JP2014183309A - 発光素子、直下式バックライトモジュール、側光式バックライトモジュール、板状ランプ、並びに、ストリップ状発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子は、熱伝導板と、本体と、複数の発光ダイオードチップと、第1のコネクタと、第2のコネクタと、を含む。熱伝導板は、ダイボンディング領域及びダイボンディング領域に対向する放熱領域を包含する。本体は、熱伝導板を取り囲んでおり、対向する第1の本体表面及び第2の本体表面を包含する。第1の本体表面には、ダイボンディング領域を露出させるための内側に凹む凹部を含有する。第2の本体表面には、放熱領域を露出させるための開口を含有する。発光ダイオードチップは、ダイボンディング領域に設けられる。第1のコネクタ及び第2のコネクタは、それぞれ本体に設けられ、外部電源の入力又は他のコネクタとの挿抜可能な接続ことに用いることができる。発光ダイオードチップは、第1のコネクタ及び第2のコネクタにおける電極に電気的に接続される。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の一実施形態による発光素子10を示す斜視図である。図2は、図1に示した発光素子10をA‐A’線に沿って切断して示す断面図である。図1に示すように、本実施形態の発光素子10は、熱伝導板100と、本体110と、複数の発光ダイオードチップ130と、第1のコネクタ140と、第2のコネクタ150と、を含んでよい。図2に示すように、熱伝導板100の上表面には、ダイボンディング領域101を含有し、下表面には、放熱領域102を含有する。本体110は、熱伝導板100を取り囲んでおり、対向する第1の本体表面111及び第2の本体表面112を包含する。第1の本体表面111には、熱伝導板100のダイボンディング領域101を露出させるための内側に凹む凹部113を含有し、第2の本体表面112には、熱伝導板100の放熱領域102を露出させるための開口114を含有する。発光ダイオードチップ130は、熱伝導板100のダイボンディング領域101に設けられる。更には、発光ダイオードチップ130は、本体110の凹部113により取り囲まれた空間内に位置し、熱伝導板100のダイボンディング領域101に設けられる。
別の実施例において、光学レンズ192は、波長変換の機能を提供するために、内部に量子ドット材料(quantum dot material)を含んでいる。量子ドット材料を酸化させないように、光学レンズ192の内部は、真空抽出され又は不活性ガスが充填される。本明細書の全文にわたって、述べられた量子ドット材料は、3次元の寸法の何れも電子の波長より小さいことを表す。量子ドット材料は、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カドミウム化亜鉛からなる群より選ばれてよい。
上記で述べられた発光素子10、10a又は10bは、少なくとも、パネル又は板状ランプに使用可能な直下式バックライトモジュール20に適用されることができる。図6は、本発明の一実施形態による直下式バックライトモジュール20を示す平面図である。図6に示すように、直下式バックライトモジュール20は、バックライト200と、拡散板210と、外殻220と、駆動回路230と、を具備してよい。拡散板210は、バックライト200の上方に設けられる。バックライト200は、前文に記載の複数の発光素子10を備える。これらの発光素子10は、順に挿抜可能に接続されてバックライト200を形成する。駆動回路230は、バックライト200と電気的に接続して、バックライト200の各発光素子10を駆動して発光させる。外殻220は、バックライト200及び拡散板210を内蔵して、この直下式バックライトモジュール20として組み合わせる。
前文で述べられた発光素子10、10a又は10bは、少なくとも側光式バックライトモジュール30に適用されることができる。図9は、本発明の一実施形態による側光式バックライトモジュール30を示す断面図である。図9に示すように、側光式バックライトモジュール30は、導光板310と、ライトバー320と、外殻330と、を具備してよい。導光板310は、出光面312、及び出光面312と互いに直交する入光面311を有する。ライトバー320は、入光面311に向かって、ライトバー320の出光方向を入光面311に向かわせる。外殻330は、ライトバー320及び導光板310を内蔵して、側光式バックライトモジュール30として組み合わせる。