配置后述那样的树脂层。半导体发光元件3的 p型电极(未图示)经由导线4与正极侧的引出电极2a电连接。半导体发 光元件3的n型电极(未图示)经由糊剂与负极侧的引出电极2b电连接。 此外，正极侧的引出电极2a和负极侧的引出电极2b用于在电路14l等上 实装本发光装置。
在半导体发光元件3上配置有具有向上凸的曲线状的外周的透明树脂 层5，该透明树脂层5的端面到达封装部1的第2部分。作为透明树脂， 例如可以使用珪树脂。另外，作为向上凸的曲线，可以为半圆弧状或抛物 线状等任意形状的曲线。通过将透明树脂层5配置在半导体发光元件和荧 光体层之间，发光元件的发光输出被提高。根据半导体发光元件3的发光 峰值波长，选择层叠于透明树脂层5的荧光体层。例如，采用在近紫外区 域具有发光峰值波长的半导体发光元件的情况下，红色荧光体层6、黄色 荧光体层7、绿色荧光体层8、和蓝色荧光体层9祐 农次层叠于透明树脂层 5。该各荧光体层也被设置为，其端面到达封装部1的第2部分。
这里，所谓近紫外区域是指375~420nm的区域，可以将发出预定的 颜色的荧光体分軟于粘合剂树脂中来构成各荧光体层。作为粘合剂树脂， 只要该树脂在激励元件的峰值波长附近及比其更长的波长附近区域实质上 是透明的即可，无论其种类都可以使用。作为一般的粘合剂树脂，可以列 举出硅树脂、环氧树脂、具有环氧基的聚二甲M氧烷衍生物、氧杂环丁 烷树脂、丙烯树脂、环烯烃树脂、尿素树脂、氟素树脂、聚酰亚胺树脂等。
红色荧光体层6含有例如CASN荧光体，黄色荧光体层7含有例如 SOSE焚光体。另夕卜，绿色荧光体层8含有例如BCA绿色荧光体，蓝色荧 光体层9含有例如BAM荧光体。通常，红色荧光体发出波长在600 ~ 780nm 波长区域的光，黄色荧光体发出波长在550~590nm波长区域的光。绿色 荧光体发出波长在475~520nm波长区域的光，蓝色荧光体发出波长在 430 ~ 475nm波长区域的光。
这样，通过依次层叠红色荧光体层6、黄色荧光体层7、绿色荧光体层 8、蓝色荧光体层9从而形成层叠体，由此，能够得到下述效果。即，因来
相邻的荧光体层的界面反射。其结果就是，提高了光被外部获取的概率， 能够期待更加高效化。
如上所述，在采用含有蓝色荧光体、绿色荧光体和红色荧光体的混合 荧光体层的情况下，来自蓝色焚光体的荧光和来自绿色荧光体的荧光被红 色荧光体吸收。即便使个别层包含各荧光体，在红色荧光体层被配置在蓝 色荧光体层和绿色荧光体层的外侧的情况下，来自蓝色荧光体层和绿色荧 光体层的荧光也会被红色荧光体层再吸收。根据本实施方式，能够避免这
红色荧光体层6、黄色荧光体层7、绿色荧光体层8和蓝色荧光体层9 中的任何一个都具有到达封装部1的第2部分的端面。还包含配置在红色 荧光体层6的内侧的透明树脂层5， 一般来说荧光体层以均匀的厚度形成。 与此相对，在图示的发光装置中，黄色荧光体层7的厚度不均匀，形成为 顶部的厚度a比端面的厚度b大。
本发明的发明者们，着眼于作为激励光源的半导体发光元件的指向性， 发现LED的配光分布在正上方较高。在配置于红色荧光体层和绿色荧光体 层之间的黄色荧光体层中，由于将其顶部的厚度形成得较大，能够有效地 利用来自光源的发光。对此，进行如下说明。即，通过提高黄色发光的效 率，而且抑制绿色发光和蓝色发光的再吸收，能够有效地获取绿色发光和 蓝色发光。这个i人识是由本发明的发明者们首次得到的。
在本实施方式中，将绿色荧光体层配置在红色荧光体层6的外侧，还 在其外侧配置蓝色荧光体层9，在红色荧光体层6和绿色荧光体层8之间 配置黄色荧光体层7。由此，能够抑制荧光的再吸收，并且能够实现高发 光效率。而且，在黄色荧光体层7中，将顶部的厚度a设置得比端面的厚 度b大。通过i殳置这样的厚度分布，能够高效地抑制荧光体的再吸收。
只要黄色荧光体中的顶部的厚度a比端面的厚度b大就能够取得效果， 但是，如果厚度比(a/b)为1.5以上的话，就能够取得充分的效果。但是， 顶部的厚度a过大的构造，制造较困难，所以希望厚度比(a/b)的上限控 制在4左右。
本发明的实施方式中的发光装置，可采用能使荧光体从激励光源侧开 始按荧光波长的长度顺序进行层叠的任意的方法来制造。例如，可以列举 出使用荧光体含有树脂的方法。荧光体含有树脂是对于不同的荧光体来说， 按照每个颜色将其*于粘合剂树脂中进行调制。
边使用分配机对该荧光体含有树脂的厚度进行控制，边逐层地进行涂 敷、干燥。荧光体M树脂可以通过真空印刷等方法进行涂敷。调制上迷 那样的荧光体*树脂，边逐层控制厚度边依次反复进行涂敷、干燥、固 化。通过该方法，能够制造图2所示的发光装置。
