JP5330306B2 - Light emitting device - Google Patents
Light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5330306B2 JP5330306B2 JP2010079390A JP2010079390A JP5330306B2 JP 5330306 B2 JP5330306 B2 JP 5330306B2 JP 2010079390 A JP2010079390 A JP 2010079390A JP 2010079390 A JP2010079390 A JP 2010079390A JP 5330306 B2 JP5330306 B2 JP 5330306B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light source
- guide plate
- mounting substrate
- light guide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 72
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 57
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 38
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 24
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000005394 sealing glass Substances 0.000 description 4
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 3-morpholin-4-yl-1-oxa-3-azonia-2-azanidacyclopent-3-en-5-imine;hydrochloride Chemical compound Cl.[N-]1OC(=N)C=[N+]1N1CCOCC1 NCGICGYLBXGBGN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N aluminum;oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Y+3] JNDMLEXHDPKVFC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910019901 yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910007472 ZnO—B2O3—SiO2 Inorganic materials 0.000 description 1
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N ZrO Inorganic materials [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 1
- 230000001771 impaired effect Effects 0.000 description 1
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は、発光素子がガラスにより封止された光源及びその製造方法、並びにその光源を備えた発光装置に関する。 The present invention relates to a light source in which a light emitting element is sealed with glass, a manufacturing method thereof, and a light emitting device including the light source.
従来、セラミックからなる素子実装基板に、GaN系のLED素子を搭載し、素子実装基板上にてLED素子をガラス材により封止した光源が知られている(特許文献1参照)。この光源は、複数のLED素子を素子実装基板へ搭載しておき、板状のガラス材により各LED素子を一括して封止した後、素子実装基板及びガラス材をダイシングによりカットすることにより製造される。このように製造された光源は、直方体状のガラス封止部によりLED素子が封止された状態となる。 Conventionally, a light source is known in which a GaN-based LED element is mounted on an element mounting substrate made of ceramic, and the LED element is sealed with a glass material on the element mounting substrate (see Patent Document 1). This light source is manufactured by mounting a plurality of LED elements on an element mounting substrate, sealing each LED element together with a plate-like glass material, and then cutting the element mounting substrate and the glass material by dicing. Is done. The light source manufactured in this way is in a state where the LED element is sealed by a rectangular parallelepiped glass sealing portion.
ところで、特許文献1に記載の光源では、ガラス封止部の形状が直方体形状となっていることから、光源の配光特性を変化させることが容易ではなかった。
By the way, in the light source of
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光素子をガラスにより封止する場合であっても、配光特性を簡単容易に変化させることのできる光源及びその製造方法、並びにその光源を備えた発光装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its object is to provide a light source capable of easily and easily changing the light distribution characteristics even when the light emitting element is sealed with glass, and An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a light emitting device including the light source.
前記目的を達成するため、本発明では、LED素子を実装する素子実装基板、当該素子実装基板上において前記LED素子を封止するガラス封止部、及び当該ガラス封止部の上面に形成された反射層よりなる光源と、前記光源が収容される穴部を有する導光板と、を備え、前記光源は、前記導光板の下面に設けられた素子搭載基板に搭載されて前記導光板の穴部に収容され、前記導光板の前記穴部は、前記導光板の厚さ方向に対して前記光源の光が入射する範囲について平行な内面を有する発光装置が提供される。 In order to achieve the object, in the present invention, an element mounting substrate for mounting an LED element, a glass sealing portion for sealing the LED element on the element mounting substrate, and an upper surface of the glass sealing portion are formed. A light source made of a reflective layer; and a light guide plate having a hole in which the light source is accommodated, and the light source is mounted on an element mounting substrate provided on a lower surface of the light guide plate, and the hole of the light guide plate A light emitting device is provided in which the hole portion of the light guide plate has an inner surface parallel to a range in which light of the light source enters with respect to a thickness direction of the light guide plate .
上記発光装置において、前記ガラス封止部は、前記素子実装基板と接合していてもよい。 In the light-emitting device , the glass sealing portion may be bonded to the element mounting substrate .
上記発光装置において、前記反射層は、前記ガラス封止部と接合していてもよい。 In the light emitting device , the reflective layer may be bonded to the glass sealing portion .
上記発光装置において、多結晶Al 2 O 3 、Ag,あるいはAlの層により形成されていてもよい。 In the above light emitting device , the light emitting device may be formed of a polycrystalline Al 2 O 3 , Ag, or Al layer .
