JP2013069837A - Light emitting module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、多面体からなる基板の外周面に発光体を実装して構成される発光モジュールに関するものである。 The present invention relates to a light emitting module configured by mounting a light emitter on an outer peripheral surface of a substrate made of a polyhedron.
従来、基板上に複数の発光体を実装することによって、広範囲且つ高輝度な発光を得るように構成された発光モジュールが知られている。このような発光モジュールは、一対の電極パターンが複数形成されてなる平板状の基板と、PN接合構造による複数の発光ダイオード(LED)とで構成されている。前記基板は、平面的な実装スペースが限られているので、多数のLEDを実装するには、間隔を詰めて高密度に配置する必要があった。 2. Description of the Related Art Conventionally, a light emitting module configured to obtain a wide range of light emission with high luminance by mounting a plurality of light emitters on a substrate is known. Such a light emitting module includes a flat substrate on which a plurality of pairs of electrode patterns are formed and a plurality of light emitting diodes (LEDs) having a PN junction structure. Since the planar mounting space of the substrate is limited, in order to mount a large number of LEDs, it is necessary to arrange them at high density with a small interval.
上記構成による発光モジュールによれば、平面的な発光効果は得られるものの、電球のように立体空間を照明するための光源としては不向きであった。このため、立体的な発光を得るために、電極パターンが形成された多面体形状のベース体の各面にLEDを実装して構成された照明装置が開示されている(特許文献1)。 According to the light emitting module having the above configuration, although a planar light emitting effect can be obtained, it is not suitable as a light source for illuminating a three-dimensional space like a light bulb. For this reason, in order to obtain three-dimensional light emission, an illuminating device configured by mounting LEDs on each surface of a polyhedral base body on which an electrode pattern is formed is disclosed (Patent Document 1).
また、前記LEDが実装される電極パターンは、アノード及びカソードからなる二極の電極面で構成されるため、一対の金属材料を接着剤等の絶縁部材で挟んだ構造の基板を用いる場合がある。例えば、特許文献2に開示されている発光ダイオードは、絶縁材料を挟んで一対の柱状の電極体を貼り合わせ、この貼り合わせた上面にLEDを実装し、それぞれの電極体とボンディングワイヤで電気的に接続して形成されている。この発光ダイオードでは、LEDを実装する平面の小型化を図るため、貼り合わせた一対の電極体の上面を発光面として構成されている。 In addition, since the electrode pattern on which the LED is mounted is composed of two electrode surfaces including an anode and a cathode, a substrate having a structure in which a pair of metal materials are sandwiched between insulating members such as an adhesive may be used. . For example, in the light emitting diode disclosed in Patent Document 2, a pair of columnar electrode bodies are bonded together with an insulating material interposed therebetween, and an LED is mounted on the bonded upper surface, and each electrode body and bonding wire are electrically connected. It is formed in connection with. In this light emitting diode, in order to reduce the size of the plane on which the LED is mounted, the upper surface of the pair of electrode bodies bonded together is configured as a light emitting surface.
上記特許文献1に開示されている発光装置にあっては、所定の発光方向に面した実装面を複数有したベース体を形成し、このベース体の表面に電極パターンをエッチング等によって形成する必要がある。このため、LEDの実装形態に適合するように、電極パターンを形成できるが、ベース体を形成する工程と、電極パターンを形成する工程が必要となるため、製造工数やコストが嵩むといった問題があった。 In the light emitting device disclosed in Patent Document 1, it is necessary to form a base body having a plurality of mounting surfaces facing a predetermined light emitting direction, and to form an electrode pattern on the surface of the base body by etching or the like. There is. For this reason, an electrode pattern can be formed so as to be suitable for the LED mounting form, but there is a problem in that the number of manufacturing steps and costs increase because a step of forming a base body and a step of forming an electrode pattern are required. It was.
一方、特許文献2に開示されている発光ダイオードにあっては、一対の電極体を貼り合わせた上面が発光面となっているため、発光範囲が狭く反射効果も十分なものとはいえない。この発光面を広くするには、電極体そのものを大きく形成しなければならず、製造及び製品コストが高くなるといった問題がある。また、LEDを実装する面が一箇所であるため、複数のLEDを立体的に配置する構造とはなっていない。 On the other hand, in the light emitting diode disclosed in Patent Document 2, since the upper surface where the pair of electrode bodies are bonded together is a light emitting surface, it cannot be said that the light emitting range is narrow and the reflection effect is not sufficient. In order to widen the light emitting surface, the electrode body itself must be formed in a large size, and there is a problem that manufacturing and product costs increase. Moreover, since the surface which mounts LED is one place, it is not the structure which arrange | positions several LED in three dimensions.
