專利名稱：發(fā)光模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備發(fā)光二極管等發(fā)光元件的發(fā)光模塊。
背景技術(shù)：
近年來，從對(duì)環(huán)境的關(guān)心提高的角度出發(fā)，作為照明用具的光源，被期待省電的發(fā)光二極管(LED :Light Emitting Diode)備受矚目。作為使用了 LED的發(fā)出白色光的照明用具，已知有組合了 LED芯片和熒光體的結(jié)構(gòu)。在這樣的構(gòu)成中，LED芯片的光被熒光體進(jìn)行波長變換而向全方位射出，因此波長變換后的光的一部分再次返回LED芯片側(cè)而被吸收，變成熱而消失。其結(jié)果，來自LED芯片的光輸出效率下降。因而，設(shè)計(jì)出了具備使從LED芯片放射的光透射并且使從熒光體放射的可見光反射的波長選擇濾波層的發(fā)光裝置(參照專利文獻(xiàn)1、2)。由此，可以抑制從熒光體放射的可見光的一部分返回LED芯片側(cè)而被吸收的情況，可以防止光輸出效率的下降?！苍谙燃夹g(shù)文獻(xiàn)〕〔專利文獻(xiàn)〕〔專利文獻(xiàn)1〕日本特開2008-270707號(hào)公報(bào)〔專利文獻(xiàn)2〕日本特開2008-235827號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
然而，上述專利文獻(xiàn)I中記載的發(fā)光裝置，在LED芯片和波長選擇濾波層之間具有空氣層，由于LED芯片和空氣的折射率之差較大，因此LED芯片的光容易被關(guān)閉在LED芯片內(nèi)部。其結(jié)果，光輸出少，不能變成高亮度的發(fā)光裝置。此外，對(duì)于以玻璃覆蓋LED芯片的其他方式，發(fā)光層的表面積增大，因此不能成為高亮度的發(fā)光裝置。專利文獻(xiàn)2中記載的發(fā)光裝置，在LED芯片和波長選擇濾波層之間存在密封樹脂，來自LED芯片的光的輸出效率提高。另一方面，具有密封樹脂的發(fā)光裝置，與沒有密封樹脂的情況相比，LED芯片光向波長選擇濾波層入射時(shí)的角度(入射角)對(duì)波長選擇濾波層的透射率影響很大。特別地，入射角越大則光的透射率越低。其結(jié)果，不能成為高亮度的發(fā)光裝置。此外，專利文獻(xiàn)2中記載的發(fā)光裝置的密封樹脂較厚，因此在LED芯片光到達(dá)濾波層之前，光的散射及密封樹脂的吸收這點(diǎn)也會(huì)阻礙亮度提高。本發(fā)明鑒于這種狀況而完成，其目的在于，提供一種亮度高的發(fā)光模塊。為了解決上述問題，本發(fā)明一個(gè)方式的發(fā)光模塊，具備半導(dǎo)體發(fā)光元件；板狀的光波長變換構(gòu)件，以與半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面對(duì)置的方式設(shè)置，變換半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的波長；及濾波層，形成在板狀的光波長變換構(gòu)件的表面中的、與半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置的面和側(cè)面的至少任一個(gè)表面上，透射從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的光并且反射由光波長變換構(gòu)件進(jìn)行波長變換而得的光。半導(dǎo)體發(fā)光兀件，以使自正面方向±60度的范圍內(nèi)的射出光的能量相對(duì)于射出光的總能量的比例為80%以上的方式構(gòu)成。
按照該方式，利用濾波層透射從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的光且反射由光波長變換構(gòu)件進(jìn)行波長變換而得的光，因此向正面方向的光的輸出效率提高。此外，半導(dǎo)體發(fā)光元件的配光比較集中在正面，而且以與半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面對(duì)置的方式設(shè)置的光波長變換構(gòu)件為板狀，因此半導(dǎo)體發(fā)光元件的射出光和由光波長變換構(gòu)件變換了波長而得的變換光均容易朝向正面方向。因此，尤其可以提高發(fā)光模塊的正面方向的亮度。濾波層形成在光波長變換構(gòu)件的表面中的、與半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置的面上，可以進(jìn)一步具備粘接濾波層和半導(dǎo)體發(fā)光元件的粘接層。粘接層可以含有折射率為1. 3以上的材料。在濾波層和半導(dǎo)體發(fā)光元件之間為空氣層時(shí)，空氣層和半導(dǎo)體發(fā)光元件的折射率之差比較大，因此半導(dǎo)體發(fā)光元件的光輸出效率有改善的余地。因此，通過將濾波層和半導(dǎo)體發(fā)光元件用具有比空氣高的折射率的粘接層來粘接，可以提高半導(dǎo)體發(fā)光元件的光的輸出效率。 粘接層的厚度可以為O.1 μ m 100 μ m。右粘接層的厚度為O.1 μ m以上，則可以將濾波層和半導(dǎo)體發(fā)光元件進(jìn)行粘接。