本発明によれば、発光素子をガラスにより封止する場合であっても、配光特性を簡単容易に変化させることができる。 According to the present invention, the light distribution characteristic can be easily and easily changed even when the light emitting element is sealed with glass.
図1から図5は本発明の第1の実施形態を示し、図1は発光装置の平面図、図2は発光装置の断面図である。 1 to 5 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is a plan view of a light emitting device, and FIG. 2 is a sectional view of the light emitting device.
図1に示すように、この発光装置1は、平面視にて四角形状で上方に開口21を有する枠体2と、枠体2内に配置される複数の光源3と、を備えている。各光源3は板状の搭載基板4に搭載され、搭載基板4は四隅がねじ41により枠体2に固定されている。また、発光装置1は、枠体2の開口21に設けられた拡散板5を有し、拡散板5により各光源3が隠蔽されている。各光源3は、縦方向及び横方向に等間隔で搭載基板4に格子点状に並んでいる
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、枠体2は底部22と側壁23とを有し、底部22にねじ41と螺合する雌ねじ部24が設けられている。雌ねじ部24は底部22から上方へ突出して設けられ、搭載基板4が雌ねじ部24に載置されることから、搭載基板4は底部22と離隔して配置されている。これにより、搭載基板4の熱が底部22へ直接的に伝わらないようになっている。
As shown in FIG. 2, the frame body 2 has a
搭載基板4は、アルミニウムをベースとし、枠体2の底部22と平行に設けられる。本実施形態においては、搭載基板4は、各側壁23と間隔をおいて配置されている。例えば、搭載基板4は、アルミニウムからなる基板本体と、基板本体上に設けられた絶縁層と、絶縁層上に設けられた回路パターンと、回路パターン上に設けられた白色レジスト層と、を有する構成とすることができる。この構成により、光源3が発した熱は搭載基板4によって基板全体に拡がり、熱の局在を防ぐことができる。
The
拡散板5は、光源3及び搭載基板4と間隔をおいて設けられ、搭載基板4との間に各光源3から発せられる光の混光空間6を形成する。拡散板5は、各光源3から発せられる光を拡散することから、拡散板5内においても光が混光される。
The diffusing plate 5 is provided at a distance from the
図3は、光源の断面図である。
図3に示すように、光源3は、フリップチップ型のGaN系半導体材料からなるLED素子32と、LED素子32を搭載する素子実装基板33と、LED素子32を封止するとともに素子実装基板33と接着される無機封止部としてのガラス封止部34とを有する。また、素子実装基板33には、LED素子32と搭載基板4とを電気的に接続する回路パターン35が形成される。回路パターン35は、素子実装基板33の表面に形成される表面パターンと、素子実装基板33の裏面に形成される裏面パターンと、表面パターン及び裏面パターンを接続するビアパターンと、を有している。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the light source.
As shown in FIG. 3, the
素子実装基板33は、アルミナ(Al2O3)の多結晶焼結材料からなり、厚さ250μmで1000μm角に形成されている。また、LED素子32は、厚さ100μmで346μm角に形成されている。すなわち、図2に示すように、LED素子32の側端からガラス封止部34の側面34bまでの距離は327μm、LED素子32の上端からガラス封止部34の上面34aまでの距離は500μmとなっている。
The
ガラス封止部34は、LED素子32とともに素子実装基板33におけるLED素子32の搭載面側を覆い、厚さが0.6mmとなっている。素子実装基板33と平行な上面34aと、上面34aの外縁から下方へ延び素子実装基板3と垂直な側面34bと、を有している。ガラス封止部34は、例えばZnO−B2O3−SiO2系のガラスとすることができ、この場合の屈折率は1.7である。また、このガラスは、加熱によって素子実装基板33に融着された熱融着ガラスであり、ゾルゲル反応を利用して形成されたガラスと異なっている。尚、ガラスの組成及び屈折率はこれらに限定されるものではない。
The
