TWI499095B - A light emitting device, a lighting device, and a display device - Google Patents

A light emitting device, a lighting device, and a display device Download PDF

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TWI499095B TW102119012A TW102119012A TWI499095B TW I499095 B TWI499095 B TW I499095B TW 102119012 A TW102119012 A TW 102119012A TW 102119012 A TW102119012 A TW 102119012A TW I499095 B TWI499095 B TW I499095B
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Description

發光裝置、照明裝置及顯示裝置用背光
本發明係關於例如具有如LED(Light Emitting Diode：發光二極體)之發光元件之發光裝置，及具備該發光裝置之照明裝置及顯示用背光者。
先前，作為具備LED之發光裝置，例如有揭示於專利文獻1者。該發光裝置中，於埋入有LED之成型體(反射件)上，形成從該成型體之底面向上方擴大之第1反射面，及與該第1反射面連結，進而向上方擴大之第2反射面，並以樹脂密封LED周圍。第2反射面之傾斜角以大於0°，小於樹脂與空氣層之界面之臨界角之方式設定。藉由如此設定第2反射面之傾斜角，在上述界面全反射後在第2反射面全反射，增大再次入射於上述界面之光中可擷取至外部之光，謀求取光效率之提高。
但專利文獻1之構成中，成型體之第1反射面(內壁)位於LED之側向附近，從LED出射之光直接(以短距離)入射於內壁，因此有內壁變色、封裝體之壽命降低之虞。尤其作為LED，使用高亮度藍色LED，以高反射率白色樹脂構成成型體之情形中，白色樹脂之黃化進展，封裝體之光輸出明顯降低，封裝體之壽命明顯降低。
因此，專利文獻2之發光裝置中，彎曲金屬導線架形成凹部，以反射件包圍其周圍，且於凹部底面配置LED，以透明樹脂密封。該構成中，從LED出射之光在凹部側面反射，從而可減少直接入射於反射件內壁之光的光量，因此可緩和內壁之變色，延長封裝體之壽命。
又，專利文獻2中亦揭示有在互相分離配置之複數個金屬導線架 之一者上配置LED，將LED之極性不同之電極分別經由接線與不同金屬導線架電性連接之構成中，使葉片部一體化於各金屬導線架上之發光裝置。葉片部以與底部傾斜之方式設於各金屬導線架底部兩側，構成反射面。在葉片部反射來自配置於金屬導線架底部之LED之光之構成中，亦可減少直接入射於反射件內壁之光的光量，緩和內壁變色。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本專利特開2010-62427號公報(參照請求項1、段落[0018]、[0019]、圖1、圖2等)
〔專利文獻2〕日本專利特開2008-53726號公報(參照段落[0009]、[0026]、[0037]、圖5、圖8等)
但專利文獻2中，對於設於LED側向之反射面之傾斜角的範圍未作任何規定。因此，根據上述反射面之傾斜角不同，從LED向側向出射之光經由上述反射面入射於密封LED之樹脂與空氣層之界面時，於此反射之光之比率增大，有無法將入射於界面之光高效擷取至外部之情形。
又，專利文獻1之發光裝置中，第2反射面之傾斜角之範圍過廣，未必可充分提高取光效率。例如若第2反射面之傾斜角接近0°，入射於樹脂與空氣層之界面之光之入射角越接近90°，在上述界面全反射，在第2反射面反射後，再次入射於上述界面之光越容易在此全反射，取光效率下降。
本發明係用以解決上述問題而完成者，其目的係提供一種可抑制封裝體內壁之變色，且充分提高發光元件發出之光向外部之擷取效率之發光裝置、具備該發光裝置之照明裝置及顯示裝置用背光。
本發明之一側面之發光裝置係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極與各不相同之金屬導線架電性連接之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前述發光元件者，前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內，前述反射件位於前述金屬導線架之前述凹部外側，具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面，前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面，設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面，設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，同時滿足以下條件式(1)及(2)，即：45°-θc/2<θs1<θc…(1)
35°≦θs2≦55°…(2)。
本發明之另一側面之照明裝置係藉由前述發光裝置照明照明對象之構成。
本發明之進而其他側面之顯示裝置用背光係具備前述發光裝置、與在內部導光來自前述發光裝置之光以照明液晶面板之導光板之構成。
根據本發明，藉由將發光元件配置於金屬導線架之凹部內，從而抑制反射件內壁之變色，謀求裝置之長壽命化，且滿足條件式(1)及(2)，從而可充分提高向外部之取光效率。
1‧‧‧LED模組(發光裝置)
2‧‧‧金屬導線架
3‧‧‧LED晶片(發光元件)
3'‧‧‧螢光體
4‧‧‧反射件
4a‧‧‧樹脂反射面
4a1 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a2 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a3 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a4 ‧‧‧樹脂傾斜面
4b‧‧‧開口部
5‧‧‧透光性樹脂
6‧‧‧金屬線
21‧‧‧金屬導線架
21a‧‧‧金屬反射面
21a1 ‧‧‧金屬反射面
21a2 ‧‧‧金屬反射面
21a3 ‧‧‧金屬反射面
21a4 ‧‧‧金屬反射面
21m‧‧‧底面
21p‧‧‧凹部
23p‧‧‧凹部
22‧‧‧金屬導線架
23‧‧‧金屬導線架
31‧‧‧LED晶片(發光元件)
31a‧‧‧第1電極
31b‧‧‧第2電極
32‧‧‧LED晶片(發光元件)
32a‧‧‧第1電極
32b‧‧‧第2電極
41‧‧‧陡傾斜面
42‧‧‧樹脂傾斜面
100‧‧‧照明裝置
101‧‧‧光源
101a‧‧‧LED封裝體
101b‧‧‧基板
102‧‧‧殼體
102a‧‧‧插座結合部
102b‧‧‧本體部
210‧‧‧背光
211‧‧‧LED封裝體
212‧‧‧安裝基板
213‧‧‧導光板
220‧‧‧液晶面板
231‧‧‧裝置框體
232‧‧‧光學片
233‧‧‧框架部
234‧‧‧反射片
B‧‧‧界面
圖1A係作為本發明之實施形態之發光裝置之LED封裝體之俯視圖。
圖1B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖1C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖2係顯示反射來自LED晶片之光的反射件之形狀之一例之說明圖。
圖3係顯示上述反射件之形狀之其他例之說明圖。
圖4係模式化顯示圖3之反射件之外觀之立體圖。
圖5係顯示上述反射件之形狀之進而其他例，且模式化顯示使用上述反射件之情形的光之行進情況之說明圖。
圖6係將圖5之反射件放大顯示之說明圖。
圖7係顯示從LED晶片以特定角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。
圖8係顯示從LED晶片以與上述不同之角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。
圖9係顯示從LED晶片以與上述進而不同之角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。
圖10係顯示藉由從藍色LED之頂面之發光之配光圖案之說明圖。
圖11係顯示藉由螢光體之發光之配光圖案之說明圖。
圖12係顯示受樹脂密封之光源之配光圖案之說明圖。
圖13係顯示可從密封樹脂向大氣中直接逸出之光之比率之圖。
圖14係顯示從LED晶片出射，以特定角度範圍入射於透光性樹脂與空氣層之界面之光的行進情況之說明圖。
