DE112015003293T5

DE112015003293T5 - Licht emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112015003293T5
Application number: DE112015003293.2T
Authority: DE
Inventors: Shingo KURIKI; Arata Shimozawa
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2014-07-15
Filing date: 2015-07-15
Publication date: 2017-06-29
Also published as: US20170211761A1; WO2016010094A1; JP6576344B2; CN106663725B; JPWO2016010094A1; CN106663725A; US10508778B2

Abstract

Eine Licht emittierende Vorrichtung wird bereitgestellt, bei der ein Licht emittierender Bereich in seiner Größe vergrößert werden kann, ohne die Ausbeute zu verringern. Diese Licht emittierende Vorrichtung enthält eine mittlere, Licht emittierende Einheit und eine Anzahl an äußeren, Licht emittierende Einheiten, die angeordnet sind, um einen äußeren Bereich der mittleren, Licht emittierende Einheit zu füllen, wobei die mittlere, Licht emittierende Einheit und die äußeren, Licht emittierenden Einheiten jeweils ein Substrat und Licht emittierende Elemente aufweisen, die auf dem Substrat angebracht sind, und eine Fläche des Licht emittierende Bereichs von jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten gleich der oder kleiner als die Fläche des Licht emittierende Bereichs der mittleren, Licht emittierenden Einheit ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Licht emittierende Vorrichtung.
Stand der Technik
In den letzten Jahren werden Licht emittierende Vorrichtungen, welche eine Licht emittierende Diode (LED) als ein Licht emittierendes Element verwenden, weit verbreitet für Beleuchtungsvorrichtungen und dergleichen verwendet. Zum Beispiel ist in der Patentliteratur 1 eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, welche eine LED-Einheit verwendet, die ein streifenförmiges LED-Substrat und eine Anzahl an LEDs aufweist, die entlang einer Anordnungslinie des LED-Substrats angeordnet sind, wobei eine Anschlussstelle an einer Position entfernt von der Anordnungslinie an einem Endteil des LED-Substrats vorgesehen ist.
Liste der angeführten Dokumente
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2013-251444 .

Zusammenfassung der Erfindung
Für viele Beleuchtungszwecke ist ein kreisförmiger, großer Licht emittierender Bereich, der eine große Lichtmenge an dem mittleren Teil aufweist, das eine optische Achse ist, erwünscht. Jedoch ist es zum Beispiel bei einer Licht emittierende Vorrichtung, die ein Licht emittierendes Element, wie zum Beispiel eine LED verwendet, aufgrund der Abnahme der Ausbeute schwierig, die Größe des Licht emittierenden Bereichs einfach zu erhöhen. Die Patentliteratur 1 beschreibt eine Mehrzahl von LED-Einheiten, die gekrümmt sind, um teilweise bogenförmig zu sein, und die miteinander verbunden sind, um einen ringförmigen, Licht emittierenden Bereich zu bilden. Jedoch wird das mittlere Teil nicht durch das Verfahren hell und ein bogenförmiger gleichförmig Licht emittierender Bereich wird nicht ausgebildet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Licht emittierende Vorrichtung bereit zu stellen, bei der ein Licht emittierender Bereich vergrößert wird, ohne die Ausbeute zu verringern, und bei der die Lichtmenge des mittleren Teils verglichen mit dem Fall ohne die vorliegende Struktur erhöht wird.
Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung mit einer mittleren, Licht emittierenden Einheit und einer Anzahl an äußeren, Licht emittierenden Einheiten bereit gestellt, die angeordnet sind, um eine Umgebung der mittleren, Licht emittierenden Einheit zu füllen, wobei jede der mittleren, Licht emittierenden Einheit und der äußeren Licht emittierenden Einheiten ein Substrat und Licht emittierende Elemente aufweisen, die auf dem Substrat angebracht sind, und eine Fläche des Licht emittierenden Bereichs jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten gleich der oder kleiner ist als die Fläche des Licht emittierenden Bereichs des Licht emittierenden Elements der mittleren, Licht emittierenden Einheit ist.
Bevorzugt weist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten äußere, Licht emittierende Einheiten auf, die unterschiedliche Emissionsfarben haben.
Bevorzugt sind bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die äußeren, Licht emittierenden Einheiten, welche die verschiedenen Emissionsfarben haben, parallel mit einer externen Stromversorgung verbunden.
Bevorzugt weist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung jede der mittleren, Licht emittierenden Einheit und der äußeren, Licht emittierenden Einheiten ein abdichtendes Harz, das die Licht emittierenden Elemente abdichtet, und einen Harzrahmen auf, der das abdichtende Harz befestigt, wobei der Licht emittierenden Bereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit ein Bereich ist, der mit dem abdichtenden Harz der mittleren, Licht emittierenden Einheit bedeckt ist, und der Licht emittierenden Bereich jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten ein Bereich ist, der mit dem abdichtenden Harz der äußeren, Licht emittierenden Einheit bedeckt ist.
