JP2013219260A

JP2013219260A - 発光装置、照明装置及び発光装置の製造方法

Info

Publication number: JP2013219260A
Application number: JP2012089875A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Memita; 裕一目見田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-24

Abstract

【課題】導光板との接触による傷を防止できる発光装置を提供する。
【解決手段】端子部１１ａを有する素子基板１１と、素子基板１１上に設置してワイヤ１３により端子部１１ａに接続される発光素子１２と、素子基板１１上に配して発光素子１２を囲む環状に形成されるとともに発光素子１２の出射光を反射するリフレクタ１４と、リフレクタ１４よりも軟質な透明樹脂から成るとともにリフレクタ１４の内部に充填して発光素子１２及びワイヤ１３を封止する封止材１５とを備えた発光装置１０において、リフレクタ１４上に封止材１５を延設して突起部１６を形成した。
【選択図】図３

Description

本発明は、リフレクタの内部に発光素子を封止した発光装置及びそれを用いた照明装置に関する。また本発明は、リフレクタの内部に発光素子を封止した発光装置の製造方法に関する。

図１６は従来の発光装置を備えた照明装置の概略平面図を示している。照明装置１は側端面に入射面２ａを有した平面視矩形の透明樹脂から成る導光板２と、入射面２ａに対向する光源部３とを備えている。光源部３は実装基板４上に複数の発光装置１０が入射面２ａに沿って並設される。実装基板４の背面にはヒートシンク５が設けられる。

発光装置１０は素子基板１１上にＬＥＤから成る発光素子１２が設置される。素子基板１１は金属により形成され、樹脂から成る絶縁部１１ｂを介して一対の端子部１１ａが設けられる。発光素子１２はワイヤ１３を介して端子部１１ａに接続される。

素子基板１１上には発光素子１２を囲む環状のリフレクタ１４が配される。リフレクタ１４は硬質の白色樹脂により素子基板１１の絶縁部１１ｂと一体に形成される。これにより、リフレクタ１４は発光素子１２から側方に出射された光を入射面２ａの方向に反射させる。

リフレクタ１４の内部には軟質の透明樹脂から成る封止材１５が充填され、発光素子１２及びワイヤ１３が封止材１５により封止される。この時、リフレクタ１４の上端面は封止材１５の上面よりも突出し、導光板２の入射面２ａに当接する。これにより、発光素子１２と入射面２ａとの距離が一定に維持される。

発光素子１２から出射された光は入射面２ａから導光板２に入射して導光板２を導光し、出射面２ｂから照明光が出射される。これにより、照明装置１による照明が行われる。

特開２００７−１８０５９１号公報（第１図）特開２００３−１６８８２４号公報（第１３図）

しかしながら、上記従来の発光装置１０によると、リフレクタ１４の上端面が導光板２の入射面２ａに当接するため、照明装置１の振動等によってリフレクタ１４が入射面と摺動する。入射面２ａは硬質のリフレクタ１４が摺動すると傷が発生し、入射面２ａにおける乱反射や透過率の低下によって照明装置１の光学特性が劣化する問題があった。

本発明は、導光板との接触による傷を防止できる発光装置及びその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、導光板の傷を防止して光学特性を向上できる照明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は、端子部を有する素子基板と、前記素子基板上に設置してワイヤにより前記端子部に接続される発光素子と、前記素子基板上に配して前記発光素子を囲む環状に形成されるとともに前記発光素子の出射光を反射するリフレクタと、前記リフレクタよりも軟質な透明樹脂から成るとともに前記リフレクタの内部に充填して前記発光素子及び前記ワイヤを封止する封止材とを備えた発光装置において、前記リフレクタ上に前記封止材を延設して突起部を形成したことを特徴としている。

この構成によると、端子部を介して発光素子に電圧が印加されると発光素子が発光する。発光素子の出射光は封止材を介して上面から出射され、一部の光はリフレクタで反射した後に出射される。リフレクタの上面には封止材を延設して形成される突起部が設けられる。発光装置を導光板の入射面に面して配置した際に突起部が入射面に近接または当接する。

