CN102047511A

CN102047511A - 发光装置

Info

Publication number: CN102047511A
Application number: CN2009801189766A
Authority: CN
Inventors: 泽村诚; 伊藤茂稔; 蛭川秀一
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2008-05-26
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2011-05-04
Also published as: US20110068679A1; WO2009145141A1; JPWO2009145141A1; US8212467B2

Abstract

本发明提供一种发光装置，其通过抑制生产率的下降，能够降低制造成本。该发光装置具备：发光元件(11)、密封发光元件(11)的帽(20)、被覆帽(20)的上面的光转换构造部(16)。帽(20)包含：具有用于取出从发光元件(11)射出的光的孔的基部(14)、和覆盖于孔的玻璃部(15)。玻璃部(15)设置于基部(14)的外侧，光转换构造部(16)设置于玻璃部(15)的外侧。

Description

发光装置

技术领域

本发明涉及一种通过使发光元件和光转换构造部组合而成的发光装置。

背景技术

目前，作为替代荧光灯的照明装置，使用发光二极管(LED)、半导体激光元件等的固体照明的研究正在盛行。这些固体照明是不使用对人体有害的水银的无汞发光装置，因此作为环保的装置越来越受到关注。

图11是表示目前的使用半导体激光元件的发光装置的一方式的剖面图。

目前的发光装置，如图11所示，通过将安装有半导体激光元件31的基架32装配于底座33上，再从其上将帽34焊接于底座33进行密封而制作。帽34具有拥有用于取出光的孔的基部和堵塞该孔的玻璃部35，玻璃部35安装于基部的内侧。

图12是表示目前的使用半导体激光元件的发光装置的另外一方式的剖面图。图12所示的发光装置是在图11的发光装置进一步赋予波长转换元件功能等的发光装置。即，图12所示的发光装置是在玻璃部的表面设置有具有波长转换元件功能等功能的功能性膜的构造。该发光装置通过将安装有半导体激光元件61的基架62焊接于基座63上，再将帽64焊接于该基座63上，由此密封半导体激光元件而得以制作。

该帽64具有基部和堵塞该孔的玻璃部65，所述基部具有用于取出光的孔，玻璃部65安装于帽64的基部的内侧。另外，在玻璃部65的表面配置有波长转换元件66及功能性膜67，该功能性膜67是通过特定波长的光的入射而具有光触媒效果的膜。

由于采用上述的构造，从半导体激光元件61射出的光68的一部分通过波长转换元件66进行波长转换，通过被波长转换后的光，在功能性膜67的表面得到光触媒效果。利用该光触媒效果，能够将异物附着于发光装置的封装的表面而使发光装置特性恶化得以抑制。

专利文献1：(日本)国际公开第2005/088787号小册子

但是，所述的发光装置存在如下问题，即，由于在玻璃部上安装含有荧光体的树脂模、波长转换元件、及功能性膜这样的构造物时，对玻璃部施加压力，而使玻璃部落到半导体激光元件上之虞存在，由此造成在发光装置的制造工序中生产率下降。目前的发光装置，从帽中的气密性的保持、帽的简单制造来看，需要在基部的下方设置玻璃部。

发明内容

本发明是鉴于如所述的现状而开发的，其目的是提供一种通过抑制制造工序中的生产率的下降而降低制造成本的发光装置。

本发明的发明者们着眼于在发光装置中设置玻璃部的位置及帽的构造，并对这些构造进行锐意研究，由此完成了本发明。

本发明所涉及的发光装置具备：发光元件、密封发光元件的帽、被覆帽的上面的光转换构造部。帽包含具有用于取出从发光元件射出的光的孔的基部、和覆盖于孔的玻璃部。玻璃部设置于基部的外侧，光转换构造部设置于玻璃部的外侧。