Bevorzugt ist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung der Harzrahmen jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten nicht an den Endteilen vorgesehen, die angrenzenden äußeren, Licht emittierenden Einheiten gegenüberliegen.
Bevorzugt ist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung der Harzrahmen jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten auch nicht an einem Endteil vorgesehen, das der mittleren, Licht emittierenden Einheit zugewandt ist.
Bevorzugt weist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung das abdichtende Harz der mittleren, Licht emittierenden Einheit eine Scheibenform auf, und die abdichtende Harze in einem Bereich, der mit der mittleren Licht emittierenden Einheit gefüllt ist, und die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten weisen als Ganzes eine Scheibenform auf.
Bevorzugt enthält bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung jede der mittleren, Licht emittierenden Einheit und der äußeren, Licht emittierenden Einheiten ein keramisches Schaltungssubstrat als das Substrat.
Bevorzugt sind bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Licht emittierenden Elemente der mittleren, Licht emittierenden Einheit und die Licht emittierenden Elemente der Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten auf den Substraten in relativ unterschiedlichen Höhen angebracht.
Nach der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung kann ein Licht emittierender Bereich vergrößert werden, ohne die Ausbeute zu verringern, und die Lichtmenge des mittleren Teils kann verglichen mit dem Fall ohne die vorliegende Struktur erhöht werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist eine Draufsicht auf eine Licht emittierenden Vorrichtung 1.
1B ist eine Explosionsansicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1.
1C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IC-IC der Licht emittierenden Vorrichtung 1.
2A ist ein vergrößerter Teil der Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil einer mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 und einer äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 darstellt.
2B ist ein vergrößerter Teil der Querschnittsansicht, die ein Verbindungsteil der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 und der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 darstellt.
3A ist eine Draufsicht auf eine Licht emittierenden Vorrichtung 1A.
3B ist eine Explosionsansicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1A.
3C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIC-IIIC der Licht emittierenden Vorrichtung 1A.
4A ist eine Draufsicht auf eine Licht emittierenden Vorrichtung 1B.
4B ist eine Explosionsansicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1B.
4C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie IVC-IVC der Licht emittierenden Vorrichtung 1B.
5A ist eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1C.
5B ist eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1D.
5C ist eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1E.
5D ist eine Querschnittsansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1F.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden die Licht emittierenden Vorrichtungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail erklärt. Es ist jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Zeichnungen oder die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist
Die 1A bis 1C sind eine Draufsicht, eine Explosionsansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linie IC-IC einer Licht emittierenden Vorrichtung 1. Zusätzlich sind die 2A und 2B vergrößerte Teile der Querschnittsansichten, die ein Verbindungsteil einer mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 und einer äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 darstellen.
Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, weist die Licht emittierende Vorrichtung 1 die mittlere Licht emittierende Einheit 2, die in der Mitte der Vorrichtung angeordnet ist, und eine Anzahl an äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 auf, die angeordnet sind, um die mittlere Licht emittierenden Einheit 2 entlang ihrer äußeren Form zu umgeben. Die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 ist so angeordnet, dass diese die Umgebung der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 füllen. Diese Licht emittierenden Einheiten sind miteinander verbunden, um einen großen Licht emittierenden Bereich zu bilden. Mit anderen Worten erreicht die Licht emittierende Vorrichtung 1 eine Zunahme der Größe des Licht emittierenden Bereichs durch ein Verbinden mehrerer Licht emittierender Einheiten, die miteinander verbunden werden können. Die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 ist beliebig. Die 1A bis 1C veranschaulichen den Fall, bei dem die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 gleich zwölf ist.
Wie in der 1C gezeigt ist, weist die Licht emittierende Vorrichtung 1 ein metallisches, Wärme ableitendes Substrat 4 mit einer regelmäßigen zwölfeckigen Form auf. Die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 und die zwölf äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 sind auf dem Wärme ableitenden Substrat 4 angeordnet. Das Wärme ableitende Substrat 4 besteht aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen, das in der Eigenschaft der Wärmebeständigkeit und in der Eigenschaft der Wärmeableitung ausgezeichnet ist. Das Wärme ableitende Substrat 4 ist in den 1A und 1B nicht dargestellt.
Als Hauptkomponenten weist die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 ein Wärme ableitendes Substrat 21, ein Schaltungssubstrat 22, LED-Elemente 23, ein abdichtendes Harz 24 und einen Harzrahmen 25 auf.
Das Wärme ableitende Substrat 21 ist ein metallisches Substrat, das aus einem Aluminiummaterial oder dergleichen gebildet worden ist, das ähnlich wie bei dem Wärme ableitenden Substrat 4 in der Eigenschaft der Wärmebeständigkeit und in der Eigenschaft der Wärmeableitung ausgezeichnet ist. Das Wärme ableitende Substrat 21 weist eine Scheibenform auf und es ist an der Mitte des Wärme ableitenden Substrats 4 befestigt, wie in der 1C dargestellt ist. Somit ist bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 an einer Position angeordnet, die höher als die der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 ist. Das Wärme ableitende Substrat 21 leitet effektiv die Wärme ab, die durch die LED-Elemente 23 erzeugt wird.
