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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine lichtemittierende Vorrichtung,
die ein darin untergebrachtes lichtemittierendes Element umfasst,
und eine die Vorrichtung verwendende Beleuchtungsvorrichtung.
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2. BESCHREIBUNG DES STANDES
DER TECHNIK
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Eine
konventionelle lichtemittierende Vorrichtung ist in 30 gezeigt. In 30 besteht
die lichtemittierende Vorrichtung hauptsächlich aus einem Basiskörper 11,
einem rahmenreflektierenden Bauteil 12, einem lichtemittierenden
Element 13, einer Wellenlängenumwandlungsschicht 15 und
einem lichtdurchlässigen
Bauteil 16. Der Basiskörper 11 besteht
aus einem isolierenden Material und weist in der Mitte seiner oberen
Oberfläche
einen Platzierungsbereich 11a auf, um darauf das lichtemittierende
Element 13 zu platzieren. Der Basiskörper 11 ist außerdem mit
einem (nicht gezeigten) Verdrahtungsleiter aus Hauptanschlüssen und
metallisierten Verdrahtungen zum elektrischen Verbinden innerhalb und
außerhalb
der lichtemittierenden Vorrichtung mittels des Platzierungsbereichs 11a und
dessen Umgebung versehen. Das rahmenreflektierende Bauteil 12 ist
fest an der oberen Oberfläche
des Basiskörpers 11 angebracht
und weist eine Innenumfangsfläche 12a auf,
die so schräg
ist, dass sie sich nach außen in
Richtung der Oberseite des Rahmens erweitert, und die Innenumfangsfläche 12a dient
als reflektierende Fläche,
die das Licht aus dem lichtemittierenden Element 13 reflektiert.
Die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 besteht
aus einem lichtdurchlässigen
Bauteil, das ein (nicht gezeigtes) Phosphormaterial darin enthält, um eine
Wellenlängenumwandlung
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 13 durchzuführen. Das
lichtdurchlässige
Element 16 wird in das reflektierende Bauteil 12 eingespritzt,
um das lichtemittierende Element 13 zu schützen.
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Der
Basiskörper 11 besteht
aus einem keramischen Material, wie zum Beispiel gesintertem Aluminiumoxid
(Aluminiumoxidkeramik), gesintertem Aluminiumnitrid, gesintertem
Mullit oder Glaskeramik, oder einem Harz wie etwa Epoxidharz. Wenn der
Basiskörper 11 aus
einem Keramikmaterial hergestellt ist, werden auf ihm Verdrahtungsleiter
ausgebildet, indem eine Metallpaste aus Wolfram (W), Molybdän (Mo)-Mangan
(Mn) oder dergleichen bei hoher Temperatur gebrannt wird. Wenn der
Basiskörper 11 aus
einem Harz hergestellt ist, werden Hauptanschlüsse aus Kupfer (Cu), einer
Eisen (Fe)-Nickel (Ni)-Legierung
oder dergleichen durch einen Inmold-Formungsvorgang fest in dem
Basiskörper 11 angeordnet.
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Das
reflektierende Bauteil 12 ist aus einem Metall, wie zum
Beispiel Aluminium (Al) oder einer Fe-Ni-Cobalt(Co)-Legierung, einem
Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik, oder einem
Harz, wie zum Beispiel Epoxidharz, durch eine Schneid-, Inmold-Formungs- oder Extrusionsformungs-Bearbeitungstechnik
ausgebildet.
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Die
Innenumfangsfläche 12a des
reflektierenden Bauteils 12 dient als reflektierende Fläche, die
Licht aus dem lichtemittierenden Element 13 und der Wellenlängenumwandlungsschicht 15 reflektiert, und
die Innenumfangsfläche 12a wird
durch Abscheiden eines Metalls, zum Beispiel A1, durch Dampfabscheidung
oder Plattieren ausgebildet. Das reflektierende Bauteil 12 wird
mit der oberen Oberfläche
des Basiskörpers 11 mit
einem Binde- bzw. Bondingmaterial, beispielsweise einem Lotmaterial
wie Weichlot oder Silber(Ag)-Lot oder einem Harzklebemittel so verbunden,
dass seine Innenumfangsfläche 12a den Platzierungsbereich 1la umgibt.
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Das
lichtemittierende Element 13 umfasst eine lichtemittierende
Schicht aus beispielsweise Gallium(Ga)-Al-Stickstoff(N), Zink(Zn)-Schwefel(S), Zn-Selen(Se),
Silicium(Si)-Kohlenstoff(C), Ga-Phosphor(P), Ga-Al-Arsen(As), Al-Indium(In)-Ga-P, In-Ga-N,
Ga-N oder Al-In-Ga-N,
die auf einem Einzelkristall-Saphirsubstrat durch zum Beispiel ein
Flüssigphasenwachstum
oder MOCVD ausgebildet ist. Die Struktur des lichtemittierenden
Elements 13 kann eine beliebige einer gleichartigen Struktur,
einer verschiedenartigen Struktur oder einer doppel-verschiedenartigen
Struktur einschließlich
eines MIS-Übergangs
oder eines PN-Übergangs
sein. Der Wellenlängenbereich
des lichtemittierenden Elements 13 kann von UV-Licht bis
IR-Licht in weitem Umfang abdecken, je nach dem Material der lichtemittierenden Schicht
und dessen Mischkristallgehalt. Das lichtemittierende Element 13 ist
so entworfen, dass eine Elektrode des lichtemittierenden Elements 13 mit
den Verdrahtungsleitern elektrisch verbunden ist, die rund um den
Platzierungsbereich 11a gemäß einem Verfahren der Verwendung
eines (nicht gezeigten) Verbindungsdrahts oder gemäß einer
Flip-Chip-Verbindung des Verbindens der Verdrahtungsleiter mit der
Elektrode des lichtemittierenden Elements 13, das auf der
unteren Seite der Vorrichtung angeordnet ist, über Lötperlen angebracht sind.
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Die
Wellenlängenumwandlungsschicht 15 ist aus
einer wärmegehärteten Platte
eines lichtdurchlässigen
Materials gebildet, wie zum Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz,
das ein Phosphormaterial enthält.
Die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 bedeckt
eine Öffnung
des reflektierenden Bauteils 12, um das sichtbare Licht
oder das UV-Licht
aus dem lichtemittierenden Element 13 zu absorbieren, sie
in ein anderes Licht mit längerer
Wellenlänge
umzuwandeln und das so umgewandelte Licht auszustrahlen. Dementsprechend
können
für die
Wellenlängenumwandlungsschicht 15 verschiedene
Materialien gemäß des Wellenlängenbereichs
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 13 und des
aus der lichtemittierenden Vorrichtung ausgestrahlten gewünschten
Lichts verwendet werden. In Abhängigkeit von
dem Material zum Bilden der Schicht 15 kann daher die lichtemittierende
Vorrichtung beliebig so entworfen werden, dass jedes gewünschte Licht
mit einem beliebigen gewünschten
Wellenlängenspektrum aus
der Vorrichtung entnommen werden kann. Wenn das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 13 und das Licht aus dem Phosphormaterial sich
gegenseitig in der lichtemittierenden Vorrichtung ergänzen, kann
die Vorrichtung weißes
Licht emittieren.
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Das
Phosphormaterial umfasst beispielsweise Cerium(Ce)-aktivierten Yttrium-Aluminium-Granat-Phosphor,
Perylenderivate, Kupfer(Cu)- oder Aluminium-aktiviertes
Cadmium-Zink-Sulfid, Mn-aktiviertes Magnesiumoxid und Titanoxid.
Eine oder mehrere dieser Phosphormaterialien kann bzw. können vorliegend
entweder allein oder in Kombination verwendet werden.
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Das
lichtdurchlässige
Bauteil 16 kann aus einem lichtdurchlässigen Material, wie zum Beispiel Epoxidharz
oder Silikonharz, ausgebildet sein und schützt das lichtemittierende Element 13.
Die Reduzierung der Brechungsvermögensdifferenz zwischen dem
lichtemittierenden Element 13 und dem lichtdurchlässigen Bauteil 16 verhindert,
dass Licht in dem lichtemittierenden Element 13 eingeschlossen wird.
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Jedoch
werden in der vorstehend beschriebenen konventionellen lichtemittierenden
Vorrichtung, nachdem das Licht aus dem lichtemittierenden Element 13 durch
das Phosphormaterial in der Wellenlängenumwandlungsschicht 15 absorbiert
worden ist, Phosphorstrahlen mit verschiedenen Wellenlängen durch
das Phosphormaterial in alle Richtungen emittiert. Ein Teil der
Phosphorstrahlen wird nach oben durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 abgestrahlt,
so dass er das ausgestrahlte Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung
ist, aber ein Teil der anderen kann nach unten durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 abgestrahlt
werden oder kann durch irgendein anderes Phosphormaterial reflektiert
werden, und sie werden dadurch auch nach unten durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 abgestrahlt,
und als Ergebnis hiervon können
sie wiederholt durch die Innenumfangsfläche 12a des reflektierenden
Bauteils 12 oder durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 reflektiert
werden und sind schließlich
in der lichtemittierenden Vorrichtung eingeschlossen. Gegebenenfalls
kann der Teil der anderen zu dem lichtemittierenden Element 13 zurückkehren
und absorbiert werden.
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Einige
Strahlen, die nach unten durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 abgestrahlt worden
sind und daher nicht nach außen
abgestrahlt werden, können,
nachdem sie nach unten abgestrahlt worden sind, durch das reflektierende
Bauteil 12 reflektiert werden und dann wieder durch die
Wellenlängenumwandlungsschicht 15 hindurchgehen, um
nach außen
zu gelangen, und schließlich
können sie
das emittierte Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung sein.
Jedoch wird von dem Licht, das so durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 15 mehrere
Male nach der wiederholten Reflexion auf der Schicht hindurchgegangen
ist, die Energie durch die Schicht absorbiert und daher ist ihre
Strahlungslichtintensität
abgeschwächt.
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Wie
vorstehend angegeben ist, weist die konventionelle lichtemittierende
Vorrichtung das Problem auf, dass es schwierig ist, die Strahlungslichtintensität und die
Helligkeit der lichtemittierenden Vorrichtung zu verstärken.
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Die
US 2003/0230751 A1 beschreibt
eine lichtemittierende Vorrichtung und ein Herstellungsverfahren
dafür.
Sie weist auf einem Substrat ein Untersubstrat und darauf ein lichtemittierendes
Element auf. Dieses ist von einem trichterförmigen Strahlrichtungsbegrenzer
umgeben, der seinerseits von einem Reflektor umgeben ist. Über dem
lichtemittierenden Element befindet sich ein Wellenlängenwandler.
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Die
US 2003/0038295 A1 beschreibt
eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem fluoreszierenden Bauteil,
das durch ein halbleitendes lichtemittierendes Element angeregt
wird. Ein als fluoreszierendes Bauteil funktionierender Reflektor
wird aus einem transparenten Kunststoffmaterial gebildet, das darin
eine fluoreszierende Substanz dispergiert hat, die Licht emittieren
kann, das durch Licht von einem halbleitenden lichtemittierenden
Element angeregt wurde. Der Reflektor umgibt das lichtemittierende Element
und hat eine innere, konkav geformte Oberfläche.
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Die
DE 101 05 802 A1 beschreibt
ein reflektorbehaftetes Halbleiterbauelement, das eine LED umfasst.
Die LED sitzt im Scheitel des Reflektors auf einem Podest.
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Die
US 2003/0201451 A1 beschreibt
eine LED mit einer reflektierenden Oberfläche gegenüber dem lichtemittierenden
Element. Ein seitliches reflektierendes Bauteil mit einer geneigte
reflektierende Oberfläche
ist getrennt vom lichtemittierenden Element und dieses umgebend
angebracht. Die reflektierenden Oberflächen weisen eine Phosphorschicht auf.
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Dementsprechend
ist die Erfindung in Anbetracht der vorstehend genannten Probleme
der verwandten Technik vollendet worden und es ist ihr Ziel, eine
lichtemittierende Vorrichtung von guter Lichteffizienz mit hoher
Strahlungslichtintensität
und großer Helligkeit
zur Verfügung
zu stellen.
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Die
Erfindung stellt eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung, mit:
einem
lichtemittierenden Element;
einem Basiskörper, der auf seiner oberen
Hauptoberfläche
einen Platzierungsbereich aufweist, um darauf das lichtemittierende
Element zu platzieren;
einem ersten reflektierenden Bereich,
der rahmenförmig
und auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt, mit
einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem zweiten
reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und auf der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem lichtdurchlässigen Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden
Bereich bedeckt; und
einem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich zum
Umwandeln einer Wellenlänge
von Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der erste Wellenlängenumwandlungsbereich
in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist.
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Die
Erfindung stellt eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung, mit:
einem
lichtemittierenden Element;
einem tafelförmigen Basiskörper;
einem
ersten reflektierenden Bereich, der auf einer oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
ausgebildet ist, der auf seiner oberen Oberfläche einen Platzierungsbereich,
um darauf das lichtemittierende Element zu platzieren, und einen
Seitenwandbereich einschließlich
einer Innenumfangswand aufweist, die als lichtreflektierende Oberfläche dient,
wobei der Seitenwandbereich so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich
umgibt;
einem zweiten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und
auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem lichtdurchlässigen Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden
Bereich bedeckt; und
einem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich zum
Umwandeln einer Wellenlänge
von Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der erste Wellenlängenumwandlungsbereich
in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist.
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In
der Erfindung weist der zweite reflektierende Bereich auf seiner
Innenumfangsfläche
einen zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
zum Umwandeln der Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element auf.
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In
der Erfindung ist der erste Wellenlängenumwandlungsbereich vorzugsweise
so positioniert, dass sein Außenumfang
auf einer Seite des zweiten reflektierenden Bereichs bezüglich einer
Linie ist, die von einer Kante des lichtemittierenden Elements zu einer
oberen Kante der Innenumfangsfläche
des ersten reflektierenden Bereichs gegenüber der Kante des lichtemittierenden
Elements verläuft.
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Die
Erfindung stellt eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung, mit:
einem
lichtemittierenden Element;
einem Basiskörper, der auf seiner oberen
Hauptoberfläche
einen Platzierungsbereich aufweist, um darauf das lichtemittierende
Element zu platzieren;
einem ersten reflektierenden Bereich,
der rahmenförmig
und auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt, mit
einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem zweiten
reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und auf der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem lichtdurchlässigen Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden
Bereich bedeckt;
einem lichtreflektierenden Bereich zum Reflektieren von
Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der lichtreflektierende
Bereich in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist; und
einem Wellenlängenumwandlungsbereich, der
auf der Innenumfangsfläche
des zweiten reflektierenden Bereichs ausgebildet ist, um die Wellenlänge des Lichts
aus dem lichtemittierenden Element umzuwandeln.
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Die
Erfindung stellt eine lichtemittierende Vorrichtung zur Verfügung, mit:
einem
lichtemittierenden Element;
einem tafelförmigen Basiskörper;
einem
ersten reflektierenden Bereich, der auf einer oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
ausgebildet ist, der auf seiner oberen Oberfläche einen Platzierungsbereich
zum Platzieren des lichtemittierenden Elements und einen Seitenwandbereich
einschließlich
einer Innenumfangsfläche
aufweist, die als lichtreflektierende Oberfläche dient, wobei der Seitenwandbereich
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt;
einem
zweiten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und auf der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient;
einem lichtdurchlässigen Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden
Bereich bedeckt;
einem lichtreflektierenden Bereich zum Reflektieren von
Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der lichtreflektierende
Bereich in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von dem ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist; und
einem Wellenlängenumwandlungsbereich, der
auf der Innenumfangsfläche
des zweiten reflektierenden Bereichs so ausgebildet ist, dass er
die Wellenlänge des
Lichts aus dem lichtemittierenden Element umwandelt.
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In
der Erfindung ist der lichtreflektierende Bereich bevorzugt so positioniert,
dass sein Außenumfang
auf einer Seite des zweiten reflektierenden Bereichs bezüglich einer
Linie ist, die von einer Kante des lichtemittierenden Elements zu
einer oberen Kante der Innenumfangsfläche des ersten reflektierenden
Bereichs gegenüber
der Kante des lichtemittierenden Elements verläuft.
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In
der Erfindung weist der lichtreflektierende Bereich vorzugsweise
eine lichtstreuende Oberfläche
auf, die dem lichtemittierenden Element zugewandt ist.
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In
der Erfindung ist der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich vorzugsweise
so ausgebildet, dass seine Dicke von seinem oberen Ende bis zu seinem
unteren Ende allmählich
zunimmt.
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In
der Erfindung ist der Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzugsweise so ausgebildet, dass seine Dicke von seinem oberen
Ende bis zu seinem unteren Ende allmählich zunimmt.
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In
der Erfindung enthält
der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzugsweise ein Phosphormaterial zum Umwandeln der Wellenlänge des Lichts
aus dem lichtemittierenden Element und ist so ausgebildet, dass
die Dichte des Phosphormaterials in ihm von dem oberen Ende bis
zum unteren Ende des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs allmählich zunimmt.
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In
der Erfindung enthält
der Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzugsweise ein Phosphormaterial zum Umwandeln der Wellenlänge des
Lichts aus dem lichtemittierenden Element und ist so ausgebildet,
dass die Dichte des Phosphormaterials in ihm von dem oberen Ende
bis zum unteren Ende des Wellenlängenumwandlungsbereichs
allmählich
zunimmt.
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In
der Erfindung ist der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich vorzugsweise
so ausgebildet, dass seine Innenoberfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge
aufweist.
