JP2008004640A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケースの開口において所望の集光特性を得る。
【解決手段】開口２ａが形成され反射面２１が湾曲状とされた反射部２３を有するケース２と、ケース２の底面に形成された所定の高さの素子搭載部２２と、素子搭載部２２に搭載されたＬＥＤチップ３を備え、ＬＥＤチップ３から反射面２１方向の底面寄りへ出射した光をケース２の反射面２１にて開口２ａ側へ反射させるようにした。
【選択図】図３

Description

本発明は、発光素子を収容するケースを有した発光装置に関する。

従来から、一面に開口を有するケースの底面にＬＥＤチップが配置され、ケース内に蛍光体を含有する樹脂が充填される発光装置が知られている。ケースの内面は、ＬＥＤチップから出射される光の反射面をなす。反射面は、ケースの底面側から開口側へ向かって、底面に対して所定角度で傾斜して拡開するよう形成される。これにより、ＬＥＤチップから側方へ出射する光は、内面にて開口側へ反射されてケースの開口から取り出される。

この種の発光装置として、ＬＥＤチップの搭載部がケースの底面から突出した位置に形成されたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。搭載部には発光素子と電気的に接続される導体部が形成される。この発光装置によれば、ＬＥＤチップから斜め下方へ出射する光を内面にて反射させることができる。

また、この種の発光装置として、ケースの内面を底面側と開口側とで異なる角度で底面に対して傾斜させたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発光装置では、ケースの底面に配置された導体層にＬＥＤチップが搭載されている。
特開２００５−２１００４３号公報 特開２００４−２２８５５０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発光装置は、内面全体において底面に対する傾斜角が一定であるため、ケースの開口において所望の集光特性を得ることが困難であった。また、特許文献２に記載の発光装置においても、反射角度が異なる第１及び第２の内面とも傾斜角が一定であるため、各内面において光の反射が画一的であり、所望の集光特性を得ることは困難である。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望の集光特性を得ることのできる発光装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、
開口が形成され、反射面が湾曲状とされた反射部を有するケースと、
前記ケースの底面に形成された所定の高さの素子搭載部と、
前記素子搭載部に搭載された発光素子を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。

この発光装置によれば、ケースの反射面が湾曲状とされていることから、反射面へ入射する光を開口方向へ的確に集光することができる。また、素子搭載部が底面から突出しているので、発光素子から反射面方向の底面寄りへ出射した光をケースの反射面にて開口側へ反射させることができる。

また、前記目的を達成するため、本発明では、
開口が形成され、反射面が湾曲状とされた反射部を有するケースと、
前記ケースの底面に形成された所定の高さの素子搭載部と、
前記素子搭載部に搭載された発光素子と、
前記素子搭載部の側面に一端が埋入され前記発光素子と電気的に接続されるリードと、を備えたことを特徴とする発光装置が提供される。

この発光装置によれば、ケースの反射面が湾曲状とされていることから、反射面へ入射する光を開口方向へ的確に集光することができる。また、素子搭載部が底面から突出しているので、発光素子から斜め下方へ出射した光をケースの反射面にて開口側へ反射させることができる。さらに、発光素子からリード方向へ出射した光を、リードにて開口側へ反射させることができる。リードにて反射した光は、直接的または反射面を経由して間接的に開口へ進入する。
また、素子搭載部にリードが埋入されることから、リードを確実に固定することができる。また、リードの埋入部を利用して、素子搭載部を透過した光を反射させるとともに、発光素子にて生じた熱を逃がすことができる。

また、上記発光装置において、
前記反射面は、前記底面側の区間が湾曲状に形成され、前記開口側の区間が直線状に形成されることが好ましい。

この発光装置によれば、発光素子から反射面方向のケース底面寄りへ出射される光を的確に開口側へ反射させることができる。ここで、発光素子から反射面方向の底面寄りに出射する光は、開口寄りに出射する光よりも開口から取り出し難い。この発光装置によれば、取り出しが容易な開口寄りの光については、直線形状により同一の角度で反射させ、底面寄りの光に対応して湾曲形状を形成すればよく、製造時にケースを成形しやすい。

また、上記発光装置において、
前記発光素子の発光部分が、前記反射面の前記湾曲状の区間よりも、前記底面から高い位置に配置されることが好ましい。

この発光装置によれば、発光素子の発光部分が湾曲状の区間より高いので、発光部分から斜め下方へ出射した光は反射面により的確に上方へ反射する。

また、上記発光装置において、
前記反射面の湾曲状の区間は、前記ケースの底面に階段状に形成されたオフセット区間に続いて形成されていることが好ましい。

この発光装置によれば、湾曲状の区間がオフセット区間の分だけ底面から離隔していることから、反射面の湾曲形状の成形が容易である。

また、上記発光装置において、
前記素子搭載部の前記底面からの高さは、前記オフセット区間と同じ又は前記オフセット区間より高いことが好ましい。

また、上記発光装置において、
前記素子搭載部は、前記ケースと一体に形成されることが好ましい。

本発明によれば、反射面へ入射する光を開口方向へ的確に集光することができるので所望の集光特性を得ることができる。また、発光素子から斜め下方へ出射した光をケースの反射面にて開口側へ反射させることができるので、光取り出し効率を向上させることができる。