Das Schaltungssubstrat 22 ist zum Beispiel ein isolierendes Substrat wie zum Beispiel ein Glas-Epoxidsubstrat oder ein keramisches Substrat und es weist eine Scheibenform ähnlich wie das Wärme ableitende Substrat 21 auf. Das Schaltungssubstrat 22 ist an der oberen Oberfläche des Wärme ableitenden Substrats 21 angebracht und befestigt. Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, wird zum Beispiel eine Verbindungselektrode 221 auf der unteren Oberfläche eines äußeren Teils des Schaltkreissubstrats 22 ausgebildet, um die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 und jede der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 elektrisch zu verbinden. Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 sind in regelmäßigen Abständen zwölf Anschlusselektroden 221 angeordnet, die der Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 entsprechen. Zusätzlich ist ein nicht dargestelltes Verdrahtungsmuster auf der oberen Oberfläche des Schaltkreissubstrats 22 gebildet und das Verdrahtungsmuster ist elektrisch mit den Verbindungselektroden 221 verbunden. Es können Verbindungselektroden zum direkten Verbinden der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 mit einer externen Stromversorgung auf dem Schaltkreissubstrat 22 gebildet werden.
Die LED-Elemente 23 sind ein Beispiel für die Licht emittierenden Elemente. Bei der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 sind mehrere LED-Elemente 23 auf der oberen Oberfläche des Schaltkreissubstrats 22 in Intervallen dazwischen angeordnet und mit einem transparenten und isolierenden Klebstoff oder dergleichen befestigt. Zusätzlich weist jedes LED-Element 23 ein Paar von Elementelektroden auf dessen oberer Oberfläche auf, und die Elementelektroden benachbarter LED-Elemente 23 sind miteinander über einen nicht dargestellten Verbindungsdraht verbunden. Der Verbindungsdraht von einem LED-Element 23, das auf der äußeren Seite des Schaltkreissubstrats 22 angeordnet ist, ist mit dem Verdrahtungsmuster des Schaltungssubstrats 22 verbunden.
Das abdichtende Harz 24 ist ein farbloses und transparentes Harz wie zum Beispiel ein Epoxidharz oder ein Silikonharz, und es bedeckt und schützt die LED-Elemente 23 vollständig. Ein mit dem abdichtenden Harz 24 bedeckter Bereich wird zu einem Licht emittierenden Bereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2. Das abdichtende Harz 24 ist gebildet, um eine Scheibenform zu haben, und es wird auf dem Schaltkreissubstrat 22 durch den Harzrahmen 25 befestigt. Zusätzlich ist ein Leuchtstoff in dem abdichtenden Harz 24 dispergiert und gemischt. Wenn die LED-Elemente 23 zum Beispiel sind blaue LED-Elemente und grüne LED-Elemente, ist ein roter Leuchtstoff in dem abdichtenden Harz 24 dispergiert und gemischt. In diesem Fall emittiert die Licht emittierende Vorrichtung 1 weißes Licht, das durch ein Mischen des blauen Lichts von den blauen LED-Elementen und des grünen Lichts von den grünen LED-Elementen und des roten Lichts erhalten worden ist, das durch ein Anregen des roten Leuchtstoffs erhalten worden ist.
Der Harzrahmen 25 ist ein kreisförmiger Rahmenkörper, der zum Beispiel aus einem weißen Harz besteht, und er befestigt das abdichtende Harz 24 auf dem Schaltkreissubstrat 22. Der Harzrahmen 25 reflektiert Licht, das seitlich von den LED-Elementen 23 in die Richtung der oberen Seite des Substrats 22 der Licht emittierenden Vorrichtung 1 emittiert wird (die gegenüber liegende Seite des Schaltkreissubstrats 22 von den LED-Elementen 23 aus gesehen).
Außerdem weist jede der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 als Hauptkomponenten ein Schaltungssubstrat 32, LED-Elemente 33, ein abdichtende Harz 34 und einen Harzrahmen 35 auf. Obwohl das Wärme ableitende Substrat 4 als ein Wärme ableitendes Substrat jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 in der Licht emittierenden Vorrichtung 1 dient, kann anstelle des Wärme ableitenden Substrats 4 ein Wärme ableitendes Substrat auf der Unterseite jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 als eine Komponente jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 vorgesehen sein.
