DE112016004229T5

DE112016004229T5 - Licht emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE112016004229T5
Application number: DE112016004229.9T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Hamada; Hirohiko Ishii
Original assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Electronics Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2015-09-18
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2018-07-19
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: JP6522139B2; CN108028303A; DE112016004229B4; CN108028303B; JPWO2017047815A1; WO2017047815A1; US10707189B2; US20180254263A1

Abstract

Eine Licht emittierende Vorrichtung wird bereit gestellt, deren Eigenschaft der Farbmischung und deren Effizienz der Lichtemission verbessert sind, während ein weißes Licht mit einer hohen Farbwiedergabeleistung mittels von vier Arten an LED-Elementen sichergestellt wird, die ein rotes Licht, ein grünes Licht, ein blaues Licht bzw. ein weißes Licht emittieren. Die Licht emittierende Vorrichtung weist eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff enthält, ein erstes LED-Element, um ein weißes Licht in Kombination mit einer durch eine Anregung des Leuchtstoffs erzeugten Fluoreszenz zu emittieren, ein zweites LED-Element, um ein rotes Licht zu emittieren, ein drittes LED-Element, um ein grünes Licht zu emittieren, ein viertes LED-Element, um ein blaues Licht zu emittieren, das weiter von der Leuchtstoffschicht entfernt als das zweite und dritte LED-Element angeordnet ist, ein Substrat, an dem das erste bis vierte LED-Element auf einer gemeinsamen Anbringfläche angebracht ist, einen Harzrahmen, der mindestens einen Teil eines äußeren Umfang des Substrats umfasst, ein innerhalb des Harzrahmens und auf dem Substrat eingespritztes abdichtendes Harz zum Einkapseln des ersten bis vierten LED-Elements und eine Licht abschirmende Komponente auf, die auf einer oberen Fläche des abdichtenden Harzes angeordnet ist, um mindestens das erste LED-Element zu bedecken.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Licht emittierende Vorrichtung
Stand der Technik
Die Patentliteratur 1 beschreibt einen Leuchtdiodenchip, der ein grünes Licht emittierendes Element, ein blaues Licht emittierendes Element und ein rotes Licht emittierendes Element, die als Lichtemitter auf einem Chipsubstrat angebracht sind, einen Reflektionsrahmen, der auf das Chipsubstrat angeordnet ist, um die Lichtemitter zu umgeben, und der eine Öffnung an einem Teil einer oberen Oberfläche und einer Seitenwand aufweist, eine Reflexionsoberfläche, die an einer inneren Umfangsoberfläche einer Seitenwand des Reflektionsrahmens ausgebildet ist, ein optisch transparentes Harz, das ein Körper ist, der in dem Reflexionsrahmen ausgebildet worden ist und der eine Lichtaustrittsfläche an der Öffnung an der Seitenwand aufweist, und einen Reflexionsfilm aufweist, der den optisch transparenten Harzkörper bedeckt, der an einer oberen Fläche des Reflexionsrahmens freiliegt.
Die Patentliteratur 2 beschreibt eine LED, die eine niedrige Hintergrundbeleuchtungsquelle enthält und die ein rotes LED-Element, ein grünes LED-Element und ein blaues LED-Element sowie eine Reflexionsabdeckung aufweist, um das Licht zu reflektieren, das von den LEDs emittiert worden ist, ohne nach außen zu lecken, und um das Licht in die Richtung zu emittieren, die nahezu parallel zu der Anbringfläche der LEDs ist.
Die Patentliteratur 3 beschreibt eine Licht emittierende Vorrichtung mit LEDs, bei der eine rote LED, eine grüne LED und eine blaue LED sowie eine weiße LED, die mit einer blauen LED konfiguriert ist, die mit einem mit einem Harz bedeckt ist, in der ein Leuchtstoff gemischt ist, in einer unterschiedlichen Höhen auf einer Anbringplatte angebracht sind.
Die Patentliteratur 4 beschreibt eine weiße LED, die ein langwelliges blaues LED-Element, das mit einem Einkapselungsmittel verkapselt ist, das einen Leuchtstoff enthält, um ein gelbes Anregungslicht zu emittieren, und ein rotes LED-Element aufweist, das ein oberes Teil aufweist, das mit einer Licht abschirmenden Beschichtung bedeckt ist, die als Ganzes ein weißes Licht nach außen emittiert.
Liste der Anführungen
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2005-223082
Patentliteratur 2: Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2009-246353
Patentliteratur 3: Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2008-288412
Patentliteratur 4: Japanische ungeprüfte Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 2005-123484

Zusammenfassung der Erfindung
Wenn drei Arten von LED-Elementen, die ein rotes Licht, ein grünes Licht und ein blaues Licht emittieren, zur gleichen Zeit betrieben werden, wird ein weißes Licht erhalten. Jedoch ist das oben Genannte als eine Weißlichtquelle hinsichtlich der Eigenschaft der Farbwiedergabe unzureichend, und die Steuerung von elektrischen Strömen zum Einstellen eines Farbtons ist kompliziert. Daher ist es erwünscht, dass ein anderes LED-Element zum Emittieren von einem weißen Licht durch eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff enthält, bereit gestellt wird, um die Eigenschaft der Farbwiedergabe unter Verwendung von vier Arten an LED-Elementen zu verbessern und auch um die Steuerung von elektrischen Strömen zum Einstellen des Farbtons zu vereinfachen. Wenn jedoch ein LED-Element, das ein blaues Licht emittiert, und ein LED-Element, das ein weißes Licht durch eine Leuchtstoffschicht emittiert, in einer Baugruppe angeordnet sind, wird der Leuchtstoff durch das blaue Licht zu einem weißen Licht angeregt, und die Lichtmenge des blauen Lichts kann verringert werden. Wenn vier Arten von LED-Elementen, die ein rotes Licht, ein grünes Licht, ein blaues Licht bzw. ein weißes Licht emittieren, vorgesehen sind, ist es schwierig, das Licht von diesen LED-Elementen zu mischen.
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Licht emittierende Vorrichtung bereit zu stellen, deren Eigenschaft der Farbmischung und deren Effizienz der Lichtemission verbessert sind, während ein weißes Licht mit einer hohen Farbwiedergabeleistung mittels vier Arten von LED-Elementen, die ein rotes Licht, ein grünes Licht, ein blaues Licht bzw. ein weißes Licht emittieren, sichergestellt ist.
Es wird eine Licht emittierende Vorrichtung bereit gestellt, die eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff enthält, ein erstes LED-Element, um ein weißes Licht in Kombination mit einer Fluoreszenz zu emittieren, die durch eine Anregung des Leuchtstoffs erzeugt wird, ein zweites LED-Element, um ein rotes Licht zu emittieren, ein drittes LED-Element, um ein grünes Licht zu emittieren, das auf einer Seite gegenüber dem ersten LED-Element in Bezug zu der Leuchtstoffschicht angeordnet ist, ein viertes LED-Element, um ein blaues Licht zu emittieren, das auf der dem ersten LED-Element entgegen gesetzten Seite in Bezug auf die Leuchtstoffschicht angeordnet ist, wobei das vierte LED-Element von der Leuchtstoffschicht im Vergleich zu dem zweiten LED-Element und dem dritten LED-Element weiter entfernt angeordnet ist, ein Substrat, bei dem das erste LED-Element bis zu dem vierten LED-Element auf einer gemeinsamen Anbringoberfläche angebracht sind, einen Harzrahmen, der zumindest einen Teil eines äußeren Umfangs des Substrats umgibt, ein abdichtendes Harz, das in den Harzrahmen und das Substrat eingespritzt worden ist, um das erste LED-Element bis zu dem vierten LED-Element zu verkapseln, und eine Licht abschirmende Komponente aufweist, die auf einer oberen Oberfläche des abdichtenden Harzes angeordnet ist, welche eine der Anbringoberfläche gegenüber liegende Oberfläche ist, um zumindest das erste LED-Element zu bedecken.
