JP2017059756A - Light-emitting device - Google Patents

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紀彦 小林
Norihiko Kobayashi
紀彦 小林
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-emitting device that is easy to assemble, that improves wavelength conversion efficiency by accelerating heat radiation from a fluorescence substance layer for converting the wavelength of light emitted from a plurality of light emitting elements, and that has increased optical density of a light-emitting area.SOLUTION: A light-emitting device 1 comprises: a base 10 having a reflection surface on an upper surface 11 thereof; a plurality of base plates 20 arranged on the base 10, inclining to the base 10, and forming an opening 3 in the center thereof; a plurality of light-emitting elements 30 mounted on an inclined mounting-surface 21 opposite the base 10 of the plurality of base plates 20; a fluorescence substance layer 40 containing a fluorescence substance excited by light emitted from the plurality of light-emitting elements 30, and disposed on the reflection surface of the base 10 below the opening 3; and a wavelength selection filter 50 disposed in contact with the upper surface of the base 10, having a face inclined along the mounting surface 21 between the plurality of light-emitting elements 30 and the fluorescence substance layer 40, transmitting light emitted from the plurality of light-emitting elements 30 and reflecting fluorescent light from the fluorescence substance layer 40.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、発光装置に関する。   The present invention relates to a light emitting device.

特許文献1には、複数のLED素子を備え、光を放射するための放射開口部と多数の内側側壁面とを備えるチャンバを有するLEDランプシステムが記載されている。このLEDランプシステムでは、内側側壁面が、各々、主として、複数のLED放射面により形成され、LED放射面のうちの1つの前に或る距離を置いて、蛍光物質が設けられ、LED放射面と、蛍光物質との間に、波長フィルタが配設される。   Patent Document 1 describes an LED lamp system having a chamber that includes a plurality of LED elements and includes a radiation opening for emitting light and a plurality of inner side wall surfaces. In this LED lamp system, the inner side wall surfaces are each mainly formed by a plurality of LED emission surfaces, a fluorescent material is provided at a distance in front of one of the LED emission surfaces, and the LED emission surface And a wavelength filter is arrange | positioned between fluorescent materials.

特許第4813484号公報Japanese Patent No. 4813484

高出力の点光源を構成するために、多くの発光素子を実装して発光領域の光密度を高めた発光装置が求められている。特に、蛍光体を含有する蛍光体層により発光素子からの光を波長変換して出射する発光装置では、発光素子の発光に伴って蛍光体層が発熱するため、その熱を効率よく放熱させる必要がある。特許文献1のLEDランプシステムでは、複数のLED放射面により高輝度化を図っているが、蛍光物質の放熱経路がLED放射面を介したルートしかなく、さらに蛍光物質とLED放射面の間には波長フィルタもあるため、蛍光物質の放熱性が低い。また、LED素子は脆性材料であるため、このLEDランプシステムのようにLED素子を側壁として組み立てる際には、例えば素子同士が接触して破損などの不具合が発生しないように、細心の注意を払う必要がある。   In order to construct a high-output point light source, a light-emitting device in which many light-emitting elements are mounted to increase the light density in the light-emitting region is required. In particular, in a light-emitting device that converts the wavelength of light from a light-emitting element by a phosphor layer containing a phosphor and emits the light, the phosphor layer generates heat as the light-emitting element emits light. Therefore, it is necessary to efficiently dissipate the heat. There is. In the LED lamp system of Patent Document 1, the brightness is increased by a plurality of LED emission surfaces, but the heat dissipation path of the fluorescent material is only the route through the LED emission surface, and further, between the fluorescent material and the LED emission surface. Since there is also a wavelength filter, the heat dissipation of the fluorescent material is low. Further, since the LED element is a brittle material, when assembling the LED element as a side wall as in this LED lamp system, extreme care is taken so that, for example, the elements do not come into contact with each other and damage such as damage occurs. There is a need.

そこで、本発明の目的は、組立てが容易であり、複数の発光素子の出射光を波長変換する蛍光体層からの放熱を促進させて波長変換効率を向上させ、発光領域の光密度を高めた発光装置を提供することである。   Therefore, an object of the present invention is easy to assemble, promotes heat radiation from the phosphor layer that converts the wavelength of light emitted from a plurality of light emitting elements, improves wavelength conversion efficiency, and increases the light density in the light emitting region. It is to provide a light emitting device.

上面に反射面が形成された基台と、基台上で基台に対して傾斜し中央に開口部を形成するように配置された複数の基板と、複数の基板の基台に対向する傾斜した実装面上に実装された複数の発光素子と、複数の発光素子からの出射光により励起される蛍光体を含有し、開口部の下側における基台の反射面上に配置された蛍光体層と、基台の上面に接触し、複数の発光素子と蛍光体層との間で実装面に沿って傾斜した面を有し、複数の発光素子からの出射光を透過し蛍光体層からの蛍光を反射する波長選択フィルタとを有することを特徴とする発光装置が提供される。   A base having a reflective surface formed on the upper surface, a plurality of substrates disposed on the base so as to be inclined with respect to the base and forming an opening in the center, and an inclination facing the bases of the plurality of substrates A plurality of light emitting elements mounted on the mounting surface and a phosphor excited by light emitted from the plurality of light emitting elements, and disposed on the reflection surface of the base below the opening A layer and a surface that is in contact with the top surface of the base and is inclined along the mounting surface between the plurality of light emitting elements and the phosphor layer, and transmits light emitted from the plurality of light emitting elements from the phosphor layer. And a wavelength selective filter that reflects the fluorescence of the light emitting device.

波長選択フィルタは、中空の角錐台であって上面及び底面が開口した形状を有し、蛍光体層の上に配置されていることが好ましい。
波長選択フィルタは、複数の平板状の部材であり、複数の基板のそれぞれにおいてその基板上の発光素子に接着されていることが好ましい。
基台上に配置され、基台の上面および複数の基板の実装面とは反対側の面にそれぞれ接触する熱伝導部材をさらに有することが好ましい。
The wavelength selective filter is preferably a hollow truncated pyramid having a shape in which an upper surface and a bottom surface are opened, and is disposed on the phosphor layer.
The wavelength selection filter is a plurality of flat members, and is preferably bonded to the light emitting element on each of the plurality of substrates.
It is preferable to further have a heat conduction member that is disposed on the base and is in contact with the upper surface of the base and the surface opposite to the mounting surface of the plurality of substrates.

