DE112007000775B4

DE112007000775B4 - Lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112007000775B4
Application number: DE112007000775T
Authority: DE
Inventors: Shingo Matsuura; Tomoya TABUCHI; Kousuke Katabe; Yuki Mori; Akira Miyake; Daisuke Sakumoto
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2027-03-29
Also published as: CN101410993A; US8710737B2; CN101410993B; JP5025636B2; JPWO2007111355A1; DE112007000775T5; US20130200784A1; WO2007111355A1

Abstract

Lichtemittierende Vorrichtung, die umfasst:
eine Basis (1) mit einem Öffnungsabschnitt, der eine lichtreflektierende Fläche (1r) und eine Bodenfläche (1u) enthält;
einen lichtemittierenden Chip (2), der an der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts montiert ist;
ein lichtdurchlässiges Element (3), das den lichtemittierenden Chip abdeckt und auf der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts in einem Zustand angeordnet ist, in dem das lichtdurchlässige Element von der lichtreflektierenden Fläche des Öffnungsabschnitts beabstandet ist, wobei der Zwischenraum zwischen ihnen mit Luft gefüllt ist;
ein optisches Element (4), das auf dem lichtdurchlässigen Element angeordnet ist, und
einen Wellenlängenumsetzer (5), der das optische Element abdeckt,
wobei die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements einen Teil des Lichts, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips emittiert wird, mittels Totalreflexion zum optischen Element führt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf lichtemittierende Vorrichtungen, die eine Lichtquelle wie etwa einen Leuchtdiodenchip besitzen.
Stand der Technik
Kürzlich sind als lichtemittierende Vorrichtungen von Beleuchtungsanlagen beispielsweise Vorrichtungen, die eine Lampe aus Leuchtdioden oder dergleichen besitzen, entwickelt worden. In diesen lichtemittierenden Vorrichtungen, die eine Lampe aus Leuchtdioden besitzen, wird ein fluoreszierendes Material verwendet, um Licht, das von dem Leuchtdiodenchip oder dergleichen erzeugt wird, in Licht mit einer anderen Wellenlänge umzusetzen, wodurch Ausgangslicht wie etwa weißes Licht erzeugt wird. Von dieser Art Beleuchtungsanlage, die einen Leuchtdiodenchip oder dergleichen verwendet, wird erwartet, dass sie einen geringeren Stromverbrauch und eine längere Lebensdauer besitzt.
Patentschrift 1: ungeprüfte Veröffentlichung JP-A 2003-282955 .
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
In einer Situation, in der erwartet wird, dass lichtemittierende Vorrichtungen, die eine Lichtquelle wie etwa einen Leuchtdiodenchip wie oben beschrieben besitzen, in größerem Umfang verwendet werden, ist es wichtig, die Leuchtdichte des emittierten Lichts zu verbessern. Um die Leuchtdichte des emittierten Lichts zu verbessern, ist es wichtig, den Sammelwirkungsgrad für das von der Lichtquelle erzeugte Licht zu verbessern.
Die DE 196 38 667 A1 beschreibt eine LED, bei der ein in einer Wanne liegender Chip mit einer transparenten Umhüllung vergossen ist. Die US 2002/0 011 601 A1 beschreibt eine LED mit einem Aufbau mit einem Binder und einem diesen in einer Wanne verschließenden Kunststoff. Die US 2004/0 051 111 A1 beschreibt eine LED, bei der ein Chip mit transparentem Kunststoff vergossen ist. Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Leuchtdichte des Lichts, das von lichtemittierenden Vorrichtungen emittiert wird, zu verbessern.
Technische Lösung
Eine lichtemittierende Vorrichtung umfasst eine Basis, die einen Öffnungsabschnitt besitzt, der durch eine lichtreflektierende Fläche und eine Bodenfläche gebildet ist; einen lichtemittierenden Chip, der an der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts montiert ist; ein lichtdurchlässiges Element, das den lichtemittierenden Chip abdeckt; und ein optisches Element, das auf dem lichtdurchlässigen Element angeordnet ist. Das lichtdurchlässige Element ist auf der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts in einem Zustand angeordnet, in dem das lichtdurchlässige Element von der lichtreflektierenden Oberfläche des Öffnungsabschnitts beabstandet ist.
Vorteilhafte Wirkungen
Gemäß der Erfindung wird ein lichtdurchlässiges Element geschaffen, das auf der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts in einem Zustand angeordnet ist, in dem das lichtdurchlässige Element von der lichtreflektierenden Oberfläche des Öffnungsabschnitts beabstandet ist. Daher kann der Wirkungsgrad bei der Führung von durch den lichtemittierenden Chip erzeugtem Licht in der Lichtemissionsrichtung verbessert werden, weshalb die Leuchtdichte des durch die lichtemittierende Vorrichtung emittierten Lichts verbessert werden kann.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer ersten Ausführungsform veranschaulicht.
2 ist eine transparente Draufsicht, die eine Konfiguration der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
3 ist eine Querschnittansicht, die eine Konfiguration der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines lichtdurchlässigen Elements 3 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine Querschnittsansicht, die eine optische Funktion in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration des lichtdurchlässigen Elements 3 in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist eine Querschnittsansicht, die optische Eigenschaften in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
8 ist eine perspektivische Ansicht, die ein Herstellungsverfahren der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
9 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
11 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer Basis 21 in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines lichtdurchlässigen Elements 23 in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Elements 24 in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist eine Querschnittsansicht, die eine optische Funktion in der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
15 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer dritten Ausführungsform veranschaulicht.
16 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
17 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines lichtdurchlässigen Elements 33 in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
18 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration eines optischen Elements 34 in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
19 ist eine Querschnittsansicht, die eine optische Funktion in der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
20 ist eine Ansicht, die eine Konfiguration einer vierten Ausführungsform veranschaulicht.
21 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer fünften Ausführungsform veranschaulicht.
22 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
23 ist eine Querschnittsansicht, die eine weitere Konfiguration der sechsten Ausführungsform veranschaulicht.
24 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Konfiguration einer siebten Ausführungsform veranschaulicht.