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In
der Erfindung ist der Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzugsweise so ausgebildet, dass seine Innenoberfläche mehrere
Vertiefungen oder Vorsprünge
aufweist.
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In
der Erfindung steht eine Höhe
des Platzierungsbereichs bevorzugt höher als eine untere Kante der
Innenumfangsfläche
des ersten reflektierenden Bereichs vor.
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Die
Erfindung stellt eine Beleuchtungsvorrichtung zur Verfügung, die
aufgebaut wird, indem die vorgenannte lichtemittierende Vorrichtung
in einer vorbestimmten Anordnung eingerichtet wird.
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Erfindungsgemäß umfasst
die lichtemittierende Vorrichtung ein lichtemittierendes Element;
einen Basiskörper,
der auf seiner oberen Hauptoberfläche einen Platzierungsbereich
aufweist, um darauf ein lichtemittierendes Element zu platzieren;
einen ersten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und
auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt, mit
einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; einen zweiten reflektierenden
Bereich, der rahmenförmig
und auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; ein lichtdurchlässiges Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden Bereich
bedeckt; und einen ersten Wellenlängenumwandlungsbereich zum
Umwandeln einer Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element, wobei der erste Wellenlängenumwandlungsbereich in
oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist. Dies ermöglicht
es dementsprechend, eine Wellenlängenumwandlung
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element durch den ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzunehmen, dann das umgewandelte Licht, das aus dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
nach unten abgestrahlt wird, nach oben durch den zweiten reflektierenden
Bereich zu reflektieren und das reflektierte Licht aus der lichtemittierenden
Vorrichtung durch einen Spalt zwischen dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
und dem zweiten reflektierenden Bereich abzustrahlen, ohne dass
es wieder durch den ersten Wellenlängenumwandlungsbereich übertragen
wird. Als Ergebnis hiervon kann äußerst wirksam
verhindert werden, dass das aus dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
nach unten abgestrahlte Licht in der lichtemittierenden Vorrichtung
eingeschlossen wird, und die lichtemittierende Vorrichtung mit den
Vorteilen einer hohen Strahlungslichtintensität, großen Helligkeit und hohen Lichtleistung
kann umgesetzt werden.
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Erfindungsgemäß umfasst
die lichtemittierende Vorrichtung ein lichtemittierendes Element;
einen tafelförmigen
Basiskörper;
einen ersten reflektierenden Bereich, der auf einer oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
ausgebildet ist, der auf seiner oberen Oberfläche einen Platzierungsbereich,
um darauf ein lichtemittierendes Element zu platzieren, und einen
Seitenwandbereich einschließlich
einer Innenumfangswand aufweist, die als lichtreflektierende Oberfläche dient,
wobei der Seitenwandbereich so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich
umgibt; einen zweiten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und
auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; ein lichtdurchlässiges Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass es
das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden Bereich
bedeckt; einen ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
zum Umwandeln einer Wellenlänge
von Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der erste Wellenlängenumwandlungsbereich
in oder auf der Oberfläche
des über dem
lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist. Dies ermöglicht
es dementsprechend, eine Wellenlängenumwandlung
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element durch den ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
vorzunehmen, dann das umgewandelte Licht, das aus dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
nach unten abgestrahlt wird, nach oben durch den zweiten reflektierenden
Bereich zu reflektieren und das reflektierte Licht aus der lichtemittierenden
Vorrichtung durch einen Spalt zwischen dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
und dem zweiten reflektierenden Bereich abzustrahlen, ohne dass
es wieder durch den ersten Wellenlängenumwandlungsbereich übertragen
wird. Als Ergebnis hiervon kann äußerst wirksam
verhindert werden, dass das aus dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
nach unten abgestrahlte Licht in der lichtemittierenden Vorrichtung
eingeschlossen wird, und die lichtemittierende Vorrichtung mit den Vorteilen
einer hohen Strahlungslichtintensität, großen Helligkeit und hohen Lichtleistung
kann umgesetzt werden.
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Des
Weiteren kann die durch das lichtemittierende Element erzeugte Wärme leicht
zu dem in dem Platzierungsbereich integrierten Seitenwandbereich
geleitet werden. Insbesondere, wenn der erste reflektierende Bereich
aus einem Metall ausgebildet ist, kann die Wärme rasch zu dem Seitenwandbereich
geleitet werden und wird durch eine Außenfläche des Seitenwandbereichs
gut abgestrahlt. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, einen Temperaturanstieg
im lichtemittierenden Element zu verhindern und eine Rissbildung
in einem Bindeteil des lichtemittierenden Elements und des ersten
reflektierenden Bereichs aufgrund einer zwischen ihnen bestehenden
Wärmeausdehnungsdifferenz
zu vermeiden. Weiterhin kann die Wärme des lichtemittierenden Elements
nicht nur in Richtung der Höhe
des ersten reflektierenden Bereichs, sondern auch in Richtung seines
Außenumfangs
vorteilhaft bewegt werden, wodurch die wirksame Wärmeleitung
von der gesamten unteren Oberfläche
des ersten reflektierenden Bereichs zum Basiskörper zu einer wirksameren Verhinderung
eines Temperaturanstiegs in dem lichtemittierenden Element und dem
ersten reflektierenden Bereich führt,
und als Ergebnis hiervon kann das lichtemittierende Element stabil
angesteuert werden und es kann verhindert werden, dass die Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bereichs wärmedeformiert wird. Dementsprechend
kann die lichtemittierende Vorrichtung während einer langen Zeitdauer stabil
betrieben werden und ihre gute Lichtemittierungsfähigkeit
bleibt lange erhalten.
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Erfindungsgemäß weist
in der lichtemittierenden Vorrichtung der zweite reflektierende
Bereich auf seiner Innenumfangsfläche vorzugsweise einen zweiten
Wellenlängenumwandlungsbereich
zum Umwandeln der Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element auf. Dementsprechend kann
das Licht aus dem lichtemittierenden Element, das ohne Wellenlängenumwandlung
in dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
nach unten reflektiert worden ist, einer Wellenlängenumwandlung in dem zweiten
Wellenlängenumwandlungsbereich unterzogen
werden und daher ist es möglich,
die Strahlungslichtintensität,
Helligkeit und Lichtleistung zu verbessern.
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Gemäß der Erfindung
ist der erste Wellenlängenumwandlungsbereich
so positioniert, dass sein Außenumfang
sich auf einer Seite des zweiten reflektierenden Bereichs bezüglich einer
Linie befindet, die von einer Kante des lichtemittierenden Elements
zu einer oberen Kante der Innenumfangsfläche des ersten reflektierenden
Bereichs gegenüber der
Kante des lichtemittierenden Elements verläuft. Dementsprechend kann verhindert
werden, dass das Licht aus dem lichtemittierenden Element direkt
außerhalb
der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird. Als Ergebnis
hiervon ermöglicht
die lichtemittierende Vorrichtung eine Lichtemission ohne Fluktuation
in der emittierten Lichtfarbe und der Lichtemissionsverteilung.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die lichtemittierende Vorrichtung ein lichtemittierendes
Element; einen Basiskörper,
der auf seiner oberen Hauptoberfläche einen Platzierungsbereich
aufweist, um darauf ein lichtemittierendes Element zu platzieren;
einen ersten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und
auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt, mit
einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; einen zweiten reflektierenden
Bereich, der rahmenförmig
und auf der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; ein lichtdurchlässiges Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden Bereich
bedeckt; einen lichtreflektierenden Bereich zum Reflektieren von
Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der lichtreflektierende
Bereich in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von den ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist; und einen Wellenlängenumwandlungsbereich, der
auf der Innenumfangsfläche
des zweiten reflektierenden Bereichs ausgebildet ist, um die Wellenlänge des
Lichts aus dem lichtemittierenden Element umzuwandeln. Dementsprechend
kann das Licht aus dem lichtemittierenden Element mit hoher Intensität emittiert
werden.
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Insbesondere
wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element durch den ersten
reflektierenden Bereich auf dem lichtreflektierenden Bereich gesammelt
und nach unten reflektiert, und dann wird das reflektierte Licht
durch den zweiten reflektierenden Bereich nach oben reflektiert
und aus der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt. Der Wellenlängenumwandlungsbereich
ist auf der reflektierenden Oberfläche des zweiten reflektierenden
Bereichs ausgebildet. Daher wird von dem Licht aus dem lichtemittierenden
Element derjenige Teil, der durch den Wellenlängenumwandlungsbereich hindurchgegangen
und nicht direkt nach außen
abgestrahlt worden ist, in eine gewünschte Lichtfarbe umgewandelt
und dann nach außen
abgestrahlt. Selbst das Licht, das in konventionellen Systemen unter
dem Wellenlängenumwandlungsbereich
und in verschiedene Richtungen verläuft, ohne nach außen abgestrahlt
zu werden, kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der oberen
Oberfläche
des Wellenlängenumwandlungsbereichs
verlaufen und dann durch die obere Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbereichs nach
außen
gehen, wie es durch den zweiten reflektierenden Bereich reflektiert
wird, und daher ist das Licht nicht in dem Wellenlängenumwandlungsbereich
eingeschlossen. Dementsprechend ist es möglich, Licht wirksam nach oben
zu emittieren. Als Ergebnis hiervon wird das Licht, das einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen wurde, in der Vorrichtung durch den Wellenlängenumwandlungsbereich wirksam
nach oben reflektiert und daher kann verhindert werden, dass das
umgewandelte Licht in der lichtemittierenden Vorrichtung eingeschlossen
wird.
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Von
dem Licht, das durch den Wellenlängenumwandlungsbereich
abgestrahlt wird, nachdem es durch den lichtreflektierenden Bereich
reflektiert worden ist, wird der Teil, der zu dem lichtemittierenden Element
zurückkehrt
und von ihm absorbiert wird, verringert, da der erste reflektierende
Bereich so positioniert ist, dass er das lichtemittierende Element umgibt,
und sein Anteil ist daher äußerst klein.
Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung realisiert werden,
die die Strahlungslichtintensität und
die Helligkeit äußerst wirksam
erhöht
und eine verstärkte
Lichtleistung sicherstellt.
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Gemäß der Erfindung
umfasst die lichtemittierende Vorrichtung ein lichtemittierendes
Element; einen tafelförmigen
Basiskörper;
einen ersten reflektierenden Bereich, der auf einer oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
ausgebildet ist, der auf seiner oberen Oberfläche einen Platzierungsbereich, um
darauf ein lichtemittierendes Element zu platzieren, und einen Seitenwandbereich
einschließlich
einer Innenumfangsfläche
aufweist, die als lichtreflektierende Oberfläche dient, wobei der Seitenwandbereich
so ausgebildet ist, dass er den Platzierungsbereich umgibt; einen
zweiten reflektierenden Bereich, der rahmenförmig und auf der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers
so ausgebildet ist, dass er den ersten reflektierenden Bereich umgibt,
mit einer Innenumfangsfläche,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient; ein lichtdurchlässiges Bauteil,
das in dem zweiten reflektierenden Bereich so vorgesehen ist, dass
es das lichtemittierende Element und den ersten reflektierenden
Bereich bedeckt; einen lichtreflektierenden Bereich zum Reflektieren
von Licht aus dem lichtemittierenden Element, wobei der lichtreflektierende
Bereich in oder auf einer Oberfläche
des über
dem lichtemittierenden Element angeordneten lichtdurchlässigen Bauteils
von dem ersten und zweiten reflektierenden Bereichen beabstandet
vorgesehen ist; und einen Wellenlängenumwandlungsbereich, der
auf der Innenumfangsfläche
des zweiten reflektierenden Bereichs so ausgebildet ist, dass er die
Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element umwandelt. Dementsprechend
ist es möglich,
das Licht aus dem lichtemittierenden Element mit hoher Intensität nach außen abzustrahlen.
-
Insbesondere
wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element durch den ersten
reflektierenden Bereich auf dem lichtreflektierenden Bereich gesammelt
und nach unten reflektiert, und dann wird das reflektierte Licht
durch den zweiten reflektierenden Bereich nach oben reflektiert
und aus der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt. Der Wellenlängenumwandlungsbereich
ist auf der reflektierenden Oberfläche des zweiten reflektierenden
Bereichs ausgebildet. Daher wird von dem Licht aus dem lichtemittierenden
Element derjenige Teil, der durch den Wellenlängenumwandlungsbereich hindurchgegangen
und nicht direkt nach außen
abgestrahlt worden ist, in eine gewünschte Lichtfarbe umgewandelt
und dann nach außen
abgestrahlt. Selbst das Licht, das in konventionellen Systemen unter
dem Wellenlängenumwandlungsbereich
und in verschiedenen Richtungen verläuft, ohne nach außen abgestrahlt
zu werden, kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung von der oberen
Oberfläche
des Wellenlängenumwandlungsbereichs
verlaufen und dann durch die obere Oberfläche des Wellenlängenumwandlungsbereichs nach
außen
gehen, wie es durch den zweiten reflektierenden Bereich reflektiert
wird, und daher ist das Licht nicht in dem Wellenlängenumwandlungsbereich
eingeschlossen. Dementsprechend ist es möglich, Licht wirksam nach oben
zu emittieren. Als Ergebnis hiervon wird das Licht, das einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen wurde, in der Vorrichtung durch den Wellenlängenumwandlungsbereich wirksam
nach oben reflektiert und daher kann verhindert werden, dass das
umgewandelte Licht in der lichtemittierenden Vorrichtung eingeschlossen
wird.
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Von
dem Licht, das durch den Wellenlängenumwandlungsbereich
abgestrahlt wird, nachdem es durch den lichtreflektierenden Bereich
reflektiert worden ist, wird derjenige Teil, der zu dem lichtemittierenden
Element zurückkehrt
und von ihm absorbiert wird, verringert, da der erste reflektierende
Bereich so positioniert ist, dass er das lichtemittierende Element
umgibt, und sein Anteil ist daher äußerst klein. Dementsprechend
kann die lichtemittierende Vorrichtung realisiert werden, die die
Strahlungslichtintensität
und die Helligkeit äußerst wirksam
erhöht
und eine verstärkte
Lichtleistung sicherstellt.
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Des
Weiteren kann die durch das lichtemittierende Element erzeugte Wähne leicht
zu dem Platzierungsbereich und zu dem in den Platzierungsbereich
integrierten Seitenwandbereich geleitet werden. Insbesondere, wenn
der erste reflektierende Bereich aus einem Metall ausgebildet ist,
kann die Wärme
rasch zu dem Platzierungsbereich und dem Seitenwandbereich darum
herum geleitet werden und wird ferner durch die gesamte untere Oberfläche des ersten
reflektierenden Bereichs zum Basiskörper geleitet. Dann wird die
Wärme vorteilhaft
durch eine Außenfläche des
Basiskörpers
nach außen
abgestrahlt. Als Ergebnis hiervon ist es möglich, einen Temperaturanstieg
im lichtemittierenden Element zu verhindern und eine Rissbildung
in einem Bindeteil des lichtemittierenden Elements und des ersten
reflektierenden Bereichs aufgrund einer Wärmeausdehnungsdifferenz zwischen
ihnen zu vermeiden. Weiterhin führt eine
wirksame Wärmeleitung
von der gesamten unteren Oberfläche
des ersten reflektierenden Bereichs zum Basiskörper zu einer effizienteren
Verhinderung eines Temperaturanstiegs in dem lichtemittierenden Element
und dem ersten reflektierenden Bereich, wodurch das lichtemittierende
Element stabil angesteuert und verhindert werden kann, dass die
Innenumfangsfläche
des ersten reflektierenden Bereichs wärmedeformiert wird. Dementsprechend
kann die lichtemittierende Vorrichtung während einer langen Zeitdauer
stabil betrieben werden und ihre gute Lichtemittierungsfähigkeit
bleibt lange erhalten.
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Erfindungsgemäß ist der
lichtreflektierende Bereich so positioniert, dass sein Außenumfang
sich auf einer Seite des zweiten reflektierenden Bereichs bezüglich einer
Linie befindet, die von einer Kante des lichtemittierenden Elements
zu einer oberen Kante der Innenumfangsfläche des ersten reflektierenden
Bereichs gegenüber
der Kante des lichtemittierenden Elements verläuft. Dementsprechend wird ein
großer
Teil des Lichts aus dem lichtemittierenden Element auf dem lichtreflektierenden
Bereich gesammelt und nach unten reflektiert. Daher kann verhindert
werden, dass das Licht direkt außerhalb der lichtemittierenden
Vorrichtung abgestrahlt wird, ohne durch den Wellenlängenumwandlungsbereich
hindurchzugehen. Als Ergebnis hiervon kann die lichtemittierende
Vorrichtung hoch intensives Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum
ohne Fluktuation in der emittierten Lichtfarbe und der Lichtemissionsverteilung
emittieren.
-
Wenn
viel Licht aus dem lichtemittierenden Element direkt nach außen geht,
ohne durch den Wellenlängenumwandlungsbereich
hindurchzugehen, ist die Lichtmenge, die so umgewandelt werden kann,
das sie eine gewünschte
Wellenlänge
besitzt, verringert und die Strahlungslichtintensität ist ebenfalls
reduziert. Wenn jedoch das lichtreflektierende Teil so positioniert
ist, dass sich sein Außenumfang auf
der Seite des zweiten reflektierenden Bereichs in Bezug auf die
Linie befindet, die von der Kante des lichtemittierenden Elements
bis zur oberen Kante der Innenumfangsfläche des ersten reflektierenden
Bereichs gegenüber
der Kante des lichtemittierenden Elements verläuft, kann die Lichtmenge aus
dem lichtemittierenden Element, die durch einen Spalt zwischen dem
lichtreflektierenden Bereich und dem ersten reflektierenden Bereich
direkt aus der Vorrichtung abgestrahlt wird, verringert werden.
