JP2018195778A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発光素子から射出された光を効率的に取り出すことのできる発光装置を提供することである。また、発光装置から取り出された光に色むらを生じさせないことである。【解決手段】 基板１と、基板１上に実装される複数の発光素子２と、複数の発光素子２を一体に封止する蛍光体を含有する樹脂体３を備え、樹脂体３には各発光素子２の周囲を円形に取り囲むＶ字溝４が形成され、Ｖ字溝４に囲まれた内側エリアに発光素子２ごとに封止する樹脂封止体５が形成される。各樹脂封止体５は発光素子２を中心とした上面５ａと、テーパ面である周側面５ｂとを有する。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、複数の発光素子を有する発光装置に関する。

発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）素子を有する発光装置は、例えば、スマートフォンなどの携帯端末や撮影用のフラッシュ発光装置として利用されている。また、カラー表示装置のバックライト用の発光装置として、様々な表示装置に使用されている。さらに、ＬＥＤ素子を有する発光装置は、屋内照明器具や屋外照明器具にも実装されている。また、近年では、ＬＥＤ素子を有する発光装置は、高輝度が求められる車載用のランプやプロジェクタなどの照明器具にも使用されている。

高輝度が求められる発光装置では基板に複数のＬＥＤ素子を搭載することで、必要な光束を得ることが行われる（例えば、特許文献１参照）。この発光装置は、基板の上面に複数のＬＥＤ素子を配置し、複数のＬＥＤ素子を樹脂体からなる平面透光部で一体に封止し、平面透光部の上にレンズ高の高い中央部レンズとレンズ高の低い周辺部レンズを形成したものである。

特開２０１６−１４６４５２号公報

特許文献１の発光装置では、複数のＬＥＤ素子を上面がフラットの平面透光部で封止している。そのため、各ＬＥＤ素子から出射された光は、平面透光部で波長変換されて上面から取り出される際に、平面透光部とレンズとの屈折率の違いなどから平面透光部の上面で一部が反射される。その結果、平面透光部からの光の取り出し効率が低下することになる。また、ＬＥＤ素子から出射された光は、平面透光部の上面から取り出されるまでの距離が様々である。その結果、平面透光部から白色光を取り出すために、平面透光部の中に黄色を帯びた蛍光体が混合されているような場合、平面透光部の上面から取り出されるまでの距離が長い光は黄色味を帯びて見えるおそれがあり、色ムラを生じさせる。

本発明に係る発光装置は、発光素子から射出された光を効率的に取り出すことが目的の一つである。また、本発明の他の目的は、発光装置から取り出された光に色むらを生じさせないことである。

本発明に係る発光装置は、基板と、基板上に実装される複数の発光素子と、複数の発光素子を封止する蛍光体を含有する樹脂封止体と、を備える発光装置において、前記樹脂封止体が発光素子ごとに複数設けられ、各樹脂封止体は発光素子を中心とした上面と、上面の周縁に設けられたテーパ面とを有している。

また、本発明の一実施形態に係る発光装置では、複数の発光素子を一体に封止する蛍光体を含有する樹脂体を備え、樹脂体には各発光素子の周囲を円形に取り囲む凹溝が形成され、凹溝に囲まれた内側エリアに前記各樹脂封止体を有している。また、前記凹溝は断面略Ｖ字形をしており、前記各樹脂封止体が円錐台形状あるいはドーム形状に形成されていてもよい。

また、本発明の他の実施形態に係る発光装置では、複数の樹脂封止体と、各樹脂封止体同士の間に充填される白色顔料を含有する樹脂体とを有していてもよい。

本発明に係る発光装置によれば、複数の発光素子が発光素子ごとに樹脂封止体によって封止され、各樹脂封止体は発光素子を中心とした上面と、上面の周縁に設けられたテーパ面とを有しているので、発光素子から出射された光が樹脂封止体の上面及びテーパ面から容易に取り出される。そのため、樹脂封止体から光の取り出し効率を上げることができる。

また、本発明に係る発光装置によれば、樹脂封止体の周りが凹溝で取り囲まれているので、発光素子から出射された光は、ほぼ等距離にある樹脂封止体の上面及びテーパ面から取り出される。すなわち、発光素子から出射された光の多くは、樹脂封止体の中をほぼ同じ距離だけ進んでから外部に取り出される。その結果、樹脂封止体から取り出された光には色むらなどが生じない。

さらに、本発明に係る発光装置によれば、複数の樹脂封止体と、各樹脂封止体同士の間に充填される白色顔料を含有する樹脂体とを有しているので、発光素子から出射した光の一部は白色顔料を含有する樹脂体によって反射される。その結果、発光素子から出射される効率よく取り出すことができる。