図１から図４は本発明の一実施形態を示すもので、図１は発光装置の概略外観斜視図、図２は発光装置の模式正面図である。

図１に示すように、発光装置１は、開口２ａが形成され反射面２１が湾曲状とされた反射部２３を有する反射ケース２を備えている。図２に示すように、発光装置１は、反射ケース２の底面に形成された所定の高さの素子搭載部２２と、素子搭載部２２に搭載された発光素子としてのＬＥＤチップ３とを備えている。ＬＥＤチップ３は、反射ケース２の反射部２３により包囲される。反射ケース２の底面にはＬＥＤチップ３の電極と接続される負極リード４及び正極リード５が配される。図１に示すように、負極リード４及び正極リード５は、反射ケース２の外部まで形成され、基板実装時に基板の配線部に接続される。

この発光装置１は、液晶バックライト、パネルメータ、表示灯、面発光スイッチ等に利用される面状発光装置に用いられる。面状発光装置は、発光装置１からの光が端面に入射される導光板を有し、導光板の発光面から光を面状に放射する。すなわち、発光装置１は、導光板の厚さに対応して比較的薄型となっている。そして、基板実装時に開口２ａが側方（基板とほぼ平行な方向）を指向し、開口２ａから基板とほぼ平行に光が取り出される。開口２ａは、正面視にて水平方向に長尺な略四角形状を呈する。本実施形態においては、開口２ａの上部中央側は、上方に拡大して形成されている。

図３は、発光装置の模式横断面図である。
反射ケース２は例えばエポキシ系の樹脂からなり、図３に示すように、反射ケース２の反射面２１は、反射ケース２の底面側から開口２ａ側へ向かって拡がるよう形成される。反射面２１は、開口２ａ側から順に、底面に対して一定の傾斜角をなす傾斜区間２１ａと、底面側へ向かって窄むように湾曲する湾曲区間２１ｂと、底面側に対して垂直に延びるオフセット区間２１ｃとを有している。すなわち反射面２１は、オフセット区間２１ｃにて階段状に形成されるとともに、底面側の区間が湾曲状に形成され、開口側の区間が直線状に形成されている。

反射ケース２の底面には、所定の高さに突出した素子搭載部２２が形成される。本実施形態においては、素子搭載部２２の高さは１００〜１５０μｍである。また、反射面２１のオフセット区間２１ｃの底面からの高さも１００〜１５０μｍである。素子搭載部２２とオフセット区間２１ｃの底面からの高さは同じ、若しくは、素子搭載部２２の方が高くなるよう構成される。尚、素子搭載部２２がオフセット区間２１ｃよりも底面から高く形成された方が、同じ高さに形成されるよりも好ましい。

また、反射ケース２の底面には、負極リード４及び正極リード５が配置される。負極リード４及び正極リード５は、例えば銀メッキを施された銅合金からなる。ここで、反射面２１のオフセット区間２１ｃは、各リード４，５の上面から垂直に延びている。各リード４，５の一端は、素子搭載部２２の側面に埋入され、素子搭載部２２にて絶縁されている。本実施形態においては、素子搭載部２２における各リード４，５間の距離は１００〜２００μｍである。

図３に示すように、素子搭載部２２は、反射ケース２と一体的に形成され、ＬＥＤチップ３がダイボンドペースト７により搭載されている。ダイボンドペースト７の厚みは５〜１０μｍであり、素子搭載部２２とオフセット区間２１ｃの底面からの高さが同じである場合、ＬＥＤチップ３の下端位置はダイボンドペースト７の分だけ、反射面２１のオフセット区間２１ｃの高さより高くなる。素子搭載部２２は反射ケース２の内側の内部空間において、底面から突出するように形成されている。反射ケース２の底面には、素子搭載部２２、正極リード４及び負極リード５が露出している（図２参照）。

ここで、底面側へ向かって窄む湾曲区間２１ｂは、斜め下方へ進む光を上方へ反射させるのに好適である。本実施形態においては、ＬＥＤチップ３の発光部分としての発光層が、反射面２１の湾曲区間２１ｂよりも、底面から高い位置に配置されている。これにより、ＬＥＤチップ３の発光層から斜め下方へ出射した光は反射面２１により的確に上方へ反射する。