圖15係顯示從LED晶片出射，以與上述不同之角度範圍入射於上述界面之光的行進情況之說明圖。
圖16係顯示以上述特定角度入射於上述界面之光在此全反射，經由反射件擷取至外部之情形之光的行進情況之說明圖。
圖17係顯示上述反射件之樹脂反射面之傾斜角與臨界角相等之情形中，以上述特定角度範圍入射於上述界面之光行進的情況之說明圖。
圖18係顯示上述反射件之樹脂反射面之傾斜角大於臨界角之情形中，以上述特定角度範圍入射於上述界面之光行進的情況之說明圖。
圖19係顯示入射於上述界面之光在此全反射，在反射件之反射面反射後，再入射於界面時之光的行進情況之說明圖。
圖20係顯示上述反射件之樹脂反射面之傾斜角充分小於臨界角之情形之光的行進情況之說明圖。
圖21係顯示透光性樹脂之折射率與滿足條件式(1)之上述傾斜角之關係之圖。
圖22係顯示上述LED封裝體中，從LED晶片向側向出射之光的行進情況之說明圖。
圖23係將圖22之LED封裝體之一部分放大顯示之說明圖。
圖24係顯示自LED晶片之側面射出之光從垂直於上述側面之軸傾斜行進之情況之說明圖。
圖25係顯示自LED晶片之側面射出之光於金屬反射面對上側(界面側)正反射之情形之情況之說明圖。
圖26係顯示自LED晶片之側面射出之光於金屬反射面向下側正反射之情形之情況之說明圖。
圖27係顯示從LED晶片之側面朝下傾斜20°出射之光的行進情況之說明圖。
圖28係顯示從LED晶片之側面朝上傾斜20°出射之光的行進情況 之說明圖。
圖29係上述LED封裝體之簡易剖面圖。
圖30A係顯示上述LED封裝體之其他構成之俯視圖。
圖30B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖30C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖31A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖31B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖31C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖32A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖32B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖32C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖33A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖33B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖33C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖34A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖34B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖34C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖35A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖35B係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖35C係與上述LED封裝體之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖36係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之剖面圖，係與上述LED封裝體之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。
圖37A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖37B係上述LED封裝體之剖面圖。
圖37C係上述LED封裝體之與圖37B不同之剖面之剖面圖。
圖38A係顯示上述LED封裝體之進而其他構成之俯視圖。
圖38B係上述LED封裝體之剖面圖。
圖39係顯示應用上述LED封裝體之照明裝置之概要構成之分解立體圖。
圖40係顯示具備應用上述LED封裝體之顯示裝置用背光之液晶顯示裝置之概要構成之剖面圖。
如下，基於附圖說明本發明之實施形態。另，各附圖中省略與安裝基板電性連接所需要之引線部(外部引線、外引線)之圖示。
[發光裝置之構成]
圖1A係作為本實施形態之發光裝置之LED封裝體1之俯視圖，圖1B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖1C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。另，圖1A之俯視圖中，為明確後述金屬導線架2之區域，為方便而對上述區域附加與剖面圖相同之陰影線(以下俯視圖中亦相同)。
LED封裝體1俯視下為長方形狀，於金屬導線架2上配置作為發光元件之LED晶片3，以反射件4包圍金屬導線架2周圍，以透光性樹脂5密封位於該反射件4內側(開口部4b)之LED晶片3而構成。以下，亦將沿著LED封裝體1之長邊及短邊之方向僅稱作長邊方向(圖1A中為左右方向)及短邊方向(圖1A中為上下方向)。
金屬導線架2於長邊方向互相分離配置，以與外部電源電性連接之2個金屬導線架21、22構成。該等金屬導線架21、22整體以反射件4包圍。LED封裝體3配置於一金屬導線架21上。本實施形態中，作為LED晶片3之2個LED晶片31、32沿著長邊方向並列配置於藉由彎曲金屬導線架21而形成之凹部21p內。
凹部21p具有相對該凹部21p內配置LED晶片3之底面21m傾斜之側面作為金屬反射面21a。金屬反射面21a以相對底面21m位於互相相 反側，且沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，與相對底面21m位於互相相反側，且沿著短邊方向存在之2個金屬反射面21a3 、21a4 構成。凹部21p之深度成LED晶片31、32之厚度以上。
LED晶片31、32分別以出射藍色光之發光二極體構成。另一方面，密封LED晶片3之透光性樹脂5含有例如吸收藍色光發出黃色螢光之黃色螢光體。藉此，作為LED封裝體1，可藉由藍色光與黃色光之混色而出射白色光。又，透光性樹脂5含有黃色螢光體，從而可使用高亮度藍色LED晶片3作為發光元件，可實現適於後述液晶顯示裝置用背光或室內之照明裝置之LED封裝體1。
於LED晶片31之上表面形成有極性互不相同之第1電極31a及第2電極31b。又，於LED晶片32之上表面形成有極性互不相同之第1電極32a及第2電極32b。此處，第1電極31a及第1電極32a可以陽極電極及陰極電極之一者構成，第2電極31b及第2電極32b可以陽極電極及陰極電極之另一者構成。LED晶片31之第1電極31a以金屬線6與金屬導線架22連接，LED晶片31之第2電極31b以金屬線6與LED晶片32之第1電極32a連接。又，LED晶片32之第2電極32b以金屬線6與金屬導線架21連接。藉此，LED晶片31之極性互不相同之電極分別至少經由金屬線與不同的金屬導線架電性連接。又，對於LED晶片32亦相同，極性互不相同之電極分別至少經由金屬線與不同的金屬導線架電性連接。
反射件4以光反射性樹脂之白色系樹脂構成，位於金屬導線架21之凹部21p外側，具有對凹部21p之底面21m傾斜之樹脂反射面4a。此處，設上述4個金屬反射面21a1 ~21a4 之至少1個相對於底面21m之傾斜角為θs2(°)時，樹脂反射面(4a)具有相對底面21m以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面。更詳細言之，樹脂反射面4a具有相對凹部21p位於互相相反側，且沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、4a2 ，與相對凹部21p位於互相相反側，且沿著短邊方向存 在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 。以該等4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 包圍之空間形成反射件4之開口部4b，於該開口部4b內放入透光性樹脂5。
[關於樹脂傾斜面之傾斜角]