Bevorzugt ist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung ein Streuungsmittel in dem abdichtenden Harz verteilt, um das Licht zu streuen.
Bevorzugt weist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung der Harzrahmen eine innere weiße Harzschicht, um das Licht in die Richtung des abdichtenden Harzes zu reflektieren, und eine äußere schwarze Harzschicht auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern.
Bevorzugt weist bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Licht abschirmende Komponente eine innere weiße Schicht, um das Licht in die Richtung des abdichtenden Harzes zu reflektieren, und eine äußere schwarze Schicht auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern.
Bevorzugt bedeckt bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Licht abschirmende Komponente die gesamte obere Oberfläche des abdichtenden Harzes, weist der Harzrahmen eine Lichtaustrittsöffnung für das Emissionslicht von dem ersten LED-Element bis zu dem vierten LED-Element auf, und wird das Emissionslicht von der Lichtaustrittsöffnung in einer Richtung parallel zu der Anbringoberfläche emittiert.
Bevorzugt bedeckt bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Licht abschirmende Komponente das erste LED-Element, umgibt der Harzrahmen den gesamten äußeren Umfang des Substrats, und wird das Emissionslicht von dem ersten LED-Element bis zu dem vierten LED-Element von oberhalb des zweiten LED-Elements bis zu dem vierten LED-Element in einer Richtung senkrecht zu der Anbringoberfläche emittiert.
Bevorzugt sind bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung das erste LED-Element bis zum dem vierten LED-Element in einer Reihe und in der erwähnten Reihenfolge auf der Anbringoberfläche ausgerichtet.
Bevorzugt teilt bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung die Leuchtstoffschicht das abdichtende Harz zwischen dem ersten LED-Element und dem zweiten LED-Element, und ist das zweite LED-Element näher an dem ersten LED-Element als die Leuchtstoffschicht angeordnet.
Bevorzugt sind bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung das zweite LED-Element bis zu dem vierten LED-Element in einer dreieckigen Form ausgerichtet.
Bevorzugt sind bei der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung das dritte LED-Element und das vierte LED-Element transparente Elemente, die es dem weißen Licht und dem roten Licht ermöglichen, übertragen zu werden, und ist das zweite LED-Element ein lichtundurchlässiges Element, das verhindert, dass das blaue Licht übertragen wird.
Nach der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtung können die Eigenschaft der Farbmischung und die Effizienz der Lichtemission verbessert werden, während ein weißes Licht mit einer hohen Farbwiedergabeleistung mittels der vier Arten an LED-Elementen sichergestellt wird, die ein rotes Licht, ein grünes Licht, ein blaues Licht bzw. ein weißes Licht emittieren.
Figurenliste

Die 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1.
Die 2(A) bis 2(C) sind eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Unteransicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1.
Die 3(A) bis 3(D) sind Figuren, um die Struktur der Licht emittierenden Vorrichtung 1 zu veranschaulichen.
Die 4(A) und 4(B) sind Figuren, um den Aufbau der Licht emittierenden Vorrichtung 1 zu veranschaulichen.
Die 5(A) und 5(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 6(A) und 6(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 7(A) und 7(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 8(A) und 8(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 9(A) und 9(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 10(A) und 10(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 11(A) und 11(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 12(A) und 12(B) sind Figuren, welche die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen.
Die 13(A) bis 13(F) sind Draufsichten auf die Licht emittierenden Vorrichtungen 1, 1A, 1B, 1C, 1D und 1E.
Die 14(A) bis 14(D) sind Figuren, um den Aufbau einer Licht emittierenden Vorrichtung 2 zu veranschaulichen.
Die 15(A) und 15(B) sind Figuren, um den Aufbau einer Licht emittierenden Vorrichtung 2 zu veranschaulichen.
Die 16(A) bis 16(E) sind Draufsichten auf die Licht emittierenden Vorrichtungen 2, 2A, 2C, 2D und 2E.
Die 17(A) bis 17(D) sind Draufsichten auf andere Licht emittierende Vorrichtungen 1F, 1G, 2F und 2G.
Die 18(A) und 18(B) sind Figuren, um den Aufbau einer Licht emittierenden Vorrichtung 3 zu veranschaulichen.
Die 19 ist eine Draufsicht, welche die Positionen der Schaltungsmuster 16a bis 16f und der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B auf dem Substrat 10 anzeigt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die Licht emittierenden Vorrichtungen im Detail erläutert. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die Zeichnungen oder die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist.
Die 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung 1. Die 2(A) bis 2(C) sind jeweils eine Draufsicht, eine Seitenansicht und eine Unteransicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1. Die 3(A) bis 4(B) sind Figuren, um den Aufbau der Licht emittierenden Vorrichtung 1 zu veranschaulichen.
Die Licht emittierende Vorrichtung 1 weist ein Substrat 10, vier LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B, eine Leuchtstoffschicht 30, einen Harzrahmen 41, ein abdichtendes Harz 50 und eine Licht abschirmende Komponente 61 auf. Die Licht emittierende Vorrichtung 1 erreicht ein weißes Licht mit einer hohen Farbwiedergabeleistung durch die drei LED-Elemente 22R, 23G und 24B, die jeweils ein rotes (R) Licht, ein grünes (G) Licht und ein blaues (B) Licht emittieren, sowie durch das LED-Element 21B, das ein weißes (W) Licht unter Verwendung der Leuchtstoffschicht 30 emittiert. Die drei seitlichen Oberflächen und die obere Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 1 sind mit dem Harzrahmen 41 und der Licht abschirmenden Komponente 61 bedeckt. Eine laterale Oberfläche, die nicht durch das Harz bedeckt ist, ist eine Lichtaustrittsöffnung 48 der Licht emittierenden Vorrichtung 1, von der die Licht emittierende Vorrichtung 1 das Licht emittiert, wie es durch die Pfeile L in der 4(A) und der 4(B) angezeigt ist. Die Licht emittierende Vorrichtung 1 ist eine LED-Baugruppe vom Typ Seitenemission, die auf eine Beleuchtungslichtquelle oder eine Hintergrundbeleuchtungslichtquelle anwendbar ist.
Die 1 zeigt die Licht emittierende Vorrichtung 1, aus der die Licht abschirmende Komponente 61 entfernt worden ist. In der 1 und der 2(A) ist die Darstellung der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B ausgelassen. Die 3(A) ist eine perspektivische Ansicht, die die Licht emittierende Vorrichtung 1 zeigt, die mit dem Harzrahmen 41 und der Licht abschirmenden Komponente 61 verbunden ist. Die 3(B) ist eine Längsschnittansicht aus der 3(A). Die 3(C) ist eine perspektivische Ansicht, die die Licht emittierende Vorrichtung 1 zeigt, aus der der Harzrahmen 41 und die Licht abschirmende Komponente 61 entfernt worden sind, und die 3(D) ist eine Längsschnittansicht aus der 3(C). Die 4(A) ist eine Draufsicht auf die Licht emittierende Vorrichtung 1, aus der die Licht abschirmende Komponente 61 entfernt worden ist, und die 4(B) ist eine Längsschnittansicht aus der 4(A). Die 19 ist eine Draufsicht, die die Positionen der Schaltungsmuster 16a bis 16f und der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B auf dem Substrat 10 anzeigt.