ＬＥＤチップ３は、４６０ｎｍの波長の光を発する発光層を有するフェイスアップ型の青色ＬＥＤチップである。ＬＥＤチップ３の各電極と各リード４，５とはワイヤ６により接続されている。ＬＥＤチップ３は、反射ケース２の内部に充填された樹脂材８により封止されている。

樹脂材８は、黄色蛍光体を含有する透明樹脂である。黄色蛍光体としては、例えば、ＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）系、ＢＯＳ（Barium ortho-Silicate）系等の蛍光体が用いられる。黄色蛍光体は、ＬＥＤチップ３から発せられた青色光を受けて励起されると、黄色の波長変換光を発する。この結果、青色光と黄色光とが混ざった白色の状態で、開口２ａから光が取り出される。

以上のように構成された発光装置１では、反射ケース２の反射面２１が湾曲状とされていることから、図４に示すように、反射面２１へ入射する光を開口２ａ方向へ的確に集光することができる。ここで、図４は光の行路を示す説明図である。尚、図４においては説明のため、樹脂材のハッチングを省略している。

図４に示すように、湾曲区間２１ｂが反射面２１の底面側に形成されているので、ＬＥＤチップ３から反射面２１方向のケース底面寄りへ出射される光を的確に開口２ａ側へ反射させることができる。ここで、ＬＥＤチップ３から反射面２１方向の底面寄りに出射する光は、開口２ａ寄りに出射する光よりも開口２ａから取り出し難い。この発光装置１は、取り出しが容易な開口２ａ寄りの光については直線形状により同一の角度で反射させ、底面寄りの光に対応して湾曲形状を形成すればよく、製造時に反射ケース２を成形しやすい。

また、オフセット区間２１ｃに続いて湾曲区間２１ｂを形成したことから、反射面２１の底面側端部の厚みが極度に薄くなることはなく、反射面２１の湾曲形状の成形が容易である。具体的に、樹脂製の反射ケース２を成形する際に、金型の湾曲形状部分に樹脂が流れ込み難くなるようなことはなく、湾曲区間２１ｂを所期の形状とすることができる。これにより、湾曲区間２１ｂによる集光性能を確実に発揮させることができる。

また、図４に示すように、素子搭載部２２が反射ケース２の底面から突出しているので、ＬＥＤチップ３から反射面２１方向の底面寄りへ出射した光を反射面２１の湾曲区間２１にて開口２ａ側へ反射させることができる。このとき、湾曲区間２１にて反射した光は開口２ａ側へ進出し、ＬＥＤチップ３側へ進むことはない。

さらに、ＬＥＤチップ３から各リード４，５方向へ出射した光を、各リード４，５にて反射させることができる。ここで、ＬＥＤチップ３と各リード４，５とが離隔していることから、ＬＥＤチップ３から各リード４，５方向へ出射した光は、所定距離だけ進んだ後に、反射ケース２の底面に配置された各リード４，５にて反射する。これにより、ＬＥＤチップ３と各リード４，５が隣接する従来のもののように各リード４，５にて反射した光が直接的にＬＥＤチップ３へ入射することはない。各リード４，５にて反射した光は、直接的または反射面２１を経由して間接的に開口２ａへ進入する。

また、素子搭載部２２に各リード４，５が埋入されることから、各リード４，５を確実に固定することができる。また、各リード４，５の埋入部を利用して、ＬＥＤチップ３から素子搭載部２２側へ出射される光も反射させるとともに、ＬＥＤチップ３にて生じた熱を各リード４，５を通じて逃がすことができる。

このように、本実施形態の発光装置１によれば、反射面２１へ入射する光を開口２ａ方向へ的確に集光することができるので所望の集光特性を得ることができる。また、ＬＥＤチップ３から斜め下方へ出射した光をケースの反射面２１にて開口２ａ側へ反射させることができるので、光取り出し効率を向上させることができる。

また、反射ケース２が樹脂製であるので、セラミック等に比して湾曲区間２１ｂの成形が容易であるし、セラミックのように枠体を積層する必要がないので製造工数が嵩むこともない。

尚、前記実施形態においては、素子搭載部２２にＬＥＤチップ３がフェイスアップ実装されるものを示したが、例えば図５に示すように、ＬＥＤチップ１０３が素子搭載部２２にフリップチップ実装されるものであってもよい。ここで、図５は変形例を示す発光装置の模式横断面図である。図５には、サブマウントとしてツェナーダイオード９を用い、ツェナーダイオード９の電極と各リード４，５とをワイヤ６により接続された発光装置１０１を示している。この構成によれば、ツェナーダイオード９の表面にてＬＥＤチップ１０３から出射される光を反射させることができるし、ＬＥＤチップ１０３にて生じる熱をツェナーダイオード９を通じて放出することができる。

