JP2011035030A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device.
従来、発光素子から発せられる光の指向性を高めるための構成を備えた発光装置が種々提案されている。例えば、特許文献1に記載された面光源装置は、発光素子用実装基板と、発光素子用実装基板上に設けられた複数の発光素子と、発光素子用実装基板上に設けられ、各発光素子を配置する開口部を有するリフレクター枠体とを備えている。この面光源装置では、発光素子の上方(発光素子用実装基板と反対側の方向)へ光を放射することを目的としているため、発光素子の側方へ放射された光を、リフレクター枠体の開口部を形成する反射面で反射させ、発光素子の上方への指向性を高めている。 Conventionally, various light-emitting devices having a configuration for increasing the directivity of light emitted from a light-emitting element have been proposed. For example, a surface light source device described in Patent Document 1 includes a light emitting element mounting substrate, a plurality of light emitting elements provided on the light emitting element mounting substrate, and a light emitting element mounting substrate. And a reflector frame body having an opening for arranging the. This surface light source device is intended to emit light above the light emitting element (in the direction opposite to the light emitting element mounting substrate), so that the light emitted to the side of the light emitting element is reflected on the reflector frame. The light is reflected by the reflecting surface that forms the opening, thereby enhancing the directivity upward of the light emitting element.
しかしながら、特許文献1に記載の面光源装置では、リフレクター枠体の反射面による反射によってもなお、発光素子の上方から側方へ逸れる方向に伝搬する反射光が存在し、発光素子の上方への指向性の低下を招くという問題があった。 However, in the surface light source device described in Patent Document 1, there is still reflected light propagating in a direction deviating from the upper side of the light emitting element to the upper side of the light emitting element due to reflection by the reflecting surface of the reflector frame. There was a problem that the directivity was lowered.
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、発光素子から発せられる光の発光素子の上方への指向性をより向上させることができる発光装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object thereof is to provide a light-emitting device that can further improve the directivity of light emitted from a light-emitting element to the upper side of the light-emitting element.
本発明に係る発光装置は、支持部材と、前記支持部材上に配置された発光素子と、前記支持部材上で前記発光素子の側方に配置された光反射体と、前記発光素子及び前記光反射体を被覆するとともに、前記発光素子と前記光反射体との間に介在する透光部材と、を備えている。前記透光部材は、前記光反射体の上方に突出するように形成された光ガイド部を有している。前記光反射体は、前記発光素子から発せられた光を反射させて前記光ガイド部へ案内する反射面を有している。 The light emitting device according to the present invention includes a support member, a light emitting element disposed on the support member, a light reflector disposed on a side of the light emitting element on the support member, the light emitting element, and the light. And a translucent member that covers the reflector and is interposed between the light emitting element and the light reflector. The translucent member has a light guide portion formed so as to protrude above the light reflector. The light reflector has a reflecting surface that reflects the light emitted from the light emitting element and guides the light to the light guide portion.
上記のように構成された発光装置において、前記光反射体の屈折率は、前記透光部材の屈折率より小さいことが好ましい。 In the light emitting device configured as described above, it is preferable that a refractive index of the light reflector is smaller than a refractive index of the translucent member.
また、前記発光素子は、前記支持部材上に複数配置されていてもよい。 A plurality of the light emitting elements may be arranged on the support member.
また、前記光反射体は、前記発光素子を取り囲むように形成されていることが好ましい。 The light reflector is preferably formed so as to surround the light emitting element.
また、前記発光素子は、前記支持部材上に少なくとも1つの列を成して配置されており、前記光反射体は、前記発光素子の配列方向に沿って形成されていてもよい。 The light emitting elements may be arranged in at least one row on the support member, and the light reflector may be formed along an arrangement direction of the light emitting elements.
本発明に係る発光装置によれば、発光素子から発せられる光の発光素子の上方への指向性をより向上させることができる。 According to the light emitting device of the present invention, the directivity of light emitted from the light emitting element to the upper side of the light emitting element can be further improved.
