JP5488537B2 - 発光モジュール - Google Patents
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Description
尚、給電端子の第2の端部は、銀ろう等によって給電ランドに接合されている。
また、特許文献3の技術では、給電端子を十分に長くできないため、その弾性変形量が小さく、給電端子がプリント基板を押圧する押圧力も小さくなることから、プリント基板を十分に保持固定できないという問題もある。
第1の局面は、
矩形状の基板と、
前記基板上に搭載された複数個の発光素子チップと、
前記発光素子チップを封止する透明な封止体と、
前記基板上の対角部分に配置形成され、前記発光素子チップに接続された外部電極と、
前記基板を保持する保持部材と、
前記基板の角を共有する二辺にそれぞれ交差し、両端部が前記保持部材に接続固定された保持接触端子と、
前記保持接触端子から下向きに突出し、前記外部電極に接触して電気的に接続される凸部と
を備えた発光モジュールであって、
前記保持接触端子における前記基板上から最も高い部分が、前記封止体における前記基板上から最も高い部分よりも低く形成されている。
また、保持接触端子が基板の角(矩形の頂点)を共有する二辺にそれぞれ交差するため、保持接触端子を十分に長くすることが可能になり、保持接触端子の両端部を保持部材に対して確実に接続固定させつつ、保持接触端子の凸部と外部電極とを確実に接触させることができる。
そして、保持接触端子における基板上から最も高い部分が、封止体における基板上から最も高い部分よりも低く形成されているため、発光素子チップの放出光が保持接触端子で遮光されないことから、発光素子チップから光を効率的に放出できることに加え、発光素子チップの放出光が照射される被照射面に保持接触端子の影が生じるのを防止できる
その結果、発光素子チップが設けられた基板を簡単に取付可能であり、発光素子チップの放出光を遮光せず発光品位が高く、小型かつ低コストな発光モジュールを提供できる。
第2の局面は、第1の局面において、
前記基板上にて前記複数個の発光素子チップを取り囲むように形成された封止枠を備え、
前記封止体は前記封止枠の内側に充填されて前記発光素子チップを封止し、
前記保持接触端子における前記基板上から最も高い部分が、前記封止枠における前記基板上から最も高い部分よりも低く形成された発光モジュールである。
そして、保持接触端子における基板上から最も高い部分が、封止枠における基板上から最も高い部分よりも低く形成されている。
そのため、第1の局面と同じく、発光素子チップの放出光が保持接触端子で遮光されないことから、発光素子チップから光を効率的に放出できることに加え、発光素子チップの放出光の被照射面に保持接触端子の影が生じるのを防止できる
第3の局面は、第1または第2の局面において、前記保持接触端子の弾性力により、前記保持接触端子の前記凸部が前記外部電極に向けて押圧される発光モジュールである。
そのため、保持接触端子によって基板を確実に保持できることに加え、保持接触端子と外部電極との接触を確実にして接触抵抗を低減できる。
第4の局面は、第1〜3の局面において、前記基板における前記発光素子チップが搭載されている面の反対面に面接触する放熱体を備えた発光モジュールである。
従って、第4の局面によれば、発光素子チップが発生する熱を基板から放熱体に伝達させて放熱することが可能になり、発光素子チップの過熱を防止できるため、故障を防止すると共に発光品位を高くできる。
第5の局面は、第4の局面において、前記放熱体における前記基板と接触する面の反対面に接触する筺体を備え、
前記保持部材は前記筺体上に取付固定され、
前記放熱体および前記基板が前記筺体と前記保持接触端子との間で挟持された発光モジュールである。
