发光模块的制作方法
【专利摘要】在发光模块（10）中，在第2荧光体层（26）中含有红色荧光体，在第1荧光体层（24）中含有蓝色荧光体和黄绿色荧光体，第2荧光体层（26）与第1荧光体层（24）相比，波长转换后的光的波长长。第1荧光体层（24）被形成于来自LED芯片（22）的光的照射区域内，将来自LED芯片（22）的光进行波长转换后从出射面（24a）射出。第2荧光体层（26）的一部分被形成于不被来自LED芯片（22）的光照射、而被来自第1荧光体层（24）的光照射的非直接照射区域，被形成于该非直接照射区域的部分将来自第1荧光体层（24）的光进行波长转换后穿过第1荧光体层（24）从出射面（24a）射出。
【专利说明】发光模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及发光模块，特别涉及具有对光进行波长转换后射出的荧光体层的发光模块。
【背景技术】
[0002]近年来，LED (Light Emitting Diode:发光二极管)等半导体发光元件的用途在车辆用前照灯、普通照明等方面急剧地扩大。在要用这样的半导体发光元件得到白色光时，通常要配置如下这样的光波长转换部件:与发出蓝色、近紫外线、短波长可见光等光的半导体发光元件的发光面对置，被这些光激发而射出其他波长的光。作为白色发光型的LED发光装置，已知有与蓝色发光的LED的发光面对置地配置被蓝色光激发而发出黄色光的黄色荧光体。
[0003]在此，为了得到高演色性的白色光，蓝色、绿色、红色这样的光的三原色波长是必要的。因此，在上述这样的组合了蓝色LED和黄色荧光体的白色LED发光装置中，其演色性存在改善的余地。为了改善其演色性，提出了具有包含蓝色荧光体、黄色荧光体、和红色荧光体的光波长转换部件、并且光波长转换部件被从射出峰值波长为370nm~470nm范围的光的半导体发光元件中发出的光激发，而发出白色光的白色发光灯(例如参照专利文献I)。
[0004]〔现有技术文献〕
[0005]〔专利文献〕
[0006]〔专利文献I〕日本特表2008-096545号公报
【发明内容】
[0007]然而，红色荧光体也吸收比红色光的波长短的蓝色光、黄色光而发出红色光，故至从出射面射出为止的光路长度越长，出射光越容易带红色。因此，在光波长转换部件的出射面中，远离发光元件的发光面的位置可能会比靠近发光元件的发光面的位置射出更加带有红色的光。因此，强烈需求开发出从出射面射出的光的颜色变得均匀的光波长转换部件。
[0008]因此，本发明是为了解决上述课题而研究的，其目的在于提供一种既实现高演色性，从出射面射出的光的颜色又均匀的光波长转换部件。
[0009]为了解决上述问题,本发明一个方案的发光模块具备--第I突光体层；与第I突光体层相比、波长转换后的光的波长长的第2突光体层。第I突光体层被形成于来自发光兀件的光的照射区域内，将来自发光元件的光进行波长转换后从出射面射出；第2荧光体层的至少一部分被形成于不被来自发光元件的光照射、而被来自第I荧光体层的光照射的预定区域，被形成于该预定区域的部分将来自第I荧光体层的光进行波长转换后，穿过第I荧光体层从出射面射出。
[0010]根据该方案，首先 ，与设置了混合有第I荧光体层所含的荧光体和第2荧光体层所含的荧光体的混合荧光体层相比，能够避免经第I荧光体层波长转换后的光在第I荧光体层内被第2荧光体层所含的荧光体再次波长转换的情况。因此，不论第I荧光体层内的光的光路长度的长短如何，都能使出射光的颜色均匀。另外，在第I荧光体层中，荧光体在朝向出射面的方向也射出光，但朝这以外的方向也出射光。通过该方案，能将这样的光的一部分再次在第2荧光体层中进行波长转换。因此，对在第I荧光体层中向出射面以外的方向行进的光，也能混合经第2荧光体层再次波长转换后的光，这样也能不论光的光路长度的长短如何都使出射光的颜色均匀。
[0011]可以是第2荧光体层的至少一部分被形成于包含发光元件的发光面的平面与安装发光元件的基板的安装面之间，第I荧光体层比第2荧光体层更靠发光面的光射出方向侧地形成。
[0012]在第I突光体层中,光也朝着基板的安装面射出。根据该方式，可以使这样的光的一部分再次经第2荧光体层波长转换。因此，也可以对来自第I荧光体层朝着基板的安装面的光混合再次经第2荧光体层波长转换的光，不论光的光路长度的长度如何，都可以将出射光的颜色均匀化。
[0013]第2荧光体层，可以以覆盖发光元件的发光面的方式，从安装面一直形成到比包含发光元件发光面的平面更靠光射出方向侧。通过该方案，能用第2荧光体层对朝向第I荧光体层的光的一部分进行波长转换。因此，能使从第I荧光体层射出的光中适当地包含被第2荧光体层波长转换后的光。
[0014]可以是多个发光元件被以彼此分离且各自的发光面被包含于一个平面中的方式配置，第2荧光体层的至少一部分被形成于从发光面侧看时的多个发光元件之间的区域，且比包含发光元件的发光面的平面更靠发光面的光射出方向的相反方向侧；第I荧光体层被形成得比第2荧光体层更靠发光面的光射出方向侧。通过该方案，能抑制多个发光元件之间的区域内的出射光的颜色不均。
[0015]发明效果
[0016]通过本发明，能提供一种不仅可以实现高演色性，而且从出射面射出的光的颜色变得均匀的光波长转换部件。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1的(a)是实施例1的发光模块的正面剖视图，图1的(b)是实施例1的发光模块的俯视图。
