DE102018123851A1 - Lichtemittierende Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine lichtemittierende Vorrichtung umfasst: ein Substrat; ein lichtemittierendes Element über dem Substrat; ein plattenförmiges lichtdurchlässiges Element mit einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements gegenüberliegt, und ein Bedeckungselement. Die obere Oberfläche des lichtemittierenden Elements hat eine rechteckige Gestalt derart, dass sie eine erste laterale Seite und eine zweite laterale Seite entgegengesetzt zueinander hat. Eine obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements hat eine rechteckige Gestalt mit einer ersten lateralen Seite und einer zweiten lateralen Seite entgegengesetzt zueinander. In einer Draufsicht von oberhalb der lichtemittierenden Vorrichtung ist die erste laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der ersten lateralen Seite der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements, und die zweite laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements ist innerhalb der zweiten lateralen Seite der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
  • Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nummer 2017-191476 , eingereicht am 29. September 2017, die hiermit vollständig durch Bezugnahme aufgenommen ist.
  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung, und insbesondere eine lichtemittierende Vorrichtung für einen Scheinwerfer.
  • Lichtemittierende Halbleiterelemente, wie zum Beispiel lichtemittierende Dioden und Laserdioden, wurden als verschiedene Lichtquellen zum Einsatz gebracht, und in den letzten Jahren insbesondere als Lichtquellen für Fahrzeugscheinwerfer. Diese Lichtquellen für Fahrzeugscheinwerfer müssen zusätzlich zu einer hohen Luminanz beispielsweise eine spezifische Lichtverteilung zeigen, die als Lambert'sche Lichtverteilung bezeichnet wird. Als eine lichtemittierende Vorrichtung, die für einen Scheinwerfer geeignet ist, offenbart die japanische Patentanmeldung Nummer 2015 - 76455 eine lichtemittierende Vorrichtung, die lichtemittierende Halbleiterelemente umfasst, die auf oder über der Oberfläche eines Substrats angeordnet sind, einen lichtreflektierenden Rahmen, der die lichtemittierenden Halbleiterelemente auf oder über dem Substrat einschließt, und eine transparente Leuchtstoffschicht, die die oberen und lateralen Oberflächen der lichtemittierenden Halbleiterelemente bedeckt. Diese lichtemittierende Vorrichtung emittiert Licht in einer Richtung von der Öffnung des Rahmens, weil Licht von den Innenumfangswandoberflächen des lichtreflektierende Rahmens reflektiert wird. Die lichtemittierende Vorrichtung bietet somit eine verstärkte Beleuchtung an der Front eines Automobils und gilt als geeignet für einen Scheinwerfer.
  • Ferner muss verhindert werden, dass ein Fahrzeugscheinwerfer im Abblendmodus einen Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs blendet, indem Licht an der oberen Seite abgeschnitten wird, während eine Beleuchtung der Straßenoberfläche gewährleistet wird. Die Grenze des Lichts an der oberen Seite, das im Abblendmodus abgeschnitten wird, wird als Abschneidelinie 210 bezeichnet. Aus Sicherheitsgründen ist es bevorzugt, dass die Abschneidelinie 210 klar ist, das heißt, dass die obere Seite der Abschneidelinie 210 im Abblendmodus nicht mit Licht bestrahlt werden soll (14). Dementsprechend ist das optische System eines Fahrzeugscheinwerfers derart gestaltet, dass die Abschneidelinie 210 im Abblendmodus klar ist, und eine lichtemittierende Vorrichtung, die als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird, muss ebenfalls solche Luminanzeigenschaften haben, die es erlauben, dass ein optisches System gestaltet werden kann, das eine klare Abschneidelinie 210 bietet. Speziell muss die lichtemittierende Vorrichtung beispielsweise eine klare Grenze zwischen einer lichtemittierenden Oberfläche und einem lichtreflektierenden Rahmen (d.h. Bedeckungselement) haben, der die Peripherie der lichtemittierenden Oberfläche umgibt, das heißt derartige Eigenschaften haben, dass die Luminanz sich zwischen den äußeren und inneren Seiten der Grenze scharf unterscheidet, wie in 13 gezeigt. Um die Grenze zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und dem Bedeckungselement, das die Peripherie der lichtemittierenden Oberfläche umgibt, klar zu machen, wie schematisch in 15 gezeigt, ist es wirksam, ein großes Wellenlängenumwandlungselement 207 zur Anordnung auf lichtemittierenden Elementen 201 bereitzustellen, das Wellenlängenumwandlungselement 207 auf den lichtemittierenden Elementen 201 derart anzuordnen, dass die Peripherie des Wellenlängenumwandlungselements 207 außerhalb der Peripherien der lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 201 lokalisiert ist, und ein Bedeckungselement auf den lichtemittierenden Elementen 201 derart anzuordnen, dass das Wellenlängenumwandlungselement 207 umgeben wird.
  • Allerdings wird die lichtemittierende Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung zwangsläufig groß, wenn eine Leuchtstoffplatte (d.h. Wellenlängenumwandlungselement) auf oder über den lichtemittierenden Elementen derart angeordnet wird, dass die Peripherie der Leuchtstoffplatte außerhalb der Peripherien der lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente lokalisiert ist. Somit tritt ein Problem auf, dass die erweiterte lichtemittierende Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung die Struktur des optischen Systems eines Scheinwerfers groß macht.
  • Folglich ist es eine Aufgabe von bestimmten hierin beschriebenen Ausführungsformen, eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, die eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen und kleinen optischen Systems bieten kann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • ÜBERSICHT
  • Eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Substrat; wenigstens ein lichtemittierendes Element auf oder über dem Substrat, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Element eine obere Oberfläche hat, die als eine lichtemittierende Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements dient; ein plattenförmiges lichtdurchlässiges Element mit einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements gegenüberliegt; und ein Bedeckungselement, das eine laterale Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements und eine laterale Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements bedeckt. Die obere Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements hat eine rechteckige Gestalt derart, dass es eine erste laterale Seite und eine zweite laterale Seite entgegengesetzt zueinander hat, und eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander. Eine obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements hat eine rechteckige Gestalt mit einer ersten lateralen Seite und einer zweiten lateralen Seite entgegengesetzt zueinander, und eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander. Das lichtdurchlässige Element ist auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet, dass in einer Draufsicht von oberhalb der lichtemittierenden Vorrichtung die erste laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der ersten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist, und die zweite laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalb der zweiten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß bestimmten hierin beschriebenen Ausführungsformen kann eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen und kleinen optischen Systems bieten, wenn sie als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Perspektivansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
    • 2 ist eine schematische Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform.