Das Substrat 10 ist ein isolierendes Substrat wie zum Beispiel ein Glasepoxysubstrat, ein BT-Harzsubstrat, ein Keramiksubstrat und ein Metallkernsubstrat, auf dessen gleicher Anbringoberfläche, nämlich auf der oberen Oberfläche, die LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B angebracht sind. Wie in der 2(C) dargestellt ist, sind auf der unteren Seite des Substrats 10 fünf Elektroden 11 bis 15 angeordnet, um elektrische Energie an die LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B zuzuführen. Wie in der 19 gezeigt ist, sind ferner auf der oberen Oberfläche des Substrats 10 nahezu rechteckige Schaltungsmuster 16a bis 16d an den Positionen vorgesehen, die den jeweiligen Elektroden 11 bis 14 auf der unteren Seite entsprechen, und zwei nahezu rechteckige Schaltungsmuster 16e, 16f sind an den Positionen vorgesehen, die der Elektrode 15 an der unteren Fläche entsprechen. Die Schaltungsmuster 16a bis 16c und 16e sind näher an der Lichtaustrittsöffnung 48 als die Leuchtstoffschicht 30 angeordnet, und die Schaltungsmuster 16d, 16f sind von der Lichtaustrittsöffnung 48 weiter entfernt als die Leuchtstoffschicht 30 angeordnet.
Die Elektroden 11 bis 14 und die Schaltungsmuster 16a bis 16d sind jeweils mit den Durchgangslochelektroden 17a bis 17d elektrisch verbunden, und die Elektrode 15 und die Schaltungsmuster 16e, 16f sind jeweils über die Durchgangslochelektroden 17e, 17f elektrisch verbunden. Zum Beispiel sind die Elektroden 11 bis 14 Anodenelektroden, die jeweils den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B entsprechen, und ist die Elektrode 15 eine Kathodenelektrode, die den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B gemeinsam ist. Wahlweise können auf dem Substrat 10 vier Kathodenelektroden, die den vier LED-Elementen entsprechen, und eine Anodenelektrode vorgesehen sein, die den vier LED-Elementen gemeinsam ist. Wahlweise kann jedes der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B mit zwei Elektroden versehen sein, es und können somit auch insgesamt acht Elektroden vorgesehen sein.
Die Elektroden (Elementelektroden) der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B sind elektrisch mit den Schaltungsmustern 16a bis 16f über ein elektrisch leitfähiges Klebematerial wie zum Beispiel eine Silberpaste oder Drähte eines Drahtbondings verbunden. Insbesondere ist, wie in der 19 gezeigt ist, das LED-Element 21B auf dem Schaltungsmuster 16f angebracht, und sind dessen Elementelektroden über Drähte 25 mit den Schaltungsmustern 16d, 16f verbunden. Das LED-Element 22R ist auf dem Schaltungsmuster 16e angebracht, und einer dessen Elementelektroden ist mit dem Schaltungsmuster 16c über den Draht 25 verbunden. Das LED-Element 23G ist auf dem Schaltungsmuster 16e angebracht, und dessen Elementelektroden sind mit den Schaltungsmustern 16b, 16e über die Drähte 25 verbunden. Das LED-Element 24B ist auf dem Schaltungsmuster 16e angebracht, und dessen Elementelektroden sind über die Drähte 25 mit den Schaltungsmustern 16a, 16e verbunden.
Das LED-Element 21B ist ein Beispiel des ersten LED-Elements und es ist ein blaues LED-Element, um ein blaues Licht mit einem Emissionswellenlängenband von zum Beispiel ungefähr 450 bis 460 nm zu emittieren. Die Leuchtstoffschicht 30 ist, wie in der 3(D) dargestellt ist, eine Harzschicht, die einen Leuchtstoff 35 enthält, und sie ist auf eine solche Weise vorgesehen, dass sie das abdichtende Harz 50 in zwei Teile zwischen dem LED-Element 21B und dem LED-Element 22R teilt. Als der Leuchtstoff 35 wird zum Beispiel ein gelber Leuchtstoff wie zum Beispiel ein Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) verwendet. Das LED-Element 21B emittiert ein weißes Licht durch eine Kombination von einem blauen Licht mit einem gelben Licht, das durch eine Anregung des gelben Leuchtstoffs in der Leuchtstoffschicht 30 mit dem blauen Licht erzeugt wird.
In dieser Hinsicht kann die Leuchtstoffschicht 30 mehr als eine Art an Leuchtstoffen enthalten, wie zum Beispiel einen grünen Leuchtstoff und einen roten Leuchtstoff anstelle des gelben Leuchtstoffs. Der grüne Leuchtstoff ist zum Beispiel ein teilchenförmiges fluoreszierendes Material wie zum Beispiel (BaSr)₂SiO₄:Eu²⁺, welches das von dem LED-Element 21B emittierte blaue Licht absorbiert und dessen Wellenlänge in die Wellenlänge von einem grünen Licht umwandelt. Der rote Leuchtstoff ist zum Beispiel ein teilchenförmiges fluoreszierendes Material wie zum Beispiel CaAlSiN₃:Eu²⁺, welches das von dem LED-Element 21B emittierte blaue Licht absorbiert und dessen Wellenlänge in die Wellenlänge von einem roten Licht umwandelt. In diesem Fall emittiert das LED-Element 21B ein weißes Licht, das durch ein Mischen des blauen Lichts mit dem grünen Licht erhalten wird, und ein rotes Licht, das durch ein Anregen des grünen Leuchtstoffs und des roten Leuchtstoffs mit dem blauen Licht erhalten wird.
Wahlweise kann zum Beispiel ein blaues LED-Element, das eine obere Oberfläche und seitliche Oberflächen aufweist, die mit einer Harzschicht bedeckt sind, die einen gelben Leuchtstoff enthält und die ein weißes Licht emittiert, einzeln als das erste LED-Element und die Leuchtstoffschicht anstelle des LED-Elements 21B und der Leuchtstoffschicht 30 angebracht sein.
Das LED-Element 22R ist ein Beispiel des zweiten LED-Elements und es ist zum Beispiel ein rotes LED-Element, um ein rotes Licht mit einem Emissionswellenlängenband von ungefähr 620 bis 660 nm zu emittieren. Das LED-Element 23G ist ein Beispiel des dritten LED-Elements und es ist zum Beispiel ein grünes LED-Element, um ein grünes Licht mit einem Emissionswellenlängenband von ungefähr 510 bis 530 nm zu emittieren. Das LED-Element 24B ist ein Beispiel des vierten LED-Elements und es ist zum Beispiel, ähnlich dem LED-Element 21B, ein blaues LED-Element, um ein blaues Licht mit einem Emissionswellenlängenband von ungefähr 450 bis 460 nm zu emittieren. In dieser Hinsicht können die LED-Elemente 21B, 24B die gleichen Eigenschaften oder unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.