また本発明は、上記構成の発光装置において、前記突起部が底部に対して頂部が狭い断面形状を有した線状またはドット状に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において、前記リフレクタがポリフタルアミド樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂により形成され、前記封止材がシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂により形成されることを特徴としている。

また本発明の照明装置は、上記各構成の複数の発光装置と、複数の前記発光装置を並設して実装する実装基板と、前記突起部に近接または当接する入射面を有した導光板とを備え、前記入射面から前記導光板に入射した光を導光して照明光を出射することを特徴としている。この構成によると、突起部が導光板の入射面に近接または当接して配置され、発光装置の出射光は入射面から導光板に入射する。導光板に入射した光は導光板を導光し、照明光が出射される。

また本発明の発光装置の製造方法は、基板上に複数の貫通孔を有したリフレクタ部材を形成するリフレクタ部材形成工程と、各前記貫通孔の内部の前記基板上にそれぞれ発光素子を設置する素子設置工程と、各前記貫通孔の内部に前記リフレクタ部材よりも軟質な透明樹脂から成る封止材を充填して前記発光素子を封止する充填工程と、隣接する前記貫通孔間で切断して複数のチップに個片化する切断工程とを備え、前記充填工程で前記リフレクタ部材上に延設した前記封止材により凹部を介して隣接する複数の突起部を形成するとともに、前記切断工程で前記凹部上を切断したことを特徴としている。

この構成によると、リフレクタ部材形成工程で基板上に樹脂成形等によってリフレクタ部材が形成され、素子設置工程でリフレクタ部材の貫通孔内に発光素子が設置される。充填工程では貫通孔内に封止材が充填されるとともにリフレクタ部材の上面に封止材によって突起部が形成される。この時、突起部は隣接する貫通孔間に凹部を介して複数形成される。切断工程ではブレードによって封止材から成る凹部上で切断され、リフレクタ部材及び基板を切断して複数のチップに個片化する。これにより、環状のリフレクタ上に封止材から成る突起部を有したチップ状の発光装置が得られる。

本発明によると、リフレクタよりも軟質な樹脂から成る封止材によりリフレクタ上に突起部を形成したので、導光板の入射面に突起部が近接または当接して配され、振動等によって軟質な突起部が入射面と摺動する。これにより、導光板の入射面の傷を防止し、導光板を備えた照明装置の光学特性を向上することができる。

また本発明によると、封止材の充填工程でリフレクタ部材上に凹部を介して隣接する複数の突起部を封止材により形成し、切断工程で凹部上を切断して個片化する。これにより、封止材から成る凹部の底面が薄く形成され、硬さの異なる封止材とリフレクタ部材とを容易に同時切断することができる。

本発明の第１実施形態の発光装置を備えた照明装置を示す概略平面図本発明の第１実施形態の発光装置を示す上面図図２のＡ−Ａ断面図図２のＢ−Ｂ断面図本発明の第１実施形態の発光装置を示す底面図本発明の第１実施形態の発光装置のリフレクタ部材形成工程の樹脂成形前の状態を示す側面断面図本発明の第１実施形態の発光装置のリフレクタ部材形成工程の樹脂成形時の状態を示す側面断面図本発明の第１実施形態の発光装置のリフレクタ部材形成工程の樹脂成形後の状態を示す側面断面図本発明の第１実施形態の発光装置の素子設置工程を示す側面断面図本発明の第１実施形態の発光装置の充填工程を示す側面断面図本発明の第１実施形態の発光装置の切断工程を示す側面断面図本発明の第２実施形態の発光装置を示す上面図図１２のＣ−Ｃ断面図本発明の第３実施形態の発光装置を示す上面図図１４のＤ−Ｄ断面図従来の発光装置を備えた照明装置を示す概略平面図