そこで、本発明の目的は、一対の電極面を有する実装面を多方向に備え、各実装面に発光体を実装することで、立体空間を均等な明るさで照明することができると共に、放熱性にも優れた発光モジュールを提供することである。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a mounting surface having a pair of electrode surfaces in multiple directions, and to mount a light emitter on each mounting surface, so that a three-dimensional space can be illuminated with uniform brightness and heat dissipation. It is to provide a light emitting module excellent in performance.
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールは、複数の発光体と、複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light emitting module of the present invention has a plurality of light emitters and a plurality of mounting surfaces for mounting the plurality of light emitters, and adjacent mounting surfaces have a predetermined angle. And the mounting surface has a pair of electrode surfaces on both sides of the insulating layer, and the pair of terminal electrodes of the light emitter are electrically connected to the pair of electrode surfaces. And
本発明に係る発光モジュールによれば、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板の各実装面に発光体が実装されているため、多方向を同時に照明することができる。また、前記各実装面が絶縁層を挟んだ一対の電極面によって形成されているため、前記一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極を載置することで容易に電気的接続を図ることができる。さらに、前記基板の形状を変えることによって、実装面の数や隣接する実装面同士の角度を規定することができるので、使用目的に合わせた形状の基板を選択して発光モジュールを構成することができる。 According to the light emitting module according to the present invention, the light emitting body is mounted on each mounting surface of the substrate made of a polyhedron in which the adjacent mounting surfaces have a predetermined angle, so that it is possible to simultaneously illuminate multiple directions. . Further, since each of the mounting surfaces is formed by a pair of electrode surfaces with an insulating layer interposed therebetween, electrical connection can be easily achieved by placing a pair of terminal electrodes of the light emitter on the pair of electrode surfaces. be able to. Furthermore, since the number of mounting surfaces and the angle between adjacent mounting surfaces can be defined by changing the shape of the substrate, it is possible to configure a light emitting module by selecting a substrate having a shape suitable for the purpose of use. it can.
前記基板を五面体以上の多面体によって形成すると共に、全ての実装面の面積を略同一に形成することによって、広範囲をムラなく均一に照明することができる。 By forming the substrate by a polyhedron of pentahedron or more and forming the areas of all the mounting surfaces substantially the same, it is possible to uniformly illuminate a wide range without unevenness.
また、前記実装面の中間部に絶縁層を有するブロック状の金属体によって基板を構成することによって、放熱効果が高まり、各実装面に実装されている発光体から発する熱を効率よく外部に放出させることができる。 Also, by configuring the substrate with a block-shaped metal body having an insulating layer in the middle of the mounting surface, the heat dissipation effect is enhanced, and the heat generated from the light emitter mounted on each mounting surface is efficiently released to the outside. Can be made.
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光モジュールの実施形態を詳細に説明する。図1乃至図5には、本発明の第1実施形態に係る発光モジュール11の構造が示されている。この発光モジュール11は、多面体形状の基板12と、この基板12の外周面に実装される複数の発光体13a,13b,13cとで構成されている。
Hereinafter, embodiments of a light emitting module according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 to 5 show the structure of the