[0018]图2是将实施例1的发光模块的正面剖视图的一部分放大后的图。
[0019]图3的(a)是比较例I的发光模块的正面剖视图，图3的(b)是比较例I的发光模块的俯视图。
[0020]图4是表示在比较例I的发光模块中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向Dl移动、一边测定色度时的测定结果的图。
[0021]图5是用于说明在比较例I中产生颜色不均的机制的发光模块的剖视图。
[0022]图6是表示在实施例1的发光模块中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向Dl移动、一边测定色度时的测定结果的图。
[0023]图7是用于说明在实施例1中颜色不均受到抑制的机制的发光模块的剖视图。
[0024]图8的(a)是实施例2的发光模块的正面剖视图，图8的(b)是实施例2的发光模块的俯视图。[0025]图9的(a)是比较例2的发光模块的正面剖视图，图9的(b)是比较例I的发光模块的俯视图。
[0026]图10是表示在比较例2的发光模块中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向D2移动、一边测定色度时的测定结果的图。
[0027]图11是表示在实施例1的发光模块中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向D2移动、一边测定色度时的测定结果的图。
[0028]图12是表示实施例2的发光模块和比较例2的发光模块各自的演色性指数Ra的图。
[0029]图13的(a)是示意地表示当第2荧光体层的荧光体的浓度分布相同时发光模块的照射光的颜色不均的图，图13的(b)是示意地表示当对第2荧光体层的荧光体的浓度加以变化时发光模块的照射光的颜色不均的图。
[0030]图14是表示第2荧光体层的变形例的发光模块的部分剖视图。
[0031]图15的(a)?图15的(f)是表示第2荧光体层的形状的一例的立体图、剖视图或俯视图。
[0032]图16是表示第2荧光体层的变形例的发光模块的部分剖视图。
[0033]图17的(a)、图17的(b)是表示实施例1的发光模块中荧光体层整体的变形例的立体图。
[0034]图18的(a)?图18的(e)是表示实施例2的发光模块中荧光体层整体的变形例的立体图、剖视图或俯视图。
[0035]图19的(a)是用第I荧光体层覆盖第2荧光体层侧面后的发光模块的剖视图，图19的(b)是在第2荧光体层的外周部、朝着外侧使第2荧光体层的厚度变薄后的发光模块的剖视图，图19的(c)是图19的(b)所示的C区域的放大图，图19的(d)是在图19的(a)所示的第2荧光体层的外周部、朝着外侧使第2荧光体层厚度变薄后的发光模块的剖视图。
[0036]图20是表示第I荧光体层的厚度与第2荧光体层的投影面积之比在多个方向上几乎一致的、发光模块的一例的剖视图。
[0037]图21是表示第I荧光体层的厚度与第2荧光体层的投影面积之比在多个方向上几乎一致的、发光模块的其他例子的剖视图。
【具体实施方式】
[0038]下面参照附图一边与比较例比较、一边详细地对本发明的实施例进行说明。
[0039](实施例1)
[0040]图1的(a)是实施例1的发光模块10的正面剖视图，图1的(b)是实施例1的发光模块10的俯视图。发光模块10具备LED单元12和荧光体单元14。
[0041]LED单元12具有基板20和多个LED芯片22。基板20具有细长的长方形外形。多个LED芯片22，以等间隔在基板20的延伸方向排成一列地预先安装在基板20的安装面20a上。此时，除LED芯片22外还安装接合引线、齐纳二极管、根据需要的子基板(sub mount)
坐寸ο
[0042]在实施例1中，多个LED芯片22以8mm的间隔配置。需要说明的是，相邻的LED芯片22彼此的间隔当然不限于8mm。如此，多个LED芯片22被以彼此分离且各自的发光面22a被包含于一个平面的方式配置。需要说明的是，多个LED芯片22也可以以包含发光面22a的平面互不相同的方式安装在基板20上。
[0043]LED芯片22具有Imm见方的正方形发光面22a。该发光面22a的背面安装在基板20的安装面20a上。因此，多个LED芯片22的发光面22a均与安装面20a平行。实施例1中，将5个LED芯片22安装在了基板20上。需要说明的是，LED芯片22的个数当然不限于5个，也可以将5个以外的多个LED芯片22安装在基板20上。另外，对于发光模块10而言，多个LED芯片22不限于并列设置在一条直线上，多个LED芯片22也可以沿与安装面20a平行的二维方向排列设置。需要说明的是，基板20的安装面20a也可以是凹凸形状，安装在其凹面和凸面使得包含多个LED芯片22的发光面22a的平面互不相同。此外，还可以通过改变位于基板20的安装面a上的子基板或与其类似的物体的厚度，使得包含多个LED芯片22的发光面22a的平面互不相同。
[0044]LED芯片22是半导体发光元件，在实施例1中，采用了射出短波长可见光或近紫外线的发光元件。需要说明的是，LED芯片22不限于此，例如可以射出蓝色光。