Auf diese Weise kann ein großer
Teil des Lichts aus dem lichtemittierenden Element durch den Wellenlängenumwandlungsbereich
geführt
werden und daher kann die Lichtmenge, die einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen wird, erhöht
werden, wodurch die Wellenlängenumwandlungseffizienz
verbessert wird, und das Licht mit einem gewünschten Wellenlängenspektrum
kann mit hoher Intensität
aus der Vorrichtung abgestrahlt werden.
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Da
der lichtreflektierende Bereich eine dem lichtemittierenden Element
zugewandte lichtstreuende Oberfläche
aufweist, kann das Licht gemäß der Erfindung
aus dem lichtemittierenden Element nach unten und außen wirksam
reflektiert werden, so dass das reflektierte Licht in den Wellenlängenumwandlungsbereich
geführt
werden kann.
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Gemäß der Erfindung
ist der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich
oder der Wellenlängenumwandlungsbereich
so ausgebildet, dass seine Dicke von seinem oberen Ende bis zu seinem
unteren Ende allmählich
zunimmt. Dementsprechend nimmt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
in Richtung des unteren Endes des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs,
an dem die Entfernung zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils
und dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
größer ist,
allmählich
zu, aber in Richtung des oberen Endes des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs,
an dem die Entfernung zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils und
dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich oder
dem Wellenlängenumwandlungsbereich
kleiner ist, wird die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial allmählich kleiner
als in Richtung ihres unteren Endes. Als Ergebnis hiervon kann die
Lichtintensitätsverteilung
in der lichtemittierenden Vorrichtung im Mittelteil und im Umfangsteil
der Vorrichtung gleichmäßig ausgeführt werden
und es wird verhindert, dass eine Farbungleichmäßigkeit in der Vorrichtung auftritt.
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In
der Erfindung enthält
der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich
oder der Wellenlängenumwandlungsbereich
ein Phosphormaterial zum Umwandeln der Wellenlänge des Lichts aus dem lichtemittierenden
Element und ist so ausgebildet, dass die Dichte des Phosphormaterials
darin von dem oberen Ende bis zum unteren Ende des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs
allmählich
zunimmt. Dementsprechend nimmt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
in Richtung des unteren Endes des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs,
an dem die Entfernung zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils
und dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
größer ist,
allmählich
zu, aber in Richtung des oberen Endes des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs,
an dem die Entfernung zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils
und dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
kleiner ist, wird die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial allmählich kleiner
als in Richtung ihres unteren Endes. Als Ergebnis hiervon kann die Lichtintensitätsverteilung
in der lichtemittierenden Vorrichtung im Mittelteil und im Umfangsteil
der Vorrichtung gleichmäßig ausgeführt werden
und es wird verhindert, dass eine Farbungleichmäßigkeit in der Vorrichtung
auftritt.
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Ferner
kann das Licht aus dem lichtemittierenden Element, das nach unten
und außen
ohne eine Wellenlängenumwandlung
in dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich
reflektiert worden ist, durch das Wirken des Phosphormaterials mit
einer erhöhten
Dichte einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen werden und daher können
in der lichtemittierenden Vorrichtung eine hohe Strahlungslichtintensität, große Helligkeit
und verbesserte Lichtleistung erreicht werden.
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Gemäß der Erfindung
ist der zweite Wellenlängenumwandlungsbereich
oder der Wellenlängenumwandlungsbereich
so ausgebildet, dass seine Innenoberfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge
aufweist. Dementsprechend wird das Licht aus dem lichtemittierenden
Element, das direkt oder nach der Reflexion von der Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bereichs zu dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich übertragen
worden ist, nach unten und außen
reflektiert worden ist und in den zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich ohne
eine Wellenlängenumwandlung
durch das Wirken des in dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich enthaltenen
Phosphormaterials kommt oder das Licht aus dem lichtemittierenden
Element, das direkt oder nach der Reflexion von der Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bereichs zu dem lichtreflektierenden Bereich übertragen
worden ist, durch den lichtreflektierenden Bereich nach unten und
außen
reflektiert worden ist und in den Wellenlängenumwandlungsbereich kommt,
leicht in den zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder den Wellenlängenumwandlungsbereich
aufgrund der Vertiefungen und der Vorsprünge geführt, und als Ergebnis hiervon
nimmt das Licht zu, das durch das Wirken des Phosphormaterials in
dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen wird. Dementsprechend werden in der lichtemittierenden
Vorrichtung eine hohe Strahlungslichtintensität, große Helligkeit und verbesserte
Lichtleistung erreicht.
-
Da
zusätzlich
das Oberflächengebiet
des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs
aufgrund der mehreren Vertiefungen und Vorsprünge zunimmt und daher die Menge
des Phosphormaterials, das auf der Oberfläche des zweiten Wellenlängenumwandlungsbereichs
oder des Wellenlängenumwandlungsbereichs
freiliegt, ebenfalls zunimmt, wird das Phosphormaterial in dem zweiten
Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
leicht durch das Licht aktiviert, das ohne Wellenlängenumwandlung
durch das Wirken des in dem ersten Wellenlängenumwandlungsbereich enthaltenen
Phosphormaterials nach unten und außen reflektiert worden ist,
oder durch das Licht, das durch den lichtreflektierenden Bereich
nach unten und außen
reflektiert worden ist, und als Ergebnis hiervon nimmt die Lichtmenge
zu, die durch das Wirken des Phosphormaterials in dem zweiten Wellenlängenumwandlungsbereich
oder dem Wellenlängenumwandlungsbereich
einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen worden ist. Dementsprechend werden in der lichtemittierenden
Vorrichtung eine hohe Strahlungslichtintensität, große Helligkeit und verbesserte
Lichtleistung erreicht.
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Erfindungsgemäß steht
die Höhe
des Platzierungsbereichs höher
als die untere Kante der Innenumfangsfläche des ersten reflektierenden
Bereichs hervor. Dementsprechend kann das durch das lichtemittierende
Element in der Schrägrichtung
nach unten emittierte Licht nach oben von der Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bereichs reflektiert werden und als Ergebnis
hiervon kann verhindert werden, dass das Licht aus dem lichtemittierenden
Element in der lichtemittierenden Vorrichtung durch die unteren
Kanten der Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bereichs eingeschlossen wird. Dementsprechend
kann in der lichtemittierenden Vorrichtung dieser Art der Lichtabsorptionsverlust
auf der Innenumfangsfläche
des ersten reflektierenden Bereichs in Bezug auf das Licht aus dem
lichtemittierenden Element verringert werden. Als Ergebnis hiervon
kann die Strahlungslichtintensität
der lichtemittierenden Vorrichtung erhöht werden.
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Gemäß der Erfindung
wird die Beleuchtungsvorrichtung aufgebaut, indem die vorgenannte lichtemittierende
Vorrichtung in einer vorbestimmten Anordnung eingerichtet wird.
In dieser Beleuchtungsvorrichtung wird eine Lichtemission durch
Ausnutzung der Rekombination von Elektronen in dem aus einem Halbleiter
bestehenden lichtemittierenden Element bewirkt. Somit kann die Beleuchtungsvorrichtung
kompakt ausgeführt
werden und hinsichtlich der Energieersparnis und langen Betriebsdauer
gegenüber
einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung zum Bewirken einer
Lichtemission durch elektrische Entladung von Vorteil sein. Als
Ergebnis hiervon kann eine Schwankung in der Mittellängenwelle
des aus dem lichtemittierenden Element emittierten Lichts unterdrückt werden;
weshalb die Beleuchtungsvorrichtung imstande ist, Licht mit stabiler
Strahlungslichtintensität
und stabilem Strahlungslichtwinkel (Leuchtkraftverteilung) während einer
längeren
Zeitdauer abzustrahlen. Des Weiteren kann verhindert werden, dass
eine Ungleichmäßigkeit
in der Farbe und eine unausgeglichene Beleuchtungsverteilung auf
einer zu bestrahlenden Oberfläche
auftreten.
-
Indem
die erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtungen in einer vorgegebenen Anordnung als Lichtquellen eingerichtet
werden, gefolgt von einem Anordnen einer solchen Komponente rund
um die lichtemittierenden Vorrichtungen, die in einer geeigneten
Konfiguration optisch entworfen ist, beispielsweise einer Reflexionsvorrichtung,
einer optischen Linse und einer Lichtdiffusionsplatte, ist es möglich, eine
Beleuchtungsvorrichtung zu realisieren, die Licht mit geeigneter
Leuchtkraftverteilung emittieren kann.
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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,
worin:
-
1 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
2 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
3 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
4 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
5 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
fünften Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
6 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
sechsten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
7 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
siebten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
8 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
achten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
9A und 9B Querschnittsansichten sind,
die jeweils eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
neunten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik an verschiedenen Orten zeigen;
-
10 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vor richtung
gemäß einer
zehnten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik zeigt;
-
11 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
12 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
13 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
dritten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
14 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
15 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
fünften Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
16 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
sechten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
17 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
siebten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
18 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
achten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
19 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
neunten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
20 eine
Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
zehnten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
21 eine Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
elften Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
22A und 22B Querschnittsansichten
sind, die jeweils eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
zwölften
Ausführungsform
der Erfindung an verschiedenen Orten zeigen;
-
23 eine Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
dreizehnten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
24 eine Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
vierzehnten Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
25 eine Querschnittsansicht ist, die eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
fünfzehnten
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
26 eine Draufsicht ist, die eine Beleuchtungsvorrichtung
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
27 eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung
der 26 ist;
-
28 eine Draufsicht ist, die eine Beleuchtungsvorrichtung
gemäß einer
anderen Ausführungsform
der Erfindung zeigt;
-
29 eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung
der 28 ist; und
-
30 eine Querschnittsansicht einer konventionellen
lichtemittierenden Vorrichtung ist.
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Die
folgenden Vergleichsbeispiele und Ausführungsformen ähnlicher
Technik stellen nicht die Erfindung dar, sonder dienen lediglich
der Erläuterung.
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1 ist
eine Querschnittsansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
ersten Ausführungsform
nach änhlicher
Technik zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung umfasst im Wesentlichen
einen Basiskörper 1;
ein als ersten reflektierenden Bereich dienendes erstes reflektierendes
Bauteil 2; ein lichtemittierendes Element 3; ein
als zweiter reflektierender Bereich dienendes zweites reflektierendes
Bauteil 4; ein in das zweite reflektierende Bauteil 4 eingespritztes
lichtdurchlässiges
Bauteil 6; eine als erster Wellenlängenumwandlungsbereich dienende erste
Wellenlängenumwandlungsschicht 5.
Die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 wandelt
eine Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 zur Erzeugung
von Phosphorlicht um. Die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 ist
in oder auf einer Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Bauteils 6 (in 1 in dem Bauteil) vorgesehen,
das über dem
lichtemittierenden Element 3 von dem ersten reflektierenden
Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 beabstandet
vorgesehen ist.
-
Der
Basiskörper 1 besteht
aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik,
gesintertem Aluminiumnitrid, gesintertem Mullit oder Glaskeramik,
oder einem Metallmaterial, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Legierung
oder einer Cu-W-Legierung, oder einem Harzmaterial, wie etwa Epoxidharz.
Ein Platzierungsbereich 1a ist auf einer oberen Oberfläche des
Basiskörpers 1 ausgebildet, um
darauf das lichtemittierende Element 3 zu platzieren.
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Das
erste reflektierende Bauteil 2 ist mit der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers 1 so
verbunden, dass es den Platzierungsbereich 1a umgibt, und
das zweite reflektierende Bauteil 4 ist ebenfalls an der
oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers 1 so
befestigt, dass es das erste reflektierende Bauteil 2 umgibt,
und zwar mittels eines Bindematerials, wie zum Beispiel einem Lotmaterial,
wie etwa Weichlot oder Ag-Lot, oder einem Epoxidharz-Klebemittel,
wie etwa Epoxidharz. Das erste reflektierende Bauteil 2 ist
mit einer gewünschten
Oberflächengenauigkeit rund
um das lichtemittierende Element 3 angebracht (beispielsweise
in einem solchen Zustand, dass seine lichtreflektierende Oberfläche, die
auf beiden Seiten des lichtemittierenden Elements 3 so
angeordnet ist, das sie das lichtemittierende Element 3 dazwischen
sandwichartig einschließt,
im Vertikalschnitt der lichtemittierenden Vorrichtung zueinander
symmetrisch sein kann), um dadurch eine Innenumfangsfläche 2a zu
bilden (die nachstehend als erste Innenumfangsfläche bezeichnet wird); und das
zweite reflektierende Bauteil 4 ist ebenfalls mit einer
gewünschten
Oberflächengenauigkeit
rund um das erste reflektierende Bauteil 2 angebracht,
um dadurch eine Innenumfangsfläche
(nachstehend als die zweite Innenumfangsfläche bezeichnet) 4a zu
bilden. Gemäß einem
solchen Aufbau kann nicht nur das Phosphorlicht von einer oberen
Oberfläche
und einer Seitenoberfläche
der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5,
sondern auch das Phosphorlicht aus einer unteren Oberfläche der
ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 von
der zweiten Innenumfangsfläche 4a reflektiert
werden und daher kann das Licht wirksam zur Außenseite der lichtemittierenden Vorrichtung
ausgegeben werden. Als Ergebnis hiervon besitzt die lichtemittierende
Vorrichtung eine hohe Strahlungslichtintensität und große Helligkeit sowie eine verbesserte
Lichtleistung. Zusätzlich
kann das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 gleichförmig und
gleichmäßig von
der ersten Innenumfangsfläche 2a in
Richtung der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 reflektiert
werden und das Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung ist
frei von dem Problem der Farbungleichmäßigkeit.
-
Vorzugsweise
weist das vertikale Querschnittsprofil der zweiten Innenumfangsfläche 4a des zweiten
reflektierenden Bauteils 4 eine konkav gekrümmte Oberfläche auf.
Damit wird das von der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 nach
unten abgestrahlte Phosphorlicht nach oben von der zweiten Innenumfangsfläche 4a mit
hoher Richtungsorientierung reflektiert und aus der lichtemittierenden Vorrichtung
abgestrahlt. Dementsprechend ist die lichtemittierende Vorrichtung
des Typs als Beleuchtungsvorrichtung, die fähig ist, Licht wirksam zur
bestrahlten Oberfläche
abzustrahlen äußerst geeignet.
-
Das
erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 kann integriert werden, indem sie durch Inmold-Formen
oder Schneiden geformt werden. Gemäß einem solchen Aufbau kann die
Wärme des
lichtemittierenden Elements 3 gänzlich in der lichtemittierenden
Vorrichtung über
das erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 zerstreut werden und der Wärmeabstrahlungsbereich der
lichtemittierenden Vorrichtung vergrößert sich, und als Ergebnis
hiervon wird ein Temperaturanstieg in dem lichtemittierenden Element 3 verhindert.
-
Wenn
es gewünscht
ist, kann die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 über dem
lichtemittierenden Element 3 und auf der Oberfläche des
lichtdurchlässigen
Bauteils 6 von dem ersten reflektierenden Bauteil 2 und
dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 beabstandet angeordnet
sein, wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik, die in 2 gezeigt ist. In diesem Fall
wird das Licht aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 leicht
aus der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt, die Lichtleistung
der lichtemittierenden Vorrichtung kann dadurch erhöht werden
und die Strahlungslichtintensität und
die Helligkeit der Vorrichtung können
ebenfalls erhöht
werden.
-
Vorzugsweise
steht die Höhe
des Platzierungsbereichs 1a höher als eine untere Kante der ersten
Innenumfangsfläche 2a des
ersten reflektierenden Bauteils 2 vor, wie eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
dritten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik, die in 3 gezeigt ist. Damit kann das
in der Schrägrichtung
nach unten durch das lichtemittierende Element 3 emittierte
Licht wirksam nach oben von der ersten Innenumfangsfläche 2a reflektiert
und zur ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 weiterverbreitet
werden, und als Ergebnis hiervon erhöht sich die Lichtmenge aus
dem lichtemittierenden Element 3, das einer Wellenlängenumwandlung
in der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 unterzogen
wird, und die Intensität
der Lichtstrahlung aus der lichtemittierenden Vorrichtung nimmt
zu.
-
Der
vorstehende Platzierungsbereich 1a kann ausgebildet werden,
indem ein Teil darum herum durch Polieren, Schneiden oder Ätzen oder
durch Laminieren keramischer Grünfolien
zur Ausbildung des Basiskörpers 1 und
des Platzierungsbereichs 1a laminiert werden, worauf sie
gebrannt und integriert werden. Der so ausgebildete Platzierungsbereich steht über den
Basiskörper 1 vor.
Alternativ kann ein anderes Bauteil, das der Platzierungsbereich 1a sein soll,
an die obere Hauptoberfläche
des Basiskörpers 1 mit
einem Klebemittel oder dergleichen verbunden werden. Beispielsweise
kann ein Bauteil, das der Platzierungsbereich 1a sein soll,
das aus einem Keramikmaterial, wie zum Beispiel Aluminiumoxidkeramik,
gesintertes Aluminiumnitrid, gesintertes Mullit oder Glaskeramik,
oder einem Metallmaterial, wie zum Beispiel einer Fe-Ni-Co-Legierung
oder einer Cu-W-Legierung, oder einem Harzmaterial, wie zum Beispiel
Epoxidharz, ausgebildet ist, mit der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers 1 mit
einem Bindematerial, wie etwa einem Lötmaterial oder einem Klebemittel,
verbunden werden.
