JP2010016108A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LEDチップを使用したLEDデバイスのような発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device such as an LED device using an LED chip.
一般的なLEDデバイスは、図6に示すように、LEDチップ1と、LEDチップ1が実装された基板2と、基板2上でLEDチップ1の周囲を囲むように形成された光反射部材としてのリフレクタ3と、を備える。
As shown in FIG. 6, a general LED device includes an LED chip 1, a
このような構成のLEDデバイスにおいては、LEDチップ1の発光色を所望の色に変換する場合、リフレクタ3の内側に充填されてLEDチップ1を封止する封止材4の中に蛍光部材を含有する方法が採られている。 In the LED device having such a configuration, when the light emission color of the LED chip 1 is converted to a desired color, a fluorescent member is filled in the sealing material 4 that is filled inside the reflector 3 and seals the LED chip 1. The method of containing is taken.
この場合、LEDチップ1から出る光が図7に示されるようなお椀形の配光をなすとき、蛍光部材に吸収される励起光の強さが均一となって、演色性の高いLEDデバイスが得られる。 In this case, when the light emitted from the LED chip 1 has a bowl-shaped light distribution as shown in FIG. 7, the intensity of the excitation light absorbed by the fluorescent member becomes uniform, and an LED device with high color rendering properties is obtained. can get.
図7のような配光分布は、透明体であるサファイヤ基板上に発光層を形成してなる一般的なLEDチップに多く見られる。 A light distribution as shown in FIG. 7 is often seen in a general LED chip in which a light emitting layer is formed on a transparent sapphire substrate.
しかし近年、LEDチップからの光の取り出し効率を向上させるためにLEDチップ上面にテクスチャパターン等の加工を施す場合がある。この場合のLEDチップの多くは、図8に示すように直上に最も強く光が出る配光となる。 However, in recent years, a texture pattern or the like is sometimes applied to the upper surface of the LED chip in order to improve the light extraction efficiency from the LED chip. Many of the LED chips in this case have a light distribution in which light is emitted most directly above as shown in FIG.
図6の構造において白色発光のLEDデバイスを製造するのには、例えば青色発光のLEDチップ1が用いられ、青色光を励起光とする蛍光部材が含有された封止材4が使用される。この例でLEDチップ1が図8の配光を示すものであると、LEDチップ1の直上方向Pでは励起光が強い為に青色が強く、斜め方向Qでは蛍光部材による発光色(黄色)が強く出てしまう。つまり、一定した演色を得ることが出来ない。 In order to manufacture a white light emitting LED device in the structure of FIG. 6, for example, a blue light emitting LED chip 1 is used, and a sealing material 4 containing a fluorescent member that uses blue light as excitation light is used. In this example, if the LED chip 1 has the light distribution shown in FIG. 8, the excitation light is strong in the direction P directly above the LED chip 1 and the blue color is strong. In the diagonal direction Q, the emission color (yellow) by the fluorescent member is It comes out strongly. In other words, a constant color rendering cannot be obtained.
また、照明用途に使用されるハイパワーLEDデバイスは点光源である為、図8の配光を示すLEDチップを使用すると、LEDチップ直上の輝度が高く、直視すると非常に眩しく感じられた。 Moreover, since the high power LED device used for the illumination application is a point light source, when the LED chip showing the light distribution in FIG. 8 is used, the brightness directly above the LED chip is high, and it was felt very dazzling when viewed directly.
そこで、配光が広がるようLEDチップの上面上方に拡散板を取り付ける手法(図9)やレンズを取り付ける手法(図10)を講じて、眩しさを軽減する必要があった。 Therefore, it has been necessary to reduce glare by applying a method of attaching a diffusion plate above the upper surface of the LED chip (FIG. 9) or a method of attaching a lens (FIG. 10) so that the light distribution spreads.
しかしその場合、LEDチップから出た光のすべてをLEDデバイスの出射光として使用することは出来ず、その結果発光効率の高いLEDチップを使用しても効率を低減させてしまっていた。 However, in that case, not all of the light emitted from the LED chip could be used as the emitted light of the LED device, and as a result, even if an LED chip with high luminous efficiency was used, the efficiency was reduced.
なお、LEDチップの直上方向に向かう光を側方へ反射する技術が特許文献1に開示されているが、上記のような発光色のむらや、眩しさを解消させるものではない。
本発明の目的は、上記背景技術が有する課題を解消できる発光装置を提供することにある。その目的の一例は、直上方向へ出る光が最も強いLEDチップを使用しても、発光色のむらや、眩しさを低減することである。 The objective of this invention is providing the light-emitting device which can eliminate the subject which the said background art has. An example of the purpose is to reduce unevenness in color and glare even when using an LED chip that emits light most directly upward.