また、ガラス封止部34には、LED素子32から発せられる光の波長を変換する蛍光体39が含まれている。蛍光体39として、例えば、YAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体、珪酸塩蛍光体等を用いることができ、本実施形態では青色のLED素子32と黄色の蛍光体39から白色光を得ている。尚、青色光を発するLED素子と、緑色蛍光体、赤色蛍光体の組合せにより白色光を得るようにしてもよい。
Further, the
また、ガラス封止部34の上面34aには、厚さ0.1mmの反射層38が形成される。反射層38は、光源3から発せられる光の少なくとも一部を反射すればよく、全く透過しないものであっても、半透過であってもよい。本実施形態においては、反射層38は、無機材料であり、素子実装基板33と同じ材料である。具体的には、反射層38は、アルミナ(Al2O3)の多結晶焼結材料からなる。すなわち、反射層38は、一部の光を反射して、一部の光を透過させる半透過となっている。
A
光源3は、LED素子32に電圧が印加されると、LED素子32から青色光が発せられる。LED素子32から発せられた青色光は、一部が蛍光体39により黄色に変換された後に外部へ放射される。この光源3は、素子実装基板33に垂直で、上面34aの中央を通る軸が光軸となっている。仮に反射層38が形成されていない状態であっても、この光源3では、光軸上の光強度が最大とはならず、光軸に対しておよそ30°〜45°傾斜した方向で光強度が最大となる配光特性となっている。
The
これに加え、ガラス封止部34の上面34aに反射層38が形成されていることから、上面34aへ入射する光の一部はガラス封止部34内へ反射される。また、反射層38が半透過であることから、一部の光は反射層38を透過して反射層38の上面から外部へ放射される。この結果、光源3から上方へ出射される光量が減少し、側方へ出射される光量が増大することとなる。本実施形態の光源3では、光軸に対しておよそ45°〜90°傾斜した方向で光強度が最大となる配光特性となっている。このように、反射層38を設けたことにより、配光特性を側方へ広くすることができ、上方から放射される光量を小さくすることができる。この光源3は、以下の工程を経て製造される。
In addition, since the
まず、ガラス成分の酸化物粉末及び蛍光体粉末を1200℃に加熱し、溶融状態で撹拌する。そして、ガラスを固化した後、ガラス封止部34の厚さに対応するようスライスして封止前ガラス34cを板状に加工する。
First, the glass component oxide powder and phosphor powder are heated to 1200 ° C. and stirred in a molten state. And after solidifying glass, it slices so that it may correspond to the thickness of the
一方、平板状の素子実装基板33に回路パターンを形成する。例えば、回路パターン35は、金属ペーストをスクリーン印刷し、素子実装基板33を所定温度(例えば1000℃以上)で熱処理することにより当該金属を素子実装基板33に焼き付けた後、当該金属に他の金属のめっきを施すことにより形成することができる。この後、複数のLED素子32を縦及び横について等間隔で素子実装基板33にフリップチップ接続で実装する。尚、素子実装基板33の回路パターンは、金属ペーストの熱処理で形成したもののみでもよいし、金属スパッタの後に金属めっきを施したものなど、他の方法で形成することもできる。
On the other hand, a circuit pattern is formed on the flat
そして、図4に示すように、各LED素子32が搭載された素子実装基板33を下金型91にセットし、上金型92を素子実装基板33の搭載面と対向して配置する。そして、素子実装基板33と上金型92の間に各LED素子32の搭載領域が覆われるように封止前ガラス34cを配置し、封止前ガラス34cの上方には反射層38をなすアルミナ板材を配置する。
Then, as shown in FIG. 4, the
この後、図5に示すように、下金型91及び上金型92を加圧し、窒素雰囲気中で加熱によって軟化したガラス材のホットプレス加工を行う。ホットプレス加工により、封止前ガラス34cを加熱して軟化させて素子実装基板33と接合することができるとともに、封止前ガラス34cを反射層38と接合することができる。このようにして、複数のLED素子32が搭載され無機材料からなる素子実装基板33上にて、各LED素子32を一括してガラス材により封止して中間体36を作製する封止工程と、中間体36のガラス材の上面に反射層38を形成する反射層形成工程と、が同時に行われる。尚、封止工程と反射層形成工程は同時に行う必要はなく、例えば、素子実装基板33と反射層38とで材料が異なったり、ガラスとの接合状態を異なるものとする場合等には、先に中間体36を第1の条件で作製しておき、後で反射層38を第2のホットプレス条件で作製することもできる。このときの加工条件は、ガラスの温度、圧力等に応じて任意に変更することができるが、一例をあげるとすれば、例えば、反射材料となる酸化物等が分散されたゾルゲルガラスを用い、第1の条件を温度を150℃で圧力なしとし、第2のホットプレス条件を、ガラスの温度を600℃とし、ガラスの圧力を25kgf/cm2とすることができる。