Da die Licht emittierende Vorrichtung 1 mit der Elektrode 15 und den Elektroden 11 bis 14 versehen ist, die jeweils den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B entsprechen, können die vier LED-Elemente unabhängig voneinander angesteuert werden. Wenn ein Farbton mit nur drei LED-Elementen von RGB eingestellt werden soll, ist die Regelung jedes Stromwerts der LED-Elemente kompliziert. Die Licht emittierende Vorrichtung 1 enthält jedoch zusätzlich das weiße (W) LED-Element 21B, und daher kann ein Farbton basierend auf dem weißen Licht eingestellt werden, indem sowohl eines der LED-Elemente 22R, 23G und 24B als auch das LED-Element 21B betrieben werden, um das Licht zu emittieren. Indem zum Beispiel die beiden LED-Elemente 21B, 22R betrieben werden, um Licht zu emittieren, kann leicht ein weißes Licht erhalten werden, das leicht rot verfärbt ist, und indem die beiden LED-Elemente 21B, 24B betrieben werden, um das Licht zu emittieren, kann leicht ein weißes Licht erhalten werden, das leicht blau verfärbt ist. Daher kann die Regelung von Stromwerten der LED-Elemente vereinfacht werden.
Da das blaue Licht einen gelben Leuchtstoff anregt, besteht, wenn ein simplexes blaues LED-Element in der Nähe eines weißen LED-Elements angebracht ist, das ein weißes Licht unter Verwendung eines gelben Leuchtstoffs emittiert, die Gefahr, dass das Emissionslicht des blauen LED-Elements den gelben Leuchtstoff anregen kann und es in ein weißes Licht umgewandelt wird, und dass schließlich die Lichtmenge des blauen Lichts verringert werden kann. Da ferner ein grünes Licht auch einen gelben Leuchtstoff leicht anregt, kann, wenn ein grünes LED-Element in der Nähe eines weißen LED-Elements angebracht wird, die Lichtmenge des grünen Lichts ebenfalls verringert werden. Andererseits wird, da ein rotes Licht keinen gelben Leuchtstoff anregt, selbst wenn ein rotes LED-Element in der Nähe eines weißen LED-Elements angebracht ist, die Lichtmenge des roten Lichts nicht verringert. Wenn ein blaues LED-Element, ein grünes LED-Element, ein rotes LED-Element und ein weißes LED-Element auf demselben Substrat angebracht sind, ist es daher notwendig, das blaue LED-Element von der Leuchtstoffschicht des weißen LED-Elements getrennt anzuordnen. Ferner ist es bevorzugt, auch das grüne LED-Element so weit wie möglich von der Leuchtstoffschicht des weißen LED-Elements getrennt zu platzieren. Das rote LED-Element kann jedoch an einer beliebigen Position platziert werden.
Folglich sind bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in einer Reihe näher an der Lichtaustrittsöffnung 48 als an der Leuchtstoffschicht 30 und nach vorne auf dem Lichtemissionsweg (optischer Pfad) von dem LED-Element 21B auf eine solche Weise angeordnet, dass das LED-Element 24B am weitesten von der Leuchtstoffschicht 30 entfernt angeordnet ist und dass das LED-Element 22R am nächsten zu der Leuchtstoffschicht 30 angeordnet ist. Mit anderen Worten ist das LED-Element 24B auf einer Seite gegenüber dem LED-Element 21B in Bezug auf die Leuchtstoffschicht 30 angeordnet, und ist es von der Leuchtstoffschicht 30 im Vergleich zu den LED-Elementen 22R, 23G weiter entfernt auf eine solche Weise angeordnet, dass die LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B auf der Anbringoberfläche des Substrats 10 in einer Reihe und in der genannten Reihenfolge ausgerichtet sind.
Die LED-Elemente 23G, 24B sind bevorzugt transparente Elemente, die zum Beispiel auf einem Saphir basieren. Wenn die LED-Elemente 23G, 24B transparente Elemente sind, um ein weißes Licht und ein rotes Licht zu übertragen, wird, selbst wenn die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in einer geraden Reihe in Richtung der Lichtaustrittsöffnung 48 angebracht sind, zum Beispiel das rote Licht von dem LED-Element 22R nicht durch die LED-Elemente 23G, 24B blockiert, und daher kann die Eigenschaft der Farbmischung verbessert werden. Ferner ist das LED-Element 22R bevorzugt ein lichtundurchlässiges Element. Wenn das LED-Element 22R ein lichtundurchlässiges Element ist, das kein blaues Licht durchlässt, wird das blaue Licht, das von dem LED-Element 24B in die Richtung der Leuchtstoffschicht 30 emittiert wird, durch das LED-Element 22R blockiert, so dass ein Anregungslicht nicht unnötigerweise von der Leuchtstoffschicht 30 erzeugt wird.
Der Harzrahmen 41 ist eine aus einem Harz hergestellte Komponente, welche die drei Seiten des äußeren Umfangs des Substrats 10 außer einer Seite umgibt, an der die Lichtaustrittsöffnung 48 der Licht emittierenden Vorrichtung 1 vorliegt. Der Harzrahmen 41 weist die Lichtaustrittsöffnung 48 für das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B auf, und das Emissionslicht wird von der Lichtaustrittsöffnung 48 in einer Richtung parallel zu der Anbringoberfläche des Substrats 10 emittiert.
Wie in der 3(B) gezeigt ist, weist der Harzrahmen 41 bevorzugt eine zweischichtige Struktur mit einer inneren weißen Harzschicht 46, um das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B in Richtung auf das abdichtende Harz 50 zu reflektieren, und eine äußere schwarze Harzschicht 47 auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern. Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 wird aufgrund des Vorhandenseins der weißen Harzschicht 46 das Licht von jedem LED-Element in das Innere der Licht emittierenden Vorrichtung 1 reflektiert, so dass die Eigenschaft der Farbmischung verbessert wird. Wenn nur eine weiße Harzschicht 46 vorhanden ist, kann das Licht durch den Harzrahmen 41 hindurch übertragen werden, so dass das Licht durch die seitlichen Oberflächen der Licht emittierenden Vorrichtung 1 nach außen entweichen kann. Da die Licht emittierende Vorrichtung 1 jedoch auch die eine schwarze Harzschicht 47 auf der äußeren Seite der weißen Harzschicht 46 enthält, tritt das Licht kaum nach außen aus, und es wird somit die Effizienz der Lichtemission verbessert.
Das abdichtende Harz 50 wird in den Harzrahmen 41 und auf das Substrat 10 eingespritzt, um alle LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B in einem vereinigten Körper zum Schutz (Verkapselung) zu bedecken. Als das abdichtende Harz 50 kann zum Beispiel bevorzugt ein farbloses und transparentes Harz wie zum Beispiel ein Epoxyharz und ein Silikonharz verwendet werden.