-
Vorzugsweise
ist der Platzierungsbereich 1a so ausgebildet, dass seine
Seitenfläche
schräg
ist, so dass sie sich nach außen
in Richtung seiner unteren Seite ausdehnt, wie eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
vierten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik, die in 4 gezeigt ist. Dementsprechend
wird, wenn ein Flüssigharz,
das das lichtdurchlässige
Bauteil 6 sein soll, aber noch nicht wärmegehärtet ist, in den Bereich über dem
zweiten reflektierenden Bauteil 4 eingespritzt wird, wirksam
verhindert, dass eine Luftschicht in der Ecke zwischen dem vorstehenden
Platzierungsbereich 1a und der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers 1 oder dem
unteren Ende der ersten Innenumfangsfläche 2a gebildet wird.
Des Weiteren wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 vorteilhaft
in Aufwärtsrichtung
oder in die Richtung zur ersten Innenumfangsfläche 2a hin von der
Seitenfläche
des vorstehenden Platzierungsbereichs 1a reflektiert und
als Ergebnis hiervon kann die Intensität der Lichtstrahlung aus der
lichtemittierenden Vorrichtung weiter verbessert werden. Des Weiteren
kann die in dem lichtemittierenden Element 3 erzeugte Wärme wirksam
in Richtung der Seite des Basiskörpers 1 über den
Platzierungsbereich 1a zerstreut werden und der Temperaturanstieg
in dem lichtemittierenden Element 3 wird wirksamer verzögert.
-
In
dem Platzierungsbereich 1a ist ein (nicht gezeigter) elektrischer
Verbindungsleiter zum elektrischen Verbinden des lichtemittierenden
Elements 3 ausgebildet. Der Verbindungsleiter wird durch
eine (nicht gezeigte) Verdrahtungsschicht, die in dem Basiskörper 1 ausgebildet
ist, zu einer Außenfläche der lichtemittierenden
Vorrichtung elektrisch hinausgeleitet und ist mit einer externen
elektrischen Schaltung verbunden, wodurch das lichtemittierende
Element 3 mit der externen elektrischen Schaltung elektrisch verbunden
ist.
-
Das
erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 sind aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen, wie
zum Beispiel Al, Ag, Au, Platin (Pt), Titan (Ti), Chrom (Cr) oder
Cu durch Schneiden oder Inmold-Formen ausgebildet. Alternativ können, wenn
das erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 aus einem isolierenden Material, wie zum Beispiel
Keramik oder Harz, ausgebildet sind (einschließlich des Falls, in dem das
erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 aus Metall sind), die erste Innenumfangsfläche 2a bzw.
die zweite Innenumfangsfläche 4a mit
einem dünnen
Film aus einem Metall mit hohem Reflexionsvermögen, wie etwa Al, Ag, Au, Pt,
Ti, Cr oder Cu beschichtet sein, der auf ihnen durch Plattieren
oder Dampfabscheiden ausgebildet wurde. Wenn weiterhin die erste
Innenumfangsfläche 2a und
die zweite Innenumfangsfläche 4a aus
einem Metall bestehen, das durch Oxidation leicht verfärbt, wie
etwa Ag oder Cu, ist es wünschenswert,
dass die Oberflächen
mit beispielsweise einer Ni-Plattierungsschicht mit einer Dicke von
1 bis 10 μm
oder dergleichen und einer Au-Plattierungsschicht mit einer Dicke
von 0,1 bis 3 μm
oder dergleichen beschichtet sind, die auf ihnen in dieser Reihenfolge
durch elektrolytisches Plattieren oder Plattieren ohne äußere Stromquelle
ausgebildet werden. Gemäß einem
solchen Aufbau wird die Korrosionsbeständigkeit der ersten Innenumfangsfläche 2a und
der zweiten Innenumfangsfläche 4a verbessert und
es wird verhindert, dass sich ihr Reflexionsvermögen verringert.
-
Vorzugsweise
beträgt
die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der ersten Innenumfangsfläche 2a und
der zweiten Innenumfangsfläche 4a 0,004
bis 4 μm.
Damit können
das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und das
Phosphorlicht aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 vorteilhaft
reflektiert werden. Wenn Ra größer als
4 μm ist,
dann könnte
das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und der
ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 nicht
gleichmäßig von
den Oberflächen
reflektiert werden und es könnte
eine unregelmäßige Reflexion
innerhalb der lichtemittierenden Vorrichtung auftreten und den Lichtverlust
erhöhen. Wenn
andererseits Ra kleiner als 0,004 μm ist, wird es schwierig, die
Oberflächen
des Typs stabil und wirksam auszubilden.
-
Des
Weiteren kann das erste reflektierende Bauteil 2 problemlos
so modifiziert werden, dass das vertikale Querschnittsprofil seiner
Außenumfangsfläche gekrümmt ist
oder mehrere reflektierende Bauteile zwischen dem ersten reflektierenden
Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 vorgesehen
sind.
-
Ebenfalls
beträgt
der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des ersten reflektierenden
Bauteils 2 und der unteren Oberfläche der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 bevorzugt
0,5 bis 3 mm. Wenn der Abstand kleiner als 0,5 mm ist, wird es schwierig,
das aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 nach
unten abgestrahlte Phosphorlicht von dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 zu reflektieren, das außerhalb des ersten reflektierenden Bauteils 2 angeordnet
ist, und es wird schwierig, die Lichtstrahlungsleistung der Vorrichtung
zu erhöhen. Wenn
der Abstand größer als
3 mm ist, wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 leicht
aus der Vorrichtung direkt durch den Spalt zwischen der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 und
dem ersten reflektierenden Bauteil 2 reflektiert, ohne durch
die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5zu
gehen und als Ergebnis hiervon hat das abgestrahlte Licht das Problem
der Farb- und Intensitätsungleichmäßigkeit.
-
Das
lichtemittierende Element 3 ist mit dem Verdrahtungsleiter,
der auf dem Basiskörper 1 durch eine
Drahtbindung oder eine Flip-Chip-Bindung
des Bindens des Verdrahtungsleiters an die Elektrode des lichtemittierenden
Elements 3 ausgebildet ist, welche auf der Unterseite des
Elements angeordnet ist, über
eine Lötperle
elektrisch verbunden. Bevorzugt sind sie gemäß der Flip-Chip-Bindung verbunden.
Auf diese Weise kann der Verdrahtungsleiter direkt unter dem lichtemittierenden
Element 3 angeordnet sein und daher besteht keine Notwendigkeit,
einen Raum für
den Verdrahtungsleiter auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 1 rund
um das lichtemittierende Element 3 vorzusehen. Dementsprechend
wird wirksam verhindert, dass das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3 durch den Raum für den Verdrahtungsleiter des
Basiskörpers 1 absorbiert
wird und die Strahlungslichtintensität senkt.
-
Beispielsweise
wird der Verdrahtungsleiter durch Ausbilden einer metallisierten
Schicht aus dem Pulver eines Metalls wie etwa W, Mo, Cu, Ag oder dergleichen
oder durch Vergraben eines Hauptanschlusses aus einer Fe-Ni-Co-Legierung
oder dergleichen oder durch Einpassen und Binden eines aus einem
Isolator mit einem darin geformten Verdrahtungsleiter ausgebildeten
Eingabe-/Ausgabe-Anschlusses in das in dem Basiskörper 1 ausgebildete Durchloch
vorgesehen.
-
Bevorzugt
ist die Oberfläche,
auf der der Verdrahtungsleiter freiliegt, mit einem korrosionsbeständigen Material
wie Ni oder Au in einer Dicke von 1 bis 20 μm beschichtet. Damit kann der
Verdrahtungsleiter wirksam gegen oxidative Korrosion geschützt und die
elektrische Verbindung zwischen dem lichtemittierenden Element 3 und
dem Verdrahtungsleiter gestärkt
werden. Dementsprechend ist es mehr zu bevorzugen, dass die freiliegende
Oberfläche
des Verdrahtungsleiters beispielsweise mit einer Ni-Plattierungsschicht
mit einer Dicke von 1 bis 10 μm
oder dergleichen und einer Au-Plattierungsschicht mit einer Dicke
von 0,1 bis 3 μm
oder dergleichen bedeckt ist, die auf ihr in dieser Reihenfolge
durch elektrolytisches Plattieren oder Plattieren ohne äußere Stromquelle
ausgebildet werden.
-
Das
lichtdurchlässige
Bauteil 6 besteht aus einem lichtdurchlässigen Harzmaterial, wie zum
Beispiel Epoxidharz oder Silikonharz, oder einem lichtdurchlässigen Glas.
Das lichtdurchlässige
Bauteil 6 bedeckt das lichtemittierende Element 3 und
gegebenenfalls die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 und
wird in das erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite
reflektierende Bauteil 4 eingespritzt. Gemäß einem
solchen Aufbau ist die Brechungsvermögensdifferenz zwischen dem
Inneren und dem Äußeren des
lichtemittierenden Elements 3 und der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 reduziert
und es kann mehr Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und
der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 genommen
werden. Zusätzlich
wird, wenn das lichtdurchlässige
Bauteil 6 aus demselben Material wie das lichtdurchlässige Material
zum Ausbilden der Wellenlängenumwandlungsschicht 5 besteht,
die Lichtemissionsintensität
aus der lichtemittierenden Vorrichtung erhöht und die Strahlungslichtintensität und die
Helligkeit der Vorrichtung können
bemerkenswert gesteigert werden.
-
Die
erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 umfasst
ein Phosphormaterial, das die Wellenlänge des Lichts aus dem lichtemittierenden
Element 3 umwandeln kann, sowie ein lichtdurchlässiges Material, zum
Beispiel Epoxidharz, Silikonharz oder Glas. Beispielsweise wird
ein Gemisch der Materialien zu einem Film oder einer Platte vorgeformt
und dann in einem Ofen oder dergleichen wärmegehärtet, so dass es die Schicht 5 ergibt.
Die so gebildete erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 ist über dem
lichtemittierenden Element 3 so angeordnet, dass sie das
erste reflektierende Bauteil 2 und einen Teil des zweiten reflektierenden
Bauteils 4 bedeckt. Gemäß einem solchen
Aufbau werden die Wellenlänge
des Lichts, das direkt durch das lichtemittierende Element 3 abgestrahlt
wird, und jene des Lichts, das von dem ersten reflektierenden Bauteil 2 reflektiert
wird, durch das Phosphormaterial umgewandelt und das angestrebte
Licht mit einem gewünschten
Wellenlängenspektrum
kann aus der Vorrichtung entnommen werden.
-
Bevorzugt
ist die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 so
positioniert, dass ihr Außenumfang
auf einer Seite des zweiten reflektierenden Bauteils 4 bezüglich einer
Linie ist, die von einer Kante des lichtemittierenden Elements 3 zu
einer oberen Kante der Innenumfangsfläche 2a des ersten
reflektierenden Bauteils 2 gegenüber der Kante des lichtemittierenden
Elements 3 verläuft,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform nach ähnlicher
Technik, die in 5 gezeigt ist. Gemäß einem
solchen Aufbau wird verhindert, dass das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3 direkt außerhalb
der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt wird. Als Ergebnis
hiervon kann die lichtemittierende Vorrichtung Licht abstrahlen, das
weder eine Farbungleichmäßigkeit
noch eine Lichtverteilungsungleichmäßigkeit aufweist.
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Bevorzugt
ist die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 so
ausgebildet, dass ihr vertikaler Querschnitt eine Oberfläche aufweist,
die konvex in Richtung des lichtemittierenden Elements 3 gekrümmt ist,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform
nach ähnlicher Technik,
die in 6 gezeigt ist. Gemäß einem solchen Aufbau wird
das Phosphorlicht aus der unteren Oberfläche der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 gleichförmig zu
der zweiten Innenumfangsfläche 4a des
zweiten reflektierenden Bauteils 4 geführt und das von der zweiten
Innenumfangsfläche 4a reflektierte
Licht ist frei von Farbungleichmäßigkeit.
Dementsprechend sind die optischen Eigenschaften der lichtemittierenden
Vorrichtung dadurch verbessert.
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Vorzugsweise
ist die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 so
ausgebildet, dass ihr Querschnittsprofil konvex in Richtung der
Seite des lichtemittierenden Elements 3 gekrümmt ist
und ihre Dicke in einer solchen Weise proportional zu der Emissionsintensitätsverteilung
des lichtemittierenden Elements 3 ist, dass die Dicke der
ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 mit
der Zunahme in der Emissionsintensität des lichtemittierenden Elements 3 steigt,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik, die in 7 gezeigt ist. Als Ergebnis
hiervon kann selbst das Licht aus der oberen Oberfläche der ersten
Wellenlängenumwandlungsschicht 5 gleichförmig aus
der Vorrichtung abgestrahlt werden. Dementsprechend kann die lichtemittierende
Vorrichtung Licht nach außen
abstrahlen, das weder eine unangemessene Lichtverteilungsverschiebung
noch eine Farbungleichmäßigkeit
aufweist.
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Das
Material des lichtdurchlässigen
Bauteils, das in das erste reflektierende Bauteil einzuspritzen ist,
kann sich von jenem des lichtdurchlässigen Bauteils 6,
das in das zweite reflektierende Bauteil 4 einzuspritzen
ist, unterscheiden, wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
achten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik, die in 8 gezeigt ist. Hinsichtlich
des lichtdurchlässigen
Bauteils 7, das in das erste reflektierende Bauteil 2 und
bis zu seinem oberen Ende hinauf eingespritzt wird, und des lichtdurchlässigen Bauteils 6,
das in das zweite reflektierende Bauteil 4 eingespritzt
wird, wird, wenn der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Bauteils 7 kleiner
als jener des lichtdurchlässigen
Bauteils 6 ist, das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 oder
das von der ersten Innenumfangsfläche 2a reflektierte Licht
in das lichtdurchlässige
Bauteil 6 fortgepflanzt, ohne einer Totalreflexion von
der Schnittstelle zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 7 und
dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 unterzogen zu werden, und ein Teil des Phosphorlichts,
das nach unten aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 abgestrahlt
wird, erfährt
eine Totalreflexion von der Schnittstelle zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 7 und
dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 und wird aus der lichtemittierenden Vorrichtung
abgestrahlt. Wenn der Brechungsindex des lichtdurchlässigen Bauteils 7 höher als
jener des lichtdurchlässigen Bauteils 6 ist,
haben das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und
das von der ersten Innenumfangsfläche 2a reflektierte
Licht den Vorteil eines reduzierten Reflexionsverlustes, während sie
durch die Schnittstelle zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 7 und
dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 hindurchgehen. Das lichtdurchlässige Bauteil 6 und
das lichtdurchlässige
Bauteil 7 können
in Anbetracht der Brechungsvermögensdifferenz
und der Übertragungsdifferenz
zwischen ihnen ausgewählt
werden, so dass die Strahlungslichtintensität der lichtemittierenden Vorrichtung
am größten sein
kann.
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Als
nächstes
wird eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform nach ähnlicher
Technik beschrieben. Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist im Wesentlichen
dieselbe wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten
Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik mit der Ausnahme, dass bei der ersteren der Platzierungsbereich 2b auf
dem ersten reflektierenden Bauteil 2 ausgebildet ist. Die
entsprechenden Teile sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet
und auf ihre detaillierte Beschreibung wird verzichtet.
-
Das
erste reflektierende Bauteil 2 ist so entworfen, dass auf
seiner oberen Oberfläche
ein Platzierungsbereich 2b ausgebildet ist, um darauf das lichtemittierende
Element 3 zu platzieren, das erste reflektierende Bauteil 2 einen
Seitenwandbereich 2c aufweist, der so ausgebildet ist,
dass er den Platzierungsbereich 2b umgibt, und es eine
Innenumfangsfläche
umfasst, die als lichtreflektierende Fläche dient. Das erste reflektierende
Bauteil 2 ist an dem Mittelteil der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers 1 befestigt,
wie in 9A gezeigt ist. Außerhalb des
ersten reflektierenden Bauteils 2 ist ein zweites reflektierendes
Bauteil 4 angeordnet, das rahmenförmig ausgebildet ist und einen
Seitenwandabschnitt 4c einschließlich einer zweiten Innenumfangswand 4a aufweist,
die als lichtreflektierende Oberfläche dient, und das zweite reflektierende
Bauteil 4 ist am Außenumfang
der oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers 1 befestigt.
Das lichtdurchlässige
Bauteil 6 wird in das zweite reflektierende Bauteil 4 eingespritzt,
um das lichtemittierende Element 3 und das erste reflektierende
Bauteil 2 abzudecken. Über
dem lichtemittierenden Element 3 und in oder auf der Oberfläche des
lichtdurchlässigen
Bauteils 6 ist eine erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 zum
Umwandeln der Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 von dem
ersten reflektierenden Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 beabstandet angeordnet.
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Gemäß einem
solchen Aufbau ermöglicht dies,
das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 durch die
erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 einer
Wellenlängenumwandlung
auszusetzen, dann das umgewandelte Licht, das aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 nach
unten abgestrahlt wird, nach oben von dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 zu reflektieren und das reflektierte Licht aus
der lichtemittierenden Vorrichtung durch den Spalt zwischen der
ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 und
dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 abzustrahlen, ohne
dass es wieder durch die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 übertragen
wird. Als Ergebnis hiervon wird äußerst effektiv verhindert,
dass das aus der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 nach
unten abgestrahlte Licht in der lichtemittierenden Vorrichtung eingeschlossen wird,
und die lichtemittierende Vorrichtung besitzt den Vorteil hoher
Strahlungslichtintensität,
großer Helligkeit
und hoher Lichtleistung.
