JP2013127995A - 発光装置モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光装置を並設した発光装置モジュールのコストを削減するとともに光の利用効率を向上する。
【解決手段】一方向に対向する二面に開放面11aを有した充填溝11が凹設される基体10と、充填溝11の底面に設置される発光素子2と、充填溝11に充填して発光素子2を封止する透明樹脂から成る封止材3とを有する複数の発光装置1を備えた発光装置モジュール40において、隣接する発光装置1の開放面11aを対向して複数の発光装置1を一方向に並設して実装する基板41と、基板41上の隣接する発光装置1間に配されて開放面11aから出射される光を反射する反射部42とを設けた。
【選択図】図1

Description

本発明は、基体内に発光素子を封止した発光装置を一方向に並設した発光装置モジュールに関する。
図22は液晶表示装置等に用いられるエッジライト型のバックライトを示す斜視図である。バックライト50は複数の発光装置1を有する発光装置モジュール40と、導光板51とを備えている。発光装置モジュール40は基板41上に複数の発光装置1を実装し、発光装置1が直線状に一方向に並設される。平板状の導光板51は表示パネル(不図示)に対向して出射面51aが配置される。導光板51の一側面から成る入射面51bに対向して発光装置モジュール40が配置され、発光装置1の上面が入射面51bに対向する。
発光装置1は特許文献1に開示されている。この発光装置は上部に有底の円錐台形状の充填孔を凹設した基体を備え、充填孔の底面にLED等の発光素子が設置される。充填孔内には透明樹脂から成る封止材が充填され、発光素子が封止される。
発光素子の発光は封止材の内部を上方及び側方に導光し、側方に進行した光は傾斜面から成る充填孔の内周壁で反射して上方に進行する。これにより、充填孔の上面から充填孔の内周壁の傾斜角度に応じた所定の指向角で光が出射される。
発光装置1から入射面51bの方向(X方向)に出射された光は入射面51bから導光板51に入射し、導光板51内を導光して出射面51aから出射される。これにより、表示パネルが照明される。
また、特許文献2には充填孔よりも上方に封止材を突出させた発光装置が開示されている。発光素子の発光は封止材の内部を導光し、充填孔よりも上方の封止材の上面及び周面から出射される。これにより、発光装置の出射光の指向角を広くすることができる。
特開2004−253404号公報(第6頁−第10頁、第5図) 特開2006−60253号公報(第3頁−第4頁、第1図)
上記特許文献1に開示された発光装置を用いた発光装置モジュール40によると、各発光装置1は充填孔の内周壁の傾斜によって発光装置1の並設方向(Y方向)及び並設方向に垂直な方向(Z方向)に所定の指向角を有する。このため、発光装置1の間隔が大きくなると、発光装置1間の領域に光量が不足して暗部が形成され、輝度ムラが発生する。従って、暗部が形成されないように発光装置1の間隔を小さくする必要があるため、発光装置1を多く必要として発光装置モジュール40のコストがかかる問題があった。
また、上記特許文献2に開示された発光装置を用いた発光装置モジュール40によると、Y方向の指向角が広くなるため発光装置1の間隔を大きくすることができる。従って、発光装置モジュール40のコストを削減することができる。しかしながら、Z方向の指向角も広くなるため、入射面51aの外側に進行する光や入射面51aで反射する光が増加する。従って、発光装置1の出射光の利用効率が低下する問題があった。
本発明は、コストを削減するとともに光の利用効率を向上できる発光装置モジュール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は、
一方向に対向する二面に開放面を有した充填溝が凹設される基体と、前記充填溝の底面に設置される発光素子と、前記充填溝に充填して前記発光素子を封止する透明樹脂から成る封止材とを有した複数の発光装置と、
隣接する前記発光装置の前記開放面を対向して複数の前記発光装置を一方向に並べて実装する基板と、
前記基板上の隣接する前記発光装置間に配されて前記開放面から出射される光を反射する反射部と、
を備えたことを特徴としている。
