JP2010153472A - 発光装置、発光装置の製造方法及び光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発光状態にばらつきのある複数のＬＥＤが線状に並べられたとしても、線状の発光部が均一に発光している印象を看者に与えることのできる発光装置とその製造方法及び発光装置を備えた光源装置を提供する。
【解決手段】発光装置１において、基板６上にて線状に並べられ横方向に光を放射する複数のＬＥＤ２と、基板６上における並び方向に隣接するＬＥＤ２の間に設けられ、当該ＬＥＤ２から発せられた光を、当該ＬＥＤ２と並び方向について反対側の斜め上方へ反射する反射部３と、を備え、各ＬＥＤ２から発せられる光がよく混合されるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤが線状に並べられる発光装置とその製造方法及び発光装置を備えた光源装置に関する。

この種の光源装置として、箱形の金属製の筐体と、筐体の内部におさめられる略平板状の導光板と、筐体の側壁面に装着されたＬＥＤ基板とを備えた照明ユニットが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＬＥＤ基板は、導光板の端面に沿って配置された複数のＬＥＤと、ＬＥＤが実装されるフレキシブル基板とを含んでいる。また、照明ユニットは、さらにＬＥＤ基板と一体化することでフレキシブル基板の剛性を高めるための補強部材を備えている。特許文献１には、ＬＥＤは、発光ダイオード素子が封止樹脂内に埋め込まれて構成され、その上面から実装面に対して垂直方向に光を照射するいわゆるトップビュー方式であると記載されている。
特開２００８−９１２７５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発光装置では、各ＬＥＤが密に並べられた状態で発光することから、看者にとっては各ＬＥＤの色度、輝度等のばらつきを認識し易い。これにより、線状に並べられた複数のＬＥＤの発光状態のばらつきが大きいと、線状の発光部に明暗、色ムラ等が視認されてしまうという問題点がある。発光装置が液晶バックライトの光源装置に用いられる場合には、色ムラが表示品質に直接的に影響するため、色ムラを如何に低減させるかが重要となる。

この問題点を解消するには、発光装置に用いられる各ＬＥＤの製造時に、各ＬＥＤの上記ばらつきを小さくすることが考えられるが、これでは各ＬＥＤの製造コストが嵩んでしまう。また、上記ばらつきを許容して多数のＬＥＤを製造しておき、この中から発光状態のばらつきが小さいＬＥＤを選定して発光装置に用いることも考えられるが、ＬＥＤの選定作業が面倒であるし、歩留まりが悪くなるのでこの場合でも製造コストが嵩んでしまう。

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、発光状態にばらつきのある複数のＬＥＤが線状に並べられたとしても、線状の発光部が均一に発光している印象を看者に与えることのできる発光装置とその製造方法及び発光装置を備えた光源装置を提供することにある。

本発明によれば、基板と、前記基板の表面に線状に並べられ、横方向に光を放射する複数のＬＥＤと、前記基板の表面における並び方向に隣接するＬＥＤの間に設けられ、当該ＬＥＤから発せられた光を、当該ＬＥＤと並び方向について反対側の斜め上方へ反射する反射部と、前記基板の端部に接続され、線状に並べられた前記複数のＬＥＤを幅方向外側から覆う壁部と、を備えた発光装置が提供される。

また、本発明によれば、上記発光装置を製造するにあたり、前記壁部は樹脂からなり、前記壁部を前記基板をインサート品としたインサート成形により形成する発光装置の製造方法が提供される。

上記発光装置の製造方法において、前記反射部は樹脂からなり、前記反射部を前記壁部とともにインサート成形により形成してもよい。

上記発光装置の製造方法において、前記基板の裏面における前記反射部の反対側には裏面側樹脂部が形成され、前記基板は、前記反射部の下側に切欠部を有し、前記反射部を、前記裏面側樹脂部と前記切欠部を通じて連続的にインサート成形により形成してもよい。