[0045]荧光体单元14具有第I荧光体层24和第2荧光体层26。第I荧光体层24包括蓝色荧光体(未图示)和黄绿色荧光体(未图示)。该蓝色荧光体被短波长可见光或近紫外线激发而发出蓝色光。该黄绿色荧光体被短波长可见光或近紫外线激发而发出黄绿色光。需要说明的是，也可以取代该黄绿色荧光体而使用被短波长可见光或近紫外线激发发出绿色光的绿色荧光体、或发出黄~橙色光的黄~橙色荧光体。第2荧光体层26包含红色荧光体。红色荧光体被短波长可见光或近紫外线激发而发出红色光。因此，第2荧光体层26与第I荧光体层24相比，波长转换后的光的波长较长。
[0046]第2荧光体层26直接涂覆在安装了 LED芯片22的基板20的安装面20a上。第I荧光体层24进一步涂覆在该第2荧光体层26的上表面。这样，从基板20的安装面20a依次层叠第2突光体层26、第I突光体层24。
[0047]下面，对发光模块10的具体制作方法进行详细说明。设想到荧光灯的置换，以色度坐标(0.41，0.39)来制作发光模`块10。
[0048]首先，在形成了电路图案的基板20上安装5个LED芯片22。此时的LED芯片22的配置如上所述。将红色荧光体分散在透明树脂或涂料中，配制红色荧光体糊料。此时的红色荧光体使用以下通式表示的红色发光的氮化物荧光体，
[0049]通式(CamSrx) AlSiN3:Eu2+y。需要说明的是，红色荧光体可以使用以下通式所示的发红色光的氮化物荧光体，
[0050]通式(CahEux)Si5N8。
[0051]此外，红色荧光体当然也不限于上述荧光体。
[0052]红色荧光体糊料的荧光体浓度设为10vol%。需要说明的是，红色荧光体糊料的荧光体浓度可以是0.5~15vol%中的任意值。封装突光体I的树脂可以使用二甲基娃酮?苯基硅酮.丙烯酸硅酮等的硅酮系、溶胶凝胶(二氧化硅、氧化钛等)系、环氧系、丙烯酸系、聚氨酯系、聚酯系、PET (聚对苯二甲酸乙二醇酯)系、含氟聚合物系、三聚氰胺系、PVA (聚乙烯基醇)系、PVB (聚乙烯醇缩丁醛)系中的任一者。
[0053]将如此配制的红色荧光体糊料涂覆在安装有LED芯片22的基板20的安装面20a上。此时，第2荧光体层26的厚度涂覆成80 μ m。需要说明的是，[0054]第2荧光体层26的厚度可以是20~200 μ m的任意值。具体来讲，在基板20上预先制作规定厚度的围堰≤f'iO，在该围堰中以分配涂布、灌封≤potting)等方法注入红色荧光体糊料。使涂覆的红色荧光体糊料按适于所使用的树脂材料的条件半固化或固化。
[0055]接着，准备混合了蓝色突光体和黄绿色突光体的混合突光体。此时的混合比，以质量比计，在蓝色荧光体:黄绿色荧光体=20:80~65:35的范围适当选择即可，例如在本实施例中，蓝色荧光体:黄绿色荧光体=60:40。将该混合荧光体分散在硅酮树脂中配制混合荧光体糊料。此时的蓝色荧光体可以使用以下通式所示的蓝色荧光体，
[0056]通式M1a ≤M2O4)bXc: Red。
[0057]≤M1,以Ca、Sr、Ba中的一种以上为必需，可以将一部分替换成由Mg、Zn、Cd、K、Ag、Tl组成的组中的任意元素。M2以P为必需，可以将一部分替换成由S1、As、Mn、Co、Cr、Mo、W、B组成的组中的任意元素。X表示至少一种卤素，Re表示以Eu2+为必需的至少一种稀土元素或Mn。a的范围是4.2≤a≤5.8、b的范围是2.5≤b≤3.5、c的范围是0.8<c<l.4、d的范围是0.01〈d〈0.1)。需要说明的是，蓝色荧光体当然不限于此。
[0058]需要说明的是，蓝色荧光体可以使用以下通式所示的蓝色荧光体，
[0059]通式M11IMgAl10O17: Eu2+a
[0060]≤M1是从Ca、Sr、Ba、Zn中选择的至少一种元素，a的范围是0.001 ≤ a ≤ 0.5)。
[0061]此外，作为蓝色荧光体可以使用以下通式所示的蓝色荧光体，
[0062]通式MVaMgSi2O8: Eu'
[0063]≤M1是从Ca、Sr、Ba、Zn中选择的至少一种元素，a的范围是0.001 ≤ a ≤ 0.8)。
[0064]另外，蓝色荧光体可以使用以下通式所示的蓝色荧光体，
[0065]通式MVa ≤B5O9)XiRea
[0066]≤M1是从Ca、Sr、Ba、Zn中选择的至少一种元素，X是至少一种卤素，a的范围是
0.001 ≤ a ≤ 0.5)。
[0067]另外，作为黄绿色荧光体使用以下通式所示的黄绿色荧光体，
[0068]≤SiO3)6X2
[0069]≤Mn表示Mg、Ba或Zn, Mk表示稀土元素或Mn。X表示Cl或以Cl为必需的多个卤素。X、1、Z分别满足0.l〈x〈0.7、0 ≤ y〈0.30〈ζ〈0.4、0 ≤ w<0.1)。该黄绿色荧光体几乎不被从上述蓝色荧光体发出的蓝色光激发。因此，即使将该黄绿色荧光体与上述蓝色荧光体混合，出射光的颜色均匀性也几乎不会损失。需要说明的是，黄绿色荧光体当然不限于此，其他黄绿色荧光体、黄色荧光体、绿色荧光体也可以代替其使用。
[0070]混合荧光体糊料的荧光体浓度设为1.lvol%。需要说明的是，混合荧光体糊料的荧光体浓度可以是0.1~10vol%的任意值，更优选可以是0.5~8vol%的任意值。
