JP2010141058A

JP2010141058A - 発光装置

Info

Publication number: JP2010141058A
Application number: JP2008315057A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kokubu; 英樹國分; Toshimasa Hayashi; 稔真林
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2010-06-24

Abstract

【課題】側面発光型の発光装置において、光の利用率が向上し、かつワイヤボンディングが容易である構成を提供すること。
【解決手段】発光素子と、前記発光素子を内包する凹部を有するパッケージであって、該凹部の底面に前記発光素子が配置され、該凹部の内壁面がリフレクタとなるパッケージと、を備え、前記パッケージの長手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を長手軸線とし、前記パッケージの短手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を短手軸線としたとき、前記内壁面の内、前記長手軸線に沿う長手側壁面と前記底面とのなす角が、前記短手軸線に近い領域ほど小さくなるとともに、前記長手側壁面と前記底面との境界が、前記短手軸線に近い領域ほど前記発光素子から離れる、発光装置とする。
【選択図】図２

Description

本発明は表面実装型の発光装置に関する。

発光素子を樹脂パッケージ内に収納し、当該パッケージの内壁面をリフレクタとして利用して配光制御を行う発光装置がある。このような発光装置はＰＣ用液晶モニタのバックライト装置の光源等に使用されつつあり、薄型化の他に長寿命化や高輝度化が求められている。このような発光装置の例が特許文献１、２に開示されている。特許文献１の構成では、リフレクタが発光素子に対して一定の角度で傾斜しており、所定の方向へ光を取り出す。特許文献２の構成では、リフレクタの一部に傾斜が緩やかな領域を設けて発光素子にリフレクタを近接させることにより、光の取り出し効率の向上を図っている。

特許第３９７２８８９０号公報特開２００７−１４２２９０号公報

通常、発光素子にリフレクタを近接させると、光の取り出し効率は向上する。そこで特許文献１及び２の構成において、リフレクタを発光素子に近接して配置すると光の取り出し効率の向上は期待できるが、リフレクタが発光素子の熱や光の影響を強く受けることになり、リフレクタが早期に劣化して発光装置の寿命が短くなる。つまり、光の取り出し効率の向上と長寿命化の両立は困難である。
そこで本発明は、表面実装型ＬＥＤランプ、特に側面発光型の表面実装型ＬＥＤランプにおいて、光の取り出し効率の向上と長寿命化の両立を図ることを目的とする。

以上の目的を達成するため、本発明は次の構成からなる。即ち、
発光素子と、
前記発光素子を内包する凹部を有するパッケージであって、該凹部の底面に前記発光装置が配置され、該凹部の内壁面がリフレクタとなるパッケージと、
を備え、
前記パッケージの長手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を長手軸線とし、前記パッケージの短手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を短手軸線としたとき、
前記内壁面の内、前記長手軸線に沿う長手側壁面と前記底面とのなす角が、前記短手軸線に近い領域ほど小さくなるとともに、
前記長手側壁面と前記底面との境界が、前記短手軸線に近い領域ほど前記発光素子から離れる、
発光装置である。

本発明の発光装置では、パッケージが有する凹部の内壁面がリフレクタとなる。当該内壁面の長手側壁面と凹部の底面とのなす角は短手軸線に近い領域ほど小さくなり、かつ長手側壁面と底面との境界は、短手軸線に近い領域ほど発光素子から離れる。これにより、発光素子の近傍領域では長手側壁面が底面に対して急峻な面となるとともに、発光素子から離れる。これにより、長手側壁面が発光素子の熱等の影響を受けにくくなり、その劣化を防止できる。同時に、発光素子の近傍領域において長手側壁面の面積の増大が図れ光の取り出し効率が向上する。一方、発光素子から離れた領域では、発光素子の近傍に比べて、長手側壁面と底面とのなす角が大きいため、長手側壁面はより発光面側に面した斜面となって光の取り出しに適した面となる。さらに、長手側壁面の面積が広くなるため、光の取り出し効率が向上する。以上の作用が奏される結果、劣化防止による長寿命化と、光の取り出し効率の向上による高輝度化の両立を達成できる。一方、長手側壁面と底面とのなす角及び長手側壁面と底面との境界はともに連続的に変化する。これにより、出射光は輝度ムラの少ない高品質な光となる。