Wie in der 3(D) gezeigt ist, ist es bevorzugt, ein Streuungsmittel 55 wie zum Beispiel Glaspartikel in dem abdichtenden Harz 50 zu dispergieren, um das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B zu streuen. Als das Streuungsmittel 55 wird zum Beispiel eines verwendet, das SiO₂ als eine Hauptkomponente enthält und das auf eine Teilchengröße von 5 bis 8 µm gemahlen worden ist. Wahlweise kann als das Streuungsmittel 55 eines verwendet werden, das auch SiO₂ als eine Hauptkomponente enthält und das eine sphärische Form mit einer Teilchengröße von 1,5 µm aufweist. Durch ein Platzieren des abdichtenden Harzes 50, das das Streuungsmittel 55 enthält, um das Licht zu streuen, kann die Lichtemissionsfläche der Lichtaustrittsöffnung 48 das Licht gleichmäßig emittieren.
Die Licht abschirmende Komponente 61 ist zum Beispiel eine aus einem Harz hergestellte plattenförmige Komponente und sie ist auf eine solche Weise angeordnet, dass die gesamte obere Oberfläche des abdichtenden Harzes 50, die eine Oberfläche des Substrats 10 gegenüber der Anbringoberfläche ist, bedeckt ist. Wie in der 3(B) gezeigt ist, weist die Licht abschirmende Komponente 61 bevorzugt eine zweischichtige Struktur ähnlich dem Harzrahmen 41 mit einer inneren weißen Schicht 66, um das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B in Richtung des abdichtenden Harzes 50 zu reflektieren, und eine äußere schwarze Schicht 67 auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern.
Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1 wird aufgrund des Vorhandenseins der weißen Folie 66 Licht von jedem LED-Element in das Innere der Licht emittierenden Vorrichtung 1 reflektiert, so dass die Eigenschaft der Farbmischung verbessert wird. Wenn nur eine weiße Schicht 66 vorhanden ist, kann das Licht durch die Licht abschirmende Komponente 61 hindurch treten, so dass das Licht durch die obere Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 1 nach außen dringen kann. Da jedoch die Licht emittierende Vorrichtung 1 auch die schwarze Schicht 67 auf der äußeren Seite der weißen Schicht 66 enthält, leckt das Licht kaum nach außen und es wird somit die Effizienz der Lichtemission verbessert. Der Harzrahmen 41 und die Licht abschirmende Komponente 61 müssen nicht notwendigerweise zwei unabhängige Komponenten sein und sie können ein vereinigter Körper sein, der die drei seitlichen Oberflächen und die obere Oberfläche der Licht emittierenden Vorrichtung 1 bedeckt.
Die 5(A) bis 12(B) sind Figuren, die die Verfahrensschritte der Herstellung für die Licht emittierende Vorrichtung 1 veranschaulichen. Das (A) von jeder Figur ist eine perspektivische Ansicht in Bezug auf jeden Schritt, und das (B) von jeder Figur ist eine Längsschnittansicht von dem (A).
Zuerst werden, wie in den 5(A) und 5(B) dargestellt ist, die LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B auf der oberen Oberfläche des Substrats 10 in einer Reihe und in der erwähnten Reihenfolge (Schritt 1) angebracht. In diesem Fall wird ein Beispiel zum gleichzeitigen Herstellen von sechs Licht emittierenden Vorrichtungen 1 vorgestellt, und sechs Sätze in drei Reihen von zwei Spalten von LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B werden auf einem Substrat 10 angebracht.
Als Nächstes werden, wie in den 6(A) und 6(B) dargestellt ist, die Vielzahl der Sätze an LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B auf dem Substrat 10 zum Beispiel durch ein Formverfahren usw. mit einem abdichtenden Harz 50 zu einem einzigen Körper bedeckt (Schritt 2). Obwohl das abdichtende Harz 50 ein einfaches transparentes Harz sein kann, ist bevorzugt ein Streuungsmittel in dem abdichtenden Harz 50 dispergiert.
Als Nächstes werden, wie in den 7(A) und 7(B) dargestellt ist, die Rillen 56 für die Leuchtstoffschichten 30 gebildet, indem an dem in dem Schritt 2 erhaltenen abdichtenden Harz 50 eine Zerteilung durchgeführt wird (Schritt 3). In diesem Fall werden zwei Rillen 56 ausgebildet, um jede der drei Licht emittierenden Vorrichtungen 1 in zwei getrennten rechten und linken Reihen auf dem Substrat 10 herzustellen.
Weiterhin werden, wie in den 8(A) und 8(B) dargestellt ist, die Leuchtstoffschichten 30 durch ein Füllen der in dem Schritt 3 gebildeten Rillen 56 mit einem Harz gebildet (Schritt 4), das einen Leuchtstoff enthält.
Als Nächstes werden, wie in den 9(A) und 9(B) dargestellt ist, die Rillen 57 für einen Harzrahmen 41 durch ein Durchführen einer Zerteilung an dem in dem Schritt 4 erhaltenen abdichtenden Harz 50 gebildet (Schritt 5). Bei dieser Gelegenheit werden alle vier seitlichen Oberflächen des abdichtenden Harzes 50 und zwei Rillen senkrecht zu den Leuchtstoffschichten 30 abgeschnitten.
Als Nächstes werden, wie in den 10(A) und 10(B) dargestellt ist, sowohl die vier seitlichen Oberflächen des abdichtenden Harzes 50 und die Innenseite der in dem Schritt 5 abgeschnittenen Rillen 57 als auch die obere Oberfläche des abdichtenden Harzes 50 mit einem reflektierenden weißen Harz bedeckt, um einen Harzrahmen 41 und eine Licht abschirmende Komponente 61 zu bilden (Schritt 6). Diese Figuren veranschaulichen ein Beispiel, bei dem der Harzrahmen 41 und die Licht abschirmende Komponente 61 in einem einzigen Körper ausgebildet worden sind. In dieser Hinsicht ist es bevorzugt, die Oberflächen des weißen Harzes in einem Schritt 6 weiter mit einem schwarzen Harz auf eine solche Weise zu beschichten, dass der Harzrahmen 41 und die Licht abschirmende Komponente 61 eine zweischichtige Struktur bilden.
Weiterhin wird, wie in den 11(A) und 11(B) dargestellt ist, das Schneiden an den Teilen (Zeichen X), bei denen die Rillen 57 ausgebildet worden sind, und an dem mittleren Teil des Substrats 10 senkrecht zu den Rillen 57 (Schritt 7) ausgeführt. Dabei werden sechs Licht emittierende Vorrichtungen 1 fertig gestellt, wie in den 12(A) und 12(B) dargestellt ist, wodurch das Herstellungsverfahren der Licht emittierenden Vorrichtung 1 vollendet wird.
Die 13(A) bis 13(F) sind Draufsichten der Licht emittierenden Vorrichtungen 1, 1A, 1B, 1C, 1D und 1E. Diese Figuren sind Draufsichten, die einen Zustand zeigen, bei dem die Licht abschirmende Komponente 61 entfernt worden ist.
Die Leuchtstoffschicht 30 muss nicht notwendigerweise vom Typ Wand sein, die das abdichtende Harz 50 zwischen dem LED-Element 21B und dem LED-Element 22R teilt. Zum Beispiel kann, wie die Leuchtstoffschicht 30A der Licht emittierenden Vorrichtung 1A, die in der 13(B) dargestellt ist, die Leuchtstoffschicht den gesamten Raum um das LED-Element 21B belegen und von den drei Seitenwänden des Harzrahmens 41 umgeben sein. Wahlweise kann die Leuchtstoffschicht eine hohle, quadratische Wand sein, die das LED-Element 21B umgibt, wie die Leuchtstoffschicht 30D der Licht emittierenden Vorrichtung 1D, die in der 13(E) dargestellt ist.