以下、本発明に係る発光装置の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, an embodiment of a light emitting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る発光装置1は、平面視矩形状の支持部材3と、支持部材3上に配置された複数の発光素子5と、各発光素子5に接続された複数の電極配線7(7a〜7f)と、支持部材3上に設けられた光反射体9及び透光部材11とを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the light emitting device 1 according to the present embodiment includes a
支持部材3は、図2に示すように平板形状を有している。また、支持部材3は、電気絶縁性を有する材料で構成されており、例えば、アルミナやガラスセラミックス等のセラミックスで形成されている。
The
支持部材3と、光反射体9及び透光部材11との間には、複数(図示例では、6本)の電極配線7(7a〜7f)が形成されている。電極配線7a〜7fは、図1の上下方向に帯状に延び、図1の左右方向に互いに離間した状態で近接して配置されている。電極配線7a〜7fは、例えば、銀又は銅で形成される。また、電極配線7a〜7fは、図示しない外部の駆動回路に接続され、後述するように、発光素子5のアノード電極17とカソード電極19との間に順方向電圧を印加するようになっている。なお、後述するように、電極配線7a〜7fのうち電極配線7b,7d,7fに、各発光素子5におけるアノード電極17が接続され、電極配線7a〜7fのうち電極配線7a,7c,7eに、各発光素子5におけるカソード電極19が接続されている。
A plurality (six in the illustrated example) of electrode wirings 7 (7a to 7f) are formed between the
図1に示すように、複数の発光素子5は、5行5列のマトリクス状に配置されている。図2に示すように、各発光素子5は、サファイア等からなる透光性の結晶成長用基板13と、結晶成長用基板13上にn型半導体層15n及びp型半導体層15pを順次積層して形成された半導体積層部15と、p型半導体層15pに接続されたアノード電極17と、n型半導体層15nに接続されたカソード電極19とを備えている。
As shown in FIG. 1, the plurality of
半導体積層部15は、p型半導体層15pとn型半導体層15nとによって形成されるpn接合領域を有しており、後述するように順方向電流が供給されることによってこのpn接合領域が発光するようになっている。n型半導体層15n及びp型半導体層15pは、例えば、GaN等の半導体をエピタキシャル成長させることによって形成されている。なお、この半導体積層部15は、所望の発光波長に応じて適宜構成すればよく、例えば、GaAs,AlGaInP等のIII−V族化合物半導体によって形成してもよい。
The semiconductor stacked
各発光素子5は、いわゆるフリップチップ接続によって、電極配線7に接続されている。より詳細には、図1に示すように、左側から1列目の5個の発光素子5におけるアノード電極17とカソード電極19はそれぞれ、電極配線7bの左側の周縁部と電極配線7aの右側の周縁部に接続されている。左側から2列目の5個の発光素子5におけるアノード電極17とカソード電極19はそれぞれ、電極配線7bの右側の周縁部と電極配線7cの左側の周縁部に接続されている。左側から3列目の5個の発光素子5におけるアノード電極17とカソード電極19はそれぞれ、電極配線7dの左側の周縁部と電極配線7cの右側の周縁部に接続されている。左側から4列目の5個の発光素子5におけるアノード電極17とカソード電極19はそれぞれ、電極配線7dの右側の周縁部と電極配線7eの左側の周縁部に接続されている。左側から5列目の5個の発光素子5におけるアノード電極17とカソード電極19はそれぞれ、電極配線7fの左側の周縁部と電極配線7eの右側の周縁部に接続されている。したがって、電極配線7a〜7fのうちの隣接する2本の電極配線間に、順方向電圧を印加することにより、この2本の電極配線間に接続された各発光素子5に順方向電流を供給可能となっている。
Each
図1及び図2に示すように、光反射体9は、支持部材3との間に電極配線7a〜7fを挟み込むように支持部材3上に設けられている。図1に示すように、この光反射体9は、各発光素子5を取り囲む複数の環状部9iを有しており、この複数の環状部9iを一体的に形成して構成されている。また、光反射体9は、後述する透光部材11とは屈折率の異なる材料で形成されており、透光部材11の形成材料に応じて、例えば、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂材料や、光学ガラス等で形成することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
光反射体9の各環状部9iは、図2に示すように、発光素子5の側方に配置された反射面9aを有している。この反射面9aは、支持部材3側に向かうにつれ、各環状部9iが取り囲む各発光素子5に近づくように傾斜しており、各発光素子5から発せられた光を反射させ、後述する透光部材11の光ガイド部11aへ案内するようになっている。なお、反射面9aの傾斜角度は、後述する透光部材11の光ガイド部11aの形状や形成位置に応じて設定される。
As shown in FIG. 2, each
図1及び図2に示すように、透光部材11は、発光素子5及び光反射体9を被覆するとともに、発光素子5と光反射体9との間に介在するように支持部材3上に設けられている。この透光部材11は、光反射体9とは屈折率の異なる材料で形成されており、光反射体9の形成材料に応じて、例えば、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ポリプロピレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂等の樹脂材料や、光学ガラス等で形成することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
また、透光部材11は、光反射体9の上方に突出するように形成された光ガイド部11aを有している。光ガイド部11aは、図2に示すように上方へ突出しており、光反射体9によって光ガイド部11a内へ案内された光を上方へ伝搬させる。なお、図1では、説明の便宜上、透光部材11の光ガイド部11aを斑点模様で示し、透光部材11の光ガイド部11a以外の部分を示していない。図1に示すように、光ガイド部11aは、各発光素子5を取り囲む複数の環状体11aiを有しており、この環状体11aiを一体的に形成して構成されている。