本発明の発光装置における発光素子としてＬＥＤチップが好ましい。ＬＥＤチップを用いれば装置を小型に構成することができるため、発光装置の小型化に寄与する。特に側面発光型の発光装置であって、携帯電話などの小型ディスプレイ等に利用する場合には、小型化は重要である。発光素子はリード部材のマウント部にマウントされ、後述のパッケージに形成された凹部の底面に配置される。凹部内には封止部材が充填される。ＬＥＤチップの発光色は特に限定されない。また、ＬＥＤチップの光で励起して蛍光を発する蛍光材を封止部材に含有させて、ＬＥＤチップ本来の発光色と異なる色の光が出射するようにしても良い。

パッケージは凹部を備える。凹部の形状は、発光装置の発光面側に開口した形状であって、例えば、平面視略で長方形、楕円形状などとすることができる。具体的には、凹部の形状は発光装置の長手方向に沿う横長のカップ状とすることができる。凹部の底面には発光素子が配置される。例えば、発光素子が設けられるリードのマウント部を凹部の底面の一部から露出させることにより、凹部の底面に発光素子を配置することができる。また、発光素子とワイヤボンディングされるボンディング部を凹部の底面から露出させても良い。凹部の内壁面は発光素子を周方向に囲繞することとなる。凹部の底面からリード部材のマウント部とボンディング部が露出している場合は、内壁面はマウント部とボンディング部とを一括して囲繞する。パッケージは白色樹脂等で形成され、凹部の内壁面はリフレクタとなる。なお、凹部の内壁面にめっきにより金属層を設けて光反射性を向上させることもできる。

パッケージの長手方向に平行で、発光素子の中心を通る線を長手軸線とし、パッケージの短手方向に平行で、発光素子の中心を通る線を短手軸線としたとき、凹部の内壁面は大別して、パッケージの長手軸線に沿う長手側壁面と、パッケージの短手軸線に沿う短手側壁面とからなる。凹部の形状が略長方形である場合には、長辺に相当する壁面が長手側壁面となる。長手側壁面と凹部の底面とのなす角は、短手軸線に近い領域ほど小さくなる。これにより、長手側壁面は短手軸線に近づくほど急峻となる。さらに、長手側壁面が短手軸線に近づくほど、長手側壁面と凹部の底面との境界が長手軸線から離れる。
以下、この発明の実施の形態につき図例を参照しながら説明をする。

図１は発光装置１の六面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）は背面図である。図２は図１（Ｃ）の透過図、図３は図１（Ｃ）におけるI-I線断面図、図４は図１（Ｃ）におけるII-II線断面図、図５は図１（Ｃ）におけるIII-III線断面図である。
図１（Ａ）に示すように、発光装置１は反射ケース１１と端子保持部２０とからなるパッケージ１０を備える。発光装置１の正面は発光面１２となる（図１（Ｃ）参照）。符号１９はパッケージの長手方向に平行で、かつＬＥＤチップ６０の中心６１を通る長手軸線を示す。符号５０はパッケージの短手方向に平行で、かつＬＥＤチップ６０の中心６１を通る短手軸線を示す。発光面１２の形状は略長方形であって、その長辺１２ａは長手軸線１９に平行となっている。

図３に示すように、反射ケース１１は横長なカップ形状であり、発光面１２側に開口する凹部１３を備える。凹部１３の底面１３ａの中央領域には発光素子マウント部１４が配置され、その長手方向の両端側にはボンディング部１５が配置されている。凹部１３の内壁面は上側壁面１６と下側壁面１７とからなる長手側壁面と、短手側壁面１８とを備える。なお、本明細書では、発光装置１を実装する際に、実装基板に対向する面の側を「下側」とし、実装基板に対向する面の反対側を「上側」とする。パッケージ１０は白色樹脂製であって、上側壁面１６、下側壁面１７及び短手側壁面１８はいずれもリフレクタとなる。上側壁面１６、下側壁面１７はいずれも長手軸線１９に沿う。上側壁面１６の両端部はそれぞれ短手側壁面１８に連続している。上側壁面１６の上縁１６ａは発光面１２の上側長辺１２ａに平行である。短手軸線５０に近い領域ほど、上側壁面１６と凹部１３の底面１３ａとのなす角α（図４、図５を参照）が小さくなっている。具体的には、上側壁面１６と短手側壁面１８とが接続する部位で角αは約１２７°であり、短手軸線５０と上側壁面１６との交点において角αは約１０７°となっている。一方、上側壁面１６の下縁（即ち、上側壁面１６と底面１３ａとの境界）１６ｂは、短手軸線５０に近い領域ほど長手軸線１９から離れるように形成されている。このように、ＬＥＤチップ６０の熱や光の影響を受けやすいＬＥＤチップ６０に直近の領域Ｐａにおいて、上側壁面１６がＬＥＤチップ６０から離れているため、上側壁面１６の劣化が防止される。一方、ＬＥＤチップ６０から離れた領域では、ＬＥＤチップ６０近傍に比べて、上側壁面１６はより発光面側に面した斜面となるとともに、上側壁面１６の面積が広くなるため、光の取り出し効率が向上する。