    • 3 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 2.
    • 4 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 2.
    • 5 ist ein Graph, der eine relative Luminanz auf der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
    • 6 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer ersten Modifikation.
    • 7 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation.
    • 8 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie C-C in 7.
    • 9 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer dritten Modifikation.
    • 10 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer vierten Modifikation.
    • 11 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer fünften Modifikation.
    • 12 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer sechsten Modifikation.
    • 13 ist ein Graph, der eine relative Luminanz auf der lichtemittierenden Oberfläche einer herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtung zeigt.
    • 14 ist ein Graph, der Abstrahleigenschaften eines Scheinwerfers im Abblendmodus zeigt.
    • 15 ist eine schematische Draufsicht einer erläuternden herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Der Erfinder hat ernsthafte Untersuchungen durchgeführt, um eine lichtemittierende Vorrichtung bereitzustellen, die eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen und kleinen optischen Systems bieten kann, wenn sie als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird. Als Folge wurde festgestellt, dass eine lichtemittierende Vorrichtung mit einer rechteckigen lichtemittierenden Oberfläche eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen optischen Systems bieten kann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird, wenn die Luminanz sich scharf unterscheidet zwischen der äußeren und der inneren Seite von einer Seite der Grenze zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und einem Bedeckungselement, das die Peripherie der lichtemittierenden Oberfläche umgibt. Das heißt, wenn sich die Luminanz scharf über eine Seite der Grenze der rechteckigen lichtemittierenden Oberfläche ändert, kann eine klare Abschneidelinie bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird, selbst wenn sich die Luminanz schrittweise über die anderen Seiten der Grenze ändert. Eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wurde auf Basis der obigen Feststellungen hergestellt.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst ein lichtdurchlässiges Element, das auf oder über der lichtemittierenden Oberfläche von wenigstens einem lichtemittierenden Element montiert ist, und ein Bedeckungselement, das um das lichtdurchlässige Element herum angeordnet ist. Das lichtdurchlässige Element ist auf oder über der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements derart montiert, dass eine Seite des lichtdurchlässigen Elements außerhalb einer Seite der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements lokalisiert ist, so dass sich die Luminanz scharf unterscheidet zwischen der äußeren und der inneren Seite der Grenze zwischen der oberen Seite des lichtdurchlässigen Elements und dem Bedeckungselement. Wenigstens eine von den drei anderen Seiten als die obere Seite des lichtdurchlässigen Elements ist innerhalb einer Seite der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements lokalisiert, um die Fläche der lichtemittierenden Oberfläche entsprechend zu reduzieren.
  • Die Luminanz ändert sich schrittweise zwischen der äußeren und der inneren Seite der Seite (d.h. eine Seite der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung), auf der die Seite des lichtdurchlässigen Elements lokalisiert ist innerhalb der Seite der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements, aber die Auswirkungen auf die Klarheit der Abschneidelinie sind klein.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform wird im Detail nachfolgend mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben werden.
  • 1 ist eine schematische Perspektivansicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine schematische Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Ausführungsform. 3 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie A-A in 2. 4 ist eine schematische Querschnittsansicht entlang der Linie B-B in 2.
  • Eine lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform umfasst
    1. (a) ein Substrat 10,
    2. (b) lichtemittierende Elemente 1 auf oder über dem Substrat 10,
    3. (c) ein plattenförmiges lichtdurchlässiges Element 7 mit einer unteren Oberfläche, die den oberen Oberflächen gegenüber liegt, die als die lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 dienen, und
    4. (d) ein Bedeckungselement 5, das laterale Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 und laterale Oberflächen des lichtdurchlässigen Elements 7 bedeckt.
  • Die lichtemittierenden Elemente 1 sind beispielsweise auf oder über dem Substrat 10 flip-chip-montiert, mit elektrisch leitenden Verbindungselementen 20 dazwischen, wie in 3 und 4 gezeigt. Obwohl die lichtemittierenden Elemente 1 in 3 und 4 vereinfacht sind, umfasst jedes von den lichtemittierenden Elementen 1 beispielsweise eine p-seitige Elektrode und eine n-seitige Elektrode auf der gleichen Oberfläche, und die p-seitige Elektrode und die n-seitige Elektrode sind mit einer ersten Elektrode 11 beziehungsweise einer zweiten Elektrode 12 verbunden, die auf dem Substrat 10 angeordnet sind, und zwar über die elektrisch leitenden Verbindungselemente 20. Wie unten im Detail beschrieben ist das lichtdurchlässige Element 7 mit den lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 mit einem Lichtführungselement 40 dazwischen verbunden. Das lichtdurchlässige Element 7 enthält einen Leuchtstoff 8, der durch Licht angeregt wird, das von den lichtemittierenden Elementen 1 emittiert wird, und Licht mit einer Wellenlänge emittiert, die länger ist als die Wellenlänge des von den lichtemittierenden Elementen 1 emittierten Lichts.
  • Das Bedeckungselement 5 ist beispielsweise ein reflektierende Element, das ein weißes Pigment gemischt in einer aus Harz oder dergleichen hergestellten Matrix enthält, und bedeckt laterale Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1, laterale Oberflächen des Lichtführungselement 40 und laterale Oberflächen des lichtdurchlässigen Elements 7 auf dem Substrat 10. Das Bedeckungselement 5 bedeckt die lateralen Oberflächen, um die gesamten Peripherien der lichtemittierenden Elemente 1, des Lichtführungselement 40 und des lichtdurchlässigen Elements 7 zu umranden. Eine obere Oberfläche 7s (in anderen Worten, die lichtemittierende Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 100) des lichtdurchlässigen Elements 7 ist im Wesentlichen bündig mit der oberen Oberfläche des Bedeckungselements 5. Die lichtemittierende Vorrichtung 100 mit der obigen Struktur hat eine hohe Aufwärtslichtextraktionseffizienz, weil Licht, das lateral von den lichtemittierenden Elementen 1 und dem lichtdurchlässigen Element 7 emittiert wird, durch das Bedeckungselement 5 reflektiert und aufwärts emittiert wird.
