JP6212510B2 - 発光構造体 - Google Patents
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Description
上記導電部に電気的に接合された発光素子と、
上記耐熱性フィルムに当接された放熱部材と、
上記発光素子の光放射側に設けられた第1光学シート及び第2光学シートと、
を備え
上記第1光学シートは、光透過性材料と、上記発光素子の放射光で励起されて蛍光を発する蛍光材料とからなり、
上記第2光学シートは、光透過性材料からなるシート状の基材と、該基材の少なくともいずれか一方の面に、該基材と上記発光素子の光軸との交点を中心として同心円状に形成された光透過性材料からなる複数の構造体とからなり、
上記複数の構造体はそれぞれ、上記光軸を含む平面による断面の形状が矩形状となっているとともに、上記厚さ方向における高さが互いに同一となっており、
上記第2光学シートは、上記第2光学シートに入射した光を上記基材と上記発光素子の光軸との交点から径方向外側に広がるように放射することを特徴とする発光構造体にある。
m番目の輪帯半径rm(μm)=(m2λ0 2+2mλ0f)1/2 …(1)
(mは1以上の任意の整数を表し、fは任意の焦点距離(μm)を表し、λ0は任意の光源波長(μm)を表す。)
この場合には、第2光学シートに入射した光を、上記交点を中心に確実に広角に広がるように放射することができる。その結果、上記発光構造体における放射光の配光角をより大きくすることができるため、一層広範囲に広がる均一な面状光を呈することができる。
容易となり、均一な発光色を有する光を放射させることができる。
実施例に係る発光構造体1につき、図1〜図9を用いて説明する。
本例の発光構造体1は、図1に示すように、耐熱性フィルム2、発光素子3、放熱部材4、第1光学シート5、第2光学シート6を備えている。
耐熱性フィルム2の表面に導電部20が形成されている。
発光素子3は導電部20に電気的に接合されている。
放熱部材4は、耐熱性フィルム2に当接されている。
第1光学シート5及び第2光学シート6は、発光素子3の光放射側に設けられている。
そして、第1光学シート5は、光透過性材料と、発光素子2の放射光で励起されて蛍光を発する蛍光材料とからなる。
第2光学シート6は、図2(a)及び図2(b)に示すように、光透過性材料からなるシート状の基材61と、基材61の少なくともいずれか一方の面に、基材61と発光素子3の光軸3aとの交点611を中心として同心円状に形成された光透過性材料からなる複数の構造体62とからなる。
図2(b)に示すように、複数の構造体62はそれぞれ、光軸3aを含む平面による断面の形状が矩形状となっているとともに、厚さ方向Zにおける高さTが互いに同一となっている。
図1に示すように、発光素子3が実装された耐熱性フィルム2は、粘着シート7を介して放熱部材4に接合されている。耐熱性フィルム2における放熱部材4と反対側の面には、導電性材料である銅箔からなる導電部20が形成されている。耐熱性フィルム2は、本例では、PI製のフィルムである。耐熱性フィルム2として、PI、PEN、PPS、PSF、PES、PEI、PEEK、耐熱ウレタン、及び液晶ポリマー等の有機材料からなるフィルムや、AlN(アルミナイトライド)製基板、Al2O3(アルミナ)基板等の無機材料基板を採用することができる。
m番目の輪帯半径(μm):r(m)=(m2λ0 2+2mλ0f)1/2 …(1)
(mは1以上の任意の整数を表し、fは任意の数で焦点距離(μm)を表し、λ0は任意の数で光源波長(μm)を表す。)
なお、m=1のとき、0番目の仮想同心円Vr(0)は仮想同心円Vr(m)の中心であるものとする。
高さ(μm):h=λ0/(n−1)…(2)
(nは構造体を形成している物質のλ0に対する屈折率を表す。)
1)m番目の構造体62の群62(m)の幅(すなわち輪帯領域Vmの幅)(μm):
dm=r(m)−r(m−1)
2)m番目の構造体62の群62(m)の幅を任意の数に分割した幅(μm):
gm=dm/xm
(xmはm番目の構造体62の群62(m)において、1以上の任意の整数を表す。)
3)m番目の構造体62の群62(m)におけるi番目の高さ(μm):
Tm(i)={T/(xm−1)}・(i−1)
(iは1〜xmの整数を表す。Tは構造体62の高さであり、0.4μm≦T≦1.2μmである。)
4)m番目の構造体62の群62(m)に存在するi番目の構造体62のデューティー比:
tm(i)=1−Tm(i)/T
5)m番目の構造体62の群62(m)に存在するi番目の構造体62の幅:
tm(i)・gm
(mは1以上の任意の整数を表し、fは任意の数で焦点距離(μm)を表し、λ0は任意の数で光源波長(μm)を表す。)
上記の条件を当てはめて、例えば、m番目の構造体62の群62(m)の幅dmを、4つに分割したときの幅gmは、gm=dm/4である。このときの高さTm(i)は、上記3)より、Tm(i)={T/(xm−1)}・(i−1)であるため、
Tm(1)=0
Tm(2)=T/3
Tm(3)=2T/3
Tm(4)=T
