JP4651787B2 - Light emitting device - Google Patents

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JP4651787B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、点光源であるLED素子から入射される導光体の発光面で均一に発光させることが可能で、液晶バックライト、パネルメーター、表示灯や面発光スイッチなどに用いられる発光装置に関する。
【0002】
【従来技術】
近年、液晶バックライトなどの光源として、点光源であるLED素子からの光を面状に発光させる発光装置が用いられている。この発光装置は、導光板の光入射端面から発光ダイオードからの光を入射させ、その導光板の上面全体から光を出射させるように構成される。この発光装置においては、その上面(光出射面)から均一に光を出力することが重要であり、この均一性を実現するために種々の構造が提案されている。このような発光装置の一例を、図7の模式的平面図に示す。図7の発光装置は、透過性樹脂からなる導光板71と、その導光板の光入射端面に対向配置されたLED素子74と、導光板の上面側から光を放出させるように、光放射面及び光入射端面を除いた側面及び下面に設けられた反射板(図示せず)とを有している。
【0003】
この図7の発光装置では、導光板の光入射端面に半円柱形状の切り欠き75を形成することにより、導光板の上面に平行な方向に均一に光が分散して入射されるように構成し、これによりLED素子から入射された光が上面から出射される面発光の均一化を図っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、より均一、高輝度発光が求められる現在においては充分ではない。特に点光源としてより発光輝度の高い発光素子(LED素子)を用いた場合は、上述の構成だけでは面発光の均一化と高輝度化とはトレードオフの関係にあり両立させるのは難しいという問題があった。そこで、本発明は、上記の問題を解決して、より均一性に優れ、高輝度発光が可能な発光装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは種々の実験の結果、導光体の一端面に特定の形状の切り欠きを形成することにより、導光体の一端面から入射する光を導光体内により広く拡散させて、発光面からより均一でかつ高輝度に発光させることが可能なことを見いだし、本発明を成すに至った。
【0006】
すなわち本発明の発光装置は、第1の主面及びそれに対向する第2の主面、並びに光入射端面を有する導光体と、その導光体の第2の主面に配置された反射体と、上記光入射端面に対向して配置される発光部を有する発光ダイオードとを備えており、上記発光部からの光を上記光入射端面から入射させ上記第1の主面から出射させる発光装置において、上記導光体は、複数の切り欠きを上記光入射端面に有しており、上記複数の切り欠きは、それぞれ上記光入射端面から最深部までの距離および幅が略同じであり、上記光入射端面の中央部から遠ざかるにしたがって、上記導光体の光入射端面とのなす角度が大きくなる、上記光入射端面の中央部から遠い側の第1の面と、上記導光体の光入射端面とのなす角度が小さくなる、上記光入射端面の中央部に近い側の第2の面とから構成されていることを特徴とする。
これにより、導光体の一端面に形成された切り欠きを通して光源から入射する光を切り欠きの第2の面及び第1の面の角度に応じた方向に屈折させることができるので、より広い方向に光を拡散させて均一でかつ高輝度な面発光をさせることができる。
【0007】
また、本発明の発光装置は、第1の主面及びそれに対向する第2の主面、並びに光入射端面を有する導光体と、その導光体の第2の主面に配置された反射体と、上記光入射端面に対向して配置される発光部を有する発光ダイオードとを備えており、上記発光部からの光を上記光入射端面から入射させ上記第1の主面から出射させる発光装置において、上記導光体は、上記光入射端面に、上記発光部の中心から遠ざかるにしたがって角度の異なる面から構成された複数の切り欠きを有しており、上記複数の切り欠きは、それぞれ上記光入射端面から最深部までの距離および幅が略同じであり、上記発光部の中心から離れるに従って、その離れる方向に上記最深部がずれるように設けられることを特徴とする。これにより、発光部からの光を、切り欠きを構成する面の角度に応じた方向に光を屈折させることができる。
【0008】
また本発明において切り欠きは、隣接する切り欠きが平面を介して互いに離れて形成させることもできる。このようにすると切り欠き間に平坦面を形成させることができる。これにより光入射端面に入射する光のうち、切り欠きを構成する第1の面及び第2の面から入射される光を横方向に屈折して拡散させ、平坦面から入射される光を入射端面の垂直方向に伝搬させることができるので、比較的長い形状(例えば、光入射端面が短辺となる長方形)の導光体を用いる発光装置において、均一でかつ高輝度な面発光をさせることができる。
【0009】
また本発明において発光ダイオードは、半導体素子と、半導体素子からの光を吸収しその吸収した光よりも長波長の光が発光可能な蛍光物質とを備えたLED素子を用いることができる。これにより、半導体素子と蛍光物質との組み合わせによって任意の波長の光を面状に出射させることができ、上述の光入射端面の切り欠きにより混色性(発光色の均一性)の優れた面発光を得ることができる。
【0010】
また本発明において発光ダイオードは、半導体素子が発生する光と蛍光物質が発生する光との混色による白色光を導光体の第1の主面から出射させるように構成することができる。これにより、液晶バックライト等に好適な均一で高輝度な白色系面発光を得ることができる。
【0011】
また本発明の発光装置において、半導体素子を窒化物半導体素子とし、蛍光物質をCeで付活されたY・5/3Al、EuまたはCrで付活された窒素含有CaO−Al−SiOから選択される蛍光体とすることができる。これにより、簡便で高輝度に信頼性の高い混色発光可能な発光装置とすることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
本発明の発光装置は、光源から放出された光を導光体に導入して面状に発光させるものである。本発光装置は、その用途や目的に応じて使用する導光体の形状を選択することができ、例えば、パソコン等の液晶のバックライトに用いる場合は、略矩形の平板状の導光体が用いられ、また、自動車のパネルメーターのバックライト等に用いる場合は、そのデザインに応じた形状の導光体が用いられる。
以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施の形態の発光装置について説明する。
【0013】
本発明の実施の形態の発光装置は、図1、図2に示すように、少なくとも対向する第1の主面及び第2の主面を有する導光体11と、導光体の第2の主面に設けられた反射体12と、導光体の一端面と対向配置された光源14とを備えている。光源の発光部の出射面から放出された光は、導光体の一端面である光入射端面11aから導光体内に導入された後、発光面である第1の主面から面発光される。
【0014】
ここで、特に本実施の形態の発光装置の導光体11は、光源14の発光部の出射面と対向する光入射端面11aに互いに異なる形状の複数の切り欠き15を有している。この複数の切り欠き15は、それぞれ発光部の出射面と対向する面の中央から遠ざかるにしたがって上記導光体の光入射端面とのなす角度が大きくなる第1の面15aと、発光部の出射面と対向する面の中央から遠ざかるにしたがって上記導光体の光入射端面とのなす角度が小さくなる第2の面15bとを有することを特徴とし、これにより導光体の発光面から見て光入射端面近傍の輝度のムラを抑制して均一でかつ高輝度の面発光をさせることができる。
【0015】
詳細に説明すると、本実施の形態の発光装置において、光源14は例えば樹脂形成体からなる支持体とその側面に形成された凹部に配された2つのLED素子13からなる。このLED素子13は、リード電極を有する樹脂パッケージの凹部に半導体素子を配し蛍光体を含む透光性樹脂によってモールドされているものであり、図2に示すようにその出射面が平坦になるようにモールドされる。
【0016】
本実施の形態において導光体11は、透光性樹脂を用いて例えば射出成形によって略矩形の平板状に成形されており、光源14と対向する光入射端面には図1及び図2に示すように光入射端面の長手方向に沿って複数の切り欠き15が形成されている。光源14は2つのLED素子13を備えており、切り欠きはLED素子13の発光部の幅とほぼ同じ幅の領域にそれぞれ複数形成されている。
本実施の形態において、1つの切り欠きは第1の主面から第2の主面にほぼ垂直に達する2つの側壁から構成された三角柱状の形状である。ここで、切り欠きを構成する2つの側壁のうち、発光部の出射面と対向する領域の中央から遠い側の側壁を第1の面15aとし、中央に近い側の側壁を第2の面15bとする。
各切り欠きの幅及びその最深部15c(光入射端面を基準として最も深く切り込んだ部分)の深さ15d(光入射端面14と最深部15cとの距離)は、ほぼ同じであるが、最深部15cの位置が異なるように形成されている。1つの切り欠きの幅は、LED素子の幅の3分の1より小さいのが好ましく、金型等の精度に応じて可能な範囲で小さく形成させるのが好ましい。また、1つの切り欠きの深さは任意の深さとすることができるが、あまり深すぎると光源からの光が導光体に達するまでに厚い空気層が設けられることになり、光が損失し易くなり、また発光装置の形態によっては有効発光面積が狭くなる等の問題が起こる場合もあるのでこれらを考慮する必要がある。