図２に示すように、下縁１６ｂの内、ＬＥＤチップ６０に最も近い位置におけるＬＥＤチップ６０との距離をＬ_１とし、下縁１６ｂの内、ＬＥＤチップ６０に最も遠い位置におけるＬＥＤチップ６０との距離をＬ_２としたとき、Ｌ_１は約０．１１７ｍｍ、Ｌ_２は約０．４１４ｍｍであって、Ｌ_１、Ｌ_２は次の式を満たす。

このような条件を満たす上側壁面１６は、ＬＥＤチップ６０に最も近い位置においてもＬＥＤチップ６０との距離が十分確保されるため、ＬＥＤチップ６０の熱や光等による劣化が防止される。

凹部１３の下側壁面１７の中央部にＬＥＤチップ６０から離れる方向に突出しており、ＬＥＤチップ６０に対向する第１下側壁面１７１と、その両側に連続する第２下側壁面１７２とが形成されている。下側壁面１７の両側部にはＬＥＤチップ６０に対向し、短手側壁面１８に連続する第３下側壁面１７３が形成されている。上側壁面１６と同様に、第１下側壁面１７１と凹部１３の底面１３ａとのなす角β（図４を参照）は短手軸線５０に近い領域ほど大きくなっている。具体的には、第１下側壁面１７１と第２下側壁面１７２とが接続する部位で角βは約１２０°であり、短手軸線５０と第１下側壁面１７１との交点において角βは約１０７°となっている。一方、第１下側壁面１７１の下縁１７ａ（即ち、第１下側壁面１７１と底面１３ａとの境界）は、短手軸線５０に近い領域ほど長手軸線１９から離れるように形成されている。第２下側壁面１７２は短手軸線５０に平行な面となっている。また、第３下側壁面１７３と凹部１３の底面１３ａとのなす角γ（図５を参照）も短手軸線５０に近い領域ほど大きくなっている。具体的には、第３下側壁面１７３と底面１３ａとのなす角γは第３下側壁面１７３と短手側壁面１８とが接続する部位で約１２７°であり、短手軸線５０と上側壁面１６との交点において約１０７°となっている。
このように形成された下側壁面１７においても、上側壁面１６と同様に、ＬＥＤチップ６０に直近の領域Ｐｂにおいて下側壁面１７の劣化が防止されるとともに、ＬＥＤチップ６０から離れた領域で光の取り出し効率が向上する。さらに、下側壁面１７の中央部をＬＥＤチップ６０から離れる方向に突出させたことにより、その内壁（第１下側壁面１７１）とＬＥＤチップ６０とが離れているため、第１下側壁面１７１の劣化がさらに防止される。一方、短手側壁面１８は図３に示すように凹曲面となっており、受光したＬＥＤチップ６０の光を発光面側に積極的に反射する。これにより、光の取り出し効率が向上する。このように、発光装置１は劣化防止による長寿命化と、光の取り出し効率の向上による高輝度化とを両立する。なお、第１下側壁面１７１とＬＥＤチップ６０との間に十分な距離がある場合には、第１下側壁面１７１の下縁１７ａをＬＥＤチップ６０の側面６０ｂと平行に形成してもよい。