ライトバー320上の発光素子10が発光する場合、放射された光線は、入光面311から導光板310に入って、出光面312から側光式バックライトモジュール30の外に放射されることができる。ライトバー320の平面図は、図7に示すバックライト200と同じようなものである。図7を参照する。ライトバー320は、複数の発光素子10を備える。側光式バックライトモジュール30は、ライトバー320と電気的に接続する駆動回路(図6に示すような素子230)を更に具備する。具体的には、駆動回路は、ライトバー320上の発光素子10に電気的に接続されて、発光素子10を駆動して発光させることができる。複数の発光素子10のそれぞれの第1のコネクタ140及び/又は第2のコネクタ150は、両端のそれぞれに第3コネクタ241を有する接続線240によって、第3コネクタ241を隣接する別の発光素子10の第1のコネクタ140及び/又は第2のコネクタ150を挿抜可能に接続させるように、複数の発光素子10の同士を直列接続させる。具体的な挿抜方式については、前文における図7にかかわる関連記述を参照し、繰り返して説明しない。
図10は、本発明の一実施形態によるストリップ状発光素子50を示す斜視図である。図11は、図10に示したストリップ状発光素子50を示す平面図である。図12は、図11に示したストリップ状発光素子50をC‐C’線に沿って切断して示す断面図である。図13は、ストリップ状発光素子50を示す回路レイアウト図である。図10〜図13に示すように、ストリップ状発光素子50は、ストリップ状熱伝導板500と、本体510と、複数の発光ダイオードチップ520と、第1のコネクタ530と、第2のコネクタ540と、第1の回路550と、第2の回路560と、を含む。図12に示すように、ストリップ状熱伝導板500は、ダイボンディング領域501、及びダイボンディング領域501の側辺に伸びる放熱領域502を包含する。本体510は、凹溝構造511を有し、ストリップ状熱伝導板500を被覆する。凹溝構造511は、ダイボンディング領域501を露出させるための第1の本体表面512を有する。第1の本体表面512の両側は、それぞれ第1の本体表面512から一定の距離で伸びて形成された第1の凹溝側壁513及び第2の凹溝側壁514である。第1の凹溝側壁513が第2の凹溝側壁514に背ける表面には、放熱領域502の一部が露出する。第1の凹溝側壁513、第2の凹溝側壁514と第1の本体表面512の法線515との間に夾角φが形成され、0°≦φ<90°である。発光ダイオードチップ520は、ダイボンディング領域501に設けられる。
上記で述べられたストリップ状発光素子50及び50aは、少なくとも側光式バックライトモジュール60に適用されることができる。図18は、本発明の一実施形態による側光式バックライトモジュール60を示す断面図である。図18に示すように、側光式バックライトモジュール60は、ストリップ状光源600と、導光板610と、外殻620と、を具備する。導光板610は、入光面611、及び前記入光面611と直交する出光面612を有する。ストリップ状光源600は、少なくとも1つの上記に記載のストリップ状発光素子50を備える。導光板610は、凹溝構造511内に差し込まれる。発光ダイオードチップ520の出光方向は、入光面611に向かう。外殻620は、ストリップ状光源600及び導光板610を内蔵して、側光式バックライトモジュール60として組み合わせる。
20…直下式バックライトモジュール、
30、60…側光式バックライトモジュール、
50、50a…ストリップ状発光素子、
100…熱伝導板、
101、501…ダイボンディング領域、
102、502…放熱領域、
110、510…本体、
111、512…第1の本体表面、
112…第2の本体表面、
113…凹部、
114…開口、
115…傾斜側壁、
116、515…法線、
117、516…固定穴、
118…高反射層、
130、520…発光ダイオードチップ、
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150、540…第2のコネクタ、
160、550…第1の回路、
170、560…第2の回路、
180、190、570、580…波長変換ユニット、
182、191、572、581…波長変換物質、
184、574…封入ゲル、
192、582…光学レンズ、
193、583…底面、
194、584…固定脚、
200…バックライト、
210…拡散板、
220、330、420、620…外殻、
230…駆動回路、
240…接続線、
241…第3コネクタ、
242…第1の電極接続端子、
243…第2の電極接続端子、
250…熱伝導ゲル、
310、610…導光板、
