CN102102817A - 发光装置、光源及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光装置、光源及其制造方法,发光装置具有光源和导光板,该光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,该导光板具有收纳上述光源的收纳孔,上述收纳孔从上述导光板的一面向另一面侧延伸,内面中的从上述光源入射光的范围与上述导光板的厚度方向平行,上述光源按照上述元件安装基板成为上述导光板的另一面侧的方式被收纳在上述收纳孔内,向上述收纳孔的上述导光板的一面侧和上述收纳孔的上述内面侧放射光,且光轴与上述导光板的厚度方向平行,上述收纳孔的上述内面的相对上述光源的上面的中心部的立体角为4.4球面度以上。

Description

发光装置、光源及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种使具有通过倒装法(flip chip)连接而被安装的LED元件的光源的光,向导光板入射的发光装置。
而且,本发明涉及使具有通过倒装法连接而被安装的LED元件的光源的光,向导光板入射的面状发光装置。
并且,涉及利用玻璃密封了发光元件的光源及其制造方法、以及具备该光源的发光装置。
背景技术
公知有一种元件安装基板上的LED元件被玻璃等无机材料密封的光源(例如参照专利文献1)。专利文献1所记载的光源预先在元件安装基板上基于倒装法连接而安装了多个LED元件,通过进行玻璃的热压加工,利用玻璃将各个LED元件统一密封。该光源呈立方体形状,从上面和侧面放射光。其中,光轴成为与元件安装基板垂直的方向。
另外,作为使用了导光板的发光装置,公知有下述的发光装置:在导光板的至少1个侧面部附近的背面部,与侧面部平行地设置有多列圆柱孔状或凹状的入射部(例如参照专利文献2)。在该发光装置中,入射部形成在导光板的厚度方向上,并使用了向侧方放射光的平面放射型光源。具体而言,光源在上部,在内侧面和外侧面具有同心的倾斜面部,来自半导体发光元件的光被内侧面的倾斜面部全反射,在外侧面的倾斜面部超过临界角,向四方以放射状射出。
[专利文献1]国际公开第2004/82036号
[专利文献2]日本特开2005-276491号公报
作为使用了导光板的发光装置,公知有下述的发光装置:在导光板的至少1个侧面部附近的背面部,平行于侧面部设置有多列圆柱孔状或凹状的入射部(例如参照专利文献3)。在该发光装置中,入射部形成在导光板的厚度方向上,并使用了向侧方放射光的平面放射型光源。具体而言,该光源在上部,在内侧面和外侧面具有同心的倾斜面部,来自半导体发光元件的光被内侧面的倾斜面部全反射,在外侧面的倾斜面部超过临界角,向四方以放射状射出。
并且,作为使用了导光板的发光装置,还公知有下述的发光装置:在具有被配置在电路基板上的多个LED光源;和将来自LED光源的光从入射面射入,并作为照明光而引导至出射面的导光板的照明装置中,由上部导光板和下部导光板构成导光板,下部导光板具有用于将来自各个LED光源的出射光引导至导光板内部的凹部,LED光源被配置在凹部的开口面附近(例如参照专利文献4)。
[专利文献3]日本特开2005-276491号公报
[专利文献4]日本特开2007-165064号公报
以往,公知有一种在由陶瓷构成的元件安装基板上搭载GaN类LED元件,在元件安装基板上利用玻璃材料将LED元件密封的光源(参照专利文献5)。该光源通过预先将多个LED元件装载到元件安装基板上,并利用板状的玻璃材料将各个LED元件统一密封后,通过切割机将元件安装基板及玻璃材料切断而制成。如此制造的光源,成为LED元件被长方体状的玻璃密封部密封的状态。
[专利文献5]国际公开第2004/82036号
作为使用了导光板的发光装置,公知有一种在导光板的至少1个侧面部附近的背面部,平行于侧面部设置有多列圆柱孔状或凹状的入射部的发光装置(例如参照专利文献6)。在该发光装置中,入射部形成在导光板的厚度方向上,并使用了向侧方放射光的平面放射型光源。具体而言,该光源在上部,在内侧面和外侧面具有同心的倾斜面部,来自半导体发光元件的光被内侧面的倾斜面部全反射,在外侧面的倾斜面部超过临界角,向四方以放射状射出。
并且,作为使用了导光板的发光装置,还公知有一种在具有被配置在电路基板上的多个LED光源;和将来自LED光源的光从入射面射入,并作为照明光引导至出射面的导光板的照明装置中,由上部导光板和下部导光板构成导光板,下部导光板具有用于将来自各个LED光源的出射光引导至导光板内部的凹部,LED光源被配置在凹部的开口面附近的发光装置(例如参照专利文献7)。另外,还公知一种不使用导光板,而使用收纳LED光源的偏光元件的发光装置(例如参照专利文献8)。
[专利文献6]日本特开2005-276491号公报
[专利文献7]日本特开2007-165064号公报
[专利文献8]日本特开2005-44661号公报
发明内容
本发明的目的在于,提供一种不损害发光效率,将不仅从侧方放射光而且还从上方放射光的光源,收纳在沿导光板的厚度方向延伸的收纳孔内的发光装置。
而且,本发明的目的在于,提供一种不损害发光效率,将不仅从侧方放射光而且还从上方放射光的光源,收纳在沿导光板的厚度方向延伸的贯通孔内的发光装置。
并且,本发明的目的在于,提供一种即使在利用玻璃密封发光元件的情况下,也能够简单容易地使配光特性变化的光源及其制造方法、以及具备该光源的发光装置。
进而,本发明的目的在于,提供一种能够不损害发光效率,将光源收纳在导光板的孔部的发光装置。
(1)根据本发明的1个实施例,所提供的发光装置具有光源和导光板,所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,所述导光板具有收纳上述光源的收纳孔,上述收纳孔从上述导光板的一面向另一面延伸,内面中的从上述光源入射光的范围与上述导光板的厚度方向平行,上述光源按照上述元件安装基板成为上述导光板的另一面侧的方式被收纳在上述收纳孔内,向上述收纳孔的上述导光板的一面侧及上述收纳孔的上述内面侧放射光,且光轴与上述导光板的厚度方向平行,上述收纳孔的上述内面的相对上述光源的上面的中心部的立体角为4.4球面度(steradian)以上。
在上述发光装置中,优选上述收纳孔贯通上述导光板形成。
在上述发光装置中,优选具有被设置在上述导光板的一面侧、搭载上述光源的搭载基板。
在上述发光装置中,上述密封部可以是热熔接玻璃。
在上述发光装置中,上述光源可以是长方体形状。
在上述发光装置中,上述密封部也可以被分散有对从上述LED元件发出的光的波长进行变换的荧光体。
而且,在上述发光装置中,可以具有设置在上述导光板的另一面侧、堵塞上述收纳孔的反射板。
(2)根据本发明的其他实施例,所提供的发光装置具有光源和导光板,所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,所述导光板具有收纳上述光源的贯通孔,上述贯通孔从上述导光板的一面向另一面侧延伸,内面中的从上述光源入射光的范围与上述导光板的厚度方向大致平行,上述光源按照上述元件安装基板成为上述导光板的另一面侧的方式被收纳在上述贯通孔内,向上述贯通孔的上述导光板的一面侧及上述贯通孔的上述内面侧放射光,且光轴与上述导光板的厚度方向平行,在将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足90°-sin-1[{sin(90°-α)}/n]+α≥sin-1(1/n)。
在上述发光装置中,优选当将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足α≤90°-2×sin-1[sin{(90°-α)/n}]。
在上述发光装置中,优选上述光源的上述元件安装基板侧的端部、和上述导光板的上述另一面,在上述导光板的厚度方向上是相同的高度位置。
在上述发光装置中,优选上述光源俯视下呈四边形状,上述贯通孔俯视下呈被削去了角部的四边形状。
在上述发光装置中,优选具有被设置在上述导光板的一面侧、搭载上述光源的搭载基板。
在上述发光装置中,优选上述密封部是热熔接玻璃。
在上述发光装置中,优选上述光源是长方体形状,侧面相对上面是2倍以上的合计面积。
在上述发光装置中,上述密封部中可以具有对从上述LED元件发出的光的波长进行变换的荧光体。
而且,在上述发光装置中,也可以具有设置在上述导光板的另一面侧、堵塞上述贯通孔的反射板。
(3)根据本发明的其他实施例,所提供的光源的制造方法包括:在搭载了多个发光元件并由无机材料构成的元件安装基板上,利用玻璃部件统一密封各个发光元件,制作中间体的密封工序;在上述中间体的上述玻璃部件的上面形成反射层的反射层形成工序;和沿上述元件安装基板的厚度方向分断形成有上述反射层的上述中间体,在上述玻璃部件的上面被覆盖的状态下,使上述玻璃部件的侧面露出的分断工序。
在上述光源的制造方法中,可以在上述密封工序中通过热压加工,对上述玻璃部件进行加热使其软化而与上述元件安装基板接合。
在上述光源的制造方法中,上述反射层可以是无机材料,在上述反射层形成工序中可以通过热压加工,对上述玻璃部件进行加热使其软化而与上述反射层接合。
在上述光源的制造方法中,上述元件安装基板和上述反射层可以由相同材料构成。
在上述光源的制造方法中,上述反射层可以是金属材料,在上述反射层形成工序中可以通过蒸镀或溅射形成上述反射层。
(4)另外,根据本发明的其他实施例,提供一种通过上述(3)的制造方法制成的光源。
(5)并且,根据本发明的其他实施例,提供一种发光装置,其具备上述(4)的光源、和具有收纳上述光源的孔部的导光板。
(6)根据本发明的其他实施例,所提供的发光装置具有光源和导光板,所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,所述导光板具有收纳上述光源的孔部,且上述孔部的侧方的内面成为入射面,上述孔部从上述导光板的一面向另一面侧延伸,上述入射面与上述导光板的厚度方向大致平行,并具有在上述导光板的另一面侧光学堵塞上述孔部,使从上述光源发出的光的至少一部分反射的反射面。
在上述发光装置中,优选在将上述孔部的上述内面相对上述导光板的上述一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足90°-sin-1[{sin(90°-α)}/n]+α≥sin-1(1/n)。
在上述发光装置中,优选在将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足α≤90°-2×sin-1[sin{(90°-α)/n}]。
在上述发光装置中,可以具有被配置在上述导光板的另一面的导光部件,上述反射面形成在上述导光部件上。
在上述发光装置中,上述孔部可以从上述导光板的一面形成到上述导光板的厚度方向的中途。
在上述发光装置中,上述导光部件可以是透明板或透明片材。
而且,在上述发光装置中,上述孔部可以在厚度方向上贯通上述导光板。
根据本发明的1个实施例,能够在不损害发光效率的情况下,将不仅从侧方而且还从上方放射光的光源收纳在沿着导光板的厚度方向延伸的收纳孔中。
根据本发明的其他实施例,能够在不损害发光效率的情况下,将不仅从侧方而且还从上方放射光的光源收纳在沿着导光板的厚度方向延伸的贯通孔中。
根据本发明的其他实施例,即使在利用玻璃密封了发光元件的情况下,也能够简单容易地使配光特性变化。
根据本发明的其他实施例,能够在不损害发光效率的情况下,将光源收纳在导光板的孔部中。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置的外观立体图。
图2是发光装置的剖面图。
图3是光源制造时的说明图。
图4是光源制造时的说明图。
图5是连结了光源的中间体的俯视图。
图6是假设将光源的LED元件引线接合(wire bonding)连接时的说明图。
图7是表示变形例的发光装置的剖面图。
图8是表示变形例的发光装置的剖面图。
图9是表示变形例的发光装置的剖面图。
图10是表示变形例的发光装置的剖面图。
图11是表示变形例的发光装置的剖面图。
图12是表示变形例的发光装置的剖面图。
图13是表示变形例的发光装置的剖面图。
图14是表示变形例的发光装置的剖面图。
图15是表示第2实施方式的发光装置的剖面图。
图16是发光装置的俯视图。
图17是表示变形例的发光装置的剖面图。
图18是表示变形例的发光装置的剖面图。
图19是表示变形例的发光装置的剖面图。
图20表示本发明的第3实施方式,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
图21是发光装置的局部剖面图。
图22(a)是LED元件的俯视图,(b)是LED元件的示意剖面图。
图23是表示光源与贯通孔的关系的说明图。
图24是光源制造时的说明图。
图25是光源制造时的说明图。
图26是连结了光源的中间体的俯视图。
图27是假设将光源的LED元件引线接合连接时的说明图。
图28是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图29是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图30是表示变形例的光源的剖面图。
图31表示变形例,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
图32表示变形例,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
图33A是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图33B是按导光板的每个折射率n1,表示了满足式(1)及式(2)的α1的表。
图34是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图35是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图36是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图37表示本发明的第4实施方式,(a)是发光装置的剖面图,(b)是发光装置的主视图。
图38表示本发明的第5实施方式,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
图39是表示本发明的第6实施方式的发光装置的俯视图。
图40是发光装置的剖面图。
图41是光源的剖面图。
图42是光源制造时的说明图。
图43是光源制造时的说明图。
图44(a)是表示本发明的第7实施方式的发光装置的俯视图,图44(b)是发光装置的剖面图。
图45A是发光装置的局部剖面图。