此外，若粘接層的厚度為100 μ m以下，則半導(dǎo)體發(fā)光元件的光在粘接層的側(cè)面不怎么擴(kuò)展地到達(dá)濾波層，而且透射率的下降也被抑制。濾波層可以被構(gòu)成使得半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光以入射角60度向該濾波層入射時(shí)的透射率為80%以上。由此,可以將很多從半導(dǎo)體發(fā)光兀件向正面方向射出的光導(dǎo)向光波長變換構(gòu)件。光波長變換構(gòu)件的未形成濾波層的面的至少一部分可以具有凹凸形狀。由此，光波長變換構(gòu)件的射出面的光輸出效率提高。凹凸形狀由多個(gè)溝槽構(gòu)成，溝槽的寬度可以為ΙμπΓ ΟΟΟμπκ深度可以為I μ πΓ ΟΟΟ μ m。由此，光波長變換構(gòu)件的射出面的光輸出效率進(jìn)一步提高。光波長變換構(gòu)件的、未形成所述濾波層的面的至少一部分的算術(shù)平均粗糙度Ra可以為lOOnnTlOOOnm。由此，光波長變換構(gòu)件的射出面的光輸出效率進(jìn)一步提高。當(dāng)將發(fā)光模塊中包含的半導(dǎo)體發(fā)光元件的個(gè)數(shù)記為N、將與各半導(dǎo)體發(fā)光元件的濾波層對(duì)置側(cè)的射出面的面積記為S、將與光波長變換構(gòu)件的半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置側(cè)的入射面的面積記為T時(shí)，可以滿足S彡T/N彡4XS。由此，可以將光波長變換構(gòu)件的發(fā)光面的面積限制為小，可以提高發(fā)光模塊的正面方向的亮度。光波長變換構(gòu)件，其厚度可以為ΙμπΓ ΟΟΟμπι。如果將光以入射角O度入射到所述濾波層入射時(shí)的透射率為50%的光的波長記為λ I〔nm〕、將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的峰值波長記為λ P〔nm〕，則所述濾波層被構(gòu)成使得滿足λρ彡λ I彡λρ+200〔ηπι〕。當(dāng)光以入射角O度入射到所述濾波層時(shí)的透射率為50%的光的波長λ I比半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的峰值波長λ P小時(shí)，從半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的多數(shù)光未被濾波層透射，到達(dá)光波長變換構(gòu)件的光減少。另一方面，當(dāng)透射率為50%的光的波長λ I比半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的峰值波長λρ+200ηπι大時(shí)，被光波長變換構(gòu)件進(jìn)行波長變換后的光中的、朝向?yàn)V波層的光未被濾波層充分地反射，因此未被反射的光直接朝向半導(dǎo)體發(fā)光元件，在此期間變換成熱。因而，濾波層以滿足λρ彡λ 彡λ ρ+200〔nm)的方式構(gòu)成，由此可以抑制無助于發(fā)光模塊的發(fā)光而變得無用的光的產(chǎn)生。需要說明的是，將以上的構(gòu)成要素的任意組合、本發(fā)明的內(nèi)容在方法、裝置、系統(tǒng)等之間變換而得到的方案作為本發(fā)明的實(shí)施方式也是有效的。
〔發(fā)明效果〕根據(jù)本發(fā)明，可以提供亮度高的發(fā)光模塊。


圖1是構(gòu)成本實(shí)施方式的車輛用前照燈裝置的燈具本體單元的示意構(gòu)造圖。圖2是表示本實(shí)施方式的燈具本體單元中包含的第2燈具單元的構(gòu)成的圖。圖3是表示第1實(shí)施方式的發(fā)光模塊的主要部分的剖面圖。圖4是表示第1實(shí)施方式的發(fā)光模塊的變形例的主要部分的剖面圖。圖5是表不適合本實(shí)施方式的LED芯片的配光分布的一例的圖。圖6是表示第2實(shí)施方式的發(fā)光模塊的主要部分的剖面圖。圖7是表示側(cè)面為錐形形狀的熒光體層的剖面圖。圖8是表示以往的濾波層的透射率的圖表。圖9是表示本實(shí)施方式的濾波層的透射率的圖表。圖10是表示入射角的定義的概要圖。圖11是表示濾波層的有無和種類不同的發(fā)光元件光的透射率的入射角度依賴性 的圖表。圖12是表示熒光體層的射出面經(jīng)溝槽加工而得到的凹凸形狀的主要部分剖面 圖。圖13是表示具有圖5中示出的配光分布的LED芯片的測定角度和累積光度比的 關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式以下，邊參照附圖邊對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)地說明。需要說明的是，在 附圖的說明中，對(duì)相同的要素附加相同的符號(hào)，適當(dāng)?shù)厥÷灾貜?fù)說明。近年來，一直在開發(fā)使用LED、LD (Laser Diode)的各種照明裝置。在這種照明裝 置中，有時(shí)需要高亮度的特性。例如，將以LED、LD為光源的發(fā)光模塊用于車輛的前大燈中 時(shí)，要求更高的高亮度化。