本實施形態中，設從LED晶片3出射，而入射於透光性樹脂5與空氣層之界面B之光之臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之樹脂傾斜面及金屬反射面，滿足以下條件式(1)。即，45°-θc/2<θs1<θc…(1)
此處，臨界角θc在光從透光性樹脂5朝向與此不同之介質(包含空氣及空氣以外之氣體)時，設透光性樹脂5之折射率為n，設上述介質之折射率為n0，以θc=sin-1 (n0/n)
表示。尤其上述介質為空氣之情形中，n0=1，以θc=sin-1 (1/n)
表示。以下說明設定條件式(1)之理由。另，以下為方便而將樹脂傾斜面4a1 ~4a4 之傾斜統一作為樹脂反射面4a之傾斜進行說明。
圖2及圖3係顯示模擬反射件4之形狀之結果之說明圖。另，此處，反射件4之反射面係抛物線形狀，LED晶片3之上表面中心位於抛物線之焦點位置。又，設從LED晶片3之上表面中心出射而入射於反射件4之反射面及透光性樹脂5與空氣層之界面B之交點之光，相對於與LED晶片3上表面垂直之軸的角度為θ0(°)。
圖2所示之θ0<θc之深反射件4中，從LED晶片3之上表面出射之光直接入射於界面B，擷取至外部(大氣中)，或以反射件4之反射面反射後，經由界面B擷取至外部。因此，如此結構中可實現良好取光。
此時，反射件4以含有白色反射性物質之樹脂反射件構成之情形中，如圖3所示，即使以陡傾斜面取代反射件4之樹脂反射面4a，亦可 實現大致良好之取光。圖4係模式化顯示以陡傾斜面構成樹脂反射面4a之反射件4之外觀之立體圖。如此之反射件4可用於中小型液晶面板之背光用薄型側視型發光裝置。
另一方面，圖5係模式化顯示與封裝體之薄型化對應之使用淺反射件4之情形之光行進情況之說明圖。圖6係將圖5之反射件4放大顯示之說明圖。θ0>θc之淺反射件4中，與深反射件4相同之結構下無法實現良好的取光。其理由從以下研究而明確。
另，為易於理解說明，θ0>θc之淺反射件4中，將從LED晶片3之上表面中心出射之光分成以下(a)、(b)、(c)3個情況考慮。另，設從LED晶片3上表面中心出射之光的相對於與LED晶片3之上表面垂直之軸的角度為θt(°)。
(a)以θc≦θt<θ0之角度θt出射之光
圖7係顯示從LED晶片3以(a)角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。該角度範圍下，光在透光性樹脂5與空氣層之界面B全反射，關進封裝體內部，一部分在封裝體內成為雜散光，最終被吸收。
(b)以0°≦θt<θc之角度θt出射之光
圖8係顯示從LED晶片3以(b)角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。該角度範圍下，從LED晶片3出射之光不在界面B全反射，擷取至空氣層側。
(c)以θ0≦θt<90°之角度θt出射之光
圖9係顯示從LED晶片3以(c)角度範圍出射之光的行進情況之說明圖。該角度範圍下，從LED晶片3出射之光以反射件4反射後，經由界面B擷取至外部。
即，對於從LED晶片3之上表面出射之光中以(a)角度範圍出射之光，無法擷取至封裝體外部，此成為降低自封裝體之取光效率之原因。因此，需要將如此光向外部高效擷取之設計。
又，圖8中，即使以0°≦θt<θc之角度θt從LED晶片3出射之光經由界面B直接擷取至空氣層側之情形中，其比率亦微小，因此將藉由界面B之全反射推回於封裝體內部之光高效擷取的設計愈來愈重要。以下說明該點。
圖10係顯示利用來自發出藍色光之朗伯分佈型藍色LED之頂面之發光的配光圖案之說明圖。藍色LED之配光圖案如同圖中粗實線所示，經常以朗伯分佈型配光圖案近似。又，圖11係顯示利用螢光體之發光之配光圖案之說明圖。螢光體之配光圖案如同圖中粗實線所示，係於周方向均一之圖案。圖10及圖11所示之半徑r之極座標中，藍色LED之放射強度以r．cosθa表示，螢光體之放射強度以r表示。
圖12係顯示2維方向上平面密封於無限擴大之樹脂(折射率n)之光源(LED晶片3及螢光體3')之配光圖案。如同圖所示，LED晶片3及螢光體3'之各配光圖案可認為與圖10及圖11所示之各配光圖案相同。
接著，考慮由如此LED晶片3及螢光體3’發出之光可從密封樹脂向大氣中直接逸出之比率。根據使用司乃爾法則之簡單估計，折射率n之密封樹脂中發出之光中可向大氣中直接逸出之比率為
(A)朗伯分佈放射之情形
(1-cos(2．θc))/2×100(%)
(B)均一放射之情形
(1-cosθc)/2×100(%)
另，上述比率之導出中，當然亦考慮圍繞垂直方向軸之方位角(0°~360°)方向。此處，θc係從密封樹脂朝向大氣之光之臨界角。因此，設密封樹脂之折射率為n，設大氣之折射率為1時，θc=sin-1 (1/n)
圖13係各朗伯放射及均一放射中，在密封樹脂之折射率n為1.4至 1.6間計算可從密封樹脂向大氣中直接逸出之光的比率的結果之圖。例如密封樹脂之折射率n為1.5之情形中，可向大氣中直接逸出之光之比率在朗伯分佈放射之情形中不滿45%，在均一放射之情形中不滿13%。如此，從密封樹脂向大氣中直接出射之光即使最大估計值，理想之LED晶片之發光下亦不滿50%，螢光體之發光下不滿15%。
由上可知，在使用θ0>θc之淺反射件4之低矮封裝體中，從LED出射之光中，藉由在密封樹脂與空氣層之界面上之全反射而被返回之光的比率變多。因此，有效擷取如此全反射光之光學設計實不可缺。
以上以於放射線之焦點配置光源(LED晶片3)，以樹脂密封光源之單純系統為例，敘述取光效率。在如此單純之系統中，可將從光源出射之光如上述分成(a)~(c)3個情況加以研究。
另一方面，例如光源從封裝體之中心部偏差配置之情形或配置複數個之情形，如在密封光源之樹脂中加入螢光體之情形，為複雜系統之情形中，為將自低矮封裝體之取光效率之改善以一般化之形態進行研究，考慮以下2者即足夠。另，設從LED晶片3出射之光入射於透光性樹脂5與空氣層之界面B時之入射角為θ(°)。
(d)以θ≧θc之角度θ入射於界面B之光
圖14係顯示從LED晶片3出射，以(d)角度範圍入射於界面B之光的行進情況之說明圖。該角度範圍中，從LED晶片3出射之光在界面B全反射，關進封裝體內部。
(e)以θ<θc之角度θ入射於界面B之光
圖15係顯示從LED晶片3出射，以(e)角度範圍入射於界面B之光的行進情況之說明圖。該角度範圍中，從LED晶片3出射之光經由界面B擷取至空氣層側。
從LED晶片3出射之光即使以封裝體內部之反射件4反射，其光亦到達界面B，因此滿足上述(d)(e)之任一條件。因此，複雜系統中 可分成上述2個情形，就取光效率加以討論。
另，對於上述(e)角度範圍之光，係經由界面B擷取至封裝體外部，因此對於上述(d)角度範圍，只要對取光效率之改善作考慮即可。即，如圖16所示，只要可將上述(d)角度範圍之光，即在透光性樹脂5與空氣層之界面B全反射之光以反射件4有效反射，經由界面B擷取至外部，即可大幅改善取光效率。
此處，用以將以上述(d)角度範圍入射於界面B，並在此全反射之光以反射件4有效反射之條件，係以反射件4正反射之光線研究，從而判明只要滿足上述條件式(1)即可。以下進而詳細說明該點。
(針對條件式(1)之研究)
(關於θs1<θc)
首先，考慮臨界之條件θs1=θc之情形。此處，考慮以臨界角θc對界面B入射之光線(亦稱作「臨界角上之光線」)在界面B全反射後，以對反射件4之樹脂反射面4a垂直入射之方式，樹脂反射面4a(相對於凹部21p之底面21m)以傾斜角θs1傾斜之情形。
圖17係顯示θs1=θc之情形中，上述(d)角度範圍之光的行進情況之說明圖。以入射角θ入射於界面B之光在界面B全反射後，以反射件4之樹脂反射面4a正反射，再次入射於界面B，但此時相對於界面B之入射角為2θc-θ變小。目前此處，首先入射於界面B之光僅考慮上述(d)角度範圍之光，即滿足θ≧θc，在界面B全反射之光，因此再次入射於界面B之光之入射角(2θc-θ)一般成θc以下，可從界面B擷取至向外部。
但對於成θ=θc之臨界角上之光線，以反射件4之反射面正反射後，相反地返回相同路徑，因此無法從封裝體擷取光。除此之外，滿足θ<θc之情形中(上述(e)角度範圍之光)，如圖15所示，以反射件4之反射面反射後，可全部擷取至外部。
此處，亦包含成θ=θc之臨界角上之光線，欲將再次入射於界面B之光全部擷取至外部之情形中，已明確使角度θs1稍微小於臨界角θc，為θs1<θc即可(係θ=θc之臨界角上之光線以反射件4之反射面正反射後，不相反地返回相同路徑，而以臨界角以下之角度入射於界面B之故)。
另，為參考而研究θs1>θc之情形。圖18係顯示θs1>θc之情形中，上述(d)角度範圍之光的行進情況之說明圖。又，圖19係入射於界面B之入射點1之光在此全反射，在反射件4之樹脂反射面4a上之反射點反射後，再入射於界面B之入射點2時之光之行進情況。以θ>θc之角度θ入射於入射點1之光在反射點受到△θ=2(θs1-θ)之偏角，因此入射點2之入射角θ’(°)變成θ+△θ。即，θ’=θ+2(θs1-θ)=2θs1-θ