图45B是按导光板的每个折射率n2,表示了满足式(1)及式(2)的α2的表。
图46是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图47是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图48是表示变形例的中间体的剖面图。
图49是表示变形例的光源的剖面图。
图50是表示变形例的光源的剖面图。
图51表示本发明的第8实施方式,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
图52是发光装置的局部剖面图。
图53(a)是LED元件的俯视图,(b)是LED元件的示意剖面图。
图54是光源制造时的说明图。
图55是光源制造时的说明图。
图56是连结了光源的中间体的俯视图。
图57是假设将光源的LED元件引线接合连接时的说明图。
图58是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图59是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图60是表示变形例的发光装置的俯视图。
图61是表示变形例的发光装置的俯视图。
图62是表示变形例的发光装置的俯视图。
图63是按导光板的每个折射率n3,表示了满足式(1)和式(2)的α3的表。
图64是表示本发明的第9实施方式的发光装置的局部剖面图。
图65是发光装置的俯视图。
图66是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图67是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图68是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图69是表示变形例的发光装置的局部剖面图。
图70表示本发明的第10实施方式,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的横剖面图。
图71是发光装置的纵剖面图。
图72是表示变形例的发光装置的纵剖面图,(a)表示导光板被分离形成,(b)表示导光板被一体形成。
图73是表示变形例的发光装置的纵剖面图,(a)表示闭塞部的反射面为平面状,(b)表示闭塞部的反射面为曲面状。
图74是表示变形例的发光装置的局部俯视图。
图75是表示变形例的发光装置的纵剖面图。
图76A和图76B表示本发明的第11实施方式,图76A是发光装置的俯视图,图76B是发光装置的剖面图。
图77A和图77B表示本发明的第12实施方式,图77A是发光装置的俯视图,图77B是发光装置的剖面图。
具体实施方式
[第1实施方式]
图1至图5表示本发明的第1实施方式,图1是发光装置的外观立体图。
如图1所示,该发光装置1具有:导光板1、形成在导光板1上的收纳孔2、被收纳在收纳孔2内的光源3、和与光源3电连接的搭载基板4。导光板1由相对于从光源3发出的光透明的材料构成,其被入射从收纳孔2的光源3发出的光。在本实施方式中,导光板1形成为整体厚度一定的平板状。在本实施方式中,导光板1的厚度为3mm。导光板1的材质只要相对光源3的光透明即可,可以是任意的,例如可以使用丙烯酸树脂。这里,在本说明书中,将导光板1的一面作为上面,将另一面作为下面来进行说明。
收纳孔2从导光板1的上面11向下面12侧延伸,内面21中的从光源3入射光的范围与导光板1的厚度方向平行。在本实施方式中,收纳孔2在俯视下呈直径为2mm的圆形,形成为贯通导光板1,上下成为同一剖面。如后述那样,从光源3向上方及侧方射出光,光源3的光入射到收纳孔2的内面21的整个范围。在本实施方式中,多个收纳孔2被沿着导光板1的一边等间隔排列配置。
图2是发光装置的剖面图。
如图2所示,光源3具有:倒装芯片型的由GaN类半导体材料构成的LED元件32、搭载LED元件32的元件安装基板33、和密封LED元件32并与在元件安装基板33粘合的作为无机密封部的玻璃密封部34。元件安装基板33由氧化铝(A12O3)的多结晶烧结材料构成,厚度为0.25mm,形成为1.0mm见方。另外,LED元件32的厚度为100m,形成为346μm见方。
玻璃密封部34覆盖LED元件32以及元件安装基板33上的LED元件2的搭载面侧,其厚度为0.6mm。具有:与元件安装基板33平行的上面34a;和从上面34a的外缘向下方延伸,与元件安装基板3垂直的侧面34b。玻璃密封部34例如可以是ZnO-B2O3-SiO2类的玻璃,这种情况下的折射率为1.7。另外,该玻璃是通过加热而熔接于元件安装基板33的热熔接玻璃,与利用溶胶凝胶反应而形成的玻璃不同。另外,玻璃的组成和折射率不限于此。而且,在玻璃密封部34中,含有对从LED元件2发出的光的波长进行转换的荧光体。作为荧光体,例如可以使用YAG(Yttrium Aluminum Garnel)荧光体、硅酸盐荧光体、或将YAG和硅酸盐荧光体按规定的比例混合而得到的混合物等,在本实施方式中,从蓝色LED元件32和黄色的荧光体获得了白色光。另外,也可以通过发出紫外光的LED元件与蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的组合,获得白色光。而且,还可以在玻璃密封部34中不合有荧光体,而在玻璃密封部34的表面涂敷荧光体,或者不使用荧光体。
光源3在LED元件32被施加电压时,从LED元件32发出蓝色光。对于从LED元件32发出的蓝色光而言,其一部分在被荧光体转换成黄色后,通过玻璃密封部34的上面34a或侧面34b而向外部放射。该光源3的与元件安装基板33垂直并通过上面34a的中央的轴成为光轴。在该光源3中,成为光轴上的光强度不是最大,而在相对光轴倾斜了约30°~45°的方向的光强度最大的配光特性。该光源3经过以下的工序被制成。
首先,将玻璃成分的氧化物粉末加热到1200℃,在熔融状态下进行搅拌。然后,在玻璃固化后,进行与玻璃密封部34的厚度对应的薄片切割,将密封前玻璃35加工成板状。然后,在密封前玻璃35上如后述那样,形成与各个LED元件对应的凹部35a。
另一方面,在平板状的元件安装基板33上形成电路图案。电路图案例如可以通过如下步骤形成:利用丝网印刷涂敷金属浆料,对元件安装基板33以规定温度(例如1000℃以上)实施热处理,将该金属烧结在元件安装基板33上之后,对该金属实施其他金属的镀覆。然后,纵横等间隔地在元件安装基板33上通过倒装法连接来安装多个LED元件32。另外,元件安装基板33的电路图案可以只通过金属浆料的热处理而形成,也可以在进行了金属溅射后实施金属镀覆等以其他方法形成。
然后,如图3所示,将搭载了各个LED元件32的元件安装基板33放置到下金属模具91上,并将上金属模具92与元件安装基板33的搭载面对置配置,在元件安装基板33与上金属模具92之间,以覆盖各个LED元件32的搭载区域的方式,配置密封前玻璃35。然后,如图4所示,对下金属模具91和上金属模具92进行加压,进行在氮气气氛中被加热而软化的玻璃材料的热压加工。此时的加工条件可以根据玻璃的温度、压力等任意变更,如果列举一例,则例如可以将玻璃的温度加热到600℃,将玻璃的压力设定为25kgf/cm2。另外,所设置的玻璃当然也可以是未形成凹部的平面状玻璃。
通过以上的工序,制作成多个光源3在纵方向和横方向连结的状态的图5所示那样的中间体36。然后,将与玻璃密封部34一体化的元件安装基板33放到切割装置中,利用切割器按每个LED元件32分割玻璃密封部34及元件安装基板33,由此完成了光源3的制造
如图2所示,搭载基板4以铝为衬底,沿着导光体1的下面12设置。在本实施方式中,搭载基板4被设置成堵塞各个收纳孔2。搭载基板4具有:由铝构成的基板主体41、设置在基板主体41上的绝缘层42、设置在绝缘层42上的电路图案43、和设置在电路图案43上的白色抗蚀层44。
下面,对光源3与收纳孔2的关系进行说明。
俯视下为1.0mm见方的光源3被搭载在俯视下直径为2mm的收纳孔2的中心。光源3以元件安装基板33成为导光板1的下面12侧的方式被收纳在收纳孔2中,其光轴与导光板1的厚度方向平行。而且,高度为0.85mm的光源3通过焊锡31被搭载于搭载基板4。由此,从上下长度为3mm的收纳孔2的下端起,以0.85mm的高度配置了光源3。结果,收纳孔2的内面21的相对光源3的上面34a的中心部的收纳孔2的内面21的立体角,为上侧半球的2π球面度的90%(5.65球面度)。而且,由于收纳孔2的内面21的立体角相对侧面34的中心部的比例(以侧面的半球的上侧的π球面度为对象)比上面34a大,所以从光源3整体来看,立体角的比例可以说至少为90%以上。另外,光源3的光强度为最大的方向约为45°,但在该方向上也存在内面21。
根据上述构成的发光装置1,从光源3发出的光的至少90%以上入射到导光板1的内面21。在该入射时,由于光向与导光板1的上面11及下面12接***行的方向折射,所以能够将入射的光的几乎全部作为传播光利用。这里,导光板1的折射率如果是1.41以上,则由于能够使临界角为45°以下,所以优选。即,即使是与收纳孔2的内面21大致平行(与内面21的法线方向成大致90°)入射的光也折射,成为与内面21的法线方向成45°以内的光。而且,由于导光板1的上面11及下面12与法线方向成90°,所以对于入射的光,上面11及下面12满足全反射的条件,结果,从收纳孔2的内面21入射的光全部成为传播光。由此,能够得到与光源3的光轴成为导光板1的厚度方向无关,在光源3中、在导光板1中都无不使用将从光源3向上方发出的光控制成为导光板1的面内方向的特殊的光学控制部,也可以使光可靠地入射到导光板1内,成为导光板1的传播光这一超出了技术常识的作用效果。从而,可省略光学控制部而削减部件数目,能够简单容易地制造发光装置1。
即,在以往的常识中,光源使用缩窄光射出区域的用于缩窄向导光板的入射角范围的光学***,来实现与导光板的耦合。但是,在本实施方式中,光源3为了实现量产,将LED元件32形成为被沿着LED元件32的中心轴的侧面包围的形状,不具有缩窄光出射区域的光学***。另外,虽然反射框选择高反射率部件,但由于只要不是完全没有光吸收的反射框,便会产生光学损耗,所以本实施方式的光源还具有高效率化和小型化的效果。另外,在本实施方式的光源中,以被沿着LED元件32的中心轴的侧面包围的形状从LED元件32发出并到达该侧面的光,向接近LED元件32的中心轴方向的方向折射。而且,对于从LED元件32发出的光中、相对LED元件32的中心轴向大的角度方向射出的光量而言,由于该方向的立体角大,所以还基于LED元件32的配光特性,例如相对全体光量有50%以上的大的比例。即,成为向导光板的入射角反而扩大的光源。并且,由于玻璃密封部34的折射率促进了从LED元件32取出光,所以,可选择折射率比硅酮树脂(折射率为1.4~1.5左右)和环氧树脂(1.5~1.6左右)大的折射率为1.6以上的部件,此时,向与LED元件32的中心轴方向接近的方向折射的程度进一步增大。另外,从LED元件32发出并被荧光体激励的光、散射的光中的到达侧面的光,也同样向与LED元件32的中心轴方向接近的方向折射。尽管如此,将本实施方式的光源与形成了和导光板的厚度方向平行的光源的收纳孔的导光板组合,利用在成为向导光板的入射面的收纳孔处入射时发生折射、并在成为与导光板的入射面正交的面方向的导光板的上下面发生全反射的折射率的导光板,可以使光源与导光板高效率耦合,并能够实现部件数目的削减以及简单容易的制造。
另外,不是必须使相对光源3的上面34a的中心部的收纳孔2的内面21中的立体角的比例,为上侧半球的2π球面度的90%以上,但从光学效率方面考虑,优选设定为70%(4.44球面度)以上。并且,优选在光源3的光强度为最大的方向存在收纳孔2的内面21。另外,优选收纳孔2的内面21与导光板1垂直,表面不是粗糙面而是平滑的面,但对于导光板1的折射率和从光源3向收纳孔2的内面21的入射角度,由于若干倾斜和相对导光板1的厚度方向的90°方向的粗度,不会显著降低效率,所以是容许的。
另外,根据本实施方式,由于通过倒装法连接安装了光源3的LED元件32,所以可减小光源3的俯视的大小,也可减小收纳孔2的直径。由此,能够在不增加导光板1的厚度的情况下,搭载将光轴设定为厚度方向的光源3。例如,如图6所示,在通过引线接合连接而安装了LED元件32的情况下,在LED元件32的外侧,需要额外具有用于导线环绕的第1距离a1、和用于连接元件安装基板33与导线39的第2距离b1。由于第1距离a1例如是0.3~0.5mm,第2距离b1例如是0.2~0.5mm,所以在引线接合的情况下,需要使元件安装基板33比上述实施方式的1.0mm见方大。例如,如果元件安装基板33的大小是2.5mm见方,则导光板1的收纳孔2的直径也需要例如扩大到5mm。而且,假如以这样的大小制造发光装置1,则即使所装载的LED元件32相同,也导致以光源3的上面34a的中心部为基准的内面21的立体角的比例减少到75%。而且,如果不改变光源3的高度,但减小俯视的尺寸,则向横方向的配光相对增加。另外,在荧光体被分散于密封材料的情况下,如果平面方向的尺寸小于密封部件的高度,则上方向和横方向的光的色度之差容易变得明显,但即使产生了色度之差,在导光板1内也能够混光。
而且,根据本实施方式,由于不需要对光源3的上面34a和侧面34b实施光学加工,所以光源3的制作也简单容易。在该发光装置1的情况下,反而优选在光轴上不存在最大光强度的配光的光源3,由于不需要对立方体形状的光源3实施加工,而且只要形成简单的收纳孔2即可,所以非常有利于实际应用。
另外,在上述实施方式中,说明了将LED元件32利用玻璃密封的光源3,但只要是LED元件32与元件安装基板33倒装片连接,俯视下框部分不存在密封部件的光源3即可,可以变更密封部件。
热熔接玻璃密封LED由于容易进行高度方向的形成,与元件安装基板的热膨胀率相同,而且两部件的接合力大,所以,可减小密封部件与元件安装基板的接合面积,因此,有助于扩大横方向的配光,但例如图7所示,也可以将LED元件32利用硅酮树脂、环氧树脂等密封部37密封。在图7的光源3中,树脂密封部37在元件搭载基板33上形成为半球状。
另外,例如也可以如图8所示,将LED元件32使用规定厚度的无机浆料38密封。作为无机浆料38,可使用例如SiO2类、Al2O3类、TiO2类等材料。
而且,在上述实施方式中,说明了收纳孔2的上方开放的情况,但也可以设置对收纳孔2的上方进行堵塞的部件,使基于反射的2次光也成为导光板1的传播光。例如,如图9所示,通过利用反射板51堵塞收纳孔2的上方,能够使从收纳孔2向上方行进的光入射到导光板1的内面21。该反射板51的反射面如果使用表面反射率比较高的材料,例如使用铝,则可高效率利用镜面反射。在反射面是铝的情况下,例如可以用铝板做成反射板51本身,或在反射板51的反射面上粘贴铝箔。该情况下,可遮挡从光源3向外部直接射出的光,从而能够有效防止光直接放射的情况。