[0071]将如此配制的混合荧光体糊料在已经涂覆的红色荧光体糊料上重叠涂覆。此时，第I荧光体层24的厚度设为4mm。需要说明的是，第I荧光体层24的厚度可以是0.5~18mm的任意值、更优选是0.5~5mm的任意值。
[0072]这样，在基板20的安装面20a上涂覆第2荧光体层26、第I荧光体层24后，在80°C、15~30分钟到150°C、60分钟之间的任意条件进行加热固化，制作发光模块10。
[0073]点亮实施例1的发光模块10测定色度分布。以多个LED芯片22横向排列的方式设置发光模块10，以从左数第2个LED芯片22的中心为基准点PO，从此开始色度的测定。如图1的(b)所示那样，从该基准点PO开始，朝着右邻的LED芯片22的中心一边稍微移动测定点一边反复测定色度，一直测定到从左数第4个LED芯片22的中心后结束测定。下面将该测定点的移动方向称为测定方向Dl。
[0074]图2是将实施例1的发光模块10的正面剖视图的一部分放大后的图。基板20的安装面20a上安装LED芯片22。因此，来自发光面22a的光不能直接到达包括LED芯片22的发光面22a的平面与安装面20a之间的区域。以下，将该区域称为“非直接照射区域”。非直接照射区域也可以称为多个LED芯片22的侧面22b之间的区域。
[0075]另一方面，在安装面20a上涂覆红色荧光体糊料形成第2荧光体层26。因此，该非直接照射区域中也存在第2荧光体层26。因此，非直接照射区域的第2荧光体层26不会因来自LED芯片22的直接光而发出红色光。
[0076]实施例1中，第2荧光体层26被从安装面20a起一直形成到比包含发光面22a的平面更靠发光面22a的光射出方向侧。因此，第2荧光体层26以覆盖发光面22a的方式形成。因此，第2荧光体层26的一部分形成得比包含发光面22a的平面更靠光射出方向侧，其他部分形成于非直接照射区域。需要说明的是，第2荧光体层26也可以全部被形成在非直接照射区域。即，第2荧光体层26也可以从安装面20a起一直形成到比包含发光面22a的平面更靠安装面20a侧。
[0077]第I荧光体层24涂覆在第2荧光体层26的出射面26a上。因此，第I荧光体层24形成得比第2荧光体层26更靠发光面22a的光射出方向侧。第I荧光体层24形成在来自LED芯片22的光的照射区域内，在将来自LED芯片22的光波长转换成黄绿色和蓝色后从出射面射出。
[0078]上述非直接照射区域不被来自LED芯片22的光直接照射，但来自第I荧光体层24的光被波长转换后朝安装面20a照射。第2荧光体层26的一部分形成于非直接照射区域，被形成于非直接照射区域的部分将来自第I荧光体层24的光波长转换后穿过第I荧光体层24而从出射面24a射出。
[0079]实施例1中，第2荧光体层26从安装面20a —直形成到比包含发光面22a的平面更靠发光面22a的光射出方向侧。因此，第2荧光体层26以覆盖发光面22a的方式形成一部分，并在非直接照射区域形成其他部分。以下，在第2荧光体层26中，将比发光面22a更靠光射出方向侧的部分记作第I层26b，将比发光面22a更靠安装面20a侧的部分、即在非直接照射区域形成的部分记作第2层26c。需要说明的是，第2荧光体层26可以全部形成在非直接照射区域。即，第2荧光体层26也可以从安装面20a—直形成到比包含发光面22a的平面更靠安装面20a侧。
[0080](比较例I)
[0081]图3的(a)是比较例I的发光模块50的正面剖视图，图3的(b)是比较例I的发光模块50的俯视图。以下，对与实施例1的发光模块10相同的位置赋予同样的标号，并省略说明。
[0082]发光模块50具备LED单元12和荧光体层52。荧光体层52包括在发光模块10中使用的红色荧光体、黄绿色荧光体、和蓝色荧光体。为了制作用于形成荧光体层52的混合荧光体糊料，首先将蓝色荧光体、黄绿色荧光体、和红色荧光体，以质量比计蓝色荧光体:黄绿色荧光体:红色荧光体=57.9:38.6:3.5进行混合，准备混合荧光体。将该混合荧光体分散于硅酮树脂中制备混合荧光体糊料。混合荧光体糊料的荧光体浓度设为1.2vol%。将如此配制的混合荧光体糊料涂覆在基板20的安装面20a上形成荧光体层52。此时，荧光体层52的厚度设为4mm。
[0083](实验结果I)
[0084]图4是表示在比较例I的发光模块50中，一边从基准点PO向测定方向Dl移动测定点、一边测定色度时的测定结果的图。纵轴的Λ cx和Λ cy表示了以基准点PO的CIE色度为基准值、CIE色度坐标处的色坐标(cx、cy)的变化量。
[0085]图4中，距基准点PO的距离为0mm、8mm、16mm的位置，是在图3的(b)中、从左数第2个LED芯片22的发光面22a的中心、第3个LED芯片22的发光面22a的中心、第4个LED芯片22的发光面22a的中心。这样，在LED芯片22各自的发光面22a的中心，与基准点PO的色差为较小的值。然而，在彼此相邻的2个LED芯片22之间的位置，越接近2个LED芯片22的中间点、与基准点PO的色差就越慢慢地变为较大的值。因此，2个LED芯片22的中间点成为与基准点PO的色差最大的值。
[0086]显示了该Δ cx、Δ cy的值越大，出射光越比基准点PO时偏红色。因此可知,在比较例I的发光模块50中，在相邻的LED芯片22之间，出射光带有红色。因此可知，比较例I的发光模块50的出射光的颜色并不均匀。