311、611…入光面、
312、612…出光面、
320…ライトバー、
500…ストリップ状熱伝導板、
511…凹溝構造、
513…第1の凹溝側壁、
514…第2の凹溝側壁、
521…長辺、
522…短辺、
533…第1のプラグ、
534…第2のプラグ、
543…第1のスロット、
544…第2のスロット、
600…ストリップ状光源、
630…熱伝導ゲル、
A‐A’、B‐B’、C‐C’…線、
D…間隔、
P1〜P18…プロット点、
R…比率、
θ、φ…夾角。
Claims (44)
- ダイボンディング領域を含有する第1の表面と、放熱領域を含有する第2の表面と、を包含する熱伝導板と、
前記熱伝導板を取り囲んでおり、対向する第1の本体表面及び第2の本体表面を包含し、前記第1の本体表面が前記ダイボンディング領域を露出させるための内側に凹む凹部を含有し、前記第2の本体表面が前記放熱領域を露出させるための開口を含有する本体と、
前記ダイボンディング領域に設けられる複数の発光ダイオードチップと、
それぞれ前記本体の前記第1の本体表面の縁又は前記第2の本体表面の縁に設けられ、第1の、第2の電極を包含しており、外部電源の入力又は他のコネクタとの挿抜可能な接続ことに用いることのできる第1の、第2のコネクタと、
前記本体内に位置し、前記発光ダイオードチップがその間にまたがるように接続され、それぞれ前記第1の、第2のコネクタ上の前記第1の、第2の電極と電気的に接続する第1の、第2の回路と、
を含む発光素子。 - 前記発光ダイオードチップから放出された一部の第1の光線を、より長い波長を有する第2の光線に変換し、変換されていない一部の前記第1の光線と混合して白色光又は他の色光を形成することができる波長変換ユニットを更に含む請求項1に記載の発光素子。
- 前記波長変換ユニットは、波長変換物質がドープされた封入ゲルからなるものであり、前記封入ゲルは、前記発光ダイオードチップを被覆する請求項2に記載の発光素子。
- 前記波長変換ユニットは、前記発光ダイオードチップから放出された前記第1の光線の出光経路の上方に位置し、前記発光ダイオードチップから一定の距離をあける請求項2に記載の発光素子。
- 前記第1の本体表面に複数の固定穴を更に含有し、前記波長変換ユニットは、複数の固定脚を包含し、波長変換物質を包含する光学レンズであり、複数の前記固定脚のそれぞれを複数の前記固定穴のそれぞれに挿設させることで、前記光学レンズを前記発光ダイオードチップの上方から一定の距離をあけて固定する請求項4に記載の発光素子。
- 前記波長変換物質は、ユーロピウム又はセリウムにより活性化されたガーネット系、ケイ酸塩系、窒化物系、窒素酸化物系、硫化物系からなる群より選ばれた蛍光粉である請求項5に記載の発光素子。
- 前記光学レンズの内部に量子ドット材料を含み、前記内部は、真空抽出され又は不活性ガスが充填される請求項5に記載の発光素子。
- 前記量子ドット材料は、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カドミウム化亜鉛からなる群より選ばれたものである請求項7に記載の発光素子。
- 前記熱伝導板は、高放熱性金属又は合金、高放熱性半導体材料又は高放熱性セラミック材料の1つ又はその組み合わせからなるものである請求項1に記載の発光素子。
- 前記熱伝導板は、アルミニウム、アルミニウム合金、炭化ケイ素、半導体シリコン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素からなる群又はその組み合わせより選ばれるものである請求項9に記載の発光素子。
- 前記熱伝導板の前記ダイボンディング領域の表面に形成される高反射層を更に含む請求項10に記載の発光素子。
- 前記高反射層は、高反射率を有するセラミック材料からなるものである請求項11に記載の発光素子。
- 前記高反射率を有するセラミック材料は、二酸化チタン、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムからなる群又はその組み合わせより選ばれるものである請求項12に記載の発光素子。
- 前記凹部の縁は、傾斜側壁を有し、前記傾斜側壁と前記第1の本体表面の法線との間に夾角θが形成され、前記夾角θが25°≦θ≦70°を満たす請求項1に記載の発光素子。
- 複数の請求項1〜14のいずれか一項に記載の発光素子を備えるバックライトと、
前記バックライトの上方に設けられる拡散板と、
前記バックライト及び前記拡散板を内蔵して、直下式バックライトモジュールとして組み合わせ、複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と接触する外殻と、