複数の基板は、複数の発光素子に電力を供給するために外部電源に接続される1組の電極を有し、1組の電極は、基台上における複数の発光素子および蛍光体層よりも周縁側の位置に配置されていることが好ましい。
基台は、開口部の下側が1段高くなった段差を有し、蛍光体層は段差の上段に配置され、1組の電極は段差の下段の上方に配置されていることが好ましい。
1組の電極は、複数の基板の実装面とは反対側の面に配置されていることが好ましい。
複数の基板は、周縁部が傾斜した実装面に対して折れ曲がることで周縁部に水平面を有し、1組の電極は、水平面上に配置されていることが好ましい。
The plurality of substrates have a pair of electrodes connected to an external power source to supply power to the plurality of light emitting elements, and the one set of electrodes is more than the plurality of light emitting elements and the phosphor layer on the base. It is preferable to arrange at a position on the peripheral side.
It is preferable that the base has a step that is one step higher on the lower side of the opening, the phosphor layer is disposed above the step, and one set of electrodes is disposed above the lower step.
The pair of electrodes is preferably arranged on the surface opposite to the mounting surface of the plurality of substrates.
It is preferable that the plurality of substrates bend with respect to the mounting surface whose peripheral edge portion is inclined to have a horizontal surface at the peripheral edge portion, and the one set of electrodes be disposed on the horizontal surface.

上記の発光装置は、組立てが容易であり、複数の発光素子の出射光を波長変換する蛍光体層からの放熱を促進させて波長変換効率を向上させ、発光領域の光密度を高めることが可能になる。   The above light-emitting device is easy to assemble, promotes heat dissipation from the phosphor layer that converts the wavelength of light emitted from a plurality of light-emitting elements, improves wavelength conversion efficiency, and can increase the light density in the light-emitting region. become.

発光装置1の斜視図である。1 is a perspective view of a light emitting device 1. FIG. IIA−IIA線に沿った発光装置1の垂直断面図とその端面の部分拡大図である。It is the vertical sectional view of the light-emitting device 1 along the IIA-IIA line, and the elements on larger scale of the end surface. 発光装置1の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a light emitting device 1. FIG. LED素子30の配置例を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement example of LED elements 30. 他の発光装置1Aの垂直端面図である。It is a vertical end view of another light emitting device 1A. 他の発光装置1Bの垂直端面図である。It is a vertical end view of another light-emitting device 1B. 図2(B)に対応する発光装置2の垂直断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view of the light emitting device 2 corresponding to FIG. 発光装置2の分解斜視図である。3 is an exploded perspective view of the light emitting device 2. FIG. 他の発光装置2Aの垂直端面図である。It is a vertical end view of another light emitting device 2A. 他の発光装置2Bの垂直端面図である。It is a vertical end view of another light emitting device 2B.

以下、添付図面を参照して、発光装置について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。   Hereinafter, a light emitting device will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the drawings or the embodiments described below.

図1は、発光装置1の斜視図である。図2(A)は、図1に示すIIA−IIA線に沿った発光装置1の垂直断面図であり、図2(B)は、同じIIA−IIA線に沿った発光装置1の端面のうちで中央部分を拡大した図である。図3は、発光装置1の分解斜視図である。   FIG. 1 is a perspective view of the light emitting device 1. 2A is a vertical cross-sectional view of the light-emitting device 1 along the line IIA-IIA shown in FIG. 1, and FIG. 2B is a view of the end surface of the light-emitting device 1 along the same IIA-IIA line. It is the figure which expanded the center part. FIG. 3 is an exploded perspective view of the light emitting device 1.

発光装置1は、主要な構成要素として、基台10、実装基板20、熱伝導部材25、LED素子30、蛍光体層40および波長選択フィルタ50を有する。発光装置1は、実装基板20上のLED素子30からの出射光を基台10の上面で反射させ、蛍光体層40を通して波長変換して上方の開口部3から出射させる反射型発光装置であり、例えばプロジェクタなどの光源に利用可能である。   The light emitting device 1 includes a base 10, a mounting substrate 20, a heat conducting member 25, an LED element 30, a phosphor layer 40, and a wavelength selection filter 50 as main components. The light-emitting device 1 is a reflective light-emitting device that reflects light emitted from the LED element 30 on the mounting substrate 20 on the upper surface of the base 10, converts the wavelength through the phosphor layer 40, and emits the light from the upper opening 3. For example, it can be used for a light source such as a projector.

基台10は、金属製の平板状の部材であり、例えば数cm四方の大きさを有する。図2(A)〜図3に示すように、基台10はその中央に段差を有し、中央には、周縁部の上面12よりも1段高くなった矩形の上面11が形成されている。基台10の上面11には反射面が形成されており、LED素子30からの出射光を、上方の矩形の開口部3に向けて反射させる。基台10は、発光装置1の基板であるとともに、発光装置1内で発生した熱を放熱させる放熱基板としても機能する。基台10の材質は、耐熱性と放熱性に優れた金属であることが好ましく、例えばアルミニウムであるが、銅などの別の金属でもよい。   The base 10 is a flat plate member made of metal, and has a size of several cm square, for example. As shown in FIGS. 2A to 3, the base 10 has a step at its center, and a rectangular upper surface 11 that is one step higher than the upper surface 12 of the peripheral edge is formed at the center. . A reflection surface is formed on the upper surface 11 of the base 10, and the emitted light from the LED element 30 is reflected toward the upper rectangular opening 3. The base 10 is a substrate of the light emitting device 1 and also functions as a heat dissipation substrate that dissipates heat generated in the light emitting device 1. The material of the base 10 is preferably a metal excellent in heat resistance and heat dissipation, for example, aluminum, but may be another metal such as copper.