本発明の第１実施形態に係る発光装置の平面図である。 図１ＡのI−I断面図である。 Ｖ字溝の一変形例を示す断面図である。 Ｖ字溝の他の変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る発光装置の平面図である。 図２ＡのII−II断面図である。 本発明の第３実施形態に係る発光装置の平面図である。 図３ＡのIII−III断面図である。 本発明の第４実施形態に係る発光装置の平面図である。 図４ＡのIV−IV断面図である。 本発明の第５実施形態に係る発光装置の平面図である。 図５ＡのV−V断面図である。

以下、本発明に係る発光装置の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、図面は、本発明の発光装置を模式的に表したものである。これらの実物の寸法および寸法比は、図面上の寸法および寸法比と必ずしも一致していない。また、重複説明は適宜省略させることがあり、同一部材には同一符号を付与することがある。さらに、本発明の技術的範囲は以下で説明する各実施の形態には限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。

（第１実施形態）
図１Ａ及び図１Ｂには、本発明の第１実施形態に係る発光装置１０が示されている。この発光装置１０は、四角形状の基板１と、基板１の上面に実装される複数の発光素子２と、複数の発光素子２を一体に封止する樹脂体３と、を備えている。

前記基板１は、ガラスエポキシ樹脂からなる絶縁性基板であり、その上面に回路パターン（図示せず）が形成されている。基板１の上面１ａには複数の発光素子２が実装されている。図１には便宜上４つの発光素子２が図示されている。発光素子２としては、チップタイプのＬＥＤ素子を使用しても良い。発光素子２は、上面２ａ側に発光面を有し、下面２ｂが基板１に接着されている。発光素子２は、下面２ｂに第１素子電極と第２素子電極を有していても良い。また、発光素子２は、２本の金属リードで基板１の電極に電気的に接続されても良い。

基板１上には前記複数の発光素子２を一体に封止する樹脂体３が設けられる。この樹脂体３はエポキシ樹脂やシリコン樹脂などによって形成することができる。また、樹脂体３には蛍光体が含有されていても良い。この蛍光体は、例えば白色光を取り出す場合には、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）を利用することができる。また、ＹＡＧ以外にも様々な種類の蛍光体を利用することが可能である。樹脂体３は、４つの発光素子２を取り囲むように、平面視で円形状に形成される。樹脂体３の上面３ａ高さは、発光素子２の上面２ａが隠れるのに十分な高さがあれば特に制約されない。

樹脂体３には、各発光素子２を取り囲むように凹溝４が形成されている。凹溝４は、発光素子２の周囲に円形に設けられる。この実施形態において、凹溝４は断面形状が略Ｖ字形をしたＶ字溝４からなる。Ｖ字溝４は対向する一対の斜面４ａ，４ｂを有する。素子側の斜面４ａと外側の斜面４ｂは共に直線状に形成されている。Ｖ字溝４によって囲まれた内側エリアには各発光素子２を封止する樹脂封止体５が形成される。この樹脂封止体５は、発光素子２を中心とした上面５ａと、発光素子２の周囲を取り囲む周側面５ｂとを有し、この周側面５ｂが前記Ｖ字溝４の素子側の斜面４ａと共通である。このように、樹脂封止体５は、円形の上面５ａとＶ字溝４の素子側の斜面４ａとによって円錐台形状に形成されている。そして、樹脂封止体５は、Ｖ字溝４の素子側の斜面４ａと共通の周側面５ｂが上面５ａの周縁にテーパ面を形成している。この実施形態では上面５ａの周縁だけでなく、周側面５ｂの全体にテーパ面を形成している。樹脂封止体５の上面５ａの高さは、樹脂体３の上面３ａの高さと同一であってもよい。また、樹脂封止体５の上面５ａは平らで且つ平滑である。なお、Ｖ字溝４を形成する一対の斜面４ａ，４ｂは直線状に限らない。例えば、図１Ｃに示されるように、Ｖ字溝４’の素子側の斜面４ａ’を円弧状に形成し、外側の斜面４ｂ’を直線状に形成することもできる。この時、発光素子２の上方にはドーム形状の樹脂封止体５’’が形成される。また、図１Ｄに示されるように、Ｖ字溝４’’の底部に平らな底面４ｄを設けることもできる。この時、発光素子２の上方には円錐台形状の樹脂封止体５が形成される。

Ｖ字溝４の深さ及び形状は特に制約はない。この実施形態では、Ｖ字溝４の深さは、最も深い底部４ｃが基板１の上面１ａより少し上の位置にある。そのため、Ｖ字溝４の素子側の斜面４ａの範囲内に、発光素子２の上面２ａの周縁と下面２ｂの周縁の間の周側面２ｃの一部がカバーされている。なお、Ｖ字溝４の深さは、発光素子２の周側面２ｃの側方位置まで延びているのが望ましい。また、Ｖ字溝４のＶ字形の角度は、特に限定されない。