而且,例如也可以如图10所示那样,反射板52主要利用漫反射。该情况下,在反射板52的内面可使用白色漫射片材。在上述实施方式中,由于向反射板52入射的光的入射角减小,所以与镜面反射相比优选利用漫反射。
并且,例如也可以如图11所示那样,从反射板53透过一部分的光。由此,只向外部取出外部放射所需要的光量,其他光入射到导光板1。
另外,在上述实施方式中,虽然未对导光板1的两面特别实施加工,但当然也可以根据需要,实施任意的加工。例如,也可以如图12及图13所示,对导光板1的至少一方的面实施反射加工。图12及图13的发光装置200中,在下面12上形成圆形状的多个反射部206,使导光板1内的光被反射部206反射而从上面11取出。该情况下,如图12及图13所示,如果使各个反射部206越接近光源3越小,越远离越大,则能够与和光源3的距离无关地使从上面11取出的光量均匀。
反射部206可通过丝网印刷、喷墨印刷、激光加工、利用了金属模具的热转印等形成。尤其在喷墨印刷、激光加工等情况下,可省去在丝网印刷等中使用的模板,例如可根据实际制造的发光装置200的发光特性,进行反射部206的加工。并且,在喷墨印刷的情况下,通过将喷嘴全面配置到导光板1上,能够同时进行大范围的加工,具有作业效率高的优点。
另外,在上述实施方式中,说明了导光板1被形成为平板状的情况,但只要能对从收纳孔2入射的光进行导光,则当然也可以适当变更导光板1的形状。例如,也可以如图14所示,形成为越从光源3远离,使下面312越弯曲而与上面311接近。通过该发光装置300也可以实现从上面311取出的光均匀化。另外,由于光源3不具备光学***、体积小,所以可紧密排列更多的光源3,可实现高亮度的导光板301。另一方面,即使在以比较宽的间隔配置了各个光源3的情况下,由于光向面方向360度放射,所以,可防止各个光源3之间的亮度下降。并且,由于相邻的收纳孔2的间隔变大,导光板300的主体部分的区域变大,所以在图14中,光源3的光向左侧射出的光容易向光源3的右侧传导。
[第2实施方式]
图15及图16表示本发明的第2实施方式,图15是发光装置的剖面图。
如图15所示,该发光装置400具有:导光板401、形成在导光板401上的收纳孔402、被收纳在收纳孔402中的光源403、和与光源403电连接的电路图案442。导光板401由相对从光源3发出的光透明的材料构成,其被入射从收纳孔402的光源403发出的光。在本实施方式中,导光板401形成为整体厚度一定的平板状。在本实施方式中,导光板401的厚度为5mm。
收纳孔402从导光板401的上面411向下面412侧延伸,内面421中的从光源403入射光的范围与导光板401的厚度方向平行。在本实施方式中,收纳孔402在俯视下形成为由半径为0.75mm的半圆部和3.0mm长度的延长部构成的椭圆形,其贯通导光板401而形成,上下具有相同的剖面。
光源403具有:倒装片型的由GaN类半导体材料构成的LED元件32、搭载各个LED元件32的元件安装基板433、密封各个LED元件32并与元件安装基板433粘合的作为无机密封部的玻璃密封部434、和形成在元件安装基板433的背面的散热图案431。元件安装基板433由氧化铝(Al2O3)的多结晶烧结材料构成,厚度为0.25mm,形成为长边为2.8mm、短边为0.75mm的长方形。
玻璃密封部434覆盖LED元件32以及元件安装基板433的LED元件32的搭载面侧,其厚度为0.7mm。而且,玻璃密封部434具有:与元件安装基板433平行的上面434a;和从上面434a的外缘向下方延伸,与元件安装基板433垂直的侧面434b。
搭载基板404将聚酰亚胺作为衬底,沿着导光板401的下面412设置。本实施方式中,在导光板401的下面412与搭载基板404之间设有白色反射片材454。并且,本实施方式中,在导光板401的上面411上也设有白色反射片材455。另外,在搭载基板404中的光源403的下方形成有连接用孔404a,穿过孔404a,散热图案431与铝框441通过焊锡31连接。铝框441在导光板401的下面412侧整面形成。另外,搭载基板404也可以将铝或铜作为衬底,该情况下,可以隔着绝缘层与散热图案431焊锡连接。并且,也可以在与散热图案431对应的部位不形成绝缘层,不隔着绝缘层将搭载基板404的铝或铜与散热图案431焊锡连接,以提高散热性。
下面,对光源403与收纳孔402的关系进行说明。
光源403被搭载成其重心在俯视下与收纳孔402的中心重叠。而且,高度为0.95mm的光源3通过焊锡31被搭载在搭载基板404。由此,从上下长度为5mm的收纳孔402的下端起,以0.95mm的高度配置了光源403。结果,收纳孔402的内面421的相对光源403的上面434a的中心部(重心部)的立体角的比例小于90%。而且,由于侧面434b的相对中心部的立体角比上面434a大,所以,作为光源403整体,立体角至少为90%以上。
图16是发光装置的俯视图。
如图16所示,铝框441在端部具有:向上方延伸的一对横凸缘部441a和一对纵凸缘部441b,在各个凸缘部441a、441b的内侧配置有导光板401(在图16中未图示)、和白色反射片材455等。在本实施方式中,多个横长的光源403在横方向上排列配置成一列。而且,导光板401的收纳孔402对应光源403而形成为横长形状,并在导光板401的纵方向中央,沿横方向排列形成。
根据如上所述而构成的发光装置400,从光源403发出的光的至少90%以上入射到导光板1的内面421。在该入射时,由于光向与上面411及下面412接***行的方向折射,所以入射的光几乎都可以作为传播光利用。由此,可获得如下的超出以往技术常识的作用效果:与光源403的光轴方向是否为导光板401的厚度方向无关,在光源403中、导光板401中都不使用将从光源403向上方发出的光控制成向导光板401的面内方向的特殊的光学控制部,也能够可靠地将光入射到导光板401内,作为导光板401的传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件的数目,并能够简单容易地制造发光装置401。另外,可以在不降低发光效率的情况下,将不仅从侧面434b而且还从上面434a放射光的光源403,收纳到向导光板401的厚度方向延伸的收纳孔402中。
而且,根据本实施方式,由于光源403所产生的热向与导光板401平行配置的铝框441散热,所以可获得良好的散热特性,并实现薄型化。另外,由于在铝框441与导光板401之间夹设有白色反射片材454,所以,能够可靠地将导光板401内的光向上面411侧反射。并且,由于利用白色反射片材455覆盖了导光板401的上面411,所以从白色反射片材455向外部放射均匀的白色光。
另外,根据本实施方式,由于通过倒装法连接安装了光源403的LED元件32,在光源403中不需要具备用于向横方向放射的特殊的光学***,所以,可减小光源403的俯视的大小,也可减小收纳孔402的直径。由此,能够在不增加导光板401的厚度的情况下,搭载将光轴设为厚度方向的光源403。而且,由于导光板401的收纳孔402也不需要具备特殊的光学***,在导光板401上只需形成垂直的孔,所以,可以使光源403及导光板401的收纳孔402相对导光板401的整体不明显。而且,由于不需要对光源403的上面434a及侧面434b实施光学加工,所以光源403的制作也变得简单容易。并且,由于搭载了将光轴设为厚度方向的光源403,所以,只需要向与导光板401平行的铝框441安装,即可达到良好的散热效果。
另外,在第2实施方式中,说明了在导光板401的上面411设置有白色反射片材455的情况,但也可以如图17所示那样,将其省略。例如,如图17所示,将导光板401的下面412侧固定到屋顶上使用,例如通过使光的放射相对光源403的光轴不超过45°以上,优选不超过30°以上,让使用者不抬头看发光装置400就不能直接看到高亮度且眩目的光源403,从收纳孔402直接向外部射出光,可提高正下方的照度,而通过使导光板401整体发光,可成为不产生眩光的灯具。另外,如果光源403的配光特性是轴对称,则在光的放射相对光源403的光轴不超过45°以上、优选不超过30°以上的情况下,收纳孔402的内面421中的相对光源403的上面434a的中心部的立体角成为4.44球面度、优选成为5.44球面度。
而且,在第2实施方式中,说明了将横长的光源403沿横方向配置成一列的情况,但也可以如图18所示那样,将光源403沿纵方向配置、配置成多列,光源的配置方式是任意的。另外,光源403和导光板401的收纳孔402虽然比较不明显,但可作为重点使用,通过均匀间隔地配置、规则性图案配置、或随机配置,可提高美观性。
这里,图18的发光装置500在导光板401的上面411未设置白色反射片材455,而设置了漫射板556。如图19所示,在漫射板556中的堵塞收纳孔402的部分,形成有被实施了凹凸加工的漫射促进部556a。其中,漫射促进部556a也可以通过涂敷漫射涂料来形成。根据该发光装置500,可有效地漫射收纳孔402内的光,从而可提高光取出效率,并使从漫射板556向外部射出的光更均匀。
另外,在上述实施方式中,说明了作为发光元件而使用了LED元件的发光装置,但发光元件不限于LED元件,当然也可以根据具体的构造等进行适当变更。
[第3实施方式]
图20至图26表示本发明的第3实施方式,图20(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
如图20(a)所示,该发光装置1001具有:导光板1002、形成在导光板1002上的多个贯通孔1021、被收纳在贯通孔1021中的光源1003、和与光源1003电连接的搭载基板1004。导光板1002由相对从光源1003发出的光透明的材料构成,其被入射从贯通孔1021内的光源1003发出的光。在本实施方式中,导光板1002形成为整体厚度一定的平板状。导光板1002的材质只要相对光源1003的光透明即可,可以是任意的材质,例如可以使用丙烯酸树脂。这里,在本说明书中,将导光板1002的一面作为上面1022,将另一面作为下面1023进行说明。在下面1023,通过涂敷白色涂料、进行表面粗面化以及形成棱镜等,形成了散射面。
贯通孔1021的内面1024中的从光源1003入射光的范围,与导光板1001的厚度方向平行。在本实施方式中,贯通孔1021在俯视面下呈被削去角部的正方形,上下具有相同的剖面。具体而言,贯通孔1021的角部以规定的曲率半径弯曲形成。如后述那样,光从光源1003向上方及侧方射出,光源1003的光入射到贯通孔1021的内面1024的全体范围。在本实施方式中,多个贯通孔1021在俯视下规则地形成于导光板1001。具体而言,各个贯通孔1021在纵方向和横方向上按等间隔、以栅格点状排列在面状的发光装置1001的全个面上。
图21是发光装置的局部剖面图。
如图21所示,光源1003具有:倒装片型的由GaN类半导体材料构成的LED元件1032、搭载LED元件1032的元件安装基板1033、和密封LED元件1032并与元件安装基板1033粘接的作为无机密封部的玻璃密封部1034。而且,在元件安装基板1033上形成有将LED元件1032与搭载基板1004电连接的电路图案1035。电路图案1035具有形成在元件安装基板1033的表面上的表面图案、和形成在元件安装基板1033的背面的背面图案形、以及将表面图案和背面图案连接的连通图案。元件安装基板1033由氧化铝(Al2O3)的多结晶烧结材料构成,其厚度为250μm,形成为1000μm见方。另外,LED元件1032的厚度为100μm,形成长为346μm见方。即,如图21所示,从LED元件1032的侧端到玻璃密封部1034的侧面1034b的距离c为320μm,从LED元件1032的上端到玻璃密封部1034的上面1034a的距离d为500μm。
在图22中,(a)表示LED元件的俯视图,(b)表示LED元件的示意剖面图。
作为发光元件的LED元件1032,如图22(a)所示,通过在由蓝宝石(Al2O3)构成的支承基板1060的表面上使III族氮化物类半导体外延成长,依次形成了缓冲层1061、n型层1062、MQW层1063和p型层1064。该LED元件1032以700℃以上的温度外延成长,其耐热温度为600℃以上,相对后述的使用了低熔点玻璃的密封加工中的加工温度是稳定的。而且,LED元件1032具有设置在p型层1064的表面的p侧电极1065、和形成在p侧电极1065上的p侧焊盘电极1066,并且具有形成在通过从p型层1064到n型层1062对一部分进行蚀刻而露出的n型层1062上的n侧电极1067。
p侧电极1065例如由ITO(Indium Tin Oxide)等透明导电性氧化物构成,作为将从作为发光层的MQW层1063发出的光向支承基板1060的方向反射的光反射层发挥功能。另外,n侧电极1067例如由Ni/Au、Al等金属构成,俯视下形成在LED元件1032的一个角部。在本实施方式中,如图22(a)所示,p侧电极1065除了n侧电极1067的形成区域以外,俯视下形成在LED元件1032的几乎整个面上。而且,p侧焊盘电极1066例如由Ni/Au构成,俯视下形成在LED元件1032中的与n侧电极1067对置的角部。N侧电极1067及p侧焊盘电极1066在俯视下形成为圆形。
图23是表示光源与贯通孔的关系的说明图。
如图23所示,俯视下1.0mm见方的光源1003被搭载于俯视下1.5mm见方的贯通孔1021的中心。其中,贯通孔1021的角部被倒角成曲率半径为0.25。光源1003按照元件安装基板1033成为导光板1002的下面1023侧的方式被收纳在贯通孔1021内,光轴与导光板1002的厚度方向平行。
如图21所示,玻璃密封部1034覆盖LED元件1032,并且覆盖元件安装基板1033中的LED元件103的搭载面侧,其厚度为0.6mm。具有与元件安装基板1033平行的上面1034a;和从上面1034a的外缘向下方延伸,与元件安装基板1003垂直的侧面1034b。玻璃密封部34例如可以使用ZnO-B2O3-SiO2类的玻璃,该情况下的折射率为1.7。而且,该玻璃是通过加热与元件安装基板1033熔接的热熔接玻璃,与利用溶胶凝胶反应而形成的玻璃不同。另外,玻璃的组成和折射率不限于此。
而且,玻璃密封部1034含有对从LED元件1032发出的光的波长进行转换的荧光体1039。作为荧光体1039,例如可以使用YAG(YttriumAluminum Garnel)荧光体、硅酸盐荧光体、或将YAG和硅酸盐荧光体按规定的比例混合的混合物等,在本实施方式中,通过蓝色LED元件1032和黄色的荧光体1039的组合,可获得白色光。另外,也可以通过发出紫外光的LED元件与蓝色荧光体、绿色荧光体、红色荧光体的组合,来获得白色光。而且,也可以例如图30所示,在玻璃密封部1034中不含有荧光体,而在玻璃密封部1034的表面涂敷荧光体1039a,或者不使用荧光体1039。