-
Die
durch das lichtemittierende Element 3 erzeugte Wärme kann
leicht zu dem Platzierungsbereich 2b und dem mit dem Platzierungsbereich 2b integrierten
Seitenwandbereich 2c geleitet werden. Insbesondere wenn
das erste reflektierende Bauteil 2 aus einem Metall ausgebildet
ist, kann die Wähne rasch
zu dem Seitenwandbereich geleitet werden und wird durch die Außenfläche des
Seitenwandbereichs 2c gut abgestrahlt. Als Ergebnis hiervon
kann der Temperaturanstieg in dem lichtemittierenden Element 3 verhindert
werden und eine Rissbildung in einem Bindeteil des lichtemittierenden
Elements 3 und des ersten reflektierenden Bauteils 2 aufgrund
der Wärmeausdehnungsdifferenz
zwischen ihnen verhindert werden. Des Weiteren kann die Wärme des lichtemittierenden
Elements 3 vorteilhaft nicht nur in Richtung der Höhe des ersten
reflektierenden Bauteils 2, sondern auch in dessen Außenumfangsrichtung
bewegt werden, wodurch die wirksame Wärmeleitung zum Basiskörper 1 aus
der gesamten unteren Oberfläche
des ersten reflektierenden Bauteils 2 zu einer wirksameren
Verhinderung des Temperaturanstiegs in dem lichtemittierenden Element 3 und
dem ersten reflektierenden Bauteil 2 führt, und als Ergebnis hiervon
kann das lichtemittierende Element 3 stabil angesteuert
werden und es kann verhindert werden, dass die Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 thermisch deformiert
wird. Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung während einer
langen Zeitdauer stabil angesteuert werden und ihre gute Lichtemittierungsfähigkeit
wird lange beibehalten.
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Das
lichtemittierende Element 3 ist mit dem (nicht gezeigten)
Verdrahtungsleiter, der an dem Basiskörper 1 ausgebildet
ist, über
den Verbindungsdraht 9 elektrisch verbunden, der durch
das in der Innenumfangsfläche 2a ausgebildete
Durchloch 2d verläuft,
die, wie in 9B gezeigt ist, den Platzierungsbereich 2b umgibt,
und dies dient zur Energiezufuhr zum lichtemittierenden Element 3.
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Das
erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 können
integriert werden, indem sie durch Inmold-Formen oder Schneiden ausgebildet
werden, wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
zehnten Ausführungsform nach ähnlicher
Technik die in 10 gezeigt ist. Gemäß dem derart
integrierten Aufbau kann die Wärme des
lichtemittierenden Elements 3 vollständig in der lichtemittierenden
Vorrichtung über
das erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 zerstreut werden und der Wärmeabstrahlungsbereich der
lichtemittierenden Vorrichtung nimmt zu, und als Ergebnis hiervon
wird der Temperaturanstieg in dem lichtemittierenden Element 3 verhindert.
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Weiterhin
kann, wie in der Ausführung,
die in 3 oder 4 gezeigt ist, der Platzierungsbereich 2b höher als
die untere Kante des Seitenwandbereichs 2c einschließlich der
Innenumfangsfläche
des ersten reflektierenden Bauteils 2 darum herum vorstehen.
Gemäß einem
solchen Aufbau kann das durch das lichtemittierende Element 3 in
der Schrägrichtung
nach unten von dem Seitenwandbereich 2c nach oben reflektiert
und zu der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 weiterverbreitet
werden, und als Ergebnis hiervon nimmt das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3, das einer Wellenlängenumwandlung in der ersten
Wellenlängenumwandlungsschicht 5 unterzogen
werden kann, zu und daher steigt die Strahlungsintensität der lichtemittierenden
Vorrichtung an.
-
Es
ist möglich,
Aufbauten, die in den Ausführungsformen
2 bis 8 nach ähnlicher
Technik beschrieben sind, auf die lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß den neunten
und zehnten Ausführungsformen nach ähnlicher
Technik anzuwenden.
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Ausführungsformen
der Erfindung:
-
Vorzugsweise
ist das zweite reflektierende Bauteil 4 so entworfen, dass
seine zweite Innenumfangsfläche 4a mit
einer zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b beschichtet
ist, die als zweiter Wellenlängenumwandlungsbereich
zum Umwandeln der Wellenlänge
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 dient,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung, die in 11 gezeigt ist. Insbesondere können das
direkte Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und
das Licht, das von der ersten Innenumfangsfläche 2a reflektiert
worden ist, dann zu der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 weiterverbreitet
und ferner nach unten reflektiert worden ist, ohne einer Wellenlängenumwandlung
durch das in der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 enthaltene
Phosphormaterial unterzogen zu werden, die auf der zweiten Innenumfangsfläche 4a ausgebildete zweite
Wellenlängenumwandlungsschicht 4b erreichen
und darin einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen werden. Das Licht, das auf diese Weise eine Wellenlängenumwandlung
erfahren hat, wird aus der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b nach
oben abgestrahlt und aus der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt,
wobei es durch die obere Oberfläche
des lichtdurchlässigen
Bauteils 6 über den
Spalt zwischen der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 und
dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 hindurchgeht. Als
Ergebnis hiervon kann in der lichtemittierenden Vorrichtung selbst
das Licht aus dem lichtemittierenden Element, das nach unten und
außen
reflektiert wird und keiner Wellenlängenumwandlung in der ersten
Wellenlängenumwandlungsschicht 5 unterworfen
wird, einer Wellenlängenumwandlung
in der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b unterzogen
werden, und daher können
die Strahlungslichtintensität und
die Helligkeit der lichtemittierenden Vorrichtung erhöht werden
und daher kann ihre Lichtleistung gesteigert werden.
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Das
aus der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b in
Richtung der zweiten Innenumfangsfläche 4a abgestrahlte
Licht wird von der als lichtreflektierenden Oberfläche dienenden
zweiten Innenumfangsfläche 4a reflektiert
und kehrt wieder zu der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b zurück.
-
Vorzugsweise
ist die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b so
entworfen, dass ihre Dicke von ihrem oberen Ende bis zu ihrem unteren Ende
allmählich
zunimmt, wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung, die in 12 gezeigt ist. Gemäß einem
solchen Aufbau nimmt an dem unteren Ende der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b größer wird, die
Dicke der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b allmählich zu,
und als Ergebnis hiervon steigt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
an dieser Stelle allmählich
an. Andererseits sinkt an dem oberen Ende der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b abnimmt,
die Dicke der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b allmählich ab,
und als Ergebnis hiervon verringert sich die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
allmählich
an jener Stelle als an dem unteren Ende der Schicht 4b.
Dementsprechend kann die Lichtintensitätsverteilung, die aus der lichtemittierenden
Vorrichtung nach oben abgestrahlt wird, im mittleren Teil und im
Umfangsteil gleichförmig
sein und zusätzlich
ist die Vorrichtung frei von dem Problem der Farbungleichmäßigkeit.
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Vorzugsweise
ist die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b so
entworfen, dass die Dichte des darin befindlichen Phosphormaterials
von ihrem oberen Ende bis zu ihrem unteren Ende allmählich zunimmt.
Gemäß einem
solchen Aufbau nimmt an dem unteren Ende der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b größer wird,
die Dichte des Phosphormaterials in der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b zu,
und als Ergebnis hiervon steigt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
an dieser Stelle allmählich
an. Andererseits sinkt an dem oberen Ende der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b abnimmt,
die Dichte des Phosphormaterials in der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b allmählich ab,
als an ihrem unteren Ende, und als Ergebnis hiervon verringert sich
die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial allmählich an der Stelle als an
dem unteren Ende der Schicht 4b. Dementsprechend kann die
Lichtintensitätsverteilung,
die aus der lichtemittierenden Vorrichtung nach oben abgestrahlt
wird, im mittleren Teil und im Umfangsteil gleichförmig sein und
zusätzlich
kann verhindert werden, dass in der Vorrichtung eine Farbungleichmäßigkeit
auftritt.
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Vorzugsweise
ist die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b so
entworfen, dass ihre Innenumfangsfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge
aufweist. Insbesondere wenn die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b so
ausgestaltet ist, dass ihre Innenfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung hat, die in 13 gezeigt
ist, vergrößert sich der
Oberflächenbereich
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b.
Dementsprechend nimmt das Phosphormaterial zu, das auf der Oberfläche der zweiten
Wellenlängenumwandlungsschicht 4b freiliegt,
und das auf der Oberfläche
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b freiliegende
Phosphormaterial wird mit dem Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 bestrahlt,
das zu der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 direkt
oder nach Reflektion von der ersten Innenumfangsfläche 2a übertragen
und das nach unten reflektiert worden ist, ohne eine Wellenlängenumwandlung
durch das Phosphormaterial erfahren zu haben, das in der ersten
Wellenlängenumwandlungsschicht 5 enthalten ist,
um angeregt zu werden, und das Licht wird leicht einer Wellenlängenumwandlung
in Phosphorlicht unterzogen. Als Ergebnis hiervon nimmt die Phosphorlichtmenge
aus dem Phosphormaterial zu und Phosphorlicht wird aus der zweiten
Wellenlängenumwandlungsschicht 4b wirksam
abgestrahlt, und daher nehmen die Strahlungslichtintensität, die Helligkeit
und die Lichtleistung der lichtemittierenden Vorrichtung zu.
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Das
Licht aus dem lichtemittierenden Element 3, das zu der
ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 direkt
oder nach der Reflexion von der ersten Innenumfangsschicht 2a übertragen
und nach unten reflektiert worden ist, ohne eine Wellenlängenumwandlung
durch das Phosphormaterial erfahren zu haben, das in der ersten
Wellenlängenumwandlungsschicht 5 enthalten
ist, und in die Oberfläche
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4a in
einem stumpfen Winkel beinahe parallel zu ihrer Oberfläche eintritt,
tritt in die Seitenfläche
der Vertiefung und des Vorsprungs in einem spitzen Winkel nahe einem
rechten Winkel ein und dann wird das Licht in die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b ohne
Reflexion davon fortgepflanzt. Als Ergebnis hiervon nimmt das einfallende
Licht, das aus dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 in die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 4b eintritt,
zu. Mit anderen Worten, die Übertragung
durch die Schnittstelle zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 und
der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b erhöht sich
und das Licht, das einer Wellenlängenumwandlung
durch das Phosphormaterial in der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 4b zu
unterziehen ist, nimmt zu. Dementsprechend steigen die Strahlungslichtintensität, die Helligkeit
und die Lichtleistung der lichtemittierenden Vorrichtung an.
-
14 ist
eine Querschnittsansicht, die eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
vierten Ausführungsform
der Erfindung zeigt. Die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der Ausführungsform weist
einen ähnlichen
Aufbau wie die lichtemittierende Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform nach ähnlicher
Technik auf. Es ist zu bemerken, dass eine lichtreflektierende Schicht 25 als
Ersatz der ersten Wellenlängenumwandlungsschicht 5 angeordnet ist
und eine Wellenlängenumwandlungsschicht 8 auf der
Innenumfangsfläche 4a des
zweiten reflektierenden Bauteils 4 ausgebildet ist. Das
heißt,
die lichtemittierende Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einem
Basiskörper 1;
einem ersten reflektierenden Bauteil 2, das als erster
reflektierender Bereich dient; einem lichtemittierenden Element 3;
einem zweiten reflektierenden Bauteil 4, das als zweiter
reftektierender Bereich dient; einem lichtdurchlässigen Bauteil 6, das
in das zweite reflektierende Bauteil 4 eingespritzt ist;
einer lichtreflektierenden Schicht 25, die als lichtreflektierender
Bereich dient; und einer Wellenlängenumwandlungsschicht 8,
die als Wellenlängenumwandlungsbereich
dient. Die lichtreflektierende Schicht 25 reflektiert das
Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und ist in oder
auf der Oberfläche des
lichtdurchlässigen
Bauteils 6 vorgesehen (in 14 in
dem Bauteil), das über
dem lichtemittierenden Element 3 von dem ersten reflektierenden
Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 beabstandet
angeordnet ist. Die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ist
an der Innenumfangsfläche 4a des zweiten
reflektierenden Bauteils 4 so befestigt, dass sie die Wellenlänge des
Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 umwandelt und
Phosphorlicht erzeugt.
-
Das
erste reflektierende Bauteil 2 ist mit der oberen Hauptoberfläche des
Basiskörpers 1 so
verbunden, dass es den Platzierungsbereich 1a umgibt, und
das zweite reflektierende Bauteil 4 ist ebenfalls an der
oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers 1 so
befestigt, dass es das erste reflektierende Bauteil 2 umgibt,
und zwar mit einem Bindematerial, beispielsweise einem Lötmaterial
wie etwa Weichlot oder Ag-Lot,
oder einem Harzklebemittel wie etwa Epoxidharz. Das erste reflektierende
Bauteil 2 ist mit einer gewünschten Oberflächengenauigkeit
rund um das lichtemittierende Element 3 (beispielsweise
in einem solchen Zustand, dass dessen lichtreflektierende Oberfläche, die
auf beiden Seiten des lichtemittierenden Elements 3 so
angeordnet ist, dass das lichtemittierende Element 3 dazwischen
sandwichartig umschlossen ist, im vertikalen Querschnitt der lichtemittierenden
Vorrichtung zueinander symmetrisch sein kann) verbunden, um dadurch
die Innenumfangsfläche 2a (nachstehend
als erste Innenumfangsfläche
bezeichnet), auszubilden; und das zweite reflektierende Bauteil
ist ebenfalls mit einer gewünschten
Oberflächengenauigkeit rund
um das erste reflektierende Bauteil 2 verbunden, um dadurch die
Innenumfangsfläche 4a (nachstehend
als die zweite Innenumfangsfläche
bezeichnet) auszubilden. Dementsprechend wird das Licht aus dem
lichtemittierenden Element 3 durch das erste reflektierende Bauteil 2 zur
lichtreflektierenden Schicht 25 versammelt und davon reflektiert,
dann tritt das reflektierte Licht in die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ein und
wird darin einer Wellenlängenumwandlung
unterzogen, und das umgewandelte Licht wird aus der lichtemittierenden
Vorrichtung durch das darunter liegende zweite reflektierende Bauteil 4 wirksam
abgestrahlt. Als Ergebnis hiervon stellt die lichtemittierende Vorrichtung
eine hohe Strahlungslichtintensität, große Helligkeit und verbesserte
Lichtleistung sicher.
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Das
Licht, das aus der zweiten Wellenlängenumwandlungsschicht 8 in
Richtung der zweiten Innenumfangsfläche 4a gestrahlt wird,
wird von der zweiten Innenumfangsfläche 4a, die als lichtreflektierende
Fläche
dient, reflektiert und kehrt wieder zu der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 zurück.
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Das
Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 wird auf dieselbe
Weise wie vorher durch das erste reflektierende Bauteil 2 zu
der lichtreflektierenden Schicht 25 versammelt, und daher
tritt das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 in
verschiedenen Winkeln in die lichtreflektierende Schicht 25 ein. Damit
verläuft
das Licht, das in die Schicht 25 auf diese Weise in verschiedenen
Winkeln eingetreten ist, aus der lichtreflektierenden Schicht 25 ebenfalls
in verschiedenen Reflexionswinkeln in Richtung des zweiten reflektierenden
Bauteils 4 und tritt gleichförmig in das zweite reflektierende
Bauteil 4 ein. Danach wird das Licht außerhalb der lichtemittierenden
Vorrichtung gleichförmig
abgestrahlt, und als Ergebnis hiervon ist das aus der lichtemittierenden
Vorrichtung ausgegebene Licht frei von Farbungleichmäßigkeit.
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Vorzugsweise
hat das vertikale Querschnittsprofil der auf dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 ausgebildeten Wellenlängenumwandlungsschicht 8 eine
konkav gekrümmte
Oberfläche.
Damit wird das von der lichtreflektierenden Schicht 25 nach
unten abgestrahlte Licht durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 und
das zweite reflektierende Bauteil 4 mit hoher Richtungsorientierung
nach oben reflektiert und außerhalb
der lichtemittierenden Vorrichtung abgestrahlt. Dementsprechend
ist die lichtemittierende Vorrichtung des Typs als Beleuchtungsvorrichtung,
welche imstande ist, Licht wirksam zur bestrahlten Oberfläche abzustrahlen,
höchst
geeignet.
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Die
lichtreflektierende Schicht 25 kann, wie in 14, über dem
lichtemittierenden Element 3 und in dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 von
dem ersten reflektierenden Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 beabstandet angeordnet sein. In diesem Fall wird
wirksam verhindert, dass die lichtreflektierende Schicht 25 von
dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 abblättert. Die
lichtreflektierende Schicht 25 kann über dem lichtemittierenden
Element 3 und in der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 von dem
ersten reflektierenden Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 beabstandet angeordnet sein, wie eine lichtemittierende
Vorrichtung gemäß einer
fünften
Ausführungsform
der Erfindung, die in 15 gezeigt ist. Da in diesem
Fall der Spalt zwischen dem ersten reflektierenden Bauteil 2 und
der lichtreflektierenden Schicht 25 breiter sein kann,
wird ein größerer Teil
des von der lichtreflektierenden Schicht 25 reflektierten
Lichts durch den breiten Spalt leichter in die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 geführt, und
als Ergebnis hiervon kann die Lichtleistung der lichtemittierenden
Vorrichtung gesteigert werden und ihre Strahlungslichtintensität und Helligkeit
können
ebenfalls erhöht
werden.