Thereafter, as shown in FIG. 5, the
以上の工程で、複数の発光装置1が縦方向及び横方向に連結された状態の中間体36と、中間体36上の反射層38が形成される。この後、ガラス封止部34と一体化された素子実装基板33をダイシング装置にセットして、ダイシングブレードによって、ガラス封止部34及び素子実装基板33を各LED素子32ごとに分断するようダイシングする。すなわち、反射層38が形成された中間体36を素子実装基板33の厚さ方向に分断して、ガラス材の上面34aが覆われた状態でガラス材の側面34bを露出させる分断工程が行われ、光源3が完成する。
Through the above steps, the
以上のように構成された発光装置1によれば、光源3の配光特性が側方へ広く、光源3の上方から放射される光量が小さくなるので、拡散板5と光源3の距離を小さくしても、拡散板5から放射される光の輝度むらが生じることはなく、均一な面発光を実現することができる。
According to the
また、中間体36の上面に反射層38を形成した後に、ダイシングにより中間体36を分割するようにしたので、各光源3の反射層38を一括して形成することができ、光源3の量産性が損なわれることはない。さらにまた、反射層38がホットプレス加工によりガラス封止部34に接合されるので、反射層38の接合強度を比較的高くすることができる。さらに、光源3の配光特性並びに上方の輝度を、反射層38の材質、厚さ等を変更して調整することができ、配光特性及び輝度の調整が簡単容易である。
Further, since the
図6及び図7は本発明の第2の実施形態を示し、図6(a)は発光装置の平面図、図6(b)は発光装置の断面図である。
図6(a)及び(b)に示すように、この発光装置101は、導光板102と、導光板102に形成される複数の貫通孔121と、貫通孔121に収容される光源3と、光源3と電気的に接続される搭載基板104と、を備えている。光源3は第1の実施形態と同様であるのでここでは詳述しない。導光板102は、光源3から発せられる光に対して透明な材料からなり、貫通孔121内の光源3から発せられた光が入射する。
6 and 7 show a second embodiment of the present invention. FIG. 6A is a plan view of the light emitting device, and FIG. 6B is a cross-sectional view of the light emitting device.
6A and 6B, the
本実施形態においては、導光板102は、全体にわたって厚さが一定な平板状に形成される。導光板102の材質は、光源3の光に対して透明であれば任意であるが、例えばアクリル樹脂とすることができる。ここで、本明細書においては、導光板102の一面を上面122とし、他面を下面123として説明する。下面123には、白色塗料や表面の粗面化、プリズム形成などによって、散乱面を形成してある。
In the present embodiment, the
穴部としての貫通孔121は、内面124のうち光源3から光が入射する範囲につき、導光板102の厚さ方向に対して平行となっている。本実施形態においては、貫通孔121は、平面視にてコーナーがカットされた正方形状を呈し、上下について同一断面となっている。具体的には、貫通孔121のコーナーは、所定の曲率半径で湾曲形成されている。前述のように、光源3からは上方及び側方へ光が出射され、貫通孔121の内面124の全範囲に光源3の光が入射する。本実施形態においては、複数の貫通孔121が、導光板102に平面視にて規則的に形成されている。具体的に、各貫通孔121は、縦方向及び横方向に等間隔で面状の発光装置101の全面に格子点状に並んでいる。
The through-
平面視にて1.0mm角の光源3は、平面視にて1.5mm四方の貫通孔121の中心に搭載される。尚、貫通孔121の角部は、曲率半径が0.25となるよう丸められている。光源3は、素子実装基板33が導光板102の下面123側となるよう貫通孔121に収容され、光軸が導光板102の厚さ方向に対して平行となっている。
The
図7Aは発光装置の一部断面図である。
