JP2006351809A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光ダイオードである発光素子チップ2が、実装基板であるパッケージ1に設けた収納凹所11の底部においてフリップチップ実装される。発光素子チップ2の出射面には平凸レンズの形状を有した光取出増大部材3の入射面3aが光結合される。光取出増大部材3は発光素子チップ2に設けたサファイア基板と空気との中間の屈折率を有する。光取出増大部材3の出射面3bは球面であって、出射面3b上のすべての位置において、当該位置の法線を中心線とし臨界角を中心線と母線とのなす角度とする円錐内に発光素子チップ2の出射面が含まれるように形成される。
【選択図】 図1
Description
本実施形態は、図1に示すように、実装基板を兼ねたパッケージ1に、発光ダイオードからなる発光素子チップ2と、発光素子チップ2の出射面に光結合され発光素子チップ2からの光の取出量を増加させるとともに屈折を利用して配光を制御する光取出増大部材3とを収納した構成を有する。パッケージ1の一面には、発光素子チップ2を収納する収納凹所11が開口し、収納凹所11の開口面は波長変換部材4で覆われる。
y−(1.5L・sinρ)=(θ+ρ){x−(1.5L・cosρ)}
y−(1.5L・sinρ)=(θ−ρ){x−(1.5L・cosρ)}
点Q1,Q2についてはx座標が必要であるから、y=0とおけば、x1,x2は次式のように表される。
x1=(1.5L・cosρ)−(1.5L・sinρ)/(θ+ρ)
x2=(1.5L・cosρ)−(1.5L・sinρ)/(θ−ρ)
この条件では、角度ρと座標x1,x2との関係は、それぞれ表1、表2のようになる。
実施形態1では、光取出増大部材3の出射面3bを球面とした例を示したが、本実施形態は、図4に示すように、光取出増大部材3の出射面3bのうち発光素子チップ2の出射面の中心線に立てた法線方向において発光素子チップ2の出射面から規定の距離範囲内については、前記中心線に直交する断面が同直径の円形になるように形成してある。つまり、光取出増大部材3の一部を円柱状とし、残りの部分を球の一部としたものである。さらに言い換えると、半球をなす球面の一部を円筒で切り取った形状の出射面3bを有している。以下では、出射面3bのうち球面の一部である部分を主面3cと呼び、円柱状の部分を補助面3dと呼ぶ。
本実施形態は、図5に示すように、収納凹所11の底面にチップ収納凹所12を形成し、チップ収納凹所12に発光素子チップ2を配置したものである。チップ収納凹所12は、底面および開口面が発光素子チップ2の出射面と相似形状に形成される(図5(b)参照)。とくに、チップ収納凹所12の底面は発光素子チップ2の出射面と略等しいサイズに形成される。チップ収納凹所12は正方形状に開口する。また、チップ収納凹所12の開口面における最大寸法は、光取出増大部材3の入射面3aの直径よりは小さくしてある。したがって、発光素子チップ2は封止樹脂5とともにチップ収納凹所12に収納されるが、光取出増大部材3はチップ収納凹所12の開口を閉塞するように配置される。ここに、チップ収納凹所12の開口面の最大幅を2Lとするときに、光取出増大部材3の入射面3aの直径が3Lとなるように寸法関係が設定されている。したがって、本実施形態の発光素子チップ2は、実施形態1,2の発光素子チップ2よりは小型になる。
上述した各実施形態では、発光素子チップ2がフリップチップ実装される例を示したが、本実施形態は図7に示すように、実施形態3と同様にチップ収納凹所12を形成するとともに、チップ収納凹所12の底面にサファイア基板を固着したフェイスアップ実装を行い、ボンディングワイヤ13を用いて配線パターン(図示せず)に電気的に接続したものである。チップ収納凹所12の深さはボンディングワイヤ13がチップ収納凹所12の開口面から突出しないように設定される。発光素子チップ2から出射した光はチップ収納凹所12に充填された封止樹脂5を通して光取出増大部材3の入射面3aに導入される。つまり、チップ収納凹所12の開口面は実施形態1における発光素子チップ2の出射面と実質的に同様の機能を持つ。他の構成および動作は上述した他の実施形態と同様である。
上述した各実施形態では、1個の発光素子チップ2に1個の光取出増大部材3を対応付けていたが、本実施形態は、図8に示すように、1個の光取出増大部材3に対して複数個の発光素子チップ2を配列したものである。図示例では9個の発光素子チップ2を縦横に3列ずつ配置してある。ただし、実施形態1と寸法関係は同様であって、光取出増大部材3の入射面3aの直径を3Lとするとき、発光素子チップ2を配列する正方形の領域の対角線の長さは2Lになる。要するに、実施形態1における発光素子チップ2の出射面を9分割したことに相当する。なお、発光素子チップ2の個数は9個に限定されるものではなく、また発光素子チップ2を配置した領域が正方形ではなく他の形状になるようにしてもよい。他の構成および動作は上述した他の実施形態と同様である。
2 発光素子チップ
3 光取出増大部材
3a 入射面
3b 出射面
3c 主面
3d 補助面
12 チップ収納凹所
12a 反射面
Claims (6)
- 発光素子チップの出射面と光結合され発光素子チップからの出射光が入射する入射面と入射面から入射した光を出射させる出射面とを有した光取出増大部材を有し、光取出増大部材の材料は出射側の媒質よりも高屈折率であって、光取出増大部材の出射面上のすべての位置において、当該位置の法線を中心線とし臨界角を中心線と母線とのなす角度とする円錐内に発光素子チップの出射面が含まれるように、光取出増大部材の出射面の形状が設定されていることを特徴とする発光装置。
- 前記発光素子チップがフリップチップ実装される実装基板を備えることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記光取出増大部材の出射面は凸曲面であって、出射面において入射面から規定の距離範囲内の部位には補助面が形成され、補助面は、すべての位置において発光素子チップからのすべての出射光が法線に対して発光素子チップ側から入射する形状に形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発光装置。
- 前記実装基板は前記発光素子チップを収納するチップ収納凹所を有し、チップ収納凹所の開口面は前記光取出増大部材の入射面に対向し、チップ収納凹所の内側面は発光素子チップからの出射光を反射させて光取出増大部材の入射面に入射させるように底面から開口に向かって昇り傾斜する反射面を形成し、光取出増大部材の出射面上のすべての位置において、当該位置の法線を中心線とし臨界角を中心線と母線との角度とする円錐内にチップ収納凹所の開口面が含まれるように、光取出増大部材の出射面の形状が設定されていることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
- 前記チップ収納凹所に形成した反射面は二次曲面であって、発光素子チップの側面付近に焦点が位置するように設定されていることを特徴とする請求項4記載の発光装置。
- 前記チップ収納凹所は、底面が前記発光素子チップと相似形であることを特徴とする請求項4または請求項5記載の発光装置。
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