実装基板20は、図2(B)に示すように、実装面21を斜め下に向けて、基台10の中央の上面11およびその上の蛍光体層40に向かって傾斜して、基台10上の熱伝導部材25に取り付けられている。発光装置1では、矩形の上面11およびその上方にある矩形の開口部3の各辺に対応して、4つの実装基板20が設けられている。4つの実装基板20は、基台10上で、基台10に対して傾斜し中央に開口部3を形成するように配置されている。実装基板20は、例えばアルミニウム製の金属基板であり、その実装面21上には、絶縁層を介して配線パターンが形成されている(図示せず)。それぞれの実装基板20の実装面21の上には、複数のLED素子30が実装される。なお、実装基板20は、例えばセラミック基板などの金属以外のものであってもよいが、耐熱性および放熱性の観点から、金属基板であることが好ましい。   As shown in FIG. 2 (B), the mounting substrate 20 is inclined toward the upper surface 11 at the center of the base 10 and the phosphor layer 40 on the base 10 with the mounting surface 21 obliquely downward. 10 is attached to the heat conduction member 25 on the upper surface. In the light emitting device 1, four mounting boards 20 are provided corresponding to the sides of the rectangular upper surface 11 and the rectangular opening 3 located thereabove. The four mounting boards 20 are arranged on the base 10 so as to be inclined with respect to the base 10 and to form the opening 3 in the center. The mounting substrate 20 is, for example, a metal substrate made of aluminum, and a wiring pattern (not shown) is formed on the mounting surface 21 via an insulating layer. A plurality of LED elements 30 are mounted on the mounting surface 21 of each mounting substrate 20. The mounting substrate 20 may be other than a metal such as a ceramic substrate, but is preferably a metal substrate from the viewpoint of heat resistance and heat dissipation.

それぞれの実装基板20は、その基板上のLED素子30に電力を供給するために外部電源に接続される1組の電極23,24を有する。図2(B)に示すように、実装基板20は、基台10の段差の下段である上面12に向けて斜め下方向に延びており、電極23,24は、上面12の上方に、すなわち、基台10上におけるLED素子30および蛍光体層40よりも周縁側の位置に配置されている。電極23,24には図示しない導線が接続され、その導線は、熱伝導部材25に形成された図示しない溝部を通して発光装置1の外部に引き出されて、外部電源に接続される。   Each mounting board 20 has a pair of electrodes 23 and 24 connected to an external power source to supply power to the LED elements 30 on the board. As shown in FIG. 2B, the mounting substrate 20 extends obliquely downward toward the upper surface 12 which is the lower step of the base 10, and the electrodes 23 and 24 are located above the upper surface 12, that is, The LED element 30 and the phosphor layer 40 on the base 10 are arranged at positions on the peripheral side. A lead wire (not shown) is connected to the electrodes 23 and 24, and the lead wire is drawn out of the light emitting device 1 through a groove portion (not shown) formed in the heat conducting member 25 and connected to an external power source.

熱伝導部材25は、図1に示すように、基台10の上に配置された矩形の平板状の部材であり、その中央に矩形の開口部3を有する。開口部3は例えば数mm四方の大きさを有し、蛍光体層40によって波長変換された光がここから出射される。図2(A)〜図3に示すように、開口部3の下側では、熱伝導部材25は、発光領域4に相当する4角錐台状の凹部を有し、基台10の段差はその内部に収容されている。熱伝導部材25は、例えば、図1に示す開口部3の各辺を1辺とする上面が台形の4つの部材25a〜25dを貼り合わせて構成される。   As shown in FIG. 1, the heat conducting member 25 is a rectangular flat plate member disposed on the base 10, and has a rectangular opening 3 at the center thereof. The opening 3 has a size of, for example, several mm square, and the light whose wavelength is converted by the phosphor layer 40 is emitted from here. As shown in FIGS. 2A to 3, below the opening 3, the heat conducting member 25 has a quadrangular pyramid-shaped recess corresponding to the light emitting region 4, and the step of the base 10 is Housed inside. The heat conducting member 25 is configured, for example, by bonding four members 25a to 25d whose upper surfaces each having one side of the opening 3 shown in FIG.

熱伝導部材25も、基台10と同様に、例えば耐熱性と放熱性に優れたアルミニウムで構成されるが、その材質は銅などの別の金属でもよい。熱伝導部材25の底面は、水平面であり、基台10の上面12に接触している。熱伝導部材25の凹部の側面は、傾斜面であり、実装基板20の実装面21とは反対側の面に接触している。これにより、熱伝導部材25は、実装基板20上のLED素子30で発生した熱を、基台10に伝達させて放熱させる。   Similarly to the base 10, the heat conducting member 25 is made of, for example, aluminum having excellent heat resistance and heat dissipation, but the material may be another metal such as copper. The bottom surface of the heat conducting member 25 is a horizontal plane and is in contact with the top surface 12 of the base 10. The side surface of the concave portion of the heat conducting member 25 is an inclined surface and is in contact with the surface on the opposite side of the mounting surface 21 of the mounting substrate 20. Thereby, the heat conduction member 25 transmits the heat generated by the LED elements 30 on the mounting substrate 20 to the base 10 to dissipate heat.

図4は、LED素子30の配置例を示す図である。LED素子30は、発光素子の一例であり、4つの実装基板20の基台10に対向する傾斜した実装面21上に、それぞれ複数個ずつ実装される。例えばワイヤを用いて個々のLED素子30を電気的に接続してもよいが、発光装置1では、実装面積を小さくするために、LED素子30は、金バンプを用いて実装基板20の上にフリップチップ実装される。図4では、一例として16個のLED素子30が4×4列の格子状に実装された場合の例を示している。それぞれのLED素子30は、例えば、波長が300〜400nm程度の紫外光、または450〜460nm程度の青色光などの、同じ波長域(同色)の光を出射する。   FIG. 4 is a diagram illustrating an arrangement example of the LED elements 30. The LED elements 30 are an example of light emitting elements, and a plurality of LED elements 30 are mounted on the inclined mounting surfaces 21 facing the base 10 of the four mounting substrates 20. For example, the individual LED elements 30 may be electrically connected using wires, but in the light emitting device 1, in order to reduce the mounting area, the LED elements 30 are mounted on the mounting substrate 20 using gold bumps. Flip chip mounted. FIG. 4 shows an example in which 16 LED elements 30 are mounted in a 4 × 4 grid pattern as an example. Each LED element 30 emits light in the same wavelength region (same color) such as ultraviolet light having a wavelength of about 300 to 400 nm or blue light having a wavelength of about 450 to 460 nm.