前記基板12は、図2に示したように、絶縁層14を挟んで形成される一対のブロック状の金属部材15,16によって六面体形状に形成されている。前記絶縁層14は、絶縁性を有した接着剤による層になっており、この層によって前記一対の金属部材15,16は電気的に分離している。前記一対の金属部材15,16は、導電性に優れた銅材によって、断面が正方形となる横長の四角柱状に形成されている。このように、基板12の略全体が外部との露出部分が広いブロック状の金属部材15,16によって構成されているので、後述するように、発光体13を実装した際には熱伝導率が良好な放熱体(ヒートシンク)となる。
As shown in FIG. 2, the
上記構成による基板12は、前記絶縁層14を挟んで対向する金属部材15,16による平面状の実装面17a〜17dを四方向に有しており、各実装面はそれぞれ直角に隣接し合っている。前記各実装面17a〜17dは、中央部を横断する絶縁層14を挟んで対向する一対の電極面15a,16aからなっている。また、前記各実装面17a〜17dと直交する基板12の両側面18a,18bは、図3に示したように、前記一の実装面17dをマザーボード等の外部基板19に載置した際に、ハンダ20の一部が塗布される電極面となる。
The
前記基板12は、接着剤による絶縁層14によって一対の金属部材15,16を貼り合わせるようにして形成したが、樹脂材による薄い絶縁板を介して形成することもできる。また、基板12の他の形成方法としては、樹脂によって多面体形状のベース体を形成し、前記実装面となる各外周面の中央に帯状に樹脂面が露出する絶縁領域を設け、この絶縁領域を除いた全面を導電性の高い金属でメッキして形成することもできる。
The
前記基板12は、実装面17a〜17dの任意の一面を外部基板19に実装するための当接面にすることができる。図3に示した例では、実装面17dを当接面とし、他の三方向の実装面17a,17b,17cに発光体13a,13b,13cを実装している。前記発光体13a,13b,13cには、それぞれ下面側に一対の電極部26a,26bが設けられ、この一対の電極部と前記基板12の一対の電極面15a,16aとが電気的に接続される。そして、前記一の実装面17dを外部基板19の電極パターン19a,19bに載置した際に、一対の側面18a,18bにハンダ20の一部が塗布されることで、外部基板19との電気的接続が図られる。前記外部基板19に実装される基板12は、一対の金属部材15,16の一方がアノード側、他方がカソード側となり、各実装面17a,17b,17cに実装される発光体13a,13b,13cはそれぞれ並列接続となる。
The
前記発光体13には、図4に示すようなPN接合構造の発光素子21、又は図5に示すような前記発光素子21をチップ基板23上に透光性の樹脂体25によって封止してなる発光デバイス(LED)22を利用することができる。前記発光素子21としては、一例として窒化ガリウム系化合物半導体やアルミニウムガリウムヒ素あるいはガリウムヒ素リン系の半導体が用いられる。これらの半導体は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にP型半導体、N型半導体を拡散成長させた拡散層(P層及びN層)とからなっている。前記P型半導体及びN型半導体はそれぞれP型電極,N型電極を備えており、このP型電極,N型電極の露出する部分が一対の素子電極21a,21bとなる。
The
前記発光素子21を各実装面17a,17b,17cに直接実装する際は、図4に示したように、一対の電極面15a,16aに対応するように各素子電極21a,21bを位置決めして載置される。そして、一対の電極面15a,16aと各素子電極21a,21bとの間にバンプ状のハンダ20を載せ、発光モジュール11全体をリフロー処理することによって電気的接続が図られる。また、発光素子21の上面を蛍光性プレートやシートで被覆することで発光色の色合を調整できる。
When the
一方、図5に示したように、前記発光体が一対のチップ電極24a,24bを両端に有したチップ基板23と、このチップ基板23上に実装される発光素子21及びこの発光素子21を封止する樹脂体25とからなる表面実装型のLED22として構成されている場合は、前記一対の電極面15a,16a上に一対のチップ電極24a,24bを対応させて載置した後、ハンダ20あるいは導電性接着剤等を介して電気的に接続される。なお、本実施形態では、前記発光素子21と一対のチップ電極24a,24bとをワイヤで接続したが、ハンダバンプを介して表面実装するタイプのLEDであってもよく、前記基板12の各実装面17a,17b,17cに形成されている一対の電極面15a,16aに電気的に接続可能な発光体であればよい。また、前記樹脂体25に蛍光剤を含有させることで発光色の色合調整が可能である。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the light emitter has a
前記発光体が発光素子21の場合とLED22の場合とで、実装スペースが異なるので、各態様に合わせて基板12のサイズや各実装面17a,17b,17cに設けられる一対の電極面15a,16aのサイズが規定される。なお、前記各実装面17a,17b,17cには、それぞれ一つの発光体13を配置したが、同一実装面に複数の発光素子21やLED22からなる発光体13を複数並列に配置することができる。
Since the mounting space differs between the light emitting
本実施形態の発光モジュール11によれば、図1に示したように、基板12の三方向に面した実装面17a,17b,17cにそれぞれ実装されている発光体13a,13b,13cによって、上方及び左右方向を中心とした約180度に広がる空間領域を照射範囲とすることができる。また、前記発光体が実装されない一対の側面18a,18bに光反射率の高いニッケルメッキや銀メッキ等を施すことによって、両側面18a,18bに面した空間領域の明るさも確保することができる。
According to the
前記第1実施形態では基板の隣接する実装面の所定角度が90度の場合について説明したが、本発明の発光モジュールでは基板の多面体形状が上記六面体以外の様々な形状を取り得ることから、それに応じて90度以外の所定角度からなる基板をベースにして構成することができる。以下それらの場合について説明する。なお、図6乃至図9は、本発明の発光モジュールの各種の変形例であり、各実装面に沿った断面形状を示したものである。以下、各実施形態において、複数の発光体13、外部基板19は共通とし、各基板の実装面をA、B、C・・・と称して説明する。
