DE102005042814A1

DE102005042814A1 - Lichtemissionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102005042814A1
Application number: DE102005042814A
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Suehiro
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2004-09-09
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-04-06
Also published as: JP4747726B2; US20060060867A1; JP2006108640A; US7875897B2; CN1747192B; CN1747192A

Abstract

Eine Lichtemissionsvorrichtung umfasst einen Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet angebrachten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der das Lichtemissionselement mit Energie versorgt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt. Das Harz umfasst eine optisch geformte Oberfläche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtemissionsvorrichtung mit einem Lichtemissionselement wie etwa einem LED-Chip, und insbesondere eine Lichtemissionsvorrichtung, die eine Verschlechterung eines Versiegelungsmaterials und eine Beschädigung oder Verformung des LED-Chips aufgrund des Versiegelungsmaterials vermeiden kann.
Dabei wird nachstehend auf ein LED-Element als Äquivalent zu einem LED-Chip Bezug genommen.
Lichtemissionsdioden (LED) sind durch eine geringe Leistungsaufnahme, eine geringe Größe, geringes Gewicht, eine lange Lebensdauer und eine geringe Wärmeerzeugung gekennzeichnet. Ferner wurden leistungsstarke blaue LED entwickelt. Diese werden daher für verschiedene Anwendungen wie etwa elektronische Vorrichtungen, elektrische Haushaltsanwendungen, Automobile, Verkehrszeichen, Kommunikationsvorrichtungen usw. verwendet.

Die Druckschrift JP-A-2001-358371 offenbart eine Lichtemissionsvorrichtung, bei der eine positive Elektrode und eine negative Elektrode auf einer Basis gegenüberliegend angeordnet sind, und ein LED-Chip auf den Elektroden angebracht ist, wobei von einer Lichtemissionsschicht erzeugte Wärme unmittelbar an die positive Elektrode durch ein Verbindungsmaterial abgeleitet werden kann, das zwischen einer isolierenden Schicht auf einer p-Elektrode des LED-Chips und der positiven Elektrode bereitgestellt ist, so dass eine gute Wärmeabstrahlungseigenschaft vorliegt (vergleiche die Absätze [0013],[0014] und [0016] sowie 1 dieser Druckschrift).

Die Druckschrift JP-A-2002-314142 offenbart eine Lichtemissionsvorrichtung, bei der ein LED-Chip auf einem Substrat angebracht und durch Drahtbonden verbunden ist, und der LED-Chip ist mit einem Silikonharz mit einem Leuchtstoff versiegelt, wobei die gemischte Emissionsfarbe des LED-Chips basierend auf einer Lichtabsorption des Leuchtstoffs bewirkt wird, damit eine konstante Emissionseigenschaft ohne Wechseln des Farbtons erfolgt.

Im Stand der Technik ist zudem eine weitere Lichtemissionsvorrichtung bekannt, bei der ein LED-Chip mit einem Harzmaterial wie etwa Epoxydharz mit geringer Viskosität und Druck versiegelt ist, so dass eine Beschädigung des LED-Chips und eine Verformung der Verbindungsdrähte vermieden wird.

Die bekannten Lichtemissionsvorrichtungen weisen jedoch die nachstehend angeführten Probleme auf.

Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß der Druckschrift JP-A-2001-358371 weist das Problem auf, dass der LED-Chip aufgrund der Wärmeausdehnung des Verbindungsmaterials durch von dem LED-Chip erzeugter Wärme abgetrennt werden kann.

Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß der Druckschrift JP-A-2001-314142 zeigt das Problem, dass wenn das Silikonharzmaterial zur Versiegelung durch Wärme ausgedehnt wird, der LED-Chip beschädigt oder die Verbindungsdrähte verformt werden können.

Zudem neigen Harzmaterialien für die Versiegelung aufgrund der von dem LED-Chip erzeugten Wärme oder dem davon abgestrahlten Licht stärker zu einer Verschlechterung, da LED-Chips für eine höhere Ausgangsleistung, kürzere Wellenlängen und größeren Strom entwickelt wurden.

Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lichtemissionsvorrichtung bereitzustellen, die eine Verschlechterung eines Versiegelungsmaterials und eine Beschädigung und Verformung eines LED-Chips aufgrund des Versiegelungsmaterials verhindern kann.

Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung: einen Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet befestigten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, das das Lichtemissionselement versiegelt; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung: einen Lichtemissionsabschnitt mit einem Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der ein leitendes Muster aufweist, auf dem das Lichtemissionselement angebracht ist, und das dem Lichtemissionselement Energie zuführt, sowie einem anorganischen Versiegelungsmaterial, das das Lichtemissionselement versiegelt und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich dem des ersten Energieversorgungsabschnitts aufweist; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung: einen Lichtemissionsabschnitt mit einem Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der ein Metallmaterial aufweist, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, das das Lichtemissionselement versiegelt; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung: einen Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet angebrachten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, das das Lichtemissionselement versiegelt, wobei das anorganische Material eine optische Form aufweist, die eine Totalreflexion des von dem Lichtemissionselement emittierten Lichts an dessen Grenzfläche zu Luft vermeidet; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.

Die erfindungsgemäße Lichtemissionsvorrichtung kann eine Verschlechterung eines Versiegelungsmaterials und eine Beschädigung oder Verformung eines LED-Chips aufgrund des Versiegelungsmaterials vermeiden, da die zur Verschlechterung neigende Umgebung des Lichtemissionselements mit einem Glasversiegelungsmaterial als einem stabilen Material versiegelt ist.

Ferner kann das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts in eine willkürliche Form ausgebildet werden, und die Freiheitsgrade bei der Formgebung oder dem Ausbildungsvorgang können erhöht werden.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugsnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1A eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
1B eine Schnittansicht einer LED aus 1A;
2A eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2A;
3 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
4 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
5 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
6 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7A eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
7B eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 7A;
8 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
9 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
10 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
11 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
12 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zwölften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
13 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem dreizehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
14 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem vierzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
15 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem fünfzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
16 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem sechzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
17 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem siebzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
18A eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem achtzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
18B eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 18A;
19 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem neunzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
20 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
21 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
22A eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
22B eine Schnittansicht entlang der Linie D-D aus 22A;
23 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
24 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem vierundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
25 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem fünfundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
26A eine Draufsicht einer LED bei einem sechsundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
26B eine Schnittansicht entlang einer Linie E-E aus 26A;
26C eine Perspektivansicht eines unteren Glasabschnitts aus 26B;
27A eine Draufsicht einer LED bei einem siebenundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
27B eine Seitenansicht der LED aus 27A;
27C eine Bodenansicht der LED aus 27A;
28A eine Draufsicht einer Rücklichtvorrichtung mit mehreren LEDs gemäß 27A als Lichtquelle;
28B eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der Rücklichtvorrichtung aus 28A;
29 eine Seitenansicht eines Teils einer Abwandlung der in 28A gezeigten Rücklichtvorrichtung;
30 eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem achtundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
31A eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem neunundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
31B eine Schnittansicht entlang einer Zuleitung aus 31A; und
32 eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von Einzelheiten eines LED-Elements, das bei den Lichtemissionsdioden jede der vorstehend angeführten Ausführungsbeispiele bereitgestellt ist.
[Erstens Ausführungsbeispiel]
(Aufbau der Lichtemissionsvorrichtung)
1A zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1B zeigt eine Schnittansicht einer LED aus 1A.
Gemäß 1A umfasst die Lichtemissionsvorrichtung 1 ein Paar Zuleitungen 2 aus silberüberzogenem Kupfer oder einer Kupferlegierung; eine LED 3 als Lichtemissionsabschnitt, der auf der Zuleitung 2 angebracht ist; ein transparentes Harz 4 aus Epoxydharz usw., welches die LED 3 zur Ausbildung einer Vorrichtung in Lampenbauart versiegelt, und das mit einer Linsenoberfläche 41 sowie einer Halbkugel mit einem LED-Element 31 an ihrem Ursprung versehen ist.
Die Zuleitung 2 ist entsprechend der Form der LED 3 in einem Abschnitt verjüngt (verdünnter Abschnitt), wo die LED in Anbetracht der Positionierung der LED 3 angeordnet ist, und die LED 3 ist auf einem derartigen verjüngten Abschnitt 3A angebracht.
Die LED 3 umfasst gemäß 1B das LED-Element 31 als Festkörperelement, welches von der Wendechipbauart und aus einem GaN-basierten Halbleitermaterial ist; ein Substrat 32, auf dem das LED-Element 31 angebracht ist, und das aus Glas enthaltendem Al₂O₃ ausgebildet ist; ein Schaltungsmuster 33, das auf der Bodenoberfläche des Substrats 32 ausgebildet und aus Wolfram (W) – Nickel (Ni) – Gold (Au) ist; einen Goldkontaktbolzen 34, der zwischen dem LED-Element 31 und dem Schaltungsmuster 33 eine elektrische Verbindung bereitstellt; und Glas 35, welches das LED-Element 31 versiegelt und auf der oberen Oberfläche des Substrats 32 verbunden ist.
Das LED-Element 31 ist beispielsweise ein GaN-basiertes Halbleiterelement. Im Einzelnen ist es derart aufgebaut, dass auf einem Saphirsubstrat (Al₂O₃) GaN-basierte Halbleiterschichten wie etwa eine n⁺-GaN-Schicht, eine n- GaN-Schicht und eine MQW-Schicht epitaktisch aufgewachsen sind, eine n-Elektrode auf der n⁺-GaN-Schicht ausgebildet ist, und eine p-Elektrode auf einer p⁺-GaN-Schicht ausgebildet ist.
Das Substrat 32 ist mit einem an einer gegebenen Position ausgebildeten durchgehenden Loch 32A versehen, und ein leitender Abschnitt ist darin ausgebildet. Das obere Ende des durchgehenden Lochs 32A ist mit einem auf der oberen Oberfläche des Substrats 32 ausgebildeten Schaltungsmuster 36 verbunden. Das untere Ende des durchgehenden Lochs 32A ist mit dem Schaltungsmuster 33 verbunden. Ein erster Energieversorgungsabschnitt setzt sich aus dem durchgehenden Loch 32A, dem Schaltungsmuster 33 und dem Goldkontaktbolzen 34 zusammen.
Das Glas 35 ist aus einem P₂O₅-ZnO-basierten Glas mit geringem Schmelzpunkt ausgebildet, welches einen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11,4 × 10^–6/°C, einen Fließpunkt von 415°C, einen Brechungsindex von n = 1,59 und eine interne Durchlässigkeit von 99% (470 nm) aufweist. Es ist mit dem Substrat 32 durch einen Heißpressvorgang verbunden, und wurde sodann durch eine Chiptrennvorrichtung in eine rechteckige Form mit einer oberen Fläche 35A und einer Seitenfläche 35B geschnitten.
(Vorgang zur Ausbildung der Lichtemissionsvorrichtung)
Der Vorgang zur Ausbildung der Lichtemissionsvorrichtung ist nachstehend beschrieben.
Zunächst wird die LED 3 hergestellt. Das Substrat 32 mit dem darin ausgebildeten durchgehenden Loch 32A wird bereitgestellt, und eine Wolframpaste (W) wird sodann auf der Oberfläche des Substrats 32 entsprechend den Schaltungsmustern 33, 36 durch Siebdruck aufgebracht. Dann wird das Substrat 32 mit der darauf gedruckten Wolframpaste bei etwa 1000°C wärmebehandelt, um Wolfram in die Oberfläche des Substrats 32 einzubrennen. Danach wird ein Nickelüberzug und ein Goldüberzug auf dem Wolfram zur Ausbildung der Schaltungsmuster 33, 36 bereitgestellt.
Daraufhin wird das LED-Element 31 durch den Goldkontaktbolzen 24 mit der Oberfläche des Schaltungsmusters 36 auf dem Substrat 32 elektrisch verbunden. Sodann wird ein überzugartiges P₂O₅-ZnO-basiertes Glas mit niedrigem Schmelzpunkt parallel zu dem Substrat 32 mit dem darauf angebrachten LED-Element 31 angeordnet, und sodann damit in Stickstoffatmosphäre heißgepresst. Bei diesem Vorgang beträgt die Viskosität des Glases mit niedrigem Schmelzpunkt 10⁸ bis 10⁹ Poise, und das Glas mit niedrigem Schmelzpunkt ist mit dem Substrat 32 durch darin enthaltende Oxide verbunden. Danach wird das Substrat 32 mit dem damit integrierten Glas mit geringem Schmelzpunkt durch die Chipschneidevorrichtung geschnitten, um sie in die rechteckige LED 3 zu unterteilen.
Daraufhin wird das Paar von Zuleitungen 2 gegenüberliegend mit einem gegebenen Abstand linear angeordnet. Die LED 3 wird auf dem verdünnten Abschnitt der Zuleitungen 2 aufgebracht, und das Schaltungsmuster 3 der LED 3 wird mit den Zuleitungen 2 über ein Lötmittel verbunden. Dann wird das transparente Harz 4 aus Acrylharz bei einem Spritzgussvorgang zum Versiegeln eines freigelegten Teils der LED 3 und eines spitzen Abschnitts der Zuleitungen 2 injiziert, wobei die Linsenoberfläche 41 auf deren Oberseite entsteht. Somit wird die Lichtemissionsvorrichtung 1 erhalten.
(Wirkungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel)
Die Wirkungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.