図7Aに示すように、搭載基板104は、アルミニウムをベースとし、導光体102の下面123に沿って設けられる。本実施形態においては、搭載基板104は、各貫通孔121の下側を塞ぐように設けられている。搭載基板104は、アルミニウムからなる基板本体141と、基板本体141上に設けられた絶縁層142と、絶縁層142上に設けられた回路パターン143と、回路パターン143上に設けられた白色レジスト層144と、を有する。
FIG. 7A is a partial cross-sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 7A, the mounting
これによって、光源3が発した熱は搭載基板104によって基板全体に拡がり、熱の局在を防いで外部への放熱を促進することができる。そしてこの際、導光板102に沿った搭載基板104が放熱機能を持ちながら、面状の発光装置101のデザイン性を損なう程度に厚くなる等のような、形状の影響が生じないようにすることができる。また、従来のように、導光板の少なくとも1側面部近傍の裏面部に側面部と平行に円柱の穴状または凹状の入射部を複数列設すると、光源が局在することとなり、十分な放熱対策を行わない場合に、熱の局在により導光板が撓むという問題点がある。これに対し、本実施形態の発光装置101では、光源3が分散配置されていることと、各光源3の熱を面状の搭載基板104に分散し、大きな面積から外部放熱が可能となるので、熱による導光板102の撓みを抑制することができる。
As a result, the heat generated by the
また、高さが0.85mmの光源3は、はんだ31を介して搭載基板104に搭載されている。これにより、上下長さが3mmである貫通孔121の下端から、0.85mmの高さで光源3が配置されている。すなわち、光源3の素子実装基板33側の端部(本実施形態では、素子実装基板33の裏面)と、導光板102の下面123とは、導光板102の厚さ方向について同じ高さ位置となっている。これにより、光源3の発光面となるガラス封止部34の表面は、はんだ31と素子実装基板33の分だけ導光板102の下面123よりも高い位置となるため、蛍光体39を含有した光源3のガラス封止部34から散乱放射される場合であっても多くの光が貫通孔121の内面124へ直接入射するようになる。
The
また、導光板102の下面123に対する貫通孔121の内面124の角度をαとし、導光板102の屈折率をnとしたとき、
90°−Sin−1[{sin(90°−α)}/n]+α≧Sin−1(1/n)…(1)
の式を満たすようにすると、導光板102の厚さ方向へ進む光につき、内面124から導光板102内へ入射した全ての光が導光板102内の伝搬光となる。本実施形態においては、α=90°でありn=1.5であることから、上記式(1)の条件を満たす。
Further, when the angle of the
90 ° −Sin −1 [{sin (90 ° −α)} / n] + α ≧ Sin −1 (1 / n) (1)
When all of the light traveling in the thickness direction of the
これに加え、
α≦90°−2×Sin−1[sin{(90°−α)/n}]…(2)
の式を満たすようにすると、導光板102の内面124に沿って進む光につき、内面124から導光板102内へ入射した全ての光が導光板102内の伝搬光となる。本実施形態においては、α=90°でありn=1.5であることから、上記式(2)の条件を満たす。
In addition to this,
α ≦ 90 ° −2 × Sin −1 [sin {(90 ° −α) / n}] (2)
If all of the light traveling along the
また、貫通孔121の内面124の、光源3の上面34aの中心部に対する貫通孔121の内面124の立体角βは、上側半球の2πsteradianに対して90%(5.65steradian)以上となっている。そして、側面34bの中心部に対する貫通孔121の内面124の立体角の割合(側面の半球の上側のπsteradianが対象)は、上面34aよりも大きくなるので、光源3全体としてみれば、立体角の割合は少なくとも90%以上であるといえる。また、光源3の光強度が最大となる方向は約45°であるが、この方向に内面124が存在することとなる。
The solid angle β of the
