CN1674317A - 发光装置及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光装置及照明装置，该发光装置(1)，具有：发光元件(4)；具有用于在上面载置发光元件(4)的载置部(2a)的基体(2)；以围绕载置部(2a)的方式安装在基体(2)的上面的框体(3)；以覆盖所述发光元件(4)的方式设在所述框体(3)的内侧的透光性部件(5)；含在所述透光性部件(5)中的用于对从所述发光元件(4)发出的光进行波长变换的荧光体(6)。该透光性部件(5)，在硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s。因此，这种发光装置，具有优良的取光效率、色温度及显色性，同时发出的光具有良好的放射强度。

Description

发光装置及照明装置
技术领域
本发明涉及一种用荧光体变换从发光二极管等发光元件发出的光的波长，向外部放射的发光装置及照明装置。
背景技术
图8是表示通过荧光体106可发任意色的光发光装置101的剖面图，该荧光体106可将从以往的发光二极管(LED)等发光元件104发出的近紫外光或蓝色光等光变换成红色、绿色、蓝色、黄色等光。在图8中，发光装置101，构成主要包括：基体102，由绝缘体构成，具有用于在上面的中央部载置发光元件104的载置部102a，在绝缘体上形成布线导体(未图示)，布线导体由从载置部102a及其周边电导通发光装置101的内外的引线端子及金属布线等构成；框体103，粘接固定在基体102的上面，形成有上侧开口大于下侧开口的贯通孔，同时将规定贯通孔的其内周面作为反射从发光元件104发出的光的反射面；透光性部件105，填充在框体103的内侧，含有变换发光元件104的光的波长的荧光体106；发光元件104，载置固定在搭载部102a上。
图9是表示通过2种荧光体116a、116b可发任意色的光发光装置111的剖面图，荧光体116a、116b可将从以往的其他发光二极管(LED)等发光元件114发出的近紫外光或蓝色光等光变换成红色、绿色、蓝色、黄色等光。在图9中，发光装置111，构成主要包括：基体112，由绝缘体构成，具有用于在上面的中央部载置发光元件114的载置部112a，在绝缘体上形成布线导体(未图示)，布线导体由从载置部112a及其周边电导通发光装置111的内外的引线端子及金属布线等构成；框体113，粘接固定在基体112的上面，形成有上侧开口大于下侧开口的贯通孔，同时将规定贯通孔的其内周面113a作为反射从发光元件114发出的光的反射面；透光性部件115，填充在框体113的内侧，含有变换发光元件114的光波长的荧光体116a、116b；发光元件114，载置固定在搭载部112a上。另外，在以下的说明中，有时统称2种荧光体116a、116b而只称为荧光体116。
基体102、112，由氧化铝烧结体(氧化铝陶瓷)、氮化铝烧结体、莫来石烧结体或玻璃陶瓷等陶瓷、或环氧树脂等树脂构成。在基体102、112由陶瓷构成的情况下，在其上面，通过高温烧结由钨(W)、钼(Mo)-Mn等构成的金属膏形成布线导体(未图示)。此外，在基体102、112由树脂构成的情况下，模塑成型由铜(Cu)或铁(Fe)-镍(Ni)合金等构成的引线端子，设置固定在基体102、112的内部。
此外，框体103、113形成有上侧开口大于下侧开口的贯通孔，同时形成在规定贯通孔的框体103、113的内周面103a、113a设置反射光的反射面的框状。具体是，框体103、113由铝(Al)或Fe-Ni-Co合金等金属、氧化铝陶瓷等陶瓷或环氧树脂等树脂构成，通过切削加工、金属模成型或挤压成型等成型技术形成。
另外，框体103、113的内周面103a、113a，通过研磨成平坦化，或通过利用蒸镀法或镀膜法在框体103、113的内周面103a、113a覆盖Al等金属而形成。另外，框体103、113，利用软钎料、银(Ag)焊膏等钎料或树脂粘接材等接合材料，以用框体103、113的内周面103a、113a围绕搭载部102a、112a的方式接合在基体102、112上。
发光元件104、114，例如采用发光二极管(LED)等，该发光二极管(LED)等，利用液相生长法或MOCVD法等，例如在蓝宝石基板上，作为发光层形成镓(Ga)-铝(Al)-氮(N)、锌(Zn)-硫(S)、Zn-硒(Se)、硅(Si)-碳(C)、Ga-磷(P)、Ga-Al-砷(As)、Al-铟(In)-Ga-P、In-Ga-N、Ga-N、Al-In-Ga-N等半导体。作为半导体的结构，可举例具有MIS结或pn结的同质结构、异质结构或双异质结构。发光元件104、114，可根据半导体层的材料及其混晶度，从紫外光到红外光，选择各种发光波长。
荧光体106、116，被从发光元件104、114发出的发光波长的可见光或紫外光激发，而变换成其它长波长。因此，可根据从发光元件104、114所用的发光层发出的发光波长及从发光装置101、111发出的所要求的光，采用多种荧光体。特别是，在发光元件104、114发出的光、和受来自发光元件104、114的光激发并来自发出荧光的荧光体106、116的光处于互补色关系的时候，能够发白色系的光。作为如此的荧光体106、116，可列举出用铈(Ce)激活的钇·铝·石榴石系荧光体、二萘嵌苯衍生物、用Cu或Al激活的硫化锌镉、用锰(Mn)激活的氧化镁、用锰(Mn)激活的钛等多种。这些荧光体106、116，可以采用1种，也可以2种以上混合使用。