蛍光体層40は、LED素子30からの出射光により励起される蛍光体を含有し、LED素子30からの出射光の波長を変換する波長変換部材として機能する。蛍光体層40は、図2(B)に示すように、開口部3の下側において、基台10の反射面である上面11上に配置されている。蛍光体層40は、例えば、蛍光体粒子を透明樹脂またはガラスもしくはセラミックなどの透光性材料に含有させて構成される。   The phosphor layer 40 contains a phosphor that is excited by the light emitted from the LED element 30 and functions as a wavelength conversion member that converts the wavelength of the light emitted from the LED element 30. As shown in FIG. 2B, the phosphor layer 40 is disposed on the upper surface 11 that is the reflecting surface of the base 10 below the opening 3. The phosphor layer 40 is configured, for example, by containing phosphor particles in a transparent resin or a translucent material such as glass or ceramic.

発光装置1を白色光の光源として使用する場合には、蛍光体層40には、例えばYAG(yttrium aluminum garnet)などの黄色光を発する蛍光体材料(黄色蛍光体)が分散混入される。例えば、各LED素子30が青外光を出射する場合には、発光装置1は、LED素子30からの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる黄色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。   When the light emitting device 1 is used as a white light source, a phosphor material (yellow phosphor) that emits yellow light such as YAG (yttrium aluminum garnet) is dispersed and mixed in the phosphor layer 40. For example, when each LED element 30 emits blue light, the light emitting device 1 mixes blue light from the LED element 30 and yellow light obtained by exciting yellow phosphors thereby. The resulting white light is emitted.

発光装置1を赤色光の光源として使用する場合には、蛍光体層40には、例えばCaAlSiN:Eu2+などの赤色光を発する蛍光体材料(赤色蛍光体)が分散混入される。発光装置1を緑色光の光源として使用する場合には、蛍光体層40には、例えば(BaSr)SiO:Eu2+などの緑色光を発する蛍光体材料(緑色蛍光体)が分散混入される。発光装置1を青色光の光源として使用する場合には、蛍光体層40には、例えば(BaMgAl)1017:Eu2+などの青色光を発する蛍光体材料(青色蛍光体)が分散混入される。例えば、各LED素子30が紫外光を出射する場合には、発光装置1は、その紫外光により蛍光体層40内の蛍光体を励起させて得られる赤色光、緑色光または青色光を出射する。 When the light-emitting device 1 is used as a red light source, a phosphor material (red phosphor) that emits red light, such as CaAlSiN 3 : Eu 2+, is dispersed and mixed in the phosphor layer 40. When the light emitting device 1 is used as a light source of green light, a phosphor material (green phosphor) that emits green light such as (BaSr) 2 SiO 4 : Eu 2+ is dispersed and mixed in the phosphor layer 40. The When the light emitting device 1 is used as a blue light source, a phosphor material (blue phosphor) that emits blue light such as (BaMgAl) 10 O 17 : Eu 2+ is dispersed and mixed in the phosphor layer 40. The For example, when each LED element 30 emits ultraviolet light, the light emitting device 1 emits red light, green light, or blue light obtained by exciting the phosphor in the phosphor layer 40 with the ultraviolet light. .

波長選択フィルタ50は、ダイクロイックコーティングを有する平板状部材であり、例えばガラスまたはサファイアによる透光性板材の表面に、特定の波長域の光を反射する誘電体多層膜を被覆して構成される。発光装置1は、4つの実装基板20のそれぞれに対応して4枚の波長選択フィルタ50を有し、それぞれの波長選択フィルタ50は、対応する実装基板20上のLED素子30に接着されている。波長選択フィルタ50は、基台10の上面11の端部に接触するように配置されており、実装基板20上のLED素子30に接着されることで、LED素子30と蛍光体層40との間で、実装基板20の実装面21に沿って傾斜した面を有する。開口部3からの光取出し効率を高めるためには、基台10の上面11(反射面)に対するLED素子30と波長選択フィルタ50との配置角度を合わせた方がよく、両者を接着させることにより、その配置角度を容易に合わせることができる。   The wavelength selection filter 50 is a flat member having a dichroic coating, and is configured by coating a dielectric multilayer film that reflects light in a specific wavelength range on the surface of a light-transmitting plate made of glass or sapphire, for example. The light emitting device 1 includes four wavelength selection filters 50 corresponding to the four mounting substrates 20, and each wavelength selection filter 50 is bonded to the LED element 30 on the corresponding mounting substrate 20. . The wavelength selection filter 50 is disposed so as to be in contact with the end portion of the upper surface 11 of the base 10, and is bonded to the LED element 30 on the mounting substrate 20, whereby the LED element 30 and the phosphor layer 40 are bonded. In between, it has the surface inclined along the mounting surface 21 of the mounting substrate 20. In order to increase the light extraction efficiency from the opening 3, it is better to match the arrangement angle of the LED element 30 and the wavelength selection filter 50 with respect to the upper surface 11 (reflection surface) of the base 10. The arrangement angle can be easily adjusted.