(1) Durch Verwenden eines Glases mit geringem Schmelzpunkt und Durchführen des Heißpressvorgangs bei hoher Viskosität kann die Verarbeitung bei einer Temperatur ausgeführt werden, die hinreichend kleiner als die Kristallwachstumstemperatur ist.
(2) Eine hohe Verbindungsfestigkeit zwischen dem Substrat 32 und dem Glas 35 kann erhalten werden, indem sie basierend auf der chemischen Verbindung durch die Oxide verbunden werden. Daher kann ein kompaktes Gehäuse entwickelt werden, selbst wenn deren Verbindungsfläche sehr klein ist.
(3) Da das Glas 35 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich dem des Substrats 32 aufweist, tritt ein Verbindungsfehler wie etwa ein Abschälen oder Reißen weniger wahrscheinlich auf, selbst wenn sie nach dem Verbindungsvorgang bei einer hohen Temperatur auf Raumtemperatur oder eine geringere Temperatur gebracht werden. Zudem neigt Glas dazu, ein Reißen aufgrund einer Zugverspannung zu verursachen, aber es hat eine geringere Neigung zum Reißen aufgrund einer Druckverspannung, so dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des Glases 35 im Vergleich zu dem Substrat 32 leicht kleiner gewählt wird. Erfindungsgemäß wird bestätigt, dass selbst bei 1000 Zyklen von Flüssigphasenkältetemperaturschocktests von –40°C bis 100°C kein Abschälen oder Reißen auftritt. Außerdem verifizieren Experimente mit Kombinationen aus verschiedenen Wärmeausdehnungskoeffizienten für Glas und ein Keramiksubstrat als grundlegende Bestätigung für eine Verbindung eines 5 × 5 mm großen Glasstücks mit einem Keramiksubstrat, dass eine Verbindung ohne Reißen möglich ist, wenn das Verhältnis des niedrigen zu dem hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten 0,85 oder mehr beträgt. Obwohl es von der Steifheit und der Größe der Elemente abhängt, deutet derselbe Wärmeausdehnungskoeffizient dieses Bereichsausmaß an.
(4) Da für die Chipwendebefestigung kein Draht erforderlich ist, tritt kein Elektrodenfehler bei der hochviskosen Verarbeitung auf. Da die Viskosität des Glases mit geringem Schmelzpunkt während dem Versiegelungsvorgang 10⁸ bis 10⁹ Poise hart ist, was ein bedeutender Unterschied bei den Materialeigenschaften im Vergleich zu der Größenordnung von 5 Poise des Flüssigepoxydharzes vor der Wärmeausheilung ist, treten keine Probleme wie etwa ein Drahtbrechen oder eine Verformung auf, wenn ein nach oben zeigendes LED-Element versiegelt wird, bei dem die Elektroden auf der Elementoberfläche und die energiezuführenden Elemente wie etwa Zuleitungen miteinander durch Drähte elektrisch verbunden werden. Wenn ein gewendetes LED-Element versiegelt wird, bei dem Elektroden auf der Elementoberfläche mit einem energiezuführenden Element wie etwa einer Zuleitung durch einen Kontaktbolzen wie etwa aus Gold (Au) gewendet verbunden werden, ist es außerdem möglich, ein Brechen des Kontaktbolzens und einen Kurzschluss zwischen den Kontaktbolzen aufgrund des auf das LED-Element in Richtung des energiezuführenden Elements gemäß der Viskosität des Glases einwirkenden Druckes zu vermeiden.
(5) Da das Glas 35 und das Substrat 32 parallel zueinander gesetzt und in einem hochviskosen Zustand heißgepresst sind, so dass das Glas 35 auf die Oberfläche des Substrats 32 verbracht und in engen Kontakt dazu gebracht wird, tritt kein Hohlraum beim Versiegeln des GaN-basierten Elements 31 auf.
(6) Da das Schaltungsmuster 36 auf dem Substrat 32 zu dem Schaltungsmuster 33 auf der Bodenseite durch das durchgehende Loch 32A herausgeführt ist, muss keine besondere Maßnahme ergriffen werden, um das Glas davor zu bewahren, in nicht gewünschte Abschnitte einzudringen, und elektrische Anschlüsse zu bedecken, wodurch eine Vereinfachung des Herstellungsvorgangs ermöglicht wird. Da außerdem viele Vorrichtungen kollektiv mit dem überzugartigen Glas mit geringem Schmelzpunkt versiegelt werden, können viele LED 1 durch Chipschneidevorgänge leicht massenproduziert werden. Da das Glas mit geringem Schmelzpunkt in einem hochviskosen Zustand verarbeitet wird, ohne dass wie bei Harz eine besondere Maßnahme ergriffen wird, ist es völlig ausreichend, eine Massenproduktion selbst ohne durchgehendes Loch durchzuführen, vorausgesetzt, dass externe Anschlüsse auf der Bodenseite herausgeführt sind.
(7) Da das GaN-basierte LED-Element 31 gewendet angebracht ist, gibt es außerdem die Wirkungen, dass eine Überwindung der Probleme bei der Entwicklung der Glasversiegelung möglich ist, und dass eine Lichtemissionsvorrichtung 1 mit ultrakleiner Größe von 0,5 mm² entwickelt wird. Der Grund hierfür ist, dass kein Raum zur Drahtverbindung erforderlich ist, und kein Grenzflächenabschälen auftritt, selbst bei einer Verbindung in einem kleinen Raum, indem das Glas 35 und das Substrat 32 mit einem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten und die feste chemische Verbindung ausgewählt werden.
(8) Da die zur Verschlechterung neigende Umgebung des LED-Elements 31 mit dem Glas 35 als einem stabilen Material und nicht mit Harz versiegelt ist, kann eine optische Absorption oder Verringerung der externen Lichtabstrahlungseffizienz in der LED 3 aufgrund der Verschlechterung des Versiegelungsmaterials vermieden werden, die durch die Wärmeerzeugung und Wärmeemission des LED-Elements 31 verursacht werden. Insbesondere wenn das LED-Element 31 aus einem GaN-basierten Material ausgebildet ist, wird der Grund zur Verringerung der Lichtausgabe hauptsächlich durch die Verschlechterung des Versiegelungsmaterials verursacht. Somit kann unter Verwendung des Glases 35 die LED 3 mit einer bedeutend reduzierten Verschlechterung bei der Lichtausgabe entwickelt werden. Obwohl angenommen werden kann, dass ein Silikonharz anstelle des stark zur Verschlechterung neigenden Epoxydharzes verwendet wird, weist das Silikonharz das Problem auf, dass sich die Lichtausgabe um 5 bis 10% verringert, da es einen etwas geringeren Brechungsindex als das Epoxydharz aufweist. Diesbezüglich kann das Glas einen höheren Brechungsindex als das Epoxydharz aufweisen.
(9) Mit dem weniger wahrscheinlich durch Licht oder Wärme gestörten Acrylharz und mit der optisch geformten Oberfläche 41 kann nicht nur die Umgebung des LED-Elements 31 sondern auch das transparente Harz 4 vor einer Verschlechterung bewahrt werden, sowie die optische Abstrahlungseigenschaft gemäß der optisch geformten Oberfläche für viele Stunden erhalten werden.
(10) Das transparente Harz 4 zum Versiegeln der LED 3 kann leicht in eine willkürliche Form durch Spritzgießen ausgebildet werden. Somit kann die Freiheit beim Gussvorgang und der Form verbessert werden. Die LED 3 weist beispielsweise die zur Massenproduktion leichteste rechteckige Form auf, und umfasst ein kompaktes Gehäuse, das eine Anzahl nachgefragter Produkte und die Verringerung von Kosten erlaubt. Zudem kann es eine zur Ausbildung der optisch geformten Oberfläche benötigte Größe aufweisen, sowie ermöglichen, dass Licht von dem LED-Element 31 extern abgestrahlt wird, ohne eine Doppelbrechung an der Grenzfläche der LED 3 und an der Grenzfläche des transparenten Harzes 4 zu erzeugen, wenn das LED-Element 31 mit dem Harz versiegelt wird. Dies kann bewirkt werden, wenn gemäß 1A das transparente Harz 4 einen Durchmesser vom Zweifachen der Breite der LED 3 aufweist, welche als eine zu der Zentralachse des LED-Elements 31 definierte relative Breite ist. Somit kann die optische Form mit geringer Größe leichter und bei geringeren Kosten ausgebildet werden, als wenn nur Glas verwendet wird.

Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel Acrylharz bei einem Spritzgussvorgang verwendet wird, kann dabei ein von Acrylharz verschiedenes anderes Thermoplast verwendet werden. Epoxydharz kann beispielsweise für einen Spritzgussvorgang oder einen Schmelzgussvorgang verwendet werden. Da hierbei das Glas 35 zwischen dem Epoxydharz und dem LED-Element 31 bereitgestellt ist, und daher Wärme und Licht von dem LED-Element 31 bei geringer Energiedichte verteilt wird, kann eine Störung des Epoxydharzes im Vergleich zum bekannten Fall bedeutend reduziert werden, bei dem das LED-Element 31 nur mit Epoxydharz versiegelt wird.
[Zweites Ausführungsbeispiel]
2A zeigt eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A aus 2A. Gleiche Bestandteile sind nachstehend durch dieselben Bezugszeichen versehen, wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel verwendet sind.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, dass ein zweiter Energieversorgungsabschnitt davon anstelle der Zuleitung 2 aus einem Elektrodenabschnitt 5 zusammengesetzt ist, der aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet, in der schematischen Darstellung zylindrisch ausgebildet und mit einem konkaven Abschnitt 5A versehen ist, innerhalb dem die LED 3 angebracht und eine reflektierende Oberfläche 5B ausgebildet ist. Die LED 3 gemäß 1B ist auf dem Boden des Elektrodenabschnitts 5 angebracht, und das transparente Harz 4 versiegelt die LED 3 und den oberen Abschnitt des Elektrodenabschnitts 5 und weist eine zylindrische Form auf.
Der Elektrodenabschnitt 5 weist eine Gestalt auf, die durch vertikales Unterteilen eines zylindrischen leitenden Elementes in zwei Teile erhalten wird, mit einem Querschnitt nahezu in H-Form, wobei ein Erweiterungsabschnitt an seinem Mittelteil zum Anbringen der LED 3 darauf bereitgestellt ist. Der konkave Abschnitt 5A ist mit einer Neigung in seinem Inneren versehen, so dass eine nach oben ansteigende Öffnung vorliegt, und die reflektierende Oberfläche 5B ist auf der Neigung ausgebildet.
(Wirkungen des zweiten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Da bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Elektrodenabschnitt 5 die vier Funktionen als Elektrode, Spiegel, Wärmeabstrahlungseinrichtung und Anbringungsabschnitt für die LED 3 aufweist, kann die Lichtemissionsvorrichtung kleiner ausgebildet werden.
Der konkave Abschnitt 5A des Elektrodenabschnitts 5 ist mit der reflektierenden Oberfläche 5B versehen, und die Lichtextraktionseffizienz der Lichtemissionsvorrichtung 1 kann verbessert werden.
Die reflektierende Oberfläche 5B gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ungeachtet der nachstehend beschriebenen Einschränkungen ausgebildet werden. Wo im Stand der Technik die elektrische Verbindung durch einen Drahtverbindungsvorgang ausgebildet ist, verringert sich nämlich die Zuverlässigkeit aufgrund der Ausdehnung von Harz, wenn die Länge des Drahtes zu lang ist, und die Herstellungskosten steigen. Zudem ist es schwierig, eine reflektierende Oberfläche mit einem großen Raumwinkel mit dem LED-Element 31 auszubilden, da eine ausgedehnte vertikale Lücke am Verbindungsabschnitt ein Problem bei der Herstellung verursacht.
Die anderen Wirkungen gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Drittes Ausführungsbeispiel]
3 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das transparente Harz 4 die LED 3 bedeckt, und der Elektrodenabschnitt 5 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Lampenbauart ausgebildet ist.
Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 gleichzeitig optische Systeme der Linsenoberfläche und der reflektierenden Oberfläche aufweisen. Dabei wird die Linsenoberfläche mit einer Größe benötigt, die nicht nur für das LED-Element 31 sondern auch für die reflektierende Oberfläche 5B eine effektive optische Oberfläche ermöglicht. Dies kann leicht und bei geringen Kosten bewirkt werden, da sie mit dem Harz versiegelt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des dritten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da das transparente Harz 4 bei dem dritten Ausführungsbeispiel in Lampenbauart ausgebildet ist, kann Licht von der LED 3 gesammelt werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Viertes Ausführungsbeispiel]
4 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die horizontal gezogene Zuleitung 2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel anstelle des Elektrodenabschnitts 5 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendet wird, und die Zuleitung 2 in ihrer Dicke erhöht ist, sowie einen konkaven Abschnitt 2A wie den konkaven Abschnitt 5B ausbildet, und mit einer reflektierenden Oberfläche 2B auf der inneren Fläche des konkaven Abschnitts 2A versehen ist. Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des vierten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da die LED 3 auf der Zuleitung 2 mit der reflektierenden Oberfläche 2B angebracht ist, kann Licht von der LED 3 auf der reflektierenden Oberfläche 2B reflektiert werden. Dadurch kann die Lichtherausführungseffizienz der Lichtemissionsvorrichtung 1 verbessert werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Fünftes Ausführungsbeispiel]
5 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 in Lampenbauart ausgebildet ist, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, und eine Linsenoberfläche 41 auf seiner Oberseite aufweist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem vierten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des fünften Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da das transparente Harz 4 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel in Lampenbauart ausgebildet ist, kann Licht von der LED 3 gesammelt oder gestreut werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem vierten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Sechstes Ausführungsbeispiel]
6 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in zylindrischer Form mit einem flachen Abschnitt auf seiner Oberseite auf der Zuleitung 2 ausgebildet ist, und ein weißes Harz 6 mit einem hohen Reflexionsvermögen auf dem Boden des transparenten Harzes 4 zum Bedecken der unteren Oberfläche der Zuleitung 2 bereitgestellt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des sechsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Von der LED 3 nach unten abgestrahltes Licht oder an der Grenzfläche zwischen dem transparenten Harz 4 und dessen Außenseite nach unten reflektiertes Licht kann durch das weiße Harz 6 nach oben reflektiert werden. Daher kann die Lichtherausführungseffizienz der Lichtemissionsvorrichtung 1 verbessert werden, weil eine Lichtabstrahlung in nicht effektiven Richtungen vermieden wird.
Unter Verwendung eines Spritzgussvorgangs mit verschiedenen Farben kann das Gießen von zwei Harzarten durchgeführt werden, während die Zuleitungen mit der darauf angebrachten LED 3 eingestellt werden. Daher kann deren Massenproduktivität verbessert werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Siebtes Ausführungsbeispiel]
7A zeigt eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 7B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie B-B aus 7A.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel mit einem kleinen Durchmesser ausgebildet ist, und das weiße Harz 6 derart vertikal ausgebildet ist, dass es sich über die Außenseite des transparenten Harzes 4 erstreckt und mit einer Neigung 6A auf seiner der LED 3 zugewandten inneren Oberfläche versehen ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des siebten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen des siebten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Da Licht von der LED 3 auf dem Boden und den Seitenflächen des weißen Harzes 6 reflektiert werden kann, kann die Lichtherausführungseffizienz der Lichtemissionsvorrichtung verbessert werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem sechsten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Achtes Ausführungsbeispiel]
8 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass ein gezogener Abschnitt der Zuleitung 2 gebogen ist, damit er dieselbe Ebene wie der Boden des weißen Harzes 6 aufweist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem siebten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des achten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem achten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da der gezogene Abschnitt der Zuleitung 2 dieselbe Ebene wie der Boden des weißen Harzes 6 aufweist, ist eine Anbringung auf einem externen Substrat usw. leicht.
Die LED 3 muss lediglich auf der Zuleitung 2 durch ein Lötmittel angebracht werden. Somit wird eine thermische Druckverbindung unter gleichzeitiger Verwendung von Ultraschall wie bei der bekannten Technik nicht benötigt. Daher kann der Fehler, dass Ultraschall in einem durch Wärme etwas gehärteten Harzabschnitt absorbiert wird, vermieden werden. Dadurch kann eine Befestigung mit Gehäusen mit verschiedenen Strukturen mit hoher Freiheit ausgeführt werden.
Die anderen Wirkungen des achten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem siebten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Neuntes Ausführungsbeispiel]
9 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem neunten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die LED 3 durch ein Lötmittel auf der in Bodenrichtung gezogenen Zuleitung 2 angebracht ist, eine Harzgussausbildung durch das transparente Harz 4 und das weiße Harz 6 ausgebildet ist, und ein Abstandshalter 7 in Ringform außerhalb des Bodens des weißen Harzes 6 mit einer von der Bodenfläche hervorstehenden Höhe bereitgestellt ist, wenn die Zuleitungen 2 abgeschnitten werden.
Die anderen strukturellen Merkmale des neunten Ausführungsbeispiels sind dieselben wie bei dem siebten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des neunten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da das untere Ende des gezogenen Abschnitts der Zuleitung 2 von der Bodenfläche des weißen Harzes 6 hervorsteht, kann eine Oberflächenanbringung auf einem externen Substrat usw. erreicht werden.
Ferner kann mit dem Abstandshalter 7 die Stabilität der Lichtemissionsvorrichtung 1 entwickelt werden, selbst mit den vorstehenden Zuleitungen.
Da der Abstandshalter 7 bei dem Spritzgussvorgang für das weiße Harz gleichzeitig ausgebildet werden kann, kann die zusätzliche Funktion bereitgestellt werden, ohne die Anzahl der Bestandteile zu erhöhen, und ohne die Probleme bei deren Anbringung.
Die somit aufgebaute Lichtemissionsvorrichtung 1 kann eine derartige wasserdichte Struktur umfassen, dass das Muster oder die Zuleitung auf dem Substrat 32 durch Anordnen der vielen Vorrichtungen auf dem Substrat 32 und Versiegeln der Seite der Lichtemissionsvorrichtung 1 mit dem Harz nicht freigelegt wird. Dabei ist es für die wasserdichte Harzversiegelung vorteilhaft, dass die Zuleitung 2 von der Bodenfläche des weißen Harzes 6 hervorsteht.
Die anderen Wirkungen gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem siebten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Zehntes Ausführungsbeispiel]
10 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem zehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das weiße Harz 6 den oberen Abschnitt des Elektrodenabschnitts 5 umgebend bereitgestellt ist, und das transparente Harz 4 an dem oberen Ende des weißen Harzes 6 sich nach außen erstreckend ausgebildet ist.
Die anderen strukturellen Merkmale des zehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des zehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Von dem LED-Element 31 emittiertes Licht kann durch direkte Reflexion der reflektierenden Oberfläche 5B nach außen abgestrahlt werden.
An der Grenzfläche des transparenten Harzes 4 und an dessen Außenseite nach unten reflektiertes Licht kann durch das weiße Harz 6 nach oben reflektiert werden, um das in nicht effektive Richtungen abgestrahlte Licht zu reduzieren. Somit kann die Lichtherausführungseffizienz der Lichtemissionsvorrichtung 1 verbessert werden. Wenn im Übrigen die reflektierende Oberfläche 5B in ein Rotationsparaboloid zu dem LED-Element 31 als dessen Brennpunkt ausgebildet ist, kann eine Lichtverteilungseigenschaft mit hoher Lichtsammlungskraft erhalten werden.
Die anderen Wirkungen des zehnten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Elftes Ausführungsbeispiel]
