JP2011091405A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】良好な防護機能を有し、外部からの進入物による発光効果への影響を回避して、製品の寿命を延長させることが可能な発光装置を提供する。
【解決手段】本発明の発光装置2は、基板21、少なくとも1個の発光ダイオードチップ22、密封材23、カバーシート24及び防護材25を備える。発光ダイオードチップ22は、基板21に設置される。密封材23は発光ダイオードチップ22を覆い、頂上面231及び側面232を有する。カバーシート24は、密封材23の頂上面231に設置される。防護材25は、側面232に設置されて、カバーシート24及び基板21に接続される。したがって、本発明の発光装置2は、水または気体が発光装置の発光機能に影響を及ぼすのを回避すると同時に、その寿命を延長させることが可能である。
【選択図】図1
【解決手段】本発明の発光装置2は、基板21、少なくとも1個の発光ダイオードチップ22、密封材23、カバーシート24及び防護材25を備える。発光ダイオードチップ22は、基板21に設置される。密封材23は発光ダイオードチップ22を覆い、頂上面231及び側面232を有する。カバーシート24は、密封材23の頂上面231に設置される。防護材25は、側面232に設置されて、カバーシート24及び基板21に接続される。したがって、本発明の発光装置2は、水または気体が発光装置の発光機能に影響を及ぼすのを回避すると同時に、その寿命を延長させることが可能である。
【選択図】図1
Description
本発明は、発光装置に関し、特に、発光ダイオード（Light Emitting Diode, LED）を有する発光装置に関する。
発光ダイオードは、半導体材料から製成される発光素子であり、素子は二個の電極端子を有して、端子間に電圧が印加されて、わずかな電圧が通じ、電子とホールの結合によって、残りのエネルギーが光の形式によって励起されて放出される。
一般の白熱ランプと異なり、発光ダイオードは冷発光に属し、消費電力が小さく、素子の寿命が長い、アイドリングタイムが不要、反応速度が速い等の長所を有する。さらに、その体積が小さく、振動に耐え、量産に適しているため、応用する際のニーズに対応がしやすく、極小またはアレイ型モジュールの製造が容易であるため、照明設備、情報、通信、消費性電子商品のインジケーターランプ及び表示装置のバックライトモジュールに広く応用されており、日常生活において不可欠な重要素子の一つとなっている。
図6を参照しながら説明する。従来の発光ダイオードから組成される発光装置1は、基板11、少なくとも１個の発光ダイオードチップ12及び密封材13を備える。図6は、基板11上に4個の発光ダイオードチップ12を設置した場合の例である。
発光ダイオードチップ12は、基板11の上部表面111に設置されて、ワイヤボンディング121によって基板11の上部表面111の配線層（図示はされない）に電気的に接続されることにより、配線層を介して外部回路に電気的に接続されて、発光装置1を駆動させる。密封材13は発光ダイオードチップ12を覆って、発光ダイオードチップ12を保護することで、発光装置1をほこりや水、異物等の汚染から守り、その発光特性に影響するのを回避する。
一般に、密封材13の材質はシリコン樹脂である。しかしながら、シリコンの化学構造は結合が緩い上、親水性物質であるため、その防護性は余り高くない。このため、空気中の硫化物や水または異物が発光装置1内に進入する可能性がある。空気中の硫化物が発光装置1に進入すると、内部素子または配線の銀めっき部分が黒くなって、発光効果に影響を与える。水が発光装置1に進入すると、内部の金属部品にサビが発生して、短路や破損を引き起こす場合もある。また、ほこり等の異物が発光装置1内に進入すると、発光装置1の発光効果を下げることになる。
したがって、本発明は、良好な防護機能を有し、外部からの進入物による発光効果への影響を回避して、製品の寿命を延長させることが可能な発光装置を提供することを課題とする。
上記課題を解決するために、本発明は、良好な防護機能を有し、外部からの進入物による発光効果への影響を回避して、製品の寿命を延長させることが可能な発光装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の発光装置は、基板と、前記基板に設置される、少なくとも１個の発光ダイオードチップと、前記発光ダイオードチップを覆って、頂上面及び側面を有する密封材と、前記密封材の前記頂上面に設置されるカバーシートと、前記側面に設置されて、前記カバーシート及び前記基板に接続される防護材と、を備えることを特徴とする。
本発明に係る発光装置の前記基板は、回路板またはリードフレームであることが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記基板の材質は、ガラス、または金属、またはセラミック、またはガラス繊維、または樹脂を含むことが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記密封材は、シリコン樹脂或いは蛍光物質を含むことが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記頂上面は、実質上は平面であることが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記カバーシートは、透光性であることが好ましい。
本発明に係る発光装置は、さらに、前記カバーシートに設置される反射層を備えることが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記カバーシートは、蛍光物質を含むことが好ましい。
本発明に係る発光装置の前記防護材は、エポキシ樹脂を含むことが好ましい。
本発明に係る発光装置は、さらに、前記基板に設置される反射層を備えることが好ましい。
本発明の発光装置は、カバーシート及び防護材がそれぞれ密封材の頂上面と側面に設置され、さらに、防護材とカバーシートは基板に接続される。したがって、本発明の発光装置が密封材外部に設置されて、基板に接続されるカバーシートと防護材が、密封材をしっかりと包み込むことで、空気中の硫化物、水、異物等が発光装置内に進入することにより、発光装置の内部素子または配線が黒くなったり、酸化したり、汚染されたりする現象を回避する。このようにして、発光装置の発光効率を保持して、発光装置が短路や損傷を回避することにより、製品の寿命を延長させることが可能である。
以下に、図を参照しながら、本発明の好適な実施例における発行装置について説明する。図1は、本発明の好適な実施例における発光装置2の断面図である。発光装置2は、基板21、少なくとも１個の発光ダイオードチップ22、密封材23、カバーシート24及び防護材25を備える。本発明の発光装置2は、例えば、照明設備、情報、通信、消費性電子製品のインジケータランプ、または照明装置、または表示装置、またはバックライト、または広告看板に応用される。ここでは、その用途については制限しない。
また、発光装置2の発光ダイオードチップ22の数量及び配列方式は制限を受けない。本実施例は、四個の発光ダイオードチップ22が基板21に一次元の直線に配列されて設置される場合を例に説明する。当然、ニーズに応じて、単独で１個の発光ダイオードチップ22を基板21に設置する場合、または、複数の発光ダイオードチップ22を二次元マトリクスの形式で基板21上に配列して設置する場合も可能である。
発光ダイオードチップ22は、例えば、ワイヤボンディングによる接合、または、フリップ・チップ方式によって基板21に接合されることも可能である。本実施例において、発光ダイオードチップ22は、ワイヤボンディング221による接合によって基板21の上部表面211の配線層（図示はされない）に設置される。
基板21は、例えば、回路板、またはリードフレーム（lead frame）である。本実施例では、回路板の場合を例に説明する。そして、基板21の材質は、例えば、ガラス、または金属、またはセラミック、またはガラス繊維、または樹脂を含むが、これに限るものではない。
密封材23は、発光ダイオードチップ22に蓋をするように覆い、それを包むことで、発光ダイオードチップ22を保護する。このように、密封材23は、前記発光ダイオードチップ22を覆う。密封材23は、頂上面231及び側面232を有し、頂上面231は、後続の製造過程で研磨または切削されることで平面となり、カバーシート24が密着しやすくする。密封材23は、透光性を有する的材料であり、例えば、シリコン樹脂またはエポキシ樹脂（epoxy）である。また、密封材23は、蛍光物質を含み、発光ダイオードチップ22の励起を受けて、混光した後、発光装置2に必要な色光、例えば、白光を発生させる。当然、蛍光物質は、例えば、カバーシート24、または防護材25、または基板21上のいかなる光パス上に設置されることも可能である。
カバーシート24は、密封材23の頂上面231に設置される。本実施例において、頂上面231は実質上は平面であり、カバーシート24に密着しやすくなっている。カバーシート24は、フィルム（film）またはプレート（plate）であり、フィルムはフレキシブル性を有する。プレートは、フレキシブル性を有さない。また、カバーシート24は、透光材質であり、例えば、プラスチック、樹脂またはガラスである。本実施例において、カバーシート24は、テープの場合を例とし、防水特性を有する。その材質は高分子ポリマーで、例えば、ポリエチレン（PE）である。ポリエチレンは、疎水性物質であり、空気中の硫化物、水、異物が発光装置2内に進入するのを回避する。当然、ポリエチレンは、説明のために例を挙げたものに過ぎず、カバーシート24は、例えば、エポキシ樹脂のようなその他の防護材料も可能である。
カバーシート24は、密封材23の頂上面231に設置されて、密封材23及び発光ダイオードチップ22を保護することで、それが空気中の硫化物、水、異物に汚染されるのを防ぐことにより、発光装置2内部が黒くなったり、酸化したり、汚染されて、発光効果が低下するのを防止し、発光装置2の短路現象や破損が発生するのを回避する。さらに、その透光特性により発光ダイオードチップ22が発した光線を射出させる。また、カバーシート24は、蛍光物質を含み、発光装置2に必要な色光を発生させる。例えば、カバーシート24がガラスである時、その上には蛍光層が設置される。カバーシート24がテープである時は蛍光テープである。
防護材25は、密封材23の側面232に設置されて、カバーシート24及び基板21に接続される。例えば、点接着の方式で、密封材23の側面を取り囲むように設置される。このうち、防護材25の材質は、例えば、エポキシ樹脂またはポリエチレンのような疎水性の高分子ポリマーである。防護材25とカバーシート24は、同じ材質を有する。また、防護材25とカバーシート24は、一体成型の単一パーツであり、密封材23の頂上面231及び側面232を覆って基板21に接続されて、異物が密封材23内に進入するのを防止する。ここで、防護材25の材質は、エポキシ樹脂を例とし、さらに、発光ダイオードの基板21表面に設置される。そのサイズは、防護材25のサイズより大きい。
また、防護材25は、Oリング（O-ring）であり、それは密封材23の側面232を取り巻くように覆って、カバーシート24及び基板21に接続されて、外部からの物質が密封材23の側面232に進入するのを回避する。
また、図2に示したように、他の態様の発光装置2aはさらに、基板21に設置される反射層26を備える。本実施例において、反射層26は、基板21の上部表面211上の配線のない層の部分に設置されて、発光ダイオードチップ22が基板21に発射した光線を反射し返す。反射層26は、高反射層であり、その材質は、例えば、金属（例えば、銀）、合金、または二酸化チタン（TiO2）と樹脂の混合物である。反射層26が基板21の上部表面211に高反射面を形成することにより、発光ダイオードチップ22が発する光線は、好適な光線利用率を有する。
本実施例における発光ダイオードチップ22は、反射層26上に設置されるか、基板21上の反射層26のない区域に設置されるかする。ここで、発光ダイオードチップ22は、反射層26上に設置される場合を例とする。
ここで注意すべきは、本実施例における反射層は、異なるニーズに応じるために、異なる位置に設置されるという点である。例えば、基板21の下部表面212、または、密封材23の側面232及び/または頂上面231に設置される。
図3を参照しながら説明する。図3は、本発明の好適な実施例における発光装置のまた他の態様2bの断面図である。基板21bが透明ガラス基板である時、反射層26bはカバーシート24の下部表面242は、密封材23の頂上面231に当たるように接触する。これはすなわち、反射層26bが密封材23とカバーシート24の間に挟まれるように設置されるということである。当然、同時に密封材23の側面232上に他の反射層（図示はされない）が設置されることで、同時に一部の発光ダイオードチップ22が発した光線を反射して、基板21bの底部から射出することが可能である。
反射層26bが密封材23とカバーシート24の間に設置されることで、本実施例のカバーシート24は蛍光物質を有さず、密封材23が蛍光物質を有するため、発光ダイオードチップ22が発した光線は、密封材23の蛍光物質を介して、必要な色光を発生させる。また、蛍光物質は、例えば、基板21bの上部表面211または下部表面212といった、いかなる出光パス上に設置されることも可能である。
図4を参照しながら説明する。図4は、本発明の好適な実施例における発光装置のさらにまた他の態様2cを示した断面図である。同様に、基板21cが透明ガラス基板である時、反射層26cはカバーシート24の上部表面241に設置されて、一部の発光ダイオードチップ22が発した光線を反射して、基板21cの底部から射出する。当然、同時に密封材23の側面232に、他の反射層（図示はされない）を設置して、同時に一部の発光ダイオードチップ22が発した光線を反射して、光線を基板21cの底部から射出することも可能である。
反射層26cは、カバーシート24の上部表面241に設置されるため、本実施例におけるカバーシート24及び/または密封材23は蛍光物質を有する。したがって、発光ダイオードチップ22が発した光線は、カバーシート24または/及び密封材23の蛍光物質を介して必要な色光を発生させる。当然、蛍光物質は、基板21cの上部表面211または下部表面212に設置されることも可能である。
図5を参照しながら説明する。図5は、本発明の他の好適な実施例における発光装置３の断面図である。発光装置3が発光装置2と異なる主な点は、発光装置3は一個の発光ダイオードチップ32を備える場合を例とする点である。さらに、基板31は、リードフレーム（lead frame）である。さらに、防護材35は、密封材33の側面332及び底面333に設置されて、基板31及びカバーシート34に接続される。当然、基板31上には複数の発光ダイオードチップ32が設置されることも可能である。
カバーシート34と防護材35が密封材33を覆い包むことにより、発光装置3が空気中の硫化物、水、異物から汚染されることで、発光装置3内部が黒くなったり、酸化したり、汚染されたりする状況が発生したり、さらに、発光効率の減退を招いたりするのを回避する外、発光装置3の短路現象や破損を防止する。
このように、本発明の発光装置は、カバーシート及び防護材を有し、それぞれ密封材の頂上面と側面に設置され、さらに、防護材はカバーシート及び基板に接続される。したがって、本発明の発光装置は、密封材外部に設置されて、基板に接続するカバーシートと防護材が、密封材を密着して覆い、空気中の硫化物、水、異物等が発光装置内に進入することで、発光装置の内部素子または配線回路が黒くなったり、酸化したり、汚染したりする現象を回避する。このようにして、発光装置の発光効率を保持して、発光装置の短路現象や破損を回避して、製品の寿命を延長させることが可能である。
以上、本発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成は、これらの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、本発明に含まれる。
1、2、2a、2b、2c、3 発光装置
11、21、21b、21c、31 基板
111、211、241 上部表面
12、22、32 発光ダイオードチップ
121、221、321 ワイヤボンディング(Wire Bonding)
13、23、33 密封材
212、242 下部表面
231、331 頂上面
232、332 側面
24、34 カバーシート
25、35 防護材
26、26b、26c 反射層
333 底面
11、21、21b、21c、31 基板
111、211、241 上部表面
12、22、32 発光ダイオードチップ
121、221、321 ワイヤボンディング(Wire Bonding)
13、23、33 密封材
212、242 下部表面
231、331 頂上面
232、332 側面
24、34 カバーシート
25、35 防護材
26、26b、26c 反射層
333 底面
Claims (10)
- 基板と、
前記基板に設置される、少なくとも１個の発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップを覆って、頂上面及び側面を有する密封材と、
前記密封材の前記頂上面に設置されるカバーシートと、
前記側面に設置されて、前記カバーシート及び前記基板に接続される防護材と、を備えることを特徴とする発光装置。 - 前記基板は、回路板またはリードフレームであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記基板の材質は、ガラス、または金属、またはセラミック、またはガラス繊維、または樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記密封材は、シリコン樹脂或いは蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記頂上面は、実質上は平面であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記カバーシートは、透光性であることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- さらに、前記カバーシートに設置される反射層を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記カバーシートは、蛍光物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- 前記防護材は、エポキシ樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
- さらに、前記基板に設置される反射層を備えることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
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