波長選択フィルタ50は、LED素子30からの出射光を透過し、蛍光体層40からの蛍光を反射する。例えば、蛍光体層40が黄色蛍光体を含有し、各LED素子30が青色光を出射する場合には、波長選択フィルタ50は、LED素子30からの青色光を透過し、蛍光体層40で波長変換されて生成された黄色光を反射する。各LED素子30が発光すると、波長選択フィルタ50がある側面と、蛍光体層40がある底面と、上面の開口部3とで囲まれる発光領域4に波長選択フィルタ50を通して光が入射し、その光は、基台10の上面11で反射され蛍光体層40で波長変換された後に、上方の開口部3から出射される。その際、波長選択フィルタ50があることにより、蛍光体層40からの黄色光は実装基板20の側に入らないので、実装基板20またはLED素子30によって黄色光が吸収されることはない。したがって、開口部3からの光取出し効率を高めることが可能になる。   The wavelength selection filter 50 transmits the emitted light from the LED element 30 and reflects the fluorescence from the phosphor layer 40. For example, when the phosphor layer 40 contains a yellow phosphor and each LED element 30 emits blue light, the wavelength selection filter 50 transmits blue light from the LED element 30, and the phosphor layer 40 Reflects yellow light generated by wavelength conversion. When each LED element 30 emits light, light enters the light emitting region 4 surrounded by the side surface with the wavelength selection filter 50, the bottom surface with the phosphor layer 40, and the opening 3 on the top surface through the wavelength selection filter 50, The light is reflected from the upper surface 11 of the base 10, converted in wavelength by the phosphor layer 40, and then emitted from the upper opening 3. At this time, since the wavelength selection filter 50 is present, yellow light from the phosphor layer 40 does not enter the mounting substrate 20 side, and therefore, the yellow light is not absorbed by the mounting substrate 20 or the LED element 30. Therefore, the light extraction efficiency from the opening 3 can be increased.

発光装置1では、耐熱性と放熱性に優れた基台10の上面11に蛍光体層40が配置されているため、蛍光体層40で発生した熱を基台10から効率よく放熱させることができる。このため、蛍光体層40の温度が上がりにくくなるので、波長変換効率が高くなって発光量が増加するとともに、蛍光体が劣化しにくくなる。したがって、発光装置1では、開口部3からの出射光の光密度を高めることができる。   In the light emitting device 1, since the phosphor layer 40 is disposed on the upper surface 11 of the base 10 having excellent heat resistance and heat dissipation, heat generated in the phosphor layer 40 can be efficiently radiated from the base 10. it can. For this reason, since it becomes difficult to raise the temperature of the fluorescent substance layer 40, while wavelength conversion efficiency becomes high and emitted light amount increases, fluorescent substance becomes difficult to deteriorate. Therefore, in the light emitting device 1, the light density of light emitted from the opening 3 can be increased.

また、発光装置1では、基台10の段差に対して斜めに実装基板20が配置されるため、実装基板20の電極23,24を、基台10の上面11上にある発光領域4の外であって、LED素子30の実装領域から離れた位置に配置することができる。このため、発光装置1では、実装面21上に電極が配置される場合と比べて、実装基板20上に実装可能なLED素子30の個数を増やすことができる。さらに、発光装置1では、電極23,24がLED素子30の実装領域から離れた位置に配置されることにより、実装基板20上の実装領域の裏面に熱伝導部材25を直接接触させて、発熱量が多い領域からの放熱を促進させることも可能になる。   Further, in the light emitting device 1, the mounting substrate 20 is disposed obliquely with respect to the step of the base 10, so that the electrodes 23 and 24 of the mounting substrate 20 are placed outside the light emitting region 4 on the upper surface 11 of the base 10. And it can arrange | position in the position away from the mounting area | region of the LED element 30. FIG. For this reason, in the light emitting device 1, the number of LED elements 30 that can be mounted on the mounting substrate 20 can be increased as compared with the case where electrodes are arranged on the mounting surface 21. Further, in the light emitting device 1, the electrodes 23 and 24 are arranged at positions away from the mounting region of the LED element 30, thereby causing the heat conducting member 25 to directly contact the back surface of the mounting region on the mounting substrate 20 to generate heat. It is also possible to promote heat dissipation from a large amount of area.

図5は、他の発光装置1Aの垂直端面図である。図5は、図2(B)に対応する発光装置1Aの垂直端面の中央部分を拡大した図である。発光装置1Aは、基台の形状と電極23,24の配置位置のみが発光装置1と異なり、その他の点では発光装置1と同じ構成を有する。このため、発光装置1と重複する部分については説明を省略する。なお、発光装置1Aも発光装置1のものと同じ熱伝導部材25を有するが、図5では、簡単のため、熱伝導部材25の記載を省略している。   FIG. 5 is a vertical end view of another light emitting device 1A. FIG. 5 is an enlarged view of the central portion of the vertical end face of the light emitting device 1A corresponding to FIG. The light emitting device 1A is different from the light emitting device 1 only in the shape of the base and the arrangement positions of the electrodes 23 and 24, and has the same configuration as the light emitting device 1 in other points. For this reason, the description of the parts overlapping with the light emitting device 1 is omitted. The light emitting device 1A also has the same heat conducting member 25 as that of the light emitting device 1, but in FIG. 5, the heat conducting member 25 is not shown for simplicity.

図5に示すように、発光装置1Aの基台10Aは、発光装置1とは異なり段差を有さず、上面が底面より小さくなるように側面13,14が斜めに傾斜している。基台10Aの側面13,14には、実装基板20の下端が貼り付けられている。そして、発光装置1Aでは、電極23,24は、実装基板20の実装面とは反対側の上面22A上に配置されている。このように、基台10Aの側面13,14を斜めに傾斜させ、電極23,24を実装基板20の上面22A上に配置することで、基台10Aに段差を設けなくても、電極23,24をLED素子30の実装領域から離れた位置に配置することができる。これにより、発光装置1Aでは、実装基板20が基台10Aと熱伝導部材25に接触する面積が増えるため、放熱の点で有利になる。   As shown in FIG. 5, the base 10 </ b> A of the light emitting device 1 </ b> A does not have a step unlike the light emitting device 1, and the side surfaces 13 and 14 are inclined obliquely so that the top surface is smaller than the bottom surface. The lower end of the mounting substrate 20 is affixed to the side surfaces 13 and 14 of the base 10A. In the light emitting device 1 </ b> A, the electrodes 23 and 24 are disposed on the upper surface 22 </ b> A opposite to the mounting surface of the mounting substrate 20. As described above, the side surfaces 13 and 14 of the base 10A are inclined obliquely, and the electrodes 23 and 24 are disposed on the upper surface 22A of the mounting substrate 20, so that the electrodes 23 and 24 can be formed without providing a step on the base 10A. 24 can be arranged at a position away from the mounting area of the LED element 30. Thereby, in the light emitting device 1A, the area where the mounting substrate 20 contacts the base 10A and the heat conducting member 25 increases, which is advantageous in terms of heat dissipation.