荧光体106、116，由于一般是粉体，因此难于单独用荧光体106、116覆盖发光元件104、114。因此，一般，在树脂等的透光性部件105、115中混合荧光体106、116，以覆盖发光元件104、114，通过热硬化，硬化混合有荧光体106、116的透光性部件105、115。例如，通过在由环氧树脂或硅酮树脂等构成的透光性部件105、115中含有这些荧光体106、116，以覆盖发光元件104、114的上部的方式，在框体103、113的内侧填充含有荧光体106、116的透光性部件105、115，并使其热硬化，能形成荧光体层。
此外，在图8中，作为透光性部件105中所含的荧光体106，通过调整红、蓝、绿3原色的荧光体106的混合比率，能够自由设计色温度。例如，红色采用La2O2S:Eu(Eu掺杂La2O2S)的荧光体106、绿色采用ZnS:Cu、Al的荧光体106、蓝色(BaMgAl)10O12:Eu的荧光体106。
另外，用软钎料或Ag焊膏等具有导电性的粘合剂(未图示)，将发光元件104、114组装在搭载部102a、112a上，再通过接合线(未图示)电连接配置在搭载部102a、112a的周边的布线导体(未图示)和发光元件104、114后，通过用分配器(dispenser)等注入机，以覆盖发光元件104、114的方式将含有荧光体106、116的环氧树脂或硅酮树脂等透光性部件105、115填充在框体103、113的内侧，用烘箱使其硬化，能够形成发光装置101、111，其可利用荧光体106、116将来自发光元件104、114的光长波长变换，可取出具有所要求的波长光谱的光。
作为相关技术，有特开2003-234513号公报、特开2003-298116号公报及特开2002-314142号公报。
在图8所示的以往的发光装置中，在使荧光体106含在透光性部件105中后，将透光性部件105填充在框体103的内侧使其热硬化时，荧光体106沉淀在透光性部件105的下侧，同时荧光体106覆盖发光元件104的表面。结果，发光元件104的光被荧光体106封闭，取光效率(向外部取出从发光元件104的发光层发生的光的效率)降低，同时因沉淀的荧光体106层状堆积，上层部的荧光体106妨碍被下层部波长变换的光的传播，存在降低发光装置的放射光强度的问题。
此外，在使透光性部件105填充在框体103的内侧后使其热硬化时，混入透光性部件105内的空气形成空隙(void)，发光元件104的光被空隙吸收，降低发射光强度、或空隙遮挡光，光不能均匀地照在荧光体106上，结果存在出现色斑，或得不到所要求的色温度或显色性的问题。
另外，在图9所示的以往的发光装置111中，比重大的荧光体116a偏向透光性部件115的下侧，比重小的荧光体116b易偏向比重大的荧光体116a的上侧或透光性部件115的上侧。结果，在2种以上的荧光体116中，存在对来自发光元件114的激发光多照射和难照射的荧光体，色温度偏移。因此，存在控制色温度困难的问题。
发明内容
本发明是鉴于以上以往的问题而提出的，其目的在于提供一种发光装置，其放射光强度高，能够抑制从发光装置出射的光的色斑，同时具有稳定的显色性、色温度，此外即使在采用多个荧光体的情况下，也能够通过多个荧光体稳定放射所要求的色温度。
本发明是一种发光装置，其特征在于，
具有：
发光元件，
基体，共具有用于在上面载置发光元件的载置部，
框体，其以围绕载置部的方式安装在该基体的上面，
透光性部件，其以覆盖所述发光元件的方式设在所述框体的内侧，
荧光体，其含在所述透光性部件中，波长变换从所述发光元件发出的光；
其中，该透光性部件，其硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s。
在本发明中，其特征在于，所述荧光体，优选其密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3。
在本发明中，其特征在于，所述荧光体，优选由多种荧光体构成。
在本发明中，其特征在于，所述荧光体，优选最大比重的和最小比重的荧光体的比重差在3.5以下。
在本发明中，其特征在于，优选由含有所述荧光体的透光性材料构成的荧光体层的厚度为0.3～1.5mm，同时所述荧光体的体积是所述透光性材料的体积的1/24～1/6倍。
在本发明中，其特征在于，优选所述荧光体的平均粒径为1～50μm。
在本发明中，其特征在于，优选所述发光元件，发出在450nm以下具有峰波长的光，所述透光性材料由硅酮树脂或氟树脂构成。
在本发明中，其特征在于，包括：
在具有用于载置发光元件的载置部的基体的上面，以围绕载置部的方式，安装框体的工序；
在所述载置部上载置发光元件的工序；
在使荧光体均匀混入透光性部件，即硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s的透光性部件中后，在覆盖所述发光元件的表面地将透光性部件配置在所述框体的内侧后在10分钟以内使所述透光性部件硬化的工序。
本发明是一种照明装置，其特征在于，以达到规定的配置的方式设置所述的发光装置。
根据本发明，发光装置，具有：发光元件；具有用于在上面载置发光元件的载置部的基体；以围绕载置部的方式安装在该基体的上面的框体；以覆盖所述发光元件的方式设在所述框体的内侧的透光性部件；含在所述透光性部件中的用于波长变换从所述发光元件发出的光的荧光体。所述透光性部件，其硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s。此外，所述荧光体，其密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3。因此，在将透光性部件填充在框体的内侧，使其热硬化时，能够抑制荧光体的沉淀和荧光体覆盖发光元件表面。结果，能够抑制发光元件的取光效率的降低和荧光体造成的光传播损失，从而能够提高发光装置的放射光强度。
