DE102007006171A1

DE102007006171A1 - Licht aussendende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102007006171A1
Application number: DE102007006171A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fujiyoshida Kodaira; Mitsunori Fujiyoshida Ishizaka; Sadato Fujiyoshida Imai
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-02-22
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2007-09-06
Also published as: US20080031009A1; JP5268082B2; JP2007227530A; CN101026216A

Abstract

Eine Licht aussendende Vorrichtung beinhaltet eine Platine (2), mindestens ein LED-Element (3), das auf der Platine (2) montiert ist, ein erstes Vergussharzelement (4), welches das LED-Element (3) dicht einschließt und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, und ein zweites Vergussharzelement (5), welches das erste Vergussharzelement (4) abdeckt und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei das erste Vergussharzelement (4) ein funktionales Additiv enthält, das ein fluoreszierendes Material und/oder einen anorganischen Füllstoff und/oder ein Streuungsagens enthält, und der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Vergussharzelementes (4) so eingestellt ist, dass er im Wesentlichen identisch zum linearen Ausdehnungskoeffizienten des zweiten Vergussharzelementes (5) ist.

Description

Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-045302, eingereicht am 22. Februar 2006, und beansprucht die Priorität aus dieser, wobei deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollinhaltlich in das vorliegende Dokument aufgenommen wird.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Licht aussendende Vorrichtung, die beispielsweise als ergänzende Lichtquelle, um das Aufnehmen von Bewegtbildern mit einem Mobiltelefon zu erleichtern, oder als Lichtquelle zur allgemeinen Beleuchtung geeignet ist.
Beschreibung der verwandten Technik
In den vergangenen Jahren wurden weiße LED-Vorrichtungen, die blaue LED-Chips oder ultraviolette LED-Chips enthielten, beispielsweise als ergänzende Lichtquellen, um das Aufnehmen von Bewegtbildern mit Mobiltelefonen zu erleichtern, oder als Lichtquelle zur allgemeinen Beleuchtung verwendet, sowie als Lichtquellen in den Scheinwerfern von Fahrzeugen oder dergleichen.
Viele dieser weißen LED-Vorrichtungen beinhalten ein Vergussharzelement, welches einen LED-Chip und ein Harzlinsenteil dicht einschließt, das auf dem Vergusselement vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass es vom LED-Chip ausgesendetes Licht sammelt. Bei einer derartigen weißen LED-Vorrichtung werden hauptsächlich Epoxidharz, Acrylharz, Polykarbonatharz oder dergleichen als Materialien für das Linsenteil verwendet, und zwar aufgrund deren durchsichtiger Eigenschaft sowie guten Formbarkeits- und Verarbeitbarkeitseigenschaften.
Auch wurden in letzter Zeit weiße LED-Vorrichtungen großer Abgabeleistung als Zusatzlichtquellen oder als Lichtquellen zur allgemeinen Beleuchtung verwendet. Um die Abgabeleistung zu vergrößern, wird dem LED-Chip ein größerer Strom zugeführt, wodurch eine stärkere interne Wärmeerzeugung der LED-Vorrichtung bewirkt wird. Wärme, die durch Anlegen eines höheren Stroms sowie Sonnenlicht erzeugt wird, kann die Eigenschaften der LED-Vorrichtung im Verlauf der Zeit beeinträchtigen.
Daher wird ein gegenüber Wärme und ultravioletter Strahlung beständiges Silikonharz zum Abdichten des LED-Chips verwendet.
Auch treten, wenn die LED-Vorrichtungen einem Reflow-Prozess unterzogen werden, Fälle auf, bei denen Risse oder ein Abschälen an der Grenzfläche zwischen dem den LED-Chip dicht einschließenden Harzelement (Vergussharz) und dem Linsenteil auftreten, bedingt durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten des Vergusselementes und des Linsenteils. Auch können die Risse zu einem Ausfall führen; insbesondere können, wenn ein Riss im Vergusselement auftritt, die Au-(Gold)-Drähte, welche den LED-Chip mit der Schaltungsplatine verbinden, getrennt werden.

Daher wurde eine Licht aussendende Vorrichtung großer Zuverlässigkeit vorgeschlagen, bei der ein LED-Chip durch ein weiches Harzelement dicht eingeschlossen wird, das weiche Harzelement durch ein hartes Harzelement dicht eingeschlossen wird und ein Überlaufaufnahmeteil, wie beispielsweise eine Konkavität, im harten Harzelement vorgesehen ist, um jegliche im dicht eingeschlossenen oder eingekapselten Zustand zwischen dem harten Harzelement und dem weichen Harzelement vorhandene Spannung (Belastung) zu verringern (siehe offengelegtes japanisches Patent Nr. 2004-363454, Ansprüche und 1).