在存在多个发生再吸收的荧光体的情况下，从激励光源开始按荧光波 长的长度顺序层叠荧光体，在再吸收荧光体层和被再吸收的荧光体层之间 导入具有与上述同样的厚度分布的层即可。
或者，不设置黄色荧光体层的厚度分布也能够取得上述的效果。具体
地说，在图3所示，黄色荧光体层7和绿色荧光体层8之间配置第2透明 树脂层11，在该第2透明树脂层11中，设置成其顶部的厚度e比端面的 厚度f大。在图3所示的发光装置的情况下，通过红色荧光体层6、黄色荧 光体层7、第2透明树脂层11、绿色荧光体层8和蓝色焚光体层9构成层 叠体。配置在黄色荧光体层7和绿色荧光体层8之间的第2透明树脂层11，
通过在该第2透明树脂层11中，设置顶部的厚度比端面的厚度大那样的分 布，能够抑制再吸收，取得实现高效率这样的效果。
图4表示了作为激励光源即半导体发光元件3 ^f吏用蓝色LED芯片的情 况下的例子。从蓝色LED通常发出430-475nm的蓝色区域的光。在图示 的发光装置中，在半导体发光元件3上配置有具有向上凸的曲线状的外周 的透明树脂层5。在透明树脂层5上依次层叠有红色荧光体层6、黄色荧光 体层7和绿色荧光体层8。通过在黄色荧光体层7中，将顶部的厚度i设置 得比端面的厚度j大，能够抑制再吸收，实现高效率。
或者，如图5所示，可以对黄色荧光体层7不设置厚度分布地在黄色 荧光体层7和绿色荧光体层8之间配置笫2透明树脂层11。在该笫2透明 树脂层11中，将其顶部的厚度m设定得比端面的厚度n大。如上所述， 配置在黄色荧光体层7和绿色荧光体层8之间的第2透明树脂层11，具有 抑制绿色发光4皮CASN那样的红色荧光体再吸收的作用。通过在该第2透 明树脂层ll中，设置顶部的厚度比端面的厚度大那样分布，能够抑制再吸 收，取得实效高效这样的效果。
以下，表示本发明的具体例。 (实施例1)
在本实施方式中，制作图2所示结构的发光装置。
作为半导体发光元件3，准备紫外LED芯片，该紫外LED芯片在活 性层具有InGaN类化合物半导体，在形成有适当的p/n电极的波长400 ~ 405nm处具有峰值。将该半导体发光元件3通过Au - Sn糊剂固定在封装 部1上。在封装部1上具有氮化铝类M，该氮化铝类141其引出的电极 2a、 2b被布线，布线部的周围被高反射率的材料包围。正极侧的引出电极 2a和紫外LED芯片的p型电极通过Au导线4电连接，负极侧的引出电 极2b和紫外LED芯片的n型电极通过Au - Sn糊剂确保电连接。
在半导体发光元件3上使用硅类透明树脂形成透明树脂层5。首先， 在大气中以常压、150X:对;i4l进行加热，同时使用分配机将硅类透明树脂 涂敷成向上凸的曲线状，以使顶部的厚度和端面的厚度的比大致为1: 1。 而且，在150。C下进行10分到90分的常压干燥，从而得到透明树脂层5。
使CASN红色荧光体M在作为粘合剂树脂的硅树脂中，调制红色荧 光体M树脂。这里所使用的红色荧光体在波长655nm处具有发光峰值。 在大气中以常压、150'C对M进行加热，以覆盖透明树脂层5的整体的方 式，使用分配机以均匀的膜厚将红色荧光体^1树脂涂敷成向上凸的曲线 状。对其在150X:下进行10分到90分的常压干燥，形成红色荧光体层6。 在红色荧光体层6中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。
使SOSE黄色荧光体^t在硅类透明树脂中，调制黄色荧光体^t树 脂。这里所4吏用的黄色荧光体在波长555nm处具有发光峰值。在大气中以 常压、150'C对J41进行加热，使顶部的厚度a大于端面的厚度b，并以使 a/b = 2的方式将黄色荧光体分散树脂以地涂敷在红色荧光体层6上呈向上 的曲线状。在150"C下进行10分到90分的常压干燥，形成黄色荧光体层7。
使在波长480nm处具有发光峰值的BCA绿色荧光体M在硅类树脂 中，调制绿色荧光体*树脂，使在波长450nm处具有发光峰值的BAM 蓝色荧光体*在硅类树脂中，调制蓝色荧光体分lt树脂。以150*€对基 板进行加热，使用分配机以均匀的层厚依次将绿色荧光体M树脂和蓝色 焚光体分散树脂以覆盖呈向上凸的曲线状的方式涂敷在黄色荧光体层7 上。
在150X:下进行10分到90分的常压千燥，使全部的荧光体层固化，
得到图2所示结构的发光装置。在绿色荧光体层8和蓝色荧光体层9中， 顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。 (比较例1)
准备与实施例1同样的CASN红色荧光体、SOSE黄色荧光体、BCA 绿色荧光体、及BAM蓝色荧光体，将该四种荧光体全部混合M在硅类 树脂中，调制混合荧光体*树脂。
