JP2005158958A

JP2005158958A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005158958A
Application number: JP2003394452A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Iwabori; 裕岩堀; Masaru Sugimoto; 勝杉本; Hideyoshi Kimura; 秀吉木村; Ryoji Yokoya; 良二横谷; Takuma Hashimoto; 拓磨橋本; Koji Nishioka; 浩二西岡; Shinya Ishizaki; 真也石崎; Satoru Mori; 哲森
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2005-06-16

Abstract

【課題】複数のＬＥＤチップを用いた発光装置において、隣接する素子に吸収されていた光を外部に有効に導出し、高光束・高効率の発光装置を実現する。
【解決手段】複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４と、前記ＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４を実装する実装基板１からなる発光装置において、最近接のＬＥＤチップＡ，Ｂ１同士の対向する側面を非平行とした。最近接のＬＥＤチップ同士の対向する側面のなす角度は略４５度とする。また、隣接するＬＥＤチップごとにＬＥＤチップ実装面の高さを異ならせても良い。
【選択図】図１

Description

本発明は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを用いた発光装置に関するものである。

従来、ＬＥＤを用いた発光装置においては、一般照明用途を目指し、光出力を向上させるため、複数個のＬＥＤチップを近接させて、パッケージ内に実装する試みがなされている。複数のＬＥＤチップは、放熱、電気的接続、機械的固定、光学的反射面等の機能を有する実装基板上に配置される。個々のＬＥＤチップは、図８に示すように、実装基板１上に同一形状で同一方向に配置され、最近接の発光チップの側面同士は平行に配置されている。図８の従来例は、特開２００３−８０８３号公報に開示されており、図中、Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤはＬＥＤチップ、３，４は電極パッドである。この従来例では、ＬＥＤチップＡの側面からの発光は、図９に示すように、隣接するＬＥＤチップＢに吸収され、外部に到達しない。

これを解決するには、図１０に示すように、隣接する発光チップＡ，Ｂ間の間隔を広げる必要がある。しかし、それでは器具形状の拡大、単位面積当たりの輝度の低下をもたらす。
特開２００３−８０８３号公報

本発明は、複数のＬＥＤチップを用いた発光装置において、隣接する素子に吸収されていた光を外部に有効に導出し、高光束・高効率の発光装置を実現することを課題とする。

本発明の発光装置によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４と、前記ＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４を実装する実装基板１からなる発光装置において、最近接のＬＥＤチップＡ，Ｂ１同士の対向する側面が非平行であることを特徴とするものである。

本発明によれば、従来に比して、ＬＥＤチップの側面からの放射光を有効に照射方向に導出し、高光束・高輝度・高効率の照明器具を小形状で実現することができる。

本発明の好ましい実施の形態を図１に示す。図１（ａ）は正面図であり、図１（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線についての断面図である。この発光装置は、実装基板１に実装された複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４のうち、最近接のＬＥＤチップ同士の対向する側面が非平行となっている。この例では、ＡとＢ１〜Ｂ４が最近接するＬＥＤチップである。図中、２は凹部である。

このように、最近接のＬＥＤチップの側面が非平行に対向しているため、同一形状のＬＥＤチップの場合、側面の法線方向に存在する近接チップの側面の面積が減少する。このため、側面光が近接チップに吸収される率が減少する。また、隣接するチップに到達する側面光も、図２に示すように、隣接するチップの側面に対して相応の入射角を有して入射するため、大半の光は隣接チップの側面で反射され、従来例に比して消滅光は減少する。

この構成によれば、従来例に比べて、チップ側面光が隣接チップで散乱・吸収される影響が低減し、光効率が向上する効果がある。したがって、高光束・高輝度・高効率の照明器具を小形状で実現可能となる。

本実施例は、上述の図１に示した基本構成例において、最近接のＬＥＤチップ同士の対向する側面のなす角度が略４５度であることを特徴とする。本実施例によれば、側面のなす角度が略４５度であることから、対称的配置をした場合、図２に示すように、反射光が非最近接チップに吸収される率が少なくなる。したがって、光効率が最大となる効果がある。

図３に本発明の実施例２の構成を示す。本実施例は、図１に示した基本構成例において、基板のチップ実装面の中心に対して、同心円状に複数のＬＥＤチップを段階的に配置したことを特徴とする。中心からの距離が一段階だけ異なって近接するＬＥＤチップ同士の対向する側面のなす角度は非平行である。この例では、Ａが１段目、Ｂ１〜Ｂ４が２段目、Ｃ１〜Ｃ８が３段目であり、同じ段のチップは、同一方向に配置されている。このことにより、一段階だけ異なって近接するＬＥＤチップ同士（例えば、ＡとＢ１、Ｂ２とＣ３など）の対向する側面のなす角度は非平行になる。

本実施例における光損失の低減効果に関しては、図１に示した基本構成例と同様である。つまり、隣接する発光チップの向きが異なるため、干渉が無く、光効率が向上する効果がある。さらに、本実施例の構成を採用することにより、多数のチップを配置する際に、チップの配置角の種類が抑制され、実装が容易になる。

図４に本発明の実施例３を示す。図４（ａ）は正面図であり、図４（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線についての断面図である。本実施例の発光装置は、複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ８と、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板１からなる発光装置において、実装基板の隣り合うＬＥＤチップを実装する実装面の高さが異なることを特徴とする。各高さのチップ実装面は同心円をなす円周状に構成してある。中心の実装面の高さが最も低く、外周側ほど高くなるように構成している。隣接する円周間には略４５度の傾斜面が設けられている。

このように、隣接する発光チップの高さが異なるため、側面方向に放射された光は、隣接する発光チップに吸収されない。また、発光チップの側面から外周方向に放射された光は、図４（ｂ）に示すように、実装基板１に設けられた略４５度の傾斜面により、正面照射方向に反射される。