図6は、他の発光装置1Bの垂直端面図である。図6は、図2(B)に対応する発光装置1Bの垂直端面の中央部分を拡大した図である。発光装置1Bは、基台および実装基板の形状と電極23,24の配置位置のみが発光装置1と異なり、その他の点では発光装置1と同じ構成を有する。このため、発光装置1と重複する部分については説明を省略する。なお、発光装置1Bも発光装置1のものと同じ熱伝導部材25を有するが、図6では、簡単のため、熱伝導部材25の記載を省略している。   FIG. 6 is a vertical end view of another light emitting device 1B. FIG. 6 is an enlarged view of the central portion of the vertical end surface of the light emitting device 1B corresponding to FIG. The light emitting device 1B differs from the light emitting device 1 only in the shape of the base and the mounting substrate and the arrangement positions of the electrodes 23 and 24, and has the same configuration as the light emitting device 1 in other points. For this reason, description about the part which overlaps with the light-emitting device 1 is abbreviate | omitted. In addition, although the light-emitting device 1B has the same heat conductive member 25 as the light-emitting device 1, the description of the heat conductive member 25 is omitted in FIG. 6 for simplicity.

図6に示すように、発光装置1Bの基台10Bは、発光装置1とは異なり段差を有さず、全体にわたって平坦な形状を有する。発光装置1Bの実装基板20Bは、傾斜した実装面に対して周縁部が折れ曲がることで周縁部に水平面22Bを有し、水平面22Bの下において、基台10Bの上面11に貼り付けられている。そして、発光装置1Bでは、電極23,24は、実装基板20の水平面22B上に配置されている。このように、実装基板20Bを折り曲げて、電極23,24をその水平面22B上に配置することで、基台10Bに段差を設けなくても、電極23,24をLED素子30の実装領域から離れた位置に配置することができる。これにより、発光装置1Bでも、実装基板20が基台10Bと熱伝導部材25に接触する面積が増えるため、放熱の点で有利になる。   As shown in FIG. 6, the base 10 </ b> B of the light emitting device 1 </ b> B does not have a step unlike the light emitting device 1 and has a flat shape as a whole. The mounting substrate 20B of the light emitting device 1B has a horizontal plane 22B at the peripheral portion by bending the peripheral portion with respect to the inclined mounting surface, and is attached to the upper surface 11 of the base 10B under the horizontal plane 22B. In the light emitting device 1 </ b> B, the electrodes 23 and 24 are disposed on the horizontal surface 22 </ b> B of the mounting substrate 20. Thus, by bending the mounting substrate 20B and arranging the electrodes 23 and 24 on the horizontal plane 22B, the electrodes 23 and 24 are separated from the mounting region of the LED element 30 without providing a step in the base 10B. Can be placed at different positions. Thereby, also in the light-emitting device 1B, since the area where the mounting substrate 20 contacts the base 10B and the heat conducting member 25 increases, it is advantageous in terms of heat dissipation.

図7は、図2(B)に対応する発光装置2の垂直断面図である。図8は、発光装置2の分解斜視図である。発光装置2は、波長選択フィルタの形状のみが発光装置1と異なり、その他の点では発光装置1と同じ構成を有する。このため、発光装置1と重複する部分については説明を省略する。   FIG. 7 is a vertical sectional view of the light emitting device 2 corresponding to FIG. FIG. 8 is an exploded perspective view of the light emitting device 2. The light emitting device 2 is different from the light emitting device 1 only in the shape of the wavelength selection filter, and has the same configuration as the light emitting device 1 in other points. For this reason, the description of the parts overlapping with the light emitting device 1 is omitted.

図7および図8に示すように、発光装置2の波長選択フィルタ60は、中空の角錐台であって上面及び底面が開口した形状を有し、下端を上面11に接触させて蛍光体層40の上に載置されている。より詳細には、波長選択フィルタ60は、中空の4角錐台状に成形されたガラスまたはサファイアによる透光性板材の表面に、特定の波長域の光を反射する誘電体多層膜を被覆して構成される。波長選択フィルタ60の4つの側面62は、4つの実装基板20にそれぞれ対応するように配置されており、基台10の上面11に対して、各実装基板20の実装面21と同じ傾斜角を有する。図示した例では、波長選択フィルタ60の側面62とLED素子30の間には隙間が設けられているが、側面62はLED素子30に接触していてもよい。また、波長選択フィルタ60の上面の開口61は、発光装置2の上面の開口部3に合った位置に配置されている。   As shown in FIGS. 7 and 8, the wavelength selection filter 60 of the light emitting device 2 is a hollow pyramid having a shape in which an upper surface and a bottom surface are opened, and a lower end is brought into contact with the upper surface 11 to phosphor layer 40. It is placed on the top. More specifically, the wavelength selection filter 60 is obtained by coating a dielectric multilayer film that reflects light in a specific wavelength range on the surface of a light-transmitting plate made of glass or sapphire formed into a hollow quadrangular pyramid shape. Composed. The four side surfaces 62 of the wavelength selection filter 60 are arranged so as to correspond to the four mounting substrates 20, respectively, and have the same inclination angle as the mounting surface 21 of each mounting substrate 20 with respect to the upper surface 11 of the base 10. Have. In the illustrated example, a gap is provided between the side surface 62 of the wavelength selection filter 60 and the LED element 30, but the side surface 62 may be in contact with the LED element 30. The opening 61 on the upper surface of the wavelength selection filter 60 is disposed at a position that matches the opening 3 on the upper surface of the light emitting device 2.