光源1003在LED元件1032被施加电压时,从LED元件1032发出蓝色光。从LED元件1032发出的蓝色光在其中一部分被荧光体1039转换成黄色后,通过玻璃密封部1034的上面1034a或侧面1034b向外部放射。这里,由于从LED元件1032的侧端到玻璃密封部1034的侧面1034b的距离c、与从LED元件1032的上端到玻璃密封部1034的上面1034a的距离d不同,所以,从上面1034a放射的光与从侧面1034b放射的光的色度不同。该光源1003的与元件安装基板1033垂直,并通过上面1034a的中央的轴成为光轴。在该光源1003中,成为光轴上的光强度不是最大,而在相对光轴倾斜了大致30°~45°的方向光强度最大的配光特性。该光源1003经过以下的工序制成。
首先,将玻璃成分的氧化物粉末加热到1200℃,在熔融状态下进行搅拌。然后,在玻璃固化后,进行与玻璃密封部1034的厚度对应的薄片切割,将密封前玻璃1034c加工成板状。
另一方面,在平板状的元件安装基板1033上形成电路图案。电路图案1035可以通过如下步骤形成:例如采用丝网印刷涂敷金属浆料,对元件安装基板1033以规定温度(例如1000℃以上)实施热处理,将该金属烧结在元件安装基板1033上之后,对该金属实施其他金属的镀覆。然后,纵横等间隔地在元件安装基板1033上通过倒装法连接来安装多个LED元件1032。另外,元件安装基板1033的电路图案也可以只是通过金属浆料的热处理而形成的电路图案,或者在金属溅射后实施了金属镀覆等采用其他方法形成。
然后,如图24所示,将搭载了各个LED元件1032的元件安装基板1033放置到下金属模具1091上,并将上金属模具1092与元件安装基板1033的搭载面对置配置,在元件安装基板1033与上金属模具1092之间,以覆盖各个LED元件1032的搭载区域的方式,配置密封前玻璃1034c。然后,如图25所示,对下金属模具1091和上金属模具1092进行加压,进行在氮气气氛中被加热而软化的玻璃材料的热压加工。此时的加工条件可以根据玻璃的温度、压力等任意变更,如果列举一例,则例如可以将玻璃的温度设为600℃,将玻璃的压力设定为25kgf/cm2
通过以上的工序,制作成了多个光源1003在纵方向和横方向连结的状态的图26所示的中间体1036。然后,将与玻璃密封部1034一体化的元件安装基板1033放置到切割装置中,利用切割器按每个LED元件分割玻璃密封部1034和元件安装基板1033,由此完成了光源1003的制造
如图21所示,搭载基板1004以铝为衬底,沿着导光体1002的下面1023设置。在本实施方式中,搭载基板1004被设置成堵塞各个贯通孔1021。搭载基板1004具有由铝构成的基板主体1041、设在基板主体1041上的绝缘层1042、设在绝缘层1042上的电路图案1043、和设在电路图案1043上的白色抗蚀层1044。
由此,光源1003发出的热通过搭载基板1004被扩散到基板整体,从而可防止局部发热,促进向外部的散热。而且,此时沿着导光板1002的搭载基板1004不仅具有散热功能,而且不会产生如厚到损害面状发光装置1001的外观程度等那样的形状的影响。另外,如专利文献1所记载的那样,如果在导光板的至少1个侧面部附近的背面部平行于侧面部排列设置了多个圆柱孔状或凹状的入射部,则光源成为局部存在,在不进行充分散热措施的情况下,会产生因热的局部存在使得导光板挠曲的问题。与之相对,在本实施方式的发光装置1001中,由于光源1003被分散配置,并将各个光源1003的热分散到面状的搭载基板1004,能够从大面积向外部散热,所以,可抑制导光板1002因受热而挠曲。
而且,高度为0.85mm的光源1003通过焊锡1031被搭载在搭载基板1004上。由此,从上下长度为3mm的贯通孔1021的下端起,以0.85mm的高度配置了光源1003。即,光源1003的元件安装基板1033侧的端部(在本实施方式中是元件安装基板1033的背面)、和导光板1002的下面1023在导光板1002的厚度方向上成为高度相同的位置。由此,由于成为光源1003的发光面的玻璃密封部1034的表面,位于比导光板1002的下面1023高出相当于焊锡1031和元件安装基板1033的量的高度,所以,即使在从含有荧光体1039的光源1003的玻璃密封部1034漫射放射的情况下,大部分光也会直接入射到贯通孔1021的内面1024。
而且,在将贯通孔1021的内面1024相对导光板1002的下面1023的角度设为α1,将导光板1002的折射率设为n1时,如果满足
90°-sin-1[{sin(90°-α1)}/n1]+α1≥sin-1(1/n1)(1),
则对于向导光板1002的厚度方向行进的光,从内面1024入射到导光板1002内的全部的光成为导光板1002内的传播光。在本实施方式中,由于α1=90°,n1=1.5,所以满足上式(1)的条件。
并且,如果满足α1≤90°-2×sin-1[{sin(90°-α1)/n1}](2),则对于沿着导光板1002的内面1024行进的光,从内面1024向导光板1002内入射的全部的光成为导光板1002内的传播光。在本实施方式中,由于α1=90°,n1=1.5,所以满足上式(2)的条件。
另外,贯通孔1021的内面1024的、相对光源1003的上面1034a的中心部的贯通孔1021的内面1024的立体角β1,相对上侧半球的2π球面度为90%(5.65球面度)以上。而且,由于相对侧面1034b的中心部的贯通孔1021的内面1024的立体角的比例(以侧面的半球的上侧的球面度为对象)比上面1034a大,所以作为光源1003整体,立体角的比例至少为90%以上。而且,光源1003的光强度为最大时的方向约为45°,但在该方向上存在内面1024。
根据如上所述而构成的发光装置1001,由于将贯通孔1021的内面1024相对导光板1002的下面1023的角度α1、和导光板1002的折射率n1设定为满足上述的式(1)和式(2),所以,从贯通孔1021的内面1024入射的光几乎全都成为传播光。由此,可得到下述的超出以往技术常识的作用效果:与光源1003的光轴成为导光板1002的厚度方向无关,在光源1003中、导光板1002中都不使用将从光源1003向上方发出的光控制成向导光板1002的面内方向的特殊的光学控制部,也能可靠地将光入射到导光板1002内,并作为导光板1002的传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件的数目,并简单容易地制造发光装置1001。另外,由于从光源1003发出的光的至少90%以上入射到导光板1002的内面1024,所以,可无浪费地利用从光源1003发出的光。
这样,利用在导光板1002上沿规定的2个方向规则形成多个贯通孔1021,在各个贯通孔1021内配置光源1003这一极简单的结构,能够使导光板1002全体以白色发光。此时,通过遍布导光板1002的整体均匀配置各个光源1003,可实现导光板1002的均一发光状态。因此,能够在降低制造成本的同时,实现发光装置1001的薄型化和小型化。
而且,由于将贯通孔1021形成为俯视下角部弯曲的正方形状,在其内侧配置同样是正方形状的光源1003,所以,与圆形的贯通相比孔,能够使贯通孔1021小型化,并且可增加向贯通孔1021的入射光量。另一方面,在本实施方式中,利用导光板1002的入射时的折射,但由于折射光只向与各个入射面的垂线小于45°的方向放射,所以,单纯的四边形形状会产生光不能放射的方向。与之相对,通过在正方形状上将角部弯曲形成,可以防止产生光不能放射的方向。另外,虽然取代弯曲形成而将角部形成为倒角形状也可以不产生光不能放射的方向,但曲面可形成平滑的放射强度分布。并且,在玻璃密封部1034的上面1034a和侧面1034b,虽然放射的光的色度不同,但由于在导光板1002内被混光,所以从导光板1002射出的光没有色度的偏差。
另外,不是必须使贯通孔1021的内面1024相对光源1003的上面1034a的中心部的立体角的比例,相对于上侧半球的2π球面度为90%以上,但为了确保光学效率,希望为70%以上。并且,希望贯通孔1021的内面1024在光源1003的光强度为最大时的方向存在。
而且,根据本实施方式,由于可省略针对光源1003的LED1032将放射方向向侧面方向控制的光学***,并且通过倒装法连接安装了LED元件1032,所以,可减小光源1003的俯视下的大小,并可缩小贯通孔1021的直径。由此,即使光源1003不仅被配置在面状发光装置1001的端部,而且还被配置在中央部,也能够使其小型且不明显。另外,能够在不增加导光板1002的厚度的情况下,搭载将光轴设定为厚度方向的光源1003。例如,如图27所示,在通过引线接合连接安装了LED元件1032的情况下,在LED元件1032的外侧,额外需要用于导线环绕的第1距离a2、和用于元件安装基板1033与导线1069连接的第2距离b2。由于第1距离a2例如是0.3~0.5mm,第2距离b2例如是0.2~0.5mm,所以在引线接合的情况下,需要使元件安装基板1033成为比上述实施方式的1.0mm见方更大的LED元件1032的3倍以上。关于导光板1002的贯通孔1021,由于必须留出安装和嵌合公差,所以,成为LED元件1032的5倍以上的大小。并且,在设置向侧面方向控制放射方向的光学面的情况下,需要使元件安装基板1033成为LED元件1032的10倍以上,使导光板1002的贯通孔1021成为12倍以上。
例如,如果元件安装基板1033的大小是2.5mm见方,则导光板1002的贯通孔1021也需要例如扩大到3.0mm见方。而且,假如以这样的大小制造发光装置1001,则即使所搭载的LED元件1032相同,以光源1003的上面1034a的中心部为基准的内面1021的立体角的比例也会减少到35%。而且,如果不改变光源1003的高度,而减小俯视下的尺寸,则向横方向的配光相对增加。另外,在荧光体被分散于密封材料的情况下,如果平面方向的尺寸小于密封部件的高度,则上方向和横方向的光的色度之差容易变得明显,但即使产生了色度之差,在导光板1002内也能够混光。
而且,根据本实施方式,由于不需要对光源1003的上面1034a和侧面1034b实施光学加工,所以光源1003的制作也简单容易。在该发光装置1001的情况,反而优选在光轴上不存在最大光强度的配光的光源1003,由于不需要对立方体形状的光源1003实施加工,而且只要形成简单的贯通孔1021即可,所以非常有利于实际应用。
另外,在上述实施方式中,说明了将LED元件1032利用玻璃密封的光源1003,但如果LED元件1032与元件安装基板1033是倒装片连接,俯视下不存在密封部件的框部分的光源1003,则也可以变更密封部件。
由于热熔接玻璃密封LED在高度方向的形成容易,热膨胀率与元件安装基板相同,且两部件的接合力大,所以可减小密封部件与元件安装基板的接合面积。而且,由于形成为包含侧面放射面的长方体形状,所以,通过使侧面的合计面积为上面的2倍以上,优选为4倍以上,可扩大横方向的配光。另外,例如也可以如图28所示那样,将LED元件1032利用硅酮树脂、环氧树脂等树脂密封部1037密封。在图28的光源1003中,树脂密封部1037在元件搭载基板1033上形成为半球状。
而且,例如也可以如图29所示,利用规定厚度的无机浆料1038密封LED元件1032。作为无机浆料1038,例如可使用SiO2类、Al2O3类、以及TiO2类等材料。
并且,在上述实施方式中,说明了将荧光体1039分散到玻璃密封部1034中的情况,但也可以如图30所示那样,在玻璃密封部1034的表面涂敷荧光体1039a。在图30中,荧光体1039a的层只被涂敷在玻璃密封部1034的上面1034a。在该光源1003中,向上方射出的光与向侧方射出的光之间产生色度之差,但由于在导光板1002内被混光,所以不会成为问题。而且,由于可省略荧光体的分散制造工序,并能消除了对该工序中的玻璃材料的成品率的影响,所以可降低制造成本。
另外,光源1003不限于以栅格点状配置在面状发光装置1001上,中央部也可以被密或疏排列配置。只要是光源1003被配置在包含中央部的整体的面状发光装置1001,则可实现尤其在小型光源中利用导光板的折射,使光向导光板1002面内的360度方向传播,且光源不明显的特征。
而且,在上述实施方式中,说明了光源1003具有1个LED元件1032的情况,但当然也可以使光源具有多个发光元件。例如,也可以如图31(a)所示,成为在正方形的元件安装基板1133上搭载了沿纵方向和横方向整齐排列的多个LED元件1032的光源1103。该情况下,也希望将贯通孔1121形成为正方形状,将光源1103配置在贯通孔1121的中心。在图31(a)中,光源1103形成为2.6mm见方,贯通孔1121形成为3.1mm见方。即,贯通孔1121的一边的长度比光源1103的对角的长度短。其中,贯通孔1121的角部被倒角成曲率半径为0.25mm。如图31(b)所示,光源1103的元件搭载基板1133在背面侧的中央具有散热图案1136。
具备散热图案1136的光源1103被安装在如图21所示那样的将金属作为衬底的搭载基板1004上,但通过省略与散热图案1136对应的位置的绝缘层1042,并将散热图案1136与由金属构成的基板主体1041直接或利用共晶材料等进行金属接合,可减小接合部分的热阻,使热容易传导到搭载基板1004整体,从而可显著提高散热效率。另外,在该光源1103中,玻璃密封部1134也具有与元件安装基板1133平行的上面1134a;和从上面1134a的外缘向下方延伸,与元件安装基板1133垂直的侧面1134b。
另外,例如也可以如图32(a)所示,采用在长方形状的元件安装基板1233上搭载了整齐排列成一列的多个LED元件1032的光源1203。该情况下,优选将贯通孔1221形成为与光源1203大致相似的长方形状,将光源1203配置在贯通孔1221的中心。由此,在图32(a)中,与双点划线所表示的圆形的孔相比,能够显著减小贯通孔1221的大小。如图32(b)所示,光源1203的元件搭载基板1233在背面侧的中央具有散热图案1236,在背面侧的散热图案1236的外侧,配置有电路图案1235。并且,在该光源1203中,玻璃密封部1234也具有与元件安装基板1233平行的上面1234a;和从上面1234a的外缘向下方延伸,与元件安装基板1233垂直的侧面1234b。另外,例如也可以由形成在两端的半圆部分、和在各个半圆部分之间以直线状延伸的直线部分构成贯通孔1221。由此,利用将光源的对角的长度作为直径的圆孔,也能够显著减小贯通孔1221的俯视面积。
这里,参照图33A和图33B,对贯通孔的内面相对导光板的另一面的角度α1进行详细说明。