【0017】
また、発光部の出射面と対向する領域に形成された複数の切り欠きのうち中央に位置する切り欠きは、最深部15cは切り欠きの幅の中心にくるように形成されているので発光面から見ると二等辺三角形になる。すなわち第1の面と光入射端面とのなす角度は第2の面と光入射端面とのなす角度は等しい。その他の切り欠きはそれぞれ発光部の出射面の中央から離れるにしたがって、その離れる方向に最深部15cがずれるように形成される。こうすることにより切り欠きを構成している第1の面及び第2の面と光入射端面とのなす角度をそれぞれ光入射端面に対して大きくまたは小さくなるように変化させている。なお、すべての切り欠きの形状がそれぞれ異ならなくてもよく、例えば7つ並んだ切り欠きのうち中央の3つが同じ形状で、両端の2つは中央の3つとは形状が異なるというように形成されてもよい。発光部と対向する切り欠きが偶数個の場合は、二等辺三角形状の切り欠きを形成させなくてもよく、発光部の中央からの位置によって切り欠きの側壁の角度を上記と同様に変化させる。
【0018】
以上のように構成された本実施の形態の発光装置においては、導光体の光入射端面に形状の異なる切り欠きが複数形成されているので、以下のような作用効果を有する。
すなわち、光源14から出射された光は、導光体11の光入射端面11aに形成された第1の主面から第2の主面にほぼ垂直に達する2つの側壁(第1の面15a及び第2の面15b)を有する切り欠き15に入射される。切り欠きに入射された光は上記の2つの面を通して導光体内に導入され、その側壁の角度に応じた角度で屈折または反射される。
例えば光源からの光のうち直接第1の面15aに入射する光は、第1の面15aに対して全反射角より小さい入射角(光の進行方向と面の法線とのなす角度)で入射した場合はその入射角に応じた屈折角で導光体内に入射される。また、全反射角よりも大きい入射角で第1の面15aに入射する光は導光体内に導入されずに第2の面15bに向けて反射される。第1の面15aから第2の面15bに向けて反射された光のうち全反射角より小さい入射角で入射する光は第2の面15bから導光体内に導入される。また、光源からの光が第2の面15bに直接入射する場合も上記と同様に側壁に対する入射角に応じて反射または屈折される。
ここで、光源と切り欠きとの位置関係が同じであるが形状が異なる(すなわち側壁と光入射端面とのなす角度が異なる)三角柱状の切り欠きに光が入射する場合の屈折を図3(a)及び(b)に示す。光が入射する第1の面35aと光入射端面31aとのなす角度が図3(a)に比べて大きい図3(b)の場合、図3(a)に比べてより横方向(ここでは導光体の側面に向かう方向)に光が屈折していることがわかる。これは、光源から同じ角度に光が出射されても、側壁の角度が変わることで入射角が変わるため屈折角度も変わるためである。これにより光を図3(b)のように屈折させることができるので、光源間や導光体の隅部等の発光輝度の低い部分にも光を伝搬させることができ、均一でかつ高輝度の面発光を得ることができる。
また、切り欠きを構成する第1の面35a及び第2の面35bが平面であることで、例えば同じ幅と深さの円柱状の切り欠き(側壁が曲面)と比べて、光源と側壁との間の距離が短くなり空気層を減らすことができるので光の損失を少なくすることができる。次に、本発明の変形例について説明する。
【0019】
(変形例1)
本発明に係る変形例2の発光装置は、図4に示すように、第1の面415a及び第2の面415bの間に第3の面415eを有する切り欠き415が複数形成される以外は、実施の形態と同様に構成される。各切り欠きの第1の面及び第2の面と光入射端面とのなす角度は実施の形態と同様に変化させてあるので、光源からの光は実施の形態と同様に横方向に広く拡散される。第3の面415e(あるいはこれに第4の面等を加えてもよい)の角度及び幅等は任意とすることができ、また、切り欠きすべてに設けなくともよい。この第3の面は第1の面及び第2の面に比べて光入射端面となす角度は小さいので、光入射端面から遠い方向への光の配分を多くすることができる。
【0020】
(変形例2)
本発明に係る変形例2の発光装置は、図5に示すように、第1の面515aと第2の面515bの間に曲面515fを有する切り欠き515が複数形成される以外は、実施の形態と同様に構成される。各切り欠きの第1の面及び第2の面と光入射端面とのなす角度は、実施の形態と同様に変化させてあるので、光源からの光は、実施の形態と同様に横方向に広く拡散される。切り欠きを構成する第1の面と第2の面とが曲面515fを介して接していることで、切り欠きの幅が狭く最深部の幅が細くなる場合の金型からの取り出しを容易にできる。
【0021】
(変形例3)
本発明に係る変形例3の発光装置は、図6に示すように、三角柱状の切り欠き615が互いに離れて形成されている以外は、実施の形態の発光装置と同様に構成される。各々の切り欠き615の形状は、実施の形態のように変化させることができる。隣接する切り欠き615が離れて形成されることで、光入射端面には光源からの出射光に対して垂直な面(平坦部)611gと出射光に対して傾斜を有する面615a及び615bが形成されることになる。切り欠き615の側壁615a及び615bは光を屈折して横方向に広く拡散できるが、平坦部611gは入射光を横方向に屈折させずに光入射端面の反対側に向けて光を伝搬させることができる。このように構成することで、導光体が比較的長い形状(光入射端面を短辺とする長方形)を用いた発光装置のような場合に、光入射端面から遠い部分にまで光を伝搬させることができ、より均一な輝度の面発光が得られる。この切り欠き615と平坦面611gとの割合(発光部の出射面と対向する領域における割合)は、導光板の形状や大きさにもよるが、面積にして1:2〜2:1程度が好ましい。また、各切り欠きはすべて離れて形成されていなくてもよく、そのうちのいくつかは接して形成されていてもよい。
【0022】
以上実施の形態により説明したように、本発明の発光装置は、導光体の光入射端面に形状の異なる切り欠きを複数形成し、かつその形成される位置に応じて切り欠きを構成する2つの面と光入射端面とのなす角度を変化させることで入射光を導光体内により広く拡散させることができるので、発光のムラを抑制し、高輝度の面発光を得ることができる。
【0023】
本発明の発光装置は上述のように、切り欠きの形状を導光体の形状に応じて最も適切な形状を選択して、より効果的に入射光を拡散できるように構成できる。この場合、切り欠きの数を増やして側壁を増やすと光をより複雑に拡散させることができ、輝度の均一を向上させることができるが、金型構造が複雑となり、その結果その金型により作製される導光体の端面の形状が一定しなくなる等の問題も生じることがある。そのため、使用目的による要求仕様に加え、製造条件も考慮して用いる形状を選択することが好ましい。
【0024】
すなわち、本発明では種々の形状を選択することができるので、どの形状の切り欠きを選択するかは、目標とする性能、金型の製作上の制約(製作精度及び製造コスト)及び成型精度等を総合的に検討して決定することができる。
【0025】
以下、本発明に係る発光装置における各要素に関する好ましい材料等について説明する。
(導光体)
本発明において導光体に用いられる材料としては、光透過性、成形性に優れたものを用いることが好ましく、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン樹脂、ファンクショナルノルボルネン系樹脂等が挙げられる。これらの導光体用の材料はそれぞれ屈折率が異なるが、導光体の光入射端面に形成する切り欠きの角度や数等を選定することによって、光の拡散を制御することができるので、如何なる屈折率の材料にも対応できる。導光体の形状は、用途に応じて任意の形状とすることができる。
【0026】
(光源)
本発明の発光装置において、光源は1または2以上のLED素子を備えており、LED素子と導光板の一端面に形成した切り欠きとが対向配置させるよう位置決めして固定させるために、例えば樹脂成形体からなる支持体にLED素子の光出射面が導光体の光入射端面と対向するように配置させて構成される。LED素子は、半導体素子と、これを被覆する透光性樹脂とを有しており、透光性樹脂は半導体素子から発生する光を吸収してその吸収した光とは異なる波長の光を発生する蛍光体を含有させることができる。半導体素子から発生する光が紫外線の場合は、この紫外線によって励起されて紫外線または可視光を発生する蛍光体を用いることができるし、あるいは、可視光の発光が可能な半導体素子と、この半導体素子からの可視光を吸収してそれよりも長波長の可視光が発光可能な蛍光物質とを組み合わせてもよい。すなわち、本発明において、半導体素子を蛍光体と組み合わせて用いることにより、様々な色調の混合色を発光させることが可能である。さらに上述の切り欠きから光を入射させることで、混色性も良くすることができる。
【0027】
(半導体素子)