また、本発明によれば、上記製造方法によって製造された発光装置と、前記発光装置から発せられる光が入射する導光板と、を備えた光源装置が提供される。

本発明によれば、発光状態にばらつきのある複数のＬＥＤが線状に並べられたとしても、線状の発光部が均一に発光している印象を看者に与えることができる。

図１から図５は本発明の第１の実施形態を示し、図１は光源装置の外観斜視説明図である。
図１に示すように、光源装置５１は、線状光源としての発光装置１と、発光装置１から発せられた光が端面に入射される導光板５０と、を備えている。発光装置１は、線状に並べられた複数のＬＥＤ２と、隣接するＬＥＤ２の間に設けられた反射部３と、各ＬＥＤ２を両方の幅方向外側から覆う一対の長尺壁部４と、各ＬＥＤ２を並び方向外側から覆う一対の短尺壁部５と、を備えている。発光装置１は、各反射部３、各長尺壁部４及び各短尺壁部５を含む箱体７と、各ＬＥＤ２の並び方向へ延びる基板６と、を備えている。

箱体７は、反射率の良好な材料からなり、例えばナイロン等の白色樹脂からなり一体に成形されている。尚、各反射部３、各反射部３、各長尺壁部４及び各短尺壁部５は、必ずしも一体に成形される必要はなく、別個に成形することも可能である。箱体７を白色樹脂としたことにより、表面に入射する光は拡散反射される。

図２は、発光装置の平面説明図である。
図２に示すように、各長尺壁部４は、各ＬＥＤ２と対向する面に、各ＬＥＤ２側へ突出する突出面１４を有している。突出面１４は、各ＬＥＤ２ごとに当該ＬＥＤ２の近傍に設けられ、側面視にて各ＬＥＤ２の中心について対称に形成される。各突出面１４は、各ＬＥＤ２から長尺壁部４側へ放射された光を反射部３の方向へ反射する。

また、基板６は、各ＬＥＤ２の並び方向へ延びる板状に形成される。基板６は、金属をベースとし、各ＬＥＤ２へ電力を供給するための回路パターンを有している。基板６に用いる金属は、放熱性の観点からはアルミニウムが好ましい。基板６の回路パターンは、各ＬＥＤ２が直列に接続されるように形成されている。また、基板６は、反射部３の下側に切欠部６１を有している。本実施形態においては、切欠部６１は、基板６の幅方向外側を、平面視にて半楕円状に切り欠いた形状を呈している。

図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
図３に示すように、各反射部３は、基板６の上面（表面）に突出形成され、その上面にて隣接するＬＥＤ２から放射された光を反射する。各反射部３の上面は、各ＬＥＤ２の並び方向について対称に形成され、隣接する各ＬＥＤ２から離隔するにつれて上方へ傾斜する一対の傾斜面１２を有し、各傾斜面１２の会合部が基板６に対する最高部１３となっている。

本実施形態においては、各傾斜面１２は、側面視にて、上方へ向かって凸となるよう湾曲して形成されている。ここで、各傾斜面１２は、側面視にて、上方へ向かって凹となるよう湾曲して形成されていてもよいし、直線状に形成されていてもよい。各反射部３は、隣接するＬＥＤ２から発せられた光を、当該ＬＥＤ２と並び方向について反対側の斜め上方へ反射する。これにより、各ＬＥＤ２から横方向に出射された光は、基板６から離れる方向へ反射される。本実施形態においては、傾斜面１２が上方へ向かって凸となるよう湾曲しているので、反射部３により各ＬＥＤ２から入射する光を拡散させることができる。尚、各傾斜面１２が上方へ向かって凹となるよう湾曲している場合は、各ＬＥＤ２から入射する光を集光して指向性を高めることができ、導光板５０等への入射効率を向上させることができる。