この構成によると、発光装置は基体に凹設された充填溝の底面に発光素子が配され、充填溝内に封止材を充填して発光素子が封止される。充填溝は一方向に対向する二面に開放面が形成される。基板上には複数の発光装置が開放面を対向して一方向に並べて実装される。また、基板には隣接する発光装置間に反射部が設けられる。発光素子の発光は封止材を導光して充填溝の上面から出射されるとともに側面に対向する開放面から出射される。これにより、発光装置の出射光の指向角は充填溝の側壁が対向する方向に小さく、開放面が対向する方向に大きくなる。開放面から出射された光は反射部で反射し、充填溝の上面の出射光と同じ方向に導かれる。
また本発明は、上記構成の発光装置モジュールにおいて、前記反射部が前記基板の表面に積層された薄膜から成ることを特徴としている。この構成によると、薄膜状の反射部が塗布、成膜、接着等によって基板の表面に形成される。
また本発明は、上記構成の発光装置モジュールにおいて、前記反射部が前記発光装置間に立設され、前記開放面に対向する反射面を有することを特徴としている。この構成によると、反射部は基板上への接着等により発光装置間に立設して形成される。開放面から出射された光は開放面に対向する反射部の反射面で反射し、充填溝の上面の出射光と同じ方向に導かれる。反射部を基板自体の屈曲によって発光装置間に立設してもよい。
また本発明は、上記構成の発光装置モジュールにおいて、前記反射面が傾斜面により形成されることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の発光装置モジュールにおいて、前記反射部の表面が白色のレジストまたは金属により形成されることを特徴としている。
また本発明は、上記構成の発光装置モジュールにおいて、前記基板は金属または樹脂から成る基材上に配線パターンが形成され、前記反射部が前記基材の表面を露出して形成されることを特徴としている。
本発明によると、発光装置が発光素子の封止材を充填して一方向に対向する二面に開放面が設けられる充填溝を有し、開放面を対向して並べて実装される複数の発光装置間に反射部を設けたので、発光装置は上面及び開放面から光を出射し、開放面の出射光は反射部で反射して発光装置の上面の出射光と同じ方向に進行する。これにより、充填溝の側壁が対向する方向の指向角を小さく、開放面が対向する方向の指向角を大きくして発光装置から光を出射できるとともに、反射部の反射光により発光装置間からも光を供給することができる。従って、発光装置モジュールのコストを削減するとともに光の利用効率を向上することができる。
本発明の第1実施形態の発光装置モジュールを示す正面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールを示す上面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置を示す斜視図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置を示す上面図 図3のA−A断面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の基体素材を示す平面図 図6のB−B断面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の素子設置工程を示す平面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の封止材充填工程を示す平面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の封止材切断工程を示す平面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置のスライス工程を示す平面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の他の態様を示す平面図 本発明の第1実施形態の発光装置モジュールの発光装置の更に他の態様を示す断面図 本発明の第2実施形態の発光装置モジュールを示す正面図 本発明の第2実施形態の発光装置モジュールを示す上面図 本発明の第3実施形態の発光装置モジュールを示す正面図 本発明の第3実施形態の発光装置モジュールを示す上面図 本発明の各実施形態の発光装置モジュールの他の発光装置を示す斜視図 本発明の各実施形態の発光装置モジュールの発光装置の他の基体素材を示す平面図 本発明の各実施形態の発光装置モジュールの発光装置の基体素材を示す平面図 図20のC−C断面図 エッジライト型のバックライトを示す斜視図