ここで用いることができる、半導体素子としては窒化物系化合物半導体(一般式InGaAlN、但し、0≦i、0≦j、0≦k、i+j+k=1)が挙げられ、InGaNや各種不純物がドープされたGaNをはじめ、種々のものがある。この半導体素子は、MOCVD法等により基板上にInGaNやGaN等の半導体を発光層として成長させることにより形成する。半導体の構造としては、MIS接合、PIN接合やpn接合などを有すホモ構造、ヘテロ構造あるいはダブルヘテロ構造のものが挙げられる。この窒化物半導体層は、その材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。また、半導体活性層を量子効果が生ずる薄膜で形成した単一量子井戸構造や多量子井戸構造とすることもできる。
【0028】
(蛍光体)
本発明の発光装置に用いる蛍光体の例としては、可視光や紫外線で励起されて発光するフォトルミネッセンス蛍光体がある。具体的なフォトルミネッセンス蛍光体の例としては、窒化物系化合物半導体素子からの青色系発光により黄色系が発光可能な蛍光体であるYAG:CeなどのYAG(Y・5/3Al)系蛍光体が挙げられる。YAG系蛍光体は、本発明においては、特に広義に解釈するものとしY、Lu、Sc、La、Gd及びSmから選ばれた少なくとも1つの元素に置換し、あるいは、アルミニウムの一部あるいは全体を、GaとInのいずれか又は両方で置換する蛍光作用を発する蛍光体を含む意味に使用する。このYAG系蛍光体は次のようにして得られる。まずY、Gd、Ceの希土類元素を化学量論比で酸に溶解した溶解液をシュウ酸と反応させて共沈化合物を生成させ、この共沈化合物を焼成して共沈酸化物を得る。この共沈酸化物と酸化アルミニウムを混合して焼成して得られる焼成品を洗浄、分離、乾燥し、フルイを通してYAG系蛍光体を得ることができる。この蛍光体を利用して半導体素子からの光と蛍光体からの光の混色により白色系発光(JIS Z8110系統色名における、〜みの白色を含む)を得ることもできる。
【0029】
同様に、青色系発光により赤色系が発光可能な蛍光体としては、Eu及び/またはCrで付活された窒素含有CaO−Al−SiO蛍光体(オキシナイトライド蛍光硝子)が挙げられる。この蛍光体は、酸化アルミニウム、酸化イットリウム、窒化珪素及び酸化カルシウムなどの原料に希土類原料を所定比に混合した混合物を窒素雰囲気下で溶融して得られ、洗浄、分離、乾燥し、フルイを通して得ることができる。これにより、450nmにピークをもった励起スペクトルと約650nmにピークがある青色光により赤色発光可能なEu及び/またはCrで付活されたCa−Al−Si−N系オキシナイトライド蛍光硝子とすることができる。
【0030】
なお、Eu及び/またはCrで付活されたCa−Al−Si−N系オキシナイトライド蛍光硝子の窒素含有量を増減することによって発光スペクトルのピークを575nmから690nmに連続的にシフトすることができる。同様に、励起スペクトルも連続的にシフトすることができる。そのため、Mg、Znなどの不純物がドープされたGaNやInGaNを発光層に含む窒化ガリウム系化合物半導体からの光と約580nmの蛍光体の光の合成により、YAG系蛍光体と同様の白色系を発光させることができる。
【0031】
【実施例】
(実施例1)
本発明の実施例1の発光装置は、実施の形態で用いた図1に示す導光体を用いた例である。この導光体の材料としてポリカーボネートを用い、導光体形成用の金型は、2つの側壁を有する三角柱状の切り欠きが7つ並んだものが2箇所に形成されるようにしてある。また、その金型は、導光体の第2の主面に発光される光の均一性を向上させるための凹凸(シボ)加工が施されるように作製される。導光体の成型は、まず、成型温度を280℃に設定してポリカーボネートを溶融させながら、射出圧力1000kgf/cm、金型温度は100℃で射出成型する。そして、45秒間冷却した後、金型から取り出す。このようにして導光体を形成した。得られた導光体の一端面には三角柱状の切り欠きが5つ並んだものが2箇所に形成されており、5つの切り欠きの総幅はLED素子とほぼ同じ幅になるように形成されている。各切り欠きは同じ幅であり、5つの切り欠きのうち中央に位置する切り欠きの中心がLED素子の中心とほぼ対向している。中央の切り欠きは第1の面及び第2の面と光入射端面とのなす角度がともに約75度であり発光面から見て二等辺三角形になっている。他の切り欠きはそれぞれ角度を変えた第1の面及び第2の面を有し、それぞれ中央から遠ざかるにしたがって第2の面(発光部の中央から遠い面)と光入射端面とのなす角度が80度、85度、90度と変化し、第1の面(発光部の中央に近い面)と光入射端面とのなす角度は70度、65度、60度と変化させてある。
こうして得られた導光体には、導光体から面状に光を取り出す第1の主面及び導光体に光を導入させる端面を除いて反射シートを設置する。又、反射シートの設けられていない導光体の端面には、窒化物半導体からなるLED素子2個を有し白色発光が可能なSMD型発光ダイオードを配置する。こうして得られた発光装置のLED素子に電流を流すと、光が導光体の端面から入射され、導光体の第1の主面から面状に発光させることができる。形成された発光装置は、入射端面側の隅部及び光源間が他の部分と比べても発光輝度が劣ることなく均一に発光し、発光輝度も向上させることができる。
【0032】
(実施例2)
導光体の材料としてアクリル樹脂を使用し、導光体端面に図4のような、第3の面を有する切り欠きが6つの切り欠きが2カ所に形成されるような金型を用い、成形温度を250℃、射出圧力1100kgf/cm、金型温度80℃、冷却時間は約30秒で成型する以外は実施例1と同様に行い、本発明の発光装置を形成する。このようにして得られた発光装置において、LED素子に電流を流して面状発光させると、入射端面側の隅部及び光源間が他の部分と比べても発光輝度が劣ることなく均一に発光し、より均一な面状発光が得られる。
【0033】
(実施例3)
導光体の材料としてアクリル樹脂を使用し、導光体端面に図5のような、曲面を介して第1の面と第2の面が接している7つの切り欠きが、2カ所に形成されるような金型を用い、成形温度を250℃、射出圧力1100kgf/cm、金型温度80℃、冷却時間は約30秒で成型する以外は実施例1と同様に行い、本発明の発光装置を形成する。このようにして得られた発光装置において、LED素子に電流を流して面状発光させると、入射端面側の隅部及び光源間が他の部分と比べても発光輝度が劣ることなく均一に発光し、より均一な面状発光が得られる。
【0034】
(実施例4)
導光体の材料としてアクリル樹脂を使用し、導光体端面に図6のような、6つの切り欠きがそれぞれ離れて形成される切り欠きが、2カ所に形成されるような金型を用い、成形温度を250℃、射出圧力1100kgf/cm、金型温度80℃、冷却時間は約30秒で成型する以外は実施例1と同様に行い、本発明の発光装置を形成する。このようにして得られた発光装置において、LED素子に電流を流して面状発光させると、入射端面側の隅部及び光源間が他の部分と比べても発光輝度が劣ることなく均一に発光し、より均一な面状発光が得られる。
【0035】
(比較例1)
同様に、比較例として導光体端面に図7のように、導光体端面に半円柱状の切り欠きを形成させる以外は実施例と同様にして発光装置を形成する。この発光装置において、LED素子に電流を流して面状に発光させたところ、LED素子周辺がやや明るく、また、入射端面側の隅部が暗くなっており、均一な面発光が得られなかった。又、その他の部分の発光輝度も充分ではなかった。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の発光装置は、暗くなり易い入射端面側の隅部においても、他の部分と同程度の発光輝度を得ることができる。これによりLED素子から放出されて導光体に入射する光を均一、かつ高輝度に導光体から放出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る発光装置の模式的斜視図を示す。
【図2】 実施の形態の発光装置の模式的平面図を示す。
【図3】 (a)(b)本発明の発光装置における導光体端面の切り欠きにおける光の屈折を説明するための模式的平面図を示す。
【図4】 本発明に係る変形例1の発光装置の導光体の模式的平面図を示す。
【図5】 本発明に係る変形例2の発光装置の導光体の模式的平面図を示す。
【図6】 本発明に係る変形例3の発光装置の導光体の模式的平面図を示す。
【図7】 比較例の発光装置の模式的平面図を示す。
【符号の説明】
11、71・・・導光体、11a・・・導光体の光入射端面、11b・・・導光体の側面、12・・・反射体、13、73・・・LED素子、14・・・光源、15、35、415、515、615、75・・・切り欠き、15a、35a、415a、515a、615a・・・切り欠きの第1の面、15b、35b、415b、515b、615b・・・切り欠きの第2の面、15c、35c・・・切り欠きの最深部、415e・・・切り欠きの第3の面、515f・・・切り欠きの曲面、611g・・・導光体の光入射端面の平坦部。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light-emitting device that can uniformly emit light on a light-emitting surface of a light guide incident from an LED element that is a point light source, and is used for a liquid crystal backlight, a panel meter, a display lamp, a surface-emitting switch, and the like. .