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は第１実施形態の発光装置を備えた照明装置の概略平面図を示している。説明の便宜上、前述の図１６に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付している。

照明装置１は導光板２と光源部３とを備えている。導光板２は平面視矩形の透明樹脂から成り、側端面に入射面２ａを有して前面に照明光の出射面２ｂを有する。光源部３は入射面２ａに対向配置され、実装基板４上に複数の発光装置１０が入射面２ａに沿って並設される。入射面２ａには詳細を後述する発光装置１０の突起部１６が当接して配される。実装基板４の背面にはヒートシンク５が設けられる。

図２は発光装置１０の平面図を示している。図３、図４はそれぞれ図２のＡ−Ａ断面図及びＢ−Ｂ断面図を示している。また、図５は発光装置１０の底面図を示している。発光装置１０は素子基板１１上に発光素子１２が設置される。素子基板１１は金属から成るフレーム２０（図６参照）により形成され、樹脂から成る絶縁部１１ｂを介して一対の端子部１１ａが設けられる。

発光素子１２はＬＥＤから成り、ワイヤ１３を介して端子部１１ａの上面に接続される。尚、端子部１１ａの下面が実装基板４（図１参照）に半田付けされる。また、一方の端子部１１ａに連続した放熱部１１ｃ上に発光素子１２が設置され、発光素子１２の発熱が金属の放熱部１１ｃを介して放熱される。

素子基板１１上には発光素子１２を囲む環状のリフレクタ１４が配される。リフレクタ１４はポリフタルアミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等の硬質の白色樹脂により、素子基板１１の絶縁部１１ｂと一体に形成される。これにより、リフレクタ１４は発光素子１２から側方に出射された光を入射面２ａ（図１参照）の方向に反射させる。

リフレクタ１４の内部にはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の軟質の透明樹脂から成る封止材１５が充填され、発光素子１２及びワイヤ１３が封止材１５により封止される。封止材１５はリフレクタ１４の上端面に延設され、封止材１５によりリフレクタ１４上に突起部１６（図２においてハッチングで示す）が形成される。

突起部１６は環状の線状に形成され、延びた方向に垂直な断面形状が底部に対して頂部が狭い半円状になっている。突起部１６の高さＨは例えば、０．１ｍｍ以上に形成される。突起部１６は導光板２の入射面２ａ（図１参照）に当接し、発光素子１２と入射面２ａとの距離が一定に維持される。

上記構成の照明装置１において、端子部１１ａを介して発光素子１２に電圧が印加されると発光素子１２が発光する。発光素子１２から上方に出射された光は封止材１５を介して入射面２ａから導光板２に直接入射する。また、発光素子１２から側方に出射された光はリフレクタ１４で反射し、封止材１５を介して入射面２ａから導光板２に入射する。導光板２に入射した光は導光板２を導光し、出射面２ｂから照明光が出射される。これにより、照明装置１による照明が行われる。

また、導光板２の入射面２ａに突起部１６が当接して配され、照明装置１が振動した際に突起部１６が入射面２ａと摺動する。突起部１６はリフレクタ１４よりも軟質な樹脂から成るため、摺動による入射面２ａの傷を防止することができる。従って、傷による入射面２ａにおける乱反射や透過率の低下を防止し、照明装置１の光学特性を向上することができる。

図６〜図１１は発光装置１０の製造工程を示す側面図である。図６〜図８はリフレクタ部材形成工程を示している。リフレクタ部材形成工程は上金型３０ａ及び下金型３０ｂから成る成形金型３０を備えている。図６に示すように、上金型３０ａには格子状の溝部３０ｃが設けられる。下金型３０ｂ上には貫通孔２０ａ及び溝部２０ｂを有した金属から成るフレーム２０が設置される。