11 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem elften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem elften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das bei dem siebten Ausführungsbeispiel beschriebene weiße Harz unter dem transparenten Harz 4 in Lampenbauart bereitgestellt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale des elften Ausführungsbeispiels sind dieselben wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des elften Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem elften Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Von dem LED-Element 31 nach unten oder seitwärts emittiertes Licht kann durch das weiße Harz 6 reflektiert werden, und das meiste Licht kann innerhalb von 60° bezüglich der Zentralachse des LED-Elements 31 durch das konvexe transparente Harz 4 abgestrahlt werden.
Die anderen Wirkungen des elften Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Zwölftes Ausführungsbeispiel]
12 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zwölften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 mit der Linsenoberfläche 41 bereitgestellt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des zwölften Ausführungsbeispiel)
Die Wirkungen gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Die Lichtemissionsvorrichtung mit der Linsenoberfläche 41 kann auf einem externen Substrat usw. oberflächenangebracht werden.
Bei den bekannten Techniken kann ein Lötvorgang durch Wiederaufschmelzen für einen Linsendurchmesser von etwa ϕ3 durchgeführt werden, wenn das LED-Element 31 auf der Oberfläche angebracht und die Lichtemissionsvorrichtung 1 durch Wiederaufschmelzen gelötet wird. Für einen großen Linsendurchmesser von ϕ4 oder ϕ5 kann jedoch durch die Wärmeausdehnung des Harzes eine Drahttrennung verursacht werden. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann im Gegensatz dazu selbst für ϕ4 übersteigende Größen zur Bereitstellung einer ausreichenden Linsenwirkung der Lötvorgang durch Wiederaufschmelzen durchgeführt werden, da die elektrische Verbindung durch die Wärmeausdehnung des Harzes nicht beeinflusst wird. Im Übrigen ist es beim Wiederaufschmelzen nötig, das transparente Harz 4 so auszuwählen, dass es bei der Wiederaufschmelztemperatur beständig ist.
Die anderen Wirkungen gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem neunten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Dreizehntes Ausführungsbeispiel]
13 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem dreizehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass ein transparentes Harz 40 einen Leuchtstoff enthält.
Der Leuchtstoff 8 kann YAG (Yttriumaluminiumgranat), ein Silikatleuchtstoff oder eine Mischung daraus sein. Der Leuchtstoff 8 setzt sich aus einer Art oder verschiedenen Arten von Leuchtstoffen zusammen. Eine Kombination aus verschiedenen Arten von Leuchtstoffen ist beispielsweise ein Leuchtstoff zum Abstrahlen von rotem Licht, ein Leuchtstoff zum Abstrahlen von grünem Licht und ein Leuchtstoff zum Abstrahlen von blauem Licht.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem sechsten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des dreizehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Mit dem den Leuchtstoff 8 enthaltenden transparenten Harz 40 wird durch den Leuchtstoff 8 eine Wellenlängenumwandlung ausgeführt. Wenn der Leuchtstoff 8 beispielsweise aus einem roten Leuchtstoff, einem grünen Leuchtstoff und einem blauen Leuchtstoff zusammengesetzt ist, wird von der LED 3 emittiertes ultraviolettes Licht durch den Leuchtstoff 8 wellenlängengewandelt, und davon abgestrahltes Sekundärlicht wird mit von der LED 3 emittiertem Primärlicht zur Erzeugung von sichtbarem Licht gemischt. Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 in ihrem Emissionsfarbton konstant sein, selbst wenn die Emissionswellenlänge der LED 3 variiert.
Der Leuchtstoff 8 weist eine relative Dichte auf, die mehrmals so groß wie die von Harzen ist, und ihre Dichte hängt von der Art der abgestrahlten Farbe ab. Einer der roten Leuchtstoffe kann beispielsweise eine relative Dichte von 6 aufweisen, was bedeutend größer als die von typischen Leuchtstoffen ist. Da bei den bekannten Techniken ein Harzgussvorgang bei geringer Viskosität durchgeführt wird, braucht es eine lange Zeit, um ein wärmehärtendes Harz auszuheilen. Daher kann ein darin enthaltender Leuchtstoff abgeschieden werden, und die Lichtherausführungseffizienz oder die Emissionsfarbe kann dadurch beeinflusst werden.
Da erfindungsgemäß der Leuchtstoff 8 sofort injiziert wird, während er vermischt wird, und dann in einer gegebenen Form ausgeheilt wird, kann er ohne Abscheidung in dem transparenten Harz 40 homogen verteilt werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem sechsten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Vierzehntes Ausführungsbeispiel]
14 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem vierzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 durch das weiße Harz 6 an einem Teil unter der Zuleitung 2 ersetzt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des vierzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Durch das weiße Harz 6 kann von der LED 3 nach unten emittiertes Licht und von dem Leuchtstoff 8 wellenlängenumgewandeltes Licht nach oben reflektiert werden. Dadurch kann das in nicht effektive Richtungen abgestrahlte Licht reduziert werden, und die Lichtemissionsvorrichtung 1 kann eine verbesserte Lichtherausführungseffizienz aufweisen.
Die anderen Wirkungen gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Fünfzehntes Ausführungsbeispiel]
15 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem fünfzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das Glas 35 der LED 3 den Leuchtstoff 8 enthält.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem siebten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des fünfzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem fünfzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Der in dem Glas 35 der LED 3 enthaltende Leuchtstoff 8 kann Primärlicht von der LED 3 absorbieren, und dann sichtbares Licht abstrahlen. Selbst wenn die Emissionswellenlänge der LED variiert, kann daher die Lichtemissionsvorrichtung 1 im Emissionsfarbton konstant sein.
Die anderen Wirkungen des fünfzehnten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem siebten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Sechzehntes Ausführungsbeispiel]
16 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem sechzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 den Leuchtstoff 8 enthält.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem siebten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des sechzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem sechzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Der in dem transparenten Harz 4 enthaltene Leuchtstoff 8 kann Primärlicht von der LED 3 absorbieren, und dann sichtbares Licht abstrahlen. Selbst wenn die Emissionswellenlänge der LED 3 variiert, kann daher die Lichtemissionsvorrichtung 1 im Emissionsfarbton konstant sein.
Die anderen Wirkungen des sechzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem siebten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Siebzehntes Ausführungsbeispiel]
17 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem siebzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 40 innerhalb des weißen Harzes 6 eingefüllt ist, und den Leuchtstoff 8 enthält. Das transparente Harz 4 ist auf dem weißen Harz 6 und dem transparenten Harz 40 ausgebildet.
Die anderen strukturellen Merkmale des siebzehnten Ausführungsbeispiels sind dieselben wie bei dem zwölften Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des siebzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem siebzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Der in dem transparenten Harz 40 enthaltene Leuchtstoff 8 kann Primärlicht von der LED 3 absorbieren, und dann sichtbares Licht abstrahlen. Selbst wenn die Emissionswellenlänge der LED 3 variiert, kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 daher im Emissionsfarbton konstant sein.
Die anderen Wirkungen des siebzehnten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem zwölften Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Achtzehntes Ausführungsbeispiel]
18A zeigt eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem achtzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 18B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie C-C aus 18A.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass eine schwarze Beschichtung 10 auf der äußeren Fläche und der oberen Fläche des weißen Harzes 6 bereitgestellt ist. Die schwarze Beschichtung 10 kann durch ein auf den Flächen bereitgestelltes schwarzes Harz usw. ersetzt sein.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem neunten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des achtzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Wenn viele Lichtemissionsvorrichtungen 1 angeordnet werden, gibt es das Problem, dass eine abgeschaltete Lichtemissionsvorrichtung 1 aufgrund von externem Licht oder einer nahebei angeschalteten Lichtemissionsvorrichtung 1 angeschaltet erscheint. Durch die schwarze Beschichtung 10 kann dieses Problem gelöst werden.
Die anderen Wirkungen gemäß dem achtzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem neunten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Neunzehntes Ausführungsbeispiel]
19 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem neunzehnten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem achten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 in Lampenbauart ausgebildet ist, und die schwarze Beschichtung 10 auf der äußeren Fläche und der oberen Fläche des weißen Harzes 6 bereitgestellt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel sind dieselben wie bei dem achten Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des neunzehnten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem neunzehnten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Wenn viele Lichtemissionsvorrichtungen 1 angeordnet werden, gibt es das Problem, dass eine abgeschaltete Lichtemissionsvorrichtung 1 aufgrund von externem Licht oder dem Licht einer nahebei angeschalteten Lichtemissionsvorrichtung 1 angeschaltet erscheint. Durch die schwarze Beschichtung 10 kann dieses Problem gelöst werden.
Die anderen Wirkungen des neunzehnten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem achten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Zwanzigstes Ausführungsbeispiel]
20 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei einem zwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel zeigt die Merkmale, dass sie ein Paar von Zuleitungen 2, die unter dem gegenüberliegenden Abschnitt der Zuleitungen 2 angebrachte LED 3, und einen aus einem Aluminiumüberzug ausgebildeten Reflexionsspiegel 11 umfasst, der eine parabolische Rotationsfläche mit der LED 3 als deren Brennpunkt ausbildet, und der LED 3 gegenüberliegend angeordnet ist, wobei die LED 3, die nahegelegenen Zuleitungen 2 und der Spiegel 11 mit dem transparenten Harz 4 versiegelt sind.
(Wirkungen des zwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Nahezu das gesamte von der LED 3 emittierte Licht kann durch die optische Steuerung des Spiegels 11 extern abgestrahlt werden. Wenn der Spiegel 11 einen großen Durchmesser aufweist, ist es vernachlässigbar, dass von dem Spiegel 11 reflektiertes Licht durch die LED 3 und die Zuleitungen 2 blockiert wird. Dabei weist jedoch die bekannte Vorrichtung das Problem auf, dass eine Drahttrennung aufgrund der Wärmeausdehnung des Harzes auftreten kann.
Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein Lötvorgang durch Wiederaufschmelzen ohne Probleme durchgeführt werden, selbst wenn der Spiegel 11 einen ausreichend großen Durchmesser aufweist.
Die anderen Wirkungen des zwanzigstens Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem ersten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Einundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
21 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem einundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass das transparente Harz 4 zum Bedecken der LED 3 und der Zuleitung 2 nahe der LED 3 und mit einer linsenartigen konvexen Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Spiegel 11 auf der konvexen Oberfläche angeordnet und mit einer Überbeschichtung 12 aus Harz bedeckt ist.
Die anderen strukturellen Merkmale des einundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind dieselben wie bei dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel.
[Zweiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
22A zeigt eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem zweiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 22B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie D-D aus 22A.