[0002]
[Prior art]
In recent years, light-emitting devices that emit light from LED elements that are point light sources in a planar shape have been used as light sources such as liquid crystal backlights. The light emitting device is configured to allow light from the light emitting diode to enter from the light incident end face of the light guide plate and to emit light from the entire upper surface of the light guide plate. In this light emitting device, it is important to output light uniformly from the upper surface (light emitting surface), and various structures have been proposed to realize this uniformity. An example of such a light emitting device is shown in the schematic plan view of FIG. The light emitting device of FIG. 7 includes a light guide plate 71 made of a transmissive resin, an LED element 74 disposed opposite to the light incident end face of the light guide plate, and a light emitting surface so as to emit light from the upper surface side of the light guide plate. And reflectors (not shown) provided on the side and bottom surfaces excluding the light incident end face.
[0003]
In the light emitting device of FIG. 7, a semi-cylindrical notch 75 is formed on the light incident end face of the light guide plate so that light is uniformly dispersed and incident in a direction parallel to the upper surface of the light guide plate. In this way, the surface emission in which the light incident from the LED element is emitted from the upper surface is made uniform.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, it is not sufficient at present when more uniform and high luminance light emission is required. In particular, when a light-emitting element (LED element) with higher emission luminance is used as a point light source, the problem is that it is difficult to achieve both the uniform surface emission and the higher luminance because there is a trade-off between the above-described configurations alone. was there. Therefore, an object of the present invention is to provide a light emitting device that solves the above-described problems and is more uniform and capable of emitting light with high luminance.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
As a result of various experiments, the present inventors have formed a notch having a specific shape on one end surface of the light guide to diffuse light incident from one end surface of the light guide more widely in the light guide, It has been found that light can be emitted more uniformly and with high brightness from the light emitting surface, and the present invention has been achieved.
[0006]
That is, the light emitting device of the present invention includes a light guide having a first main surface, a second main surface facing the first main surface, and a light incident end surface, and a reflector disposed on the second main surface of the light guide. And a light emitting part disposed to face the light incident end face Light emitting diode And the light guide has a plurality of notches on the light incident end surface. The light emitting device emits light from the light incident portion through the light incident end surface and emits the light from the first main surface. And the plurality of notches have substantially the same distance and width from the light incident end surface to the deepest portion, Center of light incident end face The angle formed with the light incident end face of the light guide increases as the distance from the , Far from the center of the light incident end face The angle formed by the first surface and the light incident end surface of the light guide is reduced. , Near the center of the light incident end face And a second surface.
Thereby, the light incident from the light source through the notch formed on the one end surface of the light guide can be refracted in the direction according to the angle of the second surface and the first surface of the notch, so that it is wider. Light can be diffused in the direction, and uniform and high luminance surface light emission can be achieved.