25 ist eine Querschnittsansicht, die eine Konfiguration einer achten Ausführungsform veranschaulicht.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Nun werden mit Bezug auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
Nun wird mit Bezug auf die 1 bis 3 eine erste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulicht. In 1 ist die Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung teilweise aufgeschnitten, um die innere Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung zu veranschaulichen. 2 ist eine transparente Draufsicht der in 1 veranschaulichten lichtemittierenden Vorrichtung bei Betrachtung von der Seite eines Wellenlängenumsetzers. In 2 sind konstitutive Elemente, die durch den äußeren Abschnitt hindurch gesehen werden können, durch Strichlinien angegeben. 3 ist eine Querschnittansicht der lichtemittierenden Vorrichtung entlang der Linie A-A', die in 2 veranschaulicht ist.
Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst eine Basis 1, einen lichtemittierenden Chip (Lichtquelle) 2, der an der Basis 1 montiert ist, ein lichtdurchlässiges Element 3, das den lichtemittierenden Chip 2 abdeckt, und ein optisches Element 4, das auf dem lichtdurchlässigen Element 3 angeordnet ist. Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst ferner ein Wellenlängenumsetzer (Wellenlängenumsetzungsmittel) 5, der das optische Element 4 abdeckt. Hier bezieht sich das Abdecken des optischen Elements 4 auf einen Zustand, in dem der Wellenlängenumsetzer 5 an einer Position angeordnet ist, an der von dem optischen Element emittiertes Licht ankommt.
In dieser Ausführungsform besitzt die Basis 1 einen Öffnungsabschnitt 1p, der eine lichtreflektierende Fläche 1r und eine Bodenfläche 1u besitzt. Hierbei reflektiert die lichtreflektierende Fläche 1r der Basis 1 Licht, das wenigstens einen Teil von Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugten Lichts besitzt, in einer Lichtemissionsrichtung D. Die Lichtemissionsrichtung D bezeichnet eine Richtung, in der sich Licht, das von der lichtemittierenden Vorrichtung ausgegeben wird, bewegt, und ist in 1 eine Richtung nach oben (die positive Richtung der z-Achse virtueller xyz-Koordinaten). In 1 ist die lichtemittierende Vorrichtung in einem Zustand veranschaulicht, in dem die lichtemittierende Vorrichtung auf einer xy-Ebene der virtuellen xyz-Koordinaten montiert ist. Auf der Oberfläche (der Bodenfläche 1u) der Basis 1 sind eine erste und eine zweite Verbindungsanschlussfläche angeordnet, die mehreren Elektroden entsprechen, die auf dem lichtemittierenden Chip 2 ausgebildet sind, und sind mit den mehreren Elektroden elektrisch verbunden.
Wie in 4 veranschaulicht ist, ist der lichtemittierende Chip 2 eine Leuchtdiode mit einer Oberseite 2t und einer Seitenfläche 2s und ist an einem Bodenabschnitt 1b des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 angeordnet. In der in 1 veranschaulichten Konfiguration ist der lichtemittierende Chip 2 auf der Bodenfläche 1u des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 montiert und emittiert Licht zumindest von der Seitenfläche 2s. Der lichtemittierende Chip 2 erzeugt Licht, das wenigstens einen Teil von Wellenlängen im Bereich von 210 bis 470 nm besitzt.
In dieser Ausführungsform ist der lichtemittierende Chip 2 eine Leuchtdiode, die ein Substrat, eine n-Halbleiterschicht, eine lichtemittierende Schicht und eine p-Halbleiterschicht enthält. Auf der n-Halbleiterschicht bzw. der p-Halbleiterschicht des lichtemittierenden Chips 2 sind eine n-seitige Elektrode bzw. eine p-seitige Elektrode angeordnet. Der lichtemittierende Chip 2 ist so konfiguriert, dass er Licht zumindest seitlich (in den Richtungen, die zu einer Stapelrichtung senkrecht sind) emittiert. In 1 ist die Stapelrichtung des lichtemittierenden Chips 2 auf die z-Achsenrichtung der virtuellen Koordinaten bezogen, während die seitliche Richtung des lichtemittierenden Chips 2 auf eine x-Achsenrichtung, eine y-Achsenrichtung und dergleichen der virtuellen Koordinaten bezogen ist.
Der lichtemittierende Chip 2 ist beispielsweise eine Leuchtdiode, die aus einem Oxidhalbleiter auf ZnO-Basis hergestellt ist, und erzeugt erstes Licht, das eine Spitzenwellenlänge im Wellenlängenbereich von 230 bis 450 nm besitzt. Andere Beispiele des lichtemittierenden Chips 2 umfassen Verbundhalbleiter wie etwa Verbundhalbleiter auf Siliciumcarbid-Basis (SiC-Basis), Verbundhalbleiter auf Diamantbasis oder Verbundhalbleiter auf Bornitrid-Basis.
In dieser Ausführungsform deckt das lichtdurchlässige Element 3 den lichtemittierenden Chip 2 ab und ist auf der Bodenfläche 1u des Öffnungsabschnitts 1p in einem Zustand angeordnet, in dem das lichtdurchlässige Element 3 von der lichtreflektierenden Fläche 1r des Öffnungsabschnitts 1p beabstandet ist. Hier bezeichnet das Abdecken des lichtemittierenden Chips 2 einen Zustand, in dem das lichtdurchlässige Element 3 wenigstens teilweise die Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 abdeckt. In der in 4 veranschaulichten Konfiguration umgibt das lichtdurchlässige Element 3 die Seitenfläche 1s und die Oberseite 1t des lichtemittierenden Chips 2.
Das lichtdurchlässige Element 3 besitzt eine Seitenfläche 3s und eine obere Fläche 3u, die an dem optischen Element 4 befestigt ist, und hat eine Funktion, um Licht, das von der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 emittiert wird, in der Lichtemissionsrichtung D zu führen. Die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 ist ein lichtreflektierendes Mittel mit einer Funktion, um Licht, das von der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 emittiert wird, mittels Totalreflexion in die Lichtemissionsrichtung D zu führen.