Die Lichtemissionsvorrichtung gemäß dem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der gemäß dem zwanzigsten Ausführungsbeispiel dahingehend, dass die konvexe Oberfläche des transparenten Harzes 4 wie ein invertiertes V im Zentrum vertieft ausgebildet ist, damit Licht von der LED 3 in eine spezifische Richtung reflektiert wird. Ferner ist die schwarze Beschichtung 10 als Lichtblockabschnitt mit einem ringartigen Lichtentladungsabschnitt 10A auf der oberen Fläche des transparenten Harzes 4 ausgebildet. Die schwarze Beschichtung 10 ist außerdem die Seitenfläche des transparenten Harzes 4 umgebend ausgebildet. Die schwarze Beschichtung 10 kann durch ein auf den Flächen bereitgestelltes schwarzes Harz usw. ersetzt werden. Der Lichtentladungsabschnitt 10A kann abgesehen von der Ringform in willkürlicher Form oder Muster ausgebildet sein.
(Wirkungen des zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Da die schwarze Beschichtung 10 auf der Lichtherausführungsoberfläche angeordnet ist, und von dem Spiegel 11 reflektiertes Licht auf dem Lichtentladungsabschnitt 10A gesammelt wird, passiert das von dem Spiegel 11 reflektierte Licht lediglich durch den ringartigen Lichtentladungsabschnitt 10A. Daher kann der Kontrast bei der Helligkeit zwischen angeschaltetem und abgeschaltetem Zustand erhöht werden. Somit ist die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel für eine Anzeigeeinheit usw. geeignet.
Obwohl eine Lichtemissionsvorrichtung unter Verwendung einer LED eine Punktlichtquelle ist, kann ferner die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ringartiges Licht emittieren, und ist daher für dekorative Zwecke geeignet. Die anderen Wirkungen des zweiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem einundzwanzigsten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Dreiundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
23 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem dreiundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ist gekennzeichnet durch ein Paar L-förmige Zuleitungen 2, eine auf der Spitze eines horizontalen Abschnitts der Zuleitungen 2 angebrachten LED 3 gemäß 1B, und einem transparenten Harz 4, das die LED 3 und die nächstliegenden Zuleitungen 2 umgebend versiegelt und einen nahezu zylindrischen Harzkörper ausbildet, und mit einer oberen Reflexionsoberfläche 4b auf deren oberen Fläche sowie mit einer V-förmigen Vertiefung in seinem Zentrum versehen ist. Das untere Ende der Zuleitungen 2 erweitert eine gegebene Länge vom Boden des transparenten Harzes 4 aus.
(Wirkungen des dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen des dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Das meiste Licht der LED 3 wird durch die obere Reflexionsoberfläche 4b des transparenten Harzes 4 total reflektiert und durch die Seitenfläche des transparenten Harzes nach außen abgestrahlt. Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel von der Lateralabstrahlungsbauart sein.
In dieser Form wird die optische Steuerung vorteilhaft, da der Raumwinkel der oberen Reflexionsoberfläche 4b der LED 3 ansteigt. Daher ist es wünschenswert, den Durchmesser des transparenten Harzes 4 zu erhöhen. Der Schmelzgussvorgang, der mehrere Zuleitungsrahmen und Gussformen bei der Massenherstellung verwendet, ist für einen derartigen erhöhten Durchmesser bezüglich der Produktivitätsgesichtspunkte der Materialkosten, der Gussformkosten und der Anzahl von erhaltenen Erzeugnissen aus der Gussform nachteilig. Ein Spritzgussvorgang weist keine derartigen Probleme auf.
Ferner können im Stand der Technik bei der Ausbildung einer optischen Oberfläche mit Epoxydharz Blasen darin verbleiben, wenn die obere Reflexionsoberfläche 4b eine Kante aufweist, wodurch sich die Ausbeute bedeutend verringert. Wenn demgegenüber die Kante der oberen Reflexionsoberfläche 4b abgerundet ist, um die Erzeugung von Blasen zu vermeiden, kann sich die Seitenabstrahlungseffizienz verringern.
Im Gegensatz dazu entwickelt das Spritzgussverfahren keine Blasen, selbst wenn die Kante durch eine Druckaufbringung ausgebildet wird.
Im Übrigen kann das vorliegende Ausführungsbeispiel dieselben Wirkungen bei der LED 3 aufweisen, wie sie vorstehend bei dem ersten Ausführungsbeispiel angeführt sind.
[Vierundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
24 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem vierundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Harz 4 gemäß dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel mit einer unteren Reflexionsoberfläche 4b wie eine Fresnel-Linse auf seiner oberen Fläche versehen ist.
(Wirkungen des vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen des vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Mit der oberen Reflexionsoberfläche 4b auf der oberen Fläche und der unteren Reflexionsoberfläche 4d auf der unteren Fläche wird das Licht von der LED 3 zumeist auf der oberen Reflexionsoberfläche 4b reflektiert, erreicht die untere Reflexionsoberfläche 4d, wird darauf reflektiert, und passiert sodann durch die obere Reflexionsoberfläche 4b aus dem transparenten Harz 4 heraus. Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 eine verbesserte Lichtherausführungseffizienz aufweisen.
Unter Verwendung eines Spritzgussvorgangs kann die obere und untere Oberfläche, welche bei dem bekannten Schmelzgussvorgang unter Verwendung von Epoxydharz nicht entwickelt werden kann, das heißt die optischen Oberflächen in der Lichtherausführungsflächenrichtung und der Rückflächenrichtung des LED-Elements 31, leicht ausgebildet werden. Im Übrigen kann die untere Reflexionsoberfläche 4d spiegelglänzend sein, oder sie kann die Totalreflexion des Harzes verwenden.
Die anderen Wirkungen des vierundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind dieselben, wie die bei dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Fünfundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
25 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem fünfundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung 1 gemäß dem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass das transparente Harz 4 gemäß dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel abgewandelt ist, so dass es einen ersten optischen Abschnitt 42 wie eine konvexe Linse und einen zweiten optischen Abschnitt 43 umfasst, der auf dem ersten optischen Abschnitt gestapelt ausgebildet ist, sowie die obere Reflexionsoberfläche 4b gemäß dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel auf seiner Oberseite aufweist. Ferner ist sie mit dem weißen Harz 6 auf ihrem Boden versehen.
Die anderen strukturellen Merkmale des fünfundzwanzigstens Ausführungsbeispiels sind dieselben wie bei dem dreiundzwanzigstens Ausführungsbeispiel.
(Wirkungen des fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Ein Teil des Lichts von der LED 3 wird durch den ersten optischen Abschnitt 42 horizontal abgestrahlt. Der andere Teil erreicht die obere Reflexionsoberfläche 4b des zweiten optischen Abschnitts 43, wird darauf reflektiert, und davon horizontal abgestrahlt. Somit kann nahezu das gesamte Licht der LED 3 einer äußeren Abstrahlungssteuerung unterzogen werden.
Das Gehäuse kann verkleinert werden.
Ferner kann durch das weiße Harz 6 von der LED 3 nach unten abgestrahltes Licht reflektiert oder gestreut werden. Daher kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 eine verbesserte Lichtherausführungseffizienz aufweisen.
Bei dem Spritzgussvorgang kann ein Eingießvorgang unter Verwendung von aufgeteilten Gussformen selbst für eine komplexe Form wie bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel durchgeführt werden, da die Verarbeitung nicht bei geringer Viskosität wie bei Epoxydharz ausgeführt wird.
Die anderen Wirkungen des fünfundzwanzigsten Ausführungsbeispiel sind dieselben, wie die bei dem dreiundzwanzigsten Ausführungsbeispiel erhaltenen.
[Sechsundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
26A zeigt eine Draufsicht einer LED bei dem sechsundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 26B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie E-E aus 26A. 26C zeigt eine Perspektivansicht eines unteren Glasabschnitts aus 26B.
Die LED 3 umfasst ein nach oben gerichtetes Galliumnitridbasiertes LED-Element 31, eine Zuleitung 200 als Energiezufuhrabschnitt, der mit einer Zuleitungstasse 201 zur Anbringung des Galliumnitridbasierten LED-Elements 31 bereitgestellt ist, eine Leiterbahn 319, welche zwischen dem Galliumnitrid-basierten LED-Element 31 und der Zuleitung 200 elektrisch verbindet, und eine Silikonharzbeschichtung 37, welche das Galliumnitridbasierte LED-Element 31 und die Zuleitungen 19 schützend bedeckt. Ferner sind das Galliumnitrid-basierte LED-Element 31 und die Zuleitung 200 mit einem P₂O₅-F-basierten Glas 35 mit einem vorgeformten oberen Glasabschnitt 350 und einem unteren Glasabschnitt 351 integriert versiegelt.
Das Glas 35 umfasst auf Oxydbasis 43 Gew.-% P₂O₅, 4,3 Gew.-% Li₂O, 18, 9 Gew.-% Na₂O, 10, 7 Gew,-% K₂O, 23,5 Gew.-% Al₂O₃ und 11 Gew.-% F. Es weist die Eigenschaften Tg=326°C, At=354°C, α=180 × 10^–7, nd=1,50 und νd=69,8 auf.
Die Zuleitungstasse 201 ist mit einer Neigung 201 und einem Boden 203 konisch ausgebildet, und in einem in dem unteren Glasabschnitt 351 ausgebildeten Zuleitungsgehäusegraben 351A gemäß 26C angeordnet. Der Zuleitungsgehäusegraben 351A wird ausgebildet, wenn der untere Glasabschnitt 351 unter Verwendung einer (nicht gezeigten) Gussform verarbeitet wird.
(Wirkungen des sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen des sechsundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Die glasversiegelte LED des nach oben gewandten GaN-basierten LED-Elementes 31 kann durch Bedecken des LED-Elementes 31 und der Leiterbahnen 19 mit der Silikonharzbeschichtung 37 zu deren Integration und zur Bereitstellung des Glases 35 darauf erhalten werden. Bei dem Vorgang wird die Glasversiegelung bei einer Temperatur unter 400°C ohne die Erzeugung von zersetztem Gas mit Silikonmolekülen durchgeführt.
Diese glasversiegelte LED kann ebenso mit dem transparenten Harz gemäß der Beschreibung eines vorstehenden Ausführungsbeispiels übergossen werden. In diesem Fall kann die Zuleitung 2 zum Anbringen des LED-Elementes 31 als Zuleitung von dem transparenten Harz 4 herausgeführt werden.
Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Versiegelungsmaterial aus Glas ist, ist es nicht auf ein anorganisches Versiegelungsmaterial im Glaszustand beschränkt, und kann ein Glasmaterial sein, von dem ein Teil verwendungsgemäß kristallisiert.
Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Zuleitung 2 einen Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich dem von Glas 35 aufweist, kann ein Reißen des Glases aufgrund der Verformbarkeit des Metalls verhindert werden, selbst wenn die Zuleitung 2 aus weichem Kupfer ist, das eine kleine Differenz beim Wärmeausdehnungskoeffizienten erlaubt.
Die bei den vorstehend angeführten Ausführungsbeispielen beschriebenen Lichtemissionsvorrichtungen 1 können mit einer Linsenoberfläche aus dem transparenten Harz 4 versehen sein, oder mit einem Lichtleitelement wie etwa einem optischen Wellenleiter. Sie können als Rücklicht für eine LCD verwendet werden. Dabei kann das transparente Harz 4 mit einer Reflektionsoberfläche versehen sein, das eine Reflektion von seitwärts abgestrahltem Licht zu der Zentralachse des LED-Elementes 31 erlaubt.
[Siebenundzwanzigstens Ausführungsbeispiel]
27A zeigt eine Draufsicht einer LED bei dem siebenundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 27B zeigt eine Seitenansicht der LED aus 27A. 27C zeigt eine Bodenansicht der LED aus 27A.
Die LED 3 umfasst ein GaN-basiertes LED-Element 31 in Chipwendebauart zum Abstrahlen von blauem Licht, ein Substrat 32 aus Al₂O₃ (mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7,2 × 10^–6/°C) auf dem das LED-Element 31 angebracht ist, ein Glas 35, welches das LED-Element 31 mit einer Größe von 346 μm und das Substrat versiegelt, ein auf der Elementanbringungsseite des Substrats 32 ausgebildetes Schaltungsmuster 36, ein unter dem Substrat 32 zur äußeren Verbindung ausgebildetes und mit dem Schaltungsmuster 36 elektrisch verbundenes Schaltungsmuster 33, sowie ein auf dem Boden zur Wärmeabstrahlung ausgebildetes Wärmeabstrahlungsmuster 300. Die drei LED-Elemente 31 sind in Abständen von 600 um auf dem Substrat 32 linear angeordnet. Obwohl bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die drei LED-Elemente 31 verwendet werden, kann dabei eine andere Anzahl von LED-Elementen 31 verwendet werden.