この実施形態に係る発光装置１０では、複数の発光素子２が発光素子２ごとにＶ字溝４によって囲われた樹脂封止体５によって封止されている。そして、樹脂封止体５の周側面５ｂが所定角度のテーパ面となっているので、発光素子２から出射された光が樹脂封止体５の周側面５ｂから容易に取り出され、その分樹脂封止体５から光の取り出し効率を上げることができる。

また、この実施形態に係る発光装置１０では、樹脂封止体５の周りがＶ字溝４で取り囲まれているので、発光素子２から出射された光は、ほぼ等距離にある樹脂封止体５の上面５ａ及び周側面５ｂから取り出される。すなわち、発光素子２から出射された光の多くは、樹脂封止体５の中をほぼ同じ距離だけ進んでから外部に取り出される。その結果、樹脂封止体５から取り出された光には色むらなどが生じない。

（第２実施形態）
図２（ａ）、（ｂ）には、本発明の第２実施形態に係る発光装置２０が示されている。この発光装置２０は、発光素子２を封止する樹脂封止体５の上面５ａにレンズ６が配置されている以外は、第１実施形態における発光装置１０と同一の構成からなる。したがって、図面には同一の符号を用いることで、詳細な説明を省略する。

レンズ６は、上面６ａが曲面形状をした半球状の凸状レンズである。レンズ６は、シリコン樹脂などにより透明に形成されている。レンズ６は、発光素子２の直上にレンズ６の頂部６ｂが位置するように樹脂封止体５の上面５ａに配置される。また、レンズ６の一部である外周部分６ｃがＶ字溝４に配置されている。結果的に、樹脂封止体５とその周囲を取り囲むＶ字溝４の上方が半球状のレンズ６によって覆われている。

したがって、この実施形態に係る発光装置２０では、前記第１実施形態に係る発光装置１０と同様の作用効果が得られる他、樹脂封止体５の上面５ａ及び周側面５ｂから取り出された光をレンズで上方向に集光させる効果がある。

（第３実施形態）
図３Ａ及び図３Ｂには、本発明の第３実施形態に係る発光装置３０が示されている。この発光装置３０は、発光素子２を封止する樹脂封止体５の上面５ａに配置されるレンズ６’の形状が異なる以外は、第２実施形態における発光装置２０と同一の構成からなる。したがって、図面には同一の符号を用いることで、詳細な説明を省略する。

レンズ６’は、樹脂封止体５の上面５ａのみに配置され、第２実施形態におけるレンズ６のようにＶ字溝４には配置されていない。レンズ６’は、上面６ａ’が曲面形状をした半球状の凸状レンズである。レンズ６’は、シリコン樹脂などにより透明に形成されている。レンズ６’は、発光素子２の直上にレンズ６’の頂部６ｂ’が位置するように樹脂封止体５の上面５ａに配置される。

したがって、この実施形態に係る発光装置３０では、前記第１実施形態に係る発光装置１０と同様の作用効果が得られる他、樹脂封止体５の上面５ａから取り出された光をさらにレンズ６’で絞って集光させる効果がある。

上記の第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態では、複数の発光素子２を封止する樹脂体３にＶ字溝４を設けた場合について説明したが、本発明における凹溝４は断面略Ｖ字形状以外の断面形状であっても適用されるものである。

（第４実施形態）
図４Ａ及び図４Ｂには、本発明の第４実施形態に係る発光装置４０が示されている。この発光装置４０は、第１実施形態における発光装置１０と同様、四角形状の基板１と、基板１の上面１ａに実装される複数の発光素子２とを備える。複数の発光素子２は、発光素子２ごとに蛍光体を含有する樹脂封止体５’によって封止されている。また、各樹脂封止体５’同士の間には白枠７が配置されている。白枠７は、透明のシリコン樹脂やエポキシ樹脂などの樹脂体の中に白色顔料を混ぜ合わせたものである。白枠７は発光素子２から出射される光を反射する性質を有する。白色顔料としては酸化チタンを利用することができる。なお、第１実施形態における発光装置１０と同一の構成部材には同一の符号を用いることで、詳細な説明を省略する。

前記樹脂封止体５’は、発光素子２の上方を覆う上面５ａ’と、発光素子２の周側面２ｃを覆う周側面５ｂ’と、上面５ａ’の周縁と周側面５ｂ’の上端周縁とをつなぐテーパ面５ｃとを有する。この実施形態において、樹脂封止体５’は、上面５ａ’及び周側面５ｂ’が平面視で円形状に形成されているが、もちろん角形状であってもよい。