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1、図2は第1実施形態の発光装置モジュールを示す正面図及び上面図である。発光装置モジュール40は前述の図22に示すバックライト50等に用いられる。発光装置モジュール40は発光素子2を有した複数の発光装置1が一方向に延びる基板41上に実装される。これにより、各発光装置1が直線状に一方向に並設される。隣接する発光装置1は詳細を後述する開放面11aが対向配置される。基板41上の隣接する発光装置1間には反射部42が設けられる。
基板41はアルミニウムの基材の表面をアルマイト処理し、絶縁層を介して導電性の配線パターンが形成されている。
反射部42は反射率の高い白色のレジストを基板1の表面に塗布した薄膜により形成される。反射部42は反射率が高い材料であればよく、接着、成膜、メッキ等により金属薄膜を基板41上に配して反射部42を形成してもよい。
図3、図4は発光装置1を示す斜視図である。また、図5は図3のA−A断面図を示している。発光装置1は上面に充填溝11を凹設した基体10を備えている。充填溝11は一方向に延びて対向する側壁11b、11cを有し、側壁11b、11cの両端の対向する二面に開放された開放面11aを有している。
基体10はセラミックシート12を積層して形成される。基体10には充填溝11の底面から下方に延びて貫通する放熱ビア18及び電極ビア19が設けられる。放熱ビア18の上面には伝熱部14が形成され、下面には放熱部16が形成される。
伝熱部14上にはLEDから成る発光素子2が接着等により固着される。これにより、発光素子2が充填溝11の底面に設置される。発光素子2の発熱は放熱ビア18を介して伝熱部14から放熱部16に伝えられて放熱する。
電極ビア19の上面には端子13が形成され、下面には電極17が形成される。電極ビア19によって端子13と電極17とが導通する。発光素子2はワイヤー4によって端子13に接続される。
充填溝11内には蛍光体の粒子を分散して含有した透明樹脂から成る封止材3が充填される。封止材3によって発光素子2が封止される。
発光素子2の発光は封止材3を導光し、蛍光体に到達すると波長変換される。そして、波長変換された光と蛍光体に到達しない光とが混合して充填溝11の上面から出射されるとともに側面の対向する開放面11aから出射される。これにより、発光装置1の出射光の指向角は充填溝11の側壁11b、11cが対向する方向に小さく、開放面11aが対向する方向に大きくなる。
次に、発光装置1の製造方法を説明する。発光装置1の製造工程は基体素材形成工程、素子設置工程、封止材充填工程、封止材切断工程及びスライス工程を備えている。図6は基体素材形成工程で形成される基体素材30を示す平面図である。また、図7は図6のB−B断面図を示している。
基体素材形成工程では厚さが約0.1mmの複数のセラミックシート12を積層する。これにより、基体素材30が形成される。下部の各セラミックシート12には孔部12aが設けられる。孔部12aによって放熱ビア18及び電極ビア19(図5参照)が形成される。放熱ビア18及び電極ビア19には導電性材料が充填される。
上部の各セラミックシート12には孔部12bが設けられる。孔部12bによって基体素材30の上面に凹設してマトリクス状に配置される複数の凹部31が形成される。凹部31は環状の内周壁を有した平面視略矩形に形成され、四隅に曲面部31eが設けられる。これにより、凹部31は互いに対向して両端部が非平行な第1、第2側壁31a、31bを有し、第1側壁31aと第2側壁31bとの両端が互いに対向した連結部31cにより連結される。
セラミックシート12が積層されると焼成炉により約1000℃で焼成して一体化され、基体素材30が得られる。この時、端子13、電極17、伝熱部14及び放熱部16(いずれも図3参照)をセラミックシート12と同時に焼成して形成してもよく、焼成後に形成してもよい。その後、端子13、電極17、伝熱部14及び放熱部16にはメッキが施される。