各長尺壁部４は、基板６の幅方向外縁にて上下へ延びる板状に形成される。また、各長尺壁部４は、基板６からの高さが各ＬＥＤ２及び各反射部３と同じとなっている。尚、各長尺壁部４は、各ＬＥＤ２及び各反射部３より高く形成してもよいことは勿論である。

各短尺壁部５は、基板６の長手方向外縁にて上下へ延びる。基板６の長手方向端部は、各短尺壁部５に埋没している。本実施形態においては、並び方向端部に位置するＬＥＤ２から放射された光を反射するため、各短尺壁部５の長手方向内側には、各反射部３と同様の傾斜面１２が形成されている。

図４は図２のＢ−Ｂ断面図である。
図４に示すように、基板６の幅方向端部は、各長尺壁部４に埋没している。また、基板６は、反射部３の形成部位とＬＥＤ２の搭載部位を除いては、表面及び裏面が露出している。

図５は図２のＣ−Ｃ断面図である。
図５に示すように、基板６の裏面における反射部３の反対側には裏面側樹脂部８が形成されている。裏面側樹脂部８は、切欠部６１を通じて反射部３と連続的に形成され、反射部３及び長尺壁部４と一体に成形される。

図６は、ＬＥＤの断面説明図である。
図６に示すように、ＬＥＤ２は、所定波長の光を発するＬＥＤ素子２１と、ＬＥＤ素子２１が搭載される搭載基板２２と、ＬＥＤ素子２１を封止する封止部２３と、を有している。各ＬＥＤ２は、横方向に白色光を放射する。ここでいう横方向とは、基板６の表面に対して平行な方向をいう。

本実施形態においては、ＬＥＤ素子２１は、青色光を発し、封止部２３に含有される図示しない黄色蛍光体を励起する。これにより、封止部２３からは、青色光と黄色光が混合された白色光が放射される。本実施形態においては、封止部２３が上方へ向かって窄む形状を呈している。

また、各ＬＥＤ２は、色度に基づいてランク付けされており、並び方向に隣接するＬＥＤ２同士は、同じランクとならないように設定されている。ランク付けの方法は任意であるが、本実施形態においては、図７に示すようにｘｙ色度座標を複数の領域に分割しておき、製造後のＬＥＤ２の色度を測定し、当該ＬＥＤ２の色度がいずれかの領域に属するかでランク付けされる。図７においては、ｘｙ色度座標が等色温度線と等偏差線により複数の領域に分割され、ｘｙ色度座標において黒体放射軌跡７０が通る中心領域７１に属するランクのＬＥＤ２と、中心領域７１と色温度が等しく上側に隣接する上側領域７２に属するランクのＬＥＤ２と、中心領域７１と色温度が等しく下側に隣接する下側領域７３に属するランクのＬＥＤ２と、が同じ発光装置１に用いられる。尚、中心領域７１は、黒体放射軌跡７０が通るよう設定してもよいし、通らないよう設定してもよい。このように、各ＬＥＤ２のランクはばらついているものの、各ＬＥＤ２の光がよく混合されるため、発光装置１全体としては、各領域の平均的な光が放射されることとなる。

また、封止部２３は、ＬＥＤ素子２１から発せられた光を図６中の矢印に示すように横方向に反射させる切欠反射面２４を上部に有している。本実施形態においては、切欠反射面２４は、ＬＥＤ素子２１の発光面の中心を通る軸を中心として、逆円錐状に切り欠かれて形成されている。これにより、ＬＥＤ２の真上には、直接的に光が入射しない領域８０が、上記軸を中心とした所定の角度範囲で存在する。尚、ＬＥＤ素子２１から斜め上方へ出射して、封止部２３における上部外側の曲面部分へ入射する光は、封止部２３と空気との界面にて屈折した後、封止部２３から斜め上方へ放射される。このＬＥＤ２は、表面実装型であり、ＬＥＤ素子２１を封止する際に圧縮成形法が用いられ、切欠反射面２４ａの成形性が良好で、的確な光学制御が可能となっている。