以角度θ及θ’入射於界面B之光用以在此全反射之條件為θ≧θc
θ’≧θc，即，θ+2(θs1-θ)≧θc
總和該等為θc≦θ≦2θs1-θc
進而該式可變化為θc≦θ≦θc+2(θs1-θc)。即，如此角度範圍下首先入射於界面B之光以反射件4之樹脂反射面4a正反射後，再次入射於界面B時，在界面B全反射，不擷取至外部。
前述θs1=θc之條件下，僅θ=θc之光向界面B再入射，再次全反射，相對於此，樹脂反射面4a之傾斜為陡峭之θs1>θc之情形中，在臨界角θc附近之2(θs1-θc)之角度範圍之光亦向界面B再入射，再次全反射。因此，該部分必要以上地關進封裝體內，取光效率下降。
另，附帶一提，θ>θc+2(θs1-θc)範圍內入射於界面B之光於反射件反射後向界面B再入射，可擷取至封裝體外部。
(關於θs1>45°-θc/2)
接著，除了研究反射件4之樹脂反射面4a之傾斜角θs1在臨界角θc附近之情形的研究，對於θs1<<θc之區域亦進行相同研究。圖20係顯示反射件4之樹脂反射面4a之傾斜角θs1充分小於臨界角θc之情形之光的行進情況之說明圖。
至此為止，反射件4之樹脂反射面4a之傾斜角θs1在臨界角θc附近之情形中，若滿足θs1<θc，則再次入射於界面B時，可將再次入射之光全部擷取至外部。但如圖20所示，使θs1接近0°進行之情形中，具有靠近水平方向之入射角之光，即從相對於界面B之入射角接近90°之光依次再入射於界面B時，亦再次全反射(參照圖20中虛線包圍之部分)。如此現象降低取光效率。以下求得如此現象開始產生之交界條件。
由圖19所示之研究，在反射件4之樹脂反射面4a正反射後，再次入射於界面B之光的入射角θ’為θ’=2θs1-θ
在水平(θ=90°)方向行進之光在界面B全反射，以反射件4正反射後，再次在界面B全反射之條件以| θ’(θ=90°)|=θc求得，成為90°-2θs1=θc
即，θs1=(90°-θc)/2=45°-θc/2
因此，反射件4之樹脂反射面4a之傾斜角θs1在45°-θc/2以下範圍時，向界面B再入射時產生全反射。相反，θs1>45°-θc/2
時，可將再入射於界面B之光全部擷取至大氣中。
根據以上研究，為提高自界面B之取光效率，而總結成θs1<θc
θs1>45°-θc/2
2式，結論需要滿足 45°-θc/2<θs1<θc(條件式(1))
但，實際設計中，較佳為避免條件式(1)之傾斜角θs1成接近上限之臨界角θc之值，又，亦避免成接近下限之45°-θc/2之值。例如傾斜角θs1以在條件式(1)之上限及下限中間之22.5°+θc/4附近之方式設計更佳。其原因係考慮到實際光之反射在全反射之臨界角附近急速變大，作為LED封裝體1之反射件4之材料廣泛使用之白色樹脂下之反射從正反射偏離，擴散反射之比率變大等。即，為減輕如此原因之影響，稍微提高取光效率，而以具備餘裕之條件製作LED封裝體1較佳。
(關於透光性樹脂之折射率與傾斜角θs1之關係)
接著，使密封樹脂之透光性樹脂5之折射率變化，研究如滿足條件式(1)之反射件4之樹脂反射面4a之傾斜角θs1。圖21係顯示透光性樹脂5之折射率n與滿足條件式(1)之傾斜角θs1之關係之圖。
使透光性樹脂5之折射率n從1.4變化至1.6，如下求得滿足此時之條件式(1)之理想傾斜角θs1之上限及下限。
對於n=1.4，θs1(下限)=22.0°，θs1(上限)=45.6°。
對於n=1.5，θs1(下限)=24.1°，θs1(上限)=41.8°。
對於n=1.6，θs1(下限)=25.7°，θs1(上限)=38.7°。
最理想如上述，傾斜角θs1為條件式(1)之上限及下限之中間值較佳，對於各n=1.4、1.5、1.6，傾斜角θs1為33.9°、33.0°、32.2°或其附近之角度較佳。
[關於凹部之金屬反射面之傾斜角]
接著，說明LED封裝體1中，配置LED晶片3之凹部21p之金屬反射面21a之傾斜角。本實施形態中，設金屬反射面21a之傾斜角為θs2(°)，進而滿足以下條件式(2)。即，35°≦θs2≦55°…(2)
以下說明其理由。
如前述，以含白色樹脂之反射件封裝高輸出藍色系LED晶片之構成中，若從LED晶片對白色樹脂直接入射光，則白色樹脂黃化，封裝體之光輸出明顯降低，封裝體之壽命明顯降低。因此本實施形態中，於金屬導線架2上形成凹部21p，於其凹部21p內配置LED晶片3。根據該構成，(a)可隔開LED晶片3至反射件4之樹脂反射面4a之距離，又，(b)可減少從LED晶片3直接入射於反射件4之光的光量。根據該2個理由，可不將每單位面積之明亮度極端明亮之光照射於白色樹脂地進行，可緩和白色樹脂之劣化，抑制光輸出之下降，延長封裝體之壽命。因此，使用亮度非常高之藍色LED之本實施形態之LED封裝體1適於需要明亮照明光之液晶電視等顯示裝置用背光，或照明照明對象之照明裝置。
尤其藉由將凹部21p之深度設定為LED晶片3之厚度以上，從而使從LED晶片3向側向出射之光幾乎在凹部21p之金屬反射面21a反射，可不以短距離直接入射於反射件4，因此可確實抑制反射件4之內壁之劣化。
此處，圖22係顯示本實施形態之LED封裝體1中，從LED晶片3向側向出射之光的行進情況之說明圖。LED晶片3以金屬導線架2之凹部21p之側面(金屬反射面21a)包圍周圍，因此向晶片側面方向放射之光多在金屬反射面21a反射後，導向前方。此時，藉由適當設定凹部21p之金屬反射面21a之傾斜角，可將光向透光性樹脂5外有效擷取。
圖23係將圖22之LED封裝體1之一部分放大顯示之說明圖。將自LED晶片3之晶片側面射出之光向透光性樹脂5外側有效擷取，光以金屬導線架2反射時，以盡可能多之光進入以反射點為頂點之頂角2θc之圓錐區域之方式，設定金屬反射面21a之傾斜角θs2即可。入射於上述圓錐區域之光以小於臨界角θc之角度對界面B入射，因此不在界面B全反射而返回於封裝體內部，可將光擷取至外部。
如此之金屬反射面21a之傾斜角θs2為45°較佳。若如此設定傾斜角θs2，則相對晶片側面向垂直方向(軸上方向)射出之光藉由傾斜角45°之金屬反射面21a下之反射而行進方向90°變化，對界面B垂直入射。再者，從晶片側面以接近垂直之角度射出之光亦對界面B從垂直方向僅以微小角度傾斜入射。藉此，可在界面B大致不反射地有效向封裝體外取光。
此處，相對晶片側面向垂直方向射出之光強度較強之情形中，θs2=45°最佳，一般言之，有根據晶片之厚度、背面之反射面等晶片結構不同，而從晶片側面射出之光中光出射強度最大之方向相對與晶片側面垂直之軸傾斜之情形。
圖24係顯示從晶片射出之光從與晶片側面垂直之軸傾斜行進之情形之說明圖。此處，從LED晶片3之側面向相對與側面垂直之軸僅傾斜角度θ0(°)之方向出射之光對與界面B垂直之軸成θ(°)角度。又，上述光在金屬反射面21a之正反射時受到△θ(°)之偏角，正反射後之光對與界面B垂直之軸成θ’(°)之角度。
圖24中，相對與界面B垂直之軸成角度θ之方向上，從LED晶片3之側面出射之光藉由金屬反射面21a之正反射，受到△θ=2(θs2-θ)
之偏角，故正反射後之角度θ’變成θ’=θ+△θ。即， θ’=θ+2(θs2-θ)=2θs2-θ。
其中如下定義△θ之正負。圖25係顯示從晶片側面射出之光以金屬反射面21a向上側(界面B側)正反射之情形的情況之說明圖。入射光如圖25正反射係θ>θs2之情形。此時，△θ=2(θs2-θ)<0，△θ取負值。
另一方面，圖26係顯示從晶片側面射出之光以金屬反射面21a向下側正反射之情形的情況之說明圖。入射光如圖26正反射係θ<θs2之情形。此時，△θ=2(θs2-θ)>0，△θ取正值。
即使從晶片側面射出之光向與晶片側面垂直之軸傾斜之方向行進之情形中，以角度θ’成0之方式，設定金屬反射面21a之傾斜角θs2，藉此使在金屬反射面21a正反射之光垂直入射於界面B，可將光高效擷取至外部。
例如，若從晶片側面出射之光之出射方向(光之出射角度成最大之方向)相對晶片側面之軸方向朝下傾斜20°(θ0=20°)，則使金屬反射面21a之傾斜角θs2為35°，若相反朝上傾斜20°(θ0=-20°)，則使金屬反射面21a之傾斜角θs2為55°，從而使在金屬反射面21a正反射之光垂直入射於界面B，可將其光高效擷取至外部。使用附圖更詳細說明該點。
圖27係顯示從晶片側面以θ0=20°出射之光的行進情況之說明圖。為使金屬反射面21a之正反射後之角度θ’成0°，只要以θ’=2θs2-θ=0°
之方式，設定傾斜角θs2即可，根據上式，導出 θs2=θ/2。又，θ=90°-θ0，因此，θs2=(90°-θ0)/2=(90°-20°)/2=35°
並且此時，入射於金屬反射面21a之光受到之偏角△θ為△θ=2(θs2-θ)=2(θs2-(90°-θ0))=2(35°-(90°-20°))=-70°