を具備し、
複数の前記発光素子のそれぞれの前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタは、両端のそれぞれに第3コネクタを有する接続線によって、前記第3コネクタを隣接する別の前記発光素子の前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタを挿抜可能に接続させて、前記発光素子の同士を直列接続させるように、前記バックライトを形成する直下式バックライトモジュール。 - 前記バックライトと電気的に接続する駆動回路を更に具備する請求項15に記載の直下式バックライトモジュール。
- 複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と前記外殻との間に熱伝導ゲルを更に含む請求項15に記載の直下式バックライトモジュール。
- 出光面、及び前記出光面と互いに直交する入光面を有する導光板と、
複数の請求項1〜14のいずれか一項に記載の発光素子を備え、前記入光面に向かって、その出光方向を前記入光面に向かわせるライトバーと、
前記ライトバー及び前記導光板を内蔵して、側光式バックライトモジュールとして組み合わせ、複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と接触する外殻と、
を具備し、
複数の前記発光素子のそれぞれの前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタは、両端のそれぞれに第3コネクタを有する接続線によって、前記第3コネクタを隣接する別の前記発光素子の前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタを挿抜可能に接続させるように、前記発光素子の同士を直列接続させる側光式バックライトモジュール。 - 前記ライトバーと電気的に接続する駆動回路を更に具備する請求項18に記載の側光式バックライトモジュール。
- 複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と前記外殻との間に熱伝導ゲルを更に含む請求項18に記載の側光式バックライトモジュール。
- 複数の請求項1〜14のいずれか一項に記載の発光素子を備えるバックライトと、
前記バックライトの上方に設けられる拡散板と、
前記バックライト及び前記拡散板を内蔵して、板状ランプとして組み合わせ、複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と接触する外殻と、
を具備し、
複数の前記発光素子のそれぞれの前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタは、両端のそれぞれに第3コネクタを有する接続線によって、前記第3コネクタを隣接する別の前記発光素子の前記第1のコネクタ及び/又は前記第2のコネクタを挿抜可能に接続させるように、前記発光素子の同士を直列接続させて前記バックライトを形成する板状ランプ。 - 前記バックライトと電気的に接続する駆動回路を更に具備する請求項21に記載の板状ランプ。
- 複数の前記発光素子のそれぞれの前記放熱領域と前記外殻との間に熱伝導ゲルを更に含む請求項21に記載の板状ランプ。
- ダイボンディング領域及び前記ダイボンディング領域の側辺に伸びる放熱領域を包含するストリップ状熱伝導板と、
凹溝構造を有し、前記ストリップ状熱伝導板を被覆する本体と、
前記ダイボンディング領域に設けられる複数の発光ダイオードチップと、
それぞれ前記本体の2つの端部に設けられ、何れも第1の、第2の電極を包含しており、外部電源の入力又は他のコネクタとの挿抜可能な接続ことに用いることのできる第1の、第2のコネクタと、
前記ストリップ状熱伝導板から隔てられるように前記本体内に位置し、前記発光ダイオードチップがその間にまたがるように接続され、それぞれ前記第1の、第2のコネクタ上の前記第1の、第2の電極と電気的に接続する第1の、第2の回路と、を含み、
前記凹溝構造は、前記ダイボンディング領域を露出させるための第1の本体表面を有し、前記第1の本体表面の両側は、それぞれ前記第1の本体表面から一定の距離で伸びて形成された第1の、第2の凹溝側壁であり、前記第1の凹溝側壁が前記第2の凹溝側壁に背ける表面には、前記放熱領域の一部が露出し、前記第1の凹溝側壁、前記第2の凹溝側壁と前記第1の本体表面の法線との間に夾角φが形成され、前記夾角φは、0°≦φ<90°であるストリップ状発光素子。 - 前記発光ダイオードチップから放出された一部の第1の光線を、より長い波長を有する第2の光線に変換し、変換されていない一部の前記第1の光線と混合して白色光又は他の色光を形成することができる波長変換ユニットを更に含む請求項24に記載のストリップ状発光素子。