各LED素子30が発光すると、波長選択フィルタ60の側面62を通して波長選択フィルタ60の内部空間に光が入射する。その光は、基台10の上面11で反射され蛍光体層40で波長変換された後に、波長選択フィルタ60の上面の開口61およびさらにその上方の開口部3を通して、発光装置2の外部に出射される。発光装置2でも、波長選択フィルタ60があることにより、蛍光体層40からの黄色光は実装基板20の側に入らないので、実装基板20やLED素子30によって黄色光が吸収されることはない。したがって、開口部3からの光取出し効率を高めることが可能になる。   When each LED element 30 emits light, light enters the internal space of the wavelength selection filter 60 through the side surface 62 of the wavelength selection filter 60. The light is reflected by the upper surface 11 of the base 10 and wavelength-converted by the phosphor layer 40, and then is emitted to the outside of the light emitting device 2 through the opening 61 on the upper surface of the wavelength selection filter 60 and the opening 3 thereabove. Is done. Even in the light emitting device 2, since the yellow light from the phosphor layer 40 does not enter the mounting substrate 20 due to the wavelength selection filter 60, the yellow light is not absorbed by the mounting substrate 20 or the LED element 30. . Therefore, the light extraction efficiency from the opening 3 can be increased.

発光装置1では、4枚の波長変換フィルタ50の間に隙間があるため、蛍光体層40から斜め上方に放射された変換光(ここでは黄色光)の一部は、熱伝導部材25に吸収される。一方、発光装置2では、波長変換フィルタ60の上方に開口61を除いて閉じた空間が形成されるため、発光装置1と比べて、熱伝導部材25による変換光の吸収量を少なくすることができる。また、発光装置2では、波長選択フィルタ60を4角錐台状とすることで、波長選択フィルタでLED素子30上を覆った場合に比べて、変換光(ここでは黄色光)の発光領域を狭めることができる。このため、変換光の光路長を短くすることができ、結果として空気中での光の減衰量を減らすことができる。   In the light emitting device 1, since there is a gap between the four wavelength conversion filters 50, part of the converted light (here yellow light) radiated obliquely upward from the phosphor layer 40 is absorbed by the heat conducting member 25. Is done. On the other hand, in the light emitting device 2, since a closed space except for the opening 61 is formed above the wavelength conversion filter 60, the amount of converted light absorbed by the heat conducting member 25 can be reduced compared to the light emitting device 1. it can. Further, in the light emitting device 2, the wavelength selection filter 60 has a quadrangular pyramid shape, so that the light emission region of the converted light (here, yellow light) is narrowed compared to the case where the LED element 30 is covered with the wavelength selection filter. be able to. For this reason, the optical path length of the converted light can be shortened, and as a result, the attenuation of light in the air can be reduced.

また、発光装置2では、波長選択フィルタ60が4角錐台状の形状を有するため、波長選択フィルタ60の側面62を基準にして、実装基板20を位置決めすることも可能である。発光装置2の製造時には、予め、LED素子30が実装基板20上に実装され、その実装基板20が熱伝導部材25に接着され、また、基台10の上面11に蛍光体層40が形成される。そして、蛍光体層40の上に波長選択フィルタ60が配置され、波長選択フィルタ60に重ねるように、実装基板20が基台10上に配置される。一般に、基板を傾斜して配置しようとすると、角度の調整が難しく、組立性が悪くなるが、発光装置2では、4角錐台状の波長選択フィルタ60を利用して、実装基板20を位置決めすることができる。このため、発光装置2では、組立てが容易になり組立性が向上するため、LED素子30を破損する可能性が低くなるという利点がある。   In the light emitting device 2, since the wavelength selection filter 60 has a quadrangular pyramid shape, the mounting substrate 20 can be positioned with reference to the side surface 62 of the wavelength selection filter 60. When manufacturing the light emitting device 2, the LED element 30 is mounted on the mounting substrate 20 in advance, the mounting substrate 20 is bonded to the heat conducting member 25, and the phosphor layer 40 is formed on the upper surface 11 of the base 10. The Then, the wavelength selection filter 60 is disposed on the phosphor layer 40, and the mounting substrate 20 is disposed on the base 10 so as to overlap the wavelength selection filter 60. In general, if the substrate is inclined, it is difficult to adjust the angle and the assemblability deteriorates. However, in the light emitting device 2, the mounting substrate 20 is positioned using the wavelength selection filter 60 having a truncated pyramid shape. be able to. For this reason, in the light-emitting device 2, since assembly becomes easy and assembly property improves, there exists an advantage that possibility that the LED element 30 will be damaged will become low.

また、発光装置1においてLED素子30に接着される各波長変選択フィルタ50を台形状にし、高さ方向における各波長変選択フィルタ50の底辺の位置を上面11上で揃えて側方の辺同士を接着することにより、波長選択フィルタ50を発光装置2の波長選択フィルタ60のように中空の4角錐台状に形成してもよい。こうした場合でも、波長選択フィルタを基準にして4つの実装基板20を位置決めすることができるため、同様に組立性が向上する。   Further, each wavelength variation selection filter 50 bonded to the LED element 30 in the light emitting device 1 is formed in a trapezoidal shape, and the sides of the wavelength variation selection filters 50 in the height direction are aligned on the upper surface 11 and the side sides are aligned. The wavelength selection filter 50 may be formed in a hollow quadrangular frustum shape like the wavelength selection filter 60 of the light-emitting device 2 by bonding. Even in such a case, since the four mounting substrates 20 can be positioned with reference to the wavelength selection filter, the assemblability is improved similarly.

図9は、他の発光装置2Aの垂直端面図である。図10は、他の発光装置2Bの垂直端面図である。図9および図10に示す発光装置2A,2Bは、それぞれ、図5および図6に示す発光装置1A,1Bの波長選択フィルタ50を波長選択フィルタ60に替えたものである。これ以外の点では、発光装置2A,2Bは、発光装置1A,1Bと同じ構成を有する。なお、発光装置2A,2Bも発光装置1,2のものと同じ熱伝導部材25を有するが、図9および図10では、簡単のため、熱伝導部材25の記載を省略している。   FIG. 9 is a vertical end view of another light emitting device 2A. FIG. 10 is a vertical end view of another light emitting device 2B. Light emitting devices 2A and 2B shown in FIGS. 9 and 10 are obtained by replacing the wavelength selective filter 50 of the light emitting devices 1A and 1B shown in FIGS. 5 and 6 with a wavelength selective filter 60, respectively. In other respects, the light emitting devices 2A and 2B have the same configuration as the light emitting devices 1A and 1B. The light emitting devices 2A and 2B also have the same heat conducting member 25 as that of the light emitting devices 1 and 2, but the heat conducting member 25 is not shown in FIGS. 9 and 10 for simplicity.