次に、図７に示すように上金型３０ａがフレーム２０に密着し、溝部２０ｂ、３０ｃ内及び貫通孔２０ａ内に白色樹脂が充填される。そして、図８に示すように上金型３０ａがフレーム２０から離れ、成形品が取り出される。貫通孔２０ａに充填された樹脂によって絶縁部１１ｂが形成され、複数の素子基板１１（図３参照）が連続したフレーム２０（基板）が形成される。また、溝部２０ｂ、３０ｃに充填された樹脂によってフレーム２０上にリフレクタ部材２１が形成される。

リフレクタ部材２１は溝部３０ｃによって格子状に形成され、複数の貫通孔２１ａを有している。リフレクタ部材２１を後述する切断工程で切断して環状のリフレクタ１４（図３参照）が形成される。

図９は発光素子１２を設置する素子設置工程を示している。素子設置工程ではリフレクタ部材２１の貫通孔２１内に露出したフレーム２０から成る放熱部１１ｃ上に発光素子１２が熱伝導性接着剤等により固着される。また、フレーム２０により形成される端子部１１ａと発光素子１２とがワイヤ１３により接続される。

図１０は充填工程を示している。充填工程は環状の溝部３１ａを複数有する成形金型３１を備えている。成形金型３１をリフレクタ部材２１に対して所定の隙間を有して配置し、リフレクタ部材２１の貫通孔２１ａ内にシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の封止材１５が充填される。これにより、発光素子１２及びワイヤ１３が封止される。

この時、封止材１５はリフレクタ部材２１の上面に延設され、溝部３１ａによって突起部１６が形成される。成形金型３１の隣接する溝部３１ａはリフレクタ部材２１の隣接する貫通孔２１ａ間の隔壁上に配置される。これにより、突起部１６は隣接する貫通孔２１ａ間の一の隔壁上に凹部１７を介して複数形成される。

図１１は切断工程を示している。切断工程はダイシングソー等を用いてダイヤモンド砥石等のブレード３２により凹部１７上で切断して複数のチップに個片化する。これにより、リフレクタ部材２１を切断してリフレクタ１４が形成され、フレーム２０を切断して所定形状の素子基板１１が形成される。そして、環状のリフレクタ１４上に封止材１５から成る突起部１６を有したチップ状の発光装置１０が得られる。

充填工程で隣接する突起部１６間に凹部１７を設けているので、凹部１７の底面の封止材１５を薄く（例えば、０．１ｍｍ以下）形成することができる。これにより、硬さの異なる封止材１５とリフレクタ部材２１とを容易に同時切断することができる。

本実施形態によると、リフレクタ１４よりも軟質な樹脂から成る封止材１５によりリフレクタ１４上に突起部１６を形成したので、導光板２の入射面２ａに突起部１６を当接した照明装置１の振動時に突起部１６が入射面２ａと摺動する。この時、突起部１６がリフレクタ１４よりも軟質な樹脂から成るため、摺動による入射面２ａの傷を防止することができる。従って、傷による入射面２ａにおける乱反射や透過率の低下を防止し、照明装置１の光学特性を向上することができる。

尚、発光装置１０の突起部１６が入射面２ａに当接して配置されるが、突起部１６が入射面２ａに近接して配置されていてもよい。この場合も同様に、照明装置１の振動によって突起部１６と入射面２ａとが摺動し、入射面２ａの傷を防止することができる。

また、突起部１６が底部に対して頂部が狭い半円状の断面形状を有した線状に形成されるため、入射面２ａとの接触面積を少なくすることができる。従って、入射面２ａの傷をより確実に防止することができる。尚、突起部１６が底部に対して頂部が狭い楕円弧、三角形、台形等の断面形状であってもよく、幅が狭い矩形の断面形状であってもよい。

また、リフレクタ１４がポリフタルアミド樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等により形成され、封止材１５がシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等により形成される。これにより、発光素子１２の出射光を反射する白色樹脂から成るリフレクタ１４及びリフレクタ１４よりも軟質な透明樹脂から成る封止材１５を容易に実現することができる。尚、リフレクタ１４を樹脂以外のセラミック等により形成し、封止材１５をシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の軟質樹脂により形成してもよい。