另外，优选所述的光转换构造部为含有荧光体的树脂模，发光元件发出使荧光体激励的激励光。

另外，优选所述的发光元件为半导体激光元件。

根据本发明，提供一种发光装置，其通过光转换构造部及玻璃部的位置的设计，即使对玻璃部施加压力，也能够抑制该玻璃部落到发光元件之上，进而生产率不易下降。

附图说明

图1是示意性表示本发明的第一实施方式的发光装置的剖面图；

图2是示意性表示本发明的第一实施方式的发光装置的立体图；

图3是表示本发明的发光装置所使用的帽的制造工序的图；

图4是表示将发光元件设置于基架之上、再将基架设置于底座的工序的图；

图5是表示将帽设置于底座上的工序的图；

图6是表示将光转换构造部设置于帽上的工序的图；

图7是示意性表示本发明的第二实施方式的剖面图；

图8是示意性表示本发明的第三实施方式的剖面图；

图9是示意性表示本发明的第四实施方式的剖面图；

图10是示意性表示本发明的第五实施方式的剖面图；

图11是表示目前的使用半导体激光元件的发光装置的一方式的剖面图；

图12是表示目前的使用半导体激光元件的发光装置的另外一方式的剖面图。

具体实施方式

以下，参照附图，说明本发明的实施方式。另外，在以下的附图中，相同或相应的部分使用相同的参照符号，其说明不再进行重复。另外，为了附图的清楚及简单化，对附图中的长度、大小、宽度等尺寸关系进行了适当变更，并不表示实际的尺寸。

<第一实施方式>

图1是示意性表示本发明的第一实施方式的发光装置的剖面图，图2是示意性表示本发明的第一实施方式的发光装置的立体图。

图1及图2所示的发光装置具备：发光元件1、密封发光元件11的帽20、被覆帽20的上面的光转换构造部16。该发光元件11焊接于基架12上，基架12置备于底座13上。而且，底座13和帽20的基部14通过焊接部17焊接。在基部14的外侧设有玻璃部15，在该玻璃部15的上面设有光转换构造部16。另外，所谓基部14的“外侧”，是指通过帽20密封发光元件11的空间(基部的内侧)的相反侧的意思。通过这样在基部14的外侧设置玻璃部15，能够提高发光装置的制造生产率，能够以低成本进行制作。

(帽)

帽20包含具有用于取出从发光元件11射出的光的孔的基部14、和覆盖该孔的玻璃部15。这样的帽20只要是在将固定有发光元件11的部件(基架12及底座13等)和基部14的下部粘接时能够形成密封发光元件11的空间的形状，没有特别限定，也可以是任意的形状。

即，帽20的形状，只要是在其内部具有空洞的立体形状，对其外形没有特别限定，也可以是圆柱状、柱状、及半球状的任何形状。另外，这样的帽的外径及帽的内部的空洞的内径也可以不一定固定。

(基部)

帽20所含有的基部14，从稳定设置玻璃部15的观点出发，优选基部14的上面和底座13的底面平行。另外，优选帽20所含有的基部14上面的孔的周边为平面。在此，所谓基部14的“上面”，是指基部14的表里(表裹)之面中放出光的一侧的面。这样将基部14上面的孔的周边做成平面，由此即使在玻璃部15的材料使用没有可挠性的材料时，也能够在孔的周边设置玻璃部15。

这样的基部14，如图1及图2所示，优选其外形为圆柱，其内部具有空洞，基部14的上面是平面，其底部具有平面状的帽檐的如礼帽形状。这样将基部14做成礼帽形状，由此将基部14的底部部分和底座13等进行固定，能够将帽20紧紧地固定在底座13上，能够更可靠地将发光元件11密封于帽20内。

基部14的材料，从与玻璃牢固地进行粘接的观点出发，优选使用在宽温度范围内与玻璃部的材料的热膨胀系数近似的材料。这样的基部14的材料优选由Fe-Ni系合金、Fe-Ni-Co系合金(以下，也称作铁镍钴合金)、殷钢-黄铜、镍-钛、铜-铝-镍、磷青铜、铍铜、SUS、钛等形成的材料，从与玻璃的热膨胀系数基本一致的材料的观点出发，更优选由铁镍钴合金形成的材料。另外，就铁镍钴合金而言，通过650℃以上的加热生成黑灰色的氧化膜，该氧化膜与玻璃溶合，由此更能够使基部14和玻璃部15的粘接更牢固。

就基部14的上面的厚度a而言，从具备支撑玻璃部15和光转换构造部16的强度的观点出发，优选为300～600μm。另外，有关基部14的下部的厚度，只要是能够使帽20和底座13固定的厚度，对其厚度没有特别限定，也可以是薄的厚度。