[0007]
The light-emitting device of the present invention includes a light guide having a first main surface, a second main surface opposite to the first main surface, and a light incident end surface, and a reflection disposed on the second main surface of the light guide. And a light emitting part disposed to face the light incident end face Light emitting diode A light-emitting device that causes light from the light-emitting portion to be incident from the light-incident end surface and to be emitted from the first main surface, wherein the light guide is located on the light-incident end surface at the center of the light-emitting portion. A plurality of cutouts formed from surfaces with different angles as they move away from each other, and each of the plurality of cutouts has substantially the same distance and width from the light incident end surface to the deepest portion. As the distance from the center of the light emitting part increases, the deepest part shifts in the direction away from the center. It is characterized by that. Thereby, the light from a light emission part can be refracted in the direction according to the angle of the surface which comprises a notch.
[0008]
In the present invention, the notches can be formed such that adjacent notches are separated from each other via a plane. In this way, a flat surface can be formed between the notches. As a result, out of the light incident on the light incident end face, the light incident from the first surface and the second surface constituting the notch is refracted and diffused in the lateral direction, and the light incident from the flat surface is incident. Since the light can be propagated in the direction perpendicular to the end face, uniform and high luminance surface light emission can be achieved in a light-emitting device using a light guide having a relatively long shape (for example, a rectangle with a light incident end face having a short side). Can do.
[0009]
In the present invention Light emitting diode Can use an LED element including a semiconductor element and a fluorescent material that can absorb light from the semiconductor element and emit light having a longer wavelength than the absorbed light. As a result, light of an arbitrary wavelength can be emitted in a planar shape by a combination of a semiconductor element and a fluorescent material, and surface emission with excellent color mixing (emission color uniformity) by the above-described cutout of the light incident end face. Can be obtained.
[0010]
In the present invention Light emitting diode Can be configured to emit white light, which is a mixed color of light generated by the semiconductor element and light generated by the fluorescent material, from the first main surface of the light guide. Thereby, uniform and high brightness white surface light emission suitable for a liquid crystal backlight or the like can be obtained.
[0011]
In the light emitting device of the present invention, the semiconductor element is a nitride semiconductor element, and the phosphor is activated by Ce. 2 O 3 ・ 5 / 3Al 2 O 3 Ni-containing CaO-Al activated by Eu, Cr 2 O 3 -SiO 2 It can be set as the fluorescent substance selected from these. Thereby, it is possible to provide a light emitting device that is simple, has high luminance, and is capable of emitting light with high reliability.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The light emitting device of the present invention introduces light emitted from a light source into a light guide to emit light in a planar shape. This light-emitting device can select the shape of the light guide to be used according to its application and purpose. For example, when used for a backlight of a liquid crystal such as a personal computer, a substantially rectangular flat light guide is used. In addition, when used for a backlight of an automobile panel meter or the like, a light guide having a shape corresponding to the design is used.
Hereinafter, a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0013]
As shown in FIGS. 1 and 2, the light-emitting device according to the embodiment of the present invention includes a light guide body 11 having at least a first main surface and a second main surface facing each other, and a second light guide body. A reflector 12 provided on the main surface and a light source 14 disposed opposite to one end surface of the light guide are provided. The light emitted from the emission surface of the light emitting unit of the light source is introduced into the light guide through the light incident end surface 11a, which is one end surface of the light guide, and then is emitted from the first main surface, which is the light emission surface. .
[0014]
Here, in particular, the light guide 11 of the light emitting device of the present embodiment has a plurality of cutouts 15 having different shapes on the light incident end surface 11a facing the emission surface of the light emitting portion of the light source 14. The plurality of cutouts 15 respectively include a first surface 15a that increases in angle with the light incident end surface of the light guide as it moves away from the center of the surface facing the emission surface of the light emitting unit, and the emission of the light emitting unit. And a second surface 15b having a smaller angle with the light incident end surface of the light guide as it moves away from the center of the surface facing the surface, and as viewed from the light emitting surface of the light guide Uniform and high luminance surface light emission can be achieved by suppressing unevenness in luminance near the light incident end face.
[0015]
More specifically, in the light emitting device according to the present embodiment, the light source 14 includes, for example, a support body made of a resin-formed body and two LED elements 13 arranged in a recess formed on the side surface thereof. This LED element 13 is a semiconductor element disposed in a recess of a resin package having a lead electrode and molded by a translucent resin containing a phosphor, and its emission surface becomes flat as shown in FIG. Is molded as follows.
[0016]
In the present embodiment, the light guide 11 is formed into a substantially rectangular flat plate shape using, for example, injection molding using a translucent resin, and the light incident end face facing the light source 14 is shown in FIGS. 1 and 2. Thus, a plurality of cutouts 15 are formed along the longitudinal direction of the light incident end face. The light source 14 includes two LED elements 13, and a plurality of notches are respectively formed in regions having substantially the same width as the width of the light emitting portion of the LED element 13.
In the present embodiment, one notch has a triangular prism shape formed of two side walls that extend substantially perpendicularly from the first main surface to the second main surface. Here, of the two side walls constituting the cutout, the side wall far from the center of the region facing the emission surface of the light emitting portion is defined as the first surface 15a, and the side wall near the center is defined as the second surface 15b. And
The width of each notch and the depth 15d (the distance between the light incident end face 14 and the deepest part 15c) of the deepest part 15c (the part cut deepest with respect to the light incident end face) are substantially the same. The positions of 15c are different. The width of one notch is preferably smaller than one third of the width of the LED element, and is preferably formed as small as possible in accordance with the accuracy of the mold or the like. In addition, the depth of one notch can be set to an arbitrary depth, but if it is too deep, a thick air layer is provided before the light from the light source reaches the light guide, and light is lost. In some cases, there are cases where the effective light emitting area is narrowed depending on the form of the light emitting device, and these must be taken into consideration.
[0017]
In addition, the notch located at the center of the plurality of notches formed in the region facing the emission surface of the light emitting part is formed so that the deepest part 15c is at the center of the width of the notch, so that the light emitting surface When viewed from, it becomes an isosceles triangle. That is, the angle formed between the first surface and the light incident end surface is equal to the angle formed between the second surface and the light incident end surface. The other notches are formed such that the deepest portion 15c is shifted in the direction of the separation as the distance from the center of the emission surface of the light emitting portion increases. By doing so, the angles formed by the first and second surfaces constituting the cutout and the light incident end surface are changed so as to be larger or smaller than the light incident end surface, respectively. Note that the shape of all the cutouts does not have to be different from each other, for example, the center three of the seven cutouts are the same shape, and the two at both ends are different in shape from the center three. May be. When the number of notches facing the light emitting part is an even number, it is not necessary to form an isosceles triangular notch, and the angle of the side wall of the notch is changed in the same manner as described above depending on the position from the center of the light emitting part. .
[0018]
In the light emitting device of the present embodiment configured as described above, a plurality of cutouts having different shapes are formed on the light incident end face of the light guide, and thus the following operational effects are obtained.
That is, the light emitted from the light source 14 has two side walls (the first surface 15a and the first surface 15a and the first main surface 15a formed on the light incident end surface 11a of the light guide 11 and extending almost perpendicularly from the first main surface to the second main surface. It is incident on a notch 15 having a second surface 15b). The light incident on the cutout is introduced into the light guide through the two surfaces, and is refracted or reflected at an angle corresponding to the angle of the side wall.
