DE102004052902A1

DE102004052902A1 - Aufbau zur Unterbringung eines lichtemittierenden Elements, lichtemittierende Vorrichtung und Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004052902A1
Application number: DE102004052902A
Authority: DE
Inventors: Mitsugu Uraya; Daisuke Sakumoto; Akira Miyake; Fumiaki Sekine; Mitsuo Yanagisawa; Yuki Mori; Hiroshi Shibayama; Shingo Matsuura
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2003-10-30
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2024-11-03
Also published as: CN100392877C; TWI245436B; DE102004052902B4; KR20050041986A; KR20060107428A; TW200527716A; CN1612369A

Abstract

Eine lichtemittierende Vorrichtung (41) stellt einen aus Keramik hergestellten Basiskörper (42), einen Rahmenkörper (43), ein lichtemittierendes Element (44), eine Leiterschicht und ein lichtdurchlässiges Bauteil (45) zur Verfügung. Der Basiskörper (42) weist auf seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt (42a) für da lichtemittierende Element (44) auf. Der Rahmenkörper (43) ist mit der oberen Oberfläche des Baiskörpers (42) verbunden und umgibt den Befestigungsabschnitt (42a), wobei seine innere periphere Oberfläche zu einer Reflexionsfläche geformt ist. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers (42) ausgebildet und mit dem lichtemittierenden Element (44) elektrisch verbunden, und er weist ein weiteres Ende auf, das zu einer Seiten- oder unteren Oberfläche des Basiskörpers (42) geführt ist. Das lichtdurchlässige Bauteil (45) ist innerhalb des Rahmenkörpers (43) so angeordnet, dass er das lichtemittierende Element (44), das fluoreszierende Materialien zum Durchführen einer Wellenlängenkonvertierung enthält, bedeckt. Der Basiskörper (42) ist so entworfen, dass keramische Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 mum liegen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Aufbau zur Unterbringung eines lichtemittierenden Elements, eine lichtemittierende Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung, und insbesondere einen Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements, einer lichtemittierenden Vorrichtung und einer Beleuchtungsvorrichtung, welche Licht, das aus einem lichtemittierenden Element emittiert und durch fluoreszierende Materialien wellenlängenkonvertiert wird, ausstrahlen lassen.

2. Beschreibung des Standes der Technik

31 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung 11 gemäß einem ersten Stand der Technik, worin Licht, wie etwa nahes Ultraviolettlicht oder blaues Licht, das aus einem lichtemittierenden Element 14, zum Beispiel einer Lichtemitterdiode (LED), emittiert wird, durch mehrere (nicht gezeigte) fluoreszierende Materialen wellenlängenkonvertiert wird, die durch das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht erregt werden, und eine Fluoreszenz unterschiedlicher Farben wie rot, blau, grün und gelb erzeugt, um daraus als weißes Licht emittiert zu werden. In 31 besteht die lichtemittierende Vorrichtung 11 hauptsächlich aus einem Basiskörper 12 aus einem isolierenden Material, einem rahmenartigen Rahmenkörper 13, einem lichtdurchlässigen Bauteil 15 und einem lichtemittierenden Element 14. Der Basiskörper 12 weist in der Mitte seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 12a auf, um darauf das lichtemittierende Element 14 zu befestigen. Der Basiskörper 12 weist außerdem einen (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter auf, der aus einer Anschlussstelle, einer metallisierten Verdrahtungsleitung oder dergleichen geformt ist, um die lichtemittierende Vorrichtung innen und außen in und um den Befestigungsabschnitt 12a herum elektrisch leitfähig zu verbinden. Der an der oberen Oberfläche des Basiskörpers 12 fest verbundene Rahmenkörper 13 weist ein Durchgangsloch 13a auf, das so geformt ist, dass seine obere Öffnung größer ist als seine untere Öffnung. Des Weiteren ist bei dem Rahmenkörper 13 die Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche 13b zum Reflektieren von Licht geformt, das aus dem lichtemittierenden Element 14 emittiert wird. Das lichtdurchlässige Bauteil 15 wird innerhalb des Rahmenkörpers 13 geladen und enthält fluoreszierende Materialien, die durch das Licht, das aus von dem lichtemittierenden Element 14 emittiert wird, zum Bewirken einer Wellenlängenkonvertierung erregt werden. Das lichtemittierende Element 14 ist auf dem Befestigungsabschnitt 12a fest angebracht.

32 zeigt einen Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements 25, wie etwa einer Lichtemitterdiode (LED), gemäß einem zweiten Stand der Technik. In 32 besteht der Aufbau zum Unterbringen des lichtemittierenden Elements hauptsächlich aus einem Basiskörper 21 und einem rahmenartigen Reflexionsteil 22. Der Basiskörper 21 weist in der Mitte seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 21a auf, um darauf das lichtemittierende Element 25 zu befestigen, und weist außerdem eine Leiterschicht 27 auf, die aus einer Anschlussstelle, einer metallisierten Verdrahtungsleitung oder dergleichen geformt ist, so dass sie sich von dem Befestigungsabschnitt 21a zur Außenfläche des Basiskörpers 21 erstreckt, um den Lageraufbau des lichtemittierenden Elements innen und außen elektrisch leitfähig zu verbinden. Das Reflexionsteil 22 ist fest an der oberen Oberfläche des Basiskörpers 21 verbunden und weist ein Durchgangsloch 22a auf, das so geformt ist, dass seine obere Öffnung größer ist als seine untere Öffnung. Des Weiteren ist bei dem Reflexionsteil 22 die Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche 22b zum Reflektieren von Licht geformt, das aus dem lichtemittierenden Element 25 emittiert wird.

Zunächst wird das lichtemittierende Element 25 auf dem Befestigungsabschnitt 21a des Aufbaus zum Unterbringen des lichtemittierenden Elements angebracht. Dann wird eine Elektrode 26 des lichtemittierenden Elements 25 elektrisch mit der Leiterschicht 27 verbunden. Zuletzt wird das lichtdurchlässige Bauteil 13, das fluoreszierende Materialien enthält, um eine Langwellenlängenkonvertierung durch Erregung des von dem lichtemittierenden Element 25 emittierten Lichts zu bewirken, innerhalb des Reflexionsteils 22 geladen, um das lichtemittierende Element 25 abzudecken. Damit ist die lichtemittierende Vorrichtung 20 realisiert.

In der lichtemittierenden Vorrichtung 20 wird das Licht, das aus dem lichtemittierenden Element 25 emittiert wird, wie etwa nahes Ultraviolettlicht oder blaues Licht, von mehreren fluoreszierenden Materialien von unterschiedlichen Farben, wie etwa rot, grün, blau und gelb, die in dem lichtdurchlässigen Bauteil 13 enthalten sind, wellenlängenkonvertiert, um daraus als weißes Licht emittiert zu werden.

33 zeigt eine lichtemittierende Vorrichtung 30 gemäß einem dritten Stand der Technik, bei dem Licht, wie etwa nahes Ultraviolettlicht oder blaues Licht, das aus einem lichtemittierenden Element 14, beispielsweise einer Lichtemitterdiode (LED), emittiert wird, durch mehrere (nicht gezeigte) fluoreszierende Materialien von unterschiedlichen Farben, wie etwa rot, grün, blau und gelb, wellenlängenkonvertiert wird, um daraus als weißes Licht emittiert zu werden. In 33 besteht die lichtemittierende Vorrichtung 30 hauptsächlich aus einem Basiskörper 31 aus einem isolierenden Material, einem rahmenartigen Rahmenkörper 32, einem lichtdurchlässigen Harz 33 und einem lichtemittierenden Element 35. Der Basiskörper 31 weist in der Mitte seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 31a auf, um darauf das lichtemittierende Element 35 anzubringen. Der Basiskörper weist ebenfalls einen (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter auf, der aus einer Anschlussstelle, einer metallisierten Verdrahtungsleitung oder dergleichen geformt ist, um die lichtemittierende Vorrichtung innen und außen auf und um den Befestigungsabschnitt 31a herum elektrisch leitfähig zu verbinden. Das Reflexionsteil 32 ist fest mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 31 verbunden und weist ein Durchgangsloch 32a auf, das so geformt ist, dass seine obere Öffnung größer ist als seine untere Öffnung. Des Weiteren ist bei dem Reflexionsteil 32 die Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche 32b zum Reflektieren von Licht geformt, das aus dem lichtemittierenden Element 35 emittiert wird. Das lichtdurchlässige Harz 33 wird innerhalb des Reflexionsteils 32 geladen und enthält fluoreszierende Materialien 34, die durch das aus dem lichtemittierenden Element 35 emittierte Licht erregt werden, um eine Wellenlängenkonvertierung zu bewirken. Das lichtemittierende Element 35 ist fest auf dem Befestigungsabschnitt 31a angebracht.

Der Basiskörper 12, 21, 31 besteht aus Keramiken, wie etwa einem Aluminiumoxid-Sinterkörper (Aluminiumoxidkeramiken), einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramiken oder einem Harzmaterial wie etwa Epoxidharz. Wenn der Basiskörper 12, 21, 31 aus Keramiken gemacht ist, wird auf seiner oberen Oberfläche ein Verdrahtungsleiter durch Brennen einer Metallpaste aus Wolfram (W) oder Molybdän-Mangan (Mo-Mn) bei hoher Temperatur ausgebildet. Dagegen wird, wenn der Basiskörper 12, 21, 31 aus einem Harzmaterial gemacht ist, eine Anschlussstelle aus Kupfer (Cu), einer Eisen (Fe)-Nickel (Ni)-Legierung oder dergleichen Material durch Formen innerhalb des Basiskörpers 12, 21, 31 fixiert angeordnet.

Des Weiteren weisen der Rahmenkörper 13 und das Reflexionsteil 22, 32 ein Durchgangsloch 13a, 22a, 32a auf, das so ausgebildet ist, dass seine obere Öffnung größer ist als seine untere Öffnung, und es weist auch eine Reflexionsfläche 13b, 22b, 32b auf, die auf seiner Innenumfangsfläche zum Reflektieren von Licht ausgebildet ist. Insbesondere sind der Rahmenkörper 13 und das Reflexionsteil 22, 32 aus einem Metallmaterial, wie etwa Aluminium (Al) oder einer Fe-Ni-Kobalt (Co)-Legierung, oder Keramiken wie etwa Aluminiumoxidkeramiken oder einem Harzmaterial wie etwa Epoxidharz durch einen Schneidvorgang oder eine Formungstechnik wie etwa Druckgießen oder Extrusion ausgebildet.

Des Weiteren werden die Reflexionsfläche 13b, 22b, 32b des Rahmenkörpers 13 und das Reflexionsteil 22, 32 durch Polieren und Glätten der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 13a, 22a, 32a ausgebildet oder werden durch Beschichten der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 13a, 22a, 32a mit einem Metall wie etwa Aluminium mittels Dampfabscheidung oder Planierung ausgebildet, um von dem lichtemittierenden Element 14, 25, 35 emittiertes Licht wirksam reflektieren zu können. Der Rahmenkörper 13 und das Reflexionsteil 22, 32 sind mittels eines Lötmetalls, eines Hartlotmaterials wie etwa Silber (Ag)-Hartlot oder einem Kunstharz-Klebemittel so mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 12, 21, 31 verbunden, dass der Befestigungsabschnitt 12a, 21a, 31a von der Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 13 und dem Reflexionsteil 22, 32 umgeben ist.

Bei dem ersten bzw. dritten Stand der Technik wird zuerst der Verdrahtungsleiter, der nahe dem Befestigungsabschnitt 12a, 31a angeordnet ist, mit dem lichtemittierenden Element 14, 35 durch (nicht gezeigte) elektrische Verbindungsmittel und eine Elektrode 36, wie etwa einem Anschlussdraht oder einer Metallkugel, elektrisch verbunden. Dann wird das lichtdurchlässige Bauteil 15 und das lichtdurchlässige Harz 33, wie etwa Epoxidharz oder Silikonharz, das fluoreszierende Materialien enthält, innerhalb des Rahmenkörpers 13 und des Reflexionsteils 32 durch eine Einspeisungsvorrichtung wie zum Beispiel eine Ausgabevorrichtung geladen, um das lichtemittierende Element 14 und 35 zu bedecken. Zuletzt wird das geladene lichtdurchlässige Bauteil in einem Ofen wärmegehärtet. Anschließend ist die lichtemittierende Vorrichtung 11 und 30 realisiert, die Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum herausnehmen kann, indem das aus dem lichtemittierenden Element 14 und 35 emittierte Licht einer Wellenlängenkonvertierung unterzogen wird, die von den fluoreszierenden Materialien bewirkt wird.

Bei dem zweiten Stand der Technik ist das lichtemittierende Element 25 mit der Leiterschicht 27, die auf dem Befestigungsabschnitt 21a durch eine auf einer unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 25 angebrachte Elektrode 26 angeordnet ist, elektrisch verbunden. Die Elektrode 26 des lichtemittierenden Elements 25 und die Leiterschicht 27 sind mittels eines leitenden Klebemittels 28, wie etwa Lötmetall, einer Ag-Paste (Ag-Teilchen enthaltendes Harz) oder dergleichen, miteinander verbunden.

Das lichtdurchlässige Bauteil 23 ist aus einem lichtdurchlässigen Harz, wie etwa Epoxidharz oder Silikonharz, das fluoreszierende Materialien enthält, hergestellt und wird durch Laden des lichtdurchlässigen Harzes innerhalb des Reflexionsteils 22 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, ausgebildet, um das lichtemittierende Element 25 zu bedecken, und anschließend wird das geladene lichtdurchlässige Bauteil in einem Ofen wärmegehärtet. Anschließend ist es möglich, Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum herauszunehmen, indem das aus dem lichtemittierenden Element 25 emittierte Licht einer durch die fluoreszierenden Materialien bewirkten Wellenlängenkonvertierung unterworfen wird.

Die vorliegende lichtemittierende Vorichtung 30 wird zum Aktivieren des lichtemittierenden Elements 25 mit einer Stromspannung, die aus einer (nicht gezeigten) externen elektrischen Schaltung eingespeist wird, angetrieben und dadurch wird sichtbares Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittiert. Die lichtemittierende Vorrichtung hat einen breiteren Anwendungsbereich, wozu Anzeigevorrichtungen bzw. Blinker verschiedener Art, ein optischer Sensor, eine Anzeigevorrichtung, ein Optokoppler, eine Rücklichtquelle und ein optischer Druckkopf gehören.

In den letzten Jahren sind solche lichtemittierenden Vorrichtungen, wie sie vorstehend gezeigt sind, immer mehr in Gebrauch als Beleuchtungsvorrichtungen gekommen. Dieser Trend hat einen wachsenden Bedarf an einer höher ausgebildeten lichtemittierenden Vorrichtung, die hinsichtlich Strahlungsintensität und Wärmezerstreuungseigenschaft ausgezeichnet ist, geschaffen. Außerdem ist, wie es oft der Fall bei einer lichtemittierenden Vorrichtung ist, die ein lichtemittierendes Element verwendet, eine Verbesserung der Betriebsdauer erwartet worden.

Hinsichtlich des Standes der Technik liegt die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung JP-A 2003-37298 (2003) vor.

Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 11 gemäß dem ersten in 31 gezeigten Stand der Technik ist, damit das aus dem lichtemittierenden Element 14 emittierte Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung 11 mit hohem Wirkungsgrad abstrahlen kann, beispielsweise die obere Oberfläche des aus Keramik hergestellten Basiskörpers 12 durch einen Poliervorgang geglättet, oder die obere Oberfläche des Basiskörpers 12 ist mit einem Film aus einem Metall wie etwa Al oder Au beschichtet, um das Reflexionsvermögen der oberen Oberfläche des Basiskörpers 12 zu verbessern. Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 11, bei der das aus dem lichtemittierenden Element 14 emittierte Licht durch in dem lichtdurchlässigen Bauteil 15 enthaltene fluoreszierende Materialien wellenlängenkonvertiert wird, wird jedoch das aus dem lichtemittierenden Element 14 emittierte Licht durch das lichtdurchlässige Bauteil 15 übertragen und dann von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 12 spiegelreflektiert. In diesem Fall können andere fluoreszierende Materialien als die in einer Spiegelreflexionsrichtung vorliegenden fluoreszierenden Materialien nicht leicht erregt werden. Das heißt, die Wellenlängenkonvertierung wird hauptsächlich durch einen Teil der fluoreszierenden Materialien bewirkt, was zu einer schlechten Wellenlängenkonvertierungswirkung führt. Dadurch entsteht das Problem, dass sich die optische Leistung, Helligkeit und Farbwiedergabe verschlechtern.

Des Weiteren wird, wenn der Basiskörper 12 aus Keramik hergestellt ist, Licht durch das Substrat 12 absorbiert und somit neigt das Reflexionsvermögen der oberen Oberfläche des Basiskörpers 12 dazu, schwächer zu werden. Als Ergebnis hiervon kann die lichtemittierende Vorrichtung die gewünschte optische Leistung nicht erbringen, ebenso wie die seit kurzem verlangte zufrieden stellende Licht-Anfangseffizienz. Ferner muss, wenn die obere Oberfläche des Basiskörpers 12 mit einem Metallfilm beschichtet ist, um eine Lichtabsorption auf dem Substrat 12 zu verhindern, der Metallfilm mittels Plattieren oder Dampfabscheidung ausgebildet werden, was zu einer unerwünschten Vermehrung der Schritte beim Herstellungsprozess und der Herstellungskosten führt.

Andererseits kann, wenn der Basiskörper 12 aus einem Harzmaterial, wie etwa Epoxidharz oder Flüssigkristallpolymer, hergestellt ist, Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 14 ausgeht, sich nicht sehr wirksam durch den Basiskörper 12 nach draußen zerstreuen. Somit führt die verbleibende Wärme zu einer beträchtlichen Verschlechterung des Lichtemittierungswirkungsgrads des lichtemittierenden Elements 14. Als Ergebnis hiervon nimmt die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 11 ab.

Bei dem lichtdurchlässigen Bauteil 15, das das lichtemittierende Element 14 abdeckt und fluoreszierende Materialien zur Durchführung einer Wellenlängenkonvertierung mit dem aus dem lichtemittierenden Element 14 emittierten Licht enthält, wird ferner, wenn der Gehalt an fluoreszierenden Materialien zur Verbesserung des Wellenlängenkonvertierungswirkungsgrads erhöht wird, das Licht, das aus der lichtemittierenden Vorrichtung strahlt, für eine Störung durch die fluoreszierenden Materialien anfällig sein. Dies macht es unmöglich, die optische Leistung zu verbessern. Im Gegensatz hierzu wird, wenn der Gehalt an fluoreszierenden Materialien verringert wird, der Wellenlängenkonvertierungswirkungsgrad gesenkt und somit kann kein Licht erhalten werden, das eine gewünschte Wellenlänge aufweist. Als Ergebnis hiervon wird eine Verstärkung der optischen Leistung unmöglich.

Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 20 gemäß dem in 32 gezeigten zweiten Stand der Technik kann sich jedoch zu dem Zeitpunkt, an dem das lichtemittierende Element 25 mit der Leiterschicht 27 des Befestigungsabschnitts 21a fest verbunden wird, bei spielsweise das verwendete leitende Klebemittel 28 aus der Leiterschicht 27 heraus ausdehnen und somit eine Veränderung in der Dicke herbeiführen. In diesem Fall kann das lichtemittierende Element 25 in geneigtem Zustand verbunden werden. Wenn das lichtemittierende Element 25 an dem Befestigungsabschnitt 21a in geneigtem Zustand angebracht wird, wird es schwierig, das aus dem lichtemittierenden Element 25 emittierte Licht von dem Reflexionsteil 22 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektieren zu lassen, damit es zufrieden stellend ausstrahlt. Dadurch entsteht das Problem, dass die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts geringer wird.

Ferner macht es die Veränderung in der Dicke des leitenden Klebemittels 28, das verwendet wird, um das lichtemittierende Element 25 auf der Leiterschicht 27 fest anzubringen, schwierig, die aus dem lichtemittierenden Element 25 ausgehende Wärme durch das leitende Klebemittel 28 und den Basiskörper 21 nach außen mit großer Effizienz zu zerstreuen. Als Ergebnis hiervon erfährt das lichtemittierende Element 25 einen Temperaturanstieg, und dadurch neigt die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element 25 dazu, schwächer zu werden. Dadurch entsteht das Problem, dass die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts nicht stabil aufrechterhalten werden kann.

Ferner fließt das leitende Klebemittel 28, das verwendet wird, um die Leiterschicht 27 und das lichtemittierende Element 25 miteinander zu verbinden, aus der Außenumfang des lichtemittierenden Elements 25 heraus und bedeckt die obere Oberfläche des Basiskörpers 21. In diesem Fall besteht eine Wahrscheinlichkeit, dass das aus dem lichtemittierenden Element 25 und den fluoreszierenden Materialien emittierende Licht von dem fließenden leitenden Klebemittel 28 absorbiert wird. Dadurch entsteht das Problem, dass sich die Strahlungsintensi tät, Helligkeit und Farbwiedergabe des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts verschlechtern.

Da weiterhin das leitende Klebemittel 28 zum Verbinden der Leiterschicht 27 mit dem lichtemittierenden Element 25 vor dem Bereich zwischen dem Befestigungsabschnitt 21a und dem lichtemittierenden Element 25 freiliegt, folgt daraus, dass das aus dem lichtemittierenden Element 25 und den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht auf das leitende Klebemittel 28 aufgebracht wird. Das auf das leitende Klebemittel 28 aufgebrachte Licht wird vermutlich teilweise von dem leitenden Klebemittel 28 absorbiert. Dadurch entsteht das Problem, dass sich die Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts verschlechtern.

Wenn das aus dem lichtemittierenden Element 25 emittierte Licht Ultraviolettlicht ist, erfährt das leitende Klebemittel 28 ferner eine Qualitätsverschlechterung, wenn das emittierte Licht auf das leitende Klebemittel 28 strahlt. Dies führt dazu, dass die Bindungsfestigkeit zwischen der Leiterschicht 27 und dem lichtemittierenden Element 25 geringer wird, was zu Schwierigkeiten bei der Aufrechterhaltung der dauerhaften Befestigung zwischen der Leiterschicht 27 und dem lichtemittierenden Element 25 während eines längeren Zeitraums führen kann. Als Ergebnis hiervon entsteht auf nachteilige Weise ein Problem, wie etwa ein Bruch zwischen der Elektrode 26 des lichtemittierenden Elements 25 und der Leiterschicht 27. Dadurch wird es schwierig, bei der lichtemittierenden Vorrichtung eine längere Betriebsdauer zu erreichen.

Zusätzlich ist in den letzten Jahren von lichtemittierenden Vorrichtungen eine weitere Steigerung der Strahlungsintensität gefordert worden. Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 30 gemäß dem drit ten Stand der Technik wird jedoch, wenn die Amperezahl eines in das lichtemittierende Element 35 eingegebenen Stroms zur Verstärkung der Strahlungslichtintensität erhöht wird, die Lichtemissionsintensität des lichtemittierenden Elements 35 nicht im Verhältnis zur Amperezahl des Stroms verbessert und neigt daher zu Schwankungen. Dies macht es unmöglich, eine stabile Strahlungsintensität zu erhalten.

Im Detail wird, wenn die Amperezahl eines in das lichtemittierende Element 35 eingegebenen Stroms zur Verstärkung der Strahlungslichtintensität erhöht wird, die Verbindungsstellentemperatur des lichtemittierenden Elements 35 erhöht, mit dem Ergebnis, dass sich die Lichtemissionswirkungsgrad merklich verschlechtert. Dadurch entsteht das Problem, dass die Strahlungsintensität, die proportional zu einem eingegebenen Strom ist, nicht erhalten werden kann. Außerdem ergibt sich dadurch das Problem, dass aufgrund von Schwankungen in der Lichtemissionswellenlänge, die aufgrund von Wärme entstehen sollen, keine stabile Strahlungsintensität erhalten werden kann.

In dem lichtdurchlässigen Harz 33, das das lichtemittierende Element 35 abdeckt und die fluoreszierenden Materialien 34 zum Durchführen einer Wellenlängenkonvertierung mit dem aus dem lichtemittierenden Element 35 emittierten Licht enthält, besteht des Weiteren eine Wahrscheinlichkeit, dass das Licht, das durch die fluoreszierenden Materialien 34 wellenlängenkonvertiert wird, durch die anderen fluoreszierenden Materialien gestört wird, wenn der Gehalt an fluoreszierenden Materialien 34 erhöht wird, um die Wellenlängenkonvertierungseffizienz zu verbessern. Dadurch wird es unmöglich gemacht, die Strahlungsintensität zu verstärken.

Im Gegensatz dazu wird, wenn der Gehalt an fluoreszierendem Material 34 gesenkt wird, die Wellenlängenkonvertierungseffizienz verringert, und somit kann kein Licht einer gewünschten Wellenlänge erhalten werden. Als Ergebnis hiervon wird die Verstärkung der Strahlungsintensität unmöglich gemacht.

Ferner wird Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 35 ausgeht, leicht durch den Basiskörper 31 an das Reflexionsteil 32 übertragen. Dadurch erfährt das Reflexionsteil 32 eine Wärmeausdehnung und wird infolgedessen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Reflexionsteil 32 und dem Basiskörper 31 deformiert. Dadurch entstehen die Probleme, dass der Strahlungswinkel schwankt und die Strahlungsintensität verringert wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung ist im Hinblick auf die vorstehend beschriebenen Probleme mit dem Stand der Technik gemacht worden, und dementsprechend ist es ihr Ziel, einen Aufbau zum Unterbringen einer lichtemittierenden Elementlagerung, eine lichtemittierende Vorrichtung und eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, denen es gelungen ist, ausgezeichnete Beleuchtungseigenschaften vorzusehen, wie etwa axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, durch eine Verbesserung des Wirkungsgrads der durch fluoreszierende Materialien bewirkten Wellenlängenkonvertierung zur Verstärkung der optischen Leistung der lichtemittierende Vorrichtung und durch Zulassen, dass aus einem lichtemittierenden Element emittiertes Licht wirksam ausstrahlt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements, einer lichtemittierende Vorrichtung und einer Beleuchtungsvorrichtung vorzusehen, denen es gelungen ist, gewünschte Strahlungseigenschaften über einen längeren Zeitraum stabil aufrechtzuerhalten, indem aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme erfolgreich zerstreut wurde.

Die Erfindung stellt einen Aufbau zur Unterbringung eines lichtemittierenden Elements zur Verfügung, mit:
einem Basiskörper aus Keramik, der auf seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt aufweist, um darauf ein lichtemittierendes Element zu befestigen;
einem Rahmenkörper, der mit dem Außenumfang der oberen Oberfläche des Basiskörpers so verbunden ist, dass er den Befestigungsabschnitt umgibt, dessen Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element emittiertem Licht geformt ist; und
einem Verdrahtungsleiter, dessen eines Ende auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers so ausgebildet ist, dass es mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements elektrisch verbunden ist, und dessen anderes Ende nach außen zu einer Seiten- oder unteren Fläche des Basiskörpers geführt ist,
wobei der Basiskörper so entworfen ist, dass in der Keramik enthaltene Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen.

Die Erfindung sieht eine lichtemittierende Vorrichtung vor, mit:
dem vorstehend beschriebenen Aufbau; und
einem lichtemittierenden Element, das auf dem Befestigungsabschnitt angebracht und mit dem Verdrahtungsleiter elektrisch verbunden ist.

In der Erfindung umfasst die lichtemittierende Vorrichtung ferner ein lichtdurchlässiges Bauteil, das in dem Rahmenkörper angeordnet ist, um das lichtemittierende Element zu bedecken, welches fluoreszierende Materialien zum Durchführen einer Wellenlängenkonvertierung mit dem Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, enthält.

In der Erfindung wird ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht des lichtemittierenden Elements in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm gehalten.

In der Erfindung ist das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht entworfen, mit der das lichtemittierende Element durch ein leitendes Klebemittel elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung ist aus einem isolierenden Material um die Leiterschicht herum ausgebildet.

In der Erfindung ist die Leiterschicht so konfiguriert, dass die Leiterschicht innerhalb eines Außenumfangs des lichtemittierenden Elements liegt.

In der Erfindung ist die Ausbauchung so geformt, dass ihre Seitenflächen sich allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper geneigt nach außen erstrecken.

In der Erfindung ist das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht entworfen, mit der das lichtemittierende Element durch ein leitendes Klebemittel elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung ist in einem Teil einer oberen Oberfläche der Leiterschicht ausgebildet, welcher Teil innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements liegt.

In der Erfindung steht der Befestigungsabschnitt von der oberen Oberfläche des Basiskörpers vor.

In der Erfindung ist der vorstehende Befestigungsabschnitt so geformt, dass sich seine Seitenflächen allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper geneigt nach außen erstrecken.

In der Erfindung steht der Befestigungsabschnitt von der oberen Oberfläche des Basiskörpers vor, eine aktive Schicht des lichtemittierenden Elements weist ein höheres Niveau auf als ein unteres Ende der Reflexionsfläche und das lichtdurchlässige Bauteil ist so angeordnet, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird.

In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil so entworfen, dass sein Mittelabschnitt im arithmetischen Durchschnitt der Oberflächenrauhigkeit größer ist als sein Außenumfangsabschnitt.

In der Erfindung steht der Befestigungsabschnitt von der oberen Oberfläche des Basiskörpers vor und auf einer oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts ist eine Leiterschicht ausgebildet, die aus dem einen Ende des Verdrahtungsleiters gemacht ist und mit der das lichtemittierende Element durch ein leitendes Klebemittel elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung ist aus einem isolierenden Material um die Leiterschicht herum ausgebildet.

In der Erfindung ist die Ausbauchung so geformt, dass sich ihre Seitenflächen allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper geneigt nach außen erstrecken.

Die Erfindung sieht eine lichtemittierende Vorrichtung vor, mit: einem Basiskörper, der plattenartig geformt und aus Keramik hergestellt ist;
einem lichtemittierenden Element und
einem Reflexionsteil, das mit einer oberen Oberfläche des Basiskörpers verbunden ist, der in der Mitte seiner oberen Hauptoberfläche einen konvexen Befestigungsabschnitt aufweist, um darauf das lichtemittierende Element anzubringen, und des Weiteren an einem Außenumfang seiner oberen Hauptoberfläche einen Seitenwandabschnitt aufweist, der so geformt ist, dass er den Befestigungsabschnitt umgibt, wobei eine Innenumfangsfläche dieses Seitenwandabschnitts in eine Reflexionsfläche zum Reflektieren von Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, geformt ist, wobei der Basiskörper so ausgebildet ist, dass Kristallkörner, die in der Keramik enthalten sind, in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen.

In der Erfindung umfasst die lichtemittierende Vorrichtung ferner ein lichtdurchlässiges Bauteil, das innerhalb des Seitenwandabschnitts angeordnet ist, um das lichtemittierende Element zu bedecken, das fluoreszierende Materialien enthält, um eine Wellenlängenkonvertierung mit dem Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, durchzuführen.

In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil so angeordnet, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird.

In der Erfindung ist der Befestigungsabschnitt in einer konvexen Form ausgebildet.

In der Erfindung weist der Basiskörper einen Verdrahtungsleiter auf, der so ausgebildet ist, dass er sich von seiner oberen Oberfläche zur Außenfläche erstreckt, das Reflexionsteil weist um den Befestigungsabschnitt herum ein Durchgangsloch auf, das von der oberen Hauptfläche zu einer unteren Hauptfläche davon ganz durchgebohrt ist, um unter der optischen Weglinie zu liegen, und eine Elektrode des lichtemittierenden Elements und der auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers geformte Verdrahtungsleiter sind mittels eines Drahts, der durch das Durchgangsloch eingeführt ist, miteinander elektrisch verbunden.

In der Erfindung ist das Durchgangsloch mit einer isolierenden Paste gefüllt, die isolierende, lichtreflektierende Teilchen enthält.

Die Erfindung stellt eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung, die durch Einrichten der vorstehend beschriebenen lichtemittierenden Vorrichtung in einer vorgegebenen Anordnung aufgebaut ist.

Gemäß der Erfindung ist der Basiskörper so entworfen, dass in der Keramik enthaltene Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teil chendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen. Daher ist die Dichte der Kristallkörner so groß, dass die Zwischenkorngrenze und Zwischenräume extrem klein sind, und der Anteil der in dem Oberflächenteil des Basiskörpers vorhandenen Kristallkörner erhöht ist. In der vorliegenden Konstruktion kann dadurch verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht den Weg in den Basiskörper findet, und dadurch wird das Reflexionsvermögen verbessert. Als Ergebnis hiervon kann die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung erhöht werden.

Da eine korrekte Menge an Unebenheiten auf der Oberfläche des Basiskörpers wegen der in dem Oberflächenteil des Basiskörpers vorhandenen hochdichten Kristallkörper entsteht, ist es des Weiteren möglich, eine mäßige diffuse Reflexion des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts zu bewirken und dadurch die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die der Lichtbestrahlung unterworfen werden, zu erhöhen. Als Ergebnis hiervon kann der Wellenlängenkonvertierungswirkungsgrad erhöht werden, daher können die optische Leistung, Helligkeit und Farbwiedergabe verbessert werden.

Da der Basiskörper aus hochdichten Kristallkörnern zusammengesetzt ist, folgt ferner, dass die Wärmeleitfähigkeit des Basiskörpers verbessert ist und somit aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme durch den Basiskörper nach außen mit großer Effizienz zerstreut werden kann. Dadurch ist es möglich, eine wärmeinduzierte Verschlechterung in der Lichtemissionseffizienz des lichtemittierenden Elements wirksam zu verhindern, dadurch kann eine Verringerung der optischen Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung vermieden werden.

Gemäß der Erfindung weist die lichtemittierende Vorrichtung den Aufbau zum Unterbringen des lichtemittierenden Elements der Erfin dung und das lichtemittierende Element auf, das auf dem Befestigungsabschnitt angebracht und mit dem Verdrahtungsleiter elektrisch verbunden ist. Daher kann das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht wirksam reflektiert werden, und die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die einer Erregung unterworfen werden, wird erhöht, dadurch können Beleuchtungseigenschaften, wie etwa optische Leistung, Helligkeit und Farbwiedergabe, verbessert werden.

Gemäß der Erfindung wird der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm gehalten. Daher kann das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht mit hoher Effizienz von den in dem lichtdurchlässigen Bauteil enthaltenen fluoreszierenden Materialien wellenlängenkonvertiert werden, und das wellenlängenkonvertierte Licht kann aus dem lichtdurchlässigen Bauteil wirksam ausstrahlen gelassen werden, ohne durch von den fluoreszierenden Materialien verursachte Störungen beeinträchtigt zu werden. Somit können ausgezeichnete Beleuchtungseigenschaften wie etwa Helligkeit und Farbwiedergabe erreicht werden.

Gemäß der Erfindung ist das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht entworfen, mit der das lichtemittierende Element durch das leitende Klebemittel elektrisch verbunden ist. Um die Leiterschicht herum ist eine Ausbauchung aus einem isolierenden Material ausgebildet. Daher kann mit der Ausbauchung verhindert werden, dass sich das leitende Klebemittel nach außen aus der Leiterschicht ausbreitet, dadurch erhält das leitende Klebemittel eine gleichmäßige Dicke. Dementsprechend kann das lichtemittierende Element waagerecht auf der Leiterschicht angebracht werden. Als Ergebnis hiervon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element in einem gewünsch ten Ausfallwinkel emittiert und das emittierte Licht wird dann von dem Rahmenkörper in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, um korrekt ausgestrahlt zu werden, wodurch es möglich wird, die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts zu erhöhen.

Da das lichtemittierende Element auf der Leiterschicht waagerecht angebracht werden kann, folgt des Weiteren, dass die aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme durch das leitende Klebemittel und den Basiskörper mit großer Effizienz nach außen zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements stabil aufrechterhalten werden, dadurch kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts mit großer Stabilität aufrechterhalten werden.

Ferner kann wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht durch die Ausbauchung auf das leitende Klebemittel aufgebracht wird. Daher kommt es nie vor, dass das aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte Licht durch das leitende Klebemittel absorbiert wird, und somit kann eine unerwünschte Verringerung der Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe wirksam vermieden werden. Somit wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine hohe Strahlungsintensität und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften bietet.

Gemäß der Erfindung ist die Leiterschicht so konfiguriert, dass sie innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements liegt. Daher kann verhindert werden, dass das leitende Klebemittel zum Verbinden der Leiterschicht mit dem lichtemittierenden Element vor dem Bereich zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element freiliegt, dies verhindert, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht sehr wirksam auf das leitende Klebemittel aufgebracht wird. Als Ergebnis hiervon kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht durch das leitende Klebemittel absorbiert oder davon als Licht reflektiert wird, das eine niedrige Strahlungsintensität zeigt. Die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts kann dementsprechend hoch aufrechterhalten werden und es können eine ausgezeichnete Helligkeit und Farbwiedergabe erzielt werden.

Ein anderer Vorteil besteht darin, dass selbst dann, wenn das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht Ultraviolettlicht ist, das leitende Klebemittel keine Qualitätsminderung erfährt. Somit kann die Bindungsstärke zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element ausreichend hoch bleiben, dadurch kann die dauerhafte Befestigung zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Als Ergebnis hiervon kann die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode des lichtemittierenden Elements und der Leiterschicht für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung eine längere Betriebsdauer bieten.

Gemäß der Erfindung ist die Ausbauchung so geformt, dass ihre Seitenflächen sich allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper geneigt nach außen erstrecken. Daher ist es einfach, Luft, die in einem Eckabschnitt zwischen den Seitenflächen der Ausbauchung und der oberen Oberfläche des Basiskörpers vorhanden ist, abzusaugen und zu verhindern, dass die Luft in dem Eckabschnitt verbleibt. Dementsprechend kann wirksam verhindert werden, dass eine Blase in dem leitenden Klebemittel und dem lichtdurchlässigen Bauteil entsteht und durch die Ausdehnung von Luft in der Blase aufgrund von Temperaturänderung oder dergleichen ein Abblättern oder ein Riss verursacht wird. Außerdem ist es möglich, Licht auf den äußeren geneigten Seitenflächen der Ausbauchung gut nach oben zu reflektieren und den Lichtemissionswirkungsgrad zu verbessern.

Gemäß der Erfindung ist das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht entworfen, mit der das lichtemittierende Element durch ein leitendes Klebemittel elektrisch verbunden ist. Die Ausbauchung ist in dem Teil einer oberen Oberfläche der Leiterschicht ausgebildet, welches Teil innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements liegt. Daher kann mit dieser Ausbauchung das lichtemittierende Element auf ein höheres Niveau als die Leiterschicht gehoben werden, wodurch unweigerlich eine Lücke zwischen der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements und der oberen Oberfläche der Leiterschicht entsteht. Daher kommt es nie vor, dass das Gewicht des lichtemittierenden Elements das leitende Klebemittel aus der Leiterschicht hinauspresst, und somit wird das leitende Klebemittel in gleichmäßiger Dicke auf die Leiterschicht aufgebracht. Dementsprechend kann das lichtemittierende Element waagerecht auf der Leiterschicht angebracht werden. Als Ergebnis hiervon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element in einem gewünschten Ausfallwinkel emittiert und das emittierte Licht wird dann von dem Rahmenkörper in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, so dass es korrekt ausstrahlt, wodurch ermöglicht wird, die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts zu erhöhen.

Da das leitende Klebemittel in gleichmäßiger Dicke auf die Leiterschicht aufgebracht wird, ist es möglich, das lichtemittierende Element waagerecht auf der Leiterschicht anzubringen. Somit kann die aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme durch das leitende Klebemittel und den Basiskörper nach außen mit hoher Effi zienz zerstreut werden. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements stabil aufrechterhalten werden, dadurch kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts stabil hoch aufrechterhalten werden.

Da wirksam verhindert wird, dass das leitende Klebemittel aus dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements fließt, bleibt es ferner unter dem lichtemittierenden Element. Dadurch kann verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht durch aus dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements nach außen fließendes leitendes Klebemittel absorbiert wird. Als Ergebnis hiervon wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine hohe Strahlungsintensität und ausgezeichnete optische Eigenschaften, wie etwa Helligkeit und Farbwiedergabe, bietet.

Da der Befestigungsabschnitt so geformt ist, dass er vorsteht, folgt gemäß der Erfindung daraus, dass unweigerlich eine Isolierung zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem unteren Ende des Rahmenkörpers vorgesehen ist. Dadurch kann das untere Ende des Rahmenkörpers nahe an den Befestigungsabschnitt, in der Ebene gesehen, gebracht werden und dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht von der Reflexionsfläche des Rahmenkörpers zufrieden stellender reflektieren gelassen werden.

Gemäß der Erfindung ist der vorstehende Befestigungsabschnitt so geformt, dass sich seine Seitenflächen allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper geneigt nach außen erstrecken. Dadurch ist es möglich, das Diffusionsvermögen von Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element ausgeht, zu verstärken und Licht von der Seitenfläche des vorstehenden Befestigungsabschnitts wirksam nach oben reflektieren zu lassen. Als Ergebnis hiervon kann der Lichtemissionswirkungsgrad des lichtemittierenden Elements ebenso wie der Wellenlängenkonvertierungswirkungsgrad der fluoreszierenden Materialien erhöht werden und ferner kann das aus dem lichtemittierenden Element oder den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht wirksam nach oben reflektiert werden. Dadurch kann eine Lichtausgabe mit hoher Strahlungsintensität während eines längeren Zeitraums erzielt werden.

Gemäß der Erfindung weist die lichtemittierende Sektion des lichtemittierenden Elements ein höheres Niveau auf als das untere Ende der Reflexionsfläche und das lichtdurchlässige Bauteil ist so angeordnet, dass der Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird. Somit kann von den Lichtstrahlen, die aus dem lichtemittierenden Element emittiert werden, derjenige, der direkt aus der oberen Öffnung des Rahmenkörpers ausstrahlen gelassen wird, ohne von der Reflexionsfläche reflektiert zu werden, eine extrem hohe Intensität haben. Das heißt, das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht kann mit hoher Effizienz durch die fluoreszierenden Materialien wellenlängenkonvertiert werden, die in dem Teil des lichtdurchlässigen Bauteils vorgegebener Dicke enthalten sind, das über der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements angeordnet ist, und dann kann das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil austreten gelassen werden, ohne durch eine Störung beeinträchtigt zu werden, die von den fluoreszierenden Materialien verursacht wird. Als Ergebnis hiervon kann die lichtemittierende Vorrichtung eine erhöhte Strahlungsintensität und ausgezeichnete optische Eigenschaften, wie etwa axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, vorsehen.

Selbst wenn Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element ausgeht, zum Basiskörper übertragen wird, da der Befestigungsabschnitt so geformt ist, dass er vorsteht, kann ein Abstand zwischen dem Be festigungsabschnitt und dem Rahmenkörper gesichert werden, der so lang wie möglich ist, und der Kontaktbereich zwischen dem vorstehenden Teil des Basiskörpers und dem lichtdurchlässigen Bauteil vergrößert werden, wodurch die Wärmezerstreuungseigenschaft verbessert wird. Somit kann die Wärmeübertragung auf den Rahmenkörper wirksam verhindert werden. Als Ergebnis hiervon kann der Rahmenkörper vor Verformung aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Rahmenkörper und dem Basiskörper wirksam geschützt werden.

Gemäß der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil vorzugsweise so entworfen, dass sein Mittelabschnitt im arithmetischen Durchschnitt der Oberflächenrauhigkeit größer ist als sein Außenumfangsabschnitt. Dies unterstützt die Verringerung der Differenz in der Strahlungsintensität zwischen dem Licht, das aus dem Mittelabschnitt austritt, und dem Licht, das aus dem Außenumfangsabschnitt in dem lichtdurchlässigen Bauteil austritt. Insbesondere weist das Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert und dann direkt aus dem Mittelabschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils ausgestrahlt worden ist, ohne von dem Rahmenkörper oder dergleichen reflektiert zu werden, eine hohe Intensität auf. Dieses Licht wird durch eine raue Oberfläche im Mittelabschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils geeignet zerstreut, so dass seine Intensität leicht verringert sein kann. Auf diese Weise kann die Intensität des Lichts, das aus dem Mittelabschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils emittiert wird, an eine niedrige Intensität des Lichts, das aus dem Außenumfangsabschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils ausgestrahlt worden ist, nachdem es von dem Reflexionsteil reflektiert wurde, angenähert werden. Dadurch kann der Unterschied in der Strahlungsintensität zwischen dem Mittelabschnitt und dem Außenumfangsabschnitt in dem lichtdurchlässigen Bauteil verringert werden. Als Ergebnis kann die lichtemittierende Vorrichtung gleichmäßiges Licht in einem breiteren Bereich emittieren. Des Weiteren ist es möglich, ein grelles Leuchten, d. h. ein Phänomen, bei dem das menschliche Auge schmerzt, das aus der Konzentrierung der Strahlungsintensität in einem bestimmten Teil der lichtemittierenden Oberfläche herrührt, zu vermeiden. Somit können nachteilige Auswirkungen auf das menschliche Auge minimiert werden.

Gemäß der Erfindung steht der Befestigungsabschnitt von der oberen Oberfläche des Basiskörpers vor und auf einer oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts ist eine Leiterschicht ausgebildet, die aus dem einen Ende des Verdrahtungsleiters gemacht ist und mit der das lichtemittierende Element durch ein leitendes Klebemittel elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung aus einem isolierenden Material ist um die Leiterschicht herum ausgebildet. Daher kann das Licht, das lateral oder schräg nach unten aus der Seite des lichtemittierenden Elements emittiert worden ist, von der Reflexionsfläche des Rahmenkörpers zufrieden stellend reflektiert werden. Somit kann das Licht von dem Rahmenkörper in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert werden, so dass es zufrieden stellend ausstrahlt, ohne von dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Rahmenkörper und dem Basiskörper oder der Oberfläche des Basiskörpers absorbiert zu werden. Als Ergebnis hiervon kann die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts stabil hoch aufrechterhalten werden.

Da der Befestigungsabschnitt so ausgebildet ist, dass er vorsteht, folgt daraus, dass eine Isolierung zwischen dem Befestigungsabschnitt und dem unteren Ende des Reflexionsteils unweigerlich vorgesehen ist. Dies ermöglicht es, das untere Ende des Rahmenkörpers nahe an den Befestigungsabschnitt, in der Ebene gesehen, zu bringen und dadurch das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht von der Reflexionsfläche des Rahmenkörpers zufrieden stellender reflektieren zu lassen.

Des Weiteren kann mit der Ausbauchung aus isolierendem Material verhindert werden, dass sich das leitende Klebemittel aus der Leiterschicht ausbreitet, daher weist das leitende Klebemittel eine gleichmäßige Dicke auf. Dementsprechend kann das lichtemittierende Element waagerecht auf der Leiterschicht angebracht werden. Als Ergebnis hiervon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element in einem gewünschten Ausfallwinkel emittiert und das emittierte Licht wird dann von dem Rahmenkörper in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, so dass es korrekt ausstrahlt, wodurch es ermöglicht wird, die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts zu erhöhen.

Da das lichtemittierende Element waagerecht auf der Leiterschicht angebracht werden kann, folgt des Weiteren daraus, dass die aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme durch das leitende Klebemittel und den Basiskörper nach außen mit hoher Effizienz zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements stabil bewahrt werden; daher kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts stabil hoch aufrechterhalten werden.

Des Weiteren kann wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht durch die Ausbauchung auf das leitende Klebemittel aufgebracht wird. Daher kommt es nie vor, dass das aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte Licht durch das leitende Klebemittel absorbiert wird, und somit kann eine unerwünschte Verringerung der Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe wirksam vermieden werden. Damit wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die hohe Strah lungsintensität und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften bietet.

Gemäß der Erfindung liegt die Leiterschicht innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das Klebemittel zum Verbinden der Leiterschicht mit dem lichtemittierenden Element vor dem Bereich zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element freiliegt. Daher kann sehr wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht auf das leitende Klebemittel aufgebracht wird. Als Ergebnis hievon kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht durch das leitende Klebemittel absorbiert oder davon als Licht, das eine niedrige Strahlungsintensität zeigt, reflektiert wird. Die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts kann dementsprechend hoch sein und es lassen sich eine ausgezeichnete Helligkeit und Farbwiedergabe erzielen.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass selbst dann, wenn das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht Ultraviolettlicht ist, das leitende Klebemittel keine Qualitätsminderung erfährt. Somit kann die Stärke der Verbindung zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element ausreichend hoch beibehalten werden; daher kann die dauerhafte Befestigung zwischen der Leiterschicht und dem lichtemittierenden Element für einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Als Ergebnis hiervon kann die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode des lichtemittierenden Elements und der Leiterschicht für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Dementsprechend bietet die lichtemittierende Vorrichtung eine längere Betriebsdauer.

Gemäß der Erfindung ist die Ausbauchung so geformt, dass ihre Seitenflächen sich allmählich schräg nach außen mit zunehmender Nähe zum Basiskörper erstrecken. Dadurch ist es einfach, Luft, die in einem Eckabschnitt zwischen den Seitenflächen der Ausbauchung und der oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts vorhanden ist, abzuziehen, und es wird verhindert, dass die Luft in dem Eckabschnitt verbleibt. Dementsprechend kann wirksam verhindert werden, dass eine Blase in dem leitenden Klebemittel und dem lichtdurchlässigen Bauteil entsteht und ein Abblättern oder ein Riss durch Luftausdehnung in der Blase aufgrund einer Temperaturveränderung oder dergleichen verursacht wird. Außerdem ist es möglich, Licht auf den äußeren schrägen Seitenflächen der Ausbauchung gut nach oben zu reflektieren und den Lichtemissionswirkungsgrad zu verbessern.

Gemäß der Erfindung weist die lichtemittierende Vorrichtung folgendes auf: einen Basiskörper, der plattenartig geformt und aus Keramik hergestellt ist; das lichtemittierende Element; das Reflexionsteil, das mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers verbunden ist, der in der Mitte seiner oberen Hauptoberfläche den Befestigungsabschnitt aufweist, um darauf das lichtemittierende Element anzubringen, und des Weiteren an dem Außenumfang seiner oberen Hauptoberfläche den Seitenwandabschnitt aufweist, der so geformt ist, dass er den Befestigungsabschnitt umgibt, wobei die Innenumfangsfläche dieses Seitenwandabschnitts zu der Reflexionsfläche zum Reflektieren von Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, geformt ist; und das lichtdurchlässige Bauteil, das innerhalb des Seitenwandabschnitts angeordnet ist, um das lichtemittierende Element abzudecken, das fluoreszierende Materialien enthält, um eine Wellenlängenkonvertierung mit dem Licht, das aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, durchzuführen. Das lichtdurchlässige Bauteil ist so angeordnet, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberflä che und der lichtemittierenden Sektion in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm und dem Basiskörper gehalten wird. Somit kann von den aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichtstrahlen derjenige, der direkt aufwärts von dem lichtemittierenden Element ausstrahlen gelassen wird, ohne von der Reflexionsfläche reflektiert zu werden, eine extrem hohe Intensität aufweisen. Das heißt, das aus dem lichtemittierenden Element emittierte Licht kann mit hoher Effizienz durch die fluoreszierenden Materialien wellenlängenkonvertiert werden, die in jenem Teil des lichtdurchlässigen Bauteils von vorgegebener Dicke enthalten sind, der sich über der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements befindet, und dann wird das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil austreten gelassen, ohne durch eine von den fluoreszierenden Materialien verursachte Störung beeinträchtigt zu werden. Als Ergebnis hiervon kann die lichtemittierende Vorrichtung eine erhöhte Strahlungsintensität und ausgezeichnete optische Eigenschaften, wie etwa axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, zur Verfügung stellen.

Des Weiteren wird Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element ausgeht, leicht von dem Befestigungsabschnitt zu dem Seitenwandabschnitt, die einteilig ausgebildet sind, übertragen. Insbesondere, wenn das Reflexionsteil aus Metall hergestellt ist, kann Wärme rascher zu dem Seitenwandabschnitt übertragen und dann zufrieden stellend von der Außenseite des Seitenwandabschnitts nach außen zerstreut werden. Somit kann das Reflexionsteil wirksam vor einer Deformation aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Reflexionsteil und dem Basiskörper geschützt werden; dadurch können die gewünschten Strahlungslichteigenschaften für einen längeren Zeitraum bewahrt werden.

Ferner ist das untere Ende der Reflexionsfläche auf oder unter der optischen Weglinie, die die lichtemittierende Sektion, die am Ende des lichtemittierenden Elements liegt, und der Ecke zwischen der oberen Oberfläche und der Seitenfläche des Befestigungsabschnitts angeordnet. Dadurch kann direktes Licht, das seitlich oder nach unten aus dem lichtemittierenden Element emittiert wird, von der Reflexionsfläche wirksam reflektieren gelassen werden, wodurch eine extrem hohe Strahlungslichtintensität erzielt wird.

Gemäß der Erfindung weist der Basiskörper einen Verdrahtungsleiter auf, der so ausgebildet ist, dass er sich von seiner oberen Oberfläche zur Außenfläche erstreckt. Das Reflexionsteil weist um den Befestigungsabschnitt herum ein Durchgangsloch auf, das von seiner oberen Hauptfläche zu der unteren Hauptfläche ganz durchgebohrt ist, um unter der optischen Weglinie zu liegen. Eine Elektrode des lichtemittierenden Elements und der auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers ausgebildete Verdrahtungsleiter sind mittels eines Drahts, der durch das Durchgangsloch eingeführt ist, miteinander elektrisch verbunden. In dieser Konstruktion wird aus dem lichtemittierenden Element emittiertes direktes Licht von der Reflexionsfläche über dem Durchgangsloch reflektiert, das in das Reflexionsteil zum Hineinführen des Drahts gebohrt ist. Somit kann wirksam verhindert werden, dass das direkte Licht in das Durchgangslicht geleitet und dort absorbiert wird, wodurch die Strahlungslichtintensität erhöht wird.

Jedoch ist das lichtemittierende Element an seiner gesamten unteren Fläche mit dem Befestigungsabschnitt des Reflexionsteils verbunden. Dadurch ist es möglich, die aus dem lichtemittierenden Element ausgehende Wärme zufrieden stellend zum Reflexionsteil zu übertragen und dadurch die Wärmezerstreuungseigenschaft zu verbessern.

Des Weiteren kann wirksam unterbunden werden, dass Licht durch das Durchgangsloch zum Einführen des Drahts, welches Durchgangsloch in dem Reflexionsteil ausgebildet ist, leckt und in den Basiskörper absorbiert wird, indem der durchschnittliche Teilchendurchmesser der in der Keramik enthaltenen Kristallkörner auf einen Bereich von 1 bis 5 μm festgelegt wird, um das Reflexionsvermögen des Basiskörpers zu verbessern.

Gemäß der Erfindung ist das Durchgangsloch mit einer isolierenden Paste gefüllt, die isolierende, lichtreflektierende Teilchen enthält. Auch wenn das aus dem lichtemittierenden Element oder den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht in das Durchgangsloch gelenkt wird, kann das Licht auf diese Weise effizient nach oben von den lichtreflektierenden Teilchen reflektiert werden. Daher ist die lichtemittierende Vorrichtung imstande, zufrieden stellende optische Eigenschaften, wie etwa hohe Strahlungsintensität, axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, zu bieten.

Gemäß der Erfindung wird die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung konstruiert, indem die lichtemittierende Vorrichtung der Erfindung in einer vorgegebenen Anordnung eingerichtet wird. In dieser Konstruktion wird die Lichtemission durch Ausnutzen der Rekombination von Elektronen in dem aus einem Halbleiter hergestellten lichtemittierenden Element bewirkt. Somit wird eine kompakte Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die im Hinblick auf Energieeinsparung und lange Betriebsdauer gegenüber einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung zum Bewirken einer Lichtemission durch elektrische Entladung im Vorteil ist. Als Ergebnis hiervon kann eine Schwankung in der mittleren Wellenlänge des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts unterbunden werden; daher gelingt es der Beleuchtungsvorrichtung, Licht mit stabiler Strahlungslichtintensität und stabilem Winkel (Leuchtkraftverteilung) über einen längeren Zeitraum auszustrahlen und eine ungleiche Farbverteilung und unausgeglichene Beleuchtungsverteilung auf einer zu bestrahlenden Oberfläche zu vermeiden.

Durch Aufbau der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung als Lichtquelle in einer vorgegebenen Anordnung, gefolgt durch Anordnung einer optischen Komponente rund um die lichtemittierende Vorrichtung, die in einer gegebenen Konfiguration, wie etwa einer Reflexionsvorrichtung, einer optischen Linse oder einer Lichtstreuungslinse, optisch entworfen ist, ist es ferner möglich, eine Beleuchtungsvorrichtung zu realisieren, die geeignet ist, Licht mit einer gegebenen Leuchtkraftverteilung zu emittieren.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen besser verständlich.
1 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3A ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind, zeigt, und 3B ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein anderes Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung zeigt, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
4 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
8 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Abstands zwischen einer oberen Oberfläche eines lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
9 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Abstands zwischen einer oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
10 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
12A ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind, zeigt, und 12B ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein anderes Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung zeigt, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
13A ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind, zeigt, und 13B ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein anderes Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung zeigt, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
14 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
15A ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind, zeigt, und
15B ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, die ein anderes Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung zeigt, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
16A ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung, die in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet sind, zeigt, und 16B ist eine vergrößerte Draufsicht, die ein anderes Beispiel für eine Leiterschicht und eine Ausbauchung zeigt, die in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Erfindung angeordnet sind;
17 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
18 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
19 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer zwölften Ausführungsform der Erfindung zeigt;
20 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
21 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Abstands zwischen einer oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
22 ist eine Schnittansicht zur Erläuterung eines Abstands zwischen einer oberen Oberfläche eines lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht, die in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung angeordnet sind;
23 ist eine Draufsicht, die eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
24 ist eine Schnittansicht einer in 23 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung;
25 ist eine Draufsicht, die eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
26 ist eine Schnittansicht einer in 25 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung;
27 ist eine Ansicht, die ein Ergebnis einer Intensitätsmessung der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
28 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen der Lichtemissionsintensität und einem Abstand von der oberen Oberfläche eines lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht, die in der lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung angeordnet ist, zeigt;
29 ist eine Schnittansicht, die eine Vielfalt von optischen Weglinienmustern zeigt, wie sie in der in 19 gezeigten lichtemittierenden Vorrichtung zu sehen sind;
30 ist eine graphische Darstellung, die die Beziehung zwischen einer Länge L des Befestigungsabschnitts, einem Abstand X zwischen einer oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und einer aktiven Schicht und einer axialen Leuchtkraft zeigt, wie sie in der lichtemittierenden Vorrichtung der Erfindung gesehen wird.
31 ist eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem ersten Stand der Technik;
32 ist eine Schnittansicht eines Ausbaus zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements gemäß dem zweiten Stand der Technik; und
33 ist eine Schnittansicht einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß dem dritten Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nun werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben.
Nachstehend folgt nun eine detaillierte Beschreibung eines Aufbaus zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements (nachstehend einfach auch als „Aufbau" bezeichnet) und einer lichtemittierenden Vorrichtung gemäß der Erfindung. 1 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung 41 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 41 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 42, einem Rahmenkörper 43, einem lichtemittierenden Element 44 und einem lichtdurchlässigen Bauteil 45, das (nicht gezeigte) fluoreszierende Materialien enthält. Somit kann die lichtemittierende Vorrichtung 41 aus dem lichtemittierenden Element 44 emittiertes Licht nach außen abgeben.
Der die Erfindung verkörpernde Aufbau weist den Basiskörper 42, den Rahmenkörper 43, einen (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter und das lichtdurchlässige Bauteil 45 auf. Der Basiskörper 42 besteht aus Keramik und weist auf seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 42a auf, um darauf das lichtemittierende Element 44 anzubringen. Der Rahmenkörper 43 ist mit dem Außenumfang der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 verbunden, um den Befestigungsabschnitt 42a zu umgeben. Des Weiteren ist die Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 zu einer Reflexionsfläche 43a zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 44 emittiertem Licht geformt. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 zur elektrischen Verbindung mit der Elektrode des lichtemittierenden Elements 44 ausgebildet, und sein anderes Ende führt zu einer Seitenfläche oder einer unteren Fläche des Basiskörpers 42 hinaus. Das lichtdurchlässige Bauteil 45 ist in dem Rahmenkörper 43 angeordnet, um das lichtemittierende Element 44 zu bedecken, und enthält fluoreszierende Materialien zum Durchführen einer Wellenlängenkonvertierung mit dem aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierten Licht.
Der Basiskörper 42 besteht aus einem isolierenden Keramikmaterial, wie zum Beispiel einem Aluminiumoxid-Sinterkörper, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik. Der Basiskörper 42 weist auf seiner oberen Oberfläche den Befestigungsabschnitt 42a auf, um darauf das lichtemittierende Element 44 anzubringen, so dass es als Tragelement zum Tragen des lichtemittierenden Elements 44 dienen kann.
Des Weiteren liegen in dem Basiskörper 42 die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm. Das heißt, die Dichte der Kristallkörner ist so hoch, dass der Anteil der Kristallkörner, die in dem Oberflächenteil des Basiskörpers 42 vorhanden sind, erhöht ist. Somit kann Licht, das den Weg zwischen den Kristallkörnern heraus in den Basiskörper 42 findet, wirksam ausgeschaltet werden, und das Reflexionsvermögen der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 ist dementsprechend verbessert. Daher kann die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 verstärkt werden.
Ferner ist die arithmetische durchschnittliche Rauhigkeit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 von einem solchen geeigneten Ausmaß, dass das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 in jede Richtung reflektieren gelassen wird. Als Ergebnis hiervon wird die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die Licht abgeben, nachdem sie durch das von der Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 reflektierte Licht erregt wurden, erhöht. Daher kann die optische Leistung, Helligkeit und Farbwiedergabe der lichtemittierenden Vorrichtung 41 verstärkt werden.
Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner größer als 5 μm ist, ist der Anteil der in dem Oberflä chenteil des Basiskörpers 42 vorhandenen Kristallkörner verringert. Somit wird Licht, das den Weg aus den Kristallkörnern heraus in den Basiskörper 42 findet, verstärkt und dementsprechend neigt das Reflexionsvermögen der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 dazu, schwächer zu werden. Da das aus dem lichtemittierenden Element 44 oder den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht nicht mit hoher Effizienz von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 reflektiert werden kann, folgt als Ergebnis hiervon daraus, dass die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 zum Abnehmen neigt. Wenn im Gegensatz dazu die durchschnittliche Teilchengröße der keramischen Kristallkörner kleiner als 1 μm ist, ist die arithmetische durchschnittliche Rauhigkeit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 verringert, und somit ist das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht anfällig dafür, von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 spiegelreflektiert zu werden. Dies erschwert es, eine Reflektion in alle Richtungen zu erzielen. Da die fluoreszierenden Materialien im Gegensatz zu den in Spiegelreflexionsrichtung fluoreszierenden Materialien nicht leicht erregt werden können, folgt als Ergebnis hiervon daraus, dass hauptsächlich die in Spiegelreflexionsrichtung fluoreszierenden Materialien für eine Wellenlängenkonvertierung verantwortlich sind, was zu einer schlechten Wellenlängenkonvertierungseffizienz führt. Dies kann zu einer Verringerung der optischen Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 führen.
Des Weiteren ist der Basiskörper 42 so entworfen, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen. Somit ist in dem Basiskörper 42 die Dichte der Kristallkörner, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit zeigen, so hoch, dass die Wärmeleitfähigkeit des Basiskörpers 42 verstärkt ist. Dadurch ist es möglich, die aus dem lichtemittierenden Element 44 ausgehende Wärme durch den Basiskörper 42 nach außen mit hoher Effizienz zu zerstreuen. Damit kann eine durch Wärme herbeigeführ te Verschlechterung der Lichtemissionseffizienz des lichtemittierenden Elements 44 erfolgreich verhindert werden. Daher kann eine Verringerung der optischen Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 wirksam vermieden werden.
Auf dem Befestigungsabschnitt 42a ist der (nicht gezeigte) Verdrahtungsleiter ausgebildet, mit dem das lichtemittierende Element 44 elektrisch verbunden ist. Der Verdrahtungsleiter wird durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsschicht, die in dem Basiskörper 42 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 41 geführt, um mit einer externen elektrischen Leiterplatte durch einen Anschluss, der aus einem Hartlot oder einem Metallmaterial hergestellt ist, verbunden zu werden. Dadurch wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 44 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Die Beispiele für Einrichtungen zum Verbinden des lichtemittierenden Elements 44 mit dem Verdrahtungsleiter umfassen ein Drahtverbindungsverfahren und ein Flip-Chip-Verbindungsverfahren. Nach Maßgabe des ersteren wird eine Verbindung durch Verwendung eines Drahts, wie etwa einer Au-Leitung oder einer Al-Leitung, hergestellt. Nach Maßgabe des letzteren wird eine Verbindung durch Verbinden einer auf der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 44 ausgebildeten Elektrode mit dem Verdrahtungsleiter durch solche Verbindungseinrichtungen wie etwa einem Löthöcker aus Au-Zinn (Sn)-Lötmetall, Sn-Ag-Lötmetall, Sn-Ag-Cu-Lötmetall oder Sn-Blei (Pb) oder einem Metalllöthöcker aus einem Metall, wie zum Beispiel Au oder Ag, hergestellt. Für die Verbindung ist das Flip-Chip-Verbindungsverfahren mehr zu bevorzugen. Durch Anwendung derartiger Verfahren kann der Verdrahtungsleiter sofort unter dem lichtemittierenden Element 44 auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 angeordnet werden. Damit ist es nicht mehr notwendig, einen geson derten Bereich für den Verdrahtungsleiter rund um das lichtemittierende Element 44 auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 zu sichern. Daher kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht in diesem Verdrahtungsleiterbereich des Basiskörpers 42 absorbiert wird. Dementsprechend kann die Absenkung der optischen Strahlungsleistung wirksam verhindert werden.
Der Verdrahtungsleiter, der aus einer metallisierten Schicht aus dem Pulver eines Metalls, wie zum Beispiel W, Mo, Mn, Cu oder Ag, ausgebildet ist, ist auf der Oberfläche von oder in dem Basiskörper 42 angeordnet. Der Verdrahtungsleiter kann auch hergestellt werden, indem eine Anschlussstelle aus einem Metall, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Legierung, im Basiskörper 42 verlegt wird. In einer anderen Alternative kann der Verdrahtungsleiter hergestellt werden, indem ein Eingabe-/Ausgabe-Anschluss eingepasst wird, der aus einem Isolator ausgebildet ist, der einen Verdrahtungsleiter durch ein in den Basiskörper 42 gebohrtes Durchgangsloch führt.
Des Weiteren wird es bevorzugt, dass bei dem Verdrahtungsleiter die freiliegende Oberfläche mit einem hoch-konosionsbeständigen Metall, wie etwa Ni oder Au, in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet ist. Dadurch kann der Verdrahtungsleiter wirksam gegen oxidative Korrosion geschützt werden und die Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 44 und dem Verdrahtungsleiter gestärkt werden. Dementsprechend sollte die freiliegende Fläche des Verdrahtungsleiters vorzugsweise nacheinander mit einer beispielsweise 1 bis 10 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 0,1 bis 3 μm dicken Au-Plattierungsschicht durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle beschichtet werden.
Auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 ist der Rahmenkörper 43 mittels eines Bindematerials wie etwa Lötmetall, einem Hartlotmaterial wie etwa Ag-Hartlot oder ein Epoxidharz-Klebemittel angebracht. Der Rahmenkörper 43 weist ein Durchgangsloch 43a, das so geformt ist, dass seine obere Öffnung größer als seine untere Öffnung ist, und auf seiner Innenumfangsfläche eine Reflexionsfläche 43b auf, die imstande ist, das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht mit hohem Reflexionsvermögen zu reflektieren. Die Innenumfangsfläche, die eine solche Reflexionsfläche aufweist, wird folgendermaßen erhalten. Beispielsweise wird zuerst der Rahmenkörper 43 aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen, wie zum Beispiel Al, Ag, Au, Platin (Pt), Titan (Ti), Chrom (Cr) oder Cu durch einen Schneidevorgang, einen Druckformungsvorgang oder dergleichen Verfahren hergestellt. Dann wird seine Innenumfangsfläche durch einen Poliervorgang, wie etwa elektrolytisches Polieren oder chemisches Polieren, zu einer Reflexionsfläche geglättet. Bei einer Alternative wird zuerst der Rahmenkörper 43 aus einer Cu-W-Legierung oder einer SUS (rostfreier Stahl)-Legierung hergestellt, die eine ausgezeichnete Wetterfestigkeit und Feuchtigkeitsbeständigkeit zeigt. Dann wird auf seiner Innenumfangsfläche ein dünner Metallfilm, wie etwa Al, Ag oder Au, mittels Metallabscheidung oder Dampfabscheidung ausgebildet. Wenn die Innenumfangsfläche aus einem Metall, wie zum Beispiel Ag oder Cu, gefertigt ist, das für eine durch Oxidation entstandene Verfärbung anfällig ist, wird es bevorzugt, auf ihre Oberfläche Glas mit einem niedrigen Schmelzpunkt, Sol-Gel-Glas, Silikonharz oder Epoxidharz zu laminieren, das eine ausgezeichnete Übertragung in Bereichen zeigt, die von Ultraviolettlicht bis zu sichtbarem Licht reichen. Dadurch können die Korrosionsbeständigkeit und chemische Beständigkeit oder Wetterfestigkeit der Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 verbessert werden.
Des Weiteren ist eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra oben auf der Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 vorzugsweise auf 0,1 μm oder weniger eingestellt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht zufrieden stellend von ihr in Richtung des oberen Teils der lichtemittierenden Vorrichtung reflektieren gelassen werden. Wenn Ra 0,1 μm übersteigt, kann das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht nicht zufrieden stellend von der Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 in Richtung des oberen Teils der lichtemittierenden Vorrichtung reflektiert werden und zusätzlich besteht die Tendenz, dass eine diffuse Reflexion in der lichtemittierenden Vorrichtung 41 auftritt. Als Ergebnis hiervon kann der Lichtverlust in der lichtemittierenden Vorrichtung 41 beträchtlich werden, was zu Schwierigkeiten führt, Licht in einem gewünschten Strahlungswinkel zufrieden stellend ausstrahlen zu lassen.
In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil 45 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das sich hinsichtlich des Refraktionsindexes nicht sehr von dem lichtemittierenden Element 44 unterscheidet und ein ausgezeichnetes Übertragungsvermögen in Bereichen zeigt, die von Ultraviolettlicht bis zu sichtbarem Licht reichen. Beispielsweise ist das lichtdurchlässige Bauteil 45 bevorzugt aus lichtdurchlässigem Harz, wie zum Beispiel Silikonharz, Epoxidharz oder Harnstoffharz, oder einem Glas mit niedrigem Schmelzpunkt oder Sol-Gel-Glas hergestellt. Auf diese Weise kann ein Auftreten von Lichtreflexionsverlust, der aus dem unterschiedlichen Refraktionsindex zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 45 und dem lichtemittierenden Element 44 herrührt, wirksam vermieden werden. Somit gelingt es der lichtemittierenden Vorrichtung 41, Licht sehr wirksam mit gewünschter Strahlungsintensität und Strahlungswinkelverteilung ausstrahlen zu lassen. Das lichtdurchlässige Bauteil 45, wie es vorliegend gezeigt ist, wird gebildet, indem das Material in dem Rah menkörper 43 geladen wird, um das lichtemittierende Element 44 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, abzudecken, und darauf folgend an ihm ein Wärmehärten in einem Ofen durchgeführt wird.
Des Weiteren weist das lichtdurchlässige Bauteil 45 einen vorgegebenen Gehalt an anorganischen oder organischen fluoreszierenden Materialien auf, die Licht von unterschiedlicher Farbe, wie etwa blau, rot, grün und gelb, individuell durch Rekombination von in ihnen vorhandenen Elektronen abgeben, nachdem sie durch das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht erregt wurden. Dadurch kann Licht ausgegeben werden, das das gewünschte Emissionsspektrum und die gewünschte Farbe aufweist.
Des Weiteren ist das lichtdurchlässige Bauteil 45 vorzugsweise so angeordnet, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion 46 des lichtemittierenden Elements 44 im Bereich zwischen 0,1 und 0,8 mm liegt. Auf diese Weise kann das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht mit hoher Effizienz von den fluoreszierenden Materialien, die in jenem Teil des lichtdurchlässigen Bauteils 45 von vorgegebener Dicke enthalten sind, das sich über der lichtemittierenden Sektion 46 des lichtemittierenden Elements 44 befindet, wellenlängenkonvertiert werden. Zusätzlich kann das wellenlängenkonvertierte Licht wirksam vor Störungen geschützt werden, die durch die fluoreszierenden Materialien verursacht werden, so dass es effizient aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 45 ausstrahlen kann. Als Ergebnis hiervon ist die lichtdurchlässige Vorrichtung 41 imstande, eine verbesserte optische Leistung und ausgezeichnete Beleuchtungseigenschaften, wie etwa Helligkeit und Farbwiedergabe, vorzusehen.
Wenn der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion 46 des lichtemittierenden Elements 44 und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 45 (siehe 1) länger als 0,8 mm ist, ist es, obwohl von den fluoreszierenden Materialien diejenigen, die näher an dem lichtemittierenden Element 44 vorhanden sind, imstande sind, eine Wellenlängenkonvertierung zufrieden stellend mit dem aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierten Licht durchzuführen, schwierig, das wellenlängenkonvertierte Licht effizient aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 45 austreten zu lassen. Das heißt, da der Weg des wellenlängenkonvertierten Lichts durch die nahe der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 45 vorhandenen fluoreszierenden Materialien gestört wird, folgt daraus, dass die Strahlung von Licht nach außen nicht erfolgreich erzielt werden kann.
Wenn im Gegensatz dazu der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion 46 des lichtemittierenden Elements 44 und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 45 kürzer ist als 0,1 mm, dann wird die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die durch die Ausstrahlung von aus dem lichtemittierenden Element 44 emittiertem Licht erregt werden, verringert. Dies macht eine wirksame Wellenlängenkonvertierung schwierig. In diesem Fall besteht eine unerwünschte Zunahme der Menge an Licht mit geringer Lichtstärke und einer bestimmten Wellenlänge, das durch das lichtdurchlässige Bauteil 45 übertragen wird, ohne eine Wellenlängenkonvertierung zu erfahren, mit dem Ergebnis, dass eine zufrieden stellende optische Leistung und ausgezeichnete Beleuchtungseigenschaften, wie etwa Helligkeit und Farbwiedergabe, nicht erzielt werden können.
Weiterhin kann das lichtemittierende Element 44 aus irgendeinem beliebigen Element ausgebildet sein, solange dieses Licht abgibt, das ein Emissionsenergiespektrum mit einer Spitzenwellenlänge in Bereichen von Ultraviolett bis Infrarot aufweist. Vom Standpunkt der Emission von weißem Licht oder Licht von unterschiedlichen Farben mit hoher Sichtbarkeit wird es bevorzugt, ein Element zu verwenden, das nahes ultraviolettes bis blaues Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 300 bis 500 nm abgibt. Beispielsweise ist ein Element bekannt, das durch Stapeln einer Pufferschicht, einer n-Typ-Schicht, einer lichtemittierenden Schicht und einer p-Typ-Schicht nacheinander auf einem Saphirsubstrat hergestellt wird, wobei die lichtemittierende Schicht aus einem Verbundhalbleiter auf Galliumnitrid-Basis, wie etwa GaN, GaAlN, InGaN oder InGaAlN, oder aus einem Verbundhalbleiter auf Siliciumcarbid-Basis oder ZnSe (Zinkselenid) besteht.
2 ist eine Schnittansicht, die die lichtemittierende Vorrichtung 50 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 50 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 51, einem als Rahmenkörper dienenden Reflexionsteil 52, einem lichtdurchlässigen Bauteil 53, einer Leiterschicht 57 und einer Ausbauchung 59.
Ein Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements, das die Erfindung verkörpert, umfasst den Basiskörper 51, das rahmenartige Reflexionsteil 52 und die Leiterschicht 57. Der Basiskörper 51 weist in der Mitte seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 51a auf, um darauf ein lichtemittierendes Element 55 anzubringen. Das Reflexionsteil 52 ist an dem Außenumfang der oberen Oberfläche des Basiskörpers 51 angeordnet und umgibt den Befestigungsabschnitt 51a. Die Leiterschicht 57 ist auf dem Anbringungsteil 51a ausgebildet, mit welcher Leiterschicht das lichtemittierende Element 55 durch ein leitendes Klebemittel 58 elektrisch verbunden ist. Des Weiteren ist die Ausbauchung 59 in einem Teil einer oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 ausgebildet, welcher Teil innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 55 liegt. Es ist zu beachten, dass in dem Aufbau ein Verdrahtungsleiter vorgesehen ist. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 51 ausgebildet und mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements 55 elektrisch verbunden, und sein anderes Ende führt zu einer Seitenfläche oder unteren Fläche des Basiskörpers 51. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist als Leiterschicht 57 entworfen.
In der Erfindung besteht der Basiskörper 51 aus Keramik, wie etwa Aluminiumoxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial wie zum Beispiel Epoxidharz. Der Basiskörper 51 weist auf seiner oberen Oberfläche den Befestigungsabschnitt 51a auf, um daran das lichtemittierende Element 55 anzubringen. Wenn der Basiskörper 51 aus Keramik hergestellt ist, wie die erste Ausführungsform der Erfindung, wird es bevorzugt, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 μm bis 5 μm liegen.
Auf dem Befestigungsabschnitt 51a ist die Leiterschicht 57 ausgebildet, mit der das lichtemittierende Element 55 elektrisch verbunden ist, um das lichtemittierende Element 55 fest auf dem Basiskörper 51 anzubringen. Die Leiterschicht 57 wird durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsschicht, die in dem Basiskörper 51 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung hinausgeführt. Auf diesem Teil, der zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung, die mit einer externen elektrischen Leiterplatte verbunden ist, hinausgeführt wird, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 55 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Wenn der Basiskörper aus Keramik hergestellt ist, ist auf seiner oberen Oberfläche die Leiterschicht 57 durch Brennen einer Metallpaste aus W, Mo-Mn, Cu oder Ag mit hoher Temperatur ausgebildet. Andererseits ist, wenn der Basiskörper 51 aus einem Harzmaterial hergestellt ist, eine geformte Anschlussstelle aus einer Cu- oder Fe-Ni-Legierung fest in dem Basiskörper 51 angeordnet. Die Leiterschicht 57 ist auf diese Weise hergestellt.
Die Ausbauchung 59 ist in dem Teil der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 ausgebildet, der innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 55 liegt. Die Ausbauchung 59 kann entweder aus einem leitenden Material oder einem isolierenden Material hergestellt sein. Wenn die Ausbauchung 59 beispielsweise aus isolierender Keramik hergestellt ist, ist die Ausbauchung 59 durch Druckbeschichten einer keramischen Paste hergestellt, die vorrangig aus einem Material besteht, das zur Ausbildung des Basiskörpers verwendet wird, gefolgt von einem Brennen der keramischen Paste bei hoher Temperatur zusammen mit der Metallpaste, aus der die Leiterschicht 57 geformt wird. Wenn weiterhin der Basiskörper 51 beispielsweise aus einem Harzmaterial hergestellt ist, wird die Ausbauchung 59 mittels Druckgießen unter Verwendung desselben Materials, wie es für den Basiskörper 51 verwendet wurde, hergestellt, und zwar gleichzeitig mit der Herstellung des Basiskörpers 51.
Wenn ein leitendes Material verwendet wird, wird die Ausbauchung 59 durch Druckbeschichten einer Metallpaste auf die obere Oberfläche der Leiterschicht 57, gefolgt von Brennen, hergestellt, oder sie wird durch Erzeugen eines Vorsprungs in der Anschlussstelle durch einen Schneidvorgang oder dergleichen Verfahren hergestellt.
Wie vorstehend beschrieben wurde, ist bei der Leiterschicht 57 die Ausbauchung 59 in jenem Teil ihrer oberen Oberfläche ausgebildet, der innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 55 liegt. Mit der Ausbauchung 59 kann das lichtemittierende Element 55 auf eine höhere Ebene als die Leiterschicht 57 gebracht werden, wodurch zwangsläufig eine Lücke zwischen der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 55 und der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 entsteht. Somit kommt es nie vor, dass das Gewicht des lichtemittierenden Elements 55 ein leitendes Klebemittel 58 aus der Leiterschicht 57 hinauspresst und dadurch ist das leitende Klebemittel 58 von gleichmäßiger Dicke. Das lichtemittierende Element 55 kann dementsprechend waagerecht auf der Leiterschicht 57 angebracht werden. Als Ergebnis davon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element 55 in einem gewünschten Ausfallwinkel emittiert, und das emittierte Licht wird dann von dem Reflexionsteil 52 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, um korrekt auszustrahlen, wodurch die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts erhöht werden kann.
Da das leitende Klebemittel 58 gleichmäßig dick auf die Leiterschicht 57 aufgebracht wird, ist es möglich, das lichtemittierenden Element 55 waagerecht auf der Leiterschicht anzubringen. Somit kann die aus dem lichtemittierenden Element 55 ausgehende Wärme durch das leitende Klebemittel 58 und den Basiskörper 51 mit hoher Effizienz nach außen zerstreut werden. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements 55 stabil gehalten werden, daher kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element 55 emittierten Lichts mit Stabilität hoch aufrechterhalten werden.
Ferner bleibt das leitende Klebemittel 58, das wirksam daran gehindert wird, aus dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements 55 herauszufließen, unter dem lichtemittierenden Element 55. Dadurch kann verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Ele ment 55 emittierte Licht durch das leitende Klebemittel 58, das aus dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements 55 herausfließt, absorbiert wird. Als Ergebnis hiervon wird die lichtemittierende Vorrichtung 50 zur Verfügung gestellt, die eine hohe Strahlungsintensität und ausgezeichnete optische Eigenschaften, wie zum Beispiel Helligkeit und Farbwiedergabe, bietet.
Es wird bevorzugt, dass die Ausbauchung 59 in einer Höhe von 0,01 mm bis 0,1 mm liegt. Auf diese Weise kann ein guter Meniskus des leitenden Klebemittels 58 zwischen dem lichtemittierenden Element 55 und der Leiterschicht 57 geschaffen werden, wodurch das Ausfließen des leitenden Klebemittels 58 wirksamer verhindert wird und dadurch die Bindungsfestigkeit zwischen dem lichtemittierenden Element 55 und der Leiterschicht 57 erhöht wird.
Die 3A und 3B zeigen vergrößerte Draufsichten auf die Leiterschicht 57 und die Ausbauchung 59. Wie beispielsweise in 3A gezeigt ist, werden mehrere halbkugelige Ausbauchungen 59 in jenem Teil der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 ausgebildet, der innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 55 liegt. Bei der Alternative, wie sie in 3B gezeigt ist, werden mehrere rechteckige Ausbauchungen 59 in jenem Teil der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 ausgebildet, die innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 55 liegt, so dass sie parallel zu den Außenkanten des lichtemittierenden Elements 55 sind. Wie in den 3A und 3B gezeigt ist, kann durch Vorsehen mehrerer Ausbauchungen 59 zwangsläufig eine Lücke zwischen der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 55 und der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 erzeugt werden, und dadurch kann ein guter Meniskus des leitenden Klebemittels 58 zwischen der oberen Oberfläche der Leiterschicht 57 und der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 55 erzeugt werden. Vorliegend ist es wichtig, dass die Ausbauchungen 59 gut ausbalanciert angeordnet werden, so dass das lichtemittierende Element 55 waagerecht zur Leiterschicht 57 bleibt. Durch Ausbilden der Ausbauchung 59 auf der Leiterschicht 57, die einen kleineren Bereich als denjenigen der unteren Oberfläche des lichtemittierenden Elements 55 darstellt, selbst wenn die untere Oberfläche des lichtemittierenden Elements 55 mit der Leiterschicht 57 durch das leitende Klebemittel 58 verbunden ist, kann verhindert werden, dass das leitende Klebemittel 58 zum Verbinden der Leiterschicht 57 und des lichtemittierenden Elements 55 aus der Leiterschicht 57 herausfließt. Da das leitende Klebemittel 58 gleichmäßig auf den Befestigungsabschnitt 51 aufgebracht wird, folgt daraus, dass das lichtemittierende Element 55 waagerecht auf dem Befestigungsabschnitt 51 angebracht ist.
Der Anschluss des lichtemittierenden Elements 55 erfolgt an der auf seiner unteren Oberfläche ausgebildeten Elektrode durch das leitende Klebemittel 58, wie etwa eine Ag-Paste oder ein Gold (Au)-Zinn (Sn)-Lötmetall.
Es wird bevorzugt, dass die freiliegende Fläche der Leiterschicht 57 mit einem stark konosionsbeständigen Metall, wie zum Beispiel Ni oder Au, einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet wird. Dadurch kann die Leiterschicht 57 wirksam gegen oxidative Korrosion geschützt und die Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 55 und der Leiterschicht 57 gestärkt werden. Dementsprechend sollte die freiliegende Fläche der Leiterschicht 57 bevorzugt nacheinander mit beispielsweise einer 1 bis 10 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 0,1 bis 3 μm dicken Au-Plattierungsschicht durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle beschichtet werden.
Des Weiteren ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 51 das Reflexionsteil 52 mittels eines Bindematerials wie etwa Lötmetall, ein Hartlotmaterial wie etwa Ag-Hartlot oder ein Epoxidharz-Klebemittel befestigt. In der Mitte des Reflexionsteils 52 ist ein Durchgangsloch 2a gebohrt. Vorzugsweise ist die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 2a zu einer Reflexionsfläche zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 55 und den fluoreszierenden Materialien emittiertem Licht geformt.
Die Reflexionsfläche 2b wird durch Durchführung eines Schneidens, Druckgießens oder Polierens auf dem Reflexionsteil 52 ausgebildet, um eine glatte Fläche zu erhalten, die eine hohe Lichtreflexionseffizienz zeigt, oder durch Beschichten der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 2a mit einem dünnen Metallfilm aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen, wie zum Beispiel Al, Ag, Au, Platin (Pt), Titan (Ti), Chrom (Cr) oder Cu mittels Metallabscheidung oder Dampfabscheidung hergestellt. Wenn die Reflexionsfläche 2b aus einem Metall, wie zum Beispiel Ag oder Cu hergestellt ist, das für aus Oxidation herrührender Verfärbung empfänglich ist, wird es bevorzugt, auf seiner Oberfläche nacheinander zum Beispiel eine 1 bis 10 μm dicke Ni-Plattierungsschicht und eine 0,1 bis 3 μm dicke Au-Plattierungsschicht durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle zu laminieren. Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit der Reflexionsfläche 2b verbessert werden.
Weiterhin wird eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra oben auf der Reflexionsfläche 2b vorzugsweise so eingestellt, dass sie in einen Bereich von 0,004 bis 4 μm fällt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 55 und den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 2b reflektieren gelassen werden. Wenn Ra 4 μm übersteigt, kann das aus dem lichtemittierenden Element 55 emittierte Licht nicht leicht gleichmäßig reflektiert werden und es besteht die Tendenz, dass eine diffuse Reflexion innerhalb der lichtemittierenden Vorrichtung auftritt. Wenn Ra im Gegensatz hierzu weniger als 0,004 μm beträgt, wird es schwierig, eine solche Reflexionsfläche zu erhalten, die die vorbeschriebene Wirkung mit Stabilität und hoher Effizienz bietet.
Beispielsweise ist in der Reflexionsfläche 2b deren vertikales Schnittprofil bevorzugt durch eine lineare schräge Fläche definiert, wie in 1 gezeigt ist, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, oder durch eine gebogene schräge Fläche, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, oder durch eine rechteckige Fläche.
Somit wird bei dem Aufbau, der die Erfindung verkörpert, zunächst das lichtemittierende Element 55 auf dem Befestigungsabschnitt 51a angebracht und dann durch das leitende Klebemittel 58 mit der Leiterschicht 57 elektrisch verbunden. Dann wird das lichtemittierende Element 55 mit einem lichtdurchlässigen Bauteil 53 abgedeckt. Damit ist die lichtemittierende Vorrichtung 50 realisiert.
In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil 53 aus einem lichtdurchlässigen Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, hergestellt. Das lichtdurchlässige Bauteil 53 wird durch Laden des Harzmaterials in dem Reflexionsteil 52 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, ausgebildet, um das lichtemittierende Element 55 abzudecken, worauf an ihm eine Wärmehärtung in einem Ofen oder dergleichen Ausstattung durchgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass das lichtdurchlässige Bauteil 53 fluoreszierende Materialien enthalten kann, die imstande sind, eine Wellenlän genkonvertierung an dem aus dem lichtemittierenden Element 55 emittierten Licht durchzuführen.
Des Weiteren ist, wie in 2 gezeigt ist, die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 53 bevorzugt so geformt, dass sie konvex ansteigt. Dadurch können Annäherungen an die Längen der optischen Wege vorgenommen werden, längs deren die aus dem lichtemittierenden Element 55 emittierten Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen einzeln durch das lichtdurchlässige Bauteil 53 übertragen werden und dadurch kann eine Ungleichmäßigkeit in der Strahlungsintensität wirksam vermieden werden.
4 ist eine Schnittansicht, die die lichtemittierende Vorrichtung 60 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 60 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 61, einem Reflexionsteil 62, das als Rahmenkörper dient, und einem lichtdurchlässigen Bauteil 63, das fluoreszierende Materialien 64 enthält. Die lichtemittierende Vorrichtung 60 lässt aus einem lichtemittierenden Element 65 emittiertes Licht mit Richtfähigkeit ausstrahlen.
In der Erfindung besteht der Basiskörper 61 aus Keramikmaterial wie zum Beispiel Aluminiumdioxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial wie zum Beispiel Epoxidharz. Der Basiskörper 61 weist auf seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 61a auf, um darauf das lichtemittierende Element 65 anzubringen. Der Befestigungsabschnitt 61a ist so geformt, dass er von der oberen Oberfläche absteht. Wenn der Basiskörper 61 aus einem Keramikmaterial auf dieselbe Art und Weise wie die vorstehend beschriebene Ausführungsform der Erfindung hergestellt ist, wird es bevorzugt, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen.
Der Befestigungsabschnitt 61a wird auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 wie folgt ausgebildet. Zunächst wird eine Ausbauchung 61b unter Verwendung von Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumdioxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Metallmaterial, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Legierung oder Cu-W-Legierung, oder einem Harzmaterial wie etwa Epoxidharz hergestellt. Dann wird die Ausbauchung 61b auf die obere Oberfläche des Basiskörpers 61 mittels eines Bindematerials wie zum Beispiel einem Hartlotmaterial oder einem Klebemittel angebracht, wodurch der Befestigungsabschnitt 61a realisiert ist. Alternativ kann die Ausbauchung 61b mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 integral ausgebildet sein oder die Ausbauchung 61b aus dem vorstehend genannten Material kann in ein Durchgangsloch eingepasst werden, das in der Mitte des Basiskörpers 61 so gebohrt wird, dass sein oberer Teil von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 vorsteht.
Bevorzugt sind die Ausbauchung 61b und der Basiskörper 61 aus demselben Material hergestellt. Dadurch kann die unterschiedliche Wärmeausdehnung zwischen dem Befestigungsabschnitt 61a und dem Basiskörper 61 minimiert werden. Somit kommt es nie vor, dass das lichtemittierende Element 65 aufgrund einer Verzerrung in dem Befestigungsabschnitt 61a in seiner Position verschoben wird und dementsprechend kann eine Verringerung der Lichtemissionseffizienz vermieden werden.
Mehr bevorzugt sind die Ausbauchung 61b und der Basiskörper 61 miteinander integral ausgebildet. Damit ist es nicht mehr notwendig, ein Bindematerial zwischen die Ausbauchung 61b und den Basiskör per einzufügen, was zu einer ausgezeichneten Zerstreuung der Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 65 in den Basiskörper 61 ausgeht, führt.
Ein einteiliger Aufbau der Ausbauchung 61b und des Basiskörpers 61 wird realisiert, indem keramische Grünschichten zusammengestapelt werden, um sie zu der Ausbauchung 61b und dem Basiskörper 61 zu formen, worauf sie gleichzeitig gebrannt werden, oder er wird durch Durchführen einer Metallverarbeitung, wie zum Beispiel Schneiden, realisiert, oder er wird durch Formen von Harz mittels Spritzgießen oder einem ähnlichen Verfahren realisiert.
Des Weiteren ist als die lichtemittierende Vorrichtung 60A gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung, die in 5 gezeigt ist, die Ausbauchung 61b bevorzugt so geformt, dass ihre Seitenflächen sich mit wachsender Nähe zum Basiskörper 61 allmählich schräg nach außen erstrecken. Dadurch kann das Diffusionsvermögen von Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 65 ausgeht, verbessert werden und Licht wirksam von der Seitenfläche des vorstehenden Befestigungsabschnitts 61a nach oben reflektieren gelassen werden. Als Ergebnis hiervon können die Lichtemissionseffizienz des lichtemittierenden Elements 65 ebenso wie die Wellenlängenkonvertierungseffizienz der fluoreszierenden Materialien 64 erhöht werden und außerdem kann das aus dem lichtemittierenden Element 65 oder den fluoreszierenden Materialien 64 emittierte Licht wirksam nach oben reflektiert werden. Daher kann eine Lichtausgabe mit hoher Strahlungsintensität über einen längeren Zeitraum erreicht werden.
Auf dem Befestigungsabschnitt 61a ist ein elektrisches Verbindungsmuster ausgebildet, das als (nicht gezeigter) Verdrahtungsleiter dient und zur elektrischen Verbindung des lichtemittierenden Elements 65 verwendet wird. Das elektrische Verbindungsmuster wird durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsschicht, die in dem Basiskörper 61 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung geführt. An diesem hinausgeführten Teil, der mit einer externen elektrischen Leiterplatte verbunden ist, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 65 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Zu den Beispielen für die Einrichtungen zum Verbinden des lichtemittierenden Elements 65 mit dem elektrischen Verbindungsmuster gehören ein Drahtanschluss-Verbindungsverfahren und ein Flip-Chip-Verbindungsverfahren, durch welche eine Verbindung unter Verwendung einer Elektrode 66, wie etwa eines Löthöckers, auf der unteren Fläche des lichtemittierenden Elements 65 hergestellt wird. Für die Verbindung ist das Flip-Chip-Verbindungsverfahren mehr zu bevorzugen. Durch Anwendung derartiger Verfahren kann das elektrische Verbindungsmuster sofort unter dem lichtemittierenden Element 65 angeordnet werden. Damit ist es nicht mehr notwendig, einen gesonderten Bereich für das elektrische Verbindungsmuster rund um das lichtemittierende Element 65 auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 zu sichern. Daher kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht in dem Raum des Basiskörpers 61, der für das elektrische Verbindungsmuster gesichert ist, absorbiert wird. Dementsprechend kann eine unerwünschte Verminderung der axialen Leuchtkraft wirksam verhindert werden.
Das elektrische Verbindungsmuster wird beispielsweise realisiert, indem eine metallisierte Schicht aus dem Pulver eines Metalls, wie zum Beispiel W, Mo, Cu oder Ag, auf der Oberfläche von oder in dem Basiskörper 61 geformt wird oder es wird realisiert, indem eine Anschlussstelle aus einem Metall, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Le gierung, in dem Basiskörper 61 verlegt wird, oder es wird realisiert, indem ein Eingabe-/Ausgabe-Anschluss eingepasst wird, der aus einem Isolator ausgebildet ist, der einen Verdrahtungsleiter durch ein in den Basiskörper 61 gebohrtes Durchgangsloch führt.
Des Weiteren wird es bevorzugt, dass bei dem elektrischen Verbindungsmuster die freiliegende Oberfläche mit einem hoch-korrosionsbeständigen Metall, wie etwa Ni oder Au, in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet ist. Dadurch kann das elektrische Verbindungsmuster wirksam gegen oxidative Korrosion geschützt werden und die Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 65 und dem elektrischen Verbindungsmuster gestärkt werden. Dementsprechend sollte die freiliegende Fläche des elektrischen Verbindungsmusters vorzugsweise nacheinander mit beispielsweise einer 1 bis 10 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 0,1 bis 3 μm dicken Au-Plattierungsschicht durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle beschichtet werden.
Des Weiteren ist wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 das Reflexionsteil 62 mittels eines Bindematerials, wie zum Beispiel Lötmetall, einem Hartlotmaterial wie etwa Ag-Hartlot oder ein Epoxidharz-Klebemittel befestigt. Das Reflexionsteil 62 weist ein Durchgangsloch 62a auf, das in seiner Mitte gebohrt ist, und seine Innenumfangsfläche ist zu einer Reflexionsfläche 62b zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 65 emittiertem Licht geformt.
Die Reflexionsfläche 62b ist auf dieselbe Art und Weise wie in der zweiten Ausführungsform der Erfindung hergestellt, und auf die Beschreibung wird daher verzichtet.
Ferner ist wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine arithmetische durchschnittliche Rauhigkeit Ra oben auf der Reflexionsfläche 62b bevorzugt so eingestellt, dass sie in einen Bereich von 0,004 bis 4 μm fällt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 65 oder den fluoreszierenden Materialien 64 emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 62b reflektiert werden.
Beispielsweise ist in der Reflexionsfläche 62b deren vertikales Schnittprofil bevorzugt durch eine lineare schräge Fläche definiert, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben auswärts erstreckt, wie die lichtemittierende Vorrichtung 60, 60A und 60B gemäß den dritten bis fünften Ausführungsformen der Erfindung, die in den 4 bis 6 gezeigt sind, oder durch eine gebogene schräge Fläche, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben auswärts erstreckt, oder durch eine rechteckige Fläche, wie die lichtemittierende Vorrichtung 60C gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung, die in 7 gezeigt ist.
Obwohl das Reflexionsteil 62 an jedem Punkt des Basiskörpers 61 mit Ausnahme des Bereichs, in dem die Ausbauchung 61b ausgebildet ist, angebracht werden kann, ist es bevorzugt rund um das lichtemittierende Element 65 mit der gewünschten Oberflächengenauigkeit angebracht. Beispielsweise ist das Reflexionsteil 62 speziell so angebracht, dass seine Reflexionsflächen 62b, die zu beiden Seiten des lichtemittierenden Elements 65 angeordnet sind, zueinander symmetrisch sind, wenn man sie im vertikalen Schnitt der lichtemittierenden Vorrichtung sieht. Auf diese Weise kann nicht nur das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht direkt, nachdem es durch die fluoreszierenden Materialien 64 korrekt wellenlängenkonvertiert wurde, ausstrahlen gelassen werden, sondern es kann auch das lateral oder in andere Richtungen aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht oder das von den fluoreszierenden Materialien 64 nach unten emittierte Licht gleichmäßig von der Reflexionsfläche 62b reflektiert werden. Dementsprechend können die axiale Leuchtkraft, Helligkeit, Farbwiedergabe und dergleichen Eigenschaften wirksam verbessert werden.
Insbesondere sind, wie in 6 gezeigt ist, die soeben vorstehend beschriebenen Wirkungen umso größer, je kleiner der Abstand zwischen dem Reflexionsteil 62 und der Ausbauchung 61b ist. Somit kann durch Ausbilden des Reflexionsteils 62 so, dass es die Ausbauchung 61b mit dem Befestigungsabschnitt 61a umgibt, so viel Licht wie möglich reflektiert werden, wodurch eine immer höhere axial Leuchtkraft erzielt wird.
Des Weiteren befindet sich die lichtemittierende Sektion 69 des lichtemittierenden Elements 65, das auf dem Befestigungsabschnitt 61a angebracht ist, auf einem höheren Niveau als ein unteres Ende 62c der Reflexionsfläche 62b. Das heißt, das Niveau der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 65 im Hinblick auf die obere Oberfläche des Basiskörpers 61 ist größer als eine Dicke L jenes Teils des Reflexionsteils 62, das nahe der unteren Öffnung des Durchgangslochs 62a liegt. Dadurch kann eine diffuse Reflexion von aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierten Licht, die von einem Grat, etc., der am unteren Ende 62c der Reflexionsfläche 62b während der Verarbeitung des Reflexionsteils 62 auftritt, oder von einem Teil eines Hartlotmaterials herrührt, das sich zu dem Zeitpunkt ausbreitet, zu dem das Reflexionsteil 62 mit dem Basiskörper 61 verbunden wird, wirksam verhindert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht auf eine Vielzahl von fluoreszierenden Materialien 64 angewendet werden kann, die sich nahe der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 befinden. Dementsprechend kann die Wellenlängenkonvertierungseffizienz signifikant verbessert werden.
In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil 63 aus einem lichtdurchlässigen Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, hergestellt, das die fluoreszierenden Materialien 64 enthält, welche imstande sind, eine Wellenlängenkonvertierung an dem aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierten Licht durchzuführen. Das lichtdurchlässige Bauteil 63 wird durch Laden des Harzmaterials in dem Reflexionsteil 62 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, ausgebildet, um das lichtemittierende Element 65 abzudecken, worauf an ihm eine Wärmehärtung in einem Ofen oder dergleichen Ausstattung durchgeführt wird. Somit kann Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum herausgenommen werden, indem das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht einer Wellenlängenkonvertierung unterworfen wird, die von den fluoreszierenden Materialien 64 bewirkt wird.
Des Weiteren ist das lichtdurchlässige Bauteil 63 vorzugsweise so angeordnet, dass ein Abstand X zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion 69 des lichtemittierenden Elements 65 im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 mm liegt. Auf diese Weise kann das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht mit hoher Effizienz durch die fluoreszierenden Materialien 64, die in einem Teil des lichtdurchlässigen Bauteils 63 von vorgegebener Dicke enthalten sind, der sich über der lichtemittierenden Sektion 69 des lichtemittierenden Elements 65 befindet, wellenlängenkonvertiert werden, und dann kann das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 ausstrahlen gelassen werden, ohne durch Störungen beeinträchtigt zu werden, die durch die fluoreszierenden Materialien 64 verursacht werden. Als Ergebnis hiervon ist die lichtemittierende Vorrichtung imstande, eine verbesserte Strahlungsintensität und ausgezeichnete Beleuchtungseigenschaften, wie etwa axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, vorzusehen.
Wenn der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion 69 des lichtemittierenden Elements 65 und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 länger als 0,5 mm ist, wie in 8 gezeigt ist, ist es, obwohl von den fluoreszierenden Materialien 64 diejenigen, die näher an dem lichtemittierenden Element 65 vorhanden sind (schraffierte fluoreszierende Materialien 64), imstande sind, eine Wellenlängenkonvertierung durch direkte Erregung von aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierten Licht durchzuführen, schwierig, das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 austreten zu lassen. Das heißt, da der Weg des wellenlängenkonvertierten Lichts durch die nahe der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 vorhandenen fluoreszierenden Materialien 64 (denjenigen, die nicht die schraffierten fluoreszierenden Materialien 64 in 8 sind) gestört wird, wird es schwierig, eine zufrieden stellende externe axiale Leuchtkraft zu erzielen.
Wenn im Gegensatz dazu, wie in 9 gezeigt ist, der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion 69 des lichtemittierenden Elements 65 und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 kürzer ist als 0,1 mm, dann wird es schwierig, eine wirksame Wellenlängenkonvertierung für das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht zu erreichen. In diesem Fall besteht eine unerwünschte Zunahme der Menge an Licht mit geringer Lichtstärke und einer bestimmten Wellenlänge, die durch das lichtdurchlässige Bauteil 63 übertragen wird, ohne eine Wellenlängenkonvertierung zu erfahren, mit dem Ergebnis, dass keine zufrieden stellenden optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, erzielt werden können.
Des Weiteren ist, wie zum Beispiel bei der lichtemittierenden Vorrichtung 60D der siebten Ausführungsform der Erfindung, die in 10 gezeigt ist, das lichtdurchlässige Bauteil 63 vorzugsweise so entworfen, dass sein mittlerer Abschnitt in der arithmetischen durchschnittlichen Oberflächenrauhigkeit größer ist als sein Außenumfangsabschnitt. Dies trägt dazu bei, die unterschiedliche Strahlungsintensität zwischen dem Licht, das aus dem mittleren Abschnitt austritt, und dem Licht, das aus dem Außenumfangsabschnitt in dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 austritt, zu verringern. Insbesondere das Licht, das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittiert wurde und dann direkt von dem mittleren Abschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 abgestrahlt wurde, ohne von dem Reflexionsteil 62 oder dergleichen reflektiert zu werden, weist eine hohe Intensität auf. Dieses Licht wird durch eine raue Oberfläche 67 in dem mittleren Abschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 zerstreut, so dass seine Intensität leicht verringert sein kann. Auf diese Weise kann die Intensität des Lichts, das aus dem mittleren Abschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 emittiert wird, an die niedrige Intensität des Lichts, das aus dem Außenumfangsabschnitt der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 abgestrahlt wird, nachdem es von dem Reflexionsteil 62 reflektiert wurde, angenähert werden. Daher kann die unterschiedliche Strahlungsintensität zwischen dem mittleren Abschnitt und dem Außenumfangabschnitt in dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 verringert werden. Als Ergebnis hiervon ist die lichtemittierende Vorrichtung imstande, gleichförmiges Licht in einem breiteren Bereich zu emittieren. Weiterhin kann ein grelles Leuchten vermieden werden, d. h. ein Phänomen, das das menschliche Auge schmerzt und von einer Strahlungsintensitätskonzentration in einem bestimmten Teil der lichtemittierenden Oberfläche herrührt. Somit können negative Auswirkungen auf das menschliche Auge minimiert werden.
Es wird bevorzugt dass auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 der mittlere Abschnitt eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit von 0,5 μm oder mehr aufweist, wogegen der Außenumfangsabschnitt eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit von 0,1 μm oder weniger zeigt. Auf diese Weise kann die Strahlungsintensität, wie sie auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 zu sehen ist, so gleichmäßig wie möglich und zufrieden stellend erzeugt werden.
Wenn bei dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 der Bereich, der von dem mittleren Abschnitt zum Außenumfangsabschnitt reicht, als glatte Fläche in dem mittleren Abschnitt hergestellt ist, da der Abstand zwischen dem lichtemittierenden Element 65 und dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 kurz ist, folgt daraus, dass der Übertragungsverlust gering und die Strahlungsintensität hoch ist. An dem Außenumfangsabschnitt des lichtdurchlässigen Bauteils 63 dagegen, da das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung austritt, nachdem es von dem Reflexionsteil 62 reflektiert wurde, folgt daraus, dass sich der optische Weg verlängert und die Strahlungsintensität aufgrund von Reflexionsverlusten, die in dem Reflexionsteil auftreten, niedrig ist. Als Ergebnis hiervon entsteht eine große Lichtintensitätsdifferenz zwischen dem mittleren Abschnitt und dem Außenumfangsabschnitt in dem lichtdurchlässigen Bauteil 63, und dies führt zu einer Ungleichmäßigkeit in der Farbe des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts und zu Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtungsverteilung auf einer zu bestrahlenden Oberfläche. Im Hinblick auf das Vorstehende kann eine Ungleichmäßigkeit der Farbe des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts und eine Ungleichmäßigkeit in der Beleuchtungsverteilung auf einer zu bestrahlenden Oberfläche vermieden werden, indem das lichtdurchlässige Bauteils 63 so entworfen wird, dass der mittlere Abschnitt größer in der arithmetischen Durchschnittsflächenrauhigkeit ist als der Außenumfangsabschnitt.
Eine derartige raue Oberfläche 67 wird beispielsweise dadurch erhalten, dass die Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 durch Aufsprühen von keramischem Pulver oder dergleichen von oberhalb der lichtemittierenden Vorrichtung angeraut wird, wobei die Außenkante der Oberfläche durch einen Metallfilm abgedeckt wird.
Des Weiteren ist, wie in 4 gezeigt ist, die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 bevorzugt so geformt, dass sie konvex ansteigt. Dadurch kann der Abstand zwischen der lichtemittierenden Sektion 69 und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten werden. Somit kann die Strahlungsintensität erhöht werden, selbst wenn Licht schräg nach oben aus dem lichtemittierenden Element 65 emittiert wird.
11 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung 70 gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 70 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 71, einem Reflexionsteil 72, das als Rahmenkörper dient, einem lichtdurchlässigen Bauteil 73, einer Leiterschicht 77 und einer Ausbauchung 79.
Ein Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements, der die Erfindung verkörpert, umfasst den Basiskörper 71, das rahmenartige Reflexionsteil 72 und die Leiterschicht 77. Der Basiskörper 71 weist in der Mitte seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt 71a auf, um darauf ein lichtemittierendes Element 75 anzubringen. Das Reflexionsteil 72 ist an dem Außenumfang der oberen Oberfläche des Basiskörpers 71 angeordnet und umgibt den Befestigungsabschnitt 71a. Die Leiterschicht 77 ist auf dem Anbringungsteil 71a ausgebildet. Das lichtemittierende Element 75 ist mit der Leiterschicht 77 durch ein leitendes Klebemittel 78 elektrisch verbunden. Rund um die Leiterschicht 77 ist eine Ausbauchung 79 aus einem isolierenden Material ausgebildet. Es ist zu beachten, dass in dem Aufbau ein Verdrahtungsleiter vorgesehen ist. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 71 ausgebildet und mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements 75 elektrisch verbunden, und sein anderes Ende führt zu einer Seitenfläche oder unteren Fläche des Basiskörpers 71. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist als Leiterschicht 77 entworfen.
In der Erfindung besteht der Basiskörper 71 aus Keramik, wie etwa Aluminiumoxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial wie zum Beispiel Epoxidharz. Der Basiskörper 71 weist auf seiner oberen Oberfläche den Befestigungsabschnitt 71a auf, um daran das lichtemittierende Element 75 anzubringen. Wenn der Basiskörper 71 aus Keramik hergestellt ist, wie die vorstehende Ausführungsform der Erfindung, wird es weiterhin bevorzugt, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 μm bis 5 μm liegen.
Auf dem Befestigungsabschnitt 71a ist die Leiterschicht 77 ausgebildet, mit der das lichtemittierende Element 75 elektrisch verbunden ist, um das lichtemittierende Element 75 fest auf dem Basiskörper 71 anzubringen. Die Leiterschicht 77 wird durch einen (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter, der in dem Basiskörper 71 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung hinausgeführt. Auf diesem Teil, das zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung, die mit einer externen elektrischen Leiterplatte verbunden ist, hinausgeführt wird, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 75 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Wenn der Basiskörper 71 aus Keramik hergestellt ist, ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 71 die Leiterschicht 77 durch Brennen einer in die Leiterschicht 77 zu formenden Metallpaste aus W, Mo-Mn, Cu oder Ag mit hoher Temperatur ausgebildet. Andererseits ist, wenn der Basiskörper 71 aus einem Harzmaterial hergestellt ist, eine geformte Anschlussstelle aus einer Cu- oder Fe-Ni-Legierung fest in dem Basiskörper 71 angeordnet. Die Leiterschicht 77 ist auf diese Weise hergestellt.
Die Ausbauchung 59 ist rund um die Leiterschicht 77 ausgebildet. Wenn der Basiskörper 71 beispielsweise aus Keramik hergestellt ist, wird die Ausbauchung 79 durch Druckbeschichten einer keramischen Paste hergestellt, die vorrangig aus einem Material besteht, das zur Ausbildung des Basiskörpers 71 verwendet wird, gefolgt von einem Brennen der keramischen Paste bei hoher Temperatur zusammen mit der Metallpaste, aus der die Leiterschicht 77 geformt wird. Wenn dagegen der Basiskörper 71 beispielsweise aus einem Harzmaterial hergestellt ist, wird die Ausbauchung 79 mittels Druckgießen unter Verwendung desselben Materials hergestellt, wie es für den Basiskörper 71 verwendet wird, und zwar gleichzeitig mit der Herstellung des Basiskörpers 71. Es ist zu beachten, dass die Ausbauchung 79 nicht unbedingt aus demselben Material wie das für den Basiskörper 71 verwendete hergestellt sein muss, sondern aus einem beliebigen anderen Material gemacht sein kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird rund um die Leiterschicht 77 die Ausbauchung 79 aus einem isolierenden Material ausgebildet. Daher kann mit der Ausbauchung 79 verhindert werden, dass sich das leitende Klebemittel 78 aus der Leiterschicht 77 ausbreitet; daher weist das leitende Klebemittel eine gleichmäßige Dicke auf. Das lichtemittierende Element 75 kann dementsprechend waagerecht auf der Leiterschicht 77 angebracht werden. Als Ergebnis davon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element 75 in einem gewünschten Ausfallwinkelemittiert, und das emittierte Licht wird dann von dem Reflexionsteil 72 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, um korrekt auszustrahlen, wodurch die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts erhöht werden kann.
Da das lichtemittierende Element 75 waagerecht auf der Leiterschicht 77 angebracht ist, folgt des Weiteren daraus, dass die aus dem lichtemittierenden Element 75 ausgehende Wärme gleichmäßig durch das leitende Klebemittel 78 und den Basiskörper 71 übertragen und schließlich mit hoher Effizienz nach außen zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements 75 stabil gehalten werden, daher kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierten Lichts mit Stabilität hoch aufrechterhalten werden.
Ferner kann wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierte Licht durch die Ausbauchung 79 auf das leitende Klebemittel 78 aufgebracht wird. Daher kommt es nie vor, dass das aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte Licht von dem leitenden Klebemittel 78 absorbiert wird, und somit kann eine unerwünschte Verringerung der Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe wirksam vermieden werden. Somit wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine hohe Strahlungsintensität und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften bietet.
Es ist zu beachten, dass die Ausbauchung 79 entweder so ausgebildet wird, dass sie den Außenumfang der Leiterschicht 77 bedeckt, oder so, dass sie den Außenumfang nicht bedeckt. Wenn die Leiterschicht 77 mehrfach ausgebildet wird, kann die Ausbauchung 79 weiterhin durch den Umfang jeder Leiterschicht 77 ausgebildet werden, wie in 12A gezeigt ist, oder sie kann rund um die Gruppe mehrerer Leiterschichten 77 ausgebildet werden, wie in 12B gezeigt ist.
Wie in 13A gezeigt ist, kann die Leiterschicht 77 so konfiguriert sein, dass ihr freiliegender Teil außerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 75 liegt. Bevorzugter ist, wie in 13B gezeigt ist, die Leiterschicht 77 so konfiguriert, das ihr freiliegender Teil in dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements 75 liegt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das leitende Klebemittel 78 zum Verbinden der Leiterschicht 77 mit dem lichtemittierenden Element 75 vor dem Bereich zwischen der Leiterschicht 77 und dem lichtemittierenden Element 75 freiliegt; daher kann sehr wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierte Licht auf das leitende Klebemittel 78 strahlt. Als Ergebnis hiervon kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierte Licht von dem leitenden Klebemittel 78 absorbiert oder davon als Licht, das eine niedrige Strahlungsintensität zeigt, reflektiert wird. Dementsprechend kann die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts hoch aufrechterhalten werden und es kann eine ausgezeichnete Helligkeit und Farbwiedergabe erzielt werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass, selbst wenn das aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierte Licht Ultraviolettlicht ist, das leitende Klebemittel 78 keine Qualitätsminderung erfährt. Somit kann die Stärke der Bindung zwischen der Leiterschicht 77 und dem lichtemittierenden Element 75 ausreichend hoch beibehalten werden, daher kann die dauerhafte Befestigung zwischen der Leiterschicht 77 und dem lichtemittierenden Element 75 über einen längeren Zeitraum bewahrt werden. Als Ergebnis hiervon kann die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 7b des lichtemittierenden Elements 75 und der Leiterschicht 77 für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung eine längere Betriebsdauer bieten.
Außerdem ist die Ausbauchung 79 so geformt, dass sich ihre Seitenflächen mit zunehmender Nähe zum Basiskörper 71 allmählich schräg nach außen erstrecken. Dadurch kann Luft, die in einem Eckabschnitt zwischen den Seitenflächen der Ausbauchung 79 und der oberen Oberfläche des Basiskörpers vorhanden ist, leicht abgezogen werden und es kann verhindert werden, dass die Luft in dem Eckabschnitt verbleibt. Dementsprechend kann wirksam verhindert werden, dass sich in dem leitenden Klebemittel 78 und dem lichtdurchlässigen Bauteil 73 eine Blase bildet und ein Abblättern oder ein Riss durch die Ausdehnung von Luft in der Blase aufgrund einer Temperaturveränderung oder dergleichen verursacht wird. Zusätzlich ist es möglich, Licht auf den schrägen Außenseitenflächen der Ausbauchung 79 gut nach oben zu reflektieren und die Lichtemissionseffizienz zu verbessern.
Es wird bevorzugt, dass die Ausbauchung 79 ein Reflexionsvermögen von 60% oder mehr in Bezug auf das aus dem lichtemittierenden Element 75 und den fluoreszierenden Materialien, die in dem lichtdurchlässigen Bauteil 73 enthalten sind, zeigt. Auf diese Weise kann wirksamer verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 75 oder den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht von der Ausbauchung 79 absorbiert oder davon als Licht reflektiert wird, das eine niedrige Strahlungsintensität zeigt. Die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts kann dementsprechend extrem hoch aufrechterhalten werden. Wenn das Reflexionsvermögen der Ausbauchung 79 weniger als 60% beträgt, kann die aus dem lichtemittierenden Element 75 oder den fluoreszierenden Materialien emittierte Lichtmenge, die von der Ausbauchung 79 absorbiert werden kann, erhöht werden, was zu einer unerwünschten Verringerung der Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts führt.
Der Anschluss des lichtemittierenden Elements 75 erfolgt an der auf seiner unteren Oberfläche ausgebildeten Elektrode 76 durch das leitende Klebemittel 78, wie etwa eine Ag-Paste oder ein Gold (Au)-Zinn (Sn)-Lötmetall.
Es wird bevorzugt, dass, wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die freiliegende Fläche der Leiterschicht 77 mit einem hoch korrosionsbeständigen Metall, wie zum Beispiel Ni oder Au, in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet wird.
Auf die obere Oberfläche des Basiskörpers 71 wird das Reflexionsteil 72 mittels eines Bindematerials wie etwa Lötmetall, einem Hartlotmaterial wie etwa Ag-Hartlot oder einem Epoxidharz-Klebemittel befestigt. In die Mitte des Reflexionsteils 72 ist ein Durchgangsloch 72a gebohrt. Vorzugsweise ist die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 72a zu einer Reflexionsfläche 72b zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 75 und den fluoreszierenden Materialien emittiertem Licht geformt.
Die Reflexionsfläche 72b wird auf dieselbe Weise wie die zweite Ausführungsform der Erfindung ausgebildet, auf die Beschreibung wird daher verzichtet.
Weiterhin wird, wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra oben auf der Reflexionsfläche 72b vorzugsweise so eingestellt, dass sie in einen Bereich von 0,004 bis 4 μm fällt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 75 und den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 72b reflektieren gelassen werden.
Beispielsweise ist in der Reflexionsfläche 72b deren vertikales Schnittprofil bevorzugt durch eine lineare schräge Fläche definiert, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, wie in 11 gezeigt ist, oder durch eine gebogene schräge Fläche, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, oder durch eine rechteckige Fläche.
Somit wird bei dem Aufbau, das die Erfindung verkörpert, das lichtemittierende Element 75 zunächst auf dem Befestigungsabschnitt 71a angebracht und dann durch das leitende Klebemittel 78 mit der Leiterschicht 77 elektrisch verbunden. Dann wird das lichtemittierende Element 75 mit einem lichtdurchlässigen Bauteil 73 bedeckt. Damit ist die lichtemittierende Vorrichtung 70 realisiert.
In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil 73 aus einem lichtdurchlässigen Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, hergestellt. Das lichtdurchlässige Bauteil 73 wird durch Laden des Harzmaterials in dem Reflexionsteil 72 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, ausgebildet, um das lichtemittierende Element 75 zu bedecken, worauf an ihm eine Wärmehärtung in einem Ofen oder dergleichen Ausstattung durchgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass das lichtdurchlässige Bauteil 73 fluoreszierende Materialien enthalten kann, die imstande sind, eine Wellenlängenkonvertierung an dem aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierten Licht durchzuführen.
Des Weiteren ist, wie in 11 gezeigt ist, die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 73 bevorzugt so geformt, dass sie konvex ansteigt. Dadurch können Annäherungen an die Längen der optischen Wege vorgenommen werden, längs deren die aus dem lichtemittierenden Element 75 emittierten Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen einzeln durch das lichtdurchlässige Bauteil 53 übertragen werden und dadurch kann eine Ungleichmäßigkeit in der Strahlungsintensität wirksam vermieden werden.
14 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung 80 gemäß einer neunten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 80 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 81, einem Reflexionsteil 82, das als Rahmenkörper dient, einem lichtdurchlässigen Bauteil 83, einer Leiterschicht 87 und einer Ausbauchung 89.
Ein Aufbau zum Unterbringen eines lichtemittierenden Elements, der die Erfindung verkörpert, umfasst den Basiskörper 81, das rahmenartige Reflexionsteil 82 und die Leiterschicht 87. Der Basiskörper 81 weist an einem Vorsprung 81b, der von seiner oberen Oberfläche vorsteht, einen Befestigungsabschnitt 81a auf, um darauf ein lichtemittierendes Element 85 anzubringen. Das Reflexionsteil 82 ist mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 81 verbunden, um den Befestigungsabschnitt 81a zu umgeben. Die Innenumfangsfläche des Reflexionsteils 82 ist zu einer Reflexionsfläche 82b zum Reflektieren von Licht, das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittiert wird, ausgebildet. Die Leiterschicht 87 ist auf der oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts 81a ausgebildet. Das lichtemittierende Element 85 ist mit der Leiterschicht durch ein leitendes Klebemittel 88 elektrisch verbunden. Die Leiterschicht 87 ist von einer Ausbauchung 89 aus einem isolierenden Material umgeben. Es ist zu beachten, dass in dem Aufbau ein Verdrahtungsleiter vorgesehen ist. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 81 ausgebildet und mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements 85 elektrisch verbunden, und ein anderes Ende führt zu einer Seitenfläche oder unteren Fläche des Basiskörpers 81. Das eine Ende des Verdrahtungsleiters ist als Leiterschicht 87 entworfen.
In der vorliegenden Konstruktion kann das Licht, das seitlich und schräg nach unten aus der Seite des lichtemittierenden Elements 85 emittiert worden ist, von der Reflexionsfläche 82b des Reflexionsteils 82 zufrieden stellend reflektiert werden. Somit kann das Licht von dem Reflexionsteil 82 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert werden, um zufrieden stellend auszustrahlen, ohne von dem Verbindungsabschnitt zwischen dem Reflexionsteil 82 und dem Basiskörper 81 oder der Oberfläche des Basiskörpers 81 absorbiert zu werden. Als Ergebnis hiervon kann die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts stabil hoch aufrechterhalten werden.
Da der Vorsprung 81b so geformt ist, dass der Befestigungsabschnitt 81a von der oberen Oberfläche des Basiskörpers 81 beabstandet angeordnet ist, folgt daraus, dass zwangsläufig eine Isolierung zwischen dem Befestigungsabschnitt 81a und dem unteren Ende des Reflexionsteils 82 vorgesehen ist. Daher kann das untere Ende des Reflexionsteils 82 nahe an den Befestigungsabschnitt gebracht werden, wie in Richtung der Ebene zu sehen ist, und dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht von der Reflexionsflä che des Reflexionsteils 82 zufrieden stellender reflektieren gelassen werden.
Des Weiteren kann mit der Ausbauchung 89 aus isolierendem Material verhindert werden, dass sich das leitende Klebemittel 88 aus der Leiterschicht 87 ausbreitet, daher weist das leitende Klebemittel 88 eine gleichmäßige Dicke auf. Dementsprechend kann das lichtemittierende Element 85 waagerecht auf der Leiterschicht 87 angebracht werden. Als Ergebnis hiervon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element 85 in einem gewünschten Ausfallwinkel emittiert und das emittierte Licht wird dann von dem Reflexionsteil 82 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, so dass es korrekt ausstrahlt, wodurch es ermöglicht wird, die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts zu erhöhen.
Da das lichtemittierende Element 85 waagerecht auf der Leiterschicht 87 angebracht ist, folgt daraus, dass die aus dem lichtemittierenden Element 85 ausgehende Wärme gleichmäßig durch das leitende Klebemittel 88 und den Basiskörper 81 übertragen und schließlich mit hoher Effizienz nach außen zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements 85 mit Stabilität bewahrt werden; daher kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierten Lichts mit Stabilität hoch aufrechterhalten werden.
Des Weiteren kann wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht durch die Ausbauchung 89 auf das leitende Klebemittel 88 aufgebracht wird. Daher kommt es nie vor, dass das aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte Licht durch das leitende Klebemittel 88 absorbiert wird, und damit kann eine unerwünschte Verringerung der Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe wirksam vermieden werden.
Damit wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die hohe Strahlungsintensität und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften bietet.
In der Erfindung besteht der Basiskörper 81 aus Keramik, wie etwa Aluminiumoxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial wie zum Beispiel Epoxidharz. Der Basiskörper 81 weist an dem Vorsprung 81b, der von seiner oberen Oberfläche vorsteht, den Befestigungsabschnitt 81a auf, um daran das lichtemittierende Element 85 anzubringen. Wenn der Basiskörper 81 aus Keramik hergestellt ist, wie die vorstehende Ausführungsform der Erfindung, wird es weiterhin bevorzugt, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 μm bis 5 μm liegen.
Der Vorsprung 81b kann mit dem Basiskörper 81 integral ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Herstellung durch die gut bekannte Technik des Stapelns keramischer Grünschichten, einem Schneiden bzw. Zerspanen, einem Druckgießen oder dergleichen Verfahren ausgeführt.
Ferner kann der Vorsprung 81b auch durch Verbinden eines rechteckigen parallelepipedischen Vorsprungabschnitts 81b mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 81b mittels Hartlöten oder durch Verwenden eines Klebemittels hergestellt werden. Vorzugsweise ist der Vorsprung 81b aus Keramik, Harz, einem anorganischen Kristall, einem Metall oder dergleichen Material gemacht.
Auf dem Befestigungsabschnitt 81a ist die Leiterschicht 87 ausgebildet, mit der das lichtemittierende Element 85 elektrisch verbunden ist, um das lichtemittierende Element 85 fest an dem Basiskörper 81 anzubringen. Die Leiterschicht 87 wird durch eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsschicht, die in dem Basiskörper 81 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung hinausgeführt. An diesem Teil, der zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung, die mit einer externen elektrischen Leiterplatte verbunden ist, hinausführt, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 85 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Wenn der Basiskörper 81 aus Keramik hergestellt ist, ist auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 81 die Leiterschicht 87 durch Brennen einer Metallpaste aus W, Mo-Mn, Cu oder Ag mit hoher Temperatur ausgebildet. Andererseits ist, wenn der Basiskörper 81 aus einem Harzmaterial hergestellt ist, eine geformte Anschlussstelle aus einer Cu- oder Fe-Ni-Legierung fest in dem Basiskörper 81 angeordnet. Die Leiterschicht 87 ist auf diese Weise hergestellt.
Die Ausbauchung 89 ist rund um die Leiterschicht 87 ausgebildet. Wenn der Basiskörper 81 beispielsweise aus Keramik hergestellt ist, wird die Ausbauchung 89 durch Druckbeschichten einer keramischen Paste hergestellt, die vorrangig aus einem Material besteht, das zur Ausbildung des Basiskörpers 81 verwendet wird, gefolgt von einem Brennen der keramischen Paste bei hoher Temperatur zusammen mit der Metallpaste, aus der die Leiterschicht 87 geformt wird. Wenn dagegen der Basiskörper 81 beispielsweise aus einem Harzmaterial hergestellt ist, wird die Ausbauchung 89 mittels Druckgießen unter Verwendung desselben Materials hergestellt, wie es für den Basiskörper 81 verwendet wurde, und zwar gleichzeitig mit der Herstellung des Basiskörpers 81. Es ist zu beachten, dass die Ausbauchung 89 nicht unbedingt aus demselben Material wie das für den Basiskörper 81 verwendete hergestellt sein muss, sondern aus einem beliebigen anderen Material gemacht sein kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, wird rund um die Leiterschicht 87 die Ausbauchung 89 aus einem isolierenden Material ausgebildet. Daher kann mit der Ausbauchung 89 verhindert werden, dass sich das leitende Klebemittel 88 aus der Leiterschicht 87 ausbreitet; somit erhält das leitende Klebemittel 88 eine gleichmäßige Dicke. Das lichtemittierende Element 85 kann dementsprechend waagerecht auf der Leiterschicht 87 angebracht werden. Als Ergebnis davon wird Licht aus dem lichtemittierenden Element 85 in einem gewünschten Ausfallwinkel emittiert, und das emittierte Licht wird dann von dem Reflexionsteil 82 in einem gewünschten Strahlungswinkel reflektiert, um korrekt auszustrahlen, wodurch die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts erhöht werden kann.
Da das lichtemittierende Element 85 waagerecht auf der Leiterschicht 87 angebracht ist, folgt des Weiteren daraus, dass die aus dem lichtemittierenden Element 85 ausgehende Wärme gleichmäßig durch das leitende Klebemittel 88 und den Basiskörper 81 übertragen und schließlich nach außen mit hoher Effizienz zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann die Temperatur des lichtemittierenden Elements 85 stabil gehalten werden, daher kann die Strahlungsintensität des aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierten Lichts mit Stabilität hoch aufrechterhalten werden.
Ferner kann wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht durch die Ausbauchung 89 auf das leitende Klebemittel 88 aufgebracht wird. Daher kommt es nie vor, dass das aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierte Licht von dem leitenden Klebemittel 88 absorbiert wird, und somit kann eine unerwünschte Verringerung der Strahlungsintensität, Helligkeit und Farbwiedergabe wirksam vermieden werden. Somit wird die lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine ho he Strahlungsintensität und ausgezeichnete Lichtemissionseigenschaften bietet.
Es ist zu beachten, dass die Ausbauchung 89 entweder so ausgebildet wird, dass sie den Außenumfang der Leiterschicht 88 insgesamt in Umfangsrichtung bedeckt oder längs der Außenkante der Leiterschicht 87 ausgebildet wird, ohne sie zu bedecken. Wenn die Leiterschicht 87 mehrfach ausgebildet wird, kann die Ausbauchung 89 weiterhin durch den Umfang jeder Leiterschicht 87 ausgebildet werden, wie in 15A gezeigt ist, oder sie kann rund um die Gruppe mehrerer Leiterschichten 87 ausgebildet werden, wie in 15B gezeigt ist.
Wie in 16A gezeigt ist, kann die Leiterschicht 87 so konfiguriert sein, dass ihr freiliegender Teil außerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements 85 liegt. Bevorzugter ist, wie in 16B gezeigt ist, die Leiterschicht 87 so konfiguriert, das ihr freiliegender Teil in dem Außenumfang des lichtemittierenden Elements 85 liegt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass das leitende Klebemittel 88 zum Verbinden der Leiterschicht 87 mit dem lichtemittierenden Element 85 vor dem Bereich zwischen der Leiterschicht 87 und dem lichtemittierenden Element 85 freiliegt; daher kann sehr wirksam verhindert werden, dass das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht auf das leitende Klebemittel 88 aufgebracht wird. Als Ergebnis hiervon kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht von dem leitenden Klebemittel 88 absorbiert oder davon als Licht reflektiert wird, das eine niedrige Strahlungsintensität zeigt. Dementsprechend kann die Strahlungsintensität des aus der lichtemittierenden Vorrichtung emittierten Lichts hoch aufrechterhalten werden und es kann eine ausgezeichnete Helligkeit und Farbwiedergabe erzielt werden. Indem die Leiterschicht 87 so konfiguriert wird, dass ihr freiliegender Teil innerhalb des Außen umfangs des lichtemittierenden Elements 85 liegt, kann des Weiteren. die Größe des Befestigungsabschnitts 81a reduziert werden. Dementsprechend kann das Reflexionsteil 82 verkleinert werden. Die Verringerung der Größe des Reflexionsteils 82 erlaubt eine Verkleinerung des Basiskörpers 81, was es wiederum ermöglicht, den Aufbau insgesamt kompakt herzustellen.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass selbst dann, wenn das aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierte Licht Ultraviolettlicht ist, das leitende Klebemittel 88 keine Qualitätsminderung erfährt. Somit kann die Stärke der Bindung zwischen der Leiterschicht 87 und dem lichtemittierenden Element 85 ausreichend hoch beibehalten werden, daher kann die dauerhafte Befestigung zwischen der Leiterschicht 87 und dem lichtemittierenden Element 85 über einen längeren Zeitraum bewahrt werden. Als Ergebnis hiervon kann die elektrische Verbindung zwischen der Elektrode 86 des lichtemittierenden Elements 85 und der Leiterschicht 87 für einen längeren Zeitraum sichergestellt werden. Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung eine längere Betriebsdauer bieten.
Außerdem ist die Ausbauchung 89 so geformt, dass sich ihre Seitenflächen mit zunehmender Nähe zum Basiskörper 81 allmählich schräg nach außen erstrecken. Dadurch kann Luft, die in einem Eckabschnitt zwischen den Seitenflächen der Ausbauchung 89 und der oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts 81a vorhanden ist, leicht abgezogen werden und es kann verhindert werden, dass die Luft in dem Eckabschnitt verbleibt. Dementsprechend kann wirksam verhindert werden, dass sich in dem leitenden Klebemittel 88 und dem lichtdurchlässigen Bauteil 83 eine Blase bildet und ein Abblättern oder ein Riss durch die Ausdehnung von Luft in der Blase aufgrund einer Temperaturveränderung oder dergleichen verursacht wird. Zusätzlich ist es möglich, Licht auf den schrägen Außenseiten flächen der Ausbauchung 89 gut nach oben zu reflektieren und die Lichtemissionseffizienz zu verbessern.
Es wird bevorzugt, dass, wie bei der achten Ausführungsform der Erfindung, die Ausbauchung 89 ein Reflexionsvermögen von 60% oder mehr in Bezug auf das Licht zeigt, das aus dem lichtemittierenden Element 85 und den fluoreszierenden Materialien, die in dem lichtdurchlässigen Bauteil 83 enthalten sind, emittiert wird.
Der Anschluss des lichtemittierenden Elements 85 erfolgt an der auf seiner unteren Oberfläche ausgebildeten Elektrode 86 durch das leitende Klebemittel 88, wie etwa eine Ag-Paste oder ein Gold (Au)-Zinn (Sn)-Lötmetall.
Es wird bevorzugt, dass, wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, die freiliegende Fläche der Leiterschicht 87 mit einem stark konosionsbeständigen Metall, wie zum Beispiel Ni oder Au, in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet wird.
Auf die obere Oberfläche des Basiskörpers 81 ist das Reflexionsteil 82 mittels eines Bindematerials wie etwa Lötmetall, einem Hartlotmaterial wie etwa Ag-Hartlot, oder einem Epoxidharz-Klebemittel befestigt. In die Mitte des Reflexionsteils 82 ist ein Durchgangsloch 82a gebohrt. Vorzugsweise ist die Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 82a zu einer Reflexionsfläche 82b zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 85 und den fluoreszierenden Materialien emittiertem Licht geformt.
Die Reflexionsfläche 82b wird auf dieselbe Weise wie die zweite Ausführungsform der Erfindung ausgebildet, auf die Beschreibung wird daher verzichtet.
Weiterhin wird, wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung, eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra oben auf der Reflexionsfläche 82b vorzugsweise so eingestellt, dass sie in einen Bereich von 0,004 bis 4 μm fällt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 85 und den fluoreszierenden Materialien emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 82b reflektieren gelassen werden.
Beispielsweise ist in der Reflexionsfläche 82b deren vertikales Schnittprofil bevorzugt durch eine lineare schräge Fläche definiert, wie in 14 gezeigt ist, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben auswärts erstreckt, oder durch eine gebogene schräge Fläche, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben auswärts erstreckt, oder durch eine rechteckige Fläche.
Somit wird bei dem Aufbau, das die Erfindung verkörpert, das lichtemittierende Element 85 zunächst auf dem Befestigungsabschnitt 81a angebracht und dann durch das leitende Klebemittel 88 mit der Leiterschicht 87 elektrisch verbunden. Dann wird das lichtemittierende Element 85 mit einem lichtdurchlässigen Bauteil 83 abgedeckt. Damit ist die lichtemittierende Vorrichtung 80 realisiert.
In der Erfindung ist das lichtdurchlässige Bauteil 83 aus einem lichtdurchlässigen Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, hergestellt. Das lichtdurchlässige Bauteil 83 wird durch Laden des Harzmaterials in das Reflexionsteil 82 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie etwa eine Ausgabevorrichtung, ausgebildet, um das lichtemittierende Element 85 zu bedecken, worauf an ihm eine Wärmehärtung in einem Ofen oder dergleichen Ausstattung durchgeführt wird.
Es ist zu beachten, dass das lichtdurchlässige Bauteil 83 fluoreszierende Materialien enthalten kann, die geeignet sind, eine Wellenlängenkonvertierung mit dem aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierten Licht durchzuführen.
Des Weiteren ist, wie in 14 gezeigt ist, die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 83 bevorzugt so geformt, dass sie konvex ansteigt. Dadurch können Annäherungen an die Längen der optischen Wege vorgenommen werden, längs deren die aus dem lichtemittierenden Element 85 emittierten Lichtstrahlen in verschiedene Richtungen einzeln durch das lichtdurchlässige Bauteil 83 übertragen werden und dadurch kann eine Ungleichmäßigkeit in der Strahlungsintensität wirksam vermieden werden.
17 ist eine Schnittansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung 90 gemäß einer zehnten Ausführungsform der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung 90 besteht hauptsächlich aus einem Basiskörper 91, einem Reflexionsteil 92, einem lichtdurchlässigen Bauteil 93, das fluoreszierende Materialien 94 enthält, und einem lichtemittierenden Element 95. Die lichtemittierende Vorrichtung 90 lässt aus dem lichtemittierenden Element 95 emittiertes Licht mit Richtfähigkeit ausstrahlen.
In der Erfindung ist der Basiskörper 91 aus Keramiken, wie zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial, wie zum Beispiel Epoxidharz, oder einem Metallmaterial, wie etwa einer Fe-Ni-Co-Legierung oder Al hergestellt. Der Basiskörper 91 hat die Funktion, dass an ihm das Reflexionsteil 92 fest angebracht wird. Das Reflexionsteil 92 weist auf seiner oberen Hauptfläche einen Befestigungsabschnitt 92d auf, um an ihm das lichtemittierende Element 95 anzubringen. Wenn der Basiskörper 91 aus Keramik herge stellt ist, wie die vorstehende Ausführungsform der Erfindung, wird es weiterhin bevorzugt, dass die keramischen Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen.
Auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 ist das Reflexionsteil 92 mittels eines Bindematerials, wie z. B. Lötmetall, einem Hartlotmaterial, wie zum Beispiel einem Ag-Hartlot, oder einem Epoxidharz-Klebemittel angebracht. Das Reflexionsteil 92 weist in der Mitte seiner oberen Hauptfläche einen konvexen Befestigungsabschnitt 92b auf, um daran das lichtemittierenden Element 95 anzubringen. Ebenfalls weist das Reflexionsteils 92 an dem Außenumfang seiner oberen Hauptfläche einen Seitenwandabschnitt 92a auf, der so ausgebildet ist, dass er den Befestigungsabschnitt 92b umgibt, wobei die Innenumfangsfläche des Seitenwandabschnitts zu einer Reflexionsfläche 92c zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierten Licht geformt ist. Auf diese Weise kann nicht nur das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht direkt, nachdem es von den fluoreszierenden Materialien 94 korrekt wellenlängenkonvertiert wurde, ausstrahlen gelassen werden, sondern es kann auch das Licht, das seitlich oder in andere Richtungen aus dem lichtemittierenden Element 95 emittiert wurde, oder das Licht, das von den fluoreszierenden Materialen 94 nach unten emittiert wurde, gleichmäßig von der Reflexionsfläche 92c reflektiert gelassen werden. Dementsprechend können die axiale Leuchtkraft, Helligkeit, Farbwiedergabe und dergleichen Eigenschaften wirksam verbessert werden.
Das Reflexionsteil 92 ist aus Keramikmaterialien wie etwa Aluminiumkeramik, einem Aluminiumnitrid-Sinterkörper, einem Mullit-Sinterkörper, oder Glaskeramik oder einem Harzmaterial, wie zum Beispiel Epoxidharz, oder einem Metallmaterial, wie zum Beispiele einer Fe-Ni-Co-Legierung, Cu-W oder Al, hergestellt. Die Herstellung wird durch ein Schneiden bzw. Zerspanen, Druckgießen oder dergleichen durchgeführt. Die Reflexionsfläche 92c wird durch Durchführen eines Schneidens oder Druckgießens auf der Innenumfangsfläche des Seitenwandabschnitts 92a des Reflexionsteils 92 durchgeführt oder durch Beschichten der Innenumfangsfläche des Seitenwandabschnitts 92a mit einem dünnen Metallfilm aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen, wie zum Beispiel Al, Ag, Au, Platin (Pt), Titan (Ti), Chrom (Cr) oder Cu mittels Plattieren oder Dampfabscheidung hergestellt.
Wenn die Reflexionsfläche 92c aus einem Metall, wie zum Beispiel Ag oder Cu, hergestellt ist, das in gleicher Weise wie die zweite Ausführungsform der Erfindung für aus Oxidation herrührende Verfärbung empfänglich ist, wird es bevorzugt, auf seiner Oberfläche zum Beispiel eine 1 bis 10 μm dicke Ni-Plattierungsschicht und eine 0,1 bis 3 μm dicke Au-Plattierungsschicht nacheinander durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle zu laminieren. Dadurch kann die Korrosionsbeständigkeit der Reflexionsfläche 92c verbessert werden.
Des Weiteren ist wie bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung eine arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra oben auf der Reflexionsfläche 92c vorzugsweise so eingestellt, dass sie in einen Bereich von 0,004 bis 4 μm fällt. Dadurch kann das aus dem lichtemittierenden Element 95 und den fluoreszierenden Materialien 94 emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 92c reflektieren gelassen werden.
Bei der Reflexionsfläche 92c ist ihr vertikales Schnittprofil vorzugsweise durch eine lineare schräge Fläche definiert, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, wie die lichtemittierenden Vorrichtungen 90 und 90A gemäß den zehnten und elften Ausführungsformen der Erfindung, die in den 17 und 18 gezeigt sind, oder durch eine gebogene schräge Fläche, die so geformt ist, dass sie sich allmählich von unten nach oben nach außen erstreckt, oder durch eine rechteckige Fläche, wie die lichtemittierende Vorrichtung 90B gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung, die in 19 gezeigt ist.
In der Erfindung ist das untere Ende der Reflexionsfläche 92c auf oder unter einer optischen Weglinie angeordnet, die die lichtemittierende Sektion 98 am Ende des lichtemittierenden Elements 95 und der Ecke zwischen der oberen Oberfläche 92d und der Seitenfläche des Befestigungsabschnitts 92b verbindet. Dadurch kann das seitlich oder nach unten aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte direkte Licht effizient von der Reflexionsfläche 92c reflektiert werden, wodurch eine signifikant hohe Strahlungslichtintensität erzielt wird.
Das lichtemittierende Element 95 ist auf der oberen Oberfläche 92d des Befestigungsabschnitts 92d angebracht, und seine Elektrode ist mit einer Elektrodenunterlage, die auf der oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts 92d ausgebildet ist, oder an einer Elektrodenunterlage, die aus dem Teil eines auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 ausgebildeten Verdrahtungsleiters besteht, elektrisch verbunden. Die Elektrodenunterlage wird durch den (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter, der in dem Basiskörper 91 und dem Reflexionsteil 92 ausgebildet ist, zur Außenfläche der lichtemittierenden Vorrichtung 90 (einer Seitenfläche oder einer unteren Fläche des Basiskörpers 91) hinausgeführt. Dieser hinausgeführte Teil ist mit einer externen elektrischen Leiterplatte verbunden. Somit wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 95 und der externen elektrischen Schaltung hergestellt.
Eine derartige Elektrodenunterlage wird beispielsweise hergestellt, indem eine metallisierte Schicht aus dem Pulver eines Metalls, wie zum Beispiel W, Mo, Cu oder Ag, auf der Oberfläche von oder in dem Basiskörper 91 oder dem Reflexionsteil 92 ausgebildet wird oder sie wird durch Verlegen einer Anschlussstelle aus einem Metall, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Legierung, in dem Basiskörper 91 oder dem Reflexionsteil 92 realisiert, oder sie wird durch Einpassen eines Eingabe-/Ausgabe-Anschlusses realisiert, der aus einem Isolator hergestellt ist, der einen Verdrahtungsleiter in ein in den Basiskörper 91 oder das Reflexionsteil 92 gebohrtes Durchgangsloch trägt.
Es wird bevorzugt, dass die freiliegenden Oberflächen der Elektrodenunterlage und des Verdrahtungsleiters mit einem hoch korrosionsbeständigen Metall, wie etwa Ni oder Gold (Au) in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet werden. Dadurch können die Elektrodenunterlage und der Verdrahtungsleiter wirksam gegen oxidative Korrosion geschützt werden und die Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 95 und der Elektrodenunterlage gestärkt werden. Dementsprechend sollten die freiliegenden Oberflächen der Elektrodenunterlage und des Verdrahtungsleiters nacheinander vorzugsweise zum Beispiel mit einer 1 bis 10 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 0,1 bis 3 μm dicken Au-Plattierungsschicht durch das elektrolytische Abscheidungsverfahren oder das Abscheidungsverfahren ohne äußere Stromquelle beschichtet werden.
Weiterhin kann der Befestigungsabschnitt 92b unterschiedlich konfiguriert sein. In 17 sind die Seitenflächen des Befestigungsabschnitts 92b senkrecht zum Basiskörper 91 geformt. In 18 sind die Seitenflächen so geformt, dass sie sich in Richtung des Basiskörpers 91 allmählich verbreitern. Im letzteren Fall kann Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 95 ausgeht, wirksam nach unten aus dem Befestigungsabschnitt 92b übertragen werden, wodurch die Wärmezerstreuungseigenschaft des lichtemittierenden Elements 95 verbessert wird. Das lichtemittierende Element 95 kann in einem guten Betriebszustand gehalten werden.
Wenn das Reflexionsteil 92 aus einem isolierenden Material hergestellt ist, wie in 17 gezeigt ist, wird eine elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 95 und der auf der oberen Oberfläche 92d des Befestigungsabschnitts 92b ausgebildeten Elektrodenunterlage durch das Flip-Chip-Verbindungsverfahren, wie etwa ein Löthöcker (elektrische Verbindungseinrichtung 96)-Verbinden, hergestellt. Wenn die Elektrodenunterlage auf der oberen Oberfläche des Reflexionsteils 92 ausgebildet ist, kann weiterhin, obwohl dies nicht in 17 gezeigt ist, das Drahtanschlussverfahren, wie etwa ein Golddraht (elektrische Verbindungseinrichtung 96')-Verbinden, angewendet werden. Für die Verbindung ist das Flip-Chip-Verbindungsverfahren mehr zu bevorzugen. Durch dessen Anwendung kann die Elektrodenunterlage sofort unter dem lichtemittierenden Element 95 angeordnet werden. Damit ist es nicht mehr notwendig, einen gesonderten Bereich für das elektrische Verbindungsmuster rund um das lichtemittierende Element 95 auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 zu sichern. Daher kommt es nie vor, dass das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht in dem für das elektrische Verbindungsmuster gesicherten Raum des Basiskörpers 91 absorbiert wird. Dementsprechend kann eine unerwünschte Absenkung der axialen Leuchtkraft wirksam verhindert werden.
Wenn der Basiskörper 91 aus einem isolierenden Material hergestellt ist, wie in 18 gezeigt ist, wird weiterhin ein Durchgangsloch 97 rund um den Befestigungsabschnitt 92b des Reflexionsteils 92 aus einem isolierenden Material oder einem Metallmaterial geschaffen. Das Durchgangsloch 97, das von der oberen Hauptfläche zu der unteren Hauptfläche eines Teils des Reflexionsteils 92 ganz durchge bohrt ist, befindet sich unterhalb der optischen Weglinie. Vorzugsweise sind die Elektrode des lichtemittierenden Elements 95 und der auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 ausgebildete Verdrahtungsleiter mittels eines Drahts (elektrische Verbindungseinrichtung 96'), das durch das Durchgangsloch 97 eingeführt ist, elektrisch miteinander verbunden. Auf diese Weise wird aus dem lichtemittierenden Element 95 emittiertes direktes Licht von der Reflexionsfläche 92c über dem Durchgangsloch 97 reflektiert, das in das Reflexionsteil 92 gebohrt ist, um das Draht 96' dort hindurch einzuführen. Somit kann wirksam verhindert werden, dass das direkte Licht in das Durchgangsloch 97 geleitet und dort absorbiert wird, wodurch die Strahlungslichtintensität erhöht wird. Des Weiteren ist das lichtemittierende Element 95 an seiner gesamten unteren Fläche mit dem Befestigungsabschnitt 92b des Reflexionsteils 92 verbunden, wodurch es möglich ist, die aus dem lichtemittierenden Element 95 ausgehende Wärme zufrieden stellend zu dem Reflexionsteil 92 zu übertragen und dadurch die Wärmezerstreuungseigenschaft zu verbessern.
Es ist zu beachten, dass die Tiefe des Durchgangslochs 97 (d. h. die Dicke des unteren Abschnitts des Reflexionsteils 92) und der Öffnungsdurchmesser des Durchgangslochs 97 unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Reflexionsteil 92 und dem Basiskörper 91, dem Leitvermögen für Wärme, die aus dem lichtemittierenden Element 95 ausgeht, und weiterer Faktoren in geeigneter Weise bestimmt wird. Auch wird im Fall von 17 die Dicke des unteren Abschnitts des Reflexionsteils 92 entsprechend bestimmt.
Des Weiteren ist es möglich, wirksam zu unterbinden, dass Licht durch das Durchgangsloch 97 zum Einführen des Drahts 96' leckt, welches Durchgangsloch in dem Reflexionsteil 92 ausgebildet ist, und in den Basiskörper 91 absorbiert wird, indem der durchschnittliche Teilchendurchmesser der in der Keramik enthaltenen Kristallkörner auf einen Bereich von 1 bis 5 μm festgelegt wird, um das Reflexionsvermögen des Basiskörpers 91 zu verbessern.
Bei der lichtemittierenden Vorrichtung 90C gemäß einer dreizehnten Ausführungsform der Erfindung, die in 20 gezeigt ist, ist das Durchgangsloch 97 vorzugsweise mit einer isolierenden Paste 97a gefüllt, die isolierende lichtreflektierende Teilchen so enthält, dass sie mit der oberen Hauptfläche des Reflexionsteils 92 fluchtet. Auf diese Weise kann, selbst wenn das aus dem lichtemittierenden Element 95 und den fluoreszierenden Materialien 94 emittierte Licht in das Durchgangsloch 97 geleitet wird, das Licht von den lichtreflektierenden Teilchen wirksam nach oben reflektiert werden. So können in der lichtemittierenden Vorrichtung zufrieden stellende optische Eigenschaften, wie zum Beispiel axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, erzielt werden.
Es wird bevorzugt, dass die isolierende Paste 97a lichtreflektierende Teilchen mit einer Zusammensetzung aus Bariumsulfat, Calciumcarbonat, Aluminiumoxid, Siliciumdioxid usw. unter Zugabe von Ca, Ti, Ba, Al, Si, Mg, K und O enthält und dass das gesamte Reflexionsvermögen auf der Fläche so eingestellt wird, dass es 80% oder mehr beträgt. Dadurch können zufrieden stellende optische Eigenschaften, wie zum Beispiel axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, in der lichtemittierenden Vorrichtung erzielt werden.
Das lichtdurchlässige Bauteil 93 ist aus lichtdurchlässigem Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, oder Glas hergestellt, das die fluoreszierenden Materialien 94 enthält, welche imstande sind, an dem aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierten Licht eine Wellenlängenkonvertierung durchzuführen. Das lichtdurchlässige Bauteil 93 wird hergestellt, in dem das Material in dem Reflexionsteil 92 durch eine Einspeisungsvorrichtung, wie zum Beispiel eine Ausgabevorrichtung, geladen wird, um das lichtemittierende Element 95 abzudecken, worauf an ihm ein Wärmehärten in einem Ofen oder dergleichen Ausstattung durchgeführt wird. Somit kann Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum herausgenommen werden, indem das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht einer Wellenlängenkonvertierung unterworfen wird, die durch die fluoreszierenden Materialien 94 bewirkt wird.
Des Weiteren ist das lichtdurchlässige Bauteil 93 so angeordnet, dass ein Abstand X zwischen seiner oberen Oberfläche und der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 95 in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,5 mm liegt. Auf diese Weise kann das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht mit hoher Effizienz von den fluoreszierenden Materialien 94, die in einem Teil des lichtdurchlässigen Bauteils 93 von vorgegebener Dicke enthalten sind, welches Teil sich über der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 95 befindet, wellenlängenkonvertiert werden, und dann wird das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 93 austreten gelassen, ohne durch Störungen beeinträchtigt zu werden, die durch die fluoreszierenden Materialien 94 verursacht werden. Als Ergebnis hiervon ist die lichtemittierende Vorrichtung imstande, eine verbesserte Strahlungsintensität und ausgezeichnete optische Eigenschaften, wie etwa axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, vorzusehen.
Wenn der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 95 und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 länger als 0,5 mm ist, wie in 21 gezeigt ist, ist es, obwohl von den fluoreszierenden Materialien 94 diejenigen, die näher an dem lichtemittierenden Element 95 vorhanden sind (schraffierten fluoreszierende Materialien 94 in 21), imstande sind, eine Wellenlängenkonvertierung durch direkte Erregung von aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierten Licht durchzuführen, schwierig, das wellenlängenkonvertierte Licht direkt aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 93 austreten zu lassen. Das heißt, da der Weg des Lichts durch die nahe der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 vorhandenen fluoreszierenden Materialien 94 (denjenigen, die nicht die schraffierten fluoreszierenden Materialien 94 sind) gestört wird, wird es schwierig, eine zufrieden stellende externe axiale Leuchtkraft zu erzielen.
Wenn im Gegensatz dazu, wie in 22 gezeigt ist, der Abstand X zwischen der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 95 und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 kürzer ist als 0,1 mm, dann wird es schwierig, eine wirksame Wellenlängenkonvertierung für das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht zu erreichen. In diesem Fall besteht eine unerwünschte Zunahme der Menge an Licht mit geringer Lichtstärke und einer bestimmten Wellenlänge, die durch das lichtdurchlässige Bauteil 93 übertragen wird, ohne eine Wellenlängenkonvertierung zu erfahren, mit dem Ergebnis, dass keine zufrieden stellenden optischen Eigenschaften, wie zum Beispiel axiale Leuchtkraft, Helligkeit und Farbwiedergabe, erzielt werden können.
Des Weiteren ist, wie in 17 gezeigt ist, die obere Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 bevorzugt so geformt, dass sie sich konvex erhebt. Auf diese Weise kann der Abstand zwischen der lichtemittierenden Sektion und der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 92 in einem Bereich von 0,1 bis 0, 5 mm gehalten werden. Somit kann, selbst wenn Licht schräg nach oben von dem lichtemittierenden Element 95 emittiert wird, die Strahlungsintensität erhöht werden.
Damit die lichtemittierende Vorrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C, die die Erfindung verkörpert, eine Beleuchtungsvorrichtung darstellen kann, werden einige Möglichkeiten betrachtet, d. h., das Einrichten eines einzelnen Stücks der lichtemittierenden Einrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer vorgegebenen Anordnung, das Einrichten mehrerer lichtemittierender Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer gitterförmigen, gestaffelten oder radialen Anordnung und das Einrichten mehrerer konzentrisch angeordneter kreisförmiger oder polygonaler Einheiten der lichtemittierenden Vorrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C, die aus mehreren lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer vorbestimmten Anordnung bestehen. In der so aufgebauten Beleuchtungsvorrichtung wird eine Lichtemission durch Ausnutzen der Rekombination von Elektronen in den lichtemittierenden Elementen 44, 55, 65, 75, 85 und 95, die sich aus einem Halbleiter zusammensetzen, bewirkt. Somit ist die Beleuchtungsvorrichtung in Bezug auf Energieersparnis und lange Betriebsdauer gegenüber einer herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung zum Bewirken einer Lichtemission durch elektrische Entladung im Vorteil. Eine kompakte Beleuchtungsvorrichtung mit geringer Wärmeerzeugung kann dementsprechend realisiert werden. Als Ergebnis hiervon kann eine Schwankung in der mittleren Wellenlänge des aus dem lichtemittierenden Element 44, 55, 65, 75, 85 und 95 emittierten Lichts unterbunden werden; daher wird es der Beleuchtungsvorrichtung gelingen, Licht mit stabiler Strahlungslichtintensität und stabilem Winkel (Leuchtkraftverteilung) über einen längeren Zeitraum abzustrahlen und eine Farbungleichmäßigkeit und unausgeglichene Beleuchtungsverteilung auf einer zu bestrahlenden Fläche zu vermeiden.
Indem die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C der Erfindung als Lichtquelle in einer vorgegebenen Anordnung eingerichtet werden, gefolgt von einem Anordnen einer optischen Komponente, die optisch entworfen wurde, in einer gegebenen Konfiguration rund um die lichtemittierende Vorrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C, wie zum Beispiel einer Reflexionsvorrichtung, einer optischen Linse oder einer Lichtdiffusionsplatte, kann eine Beleuchtungsvorrichtung realisiert werden, die imstande ist, Licht mit einer gegebenen Leuchtkraftverteilung zu emittieren.
Beispielsweise zeigen die 23 und 24 eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht einer Beleuchtungsvorrichtung, die aus mehreren lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C besteht, die in Reihen und Säulen auf einer lichtemittierenden Vorrichtungsantriebs-Leiterplatte 101 angeordnet sind, sowie eine Reflexionsvorrichtung 100, die optisch in einer gegebenen Konfiguration entworfen ist, die rund um die lichtemittierende Vorrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C positioniert ist. In dieser Konstruktion sind benachbarte Anordnungen mehrerer lichtemittierender Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C bevorzugt so angeordnet, dass sie einen möglichst ausreichenden Raum zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C sichern, d. h. die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C sind gestaffelt. Wenn die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer gitterförmigen Anordnung angeordnet sind, d. h. die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C, die als Lichtquellen dienen, geradlinig angeordnet sind, wird ein grelles Leuchten verstärkt. Eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer derartigen gitterförmigen Anordnung der lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C neigt dazu, dem menschlichen Auge Unbehagen oder Probleme zu bereiten. Angesichts des Vorstehenden kann durch Anwenden der gestaffelten Anordnung ein grelles Leuchten unterbunden und dadurch das Unbehagen oder die Probleme für das menschliche Auge verringert werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass, da der Raum zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C so lange wie möglich bewahrt werden kann, eine Wärmeinterferenz zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C wirksam unterbunden werden kann. Daher kann ein Einschließen von Wärme innerhalb der lichtemittierenden Vorrichtungsantriebs-Leiterplatte 101, die die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C tragt, vermieden werden; somit kann Wärme durch die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C mit hoher Effizienz nach außen zerstreut werden. Als Ergebnis hiervon wird eine langlebige Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, die eine nur geringe negative Wirkung auf das menschliche Auge hat und stabile optische Eigenschaften über einen längeren Zeitraum bietet.
Die 25 und 26 dagegen zeigen eine Draufsicht bzw. eine Schnittansicht einer anderen Beleuchtungsvorrichtung, die dadurch hergestellt ist, dass auf der lichtemittierenden Vorrichtungsantriebs-Leiterplatte 101a mehrere konzentrisch angeordnete kreisförmige oder polygonale Einheiten von lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C positioniert sind, die aus mehreren lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C zusam mengesetzt sind. In dieser Konstruktion wird es bevorzugt, dass in einer einzelnen kreisförmigen oder polygonalen Einheit von lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C so angeordnet sind, dass ihre Zahl von der Mitte bis zur Außenkante der Beleuchtungsvorrichtung allmählich zunimmt. Dadurch können die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in möglichst großer Zahl angeordnet werden, wobei der Raum zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C entsprechend gesichert ist, und dadurch kann das Lichtniveau der Beleuchtungsvorrichtung verbessert werden. Da die Dichte der lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einem Mittelabschnitt der Beleuchtungsvorrichtung niedriger ist, kann ein Einschließen von Wärme in dem Mittelabschnitt der lichtemittierenden Vorrichtungsantriebs-Leiterplatte 101a vermieden werden. Daher zeigt die lichtemittierende Vorrichtungsantriebs-Leiterplatte 101a eine gleichmäßige Temperaturverteilung, und somit kann Wärme zu einer externen elektrischen Leiterplatte mit der Beleuchtungsplatte oder einer Wärmesenke mit hohem Wirkungsgrad übertragen werden, wodurch verhindert wird, dass ein Temperaturanstieg in den lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C auftritt. Als Ergebnis hiervon wird eine langlebige Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung gestellt, worin die lichtemittierenden Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C während eines längeren Zeitraums stabil betrieben werden können.
Die Beleuchtungsvorrichtung, wie sie vorliegend gezeigt ist, findet einen breiteren Anwendungsbereich, darunter: Mehrzweck-Beleuch tungskörper für Innen- oder Außengebrauch: Beleuchtungslampen für Kronleuchter, Beleuchtungskörper für den Hausgebrauch; Beleuchtungskörper für Büros; Beleuchtungskörper für Geschäfte bzw. Läden, Beleuchtungskörper für Schaufenster, Straßenbeleuchtungen; Leitlampen, Signalvorrichtungen; Beleuchtungskörper für Bühnen oder Studios; Beleuchtungen in der Werbung; Beleuchtungspfosten; Unterwasser-Beleuchtungslampen; Stroboskoplichter; Scheinwerfer; Sicherheitsbeleuchtungskörper, die in elektrischen Pfosten oder dergleichen eingebettet sind; Notfall-Beleuchtungskörper; elektrische Taschenlampen; elektrische Werbetafeln, Dimmer; automatische Blinkschalter; Rücklichter für Displays oder andere Zwecke; Filmvorführungsvorrichtungen; dekorative Objekte; beleuchtete Schalter; Lichtsensoren; Lampen für den medizinischen Gebrauch und Lampen an Fahrzeugen.
(Ausführungsbeispiel)
Beispiel 1
Nachstehend folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Vorrichtung 41 gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Zunächst wurde als Basiskörper 42 ein Aluminiumoxid-Keramiksubstrat aus kristallinen Teilchen mit verschiedenen Durchmessern hergestellt. Dann wurde rund um den Befestigungsabschnitt 42a, um daran das lichtemittierende Element 44 anzubringen, ein Verdrahtungsleiter ausgebildet, um das lichtemittierende Element 44 mit der externen elektrischen Leiterplatte durch eine in dem Basiskörper 42 ausgebildete interne Verdrahtungsleitung elektrisch zu verbinden. Es ist zu beachten, dass der auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 42 ausgebildete Verdrahtungsleiter mittels einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver zu einer kreisförmigen Unterlage von 0,1 mm Durchmesser geformt wurde. Die Oberfläche des Verdrahtungsleiters wurde nacheinander mit einer 3 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 2 μm dicken Au-Plattierungsschicht beschichtet. Des Weiteren bestand die in dem Basiskörper 42 ausgebildete interne Verdrahtungsleitung aus einem elektrischen Verbindungsabschnitt, der von einem Durchgangsleiter, d. h. einem so genannten Durchgangsloch, gebildet wurde. Wie der Verdrahtungsleiter wurde auch das Durchgangsloch aus einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver geformt.
Anschließend wurde ein 0,08 mm dickes lichtemittierendes Element 44 zum Emittieren nahen ultravioletten Lichts an dem Befestigungsabschnitt 42a mittels einer Ag-Pate angebracht, und dann wurde das lichtemittierende Element 44 durch ein Verbindungsdraht aus Au mit dem Verdrahtungsleiter elektrisch verbunden.
Als nächstes wurde Silikonharz (lichtdurchlässiges Bauteil 45) durch eine Ausgabevorrichtung aufgebracht, um das lichtemittierende Element 44 zu bedecken, worauf die Durchführung einer Wärmehärtung an ihm folgte. Das Silikonharz enthält fluoreszierende Materialien, die gelbes Licht emittieren, nachdem sie von dem aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierten Licht erregt wurden. Anschließend wurde ein Muster der lichtemittierenden Vorrichtung 41 hergestellt. Dann wurde die optische Leistung des Musters gemessen.
In dem Silikonharz wurden die fluoreszierenden Materialien mit 1/4 Füllungsfaktor (Massen-%) gleichmäßig verteilt. Die verwendeten fluoreszierenden Materialien waren fluoreszierende Materialien auf Yttrium-Aluminat-Basis mit einer Granatangleichung zum Emittieren von gelbem Licht. Die Körner der fluoreszierenden Materialien liegen in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1,5 μm bis 80 μm.
Wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 bildeten, auf angenähert 10 μm festgelegt wurde, wurde festgestellt, dass die optische Leistung 14 mW betrug. Im Gegensatz hierzu wurde, wenn der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 bildeten, so eingestellt wurde, dass er in einen Bereich von 1 bis 5 μm fiel, festgestellt, dass die optische Leistung 17 mW betrug. Wie aus dieser Tatsache im Vergleich mit dem Fall, bei dem der durchschnittliche Teilchendurchmesser auf angenähert 10 μm festgelegt wurde, verständlich wird, wurde die optische Leistungsenergie um mehr als 20 % erhöht. Das bedeutet, indem der Basiskörper so entworfen wird, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser des keramischen Kristalls in einen Bereich von 1 bis 5 μm fällt, kann Licht, das den Weg in den Basiskörper 42 findet, effizienter abgeschnitten werden und die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die einer Lichtbestrahlung ausgesetzt sind, die von einer auf der Oberfläche des Basiskörpers 42 auftretenden Lichtstreuung herrührt, kann erhöht werden. Auf diese Weise wurde die optische Leistung verstärkt.
Außerdem wurde bestätigt, dass, wenn die Amperezahl zur Verstärkung der optischen Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 erhöht wurde, wobei der Basiskörper einen keramischen durchschnittlichen Teilchendurchmesser im Bereich von 1 bis 5 μm aufwies, eine unerwünschte Verringerung der Lichtemissionseffizienz in Bezug auf einen Strom in Durchlassrichtung wirksamer vermieden werden kann.
Beispiel 2
Als nächsten wurden Muster der lichtemittierenden Vorrichtung 41 hergestellt. Die Muster, von denen jedes dieselbe Struktur wie diejenige des vorstehend genannten Ausführungsbeispiels aufweist, sind im Aufbau miteinander identisch, unterscheiden sich aber hinsichtlich des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der keramischen Kristallkörner, wie er nach dem Sintern des Basiskörpers 42 beobachtet wurde: 1 (μm), 5 (μm) und 10 (μm). Dann wurden die gesamten Lichtstrahlen (optische Leistung) in Bezug auf den Laststrom für das lichtemittierende Element 44 gemessen. Es ist zu beachten, dass die lichtemittierenden Vorrichtungen 41 einzeln in Wärmesenken angebracht wurden, die miteinander hinsichtlich ihrer Kühlkapazität identisch waren. Die optische Leistung wurde mittels einer Integrationskugel gemessen. Die Ergebnisse sind in 27 aufgeführt.
Aus 27 wird ersichtlich, dass dann, wenn der Laststrom für das lichtemittierende Element 44 mit 20 (mA) gegeben ist, d. h. Nennstrom und Nennspannung von 3,4 (V), die lichtemittierende Vorrichtung 41 mit dem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner von 1 (μm) eine optische Leistung von 0,96 (lm) und eine Lichtemissionseffizienz von 14 (lm/W) zeigte, wogegen die lichtemittierende Vorrichtung 41 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner von 5 (μm) eine optische Leistung von 0,8 (lm) und eine Lichtemissionseffizienz von 12 (lm/W) zeigte. Im Gegensatz hierzu zeigte die lichtemittierende Vorrichtung 41 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner von 10 (μm) eine optische Leistung von 0,55 (lm) und eine Lichtemissionseffizienz von 8 (lm/W). Das heißt, bei diesem Nennstrom wurde die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 mit einem durchschnittlichen Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner von 1 (μm) bis 5 (μm) im Verhältnis zu der optischen Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41, bei der der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 darstellten, auf 10 (μm) festgelegt ist, um 45 bis 74% erhöht.
Indem der Basiskörper 42 so entworfen wird, dass der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner in einen Bereich von 1 bis 5 μm fällt, kann insbesondere Licht, das den Weg in den Basiskörper 42 findet, wirksam abgeschnitten werden. Zusätzlich kann mit den Unebenheiten, die auf der Oberfläche des Basiskörpers 42 durch die Kristallkörner geschaffen werden, das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht in einem im Wesentlichen völlig zerstreuten Zustand reflektiert werden. Daher werden die fluoreszierenden Materialien, die in dem Rahmenkörper 43 enthalten sind, mit gleichförmiger Lichtintensität bestrahlt und auch die Anzahl der fluoreszierenden Materialien, die einer Lichtbestrahlung unterworfen werden, wird erhöht. Dies trägt dazu bei, dass die Wahrscheinlichkeit, dass fluoreszierende Materialien von dem aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierten Licht erregt werden, erhöht wird, wodurch die Lichtkonvertierungseffizienz der fluoreszierenden Materialien verbessert wird. Als Ergebnis hiervon ist in der lichtemittierenden Vorrichtung 41, in der der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 darstellen, so eingestellt wird, dass er in einen Bereich von 1 bis 5 (μm) fällt, ihre Lichtemissionseffizienz gleich oder größer als die Lichtemissionseffizienz einer Glühlampe, d. h. 12 (lm/W). Dementsprechend findet die lichtemittierende Vorrichtung 41 praktische Verwendung als Anzeigen- oder Beleuchtungslichtquelle.
Wenn der Laststrom erhöht wurde, um die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 zu verstärken, wurden des Weiteren die folgenden Ergebnisse beobachtet. Wenn der durchschnittli chen Teichendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 darstellten, groß war, erreichte die Erhöhung der optischen Leistung proportional zum Laststrom den Höchstwert bei einer Amperezahl von angenähert 100 (mA) oder weniger. Wenn im Gegensatz hierzu der durchschnittliche Teilchendurchmesser des keramischen Kristalls klein war, stieg die optische Leistung weiter im Verhältnis zur Erhöhung der Amperezahl an, bis sie ein bestimmtes höheres Niveau erreichte. Insbesondere, wenn der durchschnittliche Teichendurchmesser auf 1 μm gesetzt wurde, stieg die optische Leistung der lichtemittierenden Vorrichtung 41 weiter proportional an, bis die Amperezahl angenähert 110 mA erreichte. Das heißt, durch Verkleinern des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 darstellen, kann die Wärmezerstreuungseigenschaft innerhalb des Basiskörpers 42 verbessert und dadurch ein Temperaturanstieg unterbunden werden, der durch den Laststrom in dem lichtemittierenden Element 44 verursacht wird, und es kann die Verminderung der Lichtemissionseffizienz des lichtemittierenden Elements unterdrückt werden.
Ferner wurden Muster der lichtemittierenden Vorrichtung 41 mit variierenden durchschnittlichen Teilchendurchmessern der keramischen Kristallkörner hergestellt und es wurde an jedem von ihnen eine Messung hinsichtlich der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 in Bezug auf den Laststrom in der lichtemittierenden Vorrichtung 41 durchgeführt. Infolgedessen wurde bestätigt, dass eine Schwankung in der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 minimiert werden kann, indem der durchschnittliche Teilchendurchmesser der keramischen Kristallkörner, die den Basiskörper 42 darstellen, auf 1 μm festgelegt wird. Auf diese Weise kann eine Schwankung der Konvertierungseffizienz der fluoreszierenden Materialien in Abhängigkeit von der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 minimiert werden. Wenn die lichtemittie rende Vorrichtung 41 mehrere fluoreszierende Materialien mit unterschiedlichen Erregungsspektren aufweist, kann des Weiteren eine Schwankung der Konvertierungseffizienz der fluoreszierenden Materialien, die sich aus einer Schwankung der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 ergibt, minimiert werden. Als Ergebnis hiervon kann eine Variation der Farbe des Lichts, das aus der lichtemittierenden Vorrichtung 41 als Gemisch aus Lichtkomponenten ausgegeben wurde, die von mehreren fluoreszierenden Materialien erregt wurden, minimiert werden. Zum Beispiel sei angenommen, dass die fluoreszierenden Materialien aus phosphoreszierenden Stoffen roter Farbe, phosphoreszierenden Stoffen blauer Farbe und phosphoreszierenden Stoffen grüner Farbe zusammengesetzt sind und dass die Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 mit dem Laststrom variiert. In diesem Fall werden die Lichtemissionsintensitäten der phosphoreszierenden Stoffe roter Farbe, blauer Farbe und grüner Farbe mit der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 in ihren eigenen Eigenschaften variieren. Wenn die lichtemittierende Vorrichtung in diesem Zustand Licht ausgibt, da der Anteil der Lichtintensität in einem Gemisch aus Lichtkomponenten, die durch die phosphoreszierenden Stoffe roter Farbe, blauer Farbe und grüner Farbe erregt wurden, unterschiedlich ist, folgt daraus, dass der Farbton des ausgegebenen Lichts auf unerwünschte Weise variiert. Dadurch kann unmöglich Licht erhalten werden, das einen gewünschten Farbton hat. Daher kann durch Einstellen des durchschnittlichen Teilchendurchmessers der den Basiskörper 42 darstellenden keramischen Kristallkörner auf 1 μm die Schwankung der Spitzenwellenlänge des lichtemittierenden Elements 44 minimiert werden und entsprechend kann eine Schwankung des Farbtons des ausgegebenen Lichts minimiert werden. Dadurch kann eine lichtemittierende Vorrichtung mit stabiler Lichtemission und Beleuchtungseigenschaften hergestellt werden, die zur Verwendung bei Display- oder Beleuchtungszwecken geeignet ist.
Beispiel 3
Nachstehend folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Vorrichtung 60C gemäß der sechsten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf 7.
Zunächst wurde als Basiskörper 61 ein Aluminiumoxid-Keramiksubstrat hergestellt. Es ist zu beachten, dass der Basiskörper 61 die Ausbauchung 61b mit einem damit integral ausgebildeten Befestigungsabschnitt 61a aufweist. Die obere Oberfläche des Befestigungsabschnitts 61a und die obere Oberfläche des Basiskörpers 61 mit Ausnahme eines Teils des Befestigungsabschnitts 61a wurden parallel zueinander angeordnet.
Der Basiskörper 61 besteht aus einer zylindrisch geformten Platte mit einem Durchmesser von 0,8 mm und einer Dicke von 0,5 mm und einer zylindrisch geformten Ausbauchung 61b mit einem Durchmesser von 0,4 mm und einer Dicke von beliebigem Wert. Die Ausbauchung 61b ist in der Mitte der oberen Oberfläche der zylindrisch geformten Platte ausgebildet.
Die Ausbauchung 61b weist den Befestigungsabschnitt 61a auf, um daran das lichtemittierende Element 65 anzubringen. Auf dem Befestigungsabschnitt 61a ist ein elektrisches Verbindungsmuster ausgebildet, um das lichtemittierende Element 65 mit der externen elektrischen Leiterplatte durch eine interne Verdrahtungsleitung, die in dem Basiskörper 61 ausgebildet ist, elektrisch zu verbinden. Das elektrische Verbindungsmuster wurde zu einer kreisförmigen Unterlage mit einem Durchmesser von 0,1 mm mittels einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver geformt. Die Oberfläche des elektrischen Verbindungsmusters ist nacheinander mit einer 3 μm dicken Ni-Plat tierungsschicht und einer 2 μm dicken Au-Plattierungsschicht beschichtet. Die in dem Basiskörper 61 ausgebildete interne Verdrahtungsleitung bestand aus einem elektrischen Verbindungsabschnitt, der aus einem Durchgangsleiter, d. h. einem so genannten Durchgangsloch, gebildet wurde. Ebenso wie das elektrische Verbindungsmuster war auch das Durchgangsloch aus einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver geformt.
Des Weiteren weist der Basiskörper 61 auf seiner gesamten oberen Oberfläche mit Ausnahme des Teils der Ausbauchung 61b einen Verbindungsabschnitt zum Verbinden des Basiskörpers 61 mit dem Reflexionsteil 62 unter Verwendung eines Au-Zinn (Sn)-Hartlots auf. Der Verbindungsabschnitt wurde durch Beschichten der Oberfläche einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn Pulver mit einer 3 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 2 μm dicken Au-Plattierungsschicht gebildet.
Ferner wurde das Reflexionsteil 62 hergestellt. Das Reflexionsteil 62 weist ein Durchgangsloch 62a mit einer rechteckigen Innenumfangsfläche auf, wenn es in dem in 7 gezeigten vertikalen Schnitt gesehen wird. Der obere Bereich der Innenumfangsfläche des Durchgangslochs 62a wurde zu einer Reflexionsfläche 62 geformt, deren Ra auf 0,1 μm festgelegt wurde.
Zusätzlich wurde das Reflexionsteil 62 zylindrisch geformt, wobei seine Dimensionen 0,8 mm im Außendurchmesser, 1,0 mm in der Höhe, 0,8 mm im Durchmesser der oberen Öffnung, 0,5 mm im Durchmesser der unteren Öffnung und 0,15 mm in der Höhe des unteren Endes 62c der Reflexionsfläche 62b betrugen (Dicke L eines Teils des Reflexionsteils 62, das rund um die untere Öffnung liegt).
Als nächstes wurde ein Au-Sn-Löthöcker (Elektrode 66) in dem 0,08 mm dicken lichtemittierenden Element 65 zum Emittieren von nahem ultraviolettem Licht angeordnet. Durch den Au-Sn-Löthöcker wurde das lichtemittierende Element 65 mit dem elektrischen Verbindungsmuster verbunden. Gleichzeitig wurde das Reflexionsteil 62 mit dem auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 61 ausgebildeten Verbindungsabschnitt mittels Au-Sn-Hartlot verbunden. Die Ebene der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 65 in Bezug auf die unteren Oberfläche des Au-Sn-Löthöckers, nämlich der Abstand von dem Befestigungsabschnitt 61a bis zur lichtemittierenden Sektion, wurde auf angenähert 0,03 mm festgelegt.
Als nächstes wurde Silikonharz (lichtdurchlässiges Bauteil 63) in dem Bereich, der von dem Basiskörper 61 und dem Reflexionsteil 62 umgeben ist, durch eine Ausgabevorrichtung geladen, bis der Pegel des Silikonharzes das oberste Ende der Innenumfangsfläche des Reflexionsteils 62 erreichte. Das Silikonharz enthält fluoreszierende Materialien 64 von drei verschiedenen Arten, die einzeln rotes Licht, grünes Licht und gelbes Licht emittieren. Anschließend wurde ein Muster einer lichtemittierenden Vorrichtung hergestellt.
Dann wurde durch Variieren des Werts, der die Dicke der Ausbauchung 61b darstellt, die Höhe H (mm) der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 65, gesehen vom Basiskörper 61, variiert (H ist durch die Summe der Dicke der Ausbauchung 61b und der Ebene der lichtemittierenden Sektion in Bezug auf den Befestigungsabschnitt 61a definiert: 0,03 mm). Es ist zu beachten, dass der Abstand X (mm) zwischen der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 65 und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 durch einen Wert dargestellt werden kann, der durch Subtrahieren von H (mm) von dem Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 und dem Basiskörper 61 ermittelt werden kann: 1,0 mm.
28 ist eine graphische Darstellung, die das Ergebnis einer Messung der axialen Leuchtkraft zeigt, die an jedem Muster auf der Basis der Werte H und X durchgeführt wurde. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich wird, ist dann, wenn H als 0,1 ~ 0,15 mm gegeben ist (die Höhe der lichtemittierenden Sektion ist kleiner oder gleich der Höhe des unteren Endes 62c der Reflexionsfläche 62b: 0,15 mm), die axiale Leuchtkraft niedrig. Im Gegensatz hierzu ist dann, wenn H als 0,16 mm oder höher gegeben ist (die Höhe der lichtemittierenden Sektion ist größer als die Höhe des unteren Endes 62c der Reflexionsfläche 62b: 0,15 mm), die axiale Leuchtkraft extrem hoch. Dies liegt daran, dass, indem die lichtemittierende Sektion höher als das untere Ende 62c der Reflexionsfläche 62b gemacht wird, das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht zufrieden stellend von der Reflexionsfläche 62b reflektiert werden kann, was dazu führt, dass der Reflexionswirkungsgrad erhöht wird.
Wenn H noch weiter erhöht wird, steigt die axiale Leuchtkraft sanft immer mehr an. Vorliegend ist bestätigt worden, dass die axiale Leuchtkraft scharf erhöht wird, wenn X einen Wert annimmt, der im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm liegt. Als Grund hierfür kann in Betracht gezogen werden, dass durch korrektes Einstellen des Abstands zwischen der lichtemittierenden Sektion und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 63 das aus dem lichtemittierenden Element 65 emittierte Licht mit größerer Effizienz durch die fluoreszierenden Materialien 64 wellenlängenkonvertiert werden kann, und das wellenlängenkonvertierte Licht wird hoch effizient aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 63 austreten gelassen, ohne durch eine Störung, die durch unbenötigte fluoreszierende Materialien 64 verursacht wird, beeinträchtigt zu werden. Ebenfalls wurde bestätigt, dass ein solches Muster wie dasjenige, das bemerkenswert hohe axiale Leuchtkraft zeigt, ausreichend große Helligkeit, Farbwiedergabe etc. bietet.
Beispiel 4
Nachstehend folgt die Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der lichtemittierenden Vorrichtung 90B gemäß der zwölften Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die 19, 29 und 30.
Zunächst wurde als Basiskörper 91 ein Aluminiumoxid-Keramiksubstrat aus einer rechteckigen Platte mit einer Außenabmessung von 2,5 mm × 0,8 mm und einer Dicke von 0,4 mm hergestellt. Zusätzlich wurde das Reflexionsteil 92 unter Verwendung eines rechteckigen Elements aus A1 mit einer Außenabmessung von 2,5 × 0,8 mm hergestellt. Das Reflexionsteil 92 weist in der Mitte seiner oberen Hauptfläche einen zylindrisch geformten Befestigungsabschnitt 92b mit einem Durchmesser L (mm) auf. Die Dicke jenes Teils des Reflexionsteils 92, das rund um den Befestigungsabschnitt 92b liegt (der Abstand zwischen seiner oberen und unteren Fläche), ist auf 0,2 mm festgelegt. Das Reflexionsteil 92 weist ebenfalls an seinem Außenumfang einen rahmenähnlichen Seitenwandabschnitt 92a auf, der, von der unteren Hauptfläche gesehen, eine Höhe von 1,0 mm (um 0,8 mm von der unteren Hauptfläche vorsteht) und eine seitliche Dicke von 0,2 mm aufweist. Es ist zu beachten, dass bei dem Seitenwandabschnitt 92a die zu dem Basiskörper 91 senkrechte Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche 92c geformt ist, deren arithmetische Durchschnittsrauhigkeit Ra auf 0,1 μm festgelegt wurde.
Weiterhin wurde ein einzelnes Durchgangsloch 97 auf beiden Seiten des Befestigungsabschnitts 92b geschaffen, genauer gesagt, sowohl in dem Teil zwischen dem Befestigungsabschnitt 92b und einer Seite des Seitenwandabschnitts 92a als auch in dem Teil zwischen dem Befestigungsabschnitt 92b und der anderen Seite des Seitenwandabschnitts 92a in Richtung der längeren Seite des Reflexionsteils 92, das, von oben gesehen, rechteckig geformt ist, geschaffen. Das Durchgangsloch 97 wurde von der oberen Hauptfläche bis zur unteren Hauptfläche des Reflexionsteils 92 ganz durchgebohrt.
Als nächstes wurde eine Elektrode, die Teil des Verdrahtungsleiters ist, auf jenem Teil der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 ausgebildet, das dem Boden des Durchgangslochs 97 gegenüberliegt. Die Elektrode wurde wie ein Kreis mit einem Durchmesser von 0,1 mm mittels einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver geformt. Die Oberfläche der Elektrode ist nacheinander mit einer 3 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 2 μm dicken Au-Plattierungsschicht beschichtet. Der in dem Basiskörper 91 ausgebildete Verdrahtungsleiter wurde durch einen elektrischen Verbindungsabschnitt, der aus einem Durchgangsleiter, d.h. einem so genannten Durchgangsloch, geformt war, hergestellt. Ebenso wie das elektrische Verbindungsmuster wurde auch das Durchgangsloch aus einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver geformt.
Des Weiteren wurde in dem Basiskörper 91 an dem Außenumfang seiner oberen Oberfläche ringsherum ein Verbindungsabschnitt geformt, um den Basiskörper 91 und das Reflexionsteil 92 mittels Au-Zinn (Sn)-Hartlot miteinander zu verbinden. Der Verbindungsabschnitt wurde durch Beschichten der Oberfläche einer metallisierten Schicht aus Mo-Mn-Pulver mit einer 3 μm dicken Ni-Plattierungsschicht und einer 2 μm dicken Au-Plattierungsschicht ausgebildet.
Als nächstes wurde auf der oberen Oberfläche 92d des Befestigungsabschnitts 92b das 0,08 mm dicke lichtemittierende Element 95 zum Emittieren nahen ultravioletten Lichts mittels Au-Sn-Hartlot verbunden. Gleichzeitig wurde das Reflexionsteil 92 mit dem auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 91 ausgebildeten Verbindungsabschnitt mittels Au-Sn-Hartlot verbunden. Des Weiteren wurden das lichtemittierende Element 95 und die unten am Durchgangsloch 97 angeordnete Elektrode drahtangeschlossen und miteinander durch einen Golddraht elektrisch verbunden.
Von hier aus wurde Silikonharz (lichtdurchlässiges Bauteil 93) in den Bereich, der von dem Basiskörper 91 und dem Reflexionsteil 92 umgeben ist, von einer Ausgabevorrichtung geladen, bis der Pegel des Silikonharzes das oberste Ende der Innenumfangsfläche des Reflexionsteils 92 erreichte. Das Silikonharz enthält fluoreszierende Materialien 94 in drei verschiedenen Arten, die einzeln rotes Licht, grünes Licht und gelbes Licht emittieren. Anschließend wurde ein Muster der lichtemittierenden Vorrichtung 90B hergestellt.
Der Wert, der die Höhe H (mm) der lichtemittierenden Sektion des lichtemittierenden Elements 95, gesehen vom Basiskörper 91, darstellt, kann durch Variieren der Höhe des Befestigungsabschnitts 92b breit variiert werden. Der Abstand X (mm) zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 und der lichtemittierenden Sektion wird angegeben durch: X = 1,0 – H. Des Weiteren kann, wie in 29 gezeigt ist, durch Variieren des Durchmessers L des Befestigungsabschnitts 92b der Winkel der optischen Weglinie 99, die die lichtemittierende Sektion und die Ecke zwischen der oberen Oberfläche 92d und der Seitenfläche des Befestigungsabschnitts 92b verbindet, geändert werden.
30 ist eine graphische Darstellung, die das Ergebnis einer Messung der axialen Leuchtkraft zeigt, die an jedem Muster auf der Basis der Werte L und X durchgeführt wurde. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich wird, sind Fluktuationen der axialen Leuchtkraft von dem Verhältnis zwischen L und X abhängig. Das heißt, wenn L weniger als 0,3 mm beträgt, dann liegt die optische Weglinie 99 unter einer Linie, die die lichtemittierende Sektion 98 und das untere Ende der Reflexionsfläche 92c verbindet. Somit kann in Betracht gezogen werden, dass die Reflexionseffizienz verringert wurde, da das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht den Weg in das Durchgangsloch 97 fand, ohne auf die Reflexionsfläche 92c zu kommen.
Wenn im Gegensatz hierzu L mit 0,3 mm oder darüber angegeben ist, dann liegt die optische Weglinie 99 über der Linie, die die lichtemittierende Sektion 98 und das untere Ende der Reflexionsfläche 92c verbindet. In diesem Fall, d. h., wenn kein direktes Licht auf das Durchgangsloch 97 fiel, wurde festgestellt, dass die axiale Leuchtkraft 500 mcd oder mehr betrug, vorausgesetzt, dass X einen Wert im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm annimmt. Als Grund hierfür kann in Betracht gezogen werden, dass durch korrektes Festlegen des Abstands X zwischen der lichtemittierenden Sektion 98 und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 das aus dem lichtemittierenden Element 95 emittierte Licht durch die fluoreszierenden Materialien 94 mit größerer Effizienz wellenlängenkonvertiert werden kann und dass das wellenlängenkonvertierte Licht mit hoher Effizienz aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 93 austreten gelassen wird, ohne durch Störungen, die durch unbenötigte fluoreszierende Materialien 94 verursacht werden, beeinträchtigt zu werden.
Wie aus den vorstehenden Ergebnissen ersichtlich ist, kann eine ausgezeichnete axiale Leuchtkraft unter den Bedingungen erzielt werden, dass das untere Ende der Reflexionsfläche 92c auf oder unter der optischen Weglinie positioniert ist, die die lichtemittierende Sektion 98 und die Ecke zwischen der oberen Oberfläche 92d und der Seitenfläche des Befestigungsabschnitts 92b verbindet und dass der Abstand zwischen der lichtemittierenden Sektion 98 und der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 93 in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird. Es ist ebenfalls bestätigt worden, dass ein derartiges Muster wie jenes, das eine bemerkenswert hohe axiale Leuchtkraft zeigt, eine ausreichend hohe Helligkeit, Farbwiedergabe etc. bietet.
Selbstverständlich ist die Anwendung der Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebenen ersten bis dreizehnten Ausführungsformen beschränkt und viele Modifikation und Variationen der Erfindung sind innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung möglich. In der ersten Ausführungsform der Erfindung kann beispielsweise eine optische Linse oder ein plattenförmiger lichtdurchlässiger Deckel zusätzlich mit der oberen Oberfläche des Rahmenkörpers 43 mittels Lötmetall oder eines Klebemittels verbunden werden. Da die optische Linse oder der plattenförmige lichtdurchlässige Deckel imstande ist, aus der lichtemittierenden Vorrichtung 41 emittiertes Licht frei zu kondensieren oder zu zerstreuen, wird es in diesem Fall möglich, Licht in einem gewünschten Winkel herauszunehmen und den Eintauchwiderstand innerhalb der lichtemittierenden Vorrichtung 41 zu verbessern, was zu einer Verbesserung der Langzeitzuverlässigkeit führt. Des Weiteren kann die Innenumfangsfläche des Rahmenkörpers 43 so geformt sein, dass sie ein flaches (geradliniges) Schnittprofil oder ein bogenkreisförmiges (gekrümmtes) Schnittprofil aufweist. Mit dem bogenkreisförmigen Schnittprofil kann das aus dem lichtemittierenden Element 44 emittierte Licht gründlich reflektiert werden und somit gleichmäßig mit hoher Richtfähigkeit ausstrahlen gelassen werden. Ferner können in der ersten bis dreizehnten Ausführungsform der Erfindung die Basiskörper 42, 51, 61, 71, 81 und 91 mit mehreren lichtemittierenden Elementen 44, 55, 65, 75, 85 und 95 zum Verstärken der optischen Leistung versehen sein. Außerdem kann der Winkel der Reflexionsflächen 43b, 52b, 62b, 72b, 82b und 92c oder der Abstand von dem unteren Ende der Reflexionsflächen 43b, 52b, 62b, 72b, 82b und 92c zur oberen Oberfläche der lichtdurchlässigen Bauteile 45, 53, 63, 73, 83 und 93 nach Belieben eingestellt werden. Dadurch können komplementäre Farbbereiche sichergestellt werden; somit kann eine mehr zufrieden stellende Farbwiedergabewirkung erzielt werden.
Es ist auch zu beachten, dass die Beleuchtungsvorrichtung, die die Erfindung verkörpert, konstruiert werden kann, indem entweder mehrere lichtemittierende Vorrichtungen 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer vorgegebenen Anordnung eingerichtet werden oder indem ein einzelnes Stück der lichtemittierenden Vorrichtung 41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B und 90C in einer vorgegebenen Anordnung eingerichtet wird.
Die Erfindung kann in anderen besonderen Formen verkörpert werden, ohne von ihrem Geist oder ihren wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. Die vorliegenden Ausführungsformen sind daher in jeglicher Hinsicht als veranschaulichend und nicht beschränkend zu betrachten, wobei der Umfang der Erfindung eher durch die beigefügten Ansprüche als durch die vorstehende Beschreibung angegeben wird und daher alle Änderungen, die in den Bedeutungsrahmen und den Äquivalenzbereich der Ansprüche fallen, darin mit umfasst sein sollen.

Claims

Aufbau zur Unterbringung eines lichtemittierenden Elements, mit: einem Basiskörper (42, 51, 61, 71, 81) aus Keramik, der auf seiner oberen Oberfläche einen Befestigungsabschnitt (42a, 51a, 61a, 71a, 81a) aufweist, um darauf ein lichtemittierendes Element (44, 55, 65, 75, 85) zu befestigen; einem Rahmenkörper (43, 52, 62, 72, 82), der mit dem Außenumfang der oberen Oberfläche des Basiskörpers (42, 51, 61, 71, 81) so verbunden ist, dass er den Befestigungsabschnitt (42a, 51a, 61a, 71a, 81a) umgibt, dessen Innenumfangsfläche zu einer Reflexionsfläche (43b, 52b, 62b, 72b, 82b) zum Reflektieren von aus dem lichtemittierenden Element (44, 55, 65, 75, 85) emittiertem Licht geformt ist; und einem Verdrahtungsleiter, dessen eines Ende auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers (42, 51, 61, 71, 81) so ausgebildet ist, dass es mit einer Elektrode des lichtemittierenden Elements (44, 55, 65, 75, 85) elektrisch verbunden ist, und dessen anderes Ende nach außen zu einer Seiten- oder unteren Fläche des Basiskörpers (42, 51, 61, 71, 81) geführt ist, wobei der Basiskörper (42, 51, 61, 71, 81) so entworfen ist, dass in der Keramik enthaltene Kristallkörner in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 μm liegen.
Lichtemittierende Vorrichtung (41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80) mit: dem Aufbau von Anspruch 1; und einem lichtemittierenden Element (44, 55, 65, 76, 85), das auf dem Befestigungsabschnitt (42a, 51a, 61a, 71a, 81a) angebracht und mit dem Verdrahtungsleiter elektrisch verbunden ist.
Lichtemittierende Vorrichtung (41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80) nach Anspruch 2, mit einem lichtdurchlässigen Bauteil (45, 53, 63, 73, 83), das im Rahmenkörper (43, 52, 62, 72, 82) angeordnet ist, um das lichtemittierende Element (44, 55, 65, 75, 85) zu bedecken, welches fluoreszierende Materialien (64) zum Durchführen einer Wellenlängenkonvertierung mit dem Licht, das aus dem lichtemittierenden Element (44, 55, 65, 75, 85) emittiert wird, enthält.
Lichtemittierende Vorrichtung (41) nach Anspruch 3, bei der ein Abstand zwischen einer oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils (45) und einer aktiven Schicht des lichtemittierenden Elements (55) in einem Bereich von 0,1 bis 0,8 mm gehalten wird.
Lichtemittierende Vorrichtung (70) nach Anspruch 2, bei der das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht (77) entworfen ist, mit der das lichtemittierende Element (75) durch ein leitendes Klebemittel (78) elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung (79) aus einem isolierenden Material um die Leiterschicht (77) herum ausgebildet ist.
Lichtemittierende Vorrichtung (70) nach Anspruch 5, bei der die Leiterschicht (77) so konfiguriert ist, dass die Leiterschicht (77) innerhalb eines Außenumfangs des lichtemittierenden Elements (75) liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung (70) nach Anspruch 5, bei der die Ausbauchung (79) so geformt ist, dass ihre Seitenflächen sich allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper (71) geneigt nach außen erstrecken.
Lichtemittierende Vorrichtung (50) nach Anspruch 2, bei der das eine Ende des Verdrahtungsleiters als Leiterschicht (57) entworfen ist, mit der das lichtemittierende Element (55) durch ein leitendes Klebemittel (58) elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung (59) in einem Teil einer oberen Oberfläche der Leiterschicht (57) ausgebildet ist, welcher Teil innerhalb des Außenumfangs des lichtemittierenden Elements (55) liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung (60, 60A, 60B, 60C, 60D) nach Anspruch 2, bei der der Befestigungsabschnitt (61a) von der oberen Oberfläche des Basiskörpers (61) vorsteht.
Lichtemittierende Vorrichtung (60A) nach Anspruch 9, bei der der vorstehende Befestigungsabschnitt (61a) so geformt ist, dass sich seine Seitenflächen allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper (61) geneigt nach außen erstrecken.
Lichtemittierende Vorrichtung (60, 60A, 60B, 60C, 60D) nach Anspruch 3, bei der der Befestigungsabschnitt (61a) von der oberen Oberfläche des Basiskörpers (61) vorsteht, eine aktive Schicht (69) des lichtemittierenden Elements (65) ein höheres Niveau aufweist als ein unteres Ende der Reflexionsfläche (62b) und das lichtdurchlässige Bauteil (63) so angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der aktiven Schicht (69) in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird.
Lichtemittierende Vorrichtung (60D) nach Anspruch 11, bei der das lichtdurchlässige Bauteil (63) so entworfen ist, dass sein Mittelabschnitt im arithmetischen Durchschnitt der Oberflächenrauhigkeit größer ist als sein Außenumfangsabschnitt.
Lichtemittierende Vorrichtung (80) nach Anspruch 2, bei der der Befestigungsabschnitt (81a) von der oberen Oberfläche des Basiskörpers (81) vorsteht und auf einer oberen Oberfläche des Befestigungsabschnitts (81a) eine Leiterschicht (87) ausgebildet ist, die aus dem einen Ende des Verdrahtungsleiters gemacht ist und mit der das lichtemittierende Element (85) durch ein leitendes Klebemittel (88) elektrisch verbunden ist, und eine Ausbauchung (89) aus einem isolierenden Material um die Leiterschicht (87) herum ausgebildet ist.
Lichtemittierende Vorrichtung (80) nach Anspruch 13, bei der die Leiterschicht (87) so konfiguriert ist, dass die Leiterschicht (87) innerhalb eines Außenumfangs des lichtemittierenden Elements (85) liegt.
Lichtemittierende Vorrichtung (80) nach Anspruch 13, bei der die Ausbauchung (89) so geformt ist, dass sich ihre Seitenflächen allmählich mit wachsender Nähe zum Basiskörper (81) geneigt nach außen erstrecken.
Lichtemittierende Vorrichtung (90, 90A, 90B, 90C) mit: einem Basiskörper (91), der plattenartig geformt und aus Keramik hergestellt ist; einem lichtemittierenden Element (95) und einem Reflexionsteil (92), das mit einer oberen Oberfläche des Basiskörpers (91) verbunden ist, der in der Mitte seiner oberen Hauptoberfläche einen konvexen Befestigungsabschnitt (92d) aufweist, um darauf das lichtemittierende Element (95) anzubringen, und des Weiteren an einem Außenumfang seiner oberen Hauptoberfläche einen Seitenwandabschnitt (92a) aufweist, der so geformt ist, dass er den Befestigungsabschnitt (92d) umgibt, wobei eine Innenumfangsfläche dieses Seitenwandab schnitts zu einer Reflexionsfläche (92c) zum Reflektieren von Licht, das aus dem lichtemittierenden Element (95) emittiert wird, geformt ist, wobei der Basiskörper (91) so ausgebildet ist, dass Kristallkörner, die in der Keramik enthalten sind, in einem durchschnittlichen Teilchendurchmesserbereich von 1 bis 5 um liegen.
Lichtemittierende Vorrichtung (90, 90A, 90B, 90C) nach Anspruch 16, mit einem lichtdurchlässigen Bauteil (93), das innerhalb des Seitenwandabschnitts (92a) angeordnet ist, um das lichtemittierende Element (95) zu bedecken, das fluoreszierende Materialien (94) enthält, um eine Wellenlängenkonvertierung mit dem Licht, das aus dem lichtemittierenden Element (95) emittiert wird, durchzuführen.
Lichtemittierende Vorrichtung (90, 90A, 90B, 90C) nach Anspruch 17, bei der das lichtdurchlässige Bauteil (93) so angeordnet ist, dass ein Abstand zwischen seiner oberen Oberfläche und der aktiven Schicht (98) in einem Bereich von 0,1 bis 0,5 mm gehalten wird.
Lichtemittierende Vorrichtung (90, 90A, 90B, 90C) nach Anspruch 16, wobei der Befestigungsabschnitt in einer konvexen Form ausgebildet ist.
Lichtemittierende Vorrichtung (90A, 90B, 90C) nach Anspruch 16, bei der der Basiskörper (91) einen Verdrahtungsleiter aufweist, der so ausgebildet ist, dass er sich von seiner oberen Oberfläche zur Außenfläche erstreckt, das Reflexionsteil (92) um den Befestigungsabschnitt (92d) herum ein Durchgangsloch (97) aufweist, das von der oberen Hauptfläche zu seiner unteren Hauptfläche ganz durchgebohrt ist, um unter der optischen Weglinie (99) zu liegen, und eine Elektrode des lichtemittierenden Elements (95) und der auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers (91) ausgebildete Verdrahtungsleiter mittels eines Drahts (96'), der durch das Durchgangsloch (97) eingeführt ist, miteinander elektrisch verbunden sind.
Lichtemittierende Vorrichtung (90C) nach Anspruch 20, bei der das Durchgangsloch (97) mit einer isolierenden Paste gefüllt ist, die isolierende, lichtreflektierende Teilchen enthält.
Beleuchtungsvorrichtung, die durch Einrichten der lichtemittierenden Vorrichtung (41, 50, 60, 60A, 60B, 60C, 60D, 70, 80, 90, 90A, 90B, 90C) nach einem der Ansprüche 2 bis 21 in einer vorgegebenen Anordnung konstruiert wird.