Es wurde ebenfalls ein LED-Lampengehäuse vorgeschlagen, bei dem ein LED-Element von einem Harzpufferelement abgedeckt ist, das aus Silikonharz besteht und von einem durchscheinenden umhüllenden Deckelelement abgedeckt ist, und welches mit einem Überlaufaufnahmeteil versehen ist, der so konfiguriert ist, dass er jegliches überschüssige Volumen aufnimmt, das durch unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten bedingt ist (siehe offengelegtes japanisches Patent Nr. 2005-116817, Ansprüche und 1).

Bei den zuvor erwähnten Licht aussendenden Vorrichtungen ermöglicht das Vorsehen des zuvor erwähnten Überlaufaufnahmeteils eine Verringerung der Spannungen (Belastungen), die durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten zwischen dem weichen Harzelement und dem harten Harzelement, oder zwischen dem Harzpufferelement und dem durchscheinenden einschließenden Deckelelement bedingt sind.

Jedoch besteht bei jeder der zuvor erwähnten herkömmlichen Licht aussendenden Vorrichtungen das Problem, dass ein Raum sichergestellt werden muss, der den Überflussaufnahmeteil bereitstellt, wodurch die Freiheit bei der Formgestaltung der Licht aussendenden Vorrichtung eingeschränkt und eine Miniaturisierung der Licht aussendenden Vorrichtung erschwert wird.

INHALT DER ERFINDUNG

Ein Ziel der Erfindung besteht darin, eine Licht aussendende Vorrichtung bereitzustellen, bei der ein durch Wärmespannungen bedingtes Abschälen oder das Auftreten von Rissen in effektiver Weise verhindert werden kann, ohne die Freiheit der Formgestaltung des Abdichtungselementes, der Platine usw. einzuschränken.

Um das zuvor beschriebene Ziel zu erreichen, beinhaltet ein Licht aussendende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung eine Platine, mindestens ein auf der Platine montiertes Leuchtdiodenelement, ein erstes Harzelement, welches das Leuchtdiodenelement dicht einschließt und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, ein zweites Harzelement, welches das erste Harzelement abdeckt und einen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei die jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzelementes und des zweiten Harzelementes so festgelegt sind, dass sie im Wesentlichen identisch sind.

Da das erste Vergussharzelement und das zweite Vergussharzelement im Wesentlichen die gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, tritt keine unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen auf, so dass die Wärmeausdehnung vereinheitlicht wird und durch wärmebedingte Spannungen reduziert werden, wodurch es möglich wird, ein Abschälen oder eine Rissbildung ungeachtet der Form der ersten und zweiten Vergussharzelemente zu verhindern.

Bei einer Ausführungsform enthält das erste Vergussharzelement ein funktionales Additiv, das beispielsweise ein fluoreszierendes Material und/oder einen anorganischen Füllstoff und/oder ein Streuungsagens beinhaltet. Es ist möglich, eine feine Anpassung des linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Vergussharzelementes zu erzielen, dadurch, dass in diesem der anorganische Füllstoff enthalten ist.

Außerdem besteht das erste Vergussharzelement vorzugsweise aus einem weichen Harz, dessen Härtegrad geringer ist als der des zweiten Vergussharzelementes.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Licht aussendende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

1B ist ein Querschnitt entlang Linie A1-A1 in 1A.

1C ist ein Querschnitt entlang Linie B1-B1 in 1A.

2A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Licht aussendende Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

2B ist ein Querschnitt entlang Linie A2-A2 in 2A.

2C ist ein Querschnitt entlang Linie B2-B2 in 2A.

3A ist eine perspektivische Ansicht, die eine Licht aussendende Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt.

3B ist ein Querschnitt entlang Linie A3-A3 in 3A.

