DE102015113743A1 - Lichtemittierende Vorrichtung, Beleuchtungslichtquelle und Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

Lichtemittierende Vorrichtung, Beleuchtungslichtquelle und Beleuchtungsvorrichtung Download PDF

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Abstract

Eine lichtemittierende Vorrichtung (100) umfasst: ein Substrat (10), einen rote LED-Chip (20r) auf dem Substrat (10), einen blaue LED-Chip (20b) auf dem Substrat (10), wobei der blaue LED-Chip (20b) in Reihe mit dem rote LED-Chip (20r) verbunden ist und eine Emissionsfarbe aufweist, die von dem rote LED-Chip (20r) verschieden ist, und ein zweites Versiegelungselement (30b), das grünen Leuchtstoff (60g) und gelben Leuchtstoff (60y) umfasst und mindestens den blaue LED-Chip (20b) versiegelt, und wobei die Lichtemission durch den rote LED-Chip (20r), den blaue LED-Chip (20b), den grünen Leuchtstoff (60g) und den gelben Leuchtstoff (60y) weißes Licht erzeugt.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, usw., die ein lichtemittierendes Element auf einem Substrat umfasst.
  • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Ein lichtemittierendes Halbleiterelement, wie z. B. eine lichtemittierende Diode bzw. Leuchtdiode (LED), wird als hocheffiziente, raumsparende Lichtquelle in verschiedenen Beleuchtungsvorrichtungen für Beleuchtungsanwendungen, Anzeigeanwendungen, usw., verbreitet verwendet.
  • Eine lichtemittierende COB(Leiterplatte mit gebondetem Chip)-Vorrichtung (ein lichtemittierendes Modul), in der eine LED, die auf einem Substrat montiert ist, mit einem lichtdurchlässigen Harz versiegelt bzw. eingekapselt ist, und eine lichtemittierende Vorrichtung, bei der ein gekapseltes lichtemittierendes SMD(Oberflächenmontagevorrichtung)-Element verwendet wird, sind ebenfalls bekannt (vgl. beispielsweise die japanische ungeprüfte Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2011-146640 ).
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • In einer lichtemittierenden Vorrichtung gibt es Fälle, bei denen eine Mehrzahl von Typen von LEDs, die jeweils eine verschiedene Emissionsfarbe aufweisen, für den Zweck einer Verbesserung der Farbwiedergabe des Lichts verwendet wird, das von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert wird. In einer solchen lichtemittierenden Vorrichtung kann dann, wenn die Mehrzahl von Typen von LEDs in Reihe verbunden ist, die Lichtabgabe (Helligkeit) der Mehrzahl von LEDs nicht separat für jeden Typ eingestellt werden. Folglich bestehen Schwierigkeiten dahingehend, den Farbwert (die Chromatizität) der lichtemittierenden Vorrichtung so einzustellen, dass eine Übereinstimmung mit einem gewünschten Farbwert erhalten wird.
  • Im Hinblick darauf stellt die vorliegende Erfindung eine lichtemittierende Vorrichtung und dergleichen bereit, welche die Farbwerteinstellung erleichtert.
  • Eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat, ein erstes lichtemittierendes Element auf dem Substrat, ein zweites lichtemittierendes Element auf dem Substrat, wobei das zweite lichtemittierende Element in Reihe mit dem ersten lichtemittierenden Element verbunden ist und eine Emissionsfarbe aufweist, die von dem ersten lichtemittierenden Element verschieden ist, und ein Versiegelungselement, das mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen umfasst und mindestens das zweite lichtemittierende Element versiegelt, wobei die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen unterschiedliche Peaks in Emissionsspektren innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs aufweisen und die Lichtemission durch das erste lichtemittierende Element, das zweite lichtemittierende Element und die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen weißes Licht erzeugt.
  • Mit der vorliegenden Erfindung wird eine lichtemittierende Vorrichtung realisiert, die eine Farbwerteinstellung erleichtert.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine perspektivische Außenansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1,
  • 2 ist eine Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1,
  • 3 ist eine Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung entlang A-A in der 2,
  • 4 ist ein Farbwertkoordinatendiagramm zur Beschreibung der Farbwerteinstellung in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1,
  • 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Emissionsspektrums der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 zeigt,
  • 6 ist eine Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Modifizierung,
  • 7 ist ein Diagramm, das eine Kontur einer Konfiguration einer Glühbirnen-förmigen Lampe gemäß der Ausführungsform 2 zeigt,
  • 8 ist eine Querschnittsansicht einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform 3,
  • 9 ist eine perspektivische Außenansicht der Beleuchtungsvorrichtung und deren pheripheren Komponenten gemäß der Ausführungsform 3,
  • 10 ist ein erstes Diagramm, das ein Verbindungsbeispiel von LED-Chips zeigt, und
  • 11 ist ein zweites Diagramm, das ein Verbindungsbeispiel von LED-Chips zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachstehend wird eine lichtemittierende Vorrichtung, usw., gemäß beispielhafter Ausführungsformen beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird. Die nachstehend beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen sind jeweils eine allgemeine und eine spezifische Darstellung der vorliegenden Erfindung. Demgemäß dienen Werte, Formen, Materialien, Komponenten und die Anordnung und Verbindung zwischen den Komponenten, Schritte und die Reihenfolge der Schritte, die in den folgenden beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, lediglich der Veranschaulichung und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Daher sind von den Komponenten in den nachstehenden beispielhaften Ausführungsformen die Komponenten, die nicht in jedwedem der unabhängigen Patentansprüche genannt sind, die das Konzept der vorliegenden Erfindung auf der höchsten Ebene angeben, als frei wählbare Komponenten beschrieben.