在透明树脂层5上涂敷混合荧光体^t树脂呈向上凸的曲线状，从而 形成混合荧光体层IO，除此之外与上述同样地，制作图6所示结构的发光 装置。此外，在混合荧光体层10中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为 1: 1。
(比较例2 )
除了进行均匀的涂敷以使黄色荧光体层7中的顶部的厚度c和端面的 厚度d之间的比为c/d-l之夕卜，与实施例1同样地制作图7所示结构的发 光装置。
对于实施例1、比较例1及比较例2的发光装置，调查发光色的色度 坐标。其结果为，在实施例1中为(0.34， 0.37),在比较例1中为(0.36， 0.36)，在比较例2中为(0.38， 0.38)。也就是说，可以确定任何一个都 显示白色。
但是，其全光束瓦良光效率，在实施例1中为57 (lm/W),色彩再 现性为(Ra) =82,与此相对，在比较例1中为19 (lm/W) ， Ra = 88。 另外，在比较例2中为51 (lmAV) ， Ra = 88。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。效率的提高是由于在黄色荧光体层7上设置了厚度分布，下面进行说 明。在实施例中，作为半导体发光元件使用的LED芯片的发光强度分布(配 光分布)，在全部的方向上是不均匀的，在顶部方向上高，在端面方向上 低。因此，在顶部方向上蓝色荧光体和绿色荧光体的发光强度较高，但是， 这些发光被作为红色荧光体的CASN再吸收的量也增加了。因此，发光色
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成为红色成分较强的白色，产生彩色边紋(色fA)。
如果抑制顶部的蓝色发光和绿色发光的再吸收，则能够避免该彩色边
紋。通过将再吸收蓝色发光或绿色发光较少的黄色荧光体层7配置在红色 荧光体层6和绿色荧光体层8之间，而且，使黄色荧光体层7的顶部方向 上的厚度较厚，从而能够实现避免该彩色边紋。通过将黄色荧光体层7的 顶部形成得较厚，能够提高朝向内周部的蓝色发光和绿色发光被黄色荧光 体或树脂散射、吸收的量。
其结果是，能够抑制来自蓝色荧光体和绿色荧光体的发光被红色荧光 体再吸收，能够不降低效率地得到蓝色发光和绿色发光。通过将黄色荧光 体层7的顶部形成得较厚，能够发挥提高能见度高的黄色发光的强度的效 果，得到没有彩色条紋的白色LED。
这样，通过在黄色荧光体层7上设置厚度分布，能够无损失地吸收激 励光，高效地得到颜色不均情况较少的白色光源。
此外，半导体激光(LD)光源的发光强度分布在顶部方向上较高，发 光强度在LED以上。因此，在作为半导体发光元件使用LD的情况下，也 可以通过将黄色荧光体层7的厚度在顶部设得M来得到同样的效果。
另一方面，在不将黄色荧光体层7的顶部的厚度设得比端面的厚度大 的情况下，就不能得到上述效果。例如，在黄色荧光体层7的顶部的厚度 与端面一样薄的情况下，由红色荧光体所进行的再吸收增加，发光色变成 了红色成分较强的白色。在将黄色荧光体层7的顶部的厚度设得^ "、端 面的厚度也同样厚的情况下，来自光源的发光不能到达位于外周部的绿色 荧光体层8和蓝色荧光体层9。由于不能够得到充分的绿色发光和蓝色发 光，所以，与上述一样，发光色会变成带红色的暗白色。 (实施例2 )
在本实施例中，制作图3所示结构的发光元件。通过与实施l同样的 方法，将透明树脂层5以及红色荧光体层6形成在同样的半导体发光元件 3上。
使在552mn处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体^t在硅类透明树脂
中，调制黄色荧光体^t树脂。以覆盖红色荧光体层6整体的方式以均一 的厚度、使该黄色荧光体*树脂层叠成向上凸的曲线状，形成黄色荧光 体层7。在此基础上，以顶部的厚度e比端面的厚度f厚、e/f-2的方式 使其层叠成向上凸的曲线状，形成第2透明树脂层11。
而且，以均匀的厚度且以覆盖成向上凸的曲线状的方式，使在480nm 处具有发光J^值的BCA绿色荧光体硅类树脂层、在450mn处具有发光峰 值的BAM蓝色荧光体硅类树脂层依次层叠，形成绿色荧光体层8和蓝色 荧光体层9，得到图3所示结构的发光装置。 (比较例3 )
除了以使第2透明树脂层11的顶部的厚度g与端面的厚度h之比为 g/h = 1的方式进4亍均匀的层厚分布之外，与实施例2同样地，制作图8所 示结构的发光装置。
对于实施例2及比较例3的发光装置，调查它们的发光色的色度坐标。 其结果为，在实施例2中为(0.35， 0.38)， Ra = 87，在比较例3中为(0.38， 0.38) ， Ra = 88。也就是说，可以确定任何一个都显示白色。