以上のように構成された発光装置１を製造するにあたっては、基板６をインサート品として、箱体７はインサート成形により形成される。本実施形態においては、反射部３、長尺壁部４、短尺壁部５及び裏面樹脂部８が一体にインサート成形により形成される。箱体７を形成した後、基板６に各ＬＥＤ２が搭載される。

このように、インサート成形を利用して発光装置１を簡単容易に製造することにより、製造コストを低減することができる。本実施形態においては、反射部３と裏面樹脂部８が基板６の表裏に形成されるので、成形時に基板６により樹脂の流れが阻害されることが懸念される。しかしながら、基板６に切欠部６１を形成したことにより、成形時の樹脂の流れが良好となり、反射部３の傾斜面１２を所期の形状に成形することができる。また、成形後においては、箱体７が基板６の切欠部６１に食い込むことにより、外力等による基板６の箱体７からの離脱が防止される。

以上のように構成された発光装置１によれば、基板６のアノード電極及びカソード電極に電圧を印加すると、各ＬＥＤ２から横方向へ光が発せられる。各ＬＥＤ２から横方向に発せられた光のうち、反射部３へ入射するものについては、反射部３の傾斜面１２にて当該ＬＥＤ２から遠ざかりつつ導光板５０へ入射する方向へ反射される。これにより、各ＬＥＤ２から発せられた光は、ＬＥＤ２の直上方向には進まず、斜め上方の領域へ放射される。そして、複数のＬＥＤ２からそれぞれ斜め上方の領域へ光が進入することから、導光板５０の内部にて各ＬＥＤ２から発せられた白色光がよく混合される。尚、各ＬＥＤ２から反射部３へ入射しない光は、反射することなく斜め上方の領域へ進む。

ここで、各ＬＥＤ２は、ＬＥＤ素子２１の色度、輝度等や、蛍光体の分散状態等にばらつきがあり、同じ値の電流を流しても同様の発光状態とはならない。そして、各ＬＥＤ２が直列に接続され同じ値の電流が流れることになるから、各ＬＥＤ２は明度、色度等がばらついた状態で発光するが、各ＬＥＤ２から発せられた光がよく混合されることから、導光板５０を全体的に均一な白色光で発光させることができる。すなわち、前述のランクが異なる複数のＬＥＤ２が線状に並べられていても、線状の発光部が均一に発光している印象を看者に与えることができる。尚、導光板５０が存在しない状態では、発光装置１は所定の照射領域を均一な白色光で照射することになる。

従って、発光装置１に用いられる各ＬＥＤ２の製造時に、各ＬＥＤ２の色度等のばらつきを小さくする必要はないし、同じランクのＬＥＤ２を選定することなく、異なるランクのＬＥＤ２を混ぜたとしても均一な発光状態が実現され、製造コストを飛躍的に低減することができる。

また、本実施形態においては、反射部３の傾斜面１２は、上方へ向かって凸となるよう湾曲して形成されているので、各ＬＥＤ２から入射する光を比較的広範囲に拡げることができる。従って、各ＬＥＤ２から発せられる光の混合をより効率的に行うことができる。

ここで、各ＬＥＤ２から横方向に発せられた光のうち、長尺壁部４の突出面１４へ入射するものについては、突出面１４にて反射部３へ直接的に向かう方向へ反射される。これにより、反射部３へ入射する光量を増大させることができるし、長尺壁部４にて反射して反射部３へ入射する光については、長尺壁部４における反射回数を減らして光の減衰を抑制することができる。

また、本実施形態においては、反射部３及び長尺壁部４が白色樹脂であり、入射する光を拡散反射させることから、色ムラの低減をより効果的に行うことができる。

また、本実施形態の発光装置１によれば、基板６から突出する反射部３と、長尺壁部４における突出面１４の突出部分が、補強部材として機能することから、箱体７の強度を向上することができる。これにより、箱体７を小型として、発光装置１の小型化を図ることができる。