次に、図8は素子設置工程を示す平面図である。素子設置工程では熱伝導性の良い樹脂または熱伝導性の良い金属材料等により伝熱部14上に発光素子2が接着される。これにより、凹部31の底面に発光素子2が配される。そして、ワイヤー4により発光素子2の端子部(不図示)と端子13とが接続される。
次に、図9は封止材充填工程を示す平面図である。封止材充填工程では凹部31内に封止材3が充填される。封止材3の硬化によって発光素子2が封止される。
次に、図10は封止材切断工程を示す平面図である。封止材切断工程では回転砥石を用いたダイシング加工等によって封止材3が凹部31の第1、第2側壁31a、31bに交差して切断される。図中、Dは回転砥石の切断位置を示している。回転砥石の切り込み深さは凹部31と同じ深さになっており、回転砥石により溝加工して封止材3が切断される。
この時、凹部31の第1、第2側壁31a、31bが同時に切断され、凹部31の連結部31cが除去される。これにより、第1、第2側壁31a、31bの両端で封止材3が側方に面して露出し、充填溝11の開放面11a(図1参照)が形成される。また、第1、第2側壁31a、31bにより充填溝11の側壁11b、11c(図1参照)が形成される。
次に、図11はスライス工程を示す平面図である。スライス工程では回転砥石を用いたダイシング加工等によって凹部31の周囲の所定位置で基体素材30がフルカットされる。図中、E、Fは回転砥石の切断位置を示している。これにより、基体素材30から複数の基体10(図1参照)が切り出され、発光装置1が得られる。
上記構成の発光装置モジュール40において、発光装置1の出射光は矢印G(図1参照)に示すように上面及び開放面11aから出射される。出射光の指向角は開放面11aが対向する方向(Y方向)に大きいため、発光装置1の間隔を大きくすることができる。また、発光装置1の出射光の指向角は充填溝11の側壁11b、11cが対向する方向に小さいため、導光板51の入射面51b(図22参照)の外側に進行する光や入射面51bで反射する光を減少させることができる。従って、発光装置モジュール40のコストを削減できるとともに光の利用効率を向上することができる。
また、開放面11aから出射して基板41に到達した光(矢印G0)は反射部42で反射して発光装置1の上面の出射光と同様に入射面51bの方向(X方向)に進行する。従って、光の利用効率をより向上することができる。
尚、前述の図10に示す封止材切断工程で凹部31の曲面部31e上を切断してもよい。図12はこれにより形成した発光装置1を示す平面図である。曲面部31eによって第1側壁31a及び第2側壁31bが両端部で非平行に形成されるため、切断位置によって開放面11aの開口面積を可変することができる。これにより、開放面11aからの出射光の光量を切断位置によって調整することができる。
また、封止材切断工程の切り込み深さを凹部31の深さよりも浅くしてもよい。図13はこれにより形成した発光装置1を示す断面図であり、前述の図5と同じ断面を示している。凹部31の深さよりも封止材3を切断する切り込み深さが浅いため、充填溝11の底部には開放面11aの下端よりも低い段部20が形成される。
段部20内に配される発光素子2で発光した光の一部は段部20の壁面によって遮られ、開放面11aからの出射光の光量及び開放面11aが対向する方向の指向角が抑制される。これにより、切り込み深さを可変することによって指向角を調整することができる。また、封止材3が段部20の壁面と接するため基体10との接触面積が増加し、封止材3の付着強度を向上することができる。
本実施形態によると、発光装置1が発光素子2の封止材3を充填して一方向に対向する二面に開放面11aが設けられる充填溝11を有し、開放面11aを対向して並べて実装される複数の発光装置1間に反射部42を設けたので、発光装置1は上面及び開放面11aから光を出射し、開放面11aの出射光は反射部42で反射して発光装置1の上面の出射光と同じ方向に進行する。
これにより、充填溝11aの側壁11、11cが対向する方向の指向角を小さく、開放面11aが対向する方向の指向角を大きくして発光装置1から光を出射できるとともに、反射部42の反射光により発光装置1間からも光を供給することができる。従って、発光装置モジュール40のコストを削減するとともに光の利用効率を向上することができる。