  • Insbesondere ist das lichtdurchlässige Element 7 in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 nicht ausgerichtet mit den lichtemittierenden Elementen 1, wie aus 2 und 4 ersichtlich ist. Wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 mit der obigen Struktur als ein Lichtquellenmodul für einen Scheinwerfer verwendet wird, wird ein Scheinwerfer mit einer klaren Abschneidelinie in seinem Lichtverteilungsmuster unter Verwendung eines einfachen und kleinen optischen Systems bereitgestellt.
  • <Anordnung von lichtemittierenden Elementen 1 und lichtdurchlässigem Element 7>
  • Die oberen Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 haben jeweils eine rechteckige Gestalt mit einer ersten lateralen Seite 1a und einer zweiten lateralen Seite 1b, die zueinander entgegengesetzt sind, sowie einer dritten lateralen Seite 1c und einer vierten lateralen Seite 1d, die zueinander entgegengesetzt sind, wie in 2 gezeigt. Die obere Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements 7 hat eine rechteckige Gestalt mit einer fünften Seite 7a (d.h. eine erste laterale Seite der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements) und einer sechsten Seite 7b (d.h. eine zweite laterale Seite der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements), die zueinander entgegengesetzt sind, sowie einer siebten Seite 7c (d.h. eine dritte laterale Seite der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements) und einer achten Seite 7d (d.h. eine vierte laterale Seite der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements), die zueinander entgegengesetzt sind.
  • Das lichtdurchlässige Element 7 ist auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seiten 1a lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seiten 1b lokalisiert ist, in einer Draufsicht von oben wie in 2 gezeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen 1, wie in 2 und anderen Zeichnungen gezeigt, und das lichtdurchlässige Element 7 ist auf oder über den zwei lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 außerhalb der ersten Seiten 1a der zwei lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seiten 1b der zwei lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, wie in 2 gezeigt.
  • In dem Fall, wo die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen 1 umfasst, die jeweils die erste bis vierte Seite 1a bis 1d haben, ist es bevorzugt, dass die ersten Seiten 1a der lichtemittierenden Elemente 1 auf der gleichen geraden Linie (erste gerade Linie) liegen. Zusätzlich ist es weiter bevorzugt, die lichtemittierenden Elemente 1 auf oder über dem Substrat 10 derart anzuordnen, dass die ersten Seiten 1a auf der ersten geraden Linie liegen, und derart, dass die zweiten Seiten 1 b auf einer zweiten geraden Linie parallel zur ersten geraden Linie liegen.
  • Zusätzlich ist es bevorzugt, dass die obere Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements 7 im Wesentlichen flach und im Wesentlichen parallel zur unteren Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements 7 ist. Von den lateralen Oberflächen, die kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements 7 sind, ist die laterale Oberfläche, die kontinuierlich mit der oberen Oberfläche 7s über die fünfte Seite 7a ist, vorzugsweise kontinuierlich mit der unteren Oberfläche und im Wesentlichen orthogonal zu der oberen Oberfläche 7s.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform ist das lichtdurchlässige Element 7 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 außerhalb der ersten Seiten 1a der lichtemittierenden Elemente 1 in einer Draufsicht von oben lokalisiert ist. Daher ändert sich die Luminanz abrupt zwischen der äußeren und der inneren Seite der Grenze entsprechend der fünften Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und dem Bedeckungselement 5 (linke ansteigende Kante der relativen Luminanz im Graph von 5). Ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen optischen Systems bietet, kann daher bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Da das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet ist, dass die sechste Seite 7b des lichtdurchlässigen Elements 7 in einer Draufsicht von oben in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform innerhalb der zweiten Seiten 1b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, wird die Breite der oberen Oberfläche 7s des lichtdurchlässigen Elements 7 enger gemacht; in anderen Worten, die Breite der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 100 wird enger gemacht. Kurzum, die Fläche der lichtemittierenden Oberfläche wird reduziert. Folglich kann das optische System miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird. Wenn das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet ist, dass die sechste Seite 7b des lichtdurchlässigen Elements 7 innerhalb der zweiten Seiten 1b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, ändert sich die Luminanz schrittweise zwischen der äußeren und der inneren Seite der Grenze entsprechend der sechsten Seite 7b des lichtdurchlässigen Elements 7 zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und dem Bedeckungselement 5 (rechte abfallende Kante der relativen Luminanz im Graph von 5). Da allerdings das lichtdurchlässige Element 7 derart angeordnet ist, dass die fünfte Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 außerhalb der ersten Seiten 1a der lichtemittierenden Elemente 1 in einer Draufsicht von oben in der lichtemittierenden Vorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform lokalisiert ist, hat die Struktur, in der die sechste Seite 7b des lichtdurchlässigen Elements 7 innerhalb der zweiten Seiten 1b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, kleine Auswirkungen auf die Klarheit der Abschneidelinie. Der Graph der relativen Luminanz von 5 zeigt ein Beispiel der relativen Luminanz im Querschnitt entlang der Linie B-B in 2.
  • Wenn, wie oben beschrieben, die lichtemittierende Vorrichtung 100 gemäß dieser Ausführungsform als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird, kann ein Scheinwerfer hergestellt werden, der eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen und kleinen optischen Systems bietet.
  • In der oben beschriebenen Ausführungsform der lichtemittierenden Vorrichtung ist das lichtdurchlässige Element 7 derart angeordnet, dass die siebte Seite 7c und die achte Seite 7d des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der dritten Seite 1c beziehungsweise der vierten Seite 1d der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert sind. Daher ändert sich die Luminanz abrupt zwischen der äußeren und der inneren Seite der siebten Seite 7c und der achten Seite 7d, so dass ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie und Verwendung eines einfacheren optischen Systems bietet, bereitgestellt werden kann, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet sein, dass die siebte Seite 7c und die achte Seite 7d innerhalb der dritten Seite 1c beziehungsweise der vierten Seite 1d lokalisiert sind. Diese Struktur reduziert weiter die Fläche der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 100, und das optische System kann weiter miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform kann das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen derart angeordnet sein, dass die siebte Seite 7c innerhalb der dritten Seite 1c lokalisiert ist, und derart, dass die achte Seite 7d außerhalb der vierten Seite 1d lokalisiert ist.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform bedeckt ein lichtdurchlässiges Element 7 eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen 1.