  • Die Figuren sind schematische Ansichten und veranschaulichen die vorliegende Erfindung nicht notwendigerweise genau. In den Figuren werden dieselben Bezugszeichen zur Bezugnahme auf im Wesentlichen dieselbe Konfiguration verwendet und folglich kann eine doppelte Beschreibung weggelassen oder vereinfacht werden.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 1
  • [Konfiguration der gesamten lichtemittierenden Vorrichtung]
  • Nachstehend wird eine Konfiguration einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die 1 ist eine perspektivische Außenansicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform 1. Die 2 ist eine Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform 1. 3 ist eine Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung entlang A-A in der 2. Es sollte beachtet werden, dass Bonddrähte in der 1 nicht gezeigt sind und die Anordnung der Bonddrähte zwischen der 2 und der 3 zur Erleichterung der Beschreibung unterschiedlich ist.
  • Wie es in den 1 bis 3 gezeigt ist, umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100 ein Substrat 10 und eine Mehrzahl von lichtemittierendes Element-Zeilen auf dem Substrat 10. In der Ausführungsform 1 umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100 fünf lichtemittierendes Element-Zeilen: die lichtemittierendes Element-Zeile 21, die lichtemittierendes Element-Zeile 22, die lichtemittierendes Element-Zeile 23, die lichtemittierendes Element-Zeile 24 und die lichtemittierendes Element-Zeile 25.
  • Jede lichtemittierendes Element-Zeile erstreckt sich in einer Y-Richtung und umfasst eine Mehrzahl von rote LED-Chips 20r und eine Mehrzahl von blaue LED-Chips 20b. Der rote LED-Chip 20r und der blaue LED-Chip 20b weisen unterschiedliche Emissionsfarben auf.
  • Wie es in der 2 gezeigt ist, umfasst eine einzelne lichtemittierendes Element-Zeile 12 LED-Chips. Insbesondere umfasst eine einzelne lichtemittierendes Element-Zeile vier rote LED-Chips 20r und acht blaue LED-Chips 20b. Es sollte beachtet werden, dass der rote LED-Chip 20r ein Beispiel für das erste lichtemittierende Element ist und der blaue LED-Chip 20b ein Beispiel für das zweite lichtemittierende Element ist.
  • LED-Chips, die in eine einzelne lichtemittierendes Element-Zeile einbezogen sind, sind entlang einer Geraden in der Y-Richtung (der Richtung der langen Seite des Substrats 10, das eine rechteckige Form aufweist) angeordnet. Ferner sind, wie es in der 2 gezeigt ist, LED-Chips, die in jede der lichtemittierendes Element-Zeilen einbezogen sind, in einer X-Richtung (der Richtung der kurzen Seite des rechteckigen Substrats 10) ausgerichtet. Mit anderen Worten, das Substrat 10 umfasst eine Mehrzahl von LED-Chips in einer Matrix.
  • Wie es in den 2 und 3 gezeigt ist, ist in einer einzelnen lichtemittierendes Element-Zeile eine Kathodenelektrode eines einzelnen LED-Chips mit einer Anodenelektrode eines LED-Chips angrenzend an den einzelnen LED-Chip mittels Bonddrähten 50 verbunden.
  • Ferner ist eine Anodenelektrode (oder eine Kathodenelektrode) eines LED-Chips, der sich an einem Ende jeder lichtemittierendes Element-Zeile befindet, mit der Leitung 40a (oder der Leitung 40b) auf dem Substrat 10 mittels Bonddrähten 50 verbunden. Der Leitung 40a und der Leitung 40b wird Strom zugeführt, so dass jede lichtemittierendes Element-Zeile Licht emittiert. Insbesondere sind die lichtemittierendes Element-Zeilen, die in die lichtemittierende Vorrichtung 100 einbezogen sind, (elektrisch) parallel miteinander verbunden.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Leitung 40a, die Leitung 40b und die Bonddrähte 50 ein Metallmaterial umfassen, das z. B. eines von Au (Gold), Ag (Silber) und Cu (Kupfer) ist.
  • In jeder lichtemittierendes Element-Zeile sind rote LED-Chips 20r separat (in einem Punkt) mit dem ersten Versiegelungselement 30a versiegelt. Ferner sind blaue LED-Chips 20b entlang der lichtemittierendes Element-Zeile, zu der blaue LED-Chips 20b gehören, mit dem zweiten Versiegelungselement 30b versiegelt.
  • Das erste Versiegelungselement 30a umfasst z. B. ein transparentes Harz und das rote Licht, das von dem rote LED-Chip 20r emittiert wird, wird von dem ersten Versiegelungselement 30a nach außen emittiert, ohne einer Wellenlängenumwandlung (einer Farbumwandlung) zu unterliegen.
  • Das zweite Versiegelungselement 30b umfasst ein lichtdurchlässiges Harz, das grünen Leuchtstoff 60g und gelben Leuchtstoff 60y als Wellenlängenumwandlungsmaterial umfasst. Das blaue Licht, das von dem blaue LED-Chip 20b emittiert wird, wird durch Hindurchtreten durch das zweite Versiegelungselement 30b in weißes Licht umgewandelt.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, weist die lichtemittierende Vorrichtung 100 das Merkmal auf, dass das zweite Versiegelungselement 30b mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen mit unterschiedlichen Peaks in den Emissionsspektren umfasst. Die vorteilhafte Wirkung des zweiten Versiegelungselements 30b, das mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen umfasst, wird später beschrieben.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, ist die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform 1 das, was als COB(Leiterplatte mit gebondetem Chip)-LED-Modul bekannt ist, bei dem LED-Chips direkt auf dem Substrat 10 montiert sind. Nachstehend wird jedes Bestandteilselement der lichtemittierenden Vorrichtung 100 beschrieben.