另外，基部14的上面以外的部分的厚度依材料而定，优选为100～400μm。作为基部14的材料，在选择铁镍钴合金时，其厚度更优选为100～400μm。基部14使用铁镍钴合金，由此基部14成为轻且坚固的部件，即使在玻璃部15及光转换构造部16的体积及质量增大的情况下，基部14也不会在其内部发生破裂，从而能够保护发光元件11。

就基部14的孔而言，为了高效地从发光元件11取出光，其位置、形状、大小等可以适当设定。即，优选将基部14的孔设计成直接取出发光元件11射出的光。图2表示在帽20所含有的基部14的上面的中央设有孔的构造，但并不限定在该位置设置孔，可以根据设置发光元件11的位置而适当设定基部14的孔的位置。基部14的孔的形状不限于圆形，例如也可以是长方形、椭圆形等。只是，当孔过小时，阻碍从发光元件11射出的行进，故优选孔的大小为不阻碍从发光元件11射出的光的行进的程度。

另外，也可以对帽20所含有的形成基部14的孔的面进行涂敷而补强。通过这样对基部14进行涂敷，能够提高孔的强度，即使施加来自玻璃部15及光转换构造部16的重量的压力，也能够防止帽20被破坏。

(玻璃部)

玻璃部15的形状，只要是具有比帽20所含有的基部14的孔大的面积的形状，什么形状都可以。即，图1及图2中，表示该玻璃部15的形状具有与帽20所含有的基部14的上面相同的面积且相同的形状，但并不仅限于该形状，也可以为不同的形状。优选玻璃部15的厚度为200～300μm。

另外，就玻璃部15的材质而言，只要是透光性高且如低融点玻璃那样物性稳定的，其材质并不仅限于通常的低融点玻璃，既可以使用其它的玻璃，也可以使用如丙烯酸树脂、环氧树脂等透明的树脂。在帽20所含有的基部14的外侧的形状为半球状、或者设置于基部14的孔的周边弯曲时，该玻璃部15的材质使用丙烯酸树脂、环氧树脂等透明的树脂，由此能够以适于孔的周边的方式设置。

(光转换构造部)

光转换构造部16具有将从发光元件11射出的光的波长及行进方向进行转换(变更)的功能、或者通过从发光元件11射出的光使各种波长的光激励发出的功能。作为这样的光转换构造部16，例如可以举出含有通过从发光元件11射出的光激励而发出各种波长的光之荧光体的树脂模、将从发光元件11射出的光的振动方向转换的偏光板、使从发光元件11射出的光扩散的扩散板、使从发光元件11射出的光发生折射且使之扩散或聚集的透镜的所谓光学部件、使光传输的光纤等。

另外，就光转换构造部16的大小、形式及质量而言，只要在玻璃部15上设有光转换构造部16时，不因光转换构造部16的大小、形式及质量而使玻璃部15从基部14剥离，就可以根据发光装置的大小选择适宜的大小、形式及质量。

优选光转换构造部16为含有荧光体的树脂模。而且，在发光元件11发出激励荧光体的激励光时，适宜选择发光元件11的激励光和荧光体的发光波长，由此能够设定发光装置发出所希望颜色的光。有关光转换构造部16的形式，只要能够被覆基部14的孔且能够粘接，其形状也可以是球形、圆柱等任何形状。只是，从将发光元件11的激励光高效放射状射出的观点出发，优选做成将球体切成一半的半球型。

在光转换构造部16使用树脂模时，树脂模的材料可以示例硅氧树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等透明的树脂。从适于作为照明装置使用的观点出发，更优选选择硅氧树脂。该硅氧树脂由于其的在环氧树脂可看见的短波长(400nm附近)的光吸收少，因此适于用作照明装置。

而且，通过适宜选择光转换结构体的树脂模所含有的荧光体的种类，能够制作发出所希望的光的发光装置。例如，在作为发光元件11的半导体激光元件发出405nm的波长的光时，通过适宜调节发出红色、蓝色、及绿色的各种光的荧光体的体积比、质量比等，能够形成发出所希望的颜色的光的发光装置。

另外，适宜组合荧光体发出的光的波长和发光元件发出的光的波长，由此能够发出以白色光为首的各种各样颜色的光，能够高生产率且以低成本制造可作为照明装置利用的发光装置。

<发光元件>

本发明的发光装置所使用的发光元件11，从发出具有高能量的光且发出激励荧光体的光的观点出发，优选半导体激光元件。这样的半导体激光元件优选使用发出的光的波长为390～460nm的半导体元件。