For example, light directly incident on the first surface 15a out of light from the light source has an incident angle smaller than the total reflection angle with respect to the first surface 15a (an angle formed between the light traveling direction and the surface normal). When incident, the light enters the light guide at a refraction angle corresponding to the incident angle. In addition, light incident on the first surface 15a at an incident angle larger than the total reflection angle is reflected toward the second surface 15b without being introduced into the light guide. Of the light reflected from the first surface 15a toward the second surface 15b, light incident at an incident angle smaller than the total reflection angle is introduced from the second surface 15b into the light guide. Also, when the light from the light source is directly incident on the second surface 15b, it is reflected or refracted according to the incident angle with respect to the side wall as described above.
Here, the refraction in the case where light is incident on a triangular prism-shaped notch with the same positional relationship between the light source and the notch but with a different shape (that is, the angle between the side wall and the light incident end face is different) is shown in FIG. Shown in a) and (b). In the case of FIG. 3B in which the angle formed between the first surface 35a on which light is incident and the light incident end surface 31a is larger than that in FIG. 3A, the lateral direction (in this case) is larger than that in FIG. It can be seen that the light is refracted in the direction toward the side surface of the light guide. This is because even if light is emitted from the light source at the same angle, the angle of refraction changes because the angle of incidence changes as the angle of the side wall changes. As a result, the light can be refracted as shown in FIG. 3B, so that the light can be propagated between the light sources and also in a portion having a low light emission luminance such as a corner portion of the light guide, and uniform and high luminance. The surface emission can be obtained.
In addition, since the first surface 35a and the second surface 35b constituting the notch are flat, for example, compared with a cylindrical notch having the same width and depth (the side wall is a curved surface), the light source and the side wall Since the distance between the two becomes shorter and the air layer can be reduced, the loss of light can be reduced. Next, a modified example of the present invention will be described.
[0019]
(Modification 1)
As shown in FIG. 4, the light emitting device of Modification 2 according to the present invention except that a plurality of notches 415 having a third surface 415 e are formed between the first surface 415 a and the second surface 415 b. The configuration is the same as that of the embodiment. Since the angles formed by the first surface and the second surface of each notch and the light incident end surface are changed in the same manner as in the embodiment, the light from the light source diffuses widely in the lateral direction as in the embodiment. Is done. The angle, width, and the like of the third surface 415e (or the fourth surface or the like may be added thereto) may be arbitrary, and may not be provided in all the notches. Since the third surface has a smaller angle with the light incident end surface than the first surface and the second surface, the light distribution in the direction far from the light incident end surface can be increased.
[0020]
(Modification 2)
As shown in FIG. 5, the light emitting device of Modification 2 according to the present invention is implemented except that a plurality of cutouts 515 having a curved surface 515f are formed between the first surface 515a and the second surface 515b. It is configured in the same way as the form. Since the angles formed by the first and second surfaces of each notch and the light incident end surface are changed in the same manner as in the embodiment, the light from the light source is laterally changed in the same manner as in the embodiment. Widely spread. The first surface and the second surface constituting the notch are in contact with each other via the curved surface 515f, so that the notch can be easily taken out from the mold when the width of the notch is narrow and the width of the deepest portion is narrowed. it can.
[0021]
(Modification 3)
As shown in FIG. 6, the light emitting device of Modification 3 according to the present invention is configured in the same manner as the light emitting device of the embodiment except that triangular notches 615 are formed apart from each other. The shape of each notch 615 can be changed as in the embodiment. By forming adjacent notches 615 apart, a surface (flat portion) 611g perpendicular to the light emitted from the light source and surfaces 615a and 615b inclined with respect to the light emitted are formed on the light incident end surface. Will be. The side walls 615a and 615b of the notch 615 can refract light and diffuse widely in the lateral direction, but the flat portion 611g propagates light toward the opposite side of the light incident end face without refracting incident light in the lateral direction. Can do. With this configuration, in the case of a light emitting device using a relatively long light guide (a rectangle having a light incident end face as a short side), light is propagated to a portion far from the light incident end face. And surface emission with more uniform luminance can be obtained. The ratio of the notch 615 to the flat surface 611g (the ratio in the region facing the light emitting surface of the light emitting part) is about 1: 2 to 2: 1 in terms of area, although it depends on the shape and size of the light guide plate. preferable. Further, all the cutouts may not be formed apart from each other, and some of them may be formed in contact with each other.
[0022]
As described above with reference to the embodiment, the light emitting device of the present invention forms a plurality of cutouts having different shapes on the light incident end face of the light guide and configures the cutouts according to the positions to be formed. Incident light can be diffused more widely in the light guide by changing the angle formed between the two surfaces and the light incident end surface, so that unevenness in light emission can be suppressed and surface light emission with high luminance can be obtained.
[0023]
As described above, the light-emitting device of the present invention can be configured so that incident light can be diffused more effectively by selecting the most appropriate shape of the notch according to the shape of the light guide. In this case, if the number of notches is increased to increase the side wall, light can be diffused in a more complicated manner, and the uniformity of brightness can be improved. However, the mold structure becomes complicated, and as a result, the mold is manufactured. There may be a problem that the shape of the end face of the light guide is not constant. Therefore, it is preferable to select the shape to be used in consideration of the manufacturing conditions in addition to the required specifications depending on the purpose of use.
[0024]
That is, since various shapes can be selected in the present invention, which shape of the cutout is selected depends on the target performance, restrictions on manufacturing the mold (manufacturing accuracy and manufacturing cost), molding accuracy, etc. Can be determined through comprehensive consideration.
[0025]
Hereinafter, preferred materials and the like regarding each element in the light emitting device according to the present invention will be described.
(Light guide)
As the material used for the light guide in the present invention, it is preferable to use a material excellent in light transmittance and moldability, and examples thereof include acrylic resins, polycarbonate resins, cycloolefin polymers, polystyrene resins, functional norbornene resins, and the like. It is done. These light guide materials have different refractive indexes, but the light diffusion can be controlled by selecting the angle and number of notches formed on the light incident end face of the light guide. It can be applied to any refractive index material. The shape of the light guide can be any shape depending on the application.
[0026]
(light source)
In the light emitting device of the present invention, the light source includes one or two or more LED elements, and in order to position and fix the LED element and the notch formed on one end surface of the light guide plate so as to face each other, for example, resin The light emitting surface of the LED element is arranged on a support made of a molded body so as to face the light incident end surface of the light guide. The LED element has a semiconductor element and a translucent resin that covers the semiconductor element. The translucent resin absorbs light generated from the semiconductor element and generates light having a wavelength different from that of the absorbed light. The fluorescent substance to be contained can be contained. When the light generated from the semiconductor element is ultraviolet light, a phosphor that is excited by the ultraviolet light to generate ultraviolet light or visible light can be used, or a semiconductor element capable of emitting visible light, and the semiconductor element A fluorescent material that absorbs visible light from the light source and can emit visible light having a longer wavelength than that may be combined. That is, in the present invention, it is possible to emit mixed colors of various tones by using a semiconductor element in combination with a phosphor. Furthermore, color mixing can also be improved by making light enter from the above-mentioned notch.