また、充填工程でリフレクタ部材２１上に凹部１７を介して隣接する複数の突起部１６を封止材１５により形成し、切断工程で凹部１７上を切断して個片化する。これにより、封止材１５から成る凹部１７の底面が薄く形成され、硬さの異なる封止材１５とリフレクタ部材２１とを容易に同時切断することができる。

次に、図１２は第２実施形態の発光装置１０の平面図を示している。また、図１３は図１２のＣ−Ｃ断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図１１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。本実施形態は突起部１６の形状が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

突起部１６（図１２においてハッチングで示す）は一部を分断した環状の線状に形成され、延びた方向に垂直な断面形状が底部に対して頂部が狭い半円状になっている。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、突起部１６を分断した線状に形成するため、入射面２ａとの接触面積をより少なくすることができる。

次に、図１４は第３実施形態の発光装置１０の平面図を示している。また、図１５は図１４のＤ−Ｄ断面図を示している。説明の便宜上、前述の図１〜図１１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。本実施形態は突起部１６の形状が第１実施形態と異なっている。その他の部分は第１実施形態と同一である。

突起部１６（図１４においてハッチングで示す）はリフレクタ１４上に配置された複数の円形のドット状に形成され、素子基板１１に垂直な断面形状が底部に対して頂部が狭い半円状になっている。これにより、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、突起部１６をドット状に形成するため、入射面２ａとの接触面積をより少なくすることができる。尚、突起部１６を平面視多角形のドット状に形成してもよい。

本発明によると、導光板を備えた照明装置に利用することができる。

１照明装置
２導光板
２ａ入射面
３光源部
４実装基板
５ヒートシンク
１０発光装置
１１素子基板
１１ａ端子部
１１ｂ絶縁部
１１ｃ放熱部
１２発光素子
１３ワイヤ
１４リフレクタ
１５封止材
１６突起部
１７凹部
２０フレーム
２１リフレクタ部材
２１ａ貫通孔
３０、３１成形金型
３０ｃ、３１ａ溝部
３２ブレード

Claims

端子部を有する素子基板と、前記素子基板上に設置してワイヤにより前記端子部に接続される発光素子と、前記素子基板上に配して前記発光素子を囲む環状に形成されるとともに前記発光素子の出射光を反射するリフレクタと、前記リフレクタよりも軟質な透明樹脂から成るとともに前記リフレクタの内部に充填して前記発光素子及び前記ワイヤを封止する封止材とを備えた発光装置において、前記リフレクタ上に前記封止材を延設して突起部を形成したことを特徴とする発光装置。
前記突起部が底部に対して頂部が狭い断面形状を有した線状またはドット状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
前記リフレクタがポリフタルアミド樹脂またはポリエチレンテレフタレート樹脂により形成され、前記封止材がシリコーン樹脂またはエポキシ樹脂により形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の複数の発光装置と、複数の前記発光装置を並設して実装する実装基板と、前記突起部に近接または当接する入射面を有した導光板とを備え、前記入射面から前記導光板に入射した光を導光して照明光を出射することを特徴とする照明装置。
基板上に複数の貫通孔を有したリフレクタ部材を形成するリフレクタ部材形成工程と、各前記貫通孔の内部の前記基板上にそれぞれ発光素子を設置する素子設置工程と、各前記貫通孔の内部に前記リフレクタ部材よりも軟質な透明樹脂から成る封止材を充填して前記発光素子を封止する充填工程と、隣接する前記貫通孔間で切断して複数のチップに個片化する切断工程とを備え、前記充填工程で前記リフレクタ部材上に延設した前記封止材により凹部を介して隣接する複数の突起部を形成するとともに、前記切断工程で前記凹部上を切断したことを特徴とする発光装置の製造方法。