図1〜図5に示すように、第1実施形態の発光モジュール10は、LED基板11(絶縁基板11a、発光部11b、封止枠11c、封止体11d、LEDチップ11e、外部電極11f,11g、絶縁膜11h)、保持接触端子12(凸部12a、係止部12b)、放熱体13、保持基板14(取付枠14a、取付孔14b、支持梁部14c、ネジ孔14d)から構成されており、雄ネジ15を用いて筺体16(雌ネジ穴16a)に取付固定される。
尚、筺体16は、例えば、ヒートシンクや、発光モジュール10が取り付けられる発光装置のケースなどである。
絶縁基板11aは正方形で両面が平坦な板状であり、発光部11bは四隅にアールが設けられた矩形の扁平状であり、絶縁基板11aと発光部11bとはそれぞれの中心軸Oを一致させて重ね合わされると共に、中心軸Oを中心とし、発光部11bを絶縁基板11aに対して略45゜回転させて配置した状態で、絶縁基板11a上に発光部11bが設置されている。
発光部11bには、複数個のLEDチップ11eが間隙を空けて碁盤目状に並べられている。尚、図2では、3個のLEDチップ11eのみを図示してある。
LEDチップ11eは、絶縁基板11a上に実装・搭載され、透明な封止体11dで埋設されることにより封止されている。
換言すれば、発光部11bの外周縁には封止枠11cが配置形成されており、封止枠11cは絶縁基板11a上にて複数個のLEDチップ11eを取り囲むように形成されている。
LEDチップ11eは絶縁基板11a上に形成された配線層から成る配線パターン(図示略)に接続されて回路が構成され、その配線パターンのうち絶縁基板11a上から露出した部分が外部電極11f,11gとなる。換言すれば、LEDチップ11eと外部電極11f,11gとは、外部電極11f,11gをその一部とする配線パターンを介して接続されている。
絶縁膜11hは、絶縁基板11a上にて発光部11bと封止枠11cと外部電極11f,11gとを除く部分を覆っている。
また、封止枠11cは合成樹脂から成り、封止体11dは蛍光体を含有したシリコン樹脂から成る。
そして、保持接触端子12における特に係止部12bの裏面側には、後述するハンダ付けが容易になるように、金・銀・ハンダなどのメッキが施された上に、ハンダフラックスが塗布されている。
図5(A)に示すように、保持基板14は外形が正方形板状であり、中央部に配置形成されて四隅にアールが形成された正方形枠状の取付枠14aと、取付枠14aを囲むように貫通形成された取付孔14bと、保持基板14の周縁部の対向する二辺の略中央部に取付枠14aを支持固定する2個の支持梁部14cと、四隅に貫通形成されたネジ孔14dとを備えて一体形成されている。
取付枠14aの内形寸法は、LED基板11の外形寸法に合わせて僅かに大きく形成されている。
そして、保持基板14の表面側に形成されている配線パターン(図示略)は、支持梁部14c上から取付枠14a上にも延出されて形成されている。
すると、保持基板14の表面側に形成されている配線パターンと保持接触端子12とが電気的に接続され、保持接触端子12は保持基板14の接続端子として機能する。
すると、放熱体13の裏面(放熱体13における絶縁基板11aと接触する面の反対面)と筺体16の表面とが放熱グリスを介して面接触する。
続いて、放熱体13上に放熱グリス(図示略)を塗布し、その放熱グリス上にLED基板11を発光部11bが上向きになるように載置することにより、LED基板11を放熱グリスを用いて放熱体13上に仮固定する。
その結果、LED基板11の絶縁基板11aは保持基板14によって保持される。
また、取付固定されて一体化した保持基板14および保持接触端子12と、筺体16との間で、LED基板11および放熱体13が挟持固定され、LED基板11の裏面(絶縁基板11aにおけるLEDチップ11eが搭載されている面の反対面)と放熱体13の表面とが放熱グリスを介して面接触する。
このとき、保持基板14の支持梁部14cが僅かに弾性変形し、その弾性変形による応力が支持梁部14cから取付枠14aに取付固定されている保持接触端子12に作用するため、その応力により保持接触端子12の凸部12aが外部電極11f,11gに向けて押圧され、保持接触端子12と外部電極11f,11gとの接触が確実なものになって接触抵抗が低減される。