3C ist ein Querschnitt entlang Linie B3-B3 in 3A.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend detailliert mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erläutert.
1A, 1B und 1C zeigen eine erste Ausführungsform einer Licht aussendenden Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Die Licht aussendende Vorrichtung 1 der ersten Ausführungsform wird auf eine weiße LED-Vorrichtung angewendet, die beispielsweise als ergänzende Lichtquelle verwendet wird, um die Aufnahme eines Bewegtbildes mit einem Mobiltelefon zu erleichtern, oder als Lichtquelle zur allgemeinen Beleuchtung. Jedoch kann die Licht aussendende Vorrichtung gemäß der Erfindung auf weitere Vorrichtungen außer der weißen LED-Vorrichtung angewendet werden.
Die Licht aussendende Vorrichtung 1 beinhaltet eine Platine oder Schaltungsplatine 2, mindestens ein LED-Element 3, das auf der einen Fläche, beispielsweise einer Oberseite der Schaltungsplatine 2, montiert ist, ein erstes Vergussharzelement 4, welches das LED-Element 3 dicht einschließt (einkapselt), und ein zweites Vergussharzelement 5, welches das erste Vergussharzelement 4 abdeckt.
Die Schaltungsplatine 2 beinhaltet einen Hauptkörper 2a von im Wesentlichen rechtwinkliger festkörperartiger Form und ein Anodenelektrodenmuster 2b und ein Kathodenelektrodenmuster 2c, die in einer vorbestimmten Gestalt beispielsweise auf der Oberseite des Hauptkörpers 2a als Muster ausgebildet sind.
Das Anodenelektrodenmuster 2b ist an dem einen Ende des Hauptkörpers 2a ausgebildet und erstreckt sich von einem mittleren Abschnitt des Hauptkörpers 2a, um das eine Ende des Hauptkörpers herum, zu einer Unterseite des Hauptkörpers 2a. Das Kathodenelektrodenmuster 2c ist am entgegengesetzten Ende des Hauptkörpers 2a angeordnet, so dass es dem Anodenelektrodenmuster 2b gegenüberliegt und sich von einer Position in der Nähe des entgegengesetzten Endes des Hauptkörpers, um das entgegengesetzte Ende herum, zur Unterseite des Hauptkörpers 2a erstreckt.
Der Hauptkörper 2a ist beispielsweise durch eine isolierende Platine, wie beispielsweise eine Glas-Epoxid-Platine, eine BT-(Bismaleimid-Triazin)-Harzplatine, eine Keramikplatine, eine Metallkernplatine oder dergleichen ausgebildet.
Bei dieser Ausführungsform ist das LED-Element 3 aus einer blauen (Wellenlänge λ: 470–490 nm) LED, wie beispielsweise einem Galliumnitrid-Verbindungshalbleiter oder einem Siliziumkarbid-Verbindungshalbleiter, oder einer ultravioletten (Wellenlänge λ: weniger als 470 nm) LED ausgebildet.
Das LED-Element 3 beinhaltet eine auf seiner Oberseite vorgesehene Hauptabstrahlfläche, und eine (p)-seitige Elektrode 3a sowie eine (n)-seitige Elektrode 3b, die auf der Hauptabstrahlfläche vorgesehen sind. Das LED-Element 3 hat einen Aufbau, bei dem eine Mehrzahl von Verbindungshalbleiterschichten vom InGaN-Typ durch Kristallwachstum beispielsweise auf einer isolierenden Platine, wie beispielsweise einer Saphirplatine oder dergleichen, ausgebildet sind.
Das LED Element 3 ist auf dem Anodenelektrodenmuster 2b bei dem im Wesentlichen mittigen Abschnitt der Oberseite des Hauptkörpers 2a der Schaltungsplatine 2 angeordnet und beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Haftmittels am Anodenelektrodenmuster 2b befestigt. Ein Isolierharz-Haftmittel oder dergleichen, wie beispielsweise Epoxidharz oder Silikonharz, oder ein leitendes Haftmittel oder dergleichen, wie beispielsweise ein Lötmittel oder Ag-Paste oder dergleichen, kann beispielsweise als Haftmittel verwendet werden.
Die zuvor erwähnte p-seitige Elektrode 3a ist mit dem Anodenelektrodenmuster 2b mittels eines Au-Drahtes 6 elektrisch verbunden, und die n-seitige Elektrode 3b ist mit dem Kathodenelektrodenmuster 2c mittels eines weiteren Au-Drahtes 6 elektrisch verbunden. Die p- und n-seitigen Elektroden 3a und 3b können mit den Anoden- und Kathodenelektrodenmustern 2b bzw. 2c durch von den zuvor beschriebenen verschiedenen Verbindungsverfahren elektrisch verbunden werden.
Bei dieser Ausführungsform werden die ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 gemeinsam beispielsweise aus einem durchscheinenden Silikonharz hergestellt.
Dabei sei angemerkt, dass das erste Vergussharzelement 4 aus einem weichen Silikonharz hergestellt ist, dessen Härtegrad geringer als der des zweiten Vergussharzelementes 5 ist, und das zweite Vergussharzelement 5 aus einem harten Silikonharz hergestellt ist, das einen hohen Härtegrad hat.
Mit einer derartigen Struktur kann das LED-Element 3 relativ geringer Größe durch das weiche erste Vergussharzelement 4 abgedeckt sein, und das erste Vergussharzelement 4 und das LED-Element 3 können insgesamt durch das harte zweite Vergussharzelement 5 sicher abgedeckt sein.
Es sei hier ebenfalls angemerkt, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Vergussharzelementes 4 im Wesentlichen identisch zum linearen Ausdehnungskoeffzient des zweiten Vergussharzelementes 5 eingestellt ist.
Mit einer derartigen Struktur tritt kein Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen 4 und 5 auf, so dass dieselbe Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen 4 und 5 beibehalten wird, und ein Auftreten jeglicher Wärmespannungen zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen 4 und 5 dadurch in effektiver Weise verhindert wird.