本実施例によれば、多数の発光チップを実装する場合に隣接する発光チップの高さが異なるために干渉がなく、光効率が向上する効果がある。また、側面方向への放射光の一部が、正面照射方向に出力されるため、光効率が向上する効果がある。

図５に本発明の実施例４を示す。図５（ａ）は正面図であり、図５（ｂ）は同図（ａ）のＸ−Ｘ’線についての断面図である。本実施例の発光装置は、複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１〜Ｂ４，Ｃ１〜Ｃ８と、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板１からなる発光装置において、実装基板の隣り合うＬＥＤチップを実装する実装面の高さが異なることを特徴とする。各高さのチップ実装面は同心円をなす円周状に構成してある。中心の実装面の高さが最も高く、外周側ほど低くなるように構成されている。隣接する円周状の実装面の間には略４５度の傾斜面が設けられている。最外周円周と、実装基板外壁の間にも略４５度の傾斜が設けられている。

このように、隣接する発光チップの高さが異なるため、側面方向に放射された光は、隣接する発光チップに吸収されない。また、発光チップの側面から内周方向に放射された光は、実装基板に設けられた略４５度の傾斜面により正面照射方向に反射される。さらに、発光チップの側面から外周方向に放射された光も、図５（ｂ）に示すように、外壁に隣接する実装基板１の略４５度の傾斜面により正面照射方向に反射される。

本実施例によれば、多数の発光チップを実装する場合に、隣接する発光チップの高さが異なるために、干渉がなく、コンパクト性を保ちつつ光効率が向上する効果がある。また、側面方向への放射光の大部分が、正面照射方向に出力されるため、光効率が向上する効果がある。

図６に本発明の実施例５を示す。本実施例は、複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップＡ，Ｂ１，Ｂ３を実装する実装基板からなる発光装置において、対向するＬＥＤチップ間にチップと同程度の高さの光反射部Ｒ１，Ｒ３を設けたことを特徴とする。光反射部Ｒ１，Ｒ３の表面は、高反射率を有し、断面は三角形状または台形状の構造とする。

このように、隣接するチップとの間に光反射部を設けたので、ＬＥＤチップから側面方向に放射された光は、図６に示すように、隣接する発光チップには到達せず、当該発光チップに吸収されない。また、発光チップの側面から放射された光は、光反射部の傾斜面により正面照射方向に反射される。

本実施例の効果として、多数の発光チップを実装する場合にコンパクト性を保ちつつ、側面光を反射部材と実装基板で反射させ、光効率を向上させることができる。

図７に本発明の実施例６の構成を示す。本実施例は、複数のＬＥＤチップＡ，Ｂ１，Ｂ３と、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板１からなる発光装置において、対向するＬＥＤチップ間に屈折部材Ｐ１，Ｐ２を設けたことを特徴とする。光屈折部材Ｐ１，Ｐ２は、周囲に比べて高屈折率を有し、断面は逆台形状の構造とする。周囲にシリコン充填がされている場合の一例としては、ガラス材などを用いて構成すれば良い。

このように、隣接する発光チップの間に光屈折部材を設けたので、側面方向に放射された光は、図７に示すように、隣接する発光チップには到達せず、当該発光チップには吸収されない。また、発光チップの側面から放射された光は、光屈折部材内を屈折し、正面照射方向に放射される。

本実施例の効果として、多数の発光チップを実装する場合にコンパクト性を保ちつつ、側面光を屈折させて取り出し、光効率を向上させることができる。

本発明の発光装置は、自動車のコンビネーションランプや交通信号機のほか、一般の照明器具にも利用することができる。

本発明の発光装置の基本構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線についての断面図である。本発明の発光装置の作用説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。本発明の実施例２の発光装置の要部構成を示す正面図である。本発明の実施例３の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線についての断面図である。本発明の実施例４の構成を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はＸ−Ｘ’線についての断面図である。本発明の実施例５の断面図である。本発明の実施例６の断面図である。従来の発光装置における発光チップの配置状況を示す正面図である。従来の発光装置における隣接する発光チップによる側面光のケラレの状況を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。従来の発光装置における発光チップの間隔が大きい場合の隣接する発光チップによる側面光のケラレの状況を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。

符号の説明

ＡＬＥＤチップ
Ｂ１〜Ｂ４ＬＥＤチップ
１実装基板

Claims

複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板からなる発光装置において、最近接のＬＥＤチップ同士の対向する側面が非平行であることを特徴とする発光装置。
請求項１において、最近接のＬＥＤチップ同士の対向する側面のなす角度を略４５度としたことを特徴とする発光装置。
請求項１において、実装基板のチップ実装面の中心に対して同心円状に配置し、中心からの距離が段階的に異なる複数のＬＥＤチップにおいて、中心からの距離が一段階だけ異なって近接するＬＥＤチップ同士の、対向する側面のなす角度を非平行としたことを特徴とする発光装置。
複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板からなる発光装置において、実装基板の隣り合うＬＥＤチップを実装する実装面の高さが異なることを特徴とする発光装置。
請求項４において、実装基板のチップ実装面の中心に対して同心円状に配置し、中心からの距離が段階的に異なる複数のＬＥＤチップにおいて、中心からの距離が一段階だけ異なって近接するＬＥＤチップ群ごとにＬＥＤチップ実装面の高さが異なることを特徴とする発光装置。
複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板からなる発光装置において、対向するＬＥＤチップ間にチップと同程度の高さの光反射部を設けたことを特徴とする発光装置。
複数のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップを実装する実装基板からなる発光装置において、対向するＬＥＤチップ間に屈折部材を設けたことを特徴とする発光装置。