[0027]
(Semiconductor element)
The semiconductor element that can be used here is a nitride compound semiconductor (general formula In i Ga j Al k N, where 0 ≦ i, 0 ≦ j, 0 ≦ k, i + j + k = 1), and various types include InGaN and GaN doped with various impurities. This semiconductor element is formed by growing a semiconductor such as InGaN or GaN as a light emitting layer on a substrate by MOCVD or the like. Examples of the semiconductor structure include a homostructure, a heterostructure, or a double heterostructure having a MIS junction, a PIN junction, a pn junction, or the like. The nitride semiconductor layer can have various emission wavelengths depending on the material and the degree of mixed crystal. Moreover, it can also be set as the single quantum well structure and multiquantum well structure which formed the semiconductor active layer with the thin film which produces a quantum effect.
[0028]
(Phosphor)
Examples of the phosphor used in the light emitting device of the present invention include a photoluminescence phosphor that emits light when excited by visible light or ultraviolet light. As a specific example of a photoluminescence phosphor, YAG (YAG such as YAG: Ce, which is a phosphor capable of emitting yellow light by blue light emission from a nitride compound semiconductor element) 2 O 3 ・ 5 / 3Al 2 O 3 ) Series phosphors. In the present invention, the YAG phosphor is to be interpreted particularly broadly, and is substituted with at least one element selected from Y, Lu, Sc, La, Gd and Sm, or a part or the whole of aluminum is replaced. , And are used to include a phosphor that emits a fluorescent action that substitutes either or both of Ga and In. This YAG phosphor is obtained as follows. First, a solution obtained by dissolving a rare earth element of Y, Gd, and Ce in an acid in a stoichiometric ratio is reacted with oxalic acid to form a coprecipitation compound, and the coprecipitation compound is baked to obtain a coprecipitation oxide. A fired product obtained by mixing and baking this coprecipitated oxide and aluminum oxide can be washed, separated and dried, and a YAG phosphor can be obtained through a sieve. Using this phosphor, white light emission (including white color in JIS Z8110 system color name) can also be obtained by mixing the light from the semiconductor element and the light from the phosphor.
[0029]
Similarly, phosphors capable of emitting red light by blue light emission include nitrogen-containing CaO-Al activated by Eu and / or Cr. 2 O 3 -SiO 2 A phosphor (oxynitride fluorescent glass) is mentioned. This phosphor is obtained by melting, in a nitrogen atmosphere, a mixture of a rare earth raw material mixed with a raw material such as aluminum oxide, yttrium oxide, silicon nitride and calcium oxide in a nitrogen atmosphere, and is washed, separated, dried, and obtained through a sieve. be able to. As a result, an excitation spectrum having a peak at 450 nm and a Ca—Al—Si—N-based oxynitride fluorescent glass activated by Eu and / or Cr capable of emitting red light by blue light having a peak at about 650 nm are obtained. be able to.
[0030]
The peak of the emission spectrum can be continuously shifted from 575 nm to 690 nm by increasing or decreasing the nitrogen content of the Ca—Al—Si—N-based oxynitride fluorescent glass activated with Eu and / or Cr. it can. Similarly, the excitation spectrum can be shifted continuously. Therefore, by combining light from a gallium nitride compound semiconductor containing GaN or InGaN doped with impurities such as Mg and Zn and light of a phosphor of about 580 nm, a white system similar to that of a YAG phosphor is obtained. Can emit light.
[0031]
【Example】
Example 1
The light-emitting device of Example 1 of the present invention is an example using the light guide shown in FIG. 1 used in the embodiment. Polycarbonate is used as the material of the light guide, and the mold for forming the light guide is formed in two places where seven triangular columnar notches having two side walls are arranged. In addition, the mold is manufactured so as to be subjected to an unevenness (texture) process for improving the uniformity of light emitted to the second main surface of the light guide. The light guide is molded by first setting the molding temperature to 280 ° C. and melting the polycarbonate while the injection pressure is 1000 kgf / cm. 2 The mold temperature is injection molded at 100 ° C. And after cooling for 45 seconds, it takes out from a metal mold | die. In this way, a light guide was formed. One end face of the obtained light guide is formed with two triangular columnar cutouts arranged in two places, and the total width of the five cutouts is formed to be approximately the same width as the LED element. Has been. Each notch has the same width, and the center of the notch located at the center of the five notches is substantially opposite to the center of the LED element. The notch in the center is an isosceles triangle as viewed from the light emitting surface, and the angle formed by the first and second surfaces and the light incident end surface is about 75 degrees. Each of the other cutouts has a first surface and a second surface with different angles, and the angle formed between the second surface (the surface far from the center of the light emitting portion) and the light incident end surface as the distance from the center increases. Are changed to 80 degrees, 85 degrees, and 90 degrees, and the angle formed between the first surface (the surface near the center of the light emitting portion) and the light incident end surface is changed to 70 degrees, 65 degrees, and 60 degrees.
The light guide thus obtained is provided with a reflection sheet except for the first main surface for extracting light in a planar shape from the light guide and the end surface for introducing light into the light guide. In addition, an SMD type light emitting diode having two LED elements made of nitride semiconductor and capable of emitting white light is disposed on the end face of the light guide without the reflection sheet. When a current is passed through the LED element of the light-emitting device thus obtained, light is incident from the end face of the light guide and can be emitted in a planar shape from the first main surface of the light guide. The formed light-emitting device emits light uniformly without deterioration in light emission luminance even between the corners on the incident end face side and between the light sources as compared with other portions, and the light emission luminance can be improved.
[0032]
(Example 2)
Acrylic resin is used as a material for the light guide, and a die having six notches having a third surface as shown in FIG. 4 on the end surface of the light guide is formed at two locations. Molding temperature is 250 ° C, injection pressure is 1100kgf / cm 2 The light emitting device of the present invention is formed in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature is 80 ° C. and the cooling time is about 30 seconds. In the light emitting device obtained in this way, when a current is passed through the LED element to cause planar light emission, the light emission brightness is uniform and the light emission brightness is not inferior even when compared to other portions between the corners on the incident end face side and the light source. Thus, more uniform planar light emission can be obtained.
[0033]
(Example 3)
Acrylic resin is used as the material of the light guide, and seven notches are formed at two locations where the first and second surfaces are in contact with the end surface of the light guide through a curved surface as shown in FIG. Mold is used, molding temperature is 250 ° C., injection pressure is 1100 kgf / cm 2 The light emitting device of the present invention is formed in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature is 80 ° C. and the cooling time is about 30 seconds. In the light emitting device obtained in this way, when a current is passed through the LED element to cause planar light emission, the light emission brightness is uniform and the light emission brightness is not inferior even when compared to other portions between the corners on the incident end face side and the light source. Thus, more uniform planar light emission can be obtained.
[0034]
Example 4
Acrylic resin is used as the material of the light guide, and a mold is used in which notches formed with six notches separated from each other as shown in FIG. Molding temperature is 250 ° C, injection pressure is 1100kgf / cm 2 The light emitting device of the present invention is formed in the same manner as in Example 1 except that the mold temperature is 80 ° C. and the cooling time is about 30 seconds. In the light emitting device obtained in this way, when a current is passed through the LED element to cause planar light emission, the light emission brightness is uniform and the light emission brightness is not inferior even when compared to other portions between the corners on the incident end face side and the light source. Thus, more uniform planar light emission can be obtained.