Das erste Vergussharzelement 4 enthält ein funktionales Additiv, das beispielsweise mindestens eines aus einer Gruppe enthält, die aus einem fluoreszierenden Material, einem anorganischen Füllstoff und einem Streuungsagens besteht, oder ein Gemisch aus beliebigen zwei oder drei von dem fluoreszierenden Material, dem anorganischen Füllstoff und dem Streuungsagens enthält.
Das fluoreszierende Material ist beispielsweise ein YAG-(Yttrium-Aluminium-Granat)-Fluoreszenzmaterial, das vom LED-Element 3 ausgesendetes blaues oder ultraviolettes Licht in weißes Licht umwandelt. Der anorganische Füllstoff beinhaltet beispielsweise mindestens ein Element aus der Gruppe, die aus Siliziumdioxid (Silica), Bornitrid, Kalziumphosphat, einer Seltenerde-Verbindung oder dergleichen, oder eine Mischung aus diesen besteht. Durch Einmischen des anorganischen Füllstoffes in das erste Vergussharzelement 4 kann eine Feinanpassung des linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Vergussharzelementes 4 relativ zu dem des zweiten Vergussharzelementes 5 erzielt werden. Außerdem werden Aluminiumdioxid, Titandioxid, Siliziumdioxid und dergleichen als Streuungsagens verwendet. Durch Einmischen des Streuungsagens in das erste Vergussharzelement 4 ist es möglich, dass eine einheitlichere Abstrahlfarbe von der Licht aussendenden Vorrichtung 1 ausgesendet wird.
Es sei angemerkt, dass bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform, da die ersten und zweiten Harzvergusselemente 4 und 5 gemeinsam aus dem Silikonharz hergestellt sind, der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Vergussharzelementes 4 annähernd der gleiche ist wie der des zweiten Vergussharzelementes 5. Jedoch können, wenn der lineare Ausdehnungskoeffizient des ersten Vergussharzelementes 5 sich, bedingt durch einen unterschiedlichen Härtegrad zwischen dem ersten und dem zweiten Vergussharzelement 4 und 5, von dem des zweiten Vergussharzelementes 5 unterscheidet, die linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 so gesteuert werden, dass sie einander ähnlich sind, und zwar dadurch, dass die Menge des zuvor erwähnten zugesetzten anorganischen Füllstoffs, oder dergleichen, angepasst wird.
Das zuvor erwähnte zweite Vergussharzelement 5 beinhaltet einen konkaven Abschnitt 50, der an einer Innenseite einer Unterseite von diesem vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass er das LED-Element 3 und das erste Vergussharzelement 4 umhüllt. Demgemäß ist, wenn das zweite Vergussharzelement 5 an der Schaltungsplatine 2 angebracht ist, ein „Behälterraum" 51, welcher das LED-Element 3 und das erste Vergussharzelement 4 umhüllt, zwischen der Schaltungsplatine 2 und dem zweiten Vergussharzelement 5 ausgebildet. Das erste Vergussharzelement 4 kann dadurch ausgebildet sein, dass ein flüssiges Silikonharz, welches das Material des ersten Vergussharzelementes 4 ist, in den Behälterraum 51 eingespritzt wird und es ausgehärtet wird.
Insbesondere kann das erste Vergussharzelement 4 dadurch ausgebildet werden, dass das flüssige Silikonharz, welches das funktionale Additiv enthält, in den Behälterraum 51 durch ein (nicht dargestelltes) Einspritzloch eingespritzt wird, das in der Schaltungsplatine 2 oder dergleichen vorgesehen ist und mit dem Behälterraum 51 in Verbindung steht, und das eingespritzte Silikonharz durch eine Wärmebehandlung bis zu einem vorbestimmten Härtegrad ausgehärtet wird, der weicher ist als der des zweiten Vergussharzelementes 5, nachdem das zweite Vergussharzelement 5, beispielsweise mittels eines (nicht dargestellten) Haftmittels an der Schaltungsplatine 2 befestigt wurde.
Unterdessen ist, wenn eine Mehrzahl von Licht aussendenden Vorrichtungen 1 gleichzeitig hergestellt werden, mindestens ein Einspritzloch in der Schaltungsplatine 2 oder dem zweiten Vergussharzelement 5 entsprechend jedem LED-Element 3 vorgesehen. Daher tritt, da das erste Vergussharzelement 4 für jedes LED-Element 3 vollständig in kleine Abschnitte unterteilt ist, der vorteilhafte Effekt auf, dass Schwankungen bei der Verteilung des fluoreszierenden Materials im ersten Vergussharzelement 4 verringert werden können.
Das zweite Vergussharzelement 5 weist an seiner Oberseite einen Sammellinsenteil 5a auf. Der Sammellinsenteil 5a ist als eine konvexe Linse ausgebildet, die so ausgebildet ist, dass sie dem LED-Element 3 gegenüberliegt und so konfiguriert ist, dass sie vom LED-Element 3 ausgesendetes Licht fokussiert.
Bei dieser Ausführungsform tritt, da die ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 so eingestellt sind, dass sie im Wesentlichen den gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten haben, kein Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen 4 und 5 auf, so dass die Wärmeausdehnung vereinheitlicht wird, und dadurch eine Erzeugung von Wärmespannungen über die gesamten ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 verringert wird.
Da das erste Vergussharzelement 4 das funktionale Additiv enthält, kann die Erzeugung von Wärmespannungen weiter begrenzt werden. Demgemäß ist es möglich, eine äußerst flexible Formgestaltung für die Licht aussendende Vorrichtung zu erzielen und das Auftreten von Abschälen oder eine Rissbildung zu verhindern, und zwar ungeachtet der Form der ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5, der Schaltungsplatine 2 etc.