そのため、4個の保持接触端子12がLED基板11の四隅に当接して押圧することになり、保持基板14に対してLED基板11が位置ズレを起こすことなく確実に保持固定される。
また、発光モジュール10の高さ方向にて、保持接触端子12は封止枠11cよりも低くなっている。すなわち、保持接触端子12における絶縁基板11a上から最も高い部分は、封止枠11cにおける絶縁基板11a上から最も高い部分よりも低く形成されている。
第1実施形態の発光モジュール10によれば、以下の作用・効果を得ることができる。
そのため、保持接触端子12によって絶縁基板11aを保持しつつ、保持接触端子12の凸部12aと外部電極11f,11gとの良好な導通が得られる。その結果、特許文献1および特許文献3にてハンダ付けを含むロウ付けを用いる場合における前記問題を回避できる。
また、保持接触端子12が絶縁基板11aの角(正方形の頂点)を共有する二辺にそれぞれ交差するため、保持接触端子12を十分に長くすることが可能になり、保持接触端子12の両端部を保持基板14に対して確実に接続固定させつつ、保持接触端子12の凸部12aと外部電極11f,11gとを確実に接触させることができる。
そのため、絶縁基板11a上からの封止枠11cの高さ位置を調整することにより、LEDチップ11eからの光の放出方向を制御できる。
そのため、LEDチップ11eの放出光が保持接触端子12で遮光されないことから、LEDチップ11eから光を効率的に放出できることに加え、LEDチップ11eの放出光が照射される被照射面に保持接触端子12の影が生じるのを防止できる
そのため、LEDチップ11eが発生する熱を絶縁基板11aから放熱体13に伝達させて放熱することが可能になり、LEDチップ11eの過熱を防止できるため、故障を防止すると共に発光品位を高くできる。
図2および図6に示すように、第2実施形態の発光モジュール30は、LED基板11(絶縁基板11a、発光部11b、封止枠11c、封止体11d、LEDチップ11e、外部電極11f,11g、絶縁膜11h)、保持接触端子12(凸部12a、係止部12b)、放熱体13、保持基板14(ネジ孔14d、取付孔14e)、絶縁板31から構成されており、雄ネジ15を用いて筺体16(雌ネジ穴16a)に取付固定される。
[ア]保持接触端子12が長手方向に長く形成されると共に、保持接触端子12の係止部12bの高さが高く形成されている。
保持接触端子12における特に両端部の表面側には、後述するハンダ付けが容易になるように、金・銀・ハンダなどのメッキが施された上に、ハンダフラックスが塗布されている。
[イ]放熱体13の板厚が厚く形成されている。
その代わりに、保持基板14の中央部には、四隅にアールが形成された正方形状の取付孔14eが貫通形成されている。
取付孔14eの内形寸法は、LED基板11の外形寸法に合わせて僅かに大きく形成されている。
[エ]保持基板14の裏面側に配線パターン(図示略)が形成されている。
[オ]絶縁板31は絶縁材料の板材から成り、放熱体13を通すための取付孔(図示略)が貫通形成されると共に、保持基板14のネジ孔14dおよび筺体16の雌ネジ穴16aに合わせたネジ孔(図示略)が貫通形成されている。
そして、放熱体13上から絶縁板31を被せ、放熱体13を絶縁板31の取付孔を通し、放熱体13の表面側を露出させる。
続いて、第1実施形態と同じく、LED基板11を放熱グリスを用いて放熱体13上に仮固定する。
その結果、LED基板11の絶縁基板11aは保持基板14によって保持される。
また、取付固定されて一体化した保持基板14および保持接触端子12と、筺体16との間で、LED基板11および放熱体13が挟持固定され、LED基板11の裏面と放熱体13の表面とが放熱グリスを介して面接触する。
このとき、保持接触端子12が僅かに弾性変形し、その弾性力により保持接触端子12の凸部12aが外部電極11f,11gに向けて押圧され、保持接触端子12と外部電極11f,11gとの接触が確実なものになって接触抵抗が低減される。