In the first embodiment, the case where the predetermined angle of the mounting surface adjacent to the substrate is 90 degrees has been described, but in the light emitting module of the present invention, the polyhedral shape of the substrate can take various shapes other than the hexahedron, Accordingly, it can be configured based on a substrate having a predetermined angle other than 90 degrees. These cases will be described below. 6 to 9 show various modifications of the light emitting module of the present invention, and show cross-sectional shapes along each mounting surface. Hereinafter, in each embodiment, the plurality of
図6は、断面四角形状の基板によって構成される第2実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、四面の実装面A〜Dを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板19への当接面とし、残りの3つの実装面に発光体13を実装することができる。図6(a)は上記第1実施形態で示した正四角柱状の基板12aによる基本構成であり、各実装面A〜Dのなす角度αは90度となっている。図6(b)は実装面Dを広くした台形状の基板12bを基に形成したものである。この基板12bによれば、左右の実装面B,Cに実装されている発光体13が前方を向くように傾斜しているので、実装面Aに配置されている発光体13を中心とした照射範囲に重なるような発光効果を得ることができる。このときの前記実装面(A−B),(A−C)のなす角度αはそれぞれ約120度、実装面(D−B),(D−C)のなす角度βはそれぞれ約60度にすることができる。図6(c)は実装面Dが上方の実装面Aより狭い逆台形状となっているので、実装面Aに面した前方方向の部分発光と、左右方向から外部基板19側に向かう部分発光とを有した照明効果が得られる。このときの前記実装面(A−B),(A−C)のなす角度αはそれぞれ約80度、実装面(D−B),(D−C)のなす角度βはそれぞれ約100度にすることができる。
FIG. 6 is an example of the light emitting module of the second embodiment configured by a substrate having a quadrangular cross section. According to this embodiment, since four mounting surfaces A to D can be obtained, any one mounting surface is used as a contact surface to the
図7は、断面三角形状の基板32a,32b,32cによって構成される第3実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、三面の実装面A〜Cを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板19への当接面とし、残りの2つの実装面に発光体13を実装することができる。ここでは、実装面A,Bを発光体13の実装用とし、実装面Cを外部基板19への当接用としている。図7(a)に示した基板32aは、断面が正三角形状となっているため、2つの実装面A,Bに実装された発光体13からは、それぞれ約120度の範囲を照射することができる。このときの各実装面A〜Cのなす角度αは60度となる。図7(b)に示した基板32bは、実装面Cが広い二等辺三角形状となっているので、(a)よりも実装面A,Bの傾斜角が浅くなり、平面に近い照明効果となる。このときの前記実装面(A−B)のなす角度αは約90度、実装面(C−A),(C−B)のなす角度βはそれぞれ約45度にすることができる。また、図7(c)に示した基板32cは、実装面Cが狭い二等辺三角形状となっているので、(a)よりも実装面A,Bの傾斜角が深くなり、略相反する二方向を照射する用途に適したものとなる。このときの前記実装面(A−B)のなす角度αは約30度、実装面(C−A),(C−B)のなす角度βはそれぞれ約75度にすることができる。
FIG. 7 shows an example of the light emitting module of the third embodiment configured by the
図8は、断面五角形状の基板42a,42b,42cによって構成される第4実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、五角構成の実装面A〜Eを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板19への当接面とし、残りの4つの実装面に発光体13を実装することができる。図8(a)は実装面Eから略直角に立ち上がる左右の実装面C,Dと、この実装面C,Dの上端辺から山型に延びる一対の実装面A,Bによって形成されているため、外部基板19と平行な左右の側面方向に向かう発光と、上方を中心とした発光効果が得られる。このときの前記実装面(A−B)のなす角度αは約120度、実装面(B−C),(A−D)のなす角度βはそれぞれ約120度、実装面(E−C),(E−D)のなす角度θはそれぞれ約90度にすることができる。図8(b)は実装面Eを広くすることによって、前記左右の実装面C,Dを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、上方に位置している一対の実装面A,Bからの発光範囲をより明るく照射させることができる。このときの前記実装面(A−B)のなす角度αは約120度、実装面(B−C),(A−D)のなす角度βはそれぞれ約130度、実装面(E−C),(E−D)のなす角度θはそれぞれ約80度にすることができる。図8(c)は正五角形に近い形状となっているので、どの実装面A〜Eも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このため、外部基板19に近い範囲の明るさも確保することができる。このときの各実装面A〜Eのなす角度αは108度となる。
FIG. 8 shows an example of the light emitting module of the fourth embodiment configured by the
図9は、断面六角形状の基板52a,52b,52cによって構成される第5実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、六角構成の実装面A〜Fを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板19への当接面とし、残りの5つの実装面に発光体13を実装することができる。図9(a)は実装面Fから略直角に立ち上がる左右の実装面D,Eと、この実装面D,Eの上端辺から傾斜して延びる一対の実装面B,C及びこの実装面B,Cの両端に掛かり、前記実装面Fと平行な実装面Aによって形成されている。これによって、外部基板19と平行な左右の側面方向に向かう発光と、実装面Aを中心として左右の傾斜した実装面B,Cから上方に向けた発光効果を得ることができる。このときの前記実装面(A−B),(A−C)のなす角度αはそれぞれ約130度、実装面(B−D),(C−E)のなす角度βはそれぞれ約140度、実装面(F−D),(F−E)のなす角度θはそれぞれ約90度にすることができる。図9(b)は実装面Fを広くすることによって、左右の実装面D,Eを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、実装面A及びこの実装面Aから傾斜下降している一対の実装面B,Cからの発光をより高めることができる。このときの前記実装面(A−B),(A−C)のなす角度αはそれぞれ約130度、実装面(B−D),(C−E)のなす角度βはそれぞれ約150度、実装面(F−D),(F−E)のなす角度θはそれぞれ約80度にすることができる。図9(c)は正六角形に近い形状となっているので、どの実装面A〜Fも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このときの各実装面A〜Fのなす角度αは120度となる。このため、外部基板19に近い範囲の明るさも確保することができると共に、上記図8(c)で示した断面正五角形よりも実装面A〜Eの全周を連続的にムラなく照明することができる。
FIG. 9 is an example of the light emitting module of the fifth embodiment configured by the
上記図6乃至図9に示した形態の発光モジュールは、いずれも当接面となる一の実装面を基準とした断面形状が左右対称形になっており、また、各実装面の面積も略均一になっているので、各実装面に面した空間領域をムラなく均等に照明することができる。 Each of the light emitting modules shown in FIGS. 6 to 9 has a symmetrical shape with respect to one mounting surface serving as a contact surface, and the area of each mounting surface is substantially the same. Since it is uniform, the space area facing each mounting surface can be illuminated uniformly.
前記各実装面に対しては、一つの発光体を実装したが、配置が可能であれば複数個の発光体を並列に配置させることもできる。さらに、基板の形状を変形して、所定の一対の実装面が広くなるように広く設定し、この拡張したスペースに複数の発光体を並べて実装することで、ある方向に面した空間を部分的に明るく照明するといったことが可能となる。 Although a single light emitter is mounted on each mounting surface, a plurality of light emitters can be arranged in parallel if arrangement is possible. Furthermore, by changing the shape of the board so that a predetermined pair of mounting surfaces are wide, a plurality of light emitters are mounted side by side in this expanded space, so that a space facing a certain direction is partially It is possible to illuminate brightly.
図10は、本発明の発光モジュールをランプ型の照明装置60の光源として組み込んだ応用例を示したものである。ここで使用される発光モジュール61は、図1に示した基板12を変形して、実装面Dから直交して延びる左右の実装面B,Cを他の実装面Aよりも長くした基板62が用いられている。このように左右の実装面B,Cが上方に長く延びているので、同一実装面上に発光体13を複数並べて実装することができる。このため、小型の蛍光管に近い縦長の空間を照明するのに適している。また、発光体の実装数も多くなるので全体的に明るく、特に左右の側面方向の発光範囲を広げることができる。さらに、前記基板62がブロック状の一対の金属部材15,16で形成されているため、放熱性も十分確保することができる。
FIG. 10 shows an application example in which the light emitting module of the present invention is incorporated as a light source of a lamp-type lighting device 60. The light emitting module 61 used here has a
11 発光モジュール
12 基板
13a,13b,13c 発光体
14 絶縁層
15,16 金属部材
15a,16a 電極面
17a,17b,17c,17d 実装面
18a,18b 側面
19 外部基板
19a,19b 電極パターン
20 ハンダ
21 発光素子
21a,21b 素子電極
22 LED
23 チップ基板
24a,24b チップ電極
25 樹脂体
26a,26b 電極部
60 照明装置
61 発光モジュール
62 基板
DESCRIPTION OF
23
Claims (8)
複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、
前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする発光モジュール。 A plurality of light emitters;
A plurality of mounting surfaces for mounting a plurality of light emitters, and a substrate made of a polyhedron having adjacent mounting surfaces having a predetermined angle,
The mounting surface has a pair of electrode surfaces on both sides of an insulating layer, and a pair of terminal electrodes of the light emitter are electrically connected to the pair of electrode surfaces.
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