但是，与实施例2中其发光效率为53 (lm/W)相比，比较例3中的 发光效率为51 (lm/W )。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。效率的提高是由于对第2透明树脂层ll设置了厚度分布，下面进行说 明。透明树脂11的，其透射率约为90%,而且含有气泡等。通过将这样 的透明树脂11的厚度增大，能够提高朝向位于外周部的蓝色荧光体层9 和绿色荧光体层8的内周部的发光被散射、吸收的量。
也就是说，蓝色发光和绿色发光到达含有CASN的红色荧光体层6的 概率降低。其结果是，能够抑制蓝色发光和绿色发光被作为红色发光的 CASN再吸收。
与黄色荧光体层7的情况同样，在第2透明树脂层的情况下，也通过 将顶部的厚度增大、端面的厚度变薄，效率不降低地确保蓝色发光和绿色 发光。这样，通过对第2透明树脂层11设置厚度分布，能够无损失地吸收
激励光，得到高效率、颜色不均较少的白色光源。
(实施例3 )
在本实施方式中，制作图4所示结构的发光元件。
作为半导体发光元件3，准备蓝色LED芯片，该蓝色LED芯片在活 性层使用InGaN类化合物半导体，在形成适当的p/n电极的波长450 ~ 470nm处具有峰值。将该半导体发光元件3通过Au - Sn糊剂固定在封装 部1上。封装部l具有氮化铝类基板，该氮化铝类14l其引出的电极2a、 2b被布线，布线部的周围被高反射率的材料包围。正极侧的引出电极2a 和蓝色LED芯片的p型电极通过Au导线4电连接，负极侧的引出电极 2b和紫外LED芯片的n型电极通过Au - Sn糊剂确保电连接。
在半导体发光元件3上，使用硅类透明树脂形成透明树脂层5。首先， 在大气中以常压、150X:对^L进行加热，同时使用分配机将硅类透明树脂 涂敷成向上凸的曲线状，以使顶部的厚度和端面的厚度的比大致为1: 1。 而且，在150X:下进行10分钟到90分钟的常压干燥，得到透明树脂层5。
使CASN红色荧光体^t在作为粘合剂树脂的硅树脂中，调制红色荧 光体*树脂。这里所使用的红色荧光体，在波长655nm处具有发光峰值。 在大气中以常压、150C对14l进行加热，以覆盖透明树脂层5的整体的方 式，使用分配机以均匀的膜厚将红色荧光体^t树脂涂敷成向上凸的曲线 状。对其在150"C下进行10分钟到卯分钟的常压干燥，形成红色荧光体 层6。在红色荧光体层6中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。
使在555nm处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体M在硅类透明树脂 中，调制黄色荧光体M树脂。在大气中以常压、150"C对M进行加热， 以使顶部的厚度i大于端面的厚度j 、 i/j-1.5的方式将黄色荧光体^t树 脂涂敷在红色荧光体层6上呈向上凸的曲线状。在150C下、进行10分钟 到90分钟的常压千燥，形成黄色荧光体层7。
使在480nm处具有发光峰值的BCA绿色荧光体M在硅类树脂中， 调制绿色荧光体^t树脂。在150'C下对14l进行加热，使用分配机以均 匀的层厚将该绿色荧光体*树脂和蓝色荧光体^:树脂、以覆盖成向上
凸的曲线状的方式涂敷在黄色荧光体层7上。
在150X:下进行10分钟到90分钟的常压干燥，使4^P的荧光体层固 化，得到图4所示结构的发光装置。在绿色荧光体层8中，顶部的厚度与 端面的厚度的比大致为1: 1。 (比较例4 )
准备与实施例3同样的CASN红色荧光体、SOSE黄色荧光体、BCA 绿色荧光体，将该三种荧光体全部混合M在硅类树脂中，调制混合荧光 体M树脂。
将混合荧光体^t树脂涂敷在透明树脂层5上呈向上凸的曲线状，从 而形成混合荧光体层IO，除此之外与上述同样地，制作图9所示结构的发 光装置。此外，在混合荧光体层10中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致 为1: 1。
(比较例5 )
除了进行均匀的涂敷使黄色荧光体层7中的顶部的厚度k和端面的厚 度l之间的比为k/l-l之外，与实施例3同样地制作图IO所示结构的发光 装置。
在实施例3、比较例4及比较例5的发光装置中，调查发光色的色度 坐标。其结果为，在实施例3中为(0.33, 0.34) ， Ra = 86，在比较例4 中为(0.35， 0.36) , Ra = 87,在比较例5中为(0.38， 0.38) ， Ra = 78。 也就是说，可以确定任何一个都显示白色。