此外，在将透光性部件填充在框体的内侧的时候，利用透光性部件的适度的粘度，能够良好地排出混入透光性部件中的空气，从而能够有效地抑制在透光性部件中产生空隙。结果，能够提高放射光强度，同时也不产生色斑。另外，还能够得到所要求的色温度及显色性。
按照本发明，在荧光体由多种构成的情况下，即使荧光体的比重不同，也能够抑制它们的沉淀及上浮，能够在透光性部件中均匀分散地含有荧光体。此外，在将透光性部件填充在框体的内侧的时候，能够容易通过浮力向大气中排放残留在基体、框体和发光元件的间隙，以及透光性部件及接合材料(未图示)内的气泡。结果，能够制作抑制发光面及照射面上的色斑及照度分布的偏差、同时抑制透光性部件内的光散乱的照明特性优良的发光装置。
按照本发明，在最大比重的荧光体和最小比重的荧光体的比重差设定在3.5以下的情况下，能够减小因荧光体的比重差而产生的透光性部件内的荧光体的上浮速度及沉淀速度的差，能够更有效地防止透光性部件内的荧光体的偏移。结果，能够在透光性部件中均匀地分散荧光体，能够制作具有稳定的色特性的发光装置。
按照本发明，因为由含有荧光体的透光性部件构成的荧光体层的厚度在0.3～1.5mm，同时荧光体的体积是透光性部件的体积的1/24～1/6倍，因此，能够防止因荧光体层内的光发生乱反射及透光性部件的荧光体密度的增大造成的传输损失的增大，及因被发光元件的光激发的荧光体的减少，而降低发光装置的光输出。
按照本发明，由于荧光体的平均粒径为1～50μm，因此，在粒径比50μm大时，在透光性部件内从荧光体发出的荧光被荧光体遮挡的比例变大而妨碍光的行进。其结果，荧光难以射出到发光装置的外部而发光强度易降低。另外，在粒径比1μm小时，在透光性部件内传播的从发光元件发出的光被荧光体吸收的机率变小，容易在荧光体彼此间的间隙挤过去不进行波长变换地射出到外部。其结果，有输出光的色偏差变大的倾向，因此，通过荧光体的平均粒径为1～50μm而能够防止发光强度的降低及输出光的色偏差变大。
按照本发明，由于发光元件发出在450nm以下具有峰波长的光，透光性部件由硅酮树脂或氟树脂构成，所以能够有效地抑制发光元件的光能高的短波长的光造成的透光性部件的透射率的劣化、发光元件和基体的粘接强度的劣化及基体和框体的粘接强度的劣化，同时能够通过荧光体变换成白色光或蓝色光等各种颜色的光。
按照本发明，发光装置的制造方法，包括：在具有用于载置发光元件的载置部的基体的上面，以围绕所述载置部的方式，安装框体的工序；在所述载置部上载置发光元件的工序；在使荧光体均匀混入透光性部件，即硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s的透光性部件中后，在覆盖所述发光元件的表面地将透光性部件配置在所述框体的内侧后在10分钟以内使所述透光性部件硬化的工序。因而，荧光体不会沉淀在透光性部件的下侧，能够均匀分散地使其硬化。结果，能够制作能抑制从发光装置射出的光的色斑，同时具有稳定的显色性、色温度的发光装置。
按照本发明，照明装置，以规定的配置的方式设置。如此的照明装置，由于利用由半导体构成的发光元件的电子的再结合产生的发光，因此，与采用以往的放电的照明装置相比，能够形成低消耗电力且可长寿命的小型照明装置。结果，能够抑制从发光元件产生的光的中心波长的变动，能够长时间以稳定的放射光强度及放射光角度(配光分布)照射光，同时能够形成抑制照射面的色斑及照度分布偏移的照明装置。
此外，通过作为光源将本发明的发光装置设置在规定的配置，在这些发光装置的周围设置以任意的形状光学设计的反射治具、光学透镜及光扩散板等，能够形成放射任意的配光分布的光的照明装置。
本发明的目的、特色及优点，从下面的详细说明和附图将会更加清楚。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置的剖面图。
图2是表示本发明的第2实施方式的发光装置的剖面图。
图3是表示本发明的第3实施方式的发光装置的剖面图。
图4是表示本发明的第4实施方式的发光装置的俯视图。
图5是图4的照明装置的剖面图。
图6是表示本发明的第5实施方式的发光装置的俯视图。
图7是图6的照明装置的剖面图。
图8是表示以往的发光装置的剖面图。
图9是表示以往的另一发光装置的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的优选的实施例。
以下详细说明本发明的发光装置。图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置的剖面图。发光装置1，包括基体2、框体3、发光元件4、透光性部件5和荧光体6。如此，构成收纳发光元件3的发光装置1。
基体2，具有用于将发光元件4载置在上面的载置部2a。框体3，以围绕载置部2a的方式安装在基体2的上面，内周面作为反射从发光元件4发出的光的反射面。发光元件4载置在载置部2a上。在透光性部件5中，含有波长变换从发光元件4发出的光的荧光体6。
基体2，是由氧化铝烧结体、氮化铝烧结体、莫来石烧结体或玻璃陶瓷等陶瓷，或者，环氧树脂及液晶聚合物等树脂构成的绝缘体，成为搭载在形成在其上面的搭载部2a上的发光元件4的支持部件。
此外，在基体2的表面及内部，形成由W、Mo、Mn等金属粉末构成金属布线层(未图示)，用于电连接发光装置1的内外。在基体2的上面的搭载部2a露出的金属布线层上用Au-Sn共晶软钎料等接合材料或接合线等，电连接发光元件4的电极，在基体2的下面等外面露出的金属布线层上接合由Cu、Fe-Ni合金等金属构成的引线端子(未图示)。