Das lichtdurchlässige Element 3 ist aus einem lichtdurchlässigen Material wie etwa einem Silikonharz, einem Epoxidharz oder einem organischen oder anorganischen Hybridharz hergestellt und ist teilweise auf den Bodenabschnitt 1b des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 angeordnet, um dadurch den lichtemittierenden Chip 2 abzudecken. Hierbei bezieht sich die Lichtdurchlässigkeit auf eine Eigenschaft, die Licht, das wenigstens einen Teil von Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugten Lichts besitzt, einen Durchgang erlaubt. Das lichtdurchlässige Element 3 ist vorzugsweise aus einem Silikonharz hergestellt. Ein Silikonharz besitzt eine bessere Wärmebeständigkeit als ein Epoxidharz oder dergleichen und verringert daher den Einfluss der durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugten Wärme. Eine wärmebedingte Verschlechterung (z. B. eine Änderung der Farbe) des optischen Elements 4 wird durch die Verwendung des lichtdurchlässigen Elements 3, das eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit hat, reduziert.
Das lichtdurchlässige Element 3 ist auf dem Bodenabschnitt 1b des Öffnungsabschnitts 1p angeordnet, so dass es mit der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 und mit einer unteren Fläche des optischen Elements 4 in Kontakt ist. Das heißt, dass das lichtdurchlässige Element 3 von einer inneren Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 beabstandet ist und die untere Fläche des optischen Elements 4 und die Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 abdeckt. Der lichtemittierende Chip 3 besitzt eine Funktion, um Licht, das von der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips emittiert wird, zu dem optischen Element 4 zu führen. In dem Fall, in dem der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Elements 3 mit n1 bezeichnet wird und der Brechungsindex einer Schicht (einer Luftschicht in 1) zwischen dem lichtdurchlässigen Element 3 und der inneren Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 mit n2 bezeichnet wird, erfüllen die Brechungsindizes n1 bzw. n2 die Beziehung n1 > n2. In 1 ist die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 mit dem Zwischenraum (der Luftschicht), der einen Brechungsindex besitzt, der kleiner als jener des lichtdurchlässigen Elements 3 ist, in Kontakt.
In der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform haftet das lichtdurchlässige Element 3 sowohl an der unteren Fläche des optischen Elements 4 als auch an der Bodenfläche 1u der Basis 1, so dass es zwischen das optische Element 4 und das lichtdurchlässige Element 3 eingefügt ist. Die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 ist so geformt, dass sie sich von der Oberfläche des optischen Elements 4 zu der Oberfläche der Basis 1 erstreckt. Bei dieser Konfiguration wird der Energieverlust verringert, wenn in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 seitlich emittiert wird, nach oben (in der Lichtemissionsrichtung D) geführt wird.
Im Folgenden wird die Reflexion von Licht an der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 beschrieben. Wie in den 4 und 5 veranschaulicht ist, wird Licht, das von der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 emittiert wird, durch die Seitenfläche 3a des lichtdurchlässigen Elements 3 reflektiert, so dass es sich zu der unteren Fläche des optischen Elements 4 (der Fläche des optischen Elements 4 auf Seiten des lichtemittierenden Chips 2) bewegt. Dann bewegt sich das Licht durch das Innere des optischen Elements 4 und bewegt sich weiter von der oberen Fläche 4u des optischen Elements 4 (der Fläche des optischen Elements 4 in der Lichtemissionsrichtung D) in den oberen Bereich des Öffnungsabschnitts 1p, um von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert zu werden.
In dieser Ausführungsform wird von dem Licht, das von dem lichtemittierenden Chip seitlich emittiert wird, jenes Licht, das durch die lichtreflektierende Fläche absorbiert würde, wenn es von der lichtreflektierenden Fläche in der Konfiguration einer herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtung reflektiert wird, wie oben beschrieben durch die Fläche 3s reflektiert, die als Grenzfläche zwischen dem lichtdurchlässigen Element 3 und der äußeren Umgebung des lichtdurchlässigen Elements 3 dient. Hierbei zeigt ein Vergleich zwischen dem Lichtverlust, der auftritt, wenn Licht durch die lichtreflektierende Fläche in der herkömmlichen Konfiguration reflektiert wird, und dem Lichtverlust, der auftritt, wenn Licht durch die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 der Erfindung reflektiert wird, dass der Lichtverlust an der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 kleiner ist. Daher hat die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform eine höhere Lichtausbeute. Insbesondere in einem Fall, in dem das durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugte erste Licht Ultraviolettlicht ist, ist der Lichtverlust an der lichtreflektierenden Fläche in der herkömmlichen lichtemittierenden Vorrichtung größer als jener in einem Fall, in dem das erste Licht sichtbares Licht ist. Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform hat auch in einem Fall, in dem einen lichtemittierenden Chip, der Ultraviolettlicht emittiert, verwendet wird, eine höhere Leuchtdichte an emittiertem Licht.
In dieser Ausführungsform hat die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 eine konkave Fläche. Bei dieser Konfiguration tritt in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform eine Totalreflexion des von dem lichtemittierenden Chip 2 seitlich emittierten Lichts an der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 leichter auf, weshalb der Sammelwirkungsgrad von Licht von dem lichtemittierenden Chip 2 zu dem optischen Element 4 verbessert wird.
In dieser Ausführungsform ist das lichtdurchlässige Element 3 zwischen der Oberseite 2t des lichtemittierenden Chips 2 und der unteren Fläche des optischen Elements 4 angeordnet. Wie in 6 veranschaulicht ist, ist eine Dicke X des Teils des lichtdurchlässigen Elements 3, der sich an der Seitenfläche 2s des lichtemittierenden Chips 2 befindet, größer als eine Dicke Y des Teils des lichtdurchlässigen Elements 3, der sich zwischen dem lichtemittierenden Chip 2 und dem optischen Element 4 befindet. Bei dieser Konfiguration ist der Bereich, in dem das lichtdurchlässige Element 3 und das optische Element 4 verbunden sind, größer als der Bereich der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3. Daher ist von dem Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 emittiert wird, die Lichtmenge (Primärlicht), die direkt auf das optische Element 4 auftrifft, größer als die Lichtmenge, die von der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 reflektiert wird. Daher wird das von dem lichtemittierten Element 2 emittierte Licht in der Lichtemissionsrichtung D der lichtemittierenden Vorrichtung effektiv geführt, weshalb die Leuchtdichte von von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiertem Licht verbessert wird. In einem Fall, in dem die Dicke X wenigstens gleich der zweifachen Dicke Y ist, ist der Bereich, in dem das lichtdurchlässige Element 3 und das optische Element 4 verbunden sind, größer als der Bereich der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3.
Das optische Element 4 ist auf dem lichtemittierenden Chip 2 (in der Lichtemissionsrichtung D der lichtemittierenden Vorrichtung) angeordnet und aus einem lichtdurchlässigen Material wie etwa einem Harz oder Glas hergestellt. Hierbei bezeichnet die Lichtdurchlassung eine Eigenschaft, die dem Licht, das wenigstens zum Teil Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugten Lichts besitzt, den Durchgang erlaubt.
Das optische Element 4 und das lichtdurchlässige Element 3 sind für Licht im Bereich von 380 bis 830 nm durchlässig oder halbdurchlässig. Hierbei bedeutet ”durchlässig” für Licht im Bereich von 380 bis 830 nm einen Zustand, in dem das Lichtdurchlassvermögen im Bereich von 380 bis 830 nm 80 bis 100% beträgt, während ”halbdurchlässig” für Licht im Bereich zwischen 380 bis 830 nm einen Zustand bezeichnet, in dem das Lichtdurchlassvermögen im Bereich von 380 bis 830 nm 50 bis 80% beträgt.
Das optische Element 4 hat eine Funktion, um Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 emittiert und durch das lichtdurchlässige Element 3 in der Lichtemissionsrichtung D geführt wird, streuend zu emittieren. In dieser Ausführungsform hat das optische Element 4 die Form einer ebenen Platte, um Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 emittiert und durch das lichtdurchlässige Element 3 geführt wird, streuend nach oben (in Richtung zu dem Wellenlängenumsetzer 5) zu emittieren. In einer weiteren beispielhaften Konfiguration hat das optische Element 4 eine konvexe obere Fläche und emittiert Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 emittiert und durch das lichtdurchlässige Element 3 geführt wird, nach oben (in Richtung zu dem Wellenlängenumsetzer 5).
Das optische Element 4 führt Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 erzeugt wird, streuend in der Lichtemissionsrichtung D. Daher wird eine punktförmige Emission, die durch den lichtemittierenden Chip 2 bewirkt wird, in eine Oberflächenemission geändert, wobei eine Ungleichmäßigkeit der Lichtemission an der lichtemittierenden Fläche der lichtemittierenden Vorrichtung verringert wird.
In dieser Ausführungsform hat der Wellenlängenumsetzer die Plattenform. Der Wellenlängenumsetzer 5 (das Wellenlängenumsetzungsmittel) setzt die Wellenlänge von Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugt wird, um und emittiert das wellenlängenumgesetzte Licht ab. In der in 1 veranschaulichten Konfiguration ist der Wellenlängenumsetzer 5 über dem lichtemittierenden Chip 2 angeordnet und deckt den Öffnungsabschnitt 1p der Basis 1 ab. Der Wellenlängenumsetzer 5 ist aus einem Harz hergestellt, das mit einem fluoreszierenden Material gemischt ist. Der Wellenlängenumsetzer 5 hat eine Funktion, um das von dem lichtemittierenden Chip 2 emittierte erste Licht in zweites Licht mit einer Spitzenwellenlänge in einem zweiten Wellenlängenbereich, der von dem Wellenlängenbereich des ersten Lichts verschieden ist, umzusetzen und das zweite Licht auszugeben.
Die lichtemittierende Vorrichtung der Erfindung gibt weißes Licht aus. Beispiele für die Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials umfassen die Folgenden: In einem Fall, in dem das lichtemittierenden Chip 2 erstes Licht erzeugt, das wenigstens einen Teil von Wellenlängen im Bereich von 440 bis 470 nm (blau) hat, wird ein fluoreszierendes Material verwendet, das zweites Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 565 bis 590 nm (gelb) besitzt, was in einer komplementären Beziehung zu der Farbe des von dem lichtemittierenden Chip 2 emittierten Lichts steht. Das fluoreszierende Material ist vorzugsweise (Y, Gd)₃(Al, Ga)₅O₁₂:Ce oder dergleichen. Im Fall dieser Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials emittiert die lichtemittierende Vorrichtung weißes Licht, das Licht ist, in dem das blaue Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugt wird und sich durch den Wellenlängenumsetzer 5 bewegt, und das gelbe Licht, das von dem Wellenlängenumsetzer 5 emittiert wird, gemischt sind.
Andere Beispiele für die Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials umfassen die Folgenden: In einem Fall, in dem der lichtemittierende Chip 2 erstes Licht erzeugt, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 440 bis 470 nm (blau) hat, wird ein fluoreszierendes Material verwendet, das zweites Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 520 bis 565 nm (grün) besitzt, und drittes Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 625 bis 740 nm (rot) besitzt. Im Fall dieser Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials emittiert die lichtemittierende Vorrichtung weißes Licht, das Licht ist, in dem blaues Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugt wird und sich durch den Wellenlängenumsetzer 5 bewegt, und das grüne Licht sowie das rote Licht, das jeweils von dem Wellenlängenumsetzer 5 emittiert wird, gemischt sind.
Andere Beispiele für die Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials umfassen die Folgenden: In einem Fall, in dem der lichtemittierende Chip 2 erstes Licht erzeugt, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 210 bis 400 nm (Ultraviolettlicht) besitzt, wird ein Fluoreszenzmaterial verwendet, das zweites Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 440 bis 470 nm (blau) besitzt, drittes Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 520 bis 565 nm (grün) besitzt, und viertes Licht emittiert, das wenigstens zum Teil Wellenlängen im Bereich von 625 bis 740 nm (rot) besitzt. Bei dieser Kombination des lichtemittierenden Chips 2 und des fluoreszierenden Materials emittiert die lichtemittierende Vorrichtung weißes Licht, das Licht ist, in dem das blaue Licht, das grüne Licht und das rote Licht, die von dem Wellenlängenumsetzer 5 emittiert werden, gemischt sind.
In dieser Ausführungsform ist die lichtemittierende Fläche (eine obere Fläche des Wellenlängenumsetzers 5) der lichtemittierenden Vorrichtung zu der Fläche des optischen Elements 4, die sich auf der Seite der lichtemittierenden Fläche befindet, parallel. Bei dieser Konfiguration ist der Abstand von der oberen Fläche des optischen Elements 4 zu der lichtemittierenden Fläche der lichtemittierenden Vorrichtung über die Fläche hinweg gleichmäßig. Daher wird die optische Weglänge des von dem optischen Element 4 in der Lichtemissionsrichtung D emittierten Lichts gleichmäßig, weshalb Intensitätsschwankungen oder Farbschwankungen des Lichts auf der lichtemittierenden Fläche reduziert sind.
Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform hat die Konfiguration, in der Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 2 erzeugt wird, mittels Totalreflexion von Licht an der Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 nach oben geführt wird. Somit hat die lichtemittierende Vorrichtung einen Halbwertswinkel θ im Bereich von 30 bis 70 Grad in Bezug auf eine optische Achse (Mittelachse) C einer lichtemittierenden Fläche 5u. Hierbei bezeichnet der Halbwertswinkel θ, wie in 7 veranschaulicht ist, einen Winkel θ, der durch einen Punkt A auf der optischen Achse C, an dem die Intensität von emittiertem Licht in einem virtuellen Beleuchtungsbereich R eine Spitze hat, durch einen Punkt B, an dem die Intensität des emittierten Lichts gleich der Hälfte des Spitzenwerts auf den virtuellen Beleuchtungsbereich R ist, und durch einen Punkt O auf der optischen Achse C auf der lichtemittierenden Fläche 5u gebildet ist.
Im Folgenden wird ein Verfahren zum Herstellen der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführung mit Bezug auf 8 beschrieben. Das Verfahren zum Herstellen der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform umfasst die folgenden Schritte (a) bis (e). Die in 8 veranschaulichten Schritte (a) bis (e) entsprechen den im Folgenden beschriebenen Schritten (a) bis (e).

(a) Der lichtemittierende Chip 2 wird an der Bodenfläche 1u des Öffnungsabschnitts 1p der Basis 1 montiert.
(b) Das lichtdurchlässige Element 3, das aus einem Silikonharz oder dergleichen hergestellt ist, wird durch Vergießen oder Sprühen von oberhalb des lichtemittierenden Chips 2 auf die Bodenfläche 1u aufgebracht, auf der der lichtemittierende Chip 2 montiert worden ist, wodurch der lichtemittierende Chip 2 mit dem geschmolzenen lichtdurchlässigen Element 3 versiegelt wird.
(c) Das optische Element 4, das aus Glas oder dergleichen hergestellt ist, das im Voraus gegossen worden ist, wird auf dem geschmolzenen lichtdurchlässigen Element 3 angeordnet. Zu diesem Zeitpunkt verteilt sich das lichtdurchlässige Element 3 in einem geschmolzenen Zustand über die untere Fläche des optischen Elements 5, wobei die Seitenfläche 3s des lichtdurchlässigen Elements 3 zu einer konkaven Fläche wird.
(d) Das lichtdurchlässige Element 3 wird erhitzt oder getrocknet, um auszuhärten.
(e) Der Wellenlängenumsetzer 5 wird auf dem Öffnungsabschnitt 1p der Basis 1 angeordnet.

Im Schritt (b) kann ein Rahmenelement zum Gießen des lichtdurchlässigen Elements 3 in eine gewünschte Form auf der Bodenfläche 1u vorgesehen werden, wobei der Innenraum des Rahmenelements mit dem geschmolzenen lichtdurchlässigen Element 3 gefüllt werden kann.
(Zweite Ausführungsform)
Nun wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. 10 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform veranschaulicht. 11 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer Basis 21 in dieser Ausführungsform veranschaulicht. 12 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines lichtdurchlässigen Elements 23 in dieser Ausführungsform veranschaulicht. 13 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines optischen Elements 24 in dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform enthält die Basis 21, einen lichtemittierenden Chip (Lichtquelle) 22, der an der Basis 21 montiert ist, das lichtdurchlässige Element 23, das den lichtemittierenden Chip 22 abdeckt, und das optische Element 24, das auf dem lichtdurchlässigen Element 23 angeordnet ist. Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform enthält ferner einen Wellenlängenumsetzer (Wellenlängenumsetzungsmittel) 25, das das optische Element 24 abdeckt. Hierbei bezeichnet das Abdecken des optischen Elements 24 einen Zustand, in dem der Wellenlängenumsetzer 25 an einer Position angeordnet ist, an der von dem optischen Element 24 emittiertes Licht ankommt.
Wie in 11 veranschaulicht ist, besitzt die Basis 21 einen Öffnungsabschnitt 21p, der durch eine lichtreflektierende Fläche 21r und eine Bodenfläche 1u gebildet ist. Hierbei reflektiert die lichtreflektierende Fläche 21r der Basis 21 Licht, das wenigstens einen Teil der Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 22 erzeugten Lichts enthält, in eine Lichtemissionsrichtung D. Die Lichtemissionsrichtung D bezeichnet eine Richtung, in der sich Licht, das von der lichtemittierenden Vorrichtung ausgegeben wird, bewegt, wobei sie eine Aufwärtsrichtung in 9 ist (die positive Richtung der z-Achse der virtuellen xyz-Koordinaten). In 9 ist die lichtemittierende Vorrichtung in einem Zustand veranschaulicht, in dem die lichtemittierende Vorrichtung auf der xy-Ebene der virtuellen xyz-Koordinaten montiert ist.
Der lichtemittierende Chip 22 ist auf der Bodenfläche 21a des Öffnungsabschnitts 21p der Basis 21 montiert, wie in 12 veranschaulicht ist, und emittiert Licht wenigstens von einer Seitenfläche, wie in der Konfiguration der ersten Ausführungsform. Wie in 12 veranschaulicht ist, deckt das lichtdurchlässige Element 23 den lichtemittierenden Chip 22 ab und ist auf der Bodenfläche 21u des Öffnungsabschnitts 21p in einem Zustand angeordnet, in dem das lichtdurchlässige Element 23 von der lichtreflektierenden Fläche 21r des Öffnungsabschnitts 21p wie in der Konfiguration der ersten Ausführungsform beabstandet ist. Hierbei bezeichnet das Abdecken des lichtemittierenden Chips 22 einen Zustand, in dem das lichtdurchlässige Element 23 wenigstens einen Teil der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 22 abdeckt. In der in 12 veranschaulichten Konfiguration umgibt das lichtdurchlässige Element 23 die Seitenfläche und eine Oberseite des lichtemittierenden Chips 22. Das lichtdurchlässige Element 23 besitzt eine Seitenfläche und eine obere Fläche, die an dem optischen Element 24 haftet, und hat eine Funktion, um Licht, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 22 emittiert wird, in der Lichtemissionsrichtung D zu führen. Die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 23 ist ein lichtreflektierendes Mittel mit einer Funktion, um Licht, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 22 emittiert wird, mittels Totalreflexion in der Lichtemissionsrichtung D zu führen. Die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 23 ist mit einem Zwischenraum (einer Luftschicht) in Kontakt, der einen Brechungsindex hat, der kleiner als jener des lichtdurchlässigen Elements 23 ist.
Wie in 13 veranschaulicht ist, ist das optische Element 24 über dem lichtemittierenden Chip 22 (in der Lichtemissionsrichtung D der lichtemittierenden Vorrichtung) wie in der Konfiguration der ersten Ausführungsform angeordnet. Hierbei bezeichnet die Lichtdurchlässigkeit eine Eigenschaft, die zulässt, dass Licht, das wenigstens einen Teil von Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 2 erzeugten Lichts besitzt, hindurchgehen kann. Das optische Element 24 hat eine Funktion, um Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 22 emittiert und durch das lichtdurchlässige Element 23 geführt wird, in der Lichtemissionsrichtung D streuend zu emittieren.
In dieser Ausführungsform kann das optische Element 24 eine kuppelförmige obere Fläche haben und Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 22 emittiert und durch das lichtdurchlässige Element 23 geführt wird, zu dem Wellenlängenumsetzer 25 emittieren. In dieser Ausführungsform haftet das optische Element 24 an dem lichtdurchlässigen Element 23 und ist auf der Oberfläche der Basis 21 angeordnet. Das optische Element 24 führt streuend Licht, das von dem lichtemittierenden Chip 22 erzeugt wird, zu dem Wellenumsetzungselement 25. Somit wird eine Punktemission, die durch den lichtemittierenden Chip 22 hervorgerufen wird, in eine Oberflächenemission geändert, wobei eine Ungleichmäßigkeit der Lichtemission an der Lichtemissionsfläche der lichtemittierenden Vorrichtung verringert wird.
In dieser Ausführungsform hat der Wellenlängenumsetzer 25 die Form einer Kuppel und haftet an der oberen Fläche des lichtdurchlässigen Elements 24. Der Wellenlängenumsetzer 25 deckt das lichtdurchlässige Element 24 ab und ist an der Basis 21 befestigt. Der Wellenlängenumsetzer 25 setzt die Wellenlänge des von dem lichtemittierenden Chip 22 erzeugten und von dem lichtdurchlässigen Element 24 geführten Lichts um und emittiert das wellenlängenumgesetzte Licht ab. Die optischen Eigenschaften des lichtemittierenden Chips 22 und Beispiele für das fluoreszierende Material des Wellenlängenumsetzers 25 sind jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.
Im Folgenden wird die Funktion der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform mit Bezug auf 14 beschrieben. Licht, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 22 emittiert wird, wird durch die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 23 total reflektiert, um zu dem optischen Element 24 geführt zu werden. Das zu dem optischen Element 24 geführte Licht wird durch das optische Element 24 zu dem Wellenlängenumsetzer 25 emittiert. Das zu dem Wellenlängenumsetzer 25 emittierte Licht wird durch den Wellenlängenumsetzer 25 umgesetzt, damit es eine andere Wellenlänge hat, und von der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert.
Auf diese Weise wird in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 22 erzeugt wird, zu dem optischen Element 24 mittels Totalreflexion von Licht, die aufgrund einer Differenz zwischen den Brechungsindizes innerhalb und außerhalb des lichtdurchlässigen Elements 23 auftritt, geführt. Daher wird der Lichtsammelwirkungsgrad von dem lichtemittierenden Chip 22 zu dem Wellenlängenumsetzer 25 verbessert, weshalb auch die Leuchtdichte des emittierten Lichts verbessert wird.
Ferner besitzt in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform das optische Element 24 eine kuppelförmige obere Fläche. Daher wird die Ungleichmäßigkeit der zu dem Wellenlängenumsetzer 25 geführten Lichtmenge verringert, außerdem wird eine Farbungleichmäßigkeit des emittierten Lichts reduziert.
(Dritte Ausführungsform)
Nun wird eine dritte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 15 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. 16 ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform veranschaulicht. 17 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines lichtdurchlässigen Elements 33 dieser Ausführungsform veranschaulicht. 18 ist eine perspektivische Ansicht, die die Konfiguration eines optischen Elements 34 in dieser Ausführungsform veranschaulicht.
Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform enthält eine Basis 31, einen lichtemittierenden Chip (Lichtquelle) 32, der an der Basis 31 montiert ist, das lichtdurchlässige Element 34, das den lichtemittierenden Chip 32 abdeckt, und das optische Element 35, das auf dem lichtdurchlässigen Element 34 angeordnet ist. Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform enthält ferner einen Wellenlängenumsetzer 35, das das lichtdurchlässige Element 33 und das optische Element 34 abdeckt. Hierbei bedeutet das Abdecken des lichtdurchlässigen Elements 33 einen Zustand, in dem der Wellenlängenumsetzer 35 an einer Position angeordnet ist, die Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 32 erzeugt wird und sich durch das lichtdurchlässige Element 33 bewegt, erreicht.
Die Konfiguration dieser Ausführungsform ist von jener der zweiten Ausführungsform insofern verschieden, als der Wellenlängenumsetzer 35 auf derselben Oberfläche (einer oberen Fläche 31a) der Basis 31, auf der auch der lichtemittierende Chip 32 montiert ist, angeordnet ist. Der Rest der Konfiguration dieser Ausführungsform ist jener in der zweiten Ausführungsform ähnlich.
