JP2015084374A - Led発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 基板上に複数のLEDおよび蛍光体層を備えたLED発光装置であって、
前記LEDを前記基板上に実装すると共に、前記LED間の各々に反射壁を設け全体を透光性樹脂で封止し、少なくともLEDの上面には蛍光体層と充填樹脂を形成し課題を解決した。
【選択図】図1
Description
以下図1〜図10を用いて第1実施形態におけるLED発光装置を説明する。
なお以下に示す実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、相対的配置等は特定的な記載がない限りは本発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではない。また各図面が示す部材の大きさや位置関係等は説明を明確にするために誇張していることがある。
さらに以下の説明において同一部品、同一構成要素には同一の名称、符号を付し詳細説明を適宜省略することがある。また図面において発明の趣旨を外さない範囲において、一部の要素を省略することがある。またLEDの実装方法としてフリップチップ方式を選択した例を用いて説明する。
図1と図2を用いて第1実施形態におけるLED発光装置40の構成を説明する。図1はLED発光装置40の側面図であり図2はLED発光装置40の裏面図である。図1および図2に示すように、LED発光装置40は基板10上にLED20a〜LED20fの6個のLEDをフリップチップ実装し、各LED20を接続する接続導板12と、外部電源に接続するための端子導板11と端子導板13とを備えている。またLED発光装置40は反射壁50を備え、基板10およびLED20a〜LED20fの上部を蛍光体層30で封止している。
図5および図6を用いて第1実施形態におけるLED発光装置40の動作を説明する。図5は図1に示すLED発光装置40の構造と動作を説明する断面図である。図5において、実線で青色光Brを示し、点線+実線で黄色光Yrを示すことによって、LED発光装置40における光線の動態を模擬的に表している。また図6は図5の発光面S側を見た平面図である。なお図5において端子導板11および端子導板13と接続導板12とは図示していない。
図6〜図8を用いて第1実施形態におけるLED発光装置40の効果を説明する。
図7は図5の反射壁50を削除した場合の光線の動態を表したものであり、図8は図7の発光面S側を見た平面図である。
各LEDの中央における発光面Sでは、青色光Brと黄色光Yrとはほぼ同じ光路を経由するので混色は均一になり、しかも各LEDから最も近い光路を辿ったので光の輝度は周辺に比べ相対的に高くなるため、図8の濃い斜線模様に示す様に円形状に白色の強い範囲Aatが出現する。
次に図9と図10を用いてLED発光装置40の製造工程を説明する。図9と図10は、LED発光装置40の製造工程を説明する断面図および斜視図であり、図9は実装などの前工程を示し、図10は封止等の後工程を示している。なお図9および図10において端子導板11および端子導板13と接続導板12とは図示していない。
図11及び図12を用いて本発明の第2実施形態におけるLED発光装置42の構造を説明する。図11はLED発光装置42の構造と動作を説明する断面図であり、図12は図11に示すLED発光装置42の黒色樹脂52bを削除した場合の構造を示す断面図である。なお図1〜図10に示す第1実施形態のLED発光装置40と同じ要素には、同じ番号を付し重複する説明は省略する。また図11および図12において端子導板11および端子導板13と接続導板12とは図示していない。
第2実施形態におけるLED発光装置42は、第1実施形態におけるLED発光装置40と比べ反射壁50の構造が異なる。すなわち図11に示す様に、第2実施形態におけるLED発光装置42は、白色樹脂51wと白色樹脂51wの内部に設けられた黒色樹脂52bとからなる反射壁50fを備えている点で、第1実施形態におけるLED発光装置40とは異なっている。
図11を用いてLED発光装置42の発光の動作を説明する。図11はLED発光装置42の構造と動作を説明する断面図であり、実線で示す青色光Br1〜青色光Br2および点線+実線示す黄色光Yr1〜黄色光Yr2は、LED発光装置42における光線の動態を模擬的に表している。
図11および図12を用いてLED発光装置42の効果を説明する。図11に示す様に、LED20aによる青色光Br1や黄色光Yr1の様に白色樹脂51w表面で反射せず内部に至った光は、黒色樹脂52bで吸収されLED20aの領域には至らないのでLED20bの青色光Br2や黄色光Yr2とは干渉しない。従って色ムラや輝度ムラを発生しない。
[第3実施形態]