在通过注塑成型来形成导光板1002的情况下,如图33A所示,有时希望在贯通孔1021中形成微小的坡度(倾斜)。这里,图33B表示按导光板1002的每个折射率n1,使内面1024比90°小多少,可满足上述式(1)及上述式(2)的传播条件。如图33B所示,在n1为1.45以下时,只要式(1)(2)都为2.8°以下即可。在n1为1.50以下时,若式(1)为6.7°以下则满足传播条件,式(2)为6.4°以下则满足传播条件。在n1为1.55以下时,若式(1)为10.4°以下则满足传播条件,若式(2)为9.6°以下则满足传播条件。而且,在n1为1.60以下时,若式(1)为13.9°以下则满足传播条件,若式(2)为12.6°以下则满足传播条件。并且,在n1为1.65以下时,若式(1)为17.3°以下则满足传播条件,若式(2)为15.4°以下则满足传播条件。但如果考虑导光板1002表面的平坦性、导光板1002内部的折射率不是严格的一定,则优选基本上将内面1024做成垂直面,使倾斜角小于5°。
另外,例如也可以如图34所示那样,使光源1003的上面1034a和导光板1302的上面1322位于相同的位置。该情况下,可减少导光板1302的厚度,并增加从贯通孔1321向外部直接射出的光量,从而能够在设计上使光源1003部分具有重点。
另外,在上述实施方式中,说明了贯通孔1021的上方开放的情况,但也可以设置堵塞贯通孔1021的上方的部件,使被反射的2次光也成为导光板1002的传播光。例如可以如图35所示,通过利用反射板1002堵塞贯通孔1021的上方,使从贯通孔1021向上方行进的光入射到导光板1002的内面1024。反射板1051只被设置在导光板1002的上面1022中的与贯通孔1021对应的部分。该反射板1051的反射面如果采用表面反射率比较高的材料、例如铝,则可高效率利用镜面反射。在反射面是铝的情况下,例如可以用铝板做成反射板1051自身、或在反射板1051的反射面上粘贴铝箔。该情况下,可遮挡从光源1003向外部射出的直接光,能够有效用于防止直接光的放射。
而且,例如也可以如图36所示那样,将反射板1052整面形成在导光板1002的上面1022。该反射板1052例如主要利用漫反射。该情况下,在反射板1052的内面可使用白色漫射片材。在上述实施方式中,由于向反射板1052入射的光的入射角比较小,所以相比镜面反射,更希望利用漫反射。
并且,例如也可以从反射板透射一部分光。由此,只向外部射出需要外部放射所需要的光量,其他光入射到光导板1001。
另外,搭载基板1004不限于将铝作为衬底的构造,也可以是将镁或铜等其他金属作为衬底的搭载基板。而且,不限于在这些金属上设置绝缘层,在其上面形成电路图案的搭载基板,也可以是在金属板上具备在聚酰亚胺或液晶聚合物上形成了电路图案的柔性基板的搭载基板。
[第4实施方式]
图37表示本发明的第4实施方式,(a)是发光装置的剖面图,(b)是发光装置的主视图。
如图37(a)所示,该发光装置1401具有弯曲形成的导光板1402、形成在导光板1402上的多个贯通孔1021、被收纳在贯通孔1021内的光源1003、和与光源1003电连接的搭载基板1404。在本实施方式中,导光板1402整体厚度一定,剖面形成为半圆状。导光板1402的厚度和贯通孔1021的尺寸等与第3实施方式相同。
贯通孔1021形成为与导光板1402的厚度方向平行,并与导光板1402的内面及外面垂直。在本实施方式中,光源1003被配置在导光板1402的内面侧。在本实施方式中,也不需要使贯通孔1021的内面与导光板1402的内面完全垂直,两者所成的角度α1只要满足上述式(1)即可。而且,更优选角度α1满足上述式(2)。
如图37(b)所示,多个贯通孔1021在纵方向和周方向等间隔形成。而且,光源1003的搭载基板1404向纵方向延伸,在周方向被配置多个。由此,搭载基板1404沿着弯曲的导光板1402不会过度弯曲。
如上述那样构成的发光装置1401如图37(a)所示,被沿着剖面为圆形的柱状部1400配置。由此,能够在上述实施方式的作用效果的基础上,将照明装置1401用于被设置于柱状部1400的广告等的照明,非常有使用价值。特别是此时希望例如按照在折射率为1.45以上时成为垂直孔、在折射率为1.50以上时倾斜角为4度以下的方式,比较宽余地满足上述式(1)和式(2),不受导光板1002为半圆状引起的曲率影响。
[第5实施方式]
图38表示本发明的第5实施方式,(a)是发光装置的俯视图,(b)是发光装置的剖面图。
如图38(a)所示,该发光装置1501由多个发光单元1508构成。各个发光单元1508是与第3实施方式的发光装置1001相同的结构,具有导光板1502、贯通孔1021、光源1003和搭载基板1504。在本实施方式中,各个发光单元1508形成为正方形状,并具有在纵方向和横方向等间隔排列的多个光源1003。
如图38(b)所示,各个发光单元1508被隔着间隔配置,在各个发光单元1508的导光板1502的端面之间形成有空气层。该空气层中配置有白色反射板1509,按各个发光单元1508使导光板1502的面内亮度均匀。其中,各个光源1003之间的纵方向和横方向的距离被设定为,即使在跨过空气层及白色反射板1509的情况下,也和不跨过的情况相同。
根据如上述那样构成的发光装置1501,能够按各个发光单元1508控制是否发光、以及发光强度。另外,通过在导光板1502的端面不直接设置白色反射剂,而在空气层中设置白色反射板1509,可抑制导光板1502的端面附近的光量增大。即,在对导光板1502的端面直接进行了白色涂敷的情况下,会在端面产生漫反射。由此,由于光从导光板1502向外部放射,所以导光板1502的端部周边的亮度增加。另一方面,当导光板1502的端面与白色反射板1509之间存在空气层时,由于被白色反射板1509散射反射的光在再次入射到导光板1502时,折射为成为导光板1502的传播光的角度,所以可防止导光板1502的端部周边的亮度变高。另外,除了多个发光单元1508的情况之外,即使是单一发光装置1001等也同样。
而且,白色反射板1509还有效地用于使光不到达相邻的发光单元1508,进行每个发光单元1508的独立点亮。另外,也可以不在所有的发光单元1508之间设置白色反射板1509,而只在由多个发光单元1508构成的组的端部设置。该情况下,由于也向组内相邻的发光单元1508的导光板1502传播光,所以能够使组内的各个发光单元1508全体的亮度均匀。
另外,在上述实施方式中,说明了LED元件1032的p侧电极1065由ITO构成的情况,但也可以例如由Ag合金构成p侧电极1065。该情况下,可减少向元件搭载基板1033泄漏的光,提高光源1003的光取出效率。
并且,也可以利用由ITO构成的接触电极、和由Al构成的表面反射层来形成LED元件1032的p侧电极1065。该情况下,也可减少向元件搭载基板1033泄漏的光,提高光源1003的光取出效率。
进而,虽然说明了使用了蓝宝石材质的支承基板1060,但也可以采用例如SiC、GaN那样的导电性基板,来扩散电流。另外,通过使支承基板1060具有与MQW层1063相同的折射率,并与折射率为1.7以上的玻璃组合,可提高从LED元件1032的光取出效率。
而且,在上述各实施方式中,未对导光板的两面特别实施加工,但当然也可以根据需要而实施任意的加工,例如可以对导光板的至少一面实施反射加工。
并且,在上述实施方式中,说明了使用LED元件作为发光元件的发光装置,但发光元件不限于LED元件,另外,关于具体的构造,也可以进行适当变更。
[第6实施方式]
图39至图43表示本发明的第6实施方式,图39是发光装置的俯视图,图40是发光装置的剖面图。
如图39所示,该发光装置2001具有:俯视下呈四边形状,在上方具有开口2021的框体2002;和被配置在框体2002上的多个光源2003。各个光源2003被搭载于板状的搭载基板2004,搭载基板2004的四角通过螺钉2041被固定在框体2002上。而且,发光装置2001具有设在框体2002的开口2021的漫射板2005,由漫射板2005遮挡各个光源2003。各个光源2003在纵方向和横方向上等间隔以栅格点状排列在搭载基板2004上。
如图40所示,框体2002具有底部2022和侧壁2023,在底部2022设置有与螺钉2041螺合的螺母部2024。由于螺母部2024被设置成从底部2022向上方突出,搭载基板2004被载置于螺母部2024,所以搭载基板2004与底部2022隔离配置。由此,搭载基板2004的热不会直接传递给底部2022。
搭载基板2004将铝作为衬底、与框体2002的底部2022平行设置。在本实施方式中,搭载基板2004被配置成与各个侧壁2023留有间隔。例如,搭载基板2004可以成为具有由铝构成的基板主体、设在基板主体上的绝缘层、设在绝缘层上的电路图案、和设在电路图案上的白色抗蚀层的结构。通过这样的结构,能够使光源2003发出的热通过搭载基板2004扩散到基板整体,防止局部过热。
漫射板2005与光源2003及搭载基板2004离开间隔设置,在与搭载基板2004之间形成从各个光源2003发出的光的混光空间2006。由于漫射板2005使从各个光源2003发出的光漫射,所以在漫射板2005内,光也被混光。
图41是光源的剖面图。
如图41所示,光源2003具有:倒装片型的由GaN类半导体材料构成的LED元件2032、搭载LED元件2032的元件安装基板2033、和密封LED元件2032并与元件安装基板2033粘接的作为无机密封部的玻璃密封部2034。而且,在元件安装基板2033上形成有将LED元件2032与搭载基板2034电连接的电路图案2035。电路图案2035具有形成在元件安装基板2033的表面上的表面图案、形成在元件安装基板2033的背面的背面图案、和将表面图案及背面图案连接的连通图形。
元件安装基板2033由氧化铝(Al2O3)的多结晶烧结材料构成,厚度为250μm,形成为1000μm见方。另外,LED元件2032厚度为100μm,形成为346μm见方。即,从LED元件2032的侧端到玻璃密封部034的侧面2034b的距离为327μm,从LED元件2032的上端到玻璃密封部2034的上面2034a的距离为500μm。
玻璃密封部2034覆盖LED元件2032以及元件安装基板2033上的LED元件2032的搭载面侧,其厚度为0.6mm。具有与元件安装基板2033平行的上面2034a;和从上面2034a的外缘向下方延伸,与元件安装基板2003垂直的侧面2034b。玻璃密封部2034例如可以是ZnO-B2O3-SiO2类的玻璃,该情况下的折射率为1.7。另外,该玻璃是通过加热而熔接在元件安装基板2033上的热熔接玻璃,与利用溶胶凝胶反应而形成的玻璃不同。另外,玻璃的组成和折射率不限于此。
而且,在玻璃密封部2034中含有对从LED元件2032发出的光的波长进行转换的荧光体2039。作为荧光体2039,例如可以使用YAG(Yttrium Aluminum Garnel)荧光体、硅酸盐荧光体等,在本实施方式中,从蓝色LED元件2032和黄色的荧光体2039得到了白色光。另外,也可以通过发出蓝色光的LED元件、与绿色荧光体、红色荧光体的组合来得到白色光。
并且,在玻璃密封部2034的上面2034a,形成有厚度为0.1mm的反射层2038。反射层2038只要反射从光源2003发出的光的至少一部分即可,可以完全不透明,或半透明。在本实施方式中,反射层2038为无机材料,是与元件安装基板2033同样的材料。具体而言,反射层2038由氧化铝(Al2O3)的多结晶烧结材料构成。即,反射层2038成为反射一部分光、使一部分光透过的半透明。
光源2003在LED元件2032被施加电压时,从LED元件2032发出蓝色光。从LED元件2032发出的蓝色光在其中一部分被荧光体2039转换成黄色后向外部放射。该光源2003的与元件安装基板2033垂直,并通过上面2034a的中央的轴成为光轴。即使是未形成反射层2038的状态,在该光源2003中,也成为光轴上的光强度不是最大、在相对光轴倾斜了约30°~45°的方向上光强度最大的配光特性。
并且,由于在玻璃密封部2034的上面2034a形成有反射层2038,所以向上面2034a入射的光的一部分被反射到玻璃密封部2034内。而且,由于反射层2038为半透明,所以一部分光透过反射层2038从反射层2038的上面向外部放射。结果,从光源2003向上方射出的光量减少,向侧方射出的光量增大。在本实施方式的光源2003中,具有相对光轴倾斜了约45°~90°的方向上光强度成为最大的配光特性。这样,通过设置反射层2038,可向侧方扩展配光特性,能够减少从上方放射的光量。该光源2003经过以下的工序制成。
首先,将玻璃成分的氧化物粉末和荧光体粉末加热到1200℃,在熔融状态下进行搅拌。然后,在玻璃固化后,进行与玻璃密封部2034的厚度对应的薄片切割,将密封前玻璃2034c加工成板状。
另一方面,在平板状的元件安装基板2033上形成电路图案。电路图案2035例如可以通过如下步骤形成:采用丝网印刷涂敷金属浆料,对元件安装基板2033以规定温度(例如1000℃以上)实施热处理,将该金属烧结在元件安装基板2033上之后,对该金属实施其他金属的镀覆。然后,纵横等间隔地在元件安装基板2033上通过倒装法连接安装多个LED元件2032。其中,元件安装基板2033的电路图案可以只通过金属浆料的热处理而形成,也可以在进行了金属溅射后实施金属镀覆等通过采用其他方法形成。
然后,如图42所示,将搭载了各个LED元件2032的元件安装基板2033放置到下金属模具2091上,并将上金属模具2092与元件安装基板2033的搭载面对置配置。然后,在元件安装基板2033与上金属模具2092之间,以覆盖各个LED元件2032的搭载区域的方式,配置密封前玻璃2034c,在密封前玻璃2034c的上方配置形成反射层2038的氧化铝板材。
随后,如图43所示,对下金属模具2091和上金属模具2092进行加压,进行在氮气气氛中被加热而软化的玻璃材料的热压加工。通过热压加工,可以将密封前玻璃2034c加热软化而与元件安装基板2033接合,并且能够将密封前玻璃2034c与反射层2038接合。这样,能够同时进行在搭载了多个LED元件2032并由无机材料构成的元件安装基板2033上,用玻璃材料统一密封各个LED元件2032,制作中间体2036的密封工序;和在中间体2036的玻璃材料的上面形成反射层2038的反射层形成工序。另外,没有必要同时进行密封工序和反射层形成工序,例如在元件安装基板2033和反射层2038材料不同,或与玻璃的接合状态不同的情况下等,可以先以第1条件制作中间体2036,然后以第2热压条件制作反射层2038。此时的加工条件可根据玻璃的温度、压力等任意变更,作为一例,例如可使用分散有成为反射材料的氧化物等的溶胶凝胶玻璃,将第1条件设定为温度150℃、无压力,将第2热压条件设定为玻璃温度是600℃,玻璃的压力是25kgf/cm2
通过以上的工序,形成了多个发光装置2001在纵方向和横方向连结的状态的中间体2036、和中间体2036上的反射层2038。然后,将与玻璃密封部2034一体化的元件安装基板2033放到切割装置中,由切割器将玻璃密封部2034和元件安装基板2033按每个LED元件2032进行分割。即,进行沿元件安装基板2033的厚度方向分断形成了反射层2038的中间体2036,在玻璃材料的上面2034a被覆盖的状态下,使玻璃材料的侧面2034b露出的分断工序,由此完成了光源2003的制造
根据如上述那样构成的发光装置2001,由于光源2003的配光特性向侧方扩展,从光源2003的上方放射的光量减少,所以,即使减小漫射板2005与光源2003的距离,从漫射板2005放射的光的亮度也不会产生不均,从而可实现均匀的面发光。
而且,由于在中间体2036的上面形成了反射层2038后,通过切割来分割中间体2036,所以,能够统一形成各个光源2003的反射层2038,不会降低光源2003的量产性。并且,由于反射层2038通过热压加工与玻璃密封部2034接合,所以能够使反射层2038的接合强度比较高。进而,可通过变更反射层2038的材质、厚度等来调整光源2003的配光特性和上方的亮度,容易进行配光特性及亮度的调整。
[第7实施方式]
图44和图45表示本发明的第7实施方式,图44(a)是发光装置的俯视图,图44(b)是发光装置的剖面图。
如图44(a)和(b)所示,该发光装置2101具有:导光板2102、形成在导光板2102上的多个贯通孔2121、被收纳在贯通孔2121中的光源2103、和与光源2103电连接的搭载基板2104。由于光源2003与第6实施方式相同,所以这里不进行详细说明。导光板2102由相对从光源2003射出的光透明的材料构成,其被入射从贯通孔2121内的光源2003发出的光。
在本实施方式中,导光板2102形成为整体厚度一定的平板状。导光板2102的材质只要相对光源1003的光透明即可,可以是任意的材质,例如可以使用丙烯酸树脂。这里,在本说明书中,将导光板2102的一面作为上面2122,将另一面作为下面2123进行说明。在下面1023通过涂敷白色涂料、进行表面粗面化或形成棱镜等,形成了散射面。
作为孔部的贯通孔2121在内面2124中的从光源2003入射光的范围,与导光板2102的厚度方向平行。在本实施方式中,贯通孔2121在俯视下呈被削去角部的正方形,上下具有相同的剖面。具体而言,贯通孔2121的角部以规定的曲率半径弯曲形成。如上述那样,光从光源2003向上方和侧方射出,光源2003的光入射到贯通孔2121的内面2124的全体范围。在本实施方式中,多个贯通孔2121在俯视下规则地形成在导光板2102上。具体而言,各个贯通孔2121在纵方向和横方向按等间隔以栅格点状排列在面状的发光装置2101的整个面。
俯视下为1.0mm见方的光源2003被搭载在俯视下为1.5mm见方的贯通孔2121的中心。其中,贯通孔2121的角部被倒角成曲率半径为0.25。光源2003按照元件安装基板2033成为导光板2102的下面2123侧的方式被收纳在贯通孔2121中,光轴与导光板2102的厚度方向平行。
图45A是发光装置的局部剖面图。
如图45A所示,搭载基板2104以铝为衬底,沿着导光体2102的下面2123设置。在本实施方式中,搭载基板2104被设置成堵塞各个贯通孔2121的下侧。搭载基板2104具有由铝构成的基板主体2141、设在基板主体2141上的绝缘层2142、设在绝缘层2142上的电路图案2143、和设在电路图案2143上的白色抗蚀层2144。
由此,光源2003发出的热通过搭载基板2104被扩散到基板整体,从而可防止局部发热,促进向外部的散热。而且,此时沿着导光板2102的搭载基板2104不仅具有散热功能,而且不产生如厚至损害面状发光装置2101的设计性程度等那样的形状的影响。另外,如果如以往那样在导光板的至少1个侧面部附近的背面部平行于侧面部地排列设置多个圆柱孔状或凹状的入射部,则光源成为局部存在,在不进行充分的散热措施的情况下,会产生因热的局部存在而导致导光板挠曲的问题。与之相对,在本实施方式的发光装置2101中,由于光源2003被分散配置,将各个光源2003的热分散到面状的搭载基板2104,能够从大的面积向外部散热,所以,可抑制导光板2102因受热而挠曲。
另外,高度为0.85mm的光源2003通过焊锡2031被搭载于搭载基板2104。由此,从上下长度为3mm的贯通孔2121的下端起,以0.85mm的高度配置了光源2003。即,光源2003的元件安装基板2033侧的端部(在本实施方式中是元件安装基板2033的背面)、和导光板2102的下面2123,在导光板2102的厚度方向上成为相同高度的位置。由此,由于成为光源2003的发光面的玻璃密封部2034的表面,成为比导光板2102的下面2123高出焊锡2031和元件安装基板2033的量的高度,所以,即使在从含有荧光体2039的光源2003的玻璃密封部2034散射放射的情况下,大部分的光也会直接入射到贯通孔2121的内面2124。
而且,在将贯通孔2121的内面2124相对导光板2102的下面2123的角度设为α2,将导光板2102的折射率设为n2时,如果满足90°-sin-1[{sin(90°-α2)}/n2]+α2≥sin-1(1/n2)(3),则对于向导光板2102的厚度方向行进的光,从内面2124入射到导光板2102内的全部的光成为导光板2102内的传播光。在本实施方式中,由于α2=90°,n2=1.5,所以满足上式(3)的条件。
并且,如果满足α2≤90°-2×sin-1[{sin(90°-α2)/n2}](4),则对于沿着导光板2102的内面2124行进的光,从内面2124向导光板2102内入射的全部的光成为导光板2102内的传播光。在本实施方式中,由于α2=90°,n2=1.5,所以满足上式(4)的条件。
并且,贯通孔2121的内面2124的相对光源2003的上面2034a的中心部的贯通孔2121的内面2124的立体角β2,为上侧半球的2π球面度的90%(5.65球面度)以上。而且,由于贯通孔2121的内面2124相对侧面2034b的中心部的立体角的比例(以侧面的半球的上侧的球面度为对象)比上面2034a大,所以作为光源2003整体,立体角的比例至少为90%以上。另外,光源2003的光强度为最大的方向约为45°,但在该方向上存在内面2124。
根据如上所述而构成的发光装置2001,由于将贯通孔2121的内面2124相对导光板2102的下面2123的角度α2、和导光板2102的折射率n2设定为满足上述的式(3)和式(4),所以从贯通孔2121的内面2124入射的光几乎全都成为传播光。由此,可达到如下的超出以往技术常识的作用效果:与光源2103的光轴成为导光板2102的厚度方向无关,在光源2003中、导光板2102中都不使用将从光源2003向上方发出的光控制成向导光板2102的面内方向的特殊的光学控制部,也能可靠地使光入射到导光板2102内,并作为导光板2102的传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件的数目,简单容易地制造发光装置2101。另外,由于从光源2003发出的光的至少90%以上入射到导光板2102的内面2124,所以,可无浪费地利用从光源2003发出的光。其中,从导光板2102内入射到贯通孔2121的传播光通过折射,成为进一步向宽范围扩展了的角度,从内面2124再次向导光板2102内入射。
这样,通过在导光板2102上沿规定的2个方向规则形成多个贯通孔2121,在各个贯通孔2121内配置光源2003这一极简单的结构,能够使导光板2102整体以白色发光。此时,通过各光源2003遍布导光板2102的整体均匀配置,可实现导光板2102的均匀发光状态。因此,能够在降低制造成本的同时,实现发光装置2001的薄型化和小型化。
另外,由于将贯通孔2121形成为俯视下呈角部弯曲形成的正方形状,在其内侧配置同样是正方形状的光源2003,所以与圆形的贯通孔相比,能够使贯通孔2121小型化,并且可增加向贯通孔2121的入射光量。另一方面,在本实施方式中,利用了导光板2102的入射时的折射,但由于折射光只向与各个入射面的垂线小于45°角的方向放射,所以,单纯的四方形形状会产生光不能放射的方向。与之相对,通过在正方形状上将角部弯曲形成,可防止产生光不能放射的方向。另外,虽然取代弯曲形成而将角部形成为倒角形状也可以不产生光不能放射的方向,但曲面能够形成平滑的发光强度分布。
而且,由于在这样的导光板2102上收纳了配光特性范围大的光源2003,所以,能够将各个光源2003的光量、颜色等的偏差平均化。并且,由于减少了从光源2003向上方发出的光量,所以,可减少从贯通孔2121向外部直接射出的光,防止直接光的眩目。另外,由于增加了从侧方发出的光量,所以光向导光板2102的耦合效率高。
另外,不是必须使相对光源2003的上面2034a的中心部的贯通孔2121的内面2124中的立体角的比例,相对上侧半球的2π球面度为90%以上,但为了确保光学效率,优选为70%以上。并且,希望贯通孔2121的内面2124存在于光源2003的光强度为最大的方向。
这里,参照图45A和图45B,对贯通孔的内面相对导光板的另一面的角度α2进行详细说明。
在通过注塑成型来形成导光板2102的情况下,如图45A所示,有时希望在贯通孔2121中形成微小的坡度(倾斜)。这里,图45B表示按导光板2102的每个折射率n2,使内面2124比90°小多少,可满足上述式(3)和上述式(4)的传播条件。如图45B所示,在n2为1.45以下时,只要式(3)(4)都为2.8°以下即可。在n2为1.50以下时,若式(3)为6.7°以下则满足传播条件,若式(4)为6.4°以下则满足传播条件。在n2为1.55以下时,若式(3)为10.4°以下则满足传播条件,若式(4)为9.6°以下则满足传播条件。而在n2为1.60以下时,若式(3)为13.9°以下则满足传播条件,若式(4)为12.6°以下则满足传播条件。并且,在n2为1.65以下时,若式(3)为17.3°以下则满足传播条件,若式(4)为15.4°以下则满足传播条件。但如果考虑导光板2102表面的平坦性、导光板2102内部的折射率不严格一定,则希望基本上将内面2124做成垂直面,使倾斜角小于5°。
另外,在第7实施方式中,光源2003不限于以栅格点状配置在面状发光装置2101上,中央部也可以被密或疏排列配置。只要是光源2003被配置在包含中央部的全体上的面状发光装置2101,便能够实现尤其在小型光源中利用导光板的折射,使光向导光板2102面内的360度方向传播,且光源不明显的特征。另外,即使将光源只配置在导光板的周围,也能够具备光源不明显的特征。
而且,也可以例如图46所示那样,使光源2103的上面2034a与导光板2102的上面2122不成为相同的位置。该情况下,能够减小导光板2102的厚度,并增多从贯通孔2121向外部直接射出的光量,使光源2003部分具有设计重点。
另外,也可以例如图47所示那样,不形成贯通导光板2102的贯通孔2121,而形成从下面2123在厚度方向上形成到中途的穴部2121a。在图47中,位于光源2103上方的穴部2121的闭塞面2125与导光板2102的上面2122及下面2123平行地平坦形成。该情况下,角度α2也被设定为满足上述式(3)和式(4)。
而且,在图47中,光源2103的反射层2138由金属材料形成。作为反射层2138的金属,例如可使用Ag、Al等。反射层2138可通过蒸镀、溅射等形成在玻璃密封部2034的上面2034a。在制造该光源2103时,只需如图48所示那样,在通过热压加工,利用玻璃密封部2034将多个LED元件2032统一密封在元件安装基板2033上之后,通过蒸镀、溅射等形成反射层2138,并通过切割来切割中间体2136即可。
另外,在上述实施方式中,说明了在玻璃密封部2034中分散了荧光体2039的情况,但也可以例如图49所示那样,在玻璃密封部2034与反射层2038之间形成由分散了荧光体2039的玻璃构成的荧光体层2037。在该光源2203中,虽然向上方射出的光与向侧方射出的光产生色度之差,但由于在导光板2102内混光,所以不会造成问题。而且,该光源2203可以将元件安装基板2033、玻璃密封部2034、荧光体层2237和反射层2038通过热压加工接合成一体。
另外,也可以如图50所示那样,通过在陶瓷母材中分散漫射颗粒2039a来形成反射层2338。漫射颗粒2039a可选择与反射层2338的母材不同折射率的材料。反射层2338的母材及漫射颗粒2039a例如可从ZrO、Al2O3、SiO2等材料中选择不同的材料。而且,在该光源2303中,通过在陶瓷母材中分散荧光体2039,构成了荧光体层2337。
而且,在上述各个实施方式中,说明了光源2003、2103、2203、2303具有1个LED元件2032的情况,但光源当然可以具有多个发光元件。例如可以使用在正方形状的元件安装基板上搭载了沿纵方向和横方向整齐排列的多个LED元件的光源。并且,也可以使用例如在长方形状的元件安装基板上搭载了整齐排列成一列的多个LED元件。
另外,在上述实施方式中,说明了使用LED元件作为发光元件的发光装置,但发光元件不限于LED元件,另外,关于具体的构造等,当然也可以适当变更。
[第8实施方式]
图51至图56表示本发明的第8实施方式,图51(a)是发光装置的俯视图,图51(b)是发光装置的剖面图。
如图51(a)所示,该发光装置3001具有:导光板3002、形成在导光板3002上的多个孔部3021、被收纳在孔部3021中的光源3003、和与光源3003电连接的搭载基板3004。导光板3002由相对从光源3003发出的光透明的材料构成,并被入射从孔部3021内的光源3003发出的光。在本实施方式中,导光板3002形成为整体厚度一定的平板状。导光板3002的材质只要相对光源3003的光透明即可,可以是任意的,例如可使用丙烯酸树脂。这里,在本说明书中,将导光板3002的一面作为下面3023、将另一面作为上面3022进行说明。在下面3023上通过涂敷白色涂料、或进行表面的粗糙化、形成棱镜等,形成散射面。
孔部3021在内面3024中的成为从光源3003入射光的范围的导光板3002的入射面,相对导光板3002的下面3023的角度α3(参照图52)小于90°,虽然内面3024相对下面3023倾斜,但与厚度方向大致平行。在本实施方式中,孔部3021在俯视下呈圆形状,并随着向下方的推移而逐渐少许扩展。如后述那样,从光源3003向上方和侧方射出光,光源3003的光入射到孔部3021的内面3024的全体范围。在本实施方式中,多个孔部3021在俯视下规则地形成在导光板3001上。具体而言,各孔部3021沿纵方向和横方向按等间隔、以栅格点状排列在面状的发光装置3001的整个面。
图52是发光装置的局部剖面图。
如图52所示,孔部3021从下面3023向上面3022形成到导光板3002的厚度方向的中途。位于光源3003的上方的孔部3021的闭塞面3025,与导光板3002的上面3022及下面3023平行,并平坦地形成。在闭塞面3025的表面形成有用于反射从光源3003发出的光的白色反射层3026。白色反射层3026的光源3003侧的表面构成对孔部3021内的光进行反射的平面状的第1反射面3026a。另白色反射层3026的上面3022侧的表面构成对在导光板3002内传播的光进行反射的第2反射面3026b。
在本实施方式中,第1反射面3026a与光源3003的距离Sh被设定为,将光源3003的光轴3003a与第1反射面3026a的交点、和内面3024中的光源3003的上端高度位置连接的线段,与光轴3003a所成的角度β3为60度以内,以使被第1反射面3026a散射反射的光中、在立体角中一半以上的方向成为直接到达内面3024的方向。而且,距离Sh被设定为,将光轴3003a与光源3003的上面的交点、和内面3024中的第1反射面3026a的高度位置连接的线段,与光轴3003a所成的角度γ也为60°以内。
如图52所示,光源3003具有:倒装片型的由GaN类半导体材料构成的LED元件3032、搭载LED元件3032的元件安装基板3033、和密封LED元件3032并与元件安装基板3033粘接的作为无机密封部的玻璃密封部3034。而且,在元件安装基板3033上形成有将LED元件3032与搭载基板3004电连接的电路图案3035。电路图案3035具有:形成在元件安装基板3033的表面上的表面图案、和形成在元件安装基板3033的背面的背面图案、以及将表面图案和背面图案连接的连通图形。元件安装基板3033由氧化铝(Al2O3)的多结晶烧结材料构成,厚度为250μm,形成为1000μm见方。另外,LED元件3032厚度为100μm,形成为346μm见方。即,从LED元件3032的侧端到玻璃密封部3034的侧面2034b的距离为327μm,从LED元件3032的上端到玻璃密封部3034的上面3034a的距离为500μm。
在图53中,(a)表示LED元件的俯视图,(b)表示LED元件的示意剖面图。
作为发光元件的LED元件3032如图53(a)所示,通过在由蓝宝石(Al2O3)构成的支承基板3060的表面上使III族氮化物类半导体外延成长,依次形成了缓冲层3061、n型层3062、MQW层3063、和p型层3064。该LED元件3032以700℃以上的温度外延成长,其耐热温度为600℃以上,相对后述的使用了低熔点玻璃的密封加工中的加工温度是稳定的。而且,LED元件3032具有:设在p型层3064的表面上的p侧电极3065、和形成在p侧电极3065上的p侧焊盘电极3066,并且具有形成在通过对从p型层3064到n型层3062对一部分进行蚀刻而露出的n型层3062上的n侧电极3067。
p侧电极3065例如由ITO(Indium Tin Oxide)等透明导电性氧化物构成,作为将从作为发光层的MQW层3063发出的光向支承基板3060的方向反射的光反射层发挥功能。而n侧电极3067例如由Ni/Au、Al等金属构成,俯视下形成在LED元件3032的一个角部。在本实施方式中,如图53(b)所示,p侧电极3065除了n侧电极3067的形成区域以外,俯视下形成在LED元件3032的几乎全体面上。而且,p侧焊盘电极3066例如由Ni/Au构成,俯视下形成在LED元件3032中的与n侧电极3067对置的角部。n侧电极3067及p侧焊盘电极3066在俯视下形成为圆形。
玻璃密封部3034覆盖LED元件3032,并且覆盖元件安装基板3033中的LED元件3032的搭载面侧,厚度为0.6mm。具有与元件安装基板3033平行的上面3034a;和从上面3034a的外缘向下方延伸,与元件安装基板3003垂直的侧面3034b。玻璃密封部3034例如可以使用ZnO-B2O3-SiO2类的玻璃,该情况下的折射率为1.7。另外,该玻璃是通过加热与元件安装基板3033熔接的热熔接玻璃,与利用溶胶凝胶反应而形成的玻璃不同。另外,玻璃的组成和折射率不限于此。
而且,玻璃密封部3034含有对从LED元件3032发出的光的波长进行转换的荧光体3039。作为荧光体3039,例如可以使用YAG(YttriumAluminum Garnel)荧光体、硅酸盐荧光体等,在本实施方式中,从蓝色LED元件3032和黄色的荧光体3039得到了白色光。另外,也可以通过发出蓝色光的LED元件与绿色荧光体、红色荧光体组合,来获得白色光。而且,也可以在玻璃密封部3034中不含有荧光体3039,而在玻璃密封部3034的表面涂敷荧光体3039,或者不使用荧光体3039。
光源3003在LED元件3032被施加电压时,从LED元件3032发出蓝色光。从LED元件3032发出的蓝色光在其中一部分被荧光体3039转换成黄色后,通过玻璃密封部3034的上面3034a或侧面3034b向外部放射。这里,由于从LED元件3032的侧端到玻璃密封部3034的侧面3034b的距离、与从LED元件3032的上端到玻璃密封部3034的上面3034a的距离不同,所以,从上面3034a放射的光与从侧面3034b放射的光色度不同。该光源3003的与元件安装基板3033垂直,并通过上面3034a的中央的轴成为光轴3003a。在该光源3003中,成为光轴上的光强度不是最大、相对光轴倾斜了约30°~45°的方向光强度最大的配光特性。该光源3003经过以下的工序制成。
首先,将玻璃成分的氧化物粉末和荧光体粉末加热到1200℃,在熔融状态下进行搅拌。然后,在玻璃固化后,进行与玻璃密封部3034的厚度对应的薄片切割,将密封前玻璃3034c加工成板状。
另一方面,在平板状的元件安装基板3033上形成电路图案。电路图案3035例如可以通过如下步骤形成:采用丝网印刷涂敷金属浆料,对元件安装基板3033以规定温度(例如1000℃以上)实施热处理,将该金属烧结在元件安装基板3033上之后,对该金属实施其他金属的镀覆。然后,纵横等间隔地在元件安装基板3033上通过倒装法连接安装多个LED元件3032。其中,元件安装基板3033的电路图案可以只通过金属浆料的热处理而形成,也可以在进行了金属溅射后实施金属镀覆等采用其他方法形成。
然后,如图54所示,将搭载了各个LED元件3032的元件安装基板3033放置到下金属模具3091上,并将上金属模具3092与元件安装基板3033的搭载面对置配置,在元件安装基板3033与上金属模具3092之间,以覆盖各个LED元件3032的搭载区域的方式,配置密封前玻璃3034c。然后,如图55所示,对下金属模具3091和上金属模具3092进行加压,进行在氮气气氛中被加热而软化的玻璃材料的热压加工。此时的加工条件可以根据玻璃的温度、压力等任意变更,如果列举一例,则例如可以将玻璃的温度设为600℃,将玻璃的压力设定为25kgf/cm2
通过以上的工序,制作成多个发光装置3001在纵方向和横方向连结的状态的图56所示的中间体3036。然后,将与玻璃密封部3034一体化的元件安装基板3033放到切割装置中,利用切割器将玻璃密封部3034和元件安装基板3033按每个LED元件3032进行切割,由此完成了光源3003的制造。
如图52所示,搭载基板3004以铝为衬底,沿着导光体3002的下面3023整面设置。在本实施方式中,搭载基板3004被设置成堵塞各个孔部3021。搭载基板3004具有由铝构成的基板主体3041、设在基板主体3041上的绝缘层3042、设在绝缘层3042上的电路图案3043、和设在电路图案3043上的白色抗蚀层3044。
由此,光源3003发出的热通过搭载基板3004被扩散到基板整体,从而可防止局部发热,促进向外部的散热。而且,此时沿着导光板3002的搭载基板3004不仅具有散热功能,而且不会产生如厚至损害面状发光装置3001的设计性程度等那样的形状的影响。另外,如专利文献1所记载那样,如果在导光板的至少1个侧面部附近的背面部平行于侧面部排列设置多个圆柱孔状或凹状的入射部,则光源成为局部存在,在不进行充分的散热措施的情况下,会产生因热的局部存在而使导光板挠曲的问题。与之相对,在本实施方式的发光装置3001中,由于光源3003被分散配置,将各个光源3003的热分散到面状的搭载基板3004,能够从大的面积向外部散热,所以,可抑制导光板3002因受热而挠曲。
而且,高度为0.85mm的光源3003通过焊锡3031被搭载于搭载基板3004。由此,从上下长度为3mm的孔部3021的下端起,以0.85mm的高度配置了光源3003。即,光源3003的元件安装基板3033侧的端部(在本实施方式中是元件安装基板3033的背面)、和导光板3002的下面3023在导光板3002的厚度方向成为相同的高度位置。由此,由于成为光源3003的发光面的玻璃密封部3034的表面,成为比导光板3002的下面3023高出焊锡3031和元件安装基板3033的量的高度,所以,即使在从含有荧光体3039的光源3003的玻璃密封部3034散射放射的情况下,大部分光也会直接入射到孔部3021的内面3024。
另外,在将孔部3021的内面3024相对导光板3002的下面3023的角度设为α3,将导光板3002的折射率设为n3时,如果满足90°-sin-1[{sin(90°-α3)}/n3]+α3≥sin-1(1/n3)(5),则对于向导光板3002的厚度方向行进的光,从内面3024入射到导光板3002内的全部的光成为导光板3002内的传播光。在本实施方式中,由于α3=90°,n3=1.5,所以满足上式(5)的条件。
来自光源3003和反射面3026a的光中,还包含大量向导光板3002的作为入射面的内面3024的入射角,相对内面3024的垂直方向成60度以上的角度的光。特别是来自与内面3024接近的光源3003的侧面3034b的光,相对内面3034的垂直方向成比较大的角度的光增多。而且,如果满足式(5)的条件,则能够使在(90°-α3)的角度以下入射的光成为传播光。
并且,如果满足α3≤90°-2×sin-1[{sin(90°-α3)/n3}](6),则对于沿着导光板3002的内面3024行进的光,从内面3024向导光板3002内入射的全部的光成为导光板3002内的传播光。在本实施方式中,由于α3=90°,n3=1.5,所以满足上式(6)的条件。
另外,除了从光源3003、反射面3026a之外,还存在来自搭载基板3004的白色抗蚀层3044等的与内面3024的垂直方向近似为90度的光。若满足式(6)的条件,则该光也可以成为传播光。
并且,孔部3021的内面3024的、孔部3021的内面3024相对光源3003的上面3034a的中心部的立体角,相对上侧半球的2π球面度约为50%(π球面度)。而且,由于孔部3021的内面3024相对侧面3034b的中心部的立体角的比例(以侧面的半球的上侧的π球面度为对象)比上面3034a大,所以从光源3003整体看,立体角的比例至少为50%以上。另外,相对光源3003的上面3034a的中心部的第1反射面3026a的立体角,相对于上侧半球的2π球面度约为50%(π球面度)。而且,相对第1反射面3026a的中心部的孔部3021的内面3024的立体角,相对于下侧半球的2π球面度约为50%(π球面度)。
根据如上所述而构成的发光装置3001,由于将孔部3021的内面3024相对导光板3002的下面3023的角度α3、和导光板3002的折射率n3设定为满足上述的式(5)和式(6),所以,从孔部3021的内面3024入射的光几乎全都成为传播光。由此,可达到如下的超出以往技术常识的作用效果:与光源3003的光轴成为导光板3002的厚度方向无关,在光源3003中、导光板3002中都不使用将从光源3003向上方发出的光控制成导光板3002的面内方向的特殊的光学控制部,也能可靠地将光入射到导光板3002内,并作为导光板3002的传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件的数目,能够简单容易地制造发光装置3001。另外,由于从光源3003发出的光的至少约75%以上入射到导光板3002的内面3024,所以,可无浪费地利用从光源3003发出的光。
这样,由光源3003发出的光的大部分从内面3024直接入射到导光板3002内。并且,由于孔部3021被白色反射层3026的第1反射面3026a闭塞,所以也能够使从光源3003入射到第1反射面3026a的光散射反射,间接地入射到内面3024,从而可提高从光源3003的光取出效率。
并且,在导光板3002内传播的光中到达了白色反射层3026的第2反射层3026b的光,基于第2反射层3026而散射反射。由此,不会减少从导光板3002中的孔部3021的上方向外部放射的光量,而且,不会形成因来自光源3003的直接光从孔部3021向外部放射而使得孔部3021的正面亮度显著变高。因此,与孔部3021的形状比较小、本来就不明显相结合,尽管形成了孔部3021,也可以实现均匀的面状发光。
这样,由于实现了小型化,并减少了所使用的部件数量,而且在将多个LED元件3032统一密封后进行分割,所以具有良好的生产性。这里,使用由沿着光轴3003a的多个平面状的侧面3034b包围LED元件3032、成为长方体形状的光源3003,由导光板3002的入射面包围光源3003的光轴3003a周围,且进行包围的入射面的非光源3003的安装侧由反射面3026a形成光学堵塞。而且,通过在导光板3002上沿规定的2个方向规则形成该结构的多个孔部3021,在各个孔部3021内配置光源3003这一极简单的结构,能够使导光板3002整体以白色发光。此时,通过将各个光源3003均匀配置在导光板3002的整体上,可实现导光板3002的均匀发光状态。因此,能够在降低制造成本的同时,实现发光装置3001的薄型化和小型化。而且,与只在导光板3002的端部排列光源3003的情况相比,可使用更多的光源3003,而不会产生局部发热的问题,并能根据需要,形成更高亮度的面状发光装置3001。
另外,虽然不是必须使相对光源3003的上面3034a的中心部的孔部3021的内面3024中的立体角的比例,为上侧半球2π球面度的50%以上,但在光学效率优先的设计的情况下,希望为70%以上,以使孔部3021的内面3024存在于光源3003的光强度为最大的方向。另一方面,在重视发光装置3001的薄型化的情况下,可以在白色反射层3026上设置由来自光源3003的光激励发光的荧光体,在增大该荧光体的激励比例的情况下,可以使光源3003与白色反射层3026接近。