上記課題を解決すべく、本発明の一態様の発光装置は、基板と、該基板に実装された発光素子と、反射部材と、色変換部材とを備える。反射部材は発光素子の上方に配置されている。そして、色変換部材は、発光素子からの直接光と前記反射部材からの反射光とが入射する位置に配置されていて、発光素子の発光光と異なる色の光に変換する。 In order to solve the above problems, a light-emitting device of one embodiment of the present invention includes a substrate, a light-emitting element mounted on the substrate, a reflective member, and a color conversion member. The reflecting member is disposed above the light emitting element. The color conversion member is disposed at a position where the direct light from the light emitting element and the reflected light from the reflection member are incident, and converts the light into a light having a different color from the light emitted from the light emitting element.
本発明によれば、発光装置から出射される光の色むらや、眩しさを低減することが可能である。 According to the present invention, it is possible to reduce color unevenness and glare of light emitted from a light emitting device.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1の(A)は本発明の第一の実施形態による発光装置の上面図、(B)は(A)のX−X’線に沿った断面図を示している。 1A is a top view of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line X-X ′ in FIG.
この図に示すように、本実施形態のLEDデバイス10は、LEDチップ11と、LEDチップ11が実装された基板12と、基板12上でLEDチップ11の側部を囲むように形成された枠状の色変換部材13と、LEDチップ11の上方に配置された反射部材14と、を備える。
As shown in this figure, the
基板12は、ベース板15と、ベース板15に積層された絶縁層16及び17と、を含む構成である。
The
ベース板15の材料としては、金属やセラミック、熱変形しにくいプラスチック等が採用される。特に発光装置をハイパワーLEDデバイスとして設計する場合は点灯時に発生する自己発熱を放熱するために、AlやCu、アルミナなどの熱伝導率の比較的高い材料が好ましい。一方、絶縁層16の材料としてはガラスエポキシ基板が採用される。また、絶縁層17の材料としては、熱伝導率の比較的高く且つ絶縁性を有するAlNが採用されている。
As the material of the
絶縁層16はベース板15に接着されており、ベース板15の外形に合わせた形状を持ち、かつ、中央にLEDチップ11の外周より大きい矩形の窓孔16aを有する。そして、ベース板15における窓孔17aの内側の面に、絶縁層17が絶縁層16と隙間をもって配置されている。
The
絶縁層16及び17の、ベース板15とは反対側の面には、LEDチップ11と電気的に接続される配線パターン19が設けられている。そして絶縁層16上の配線パターン19はその両端を除いてレジストで被覆され保護されている。
A
絶縁層17上面にはLEDチップ11が実装されている。そして、LEDチップ11の表面電極と絶縁層16上の配線パターン19とが、さらには、LEDチップ11の裏面電極に繋がる絶縁層17上の配線パターンと絶縁層16上の配線パターン19とが、AuやAl等の導線であるボンディングワイヤ22で電気的に接続されている。
The
さらに、枠状の色変換部材13は、配線パターン19とボンディングワイヤ22の接続部分の外側にてLEDチップ11の側部を囲むように基板12上に形成されている。本実施形態では色変換部材13の形状は、LEDチップ11の発光中心周りに形成された中空の円柱(円筒形)である。
Further, the frame-shaped
色変換部材13は、LEDチップ11から出射された光を、その光と異なる波長(色)に変換する部材である。例えば、青色LEDの発光を吸収して黄色系の発光に変換する蛍光体を透明樹脂に分散し、該樹脂を所望の形状に成型することにより、色変換部材13は形成される。この例では、LEDチップ11から出射された青色光の一部が色変換部材13中の蛍光体により黄色光に変換され、当該黄色光と、変換されずに色変換部材13を通過する青色光とが混合されることにより、出射光が白色光となる。
The
さらに、反射部材14がLEDチップ11の上方に配置され、かつ、色変換部材13の開口を塞ぐように該開口の縁に接している。反射部材14で閉じられた色変換部材13の内側の空間には、光透過性に優れた透明な封止材23が充填されている。これによってLEDチップ11及びボンディングワイヤ22が封止材23中に封じ込まれている。
Further, the reflecting
封止材23としてはエポキシ系樹脂やシリコーン系樹脂などが使用される。また、反射部材14の材料としては、白色樹脂材料や、白色塗料が塗られた反射面を有する金属材料などが使用される。
As the
反射部材14のLEDチップ11に対向する側は逆円錐形状に形成され、その反対側は平面形状に形成されている。その反射部材の逆円錐形状の頂点は、色変換部材13の中心、並びにLEDチップ11の発光中心と一致している。色変換部材13はLEDチップ11からの直接光と反射部材14からの反射光とが入射する位置に設けられている。
The side of the reflecting
このような反射部材14により、LEDチップ11から出射された光のうち最も強い直上方向への光を側方の色変換部材13に分散させることが可能となる。その結果、レンズや分散板などを使用することなく、図2のような広い配光特性を持ったLEDデバイス10が得られる。尚、図2中の矢印及びその長さは出射光の方向及びその強さを表している。
By such a reflecting
上記構成のLEDデバイス10では、LEDチップ11の直上方向への光を側方の色変換部材13に入射させることにより、LEDチップ11から出た発色光が、その光と異なる波長(色)に変換され、当該波長の光が色変換部材13から拡散光として出射される。そのため、LEDデバイスの光出射側における出射光の色むらが低減する。そのうえ、LEDチップ直上の輝度が抑えられ、眩しさが解消される。
In the
さらに、LEDチップ11からの光は反射部材14で反射されても色変換部材13を経てから出射されるため、LEDデバイス10から出射される全光束の大きな低減が避けられる。