[0087]图5是用于说明在比较例I中产生颜色不均的机制的发光模块50的剖视图。以下，将第I荧光体层24和荧光体层52中所含的上述蓝色荧光体和黄绿色荧光体记作“蓝色荧光体80”和“黄绿色荧光体82”，将第2荧光体层26
[0088]和荧光体层52中所含的上述红色荧光体记作“红色荧光体84”。
[0089]在比较例I的发光模块50中，荧光体层52内混合存在蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82、和红色荧光体84。因此，如图5所示，对于从LED芯片22射出的光经短的光路长度射出的光、即在出射面52a中从靠近LED芯片22的位置射出的光而言，利用蓝色荧光体80波长转换后的蓝色光、和利用黄绿色荧光体82波长转换后的黄绿色光再次被红色荧光体84波长转换而成为红色光的可能性比较低。与此相对地，从LED芯片22射出后经长的光路长度射出的光、即在出射面52a中从远离LED芯片22的位置射出的光，被蓝色荧光体80波长转换后的蓝色光、和被黄绿色荧光体82波长转换后的黄绿色光再次被红色荧光体84波长转换而成为红色光的概率，要比从接近LED芯片22的位置射出的光高。因此，如图4所示那样，认为在比较例I的发光模块50中，在相邻的LED芯片22之间射出的光带有红色。需要说明的是，所谓从LED芯片22射出后经长的光路长度射出的光，包括从蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82发出的光从出射面52a中的远离LED芯片22的位置直接射出的光、以及从蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82发出的光经安装面20a —次反射后又从出射面52a中的远离LED芯片22的位置射出的光。
[0090]图6是表示在实施例1的发光模块10中，当使测定点从基准点PO向测定方向Dl移动的同时测定色度时的测定结果的图。在图6中，离基准点PO的距离为0mm、8mm、和16mm的位置在图3的(b)中为从左数第2个LED芯片22的发光面22a的中心、第3个LED芯片22的发光面22a的中心、第4个LED芯片22的发光面22a的中心。然而，如图6所示，不论离基准点PO的距离如何，Λ cx和Λ cy大致成为均匀。因此可知，实施例1的发光模块10几乎不产生颜色不均。[0091]图7是用于说明在实施例1中颜色不均被抑制的机制的发光模块10的剖视图。如图7所示，第2荧光体层26以覆盖发光面22a的方式形成。因此，从发光面22a射出的光，其一部分被第2荧光体层26的红色荧光体84转换成红色光。这样，转换后的红色光和未转换的光从第2荧光体层26的出射面26a向第I荧光体层24射出。从第2荧光体层26射出的光，从与出射面26a相接的入射面24b向第I荧光体层24内部入射。
[0092]第I荧光体层24中所含的蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82未被红色光激发。因此，入射到第I荧光体层24的光中的红色光直接从出射面24a射出。
[0093]入射到第I荧光体层24的光中的、在第2荧光体层26中未转换的光被蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82分别转换成蓝色光和黄绿色光。如前所述，黄绿色荧光体82不易被从蓝色荧光体80射出的蓝色光激发。如上可知，在第I荧光体层24的内部朝出射面24a行进的光，被任意的荧光体波长转换一次后再次被其他荧光体波长转换的可能性与比较例I相比显著降低。
[0094]第I荧光体层24的内部，蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82分别朗伯(Lambertian)地发出蓝色光和黄绿色光。因此，来自蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82的光不仅朝向出射面24a，也朝着安装面20a发出。该光经安装面20a反射，在第2荧光体层26内被转换成朗伯地发光的红色光，从相邻的LED芯片22之间等、主要从LED芯片22的铅直上方以外的出射面24a射出。另一方面,如上所述,在安装面20a上，在来自发光面22a的直接光无法到达、但经第I荧光体层24波长转换而朝向安装面20a的光可以到达的位置设置有第2突光体层26的第2层26c。
[0095]具体来讲，第2荧光体层26在从发光面22a侧来看多个LED芯片22之间的区域，且在比包含发光面22a的平面更靠安装面20a侧的非直接照射区域，形成有其一部分。因此，在经第I荧光体层24波长转换而射出的蓝色光和黄绿色光中，朝着安装面20a的光的一部分主要被该第2层26c中所含的红色荧光体84转换成红色光。通过像这样在非直接照射区域中事先形成包含红色荧光体84的第2荧光体层26，对于在第I荧光体层24中朝向安装面20a后、又从LED芯片22的铅直上方以外的出射面24a射出的光而言，能够形成蓝色光、黄绿色光、和红色光适度混合的光。由上所述，在出射面24a中的、发光面22a的铅直上方的部分和铅直上方以外的部分，也可以射出蓝色光、黄绿色光、和红色光适度地混合后的光。因此，可以降低出射面24a整体的颜色不均。