Die Schaltungsmuster 33 und 36 sind wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel aus W-Ni-Au ausgebildet. Das Glas 35 ist aus ZnO-basiertem Glas mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6,5 × 10^–6/°C ausgebildet. Auf der Oberfläche des Glases 35 ist eine Leuchtstoffschicht 39 ausgebildet, die eine Mischung aus einem anorganischen Material und einem Ce:YAG-Leuchtstoff aufweist, der durch das von dem LED-Element 31 emittierte blaue Licht angeregt wird, und dann gelbes Licht abstrahlt.
Das Wärmeabstrahlungsmuster 300 strahlt Wärme ab, während eine während des Betriebs des LED-Elementes 31 erzeugte Wärme extern abgeleitet wird.
28A zeigt eine Draufsicht einer Rücklichtvorrichtung mit vielen LED gemäß 27C als Lichtquelle. 28B zeigt eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils der Rücklichtvorrichtung aus 28A.
Die Rücklichtvorrichtung 30 setzt sich aus den fünf LED 3 aus 27A zusammen. Die fünf LED 3 sind an einem Endabschnitt eines überzugsartigen Lichtleitelement 31 aus transparenten Acrylharz integriert angeordnet. Ferner ist ein überzugsartiger Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 aus Kupfer zur effizienten Abstrahlung von durch die LED 3 erzeugter Wärme bereitgestellt. Die LED 3 ist gemäß 28B durch eine Verbindung des Wärmeabstrahlungsmusters 300 durch Au-Sn mit dem Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 angebracht.
Das Lichtleitelement 301 ist mit einer kondensierenden reflektierenden Oberfläche 301A versehen, die eine parabolische Rotationsoberfläche mit der LED 3 als Ursprung an einem Ende bildet, und weist eine maximale Dicke von 3 mm auf.
Der Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 ist mit Falzen 302A versehen, wodurch er wie ein invertiertes C an seinem einen Ende derart gefaltet ist, dass ein Verbindungsabschnitt mit den LED 3 an der Oberseite angeordnet ist, und das mit dem Verbindungsabschnitt verbundene Lichtleitelement 301 auf der Oberseite angeordnet ist. Ein durch Falten des Wärmeabstrahlungsabschnitts 302 entwickelter Abstand ist bereitgestellt, und eine Schaltungsbaugruppe 38, die mit einem (nicht gezeigten) externen Verbindungsschaltungsmuster für die LED 3 verbundenen Elektrodenanschluss 45 elektrisch verbunden ist, ist in dem Abstand angeordnet.
Die Schaltungsbaugruppe 38 weist ein darauf ausgebildetes (nicht gezeigtes) Leiterbahnmuster zur elektrischen Verbindung mit einer externen Vorrichtung auf. Sie ist durch den Elektrodenanschluss aus einer Kupferzuleitung mit dem externen Verbindungsschaltungsmuster (dem Schaltungsmuster 33 gemäß 27B) für die fünf LED 3 verbunden. Der Elektrodenanschluss 45 kann abgesehen von der Kupferzuleitung aus einem anderen Material oder einer anderen Form wie etwa einer flexibel bedruckten Schaltungsbaugruppe (flexible printed circuit board – FPC) sein.
Der Vorgang zur Ausbildung der Rücklichtvorrichtung 30 ist nachstehend beschrieben.
Zunächst wird der Wärmeabstrahlungsabschnitt 32 durch Stanzen eines Kupferüberzugmaterials in eine gegebene Form ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt wird entsprechend der Form der LED 3 gleichzeitig ausgebildet.
Dann wird der gestanzte Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 durch Au-Sn mit dem Wärmeabstrahlungsmuster 300 der fünf LED 3 verbunden.
Dann wird der Elektrodenanschluss 45 durch Au-Sn mit dem externen Verbindungsschaltungsmuster der LED 3 verbunden. Bei diesem Vorgang wird ein Zuleitungsrahmen mit den Elektrodenanschlüssen 45 entsprechend den fünf LED 3 am Stück damit verbunden.
Dann wird das überzugsartige Lichtleitelement 301 durch Spritzgießen von Acrylharz zum Bedecken eines Teils des Wärmeabstrahlungsabschnitts 302 ausgebildet, wo die LED 3 verbunden ist. Bei diesem Vorgang wird die sammelnde reflektierende Oberfläche 301A gemäß 28B auf der Versiegelungsseite für die LED 3 des Lichtleitelementes 301 ausgebildet.
Dann werden die von dem Lichtleitelement 301 freigelegten Elektrodenanschlüsse 45 von dem Leiterrahmen abgeschnitten und mit der in einem separaten Vorgang hergestellten Schaltungsbaugruppe 38 über einen Lötvorgang verbunden.
Dann wird der Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 gefalzt. Bei diesem Vorgang werden die beiden Falzen 302A derart ausgebildet, dass der gefalzte Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 die Schaltungsbaugruppe 38 bedeckt.
Die Rücklichtvorrichtung 30 arbeitet, wenn von einer mit der Schaltungsbaugruppe 38 verbundenen externen Schaltung durch die Elektrode 45 Energie an die LED 3 zugeführt wird. Auf die Energiezufuhr hin emittiert das LED-Element 31 der LED 3 blaues Licht mit einer Emissionswellenlänge von etwa 470 nm. Dieses blaue Licht wird auf die auf dem Glas 35 ausgebildete Leuchtstoffschicht 39 gestrahlt, wodurch der Leuchtstoff angeregt wird und gelbes Licht abstrahlt. Das blaue Licht und das gelbe Licht werden zur Entwicklung von weißem Licht gemischt. Deren gesamte Lichtstrahlen werden innerhalb des Lichtleitelementes 301 erzeugt und durch das Lichtleitelement 301 weitergeleitet.
(Wirkungen des siebenundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem siebenundzwanzigsten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Da das LED-Element 31, das Substrat 32 und das Substrat 32 den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann das Reißen von Glas bei dem Vorgang zur Glasversiegelung vermieden werden, selbst wenn viele LED-Elemente 31 dicht angeordnet sind. Somit kann der Versiegelungsvorgang sicher durchgeführt werden.
Da zudem der Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 mit dem Wärmeabstrahlungsmuster 300 auf der Rückseite des Substrats zum Anbringen des LED-Elementes 31 bereitgestellt ist, kann ein Fehler in der Charakteristik des LED-Elementes 31 vermieden werden, selbst wenn das Substrat 32 aus Aluminiumoxid ist, und ein Strom von 100 mA durch jedes der LED-Elemente 31 fließt. Somit kann eine Wärmestabilität erhalten werden. Da Aluminiumoxid ein hohes Reflektionsvermögen gegenüber weißem Licht, eine ausgezeichnete optische Eigenschaft und eine hohe physikalische Festigkeit bei geringen Kosten aufweist, kann die glasversiegelte LED 3 mit hoher Wärmestabilität bei geringen Kosten erzeugt werden.
Die Rücklichtvorrichtung 30 verwendet die glasversiegelte LED 3 als Lichtquelle. Somit wird keine Goldleiterbahn oder Goldkontaktbolzen zur elektrischen Verbindung mit dem LED-Element 31 bereitgestellt oder freigelegt. Daher weißt sie eine für den Spritzgussvorgang des Lichtleitelementes 301 beständige mechanische Festigkeit auf, und ihre Massenproduktivität kann verbessert werden.
Da ferner die glasversiegelte LED 3 einen höheren Wärmewiderstand als eine harzversiegelte LED aufweist, kann sie durch einen Au-Sn-Verbindungsvorgang hergestellt werden und außerdem auf die lötenden Wärmebehandlung nach der Au- Sn-Verbindung angewendet werden, und sie bietet eine hohe Wärmeabstrahlungseigenschaft.
Da weiterhin das Lichtleitelement 301 mit der sammelnden reflektierenden Oberfläche 301A versehen ist, die eine parabolische Rotationsoberfläche mit der LED 3 als Ursprung an deren einem Ende ausgebildet ist, kann sehr helles weißes Licht durch die Mischung aus von dem LED-Element 31 emittierten blauen Licht und aus der Leuchtstoffschicht 39 abgestrahltem gelben Licht mit nahezu all seinen Lichtstrahlen durch das Lichtleitelement 301 weitergeleitet werden. Somit kann eine Rücklichtbeleuchtung mit hoher Effizienz entwickelt werden. Im Einzelnen wird von dem LED-Element 31 nach unten abgestrahltes Licht in 28B durch die sammelnde reflektierende Oberfläche 301A nach links reflektiert, und durch das Lichtleitelement 301 zusammen mit dem von dem LED-Element 31 nach links abgestrahlten Licht weitergeleitet, ohne die sammelnde reflektierende Oberfläche 301A zu erreichen.
(Abwandlung)
29 zeigt eine Seitenansicht eines Teils einer Abwandlung der Rücklichtvorrichtung gemäß 28A.
Die Rücklichtvorrichtung 30 bei der Abwandlung weist das Lichtleitelement 301 mit einem Endabschnitt 301B und einem Überzugabschnitt 301C auf, und die LED 3 ist mit dem Endabschnitt 301B versiegelt. Bei einem Übergang 301a ist der Endabschnitt 301B mit dem Überzugsabschnitt 301C durch ein optisches Haftmittel mit gleichen optischen Eigenschaften konkav-konvex-verbunden. Anstelle der Leuchtstoffschicht 39 der LED 3 wird ein Glas 35 mit einem darin verteilten Leuchtstoff verwendet. Im Übrigen weist diese Abwandlung dieselbe Struktur auf, wie es in 28B gezeigt ist. Mit Ausnahme des die beiden Elemente umfassenden Lichtleitelementes 301.
Da bei dieser Abwandlung der Endabschnitt 301B zum Versiegeln der LED 3 und der Überzugsabschnitt aus getrennten Elementen ausgebildet und miteinander konkav-konvex-verbunden sind, kann der Überzugsabschnitt 301C beispielsweise entsprechend der Größe einer Anzeigevorrichtung wie etwa einem LCD-Feld, das der Rücklichtbeleuchtung unterworfen ist, zum Aufbau der Rücklichtvorrichtung selektiv verbunden werden. Somit kann der Herstellungsvorgang von verschiedenen Rücklichtvorrichtungen leicht durchgeführt werden.
Obwohl bei dieser Abwandlung der Endabschnitt 301B mit dem Überzugsabschnitt 301C konkav-konvex-verbunden ist, kann ein anderer Überzugsabschnitt 301C mit dem Überzugsabschnitt 301D durch Bereitstellung eines konvexen Übergangsabschnitts 301A am Ende des Überzugsabschnitts 301C kombiniert werden.
Wenn zudem das Lichtleitelement 301 eine Dicke von 5 mm oder mehr aufweist, kann die LED 3 mit einem einen Leuchtstoff enthaltenden Acrylharz mit einer bestimmten Dicke bedeckt sein, und das Lichtleitelement 301 kann darauf ausgebildet sein. Dabei kann das LED-Element 31 ultraviolettes Licht emittieren und der Leuchtstoff kann ein kontinuierliches Spektrum mit blauem, grünem und rotem Licht oder monochromatischem Licht abstrahlen, während er durch das ultraviolette Licht angeregt wird. Dabei kann das Acrylharzmaterial ein Material sein, das weniger wahrscheinlich bei ultraviolettem Licht verschlechtert wird.
Experimente der Erfinder bestätigen, dass ein Glasreißen erzeugt wird, so dass der Versiegelungsvorgang versagt, wenn ein LED-Element mit einer Größe von 346 μm² in Abständen von 600 μm angeordnet und mit einem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11,4 × 10^–6/°C und einer Fließgrenze von 415° C versiegelt wird, und dass das Reißen von Glas vermieden werden kann, so dass der Versiegelungsvorgang erfolgreich ist, wenn ein LED-Element mit einer Größe von 346 μm² in Abständen von 500 μm angeordnet und mit einem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6,7 × 10^–6/°C unter einer Fließgrenze von 490° C versiegelt wird. Bei diesen Experimenten weisen Substrate und das Glas einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
[Achtundzwanzigstens Ausführungsbeispiel]
30 zeigt eine Schnittansicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem achtundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Lichtemissionsvorrichtung 1 umfasst ein Glas 35, das ein LED-Element 31 mit einer Größe von 600 μm² versiegelt, und mit einer optisch geformten Oberfläche 35C annähernd in Halbkugelform versehen ist; eine LED 3, die auf ihrer Oberfläche eine Dünnschichtleuchtstoffschicht 39 aufweist, die durch Spritzgießen einer Mischung aus einem Ce:YAG-Leuchtstoff und transparentem Acrylharz ausgebildet ist; einem kastenartigen weißen Harz 6, welches die LED 3 einhäust und auf der Lichtherausführungsseite geöffnet ist; ein Paar Zuleitungen 2, welche mit dem weißen Harz 6 integriert und in der Öffnung freigelegt ist, wo die LED 3 angebracht ist; und einen Wärmeabstrahlungsabschnitt 302, der durch Au-Sn mit dem Wärmeabstrahlungsmuster 300 der LED 3 verbunden und mit dem weißen Harz 6 integriert versiegelt ist. Im Übrigen weisen das LED-Element 31, das Substrat 32, und das Glas 35 alle einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von 7 × 10^–6/°C auf.
Die LED 3 ist auf dem Boden des kastenartigen weißen Harzes 6 angebracht, und das Schaltungsmuster 33 des Substrats 32 ist durch Au-Sn mit der auf dem Boden freigelegten Zuleitung 2 verbunden. Das Wärmeabstrahlungsmuster 300 des Substrats 32 ist durch Au-Sn mit dem aus Kupferschlacke ausgebildeten Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 verbunden. Der Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 weist eine auf der Oberfläche des weißen Harzes 6 freigelegte Seite auf, so dass von der LED 3 während des Betriebs erzeugte Wärme extern abgestrahlt wird.
Der Wärmeabstrahlungsabschnitt 302 weist einen konkaven Abschnitt 302B auf, um die Trennung von dem weißen Harz 6 zu vermeiden, die durch die Verformung aufgrund der Wärmeausdehnung verursacht wird.
Das weiße Harz 6 ist mit einer gekrümmten Neigung 6A auf der Seitenwand der Öffnung versehen, wo die LED 3 angeordnet ist. Die Neigung 6A kann durch die Mischung aus von dem LED-Element 31 emittiertem blauen Licht und von dem durch die Bestrahlung mit blauem Licht angeregten Leuchtstoff abgestrahlten gelben Licht entwickelte Weise Licht reflektieren, um es effizient nach außen abzustrahlen.