因此，本發(fā)明人等為了實(shí)現(xiàn)發(fā)光模塊的高亮度化進(jìn)行了銳意地研 究，結(jié)果設(shè)計(jì)出由以下描述的實(shí)施方式代表的發(fā)光模塊的方案。〔車輛用前照燈裝置〕首先，作為后述的各實(shí)施方式中的發(fā)光模塊適合的用途，說明要求高亮度化的車 輛用前照燈裝置的概要。本實(shí)施方式的車輛用前照燈裝置，具備照射可以形成遠(yuǎn)光燈用配 光圖案的一部分區(qū)域的光的燈具單元、和控制該燈具單元的光的照射狀態(tài)的照射控制部。 而且，照射控制部對(duì)光的照射狀態(tài)進(jìn)行控制，使遠(yuǎn)光燈用配光圖案的一部分區(qū)域由至少在 車寬度方向被分成多個(gè)的部分區(qū)域來形成。此外，將與各部分區(qū)域?qū)?yīng)的照射光的光度分 別進(jìn)行調(diào)整，將遠(yuǎn)光燈照射模式和日間亮燈照射模式進(jìn)行切換，形成適合遠(yuǎn)光燈照射模式 的光度分布和適合日間亮燈照射模式的光度分布。需要說明的是，各實(shí)施方式的發(fā)光模塊 不僅可以適用于形成遠(yuǎn)光燈用配光圖案的燈具單元，也可以適用于形成近光燈用配光圖案 的燈具單元。圖1是構(gòu)成本實(shí)施方式的車輛用前照燈裝置的燈具本體單元的示意構(gòu)造圖。本實(shí)施方式的車輛用前照燈裝置在車輛的前部的車寬度方向兩端包括一對(duì)燈具本體單元。而且，通過使從左右的燈具本體單元照射的配光圖案在車輛的前方重疊，由此完成作為車輛用前照燈裝置的照射。圖1表示左右的燈具本體單元中配置在右側(cè)的燈具本體單元10的構(gòu)成。圖1中，為了容易地理解，顯示了將燈具本體單元10用水平面截?cái)嗖纳戏接^察到的剖面圖。需要說明的是，在左側(cè)配置的燈具本體單元與在右側(cè)配置的燈具本體單元10為左右對(duì)稱的構(gòu)造，基本構(gòu)造是相同的。因此，對(duì)在右側(cè)配置的燈具本體單元10進(jìn)行說明，由此省略在左側(cè)配置的燈具本體單元的說明。此外，以下為便于說明，有時(shí)將燈具的光照射的方向作為車輛前方(前側(cè))、將其相反側(cè)作為車輛后方(后側(cè))進(jìn)行說明。燈具本體單元10具有透光罩12、燈主體14、延長部16、第I燈具單元18、和第2燈具單元20。燈主體14利用樹脂等成型為具有細(xì)長開口部的杯型。透光罩12利用具有透光性的樹脂等成型，以堵塞燈主體14開口部的方式安裝在燈主體14上。這樣，利用燈主體14和透光罩12形成實(shí)質(zhì)上為封閉空間的燈室，在該燈室內(nèi)配置延長部16、第I燈具單元18、和第2燈具單元20。延長部16具有用于透過來自第I燈具單元18和第2燈具單元20的照射光的開 口部，固定在燈主體14上。第I燈具單元18比第2燈具單元20配置在車輛的車寬度方向的更外側(cè)。第I燈具單元18是所謂拋物線型的燈具單元，形成后述的近光燈用配光圖案。第I燈具單兀18具有反光鏡22、光源燈泡24、和遮光罩26。反光鏡22形成為杯型，在中央設(shè)置有插通孔。在本實(shí)施方式中，光源燈泡24利用鹵素?zé)舻染哂袩艚z的白熾燈構(gòu)成。需要說明的是，光源燈泡24也可以采用放電燈等其他類型的光源。光源燈泡24以向內(nèi)部突出的方式插通在反光鏡22的插通孔中，固定在反光鏡22上。反光鏡22為將光源燈泡24照射的光向車輛前方反射而形成有內(nèi)表面的曲面。遮光罩26阻斷從光源燈泡24向車輛前方直接行進(jìn)的光。第I燈具單元18的構(gòu)成是公知的，因而省略關(guān)于第I燈具單元18的詳細(xì)說明。需要說明的是，作為第I燈具單元18的光源可以使用后述的發(fā)光模塊。圖2是表示本實(shí)施方式的燈具本體單元10中包含的第2燈具單元20的構(gòu)成的圖。在圖2中，示出了將第2燈具單元20用水平面截?cái)嗖纳戏接^察到的剖面圖。第2燈具單元20具備支架28、投影透鏡30、發(fā)光模塊32、和散熱器38。第2燈具單元20是照射出可以形成遠(yuǎn)光燈用配光圖案的全部或一部分區(qū)域的光的燈具單元。即，當(dāng)?shù)?燈具單元20為遠(yuǎn)光燈照射模式時(shí)，在由第I燈具單元18形成的近光燈用配光圖案上部形成遠(yuǎn)光燈用配光圖案。通過將遠(yuǎn)光燈用配光圖案增加在近光燈用配光圖案中，整體的照射范圍變廣，遠(yuǎn)方能見性能也提高。此外，當(dāng)?shù)?燈具單元20為日間亮燈照射模式時(shí)單獨(dú)地照射光，由此作為用于在日間等使對(duì)向車輛、行人等容易識(shí)別本車存在的日間亮燈照射燈、即所謂的日間行車燈(DRL)來發(fā)揮功能。關(guān)于投影透鏡30，由前方側(cè)表面為凸面、后方側(cè)表面為平面的平凸非球面透鏡構(gòu)成，其后側(cè)焦點(diǎn)面上形成的光源像以反轉(zhuǎn)像投影在燈具前方假想的鉛直屏幕上。投影透鏡30安裝在形成為筒狀的支架28 —方的開口部上。需要說明的是，發(fā)光模塊32是與以下所示的各實(shí)施方式的發(fā)光模塊對(duì)應(yīng)的。(第I實(shí)施方式)〔發(fā)光模塊〕圖3是表示第I實(shí)施方式的發(fā)光模塊的主要部分的剖面圖。發(fā)光模塊40具備作為半導(dǎo)體發(fā)光兀件的LED芯片42、板狀的突光體層44和濾波層46。