  • [Substrat]
  • Das Substrat 10 ist z. B. ein Substrat auf Metallbasis oder ein Keramiksubstrat. Alternativ kann das Substrat 10 ein Harzsubstrat auf der Basis eines Harzes sein.
  • Wenn das Substrat 10 ein Keramiksubstrat ist, ist das Keramiksubstrat ein Aluminiumoxidsubstrat, das Aluminiumoxid umfasst, oder ein Aluminiumnitridsubstrat, das Aluminiumnitrid umfasst, oder dergleichen. Wenn das Substrat 10 ein Substrat auf Metallbasis ist, ist das Substrat auf Metallbasis z. B. ein Aluminiumlegierungssubstrat, ein Eisenlegierungssubstrat, ein Kupferlegierungssubstrat oder dergleichen, das einen isolierenden Film aufweist, der auf dessen Oberfläche ausgebildet ist. Wenn das Substrat 10 ein Harzsubstrat ist, ist das Harzsubstrat z. B. ein Glas-Epoxy-Substrat, das Glasfasern und ein Epoxyharz umfasst.
  • Beispielsweise kann es sich bei dem Substrat 10 um ein Substrat handeln, das einen hohen optischen Reflexionsgrad aufweist (z. B. einen optischen Reflexionsgrad von 90% oder höher). Das Substrat 10, das einen hohen optischen Reflexionsgrad aufweist, kann Licht, das durch die LED-Chips emittiert wird, von der Oberfläche des Substrats 10 weg reflektieren. Als Ergebnis wird die Effizienz der lichtemittierenden Vorrichtung 100 beim Abgeben von Licht verbessert. Beispiele für ein solches Substrat umfassen ein weißes Keramiksubstrat auf der Basis von Aluminiumoxid.
  • Alternativ kann das Substrat 10 ein lichtdurchlässiges Substrat sein, das eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist. Wenn das Substrat 10 ein lichtdurchlässiges Substrat ist, wird Licht, das durch einen LED-Chip emittiert wird, innerhalb des Substrats 10 übertragen und wird von einer Fläche (Rückfläche) emittiert, auf der ein LED-Chip nicht montiert ist. Beispiele für ein solches Substrat umfassen ein lichtdurchlässiges Keramiksubstrat, das polykristallines Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid umfasst, ein transparentes Glassubstrat, das Glas umfasst, ein Quarzsubstrat, das Quarz umfasst, ein Saphirsubstrat, das Saphir umfasst, und ein transparentes Harzsubstrat, das ein transparentes Harzmaterial umfasst.
  • Während das Substrat 10 in der Ausführungsform 1 in einer rechteckigen Form ausgebildet ist, kann es in jedweder anderen Form, wie z. B. einer Kreisform, ausgebildet sein.
  • [LED-Chip und Versiegelungselement]
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, befinden sich auf dem Substrat 10 eine Mehrzahl von rote LED-Chips 20r und eine Mehrzahl von blaue LED-Chips 20b.
  • Jeder des rote LED-Chips 20r und des blaue LED-Chips 20b ist ein ungekapselter Chip, der sichtbares Licht mit einer einzelnen Farbe emittiert. Der rote LED-Chip 20r kann z. B. ein LED-Chip sein, der ein AlGaInP-Material umfasst und eine zentrale Wellenlänge (eine Peakwellenlänge des Emissionsspektrums) von 600 nm oder mehr und 660 nm oder weniger aufweist.
  • Ferner ist der blaue LED-Chip 20b z. B. ein LED-Chip auf Galliumnitridbasis, der ein Material auf InGaN-Basis umfasst und eine zentrale Wellenlänge (eine Peakwellenlänge des Emissionsspektrums) von 430 nm oder mehr und 480 nm oder weniger aufweist.
  • Das erste Versiegelungselement 30a umfasst ein lichtdurchlässiges Harzmaterial, wie z. B. ein Silikonharz, und überträgt das Licht von dem rote LED-Chip 20r und emittiert das übertragene Licht nach außen. Mit anderen Worten, das erste Versiegelungselement 30a weist keine Wellenlängenumwandlungsfunktion (Farbumwandlungsfunktion) auf. Das erste Versiegelungselement 30a ist zum Zweck der Erhöhung der Lichtemissionseffizienz des rote LED-Chips 20r durch Vermindern des Brechungsindex (durch Verminderung der Totalreflexion, die auftritt, wenn das Licht von dem rote LED-Chip 20r in die Luft austritt) und zum Schützen des rote LED-Chips 20r einbezogen.
  • Das zweite Versiegelungselement 30b umfasst ein lichtdurchlässiges Harzmaterial, das grünen Leuchtstoff 60g und gelben Leuchtstoff 60y umfasst. Das lichtdurchlässige Harzmaterial ist z. B. ein Silikonharz. Ferner handelt es sich bei dem grünen Leuchtstoff 60g und dem gelben Leuchtstoff 60y z. B. um einen Leuchtstoff (Leuchtstoffteilchen) auf Yttrium-Aluminium-Granat(YAG)-Basis.
  • Demgemäß wird ein Teil des blauen Lichts, das von dem blaue LED-Chip 20b emittiert wird, durch den grünen Leuchtstoff 60g, der in das zweite Versiegelungselement 30b einbezogen ist, einer Wellenlängenumwandlung in grünes Licht unterzogen. Entsprechend wird ein Teil des blauen Lichts, das von dem blaue LED-Chip 20b emittiert wird, durch den gelben Leuchtstoff 60y, der in das zweite Versiegelungselement 30b einbezogen ist, einer Wellenlängenumwandlung in gelbes Licht unterzogen. Es sollte beachtet werden, dass eine zentrale Wellenlänge (eine zentrale Wellenlänge des Emissionsspektrums) des grünen Lichts und eine zentrale Wellenlänge des gelben Lichts 500 nm oder mehr und 600 nm oder weniger betragen.
  • Dann wird ein Teil des blauen Lichts, das nicht durch den grünen Leuchtstoff 60g und den gelben Leuchtstoff 60y absorbiert wird, des grünen Lichts, das durch die Wellenlängenumwandlung durch den grünen Leuchtstoff 60g erhalten wird, und des gelben Lichts, das durch die Wellenlängenumwandlung durch den gelben Leuchtstoff 60y erhalten wird, in dem zweiten Versiegelungselement 30b gestreut und gemischt. Dies ermöglicht es dem zweiten Versiegelungselement 30b, weißes Licht abzugeben.
  • Im Gegensatz dazu wird von dem ersten Versiegelungselement 30a rotes Licht abgegeben, wie es vorstehend beschrieben worden ist. Demgemäß gibt die lichtemittierende Vorrichtung 100 weißes Licht mit einer besseren Farbwiedergabe ab, was aus dem Einbeziehen von Komponenten des roten Lichts von dem ersten Versiegelungselement 30a resultiert.
  • [Vorteilhafte Wirkungen und Sonstiges]
  • Die lichtemittierende Vorrichtung 100 weist das Merkmal auf, dass das zweite Versiegelungselement 30b mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen mit verschiedenen Peaks in den Emissionsspektren umfasst. Dies erleichtert es, den Farbwert der lichtemittierenden Vorrichtung 100 mit dem gewünschten Farbwert in Übereinstimmung zu bringen. Diese vorteilhafte Wirkung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 4 beschrieben. Die 4 ist ein Farbwertkoordinatendiagramm zur Beschreibung der Farbwerteinstellung in der lichtemittierenden Vorrichtung 100. In dem Beispiel in der 4 emittiert der grüne Leuchtstoff 60g grünes Licht mit einer zentralen Wellenlänge von etwa 563 nm und der gelbe Leuchtstoff 60y emittiert gelbes Licht mit einer zentralen Wellenlänge von etwa 572 nm.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann durch Ändern der Menge des grünen Leuchtstoffs 60g oder der Lichtabgabe des blaue LED-Chips 20b der Farbwert in der Richtung eingestellt werden, die durch den Pfeil A in der 4 angegeben ist (wird nachstehend einfach als Richtung A bezeichnet). Um den Farbwert der lichtemittierenden Vorrichtung 100 mit dem gewünschten Farbwert in Übereinstimmung zu bringen, ist eine Farbwerteinstellung in der Richtung, die durch den Pfeil B in der 4 angegeben ist (wird nachstehend einfach als Richtung B bezeichnet) erforderlich, und zwar zusätzlich zu der Farbwerteinstellung in der A-Richtung.
  • Dabei ist ein typischer Weg zur Durchführung der Farbwerteinstellung in der B-Richtung die Änderung der Helligkeit des roten Lichts des rote LED-Chips 20r. Wenn der blaue LED-Chip 20b und der rote LED-Chip 20r jedoch in Reihe verbunden sind, wie dies in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der Fall ist, können die Lichtabgabe des blaue LED-Chips 20b und die Lichtabgabe des rote LED-Chips 20r nicht unabhängig verändert werden. Daher wird die Farbwerteinstellung in der B-Richtung durch Ändern der Anzahl der rote LED-Chips 20r durchgeführt.
  • In diesem Fall wird der Farbwert in der B-Richtung durch eine Einheit der Anzahl von rote LED-Chips 20r eingestellt, was es schwierig macht, eine Feineinstellung des Farbwerts in der B-Richtung durchzuführen. Es sollte beachtet werden, dass die Farbwerteinstellung schwieriger wird, wenn die Anzahl der lichtemittierendes Element-Zeilen, die parallel verbunden sind, zunimmt (lichtemittierende Vorrichtung 100: fünf Zeilen).
  • Dabei wird es, wenn das zweite Versiegelungselement 30b, das nicht nur grünen Leuchtstoff 60g, sondern auch gelben Leuchtstoff 60y umfasst, wie dies in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der Fall ist, möglich, eine Farbwertfeineinstellung in der B-Richtung durch Ändern der Menge des gelben Leuchtstoffs 60y durchzuführen.
  • Es sollte beachtet werden, dass eine solche vorteilhafte Wirkung durch Einbeziehen von mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen mit unterschiedlichen Peaks in den Emissionsspektren in das zweite Versiegelungselement 30b erhalten werden kann. Wenn mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen mit Peaks in den Emissionsspektren einbezogen werden, die sich signifikant voneinander unterscheiden, kann der Farbwert jedoch signifikant von dem gewünschten Farbwert abweichen, was die Farbwerteinstellung schwierig macht. Es gibt auch Fälle, bei denen die gewünschte Lichtemissionseffizienz nicht erhalten werden kann.
  • Im Hinblick darauf werden für die lichtemittierende Vorrichtung 100 Leuchtstoffe ausgewählt, die sich bezüglich der Peaks in den Emissionsspektren nicht signifikant voneinander unterscheiden. Insbesondere liegen in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 sowohl die zentrale Wellenlänge des grünen Leuchtstoffs 60g als auch die zentrale Wellenlänge des gelben Leuchtstoffs 60y in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich. Dabei ist der vorgegebene Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich, der zwischen der zentralen Wellenlänge des rote LED-Chips 20r und der zentralen Wellenlänge des blaue LED-Chips 20b liegt. In der Ausführungsform 1 ist der vorgegebene Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich von grün bis gelb, der eine Breite von etwa 100 nm aufweist, insbesondere ein Wellenlängenbereich von 500 nm oder mehr und 600 nm oder weniger.
  • Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst das zweite Versiegelungselement 30b der lichtemittierenden Vorrichtung 100 mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen. Dabei weisen die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen Peaks in Emissionsspektren innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs auf und weisen Peaks in Emissionsspektren auf, die sich voneinander unterscheiden. Folglich wird es mit der lichtemittierenden Vorrichtung 100 einfacher, den Farbwert mit dem gewünschten Farbwert in Übereinstimmung zu bringen. Mit anderen Worten, die lichtemittierende Vorrichtung 100 ist eine lichtemittierende Vorrichtung, bei welcher der Farbwert einfach eingestellt werden kann. Durch Verwenden der lichtemittierenden Vorrichtung 100 können eine Beleuchtungslichtquelle und eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Farbwert realisiert werden, der mit einer höheren Genauigkeit eingestellt ist.
  • Bei der vorstehend beschriebenen Struktur emittieren in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 der rote LED-Chip 20r, der blaue LED-Chip 20b, der grüne Leuchtstoff 60g und der gelbe Leuchtstoff 60y Licht und das Licht wird gemischt, wodurch weißes Licht (synthetisiertes Licht) mit dem in der 5 gezeigten Spektrum erzeugt wird. Die 5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Emissionsspektrums der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zeigt.
  • [Modifizierung]
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 versiegelt das zweite Versiegelungselement 30b von dem rote LED-Chip 20r und dem blaue LED-Chip 20b nur den blaue LED-Chip 20b. In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 kann jedoch nur das zweite Versiegelungselement 30b als das Versiegelungselement verwendet werden. Mit anderen Worten, das zweite Versiegelungselement 30b kann sowohl den rote LED-Chip 20r als auch den blaue LED-Chip 20b versiegeln. Die 6 ist eine Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung, bei der sowohl der rote LED-Chip 20r als auch der blaue LED-Chip 20b mit dem zweiten Versiegelungselement 30b versiegelt sind.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100a, die in der 6 gezeigt ist, ist jede lichtemittierendes Element-Zeile wie eine Zeile in einer integrierten Weise mit dem zweiten Versiegelungselement 30b versiegelt. Dabei verursacht das Versiegeln des rote LED-Chips 20r mit dem zweiten Versiegelungselement 30b kein Problem, da der grüne Leuchtstoff 60g und der gelbe Leuchtstoff 60y nicht durch rotes Licht angeregt werden (die Wellenlänge von rotem Licht wird nicht durch den grünen Leuchtstoff 60g und den gelben Leuchtstoff 60y umgewandelt).
  • In einer Struktur, bei der das Versiegelungselement einer einzelnen Art verwendet wird, wie dies in der lichtemittierenden Vorrichtung 100a der Fall ist, besteht der Vorteil, dass das Aufbringen (das Ausbilden) des Versiegelungselements effizient durchgeführt werden kann.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 2
  • Als nächstes wird eine Konfiguration einer Glühbirnen-förmigen Lampe gemäß der Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf die 7 beschrieben. Die 7 ist ein Diagramm, das eine Kontur einer Struktur einer Glühbirnen-förmigen Lampe 150 gemäß der Ausführungsform 2 zeigt.
  • Die Glühbirnen-förmige Lampe 150, die in der 7 gezeigt ist, ist ein Beispiel für die Beleuchtungslichtquelle und umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle. Die Glühbirnen-förmige Lampe 150 umfasst ferner den Kolben 151, der lichtdurchlässig ist, den Träger 156, in dem ein Steuerkreis zum Zuführen von Strom zu der lichtemittierenden Vorrichtung 100 untergebracht ist, und eine Basis 158, der Strom von außen zugeführt wird.
  • Der der Basis 158 zugeführte Wechselstrom wird durch den Steuerkreis in Gleichstrom umgewandelt und der lichtemittierenden Vorrichtung 100 zugeführt. Es sollte beachtet werden, dass dann, wenn der Basis 158 Gleichstrom zugeführt wird, der Steuerkreis keine Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlungsfunktion aufweisen muss.
  • Ferner ist in der Ausführungsform 2 die lichtemittierende Vorrichtung 100 dadurch an dem zentralen Abschnitt des Kolbens 151 angeordnet, dass sie durch den Schaft 153 gestützt ist. Der Schaft 153 ist ein Metallstab, der sich von einem Umfang eines Öffnungsabschnitts des Kolbens 151 einwärts von dem Kolben 151 erstreckt.
  • Insbesondere ist der Schaft 153 mit der Trägerplatte 154 verbunden, die in dem Umfang des Öffnungsabschnitts des Kolbens 151 angeordnet ist.
  • Es sollte beachtet werden, dass die lichtemittierende Vorrichtung 100 nicht durch den Schaft 153 gestützt werden muss und direkt durch die Trägerplatte 154 gestützt werden kann. Mit anderen Worten, die lichtemittierende Vorrichtung 100 kann an einer Fläche der Trägerplatte 154 angebracht sein, die auf den Kolben 151 gerichtet ist.
  • Der Kolben 151 ist eine lichtdurchlässige Abdeckung, die das Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 nach außen durchlässt. Es sollte beachtet werden, dass der Kolben 151 in der Ausführungsform 2 ein Material umfasst, das für das Licht von der lichtemittierenden Vorrichtung 100 durchlässig ist. Der vorstehend beschriebene Kolben 151 ist ein Glaskolben (durchsichtiger Kolben), der z. B. aus Quarzglas hergestellt ist, das für sichtbares Licht durchlässig ist.
  • In diesem Fall ist die lichtemittierende Vorrichtung 100, die in dem Kolben 151 untergebracht ist, von außerhalb des Kolbens 151 sichtbar.
  • Es sollte beachtet werden, dass der Kolben 151 für sichtbares Licht nicht durchlässig sein kann und eine Lichtstreufunktion aufweisen kann. Beispielsweise kann durch Aufbringen eines Harzes oder eines weißen Pigments, das ein Lichtstreumaterial, wie z. B. Siliziumoxid oder Calciumcarbonat umfasst, auf die gesamte Innenfläche oder die gesamte Außenfläche des Kolbens 151 ein opak-weißer Lichtstreufilm ausgebildet werden. Ferner ist das Material des Kolbens 151 nicht auf ein Glasmaterial beschränkt und ein Harzmaterial, einschließlich ein synthetisches Harz, wie z. B. Acryl (PMMA) oder Polycarbonat (PC), kann verwendet werden.
  • Ferner ist die Form des Kolbens 151 nicht speziell beschränkt. Beispielsweise kann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 direkt durch die Trägerplatte 154 gestützt wird (wenn der Schaft 153 nicht einbezogen ist), ein Kolben 151 mit einer Halbkugelform eingesetzt werden.
  • Die vorstehend beschriebene Glühbirnen-förmige Lampe 150 umfasst eine lichtemittierende Vorrichtung 100, die das Einstellen des Farbwerts erleichtert, wodurch Licht mit einem Farbwert emittiert wird, der nahe bei dem gewünschten Farbwert liegt. Mit anderen Worten, die Glühbirnen-förmige Lampe 150 ist eine Beleuchtungslichtquelle mit einem Farbwert, der mit einer höheren Genauigkeit eingestellt ist. Es sollte beachtet werden, dass die lichtemittierende Vorrichtung 100a anstelle der lichtemittierenden Vorrichtung 100 für die Glühbirnen-förmige Lampe 150 eingesetzt werden kann.
  • Obwohl in der Ausführungsform 2 die Glühbirnen-förmige Lampe 150 als ein Beispiel für die Beleuchtungslichtquelle angegeben worden ist, kann die vorliegende Erfindung als eine andere Beleuchtungslichtquelle realisiert werden, wie z. B. eine Lampe mit einer geraden Röhre.
  • AUSFÜHRUNGSFORM 3
  • Als nächstes wird die Beleuchtungsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform 3 unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Die 8 ist eine Querschnittsansicht einer Beleuchtungsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform 3. Die 9 ist eine perspektivische Außenansicht der Beleuchtungsvorrichtung 200 und deren peripheren Komponenten gemäß der Ausführungsform 3.
  • Wie es in den 8 und 9 gezeigt ist, ist die Beleuchtungsvorrichtung 200 gemäß der Ausführungsform 3 z. B. eine eingebaute Beleuchtungsvorrichtung, wie z. B. ein Deckenstrahler, der in der Decke in einem Haus eingelassen ist, und emittiert Licht in einer Abwärtsrichtung (auf einen Korridor, eine Wand, usw.).
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst eine lichtemittierende Vorrichtung 100. Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst ferner einen Körper mit einer zylindrischen Form mit im Wesentlichen geschlossenem Ende, der aus einer Kopplungsbasis 210 und einem Rahmenelement 220, die miteinander gekoppelt sind, ausgebildet ist, und einen Reflektor 230 sowie eine lichtdurchlässige Platte 240, die an dem Körper angeordnet sind.
  • Die Basis 210 ist eine Montagebasis, auf der die lichtemittierende Vorrichtung 100 montiert wird und die auch als Kühlkörper zum Ableiten von Wärme dient, die durch die lichtemittierende Vorrichtung 100 erzeugt wird. Die Basis 210 wird unter Verwendung eines Metallmaterials in einer im Wesentlichen zylindrischen Form ausgebildet. Die Basis 210 ist in der Ausführungsform 3 ein Aluminiumdruckgussprodukt.
  • Auf der Basis 210 (einem Abschnitt auf der Deckenseite) ist eine Mehrzahl von Wärmeableitungsrippen 211, die sich aufwärts erstrecken, angeordnet und diese sind in regelmäßigen Intervallen entlang einer Richtung beabstandet. Dies kann die Wärme, die durch die lichtemittierende Vorrichtung 100 erzeugt wird, effizient ableiten.
  • Das Rahmenelement 220 umfasst einen Konus 221, der eine im Wesentlichen zylindrische Form und eine reflektierende Innenfläche aufweist, und einen Rahmenkörper 222, auf dem der Konus 221 montiert ist. Der Konus 221 wird unter Verwendung eines Metallmaterials geformt. Der Konus 221 kann z. B. durch Ziehen oder Formpressen einer Aluminiumlegierung gebildet werden. Der Rahmenkörper 222 wird aus einem starren Harzmaterial oder einem Metallmaterial geformt. Das Rahmenelement 220 wird durch den Rahmenkörper 222 fixiert, der an der Basis 210 montiert ist.
  • Der Reflektor 230 ist ein ringförmiges (ein trichterförmiges) reflektierendes Element, das ein inneres Reflexionsvermögen aufweist. Der Reflektor 230 kann unter Verwendung eines Metallmaterials, wie z. B. Aluminium, ausgebildet werden. Es sollte beachtet werden, dass der Reflektor 230 anstelle eines Metallmaterials auch aus einem starren weißen Harzmaterial ausgebildet werden kann.
  • Die lichtdurchlässige Platte 240 ist ein lichtdurchlässiges Element, das ein Lichtstreuvermögen und eine Lichtdurchlässigkeit aufweist. Die lichtdurchlässige Platte 240 ist eine flache Platte, die zwischen dem Reflektor 230 und dem Rahmenelement 220 angeordnet ist und an dem Reflektor 230 montiert ist. Die lichtdurchlässige Platte 240 kann unter Verwendung eines transparenten Harzmaterials, wie z. B. Acryl oder Polycarbonat, in einer Scheibenform ausgebildet werden.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Beleuchtungsvorrichtung 200 die lichtdurchlässige Platte 240 gegebenenfalls nicht umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung 200, welche die lichtdurchlässige Platte 240 nicht umfasst, verbessert den Lichtstrom des Lichts, das von der Beleuchtungsvorrichtung 200 emittiert wird.
  • Wie es ferner in der 9 gezeigt ist, ist die Beleuchtungsvorrichtung 200 mit einer Leuchtvorrichtung 250, welche die lichtemittierende Vorrichtung 100 mit Lichtstrom versorgt, und einem Anschlussblock 260 verbunden, welcher der Leuchtvorrichtung 250 von dem Stromnetz eine Wechselstromleistung zuführt.
  • Die Leuchtvorrichtung 250 und der Anschlussblock 260 sind an der Montageplatte 270 fixiert, die getrennt von dem Körper bereitgestellt ist. Die Montageplatte 270 wird durch Biegen eines rechteckigen Plattenelements gebildet, das ein Metallmaterial umfasst. Die Leuchtvorrichtung 250 ist an der unteren Fläche eines Endabschnitts der Montageplatte 270 fixiert und der Anschlussblock 260 ist an der unteren Fläche des anderen Endabschnitts fixiert. Die Montageplatte 270 ist mit der oberen Platte 280 verbunden, die auf der Oberseite der Basis 210 des Körpers fixiert ist.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst die lichtemittierende Vorrichtung 100, die das Einstellen des Farbwerts erleichtert, wodurch Licht mit einem Farbwert emittiert wird, der nahe an dem gewünschten Farbwert liegt. Mit anderen Worten, die Beleuchtungsvorrichtung 200 ist eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Farbwert, der mit einer höheren Genauigkeit eingestellt ist. Es sollte beachtet werden, dass die lichtemittierende Vorrichtung 100a für die lichtemittierende Vorrichtung 200 anstelle der lichtemittierenden Vorrichtung 100 verwendet werden kann.
  • Während in der Ausführungsform 3 der Deckenstrahler als Beleuchtungsvorrichtung gezeigt ist, kann die vorliegende Erfindung als jedwede andere Beleuchtungsvorrichtung ausgeführt werden, wie z. B. als Punktleuchte und Deckenleuchte.
  • ANDERE AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Vorstehend wurden die lichtemittierende Vorrichtung, die Beleuchtungslichtquelle und die Beleuchtungsvorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehenden beispielhaften Ausführungsformen beschränkt.
  • Beispielsweise sind die Anzahl von lichtemittierendes Element-Zeilen und die Anzahl von LED-Chips, die in die lichtemittierendes Element-Zeile einbezogen sind, nicht speziell beschränkt. Die 10 und 11 sind Diagramme, welche die Verbindungsbeispiele von LED-Chips angeben.
  • Wie es in der 10 gezeigt ist, kann die lichtemittierende Vorrichtung zwei lichtemittierendes Element-Zeilen umfassen, die jeweils 22 LED-Chips umfassen, die in Reihe verbunden sind. Es sollte beachtet werden, dass die zwei lichtemittierendes Element-Zeilen parallel verbunden sind. In der 10 ist das Verhältnis zwischen der Anzahl von rote LED-Chips 20r und der Anzahl von blaue LED-Chips 20b 7:15.
  • Ferner kann, wie es in der 11 gezeigt ist, die lichtemittierende Vorrichtung acht lichtemittierendes Element-Zeilen umfassen, die jeweils 12 LED-Chips umfassen, die in Reihe verbunden sind. Es sollte beachtet werden, dass die acht lichtemittierendes Element-Zeilen parallel verbunden sind. In der 11 ist das Verhältnis zwischen der Anzahl von rote LED-Chips 20r und der Anzahl von blaue LED-Chips 20b 1:2.
  • Ferner umfasst in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform jede lichtemittierendes Element-Zeile zwei Arten von lichtemittierenden Elementen: den rote LED-Chip 20r und den blaue LED-Chip 20b. Die lichtemittierendes Element-Zeile kann jedoch einen LED-Chip (drittes lichtemittierendes Element) umfassen, der eine Emissionsfarbe aufweist, die sich sowohl von dem rote LED-Chip 20r als auch von dem blaue LED-Chip 20b unterscheidet.
  • Darüber hinaus ist in den vorstehend genannten beispielhaften Ausführungsformen die Chip-zu-Chip-Verbindung zwischen den LED-Chips (rote LED-Chip 20r und blaue LED-Chip 20b), die auf dem Substrat 10 montiert sind, durch Bonddrähte 50 ausgeführt. Die LED-Chips können jedoch mit einer Leitung (einem Metallfilm) auf dem Substrat 10 durch Bonddrähte 50 verbunden sein und mittels der Leitung elektrisch miteinander verbunden sein.
  • Darüber hinaus sind in den vorstehend genannten beispielhaften Ausführungsformen LED-Chips als lichtemittierende Elemente gezeigt, die in die lichtemittierende Vorrichtung einbezogen sind. Das lichtemittierende Element kann jedoch ein lichtemittierendes Halbleiterelement sein, wie z. B. ein Halbleiterlaser oder jedwede andere Art von lichtemittierender Festkörpervorrichtung, wie z. B. ein Elektrolumineszenz(EL)-Element, einschließlich z. B. ein organisches EL-Element und ein anorganisches EL-Element.
  • Ferner sind verschiedene Modifizierungen der beispielhaften Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung, die vorstehend beschrieben sind, die vom Fachmann in Betracht gezogen werden, und Ausführungsformen, die durch jedwede Kombination der Komponenten und Funktionen, die in den beispielhaften Ausführungsformen gezeigt sind, ebenfalls von dem Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst, ohne von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
  • Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung als Verfahren zur Herstellung einer lichtemittierenden Vorrichtung realisiert werden, welches das Versiegeln des zweiten lichtemittierenden Elements (blaue LED-Chip 20b) mit dem vorstehend beschriebenen Versiegelungselement umfasst, das mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen umfasst.
  • Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert beschrieben und gezeigt worden ist, ist es selbstverständlich, dass dies lediglich beispielhaft und nicht beschränkend aufzufassen ist, wobei der Umfang der vorliegenden Erfindung lediglich durch die Begriffe der beigefügten Ansprüche beschränkt ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Substrat
    20r
    Rote LED-Chip (erstes lichtemittierendes Element)
    20b
    Blaue LED-Chip (zweites lichtemittierendes Element)
    21, 22, 23, 24, 25
    Lichtemittierendes Element-Zeile
    30b
    Zweites Versiegelungselement (Versiegelungselement)
    60g
    Grüner Leuchtstoff
    60y
    Gelber Leuchtstoff
    100, 100a
    Lichtemittierende Vorrichtung
    150
    Glühbirnen-förmige Lampe (Beleuchtungslichtquelle)
    200
    Beleuchtungsvorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2011-146640 [0003]

Claims (9)

  1. Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat, ein erstes lichtemittierendes Element auf dem Substrat, ein zweites lichtemittierendes Element auf dem Substrat, wobei das zweite lichtemittierende Element in Reihe mit dem ersten lichtemittierenden Element verbunden ist und eine Emissionsfarbe aufweist, die von dem ersten lichtemittierenden Element verschieden ist, und ein Versiegelungselement, das mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen umfasst und mindestens das zweite lichtemittierende Element versiegelt, wobei die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen unterschiedliche Peaks in Emissionsspektren innerhalb eines vorgegebenen Wellenlängenbereichs aufweisen und die Lichtemission durch das erste lichtemittierende Element, das zweite lichtemittierende Element und die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen weißes Licht erzeugt.
  2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die lichtemittierende Vorrichtung eine Mehrzahl von lichtemittierendes Element-Zeilen umfasst, die jeweils das erste lichtemittierende Element und das zweite lichtemittierende Element umfassen, und die Mehrzahl der lichtemittierendes Element-Zeilen parallel verbunden sind.
  3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das erste lichtemittierende Element rotes Licht emittiert, das zweite lichtemittierende Element blaues Licht emittiert und der vorgegebene Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich von grün bis gelb ist.
  4. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die mindestens zwei Arten von Leuchtstoffen einen Leuchtstoff, der grünes Licht emittiert, und einen Leuchtstoff, der gelbes Licht emittiert, umfassen.
  5. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei das erste lichtemittierende Element eine rote LED mit einer Emissionsspektrum-Peakwellenlänge von 600 nm oder mehr und 660 nm oder weniger ist, das zweite lichtemittierende Element eine blaue LED mit einer Emissionsspektrum-Peakwellenlänge von 430 nm oder mehr und 480 nm oder weniger ist und der vorgegebene Wellenlängenbereich ein Wellenlängenbereich von 500 nm oder mehr und 600 nm oder weniger ist.
  6. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Versiegelungselement von dem ersten lichtemittierenden Element und dem zweiten lichtemittierenden Element nur das zweite lichtemittierende Element versiegelt.
  7. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Versiegelungselement sowohl das erste lichtemittierende Element als auch das zweite lichtemittierende Element versiegelt.
  8. Beleuchtungslichtquelle, welche die lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
  9. Beleuchtungsvorrichtung, welche die lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 umfasst.
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