[0096](实施例2)
[0097]图8的(a)是实施例2的发光模块100的正面剖视图，图8的(b)是实施例2的发光模块100的俯视图。以下，对与实施例1同样的位置标注同样的标号，并省略说明。
[0098]发光模块100具备LED单元102和荧光体单元104。LED单元102包括基板106和LED芯片22。基板106具有正方形的外形。LED芯片22在基板106的中央安装I个。
[0099]荧光体单元104具有第I荧光体层110和第2荧光体层112。第I荧光体层110包括蓝色荧光体(未图示)和黄绿色荧光体(未图示)。第I荧光体层110中所含的蓝色荧光体和黄绿色荧光体与在实施例1中第I荧光体层24所含的荧光体相同。
[0100]第2荧光体层112包括红色荧光体(未图示)。第2荧光体层112中所含的红色荧光体，与在实施例1中第2荧光体层26所含的荧光体相同。第2荧光体层112直接涂覆在安装有LED芯片22的基板106的安装面106a上。[0101]具体来讲，首先配制含有红色荧光体84的红色荧光体糊料。红色荧光体糊料的配制方法与实施例1相同。将如此配制的红色荧光体糊料涂覆在安装了 LED芯片22的基板106的安装面106a上。此时，第2荧光体层112与实施例1同样地，以从发光面22a向光射出方向、即在发光面22a上形成的层厚度达到80 μ m的方式涂覆。需要说明的是，可以形成第2荧光体层112使得发光面22a上形成的层厚度达到20?200 μ m的任意值。
[0102]第I荧光体层110在该第2荧光体层112的上表面进一步进行涂覆。具体来讲，首先配制包含蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82的混合荧光体糊料。该混合荧光体糊料的配制方法与实施例1相同。将如此配制的混合荧光体糊料在已经涂覆的红色荧光体糊料上重叠涂覆。此时，第I荧光体层110的厚度设为4mm。需要说明的是，第I荧光体层110的厚度可以是0.5?18mm的任意值,更优选是0.5?5mm的任意值。
[0103]这样，从基板106的安装面106a依次层叠第2荧光体层112、第I荧光体层110。此时，第2荧光体层112和第I荧光体层110如图8的(b)所示那样层叠，使得外形为以发光面22a的中央为中心的半径5mm的圆。需要说明的是，圆的半径当然不限于5mm，第2荧光体层112和第I荧光体层110的外形当然不限于圆形。另外，第2荧光体层112以大致均匀的厚度涂覆在安装面106a，而第I荧光体层110以在第2荧光体层112的出射面112a上成为半球状的方式涂覆。
[0104]点亮实施例2的发光模块100测定色度分布。以LED芯片22的中心为基准点PO，从这里开始色度的测定。如图8的(b)所示，一边从该基准点PO向荧光体单元104的外缘一点点地移动测定点，一边反复进行色度的测定，直到测定点到达突光体单元104的外缘，结束测定。以下，将该测定点的移动方向记作测定方向D2。
[0105]图9的(a)是比较例2的发光模块150的正面剖视图，图9的(b)是比较例2的发光模块150的俯视图。以下，对与上述实施例和比较例相同的位置标注相同的标号，并省略说明。
[0106]发光模块150具备LED单元102和荧光体层152。荧光体层152包括在发光模块10中使用的红色荧光体、黄绿色荧光体、和蓝色荧光体。用于形成荧光体层152的混合荧光体糊料的制作方法与比较例I相同。将如此配制的混合荧光体糊料涂覆在基板106的安装面106a上形成荧光体层152。此时，荧光体层152的厚度设为4mm。
[0107](实验结果2)
[0108]图10是表示在比较例2的发光模块150中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向D2移动、一边测定色度时的测定结果的图。纵轴的Λ CX和Acy表示了以基准点PO的CIE色度为基准值，CIE色度坐标处的色坐标(cx、cy)的变化量。
[0109]在图10中，离基准点PO的距离越大，与基准点PO的色差越慢慢变成较大的值。因此可知，对于比较例2的发光模块150，离基准点PO的距离越大，与基准点PO相比越带红色，无法射出均匀颜色的光。
[0110]这样，出射光的颜色变得不均匀的机制与比较例I相同。S卩，从LED芯片22的发光面22a射出后经短的光路长度从基准点PO射出的光，其被蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82波长转换而射出的蓝色光和黄绿色光再次被红色荧光体84波长转换成红色光的可能性较低。
[0111]另一方面，从LED芯片22的发光面22a射出的光具有从发光面22a向铅直上方行进的定向性。从离基准点PO的距离大的位置射出的光在荧光体层152的内部是一边被荧光体波长转换一边向各种方向行进的光。因此，光的射出位置越是远离基准点PO，则该光越会在荧光体层152内经过较长的路途。因此，光的射出位置越是远离基准点PO，则被蓝色荧光体80和黄绿色荧光体82波长转换而射出的蓝色光和黄绿色光再次被红色荧光体84波长转换成红色光的可能性变得越高。这样，光的射出位置越是远离基准点PO的位置，则越射出带有红色的光。