Der Harzrahmen kann eine Lichtaustrittsöffnung 48C seitlich in Bezug auf die Ausrichtungsrichtung der vier LED-Elemente aufweisen, wie der Harzrahmen 41C der Licht emittierenden Vorrichtung 1B, die in der 13(C) dargestellt ist. In diesem Fall ist die Lichtaustrittsöffnung 48C bevorzugt nur an einer seitlichen Position der LED-Elemente 22R, 23G und 24B zum Zwecke der Farbmischung von dem roten Licht, dem grünen Licht, dem blauen Licht und dem weißen Licht angeordnet. Das Emissionslicht der Licht emittierenden Vorrichtung 1C wird von der Lichtaustrittsöffnung 48C in einer Richtung parallel zu der Anbringoberfläche des Substrats 10 und senkrecht zu der Ausrichtungsrichtung der vier LED-Elemente emittiert.
Ferner können die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in einer dreieckigen Form angeordnet sein. Zum Beispiel können die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in dem Bereich zwischen der Lichtaustrittsöffnung 48 und der Leuchtstoffschicht 30 angebracht sein, und sie können in einer dreieckigen Form auf eine solche Weise angeordnet sein, dass das LED-Element 24B am weitesten von der Leuchtstoffschicht 30 entfernt angeordnet ist, wie bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1C, die in der 13(D) dargestellt ist. Im Falle einer dreieckigen Ausrichtung sind die Abstände zwischen den Elementen kürzer als bei einem Fall, bei dem die drei LED-Elemente auf einer einzigen geraden Linie angeordnet sind, und daher ist die Eigenschaft der Farbmischung im Vergleich zu einem Fall verbessert, bei dem die drei LED-Elemente in einer Reihe quer zur Emissionsrichtung angeordnet sind.
Das LED-Element 22R kann näher an dem LED-Element 21B als die Leuchtstoffschicht 30 angeordnet sein, wie bei der Licht emittierenden Vorrichtung 1E, die in der 13(F) dargestellt ist. Da das rote Licht den gelben Leuchtstoff in der Leuchtstoffschicht 30 nicht anregt, kann das LED-Element 22R an einer beliebigen Position auf der gemeinsamen Anbringoberfläche für die anderen LED-Elemente 21B, 23G und 24B angeordnet werden.
Die 14(A) bis 15(B) sind Figuren, um den Aufbau der Licht emittierenden Vorrichtung 2 zu veranschaulichen. Die Licht emittierende Vorrichtung 2 weist ein Substrat 10, vier LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B, eine Leuchtstoffschicht 30, einen Harzrahmen 42 und eine Licht abschirmende Komponente 62 auf. Die Licht emittierende Vorrichtung 2 unterscheidet sich von der Licht emittierenden Vorrichtung 1 nur in den Formen des Harzrahmens und der Licht abschirmende Komponente und der Lichtemissionsrichtung, und in den anderen Gesichtspunkten ist sie identisch mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1 aufgebaut. Daher werden in Bezug auf die Licht emittierende Vorrichtung 2 nur die Gesichtspunkte beschrieben, die sich von der Licht emittierenden Vorrichtung 1 unterscheiden, und eine mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1 duplizierte Beschreibung wird ausgelassen.
Die seitlichen vier Oberflächen der Licht emittierenden Vorrichtung 2 sind mit dem Harzrahmen 42 bedeckt, und ein Teil der oberen Oberfläche ist mit der Licht abschirmenden Komponente 62 bedeckt. Ein oberer Teil, der nicht mit der Licht abschirmende Komponente 62 bedeckt ist, ist eine Lichtaustrittsöffnung 49 der Licht emittierenden Vorrichtung 2, von der die Licht emittierende Vorrichtung 2 das Licht emittiert, wie durch die Pfeile L in der 15(B) angezeigt ist. Die Licht emittierende Vorrichtung 2 ist eine LED-Baugruppe vom Typ Top-Emission, die auf eine Beleuchtungslichtquelle oder eine Hintergrundbeleuchtungslichtquelle anwendbar ist.
Die 14(A) ist eine perspektivische Ansicht, die die Licht emittierende Vorrichtung 1 zeigt, die mit dem Harzrahmen 42 und der Licht abschirmenden Komponente 62 verbunden ist, und die 14(B) ist eine Längsschnittansicht der 14(A). Die 14(C) ist eine perspektivische Ansicht, die die Licht emittierende Vorrichtung 2 zeigt, von der der Harzrahmen 42 und die Licht abschirmende Komponente 62 entfernt worden sind, und die 14(D) ist eine Längsschnittansicht der 14(C). Die 15(A) ist eine Draufsicht auf die Licht emittierende Vorrichtung 2, von der die Licht abschirmende Komponente 62 entfernt worden ist, und die 15(B) ist eine Längsschnittansicht der 15(A).
Der Harzrahmen 42 ist eine aus einem Harz hergestellte Komponente, die insgesamt vier Seiten des äußeren Umfangs des Substrats 10 umgibt. Auch bei der Licht emittierenden Vorrichtung 2 weist, wie in der 14(B) gezeigt ist, der Harzrahmen 42 bevorzugt eine zweischichtige Struktur mit einer inneren weißen Harzschicht 46, um das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B in Richtung auf das abdichtende Harz 50 zu reflektieren, und einen äußeren schwarzen Harzschicht 47 auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern. Die weiße Harzschicht 46 verbessert die Eigenschaft der Farbmischung, und ferner bewirkt die schwarze Harzschicht 47 auf der äußeren Seite der weißen Harzschicht 46, dass das Licht kaum nach außen austritt, und verbessert somit die Effizienz der Lichtemission.
Die Licht abschirmende Komponente 62 ist zum Beispiel eine aus einem Harz hergestellte plattenförmige Komponente, die auf etwa einer Hälfte der oberen Oberfläche des abdichtenden Harzes 50 angeordnet ist, um nur die Fläche über dem LED-Element 21B zu bedecken. Die Licht emittierende Vorrichtung 2 weist die Lichtaustrittsöffnung 49 über den LED-Elementen 22R, 23G und 24B auf, und das Emissionslicht von den LED-Elementen 21B, 22R, 23G und 24B wird von der Lichtaustrittsöffnung 49 in die Richtung emittiert, die senkrecht zu der Anbringoberfläche des Substrats 10 ist. Auch bei der Licht emittierenden Vorrichtung 2 weist, wie in der 14(B) gezeigt ist, die Licht abschirmende Komponente 62 bevorzugt eine zweischichtige Struktur mit einer inneren weißen Schicht 66, um hauptsächlich das Emissionslicht von dem LED-Element 21B in Richtung auf das abdichtende Harz 50 zu reflektieren, und einer äußeren schwarzen Schicht 67 auf, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern. Die weiße Schicht 66 verbessert die Eigenschaft der Farbmischung, und weiter bewirkt die schwarze Schicht 67 auf der äußeren Seite der weißen Schicht 66, dass das Licht kaum nach außen austritt, und verbessert somit die Effizienz der Lichtemission.
Die 16(A) bis 16(E) sind jeweils Draufsichten auf die Licht emittierenden Vorrichtungen 2, 2A, 2C, 2D und 2E. Diese Figuren sind Draufsichten, die einen Zustand zeigen, bei dem die Licht abschirmende Komponente 62 entfernt worden ist.