The
以上のように構成された発光装置1は、各電極配線7a〜7fを、図示しない外部の駆動回路に接続し、電極配線7a〜7fの隣接する電極配線間に順方向電圧を印加することで、各発光素子5の半導体積層部15におけるpn接合領域に順方向電流が供給され、このpn接合領域が発光する。このpn接合領域で発生した光は、放射状に全方位に向かって放射される。したがって、図2に示すように、例えば、発光素子5のpn接合領域から上方へ放射された光Luは、結晶成長用基板13及び透光部材11を介して外部空間へ放出される。また、図2に示すように、例えば、発光素子5のpn接合領域から側方へ放射された光Ls1は、透光部材11内を伝搬し、光反射体9の反射面9aによって反射され、光ガイド部11aへ案内される。光ガイド部11aへ案内された光Ls2は、光ガイド部11a内を上方へ伝搬する。このとき、光ガイド部11aへ案内された光の一部(Ls3)は、光ガイド部11a内で反射され、光ガイド部11aから各発光素子5の上方へ放出される。
In the light emitting device 1 configured as described above, each of the
ここで、各発光素子5から発せられる光を、各発光素子5の上方へ効率良く放射するために、本実施形態では、発光素子5、光反射体9及び透光部材11の屈折率が次のように設定されていることが好ましい。
Here, in order to efficiently radiate the light emitted from each light emitting
つまり、透光部材11の屈折率は、発光素子5の屈折率と、発光装置1の外部雰囲気の屈折率との間の値になるように設定されていることが好ましい。こうすることで、透光部材11の屈折率が、発光素子5の屈折率及び発光装置1の外部雰囲気の屈折率の双方に近い値となる。そのため、発光素子5から透光部材11へ入射する光の全反射の発生を低減するとともに、透光部材11から発光装置1の外部雰囲気へ入射する光の全反射の発生を低減することができる。したがって、発光素子5から直接上方へ放射される光の取り出し効率を向上させることができる。発光素子5から上方へ放射される光は、発光素子5の結晶成長用基板13を介して放出される。そのため、例えば、結晶成長用基板13がサファイア(屈折率=約1.8)で形成され、発光装置1の外部雰囲気が空気(屈折率=1.0)である場合、透光部材11をエポキシ樹脂(屈折率=約1.6)で形成するとよい。
That is, it is preferable that the refractive index of the
また、光反射体9の屈折率は、透光部材11の屈折率より小さい値になるように設定されていることが好ましい。こうすることで、透光部材11から光反射体9へ入射する光の全反射を発生し易くすることができる。したがって、発光素子5から側方へ放射される光を効率良く光ガイド部11aへ案内することができ、ひいては、各発光素子5から発せられる光を、各発光素子5の上方へ効率良く放射することができる。例えば、上記のように透光部材11をエポキシ樹脂(屈折率=約1.6)で形成する場合、光反射体9をシリコン樹脂(屈折率=約1.4)で形成するとよい。
The refractive index of the
本実施形態に係る発光装置1によれば、各発光素子5の側方に光反射体9の反射面9aが配置されている。そのため、発光素子5の側方に放射され、透光部材11内を伝搬する光が光反射体9の反射面9aで反射され、光ガイド部11aへ案内される。そして、光ガイド部11aは、光反射体9の上方に突出するように形成されているため、光ガイド部11a内に案内された光は、光ガイド部11a内を上方へ伝搬する。このとき、光ガイド部11a内を伝搬する光の一部は、例えば、図2に矢印Ls3で示すように、光ガイド部11a内で反射して進路を変え、各発光素子5の上方へ向けて光ガイド部11aの上端から放出される。したがって、図2に示すように、光反射体9の反射面9aでの反射によってもなお各発光素子5の上方から側方へ逸れていた光Ls2を、各発光素子5の上方へ案内することができるため、各発光素子5の上方への指向性を向上させることができる。
According to the light emitting device 1 according to the present embodiment, the reflecting
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、光反射体9の各環状部9i及び光ガイド部11aの各環状体11aiを、図1に示すように平面視円形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、例えば、四角形状、六角形状等の多角形状等、任意の形状に形成してもよい。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the meaning. For example, in the above-described embodiment, each
また、光反射体9は、透光部材11の屈折率とは異なる屈折率を有し、光反射体9と透光部材11との境界面で光の反射が生じるように構成されている限り、特に限定されるものではない。上記実施形態では、光反射体9がシリコン樹脂等で形成されているが、例えば、この光反射体9の形成領域を空洞として、光反射体9を空気(屈折率=約1.0)で構成してもよい。
In addition, the
また、光反射体9の反射面9aの形状は、発光素子5の側方へ発せられた光を、透光部材11の光ガイド部11aへ案内することができる限り、特に限定されるものではない。上記実施形態では、図2に示すように、断面視でこの反射面9aが直線状に形成されているが、例えば、凹状に湾曲したり、複数の傾斜面を有するように屈曲していてもよい。
Further, the shape of the
また、上記実施形態では、図2に示すように、透光部材11の光ガイド部11aの上端面が平坦に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、凸レンズ状に形成されていてもよい。
Moreover, in the said embodiment, as shown in FIG. 2, although the upper end surface of the