尚、絶縁板31は、保持基板14の裏面側に形成されている配線パターンと、筺体16とを絶縁するために設けられている。
第2実施形態の発光モジュール30によれば、第1実施形態の[1]〜[5]の作用・効果に加え、以下の作用・効果を得ることができる。
そして、保持接触端子12が絶縁基板11aの角を共有する二辺にそれぞれ交差することから、特許文献3の「給電端子」に比べて、保持接触端子12を長くすることが可能になり、保持接触端子12の弾性力を高めて外部電極11f,11gに向けた押圧力を増大できる。
そのため、保持接触端子12によって絶縁基板11aを確実に保持できることに加え、保持接触端子12と外部電極11f,11gとの接触を確実にして接触抵抗を低減できる。
そのため、筺体16上からの高さが大きく板厚が厚い放熱体13を用いる場合でも、放熱体13の高さ分をカバーするための別部材を用いることなく、保持接触端子12のみで放熱体13の高さ分(板厚分)をカバー可能であるため、製造コストの増大を防止できる。
図2,図7に示すように、第3実施形態の発光モジュール40は、LED基板11(絶縁基板11a、発光部11b、封止枠11c、封止体11d、LEDチップ11e、外部電極11f,11g、絶縁膜11h)、保持接触端子12(凸部12a、係止部12b)、放熱体13、保持基板14(ネジ孔14d、取付孔14e)、絶縁板31、リフレクタ41から構成されており、雄ネジ15を用いて筺体16(雌ネジ穴16a)に取付固定される。
[カ]放熱体13の板厚が厚く形成されている。
[キ]リフレクタ41は内壁面が逆ドーム状に形成されており、リフレクタ41の下端部は保持基板14の表面側に取付固定されている。
図2,図8〜図10に示すように、第4実施形態の発光モジュール50は、LED基板11(絶縁基板11a、発光部11b、封止枠11c、封止体11d、LEDチップ11e、外部電極11f,11g、絶縁膜11h)、取付部材51(取付凹部51a、ネジ孔51b、収容凹部51c)、保持接触端子52(凸部52a、連結端子部52b)から構成されており、雄ネジ15を用いて筺体16に取付固定される。
図10に示すように、保持接触端子52は略L字形であり、中央の屈曲部分にて下向きに突出した山形状の凸部52aと、両端部に折り曲げ形成された連結端子部52bとを備え、銅板や真鍮板などの導電性が高く弾性力を有する金属板のプレス加工によって作製されている。
次に、LED基板11を取付固定する筺体16上の所定箇所に放熱グリス(図示略)を塗布し、その放熱グリス上にLED基板11を発光部11bが上向きになるように載置することにより、LED基板11を放熱グリスを用いて筺体16上に仮固定する。
このとき、保持接触端子52が僅かに弾性変形し、その弾性力により保持接触端子52の凸部52aが外部電極11f,11gに向けて押圧され、保持接触端子52と外部電極11f,11gとの接触が確実なものになって接触抵抗が低減される。
尚、保持接触端子52の連結端子部52bには、配線ケーブル(図示略)が接続固定される。
また、発光モジュール50の高さ方向にて、保持接触端子52は封止枠11cよりも低くなっている。すなわち、保持接触端子52における絶縁基板11a上から最も高い部分は、封止枠11cにおける絶縁基板11a上から最も高い部分よりも低く形成されている。
第4実施形態の発光モジュール50によれば、第1実施形態の前記[2]の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
そのため、保持接触端子52によって絶縁基板11aを保持しつつ、保持接触端子52の凸部52aと外部電極11f,11gとの良好な導通が得られる。その結果、特許文献1および特許文献3にてハンダ付けを含むロウ付けを用いる場合における前記問題を回避できる。
また、保持接触端子52が絶縁基板11aの角を共有する二辺にそれぞれ交差するため、保持接触端子52を十分に長くすることが可能になり、保持接触端子52の両端部を取付部材51に対して確実に接続固定させつつ、保持接触端子52の凸部52aと外部電極11f,11gとを確実に接触させることができる。