また、本実施形態においては、基板６の大部分が露出しているので、使用時に各ＬＥＤ２にて生じた熱は、基板６の表面及び裏面から空気中に放散される。これにより、反射部３、長尺部材４等の白色樹脂の劣化を最小限に抑制することができ、実用に際して極めて有利である。

尚、前記実施形態においては、各ＬＥＤ２が白色光で発光するものを示したが、青色光、緑色光、赤色光等で発光するものであってもよい。また、各ＬＥＤ２が同じ色で発光する必要はなく、例えば、青色光を発するＬＥＤ２と、黄色光を発するＬＥＤ２とを並び方向に互いに違いに設け、発光装置１から出射された青色光と黄色光が混合されて白色光となるようにしてもよい。さらには、青色光、緑色光及び赤色光を発するＬＥＤ２を別個に設けて、発光装置１から出射された青色光、緑色光及び赤色光が混合された白色光となるようにしてもよい。

また、前記実施形態においては、各長尺壁部４の高さが各反射部３と同じものを示したが、例えば図８に示すように、各長尺壁部４の高さを各反射部３よりも高くして、発光装置１における各ＬＥＤ２及び各反射部３の上方に、各ＬＥＤ２の光が混合する混合空間６０を形成してもよい。これにより、発光装置１から出射される光を、混合空間６０にて予め混合された状態とすることができる。

また、前記実施形態においては、反射部３が白色樹脂からなるものを示したが、例えば図８に示すように、基板６により反射部３を形成してもよい。この場合、反射部３の裏面側の裏面側樹脂部８は不要である。図８の発光装置１では、基板６の一部を上方へ突出させて反射部３とし、反射部３の傾斜面１２が上方へ向かって凹となるよう湾曲している。

また、前記実施形態においては、各ＬＥＤ２の封止部２３が上方へ向かって窄むものを示したが、例えば図９に示すように、封止部２３が上下方向について一定の外形のＬＥＤ２を用いてもよい。図９のＬＥＤ２では、図５のＬＥＤ２と比較して横方向へ出射される光の量が多くなる。さらに、前記実施形態においては、表面実装型のＬＥＤ２を用いたものを示したが、例えば砲弾型のＬＥＤとしてもよいことは勿論である。要は、ＬＥＤが基体上にて線状に並べられ、ＬＥＤが横方向に光を放射すればよい。

また、前記実施形態においては、各ＬＥＤ２が一列に並べられた状態を示したが、線状に並べられる各ＬＥＤ２の列の数は任意である。また、各ＬＥＤ２が直線状に並べられたものを示したが、例えば曲線状に並べられていてもよい。

また、前記実施形態においては、発光装置１から発せられた光が導光板５０へ入射されるものを示したが、導光板５０に入射させずに用いても、発光装置１から発せられた光はよく混合される。また、長尺壁部４は、線状に並べられるＬＥＤ２の少なくとも一方の幅方向外側に設けられていればよい。

図１０及び図１１は本発明の第２の実施形態を示し、図１０は光源装置の外観斜視説明図である。
図１０に示すように、光源装置１５１は、線状光源としての発光装置１０１と、円筒状の透明部材１５０と、を備え、発光装置１０１から発せられる光を透明部材１５０を介して放射する。発光装置１０１は、２列の線状に並べられた複数の表面実装型のＬＥＤ２と、各列の並び方向に隣接するＬＥＤ２の間に設けられた反射部１０３と、２列に並べられた各ＬＥＤ２を幅方向外側から覆う一対の長尺壁部１０４と、各ＬＥＤ２を並び方向外側から覆う一対の短尺壁部１０５と、を備えている。発光装置１０１は、各反射部１０３、各長尺壁部１０４及び各短尺壁部１０５を含む箱体１０７と、各ＬＥＤ２の並び方向へ延びる基板１０６と、を備えている。箱体１０７は、インサート成形により成形されている。