また、上記実施形態の発光装置1では、支持部材3上で発光素子5が5行5列のマトリクス状に配置されているが、これに限定されるものではなく、各行及び各列には任意の数の発光素子5を配置すればよい。また、複数の発光素子5の配置は、マトリクス状に限定されるものではなく、千鳥状に配置してもよいし、1列又は複数列のアレイ状に配置してもよい。
In the light emitting device 1 of the above embodiment, the
また、上記実施形態では、光反射体9の各環状部9iの内側に1個の発光素子5が配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、複数個の発光素子が配置されてもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the one
また、上記実施形態では、各発光素子5を取り囲む各環状部9i及び各環状体11aiが一体化されて光反射体9及び光ガイド部11aが形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、各環状部9i及び各環状体11aiをそれぞれ分離して光反射体9及び光ガイド部11aを形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although each cyclic |
また、上記実施形態の発光装置1では、光反射体9の各環状部9i及び光ガイド部11aの各環状体11aiによって各発光素子5を取り囲むように、光反射体9及び透光部材11が形成されているが、光反射体9が各発光素子5の側方に配置されるとともに、光反射体9の上方に光ガイド部11aが形成されている限り、これに限定されるものではない。例えば、図3に示すように、光反射体9を発光素子5の配列方向に沿って形成し、この光反射体9の上方に光ガイド部11aを形成してもよい。なお、図3では、説明の便宜上、透光部材11の光ガイド部11aを斑点模様で示し、透光部材11の光ガイド部11a以外の部分を示していない。また、図3では、図1に示した発光装置1と同一又は同種の構成要素に同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。また、図3のII−II断面図は、図2と同じである。
Moreover, in the light-emitting device 1 of the said embodiment, the
図3に示す発光装置20によれば、光反射体9が、発光素子5の配列方向に沿って形成されている。これにより、発光素子5の配置間隔を狭くすることができ、発光素子5の配列方向の配置密度を高くすることができる。そのため、発光素子5の配列方向の単位面積あたりの発光強度を高くすることができる。
According to the
また、上記実施形態の発光装置1では、発光素子5が支持部材3上に複数個配置されているが、例えば、図4に示すように、発光素子5を1個だけ配置した発光装置30を構成してもよい。
In the light emitting device 1 of the above embodiment, a plurality of
また、上記実施形態では、発光素子5をフリップチップ接続しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ワイヤーボンディングを用いてフェイスアップ実装してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
また、上記実施形態では、発光素子5として発光ダイオードを例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、有機EL素子等の発光素子を用いてもよい。
Moreover, although the light emitting diode was illustrated as the
1,20,30 発光装置
3 支持部材
3a 基体部
5 発光素子
7(7a〜7f) 電極配線
9 光反射体
9a 反射面
11 透光部材
11a 光ガイド部
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記支持部材上に配置された発光素子と、
前記支持部材上で前記発光素子の側方に配置された光反射体と、
前記発光素子及び前記光反射体を被覆するとともに、前記発光素子と前記光反射体との間に介在する透光部材と、
を備え、
前記透光部材は、前記光反射体の上方に突出するように形成された光ガイド部を有し、
前記光反射体は、前記発光素子から発せられた光を反射させて前記光ガイド部へ案内する反射面を有することを特徴とする、発光装置。 A support member;
A light emitting device disposed on the support member;
A light reflector disposed on a side of the light emitting element on the support member;
A light-transmitting member that covers the light-emitting element and the light reflector and is interposed between the light-emitting element and the light reflector;
With
The translucent member has a light guide portion formed so as to protrude above the light reflector,
The light reflector has a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element and guides the light to the light guide portion.
前記光反射体は、前記発光素子の配列方向に沿って形成されていることを特徴とする、請求項3に記載の発光装置。
The light emitting elements are arranged in at least one row on the support member,
The light-emitting device according to claim 3, wherein the light reflector is formed along an arrangement direction of the light-emitting elements.
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