図13〜図18を用いて第3実施形態におけるLED発光装置43の構成を説明する。図13は本発明の第3実施形態におけるLED発光装置43の構造を示す断面図であり、図14は、図13のE−E断面図である。また図15および図16は動作および効果を説明する断面図および平面図であり、図17および図18は製造工程を説明する断面図である。なお図1〜図10に示す第1実施形態のLED発光装置40および、図11及び図12に示す第2実施形態のLED発光装置42と同じ要素には同じ番号を付し、重複する説明は省略する。なお図13および図14〜図18において端子導板11および端子導板13と接続導板12とは図示していない。
第3実施形態におけるLED発光装置43の構造と、第1実施形態におけるLED発光装置40の構造で異なる点は、第1実施形態においては、蛍光体層30は反射壁50および各LEDを封止する透光性樹脂の中に含有されているが、第3実施形態においては、蛍光体層30は各LEDの表面に付設して、言い換えると各LEDを被覆する蛍光体層30sとして形成されていることである。
図15および図16を用いてLED発光装置43の動作を説明する。図15は、図13および図14に示すLED発光装置43の動作を説明する断面図であり、実線で示す青色光Brおよび点線+実線で示す黄色光Yrは、LED発光装置43における光線の動態を模擬的に表した物である。図16はLED発光装置43に通電し発光させた場合の図15の発光面S側を見た平面図である。
図15を用いて第3実施形態におけるLED発光装置43の効果を説明する。図15に示す様に各LEDからの発光は無駄なく蛍光体層30sを通るので散逸される光が減少し発光装置としての効率が向上する。また蛍光体層30sに含まれるYAG蛍光体粒子は各LEDの表面を覆うだけの最小限の量で良いため経済効果が上がる。図16に係わる他の効果の説明は第1実施形態におけるLED発光装置40と同じなので重複する説明は省略する。
なおマスキングシート80としては、紙やビニールの基材上にゴム系やアクリル系の粘着材を塗布したものを採用できる。
この工程および以後の工程は第1実施形態におけるLED発光装置40の製造工程と同じなので重複する説明は省略する。
次に図19および図20を用いて、本発明の第4実施形態におけるLED発光装置44の構成を説明する。図19は本発明の第4実施形態におけるLED発光装置44の構造と動作を説明する断面図であり、図20は蛍光体層30を充填する前の図19の発光面S側を見た平面図である。
第4実施形態におけるLED発光装置44の特徴は反射壁50の形状にある。すなわち第3実施形態におけるLED発光装置43の反射壁50の断面が、LED発光装置40の垂直方向の断面において矩形であるのに対し、第4実施形態における反射壁50aは同断面において、三角形状を形成することである。
図19を用いて第4実施形態におけるLED発光装置44の動作を説明する。図19に実線で示す青色光Br3〜青色光Br4および、点線+実線示す黄色光Yr3〜黄色光Yr4は、LED発光装置44における光線の動態を模擬的に表した物である。
図19を用いて第4実施形態におけるLED発光装置44の効果を説明する。図19の各LEDから発光する青色光Br4および黄色光Yr4の様に各LEDから殆ど水平に出射する光であっても、反射壁50aの三角形状に形成された斜めの壁に当たって発光面S方向に向かので、各LEDからの発光の散逸が少なく、発光装置としての効率が向上する。LED発光装置44のその他の効果は第3実施形態におけるLED発光装置43と同様なので重複する説明は省略する。
次に図21を用いて、本発明の第5実施形態におけるLED発光装置45の構成を説明する。図21は本発明の第5実施形態におけるLED発光装置45の構造と動作を説明する断面図である。
第5実施形態におけるLED発光装置45は、第4実施形態におけるLED発光装置44と比べ反射壁50の構造が異なる。すなわち第4実施形態におけるLED発光装置44の反射壁50aはシリコーン樹脂に酸化チタンを反射性フィラーとして含有させたものであるが、第5実施形態におけるLED発光装置45の反射壁50cは、図21に示す様に白色樹脂51wcと黒色樹脂52bcとから形成される。
図21を用いてLED発光装置45の動作を説明する。図21において、実線で示す青色光Br1〜青色光Br2および点線+実線で示す黄色光Yr1〜黄色光Yr2は、LED発光装置45における光線の動態を模擬的に表している。図21において、LED20aから側方に向かう青色光Br1や黄色光Yr1の光の一部は、白色樹脂51w表面で反射せず内部に至り黒色樹脂52bcに入射する。黒色樹脂52bcはグラファイトで形成され光の吸収能率が高いので反射壁50bcの内部に至った光は黒色樹脂52bcで吸収される。
図21を用いてLED発光装置45の効果を説明する。図21に示す様にLED20bから側方に向かう青色光Br2や黄色光Yr2は、まず第1に白色樹脂51wcの傾斜が付いた表面で上方に反射する。またLED20aから水平方向に発光した一部の青色光Br1や黄色光Yr1は、黒色樹脂52bcで吸収され、隣接するLED20bの青色光Br2や黄色光Yr2とは干渉しないので色ムラや輝度ムラを発生しない。LED発光装置45のその他の効果は第4実施形態におけるLED発光装置44と同様なので重複する説明は省略する。