在基体2由陶瓷构成的情况下，在其上面，通过用高温烧结由W、Mo-Mn等构成的金属膏，形成布线导体(未图示)。此外，在基体2由树脂构成的情况下，模塑成型由Cu或Fe-Ni合金等构成的引线端子，并被设置固定在基体的内部。框体3，以围绕搭载部2a的方式，利用软钎料、银(Ag)焊膏等钎料或环氧树脂等树脂接合材料等，接合在基体2上面。
另外，优选在金属布线层的露出的表面上，以1～20μm左右的厚度，被覆Ni及金(Au)等耐蚀性优良的金属。由此，能够有效地防止金属布线层氧化腐蚀，同时能够牢固地进行金属布线层和发光元件4的连接，及金属布线层和接合线的连接。因而，更优选在金属布线层的露出表面上，通过电解镀法或非电解镀法，依次被覆厚1～10μm左右的Ni镀层和0.1～3μm左右的Au镀层。
此外，基体2，在其上面，以围住搭载在搭载部2a上的发光元件4的方式用软钎料、溶胶-凝胶玻璃或低熔点玻璃等无机粘合剂、或环氧树脂等有机粘合剂，安装框体3。另外，在要求耐久性的情况下，优选使用无机粘合剂。
该框体3，为了向上方反射从发光元件4的侧面放射的光，优选形成上侧开口大于下侧开口的贯通孔，同时形成在规定贯通孔的框体3的内周面3a设置反射光的反射面的框状。具体是，框体3，由Al或Fe-Ni-Co合金等金属、氧化铝陶瓷等陶瓷、或环氧树脂等树脂构成，通过切削加工、金属模成型或挤压成型等成型技术形成。
此外，框体3的内周面，在框体由Al、Ag、Au、铂(Pt)、钛(Ti)、铬(Cr)、Cu等高反射率的金属构成的情况下，优选对框体3进行切削加工或金属模成型等，同时形成通过电解研磨或化学研磨等方法表面加工被平坦化的反射面。
另外，框体3，在由陶瓷或树脂等绝缘体构成的情况下(也包括框体3是金属的情况)，也可以利用镀膜或蒸镀等方法，通过形成Al、Ag、Au、Pt、Ti、Cr、Cu等高反射率的金属薄膜，形成内周面。另外，内周面，在由Ag或Cu等的容易因氧化而变色的金属构成的情况下，优选在其表面，用电解镀法或非电解镀法，依次被覆例如厚度1～10μm左右的Ni镀层和0.1～3μm左右的Au镀层。由此，可提高内周面的耐腐蚀性。
或者，内周面3a，在由Ag或Cu等的因氧化而容易变色的金属构成的情况下，优选在其表面，从紫外光区域到可见光区域，被覆透射率优良的低熔点玻璃、溶胶-凝胶玻璃，或者硅酮树脂或环氧树脂。由此，能够提高框体3的内周面3a的耐蚀性、耐药剂性、耐候性。
另外，框体3的内周面，优选其表面的算术平均粗糙度Ra为0.004～4μm。由此，框体能够良好地反射发光元件4的光。如果Ra超过4μm，则不能均匀反射发光元件4的光，在框体3的内部发生乱反射。另外，如果低于0.004μm，则有难稳定且高效率地形成那样的面的倾向。
发光元件4，由氮化物半导体等化合物半导体构成，该氮化物半导体是通过在蓝宝石等单晶基板上依次叠层由GaN、AlGaN、InGaN等构成的缓冲层、n型层、发光层、p型层而成的。
此外，发光元件4，利用接合线，将形成在其上面的电极电连接在基体2的上面形成的布线导体上，或通过采用软钎料焊盘或导电膏等导电性粘合剂的倒装式接合，将形成在发光元件4的下侧的电极电连接在基体2的载置部2a形成的布线导体上。另外，在框体3的内侧，填充被覆发光元件4的、含有波长变换发光元件4所发光的荧光体的透光性部件5。另外，发光元件4，优选利用倒装式接合方式连接。据此，由于能够在发光元件4的正下方设置布线导体，因此也就不需要设置用于在发光元件4的周边的基体2的上面形成布线导体的空间。因而，能够用该基体2的布线导体的空间吸收从发光元件4发出的光，能够有效地抑制放射光强度的降低。
本发明的透光性部件5，其硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s，含在其中的荧光体6，其密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3。由此，在将透光性部件5填充在框体3的内侧，并使其硬化时，能够抑制荧光体6的沉淀和荧光体6覆盖发光元件表面。结果，能够抑制发光元件4的取光效率的降低和荧光体6造成的光传播损失，从而能够提高发光装置的放射光强度。
此外，在将透光性部件5填充在框体3的内侧时，利用透光性部件5的适度的粘度，能够良好地排出混入透光性部件5中的空气，从而能够有效地抑制在透光性部件5中产生空隙。结果，能够提高放射光强度，同时也不产生色斑。另外，还能够得到所要求的色温度及显色性。
另外，在透光性部件5的硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s，荧光体6的密度低于3.8g/cm3的情况下，透光性部件5内的荧光体6的沉淀速度减慢，在透光性部件5内均匀分散荧光体6的时间延长，同时也容易成为难点。结果，由于荧光体6的密度因透光性部件5的部位而异，所以容易产生放射被荧光体6波长变换的荧光的发光面的色斑及照度分布的偏差。
此外，在透光性部件5的硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s，荧光体6的密度超过7.3g/cm3的情况下，即使在透光性部件5中均等地分散荧光体6，由于荧光体6的密度大，因此沉淀速度加快，有在使透光性部件5硬化前荧光体6容易层状堆积、荧光体6致密地被覆发光元件4的表面的倾向。结果，发光元件4的光容易被荧光体106封闭在荧光体6的内部，外部量子效率变差，或上层部的荧光体6妨碍被位于下层部的荧光体6波长变换的光的传播，容易使发光装置的放射光强度变差。