以上のように構成された発光装置1によれば、上記(1)及び(2)の式を満たすように、導光板102の下面123に対する貫通孔121の内面124の角度αと、導光板102の屈折率nが設定されているので、貫通孔121の内面124から入射した光の殆どが伝搬光となる。これにより、光源3の光軸が導光板102の厚さ方向となっているにもかかわらず、光源3から上方へ発せられた光を導光板102の面内方向となるよう制御する特殊な光学的制御部を光源3にも導光板102にも用いることなく、導光板102内に的確に光を入射し導光板102の伝搬光とすることができるという、技術常識に反した作用効果を得ることができる。従って、光学的制御部を省略して部品点数を削減することができるし、発光装置101を簡単容易に製造することができる。また、光源3から発せられる光の少なくとも90%以上は導光板102の内面124へ入射するので、光源3から発せられる光を無駄なく利用することができる。尚、導光板102内から貫通孔121に入射する伝搬光は、屈折によりさらに広範囲に拡がる角度となって、内面124から導光板102内へ再入射することとなる。
According to the
このように、導光板102に複数の貫通孔121を所定の2方向について規則的に形成して、各貫通孔121に光源3を配置するという極めて簡単な構成により、導光板102を全体的に白色で発光させることができる。このとき、各光源3が導光板102の全体にわたって均一に配置されることにより、導光板102の均一な発光状態を実現することができる。従って、製造コストを低減しつつ、発光装置1の薄型化及び小型化を図ることができる。
In this way, the
また、貫通孔121を平面視にてコーナーが湾曲形成された正方形状とし、同じく正方形状の光源3をその内側に配置したので、円形の貫通孔と比べて、貫通孔121を小型としつつ貫通孔121への入射光量を大きくすることができる。一方、本実施形態においては、導光板102の入射時の屈折を利用するものであるが、各入射面の垂線に対して45°未満の方向しか屈折光が放射されないため、単なる四角形形状では、光が放射されない方向が生じてしまう。これに対し、正方形状にコーナーを湾曲形成したことにより、光が放射されない方向が生じることを防止することができる。尚、湾曲形成の代わりにコーナーを面取り形状としても光が放射されない方向が生じないようにすることができるが、曲面の方が放射強度分布を滑らかにすることができる。
In addition, since the through-
そして、このような導光板102に、配光特性が広範囲の光源3を収容したので、各光源3の光量、色等のばらつきを平均化することができる。また、光源3から上方へ発せられる光量が減じられているので、貫通孔121から外部へ直接出射する光を減じて、直接光の眩しさを防止することができる。また、側方から発せられる光量が増大しているので、導光板102への光の結合効率が良い。
In addition, since the
尚、必ずしも光源3の上面34aの中心部に対する貫通孔121の内面124における立体角の割合を、上側半球の2πsteradianに対して90%以上とする必要はないが、光学的効率のため70%以上とすることが望ましい。さらに、光源3の光強度が最大となる方向に貫通孔121の内面124が存在するようにすることが望ましい。
Note that the ratio of the solid angle on the
ここで、図7A及び図7Bを参照して、導光板の他面に対する貫通孔の内面の角度αについて詳述する。
導光板102を射出成形で形成する場合、図7Aに示すように、貫通孔121にわずかなテーパー(傾斜)を形成する方が好ましい場合がある。ここで、図7Bに、内面124が90°よりもどれだけ小さくなれば、上記式(1)及び上記(2)の伝搬の条件を満たすのかを、導光板102の屈折率nごとに示す。図7Bに示すように、nが1.45以下では式(1)(2)とも2.8°以下であればよい。nが1.50以下では、式(1)については6.7°以下であれば伝搬の条件を満たし、式(2)については6.4°以下であれば伝搬の条件を満たす。nが1.55以下では、式(1)については10.4°以下であれば伝搬の条件を満たし、式(2)については9.6°以下であれば伝搬の条件を満たす。また、nが1.60以下では、式(1)については13.9°以下であれば伝搬の条件を満たし、式(2)については12.6°以下であれば伝搬の条件を満たす。さらに、nが1.65以下では、式(1)については17.3°以下であれば伝搬の条件を満たし、式(2)については15.4°以下であれば伝搬の条件を満たす。但し、導光板102表面の平坦性や、導光板102内部の屈折率が厳密に一定ではないことを考慮すると、基本的には内面124を垂直面として、傾斜角は5°未満とすることが望ましい。
Here, the angle α of the inner surface of the through hole with respect to the other surface of the light guide plate will be described in detail with reference to FIGS. 7A and 7B.