所述板狀突光體層44以與LED芯片42的發(fā)光面42a對(duì)置的方式設(shè)置，變換LED芯片42發(fā)出的光的波長。所述濾波層46，形成在板狀熒光體層44的表面中的、與LED芯片42對(duì)置的面44a上，透射從LED芯片42射出的光并且反射由熒光體層44進(jìn)行波長變換后的光。需要說明的是，本實(shí)施方式的發(fā)光模塊40在LED芯片42和濾波層46的間隙中形成了空氣層48。作為LED芯片42，可以舉出在未圖示的安裝基板上由倒裝法安裝的倒裝芯片型LED、立式LED等。熒光體層44作為將對(duì)置的LED芯片42發(fā)出的光進(jìn)行波長變換而射出的光波長變換構(gòu)件發(fā)揮功能。圖4是表示第I實(shí)施方式的發(fā)光模塊的變形例的主要部分的剖面圖。發(fā)光模塊50中，使用CAN型LD52作為半導(dǎo)體發(fā)光元件，除此之外與前述的發(fā)光模塊40相同。圖5是表不適合本實(shí)施方式的LED芯片的配光分布的一例的圖。圖5中，在照射方向-90°到90°的范圍示出了將LED芯片的正面方向的光度記為100時(shí)的相對(duì)值。圖 13是表示具有圖5中示出的配光分布的LED芯片的測定角度與累積光度比之間的關(guān)系的圖。圖13中示出的所謂累積光度比，表示在將從LED芯片的正面方向(O度)向正橫向(90度)每隔10度測得的光度加在一起的值設(shè)為100時(shí)的、至各測定角度時(shí)的光度的累積值的比率。例如，在將測定角度X (10、20、…80、90)時(shí)的光度設(shè)為Ix時(shí)，至測定角度60度時(shí)的累積光度比R6tl由下式表示。1^0=(1()+1^^..+16())/ (Iq+Iid+…+I8Q+Igo)本實(shí)施方式的LED芯片的至測定角度60時(shí)的累積光度比R6tl超過80%而達(dá)到88.7%。這樣,本實(shí)施方式的半導(dǎo)體發(fā)光兀件被構(gòu)成為使得自正面方向±60度范圍內(nèi)的射出光的能量相對(duì)于射出光的總能量的比例在80%以上。需要說明的是，半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光波長并非僅是可見光的范圍，也可以是紫外光的范圍。此外，由于半導(dǎo)體發(fā)光元件的定向性越高則透過濾波層46的光就變得越多，因此從提高發(fā)光模塊亮度的觀點(diǎn)出發(fā)，按LD、立式LED、倒裝芯片型LED的順序優(yōu)選適用?！补獠ㄩL變換構(gòu)件〕在光波長變換構(gòu)件中使用的材料，可以舉出分散了粉末熒光體而得的樹脂組合物、玻璃組合物、后述的熒光陶瓷。特別地，作為無機(jī)材料的熒光陶瓷，容易成型為多種形狀、進(jìn)行精度高的加工。因此，熒光陶瓷尤其是在作為板狀的光波長變換構(gòu)件利用時(shí)是適合的。由熒光體構(gòu)成的陶瓷(熒光體燒結(jié)體)是被稱為所謂發(fā)光陶瓷、或熒光陶瓷的陶瓷，可以通過對(duì)屬于被藍(lán)色光激發(fā)的突光體的YAG (Yttrium Aluminum Garnet)粉末制成的陶瓷還子進(jìn)行燒結(jié)而獲得。這種波長變換陶瓷的制造方法是公知的，因此省略詳細(xì)的說明。如此得到的光波長變換陶瓷，例如與粉末狀的熒光體不同，可以抑制在粉末表面的光擴(kuò)散，半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的損失非常地小。需要說明的是，燒結(jié)的熒光體不限于可被藍(lán)色光激發(fā)的熒光體，例如可以是被近紫外光、紫外光激發(fā)的熒光體。光波長變換構(gòu)件的厚度，考慮作為發(fā)光模塊所必要的光的顏色、亮度、組合的LED芯片的種類等適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。例如，若厚度為Iym以上，則可以將LED芯片發(fā)出的光進(jìn)行充分地波長變換。此外，若厚度為1000 μ m以下，則可以使LED芯片的光充分地透射。光波長變換構(gòu)件的折射率優(yōu)選1. 2 3. O。光波長變換構(gòu)件可以由單一成分或多種成分構(gòu)成，是板狀即可。
例如，可以舉出(i)在有機(jī)硅樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等的熱固化性樹脂中混合熒光體，成型為板狀；(ii)在丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚烯烴、聚苯乙烯、環(huán)烯烴、PVC等的熱塑性樹脂中混合熒光體，成型為板狀； (iiia)熔融二氧化硅、溶融石英、鋁酸鈣玻璃、鈮酸鋰、方解石、氧化鈦、鈦酸鍶、氧化鋁、氟化鋰、氧化釔、氧化鎂、氧化鋯、氟化鎂、氟化鈣、氟化鈉、氟化鋇、氟化鉛、碘化鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化銀、氯化鉈、溴化鉈鹽、溴化鉀、溴化銀、溴化鉈、碘化鉀、溴化鈰、碘化鈰；(iiib)在石英玻璃、鈉鈣玻璃、光學(xué)玻璃等的氧化物玻璃、氟化物玻璃、硫系玻璃、等的透明無機(jī)物中混合熒光體，成型為板狀，(iv)對(duì)YAG (釔鋁石榴石)、TAG (鋱鋁石榴石)、硅酸鹽系、SiAlON等熒光體粉末進(jìn)行煅燒制成板狀。