図9および図10に示すように、4角錐台状の波長選択フィルタ60を用いる場合でも、実装基板20の実装面とは反対側の上面22A上に電極23,24を配置したり、実装基板20Bを折り曲げて、電極23,24をその水平面22B上に配置したりしてもよい。これにより、発光装置2A,2Bでも、実装基板20が基台10A,10Bと熱伝導部材25に接触する面積が増えるため、放熱の点で有利になる。   As shown in FIGS. 9 and 10, even when the wavelength selection filter 60 having a quadrangular frustum shape is used, the electrodes 23 and 24 are disposed on the upper surface 22A opposite to the mounting surface of the mounting substrate 20, or the mounting substrate 20B may be bent and the electrodes 23 and 24 may be arranged on the horizontal plane 22B. Thereby, also in the light emitting devices 2A and 2B, the area where the mounting substrate 20 contacts the bases 10A and 10B and the heat conducting member 25 is increased, which is advantageous in terms of heat dissipation.

1,1A,1B,2,2A,2B 発光装置
3 開口部
10,10A,10B 基台
20,20B 実装基板
21 実装面
23,24 電極
25 熱伝導部材
30 LED素子
40 蛍光体層
50,60 波長選択フィルタ
61 開口
1, 1A, 1B, 2, 2A, 2B Light emitting device 3 Opening portion 10, 10A, 10B Base 20, 20B Mounting substrate 21 Mounting surface 23, 24 Electrode 25 Thermal conduction member 30 LED element 40 Phosphor layer 50, 60 Wavelength Selection filter 61 Opening

Claims (8)

上面に反射面が形成された基台と、
前記基台上で前記基台に対して傾斜し中央に開口部を形成するように配置された複数の基板と、
前記複数の基板の前記基台に対向する傾斜した実装面上に実装された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子からの出射光により励起される蛍光体を含有し、前記開口部の下側における前記基台の前記反射面上に配置された蛍光体層と、
前記基台の上面に接触し、前記複数の発光素子と前記蛍光体層との間で前記実装面に沿って傾斜した面を有し、前記複数の発光素子からの出射光を透過し前記蛍光体層からの蛍光を反射する波長選択フィルタと、
を有することを特徴とする発光装置。
A base with a reflective surface formed on the top surface;
A plurality of substrates disposed on the base so as to be inclined with respect to the base and to form an opening in the center;
A plurality of light emitting elements mounted on an inclined mounting surface facing the base of the plurality of substrates;
Containing a phosphor excited by light emitted from the plurality of light emitting elements, and a phosphor layer disposed on the reflecting surface of the base below the opening;
A surface that is in contact with the upper surface of the base and is inclined along the mounting surface between the plurality of light-emitting elements and the phosphor layer, transmits light emitted from the plurality of light-emitting elements, and transmits the fluorescence. A wavelength selective filter that reflects fluorescence from the body layer;
A light emitting device comprising:
前記波長選択フィルタは、中空の角錐台であって上面及び底面が開口した形状を有し、前記蛍光体層の上に載置されている、請求項1に記載の発光装置。   2. The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength selection filter is a hollow pyramid frustum having a shape in which an upper surface and a bottom surface are opened, and is placed on the phosphor layer. 前記波長選択フィルタは、複数の平板状の部材であり、前記複数の基板のそれぞれにおいて当該基板上の発光素子に接着されている、請求項1または2に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 1, wherein the wavelength selection filter is a plurality of flat plate-like members, and is bonded to a light emitting element on the substrate in each of the plurality of substrates. 前記基台上に配置され、前記基台の上面および前記複数の基板の前記実装面とは反対側の面にそれぞれ接触する熱伝導部材をさらに有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の発光装置。   The heat conducting member according to any one of claims 1 to 3, further comprising a heat conductive member disposed on the base and in contact with an upper surface of the base and a surface opposite to the mounting surface of the plurality of substrates. The light-emitting device of description. 前記複数の基板は、前記複数の発光素子に電力を供給するために外部電源に接続される1組の電極を有し、
前記1組の電極は、前記基台上における前記複数の発光素子および前記蛍光体層よりも周縁側の位置に配置されている、請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光装置。
The plurality of substrates have a set of electrodes connected to an external power source to supply power to the plurality of light emitting elements,
5. The light-emitting device according to claim 1, wherein the one set of electrodes is disposed on a peripheral side of the plurality of light-emitting elements and the phosphor layer on the base.
前記基台は、前記開口部の下側が1段高くなった段差を有し、
前記蛍光体層は前記段差の上段に配置され、
前記1組の電極は前記段差の下段の上方に配置されている、請求項5に記載の発光装置。
The base has a step that is one step higher on the lower side of the opening,
The phosphor layer is disposed on an upper stage of the step,
The light emitting device according to claim 5, wherein the one set of electrodes is disposed above a lower stage of the step.
前記1組の電極は、前記複数の基板の前記実装面とは反対側の面に配置されている、請求項5に記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 5, wherein the one set of electrodes is disposed on a surface of the plurality of substrates opposite to the mounting surface. 前記複数の基板は、周縁部が前記傾斜した実装面に対して折れ曲がることで前記周縁部に水平面を有し、
前記1組の電極は、前記水平面上に配置されている、請求項7に記載の発光装置。
The plurality of substrates have a horizontal plane at the peripheral portion by bending the peripheral portion with respect to the inclined mounting surface,
The light emitting device according to claim 7, wherein the set of electrodes is disposed on the horizontal plane.
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