[0112]图11是表示在实施例2的发光模块100中，一边使测定点从基准点PO朝着测定方向D2移动、一边测定色度时的测定结果的图。如图11所示，不论离基准点PO的距离如何，Acx和Acy都大致均匀。因此，可知实施例2的发光模块100几乎不产生颜色不均。
[0113]这样，出射光的颜色变得均匀的机制与实施例1相同。即，在第I荧光体层110的内部朝出射面IlOa行进的光，其被某一荧光体进行一次波长转换后的光被其他荧光体再次波长转换的可能性与比较例2相比显著下降。
[0114]进而，在被第I荧光体层110波长转换射出的蓝色光和黄绿色光中的、朝向安装面106a的光的一部分被比发光面22a更靠安装面106a侧的非直接照射区域所含的红色荧光体84转换成红色光。这样，通过在非直接照射区域预先形成含有红色荧光体84的第2荧光体层112，对于在第I荧光体层110中朝向安装面106a后又从LED芯片22的铅直上方以外的出射面IlOa射出的光而言,可以形成蓝色光、黄绿色光和红色光适度混合后的光。由上所述，在出射面IlOa中的、发光面22a的铅直上方的部分和铅直上方以外的部分，也能射出适度混合了蓝色光、黄绿色光和红色光的光。因此，可以降低出射面IlOa整体上的颜色不均。
[0115]图12是表示实施例2的发光模块100和比较例2的发光模块150的各个演色性指数Ra的图。如此，实施例2的发光模块100，其演色性指数Ra成为超过80的值，能够实现比比较例2的发光模块150高的演色性。因此，利用实施例2的发光模块100，能够既实现高的演色性、又射出均匀颜色的光。
[0116]本发明不限于上述各实施方式，适当地组合各实施方式的各要素后的内容作为本发明的实施方式也是有效的。另外，也可以根据本领域技术人员的知识对各实施方式加以各种设计变更等变形，施以如此变形的实施方式也包含在本发明的范围内。
[0117]在一个变形例中，未预先在基板上安装LED芯片和用于电连接LED芯片与基板的电极地层叠第2荧光体层和第I荧光体层。具体来讲，例如使用孔版印刷(丝网印刷)在LED芯片、电极部以外的基板部以涂覆厚度达到20?200 μ m的方式印刷红色荧光体糊料。红色荧光体糊料的浓度、和封装红色荧光体的树脂、及第2荧光体层的厚度与上述实施例1或2相同。
[0118]此外，作为封装材料可以使用玻璃系(硼硅酸盐系、铝硅酸盐系、硼硅酸钠系等)、各种低熔点玻璃系。在这种情况下，可以以红色荧光体84的浓度为0.5?15vol%的方式进行封装，按厚度20?600 μ m (更优选20?200 μ m)加工成覆盖基板表面的尺寸后粘结在基板上。
[0119]此外，例如也可以预先掩蔽LED芯片、电极部等，来涂覆红色荧光体糊料。涂覆方法可以是气刀涂布、刮刀涂布、棒式涂布、刮涂法、挤压式涂布、含浸式涂布、逆转辊涂布、门棍涂布、四版涂布、接触式涂布、流延涂布、浸溃涂布、嗔雾涂布、狭缝嗔嘴型涂布、压延涂布、粉料静电涂布、电沉积涂布、电沉积粉料涂布、挤出涂布、旋涂等，可以根据红色荧光体糊料的粘度、生产成本等采用各种手法。
[0120]接下来说明包含红色荧光体84的第2荧光体层在LED芯片上的形成方法。首先，使用二甲基硅酮.苯基硅酮.丙烯酸硅酮等的硅酮系、溶胶凝胶(二氧化硅、氧化钛等)系、含氟聚合物系树脂配制成荧光体浓度调整为0.5~10vol%的红色荧光体糊料，进行分配涂布、铸模涂布(?-少卜''塗布)、或粘贴预先半固化或固化成片状。此外，也可以使用玻璃系(硼硅酸盐系、铝硅酸盐系、硼硅酸钠系等)、各种低熔点玻璃系作为封装材料，以荧光体浓度达到0.5~10vol%进行封装，在加工成覆盖LED芯片表面的尺寸后，粘结在LED芯片上。第2荧光体层26的厚度设为20~200 μ m。
[0121]如上述比较例I或2那样，在形成红色荧光体84、蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82的混合层的情况下，可以按照与仅形成红色荧光体84的层的情况同样的方法形成。在LED芯片上形成混合层的情况下，能制作出发光部整体发出均匀颜色的LED发光模块。
[0122]在LED芯片上形成红色荧光体84层后，如上所述那样，按适合在基板上使用红色荧光体84层的树脂的条件进行半固化或固化。为了得到比较例I或2的发光模块，在形成红色荧光体84、蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82的混合层之后也是同样的。
[0123]在使用了玻璃封装材料的情况下，按照粘结剂的固化条件进行固化。然后，使用二甲基硅酮.苯基硅酮.丙烯酸硅酮等的硅酮系、溶胶凝胶(二氧化硅、氧化钛等)系、含氟聚合物系的树脂配制成荧光体浓度0.5~8vol%的蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82的混合树脂糊料。在涂覆了第2荧光体层的基板上，分配涂布蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82混合树脂糊料、或使用各种模具进行成型在涂覆了红色荧光体84层的LED芯片上、和涂覆了红色荧光体84、蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82混合层的LED芯片上也同样地将蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82混合树脂糊料使用分配涂布、或各种模具进行成型。此时，涂覆厚度和成型的厚度设为0.5~18mm (更优选0.5~5mm)。
