JP6850437B2 - Light emitting device - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置に関する。 The present disclosure relates to a light emitting device.
光源として例えばLED(Light Emitting Diode)を含む発光装置を使った照明機器において、発光装置から出た光の配光を制御する場合には、発光装置とは別に設けたレンズ(2次レンズ)、リフレクタ、プリズムシートなどが用いられている。 In a lighting device that uses a light emitting device including, for example, an LED (Light Emitting Diode) as a light source, when controlling the light distribution of the light emitted from the light emitting device, a lens (secondary lens) provided separately from the light emitting device, Reflectors, prism sheets, etc. are used.
本開示は、発光装置自体の構造で配光制御された発光装置を提供する。 The present disclosure provides a light emitting device whose light distribution is controlled by the structure of the light emitting device itself.
本開示の一態様によれば、発光装置は、発光面を有する発光素子と、前記発光面上に配置され、互いに分離した複数の透光性の突起部と、を備えている。前記突起部は、前記発光面側に設けられ、前記発光面に対して垂直な側面を有する柱状の導光部と、前記導光部上に設けられた配光制御部とを有する。前記配光制御部は、前記導光部の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有し、前記中心軸について非対称性である。
According to one aspect of the present disclosure, the light emitting device includes a light emitting element having a light emitting surface and a plurality of translucent protrusions arranged on the light emitting surface and separated from each other. The protrusion has a columnar light guide portion provided on the light emitting surface side and having a side surface perpendicular to the light emitting surface, and a light distribution control unit provided on the light emitting surface. The light distribution control unit has an inclined surface inclined with respect to the central axis of the light guide unit, and is asymmetric with respect to the central axis.
本開示によれば、発光装置自体の構造で配光制御された発光装置を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a light emitting device whose light distribution is controlled by the structure of the light emitting device itself.
以下、図面を参照し、実施形態について説明する。なお、各図面中、同じ要素には同じ符号を付している。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same elements are designated by the same reference numerals.
図1は、本開示の実施形態の発光装置1の上面図である。
図2は、本開示の実施形態の発光装置1における基板11および発光素子10の一部破断斜視図である。
FIG. 1 is a top view of the light emitting device 1 according to the embodiment of the present disclosure.
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of the
発光装置1は、基板11と、発光素子10と、配光制御部材20とを有する。図2に示すように、基板11上に発光素子10が配置されている。発光素子10上に、図1に示す配光制御部材20が配置されている。
The light emitting device 1 includes a
発光素子10は、基板11上に配置されたチップ13と、チップ13上に配置された蛍光体層14とを有する。
The
チップ13は、発光層を含む半導体積層部と、電極を有する。1つまたは複数のチップ13が基板11上に配置されている。図2に示す例では、4つのチップ13が基板11上に配置されている。基板11上には樹脂部材12も配置されている。樹脂部材12は、チップ13の周囲に配置され、チップ13の側面を覆っている。
The
蛍光体層14は、チップ13の上面上および樹脂部材12の上面上に配置されている。蛍光体層14の上面が発光素子10の発光面15となる。または、発光素子10は蛍光体を含まない透光層を含んでいてもよい。あるいは、発光素子10は、チップ13の上に別の部材を含まなくてもよく、その場合チップ13の上面が発光素子10の上面となる。
The
蛍光体層14は、母材と、母材に分散された蛍光体とを有する。蛍光体層14の母材の材料として、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを用いることができる。蛍光体は、チップ13が発する光によって励起され、チップ13が発する光の波長とは異なる波長の光を発する。
The
チップ13の半導体積層部は、例えば、InxAlyGa1−x−yN(0≦x、0≦y、X+Y≦1)を含み、青色系の光を発光することができる。青色系の光を発光するチップ13に対して、例えば黄色系の発光をする蛍光体を含む蛍光体層14を組み合わせることができる。または、青色系の光を発光するチップ13に対して、緑色系の発光をする蛍光体および赤色系の発光をする蛍光体を含む蛍光体層14を組み合わせることができる。