(Wirkungen des achtundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen des achtundzwanzigsten Ausführungsbeispiels sind wie folgt.
Da das Glasteil 5 mit der halbkugelförmigen optisch geformten Oberfläche 35C versehen ist, kann die Totalreflexion auf der Grundlage der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Glas 35 und Luft vermieden werden. Dadurch kann ein homogener Lichteinfall auf die Leuchtstoffschicht 39 über die Schicht erhalten werden. Somit kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 eine Inhomogenität bei der Emissionsfarbe verhindern und eine hohe Helligkeit aufweisen. Selbst falls eine Trennung an der Grenzfläche zwischen dem Glas 35 und der Leuchtstoffschicht 39 auftritt, kann eine bedeutende Reduktion bei den optischen Eigenschaften verhindert werden, da die Lichtherausführungseffizienz von der LED 3 nahezu gleich gehalten wird.
Da zudem das LED-Element 31, das Substrat 32 und das Glas 35 einen gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, kann das Reißen des Glases 35 vermieden werden, um bei der Glasversiegelung erfolgreich zu sein, indem die Differenz bei dem Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem LED-Element 31 und dem Glas reduziert wird, selbst wenn das LED-Element 31 eine Größe von 500 μm² oder mehr als Bauart mit hohem Strom über der typischen Größe aufweist.
Aufgrund des Wärmeabstrahlungsmusters 300 kann selbst das LED-Element 31 in der Bauart mit hohem Strom ohne Probleme unter dem Wärmegesichtspunkt verwendet werden.
Die Experimente der Erfinder bestätigen, dass das Reißen von Glas erzeugt wird, und der Versiegelungsvorgang versagt, wenn ein LED-Element mit einer Größe von 600 μm² mit einem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 11,4 × 10^–6/°C und einem Fließpunkt von 415°C versiegelt wird, und dass das Reißen von Glas vermieden werden kann und der Glasvorgang erfolgreich ist, wenn ein LED-Element mit einer Größe von 1000 μm² mit einem Glasmaterial mit einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6,7 × 10^–6/°C und einem Fließpunkt von 490°C versiegelt wird. Bei diesen Experimenten weisen das Substrat und das Glas den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten auf.
[Neunundzwanzigstes Ausführungsbeispiel]
31A zeigt eine Draufsicht einer Lichtemissionsvorrichtung bei dem neunundzwanzigsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 31B zeigt eine Schnittansicht entlang einer Zuleitung aus 31A.
Die Lichtemissionsvorrichtung 1 ist mit dem transparenten Harz 4 versehen, das aus Acrylharz ausgebildet ist, und die auf der Zuleitung 2 angebrachte LED 3 versiegelt, und die mit einer sammelnden reflektierenden Oberfläche 4a versehen ist, die eine parabolische Rotationsoberfläche mit der LED 3 als Ursprung ausbildet. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die LED 3 als Lichtquelle mit einem mit Glas 35 versiegelten LED-Element 31 versehen. Eine Leuchtstoffschicht 39 mit einem Ce:YRG-Leuchtstoff ist auf der Oberfläche der LED 3 bereitgestellt.
Die Zuleitung 2 ist mit dem transparenten Harz 4 an einem Teil von ihr versiegelt, und umfasst einen LED-Befestigungsabschnitt 2C, auf dem die LED 3 angebracht ist, und einen Verbindungsabschnitt 2D, der kontinuierlich zu dem LED-Befestigungsabschnitt 2C ist, und mit einer externen Schaltung elektrisch verbunden ist. Der Verbindungsabschnitt ist zu einem invertierten C ausgebildet, indem er an Faltabschnitten 2E gefaltet ist. Der LED-Befestigungsabschnitt 2C weist eine geringe Breite auf, so dass die Trennung von dem transparenten Harz 4 vermieden wird. Der Verbindungsabschnitt 2D weist eine größere Breite als der LED-Befestigungsabschnitt 2C auf, so dass die Stabilität beim Anbringen der Lichtemissionsvorrichtung 1 und die Wärmeabstrahlungseigenschaft sichergestellt werden.
32 zeigt eine teilweise vergrößerte Schnittansicht von Einzelheiten eines bei der LED gemäß jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele bereitgestellten LED-Elementes.
Das LED-Element 31 umfasst, auf einem Elementsubstrat 310 aus einer Galliumnitridhalbleiterverbindung ausgebildet, eine siliziumdotierte n-GaN-Schicht 311, eine nicht dotierte GaN-Lichtemissionsschicht 312, eine magnesiumdotierte p-GaN-Schicht 313, eine n-Elektrode 314 aus Aluminium, die auf der n-GaN-Schicht 311 auf einem durch Ätzen der p-GaN-Schicht 313 durch die n-GaN-Schicht 311 freigelegten Teil ausgebildet ist, und eine ITO-Kontaktelektrode 315, die auf der p-GaN-Schicht 313 ausgebildet ist. Die n-GaN-Schicht 311, die Lichtemissionsschicht 312 und die p-GaN-Schicht 313 setzen eine Galliumnitrid-basierte Halbleiterschicht 316 zusammen. Die n-Elektrode 314 und die ITO-Kontaktelektrode 315 sind durch den Goldkontaktbolzen 34 auf dem Schaltungsmuster 36 angebracht, das auf dem Substrat 32 aus Al₂O₃ ausgebildet ist.
Das LED-Element 31 ist mit Wismut-basiertem Glas mit einem Brechungsindex von 1,85 und einem Wärmeausdehnungskoeffizienten von 6,5 × 10^–6/°C versiegelt.
Im Betrieb erlaubt von dem LED-Element 31 emittiertes blaues Licht die Anregung der auf dem Glas 35 ausgebildeten Leuchtstoffschicht 39, wodurch auf der Anregung basierend abgestrahltes gelbes Licht mit blauem Licht unter Entwicklung von weißem Licht gemischt wird. Das weiße Licht dringt in das weiße Harz 6 ein, und ein Teil des weißen Lichts erreicht die sammelnde reflektierende Oberfläche 4A und wird auf der Grenzfläche des transparenten Harzes 4 und Luft totalreflektiert, um in eine Richtung parallel zu der optischen Achse der LED 3 nach außen abgestrahlt zu werden.
(Wirkungen des neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiels)
Die Wirkungen gemäß dem neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiel sind wie folgt.
Bei dem LED-Element 31 ist das Elementsubstrat 310 wie auch die Galliumnitrid-basierte Halbleiterschicht 316 aus Galliumnitrid ausgebildet. Falls es eine Differenz im Brechungsindex zwischen dem Elementsubstrat 310 und der Galliumnitrid-basierten Halbleiterschicht 316 gibt, wird ein optischer Verlust durch in der Galliumnitrid-basierten Halbleiterschicht 316 eingesperrtem Licht mit großer optischer Absorption verursacht. Weil jedoch keine Differenz im Brechungsindex zwischen ihnen vorliegt, tritt ein derartiger optischer Verlust nicht auf.
Da zudem das Glas 35 einen Brechungsindex von etwa 70% oder mehr gegenüber Galliumnitrid aufweist, wird der kritische Winkel 45 Grad oder mehr. Somit kann emittiertes Licht durch die oberen Endflächen des LED-Elements 31 zu dem Glas 35 hin effizient herausgeführt werden.
Bezüglich des Lichteinfalls von dem Glas 35 zu dem transparenten Harz 4 verringert sich der optische Verlust aufgrund der Grenzflächenreflexion, da die Brechungsindexdifferenz dazwischen kleiner als die zwischen Glas und Luft ist. Folglich kann von dem LED-Element 31 emittiertes Licht durch das transparente Harz 4 effizient herausgeführt werden. Aufgrund der verbesserten Lichtherausführungseffizienz kann außerdem die Wärmeerzeugung reduziert werden.
Da das LED-Element 31 mit Glas anstelle von Harz versiegelt ist, beruht die Beschränkung der maximal zugeführten Energie auf dem LED-Element (der LED-Elementtemperatur) und nicht auf dem Versiegelungsharz. Da diesbezüglich die Wärmeerzeugung reduziert wird, kann die Lichtausgabe erhöht werden, indem die zugeführte Energie erhöht wird. Wenn die maximal zugeführte Energie innerhalb einer bekannten Bauart beschränkt ist, kann alternativ die Vereinfachung und Verkleinerung der Wärmeabstrahlungsstruktur entwickelt werden. Zudem kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 eine hohe Emissionseffizienz aufweisen.
Da das transparente Harz 4 mit der sammelnden reflektierenden Oberfläche 4A versehen ist, die eine parabolische Rotationsoberfläche mit der LED 3 als Ursprung ausbildet, kann emittiertes Licht in einer gewünschten Richtung ohne eine besondere reflektierende Struktur wie etwa ein Kasten abgestrahlt werden. Aufgrund der glasversiegelten LED 3 kann die optische Oberfläche des transparenten Harzes 4 durch einen Spritzgussvorgang leichter ausgebildet werden. Somit kann der Herstellungsvorgang und die Vorrichtungsstruktur vereinfacht werden. Außerdem kann die Lichtemissionsvorrichtung 1 eine hohe Helligkeit sowie eine Langzeitzuverlässigkeit aufweisen.
Die Form des Glases 35 zum Versiegeln des LED-Elementes 31 ist nicht auf die beispielhafte rechteckige Darstellung beschränkt, und kann halbkugelförmig sein.
Die Leuchtstoffschicht 39 kann weggelassen werden, um eine blaue Lichtquelle zu ermöglichen.
Das Glas 35 kann mit einer feinen unebenen Oberfläche versehen sein, um die Lichtstreuung zu fördern, wodurch die Lichtherausführungseffizienz verbessert werden kann.
[Andere Ausführungsbeispiele]
Obwohl die bekannten LED-Lichtquellen durch eine Harzversiegelung für das LED-Element und den Herstellungsvorgang beschränkt sind, kann eine von einer derartigen Beschränkung freie Harzformung ausgeführt werden, indem das glasversiegelte LED-Element als bekanntes (nicht versiegeltes) LED-Element betrachtet wird. Das transparente Harz 4 kann beispielsweise bei dem zweiten, vierten, sechsten bis zehnten, dreizehnten, fünfzehnten und sechzehnten Ausführungsbeispiel in Lampenbauart ausgebildet sein.
Bei dem neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiel kann das Elementsubstrat 310 des LED-Elements 31 aus einem anderen Material ausgebildet sein, das eine Lichtdurchlässigkeit gegenüber der Emissionswellenlänge des von der Lichtemissionsschicht 312 emittierten Lichtes und einem Brechungsindex gleich dem der Galliumnitrid-basierten Halbleiterschicht 316 aufweist. Das Substrat kann ein anderes als das zum Aufwachsen der Galliumnitrid-basierten Halbleiterschicht 316 verwendetes Substrat sein. Nachdem die Galliumnitrid-basierte Halbleiterschicht 316 auf einem Saphirsubstrat aufgewachsen wurde, kann beispielsweise das Saphirsubstrat abgehoben werden, und ein anderes Substrat aus GaN, SiC, TiO₂, Ga₂O₃ usw. kann daran befestigt werden.
Das Glas 35 zum Versiegeln des LED-Elements 31 kann aus einem Glas mit geringem Schmelzpunkt wie etwa ein SiO₂-Nb₂O₅-basiertes, ein ZnO-basiertes oder ein SiO₂-PbO₃-basiertes Glas sein. Obwohl es dabei für die Lichtherausführungseffizienz von dem LED-Element 31 vorteilhaft ist, dass es eine kleine Brechungsindexdifferenz zwischen dem LED-Element 31 und dem Glas 35 gibt, gibt es demgegenüber ein Problem bei der Lichtherausführung, dass eine Begrenzung bei der Form entwickelt wird, um die Totalreflexion an der Grenzfläche von Glas 35 und dessen Außenseite zu vermeiden, falls die Differenz zu gering ist, und folglich steigt die Reflexionsrate an der Grenzfläche selbst bei einem senkrechten Einfall auf die Grenzfläche. Somit kann eine optimale und im Wesentlichen ideale Lichtherausführungseffizienz erhalten werden, indem der Brechungsindex des Glases 35 im Bereich von 0,68 bis 0,85 als ein Verhältnis zu der Lichtemissionsschicht des LED-Elementes 31 gesteuert wird. Dieser Bereich kann auf ein von Galliumnitrid verschiedenes Material mit einem Brechungsindex von n = 2,4 angewendet werden.
Das Übergießen mit transparentem Harz 4 usw. zum Versiegeln der LED 3 ist in Anbetracht der Lichtverteilung nicht auf die Totalreflexionsbauart beschränkt, und kann verschiedene Formen annehmen, beispielsweise teilweise mit einer weißen Beschichtung mit hohem Reflexionsvermögen oder mit einer Metallreflexionsschicht versehen sein.
Zudem kann das transparente Harz 4 bei dem zwanzigsten bis neunundzwanzigsten Ausführungsbeispiel einen Leuchtstoff enthalten.
Die erfindungsgemäße Lichtemissionsvorrichtung gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen kann auf verschiedene optische Vorrichtungen oder Elemente wie etwa eine Lichtemissionsvorrichtung oder -element, eine Lichtempfangsvorrichtung oder -element und eine Solarzelle angewendet werden.
Obwohl die Erfindung vorstehend bezüglich spezifischer Ausführungsbeispiele für eine vollständige und klare Offenbarung beschrieben ist, sind die beigefügten Patentansprüche nicht somit beschränkt, sondern sind so zu verstehen, dass sie alle Abwandlungen und alternativen Konstruktionen einbeziehen, die einem Fachmann als in die vorstehend wiedergegebene Grundlehre fallend erscheinen.
So umfasst eine Lichtemissionsvorrichtung einen Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet angebrachten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der das Lichtemissionselement mit Energie versorgt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt; einen zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und ein Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt. Das Harz umfasst eine optisch geformte Oberfläche.