となり、中心に向かう構造体(J、K、L、M)の群の高さは、中心に向かうにつれて次第に小さくなり、構造体Mの高さは0である。
tm(1)=1
tm(2)=2/3
tm(3)=1/3
tm(4)=0
となる。
これにより、図7(c)に示したように、構造体62(O,P,Q,R)の各幅は、上記5)より、tm(i)・gmで示されるので、t1、t2、t3と中心に向かうほど狭くなり、t4は幅0である。
したがって、図2に示すように、各輪帯領域V1、V2、…、Vmにおいて、構造体62は、径方向外側に位置する構造体62ほど、径方向の幅tm(図7参照)が大きくなっている。また、各輪帯領域V1、V2、…、Vm自体は、径方向外側に位置するものほど、輪帯領域(ずなわち、構造体62の群62(m))の幅が小さくなっている。
そして、構造体62は、凹型レンズ10の凸部16a、16b、…16mと同様に、図2に示すように、交点611を中心とし、上記式(1)を満たす輪帯半径rmを半径とする複数の仮想同心円Vr(m)が規定され、構造体62は、中心側からm番目の仮想同心円Vr(m)とm−1番目の仮想同心円Vr(m)とによって囲まれたm番目の輪帯領域Vmに少なくとも一つ形成されている。
以上のようにして、発光構造体1が製造される。
本例の発光構造体1によれば、発光素子3から放射された光301は、発光素子3の光放射側に設けられた第1光学シート5に入射される。発光素子3の放射光301が第1光学シート5に含まれる蛍光材料を励起して、蛍光302が生じる。そして、放射光301と蛍光302とが混合した光303が、第2光学シート6に入射される。第2光学シート6の基材61には、フレネル型の凹型レンズ10に基づいて、発光素子3の光軸3aとの交点611を中心とする同心円状の構造体62が複数形成されている。これによって、第2光学シート6への入射光は、回折現象により、当該中心から径方向外側に広角に広がるように第2光学シート6から放射されることとなる。その結果、本例の発光構造体1における放射光304の配光角を大きくすることができるため、広範囲に広がる均一な面発光が得られやすくなる。
2 耐熱性フィルム
3 発光素子
4 放熱部材
5 第1光学シート
6 第2光学シート
61 基材
62 構造体
Claims (7)
- 表面に導電部が形成された耐熱性フィルムと、
上記導電部に電気的に接合された発光素子と、
上記耐熱性フィルムに当接された放熱部材と、
上記発光素子の光放射側に設けられた第1光学シート及び第2光学シートと、
を備え
上記第1光学シートは、光透過性材料と、上記発光素子の放射光で励起されて蛍光を発する蛍光材料とからなり、
上記第2光学シートは、光透過性材料からなるシート状の基材と、該基材の少なくともいずれか一方の面に、該基材と上記発光素子の光軸との交点を中心として同心円状に形成された光透過性材料からなる複数の構造体とからなり、
上記複数の構造体はそれぞれ、上記光軸を含む平面による断面の形状が矩形状となっているとともに、上記厚さ方向における高さが互いに同一となっており、
上記第2光学シートは、上記第2光学シートに入射した光を上記基材と上記発光素子の光軸との交点から径方向外側に広がるように放射することを特徴とする発光構造体。 - 上記基材には、上記交点を中心とし、下記式(1)を満たす輪帯半径rmを半径とする複数の仮想同心円が規定され、上記構造体は、中心側からm番目の上記仮想同心円とm−1番目の上記仮想同心円とで囲まれたm番目の輪帯領域に、少なくとも一つ形成されていることを特徴とする請求項1に記載の発光構造体。
m番目の輪帯半径rm(μm)=(m2λ0 2+2mλ0f)1/2 …(1)
(mは1以上の任意の整数を表し、fは任意の焦点距離(μm)を表し、λ0は任意の光源波長(μm)を表す。) - 上記構造体が複数形成されている上記輪帯領域において、径方向外側に位置する上記構造体ほど、径方向の幅が大きくなっていることを特徴とする請求項2に記載の発光構造体。
- 上記輪帯領域は複数備えられ、該複数の輪帯領域は径方向外側に位置するものほど、該輪帯領域の径方向の幅が小さくなっていることを特徴とする請求項2又は3に記載の発光構造体。
- 上記耐熱性フィルムは、PI、PEN、PPS、PSF、PES、PEI、PEEK、耐熱ウレタン、液晶ポリマー、AlN、Al2NO3、SiO2、Al、Cu及びSUSの少なくとも一つからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の発光構造体。
- 上記発光素子は、青色発光ダイオードであって、上記蛍光材料は上記青色発光ダイオードと放射光により励起されて、黄色の蛍光を発するとともに、該蛍光と上記発光素子の放射光とにより白色光を生成することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の発光構造体。
- 上記蛍光材料は上記第1光学シートの少なくとも一方の主面に塗布されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の発光構造体。
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