また、反射部42が基板41の表面に積層された白色のレジストや金属等の薄膜から成るので、開放面11aの出射光を反射する反射部42を容易に実現することができる。
尚、金属や反射率の高い樹脂の基材上に配線パターンを設けて基板41を形成し、該基材の表面を露出して反射部42を形成してもよい。これにより、開放面11aの出射光を反射する反射部42をより簡単に実現することができる。
次に、図14、図15は第2実施形態の発光装置モジュール40を示す正面図及び平面図を示している。説明の便宜上、前述の図1、図2に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は、基板41上の発光装置1間に反射部43が立設される。その他の部分は第1実施形態と同一である。
反射部43は基板41の反射部42上に接着され、三角錐形状の金属により形成される。このため、反射部43は発光装置1の開放面11aに対向する反射面43aを有している。反射面43aは基板41から離れるに従って開放面11aから離れるように所定の傾斜角で傾斜する。尚、白色のレジストを基板上41に立設して三角錐形状の反射部42を形成してもよい。
開放面11aから出射して基板41に到達した光(矢印G0)は反射部42で反射するとともに、反射部43に到達した光は反射面43aで矢印G1に示すように反射する。これにより、反射部42、43の反射光が導光板51(図22参照)の入射面51bの方向(X方向)に進行する。従って、光の利用効率をより向上することができる。尚、薄膜から成る反射部42を省いてもよい。
本実施形態によると、第1実施形態と同様に、充填溝11aの側壁11、11cが対向する方向の指向角を小さく、開放面11aが対向する方向の指向角を大きくして発光装置1から光を出射できるとともに、反射部43の反射光により発光装置1間からも光を供給することができる。従って、発光装置モジュール40のコストを削減するとともに光の利用効率を向上することができる。
また、反射部43が発光装置1間に立設され、開放面11aに対向する反射面43aを有するので、発光装置1間から基板41に直交する方向(X方向)に光を容易に供給することができる。
また、反射面43aが傾斜するため、発光装置1間からより簡単に基板41に直交する方向(X方向)に光を供給することができる。
次に、図16、図17は第3実施形態の発光装置モジュール40を示す正面図及び平面図を示している。説明の便宜上、前述の図1、図2に示す第1実施形態と同様の部分には同一の符号を付している。本実施形態は、基板41を屈曲して発光装置1間に反射部44が立設される。その他の部分は第1実施形態と同一である。
基板41は金属や反射率の高い樹脂の基材上に配線パターンを設けて形成され、基板41をく字状に屈曲するとともに該基材の表面を露出して反射部44が形成される。これにより、開放面11aの出射光を反射する反射部44を容易に実現することができる。
く字状に屈曲される反射部44は発光装置1の開放面11aに対向する反射面44aを有している。反射面44aは基板41から離れるに従って開放面11aから離れるように所定の傾斜角で傾斜する。
開放面11aから出射して反射部44に到達した光は反射面44aで矢印G1に示すように反射する。これにより、反射部44の反射光が導光板51(図22参照)の入射面51bの方向(X方向)に進行する。従って、光の利用効率をより向上することができる。
本実施形態によると、第1実施形態と同様に、充填溝11aの側壁11、11cが対向する方向の指向角を小さく、開放面11aが対向する方向の指向角を大きくして発光装置1から光を出射できるとともに、反射部43の反射光により発光装置1間からも光を供給することができる。従って、発光装置モジュール40のコストを削減するとともに光の利用効率を向上することができる。
また、反射部44が発光装置1間に立設され、開放面11aに対向する反射面44aを有するので、発光装置1間から基板41に直交する方向(X方向)に光を容易に供給することができる。
また、反射面44aが傾斜するため、発光装置1間からより簡単に基板41に直交する方向(X方向)に光を供給することができる。