Außerdem wird, da das erste Vergussharzelement 4 aus einem weicheren Harz als das zweite Vergussharzelement 5 besteht, eine geringe Spannung auf das LED-Element 3, die Au-Drähte 6 etc. ausgeübt; umgekehrt ist es, da das zweite Vergussharzelement 5 aus einem harten Harz besteht, möglich, eine große Festigkeit gegenüber externen Kräften zu erzielen, und somit eine große Zuverlässigkeit.
Außerdem weist das Sammellinsenteil 5a, da es auf der Oberseite des zweiten Vergussharzelementes 5 ausgebildet ist, das härter als das erste Vergussharzelement 4 ist, eine große mechanische Festigkeit und eine große Genauigkeit auf, was es ermöglicht, einen starken Fokussiereffekt zu erzielen. Insbesondere erfolgt, da das fluoreszierende Material und das Streuungsagens in das erste Vergussharzelement 4 eingemischt sind, eine Wellenlängen-Umwandlung des vom LED-Element 3 ausgesendeten Lichtes durch das erste Vergussharzelement 4, welches das fluoreszierende Material und das Streuungsagens enthält, so dass eine Abstrahlfarbe erzeugt wird, und die einer Wellenlängenumwandlung unterzogene Abstrahlfarbe wird vereinheitlicht und durch das Sammellinsenteil 5a fokussiert, was das Erzielen einer Abstrahlung großer Helligkeit ermöglicht.
Bei der zuvor erwähnten Ausführungsform ist es, da das erste und das zweite Vergussharzelement 4 und 5 aus dem gleichen Silikonharz ausgebildet sind, leicht, ihre Ausdehnungskoeffzienten auf ähnliche Werte einzustellen, eine verbesserte Anhaftung der ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 kann erzielt werden, und dadurch kann bei ihnen ein Abschälen verhindert werden. Außerdem kann, da die ersten und zweiten Vergussharzelemente 4 und 5 aus dem Silikonharz ausgebildet sind, das eine Beständigkeit gegenüber Wärme und ultravioletter Strahlung hat, eine große Wärmebeständigkeit und eine große Lichtbeständigkeit erzielt werden.
Als Nächstes wird eine zweite Ausführungsform und eine dritte Ausführungsform der Licht aussendenden Vorrichtung gemäß der Erfindung mit Bezug auf 2A, 2B, 2C bzw. 3A, 3B, 3C erläutert.
Es sei angemerkt, dass, bei den folgenden Erläuterungen der zweiten und der dritten Ausführungsform, Teile, die denen der zuvor erwähnten ersten Ausführungsform ähnlich sind, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, und eine weitere Beschreibung von diesen entfällt.
Eine Licht aussendende Vorrichtung 11 wie dargestellt in der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von der in der ersten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 1 darin, dass ein erstes Vergussharzelement 14 nicht vollständig durch ein zweites Vergussharzelement 15 umhüllt ist.
Insbesondere ist bei der in der ersten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 1 das erste Vergussharzelement 4 vollständig durch das zweite Vergussharzelement 5 umhüllt. Im Gegensatz dazu ist bei der in der in der zweiten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 11 das erste Vergussharzelement 14 vom zweiten Vergussharzelement 15 freigelassen, und zwar an beiden Seiten des zweiten Vergussharzelementes 15, an denen das Anodenelektrodenmuster 2b und das Kathodenelektrodenmuster 2c nicht angeordnet sind (siehe 1C und 2C).
Mit anderen Worten beinhaltet bei der in der zweiten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 11 das zweite Vergussharzelement 15 ein Paar von Trägereinrichtungen 15a, die auf beiden Seiten angeordnet sind, an denen das Anodenelekrodenmuster 2b und das Kathodenelektrodenmuster 2c angeordnet sind und an der Schaltungsplatine 22 anhaften (siehe 2B).
Demzufolge ist ein konkaver Abschnitt 61, welcher das erste Vergussharzelement 14 umhüllt, zwischen dem Paar von Trägereinrichtungen 15a ausgebildet. Das Paar von Trägereinrichtungen 15a erstreckt sich von beiden Seiten des zweiten Vergussharzelementes 15 bis zu Rändern der Schaltungsplatine 2.
Das erste Vergussharzelement 14 ist von dem zweiten Vergussharzelement 15 an den Seiten freiliegend, außer dass das Paar von Trägereinrichtungen 15a angeordnet ist.
Bei dieser zweiten Ausführungsform kann, wenn eine Mehrzahl von Licht aussendenden Vorrichtungen 11 gleichzeitig hergestellt werden, bei der Mehrzahl von LED-Elementen 3, die ein- oder zweidimensional auf jeder der Schaltungsplatinen 2 montiert sind, da die zueinander benachbarten konkaven Abschnitte an beiden Seiten des zweiten Vergussharzelementes 15 in Verbindung miteinander stehen, außer dass das Paar von Trägereinrichtungen 15a angeordnet ist, flüssiges Silikon von einer Seite eines konkaven Abschnittes eingespritzt werden, um eine Mehrzahl von konkaven Abschnitten bei jedem Array der in Verbindung stehenden benachbarten konkaven Abschnitte zu befüllen, wenn eine Mehrzahl von Licht aussendenden Vorrichtungen als ein Zusammenschluss gefertigt werden.
Eine bei der dritten Ausführungsform dargestellte Licht aussendende Vorrichtung 21 unterscheidet sich von der Licht aussendenden Vorrichtung 11, die in der zweiten Ausführungsform dargestellt ist, durch den freiliegenden Abschnitt des ersten Vergussharzelementes 24.