Auch bei der Licht emittierenden Vorrichtung 2 vom Typ Top-Emission muss die Leuchtstoffschicht 30 nicht notwendigerweise vom Typ Wand sein, die das abdichtende Harz 50 zwischen dem LED-Element 21B und dem LED-Element 22R teilt. Zum Beispiel kann, wie die Leuchtstoffschicht 30A der Licht emittierenden Vorrichtung 2A, die in der 16 (B) gezeigt ist, die Leuchtstoffschicht den gesamten Raum um das LED-Element 21B belegen und von den drei Seitenwänden des Harzrahmens 42 umgeben sein. Wahlweise kann die Leuchtstoffschicht eine hohle quadratische Wand sein, die das LED-Element 21B umgibt, wie die Leuchtstoffschicht 30D der Licht emittierenden Vorrichtung 2D, die in der 16(D) gezeigt ist.
Ferner können die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in einer dreieckigen Form angeordnet sein. Zum Beispiel können die LED-Elemente 22R, 23G und 24B in dem Bereich auf der Seite gegenüber dem LED-Element 21B in Bezug auf die Leuchtstoffschicht 30 und in einer dreieckigen Form auf eine solche Weise angebracht sein, dass das LED-Element 24B am weitesten entfernt von der die Leuchtstoffschicht 30 positioniert ist, wie bei der Licht emittierenden Vorrichtung 2C, die in der 16(C) gezeigt ist.
Das LED-Element 22R kann näher an dem LED-Element 21B als die Leuchtstoffschicht 30 angeordnet sein, wie bei der Licht emittierenden Vorrichtung 2E, die in der 16(E) dargestellt ist. Da ein rotes Licht den gelben Leuchtstoff in der Leuchtstoffschicht 30 nicht anregt, kann das LED-Element 22R an einer beliebigen Position auf der gemeinsamen Anbringoberfläche für die anderen LED-Elemente 21B, 23G und 24B angeordnet werden.
Die 17(A) bis 17(D) sind jeweils Draufsichten auf andere Licht emittierende Vorrichtungen 1F, 1G, 2F und 2G. Diese Figuren sind Längsschnittansichten, die äquivalent zu der 3(B) oder der 14(B) sind. Die Licht emittierenden Vorrichtungen 1F, 1G, 2F und 2G sind identisch mit den Licht emittierenden Vorrichtungen 1, 2 außer im Hinblick auf das Vorhandensein oder das Nichtvorhandensein des Streuungsmittels 55 in dem abdichtenden Harz 50 aufgebaut. Wenn das Streuungsmittel 55 in dem abdichtenden Harz 50 dispergiert ist, wird die Eigenschaft der Farbmischung verbessert. Das Streuungsmittel 55 kann gleichförmig mit dem gesamten abdichtenden Harz 50 vermischt sein oder es kann mit nur einem Teil des abdichtenden Harzes 50 vermischt sein. Wie zum Beispiel in den 17(A) und in 17(C) gezeigt ist, kann das Streuungsmittel 55 nur mit einem Abschnitt in der Nähe des LED-Elements 21B aus dem abdichtenden Harz 50 gemischt werden, das mit der Leuchtstoffschicht 30 geteilt ist. Wahlweise kann, wie in den 17(B) und 17(D) gezeigt ist, kann das Streuungsmittel 55 nur mit einem Abschnitt in der Nähe der LED-Elemente 22R, 23G und 24B aus dem abdichtenden Harz 50 vermischt sein.
Ferner kann, obwohl es nicht dargestellt ist, ein Harzrahmen, der zum Beispiel farblos und transparent ist und ein Streuungsmittel enthält, nur in der Nähe der Lichtemissionsfläche mit der Lichtaustrittsöffnung 48, 49 in einer der beiden von der Licht emittierenden Vorrichtung 1 vom Typ Seitenemission oder von der Licht emittierende Vorrichtung 2 vom Typ Top-Emission vorgesehen sein. Selbst wenn das Streuungsmittel auf diese Weise nur in der Nähe der Lichtemissionsoberfläche bereit gestellt ist, wird die Eigenschaft der Farbmischung verbessert.
Obwohl der gesamte Körper von einer beliebigen der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen eine rechteckige Form aufweist, können zum Beispiel die Ecken der Harzrahmen 41, 42 eine verjüngte Form oder eine abgerundete Form aufweisen. Es ist auch möglich, die Effizienz der Lichtemission durch eine solche Abänderung der Form zu verbessern. Die Form des gesamten Körpers der Licht emittierenden Vorrichtung kann einer beabsichtigten Verwendung entsprechend geeignet abgeändert werden.
Die 18 (A) und 18 (B) sind Figuren, um den Aufbau einer Licht emittierenden Vorrichtung 3 zu veranschaulichen. Die 18 (A) ist eine Draufsicht auf die Licht emittierende Vorrichtung 3, die äquivalent zu den 4(A) und 15(A) ist, und die 18(B) ist eine Längsschnittansicht der 18(A).
Die Licht emittierende Vorrichtung 3 weist ein Substrat 10, vier LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B, eine Leuchtstoffschicht 30, einen Harzrahmen 43, ein abdichtendes Harz 50 und eine Licht abschirmende Komponente 61 auf. Die Vorrichtung 3 unterscheidet sich von der Licht emittierenden Vorrichtung 1 nur in der Form des Harzrahmens und der Lichtemissionsrichtung und sie ist hinsichtlich der anderen Gesichtspunkte identisch mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1 ausgebildet. Daher werden auch in Bezug auf die Licht emittierende Vorrichtung 3 nur die Gesichtspunkte beschrieben, die sich von der Licht emittierenden Vorrichtung 1 unterscheiden, und eine mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1 duplizierte Beschreibung wird ausgelassen.
Bei der Licht emittierenden Vorrichtung 3 umgibt der Harzrahmen 43 den äußeren Umfang des Substrats 10 nur in einem ungefähr halben Bereich davon, bei dem das LED-Element 21B angebracht ist. In der anderen Hälfte, bei der die LED-Elemente 22R, 23G und 24B angebracht sind, ist der Harzrahmen 43 nicht auf dem Substrat 10 vorgesehen. Auch bei der Licht emittierenden Vorrichtung 3 bedeckt die Licht abschirmende Komponente 61 die gesamte obere Oberfläche des abdichtenden Harzes 50, identisch mit der Licht emittierenden Vorrichtung 1. Daher dienen als die Lichtaustrittsöffnung bei der Licht emittierenden Vorrichtung 3 eine seitliche Oberfläche 48', die in der Ausrichtungsrichtung der LED-Elemente nach vorne angeordnet ist, und die Bereiche 48L, 48R der seitlichen Oberflächen, die nicht mit dem Harzrahmen 43 bedeckt sind und die sich seitlich in Bezug auf die Ausrichtungsrichtung der LED-Elemente befinden. Die Licht emittierende Vorrichtung 3 emittiert das Licht in die drei Richtungen von der seitlichen Oberfläche 48' und den Bereichen 48L, 48R, wie durch den Pfeil L in der 18(A) angezeigt ist. Die Licht emittierende Vorrichtung 3 ist eine LED-Baugruppe vom Typ dreiseitige Seitenemission, die auf eine Beleuchtungslichtquelle oder eine Hintergrundlichtquelle anwendbar ist.