另外，在荧光体6的密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3，透光性部件5的粘度超过50Pa·s的情况下，透光性部件5内的荧光体6的沉淀速度减慢，在透光性部件5内均匀分散荧光体6的时间延长，同时成为难点。结果，由于荧光体6的密度因透光性部件5的部位而异，所以容易产生放射被荧光体6波长变换的荧光的发光面的色斑及照度分布的偏差。
另外，在荧光体6的密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3，透光性部件5的硬化前的粘度低于0.4Pa·s的情况下，由于透光性部件5的粘度小，因此容易加快荧光体6的沉淀速度。结果，即使在透光性部件5中均等地分散荧光体6，也有在使透光性部件5硬化前荧光体6容易层状堆积、荧光体6致密地被覆发光元件4的表面的倾向。结果，发光元件4的光容易被荧光体106封闭在荧光体6的内部、外部量子效率变差，或上层部的荧光体6妨碍被位于下层部的荧光体6波长变换的光的传播，容易使发光装置的放射光强度变差。
此外，透光性部件5，优选在均匀混入密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3的荧光体6后，在覆盖发光元件4的表面地配置在框体3的内侧后在10分钟以内硬化。因此，能够抑制荧光体6的沉淀。结果，由于能够在以均等分散荧光体6的状态硬化透光性部件5，因此能够减小色斑及照度分布的不均，能够制作具有稳定的显色性及色温度的、照明特性优良的发光装置。
由含有荧光体6的透光性材料5构成的荧光体层的厚度，优选为0.3～1.5mm。在荧光体层的厚度小于0.3mm时，不能用荧光体6进行波长变换，向发光元件的外部输出的发光元件的光增加。即，由于被发光元件的光激发的荧光体减少，因此发光元件的光输出降低。在荧光体层的厚度超过1.5mm时，荧光体层内的光的乱反射造成的传输损失增大，发光装置的光输出降低。
此外，优选荧光体6的体积是透光性材料5的体积的1/24～1/6倍。在荧光体6的体积低于透光性材料5的体积的1/24倍时，透光性部件5中的荧光体6的密度减小，荧光体6的波长变换率降低，在未被荧光体6波长变换而透射到发光装置的外部的发光元件的光增加。即，减少来自荧光体6的可见光，发光装置的光输出降低。在荧光体6的体积超过透光性材料5的体积的1/6倍时，由于透光性部件5中的荧光体6的密度增大，因此荧光体6本身成为光传输的障碍，传输损失增加。因此难于向发光装置的外部高效率输出荧光体6的光。
此外，优选荧光体的平均粒径为1～50μm。在粒径比50μm大时，在透光性部件内从荧光体发出的荧光被荧光体遮挡的比例变大而妨碍光的行进。其结果，荧光难以射出到发光装置的外部而发光强度易降低。另外，在粒径比1μm小时，在透光性部件内传播的从发光元件发出的光被荧光体吸收的机率变小，容易在荧光体彼此间的间隙挤过去不进行波长变换地射出到外部。其结果，有输出光的色偏差变大的倾向。
另外，在将均匀分散有荧光体6的透光性部件5放置10分钟以上使之硬化的情况下，荧光体6容易沉淀在透光性部件5内的下侧。结果，由于荧光体6致密覆盖发光元件4的表面，因此发光元件4的光被荧光体6封闭，外部量子容易降低，同时因上层部的荧光体6妨碍在下层部波长变换后的光的传播，因此发光装置的放射光强度变差。
此外，透光性部件5，优选由与发光元件4的折射率差小、对于从紫外线区域到可见光区域的光透射率高的材料构成。例如，透光性部件5，由硅酮树脂、环氧树脂或尿素树脂等透明树脂、低熔点玻璃或溶胶-凝胶玻璃等构成。由此，能够制造：可利用发光元件4和透光性部件5的折射率差来有效地抑制光的反射损失、同时高效率地以所要求的放射强度及角度分布向发光装置1的外部出射光的发光装置。
如此，本发明的发光装置1，可通过在基体2的载置部2a上搭载发光元件4，同时利用例如丝接合或倒装式接合，在布线导体上电连接发光元件4，而后，以被覆发光元件4的方式在框体3的内侧填充含有荧光体6的透光性部件5，并使其硬化等工序，进行制作。如此，形成能够利用荧光体6波长变换发光元件4的光的、可取出具有所要求波长光谱的光的发光装置。
图2是表示本发明的第2实施方式的发光装置1A的剖面图。如图2所示，发光装置1A，也能够以在将含有荧光体6的透光性部件5填充在框体3内之前填充透光性部件5、再在其上面填充含有荧光体6的透光性部件5的方式构成。由此，能够更加提高发光元件4的外部量子效率光，同时能够提高荧光体6的光变换效率。结果，能够提高发光装置的放射光强度，同时能够抑制发光面的色斑及照度分布的偏差。
图3是表示本发明的第3实施方式的发光装置1B的剖面图。本实施方式的发光装置1B，除采用多种(在本实施方式中，为2种)的荧光体6a、6b这一点外，其他均与图1所示的第1实施方式的发光装置1的构成相同。另外，在本实施方式中，对于与上述实施方式的构成对应的部分附加同一参照符号，省略说明。此外，在以下的说明中，有时统称多种荧光体6a、6b而单独称为荧光体6。
在本实施方式的发光装置1B中，将透光性部件5的硬化前的粘度设定在0.4Pa·s～50Pa·s的范围，荧光体6由多种构成。由此，能够减轻荧光体6的沉淀和偏差，使荧光体6均匀地分散含在透光性部件5中。即，在透光性部件5的硬化前的粘度低于0.4Pa·s的情况下，相对于透光性部件5的粘度，比重大的荧光体6a的沉淀速度大于比重小的荧光体6b的沉淀速度。因此，难于维持使荧光体6a、6b均匀分散在透光性部件5的上侧的状态，经过一定时间，荧光体6a就会向透光性部件5的下侧沉淀，被覆发光元件4的表面。结果，从发光装置放射的光的色温度偏移、或发光元件4的光被荧光体6封闭，显著降低从发光元件4的取光效率，即所谓的外部量子效率。