- 前記波長変換ユニットは、波長変換物質がドープされた封入ゲルからなるものであり、前記封入ゲルは、前記発光ダイオードチップを被覆する請求項25に記載のストリップ状発光素子。
- 前記波長変換ユニットは、前記発光ダイオードチップから放出された前記第1の光線の出光経路の上方に位置し、前記発光ダイオードチップから一定の距離をあける請求項25に記載のストリップ状発光素子。
- 前記第1の本体表面に複数の固定穴を更に含有し、前記波長変換ユニットは、複数の固定脚を包含し、波長変換物質を包含する光学レンズであり、複数の前記固定脚のそれぞれを複数の前記固定穴のそれぞれに挿設させることで、前記光学レンズを前記発光ダイオードチップの上方から一定の距離をあけて固定する請求項27に記載のストリップ状発光素子。
- 前記波長変換物質は、ユーロピウム又はセリウムにより活性化されたガーネット系、ケイ酸塩系、窒化物系、窒素酸化物系、硫化物系からなる群より選ばれた蛍光粉である請求項28に記載のストリップ状発光素子。
- 前記光学レンズの内部に量子ドット材料を含み、前記内部は、真空抽出され又は不活性ガスが充填される請求項28に記載のストリップ状発光素子。
- 前記量子ドット材料は、硫化亜鉛、セレン化亜鉛、カドミウム化亜鉛からなる群より選ばれてよい請求項30に記載のストリップ状発光素子。
- 前記熱伝導板は、高放熱性金属又は合金、高放熱性半導体材料又は高放熱性セラミック材料の1つ又はその組み合わせからなるものである請求項24に記載のストリップ状発光素子。
- 前記熱伝導板は、アルミニウム、アルミニウム合金、炭化ケイ素、半導体シリコン、窒化アルミニウム、窒化ホウ素からなる群又はその組み合わせより選ばれるものである請求項32に記載のストリップ状発光素子。
- 前記熱伝導板の前記ダイボンディング領域の表面に形成される高反射層を更に含む請求項33に記載のストリップ状発光素子。
- 前記高反射層は、高反射率を有するセラミック材料からなるものである請求項34に記載のストリップ状発光素子。
- 前記高反射率を有するセラミック材料は、二酸化チタン、二酸化シリコン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムからなる群又はその組み合わせより選ばれるものである請求項35に記載のストリップ状発光素子。
- 前記夾角φは、25°≦φ≦65度である請求項24に記載のストリップ状発光素子。
- 複数の前記発光ダイオードチップのそれぞれは、長辺がaであり、短辺がbである矩形であり、前記長辺aと前記短辺bの比率Rは、1≦R≦5を満たす請求項24に記載のストリップ状発光素子。
- 前記比率Rは、3≦R≦4を満たす請求項38に記載のストリップ状発光素子。
- 複数の前記発光ダイオードチップのそれぞれが前記第1の凹溝側壁及び/又は前記第2の凹溝側壁及び前記ダイボンディング領域と交差する所に間隔Dをあけ、前記間隔Dは、1μm≦D≦1000μmを満たす請求項24に記載のストリップ状発光素子。
- 出光面、及び前記出光面と互いに直交する入光面を有する導光板と、
少なくとも1つの請求項24〜40のいずれか一項に記載のストリップ状発光素子を備えるストリップ状光源と、
前記ストリップ状光源及び前記導光板を内蔵して、側光式バックライトモジュールとして組み合わせ、前記熱伝導板の放熱領域と接触する外殻と、
を具備し、
前記導光板は、前記凹溝構造内に差し込まれ、前記発光ダイオードチップの出光方向は、前記入光面に向かう側光式バックライトモジュール。 - 前記ストリップ状発光素子と電気的に接続する駆動回路を更に具備する請求項41に記載の側光式バックライトモジュール。
- 前記放熱領域と前記外殻との間熱伝導ゲルを更に含む請求項41に記載の側光式バックライトモジュール。
- 前記ストリップ状光源は、複数の請求項24〜40のいずれか一項に記載のストリップ状発光素子より組み合わせられたものであり、複数の前記ストリップ状発光素子のそれぞれの前記第1のコネクタ及び前記第2のコネクタは、それぞれ隣接する別の前記ストリップ状発光素子の前記第1のコネクタ又は前記第2のコネクタと挿抜可能に接続して、前記ストリップ状発光素子の同士を直列接続させる請求項41に記載の側光式バックライトモジュール。
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