The semiconductor laminated portion of the
樹脂部材12は、発光素子10が発する光(チップ13が発する光および蛍光体が発する光)に対して反射性または遮光性を有する。樹脂部材12は、例えば、母材と、母材に分散された反射材または遮光材とを有する。母材は、蛍光体層14の母材と同じものを用いることができる。反射材は、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。
The
発光素子10の発光面15(蛍光体層14の上面)上に、図1に示す配光制御部材20が配置されている。配光制御部材20は、発光面15の面内に収まる領域に配置されている。
The light
図3は、配光制御部材20の模式断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the light
配光制御部材20は、発光素子10が発する光(チップ13が発する光および蛍光体が発する光)に対して透光性を有する。配光制御部材20は、例えばガラス材料を用いることができる。または、配光制御部材20は、樹脂材料から形成されていてもよい。
The light
配光制御部材20は、ベース部25と、ベース部25上に設けられた複数の突起部21とを有する。さらに、突起部21は、導光部22と配光制御部23とを有する。ベース部25、導光部22、および配光制御部23は、同じ材料で一体に設けられている。
The light
ベース部25は、突起部21と発光面15との間に配置され、発光面15の面内に連続して広がっている。ベース部25は、複数の突起部21を一体に支持している。ベース部25は、発光面15(蛍光体層14の上面)に接している。または、ベース部25は、発光素子10が発する光に対して透光性を有する膜等を介して、発光面15上に配置されている。
The
導光部22は、配光制御部23とベース部25との間に設けられ、配光制御部23よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
複数の突起部21は互いに分離しており、隣り合う突起部21同士の間には空気が介在している。複数の突起部21が、図1に示すように、発光面15の全領域にわたって均等配置されている。
The plurality of
導光部22は、発光面15に対して垂直な側面22bを備える柱状とすることができる。配光制御部23は、導光部22上に導光部22と一体に設けられている。配光制御部23は、図3に示す断面視において例えば三角形状の断面とすることができる。すなわち、配光制御部23は、発光面15に対して傾斜した傾斜面23aを備える形状とすることができる。
The
図4は、突起部21の斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view of the
図4に示すように、導光部22は、例えば円形の底面22aを備える円柱状とすることができる。導光部22の底面22aに対する導光部22の側面22bの角度θは90°とすることができる。突起部21の形成を容易にする点からは、導光部22の底面22aに対する側面22bの角度θは90°以下が好ましい。
As shown in FIG. 4, the
配光制御部23は、導光部22の直径と同じ直径の円柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部23は、導光部22の中心軸Cに対して傾斜した傾斜面23aと、導光部22の側面22bに対して同一面上で連続した側面23bとを有する。導光部22の中心軸Cは、導光部22の底面22aの中心を通り、底面22aに垂直な仮想的な軸である。
The light
配光制御部23は、導光部22の中心軸Cについて非対称性である。導光部22の中心軸Cは配光制御部23の傾斜面23aを通り、中心軸C上に配光制御部23の頂点およびエッジが位置しない。
The light
傾斜面23aは平面である。または、傾斜面23aは曲面であってもよい。平面の傾斜面23aは、曲面の傾斜面23aよりも、突起部21の形成を容易にする。
The
配光制御部23の傾斜面23aおよび側面23bは空気に接し、導光部22の側面22bも空気に接している。
The
発光素子10の発光面15から出射した光は配光制御部材20に入射する。配光制御部材20に入射した光は、ベース部25内および導光部22内を進んで、配光制御部23の傾斜面23aと空気との界面で反射される。配光制御部23は、空気よりも屈折率が大きい例えばガラス材料を用いることができ、ある一定の入射角(臨界角)以上で傾斜面23aに入射した光を全反射することができる。
The light emitted from the
発光面15から上方に出射された光は、傾斜面23aで反射されることで、特定の方向(発光面15に対して傾斜した方向または発光面15に平行な方向)に屈折される。傾斜面23aで反射された光は、配光制御部23の側面23bから、発光装置1の外部に出射される。これにより、発光装置1から出射される光を、特定方向への光の強度が相対的に高く、その特定方向以外の方向への光の強度が相対的に低い配光となるように制御することができる。
The light emitted upward from the
実施形態によれば、発光装置1自体で配光制御されている。そのため、発光装置1とは別に備えられる2次レンズ、リフレクタ、プリズムなどを小型化すること、それらの部品数を削減することが可能になる。また、用途によっては、2次レンズ、リフレクタ、プリズムを不要にすることも可能である。したがって、そのような発光装置1を搭載した照明機器の小型化、構成の簡略化、部品数の削減が可能になる。 According to the embodiment, the light distribution is controlled by the light emitting device 1 itself. Therefore, it is possible to reduce the size of the secondary lens, reflector, prism, etc. provided separately from the light emitting device 1 and reduce the number of parts thereof. Further, depending on the application, it is possible to eliminate the need for a secondary lens, a reflector, and a prism. Therefore, the lighting equipment equipped with such a light emitting device 1 can be miniaturized, the configuration can be simplified, and the number of parts can be reduced.