另一方面，圖28係顯示從晶片側面以θ0=-20°出射之光的行進情況之說明圖。與θ0=20°之情形相同考慮，θs2=(90°-θ0)/2=(90°-(-20°))/2=55°
並且此時，入射於金屬反射面21a之光受到之偏角△θ為△θ=2(θs2-θ)=2(θs2-(90°-θ0))=2(55°-(90°-(-20°)))=-110°
如上，根據LED晶片3之結構，考慮到光之配光特性不同，而金屬反射面21a之傾斜角θs2可在45°±10°範圍內變動。因此，考慮到如此配光特性，藉由滿足上述條件式(2)，可使向晶片側向出射之光經由金屬反射面21a大致垂直入射於界面B，藉此，可以說可在界面B不產生反射地高效取光至外部。
另，為使LED封裝體1對各種LED之配光特性具有通用性，金屬反射面21a之傾斜角θs2設為45°最佳。
[關於LED晶片與界面之距離]
圖29係上述LED封裝體1之簡易剖面圖。LED封裝體1進而滿足以下條件式(3)較佳。即，D>2．d．tanθc…(3)
其中，D：反射件中存在透光性樹脂與空氣層之界面之開口部之通過發光元件(LED晶片)之剖面內之最小寬度(mm)
d：自發光元件之上表面至透光性樹脂與空氣層之界面之距離(mm)
另，上述D在俯視下反射件4之開口部4b為長方形狀之情形中係指其短邊方向之寬度，在俯視下開口部4b為圓形之情形中(參照圖38)係指其直徑。
如圖29所示，反射件4中存在界面B之開口部4b之最小寬度D大於2L=2(d．tanθc)之情形中，對於從LED晶片3之上表面中心射出之光中，向頂角2θc之圓錐內側放射之光，可在透光性樹脂5與空氣層之界面B不全反射地擷取至外部，但對於向上述圓錐外側放射之光，由於以臨界角θc以上之入射角入射於上述界面B，因此在此全反射。因此，提高如此全反射光之向外部之取光效率之本實施形態之構成(含上述條件式)在如此薄型(d相對於D非常小)LED封裝體1中非常有效。
[關於滿足條件式之樹脂傾斜面及金屬反射面]
上述條件式(1)只要滿足構成樹脂反射面4a之4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 (參照圖1)之至少1者，則可獲得提高取光效率之效果，但對所有樹脂傾斜面4a1 ~4a4 滿足最可獲得其效果，因而較佳。
又，上述條件式(2)只要滿足構成金屬反射面21a之4個金屬反射面21a1 ~21a4 (參照圖1)之至少1者，則可將出射於晶片側向之光經由金屬反射面21a從界面B高效取光至外部，但滿足所有金屬反射面21a1 ~21a4 最可獲得其效果，因而較佳。
即，較佳為4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 各者相對4個金屬反射面21a1 ~21a4 各者滿足θs1<θs2，對各樹脂傾斜面4a1 ~4a4 分別滿足條件式(1)，對各金屬反射面21a1 ~21a4 分別滿足條件式(2)。圖1所示之LED封裝體1成為滿足如此條件之設計。
又，對於4個金屬反射面21a1 ~21a4 中，沿著短邊方向存在之2個金屬反射面21a3 、21a4 ，其面積較沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 更小，來自LED晶片3之入射光量亦較小，因此對取光效率帶來之影響較小。考慮到此，若至少對於4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 各者滿足條件式(1)，對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 滿足條件式(2)，則可以說可提高向外部之取光效率。
又，圖30A係顯示LED封裝體1之其他構成之俯視圖，圖30B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖30C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。該LED封裝體1成為對於4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 中，沿著短邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 各者，相對於4個金屬反射面21a1 ~21a4 中，沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 各者，滿足θs1<θs2之設計。並且，對於沿著短邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 ，滿足條件式(1)，對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，滿足條件式(2)。
又，圖31A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖。圖31B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。圖31C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。該LED封裝體1係與圖30相同之設計，但短邊方向之長度較圖30進而短。
對後述液晶顯示裝置200(參照圖40)之背光210應用本實施形態之LED封裝體1之情形中，若薄化背光210，則需要縮短與導光板213之厚度方向對應之LED封裝體1之短邊方向之長度。此時，對於沿著LED封裝體1之短邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 ，相較沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、4a2 ，易設計成傾斜角θs1小於傾斜角θs2。其理由係為對應於背光210之薄型化，在LED封裝體1之短邊方向之長度限制在某程度之條件下，減小樹脂傾斜面4a1 、4a2 之傾斜角較困難之故(係減小樹脂傾斜面4a1 、4a2 之傾斜角之方向因樹脂傾斜面4a1 、4a2 倒下而向增大LED封裝體1之短邊方向之長度動作之故)。另一方面，減小樹脂傾斜面4a3 、4a4 之傾斜角之方向向增長LED封裝體1之長邊方向之長度之方向動作，但該方向係與背光210之薄化無關之方向，不受任何限制。
因此，對於減小傾斜角之設計自由度，樹脂傾斜面4a3 、4a4 高於樹脂傾斜面4a1 、4a2 ，易成為滿足條件式(1)之設計。因此，藉由對於沿著短邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 滿足條件式(1)，而與薄型背光210對應之構成下可提高取光效率。
又，4個金屬反射面21a1 ~21a4 中，沿著LED封裝體1之長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，其面積大於沿著短邊方向存在之2個金屬反射面21a3 、21a4 ，因此入射更多來自LED晶片3之光。因此，藉由對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 滿足條件式(2)，可將從LED晶片3向側向出射，經由金屬反射面21a入射於界面B之光高效擷取。
圖32A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖32B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖32C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。該LED封裝體1成為4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 中，沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、 4a2 各者，相對於4個金屬反射面21a1 ~21a4 中，沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，滿足θs1<θs2之設計。並且，對於沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、4a2 ，滿足條件式(1)，對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，滿足條件式(2)。
又，圖33A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖33B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖33C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。該LED封裝體1除設所使用之LED晶片3為單數，進而縮短封裝體之長邊方向之長度外，與圖32之設計相同。