そのため、LEDチップ11eの放出光が保持接触端子52で遮光されないことから、LEDチップ11eから光を効率的に放出できることに加え、LEDチップ11eの放出光が照射される被照射面に保持接触端子52の影が生じるのを防止できる
そして、保持接触端子52が絶縁基板11aの角を共有する二辺にそれぞれ交差することから、特許文献3の「給電端子」に比べて、保持接触端子52を長くすることが可能になり、保持接触端子52の弾性力を高めて外部電極11f,11gに向けた押圧力を増大できる。
そのため、保持接触端子52によって絶縁基板11aを確実に保持できることに加え、保持接触端子52と外部電極11f,11gとの接触を確実にして接触抵抗を低減できる。
図11および図12に示すように、第5実施形態の発光モジュール70は、LED基板71(絶縁基板11a、発光部11b、封止枠11c、封止体11d、LEDチップ11e、外部電極11f,11g、絶縁膜11h)、放熱体72(基台72a、本体部72b、雌ネジ穴72c)、取付部材73(放熱体収容凹部73a、基板収容凹部73b、取付面部73c、係合凸部73d、ネジ孔73e)、取付部材74(基板収容凹部74a、フランジ部74b、基台74c)、
取付部材75(係止孔75a)、保持接触端子76(凸部76a、係止部76b)、雄ネジ77から構成されている。
LED基板71において、図2に示すLED基板11と異なるのは、発光部11bが円形の扁平状である点と、発光部11bの外周縁に配置形成された封止枠11cが円形枠状(ドーナツ状)である点と、絶縁基板11aの四隅の2箇所ずつに外部電極11f,11gが配置形成されている点である。
2個の取付部材75は略円弧形で平板状であり、中央部には係止孔75aが貫通形成されている。
各取付部材73〜75はそれぞれ、絶縁性の高い合成樹脂の射出成形により一体形成されている。
その結果、LED基板71の絶縁基板11aは2個の取付部材74によって保持される。
続いて、円筒状になっている2個の取付部材74の基台74cを挟み込むように、2個の取付部材75を嵌め込み、LED基板71と取付部材74,75とを取付固定して一体化させる。
すると、4個の保持接触端子76の凸部76aがそれぞれ、LED基板71の2個の外部電極11f,11gに当接して電気的に接続される。
このとき、保持接触端子76が僅かに弾性変形し、その弾性力により保持接触端子76の凸部76aが外部電極11f,11gに向けて押圧され、保持接触端子76と外部電極11f,11gとの接触が確実なものになって接触抵抗が低減される。
そして、2個の取付部材75の係止孔75aをそれぞれ、取付部材73の2個の係合凸部73dに挿入して脱落不能に係合させることにより、一体化されたLED基板71と取付部材74,75と保持接触端子76とを、一体化された放熱体72および取付部材73に取付固定する。
このとき、取付部材74のフランジ部74bの外形寸法は、取付部材73の基板収容凹部73bの内形寸法に合わせて形成されているため、取付部材73に対して取付部材74を確実に取付固定できる。
また、発光モジュール70の高さ方向にて、保持接触端子76は封止枠11cよりも低くなっている。すなわち、保持接触端子76における絶縁基板11a上から最も高い部分は、封止枠11cにおける絶縁基板11a上から最も高い部分よりも低く形成されている。
第5実施形態の発光モジュール70によれば、第1実施形態の前記[2]の作用・効果に加えて、以下の作用・効果を得ることができる。
そのため、保持接触端子76によって絶縁基板11aを保持しつつ、保持接触端子76の凸部76aと外部電極11f,11gとの良好な導通が得られる。その結果、特許文献1および特許文献3にてハンダ付けを含むロウ付けを用いる場合における前記問題を回避できる。