但是，其全光束及发光效率，在实施例4中为65 (lm/W),与此相 对，在较例4中为20 (lm/W )，在比较例5中为58 (lm/W )。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。从上述实施例1中说明的理由可知，通过对黄色荧光体层7设置厚度 分布，能够无损失的吸收激励光，得到高效率、颜色不均较少的白色光源。 (实施例4 )
在本实施例中，制作图5所示结构的发光装置。通过与实施例3同样 的方法，将透明树脂层5和红色荧光体层6形成在同样的半导体发光元件
3上。
使在555nm处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体a在硅类透明树脂 中，调制黄色荧光体M树脂。以覆盖红色荧光体层6整体的方式以均匀 的层厚、使该黄色荧光体^t树脂层叠成向上凸的曲线状，从而形成黄色 荧光体层7。在此基础上，以顶部的厚度m形成得比端面的厚度n厚、m/n =2的方式，使其层叠成向上凸的曲线状，从而形成第2透明树脂层11。
而且，以均匀的层厚以覆盖成向上凸的曲线状的方式，形成在480nm 处具有发光峰值的BCA绿色荧光体硅类树脂层8,从而得到图5所示结构 的发光装置。
(比较例6 )
除了以使第2透明树脂层11的顶部的厚度o与端面的厚度p之比为 o/p = l的方式进4亍均匀的层厚分布之外，与实施例4同样地，制作图11 所示结构的发光装置。
对于实施例4及比较例6的发光装置，调查它们的发光色的色度坐标。 其结果为，在实施例4中为(0.35， 0.38 ) ， Ra = 82，在比较例6中为(0.38， 0.38) ， Ra = 78。也就是说，可以确定任何一个都显示白色，
但是，与在实施例4中其发光效率为65 (lm/W)相比，在比较例6 中发光效率为61 (lm/W)。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。从上述第2实施例中说明的理由可知，通过对第2透明树脂层11设置 厚度分布，能够无损失地吸收激励光，得到高效率、颜色不均较少的白色 光源。
(实施例5 )
在本实施方式中，制作图2所示结构的发光装置。
作为半导体发光元件3,准备近紫外的半导体元件，该近紫外的半导 体元件是形成GaN类垂直共振器、并在反射镜上使用Si02/Zr02电介质多 层膜，在发光层4吏用AlGaN/GaN多重量子井活性层的发光元件，在形成 适当的p/n电极的波长400~410nm范围内具有《^值。将该半导体发光元
件3通过Au-Sn糊剂固定在封装部l的AlN^i4l上。将正极側的引出电 极2a和该LED芯片的p型电极通过Au导线4电连接，并且，确保负极 侧的引出电极2b和紫外LED芯片的n型电极通过Au - Sn糊剂电连接。
在半导体发光元件3上，使用硅类透明树脂形成透明树脂层5。首先， 在大气中以常压、150X:对^L进行加热，同时使用分配机将硅类透明树脂 涂敷成向上凸的曲线状，以使顶部的厚度和端面的厚度的比大致为1: 1。 而且，在150'C下进行10分钟到90分钟的常压干燥，得到透明树脂层5。
使CASN红色荧光体*在作为粘合剂树脂的硅树脂中，调制红色荧 光体*树脂。这里所使用的红色荧光体在波长655nm处具有发光峰值。 在大气中，以常压150X:对M进行加热，以覆盖透明树脂层5的整体的 方式， <吏用分配机以均匀的层厚将红色荧光体*树脂涂敷成向上凸的曲 线状。对其在150C下进行10分钟到90分钟的常压干燥，从而形成红色 焚光体层6。在红色荧光体层6中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1:
使SOSE黄色荧光体分散在硅类透明树脂中，调制黄色荧光体*树 脂。这里所使用的黄色荧光体在波长555iim处具有发光峰值。在大气中， 以常压、150"C对^进行加热，以使顶部的厚度a大于端面的厚度b、 a/b =2的方式，将黄色荧光体^L树脂涂敷在红色荧光体层6上呈向上的曲 线状。以150t:进行10分钟到卯分钟的常压干燥，从而形成黄色荧光体 层7。
使在480nm处具有发光J^值的BCA绿色荧光体g在硅类树脂中， 调制绿色荧光体^t树脂，使在450nm处具有发光"^值的BAM蓝色荧光 体M在硅类树脂中，调制蓝色荧光体M树脂。以150。C对J^L进^亍加 热，并使用分配机以均匀的层厚依次将绿色荧光体*树脂和蓝色荧光体 *树脂以覆盖成向上凸的曲线状的方式涂敷在黄色荧光体层7上。
以150X:进行10分钟到90分钟的常压干燥，使全部的荧光体层固化， 得到图2所示结构的发光装置。在绿色荧光体层8和蓝色荧光体层9中， 顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。(比较例7 )
准备与实施例5同样的CASN红色荧光体、SOSE黄色荧光体、BCA 绿色荧光体、及BAM蓝色荧光体，将该四种荧光体全部混合^L在硅类 树脂中，调制混合荧光体M树脂。
将混合荧光体^ft树脂涂敷在透明树脂层5上呈向上凸的曲线状形成 混合荧光体层10，除此之外与上述同样地，制作图6所示结构的发光装置。 此外，在混合荧光体层10中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。 (比较例8 )
除了均匀涂敷以使黄色荧光体层7中的顶部的厚度c和端面的厚度d 之间的比为c/d-l之夕卜，与实施例5同样地制作图7所示结构的发光装置。
在实施例5、比较例7及比较例8的发光装置中，调查发光色的色度 坐标。其结果为，在实施例5中为(0.34， 0.37),在比较例7中为(0.36， 0.36)，在比较例8中为(0.38， 0.38)。
但是，其全光束A^光效率，在实施例5中为28.5 (lmAV),色彩 再现性为(Ra ) =82,与此相对，在比较例7中为9.5 (lm/W ) ， Ra = 88。 另外，在比较例8中为25.5 (lm/W) ， Ra = 88。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。实施例中所使用的发光元件芯片的配光特性在正上方向上高，在正侧 方向上低。因此，根据在所述实施例1中所说明的理由，通过对黄色荧光 体层7设置厚度分布，能够无损失的吸收激励光，得到高效率、颜色不均 较少的白色光源。 (实施例6 )
在本实施例中，制作图3所示结构的发光装置。
通过与实施例5同样的方法，将透明树脂层5和红色荧光体层6形成 在同样的半导体发光元件3上。
使在552iim处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体dHt在硅类透明树脂 中，调制黄色荧光体M树脂。以覆盖红色荧光体层6整体的方式以均匀 的层厚，将该黄色荧光体M树脂层叠成向上凸的曲线状，形成黄色荧光
体层7。在该黄色荧光体层7上，以顶部的厚度e形成得比端面的厚度f 厚、e/f=2的方式，使其层叠成向上凸的曲线状，形成第2透明树脂层11。 而且，以均匀的层厚且以覆盖成向上凸的曲线状的方式，依次层叠在 480nm处具有发光峰值的BCA绿色荧光体硅类树脂层和在450nm处具有 发光峰值的BAM蓝色荧光体硅类树脂层，从而形成绿色荧光体层8和蓝 色荧光体层9，得到图3所示结构的发光装置。 (比较例9 )
除了进行均匀的层厚分布使第2透明树脂层11中的顶部的厚度g和端 面的厚度h之间的比为g/h-l之外，与实施例6同样地制作图8所示结构 的发光装置。
在实施例6、比较例9的发光装置中，调查发光色的色度坐标。其结 果为，在实施例6中为(0.35， 0.38) , Ra = 87，在比较例9中为(0.38， 0.38) , Ra = 88。也就是说，可以确^人任何一个都显示白色。
但是，其发光效率，在实施例6中为27 (lm/W)，与此相比，在比 较例9中发光效率为25 (lm/W )。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了 。从上述第2实施例中说明的理由可知，通过对第2透明树脂层11设置 厚度分布，能够无损失地吸收激励光，得到高效率、色不均较少的白色光 源。
(实施例7 )
在本实施方式中，制作图4所示结构的发光装置。作为半导体发光元 件3，准备蓝色发光半导体元件，该近蓝色发光半导体元件是形成GaN类 垂直共振器、并在反射镜上使用Si(VZr02电介质多层膜、在发光层使用 InGaN/InGaN多重量子井活性层的发光元件，在形成适当的p/n电极的波 长450 ~ 460nm范围内具有峰值。将该半导体发光元件3通过Au - Sn糊 剂固定在封装部1的A1N J4l上。确保正极侧的引出电极2a和该LED芯 片的p型电极通过Au导线4电连接，负极侧的引出电极2b和蓝色发光半 导体元件芯片的n型电极通过Au - Sn糊剂电连接。
在半导体发光元件3上使用硅类透明树脂形成透明树脂层5。首先， 在大气中以常压、150"C对J41进行加热，同时使用分配机将硅类透明树脂 涂敷成向上凸的曲线状，使顶部的厚度和端面的厚度的比大致为1: 1。而 且，以150。C进行10分钟到卯分钟的常压干燥，得到透明树脂层5。
使在波长655nm处具有发光峰值的CASN红色荧光体*在作为粘 合剂树脂的硅树脂中，调制红色荧光体*树脂。在大气中，以常压、150 'C对J4l进行加热，以覆盖透明树脂层5的整体的方式，使用分配机以均 匀的层厚将红色荧光体M树脂涂敷成向上凸的曲线状。对其以150X:进 行10分钟到90分钟的常压干燥，形成红色荧光体层6。在红色荧光体层6 中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为1: 1。
使在波长555nm处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体^t在硅类透明 树脂中，调制黄色荧光体^t树脂。在大气中，以常压、150匸对J4l进行 加热，以^使顶部的厚度i大于端面的厚度j、 i/j-1.5且成为向上凸的曲线 状的方式，将黄色荧光体^t树脂涂敷在红色荧光体层6上。以150'C进 行10分钟到90分钟的常压干燥，形成黄色荧光体层7。
使在480nm处具有发光峰值的BCA绿色荧光体M在硅类树脂上， 调制绿色荧光体M树脂。以150X:对^进行加热，同时使用分配机将 该绿色荧光体^t树脂以均匀的层厚、以覆盖成向上凸的曲线状的方式涂 敷在黄色荧光体层7上。
以150。C进行10分钟到90分钟的常压干燥，使全部的荧光体层固化， 得到图4所示结构的发光装置。在绿色荧光体层8中，顶部的厚度与端面 的厚度的比大致为1: 1。 (比较例10 )
准备与实施例7同样的CASN红色荧光体、SOSE黄色荧光体以及 BCA绿色荧光体，将该三种荧光体全部混合*在硅类树脂中，调制混合 焚光体M树脂。
将混合荧光体^t树脂涂敷在透明树脂层5上呈向上凸的曲线状从而 形成混合荧光体层IO，除此之外与上述同样地，制作图9所示结构的发光
装置。此外，在混合荧光体层10中，顶部的厚度与端面的厚度的比大致为
(比较例ll)
除了进行均匀涂敷以使黄色荧光体层7中的顶部的厚度k和端面的厚 度l之间的比为M-l之外，与实施例7同样地制作图IO所示结构的发光 装置。
关于实施例7、比较例IO及比较例11的发光装置，调查发光色的色 度坐标。其结果为，在实施例7中为(0.33， 0.34) ， Ra = 86，在比较例 10中为(0.35， 0.36) ， Ra = 87,在比较例11中为(0.38， 0.38) ， Ra -78。也就是说，可以确定任何一个都显示白色。
但是，其全光束H光效率，在实施例7中为33 (lm/W)，与此相 对，在比较例10中为10 (lm/W)，在比较例11中为29 (lm/W)。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。从上述实施例1中说明的理由可知，通过对黄色荧光体层7设置厚度 分布，能够无损失的吸收激励光，得到高效率、颜色不均较少的白色光源。 (实施例8 )
在本实施例中，制作图5所示结构的发光装置。通过与实施例7同样 的方法，将透明树脂层5和红色荧光体层6形成在同样的半导体发光元件 3上。
使在波长555nm处具有发光峰值的SOSE黄色荧光体^t在硅类透明 树脂上，调制黄色荧光体^L树脂。以覆盖红色荧光体层6整体的方式以 均匀的厚度将该黄色荧光体^t树脂层叠成向上凸的曲线状，从而形成黄 色荧光体层7。在该黄色荧光体层7上，以顶部的厚度m形成得比端面的 厚度n厚、m/n-2的方式，使其层叠成向上凸的曲线状，从而形成第2 透明树脂层11。
而且，以均匀的厚度且以覆盖成向上凸的曲线状的方式，形成在波长 480mn处具有发光峰值的BCA绿色荧光体硅类树脂层8，从而得到图5 所示结构的发光装置。
23
(比较例12 )
除了以使第2透明树脂层11的顶部的厚度o与端面的厚度p之比为 g/h = l的方式进行均匀的层厚分布之外，与实^々g' S同样地，制作图11 所示结构的发光装置。
对于实施例8及比较例12的发光装置，调查它们的发光色的色度坐标。 其结果为，在实施例8中为(0.35， 0.38)， Ra = 82，在比较例12中为(0.38， 0.38) , Ra = 78。也就是i兌，可以确定4壬何一个都显示白色。
但是，其发光效率在实施例8中为33 (lm/W)，与此相比，在比较 例12中为31 (lm/W)。
可以确认实施例的发光装置的效率相比比较例的发光装置的效率提高 了。从上述笫2实施例中说明的理由可知，通过对第2透明树脂层11设置 厚度分布，能够无损失地吸收激励光，得到高效率、颜色不均较少的白色 光源。
权利要求
1. 一种发光装置，其特征在于，具有:封装部，具有搭载半导体发光元件的第1部分和该第1部分周围的第2部分；半导体发光元件，被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在近紫外区域具有发光峰值的光；透明树脂层，覆盖所述半导体发光元件被设置在所述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，在相对于所述第1部分和第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，其包括设置在所述透明树脂层之上具有到达所述第2部分的端面、并依次形成为向上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层，所述黄色荧光体层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
2. —种发光装置，其特征在于，具有封装部，具有搭载半导体发光 元件的第l部分和该第l部分周围的第2部分；半导体发光元件，被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在近 紫外区域具有发光峰值的光；第1透明树脂层，覆盖所述半导体发光元件被设置在所述封装部的所 述笫1部分及所述第2部分上、在相对于所述第1部分和第2部分垂直的 剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，其包括设置在所述第l透明树脂层之上具有到达所述第2部 分的端面、并依次形成为向上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、 第2透明树脂层、绿色荧光体层和蓝色荧光体层，所述第2透明树脂层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
3. —种发光装置，其特征在于，具有封装部，具有搭载半导体发光 元件的第1部分和其周围的第2部分；半导体发光元件，净皮搭载在所述封装部的所述第l部分上，发出在蓝 色区域具有发光峰值的光； 透明树脂层，覆盖所述半导体发光元件被i殳置在所述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，在相对于所述第1部分和第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，其包括设置在所述透明树脂层之上具有到达所述第2部分的 端面、并依次形成为向上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色焚光体层、绿 色荧光体层，所述黄色荧光体层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
4.一种发光装置，其特征在于，具有封装部，具有搭载半导体发光 元件的第l部分和其周围的第2部分；半导体发光元件，被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在蓝 色区域具有发光峰值的光；笫1透明树脂层，覆盖所述半导体发光元件地被设置在所迷封装部的 所述笫1部分及所述第2部分上，在相对于所述第1部分和第2部分垂直 的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，其包括设置在所述第1透明树脂层之上具有到达所述第2部 分的端面、并依次形成为向上凸的曲线状的红色荧光体层、黄色荧光体层、 第2透明树脂层及绿色荧光体层，所述第2透明树脂层，其顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
全文摘要
本发明提供一种能够实现具有高发光效率的白色光源的发光装置。其具有封装部(1)，具有搭载半导体发光元件的第1部分和其周围的第2部分；半导体发光元件(3)，被搭载在所述封装部的所述第1部分上，发出在近紫外区域具有发光峰值的光；透明树脂层(5)，覆盖所述半导体发光元件被设置在所述封装部的所述第1部分及所述第2部分上，在相对于所述第1部分和第2部分垂直的剖面上的外周为向上凸的曲线状；和层叠体，包括设置在所述透明树脂层之上具有到达所述第2部分的端面、并依次形成为向上凸的曲线状的红色荧光体层(6)、黄色荧光体层(7)、绿色荧光体层(8)和蓝色荧光体层(9)，所述黄色荧光体层，顶部的厚度比所述端面的厚度厚。
文档编号H01S5/00GK101378105SQ20081021466
公开日2009年3月4日 申请日期2008年9月1日 优先权日2007年8月31日
发明者三石严, 布上真也, 服部靖 申请人:株式会社东芝