Das Schaltungssubstrat 32 ist ein isolierendes Substrat wie zum Beispiel ein Glas- Epoxidsubstrat oder ein keramisches Substrat. Das Schaltungssubstrat 32 weist eine im Wesentlichen trapezförmige Gestalt auf, die in Bezug auf die mittlere Achse liniensymmetrisch ist, so dass ein größerer, im Wesentlichen kreisförmiger Bereich gebildet werden kann, wenn die zwölf äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 um die mittlere, Licht emittierenden Einheit 2 angeordnet sind, wie in der 1A dargestellt ist. Jedoch ist die Form des Schaltkreissubstrats 32 (äußere, Licht emittierende Einheit 3) nicht auf das begrenzt, was in der 1A dargestellt ist, solange ein im Wesentlichen kreisförmiger Bereich größer als die mittlere, Licht emittierenden Einheit 2 gebildet ist, wenn die mehreren äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 miteinander verbunden sind.
Das Schaltungssubstrat 32 ist an der oberen Oberfläche des Wärme ableitenden Substrats 4 um die mittlere, Licht emittierenden Einheit 2 angebracht und befestigt. Wie in den 2A und 2B gezeigt ist, ist eine Verbindungselektrode 321 in der Nähe eines Endteils des Schaltungssubstrats 32 auf einer Seite ausgebildet, die mit der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 in Kontakt ist, wenn die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 und die äußere Licht emittierende Einheit 3 verbunden sind (nachfolgend als "innere Umfangsseite" bezeichnet). Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 ist das Schaltungssubstrat 22 an einer Position höher als die des Schaltkreissubstrats 32 durch die Dicke des Wärme ableitenden Substrats 21 der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 angeordnet. Indem die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 und die äußere, Licht emittierende Einheit 3 verbunden werden, kontaktiert die Verbindungselektrode 221 auf der unteren Oberfläche des Schaltkreissubstrats 22 die Verbindungselektrode 321 auf der oberen Oberfläche des Schaltkreissubstrats 32, und die elektrische Leitung zwischen der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 und der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 wird an einer Verbindung zwischen den Substraten erhalten.
Andererseits ist eine Verbindungselektrode 322 in der Nähe eines Endteils des Schaltkreissubstrats 32 ausgebildet, welches das Äußere (äußere Umfangsseite) der Licht emittierenden Vorrichtung 1 ist, wenn die mittlere, Licht emittierende Einheit 2 und die äußere, Licht emittierende Einheit 3 verbunden sind. Jede der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 ist über die Verbindungselektrode 322 mit einer externen Stromversorgung verbunden. Zusätzlich ist an der Schnittstelle ein Verdrahtungsmuster ausgebildet, das elektrisch mit der Verbindungselektrode 321 oder der Verbindungselektrode 322 verbunden ist und an der oberen Oberfläche des Schaltkreissubstrats 32 ausgebildet ist, was nicht dargestellt ist.
Die LED-Elemente 33 sind ein Beispiel der Licht emittierenden Elemente, und auch bei den äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 sind, ähnlich zu der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2, mehrere LED-Elemente 33 auf der oberen Oberfläche des Schaltungssubstrats 32 mit Intervallen dazwischen angeordnet, und sie sind mit einem transparenten und isolierenden Klebstoff oder dergleichen befestigt. Da wie oben beschrieben ist, die Fläche von jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 kleiner als die Fläche der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 ist, sind die LED-Elemente 33, die kleiner in der Zahl als die der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 sind, an jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 angebracht. Die Licht emittierenden Elemente jedes der LED-Elemente 33 sind mit einem benachbarten LED-Element 33 oder dem Verdrahtungsmuster des Schaltungssubstrats 32 mit einem nicht dargestellten Verbindungsdraht verbunden.
Ähnlich wie das abdichtende Harz 24 ist das abdichtende Harz 34 ein farbloses und transparentes Harz wie zum Beispiel ein Epoxidharz oder ein Silikonharz, und es bedeckt und schützt die LED-Elemente 33 vollständig. Ein mit dem abdichtenden Harz 34 bedeckter Bereich wird zu einem Licht emittierenden Bereich der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3. Das abdichtende Harz 34 ist in Übereinstimmung mit der Form des Schaltkreissubstrats 32 ausgebildet und es ist auf dem Schaltkreissubstrat 32 durch den Harzrahmen 35 befestigt. Zusätzlich wird in dem abdichtenden Harz 34 ein Leuchtstoff dispergiert und vermischt.
Der Harzrahmen 35 ist ein Rahmenkörper, der zum Beispiel aus einem weißen Harz in Übereinstimmung mit der Form des abdichtenden Harzes 34 gebildet ist, und er befestigt das abdichtendes Harz 34 auf dem Schaltkreissubstrat 32. Der Harzrahmen 35 reflektiert Licht, das seitlich von den LED-Elemente 33 in die Richtung der oberen Seite der Licht emittierenden Vorrichtung 1 emittiert wird, ähnlich wie bei dem Harzrahmen 25. Wie in den 1A und 1B gezeigt ist, ist bei jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 der Licht emittierenden Vorrichtung 1 der gesamte Umfang des abdichtenden Harzes 34 von dem Harzrahmen 35 umgeben.
Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 weist, wie in der 1A gezeigt ist, das abdichtende Harz 24 der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 eine Scheibenform auf, und die abdichtenden Harze 24 und 34, die in einem Bereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 gefüllt sind, und die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 weisen als Ganzes eine Scheibenform auf. Dies liegt daran, dass die Form eines Licht emittierenden Bereichs bevorzugt eine kreisförmige Gestalt hat, wenn man bedenkt, dass eine Licht emittierenden Vorrichtung für eine tatsächliche Beleuchtungsvorrichtung oder dergleichen verwendet wird. Zum Beispiel wird häufig ein Reflektor einer Beleuchtungsvorrichtung unter der Voraussetzung eines kreisförmigen Licht emittierenden Bereichs hergestellt, und wenn daher die Form eines Licht emittierenden Bereichs so nahe wie möglich an einer kreisförmigen Form ist, wird die Effizienz der Reflexion in der Reflektor verbessert wird. Jedoch können der Harzbereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 und der Harzbereich der Licht emittierenden Vorrichtung 1 als Ganzes polygonale Formen nahe des Kreises wie zum Beispiel eine sechseckige Form und eine achteckige Form aufweisen und sie brauchen nicht eine perfekte Kreisform zu haben.
Zusätzlich ist bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1, wie in den 1A und 1B gezeigt ist, der Harzbereich der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 kleiner als der Harzbereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die mittlere, Licht emittierenden Einheit 2 bevorzugt so groß wie möglich innerhalb des Bereichs hergestellt wird, in dem die Qualität der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 gewährleistet ist, da das mittlere Teil, das eine optische Achse ist, zum Zwecke der Beleuchtung beleuchtet werden muss. Wenn die Fläche der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 innerhalb des Bereichs maximiert wird, in dem die Qualität gewährleistet ist, ist die Fläche jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 gleich der oder kleiner als die Fläche der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2. Daher ist es bevorzugt, dass das abdichtende Harz 34 jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 eine Fläche aufweist, die gleich der oder kleiner als die des abdichtendem Harzes 24 der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2 ist.
Zusätzlich kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 solche beinhalten, die unterschiedliche Emissionsfarben aufweisen. Zum Beispiel können bei einer Licht emittierenden Vorrichtung eine äußere, Licht emittierenden Einheit 3, die eine Farbtemperatur der Emissionsfarbe von 4000 K aufweist, eine äußere, Licht emittierenden Einheit 3, die eine Farbtemperatur der Emissionsfarbe von 5000 K aufweist, und dergleichen, die sich in dem Farbton unterscheiden, enthalten sein. Zu diesem Zweck können zum Beispiel der Typ und die Zusammensetzung (Kombination) des Leuchtstoffes, der in dem abdichtenden Harz 34 jeder äußeren, Licht emittierenden Einheit 3 gemischt ist, oder das Verhältnis der Anzahl der blauen LED-Elemente, die blaues Licht emittieren, auf die Anzahl der grünen LED-Elemente, die grünes Licht emittieren, für jede äußere, Licht emittierenden Einheit 3 geändert werden. In diesem Fall sind zum Beispiel die äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3, die unterschiedliche Emissionsfarben aufweisen, parallel mit einem externen Energiezufuhrsystem verbunden, und die Energiezufuhrsysteme der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 sind farblich getrennt, so dass die äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3 mit allen Farben dazu gebracht werden können, Licht zu emittieren, um die Farben der Lichter zu mischen, oder es können nur die äußeren, Licht emittierenden Einheiten mit einer bestimmten Farbe dazu gebracht werden, Licht zu emittieren. Auf diese Weise kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 die Eigenschaft der Farbwiedergabe verbessert werden, indem je nach beabsichtigtem Zweck der Farbton oder die Gesamtlichtmenge frei eingestellt werden.
Die 3A bis 3C sind eine Draufsicht, eine Explosionsansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linie IIIC-IIIC einer Licht emittierenden Vorrichtung 1A. Die Licht emittierenden Vorrichtung 1A weist eine mittlere, Licht emittierenden Einheit 2A, eine Anzahl an um sie herum angeordneten äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A und ein Wärme ableitendes Substrat 4 auf. Die Struktur der Licht emittierenden Vorrichtung 1A ist die gleiche wie die Struktur der in der 1 dargestellten Licht emittierenden Vorrichtung 1, die in den 1A bis 1C gezeigt ist, mit Ausnahme der Form des Harzrahmens 35A jeder äußeren, Licht emittierenden Einheit 3A. Daher werden die gleichen Bezugszeichen für die entsprechenden Komponenten verwendet, und die doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, ist in der Licht emittierenden Vorrichtung 1A der Harzrahmen 35A jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A nicht an seitlichen Endteilen 351 vorgesehen, die benachbarten äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A gegenüber liegen, wenn die mittlere, Licht emittierende Einheit 2A und die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A verbunden sind. Somit weist die Licht emittierenden Vorrichtung 1A einen Bereich auf, der mit dem abdichtenden Harz 34 breiter als bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 durch die seitlichen Endteilen 351 bedeckt ist, und damit ist die Fläche des Licht emittierenden Bereichs der Licht emittierenden Vorrichtung 1A größer. Zusätzlich gibt es bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1A keinen Harzrahmen 35A zwischen den benachbarten äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A, und somit können Emissionsfarben von der Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A im Vergleich mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1 leicht gemischt werden. Da der Mischungsgrad durch die Vorliegen oder das Nicht-Vorliegen des Harzrahmens verändert werden kann, kann bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1A die Eigenschaft der Farbwiedergabe durch ein geeignetes Einstellen der Emissionsfarben des jeweiligen äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3A verbessert werden.