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Wie
in der in 3 gezeigten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik steht die Höhe
des Platzierungsbereichs 1a bevorzugt höher als die untere Kante der
Innenumfangsfläche 2a des
ersten reflektierenden Bauteils 2 vor, wie eine lichtemittierende Vorrichtung
gemäß einer
sechsten Ausführungsform der
Erfindung, die in 16 gezeigt ist. Damit kann das
durch das lichtemittierende Element emittierte Licht in der Schrägrichtung
nach unten durch das erste reflektierende Bauteil 2 in
der Aufwärtsrichtung wirksam
gesammelt werden und wird von der lichtreflektierenden Schicht 25 in
der Abwärtsrichtung
reflektiert, und als Ergebnis hiervon wird die Lichtmenge aus dem
lichtemittierenden Element 3, das in der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 einer
Wellenlängenumwandlung
unterzogen wird, erhöht
und die Intensität
der Lichtstrahlung aus der lichtemittierenden Vorrichtung nimmt
zu.
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Wie
in der in 4 gezeigten Ausführungsform
nach ähnlicher
Technik ist der Platzierungsbereich 1a vorzugsweise so
entworfen, dass seine Seitenfläche
schräg
ist und sich in Richtung seiner Unterseite nach außen erweitert,
wie in 17.
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Vorzugsweise
beträgt
die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der ersten Innenumfangsfläche 2a und
der zweiten Innenumfangsfläche
0,004 bis 4 μm.
Damit können
das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und das
von der lichtreflektierenden Schicht 25 reflektierte Licht
vorteilhaft von den Oberflächen
reflektiert werden. Wenn Ra größer als 4 μm ist, dann
könnte
das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 und der
lichtreflektierenden Schicht 25 nicht gleichförmig von
den Oberflächen reflektiert
werden und es könnte
eine unregelmäßige Reflexion
in der lichtemittierenden Vorrichtung auftreten und den Lichtverlust
erhöhten.
Wenn andererseits Ra kleiner als 0,004 μm ist, dann ist es schwierig,
die Oberflächen
des Typs stabil und effizient auszubilden.
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Des
Weiteren kann das erste reflektierende Bauteil 2 problemlos
so modifiziert werden, dass das vertikale Querschnittsprofil seiner
Außenumfangsfläche gekrümmt ist
oder mehrere reflektierende Bauteile zwischen dem ersten reflektierenden
Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 vorgesehen
sind.
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Bevorzugt
dient eine Außenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 als lichtreflektierende
Oberfläche.
Gemäß einem
solchen Aufbau kann, selbst wenn ein Teil des von dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 reflektierten Lichts nicht nach oben läuft, sondern
in Richtung der Außenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 in der lichtemittierenden
Vorrichtung läuft,
ein solches Licht von der lichtreflektierenden Schicht der Außenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 reflektiert werden und
kann deshalb nach oben laufen.
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Vorzugsweise
beträgt
der Abstand zwischen der oberen Kante des ersten reflektierenden
Bauteils 2 und der unteren Oberfläche der lichtreflektierenden Schicht 25 0,5
bis 3 mm. Wenn der Abstand kleiner als 0,5 mm ist, wird es schwierig,
das von der lichtreflektierenden Schicht 25 nach unten
reflektierte Licht von dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 zu
reflektieren, das außerhalb
des ersten reflektierenden Bauteils 2 angeordnet ist, und
es wird schwierig, die Lichtstrahlungsleistung der Vorrichtung zu
erhöhen. Wenn
der Abstand größer als
3 mm ist, wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 leicht
aus der Vorrichtung direkt durch den Spalt zwischen der lichtreflektierenden
Schicht 25 und dem ersten reflektierenden Bauteil 2 abgestrahlt,
ohne durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 hindurchzugehen
und als Ergebnis hiervon hat das abgestrahlte Licht das Problem
einer Farb- und Intensitätsungleichmäßigkeit.
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Das
lichtdurchlässige
Bauteil 6 ist aus einem lichtdurchlässigen Harzmaterial, wie etwa
Epoxidharz oder Silikonharz, oder aus lichtdurchlässigem Glas
ausgebildet. Das lichtdurchlässige
Bauteil 6 bedeckt das lichtemittierende Element 3 und
gegebenenfalls die lichtreflektierende Schicht 25 und wird
in das erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 eingespritzt. Gemäß einem solchen Aufbau ist
die Brechungsvermögensdifferenz zwischen
dem Inneren und dem Äußeren des
lichtemittierenden Elements 3 und der lichtreflektierenden Schicht 25 verringert
und mehr Licht kann aus dem lichtemittierenden Element 3 und
der lichtreflektierenden Schicht 25 genommen werden. Zusätzlich dazu
wird, wenn das lichtdurchlässige
Bauteil 6 aus demselben Material wie das lichtdurchlässige Material
zum Ausbilden der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 besteht,
die Lichtemissionsintensität
aus der lichtemittierenden Vorrichtung gesteigert und die Strahlungslichtintensität und die
Helligkeit der Vorrichtung können
bemerkenswert erhöht
werden.
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Die
Wellenlängenumwandlungsschicht 8 besteht
aus einem lichtdurchlässigen
Material, zum Beispiel Epoxidharz, Silikonharz oder Glas, das in
sich ein Phosphormaterial oder ein Pigment enthält, das fähig ist, die Wellenlänge des
Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 umzuwandeln.
Beispielsweise wird die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ausgebildet,
indem ein Phosphormaterial enthaltendes Silikonharz auf die Innenumfangsfläche des
reflektierenden Bauteils 4 mittels eines Sprays oder eines
anderen Werkzeugs zum Aufsprühen
des Harzsprühnebels
aufgebracht wird, worauf ein Erwärmen
des aufgesprühten
Harzes folgt, um das Silikonharz zu härten.
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Die
lichtreflektierende Schicht 25 ist über dem lichtemittierenden
Element 3 angeordnet und dadurch wird das Licht direkt
aus dem lichtemittierenden Element 3 oder das von dem ersten
reflektierenden Bauteil 2 reflektierte Licht durch die
lichtreflektierende Schicht 25 nach unten reflektiert und
dann geht das so reflektierte Licht durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 hindurch.
Dementsprechend wird die Wellenlänge
des Lichts durch das Phosphormaterial umgewandelt und das beabsichtigte
Licht mit einem gewünschten
Wellenlängenspektrum
kann aus der Vorrichtung entnommen werden.
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Das
Material der lichtreflektierenden Schicht 25 ist ein Metall,
Harz oder eine Keramik mit einem hohen Reflexionsvermögen im Bereich
von nahe UV-Strahlen bis zu sichtbaren Strahlen. Das Metall umfasst
Aluminium; das Harz umfasst Polyester, Polyolefin und Spectralon
(diffuses reflektierendes Bauteilmaterial von Labsphere) und die
Keramik umfasst Aluminiumoxidkeramik. Wenn es gewünscht ist,
kann die Oberfläche
eines Basiskörpers
aus Metall, Harz oder Keramik mit Ag oder Au gemäß einem gut bekannten Dünnfilmbildungsverfahren
der Plattierung oder Dampfabscheidung zur Ausbildung der lichtreflektierenden
Schicht 25 beschichtet sein.
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Beispielsweise
umfasst, wenn die lichtreflektierende Schicht 25 aus einer
Aluminiumplatte ausgebildet ist, das Verfahren zum Ausbilden der
lichtreflektierenden Schicht 25 das Ausbilden einer Aluminiumscheibe
durch Abstanzen oder Schneiden und das Aufbringen eines Harznebels,
der ein lichtstreuendes Material, wie etwa Bariumsulfat oder Titanoxid,
enthält,
auf die Oberfläche
der Aluminiumscheibe. Dadurch kann die lichtreflektierende Schicht 25 mit
einer lichtstreuenden Oberfläche
von hohem Reflexionsvermögen
ausgebildet werden. Beispielsweise umfasst ein Verfahren zum Befestigen
der lichtreflektierenden Schicht 25 in der lichtemittierenden Vorrichtung
das Einspritzen eines Materials für das lichtdurchlässige Bauteil 6 in
den Bereich bis fast hinauf zur oberen Kante des zweiten reflektierenden Bauteils 4,
dann das Wärmehärten des
eingespritzten Materials, das Anordnen der lichtreflektierenden Schicht 25 auf
ihm, das weitere Einspritzen eines ungehärteten Materials für das lichtdurchlässige Bauteil 6 und
das Wärmehärten des
eingespritzten Materials. Dadurch ist es möglich, die lichtreflektierende Schicht 25 in
der lichtemittierenden Vorrichtung zu befestigen.
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Bevorzugt
ist die lichtreflektierende Schicht 25 so positioniert,
dass ihr Außenumfang
sich auf der Seite des zweiten reflektierenden Bauteils 4 in
Bezug auf die Linie befindet, die von der Kante des lichtemittierenden
Elements 3 zu der oberen Kante der Innenumfangsfläche 2a des
ersten reflektierenden Bauteils 2 gegenüber der Kante des lichtemittierenden
Elements 3 verläuft,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer achten Ausführungsform
der Erfindung, die in 18 gezeigt ist. Gemäß einem
solchen Aufbau kann verhindert werden, dass das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3 direkt aus der lichtemittierenden Vorrichtung
abgestrahlt wird. Als Ergebnis hiervon kann die lichtemittierende
Vorrichtung Licht abstrahlen, das weder eine Farbungleichmäßigkeit
noch eine Lichtverteilungsungleichmäßigkeit aufweist.
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Ebenfalls
bevorzugt ist die lichtreflektierende Schicht 25 so entworfen,
dass ihr vertikaler Querschnitt eine Oberfläche aufweist, die konvex in
Richtung des lichtemittierenden Elements 3 gekrümmt ist, wie
lichtemittierende Vorrichtungen gemäß den neunten und zehnten Ausführungsformen
der Erfindung in 19 und 20. Gemäß einem
derartigen Aufbau wird das von der unteren Oberfläche der lichtreflektierenden
Schicht 25 reflektierte Licht gleichförmig zu der auf dem zweiten
reflektierenden Bauteil 4 ausgebildeten Wellenlängenumwandlungsschicht 8 geführt, und
es kann verhindert werden, dass die Phosphorfarbe aus der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ungleichmäßig ist.
Dementsprechend können
die optischen Eigenschaften der lichtemittierenden Vorrichtung dadurch
verbessert werden.
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Das
Material des lichtdurchlässigen
Bauteils, das in das erste reflektierende Bauteil 2 einzuspritzen ist,
kann sich von jenem des lichtdurchlässigen Bauteils 6 unterscheiden,
das in die Außenseite
des ersten reflektierenden Bauteils 2 einzuspritzen ist,
wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer elften Ausführungsform
der Erfindung, die in 21 gezeigt ist. Beispielsweise
können
das Innere und das Äußere des
ersten reflektierenden Bauteils 2 mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 mit
verschiedenen Brechungsindizes gefüllt sein, und es ist wünschenswert,
dass die Materialien für
das lichtdurchlässige Bauteil 6 so
ausgewählt
sind, dass das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 durch
das lichtdurchlässige
Bauteil mit einem in Richtung der Außenseite der lichtemittierenden
Vorrichtung allmählich
abnehmenden Brechungsindex hindurchgehen kann. Konkret ist es wünschenswert,
dass das lichtdurchlässige
Bauteil 7, das in das erste reflektierende Bauteil 2 und
bis zu dessen oberer Kante eingespritzt wird und das in das zweite
reflektierende Bauteil 4 eingespritzte lichtdurchlässige Element 6 so
ausgewählt
sind, dass der Brechungsindex des lichtemittierenden Elements 3,
des lichtdurchlässigen
Bauteils 7, des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der Luftschicht in dieser Reihenfolge abnimmt. Dies ist deswegen
so, da in Bezug auf das lichtdurchlässige Bauteil 7 der
Brechungsindex des lichtemittierenden Elements 3 extrem
hoch ist und daher ist es wünschenswert,
dass das lichtemittierende Element 3 mit dem lichtdurchlässigen Bauteil 7 mit
einem hohen Brechungsindex abgedeckt ist, der näher an dem Brechungsindex des lichtemittierenden
Elements 3 ist, um von dem Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3 so viel wie möglich
herauszunehmen. Um eine Totalreflexion des Lichts (Phosphorlichts),
das in alle Richtungen aus der auf dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 ausgebildeten
Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ausgestrahlt
wird, zu verhindern, muss die Brechungsvermögensdifferenz zwischen einer
Luftschicht und dem lichtren Hauptoberfläche des Basiskörpers 1 befestigt,
wie in 22A gezeigt ist. Außerhalb
des ersten reflektierenden Bauteils 2 ist ein zweites reflektierendes
Bauteil 4 angeordnet, das rahmenförmig ausgebildet ist und eine
Wellenlängenumwandlungsschicht 8 aufweist,
die auf seiner zweiten Innenumfangsfläche 4a ausgebildet
ist, und das zweite reflektierende Bauteil 4 ist am Außenumfang der
oberen Hauptoberfläche
des Basiskörpers 1 befestigt.
Das lichtdurchlässige
Bauteil 6 wird in das zweite reflektierende Bauteil 4 eingespritzt,
um das lichtemittierende Element 3 und das erste reflektierende
Bauteil 2 abzudecken. Über
dem lichtemittierenden Element 3 und in oder auf der Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 ist
eine erste lichtreflektierende Schicht 25 zum Reflektieren
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 3 von dem
ersten reflektierenden Bauteil 2 und dem zweiten reflektierenden
Bauteil 4 beabstandet angeordnet.
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Gemäß einem
solchen Aufbau wird das Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 nach
unten von der lichtreflektierenden Schicht 25 reflektiert
und dann durch die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 geführt, dann
wird es weiter nach oben von dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 reflektiert,
wodurch das Licht aus der lichtemittierenden Vorrichtung durch den
Spalt zwischen der lichtreflektierenden Schicht 25 und
dem zweiten reflektierenden Bauteil 4 geführt wird.
Als Ergebnis hiervon wird effektiv verhindert, dass Licht in alle
Richtungen einschließlich die
Wellenlängenumwandlungsschicht 8 hinab
abgestrahlt und in der lichtemittierenden Vorrichtung eingeschlossen
wird, und die lichtemittierende Vorrichtung erfährt eine erhöhte Strahlungslichtintensität und Helligkeit
sowie eine gesteigerte Lichtleistung.
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Die
durch das lichtemittierende Element 3 erzeugte Wärme kann
leicht zu dem Platzierungsbereich 2b und dem mit dem Platzierungsbereich 2b integrierten
Seitenwandbereich 2c geleitet werden. Insbesondere wenn
das erste reflektierende Bauteil 2 aus einem Metall ausgebildet
ist, kann die Wärme rasch
zu dem Seitenwandbereich 2c und zu dem Basiskörper 1 durch
die gesamte untere Oberfläche
des ersten reflektierenden Bauteils 2 geleitet werden,
und danach wird die Wärme
aus dem Basiskörper 1 durch seine
Außenfläche vorteilhaft
abgestrahlt. Als Ergebnis hiervon kann der Temperaturanstieg in
dem lichtemittierenden Element 3 verhindert werden und
eine Rissbildung in einem Bindeteil des lichtemittierenden Elements 3 und
des ersten reflektierenden Bauteils 2 aufgrund der Wärmeausdehnungsdifferenz
zwischen ihnen verhindert werden. Des Weiteren kann die Wärme aus
dem lichtemittierenden Element 3 vorteilhaft nicht nur
in Richtung der Höhe
des ersten reflektierenden Bauteils 2, sondern auch in
dessen Außenumfangsrichtung
bewegt werden, wodurch die wirksame Wärmeleitung zum Basiskörper 1 von
der gesamten unteren Oberfläche
des ersten reflektierenden Bauteils 2 zu einer wirksameren
Verhinderung des Temperaturanstiegs in dem lichtemittierenden Element 3 und
dem ersten reflektierenden Bauteil 2 führt, und als Ergebnis hiervon
kann das lichtemittierende Element 3 stabil angesteuert
werden und es kann verhindert werden, dass die Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 thermisch deformiert
wird. Dementsprechend kann die lichtemittierende Vorrichtung während einer
langen Zeitdauer stabil angesteuert werden und ihre gute Lichtemittierungsfähigkeit
wird lange beibehalten.
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Das
lichtemittierende Element 3 ist mit dem (nicht gezeigten)
Verdrahtungsleiter, der auf dem Basiskörper 1 ausgebildet
ist, über
den Verbindungsdraht 9 elektrisch verbunden, der durch
das in der Innenumfangsfläche 2a ausgebildete
Durchloch 2d verläuft,
die, wie in 22B gezeigt ist, den Platzierungsbereich 2b umgibt,
und dies dient zur Energiezufuhr zum lichtemittierenden Element 3.
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Das
erste reflektierende Bauteil 2 und das zweite reflektierende
Bauteil 4 können
in das reflektierende Bauteil 10 integriert werden, indem
es durch Inmold-Formen oder Schneiden ausgebildet wird, wie eine
lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer dreizehnten Ausführungsform
der Erfindung, die in 23 gezeigt ist. Gemäß dem derart
integrierten Aufbau kann die Wärme
des lichtemittierenden Elements 3 vollständig in
der lichtemittierenden Vorrichtung über das erste reflektierende
Bauteil 2 und das zweite reflektierende Bauteil 4 zerstreut
werden und der Wärmeabstrahlungsbereich
der lichtemittierenden Vorrichtung vergrößert sich, und als Ergebnis hiervon
wird der Temperaturanstieg in dem lichtemittierenden Element 3 verhindert.