導光部22の側面22bも空気に接しており、導光部22の側面22bと空気との界面でも光を全反射させることができる。これにより、発光面15からランダムな方向に出射した光を導光部22の側面22bで反射させつつ傾斜面23aに向かわせることができる。そのため、複数の突起部21の発光面15と傾斜面23aとの間の距離が短い場合でも、各突起部21の傾斜面23aに入射する光の入射角のばらつきを小さくすることができる。これにより、発光装置1から出射される光の配光のばらつきを小さくすることができる。
The
傾斜面23aと空気との界面、および導光部22の側面22bと空気との界面で全反射させやすくするために、突起部21の材料は、屈折率が高いガラス材料が好ましい。
The material of the
また、図3に示すように、複数の傾斜面23aの発光面15に対する傾斜角度は同じ角度に揃えられ、複数の傾斜面23aの法線は互いに平行である。これにより、発光装置1から出射される光の配光のばらつきを小さくする。
Further, as shown in FIG. 3, the inclination angles of the plurality of
または、発光面15上における第1領域に配置された複数の傾斜面23aは、発光面15に対して第1角度で傾斜し、発光面15上における第2領域に配置された複数の傾斜面23aは、発光面15に対して第1角度とは異なる第2角度で傾斜する構成にしてもよい。
Alternatively, the plurality of
図5〜図12は、突起部の他の例を示す斜視図である。図5〜図12に示す突起部は、前述した突起部21に置き換えて、本実施形態の発光装置1に適用することができる。
5 to 12 are perspective views showing another example of the protrusion. The protrusions shown in FIGS. 5 to 12 can be applied to the light emitting device 1 of the present embodiment by replacing the
図5に示す突起部31は、導光部32と、導光部32と一体に導光部32上に設けられた配光制御部33とを有する。導光部32は、配光制御部33よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部32は、例えば四角形の底面32aを備える四角柱状とすることができる。導光部32の底面32aに対する導光部32の側面32bの角度は、例えば90°とすることができる。
The
配光制御部33は、導光部32と同じ平面サイズの四角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部33は、導光部32の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面33aと、導光部32の側面32bに対して同一面上で連続した側面33bとを有する。傾斜面33aは平面である。または、傾斜面33aは曲面であってもよい。
The light
配光制御部33は、導光部32の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部32の底面32aの中心を通り、底面32aに垂直な仮想的な軸である。導光部32の中心軸Cは配光制御部33の傾斜面33aを通り、中心軸C上に配光制御部33の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図6に示す突起部41は、導光部42と、導光部42と一体に導光部42上に設けられた配光制御部43とを有する。導光部42は、配光制御部43よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部42は、例えば三角形の底面42aを備える三角柱状とすることができる。導光部42の底面42aに対する導光部42の側面42bの角度は90°とすることができる。
The
配光制御部43は、導光部42と同じ平面サイズの三角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部43は、導光部42の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面43aと、導光部42の側面42bに対して同一面上で連続した側面43bとを有する。傾斜面43aは平面である。または、傾斜面43aは曲面であってもよい。
The light
配光制御部43は、導光部42の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部42の底面42aの中心を通り、底面42aに垂直な仮想的な軸である。導光部42の中心軸Cは配光制御部43の傾斜面43aを通り、中心軸C上に配光制御部43の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図7に示す突起部51は、導光部52と、導光部52と一体に導光部52上に設けられた配光制御部53とを有する。導光部52は、配光制御部53よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部52は、多角形(例えば六角形)の底面52aを備える六角柱状とすることができる。導光部52の底面52aに対する導光部52の側面52bの角度は90°とすることができる。
The
配光制御部53は、導光部52と同じ平面サイズの六角柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部53は、導光部52の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面53aと、導光部52の側面52bに対して同一面上で連続した側面53bとを有する。傾斜面53aは平面である。または、傾斜面53aは曲面であってもよい。
The light