Das lichtdurchlässige Element 33 deckt den lichtemittierenden Chip 32 ab und ist auf der oberen Fläche 31a der Basis 31 angeordnet. Hierbei bedeutet das Abdecken des lichtemittierenden Chips 32 einen Zustand, in dem das lichtdurchlässige Element 33 wenigstens einen Teil einer Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 32 abdeckt. In der in 17 veranschaulichten Konfiguration umgibt das lichtdurchlässige Element 33 die Seitenfläche und eine Oberseite des lichtemittierenden Chips 32. Das lichtdurchlässige Element 33 besitzt eine Seitenfläche, die Licht, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 32 emittiert wird, mittels Totalreflexion zu dem optischen Element 34 führt, und eine obere Fläche, die an dem optischen Element 34 haftet.
Das optische Element 34 haftet an der oberen Fläche des lichtdurchlässigen Elements 33 in einem Zustand, in dem das optische Element 34 gegenüber der oberen Fläche 31a der Basis 31 um eine Dicke H des lichtdurchlässigen Elements 33 erhöht ist. Das optische Element 34 hat eine kuppelförmige obere Fläche.
Der Wellenlängenumsetzer 35 umgibt das lichtdurchlässige Element 33 über eine lichtdurchlässige Schicht 36, die zwischen dem Wellenlängenumsetzer 35 und dem lichtdurchlässigen Element 33 eingefügt ist und einen Brechungsindex hat, der kleiner als jener des lichtdurchlässigen Elements 33 ist. Hierbei bedeutet das Umgeben des lichtdurchlässigen Elements 33 einen Zustand, in dem der Wellenlängenumsetzer 35 an einer Position angeordnet ist, die Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 32 erzeugt wird und sich durch das lichtdurchlässige Element 33 bewegt, erreicht. In der in 19 veranschaulichten Konfiguration ist die lichtdurchlässige Schicht 36 eine Luftschicht. Hierbei hat die Lichtdurchlässigkeit der Schicht 36 die Bedeutung eines Zustands, in dem Licht, das wenigstens einen Teil der Wellenlängen des durch den lichtemittierenden Chip 32 erzeugten Lichts hat, hindurchgehen kann. Andere Beispiele der lichtdurchlässigen Schicht 36 umfassen eine Schicht, die aus einem Harzmaterial mit einem Brechungsindex, der kleiner als jener des lichtdurchlässigen Elements 33 ist, hergestellt ist.
Wie in 19 veranschaulicht ist, wird in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform Licht, das von dem lichtemittierenden Chip emittiert wird, durch die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 33 reflektiert, um zu dem optischen Element 34 geführt zu werden. Daher wird der Lichtsammelwirkungsgrad von dem lichtemittierenden Chip 32 zu dem Wellenlängenumsetzer 35 verbessert, weshalb die Leuchtdichte des emittierten Lichts verbessert wird.
Die lichtemittierende Vorrichtung dieser Ausführungsform besitzt eine Konfiguration, in der Licht, das durch den lichtemittierenden Chip 32 erzeugt wird, über das lichtdurchlässige Element 33 zu dem optischen Element 34 geführt wird und dann von dem optischen Element 34 zu dem Wellenlängenumsetzer 35 emittiert wird. Somit wird eine Farbungleichmäßigkeit des emittierten Lichts im Vergleich zu der Konfiguration, in der Licht, das durch den lichtemittierenden Chip erzeugt wird, direkt einen Wellenlängenumsetzer erreicht, reduziert.
(Vierte Ausführungsform)
Nun wird eine vierte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 20(a) ist eine Querschnittsansicht, die die Konfiguration eines optischen Elements in der vierten Ausführungsform der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung veranschaulicht. Diese lichtemittierende Vorrichtung unterscheidet sich von jener, die in der ersten Ausführungsform veranschaulicht ist, dadurch, dass der äußere Umfangsabschnitt des optischen Elements 44 unter dem lichtdurchlässigen Element 3 positioniert ist. Genauer ist in der transparenten Draufsicht der lichtemittierenden Vorrichtung (transparente Ansicht der lichtemittierenden Vorrichtung von der Seite der lichtemittierenden Fläche), die in 20(b) veranschaulicht ist, eine Außenkante des optischen Elements 44 unter einer Außenkante des lichtdurchlässigen Elements 3 positioniert.
In dieser Ausführungsform kann verhindert werden, dass sich das lichtdurchlässige Element 3 zu der oberen Fläche des optischen Elements 44 nach oben bewegt. Daher ist das optische Element 44 kaum geneigt, weshalb eine Ungleichmäßigkeit der Lichtintensität an der lichtemittierenden Fläche der lichtemittierenden Vorrichtung reduziert ist.
(Fünfte Ausführungsform)
Nun wird eine fünfte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 20 ist eine perspektivische Ansicht, die ein optisches Element in der fünften Ausführungsform der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung veranschaulicht. Die lichtemittierende Vorrichtung unterscheidet sich von jener, die in der ersten Ausführungsform veranschaulicht ist, dadurch, dass ein konvexer Abschnitt 57 am Mittelabschnitt der oberen Fläche des optischen Elements 54 positioniert ist. Das bedeutet, dass in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform die Dicke des zentralen Bereichs des optischen Elements 54 größer ist als jene des äußeren Umfangsbereichs. Der Rest der Konfiguration dieser Ausführungsform ist jener in der ersten Ausführungsform ähnlich.
In dieser Ausführungsform ist selbst in einem Fall, in dem sich das lichtdurchlässige Element 3, das nicht ausgehärtet worden ist, nach oben zu der oberen Fläche des optischen Elements 54 bewegt, das lichtdurchlässige Element 3 an dem konvexen Abschnitt 57, der als die lichtemittierende Fläche des optischen Elements 54 dient, kaum befestigt. Daher ist die Lichtabsorption, die durch das an der lichtemittierenden Fläche des optischen Elements 54 befestigte lichtdurchlässigen Element 3 verursacht wird, reduziert, weshalb die Leuchtdichte des emittierten Lichts verbessert ist.
(Sechste Ausführungsform)
Nun wird eine sechste Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 22 ist eine Querschnittsansicht, die ein optisches Element in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In der lichtemittierenden Vorrichtung ist auf einer Fläche eines optischen Elements 54 auf Seiten des lichtemittierenden Chips 2 (der unteren Fläche des optischen Elements 64 in 22) eine lichtdurchlassende dünne Schutzschicht 68 gebildet.