また、保持接触端子76が絶縁基板11aの角を共有する二辺にそれぞれ交差するため、保持接触端子76を十分に長くすることが可能になり、保持接触端子76の係止部76bを取付部材74に対して確実に接続固定させつつ、保持接触端子76の凸部76aと外部電極11f,11gとを確実に接触させることができる。
そのため、LEDチップ11eの放出光が保持接触端子76で遮光されないことから、LEDチップ11eから光を効率的に放出できることに加え、LEDチップ11eの放出光が照射される被照射面に保持接触端子76の影が生じるのを防止できる
そのため、LEDチップ11eが発生する熱を絶縁基板11aから放熱体72の本体部72bに伝達させて放熱することが可能になり、LEDチップ11eの過熱を防止できるため、故障を防止すると共に発光品位を高くできる。
そして、保持接触端子76が絶縁基板11aの角を共有する二辺にそれぞれ交差することから、特許文献3の「給電端子」に比べて、保持接触端子76を長くすることが可能になり、保持接触端子76の弾性力を高めて外部電極11f,11gに向けた押圧力を増大できる。
そのため、保持接触端子76によって絶縁基板11aを確実に保持できることに加え、保持接触端子76と外部電極11f,11gとの接触を確実にして接触抵抗を低減できる。
本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、以下のように具体化してもよく、その場合でも、前記各実施形態と同等もしくはそれ以上の作用・効果を得ることができる。
その場合には、保持接触端子12における絶縁基板11a上から最も高い部分を、封止体11dにおける絶縁基板11a上から最も高い部分よりも低く形成することにより、第1実施形態の前記[2]と同様の作用・効果が得られる。
また、絶縁基板11aと発光部11bとはそれぞれの中心軸Oを一致させずに重ね合わせてもよい。
11a…絶縁基板
11c…封止枠
11e…LEDチップ(発光素子チップ)
11f,11g…外部電極
12,52,66…保持接触端子
12a,52a,66a…凸部
13,72…放熱体
14…保持基板(保持部材)
51…取付基板(保持部材)
74…取付基板(保持部材)
16…筺体
Claims (5)
- 矩形状の基板と、
前記基板上に搭載された複数個の発光素子チップと、
前記発光素子チップを封止する透明な封止体と、
前記基板上の対角部分に配置形成され、前記発光素子チップに接続された外部電極と、
前記基板を保持する保持部材と、
前記基板の角を共有する二辺にそれぞれ交差し、両端部が前記保持部材に接続固定された保持接触端子と、
前記保持接触端子から下向きに突出し、前記外部電極に接触して電気的に接続される凸部と
を備えた発光モジュールであって、
前記保持接触端子における前記基板上から最も高い部分が、前記封止体における前記基板上から最も高い部分よりも低く形成された発光モジュール。 - 請求項1に記載の発光モジュールにおいて、
前記基板上にて前記複数個の発光素子チップを取り囲むように形成された封止枠を備え、
前記封止体は前記封止枠の内側に充填されて前記発光素子チップを封止し、
前記保持接触端子における前記基板上から最も高い部分が、前記封止枠における前記基板上から最も高い部分よりも低く形成された発光モジュール。 - 請求項1または請求項2に記載の発光モジュールにおいて、
前記保持接触端子の弾性力により、前記保持接触端子の前記凸部が前記外部電極に向けて押圧される発光モジュール。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の発光モジュールにおいて、
前記基板における前記発光素子チップが搭載されている面の反対面に面接触する放熱体を備えた発光モジュール。 - 請求項4に記載の発光モジュールにおいて、
前記放熱体における前記基板と接触する面の反対面に面接触する筺体を備え、
前記保持部材は前記筺体上に取付固定され、
前記放熱体および前記基板が前記筺体と前記保持接触端子との間で挟持された発光モジュール。
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