また、金属の基材上に配線パターンを設けて基板41を形成し、該基材の表面を露出して反射部44を形成したので、光を反射する反射部44を容易に実現することができる。また、基材が低反射率の材料から成る場合は、反射部44の表面に白色のレジストや金属薄膜を設けてもよい。
第1〜第3実施形態において、発光装置1の封止材切断工程とスライス工程とを兼ねてもよい。図18はこの時の発光装置1の斜視図を示している。発光装置1は封止材切断工程で基体素材30のフルカットにより基体10を切り出して形成される。これにより、封止材切断工程とスライス工程とを兼ねることができ、発光装置1の製造工数を削減することができる。
この時、前述の図13に示す段部20は一部のセラミックシート12の孔部12b(図7参照)の開口面積を狭くすることにより形成することができる。これにより、段部20の深さは基体素材30を基体素材形成工程で形成した際に決められる。
封止材切断工程とスライス工程とを別工程で行うと、封止剤3の充填後に封止材切断工程の切り込み深さを可変して段部20の深さを可変することができる。従って、複数の機種に対して段部20の深さが異なる発光装置1を必要とする場合は、封止材切断工程とスライス工程とを別工程にすると仕掛品を共通化することができる。
尚、基体素材30に設けた凹部31は第1側壁31a及び第2側壁31bが略平面の平面視略矩形に形成されるが、対向する第1側壁31a及び第2側壁31bを曲面により形成してもよい。これにより、第1側壁31a及び第2側壁31bを封止材切断工程の切断位置近傍で非平行に形成することができる。この時、図19に示すように、第1側壁31a及び第2側壁31bを連結する連結部31cを平面的に見て第1側壁31a及び第2側壁31bと一体の楕円形や円形に形成してもよい。
また、基材素材30の凹部31を図20、図21に示すように一方向に延びる溝形状に形成してもよい。図20は基材素材30の平面図を示し、図21は図20のC−C断面図を示している。封止材切断工程の切断深さに応じて前述の図3、図18と同様の発光装置1を得ることができる。
この時、凹部31の対向する第1側壁31a及び第2側壁31bを平面的に見て波形状にしてもよい。これにより、第1側壁31a及び第2側壁31bを封止材切断工程の切断位置近傍で非平行に形成することができる。
本発明によると、エッジライト型バックライト、スキャナ用光源、LED照明装置等に利用することができる。
1 発光装置
2 発光素子
3 封止材
4 ワイヤー
10 基体
11 充填溝
11a 開放面
11b、11c 側壁
12 セラミックシート
12a 孔部
13 端子
14 伝熱部
16 放熱部
17 電極
18 放熱ビア
19 電極ビア
20 段部
30 基体素材
31 凹部
31a 第1側壁
31b 第2側壁
31c 連結部
32 溝部
40 発光装置モジュール
41 基板
42、43、44 反射部
43a、44a 反射面

Claims (6)

  1. 一方向に対向する二面に開放面を有した充填溝が凹設される基体と、前記充填溝の底面に設置される発光素子と、前記充填溝に充填して前記発光素子を封止する透明樹脂から成る封止材とを有した複数の発光装置と、
    隣接する前記発光装置の前記開放面を対向して複数の前記発光装置を一方向に並べて実装する基板と、
    前記基板上の隣接する前記発光装置間に配されて前記開放面から出射される光を反射する反射部と、
    を備えたことを特徴とする発光装置モジュール
  2. 前記反射部が前記基板の表面に積層された薄膜から成ることを特徴とする請求項1に記載の発光装置モジュール。
  3. 前記反射部が前記発光装置間に立設され、前記開放面に対向する反射面を有することを特徴とする請求項1に記載の発光装置モジュール。
  4. 前記反射面が傾斜面により形成されることを特徴とする請求項3に記載の発光装置モジュール。
  5. 前記反射部が白色のレジストまたは金属により形成されることを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれかに記載の発光装置モジュール。
  6. 前記基板は金属または樹脂から成る基材上に配線パターンが形成され、前記反射部が前記基材の表面を露出して形成されることを特徴とする請求項1または請求項3に記載の発光装置モジュール。
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