次に図22および図23を用いて、本発明の第6実施形態におけるLED発光装置41および、第7実施形態におけるLED発光装置41Aの構成を説明する。図22は、本発明の第6実施形態におけるLED発光装置41の発光面S側の構造を示す断面図であり、図23は第7実施形態におけるLED発光装置41Aの発光面S側の構造を示す断面図である。
図22および図23に示す様に、第6実施形態におけるLED発光装置41および第7実施形態におけるLED発光装置41Aは、第1実施形態におけるLED発光装置40と比べLEDの配列が異なる。すなわち図2に示すLED発光装置40ではLEDを3個並べたものを2列並べ、3個×2列で計6個のLEDを備えていたが、図22に示す様に、第6実施形態におけるLED発光装置41のLEDは3個並べたものを1列のみでLED発光装置41を構成している。また、図23に示す様に、第7実施形態におけるLED発光装置41Aは、2個LEDを並べたもの3個で構成している。
図22に示す様に、第6実施形態におけるLED発光装置41は、各々のLED20間相互の光の干渉を防ぎ、輝度および明度ムラを防ぐと共にLED発光装置41全体を小型に線状に構成することが可能となる。
10b 集合基板
11、13 端子導板
12 接続導板
15 実装済回路基板
15z 蛍光体層付回路基板
20、20a、20b、20c、20d、20e、20f LED
21 半田ボール
22 スルーホール
30、30s 蛍光体層
30h 蛍光体層上面
35 蛍光体液
40、41、41A、42、43、44、45 LED発光装置
40b 集合LED発光装置
50、50a、50c、50f、50d 反射壁
50h 反射壁上面
50m 開口部
51w、51wc 白色樹脂
52 光吸収部材
52b、52bc 黒色樹脂
55 反射層
60 充填樹脂
61 透光性樹脂
61s 透明樹脂板
61d 拡散性樹脂板
62 蛍光樹脂
70 ディップ槽
80 マスキングシート
82 ディッピングトレイ
100 半導体発光装置
200、400 発光装置
211青色LED
212緑色LED
214黄色蛍光体
215赤色蛍光体
221青黄発光部
222赤緑発光部
200a、200b、200c、200d 接続電極
300a、300b、300c、300d 放熱用電極
400a、400b、400c、400d ビア
Hs LED素子の高さ
Hr 反射壁の高さ
Hj 蛍光樹脂の高さ
S 発光面
W 白色光
Br、Br1、Br2、Br3、Br4、Brp 青色光
At 均一部
Aat 白色が強い範囲
Amt 不均一部
Yr、Yr1、Yr2、Yr3、Yr4、Yrp 黄色光
R 接着剤
D ディスペンサ
R 接着剤
L 切断面
P P極端子
N N極端子
Claims (11)
- 基板上に複数のLEDおよび蛍光体層を備えたLED発光装置であって、前記LEDを前記基板上に実装すると共に、前記LED間の各々に反射壁を設け全体を透光性樹脂で封止し、少なくともLEDの上面には蛍光体層と充填樹脂を形成したことを特徴とするLED発光装置。
- 前記蛍光体層は、前記透光性樹脂に蛍光体粒子を含有させ蛍光樹脂として一体的に形成したことを特徴とする請求項1に記載のLED発光装置。
- 前記LEDの高さよりも前記反射壁の高さを高く形成するとともに、全体を封止した前記蛍光樹脂の高さを前記反射壁の高さより高く形成したことを特徴とする請求項2に記載のLED発光装置。
- 前記反射壁の内部に光吸収部材を設けたことを特徴とする請求項3に記載のLED発光装置。
- 前記反射壁は反射性の白色樹脂を用いて構成するとともに、前記光吸収部材は黒色樹脂を用いて構成したことを特徴とする請求項4に記載のLED発光装置
- 前記蛍光体層は、複数の前記LEDの個々に付設して形成したことを特徴とする請求項1に記載のLED発光装置。
- 前記LED素子の高さよりも前記反射壁の高さを高く形成するとともに、全体を封止した前記透光性樹脂の高さを前記反射壁の高さより高く形成したことを特徴とする請求項6に記載のLED発光装置。
- 前記反射壁の内部に光吸収部材を設けたことを特徴とする請求項7に記載のLED発光装置。
- 前記反射壁は反射性の白色樹脂を用いて構成するとともに、前記光吸収部材は黒色樹脂を用いて構成したことを特徴とする請求項8に記載のLED発光装置。
- 前記反射壁は、複数の前記LEDを垂直に2等分する面上において、断面が三角形状を形成することを特徴とする請求項1から請求項9の何れか1項に記載のLED発光装置。
- 前記LEDを前記基板上にフリップチップ実装したことを特徴とする請求項1から請求項10の何れか1項に記載のLED発光装置。
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