また、発光装置１０１は、装置の長手方向端部に一対の端子部１０９を備え、各端子部１０９を通じて基板１０６の回路パターンに電流を流することにより、各ＬＥＤ２が発光するようになっている。発光装置１０１は、透明部材１５０とともに、従来公知の蛍光灯と同様の外形を呈し、各端子部１０９は従来公知の蛍光灯と同じである。すなわち、この発光装置１０１は、従来公知の蛍光灯の代替の光源として使用することができる。

図１１は、発光装置の模式正面断面図である。
図１１に示すように、透部材１５０の内面には、入射する光を拡散させる拡散フィルム２００が設けられている。発光装置１０１は、基板１０６が上側、各ＬＥＤ２が下側となるように配置され、発光装置１０１から下方へ光が発せられる。各ＬＥＤ２から発せられた光は、透明部材１５０の内部にて互いによく混合された後、拡散フィルム２００でさらに拡散される。この光源装置１５０によれば、発光装置１０１を用いて室内等の照明を行うことができる。

尚、第２の実施形態においては、透明部材１５０が円筒状のものを示したが、例えば、透明部材１５０は半円筒状や角筒状であってもよく、さらには透明部材１５０を設けない構成としてもよいし、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。

図１は、本発明の第１の実施形態を示す光源装置の外観斜視説明図である。 図２は、発光装置の平面説明図である。 図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。 図４は、図２のＢ−Ｂ断面図である。 図５は、図２のＣ−Ｃ断面図である。 図６は、ＬＥＤの断面説明図である。 図７は、ｘｙ色度座標の所定領域を分割した状態を示す説明図である。 図８は、変形例を示す発光装置の縦断面図である。 図９は、変形例を示すＬＥＤの断面説明図である。 図１０は、本発明の第２の実施形態を示す光源装置の外観斜視説明図である。 図１１は、発光装置の模式正面断面図である。

符号の説明

１…発光装置、２…ＬＥＤ、３…反射部、４…長尺壁部、５…短尺壁部、６…基板、７…箱体、１２…傾斜面、１３…最高部、１４…突出面、２１…ＬＥＤ素子、２２…搭載基板、２３…封止部、２４…切欠反射面、５０…導光板、５１…光源装置、６１…切欠部、７０…黒体放射軌跡、７１…中心領域、７２…上側領域、７３…下側領域、８０…領域、１０１…発光装置、１０３…反射部、１０４…長尺壁部、１０５…短尺壁部、１０６…基板、１０７…箱体、１０９…端子部、１５０…透明部材、１５１…光源装置、２００…拡散フィルム。

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の表面に線状に並べられ、横方向に光を放射する複数のＬＥＤと、
   前記基板の表面における並び方向に隣接するＬＥＤの間に設けられ、当該ＬＥＤから発せられた光を、当該ＬＥＤと並び方向について反対側の斜め上方へ反射する反射部と、
   前記基板の端部に接続され、線状に並べられた前記複数のＬＥＤを幅方向外側から覆う壁部と、を備えた発光装置。
2. 請求項１に記載の発光装置を製造するにあたり、
   前記壁部は、樹脂であり、
   前記壁部を、前記基板がインサート品とされるインサート成形により形成する発光装置の製造方法。
3. 前記反射部は、樹脂であり、
   前記反射部を、前記壁部とともにインサート成形により形成する請求項２に記載の発光装置の製造方法。
4. 前記基板の裏面における前記反射部の反対側には裏面側樹脂部が形成され、
   前記基板は、前記反射部の下側に切欠部を有し、
   前記反射部を、前記裏面側樹脂部と前記切欠部を通じて連続的にインサート成形により形成する請求項３に記載の発光装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の製造方法によって製造された発光装置と、
   前記発光装置から発せられる光が入射する導光板と、を備えた光源装置。

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