Further, even if the light from the
(その他の実施形態)
本発明は、図1に示した形状に限られない。すなわち、LEDデバイス10から出射される光の演色性が上がるよう、LEDチップ11が持っている配光特性に合わせて、色変換部材13や反射部材14の形状を変更することが好ましい。以下、その変更例を図3〜図5に示す。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the shape shown in FIG. That is, it is preferable to change the shapes of the
図3は本発明の第二の実施形態による発光装置の縦断面図である。この図に示される形態は、円筒形の色変換部材13の高さ(基板12の一面と直角な方向の厚さ)を第一の実施形態のそれよりも大きくし、それに応じて、反射部材14の逆円錐形状の高さも大きくしたものである。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a light emitting device according to the second embodiment of the present invention. In the form shown in this figure, the height of the cylindrical color conversion member 13 (thickness in a direction perpendicular to one surface of the substrate 12) is made larger than that of the first embodiment, and accordingly, the reflection member The height of the inverted cone shape of 14 is also increased.
図4は本発明の第三の実施形態による発光装置の縦断面図である。この図に示される形態は、第一の実施形態のような円筒形の色変換部材13の形状をテーパー筒状に替えたものである。具体的には、円筒状の色変換部材13の外径が基板12から離れる方向に伴って小さくなるように、色変換部材13の側面が傾斜している。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a light emitting device according to the third embodiment of the present invention. In the form shown in this figure, the shape of the cylindrical
図5は本発明の第四の実施形態による発光装置の上面図である。この図に示される形態は、第一の実施形態のような円筒形の色変換部材13の形状を角筒形に替え、それに応じて、反射部材14のLEDチップ11に対向する側の形状を角錐形状に替えたものである。例えば、図5のように、色変換部材13は上面から見た形が四角の筒形に形成されている。そして、反射部材14は四角錐の形に形成され、かつ、その四角錐の四つの側面の各々が色変換部材13の各側面に対向している。勿論、これ以外の形であっても本発明は構わない。
FIG. 5 is a top view of a light emitting device according to a fourth embodiment of the present invention. In the form shown in this figure, the shape of the cylindrical
なお、以上説明した各実施形態における形を適宜組み合わせて創作される発光装置も本発明に含まれる。また、そのような発光装置を複数個使用した発光モジュールや、発光装置又は発光モジュールを具備する照明装置も本発明に含まれる。 Note that a light-emitting device created by appropriately combining the shapes in the embodiments described above is also included in the present invention. In addition, a light emitting module using a plurality of such light emitting devices, and a light emitting device or a lighting device including the light emitting module are also included in the present invention.
10 LEDデバイス
11 LEDチップ
12 基板
13 色変換部材
14 反射部材
15 ベース板
16、17 絶縁層
16a 窓孔
19 配線パターン
22 ボンディングワイヤ
23 封止材
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記発光素子の上方に配置された反射部材と、
前記発光素子からの直接光と前記反射部材からの反射光とが入射する位置に配置され、前記発光素子の発光光と異なる色の光に変換する色変換部材と、
をさらに備えたことを特徴とする発光装置。 In a light emitting device including a substrate and a light emitting element mounted on the substrate,
A reflective member disposed above the light emitting element;
A color conversion member that is disposed at a position where the direct light from the light emitting element and the reflected light from the reflecting member are incident, and converts the light into a color different from the light emitted from the light emitting element;
A light emitting device further comprising:
前記反射部材が、該筒形状の色変換部材の開口を塞ぐように配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の発光装置。 The color conversion member is formed in a cylindrical shape,
The light emitting device according to claim 1, wherein the reflecting member is disposed so as to close an opening of the cylindrical color conversion member.
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