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Wie
in den erfindungsgemäßen Ausführungen,
die in 16 oder 17 gezeigt
sind, kann der Platzierungsbereich 2b höher als die untere Kante des
Seitenwandbereichs 2c einschließlich der Innenumfangsfläche des
ersten reflektierenden Bauteils 2 darum herum vorstehen.
Gemäß einem
solchen Aufbau kann das durch das lichtemittierende Element 3 emittierte
Licht in der Schrägrichtung
nach unten von dem Seitenwandbereich 2c nach oben reflektiert
und zu der lichtreflektierenden Schicht 25 weiterverbreitet werden,
und als Ergebnis hiervon nimmt das Licht aus dem lichtemittierenden
Element 3, das von der lichtreflektierenden Schicht 25 reflektiert
wird, zu und daher steigt die Strahlungsintensität der lichtemittierenden Vorrichtung
an. Die in der fünfzehnten
bis einundzwanzigsten Ausführungsform
der Erfindung beschriebenen Aufbauten können auf die lichtemittierenden
Vorrichtungen gemäß den zweiundzwanzigsten
und dreiundzwanzigsten Ausführungsformen
der Erfindung angewendet werden.
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Vorzugsweise
ist die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 so
entworfen, dass ihre Dicke von ihrem oberen Ende bis zu ihrem unteren
Ende allmählich
zunimmt, wie eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer
vierzehnten Ausführungsform
der Erfindung, die in 22 gezeigt ist.
Gemäß einem
derartigen Aufbau nimmt an dem unteren Ende der Wellenlängenumwandlungsschicht 8,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 größer wird,
die Dicke der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 allmählich zu,
und als Ergebnis hiervon steigt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
an dieser Stelle allmählich
an. Andererseits sinkt an dem oberen Ende der Wellenlängenumwandlungsschicht 8,
an dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 kleiner
wird, die Dicke der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 allmählich ab,
und als Ergebnis hiervon verringert sich die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
allmählich
an der Stelle als an dem unteren Ende der Schicht 8. Dementsprechend
kann die Lichtintensitätsverteilung,
die aus der lichtemittierenden Vorrichtung nach oben abgestrahlt
wird, im mittleren Teil und im Umfangsteil gleichförmig sein und
zusätzlich
ist die Vorrichtung frei von dem Problem der Farbungleichmäßigkeit.
Inzwischen ist es möglich,
diesen Aufbau auf die lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der zwölften und
dreizehnten Ausführungsformen
der Erfindung anzuwenden, die in den 22A, 22B und 23 gezeigt
sind.
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Vorzugsweise
ist die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 so
entworfen, dass die Dichte des darin befindlichen Phosphormaterials
von ihrem oberen Ende bis zu ihrem unteren Ende allmählich zunimmt. Gemäß einem
solchen Aufbau nimmt an dem unteren Ende der Wellenlängenumwandlungsschicht 8, an
dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 größer wird,
die Dichte des Phosphormaterials in der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 zu,
und als Ergebnis hiervon steigt die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial
an dieser Stelle allmählich
an. Andererseits sinkt an dem oberen Ende der Wellenlängenumwandlungsschicht 8, an
dem der Abstand zwischen der oberen Oberfläche des lichtdurchlässigen Bauteils 6 und
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 kleiner
wird, die Dichte des Phosphormaterials in der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 allmählich als
an ihrem unteren Ende ab, und als Ergebnis hiervon verringert sich
die Lichtmenge aus dem Phosphormaterial allmählich an der Stelle als an
dem unteren Ende der Schicht 8. Dementsprechend kann die
Lichtintensitätsverteilung,
die aus der lichtemittierenden Vorrichtung nach oben abgestrahlt
wird, im mittleren Teil und im Umfangsteil gleichförmig sein
und zusätzlich
kann verhindert werden, dass in der Vorrichtung eine Farbungleichmäßigkeit
auftritt.
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Vorzugsweise
ist die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 so
entworfen, dass ihre Innenumfangsfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge aufweist.
Insbesondere wenn die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 so
ausgestaltet ist, dass ihre Innenfläche mehrere Vertiefungen oder
Vorsprünge wie
eine lichtemittierende Vorrichtung gemäß einer fünfzehnten Ausführungsform
der Erfindung hat, die in 25 gezeigt
ist, vergrößert sich
der Oberflächenbereich
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8.
Dementsprechend nimmt das Phosphormaterial zu, das auf der Oberfläche der
Wellenlängenumwandlungsschicht 8 freiliegt,
und das auf der Oberfläche
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 freiliegende
Phosphormaterial wird mit dem Licht aus dem lichtemittierenden Element 3 bestrahlt,
das zu der lichtreflektierenden Schicht 25 direkt oder
nach Reflektion von der ersten Innenumfangsfläche 2a übertragen
worden ist, und das nach unten und außen von der lichtreflektierenden
Schicht 25 reflektiert worden ist, um angeregt zu werden,
und das Licht wird leicht einer Wellenlängenumwandlung in Phosphorlicht
unterzogen. Als Ergebnis hiervon nimmt die Phosphorlichtmenge aus
dem Phosphormaterial zu und Phosphorlicht wird aus der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 wirksam
abgestrahlt, und daher nehmen die Strahlungslichtintensität, die Helligkeit und
die Lichtleistung der lichtemittierenden Vorrichtung zu.
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Das
Licht aus dem lichtemittierenden Element 3, das zu der
lichtreflektierenden Schicht 25 direkt oder nach der Reflexion
von der ersten Innenumfangsschicht 2a übertragen worden ist und nach
unten auf die lichtreflektierende Schicht 25 reflektiert worden
ist und in die Oberfläche
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 in
einem stumpfen Winkel beinahe parallel zu deren Oberfläche eintritt,
soll in die Seitenfläche
der Vertiefung und des Vorsprungs in einem spitzen Winkel nahe einem
rechten Winkel eintreten, und dann wird das Licht in die Wellenlängenumwandlungsschicht 8 ohne
Reflexion von ihr fortgepflanzt. Als Ergebnis hiervon nimmt das
einfallende Licht, das aus dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 in
die zweite Wellenlängenumwandlungsschicht 8 eintritt,
zu. Mit anderen Worten, die Übertragung durch
die Schnittstelle zwischen dem lichtdurchlässigen Bauteil 6 und
der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 erhöht sich
und das Licht, das einer Wellenlängenumwandlung
durch das Phosphormaterial in der Wellenlängenumwandlungsschicht 8 zu
unterwerfen ist, nimmt zu. Dementsprechend steigen die Strahlungslichtintensität, die Helligkeit
und die Lichtleistung der lichtemittierenden Vorrichtung. Inzwischen
ist es möglich,
diesen Aufbau auf die lichtemittierenden Vorrichtungen gemäß der zwölften und dreizehnten
Ausführungsformen
der Erfindung anzuwenden, die in den 22A, 22B und 23 gezeigt
sind.
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Als
nächstes
können
die erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtungen zum Aufbau einer Beleuchtungsvorrichtung verwendet
werden. Beispielsweise wird die Beleuchtungsvorrichtung konstruiert,
indem ein einzelnes Stück
der lichtemittierenden Vorrichtung in einer vorgegebenen Ordnung aufgestellt
wird oder indem mehrere der lichtemittierenden Vorrichtungen in
einer gitterförmigen,
gestaffelten oder radialen Anordnung aufgestellt werden oder indem
mehrere konzentrisch angeordnete kreisförmige oder polygonale lichtemittierende
Vorrichtungseinheiten, von denen jede aus mehreren der lichtemittierenden
Vorrichtungen besteht, in einer vorgegebenen Anordnung aufgestellt
werden. In der so konstruierten Beleuchtungsvorrichtung wird eine Lichtemission
durch Ausnutzung der Rekombination von Elektronen in dem aus einem
Halbleiter bestehenden lichtemittierenden Element 3 bewirkt.
Somit ist die Beleuchtungsvorrichtung hinsichtlich Energieersparnis
und langer Betriebszeit gegenüber
einer konventionellen Beleuchtungsvorrichtung zum Bewirken einer
Lichtemission durch elektrische Entladung von Vorteil. Dementsprechend
kann die Beleuchtungsvorrichtung als kompakte Konstruktion mit geringer
Wärmeerzeugung
entworfen werden. Da die Vorrichtung mit geringer Energie wirksam
angesteuert werden kann, ist die Wärmemenge aus dem lichtemittierenden
Element 3 klein und eine Schwankung in der Mittelwellenlänge des
aus dem lichtemittierenden Element 3 emittierten Lichts
kann unterdrückt werden;
weshalb die Beleuchtungsvorrichtung imstande ist, Licht mit stabiler
Strahlungslichtintensität und
stabilem Strahlungslichtwinkel (Leuchtkraftverteilung) während einer
längeren
Zeitdauer abzustrahlen. Des Weiteren kann verhindert werden, dass
eine Ungleichmäßigkeit
in der Farbe und eine unausgeglichene Beleuchtungsvorteilung auf
einer zu bestrahlenden Oberfläche
auftreten.
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Des
Weiteren ist es durch Einrichten der lichtemittierenden Vorrichtungen
der Erfindung in einer vorgegebenen Anordnung als Lichtquellen,
gefolgt von einem Anordnen einer solchen Komponente rund um die
lichtemittierenden Vorrichtungen, die in einer gegebenen Konfiguration
optisch entworfen ist, beispielsweise einer Reflexionsvorrichtung,
einer optischen Linse oder einer Lichtdiffusionsplatte, möglich, eine
Beleuchtungsvorrichtung zu realisieren, die Licht mit einer gegebenen
Leuchtkraftverteilung emittieren kann.
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Beispielsweise
besteht eine Beleuchtungsvorrichtung, wie in einer Draufsicht in 26 und einer Querschnittsansicht in 27 gezeigt ist, aus mehreren lichtemittierenden
Vorrichtungen 101, die in mehreren Reihen auf einer Lichtemittierungsvorrichtungs-Ansteuerleiterplatte 102 angeordnet
sind; sowie einer in einer gegebenen Konfiguration optisch entworfenen
Reflexionsvorrichtung 103, die rund um die lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 angeordnet ist. In dieser Konstruktion
sind benachbarte Aufstellungen mehrerer der lichtemittierenden Vorrichtungen 101 vorzugsweise
so angeordnet, dass sie einen möglichst
ausreichenden Raum zwischen den benachbarten lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 sichern, das heißt, die lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 sind bevorzugt gestaffelt. Wenn die lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 in einer Gitteranordnung angeordnet sind,
d. h. die als Lichtquellen dienenden lichtemittierenden Vorrichtungen 101 sind geradlinig
angeordnet, wird ein Blenden intensiviert. Eine Beleuchtungsvorrichtung
mit einer derartigen Gitteranordnung der lichtemittierenden Vorrichtungen 101 neigt
dazu, dem menschlichen Auge Unbehagen oder Probleme zu verursachen.
Angesichts des Vorstehenden ist es durch Anordnen der lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 in der gestaffelten Anordnung möglich, ein
Blenden zu unterdrücken und
dadurch das Unbehagen oder die Probleme für das menschliche Auge zu verringern.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass, da der Raum zwischen den
benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 101 möglichst
lang gemacht werden kann, eine Wärmeinterferenz
zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 101 wirksam
unterdrückt werden
kann. Daher kann ein Wärmeeinschluss
in der Lichtemittierungsvorrichtungs-Ansteuerleiterplatte 102,
die die lichtemittierenden Vorrichtungen 101 trägt, vermieden
werden; weshalb Wärme
aus den lichtemittierenden Vorrichtungen mit hoher Effizienz nach
außen
zerstreut werden kann. Als Ergebnis hiervon kann eine Beleuchtungsvorrichtung
mit langer Betriebsdauer zur Verfügung gestellt werden, die sich
auf das menschliche Auge wenig negativ auswirkt und stabile optische
Eigenschaften während
einer längeren
Zeitdauer bietet.
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Als
Draufsicht, die in 28 gezeigt ist, und als Querschnittsansicht,
die in 29 gezeigt ist, wird eine Beleuchtungsvorrichtung
eines anderen Typs dadurch hergestellt, dass auf der Lichtemittierungsvorrichtungs-Ansteuerleiterplatte 102 mehrere kreisförmige oder
polygonale lichtemittierende Vorrichtungseinheiten, von denen jede
aus mehreren der lichtemittierenden Vorrichtungen 101 besteht, konzentrisch
angeordnet werden. In dieser Konstruktion sind die lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 in einer einzelnen kreisförmigen oder
polygonalen lichtemittierenden Vorrichtungseinheit bevorzugt so
angeordnet, dass ihre Anzahl von der Mitte bis zur Außenkante
der Beleuchtungsvorrichtung allmählich zunimmt.
Dadurch können
von den lichtemittierenden Vorrichtungen 101 so viele wie
möglich
angeordnet werden, während
zwischen den benachbarten lichtemittierenden Vorrichtungen 101 ein
ausreichender Raum gesichert und dadurch das Beleuchtungsniveau
der Beleuchtungsvorrichtung verstärkt wird. Des Weiteren kann
durch Verringern der Dichte der lichtemittierenden Vorrichtungen 101 im
Mittelbereich der Beleuchtungsvorrichtung ein Wärmeeinschluss im Mittelbereich
der Lichtemittierungsvorrichtungs-Ansteuerleiterplatte 102 vermieden
werden. Daher kann in der Lichtemittierungsvorrichtungs-Ansteuerleiterplatte 102 eine
gleichmäßige Wärmeverteilung
beobachtet werden. Somit kann Wärme
zu einer externen elektrischen Leiterplatte oder einer Wärmesenke
in der Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Effizienz übertragen
werden, weshalb ein Temperaturanstieg in den lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 unterdrückt werden kann. Als Ergebnis
hiervon ist es möglich,
eine Beleuchtungsvorrichtung mit langer Betriebsdauer zur Verfügung zu
stellen, in der die lichtemittierenden Vorrichtungen 101 während einer längeren Zeitdauer
stabil betrieben werden können.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung, wie sie vorliegend gezeigt ist, findet
in einem breiteren Umfang Anwendung, dazu gehören: Mehrzweck-Beleuchtungskörper 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, in Leitungsmasten oder dergleichen
eingebettete Sicherheitsbeleuchtungskörper, Notfall-Beleuchtungskörper; elektrische
Taschenlampen; elektrische Anzeigetafeln, Dimmer, automatische Blinkschalter,
Rücklichter
für Displays
oder andere Zwecke, Filmvorführgeräte, Dekorationsartikel, beleuchtete
Schalter, Lichtsensoren, Lampen für den medizinischen Gebrauch
und in Kraftfahrzeugen eingebaute Lampen.
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Die
Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsformen beschränkt und
es können
beliebige Modifikationen und Änderungen
daran vorgenommen werden, die nicht den Umfang und Geist der Erfindung überschreiten.
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Beispielsweise
können
zur Erhöhung
der Strahlungsintensität
mehrere lichtemittierende Elemente 3 auf dem Basiskörper 1 angeordnet
werden. Der Winkel der ersten Innenumfangsfläche 2a und jener der
zweiten Innenumfangsfläche 4a sowie
der Abstand zwischen der oberen Kante der zweiten Innenumfangsfläche 4a und
der oberen Oberfläche des
lichtdurchlässigen
Bauteils 6 können
auf jede gewünschte Weise
variiert werden, um eine Komplementärfarbenregion vorzusehen, und
die lichtemittierende Vorrichtung kann eine gute Farbwiedergabe
sichern. Zusätzlich
können
das erste reflektierende Bauteil 2, das als der erste reflektierende
Bereich dient, und das zweite reflektierende Bauteil 4,
das als der zweite reflektierende Bereich dient, in dem Basiskörper 1 integriert
sein. Des Weiteren können
verschiedene Formen verwendet werden, obwohl die Wellenlängenumwandlungsschichten 4b, 5 und 8 als Beispiel
für den
Wellenlängenumwandlungsbereich veranschaulicht
sind.
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Es
ist auch zu beachten, dass die die Erfindung verkörpernde
Beleuchtungsvorrichtung hergestellt werden kann, indem entweder
mehrere der lichtemittierenden Vorrichtungen 101 in einer
vorgegebenen Anordnung aufgestellt werden oder ein einzelnes Stück der lichtemittierenden
Vorrichtungen 101 in einer vorgegebenen Anordnung aufgestellt
wird.
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BEISPIELE
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Beispiel 1
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Nachstehend
sind Beispiele für
eine lichtemittierende Vorrichtung angegeben. Es wurde ein Basiskörper 1 aus
Aluminiumoxidkeramik hergestellt. Der Basiskörper 1 wurde mit einem
vorstehenden Platzierungsbereich 1a, wie in 3 gezeigt,
einteilig hergestellt und die obere Oberfläche des Platzierungsbereichs 1a war
parallel zur oberen Oberfläche des
Basiskörpers 1 mit
Ausnahme der Stelle des Platzierungsbereichs 1a.
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Der
Basiskörper 1 war
ein rechteckiges Parallelepiped mit einer Größe von 17 mm (Breite) × 17 mm
(Tiefe) × 0,5
mm (Dicke) und besaß einen
rechteckigen parallelepipedischen Platzierungsbereich 1a mit einer
Größe von 0,35
mm (Breite) × 0,35
mm (Tiefe) × 0,15
mm (Dicke), der im Mittelteil seiner oberen Oberfläche ausgebildet
war.