When the
尚、第2の実施形態において、光源3は、面状の発光装置101に格子点状に配列されているものに限らず、中央部が密にあるいは疎に配列されたものであってもよい。光源3が中央部を含む全体に配列されている発光装置101であれば、特に小型光源で導光板の屈折を利用し導光板102面内の360°方向に光を伝搬させ、かつ、光源が目立たない特徴を出すことができる。また、光源を導光板の周囲のみに配列したものとしても、光源が目立たない特徴を出すことができる。
In the second embodiment, the
また、例えば図8に示すように、光源3の上面34aと、導光板102の上面122とが同じ位置となるようにしてもよい。この場合、導光板102の厚さを薄くすることができるし、貫通孔121から外部へ直接出射される光の量を多くして、意匠的に光源3部分にアクセントを持たせることができる。
For example, as shown in FIG. 8, the
また、例えば図9に示すように、導光板102を貫通する貫通孔121とせず、下面123から厚さ方向に途中まで形成される穴部121aとしてもよい。図9においては、光源103の上方に位置する穴部121の閉塞面125は、導光板102の上面122及び下面123と平行であり、平坦に形成される。この場合においても、角度αは上記式(1)及び(2)を満たすように設定されている。
For example, as illustrated in FIG. 9, the through
また、図9においては、光源103の反射層138は、金属材料により形成されている。反射層138の金属としては、例えばAg、Al等を用いることができる。反射層138は、ガラス封止部34の上面34aに蒸着、スパッタ等で形成することができる。この光源103を製造するにあたっては、図10に示すように、ホットプレス加工により、複数のLED素子32を一括して素子実装基板33上にてガラス封止部34により封止した後、反射層138を蒸着、スパッタ等により形成し、ダイシングにより中間体136をカットすればよい。
In FIG. 9, the
また、前記実施形態においては、蛍光体39がガラス封止部34に分散されたものを示したが、例えば図11に示すように、ガラス封止部34と反射層38の間に、蛍光体39が分散されたガラスからなる蛍光体層37を形成したものであってもよい。この光源203では、上方へ出射される光と側方へ出射される光とで色度の差が生じるが、導光板102内で混光されるので、特に問題となることはない。また、この光源203は、素子実装基板33、ガラス封止部34、蛍光体層237及び反射層38を、一体的にホットプレス加工により接合することができる。
In the above embodiment, the
また、例えば図12に示すように、反射層338をセラミック母材に拡散粒子39aを分散させて形成してもよい。拡散粒子39aは、反射層338の母材と異なる屈折率の材料が選択される。反射層338の母材及び拡散粒子39aは、例えば、ZrO、Al2O3、SiO2等の材料から異なる材料が選択される。また、この光源303においては、蛍光体層337は、蛍光体39をセラミック母材に分散させて構成されている。
For example, as shown in FIG. 12, the
また、前記各実施形態においては、光源3,103,203,303が1つのLED素子32を有するものを示したが、光源が複数の発光素子を有するようにしてもよいことは勿論である。例えば、正方形状の素子実装基板に、縦方向及び横方向に整列した複数のLED素子が搭載された光源とすることもできる。また、例えば、長方形状の素子実装基板に、一列に整列した複数のLED素子が搭載された光源とすることもできる。
In the above embodiments, the
また、前記実施形態においては、発光素子としてLED素子を用いた発光装置を説明したが、発光素子はLED素子に限定されるものではないし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。 Moreover, in the said embodiment, although the light-emitting device using a LED element was demonstrated as a light-emitting element, a light-emitting element is not limited to a LED element, In addition, a concrete detailed structure etc. can be changed suitably. Of course.
1 発光装置
2 枠体
3 光源
4 搭載基板
5 拡散板
32 LED素子
33 素子実装基板
34 ガラス封止部
34a 上面
34b 側面
34c 封止前ガラス
35 回路パターン
36 中間体
37 蛍光体層
38 反射層
39 蛍光体
39a 拡散粒子
91 下金型
92 上金型
101 発光装置
102 導光板
103 光源
104 搭載基板
121 貫通孔
121a 穴部
138 反射層
203 光源
237 蛍光体層
303 光源
337 蛍光体層
338 反射層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記光源が収容される穴部を有する導光板と、を備え、
前記光源は、前記導光板の下面に設けられた素子搭載基板に搭載されて前記導光板の穴部に収容され、
前記導光板の前記穴部は、前記導光板の厚さ方向に対して前記光源の光が入射する範囲について平行な内面を有する発光装置。 A light source comprising an element mounting substrate for mounting the LED element, a glass sealing portion for sealing the LED element on the element mounting substrate, and a reflective layer formed on an upper surface of the glass sealing portion ;
A light guide plate having a hole portion in which the light source is accommodated,
The light source is mounted on an element mounting substrate provided on a lower surface of the light guide plate and is accommodated in a hole of the light guide plate.