《制造方法》

参照图3～图6，对本实施方式的发光装置的制造方法进行说明。

图3是表示本实施方式的发光装置所使用的帽的制造工序的图。如图3所示，在基部14上插入低融点玻璃18且设置玻璃部15，由此能够遮盖住基部14所设置的孔。而且，将基部14加热到650℃以上，由此使基部14的表面形成为氧化膜，该氧化膜和低融点玻璃18溶合，由此能够将玻璃部15和基部14牢固地进行粘接。这样，制作帽20。

图4是表示将发光元件设置于基架之上、然后将基架设置于底座的工序的图。如图4(a)所示，将作为发光元件11的例如半导体激光元件焊接于基架12之上。接着，如图4(b)所示，将焊接有发光元件11的基架12焊接于底座13上。而且，如图4(c)所示，经由导线21将发光元件11及基架12与引线19接线。

图5是表示将帽设置于底座的工序的图。通过将帽20和底座13由焊接部17焊接，而且通过帽20密封发光元件11。在本实施方式中，在干燥空气中将发光元件11密封于帽20内。

图6是表示将光转换构造部设置于帽上的工序的图。如图6所示，将作为光转换构造部16的含有荧光体的树脂膜粘接于玻璃部15上，由此能够制作本实施方式的发光装置。

在本实施方式的发光装置的制造工序中，能够消除以下的不良现象，即，在粘接光转换构造部16时，因对玻璃部15施加压力，玻璃部15落到发光元件11之上、或者玻璃部15和基部14的粘接部稍微发生剥离，造成密封被破坏、且使激光芯片的性能下降。由此，能够高效制造发光装置，进而能够降低制造成本。这样制成的发光装置能够用作高亮度的照明装置。

<第二～第五的实施方式>

图7～图10是示意性表示本发明的第二～第五的实施方式的发光装置的剖面图。只是在图7～图10任一发光装置中都省略了用于帽20和基部14的粘接的低融点玻璃18。

本发明的第二实施方式的发光装置，如图7所示，也可以是在基部14上设置遮盖孔的大小的尺寸的玻璃，从其上由光转换构造部16罩住的形状。

本发明的第三实施方式的发光装置，如图8所示，作为光转换构造部16，也可以使用将圆柱的前端加工成半球状的炮弹型的。光转换构造部16的形状为炮弹型时，能够使发光元件11以最强的光通量(1m)射出激励光。

本发明的第四实施方式的发光装置，如图9所示，光转换构造部16也可以是遮盖帽20整体的形状。光转换构造部16这样遮盖帽20整体，由此得到更高的机密性，且能够将玻璃部15紧紧地固定。

本发明的第五实施方式的发光装置，如图10所示，光转换构造部16也可以使用透镜。光转换构造部16使用透镜，从而能够做成适于与光纤结合的发光装置的构造。

本次公开的实施方式对全部的要点进行了示例，但应认为不是进行限制。本发明的范围并不是上述的说明，而是通过权利要求的范围表示，请求包含与权利要求的范围等同的意思及范围内的全部的变更。

产业上的可利用性

根据本发明，可以提供通过抑制生产率的下降而能够降低制造成本的发光装置。

符号说明

11发光元件；12、32、62基架；13、33、63底座；14基部；15、35、65玻璃部；16光转换构造部；17焊接部；18低融点玻璃；19引线；20、34、64帽；21导线；31、61半导体激光元件；66波长转换元件；67功能性膜；68光。

Claims

1.一种发光装置，具备：

发光元件(11)；

帽(20)，其将所述发光元件(11)密封；

光转换构造部(16)，其被覆所述帽(20)的上面，

所述帽(20)包含具有用于取出从所述发光元件(11)射出的光的孔的基部(14)、和覆盖于所述孔的玻璃部(15)，

所述玻璃部(15)设置于所述基部(14)的外侧，

所述光转换构造部(16)设置于所述玻璃部(15)的外侧。

2.如权利要求1所述的发光装置，其中，

所述光转换构造部(16)为含有荧光体的树脂模，

所述发光元件(11)发出使所述荧光体激励的激励光。

3.如权利要求1所述的发光装置，其中，所述发光元件(11)为半导体激光元件。