配光制御部53は、導光部52の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部52の底面52aの中心を通り、底面52aに垂直な仮想的な軸である。導光部52の中心軸Cは配光制御部53の傾斜面53aを通り、中心軸C上に配光制御部53の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図8に示す突起部61は、導光部62と、導光部62と一体に導光部62上に設けられた配光制御部63とを有する。導光部62は、配光制御部63よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部62は、円形の底面62aを備える円柱状とすることができる。導光部62の底面62aに対する導光部62の側面62bの角度は90°とすることができる。
The
配光制御部63は、導光部62と同じ直径の底面を備える円錐台形状とすることができる。配光制御部63の円形状の上面63bの中心は、導光部62の底面62aの中心に対してずれている。配光制御部63は、導光部62の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面63aを有する。傾斜面63aは曲面である。
The light
配光制御部63は、導光部62の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部62の底面62aの中心を通り、底面62aに垂直な仮想的な軸である。導光部62の中心軸Cは配光制御部63の傾斜面63aを通り、中心軸C上に配光制御部63の上面63bが位置しない。
The light
図9に示す突起部71は、導光部72と、導光部72と一体に導光部72上に設けられた配光制御部73とを有する。導光部72は、配光制御部73よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部72は、例えば円形の底面72aを備える円錐台形状とすることができる。導光部72の底面72aに対する導光部72の側面72bの角度は90°よりも小さい。
The
配光制御部73は、導光部72に連続する円錐の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部73は、導光部72の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面73aと、導光部72の側面72bに対して同一面上で連続した側面73bとを有する。傾斜面73aは平面である。または、傾斜面73aは曲面であってもよい。
The light
配光制御部73は、導光部72の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部72の底面72aの中心を通り、底面72aに垂直な仮想的な軸である。導光部72の中心軸Cは配光制御部73の傾斜面73aを通り、中心軸C上に配光制御部73の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図10に示す突起部81は、導光部82と、導光部82と一体に導光部82上に設けられた配光制御部83とを有する。導光部82は、配光制御部83よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部82は、例えば円形の底面82aを備える円柱状とすることができる。導光部82の底面82aに対する導光部82の側面82bの角度は90°である。
The
配光制御部83は、導光部82と同じ直径の円柱における複数箇所(例えば2箇所)の部分を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部83は、導光部82の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した2つの傾斜面83a、83bを有する。傾斜面83a、83bは平面である。または、傾斜面83a、83bは曲面であってもよい。
The light
配光制御部83は、導光部82の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部82の底面82aの中心を通り、底面82aに垂直な仮想的な軸である。導光部82の中心軸Cは配光制御部83の傾斜面83aを通り、中心軸C上に配光制御部83の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図11に示す突起部91は、導光部92と、導光部92と一体に導光部92上に設けられた配光制御部93とを有する。導光部92は、配光制御部93よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部92は、例えば円形の底面92aを備える円柱状とすることができる。導光部92の底面92aに対する導光部92の側面92bの角度は90°である。
The
配光制御部93は、導光部92と同じ直径の円柱における複数箇所(例えば3箇所)の部分を斜めにカットした形状を有する。配光制御部93は、導光部92の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した3つの傾斜面93a、93b、93cを有する。傾斜面93a、93b、93cは平面である。または、傾斜面93a、93b、93cは曲面であってもよい。
The light
配光制御部93は、導光部92の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部92の底面92aの中心を通り、底面92aに垂直な仮想的な軸である。導光部92の中心軸Cは配光制御部93の傾斜面93aを通り、中心軸C上に配光制御部93の頂点およびエッジが位置しない。
The light
図12に示す突起部101は、導光部102と、導光部102と一体に導光部102上に設けられた配光制御部103とを有する。導光部102は、配光制御部103よりも発光面15に近い側に設けられている。
The
導光部102は、例えば円形の底面102aを備える円柱状とすることができる。導光部102の底面102aに対する導光部102の側面102bの角度は90°である。
The