Die 4A bis 4C sind eine Draufsicht, eine Explosionsansicht und eine Querschnittsansicht entlang der Linie IVC-IVC einer Licht emittierenden Vorrichtung 1B. Die Licht emittierenden Vorrichtung 1B weist eine mittlere, Licht emittierende Einheit 2B, eine Anzahl an um sie herum angeordneter äußerer, Licht emittierender Einheiten 3B und ein Wärme ableitendes Substrat 4 auf. Die Struktur der Licht emittierenden Vorrichtung 1B ist die gleiche wie die Struktur der in 1 dargestellten Licht emittierenden Vorrichtung 1, die in den 1A bis 1C dargestellt ist, mit der Ausnahme, dass die mittlere, Licht emittierende Einheit 2B kein Wärme ableitendes Substrat aufweist, weist jede äußere Licht emittierende Einheit 3B ein Wärme ableitendes Substrat 31B auf deren Boden auf, und die Form des Harzrahmens 35B jeder äußeren Licht emittierenden Einheit 3B ist unterschiedlich. Daher werden die gleichen Bezugszeichen für die entsprechende Komponenten verwendet, und die doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Wie in den 4A und 4B gezeigt ist, ist bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1B der Harzrahmen 35B jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3B sowohl nicht an einem inneren seitlichen Umfangsendteil 352 vorgesehen, das der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2B zugewandt ist, als auch nicht an den seitlichen Endteilen vorgesehen, die dem angrenzenden äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3B zugewandt sind. Somit ist bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1B die Fläche des Licht emittierenden Bereichs durch den inneren, seitlichen Umfangsendteil 352 größer, und die Emissionsfarben von der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2B und von der Anzahl der äußeren Licht emittierenden Einheiten 3B können im Vergleich zu der Licht emittierenden Vorrichtung 1A weiter leicht gemischt werden.
Zusätzlich sind, wie in der 4C gezeigt ist, bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1B im Gegensatz zu den Licht emittierenden Vorrichtungen 1 und 1A die Schaltungssubstrate 32 an einer Position höher als die des Schaltkreissubstrats 22 durch die Dicke des Wärme ableitenden Substrats 31B der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3B angeordnet. Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1B gibt es keinen Harzrahmen 35B auf dem inneren seitlichen Umfangsendteil 352 jeder äußeren, Licht emittierenden Einheit 3B, und somit wird, wenn die Höhe der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2B abgesenkt wird, das Licht von jeder der äußeren Licht emittierenden Einheiten 3B auch seitlich zu der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2B emittiert. In dieser Hinsicht können daher auch bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1B die Emissionsfarben von den jeweiligen Licht emittierenden Einheiten gegenüber der Licht emittierenden Vorrichtung 1A weiter leicht gemischt werden.
Als die Licht emittierenden Vorrichtungen 1, 1A und 1B können die LED-Elemente 23 der mittleren, Licht emittierenden Einheiten 2, 2A und 2B und die LED-Elemente 33 der Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3, 3A und 3B auf den Schaltungssubstraten 22 und 32 in relativ unterschiedlichen Höhen angebracht sein. Alternativ können alle LED-Elemente 23 und 33 auf derselben Höhe angebracht sein. Zusätzlich können zwei oder alle Arten von der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3, die einen Harzrahmen auf vier Seiten aufweist, von der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3A, die keinen Harzrahmen an den seitlichen Endteilen 351 aufweist, und von der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3B, die auch nicht an dem inneren seitlichen Umfangsendteil 352 einen Harzrahmen aufweist, in einer Licht emittierenden Vorrichtung nach dem beabsichtigten Zweck gemischt werden. Alternativ kann bezüglich der mittleren, Licht emittierenden Einheiten 2, 2A und 2B der Harzrahmen 25 entfernt werden oder der Harzrahmen 25 kann nur auf einem Teil des Umfangs des abdichtenden Harzes 24 vorgesehen sein. Der Grad des Mischens der Emissionsfarben kann in geeigneter Weise in Abhängigkeit von den Höhen der mittleren, Licht emittierenden Einheit und der äußeren, Licht emittierenden Einheiten und dem Vorhandensein oder dem Fehlen der Harzrahmen geändert werden.