凹部１３にはシリコーン系の封止部材が充填されて封止部７０が形成され、ＬＥＤチップ６０が封止される。なお、封止部材はフェニル基、ノルボルネン骨格を有することが好ましい。上側壁面１６、下側壁面１７、短手側壁面１８は白色塗料等でコーティングしてもよい。端子保持部２０は反射ケース１１の後側へ当該反射ケース１１と一体に形成されており、全体が中実である。図１（Ｅ）に示すように、端子保持部２０は反射ケース１１の後側に当該反射ケース１１と一体に形成されており、全体が中実である。端子保持部２０の側面には２つの切り欠き２３、２４が形成されている。端子保持部２０の下面（底面側）にはその両側部から中央に向かう切り欠き２５、２６が形成されている。

端子保持部２０にはリード部材３、４がインサートされるとともに、リード部材３、４の一部が端子保持部２０の側面に沿って折りたたまれる。図６にリード部材３、４を折りたたむ前の状態における発光装置１の正面図を示す。リード部材３、４の一部は端子保持部２０にインサートされて、凹部１３の底部に露出して、発光素子マウント部１４、ボンディング部１５を形成する。リード部材３、４の内、インサートされなかった部分は端子部３０、４０となる。端子部３０、４０はそれぞれ、接続部３３、４３及び膨出部３４、４４を備える。端子部３０、４０はまず端子保持部２０の下面に沿って下側へ折り曲げられる（図１（Ｂ）、（Ｃ）を参照）。これにより、膨出部３４、４４が切り欠き２５、２６に収納される（図１（Ｅ）を参照）。さらに図１（Ｆ）に示すように、接続部３３、４３が端子保持部２０の側面に沿って折り曲げられて切欠き２３、２４内にそれぞれ収納される（図１（Ｂ）、（Ｃ）を参照）。当該接続部３３、４３はそれぞれ、端子保持部２０の両側面と略面一となる（図１（Ｃ）を参照）。

上記において、パッケージ１０はシリコーン系やナイロン等の樹脂材料やセラミックス等の無機材料を用いて形成することができる。パッケージ１０はその成形材料を白色系として材料自体に反射性能を持たせることができる。リード部材３０、４０には銅板やアルミ板を採用することできる。

ＬＥＤチップ６０には短波長の光を発光するIII族窒化物系化合物半導体発光素子などを用いる。このＬＥＤチップ６０へ適当な蛍光体を組み合わせることにより白色発光が得られる。この実施例ではＬＥＤチップとして青色発光ダイオードと青色光を吸収して黄色系の光を放出する蛍光体とを選択している。ＬＥＤチップの発光色は任意に選択することができる。また、複数のＬＥＤチップをリード部材へマウントすることもできる。なお、本実施例では上側壁面１６と下側壁面１７を平面としたがこれに限定されず、凹曲面としても良い。

本発明は、表面実装型の発光装置としてその利用が図られる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

図１は発光装置１の六面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）は背面図である。図２は図１（Ｃ）は透過図である。図３は図１（Ｃ）におけるI-I線断面図である。図４は図１（Ｃ）におけるII-II線断面図である。図５は図１（Ｃ）におけるIII-III線断面図である。図６はリード部材３、４を折りたたむ前の状態における発光装置１の正面図である。

符号の説明

１発光装置１０パッケージ
１１反射ケース
１３凹部
１４マウント部
１５ボンディング部
１６上側壁面
１７下側壁面
１８短手側壁面
１９長手軸線
２０端子保持部
３、４リード部材
３３、４３接続部
５０短手軸線
６０ＬＥＤチップ
７０封止部

Claims

発光素子と、
前記発光素子を内包する凹部を有するパッケージであって、該凹部の底面に前記発光素子が配置され、該凹部の内壁面がリフレクタとなるパッケージと、
を備え、
前記パッケージの長手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を長手軸線とし、前記パッケージの短手方向に平行で、前記発光素子の中心を通る線を短手軸線としたとき、
前記内壁面の内、前記長手軸線に沿う長手側壁面と前記底面とのなす角が、前記短手軸線に近い領域ほど小さくなるとともに、
前記長手側壁面と前記底面との境界が、前記短手軸線に近い領域ほど前記発光素子から離れる、
発光装置。
前記長手側壁面と前記底面との境界の内、前記発光素子に最も近い位置における前記発光素子との距離をＬ_１とし、
前記長手側壁面と前記底面との境界の内、前記発光素子に最も遠い位置における前記発光素子との距離をＬ_２としたとき、

を満たす、請求項１に記載の発光装置。
前記内壁面の内、前記短手軸線に沿う短手側壁面が凹曲面である、請求項１又は２に記載の発光装置。