前記白枠７は、複数の樹脂封止体５’同士の間に設けられる他、複数の樹脂封止体５’の外周を取り囲むように形成されていてもよい。この実施形態では、第１実施形態における樹脂体３と同様、４つの発光素子２を封止している各樹脂封止体５’の周囲を取り囲むように、平面視で円形状に形成されている。白枠７の上面７ａの高さ位置は、樹脂封止体５’の周側面５ｂ’の上端の高さ位置と同一である。すなわち、樹脂封止体５’のテーパ面５ｃは白枠７から露出している。

したがって、この実施形態に係る発光装置４０では、樹脂封止体５’の周囲が白枠７によって囲まれているので、発光素子２から出射した光の一部は白枠７によって反射される。また、この樹脂封止体５’の上面５ａ’の周縁にはテーパ面５ｃが形成されているので、発光素子２から出射された光を樹脂封止体５’の上面５ａ’とテーパ面５ｃとで取り出すことができ、樹脂封止体５’から光の取り出し効率を上げることができる。

また、この実施形態に係る発光装置４０では、樹脂封止体５’の周りが白枠７で取り囲まれているので、発光素子２から出射された光は、ほぼ等距離にある樹脂封止体５’の上面５ａ’及びテーパ面５ｃから取り出される。すなわち、発光素子２から出射された光の多くは、樹脂封止体５’の中をほぼ同じ距離だけ進んでから外部に取り出される。その結果、樹脂封止体５’から取り出された光には色むらなどが生じない。

（第５実施形態）
図５Ａ及び図５Ｂには、本発明の第５実施形態に係る発光装置５０が示されている。この発光装置５０は、発光素子２を封止する樹脂封止体５’の上面５ａ’に凸状のレンズ６’’が配置されている以外は、第４実施形態における発光装置４０と同一の構成からなる。したがって、図面には同一の符号を用いることで、詳細な説明を省略する。

レンズ６’’は、第３実施形態におけるレンズ６’と同様、上面６ａ’’が曲面形状をした半球状の凸レンズである。レンズ６’’は、シリコン樹脂などにより透明に形成されている。レンズ６’’は、発光素子２の直上にレンズ６’’の頂部６ｂ’’が位置するように、樹脂封止体５’の上面５ａ’に配置される。

したがって、この実施形態に係る発光装置５０では、前記第４実施形態に係る発光装置４０と同様の作用効果が得られる他、樹脂封止体５’の上面５ａ’から取り出された光をさらにレンズ６’’で絞って集光させる効果がある。

１ 基板
１ａ 基板の上面
２ 発光素子
２ａ 発光素子の上面
２ｂ 発光素子の下面
２ｃ 発光素子の周側面
３ 樹脂体
３ａ 樹脂体の上面
４，４’，４’’ 凹溝（Ｖ字溝）
４ａ 素子側の斜面
４ｂ 外側の斜面
４ｃ Ｖ字溝の底部
４ｄ Ｖ字溝の底面
５，５’，５’’ 樹脂封止体
５ａ，５ａ’ 樹脂封止体の上面
５ｂ，５ｂ’ 樹脂封止体の周側面
５ｃ テーパ面
６，６’，６’’ レンズ
６ａ，６ａ’，６ａ’’ レンズの上面
６ｂ，６ｂ’，６ｂ’’ レンズの頂部
６ｃ レンズの外周部分
７ 白枠
７ａ 白枠の上面
１０，２０，３０，４０，５０ 発光装置

Claims (7)

1. 基板と、基板上に実装される複数の発光素子と、複数の発光素子を封止する蛍光体を含有する樹脂封止体と、を備える発光装置において、
   前記樹脂封止体が発光素子ごとに複数設けられ、各樹脂封止体は発光素子を中心とした上面と、上面の周縁に設けられたテーパ面とを有する発光装置。
2. 複数の発光素子を一体に封止する蛍光体を含有する樹脂体を備え、樹脂体には各発光素子の周囲を円形に取り囲む凹溝が形成され、凹溝に囲まれた内側エリアに前記各樹脂封止体を有する発光装置。
3. 前記凹溝は断面略Ｖ字形をしており、前記各樹脂封止体が円錐台形状あるいはドーム形状に形成されている請求項２に記載の発光装置。
4. 前記凹溝の深さは、発光素子の周側面の側方位置まで延びている請求項２又は３に記載の発光装置。
5. 複数の樹脂封止体と、各樹脂封止体同士の間に充填される白色顔料を含有する樹脂体とを有する請求項１に記載の発光装置。
6. 前記複数の樹脂封止体の上面にレンズが配置される請求項１−３、５のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記複数の樹脂封止体の上面と前記凹溝にレンズが配置される請求項２−４のいずれかに記載の発光装置。

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