The light emitting device, wherein the hole portion of the light guide plate has an inner surface parallel to a range in which light of the light source is incident with respect to a thickness direction of the light guide plate.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010079390A JP5330306B2 (en) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | Light emitting device |
US12/926,955 US8545083B2 (en) | 2009-12-22 | 2010-12-20 | Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same |
CN2010106100166A CN102102817A (en) | 2009-12-22 | 2010-12-20 | Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010079390A JP5330306B2 (en) | 2010-03-30 | 2010-03-30 | Light emitting device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011211085A JP2011211085A (en) | 2011-10-20 |
JP5330306B2 true JP5330306B2 (en) | 2013-10-30 |
Family
ID=44941814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010079390A Active JP5330306B2 (en) | 2009-12-22 | 2010-03-30 | Light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5330306B2 (en) |
Families Citing this family (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014138081A (en) * | 2013-01-17 | 2014-07-28 | Konica Minolta Inc | Light emitting device, wavelength conversion-light diffusion element, method for manufacturing the same, and composition for forming light diffusion ceramic layer |
CN114188464B (en) * | 2016-03-31 | 2024-10-11 | 索尼公司 | Light emitting unit, display device, and lighting device |
JP6988343B2 (en) | 2017-09-29 | 2022-01-05 | ヤマハ株式会社 | Singing voice editing support method and singing voice editing support device |
JP6801695B2 (en) | 2018-08-03 | 2020-12-16 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting module and its manufacturing method |
JP6729646B2 (en) | 2018-08-21 | 2020-07-22 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device |
CN111668357A (en) * | 2019-03-06 | 2020-09-15 | 隆达电子股份有限公司 | Package body |
US11681090B2 (en) * | 2019-05-30 | 2023-06-20 | Nichia Corporation | Light emitting module and method of manufacturing same |
JP6852822B2 (en) * | 2019-05-30 | 2021-03-31 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting module and its manufacturing method |
JP6860044B2 (en) | 2019-08-02 | 2021-04-14 | 日亜化学工業株式会社 | Light emitting device |
TWI823371B (en) | 2020-01-31 | 2023-11-21 | 日商日亞化學工業股份有限公司 | Planar light source |
TWI786715B (en) | 2020-07-21 | 2022-12-11 | 日商日亞化學工業股份有限公司 | Light-emitting module and planar light source |
JP7266175B2 (en) * | 2020-07-21 | 2023-04-28 | 日亜化学工業株式会社 | Light-emitting module and planar light source |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4615981B2 (en) * | 2004-12-08 | 2011-01-19 | スタンレー電気株式会社 | Light emitting diode and manufacturing method thereof |
JP5109226B2 (en) * | 2005-01-20 | 2012-12-26 | 豊田合成株式会社 | Light emitting device |
JP5219331B2 (en) * | 2005-09-13 | 2013-06-26 | 株式会社住田光学ガラス | Method for manufacturing solid element device |
JP5371359B2 (en) * | 2007-12-27 | 2013-12-18 | 豊田合成株式会社 | Phosphor-containing glass plate and method for manufacturing light-emitting device |
-
2010
- 2010-03-30 JP JP2010079390A patent/JP5330306B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2011211085A (en) | 2011-10-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5330306B2 (en) | Light emitting device | |
TWI758388B (en) | Light emitting device | |
JP6512321B2 (en) | Light emitting device | |
US8545083B2 (en) | Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same | |
US11365867B2 (en) | Light emitting device | |
TWI422918B (en) | Light guide member, flat light source device, and display device | |
JP2011210674A (en) | Light emitting device | |
JP6215525B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP6399017B2 (en) | Light emitting device | |
JP4238681B2 (en) | Light emitting device | |
JP6732848B2 (en) | Asymmetrical light emitting device, backlight module using the light emitting device, and method for manufacturing the light emitting device | |
JP6940776B2 (en) | Light emitting device and its manufacturing method | |
JP2013197279A (en) | Light-emitting device and manufacturing method therefor | |
JP2012169442A (en) | Light-emitting device and manufacturing method of the same | |
JP5684486B2 (en) | Light emitting device | |
JP6481559B2 (en) | Light emitting device | |
JP2013110273A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
JP2019186513A (en) | Manufacturing method of light-emitting device | |
TWI732821B (en) | Light emitting device and backlight including the light emitting device | |
JP2013012607A (en) | Light-emitting device | |
JP2007095674A (en) | Plane light source device and display device | |
JP7189451B2 (en) | Light emitting module, liquid crystal display | |
JP7295437B2 (en) | light emitting device | |
TW201314973A (en) | Optoelectronic component and method for manufacturing an optoelectronic component | |
JP2019145690A (en) | Light-emitting device and manufacturing method of light-emitting device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120625 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130321 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130416 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130610 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20130702 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130725 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5330306 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |