JP2007103402A - 光源 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂中に含有させた蛍光剤が、この蛍光剤の励起光源として用いられる発光素子以外の発光素子の光へ与える悪影響を排除すること
【解決手段】 第１、第２の色を発光する第１、第２の発光素子８，９と、前記第１の発光色によって励起されて第３の色を発光する蛍光剤と、前記蛍光剤を含有するとともに前記第１の発光素子を覆う第１の樹脂１１と、第1の樹脂１１とこの第1樹脂１１の外側に配置される前記第２発光素子９を覆う第２樹脂１２を備え、前記第１、第２、第３の発光色を混色させた光を発光色として用いる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光素子と発光素子の光によって励起されて光を発する蛍光剤の組み合わせによって発光を行う光源に関する。

特許文献１には、青色の光を発する発光素子と、この発光素子を覆う透明な樹脂の中に青色の光によって励起されて黄色の光を発する蛍光剤を含有させ、青色と黄色の混色によって白色の発光を行う光源が開示されている。

青色と黄色の混色による白色発光の場合、赤、緑、青色の成分の内、赤色成分が少ないので、液晶表示装置のバックライトやカメラのフラッシュ用途においては、色再現性に課題を有していた。

赤色成分の不足を補うために、赤色発光素子を追加することを検討したが、赤色の光が蛍光剤によって不必要に拡散されたり、赤色の光の透過性が低下したりする。緑色成分を増加させるために、蛍光剤として、青色励起の緑色発光のものを用いても同様の課題がある。
特開２００１−１９６６３９号公報

本発明は、樹脂中に含有させた蛍光剤が、この蛍光剤の励起光源として用いられる発光素子以外の発光素子の光へ与える悪影響を排除することを課題の１つとする。色再現性の良い白色の光源を提供することを課題の１つとする。

本発明の光源は、請求項１に記載のように、第１、第２の色を発光する第１、第２の発光素子と、前記第１の発光色によって励起されて第３の色を発光する蛍光剤と、前記蛍光剤を含有するとともに前記第１の発光素子を覆う第１の樹脂と、第1の樹脂とこの第1樹脂の外側に配置される前記第２発光素子を覆う第２樹脂を備え、前記第１、第２、第３の発光色を混色させた光を発光色として用いることを特徴とする。

本発明の光源は、請求項２に記載のように、前記第１の樹脂と接する第１の壁面と、前記第２の樹脂と接する第２の壁面を備え、前記第２の壁面の高さを第１の壁面の高さよりも高くすることができる。

本発明の光源は、請求項３に記載のように、前記第１、第２の樹脂を第１、第２の高さを持つ半球状とし、前記第２の樹脂の高さを、前記第１の樹脂の高さよりも高くすることができる。

本発明の光源は、請求項４に記載のように、前記第１の発光色を青色、前記第２の発光色を赤色、第３の発光色を緑色とすることができる。

本発明の光源は、請求項５に記載のように、前記半球状の光源を基板に複数配列することができる。

本発明の光源は、請求項６に記載のように、前記基板の上に枠を設け、この枠に前記第２の樹脂を囲む反射面を設け、この反射面と前記第２の樹脂の間に空気層を介在させることができる。

蛍光剤による拡散や遮光の発生を防ぎ色再現性の良い光源を提供することができる。

以下本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図1は水平方向発光型の光源（第１の実施形態）を示す斜視図、図2は図1のＳ１−Ｓ２に沿った断面図である。この光源１は、平板状の樹脂からなるパッケージ２の正面中央に矩形の発光窓３を設け、左右の側面から底面にかかる領域並びに背面に電極４，５，６を設けている。

図2に示すように、パッケージ２には、発光窓３から内側に向けて第１の窪み７が形成され、この窪み７の内壁面に前記電極４，５，６の一部が露出している。第１の窪み７の中に発光色が異なる第1、第2の発光素子８，９が配置されている。第1の発光素子８は青色の発光色を持ち、電極５の上に配置され、電極４，５にワイヤーボンド配線が施されている。第2の発光素子９は赤色の発光色を持ち、電極５の上に配置され、電極６にワイヤーボンド配線が施されている。

窪み７の中には、第1の発光素子８を囲むように、第１の窪み７より一回り小さな第2の窪み１０が形成されている。この第2の窪み１０には、蛍光剤を含有した第１の樹脂１１が満たされている。第１の樹脂１１は透明な樹脂で構成され、その中に蛍光剤が分散して配置される。第１の樹脂１１中の蛍光剤は、第1の発光素子８が発する光（励起光）によって励起されて、励起光よりも波長が長い光、この例では緑色の光を発する。

第１の窪み７は、第２の樹脂１２が充填されている。第２の樹脂１２は、第１の樹脂１１と、この第１の樹脂１１とは隔離して配置された第２の発光素子９の両方を覆う透明な樹脂である。第２の発光素子９が、第１の樹脂１１と隔離して配置されているので、第２の発光素子９の光が第１の樹脂１１中の蛍光剤によって不必要に拡散されたり遮光されたりする不都合を解消することが出来る。

第1の樹脂１１と接するパッケージ２の壁面の高さよりも、第２の樹脂１２と接するパッケージ２の壁面の高さが高く設定されている。第１、第２の樹脂１１、１２の一方あるいは両方の中に、必要に応じて光拡散材を含有させることもできる。

第１の発光素子８が発した光の一部は、第１の樹脂１１と第２の樹脂１２を通り、発光窓３から外に出る。第１の発光素子８が発した光の一部は、第１の樹脂１１中の蛍光剤の励起光として作用する。励起された蛍光剤から発した光は、第１、第２の樹脂１１，１２を通って発光窓３から外に出る。第２の発光素子９の光は、第２の樹脂１２を通って発光窓３から外にでる。発光窓３から出射されるこれらの光は、合成光として認識される。この例では、青色と赤色と緑色の光が合成されて、白色系の合成光が得られる。

先の実施形態は、水平方向発光型の光源への適用例であったが、垂直方向発光型の光源への適用例を図３，４を参照して説明する。

図３は垂直方向発光型の光源（第２の実施形態）を示す斜視図、図４は図３のＳ３−Ｓ４に沿った断面図である。この光源１は、直方体形状の樹脂からなるパッケージ２の天面中央に矩形の発光窓３を設け、左右の側面から底面にかかる領域に電極４，５，６を設けている。

図４に示すように、パッケージ２には、発光窓３から内側に向けて第１の窪み７が形成され、この窪み７の内壁面に前記電極４，５，６の一部が露出している。第１の窪み７の中に発光色が異なる第1、第2の発光素子８，９が配置されている。第1の発光素子８は青色の発光色を持ち、電極５の上に配置され、電極４，５にワイヤーボンド配線が施されている。第2の発光素子９は赤色の発光色を持ち、電極５の上に配置され、電極５，６にワイヤーボンド配線が施されている。

窪み７の中には、第1の発光素子を囲むように、窪みより一回り小さな第2の窪み１０が形成されている。この第2の窪み１０には、蛍光剤を含有した第１の樹脂１１が満たされている。蛍光剤は、第1の発光素子８が発する光（励起光）によって励起されて、励起光よりも波長が長い光、この例では緑色の光を発する。

第１の窪み７は、第２の樹脂１２が充填されている。第２の樹脂１２は、第１の樹脂１１と、この第１の樹脂１１とは隔離して配置された第２の発光素子９の両方を覆う。第２の発光素子９が、第１の樹脂１１と隔離して配置されているので、第２の発光素子９の光が第１の樹脂１１中の蛍光剤によって不必要に拡散されたり遮光されたりする不都合を解消することが出来る。

第１の発光素子８から発した光の一部は、第１、第２の樹脂１１，１２を通って発光窓から外に出る。第１の発光素子８から発した光の一部は、蛍光剤の励起光として作用する。励起された蛍光剤から発した光は、第１、第２の樹脂１１，１２を通って発光窓３から外に出る。第２の発光素子の光は、第２の樹脂を通って発光窓３の外にでる。発光窓３から出射されるこれらの光が合成されて、白色系の光が得られる。

次に、第１、第２の発光素子８，９を半球状の樹脂によってモールドした実施形態について図５，６を参照して説明する。

図５は垂直方向発光型の光源（第３の実施形態）を示す平面図、図６は図５のＳ５−Ｓ６に沿った断面図である。この光源１は、矩形の回路基板１３上に、発光窓３として機能する樹脂枠１４を重ねて配置したパッケージ２を備えている。回路基板１３は、図示していないが、表面に回路パターンを有しているとともに、側面から裏面にかけてスルーホール形態の電極を設けている。回路基板１３の中央部に発光色が相違する第１、第２の発光素子８，９が配置され、ワイヤーボンド配線などの配線（図示を省略）が施されている。第１の発光素子８は蛍光剤を含有する半球状の第１の樹脂１１で覆われている。第２の発光素子９は、この第１の樹脂１１の外側に配置され、第１の樹脂１１と第２の発光素子９はともに半球状の透明な第２の樹脂１２で覆われている。第１、第２の樹脂１１，１２はともに、図１−４に示す実施形態のような窪みに配置するのではなく、平面上に盛り上がった状態で配置される。第１の樹脂１１の高さ（第１の高さ）と、第２の樹脂１２の高さ（第２の高さ）は、第２の高さが第１の高さよりも高くなるようにしている。

樹脂１１，１２の形状は、樹脂の粘度や硬化条件を調整することによって半球状やそれに類する形状に設定することができる。また、半球状に類する樹脂１１，１２の形状として、円錐形状、四角錐形状、多角錐形状、円柱形状、四角柱形状、多角柱形状、円柱の天面に逆円錐形状の窪みを設けた形状（断面Ｍ形状）、ふたこぶ形状などに設定することもできる。

樹脂枠１４は、中央に発光窓３を設けている。発光窓３は、樹脂枠１４の底部から天面に向けて外側に傾斜した反射面１５を備えている。この反射面１５は、平面視で多角形、この例では８角形状としているが、その他の多角形や円形とすることもできる。樹脂枠１４は白色樹脂として反射性を高めているが、反射面１５に光反射性に優れる金属板や金属薄膜などを一体的に形成しても良い。反射面１５と樹脂１２の間は離間され、その間に空気層が介在する形態としている。

図５，６に示す実施形態においても、第２発光素子９の発する光が第１樹脂１１中の蛍光剤によって拡散されたり、遮光されたりする不具合を回避することが出来る。

図７に示す実施形態は、図５，６に示す光源を一列に配列した形態を持つ線状の光源を示す。基板１３と樹脂枠１４の形態に変更がある他は、図５，６に示す構成と実質同一構成をとる（同一部分は同一の図番を付している）。よってＳ７−Ｓ８に沿った断面図は、図６に示す断面図と同じになる。尚、第１の発光素子８が一方（この例では左側）、第２の発光素子９が他方（この例では右側）に偏って配置されると、色むらの原因になる可能性もあるので、色むらを防ぐために光源の位置によって光源の中の発光素子の配置を変化させても良い。光源内の発光素子の配置は、図８に示すように１８０度回転させた形態の他に、９０度、６０度などの様に、所定角度ずつの回転ずれを有する形態で配置することもできる。

図８に示す実施形態は、図５，６に示す光源を２次元（マトリックス状）に配列した形態を持つ面状の光源を示す。基板１３と樹脂枠１４の形態に変更がある他は、図５，６に示す構成と実質同一構成をとる（同一部分は同一の図番を付している）。先の実施形態と同様に、第１の発光素子８が一方、第２の発光素子９が他方に偏って配置されると、色むらの原因になる可能性もある。そこで、色むらを防ぐために光源の位置によって光源の中の発光素子の配置を変化させている。すなわち、内部の発光素子（この例では第１、第２の発光素子）の相対的な位置が相違する複数種類の光源を設け、この種類の相違する光源を分散して配列している。

上記実施形態において、発光素子８，９は各々が１つの素子に限らず、複数個としても良い。また、上記実施形態は青色光励起緑色発光の蛍光剤を例示したが、青色光励起赤色発光の蛍光剤励起等、励起光源と蛍光剤の組み合わせは、上記の例に限定されず、他の組み合わせとすることもできる。

また、図５〜８に示す実施形態において、樹脂枠１４を省略することもできる。すなわち、基板１３上に樹脂で複数の発光素子を覆った光源部分を１つ、あるいは線状に、あるいは２次元配置した光源とすることもできる。

蛍光剤による波長変換を行う光源に適用することができる。

本発明の実施形態を示す斜視図である。 図１のＳ１−Ｓ２に沿った断面図である。 別の実施形態を示す斜視図である。 図３のＳ３−Ｓ４に沿った断面図である。 別の実施形態を示す平面図である。 図５のＳ５−Ｓ６に沿った断面図である。 別の実施形態を示す平面図である。 別の実施形態を示す平面図である。

符号の説明

１ 光源
２ パッケージ
３ 発光窓
７ 第１の窪み
８ 第１の発光素子
９ 第２の発光素子
１０ 第２の窪み
１１ 第１の樹脂
１２ 第２の樹脂

Claims (6)

1. 第１、第２の色を発光する第１、第２の発光素子と、前記第１の発光色によって励起されて第３の色を発光する蛍光剤と、前記蛍光剤を含有するとともに前記第１の発光素子を覆う第１の樹脂と、第1の樹脂とこの第1樹脂の外側に配置される前記第２発光素子を覆う第２樹脂を備え、前記第１、第２、第３の発光色を混色させた光を発光色として用いることを特徴とする光源。
2. 前記第１の樹脂と接する第１の壁面と、前記第２の樹脂と接する第２の壁面を備え、前記第２の壁面の高さを第１の壁面の高さよりも高くしたことを特徴とする請求項１記載の光源。
3. 前記第１、第２の樹脂を第１、第２の高さを持つ半球状とし、前記第２の樹脂の高さを、前記第１の樹脂の高さよりも高くしたことを特徴とする請求項１記載の光源。
4. 前記第１の発光色を青色、前記第２の発光色を赤色、第３の発光色を緑色としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源。
5. 請求項３記載の光源を基板に複数配列したことを特徴とする光源。
6. 前記基板の上に枠を設け、この枠に前記第２の樹脂を囲む反射面を設け、この反射面と前記第２の樹脂の間に空気層を介在させたことを特徴とする請求項３あるいは請求項５記載の光源。

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