Die 5A bis 5D sind jeweils Querschnittsansichten der Licht emittierenden Vorrichtungen 1C bis 1F. In diesen Zeichnungen ist ein Längsschnitt dargestellt, der durch die Mitte jeder der Licht emittierenden Vorrichtungen verläuft, ähnlich wie der 1C und dergleichen. Die Licht emittierenden Vorrichtungen 1C bis 1F weisen auch die gleiche Struktur wie die oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen 1, 1A und 1B auf, und die doppelte Beschreibung wird weggelassen.
Die Licht emittierenden Vorrichtung 1C, die in der 5A dargestellt ist, ist eine Licht emittierenden Vorrichtung ähnlich den Licht emittierenden Vorrichtungen 1 und 1A, aber bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1C weisen ein Schaltungssubstrat 22C einer mittleren, Licht emittierenden Einheit 2C und ein Schaltungssubstrat 32C jeder äußeren, Licht emittierenden Einheit 3C Durchgangslöcher 222 bzw. 323 auf, und die LED-Elemente sind direkt auf den Wärme ableitenden Substraten 21C und 4 angebracht. Zusätzlich ist die Licht emittierende Vorrichtung 1D, die in der 5B dargestellt ist, eine Licht emittierende Vorrichtung ähnlich der Licht emittierenden Vorrichtung 1B, aber bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1D weisen ein Schaltungssubstrat 22D einer mittleren, Licht emittierenden Einheit 2D und ein Schaltkreissubstrat 32D jedes äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3D Durchgangslöcher 222 bzw. 323 auf, und die LED-Elemente sind direkt auf den Wärme ableitenden Substraten 4 und 31D angebracht. Auf diese Weise können die jeweiligen LED-Elemente direkt auf den metallischen Wärme ableitenden Substraten angebracht werden, um die Eigenschaft der Wärmeableitung weiter zu verbessern.
Die Licht emittierenden Vorrichtung 1E, die in 5C dargestellt ist, ist eine Licht emittierende Vorrichtung ähnlich den Licht emittierenden Vorrichtungen 1 und 1A, aber bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1E weist nur ein Schaltungssubstrat 22E einer mittleren, Licht emittierenden Einheit 2E ein Durchgangsloch 222 auf, und die LED-Elemente der mittleren, Licht emittierenden Einheit 2E sind direkt auf einem Wärme ableitenden Substrat 21E angebracht. Zusätzlich ist die Licht emittierende Vorrichtung 1F, die in der 5D dargestellt ist, ähnlich der Licht emittierenden Vorrichtung 1B, aber bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1F weist nur ein Schaltungssubstrat 32F jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten 3F ein Durchgangsloch 323 auf, und die LED-Elemente der äußeren, Licht emittierenden Einheit 3F sind direkt auf einem Wärme ableitenden Substrat 31F angebracht. Auf diese Weise können die Licht emittierenden Einheiten, bei denen jeweils ein Schaltungssubstrat ein Durchgangsloch aufweist, und die Licht emittierenden Einheiten, bei denen jeweils ein Schaltungssubstrat kein Durchgangsloch aufweist, gemischt werden. In diesem Fall ist es vom Standpunkt der Eigenschaft der Wärmeableitung bevorzugt, dass die LED-Elemente, die eine relativ hohe Wärmemenge aufweisen, in den Licht emittierenden Einheiten mit einem Durchgangsloch angeordnet werden, und dass die LED-Elemente, die eine relativ geringe Menge der Wärmeerzeugung aufweisen, in den Licht emittierenden Einheiten ohne Durchgangsloch angeordnet werden. Bei einer Anzahl an äußeren, Licht emittierenden Einheiten können die Licht emittierenden Einheiten, bei denen jeweils ein Schaltungssubstrat ein Durchgangsloch aufweist, und die Licht emittierenden Einheiten, bei denen jeweils ein Schaltkreissubstrat kein Durchgangsloch aufweist, gemischt werden.
Bei den oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen wird ein großer, im Wesentlichen kreisförmiger (scheibenförmiger) Licht emittierenden Bereich durch eine zentrale, Licht emittierenden Einheit, die in der Mitte der Vorrichtung angeordnet ist, und eine Anzahl an äußeren Licht emittierenden Einheiten gebildet, die so angeordnet sind, dass sie die mittlere, Licht emittierenden Einheit entlang ihrer äußeren Form umgeben. Mit anderen Worten kann bei diesen Licht emittierenden Vorrichtungen durch ein Verbinden mehrerer Licht emittierender Einheiten, die miteinander verbunden werden können, der Licht emittierende Bereich vergrößert werden, ohne die Ausbeute zu verringern, und die Lichtmenge des mittleren Teils kann erhöht werden.