Claims

Lichtemissionsvorrichtung mit: einem Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet angebrachten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt; einem zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und einem Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung mit: einem Lichtemissionsabschnitt mit einem Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der ein leitendes Muster aufweist, auf dem das Lichtemissionselement angebracht ist, und der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt und einen Wärmeausdehnungskoeffizienten gleich dem des ersten Energieversorgungsabschnitts aufweist; einem zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und einem Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der erste Energieversorgungsabschnitt Glas-enthaltendes Al₂O₃, Al₂O₃ oder AlN aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung mit: einem Lichtemissionsabschnitt mit einem Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der ein Metallmaterial aufweist, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt; einem zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und einem Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 4, wobei: der erste Energieversorgungsabschnitt und der zweite Energieversorgungsabschnitt ein gemeinsames Element aufweisen.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei: das Lichtemissionselement von der Chipwendebauart ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts eine doppelt so große oder größere Breite als der Lichtemissionsabschnitt aufweist, wobei die Breite eine Breite relativ zu einer Zentralachse des Lichtemissionselementes ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei: der zweite Energieversorgungsabschnitt eine Metallzuleitung aufweist, auf der ein Spiegel ausgebildet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei: der Spiegel in Richtung einer Zentralachse des Lichtemissionselementes höher als das anorganische Versiegelungsmaterial ausgebildet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts viele Arten von Harzen aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 10, wobei: die vielen Arten von Harzen ein transparentes Harz sowie ein Harz aufweisen, das ein hohes Reflexionsvermögen gegenüber dem von dem Lichtemissionsabschnitt emittierten Licht aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei: das Harz mit hohem Reflexionsvermögen ein weißes Harz ist, und auf der Rückseite des Lichtemissionselementes angeordnet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei: die vielen Arten von Harzen ein transparentes Harz und ein schwarzes Harz aufweisen, das auf der Peripherie der Vorrichtung angeordnet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts einen Leuchtstoff aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner mit: einer reflektierenden Oberfläche, die von dem Lichtemissionsabschnitt emittiertes Licht reflektiert.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 15, wobei: die reflektierende Oberfläche auf einer mit dem Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts versehenen optischen Oberfläche ausgebildet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts eine darauf ausgebildete optische Oberfläche aufweist; und die optische Oberfläche auf einer Lichtemissionsseite des Lichtemissionselementes und auf dessen Rückseite ausgebildet ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts einen Lichtleitabschnitt umfasst, der von dem Lichtemissionselement emittiertes Licht leitet.
Lichtemissionsvorrichtung mit: einem Lichtemissionsabschnitt mit einem gewendet angebrachten Lichtemissionselement, einem ersten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionselement Energie zuführt, und einem anorganischen Versiegelungsmaterial, welches das Lichtemissionselement versiegelt, wobei das anorganische Material eine optische Form aufweist, die eine Totalreflexion des von dem Lichtemissionselement emittierten Lichtes an dessen Grenzfläche zur Luft verhindert; einem zweiten Energieversorgungsabschnitt, der dem Lichtemissionsabschnitt Energie zuführt; und einem Harz, das den Lichtemissionsabschnitt versiegelt, wobei das Harz eine optisch geformte Oberfläche aufweist.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 19, wobei: der Lichtemissionsabschnitt ein anorganisches Substrat, das den ersten Energieversorgungsabschnitt aufweist und auf dem das Lichtemissionselement angebracht ist, sowie einen Wärmeabstrahlungsabschnitt umfasst, der auf dem anorganischen Substrat ausgebildet ist, und ein wärmeleitendes Material umfasst.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 2, 3, 19 oder 20, wobei: das Lichtemissionselement, das anorganische Substrat und das anorganische Versiegelungsmaterial einen nahezu gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei: der Lichtemissionsabschnitt viele Lichtemissionselemente aufweist, die auf dem anorganischen Substrat angebracht und mit dem anorganischen Versiegelungsmaterial versiegelt sind.
Lichtemissionsvorrichtung nach Anspruch 20 oder 21, wobei: der Lichtemissionsabschnitt ein auf dem anorganischen Substrat angebrachtes Lichtemissionselement mit einer Größe von 500 μm² oder mehr aufweist und mit dem anorganischen Versiegelungsmaterial versiegelt ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, wobei: das Harz zum Versiegeln des Lichtemissionsabschnitts einen reflektierenden Abschnitt aufweist, der von dem Lichtemissionselement emittiertes Licht reflektiert.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei: das Lichtemissionselement ein Substrat aufweist, das einen Brechungsindex gleich dem einer Halbleiterschicht mit einer Lichtemissionsschicht aufweist, und das Lichtemissionselement mit dem anorganischen Versiegelungsmaterial mit einem Brechungsindexverhältnis im Bereich von 0,68 bis 0,85 in Relation zu dem Lichtemissionselement versiegelt ist.
Lichtemissionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei: das anorganische Versiegelungsmaterial einen Leuchtstoff umfasst.