  • Allerdings ist die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform nicht exklusiv auf diese Struktur beschränkt, und ein lichtdurchlässiges Element 7 kann ein lichtemittierendes Element 1 bedecken. Alternativ kann eine Mehrzahl von lichtdurchlässigen Elementen 7, die jeweils ein oder zwei oder mehr lichtemittierende Elemente 1 bedecken, vorgesehen sein, wie in später beschriebenen Modifikationen.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform ist das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seiten 1a lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seiten 1b lokalisiert ist, jeweils in einer Draufsicht von oben.
  • Allerdings ist die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform nicht exklusiv auf diese Struktur beschränkt, und das lichtdurchlässige Element 7 kann auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet sein, dass in einer Draufsicht von oben die fünfte Seite 7a die ersten Seiten 1 a überlappt, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seiten 1 b lokalisiert ist.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der obigen Ausführungsform umfasst das lichtdurchlässige Element 7, das den Leuchtstoff 8 enthält.
  • Allerdings ist die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform nicht auf diese Struktur beschränkt, und ein lichtdurchlässiges Element 7 kann enthalten sein, das keinen Leuchtstoff enthält.
  • Erste Modifikationen
  • 6 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer ersten Modifikation.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten Modifikation ist im Wesentlichen gleich der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dieser in 2 und anderen Zeichnungen gezeigten Ausführungsform, außer dass vier lichtemittierende Elemente 1 verwendet werden.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten Modifikation mit der obigen Struktur hat im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform und kann eine höhere Luminanz liefern als die Luminanz der lichtemittierenden Vorrichtung, die in 2 und anderen Zeichnungen gezeigt ist.
  • Zweite Modifikation
  • 7 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer zweiten Modifikation. 8 ist eine schematische Querschnittsansicht der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation entlang der Linie C-C in 7.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation ist im Wesentlichen die gleiche wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten Modifikation, außer dass die Gestalt des lichtdurchlässigen Elements 7 von der Gestalt in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der ersten Modifikation verschieden ist. In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation hat das lichtdurchlässige Elemente 7 eine zweite obere Oberfläche, die außerhalb und unter der oberen Oberfläche 7s (nachfolgend als eine erste obere Oberfläche bezeichnet) des lichtdurchlässigen Elements 7 in der zweiten Modifikation lokalisiert ist, und die zweite obere Oberfläche ist mit dem Bedeckungselement 5 bedeckt. Nachfolgend werden speziell Unterschiede zur oben beschriebenen Ausführungsform und der ersten Modifikation beschrieben.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation hat das lichtdurchlässige Element 7 die untere Oberfläche verbunden mit den lichtemittierenden Elementen 1 und die oberen Oberflächen entgegengesetzt zur unteren Oberfläche. Eine im Wesentlichen flache untere Oberfläche bildet die untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements 7, und die oberen Oberflächen umfassen wenigstens zwei obere Oberflächen: eine erste obere Oberfläche 7s1 und eine zweite obere Oberfläche 7s2. Zwischen der ersten oberen Oberfläche 7s1 und der zweiten oberen Oberfläche 7s2 gibt es einen Niveauunterschied. Speziell ist die Dicke des lichtdurchlässigen Elements 7 zwischen der zweiten oberen Oberfläche 7s2 und der unteren Oberfläche davon kleiner als die Dicke des lichtdurchlässigen Elements 7 zwischen der ersten oberen Oberfläche 7s1 und der unteren Oberfläche davon.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation hat die erste obere Oberfläche 7s1 des lichtdurchlässigen Elements 7 die fünfte Seite 7a und eine sechste Innenseite 7b1 entgegengesetzt zur fünften Seite 7a. Die zweite obere Oberfläche 7s2 des lichtdurchlässigen Elements 7 hat eine sechste Außenseite 7b2, die außerhalb der sechsten Innenseite 7b1 lokalisiert ist. In anderen Worten hat das lichtdurchlässige Element 7 die zweite obere Oberfläche 7s2 außerhalb der sechsten Innenseite 7b1 in einer Draufsicht von oben lokalisiert.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation ist das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass in einer Draufsicht von oben, wie in 7 und 8 gezeigt, (a) die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seiten 1a der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, (b) die sechste Innenseite 7b1 innerhalb der zweiten Seiten 1b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, und (c) die sechste Außenseite 7b2 außerhalb der zweiten Seiten 1 b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist.
  • In diesem Fall ist die erste obere Oberfläche 7s1 des lichtdurchlässigen Elements 7 vorzugsweise eine im Wesentlichen flache Oberfläche, die im Wesentlichen parallel zur unteren Oberfläche ist, und von den lateralen Oberflächen, die kontinuierlich sind mit der ersten oberen Oberfläche 7s1 des lichtdurchlässigen Elements 7 ist wenigstens die laterale Oberfläche, die kontinuierlich ist mit der ersten oberen Oberfläche 7s1 über die fünfte Seite 7a vorzugsweise kontinuierlich mit der unteren Oberfläche und im Wesentlichen orthogonal zur ersten oberen Oberfläche 7s1. Die zweite obere Oberfläche 7s2 kann im Wesentlichen parallel zur unteren Oberfläche sein, oder kann relativ zur unteren Oberfläche geneigt sein.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation bedeckt das Bedeckungselement 5 die zweite obere Oberfläche 7s2 derart, dass die erste obere Oberfläche 7s1 exponiert ist. Mit dieser Struktur dient die erste obere Oberfläche 7s1 des lichtdurchlässigen Elements 7 als die lichtemittierende Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation mit der obigen Struktur ist das lichtdurchlässige Element 7 derart angeordnet, dass in einer Draufsicht von oben die fünfte Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 außerhalb der ersten Seiten 1a der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist. Daher ändert sich die Luminanz abrupt zwischen der äußeren und der inneren Seite der Grenze entsprechend der fünften Seite 7a des lichtdurchlässigen Elements 7 zwischen der lichtemittierenden Oberfläche und dem Bedeckungselement 5. Ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfachen optischen Systems bietet, kann daher bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Da das lichtdurchlässige Element 7 auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass in einer Draufsicht von oben in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation die sechste Innenseite 7b1 des lichtdurchlässigen Elements 7 innerhalb der zweiten Seiten 1b der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, wird die Breite der ersten oberen Oberfläche 7s1 des lichtdurchlässigen Elements 7 enger gemacht; in anderen Worten wird die Breite der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung enger gemacht, wodurch die Fläche der lichtemittierenden Oberfläche reduziert wird. Dementsprechend kann das optische System miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • In dem Fall, wo das lichtdurchlässige Element 7 in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Modifikation einen Leuchtstoff enthält, in anderen Worten, in dem Fall, wo eine gewünschte Emissionsfarbe der lichtemittierenden Vorrichtung erhalten wird, da das emittierte Licht Licht enthält, das eine Wellenlängenumwandlung durch den Leuchtstoff erfahren hat, verhindert die untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements 7, die die gesamten lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 bedeckt, dass Licht, welches von den lichtemittierenden Elementen emittiert wird, das lichtdurchlässige Element 7 umgeht und herausleckt.
  • Dritte Modifikation
  • 9 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer dritten Modifikation.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation unterscheidet sich von der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform darin, dass drei lichtemittierende Elemente 1 und zwei lichtdurchlässige Elemente 7 enthalten sind.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation ist ein lichtdurchlässiges Element 7 auf oder über zwei lichtemittierenden Elementen 1 angeordnet, und das andere lichtdurchlässige Element 7 ist auf oder über einem lichtemittierenden Element 1 angeordnet. Speziell ist eines von den zwei lichtdurchlässigen Elementen 7 über zwei lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seiten 1a der zwei lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seiten 1 b der zwei lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert ist, jeweils in einer Draufsicht von oben, wie in 9 gezeigt.
  • Das andere von den zwei lichtdurchlässigen Elementen 7 ist auf oder über dem anderen lichtemittierenden Element 1 derart angeordnet, dass in einer Draufsicht von oben, wie in 9 gezeigt, die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seite 1a des lichtemittierenden Elements 1 lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Seite 7b innerhalb der zweiten Seite 1 b des lichtemittierenden Elements 1 lokalisiert ist.
  • In dem obigen Fall, wo die lichtemittierende Vorrichtung eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen 1 enthält, können Kombinationen der Zahlen, Intervalle und Dichten der lichtdurchlässigen Elemente 7 und der lichtemittierenden Elemente 1 ausgewählt werden, um eine Lichtquelle bereitzustellen, die für ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster geeignet ist.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation sind die zwei lichtdurchlässigen Elemente 7 derart angeordnet, dass die siebten Seiten 7c und die achten Seiten 7d der lichtdurchlässigen Elemente 7 außerhalb der dritten Seiten 1c beziehungsweise der vierten Seiten 1d der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert sind.
  • Mit der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation mit der obigen Struktur kann ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie im Lichtverteilungsmuster unter Verwendung eines einfacheren optischen Systems bietet, bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung 100 als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Da die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation eine weiter reduzierte Fläche der lichtemittierenden Oberfläche haben kann, kann das optische System weiter miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Vierte Modifikation
  • 10 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer vierten Modifikation.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation ist im Wesentlichen die gleiche wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation, außer dass die zwei lichtdurchlässigen Elemente 7 in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation derart verändert sind, dass die siebenten Seiten 7c und die achten Seiten 7d der lichtdurchlässigen Elemente 7 innerhalb der dritten Seiten 1c beziehungsweise der vierten Seiten 1d der lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert sind.
  • Da die Fläche der lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation mit der obigen Struktur kleiner sein kann als in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Modifikation, kann das optische System weiter miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Fünfte Modifikation
  • 11 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer fünften Modifikation.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation ist im Wesentlichen die gleiche wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation, außer dass die Formen der zwei lichtdurchlässigen Elemente 7 von den Formen in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation verschieden sind.
  • Speziell haben in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation die lichtdurchlässigen Elemente 7 jeweils die zweite obere Oberfläche 7s2 außerhalb und unter der oberen Oberfläche (erste obere Oberfläche 7s1) der lichtdurchlässigen Elemente 7 in der vierten Modifikation lokalisiert, und die zweite obere Oberfläche 7s2 ist mit dem Bedeckungselement 5 bedeckt. Die zweite obere Oberfläche 7s2 jedes lichtdurchlässigen Elements 7 in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation ist an den drei anderen Seiten als der fünften Seite 7a in einer Draufsicht von oben angeordnet. In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation haben die lichtdurchlässigen Elemente 7 im Wesentlichen flache untere Oberflächen, die mit den lichtemittierenden Elementen 1 verbunden sind.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation ist die Positionsbeziehung zwischen den ersten oberen Oberflächen 7s1 der lichtdurchlässigen Elemente 7 und den lichtemittierenden Elementen 1 im Wesentlichen die gleiche wie die Positionsbeziehung zwischen den oberen Oberflächen 7s der lichtdurchlässigen Elemente 7 und den lichtemittierenden Elementen 1 in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation in einer Draufsicht von oben. Die lichtdurchlässigen Elemente 7 sind auf oder über den lichtemittierenden Elementen 1 derart angeordnet, dass ihre unteren Oberflächen außerhalb der Peripherien der entsprechenden lichtemittierenden Elemente 1 lokalisiert sind.
  • Ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfacheren optischen Systems bietet, kann bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation mit der obigen Struktur als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Da die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation eine reduzierte Fläche der lichtemittierenden Oberfläche haben kann, kann eine lichtemittierende Vorrichtung mit einer hohen Luminanz bereitgestellt werden. Zusätzlich kann das optische System weiterer miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der fünften Modifikation mit der obigen Struktur hat im Wesentlichen die gleichen Effekte wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der vierten Modifikation. In dem Fall, wo die lichtdurchlässigen Elemente 7 einen Leuchtstoff enthalten, kann der Leuchtstoff 8 ferner effizient mit Licht bestrahlt werden, das von den lichtemittierenden Elementen 1 emittiert wird, da die lichtdurchlässigen Elemente 7 die gesamten lichtemittierenden Oberflächen der lichtemittierenden Elemente 1 bedecken.
  • Sechste Modifikation
  • 12 ist eine schematische Draufsicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß einer sechsten Modifikation.
  • In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der sechsten Modifikation hat das lichtdurchlässige Elemente 7 die zweite obere Oberfläche 7s2 außerhalb und unter der oberen Oberfläche 7s1 lokalisiert, und die zweite obere Oberfläche 7s2 ist mit dem Bedeckungselement 5 bedeckt. Das lichtdurchlässige Element 7 ist auf oder über dem lichtemittierenden Element 1 derart angeordnet, dass die fünfte Seite 7a außerhalb der ersten Seite 1a des lichtemittierenden Elements 1 lokalisiert ist, und derart, dass die sechste Innenseite 7b1 und die sechste Außenseite 7b2 beide innerhalb der zweiten Seite 1b des lichtemittierenden Elements 1 in einer Draufsicht von oben wie in 12 gezeigt lokalisiert sind. In der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der sechsten Modifikation sind die siebte Seite 7c und die achte Seite 7d des lichtdurchlässigen Elements 7 außerhalb der dritten Seite 1c und der vierten Seite 1d des lichtemittierenden Elements 1 lokalisiert.
  • Ein Scheinwerfer, der eine klare Abschneidelinie unter Verwendung eines einfacheren optischen Systems bietet, kann bereitgestellt werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der sechsten Modifikation mit der obigen Struktur als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Da die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der sechsten Modifikation eine weiter reduzierte Fläche der lichtemittierenden Oberfläche haben kann, kann das optische System weiterer miniaturisiert werden, wenn die lichtemittierende Vorrichtung als eine Lichtquelle für einen Scheinwerfer verwendet wird.
  • Das Nachfolgende beschreibt die Elemente und die Struktur von jeder der lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform und Modifikationen.
  • (Substrat 10)
  • Das Substrat 10 ist ein Element, auf oder über dem das lichtemittierende Element angeordnet ist, und umfasst eine Verdrahtung, die elektrisch die Elektroden des lichtemittierenden Elements und externe Elektroden verbindet. Ein bevorzugtes Hauptmaterial für das Substrat 10 ist ein isolierendes Material, das weniger Licht von außen und weniger Licht transmittiert, das von dem lichtemittierenden Element emittiert ist. Beispiele des Materials umfassen Keramiken wie zum Beispiel Aluminiumoxid und Aluminiumnitrid, und Harze wie zum Beispiel Phenolharze, Epoxidharz, Polyimidharze, Bismaleimidtriazinharze, und Polyphthalamid. In dem Fall, wo ein Harz verwendet wird, kann ein anorganischer Füller wie zum Beispiel Glasfaser, Siliziumoxid, Titanoxid und Aluminiumoxid je nach Eignung mit dem Harz gemischt werden. Ein solcher Füller kann die mechanische Festigkeit verbessern, den thermischen Expansionskoeffizienten reduzieren und die Lichtreflexion verbessern. Das Substrat 10 kann ein Metallelement sein, auf dessen Oberfläche ein isolierendes Material gebildet ist. Die Verdrahtung ist in einem vorbestimmten Muster auf dem isolierenden Material gebildet. Das Material für die Verdrahtung kann wenigstens eines ausgewählt aus Gold, Silber, Kupfer und Aluminium sein. Die Verdrahtung kann durch Plattieren, Dampfevaporation, Sputtern oder dergleichen gebildet sein.
  • (Lichtemittierendes Element 1)
  • Eine Leuchtdiode wird vorzugsweise als das lichtemittierende Element 1 verwendet. Das lichtemittierende Element kann geeignet gewählt sein, um eine geeignete Emissionswellenlänge zu zeigen. Beispiele eines Elements, das blaues oder grünes Licht emittiert, umfassen ein lichtemittierendes Element, das ZnSe enthält, einen Nitridhalbleiter (InXAlYGa1-X-YN, wobei 0 ≤ X, 0 ≤ Y, und X + Y ≤ 1) oder GaP. Für ein Element, das rotes Licht emittiert, kann GaAlAs, AlInGaP oder dergleichen verwendet werden. Lichtemittierende Halbleiterelemente, die aus anderen Materialien hergestellt sind, können ebenfalls verwendet werden. Die Zusammensetzungen, Emissionsfarben, Größen und Zahl der zu verwendenden lichtemittierenden Elemente können abhängig von dem Zweck geeignet gewählt werden. In dem Fall, wo die lichtemittierende Vorrichtung einen Leuchtstoff enthält, ist beispielsweise ein Nitridhalbleiter (InXAlYGa1-X-YN, wobei 0 ≤ X, 0 ≤ Y, und X + Y ≤ 1) geeignet, da er Licht mit kurzen Wellenlängen emittieren kann, der den Leuchtstoff wirksam anregen kann. Die Emissionswellenlänge kann durch Ändern des Materials für die Halbleiterschichten und ihre Mischungsverhältnisse ausgewählt werden.
  • Das lichtemittierende Element in dieser Ausführungsform enthält positive und negative Elektroden auf der gleichen Oberfläche und ist auf oder über dem Substrat durch Verbinden der positiven und negativen Elektroden mit dem Substrat unter Verwendung von elektrisch leitenden Verbindungselementen flip-chip-montiert. Die obere Oberfläche des lichtemittierenden Elements entgegengesetzt zu der unteren Oberfläche, auf der die Elektroden gebildet sind, dient als die Hauptemissionsoberfläche. Da ein solches lichtemittierendes Element mit dem Substrat unter Verwendung von elektrisch leitenden Verbindungselementen verbunden ist, wie zum Beispiel Puffer und elektrisch leitende Pasten, kann die Kontaktfläche zwischen den Elektroden und dem Substrat größer sein als in dem Fall eines lichtemittierenden Elements, das unter Verwendung von Metalldrähten oder dergleichen verbunden ist, und der Kontaktwiderstand kann reduziert sein.
  • Das lichtemittierende Element ist beispielsweise gebildet durch Schichten einer Nitridhalbleiterschicht auf einem lichtdurchlässigen Saphirwachstumssubstrat. Das Saphirsubstrat ist an der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements 1 lokalisiert und bildet die Hauptemissionsoberfläche. Das Wachstumssubstrat kann beispielsweise durch Abrasion oder Laserabhebung (LLO) entfernt werden.
  • (Lichtdurchlässiges Element 7)
  • Das lichtdurchlässige Element 7 kann Licht transmittieren, das von dem lichtemittierenden Element 1 emittiert wird, und erlaubt es dem Licht, nach außen auszutreten. Das lichtdurchlässige Element 7 kann ein lichtdiffundierendes Material und einen Leuchtstoff enthalten, der eine Wellenlängenumwandlung von wenigstens einem Teil des einfallenden Lichts durchführt. Das lichtdurchlässige Element 7 kann beispielsweise aus Harz, Glas oder einer anorganischen Substanz hergestellt sein. Beispiele des lichtdurchlässigen Elements, die einen Leuchtstoff enthalten, umfassend gesinterte Körper von Leuchtstoffen, und Mischungen von Leuchtstoffen und Substanzen wie zum Beispiel Harz, Glas, Keramiken und anderen anorganischen Substanzen. Alternativ kann eine Form oder ein Pressling von Harz, Glas oder einer Keramik verwendet werden, auf dessen Oberfläche eine Harzschicht gebildet ist, die einen Leuchtstoff enthält. Die Dicke des lichtdurchlässigen Elements 7 ist beispielsweise ungefähr 50 µm bis 300 µm.
  • Das lichtdurchlässige Element 7 kann mit dem lichtemittierenden Element unter Verwendung beispielsweise des später beschriebenen Lichtführungselements verbunden sein. Das lichtdurchlässige Element kann direkt mit dem lichtemittierenden Element durch Kompression, Sinterung, oberflächenaktivierte Verbindung, Atomdiffusionsverbindung oder Hydroxylgruppenverbindung verbunden werden.
  • (Leuchtstoff)
  • Für den Leuchtstoff, der in dem lichtdurchlässigen Element 7 enthalten sein kann, wird ein Leuchtstoff verwendet, der durch Licht angeregt werden kann, das von dem lichtemittierenden Element emittiert wird. Beispiele eines Leuchtstoffs, der durch ein blaues oder ultraviolettes lichtemittierendes Element angeregt werden kann, umfassen Cerium-aktivierte Yttrium-Aluminium-Granat-Leuchtstoffe (Ce:YAG); Cerium-aktivierte Lutetium-Aluminium-Granat-Leuchtstoffe (Ce:LAG); Europium- und/oder Chrom-aktivierte stickstoffhaltige Calzium-Aluminiumsilikat-Leuchtstoffe (CaO-Al2O3-SiO2); Euripium-aktivierte Silikatleuchtstoffe ((Sr, Ba)2SiO4); Nitridleuchtstoffe wie zum Beispiel β-SiAlON-Leuchtstoffe, CASN-Leuchtstoffe, und SCASN-Leuchtstoffe; KSF-Leuchtstoffe (K2SiF6:Mn); Sulfidleuchtstoffe; und Quantumdotleuchtstoffe. Kombinationen von solchen Leuchtstoffen und blaues oder ultraviolettes lichtemittierenden Elementen ermöglichen die Herstellung von lichtemittierenden Vorrichtungen, die verschiedene Farben emittieren (wie zum Beispiel weißes Licht emittierende Vorrichtungen).
  • (Bedeckungselement 5)
  • Das Bedeckungselement 5 bedeckt die lateralen Oberflächen des lichtemittierenden Elements 1 und des lichtdurchlässigen Elements 7. Das Bedeckungselement 5 kann gebildet werden unter Verwendung beispielsweise eines lichtreflektierenden Materials mit einer hohen Lichtreflexion. Speziell kann für das Bedeckungselement 5 ein lichtreflektierendes Material verwendet werden, das eine Reflektanz für von dem lichtemittierenden Element emittiertes Licht von 60% oder mehr hat, bevorzugter 80% oder 90% oder mehr. Das lichtreflektierende Material umfasst beispielsweise ein Harzmaterial, das eine lichtreflektierende Substanz enthält.
  • Beispiele des Harzes, das als die Matrix dient, die das Bedeckungselement 5 bildet, umfassen Silikonharze, modifizierte Silikonharze, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, Acrylharze und Hybridharze, die jeweils wenigstens eines dieser Harze enthalten. Das Bedeckungselement 5 kann gebildet werden durch Mischen einer reflektierenden Substanz in die Harzmatrix. Beispiele der lichtreflektierenden Substanz umfassen Oxide, die Ti, Zr, Nb, Al und Si; AIN; und MgF enthalten. Titandioxid (TiO2) ist bevorzugt. Es ist bevorzugt, dass Partikel, die einen Brechungsindex verschieden von dem Brechungsindex des Matrixharzes haben, als die lichtreflektierende Substanz in dem Matrixharz dispergiert werden. Da die Reflexions- und Transmissionsbeträge von Licht abhängig von der Konzentration und Dichte der lichtreflektierende Substanz variieren, können die Konzentration und Dichte abhängig von der Gestalt und Größe der lichtemittierenden Vorrichtung geeignet eingestellt werden.
  • (Lichtführungselement 40)
  • Die lichtemittierende Vorrichtung kann das Lichtführungselement 40 umfassen, das wenigstens einen Bereich der lateralen Oberflächen des lichtemittierenden Elements 1 bedeckt. In dem Fall, wo ein Teil der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements 1 aus dem lichtdurchlässigen Element 7 exponiert ist, bedeckt das Lichtführungselement 40 vorzugsweise den Teil der oberen Oberfläche des lichtemittierenden Elements, der aus dem lichtdurchlässigen Elemente 7 exponiert ist. Zusätzlich bedeckt das Lichtführungselement 40 vorzugsweise den Teil der unteren Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements 7, der aus dem lichtemittierenden Element 1 exponiert ist. Das Lichtführungselement 40 kann ferner zwischen dem lichtemittierenden Element und dem lichtdurchlässigen Element 7 angeordnet sein, um als ein Adhäsionselement zum Verbinden des lichtemittierenden Elements mit dem lichtdurchlässigen Element 7 zu fungieren. Wenn dieses Lichtführungselement 40 enthalten ist, reflektieren die Außenoberflächen des Lichtführungselement 40 Licht, das von den oberen und lateralen Oberflächen des lichtemittierenden Elements 1 emittiert wird, um das reflektierte Licht zu dem lichtdurchlässigen Element 7 zu führen.
  • Das Lichtführungselement 40 ist vorzugsweise aus einem Harzmaterial hergestellt, da Harzmaterialien einfach zu handhaben und zu verarbeiten sind. Ein Harzmaterial kann verwendet werden, das aus einem Harz oder Hybridharz hergestellt ist, das Silikonharze, modifizierte Silikonharze, Epoxidharze, modifizierte Epoxidharze, Acrylharze und/oder Fluorkohlenstoffharze enthält. Das Lichtführungselement 40 kann unter Verwendung der Viskosität des Harzmaterials für das Lichtführungselement 40 und der Benetzbarkeit des lichtemittierenden Elements 1 durch das Harzmaterial gebildet werden.
  • Die lichtemittierende Vorrichtung kann optional andere Elemente und elektronische Komponenten wie zum Beispiel ein Schutzelement enthalten. Diese Elemente und elektronischen Komponenten sind vorzugsweise in das Bedeckungselement 5 eingebettet.
  • 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 2017191476 [0001]
    • JP 2015 [0003]
    • JP 76455 [0003]

Claims (15)

  1. Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat; wenigstens ein lichtemittierendes Element auf oder über dem Substrat, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Element eine obere Oberfläche hat, die als eine lichtemittierende Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements dient; ein plattenförmiges lichtdurchlässiges Element mit einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements gegenüberliegt; und ein Bedeckungselement, das eine laterale Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements und eine laterale Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements bedeckt, wobei die obere Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements eine rechteckige Gestalt derart hat, dass es eine erste laterale Seite und eine zweite laterale Seite entgegengesetzt zueinander hat, sowie eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander, wobei eine obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements eine rechteckige Gestalt mit einer ersten lateralen Seite und einer zweiten lateralen Seite entgegengesetzt zueinander hat, sowie eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander, und wobei das lichtdurchlässige Element auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet ist, dass in einer Draufsicht von oberhalb der lichtemittierenden Vorrichtung die erste laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der ersten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist, und die zweite laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalb der zweiten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
  2. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Element auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet ist, dass in der Draufsicht die dritte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der dritten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist, und die vierte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der vierten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
  3. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Element auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet ist, dass in der Draufsicht die dritte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalt der dritten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist, und die vierte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalb der dritten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
  4. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Element auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet ist, dass in der Draufsicht die dritte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalb der dritten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist, und die vierte laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements außerhalb der dritten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
  5. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Element eine Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen umfasst, die jeweils die erste bis vierte laterale Seite haben, und wobei die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen auf oder über dem Substrat derart angeordnet sind, dass in der Draufsicht die ersten lateralen Seiten der oberen Oberflächen der lichtemittierenden Elemente auf einer ersten geraden Linie liegen, und die zweiten lateralen Seiten der oberen Oberflächen der lichtemittierenden Elemente auf einer zweiten geraden Linie liegen, die parallel zur ersten gerade Linie ist.
  6. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das lichtdurchlässige Element die Mehrzahl von lichtemittierenden Elementen bedeckt.
  7. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das lichtdurchlässige Element einen Leuchtstoff enthält.
  8. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das lichtdurchlässige Element eine zweite obere Oberfläche hat, die in der Draufsicht außerhalb der zweiten lateralen Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements lokalisiert ist, und wobei die zweite obere Oberfläche unter der oberen Oberfläche lokalisiert und mit dem Bedeckungselement bedeckt ist.
  9. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 8, wobei die untere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements die gesamte obere Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements bedeckt.
  10. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Dicke des lichtdurchlässigen Elements 50 µm bis 300 µm beträgt.
  11. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner umfassend ein Lichtführungselement, das eine laterale Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements bedeckt.
  12. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei das Lichtführungselement einen Bereich der unteren Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements bedeckt, der von dem wenigstens einen lichtemittierenden Element exponiert ist.
  13. Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei das Lichtführungselement zwischen dem wenigstens einen lichtemittierenden Element und dem lichtdurchlässigen Element angeordnet ist.
  14. Lichtemittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Bedeckungselement eine lichtreflektierende Substanz enthält.
  15. Lichtemittierende Vorrichtung, umfassend: ein Substrat; wenigstens ein lichtemittierendes Element auf oder über dem Substrat, wobei das wenigstens eine lichtemittierende Element eine obere Oberfläche hat, die als eine lichtemittierende Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements dient; ein plattenförmiges lichtdurchlässiges Element mit einer unteren Oberfläche, die der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements gegenüberliegt; und ein Bedeckungselement, das eine laterale Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements und eine laterale Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements bedeckt, wobei die obere Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements eine rechteckige Gestalt derart hat, dass es eine erste laterale Seite und eine zweite laterale Seite entgegengesetzt zueinander hat, sowie eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander, wobei eine obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements eine rechteckige Gestalt mit einer ersten lateralen Seite und einer zweiten lateralen Seite entgegengesetzt zueinander hat, sowie eine dritte laterale Seite und eine vierte laterale Seite entgegengesetzt zueinander, und wobei das lichtdurchlässige Element auf oder über dem wenigstens einen lichtemittierenden Element derart angeordnet ist, dass in einer Draufsicht von oberhalb der lichtemittierenden Vorrichtung die erste laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements die erste laterale Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements überlappt, und die zweite laterale Seite der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Elements innerhalb der zweiten lateralen Seite der oberen Oberfläche des wenigstens einen lichtemittierenden Elements ist.
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