[0035]
(Comparative Example 1)
Similarly, as a comparative example, a light emitting device is formed in the same manner as in the example except that a semicylindrical cutout is formed on the end face of the light guide as shown in FIG. In this light-emitting device, when a current was passed through the LED element to emit light in a planar shape, the periphery of the LED element was slightly bright and the corner on the incident end face side was dark, and uniform surface emission could not be obtained. . In addition, the luminance of other portions was not sufficient.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the light emitting device of the present invention can obtain light emission luminance comparable to that of other portions even at the corner on the incident end face side that is likely to be dark. Thereby, the light emitted from the LED element and incident on the light guide can be emitted from the light guide uniformly and with high brightness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic perspective view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the light emitting device according to the embodiment.
FIGS. 3A and 3B are schematic plan views for explaining light refraction at a notch in a light guide end face in the light emitting device of the present invention. FIGS.
FIG. 4 is a schematic plan view of a light guide body of a light emitting device of a first modification according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic plan view of a light guide body of a light emitting device of a second modification according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic plan view of a light guide body of a light emitting device of a third modification according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic plan view of a light emitting device of a comparative example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11, 71 ... Light guide, 11a ... Light incident end surface of a light guide, 11b ... Side surface of a light guide, 12 ... Reflector, 13, 73 ... LED element, 14 * ..Light source, 15, 35, 415, 515, 615, 75 ... notch, 15a, 35a, 415a, 515a, 615a ... first surface of notch, 15b, 35b, 415b, 515b, 615b 2nd surface of notch, 15c, 35c ... Deepest part of notch, 415e ... 3rd surface of notch, 515f ... Curved surface of notch, 611g ... Light guide The flat part of the light incident end face of the body.

Claims (6)

第1の主面及びそれに対向する第2の主面、並びに光入射端面を有する導光体と、その導光体の第2の主面に配置された反射体と、前記光入射端面に対向して配置される発光部を有する発光ダイオードとを備えており、前記発光部からの光を前記光入射端面から入射させ前記第1の主面から出射させる発光装置において、
前記導光体は、前記光入射端面に複数の切り欠きを有しており、
前記複数の切り欠きは、それぞれ前記光入射端面から最深部までの距離および幅が略同じであり、前記光入射端面の中央部から遠ざかるにしたがって、前記導光体の光入射端面とのなす角度が大きくなる、前記光入射端面の中央部から遠い側の第1の面と、前記導光体の光入射端面とのなす角度が小さくなる、前記光入射端面の中央部に近い側の第2の面とから構成されていることを特徴とする発光装置。
A light guide having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and a light incident end surface, a reflector disposed on the second main surface of the light guide, and facing the light incident end surface A light-emitting diode having a light- emitting portion arranged as described above, and a light-emitting device that causes light from the light-emitting portion to be incident from the light incident end surface and emitted from the first main surface,
The light guide has a plurality of notches on the light incident end face,
Each of the plurality of notches has substantially the same distance and width from the light incident end surface to the deepest portion, and an angle formed with the light incident end surface of the light guide as the distance from the center of the light incident end surface increases. The angle formed by the first surface far from the center of the light incident end surface and the light incident end surface of the light guide becomes smaller , and the second near the center of the light incident end surface becomes smaller. A light-emitting device comprising:
第1の主面及びそれに対向する第2の主面、並びに光入射端面を有する導光体と、その導光体の第2の主面に配置された反射体と、前記光入射端面に対向して配置される発光部を有する発光ダイオードとを備えており、前記発光部からの光を前記光入射端面から入射させ前記第1の主面から出射させる発光装置において、
前記導光体は、前記光入射端面に、前記発光部の中心から遠ざかるにしたがって角度の異なる面から構成された複数の切り欠きを有しており、
前記複数の切り欠きは、それぞれ前記光入射端面から最深部までの距離および幅が略同じであり、前記発光部の中心から離れるに従って、その離れる方向に前記最深部がずれるように設けられることを特徴とする発光装置。
A light guide having a first main surface and a second main surface facing the first main surface, and a light incident end surface, a reflector disposed on the second main surface of the light guide, and facing the light incident end surface A light-emitting diode having a light- emitting portion arranged as described above, and a light-emitting device that causes light from the light-emitting portion to be incident from the light incident end surface and emitted from the first main surface,
The light guide has a plurality of notches formed on surfaces of the light incident end face that are different in angle as the distance from the center of the light emitting unit increases.
Said plurality of notches state, and are approximately the same distance and width from each of the light incident end face to the deepest, away from the center of the light emitting portion, that is provided so that the deepest portion thereof away direction is deviated A light emitting device characterized by that.
前記切り欠きは、隣接する切り欠きが平面を介して互いに離れている請求項1または2に記載の発光装置。  The light-emitting device according to claim 1, wherein the notches are adjacent to each other through a plane. 前記発光ダイオードは、半導体素子と、その半導体素子からの光を吸収し該吸収した光よりも長波長の光が発光可能な蛍光物質とを備えている請求項1から3のいずれか一項に記載の発光装置。4. The light emitting diode according to claim 1, comprising: a semiconductor element; and a fluorescent material capable of absorbing light from the semiconductor element and emitting light having a longer wavelength than the absorbed light. The light-emitting device of description. 前記複数の切り欠きのそれぞれは、前記第1の面と前記第2の面との間に第3の面を有しており、前記第1の面および前記第2の面が平面であり、前記第3の面が曲面である請求項1に記載の発光装置。  Each of the plurality of notches has a third surface between the first surface and the second surface, and the first surface and the second surface are flat surfaces, The light emitting device according to claim 1, wherein the third surface is a curved surface. 前記光入射端面の中央部に形成された切り欠きが、前記導光体の内部側に凹んだ切り欠きである請求項1から5のいずれか一項に記載の発光装置。 6. The light emitting device according to claim 1 , wherein the cutout formed in a central portion of the light incident end face is a cutout recessed inward of the light guide .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2003331628A (en) * 2002-03-05 2003-11-21 Seiko Epson Corp Lighting device, liquid crystal device, and electronic device
JP4720077B2 (en) * 2002-10-04 2011-07-13 日亜化学工業株式会社 Surface emitting device
CN100523945C (en) 2002-10-04 2009-08-05 日亚化学工业株式会社 Light quiding plate used for surface luminuous device and surface luminuous device using light guiding plate
JP4247035B2 (en) * 2003-04-21 2009-04-02 シチズン電子株式会社 Planar light source
CN100437290C (en) * 2003-10-18 2008-11-26 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 Back light module
JP4325650B2 (en) 2006-08-17 2009-09-02 エプソンイメージングデバイス株式会社 Lighting device, liquid crystal device, and electronic device
KR101343106B1 (en) * 2006-12-04 2013-12-20 삼성디스플레이 주식회사 Backlight assembly, liquid crystal display and manufacturing method of the light guide plate
JP2008257900A (en) * 2007-03-31 2008-10-23 Nidec Copal Corp Surface light emitting device
JP4996433B2 (en) * 2007-11-27 2012-08-08 ミネベア株式会社 Surface lighting device
KR101578985B1 (en) 2011-01-21 2015-12-18 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 Porous electrode base material, method for manufacturing same, membrane-electrode assembly, solid polymer fuel cell, precursor sheet, and fibrillar fibers
JP5743692B2 (en) 2011-04-28 2015-07-01 ミネベア株式会社 Surface lighting device
KR101907925B1 (en) * 2017-04-04 2018-10-15 주식회사 케이룩스코리아 Led lighting apparatus

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