Insbesondere ist das erste Vergussharzelement 24 an den Seiten freiliegend, außer dass das Paar von Trägereinrichtungen 15a angeordnet ist. Bei der in der dritten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 21 ist das erste Vergussharzelement 24 am oberen Abschnitt der Seiten freiliegend, außer dem Paar von angeordneten Trägereinrichtungen 15a (siehe 3C).
Mit anderen Worten beinhaltet in der bei der dritten Ausführungsform dargestellten Licht aussendenden Vorrichtung 21 das zweite Vergussharzelement 25 ein Fenster 25a, das an jeder von beiden Seiten des zweiten Vergussharzelementes 25, bei denen das Anodenelektrodenmuster 2b und das Kathodenelektrodenmuster 2c nicht angeordnet sind, vorgesehen ist und so konfiguriert ist, dass seine Öffnung ungefähr die Hälfte der Dicke des zweiten Vergussharzelementes 25 beträgt, wie in 3C dargestellt.
Das LED-Element 3 ist in einem Zustand dicht eingeschlossen, bei dem das erste Vergussharzelement 24 in einen konkaven Abschnitt 71 eingefüllt ist, der von der Schaltungsplatine 2 und dem zweiten Vergussharzelement 25 umgeben ist.
Bei der dritten Ausführungsform ist, ähnlich wie bei der zweiten Ausführungsform, wenn eine Mehrzahl von Licht aussendenden Vorrichtungen 21 gleichzeitig hergestellt werden, eine Substratbaugruppe, die eine Mehrzahl der Schaltungsplatinen 2 beinhaltet, in einer Matrix in einer Ebene angeordnet, wobei mindestens ein LED-Element 3 auf jeder der Schaltungsplatinen 2 montiert ist. In diesem Fall kann, da die konkaven Abschnitte für benachbart zueinander angeordnete LED-Elemente an beiden Seiten, außer dem Paar von angeordneten Trägereinrichtungen, in Verbindung miteinander stehen, flüssiges Silikon von einem Einspritzloch her eingespritzt werden, das für alle Arrays der miteinander in Verbindung stehenden benachbarten Behälterräume 71 vorgesehen ist, und dadurch kann flüssiges Silikonharz gleichzeitig in alle konkaven Abschnitte des Arrays eingespritzt werden, um ein dichtes Einschließen eines jeden LED-Elementes 3 zu ermöglichen.
Unterdessen wird bei der dritten Ausführungsform, da das zweite Vergussharzelement 25 eine rahmenartige Trennwand 70 beinhaltet, die an dessen unterem Ende und an jeder von beiden Seiten des zweiten Vergussharzelementes 25 vorgesehen ist, bei denen das Anodenelektrodenmuster 2b und das Kathodenelektrodenmuster 2c nicht angeordnet sind (siehe 3C), ein Absetzen des fluoreszierenden Materials oder dergleichen, das im ersten Vergussharzelement 24 im konkaven Abschnitt enthalten ist, durch die am unteren Ende des zweiten Vergussharzelementes 25 angeordneten Trennwände eingeschränkt, wodurch eine Schwankung bei der Verteilung des fluoreszierenden Materials stärker als bei der zweiten Ausführungsform reduziert werden kann.
Bei den zuvor erwähnten zweiten und dritten Ausführungsformen kann, wenn ein Einspritzkanal, der die Arrays der Behälterräume 61 und 71 verbindet, vorgesehen ist, das flüssige Silikonharz gleichzeitig in alle Behälterräume 61 und 71 insgesamt mittels lediglich des einzigen Injektionskanals eingespritzt werden. Alternativ ist es, wenn ein Einspritzloch in jedem LED-Element 3 vorgesehen ist, möglich, eine Schwankung der Verteilung des fluoreszierenden Materials in jeder der Licht aussendenden Vorrichtungen 11 und 21 zu verringern.
Es sei angemerkt, dass die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt ist. Beispielsweise wurde, wie bei jeder der zuvor erwähnten Ausführungsformen, die Erfindung in geeigneter Weise auf eine weiße LED-Vorrichtung angewandt, in welcher fluoreszierendes Material in jedem der ersten Vergussharzelemente 4, 14 und 24 enthalten ist und das LED-Element 3 zum Aussenden von blauem Licht oder ultraviolettem Licht, um weißes Licht zu erhalten, verwendet wird, jedoch kann diese auf eine LED-Vorrichtung angewandt werden, die so konfiguriert ist, dass sie infrarotes, rotes oder grünes Licht aussendet, in welcher ein LED-Element zum Aussenden von Licht in anderen Wellenlängenbereichen, wie beispielsweise infrarotes, rotes oder grünes Licht, oder dergleichen, verwendet wird.
Außerdem kann, obschon bevorzugt wird, die zweiten Vergussharzelemente 5, 15 und 25 zu verwenden, die jeweils das Sammellinsenteil 5a aufweisen, wie zuvor erwähnt, ein zweites Vergussharzelement, das eine ebene Oberseite ohne Sammellinsenteil 5a aufweist, anstelle von diesen verwendet werden.
Außerdem bestehen, wie zuvor erwähnt, die ersten Vergussharzelemente 4, 14, 24 und die zweiten Vergussharzelemente 5, 15, 25 jeweils vorzugsweise aus Silikonharz, jedoch können diese auch aus anderen ähnlichen Materialien oder unterschiedlichen Materialien bestehen, solange der gleiche oder ein ähnlicher linearer Ausdehnungskoeffizient eingestellt ist. Beispielsweise können Epoxidharz, Polyamidharz, Acrylharz, Polykarbonatharz oder dergleichen vorzugsweise als Materialien der ersten und zweiten Vergussharzelemente gewählt werden.