Die Lichtemissionsrichtung von der Licht emittierenden Vorrichtung ist nicht auf eine Richtung von einer seitlichen Oberfläche oder einer oberen Oberfläche wie in dem Fall der Licht emittierenden Vorrichtung 1, 2 beschränkt, sondern sie kann mehr als eine Richtung aufweisen, wie in dem Fall der Licht emittierende Vorrichtung 3. Ferner können, obwohl es nicht dargestellt ist, durch ein Bedecken eines der Bereiche 48L, 48R mit einem Harzrahmen die Lichtemissionsrichtungen der Licht emittierenden Vorrichtung auf zwei Richtungen der seitlichen Oberflächen 48' und den Bereich 48L oder den Bereich 48R begrenzt werden. Zum Beispiel können auch bei den Licht emittierenden Vorrichtungen 1A bis 1E, die in den 13(B) bis 13(F) gezeigt sind, durch ein Entfernen sowohl eines vorderen Teils in der Ausrichtungsrichtung der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B als auch eines lateralen Teils in Bezug auf die LED-Elemente 22R, 23G und 24B des Harzrahmens 41, 41C eine Lichtemission in mehr als einer Richtung ermöglicht werden. Wahlweise können auch bei den Licht emittierenden Vorrichtungen 2, 2A und 2C bis 2E, die in 16(A) bis 16(E) dargestellt sind, ein vorderer Teil in der Ausrichtungsrichtung der LED-Elemente 21B, 22R, 23G und 24B des Harzrahmens 42 auf eine solche Weise entfernt werden, dass eine Lichtemission in zwei Richtungen, nämlich seitlich und in einer aufwärts gerichteten Richtung, erfolgt.
Die jeweiligen oben beschriebenen Licht emittierenden Vorrichtungen weisen die LED-Elemente 22R, 23G und 24B auf, die die LED-Elemente für Rot, Grün und Blau in dem Lichtemissionspfad des LED-Elements 21B sind, das ein weißes Licht emittiert. Auf diese Weise kann bei den Licht emittierenden Vorrichtungen die Eigenschaft der Farbwiedergabe verbessert werden und es kann der Farbton von dem weißen Licht leicht eingestellt werden. Ferner befinden sich bei jeder der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen unter den LED-Elementen 22R, 23G und 24B die LED-Elemente 23G, 24B außerhalb der Leuchtstoffschicht, und insbesondere ist das LED-Element 24B, das in der Lage ist, den Leuchtstoff anzuregen, an der am weitesten von der Leuchtstoffschicht 30 entfernten Position angeordnet. Aufgrund dieser Anordnung wird die Lichtemission der LED-Elemente 23G, 24B nicht durch den Leuchtstoff gehemmt und der Leuchtstoff wird kaum durch das LED-Element 24B angeregt. Daher wird kein Anregungslicht unnötigerweise mehr erzeugt, selbst wenn die LED-Elemente 21B, 24B betrieben werden, um gleichzeitig ein Licht zu emittieren.
Wenn die LED-Elemente für Rot, Grün und Blau in einer Reihe quer zu der Emissionsrichtung angeordnet sind, kann die Eigenschaft der Farbmischung gelegentlich durch einen Einfluss der Richtwirkung beeinträchtigt werden. Jedoch ist bei jeder der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen durch ein Anordnen der LED-Elemente 22R, 23G und 24B in einer Reihe entlang der Emissionsrichtung oder in einer dreieckigen Form die Eigenschaft der Farbmischung verbessert. Ferner wird bei jeder der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen aufgrund des Vorhandenseins des Harzrahmens 41, 42 oder 43 und der Licht abschirmenden Komponente 61, 62 das Licht verringert, das aus einem anderen Bereich als der Lichtaustrittsöffnung 48, 49 austritt, und daher wird auch die Effizienz der Lichtemission verbessert.

Claims

Licht emittierende Vorrichtung, welche aufweist: eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff enthält, ein erstes LED-Element, um ein weißes Licht in Kombination mit einer Fluoreszenz zu emittieren, die durch eine Anregung des Leuchtstoffs erzeugt worden ist, ein zweites LED-Element, um ein rotes Licht zu emittieren, ein drittes LED-Element, um ein grünes Licht zu emittieren, und das auf einer Seite gegenüber dem ersten LED-Element in Bezug auf die Leuchtstoffschicht angeordnet ist, ein viertes LED-Element, um ein blaues Licht zu emittieren, und das auf der Seite gegenüber dem ersten LED-Element in Bezug auf die Leuchtstoffschicht angeordnet ist, wobei das vierte LED-Element im Vergleich zu dem zweiten und dem dritten LED-Element weiter von der Leuchtstoffschicht entfernt angeordnet ist, ein Substrat mit den ersten bis vierten LED-Elementen, die auf einer gemeinsamen Anbringoberfläche angebracht worden sind, ein Harzrahmen, der zumindest einen Teil eines äußeren Umfangs des Substrats umgibt, ein abdichtendes Harz, das in den Harzrahmen und auf das Substrat eingespritzt worden ist, um das erste bis vierte LED-Element zu verkapseln, und eine Licht abschirmende Komponente, die auf einer oberen Oberfläche des abdichtenden Harzes angeordnet ist, welche eine Oberfläche ist, die der Anbringoberfläche gegenüber liegt, um zumindest das erste LED-Element abzudecken.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Streuungsmittel zum Streuen von Licht in dem abdichtenden Harz dispergiert ist.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Harzrahmen eine innere weiße Harzschicht, um das Licht in Richtung des abdichtenden Harzes zu reflektieren, und eine äußere schwarze Harzschicht aufweist, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Licht abschirmende Komponente eine innere weiße Schicht, um das Licht in Richtung des abdichtenden Harzes zu reflektieren, und eine äußere schwarze Schicht aufweist, um eine Lichtübertragung nach außen zu verhindern.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Licht abschirmende Komponente die gesamte obere Oberfläche des abdichtenden Harzes bedeckt, der Harzrahmen eine Lichtaustrittsöffnung für ein Emissionslicht von dem ersten bis zum vierten LED-Element aufweist und das Emissionslicht von der Lichtaustrittsöffnung in einer Richtung parallel zu der Anbringoberfläche emittiert wird.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Licht abschirmende Komponente das erste LED-Element bedeckt, der Harzrahmen den gesamten äußeren Umfang des Substrats umgibt und das Emissionslicht von dem ersten bis zu dem vierten LED-Element von oberhalb des zweiten LED-Elements bis zu dem vierten LED-Element in einer Richtung senkrecht zu der Anbringoberfläche emittiert wird.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das erste LED-Element bis zu dem vierten LED-Element auf der Anbringoberfläche in einer Reihe und in der genannten Reihenfolge ausgerichtet sind.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Leuchtstoffschicht das abdichtende Harz zwischen dem ersten LED-Element und dem zweiten LED-Element teilt und das zweite LED-Element näher an dem ersten LED-Element als die Leuchtstoffschicht angeordnet ist.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das zweite LED-Element bis zu dem vierten LED-Elemente in einer Dreiecksform ausgerichtet sind.
Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das dritte LED-Element und das vierte LED-Element transparente Elemente sind, welche das weiße Licht und das rote Licht durchlassen und das zweite LED-Element ein lichtundurchlässiges Element ist, welches das blaue Licht nicht durchlässt.