此外，在透光性部件5的硬化前的粘度超过50Pa·s的情况下，由于透光性部件5的硬化前的粘度过大，因此难于使荧光体6a、6b均匀分散在透光性部件5整体中。与此同时，在框体3的内部填充透光性部件5的时候，难于通过浮力向大气中排放残留在基体2、框体3和发光元件4的间隙中及接合材料(未图示)内的气泡。结果，产生发光装置的发光面或照射面上的色斑及照度分布的偏差，同时因透光性部件5内的气泡产生光散射，增加透光性部件5内的光损失，发光装置的放射光强度劣化。
本发明的荧光体6，优选最大比重的(荧光体6a)和最小比重的(荧光体6b)的比重比在3.5以下。由此，能够减小因荧光体6的比重差而产生的透光性部件5内的荧光体6的上浮速度及沉淀速度的差，能够更有效地防止透光性部件5内的荧光体6的偏移。即，在荧光体6的最大比重的和最小比重的荧光体的比重比大于3.5的情况下，在使多个比重不同的荧光体6分散在透光性部件5内，保持一定时间后，容易在透光性部件5内层状堆积比重大的荧光体6a。结果，发光元件4的光被堆积在下侧的荧光体6a遮断，由于难于激发堆积在上侧的荧光体6a及荧光体6b，所以从各荧光体6放射的光的放射强度的平衡容易产生偏移。因而，发光装置难于在所要求的色温度下放射光。
另外，关于荧光体6，在透光性部件5中，含有被发光元件4的光激发，通过电子的再结合，以蓝色、红色、绿色等发光的无机系、有机系的荧光体6。由此，通过按任意的比例配合荧光体6，能够输出具有所要求的发光光谱和颜色的光。
此外，发光装置1B，优选发光元件4发光在450nm以下具有峰波长的光，透光性部件5由硅酮树脂或氟树脂构成。由此，能够有效地抑制发光元件4的光能高的短波长的光造成的透光性部件5的透射率的劣化、发光元件4和基体2的粘接强度的劣化及基体2和框体3的粘接强度的劣化，同时能够通过荧光体6变换成白色光或蓝色光等各种颜色的光。
此外，优选荧光体6的比重为3.3～7.2。在荧光体6的比重低于3.3时，由于与具有比重的上限值的荧光体6a的比重差过大，难于在透光性部件5中均匀分散多种荧光体6，因此发光装置不能输出具有所要求的波长光谱的光。在荧光体6的比重超过7.2时，在混合透光性部件5和荧光体6的时候，依次叠层比重大的荧光体6a，最下层的荧光体的波长变换效率增高，而最上层的荧光体的波长变换效率降低。因此，从发光装置输出的荧光体的混合光的比例不能变动，不能输出具有所要求的波长光谱的光。此外，由于透光性部件中的荧光体6的密度增大，因此荧光体6本身也成为光传输的障碍，传输损失增加。因而，难于向发光装置的外部高效率输出荧光体的光。
此外，本发明的发光装置1、1A、1B，通过以达到规定的配置方式设置1个；或者以例如格子状或交错状、放射状、呈同心状形成多组由多个发光装置构成的圆状或多边形状的发光装置组等规定的配置的方式设置多个，能够形成照明装置。由此，如此的照明装置，由于利用由半导体构成的发光元件4的电子的再结合形成的发光，因此与采用以往的放电的照明装置相比，能够设定成低消耗电力且长寿命，能够形成发热小的小型的照明装置。结果，能够抑制从发光元件4产生的光的中心波长的变动，能够长时间以稳定的放射光强度及放射光角度(配光分布)照射光，同时能够形成抑制照射面的色斑及照度分布偏移的照明装置。
此外，通过作为光源将本发明的发光装置1、1A、1B设置成规定的配置，同时在这些发光装置的周围设置以任意的形状光学设计的反射治具、光学透镜及光扩散板等，能够形成可放射任意的配光分布的光的照明装置。
图4是表示本发明的第4实施方式的发光装置的俯视图。图5是图4的照明装置的剖面图。例如，如图4及图5所示，在是通过在矩形状的发光装置驱动电路基板9上多列配置多个发光装置1、1A、1B，在发光装置1、1A、1B的周围设置以任意的形状光学设计的反射治具8而成的照明装置的情况下，配置在相邻的一列上的多个发光装置1、1A、1B中，优选设定成不最短地形成相邻的发光装置1、1A、1B的间隔的配置，所谓交错状。即，在格子状配置发光装置1、1A、1B的时候，通过直线排列作为光源的发光装置1、1A、1B，增强强光，通过如此的照明装置进入人的视觉，容易引起不舒服感或眼睛的障碍。相反，通过交错状配置发光装置1、1A、1B，能够抑制强光，减轻对人的眼睛的不舒服感或影响眼睛的障碍。另外，通过加长相邻的发光装置1、1A、1B间的距离，能够有效抑制相邻的发光装置1、1A、1B间的热的干扰，抑制组装发光装置1、1A、1B的发光装置电路基板9内的热的停滞，而能高效率向组装发光装置1、1A、1B的外部散发热。结果，能够制作对人的眼睛障碍也小的、长期光学特性稳定的长寿命的照明装置。
图6是表示本发明的第5实施方式的发光装置的俯视图。图7是图6的照明装置的剖面图。此外，照明装置，如图6、图7所示，在是通过在圆形中的发光装置驱动电路基板9上呈同心状形成多组由多个发光装置1、1A、1B构成的圆状或多边形状的发光装置组而构成的照明装置的情况下，优选外周侧的1个圆状或多边形状的发光装置组中的发光装置1、1A、1B的配置数大于照明装置的中央侧的其配置数。由此能够适当确保发光装置1、1A、1B的间隔，同时更多地配置发光装置1、1A、1B，能够更加提高照明装置的照度。此外，能够降低照明装置中央部的发光装置1、1A、1B的密度，能够抑制发光装置驱动电路基板9的中央部的热的停滞。由此，发光装置驱动电路基板9内的温度分布相同，能够高效率地向设置照明装置的外部电路基板及散热器传递热，从而能够抑制发光装置1、1A、1B的温度上升。结果，发光装置1、1A、1B能够长时间稳定工作，同时能够制作长寿命的照明装置。