Gemäß der Erfindung tritt, da das erste Vergussharzelement das funktionale Additiv enthält und den gleichen oder einer ähnlichen linearen Ausdehnungs koeffizienten wie das zweite Vergussharzelement aufweist, kein Unterschied bei der Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen auf und die Erzeugung von Wärmespannungen wird verhindert, so dass ein Auftreten von Abschälen und Rissbildung bei den ersten und zweiten Vergussharzelementen verhindert werden kann, und zwar ungeachtet der Form der ersten und zweiten Vergussharzelemente usw. Insbesondere ist es, da die ersten und zweiten Vergussharzelemente aus dem gegenüber Wärme und ultravioletten Strahlung beständigen Silikonharz ausgebildet sind, möglich eine Licht aussendende Vorrichtung mit hoher Wärmebeständigkeit, großer Lichtbeständigkeit und großer Zuverlässigkeit zu erzielen.
Außerdem wird, da die ersten und zweiten Vergussharzelemente in der Licht aussendenden Vorrichtung den gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten haben, die Wärmeausdehnung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen vereinheitlicht, so dass die Erzeugung von Wärmespannungen verringert wird, wodurch ein Abschälen und eine Rissbildung verhindert wird.
Außerdem ist die Licht aussendende Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das funktionale Additiv ein fluoreszierendes Material und/oder ein anorganischer Füllstoff und/oder ein Streuungsagens ist. Mit anderen Worten ist es, dadurch, dass das fluoreszierende Material als funktionales Additiv in das erste Vergussharzelement in der Licht aussendenden Vorrichtung eingemischt wird, möglich, die Wellenlänge des Lichtes, das vom LED-Element ausgesendet wird, in eine andere Wellenlänge umzuwandeln, um eine andere Abstrahlfarbe auszusenden.
Außerdem kann, durch Einmischen des anorganischen Füllstoffes als funktionales Additiv in das erste Vergussharzelement, eine Feinanpassung der linearen Ausdehnungskoeffizienten erzielt wird, wodurch ein genauerer Ausgleich der linearen Ausdehnungskoeffizienten der ersten und zweiten Vergussharzelemente ermög licht wird. Außerdem ist ein Einmischen des Streuungsagens als funktionales Additiv in das erste Vergussharzelement vorteilhaft, da es das Erzielen einer einheitlicheren Abstrahlfarbe ermöglicht.
Wie zuvor erwähnt, können, da derselbe lineare Ausdehnungskoeffizient für die ersten und zweiten Vergussharzelemente sogar in dem Zustand aufrechterhalten wird, bei dem das erste Vergussharzelement ein beliebiges von dem fluoreszierenden Material, dem anorganischen Füllstoff und dem Streuungsagens enthält, zusätzlich zur Verhinderung von Wärmespannungen, die zuvor erwähnten vorteilhaften Effekte erzielt werden.
Bei der Licht aussendenden Vorrichtung gemäß der Erfindung ist das erste Vergussharzelement aus einem weicheren Harz als das zweite Vergussharzelement hergestellt. Das heißt, bei dieser Licht aussendenden Vorrichtung wird, da das erste Vergussharzelement aus einem weicheren Harz besteht als das zweite Vergussharzelement, eine geringe Spannung auf das LED-Element, die Au-Drähte usw. ausgeübt; umgekehrt ist es, da das zweite Vergussharzelement aus einem harten Harz besteht, möglich, eine hohe Festigkeit bezüglich externer Kräfte, und somit eine große Zuverlässigkeit zu erzielen.
Außerdem ist die Licht aussendende Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass das Sammellinsenteil auf der Oberseite des zweiten Vergussharzelementes vorgesehen ist. Mit anderen Worten weist das Sammellinsenteil, da es in der Licht aussendenden Vorrichtung auf der Oberseite des zweiten Vergussharzelementes vorgesehen ist, welches härter als das erste Vergussharzelement ist, ein große mechanische Festigkeit und eine große Genauigkeit auf, was es ermöglicht, einen starken Fokussiereffekt zu erzielen. Insbesondere wird, wenn das fluoreszierende Material und das Streuungsagens in das erste Vergussharzelement eingemischt sind, die einer Wellenlängenumwandlung unterzogene Abstrahlfarbe einheitlich und fokussiert, was das Erzielen eines Abstrahlens mit großer Helligkeit ermöglicht.
Die Licht aussendende Vorrichtung gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Vergussharzelemente aus Silikonharz bestehen. Das heißt, es sind, da sowohl das erste als auch das zweite Vergussharzelement in der Licht aussendenden Vorrichtung aus dem gleichen oder einem ähnlichen Silikonharz bestehen, deren lineare Expansionskoeffzienten leicht zur Übereinstimmung zu bringen, und eine verbesserte Haftung zwischen den ersten und zweiten Vergussharzelementen kann erzielt werden, was ein effektives Verhindern eines Abschälens der ersten und zweiten Vergussharzelemente oder dergleichen ermöglicht. Außerdem weist, da die ersten und zweiten Vergussharzelemente aus Silikonharz bestehen, das gegenüber Wärme und ultravioletter Strahlung beständig ist, die Licht aussendende Vorrichtung eine große Wärmebeständigkeit und große Lichtbeständigkeit auf.
Außerdem sendet bei der Licht aussendenden Vorrichtung gemäß der Erfindung das LED-Element blaues oder ultraviolettes Licht aus, und das funktionale Additiv ist das fluoreszierende Material, welches blaues oder ultraviolettes Licht in weißes Licht umwandelt. Das heißt, die Licht aussendende Vorrichtung ermöglicht die Erzeugung einer weißen LED-Vorrichtung, die eine große Zuverlässigkeit in Bezug auf Wärmespannungen hat.
Es wurden hier zwar bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, es sei jedoch angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen eingeschränkt ist, und verschiedene Modifikationen, Variationen und Änderungen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können.