Nach den vorstehenden Licht emittierenden Vorrichtungen sind verschiedene Modulstrukturen als Licht emittierende Vorrichtungen möglich, indem die Anzahl und die Form der zu kombinierenden äußeren, Licht emittierenden Einheiten, das Verbindungsverfahren und dergleichen geändert werden. Insbesondere kann, da die einzelne Licht emittierende Einheit eine Einheit ist, eine gesamte Schaltung durch ein freies Kombinieren der Licht emittierenden Einheiten parallel oder in Reihe strukturiert werden. Bei dieser Gelegenheit kann durch eine Erhöhung der Anzahl der in Reihe geschalteten Licht emittierenden Einheiten die Veränderung der Lichtintensität aufgrund der Variation der VF (Durchlassspannung) der LED-Elemente, die in jeder der Licht emittierenden Einheiten enthalten sind, unterdrückt werden.
Zusätzlich kann bei den oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen die Emissionsfarbe für jede Licht emittierenden Einheit geändert werden, und somit kann auch die Eigenschaft der Farbwiedergabe verbessert werden. Da mehrere Licht emittierende Bereiche mit relativ kleinen Flächen kombiniert werden, wird die Veränderung der Emissionsfarbe unterdrückt, die erzeugt werden kann, wenn ein Licht emittierenden Bereich vergrößert wird, und der Farbfehler kann verringert werden. Außerdem werden bei den oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen mehrere Licht emittierende Bereiche mit kleinen Flächen kombiniert, und somit kann die Erzeugung von Einfallstellen auf der Oberfläche des abdichtenden Harzes auf der oberen Oberfläche des abdichtenden Harzes in jeder Licht emittierenden Einheit unterdrückt werden.
Wenn ein Keramiksubstrat als das Schaltungssubstrat verwendet wird, wird, indem dessen Fläche groß gemacht wird, das Schaltungssubstrat aufgrund der Wärmeerzeugung der LED-Elemente leicht zerbrochen. Bei den oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen ist jedoch der Bereich der einzelnen Licht emittierenden Einheit relativ klein und somit besteht der Vorteil, dass das Schaltungssubstrat auch dann, wenn ein keramisches Substrat verwendet wird, schwierig zu zerbrechen ist.
Zusätzlich können, obwohl die äußeren, Licht emittierenden Einheiten angeordnet sind, um den Umfang einer mittleren, Licht emittierenden Einheit einzeln in allen der oben beschriebenen Beispiele zu umgeben, ein größerer Licht emittierender Bereich durch ein doppeltes oder dreifaches Anordnen der äußeren, Licht emittierenden Einheiten an dem Umfang der mittleren, Licht emittierenden Einheit gebildet werden.

Claims

Licht emittierende Vorrichtung, welche aufweist: eine mittlere, Licht emittierende Einheit, und eine Anzahl an äußeren, Licht emittierenden Einheiten, die angeordnet sind, um eine Umgebung der mittleren, Licht emittierenden Einheit zu füllen, wobei die mittlere, Licht emittierende Einheit und die äußeren, Licht emittierenden Einheiten jeweils ein Substrat und Licht emittierende Elemente aufweisen, die auf dem Substrat angebracht sind, und wobei eine Fläche des Licht emittierenden Bereichs jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten gleich einer oder kleiner als eine Fläche des Licht emittierenden Bereichs der mittleren, Licht emittierenden Einheit ist.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten die äußeren, Licht emittierenden Einheiten aufweist, welche unterschiedliche Emissionsfarben haben.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die äußeren, Licht emittierenden Einheiten, welche die verschiedenen Emissionsfarben haben, parallel zu einer externen Stromversorgung geschaltet sind.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mittlere, Licht emittierende Einheit und die äußeren, Licht emittierenden Einheiten jeweils ein abdichtendes Harz, das die Licht emittierenden Elemente abdichtet, und einen Harzrahmen aufweisen, der das abdichtende Harz befestigt, wobei der Licht emittierende Bereich der mittleren, Licht emittierenden Einheit ein Bereich ist, der mit dem abdichtenden Harz der mittleren, Licht emittierenden Einheit bedeckt ist, und wobei der Licht emittierende Bereich jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten ein Bereich ist, der mit dem abdichtenden Harz der äußeren, Licht emittierenden Einheit bedeckt ist.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Harzrahmen jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten nicht an den Endteilen vorgesehen ist, die den angrenzenden äußeren, Licht emittierenden Einheiten gegenüber liegen.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der Harzrahmen jeder der äußeren, Licht emittierenden Einheiten auch nicht an einem Endteil vorgesehen ist, der der mittleren, Licht emittierenden Einheit zugewandt ist.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei das abdichtenden Harz der mittleren, Licht emittierenden Einheit eine Scheibenform aufweist und die abdichtenden Harze in einem Bereich, der mit der mittleren, Licht emittierenden Einheit gefüllt ist, und die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Elemente als Ganzes eine Scheibenform aufweisen.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei jede der mittleren, Licht emittierenden Einheit und der äußeren, Licht emittierenden Einheiten ein keramisches Schaltungssubstrat als das Substrat enthält.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Licht emittierenden Elemente der mittleren, Licht emittierenden Einheit und die Licht emittierenden Elemente die Anzahl der äußeren, Licht emittierenden Einheiten auf den Substraten auf relativ verschiedenen Höhen angeordnet sind.