此外，光波長變換構(gòu)件若在至少一個(gè)以上的發(fā)光元件上設(shè)置即可。此外，光波長變換構(gòu)件可以在多個(gè)發(fā)光元件上分別設(shè)置。此外，光波長變換構(gòu)件可以在多個(gè)發(fā)光元件上一體地設(shè)置。另外，在多個(gè)發(fā)光元件中設(shè)置一體的光波長變換構(gòu)件時(shí)，光波長變換構(gòu)件的厚度不一樣也可以。例如，以與多個(gè)發(fā)光元件對(duì)置的方式配置一個(gè)光波長變換構(gòu)件時(shí)，可以減小光波長變換構(gòu)件的、與發(fā)光元件間的間隙區(qū)域?qū)χ貌糠值暮穸??！矠V波層〕前述的濾波層46，優(yōu)選適當(dāng)設(shè)計(jì)成可選擇性地透射所需波長的光的所謂光學(xué)薄膜。濾波層46是通過將折射率不同的材料交替地層疊而多層化得到的、例如作為分色鏡發(fā)揮功能的濾波層。構(gòu)成濾波層46的各層通過蒸鍍、濺射而形成。本實(shí)施方式的濾波層46以透射藍(lán)色光、反射黃色光的方式設(shè)置。需要說明的是，濾波層46當(dāng)然不限于上述的濾波層，例如可以采用長波通濾光器、短波通濾光器、或帶通濾光器。由這種光學(xué)薄膜構(gòu)成的濾波層46在將板狀的熒光體層44進(jìn)行光學(xué)研磨而得的面上成膜。需要說明的是，濾波層46當(dāng)然也可以在粗糙化面、凹凸面上成膜。本實(shí)施方式的發(fā)光模塊40,利用濾波層46透射從LED芯片42射出的光且反射由熒光體層44進(jìn)行波長變換而得的光，因此光向正面方向的輸出效率提高。此外，LED芯片42的配光比較集中于正面，以與LED芯片42的發(fā)光面42a對(duì)置的方式設(shè)置的熒光體層44為板狀，LED芯片42的射出光和由熒光體層44變換了波長的變換光容易一起朝向正面方向。因此，尤其可以提高發(fā)光模塊40的正面方向的亮度。帶通濾光器可組合電介質(zhì)的薄膜而構(gòu)成。電介質(zhì)的薄膜的成膜方法使用各種公知的方法制作。作為這樣的方法，例如可以使用氣刀涂布、刮刀涂布、棒式涂布、刀式涂布、逆輥涂布、轉(zhuǎn)移涂布、凹印涂布、輕觸式涂布、流延涂布、噴霧涂布、簾幕式涂布、壓延涂布、電沉積涂覆、擠壓涂布、旋涂、真空鍍敷法等。帶通濾光器可以組合低折射率和高折射率的電介質(zhì)的薄膜來制作。例如，作為實(shí)現(xiàn)低折射率的電介質(zhì)的物質(zhì)，可以舉出CaF (折射率1. 23)、LiF (折射率1. 36),MgF2 (折射率1.38)、Si02 (折射率1.46)LaF3 (折射率1. 59)。此外，作為實(shí)現(xiàn)高折射率的電介質(zhì)的物質(zhì)，可以舉出NdF3 (折射率1. 60)、Al2O3 (折射率1. 63)、CeF3 (折射率1. 63)、MgO (折射率1. 70),BiF3 (折射率1. 74)、PbF2 (折射率1. 75)、Be0 (折射率1. 82)、Sc203 (折射率1. 86)、Pr6O11 (折射率1. 92),La2O3 (折射率1. 95),Nd2O3 (折射率 2. 00),HfO2 (折射率 2. 09),CeO2(折射率 2. 20),ZrO2 (折射率 2. 03)、0H_5 (Zr02+Ti02 :折射率 2. 09),Ta2O5 (折射率 2. 14)、0S-50 (Ti3O5 :折射率 2. 24)、Sb2O3 (折射率 2. 29)、PbCl2 (折射率 2. 30)。濾波層的入射面的最表層可以是高折射率的電介質(zhì)薄膜，也可以是低折射率的電介質(zhì)薄膜。需要說明的是，從耐久性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選SiO2等膜硬度高的物質(zhì)。(第2實(shí)施方式)圖6是表示第2實(shí)施方式的發(fā)光模塊的主要部分的剖面圖。本實(shí)施方式的發(fā)光模塊60與第I實(shí)施方式的發(fā)光模塊相比，進(jìn)一步具備粘接濾波層46和LED芯片42的粘接層54，這點(diǎn)存在很大差異。粘接層54由折射率為1. 3以上的透光性材料構(gòu)成。具體來講，優(yōu)選氟系粘接劑、二甲基硅酮、雙酚A型環(huán)氧樹脂、TiO2系溶膠凝膠劑等。如第I實(shí)施方式的發(fā)光模塊那樣,在濾波層46和LED芯片42之間為空氣層48時(shí)， 空氣層48和LED芯片42的折射率之差比較大，因而LED芯片42的光輸出效率存在改善的余地。通過將濾波層46和LED芯片42用具有比空氣高的折射率的粘接層54進(jìn)行粘接，可以提高LED芯片42的光輸出效率。其結(jié)果，還可以提高發(fā)光模塊的亮度。上述的各實(shí)施方式的發(fā)光模塊中，濾波層46的成膜位置僅形成在熒光體層44的表面中的、與LED芯片42對(duì)置的面44a上，但濾波層的成膜位置不限于該構(gòu)成。例如，可以僅在熒光體層44的表面中的側(cè)面成膜，或者在熒光體層44的表面中的側(cè)面和與LED芯片42對(duì)置的面44a兩者成膜。在將濾波層46于側(cè)面成膜時(shí)，考慮亮度提高的效果和制造容易性，并非在全部側(cè)面將濾波層成膜，可以僅在一部分的側(cè)面上將濾波層成膜。上述的各實(shí)施方式的熒光體層44可以是長方體，長方體的側(cè)面也可以為錐形形狀。圖7表示側(cè)面為錐形形狀的熒光體層56的剖面圖。需要說明的是，錐形形狀是以從熒光體層56的入射面56a朝著射出面56b擴(kuò)展的方式形成。通過使側(cè)面為這種錐形形狀，透射濾波層46的光難以從側(cè)面射出，可以增加從作為熒光體層56正面的射出面56b射出的光束。此外,在突光體層44、突光體層56的表面中的、未成膜濾波層46的表面形成防反射膜，也可以施以粗糙化或凹凸加工。作為防反射膜，例如可以舉出將熒光體層的射出面進(jìn)行鏡面研磨后將多層電解質(zhì)膜成膜而得到的膜。此外，作為表面的粗糙加工，例如可以舉出以未形成濾波層的面的至少一部分的算術(shù)平均粗糙度Ra達(dá)到IOnnTlOOOnm的方式用研磨機(jī)進(jìn)行加工的方法。需要說明的是，優(yōu)選地可以進(jìn)行表面的粗糙化加工以使算術(shù)平均粗糙度Ra為IOOnm以上。此外，作為表面的凹凸加工，例如可以舉出在未形成濾波層的面利用切塊機(jī)(dicer)形成多個(gè)溝槽的方法。形成的溝槽的線寬度為ΙμπΓ ΟΟΟμπι、深度為I μ πΓ ΟΟΟ μ m左右。這樣地，通過在熒光體層的表面形成防反射膜或者對(duì)表面進(jìn)行加工，熒光體層的射出面的光輸出效率進(jìn)一步提高。需要說明的是，作為凹凸加工，除了利用切塊機(jī)的研削加工以外，還可以適當(dāng)?shù)厥褂眉す饧庸ぁ娚凹庸?、干法蝕刻加工、濕法蝕刻加工等。接著，以使用了藍(lán)色發(fā)光LED芯片和黃色發(fā)光熒光體的白色發(fā)光模塊為例，進(jìn)一步對(duì)適合的濾波特性進(jìn)行說明。當(dāng)濾波層46為多層膜時(shí)，如果光傾斜地入射，則通常來講透射/反射特性向(與垂直地入射的情況相比)短波長方向移動(dòng)。換言之，與在光垂直地向?yàn)V波層入射時(shí)透射率(或反射率)驟變的波長相比，光傾斜地向?yàn)V波層入射時(shí)透射率(或反射率)驟變的波長向短波長側(cè)移動(dòng)。圖8是表示以往的濾波層的透射率的圖表。圖9是表示本實(shí)施方式的濾波層的透射率的圖表。圖10是表示入射角的定義的概要圖。需要說明的是，圖8和圖9示出了從LED芯片42射出的光(波長42(T480nm)以圖10中示出的入射角Θ (0、30、60度)從折射率1. 4的粘接層54向?yàn)V波層46入射時(shí)的透射率T。對(duì)于圖8中示出的濾波層，隨著入射角Θ增大，透射率高的波長區(qū)域向短波長側(cè)移動(dòng)。特別地，在入射角60度時(shí)，藍(lán)色LED芯片的發(fā)光光譜的波長區(qū)域的透射率T降低到46%。因此，在藍(lán)色LED芯片的射出光中，特別地，以大的入射角向?yàn)V波層46入射的光中的多數(shù)被反射，到達(dá)熒光體層的光減少。其結(jié)果，從更有效地利用藍(lán)色LED芯片的射出光的觀點(diǎn)出發(fā)，具有進(jìn)一步改良的余地。
因此，想到了具有圖9中示出的特性的濾波層。在圖9中示出的濾波層，隨著入射角Θ增大透射率高的波長區(qū)域向短波長側(cè)移動(dòng)，這點(diǎn)與圖8中示出的濾波層相同。然而，圖9中示出的濾波層，考慮隨著入射角Θ的增大，透射率高的波長區(qū)域向短波長側(cè)移動(dòng)這點(diǎn)，以入射角O度的透射/反射特性(圖9中示出的線LI’)比以往的濾波層的入射角O度的透射/反射特性(圖8中示出的線LI)向長波長側(cè)移動(dòng)15nm的方式構(gòu)成。圖11是表示濾波層的有無和種類不同的發(fā)光元件光的透射率的入射角度依賴性的圖表。需要說明的是，關(guān)于透射率，對(duì)從折射率1.4的粘接層朝向?yàn)V波層的光進(jìn)行了計(jì)算。如圖11所示，對(duì)于本實(shí)施方式的濾波層，即使LED芯片的光以入射角60度到達(dá)濾波層時(shí)，濾波層的透射率仍達(dá)到90%以上。需要說明的是，通過進(jìn)一步加大移動(dòng)量，可以使入射角60度以上的LED芯片的光的透射率提高。相反地，入射角O度時(shí)的、透射率高的波長區(qū)域與熒光波長區(qū)域(490nnT780nm)的一部分重疊，因而反射性能下降。因此，本發(fā)明人等為了使光輸出效率最大化，考慮了 LED芯片的配光的定向性、LED芯片光的波長、突光的波長平衡,發(fā)現(xiàn)優(yōu)選在LED芯片射出光中的、對(duì)濾波層的更為透射的入射角在± 60度范圍的光(相當(dāng)于LED芯片的射出光的總能量的90%)的濾波層。需要說明的是，濾波層可以以半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光以入射角60度向?yàn)V波層入射時(shí)的透射率達(dá)到80%以上的方式構(gòu)成。由此，可以將很多從半導(dǎo)體發(fā)光元件向正面方向射出的光導(dǎo)向突光體層。此外，如果將光以入射角O度向?yàn)V波層46入射時(shí)的透射率達(dá)到50%的光的波長(有多個(gè)時(shí)波長大的一方)記為λ I〔nm〕、將LED芯片42發(fā)出的光的峰值波長記為λρ〔nm〕，則本實(shí)施方式的濾波層46以滿足λρ彡λ I ^ λ p+200〔nm〕的方式構(gòu)成。具體來講，本實(shí)施方式中，LED芯片42發(fā)出的光的峰值波長λ P約為450nm，光以入射角O度向?yàn)V波層46入射時(shí)的透射率達(dá)到50%的光的波長λ I約為550nm，滿足上述式的關(guān)系。透射率達(dá)到50%的光的波長λ I小于LED芯片42的峰值波長λ ρ時(shí)，很多從LED芯片42射出的光未透射濾波層46而到達(dá)熒光體層44的光減少。另一方面，透射率達(dá)到50%的光的波長λ I大于LED芯片42發(fā)出的光的峰值波長λ p+200nm時(shí)，由熒光體層44波長變換而得的光中的、朝向?yàn)V波層46的光在濾波層46的表面未被充分地反射，因此未被反射的光在直接朝向LED芯片42時(shí)變換成熱。因此，將濾波層46以滿足λ ρ < λ I < λ ρ+200(nm)的方式構(gòu)成，由此可以抑制無助于發(fā)光模塊的發(fā)光而變?yōu)闊o用的光的產(chǎn)生。需要說明的是，優(yōu)選將濾波層46以滿足λρ+50 (nm)彡λ I彡λ p+200 (nm)的方式構(gòu)成即可。更優(yōu)選將濾波層46以滿足λ p+100 (nm) ^ λ I ^ λ p+150 (nm)的方式構(gòu)成即可。此外,在上述各實(shí)施方式中，濾波層46若在LED芯片42發(fā)出的光的光軸上則設(shè)置在何處無妨，例如可以形成在LED芯片內(nèi)的發(fā)光層的正上方、在LED芯片的正上方。優(yōu)選地，設(shè)置在熒光體層44的入射側(cè)，由此可以在熒光體層44的內(nèi)部高效地反射經(jīng)波長變換而得的光。以下，參照各實(shí)施例對(duì)組合上述各種構(gòu)成得到的發(fā)光模塊的亮度進(jìn)行說明?！矊?shí)施例〕
(實(shí)施例1-廣實(shí)施例1-3)在本實(shí)施例中，在圖3或圖4中示出的發(fā)光模塊，將半導(dǎo)體發(fā)光元件按類型的亮度進(jìn)行比較。比較例I的發(fā)光模塊，半導(dǎo)體發(fā)光元件為倒裝芯片(FC)型LED，不具備濾波層。實(shí)施例1-1的發(fā)光模塊，半導(dǎo)體發(fā)光元件是FC型LED，具備濾波層。實(shí)施例1-2的發(fā)光模塊，半導(dǎo)體發(fā)光元件是立(VC)式LED，具備濾波層。實(shí)施例1-3的發(fā)光模塊，半導(dǎo)體發(fā)光元件是LD，具備濾波層。需要說明的是，比較例和各實(shí)施例的發(fā)光模塊的熒光體層，是分散粉末熒光體而得的玻璃組合物，厚度是150 μ m。表I匯總了比較例I和實(shí)施例1-f 1-3的發(fā)光模塊的構(gòu)成和亮度的表。〔表I〕
比較例1實(shí)施例1-1實(shí)施例1-2實(shí)施例1-3發(fā)光兒件類增FCFCVCLD過濾)J無有(底面〉有(底面)有(底面)熒光體層材質(zhì)玻璃玻璃玻璃玻璃_ [/i m]150150150150亮度100105110120如實(shí)施例l-fl-3所示，通過設(shè)置濾波層，與比較例相比亮度提高了。特別地，具備定向性高的LD的實(shí)施例1-3的發(fā)光模塊比比較例I的發(fā)光模塊的亮度提高了 20%。(實(shí)施例2-1、實(shí)施例2-2)本實(shí)施例中，對(duì)是否優(yōu)選將濾波層在熒光體層的任一個(gè)面上成膜進(jìn)行研究。實(shí)施例2-1的發(fā)光模塊僅在熒光體層的側(cè)面成膜濾波層。實(shí)施例2-2的發(fā)光模塊，在熒光體層的側(cè)面和底面成膜濾波層。需要說明的是，其他構(gòu)成與比較例I和實(shí)施例1-ι相同。表2匯總了比較例I和實(shí)施例1-1、2-1、2-2的發(fā)光模塊的構(gòu)成和亮度?！脖?〕
比較倒I實(shí)施倒1-1實(shí)施例2-1實(shí)施例 2-2mtmmmFCFOFCFC過濾w七Ii UlIiIlO/if (側(cè) _—)4i (底爾+側(cè)面) 光體W材質(zhì)玻璃玻璃玻璃玻璃W 度[JU m]150150150150 度100105103108如實(shí)施例1-1、2-1、2_2所示，通過在熒光體層的表面形成濾波層，發(fā)光模塊的亮度提高。此外，如實(shí)施例2-2所示，通過在與熒光體層的LED芯片對(duì)置側(cè)的面(底面)和側(cè)面設(shè)置濾波層，可以反射從熒光體層向LED芯片的熒光，并且抑制從熒光體層的側(cè)面向外部射出的光，發(fā)光模塊的亮度進(jìn)一步提高。
(實(shí)施例3-1、實(shí)施例3-2)在本實(shí)施例中，對(duì)熒光體層的種類進(jìn)行研究。實(shí)施例3-1的發(fā)光模塊，具備將粉末熒光體分散在雙酚A型環(huán)氧樹脂而得到的樹脂板熒光體層。實(shí)施例3-2的發(fā)光模塊具備將熒光體燒結(jié)而得的陶瓷熒光體層。比較例3-1的發(fā)光模塊具備將粉末熒光體分散在二甲基硅酮樹脂中得到的樹脂膜熒光體層。比較例3-2的發(fā)光模塊具備實(shí)施例3-1的樹脂板熒光體層，但不將濾波層成膜。表3匯總了比較例3-1、3-2和實(shí)施例3_1、3_2的發(fā)光模塊的構(gòu)成和亮度?！脖?〕
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光模塊，其特征在于，包括 半導(dǎo)體發(fā)光元件， 板狀的光波長變換構(gòu)件，以與所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的發(fā)光面對(duì)置的方式設(shè)置，變換所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的波長，以及 濾波層，形成在所述板狀的光波長變換構(gòu)件的表面中的、與所述半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置的面和側(cè)面的至少任一個(gè)表面上，使從所述半導(dǎo)體發(fā)光元件射出的光透射，并且反射由光波長變換構(gòu)件進(jìn)行波長變換后的光； 所述半導(dǎo)體發(fā)光兀件被構(gòu)成使得自正面方向±60度范圍內(nèi)的射出光的能量相對(duì)于射出光的總能量的比例為80%以上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光模塊，其特征在于， 所述濾波層被形成在所述光波長變換構(gòu)件的表面中的、與所述半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置的面上； 本發(fā)光模塊還包括粘接所述濾波層和所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的粘接層； 所述粘接層含有折射率為1. 3以上的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)光模塊，其特征在于， 所述粘接層的厚度為O.1 μ πΓ ΟΟ μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 所述濾波層被構(gòu)成使得所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光以入射角60度向該濾波層入射時(shí)的透射率為80%以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 所述光波長變換構(gòu)件的、未形成所述濾波層的面的至少一部分具有凹凸形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 所述凹凸形狀由多個(gè)溝槽構(gòu)成； 所述溝槽的寬度為I μ πΓ ΟΟΟ μ m,深度為I μ πΓ ΟΟΟ μ m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 所述光波長變換構(gòu)件的、未形成所述濾波層的面的至少一部分的算術(shù)平均粗糙度Ra為 100nm 1000nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 當(dāng)將發(fā)光模塊中包含的所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的個(gè)數(shù)記為N，將與各所述半導(dǎo)體發(fā)光元件的濾波層對(duì)置側(cè)的射出面的面積記為S，將與所述光波長變換構(gòu)件的半導(dǎo)體發(fā)光元件對(duì)置側(cè)的入射面的面積記為T時(shí)，滿足S < T/N < 4XS。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 所述光波長變換構(gòu)件的厚度為I μ πΓ ΟΟΟ μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1 9中任一項(xiàng)所述的發(fā)光模塊,其特征在于， 將光以入射角O度入射到所述濾波層時(shí)的透射率為50%的光的波長記為λ I (nm)，將所述半導(dǎo)體發(fā)光元件發(fā)出的光的峰值波長記為λ P (nm)時(shí)， 所述濾波層被構(gòu)成使得滿足X P <λ p+200 (nm)。
全文摘要
一種發(fā)光模塊(40)，其具備LED芯片(42)、板狀熒光體層(44)、和濾波層(46)。所述板狀熒光體層(44)以與LED芯片(42)的發(fā)光面42a對(duì)置的方式設(shè)置，將LED芯片(42)發(fā)出的光的波長進(jìn)行變換。所述濾波層(46)形成在熒光體層(44)的表面中的與LED芯片(42)對(duì)置的面和側(cè)面的至少任一個(gè)表面上，透射從LED芯片(42)射出的光且反射由熒光體層(44)進(jìn)行波長變換而得的光。濾波層(46)以使自正面方向±60度范圍內(nèi)的射出光的能量相對(duì)于射出光的總能量的比例為80%以上的方式構(gòu)成。
文檔編號(hào)H01L33/50GK103026515SQ20118003646
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月26日
發(fā)明者小松隆明, 堤康章, 大長久芳 申請(qǐng)人:株式會(huì)社小糸制作所