由於4個樹脂傾斜面4a1 ~4a4 中，沿著LED封裝體1之長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、4a2 ，其面積大於沿著短邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a3 、4a4 ，因此入射更多來自LED晶片3之光。因此，藉由對於沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面4a1 、4a2 滿足條件式(1)，而可高效擷取入射於界面B之光。例如將LED封裝體1應用於後述之照明裝置100(參照圖39)之情形中，LED封裝體1之短邊方向之長度不受限制，因此如圖32或圖33之設計之LED封裝體1可以說適於照明裝置100。
又，由於沿著LED封裝體1之長邊方向存在之2個金屬反射面21a1 、21a2 ，其面積大於沿著短邊方向存在之2個金屬反射面21a3 、21a4 大，因此入射更多來自LED晶片3之光，故藉由對於2個金屬反射面21a1 、21a2 滿足條件式(2)，可高效擷取從LED晶片3向側向出射，經由金屬反射面21a入射於界面B之光。
又，如圖30~圖32，若在凹部21p內以晶片長邊沿著封裝體長邊方向之方式，並列配置複數個LED晶片3於封裝體長邊方向，則在其長邊方向上，以大於臨界角θc之入射角入射於透光性樹脂5與空氣層之界面B之光增大，自界面B之取光效率易下降。因此，提高取光效 率之本實施形態之構成在如此將複數個LED晶片3並列於長邊方向配置之情形中非常有效。
[發光裝置之變化例]
圖34A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖34B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖34C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
金屬導線架2亦可以電性連接於外部電源之3個金屬導線架21~23構成。並且，LED晶片31、32亦可配置於分開之金屬導線架21、23上。此時，可構成為LED晶片31之第1電極31a以金屬線6與金屬導線架21連接，LED晶片31之第2電極31b以金屬線6與金屬導線架22連接，LED晶片32之第1電極32a以金屬線6與金屬導線架22連接，LED晶片32之第2電極32b以金屬線6與金屬導線架23連接。
即使在如此之構成下，利用於金屬導線架21、23之各凹部21p、23p配置LED晶片31、32，從而抑制反射件4之內壁變色，謀求封裝體之長壽命化，且藉由對於成θs1<θs2之樹脂傾斜面及金屬反射面滿足條件式(1)及(2)，可充分提高向外部之取光效率。
圖35A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖35B係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖，圖35C係與上述LED封裝體1之長邊方向垂直之剖面之剖面圖。
LED封裝體1具有之LED晶片3亦可與圖33相同為單數。此時，可構成為LED晶片31之第1電極31a以金屬線6與金屬導線架22連接，LED晶片31之第2電極31b以金屬線6與配置LED晶片31之金屬導線架21連接。
如此構成下，亦可於金屬導線架21之凹部21p配置LED晶片31，從而抑制反射件4內壁之變色，謀求封裝體之長壽命化，且藉由對於成θs1<θs2之樹脂傾斜面及金屬反射面滿足條件式(1)及(2)，可 提高向外部之取光效率。
圖36係顯示LED封裝體1之進而其他構成之剖面圖，係與上述LED封裝體1之短邊方向垂直之剖面之剖面圖。如同圖虛線部所示，反射件4之樹脂反射面4a一部分亦可包含陡傾斜面41。即，樹脂反射面4a亦可包含傾斜角為θs1之樹脂傾斜面42，與較該樹脂傾斜面42傾斜角更大之陡傾斜面41。另，陡傾斜面41之數量無特別限制，可為1個，可如圖36為2個，亦可為其以上。此時，對於樹脂反射面4a上陡傾斜面41以外之樹脂傾斜面42，藉由滿足上述條件式(1)，而可獲得提高取光效率之效果。即，只要對於樹脂反射面4a之至少一部分，滿足上述條件式(1)即可。
圖37A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖37B及圖37C係與上述LED封裝體1不同剖面之剖面圖。如此，LED封裝體1亦可形成俯視下正方形狀。另，金屬導線架21、22之形狀只要根據上述LED封裝體1之平面形狀設定即可。即，金屬導線架21、22只要以互相分離配置之狀態下全體俯視下成正方形狀之方式設定形狀即可。
圖38A係顯示LED封裝體1之進而其他構成之俯視圖，圖38B係上述LED封裝體1之剖面圖。如此，LED封裝體1亦可形成俯視下圓形狀。另，金屬導線架21、22之形狀只要根據上述LED封裝體1之平面形狀設定即可。即，金屬導線架21、22只要以互相分離配置之狀態下全體俯視下成圓形狀之方式設定形狀即可。另，LED封裝體1俯視下為圓形狀之情形中，樹脂反射面4a以沿著封裝體外周之方向上連續性樹脂傾斜面構成。
如此，即使係圖37及圖38之構成，於金屬導線架21之凹部21p配置LED晶片31，亦可抑制反射件4內壁之變色，謀求封裝體之長壽命化，且對於成θs1<θs2之樹脂傾斜面及金屬反射面，藉由滿足條件式(1)及(2)，可充分提高向外部之取光效率。
以上說明之封裝體之取光效率之改善效果大幅依賴於具體之封裝體尺寸、所使用之反射件用樹脂或金屬架之反射特性、密封樹脂之折射率、螢光體之有無、晶片尺寸及特性等各種條件，但一般可期待4%至12%左右之改善效果。所使用之反射件用樹脂或金屬架之反射率特別低之情形中，改善率變高，例如亦會超過上述12%。
[發光裝置之應用例]
圖39係顯示作為本實施形態之LED封裝體1之應用例之照明裝置100之概要構成之分解立體圖。照明裝置100係例如設於室內或室外，照明照明對象(例如空間或人物)者。具有投射光之光源101與內藏光源101之殼體102。另，照明裝置100亦可包含用以放出光源101之熱之放熱部。
光源101將複數個LED封裝體101a於基板101b上配置成圓環狀而構成，藉由未圖示之支持座固定於殼體102上。各LED封裝體101a以上述本實施形態之LED封裝體1構成。
殼體102具有與電插座(未圖示)結合之插座結合部102a，及與插座結合部102a連結，內藏光源101之本體部102b。
又，圖40係顯示作為本實施形態之LED封裝體1之其他應用例之具備顯示裝置用背光210之液晶顯示裝置200之概要構成之剖面圖。液晶顯示裝置200具有背光210與液晶面板220。
背光210具有LED封裝體211、安裝基板212、導光板213。LED封裝體211以上述本實施形態之LED封裝體1構成，以可對與安裝基板212平行配置之導光板213之端面入射光之方式安裝於安裝基板212上。安裝基板212支持於裝置框體231上。導光板213將從LED封裝體211出射，經由端面入射於內部之光在內部導光，從導光板213之上表面出射，經由光學片232照明液晶面板220。液晶面板220藉由根據圖像資料調變從導光板213出射之光，而可顯示圖像。該液晶面板220藉 由經由反射片234與LED封裝體211對向之框架部233，固定於裝置框體231上。
根據本實施形態之LED封裝體1，如上所述，即使使用高亮度藍色LED之情形中亦可抑制白色樹脂之劣化，抑制光輸出之降低，延長封裝體壽命。又，亦可提高向外部之取光效率。因此，藉由將如此LED封裝體1應用於照明裝置100或液晶顯示裝置200之背光210，可實現高亮度且長壽命之照明裝置100及背光210。
另，當然亦可適當組合基於各附圖說明之構成，構成LED封裝體1，並將其應用於背光或照明裝置。
另，本實施形態所示之發光裝置、照明裝置及顯示裝置用背光可如下表現。
本發明之一實施形態之發光裝置之特徵在於，其係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置，且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極與各不相同之金屬導線架電性連接之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前述發光元件者，前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內，前述反射件位於前述金屬導線架之前述凹部外側，具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面，前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面，設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面，設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，同時滿足以下條件式(1)及(2)，即，45°-θc/2<θs1<θc…(1)
35°≦θs2≦55°…(2)。
另，發光裝置全體俯視下為四角形狀之情形中，樹脂反射面亦可以沿著該四角形之各邊之方式配置4處。又，發光裝置全體俯視下為圓形之情形中，樹脂反射面亦可以沿著該圓形外周之方式配置之連續性反射面構成。
發光元件配置於藉由彎曲金屬導線架形成之凹部內，因此可將從發光元件側向出射之光在凹部側面(金屬反射面)反射，向前方出射。藉此，可減少從發光元件短距離直接入射於反射件(光反射性樹脂)之光的光量，抑制反射件內壁之變色，謀求裝置之長壽命化。
又，反射件之樹脂反射面具有之樹脂傾斜面之傾斜角θs1小於金屬導線架之凹部之金屬反射面之傾斜角θs2之構成中，入射於樹脂與空氣層之界面的光之入射角越接近90°，在上述界面全反射，在樹脂傾斜面反射後，再次入射於上述界面之光越易在此全反射，取光效率下降。但藉由滿足條件式(1)，即樹脂傾斜面之傾斜角θs1大於45°-θc/2，小於θc，從而可使在上述界面全反射，在樹脂傾斜面反射後，再次入射於上述界面之光不在上述界面全反射而擷取至外部，可提高取光效率。
又，藉由滿足條件式(2)，即將金屬反射面之傾斜角θs2設於45°±10°範圍內，而可使從發光元件向側向出射之光在金屬反射面反射，以對上述界面大致垂直之方式入射。藉此可不在上述界面產生反射地高效取光至外部。
即，將發光元件配置於金屬導線架之凹部內，從而抑制反射件之內壁之變色，謀求裝置之長壽命化，且藉由滿足條件式(1)及(2)，從而可充分提高向外部之取光效率。
上述構成中，較佳為前述樹脂傾斜面之傾斜角θs1為θs1=22.5°+θc/4。
樹脂傾斜面之傾斜角θs1係條件式(1)之上限與下限之中間值，因此可以傾斜角θs1遠離上限及下限之具有餘裕之設計提高取光效率。
上述構成之發光裝置進而滿足以下條件式(3)較佳。即，D>2．d．tanθc…(3)
其中D：反射件中存在透光性樹脂與空氣層之界面之開口部之通過發光元件之剖面內之最小寬度(mm)
d：自發光元件之上表面至透光性樹脂與空氣層之界面之距離(mm)。
滿足條件式(3)之情形中，從發光元件之上表面中心出射之光包含如對透光性樹脂與空氣層之界面以臨界角以上之入射角入射，並在此全反射之光。因此，提高從上述界面向外部之取光效率之上述本發明之構成非常有效。
前述金屬導線架之前述凹部之深度亦可為前述發光元件之厚度以上。此時，可使從發光元件向側向出射之光幾乎在凹部側面反射，而不直接入射於反射件。藉此可確實抑制反射件內壁之劣化。
上述構成之發光裝置亦可俯視下長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面各者相對於前述4個金屬反射面各者滿足θs1<θs2，對於前述4個樹脂傾斜面各者滿足條件式(1)，對於前述4個金屬反射面各者滿足條件式(2)。
發光裝置為俯視下長方形狀之情形中，對於反射件之4個樹脂傾斜面各者滿足條件式(1)，對於金屬導線架之凹部之4個金屬反射面各者滿足條件式(2)，藉此可最大限度地獲得發光元件之取光效率之提高效果。
上述構成之發光裝置中亦可俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面各者相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2，對於前述4個樹脂傾斜面各者滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面滿足條件式(2)。
藉由對於4個樹脂傾斜面各者滿足條件式(1)，而可提高在各樹脂傾斜面反射，再入射於界面之光之擷取效率。
又，金屬導線架之凹部之4個金屬反射面中，沿著發光裝置之長邊方向存在之2個金屬反射面，其面積大於沿著短邊方向存在之2個金屬反射面，入射更多來自LED之光。因此，藉由對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面滿足條件式(2)，而可將從發光元件向側向出射，經由金屬反射面入射於上述界面之光高效擷取。
上述構成之發光裝置俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面中沿著前 述短邊方向存在之2個樹脂傾斜面各者亦可相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2，對於沿著前述短邊方向存在之2個樹脂傾斜面滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面滿足條件式(2)。
金屬導線架之凹部之4個金屬反射面中，沿著發光裝置之長邊方向存在之2個金屬反射面，其面積大於沿著短邊方向存在之2個金屬反射面，入射更多來自LED之光。因此，藉由對於沿著長邊方向存在之2個金屬反射面滿足條件式(2)，而可將自發光元件向側向出射，經由金屬反射面入射於上述界面之光高效擷取。
又，例如將本發明之發光裝置應用於使用導光板之側光式薄型背光之情形中，需要縮短對應於導光板之厚度方向之發光裝置之短邊方向之長度。此時，對於沿著發光裝置之短邊方向存在之2個樹脂傾斜面，相較沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面，容易進行傾斜角θs1小於傾斜角θs2之設計(其原因為縮小沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面之傾斜角之方向與增大發光裝置之短邊方向之長度之方向對應)。因此，藉由對於沿著發光裝置之短邊方向存在之2個樹脂傾斜面滿足條件式(1)，即使對應於薄型背光縮短發光裝置短邊方向之長度之情形中，亦可提高取光效率。
上述構成之發光裝置亦可俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面中沿著前述長邊方向存在之2個樹脂傾斜面各者相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2，對於沿 著前述長邊方向存在之2個樹脂傾斜面滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面滿足條件式(2)。
4個樹脂傾斜面中，沿著發光裝置之長邊方向存在之2個樹脂傾斜面面積大於沿著短邊方向存在之2個樹脂傾斜面面積，因此入射更多從發光元件出射，在界面全反射之光。因此，藉由對於沿著長邊方向存在之2個樹脂傾斜面滿足條件式(1)，可將再入射於界面之光高效擷取。
又，沿著發光裝置之長邊方向存在之2個金屬反射面面積大於沿著短邊方向存在之2個金屬反射面面積，因此入射更多從LED向側向出射之光，因此藉由對於該2個金屬反射面滿足條件式(2)，可高效擷取上述光。
上述構成中，前述發光元件亦可在前述凹部內，於該發光裝置之長邊方向上並列配置複數個。若如此配置複數個發光元件，則發光裝置之長邊方向上，以大於臨界角之入射角入射於界面之光增大，自界面之取光效率易下降。因此，提高取光效率之本發明對於如此將複數個發光元件並列配置於長邊方向之構成非常有效。
前述透光性樹脂亦可含有螢光體。此時，例如使用出射藍色光之LED作為發光元件，使用吸收藍色光發出黃色螢光者作為螢光體，從而可實現藉由藍色光與黃色光之混色而出射白色光之發光裝置。
本發明之一實施形態之照明裝置亦可為藉由上述發光裝置照明照明對象之構成。此時，可實現高亮度且長壽命之照明裝置。
本發明之一實施形態之顯示裝置用背光亦可具備上述發光裝置、與在內部導光來自前述發光裝置之光以照明液晶面板之導光板。此時，可實現高亮度且長壽命之顯示裝置用背光。
〔產業上之可利用性〕
本發明之發光裝置可利用於例如照明裝置或顯示裝置之背光。
1‧‧‧LED模組(發光裝置)
2‧‧‧金屬導線架
3‧‧‧LED晶片(發光元件)
4‧‧‧反射件
4a‧‧‧樹脂反射面
4a1 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a2 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a3 ‧‧‧樹脂傾斜面
4a4 ‧‧‧樹脂傾斜面
4b‧‧‧開口部
6‧‧‧金屬線
21‧‧‧金屬導線架
21a‧‧‧金屬反射面
21a1 ‧‧‧金屬反射面
21a2 ‧‧‧金屬反射面
21a3 ‧‧‧金屬反射面
21a4 ‧‧‧金屬反射面
21p‧‧‧凹部
22‧‧‧金屬導線架
31‧‧‧LED晶片(發光元件)
31a‧‧‧第1電極
31b‧‧‧第2電極
32‧‧‧LED晶片(發光元件)
32a‧‧‧第1電極
32b‧‧‧第2電極

Claims (12)

  1. 一種發光裝置，其特徵在於其係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置，且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極分別連接於不同之金屬導線架電性之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前述發光元件者；前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內；前述反射件於前述金屬導線架之前述凹部外側具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面；前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面；設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面；設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，同時滿足以下條件式(1)及(2)：45°-θc/2<θs1<θc…(1) 35°≦θs2≦55°…(2)該發光裝置俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述 凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面各者相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2，對於前述4個樹脂傾斜面各者，滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足條件式(2)。
  2. 一種發光裝置，其特徵在於其係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置，且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極分別連接於不同之金屬導線架電性之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前述發光元件者；前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內；前述反射件於前述金屬導線架之前述凹部外側具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面；前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面；設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面； 設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，同時滿足以下條件式(1)及(2)：45°-θc/2<θs1<θc…(1) 35°≦θs2≦55°…(2)該發光裝置俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面中沿著前述短邊方向存在之2個樹脂傾斜面各者，相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2，對於沿著前述短邊方向存在之2個樹脂傾斜面，滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足條件式(2)。
  3. 一種發光裝置，其特徵在於其係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置，且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極分別連接於不同之金屬導線架電性之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前 述發光元件者；前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內；前述反射件於前述金屬導線架之前述凹部外側具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面；前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面；設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面；設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，同時滿足以下條件式(1)及(2)：45°-θc/2<θs1<θc…(1) 35°≦θs2≦55°…(2)該發光裝置俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面中沿著前述長邊方向存在之2個樹脂傾斜面各者，相對於前述4個金屬反射面中沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足θs1<θs2， 對於沿著前述長邊方向存在之2個樹脂傾斜面，滿足條件式(1)，對於沿著前述長邊方向存在之2個金屬反射面，滿足條件式(2)。
  4. 一種發光裝置，其特徵在於其係具備配置於互相分離配置之複數個金屬導線架之任一者上之發光元件、與以包圍前述複數個金屬導線架整體之方式設置，且含光反射性樹脂之反射件，在將前述發光元件之極性不同之電極分別連接於不同之金屬導線架電性之後，以透光性樹脂密封位於前述反射件內側之前述發光元件者；前述發光元件配置於藉由彎曲前述金屬導線架而形成之凹部內；前述反射件於前述金屬導線架之前述凹部外側具有對前述凹部之底面傾斜之樹脂反射面；前述金屬導線架之前述凹部具有對前述底面傾斜之複數個側面分別作為金屬反射面；設至少1個前述金屬反射面相對於前述底面之傾斜角為θs2(°)時，前述樹脂反射面具有相對前述底面以小於傾斜角θs2之傾斜角θs1(°)傾斜之樹脂傾斜面；設從前述發光元件出射，而入射於前述透光性樹脂與空氣層之界面之光的臨界角為θc(°)時，對於處於θs1<θs2關係之前述樹脂傾斜面及前述金屬反射面，滿足以下條件式(1)，且設自前述發光元件之側面出射之光之出射強度為最大之方向之相對於與前述側面垂直之軸之傾斜角為θ0(°)，則-20°≦θ0≦20°時，滿足以下條件式(2)： 45°-θc/2<θs1<θc…(1) 35°≦θs2≦55°…(2)。
  5. 如請求項4之發光裝置，其中該發光裝置俯視下為長方形狀，前述樹脂傾斜面沿著該發光裝置之長邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，且沿著該發光裝置之短邊方向分別設於相對前述凹部互相相反側之位置上，前述金屬反射面沿著前述長邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，且沿著前述短邊方向分別設於相對前述凹部之前述底面互相相反側之位置上，前述4個樹脂傾斜面各者相對於前述4個金屬反射面各者滿足θs1<θs2，對於前述4個樹脂傾斜面各者，滿足條件式(1)，對於前述4個金屬反射面各者，滿足條件式(2)。
  6. 如請求項1之發光裝置，其中前述樹脂傾斜面之傾斜角θs1為θs1=22.5°+θc/4。
  7. 如請求項1之發光裝置，其中進而滿足以下條件式(3)，即：D>2．d．tanθc…(3)其中，D：反射件中存在透光性樹脂與空氣層之界面之開口部之通過發光元件之剖面內之最小寬度(mm)d：自發光元件之上表面至透光性樹脂與空氣層之界面之距離(mm)。
  8. 如請求項1之發光裝置，其中前述金屬導線架之前述凹部之深度為前述發光元件之厚度以上。
  9. 如請求項1之發光裝置，其中前述發光元件在前述凹部內並列配置複數個於該發光裝置之長邊方向。
  10. 如請求項1之發光裝置，其中前述透光性樹脂含有螢光體。
  11. 一種照明裝置，其特徵在於：其藉由請求項1至10中任一項之發光裝置照明照明對象。
  12. 一種顯示裝置用背光，其特徵在於具備：請求項1至10中任一項之發光裝置；與在內部導光來自前述發光裝置之光以照明液晶面板之導光板。
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