作为如此的照明装置，例如，用于室内或室外的，可列举一般照明用器具、枝形吊灯用照明灯具、住宅用照明灯具、办公室用照明灯具、商店装饰及展示用照明灯具、道路用照明灯具、感应灯具及信号装置、舞台及摄影室用照明灯具、广告灯、照明用电杆、水中照明用灯、闪光灯用灯、聚光灯、内设在电棍等内的防范用照明、紧急用照明灯具、手电筒、电光告示板等、或调光器、自动闪烁器、显示器等的背光灯、动画装置、装饰品、照光式开关、光传感器、医疗用灯、车载灯等。
实施例
以下，参照图1说明本发明的发光装置1的实施例。
[实施例1]
首先，作为基体2的材料，准备氧化铝陶瓷基板。
基体2，是长3.5mm×宽3.5mm×厚0.5mm的四方平板，具有在其上面中央部搭载发光元件4的载置部2a、及从载置部2a朝下由W金属构成布线导体。
此外，准备框体3。该框体3形成圆柱状，其中，外形的直径为3.5mm、高度为1.5mm，上侧开口的直径为3.3mm、下侧开口的直径为0.5mm。
接着，将在电极上设有Au-Sn焊盘的厚度0.08mm的发近紫外光的发光元件4，通过该Au-Sn焊盘，接合在布线导体上，同时以围住发光元件4的方式用树脂粘合剂将反射部件2接合在基体1的上面的外周部。
然后，通过用分配器，填充含有进行红色发光、绿色发光、蓝色发光的3种荧光体6的、硬化前的粘度为1.7Pa·s的硅酮树脂(透光性部件5)，一直填充到被基体2和框体3围住的区域的框体3的内周面的最上端，制作作为样品的发光装置。
另外，关于荧光体6的密度，红色荧光体(La2O2S :Eu)为5.8g/cm3、绿色荧光体(BaMgAl10O17:Eu)为3.8g/cm3、蓝色荧光体(BaMgAl10O17:Eu、Mn)为3.8g/cm3。以发光装置的放射的光的色温度达到6500K的方式分别配合这3种荧光体6，在搅拌使其均匀地含在透光性部件5中后，以被覆发光元件4的方式向框体3的内侧填充透光性部件5。
另外，将放置到使透光性部件5硬化的时间设定为0分钟、5分钟、10分钟、20分钟，制作4种发光装置，有关此时的放置时间和发光装置的色温度及显色性的数据，汇入表1。
表1
  到硬化的时间[分钟]     显色性     色温度[K]
  0     63.07     6462
  5     62.01     6370
  10     61.8     6010
  20     60.32     5220
从表1看出，随着到透光性部件5的硬化的时间的延长，显色性降低，色温度也未达到目标值的6000K。这认为是因为：由于到透光性部件5的硬化的时间延长，荧光体6沉淀，因此透光性部件5中的荧光体6不均匀，在此状态下，要波长变换从发光元件4发出的光，得不到所要求的显色性、色温度。
[实施例2]
以下，参照图3说明本发明的发光装置1B的实施例。
在实施例2，在发光装置1B中，关于基体2和框体3的构成，采用与实施例1相同的构成。
另外，关于荧光体6的密度，与实施例1同样，红色荧光体(La2O2S:Eu)为5.8g/cm3、绿色荧光体(BaMgAl10O17:Eu)为3.8g/cm3、蓝色荧光体(BaMgAl10O17:Eu、Mn)为3.8g/cm3。以发光装置1的射出的光的色温度达到6500K的方式，分别配合这3种荧光体6。
透光性部件5，使用硬化前的粘度为0.3、0.4、1.3、10、50、55Pa·s的硅酮树脂，将进行红色发光、绿色发光、蓝色发光的3种荧光体6添加在该硅酮树脂中，在通过搅拌使荧光体6均匀后，以被覆发光元件4的方式将透光性部件5填充在框体3的内部，放置5分钟后使其硬化。
对如此制作的发光装置1B，评价了相对于各个硅酮树脂的硬化前的粘度的色温度及显色性，评价结果列入表2。
表2
  树脂粘度[Pa·s]     显色性   色温度[K]
  55*     85.23   7220
  50     88.1   6922
  10     86.59   6562
  1.3     86.28   6253
  0.4     84.71   6009
  0.3     81.73   5809
*标记表示在本发明范围以外。
从表2看出，相对于本次的色温度的目标值6500K，在硅酮树脂的硬化前的粘度为0.3Pa·s的发光装置1B的情况下，出现相对于目标值6500K具有超过10％的误差的色温度偏移。此外，在硅酮树脂的硬化前的粘度为55Pa·s的发光装置1B的情况下，由于硅酮树脂的硬化前的粘度大，不能在硅酮树脂中均匀分散荧光体6，结果出现荧光体6的偏移，相对于色温度目标值6500K，出现具有超过10％的误差的色温度偏移。
而硅酮树脂的硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s的本发明的发光装置1，色温度的误差在10％以内，属于优良。
[实施例3]
在实施例3，在发光装置中，关于基体2和框体3的构成，采用与实施例1相同的构成。
关于荧光体6的密度，红色荧光体(La2O2:Eu)为5.8g/cm3、绿色荧光体((BaMgAl)10O12:Eu、Mn)为3.8g/cm3、蓝色荧光体((Sr、Ca、Ba、Mg)10(PO4)6O12:Eu)为3.8g/cm3。混合这3种荧光体6。
透光性部件5，使用硬化前的粘度为1.7Pa·s的硅酮树脂，以未硬化的状态，用真空脱泡器真空脱泡。在真空脱泡的硅酮树脂中，以荧光体的体积达到硅酮树脂的体积的1/30倍、1/24倍、1/18倍、1/15倍、1/12倍、1/6倍、1/5倍的方式，分别混合以在内部能够输出所要求的可见光的方式混合的荧光体6。即，在真空脱泡的硅酮树脂中，按荧光体和硅酮树脂的体积比率(荧光体∶硅酮树脂)，以达到1∶30、1∶24、1∶18、1∶15、1∶12、1∶6、1∶5的方式，分别混合荧光体6。然后，利用真空脱泡器，分别搅拌·真空脱泡含有荧光体6的硅酮树脂。
在平滑的玻璃板上，按0.8mm厚涂布含有上述荧光体的未硬化的硅酮树脂，在150℃加热10分钟，使其硬化，分别形成板状。从玻璃板上剥离这些硬化了的板状的硅酮树脂，用带传动压力机等冲裁模，将该板状的硅酮树脂分别形成所要求的形状，形成荧光体层。分别在发光元件4的上侧且以覆盖框体3的开口部的方式，配置这些荧光体层。如此，制作能够对被发光元件4的光激发的荧光体6所发的光进行混色、输出所要求的可见光的发光装置。
使如此制作的发光装置工作，利用积分球测定来自发光装置的总光束，同时求出色度坐标。另外，对于各发光装置，采用相同的激发光源。测定结果见表3。
表3
  荧光体∶硅酮树脂(体积比率) 总光束[1m] 与极大值的比率[％]
  1∶5*     2.29   0.776
  1∶6     2.52   0.854
  1∶12     2.81   0.953
  1∶15     2.95   1
  1∶18     2.79   0.946
  1∶24     2.46   0.834
  1∶30*     2.16   0.732
              *标记表示在本发明范围以外。
从表3可以看出，通过由含有上述荧光体的透光性部件构成的荧光体层的厚度定为0.3～1.5mm，同时所述荧光体的体积定为所述透光性部件的体积的1/24～1/6倍，能够利用荧光体高效率波长变换发光元件发出的光，能够高效率向发光装置的外部输出被荧光体波长变换的可见光。
另外，本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以进行种种变更。例如，通过在框体3的上面任意聚集从发光元件4射出的光，此外用软钎料或树脂粘合剂等接合用于扩散光的光学透镜或平板状的透光性的盖，能够按所要求的放射角度取光，同时改进对发光装置1、1A、1B的内部的耐浸水性，提高长期可靠性。此外，框体3的内周面3a，其断面形状也可以是平坦(直线状)的，此外，也可以是圆弧状(曲线状)的。在设定成圆弧状的情况下，能够普遍地反射发光元件4的光，向外部均匀放射取向性高的光。
此外，本发明的照明装置，不仅以达到规定的配置的方式设置多个发光装置1、1A、1B，而且也可以以达到规定的配置的方式设置1个发光装置1、1A、1B。
本发明，能够在不脱离其精神或主要特征的情况下以其它多种形式实施。因此，所述的实施方式，在各发明点上，只不过是单一的示例，本发明的范围是技术方案范围中所示的范围，不受说明书本文的任何限制。另外，属于技术方案范围的变形或变更，全部属于本发明范围内。

Claims (9)

1.一种发光装置(1、1A、1B)，其特征在于，
具有：
发光元件(4)，
基体(2)，其具有载置部(2a)，在该载置部(2a)的上面载置所述发光元件(4)，
框体(3)，其以围绕载置部(2a)的方式安装在基体(2)的上面，
透光性部件(5)，其以覆盖所述发光元件(4)的方式设在所述框体(3)的内侧，以及
荧光体(6)，其含在所述透光性部件(5)中，用于对从所述发光元件(4)发出的光进行波长变换；
其中，该透光性部件(5)，在硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s。
2.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述荧光体(6)，其密度为3.8g/cm3～7.3g/cm3。
3.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述荧光体(6a、6b)，由多种荧光体构成。
4.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述荧光体(6a、6b)中的最大比重的荧光体和最小比重的荧光体的比重比为3.5以下。
5.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：由含有所述荧光体(6)的透光性材料(5)构成的荧光体层的厚度为0.3～1.5mm，同时所述荧光体(6)的体积是所述透光性材料(5)的体积的1/24～1/6倍。
6.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述荧光体(6)的平均粒径为1～50μm。
7.如权利要求1所述的发光装置，其特征在于：所述发光元件(4)发出在450nm以下具有峰波长的光，所述透光性材料(5)由硅酮树脂或氟树脂构成。
8.一种发光装置的制造方法，其特征在于，包括以下工序：
在具有用于载置发光元件(4)的载置部(2a)的基体(2)的上面以围绕所述载置部(2a)的方式安装框体(3)的工序；
在所述载置部(2a)上载置发光元件(4)的工序；
使荧光体(6)均匀混入透光性部件(5)中、即硬化前的粘度为0.4Pa·s～50Pa·s的透光性部件(5)中，然后，覆盖所述发光元件(4)的表面地将透光性部件(5)配置在所述框体(3)的内侧后在10分钟以内使所述透光性部件(5)硬化的工序。
9.一种照明装置，其特征在于：以规定的配置方式设置权利要求1所述的发光装置(1、1A、1B)。
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