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An
der Stelle des Platzierungsbereichs 1a, auf dem ein lichtemittierendes
Element 3 anzubringen war, wurde ein Verdrahtungsleiter
ausgebildet, der das lichtemittierende Element 3 mit einer
externen elektrischen Leiterplatte über eine in dem Basiskörper 1 ausgebildete
interne Verdrahtung elektrisch verbinden sollte. Der Verdrahtungsleiter
war ein kreisförmiges
Feld mit einem Durchmesser von 0,1 mm, aus einer metallisierten
Schicht aus Mo-Mn-Pulver ausgebildet und seine Oberfläche war
mit einer Ni-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 3 μm und einer
Au-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 2 μm in dieser Reihenfolge beschichtet.
Die interne Verdrahtung in dem Basiskörper 1 wurde durch
ein Durchloch zur elektrischen Verbindung untereinander ausgebildet.
Das Durchloch wurde wie der Verdrahtungsleiter ebenfalls aus einem
metallisierten Leiter aus Mo-Mn-Pulver
ausgebildet.
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Das
erste reflektierende Bauteil 2 wurde so entworfen, dass
der Durchmesser des obersten Endes der ersten Innenumfangsfläche 2a 2,7
mm, die Höhe
1,5 mm und die Höhe
der unteren Kante der ersten Innenumfangsfläche 2a (die Höhe von der
an die obere Oberfläche
des Basiskörpers 1 zu
bindenden unteren Oberfläche
bis zur unteren Seite der schrägen
Fläche
der ersten Innenumfangsfläche 2a) 0,1
mm betrug. Das Profil der ersten Innenumfangsfläche 2a im Querschnitt
senkrecht zu der oberen Hauptfläche
des Basiskörpers 1 war
eine gekrümmte Fläche, die
die folgende Formel erfüllte: Z1 = (cr1
2)/[1 + {1 – (1 + k)c2r1
2}1/2] worin
Z1 für
die Höhe
von der unteren Kante der ersten Innenumfangsfläche 2a stand, r1 für
den Radius der inneren Dimension stand, die Konstante k –1,053 betrug
und die Krümmung
c 1,818 betrug. Die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der
ersten Innenumfangsfläche 2a betrug
0,1 μm.
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Das
zweite reflektierende Bauteil 4 war so entworfen, dass
der Durchmesser des obersten Endes der zweiten Innenumfangsfläche 4a 16,1
mm, die Höhe
3,5 mm und die Höhe
der unteren Kante der zweiten Innenumfangsfläche 4a (die Höhe von der
an die obere Oberfläche
des Basiskörpers 1 zu
bindenden unteren Oberfläche
bis zur unteren Seite der schrägen
Fläche
der zweiten Innenumfangsfläche 4a)
0,18 mm betrug. Das Profil der zweiten Innenumfangsfläche 4a im
Querschnitt senkrecht zu der oberen Hauptfläche des Basiskörpers 1 war
eine gekrümmte
Fläche,
die die folgende Formel erfüllte: Z2 = (cr2
2)/[1 + {1 – (1 + k)c2r2
2}1/2] worin
Z2 für
die Höhe
von der unteren Kante der zweiten Innenumfangsfläche 4a stand, r2 für
den Radius der inneren Dimension stand, die Konstante k –2,3 betrug
und die Krümmung
c 0,143 betrug. Die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der
zweiten Innenumfangsfläche 4a betrug
0,1 μm.
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Eine
Au-Sn-Perle wurde auf dem auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 1 ausgebildeten Verdrahtungsleiter
vorgesehen, und über
die Au-Sn-Perle wurde das lichtemittierende Element 3 mit
dem Verdrahtungsleiter verbunden, und das erste reflektierende Bauteil 2,
das den Platzierungsbereich 1a umgeben sollte, und das
zweite reflektierende Bauteil 4, das das erste reflektierende
Bauteil 2 umgeben sollte, wurden mit einem Harzklebemittel
mit dem Außenumfang
des Basiskörpers 1 verbunden.
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Unter
Verwendung einer Ausgabevorrichtung wurde ein lichtdurchlässiges Silikonharz
für ein lichtdurchlässiges Bauteil 6 in
das erste reflektierende Bauteil 2 und in das zweite reflektierende
Bauteil 4 eingespritzt und das lichtdurchlässige Silikonharz wurde
in einem Ofen wärmegehärtet, um
das lichtdurchlässige
Bauteil 6 auszubilden.
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Ferner
war in dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 eine tafelförmige
erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 mit
einem Durchmesser von 5 mm und einer Dicke von 0,9 mm angeordnet,
die drei Phosphormaterialien für
eine rote Emission, eine grüne Emission
und eine blaue Emission, von denen jedes durch das Licht aus dem
lichtemittierenden Element 3 angeregt wurde, in einer Höhe von 2,5
mm aus dem lichtemittierenden Element 3 in einer solchen
Weise enthielt, dass die Schicht 5 das erste reflektierende Bauteil 2 bedeckte.
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Als
nächstes
wurde ein lichtdurchlässiges Bauteil 6 mit
einer Ausgabevorrichtung auf die erste Wellenlängenumwandlungsschicht 5 aufgebracht und
in einem Ofen wärmegehärtet.
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Als
Vergleichs-Lichtemittierungsvorrichtung wurde die lichtemittierende
Vorrichtung mit dem Aufbau der 30 wie
vorstehend aufgeführt
hergestellt.
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In 30 umfasste die lichtemittierende Vorrichtung
im Wesentlichen ein lichtemittierendes Element 13; einen
Basiskörper 11;
ein rahmenreflektierendes Bauteil 12; eine Wellenlängenumwandlungsschicht 15;
und ein lichtdurchlässiges
Bauteil 16. Der Basiskörper 11 wurde
aus einem isolierenden Material hergestellt und besaß einen
Platzierungsbereich 11a, um darauf das lichtemittierende
Element 13 zu platzieren, welcher Platzierungsbereich in
einem Mittelteil seiner oberen Oberfläche angeordnet war, sowie (nicht
gezeigte) Verdrahtungsleiter, die auf ihm aus Hauptanschlüssen ausgebildet
waren, um das Innere und das Äußere der
lichtemittierenden Vorrichtung durch den Platzierungsbereich 11a und
eine Stelle darum herum elektrisch zu verbinden. Das rahmenreflektierende
Bauteil 12 wurde an die obere Oberfläche des Basiskörpers 11 auf
eine solche Art und Weise gebunden und befestigt, dass seine Innenumfangsfläche 12a schräg war, so
dass sie sich nach außen
in Richtung der oberen Seite des Rahmens erweiterte, und die Innenumfangsfläche 12a diente
als reflektierende Oberfläche
zum Reflektieren des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 13. Die
Wellenlängenumwandlungsschicht 15 wurde
aus einem lichtdurchlässigen
Bauteil mit einem (nicht gezeigten) Phosphormaterial hergestellt,
das in ihm für die
Wellenlängenumwandlung
des Lichts aus dem lichtemittierenden Element 13 enthalten
war. Das lichtdurchlässige
Bauteil 16 wurde in das reflektierende Bauteil 12 zum
Schützen
des lichtemittierenden Elements 13 eingespritzt.
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Der
Basiskörper 11 wurde
aus gesintertem Aluminiumoxid (Aluminiumoxidkeramik) ausgebildet. Eine
W-Metallpaste wurde auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 11 bei
hoher Temperatur gebrannt, um auf ihr den Verdrahtungsleiter auszubilden.
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Das
reflektierende Bauteil 12 wurde aus A1 gemäß einer
Schneidarbeitstechnik ausgebildet. Die Innenumfangsfläche 12a des
reflektierenden Bauteils 12 wurde mit A1 beschichtet, das
auf ihr durch Dampfabscheidung abgeschieden worden war. Das reflektierende
Bauteil 12 wurde mit der oberen Oberfläche des Basiskörpers 11 mit
Lot auf eine solche Weise verbunden, dass seine Innenumfangsfläche 12a den
Platzierungsbereich 11a umgab.
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Das
lichtemittierende Element 13 wurde hergestellt, indem eine
lichtemittierende Schicht aus Ga-Al-N auf einem Saphirsubstrat durch ein
Flüssigphasenwachstum
ausgebildet wurde. Die Struktur des lichtemittierenden Elements 13 wies
einen MIS-Übergang
(Metall-Isolator-Halbleiter-Aufbau) auf.
Das lichtemittierende Element 13 war über Lötperlen gemäß der Flip-Chip-Verbindung
elektrisch mit den Verdrahtungsleitern zu der Elektrode des lichtemittierenden
Elements 13 verbunden, die auf der Unterseite der Vorrichtung
angeordnet waren.
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Die
Wellenlängenumwandlungsschicht 15 wurde
ausgebildet, indem ein lichtdurchlässiges Material aus Epoxidharz,
das ein Phosphormaterial enthält,
auf die obere Oberfläche
des lichtdurchlässigen Bauteils 16 aufgebracht
wurde, worauf ein Wärmehärten des
Epoxidharzes folgte. Das lichtdurchlässige Bauteil 16 wurde
ausgebildet, indem ein Epoxidharz in das reflektierende Bauteil 12 eingespritzt
wurde, um das lichtemittierende Element 13 abzudecken,
gefolgt von einem Wärmehärten des
Epoxidharzes.
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Das
in der Vorrichtung verwendete Phosphormaterial war ein Ceaktiviertes
Yttrium-Aluminium-Granat-Phosphor.
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Mit
einem daran angelegten Strom von 20 mA wurden diese lichtemittierenden
Vorrichtungen eingeschaltet und der von ihnen ausgehende gesamte
Lichtfluss wurde gemessen. Als Ergebnis hiervon wies die lichtemittierende
Vorrichtung mit dem Aufbau nach 30 eine
Lichtleistung von 8,5 lm/W auf, während die lichtemittierende
Vorrichtung mit derselben Außendimension,
aber mit dem Aufbau nach 3 eine Lichtleistung von 27
lm/W aufwies. Es versteht sich, dass der Lichtfluss aus der erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtung etwa 3,2-mal so groß wie
jener der konventionellen Vorrichtung ist. Dies bestätigt die Überlegenheit
der erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtung.
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Beispiel 2
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Nachstehend
sind Beispiele für
die lichtemittierende Vorrichtung der Erfindung angegeben. Es wurde
ein Basiskörper 1 aus
Aluminiumoxidkeramik hergestellt. Der Basiskörper 1 wurde mit einem
vorstehenden Platzierungsbereich 1a, wie in 16 gezeigt,
einteilig hergestellt und die obere Oberfläche des Platzierungsbereichs 1a war
parallel zur oberen Oberfläche
des Basiskörpers 1 mit
Ausnahme der Stelle des Platzierungsbereichs 1a.
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Der
Basiskörper 1 war
ein rechteckiges Parallelepiped mit einer Größe von 17 mm (Breite) × 17 mm
(Tiefe) × 0,5
mm (Dicke) und besaß einen
rechteckigen parallelepipedischen Platzierungsbereich 1a mit
einer Größe von 0,35
mm (Breite) × 0,35
mm (Tiefe) × 0,15
mm (Dicke), der im Mittelteil seiner oberen Oberfläche ausgebildet
war.
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An
der Stelle des Platzierungsbereichs 1a, auf dem ein lichtemittierendes
Element 3 anzubringen war, wurde ein Verdrahtungsleiter
ausgebildet, der das lichtemittierende Element 3 mit einer
externen elektrischen Leiterplatte über eine in dem Basiskörper 1 ausgebildete
interne Verdrahtung elektrisch verbinden sollte. Der Verdrahtungsleiter
war ein kreisförmiges
Feld mit einem Durchmesser von 0,1 mm, aus einer metallisierten
Schicht aus Mo-Mn-Pulver ausgebildet und seine Oberfläche war
mit einer Ni-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 3 μm und einer
Au-Plattierungsschicht mit einer Dicke von 2 μm in dieser Reihenfolge beschichtet.
Die interne Verdrahtung in dem Basiskörper 1 wurde durch
ein Durchloch zur elektrischen Verbindung untereinander ausgebildet.
Das Durchloch wurde wie der Verdrahtungsleiter ebenfalls aus einem
metallisierten Leiter aus Mo-Mn-Pulver
ausgebildet.
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Das
erste reflektierende Bauteil 2 wurde so entworfen, dass
der Durchmesser des obersten Endes der ersten Innenumfangsfläche 2a 2,7
mm, die Höhe
1,5 mm und die Höhe
der unteren Kante der ersten Innenumfangsfläche 2a (die Höhe von der
an die obere Oberfläche
des Basiskörpers 1 zu
bindenden unteren Oberfläche
bis zur unteren Seite der schrägen
Fläche
der ersten Innenumfangsfläche 2a) 0,1
mm betrug. Das Profil der ersten Innenumfangsfläche 2a im Querschnitt
senkrecht zu der oberen Hauptfläche
des Basiskörpers 1 war
eine gekrümmte Fläche, die
die folgende Formel erfüllte: Z1 = (cr1
2)/[1 + {1 – (1 + k)c2r1
2}1/2] worin
Z1 für
die Höhe
von der unteren Kante der ersten Innenumfangsfläche 2a stand, r1 für
den Radius der inneren Dimension stand, die Konstante k –1,053 betrug
und die Krümmung
c 1,818 betrug. Die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der
ersten Innenumfangsfläche 2a betrug
0,1 μm.
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Das
zweite reflektierende Bauteil 4 war so entworfen, dass
der Durchmesser des obersten Endes der zweiten Innenumfangsfläche 4a 16,1
mm, die Höhe
3,5 mm und die Höhe
der unteren Kante der zweiten Innenumfangsfläche 4a (die Höhe von der
an die obere Oberfläche
des Basiskörpers 1 zu
bindenden unteren Oberfläche
bis zur unteren Seite der schrägen
Fläche
der zweiten Innenumfangsfläche 4a)
0,18 mm betrug. Das Profil der zweiten Innenumfangsfläche 4a im
Querschnitt senkrecht zu der oberen Hauptfläche des Basiskörpers 1 war
eine gekrümmte
Fläche,
die die folgende Formel erfüllte: Z2 = (cr2
2)/[1 + {1 – (1 + k)c2r2
2}1/2] worin
Z2 für
die Höhe
von der unteren Kante der zweiten Innenumfangsfläche 4a stand, r2 für
den Radius der inneren Dimension stand, die Konstante k –2,3 betrug
und die Krümmung
c 0,143 betrug. Die arithmetische Durchschnittsrauigkeit Ra der
zweiten Innenumfangsfläche 4a betrug
0,1 μm.
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Als
nächstes
wurde ein Phosphormaterial enthaltendes Silikonharz auf die Innenumfangsfläche 4a des
zweiten reflektierenden Bauteils 4 gesprüht und zur
Ausbildung einer Wellenlängenumwandlungsschicht 8 wärmegehärtet.
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Eine
Au-Sn-Perle wurde auf dem auf der oberen Oberfläche des Basiskörpers 1 ausgebildeten Verdrahtungsleiter
vorgesehen und über
die Au-Sn-Perle wurde das lichtemittierende Element 3 mit
dem Verdrahtungsleiter verbunden, und das erste reflektierende Bauteil 2,
das den Platzierungsbereich 1a umgeben sollte, und das
zweite reflektierende Bauteil 4, das das erste reflektierende
Bauteil 2 umgeben sollte, wurden mit einem Harzklebemittel
mit dem Außenumfang
des Basiskörpers 1 verbunden.
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Unter
Verwendung einer Ausgabevorrichtung wurde ein lichtdurchlässiges Silikonharz
für ein lichtdurchlässiges Bauteil 6 in
das erste reflektierende Bauteil 2 und in das zweite reflektierende
Bauteil 4 fast bis zum oberen Ende des zweiten reflektierenden
Bauteils 4 eingespritzt und das lichtdurchlässige Silikonharz
wurde in einem Ofen wärmegehärtet, um ein
lichtdurchlässiges
Bauteil 6 auszubilden.
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Als
nächstes
wurde eine Aluminiumscheibe durch Abstanzen gebildet und ihre Oberfläche wurde mit
einem Silikonharz beschichtet, das Bariumsulfat als lichtstreuendes
Material enthielt, indem das Harz auf sie gesprüht wurde, um dadurch eine lichtreflektierende
Schicht 25 mit einer lichtstreuenden Oberfläche mit
hohem Brechungsvermögen
auszubilden. Auf diese Weise wurde die lichtreflektierende Schicht 25 auf
dem lichtdurchlässigen
Bauteil 6 angeordnet, das fast bis zum oberen Ende des
zweiten reflektierenden Bauteils 4 eingespritzt und wärmegehärtet worden
war, und weiterhin wurde darüber
ein ungehärtetes
Silikonharz für
das lichtdurchlässige
Bauteil 6 eingespritzt und wärmegehärtet, um dadurch die lichtreflektierende
Schicht 25 in dem Bauteil zu fixieren. Auf diese Weise
wurde eine lichtemittierende Vorrichtung konstruiert.
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Als
Vergleichs-Lichtemittierungsvorrichtung wurde die lichtemittierende
Vorrichtung mit dem Aufbau der 30 hergestellt.
-
Mit
einem daran angelegten Strom von 20 mA wurden diese lichtemittierenden
Vorrichtungen eingeschaltet und der von ihnen ausgehende gesamte
Lichtfluss wurde gemessen. Als Ergebnis hiervon wies die lichtemittierende
Vorrichtung mit dem Aufbau der 30 eine
Lichtleistung von 8,5 lm/W auf, während die lichtemittierende
Vorrichtung mit dem Aufbau der 16 14
lm/W erbrachte. Es versteht sich, dass der gesamte Lichtfluss aus
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
etwa 1,6-mal so groß wie
jener der konventionellen Vorrichtung ist. Dies bestätigt die Überlegenheit
der erfindungsgemäßen lichtemittierenden
Vorrichtung.