配光制御部103は、導光部102と同じ直径の円柱の一部を斜めにカットしたような形状とすることができる。配光制御部103は、導光部102の中心軸Cおよび発光面15に対して傾斜した傾斜面103aと、発光面15に平行な上面103bと、導光部102の側面102bに対して同一面上で連続した側面103cとを有する。傾斜面103aは平面である。または、傾斜面103aは曲面であってもよい。
The light
配光制御部103は、導光部102の中心軸Cについて非対称性である。中心軸Cは、導光部102の底面102aの中心を通り、底面102aに垂直な仮想的な軸である。導光部102の中心軸Cは配光制御部103の傾斜面103aを通り、中心軸C上に配光制御部103の上面103b、頂点、およびエッジが位置しない。
The light
以上、具体例を参照しつつ、本開示の実施形態について説明した。しかし、本開示は、これらの具体例に限定されるものではない。本開示の上述した実施形態を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての形態も、本開示の要旨を包含する限り、本開示の範囲に属する。他、本開示の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本開示の範囲に属するものと了解される。 The embodiments of the present disclosure have been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. All embodiments that can be implemented by those skilled in the art with appropriate design changes based on the above-described embodiments of the present disclosure also belong to the scope of the present disclosure as long as the gist of the present disclosure is included. In addition, within the scope of the idea of the present disclosure, those skilled in the art can come up with various modification examples and modification examples, and it is understood that these modification examples and modification examples also belong to the scope of the present disclosure. ..
1…発光装置、10…発光素子、11…基板、12…樹脂部材、13…チップ、14…蛍光体層、15…発光面、20…配光制御部材、21…突起部、22…導光部、23…配光制御部、23a…傾斜面 1 ... light emitting device, 10 ... light emitting element, 11 ... substrate, 12 ... resin member, 13 ... chip, 14 ... phosphor layer, 15 ... light emitting surface, 20 ... light distribution control member, 21 ... protrusion, 22 ... light guide Unit, 23 ... Light distribution control unit, 23a ... Inclined surface
Claims (7)
前記発光面上に配置され、互いに分離した複数の透光性の突起部と、
を備え、
前記突起部は、前記発光面側に設けられ、前記発光面に対して垂直な側面を有する柱状の導光部と、前記導光部上に設けられた配光制御部とを有し、
前記配光制御部は、前記導光部の中心軸に対して傾斜した傾斜面を有し、前記中心軸について非対称性である発光装置。 A light emitting element having a light emitting surface and
A plurality of translucent protrusions arranged on the light emitting surface and separated from each other,
With
The protrusion has a columnar light guide portion provided on the light emitting surface side and having a side surface perpendicular to the light emitting surface, and a light distribution control unit provided on the light guide portion.
The light distribution control unit is a light emitting device having an inclined surface inclined with respect to the central axis of the light guide unit and being asymmetric with respect to the central axis.
前記発光面は、前記蛍光体層の上面である請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光装置。 The light emitting device includes a phosphor layer and contains a phosphor layer.
The light emitting device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the light emitting surface is an upper surface of the phosphor layer.
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