Für diese dünne Schutzschicht 68 können anorganische dünne Isolierschichten (SiN-Schicht, SiNO-Schicht usw.), Dünnschichten, die hauptsächlich aus Kohlenstoff hergestellt sind (DLC-Schicht, CN-Schicht und amorphe Kohlenstoffschicht), dünne Metalloxidschichten (WO₂, CaF₂, Al₂O₃ usw.) und dergleichen verwendet werden. Insbesondere kann in einem Fall, in dem eine dünne SiN-Schicht verwendet wird, der lichtemittierende Chip 2 gegenüber Feuchtigkeit geschützt werden, weshalb die Zuverlässigkeit des Betriebs der lichtemittierenden Vorrichtung verbessert wird.
In 22 wurde die Struktur veranschaulicht, in der die dünne Schutzschicht 68 nur die untere Fläche des optischen Elements 64 abdeckt, es ist jedoch auch eine weitere Struktur möglich, in der beispielsweise die dünne Schutzschicht 68 die untere Fläche des optischen Elements 64 und die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 3 abdeckt, wie in 23 veranschaulicht ist. Bei dieser Struktur ist der Einfluss von Feuchtigkeit auf dem lichtemittierenden Chip 2 weiter reduziert. Für die in 23 verwendete dünne Schutzschicht 68 wird ein Material verwendet, das eine Totalreflexion von Licht, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips 2 emittiert wird, an der Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements 3 oder an der Oberfläche der dünnen Schutzschicht 68 verursacht.
(Siebte Ausführungsform)
Nun wird eine siebte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 24 ist eine Ansicht, die die Konfiguration einer Basis 71 in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. In dieser lichtemittierenden Vorrichtung ist in einem Bereich der Basis 71, in dem das lichtdurchlässige Element 3 angeordnet ist, ein vertiefter Abschnitt 73 vorgesehen. In 24 ist der vertiefte Abschnitt 73 auf der Oberfläche der Basis 71 ausgebildet, das am äußeren Umfang des Bereichs angeordnet ist, mit dem das lichtdurchlässige Element 3 verbunden ist. Bei dieser Konfiguration wird eine Verbreiterung des lichtdurchlässigen Elements 3 in einem geschmolzenen Zustand auf der Oberfläche der Basis 71 reduziert. Somit kann die Form des lichtdurchlässigen Elements 3 eine gewünschte Form sein, außerdem wird die Leuchtdichte des emittierten Lichts verbessert. Der Querschnitt des vertieften Abschnitts 73 hat die Form eines Rechtecks. In einem weiteren Beispiel hat der Querschnitt des vertieften Abschnitts 73 die Form einer gekrümmten Fläche. In einem Fall, in dem der Querschnitt des vertieften Abschnitts 73 die Form einer gekrümmten Fläche hat, ist das lichtdurchlässige Element 3, das in den vertieften Abschnitt 73 fließt, längs der inneren Fläche des vertieften Abschnitts 73 angeordnet, weshalb die Menge von Luftblasen (Gas), die in das lichtdurchlässige Element 3 gemischt sind, reduziert ist. Daher tritt eine Trennung zwischen der Basis 71 und dem lichtdurchlässigen Element 3 kaum auf.
(Achte Ausführungsform)
Nun wird eine achte Ausführungsform der Erfindung beschrieben. 25 ist eine Ansicht, die die Konfiguration der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der zehnten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein zweites lichtdurchlässiges Element 86, das die Seitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Elements 3 abdeckt und das einen Brechungsindex hat, der kleiner ist als jener des ersten lichtdurchlässigen Elements 3, ist zwischen der inneren Umfangsfläche des Öffnungsabschnitts der Basis 1 und dem ersten lichtdurchlässigen Element 3 vorgesehen.
In dieser Ausführungsform erfüllen in einem Fall, in dem der Brechungsindex des ersten lichtdurchlässigen Elements 3 gleich n1 ist, der Brechungsindex des zweiten lichtdurchlässigen Elements 86 gleich n3 ist und der Brechungsindex des Zwischenraums zwischen dem zweiten lichtdurchlässigen Element 86 und der inneren Umfangsoberfläche des Öffnungsabschnitts gleich n2 ist, die Brechungsindizes n1, n2 und n3 die Beziehung n1 > n3 > n2.
Sowohl das zweite lichtdurchlässige Element 86 als auch das erste lichtdurchlässige Element 3 sind an der unteren Fläche des optischen Elements 4 befestigt. Bei dieser Konfiguration wird in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Ausführungsform Licht, das sich durch das erste lichtdurchlässige Element 3 bewegt, ohne durch die Seitenfläche des ersten lichtdurchlässigen Elements 3 reflektiert zu werden, durch die Seitenfläche des zweiten lichtdurchlässigen Elements 86 reflektiert, um zu dem optischen Element 4 geführt zu werden.

Claims

Lichtemittierende Vorrichtung, die umfasst: eine Basis (1) mit einem Öffnungsabschnitt, der eine lichtreflektierende Fläche (1r) und eine Bodenfläche (1u) enthält; einen lichtemittierenden Chip (2), der an der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts montiert ist; ein lichtdurchlässiges Element (3), das den lichtemittierenden Chip abdeckt und auf der Bodenfläche des Öffnungsabschnitts in einem Zustand angeordnet ist, in dem das lichtdurchlässige Element von der lichtreflektierenden Fläche des Öffnungsabschnitts beabstandet ist, wobei der Zwischenraum zwischen ihnen mit Luft gefüllt ist; ein optisches Element (4), das auf dem lichtdurchlässigen Element angeordnet ist, und einen Wellenlängenumsetzer (5), der das optische Element abdeckt, wobei die Seitenfläche des lichtdurchlässigen Elements einen Teil des Lichts, das von der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips emittiert wird, mittels Totalreflexion zum optischen Element führt.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das lichtdurchlässige Element eine Seitenfläche und eine Oberseite des lichtemittierenden Chips umgibt, und wobei das lichtdurchlässige Element auf Seiten der Seitenfläche des lichtemittierenden Chips eine Dicke hat, die größer ist als eine Dicke auf Seiten der Oberseite des lichtemittierenden Chips.
Lichtemittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Wellenlängenumsetzer eine Wellenlänge von durch das optische Element diffus emittiertem Licht umsetzt und wellenlängenumgesetztes Licht emittiert.