Claims

Licht aussendende Vorrichtung, aufweisend: eine Platine, mindestens ein auf der Platine montiertes Leuchtdiodenelement, ein erstes Harzelement, welches das Leuchtdiodenelement dicht einschließt, und ein zweites Harzelement, welches das erste Harzelement abdeckt, wobei die jeweiligen linearen Ausdehnungskoeffizienten des ersten Harzelementes und des zweiten Harzelementes so festgelegt sind, dass sie im Wesentlichen identisch sind.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens ein funktionales Additiv im ersten Vergussharzelement enthalten ist.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das funktionale Additiv mindestens einen Bestandteil beinhaltet, der aus mindestens einem fluoreszierenden Material, mindestens einem anorganischen Füllstoff und mindestens einem Streuungsagens ausgewählt ist.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das erste Vergussharzelement mindestens einen anorganischen Füllstoff enthält, um eine Feinanpassung des linearen Ausdehnungskoeffizienten zu ermöglichen.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Vergussharzelement aus einem Harz besteht, das weicher ist als das des zweiten Vergussharzelementes.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Vergussharzelement ein flüssiges Harz ist, das in einen Raum eingefüllt ist, der durch die Platine und das zweite Vergussharzelement ausgebildet ist.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das zweite Vergussharzelement einen Sammellinsenteil beinhaltet, der so angeordnet ist, dass er dem Leuchtdiodenelement zugewandt ist.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der das erste Vergussharzelement und das zweite Vergussharzelement aus Silikonharz bestehen.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der das Leuchtdiodenelement so konfiguriert ist, dass es blaues Licht oder ultraviolettes Licht aussendet, bei der das mindestens eine funktionale Additiv ein fluoreszierendes Material ist, welches blaues Licht oder ultraviolettes Licht in weißes Licht umwandelt.
Licht aussendende Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der mindestens ein Einspritzloch, um das erste Vergussharzelement zu gießen, im zweiten Vergussharzelement oder in der Platine vorgesehen ist.