[0124]然后，在适合于所使用的树脂的条件下，使蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82混合层固化。另外，也可以使用玻璃系(硼硅酸盐系、铝硅酸盐系、硼硅酸钠系等)、各种低熔点玻璃系作为封装材料，以荧光体浓度达到0.1~10vol% (更优选0.5~10vol%)封装蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82的混合物，制作加工成厚度0.5~18mm (更优选厚度0.5~5mm)的规定尺寸的荧光体封入玻璃(使用板状、各种形状的成形品)。然后，可以将该荧光体封入玻璃粘结在涂覆了红色荧光体84层的基板上、和涂覆了红色荧光体84层或红色荧光体84、蓝色荧光体80、黄绿色荧光体82混合层的LED芯片上。
[0125](第2荧光体层中所用的荧光体的变形例)
[0126]上述的第2荧光体层中所用的荧光体不限于红色荧光体，只要是以第I荧光体层所含的荧光体发出的光的至少一部分为激发光的荧光体即可。例如，作为第2荧光体层，可以使用吸收第I荧光体层中所含的蓝色荧光体、黄色荧光体的光的绿色荧光体。
[0127]另外，第2荧光体层中所含的荧光体可以是一种，也可以是多种。例如，为使色度、色演色性成为所期望的值，可以将红色荧光体、和以蓝色荧光体的光的至少一部分为激发光的绿色荧光体混合后使用。
[0128]另外，作为绿色荧光体，可以列举由以下各通式表示的荧光体。需要说明的是，以下所示的荧光体是例示，也可以是除此之外的绿色荧光体。[0129]通式(Si，Al)6 (0,N)8:Eu ( β-SiAlON)表示的荧光体。
[0130]通式(Sivx_y、Cax)Ga2 (Sz、Se1^z) 4:Euy2+ (此处，x、y、z 满足 O ≤ x〈l、0〈y〈0.2、0〈x+y≤l、0〈z≤I。)表示的荧光体。
[0131]通式(Sivx_y_z、Cax、Bay、Mgz)2SiO4:Euw2+ (此处，x、y、z、w 满足 0〈x〈l、0.5〈y〈l、0〈ζ〈1、0.03<w<0.2、0〈x+y+z+w〈l。)表示的突光体。
[0132]通式Y3 (Al1-^Gax)5O12 = Ce (0〈x ≤ I)表示的荧光体。
[0133]通式CaSc2Si3O12:Ce表不的突光体。
[0134]通式CaSc2O4 = Eu表示的荧光体。
[0135]通式(Ba,Sr) 3Si203N:Eu2+表示的突光体。
[0136]通式NaBaScSi2O7 = Eu2+表不的突光体。
[0137](第2荧光体层的荧光体浓度分布)
[0138]上述第2突光体层并未特意考虑所含的突光体的浓度分布。因此,关于来自发光模块的照射光的颜色均匀度，存在改善的余地。图13的(a)是示意地表示当第2荧光体层的荧光体的浓度分布相同时的发光模块的照射光的颜色不均的图，图13的(b)是示意地表示当对第2荧光体层的荧光体的浓度加以变化时的发光模块的照射光的颜色不均的图。
[0139]如图13的(a)所示，在存在于基板20上的第2荧光体层26中所含的红色荧光体84的浓度为均匀的情况下，将在从LED芯片22射出的照射光相对强的区域R1、和在区域Rl的周围从LED芯片22射出的照射光相对弱的区域R2中的、各色荧光体光的定性性的强弱不于表1。
[0140]〔表1〕
[0141]
【权利要求】
1.一种发光模块，其特征在于，包括: 第I突光体层，和 与第I荧光体层相比、波长转换后的光的波长长的第2荧光体层； 其中，第I荧光体层被形成于来自发光元件的光的照射区域内，对来自所述发光元件的光进行波长转换后从出射面射出； 第2荧光体层的至少一部分被形成于不被照射来自发光元件的光、而被照射来自第I荧光体层的光的预定区域，被形成于在该预定区域的部分对来自第I荧光体层的光进行波长转换后，穿过第I荧光体层从所述出射面射出。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于， 第2荧光体层的至少一部分被形成于包含所述发光元件的发光面的平面与安装所述发光元件的基板的安装面之间； 第I荧光体层被形成得比第2荧光体层更靠所述发光面的光射出方向侧。
3.根据权利要求2所述的发光模块，其特征在于， 第2荧光体层，以覆盖所述发光面的方式，被从所述安装面一直形成到比所述平面更靠所述发光面的光射出方向侧。
4.根据权利要求1所述的发光模块，其特征在于， 多个所述发光元件被以彼此分离且各自的发光面被包含于一个平面中的方式配置； 第2荧光体层的至少一部分被形成于从所述发光面侧来看的所述多个发光元件之间的区域，且比所述平面更靠所述发光面的光射出方向的相反方向侧； 第I荧光体层被形成得比第2荧光体层更靠所述发光面的光射出方向侧。
【文档编号】H01L33/50GK103797596SQ201280044568
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月13日
【发明者】前野雄壮, 伊藤和弘, 久保山治, 大长久芳, 杉森正吾 申请人:株式会社小糸制作所