また、前記実施形態においては、基板実装時に開口２ａが基板とほぼ平行な方向を指向し、開口２ａから基板とほぼ平行に光が取り出されるものを示したが、例えば図６から図９に示すように、基板実装時に開口２ａが基板に対して垂直な方向を指向し、開口２ａから基板とほぼ垂直に光が取り出されるものであってもよい。

図６及び図７は発光装置の変形例を示すものであり、図６は発光装置の概略外観斜視図、図７は発光装置の模式縦断面図である。
図６に示すように、この発光装置２０１は、反射ケース２０２の開口２０２ａが上方を指向した状態で基板に実装される。反射ケース２０２は、上面視にて略長方形状であり、図７に示すように、正極リード４及び負極リード５は反射ケース２０２の下面に延在している。

図８及び図９は発光装置の変形例を示すものであり、図８は発光装置の概略外観斜視図、図９は発光装置の模式縦断面図である。
図８に示すように、この発光装置３０１は、反射ケース３０２の開口３０２ａが上方を指向した状態で基板に実装される。反射ケース３０２は、上面視にて略正方形状であり、図９に示すように、正極リード４及び負極リード５は反射ケース３０２の下面に延在している。

また、前記実施形態においては、素子搭載部２２が反射ケース２と一体に成形されたものを示したが、素子搭載部２２を反射ケース２と別部材としてもよい。この場合、素子搭載部２２としては、アルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックが好ましい。

また、前記実施形態においては、各リード４，５が素子搭載部２２に埋入したものを示したが、必ずしも埋入させる必要はない。例えば、素子搭載部２２としてセラミックを用いた場合、各リード４，５を埋入せずとも十分な放熱効果を得ることができる。

また、前記実施形態においては、発光素子として青色光のＬＥＤチップ３を用いたものを示したが、発光素子として例えば、赤色光、緑色光、紫外光等のＬＥＤチップを用いてもよい。例えば、紫外光のＬＥＤチップを用い、樹脂材８に赤、緑及び青の蛍光体を含ませることによって、白色に発光させるようにしてもよい。

また、前記実施形態においては、反射面２１の一部区間を湾曲させたものを示した、全区間を湾曲させてもよいことは勿論である。また、反射面２１の底面側にオフセット区間２１ｃの長さは任意であるし、オフセット区間２１ｃを形成しない構成としてもよい。

また、反射ケース２の材質として樹脂を用いたものを示したが、反射ケース２をセラミックにより形成してもよい。この場合、反射ケース２として反射率の高いアルミナを用いることが好ましい。また、正極リード４及び負極リード５の材質等についても任意であるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施形態を示すもので発光装置の概略外観斜視図である。 発光装置の模式正面図である。 発光装置の模式横断面図である。 光の行路を示す説明図である。 変形例を示す発光装置の模式横断面図である。 変形例を示す発光装置の概略外観斜視図である。 変形例を示す発光装置の模式縦断面図である。 変形例を示す発光装置の概略外観斜視図である。 変形例を示す発光装置の模式縦断面図である。

符号の説明

１ 発光装置
２ 反射ケース
２ａ 開口
３ ＬＥＤチップ
４ 正極リード
５ 負極リード
６ ワイヤ
７ ダイボンドペースト
８ 樹脂材
９ ツェナーダイオード
２１ 反射面
２１ａ 傾斜区間
２１ｂ 湾曲区間
２１ｃ オフセット区間
２２ 素子搭載部
２３ 反射部
１０１ 発光装置
１０３ ＬＥＤチップ
２０１ 発光装置
２０２ 反射ケース
２０２ａ 開口
３０１ 発光装置
３０２ 反射ケース
３０２ａ 開口

Claims (7)

1. 開口が形成され、反射面が湾曲状とされた反射部を有するケースと、
   前記ケースの底面に形成された所定の高さの素子搭載部と、
   前記素子搭載部に搭載された発光素子を備えたことを特徴とする発光装置。
2. 開口が形成され、反射面が湾曲状とされた反射部を有するケースと、
   前記ケースの底面に形成された所定の高さの素子搭載部と、
   前記素子搭載部に搭載された発光素子と、
   前記素子搭載部の側面に一端が埋入され前記発光素子と電気的に接続されるリードと、を備えたことを特徴とする発光装置。
3. 前記反射面は、前記底面側の区間が湾曲状に形成され、前記開口側の区間が直線状に形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記発光素子の発光部分が、前記反射面の前記湾曲状の区間よりも、前記底面から高い位置に配置されることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
5. 前記反射面の湾曲状の区間は、前記ケースの底面に階段状に形成されたオフセット区間に続いて形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記素子搭載部の前記底面からの高さは、前記オフセット区間と同じ又は前記オフセット区間より高いことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 前記素子搭載部は、前記ケースと一体に形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の発光装置。