另外,在使用例如温度从25度变为85度时,发光效率下降5%以上那样的、温度上升引起效率降低比较大的荧光体的情况下,通过将荧光体设在与光源3003远离的导光板3002侧而不设置在光源3003侧,可抑制荧光体的温度上升,提高发光效率。在这样的情况下,由于在导光板3002内被混光,所以也不会产生色不均。
而且,根据本实施方式,由于省略了对光源3003的LED元件3032向侧面方向控制放射方向的光学面,并且,通过倒装片连接安装了LED元件3032,所以,可减小光源3003的俯视下的大小,也可以减小孔部3021的直径。例如,在如图57所示那样,通过引线接合安装了LED元件3032的情况下,在LED元件3032的外侧,需要额外具有用于导线环绕的第1距离a3、和用于元件安装基板3033与导线3069连接的第2距离b3。由于第1距离a3例如是0.3~0.5mm,第2距离b3例如是0.2~0.5mm,所以在引线接合的情况下,需要使元件安装基板3033成为与上述实施方式的1.0mm见方大的LED元件3032的3倍以上。并且,在设置了向侧面方向控制放射方向的光学面的情况下,需要使元件安装基板3033为LED元件3032的10倍以上。
例如,在相对元件安装基板3033的对角的长度,作为孔部3021而采用比对角长度长0.5mm的直径的情况下,当元件安装基板3033的大小是1.0mm见方时,相对于孔部3021的直径为1.9mm时可形成面积是2.8mm2的圆,当成为2.5mm见方时,孔部3021的直径为4.0mm,面积需要增大为12.6mm2。另外,通过进行倒装片连接而不进行引线接合,虽然可将对角长度缩短1.5mm,但为了孔部3021不明显,希望为在缩短的对角长度上加上1.5mm的直径的圆的面积以下。而且,假如以这样的大小制造发光装置3001,则即使所搭载的LED元件3032相同,光源3003和孔部3021也明显。另外,如果不改变光源3003的高度,而减小俯视下的尺寸,则向横方向的配光相对增加。此外,在密封材料中分散了荧光体的情况下,如果平面方向的尺寸小于密封部件的高度,则上方向和横方向的光的色度之差容易变得明显,但即使产生了色度之差,在导光板3002内也能够混光。
并且,根据本实施方式,由于不需要对光源3003的上面3034a和侧面3034b实施光学加工,所以光源3003的制作也简单容易。在该发光装置3001的情况下,反而希望光轴上不存在最大光强度的配光的光源3003,由于不对立方体形状的光源3003实施加工,并只要形成简单的孔部3021即可,所以非常有利于实际应用。
另外,在上述实施方式中,说明了将LED元件3032利用玻璃密封的光源3003,但只要是LED元件3032与元件安装基板3033倒装片连接,俯视下密封部件的框部分不存在的光源3003,则也可以变更密封部件。
而且,搭载基板3004不限于使用铝作为衬底,也可以使用镁或铜等其他金属作为衬底。另外,不限于在这些金属上形成绝缘层,并在其上形成电路图案,也可以在金属板上具备在聚酰亚胺或液晶聚合物上形成了电路图案的柔性基板。
另外,作为用于防止从导光板3002向光源3003的安装面侧漏光的反射面,不限于如搭载基板3004的白色抗蚀层3044那样形成在搭载基板3004上,也可以采用独立的白色反射片材等。但在导光板3002与该反射面之间,需要形成不妨碍导光板3002的全反射传播用的空气层。
由于热熔接玻璃密封LED容易进行高度方向的形成,与热膨胀率元件安装基板相同,且两部件的接合力大,所以,可减小密封部件与元件安装基板的接合面积,而且,由于成为包含侧面射出面的长方体形状,所以通过使侧面的合计面积成为上面的2倍(即半球状的纵横比)以上,优选4倍(即侧面为上面面积)以上,可扩展横方向的配光。另外,也可以将上面形成为凸形状,以提高从玻璃向外部的光取出效率。此外,也可以例如图58所示那样,利用硅酮树脂、环氧树脂等的树脂密封部3037密封LED元件3032。在图58的光源3003中,树脂密封部3037在元件安装基板3033上形成为半球状。
而且,也可以如图59所示那样,将LED元件3032使用规定厚度的无机浆料3038密封。作为无机浆料3038,可使用例如SiO2类、Al2O3类、TiO2类等材料。
另外,光源3003不限于以栅格点状配置在面状发光装置3001上,也可以在中央部被密或疏地排列配置。还可以如图60所示那样,将光源3003配置在四边形状的导光板3002的四角。另外,也可以如图61所示那样,将光源3003排列配置在四边形状的导光板3002的的外缘侧。在图61中,光源3003排列在导光板3002的一对长边的外缘侧。并且,也可以如图62所示那样,将光源3003配置在导光板3002的中央。在图62中,导光板3002形成为圆形。这样,可以适当变更导光板3002的形状、和光源3003的配置状态。
这里,参照图63,对孔部的内面相对导光板的一面的角度α3进行详细说明。
在通过注塑成型来形成导光板3002的情况下,如图52所示,有时希望在孔部3021中形成坡度(倾斜)。这里,图63表示按导光板3002的每个折射率n3,使内面3024比90°小多少会满足上述式(5)和上述式(6)的传播条件。如图63所示,在n3为1.45以下时,只要式(5)(6)都为2.8°以下即可。在n3为1.50以下时,若式(5)为6.7°以下则满足传播条件,若式(6)为6.4°以下则满足传播条件。在n3为1.55以下时,若式(5)为10.4°以下则满足传播条件,若式(6)为9.6°以下则满足传播条件。而且,在n3为1.60以下时,若式(5)为13.9°以下则满足传播条件,若式(6)为12.6°以下则满足传播条件。并且,在n3为1.65以下时,若式(5)为17.3°以下则满足传播条件,若式(6)为15.4°以下则满足传播条件。但如果考虑导光板3002表面的平坦性、导光板3002内部的折射率不严格一定,则希望基本上将内面3024做成垂直面,使倾斜角小于5°。
另外,坡度不限于向下方向扩展,即使向上方向扩展,传播的条件也相同。但为了减小反射面的尺寸,希望向下方向扩展。
[第9实施方式]
图64和图65表示本发明的第9实施方式,图64是发光装置的局部剖面图。在第8实施方式中,说明了光源3003具有1个LED元件3032的情况,在第9实施方式中,光源具有多个发光元件。
如图64所示,在该发光装置3101中,孔部3121贯通导光板3002,导光板3002的上面3022被透明片材3150整面覆盖。在透明片材3150上,与各个孔部3121对应地形成有半透过涂敷部3126。即,孔部3121被半透过涂敷部3126的作为光源3003侧的表面的平面状反射层3126a堵塞。半透过涂敷部3126例如可以通过铝、铜等金属等的蒸镀来形成。
孔部3121形成为内面3124与导光板3002的厚度方向平行。即,内面3124相对导光板3002的下面3022的角度α3为90°。在该发光装置3101中,α3也被设定为满足上述式(5)和(6)。
该发光装置3101具有在长方形状的元件安装基板3133上搭载了被整齐排列成一列的多个LED元件3032的光源3103。光源3103的元件搭载基板3133在背面侧的中央具有散热图案3136,在背面侧的散热图案3136的外侧配置有电路图案3135。而且,在该光源3103中,玻璃密封部3134也具有与元件安装基板3133平行的上面3134a;和从上面3134a的外缘向下方延伸,与元件安装基板3133垂直的侧面3134b。
具备散热图案3136的光源3103被安装在将金属作为衬底的搭载基板3004上,但通过省略与散热图案3136对应的位置的绝缘层3042,将散热图案3136与由金属构成的基板主体3041直接或利用共晶材料等进行金属接合,可减小接合部的热阻,使热容易传导到搭载基板3004整体,从而可显著提高散热效率。
图65是发光装置的俯视图。
如图65所示,贯通孔3121对应于长条状的光源3103形成为长孔状。在本实施方式中,贯通孔3121由两端的半圆部和中央侧的直线部构成,光源3103被配置在贯通孔3121的中心。由此,通过圆形的孔,可显著减小孔部3121的大小。
而且,根据该发光装置3101,由于按照满足上述式(5)和(6)的方式,设定了孔部3021的内面3024相对导光板3102的下面3022的角度α3、和导光板3102的折射率n3,所以,从孔部3121的内面3024入射的光几乎全都成为传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件数目,并能够简单容易地制造发光装置3101。
并且,由于孔部3121被半透过涂敷部3126的反射面3126a堵塞,所以,使从光源3103入射到反射面3126a的光的一部分散射反射,可间接地入射到内面3024,使得从光源3103的光取出效率良好。并且,光的一部分透过半透过涂敷部3126,而且,在透明片材3150内传播的光被半透过涂敷部3126的反射面3126a散射反射,其一部分向外部射出。由此,导光板3102中的只从孔部3121的上方向外部放射的光量不会减少,另一方面,不会形成如没有半透过涂敷部3126的情况那样正面亮度过高的情况。结果,尽管形成了孔部3121,但尺寸小、不明显,即使有少许的亮度差,也能够实现均匀的面状发光。
另外,在第9实施方式中,说明了在透明片材3150的光源3103侧形成了半透过涂敷部3126的情况,但也可以如图66所示那样,在光源3103的相反侧形成半透过涂敷部3126。该情况下,虽然半透过涂敷部3126的反射面3126a与孔部3121严格离开透明片材3150的厚度的量的距离,但可以说在光学上实质堵塞了孔部3121的上端。另外,也可以如图67所示那样,取代半透过涂敷部3126而在透明片材3150上形成白色颗粒层3226。作为透光部件的透明片材3150具有粘合性,利用粘合力将白色颗粒以层状粘贴在透明片材3150上。白色颗粒层3226的反射面3226a虽然形成了由颗粒引起的凹凸,但从宏观上讲,可以说形成为平面状。另外,也可以如图68所示那样,按照堵塞孔部3121的方式,在上面3022侧粘贴作为透光部件的反射密封件3326。该情况下,反射密封件3326的孔部3121侧的表面成为反射面3326a。另外,当在面状的发光装置中沿高度方向离开间隔配置漫射板时,或使用厚的漫射板的时等,在反射面尺寸比较小而不明显地进行使用的情况下,当然也可以形成非半透过而是不透射的反射面。
另外,也可以如图69所示那样,在导光板3002的上面3022侧全面设置透明板3450。作为透光部件的透明板3450,其与导光板3002接触的部分形成为平面,堵塞孔部3121的部分形成有向下方突出的弯曲部3451。在弯曲部3451的下面,沿着弯曲形状形成半透过涂敷部3426,孔部3121被半透过涂敷部3426的成为光源3003侧的表面、即曲面状的反射层3426a堵塞。该情况下,由于从光源3003发出的光被突出的曲面状反射层3426a朝向光源3003反射,所以与单纯形成为平面状的情况相比,可增多向孔部3121的内面3124的光量。
而且,例如也可以将上述实施方式的发光装置3001作为1个发光单元,由多个发光单元构成发光装置。该情况下,例如可以将各个发光单元隔着间隔以平面状配置,在各个发光单元的导光板的端面之间形成空气层。而且,可通过在该空气层中配置白色反射层,按每个发光单元实现导光板的面内的亮度均匀化。此时,希望将各个光源间的纵方向和横方向的距离设定为,即使是跨过空气层及白色反射层的情况,也和不跨过的情况相同。
若如上述那样构成,则可对每个发光单元控制是否发光、和发光的强度。另外,通过不直接在导光板的端面设置白色反射剂,而在空气层中设置白色反射板,可抑制导光板端面附近的光量增大。即,在对导光板的端面直接进行了白色涂敷的情况下,在端面产生散射反射。由此,由于光从导光板向外部放射,所以导光板的端部周边的亮度变高。另一方面,在导光板的端面与白色反射板之间存在空气层的情况下,被白色反射板散射反射的光在再次入射到导光板时,由于折射成成为导光板的传播光的角度,所以可防止导光板的端部周边的亮度变高。另外,上述效果除了在多个发光单元的情况下之外,在单一的发光装置3001等的情况下也相同。
而且,白色反射板还具有使光不到达相邻的发光单元,能够进行每个发光单元的独立点亮的效果。另外,也可以不在全部的发光单元之间设置白色反光板,而只在由多个发光单元构成的组的端部设置。该情况下,由于光还向组内相邻的发光单元的导光板传播,所以可实现组内的各个发光单元整体的亮度均匀化。
[第10实施方式]
图70和图71表示本发明的第10实施方式,图70(a)是发光装置的俯视图,图70(b)是发光装置的横剖面图。在第8和第9实施方式中,说明了在各个光源3003、3103中形成了多个孔部3021、3121的情况,但在第10实施方式中,多个光源共用1个孔部。
如图70(a)所示,该发光装置3501具有平板状的导光板3502、形成在导光板3502上的直线状孔部3521、被收纳在孔部3521中的多个光源3103、和导光板3502的外框部3505。由于各个光源3103与第9实施方式相同,所以在此不进行详细说明。各个光源3103沿长度方向上排成一列。
如图70(b)所示,发光装置3501在导光板3502上具有堵塞孔部3521的反射密封件3526。另外,在图70(a)中,为了便于说明,省略了反射密封件3526的图示。在本实施方式中,反射密封件3526的孔部3521侧的表面成为反射面3526a。
图71是发光装置的纵剖面图。
如图71所示,孔部3521遍布导光板3502的厚度方向形成。即,在本实施方式中,导光板3502被隔着光源3103分离设置。而且,孔部3521的内面3524形成为与导光板3502的上面3522及下面3523垂直,被设定为满足上述式(5)和式(6)。
另外,外框部3505形成为从下方及侧方覆盖导光板3502。在外框部3505与导光板3502之间,设置有搭载光源3103的搭载基板3004。
根据上述构成的发光装置3501,由于将孔部3521的内面3524相对导光板3502的下面3522的角度α3、和导光板3502的折射率n3设定为满足上述式(5)和式(6),所以从孔部3521的内面3524入射的光几乎全都成为传播光。因此,可省略光学控制部,削减部件数目,从而能简单容易地制造发光装置3501。另外,由于将导光板3502隔着各个光源3103分离而形成孔部3521,所以不需要对导光板3502实施用于形成孔部3521的加工,使得导光板3502的制作非常容易。
并且,由于孔部3521被反射密封件3526的反射面3526a堵塞,所以,能够使从光源3103向反射面3526a入射的光的一部分散射反射,间接地入射到内面3524,使得从光源3103的光取出效率良好。
另外,在第10实施方式中,说明了孔部3521遍布导光板3502的上下形成的情况,但也可以如图72所示那样,构成使孔部3621不从导光板3602的下面3623侧一直形成到上面3622,而只形成到厚度方向的途中的发光装置3601。图72(a)表示了导光板3602a、3602b被分离形成,在孔部3621的正上方设置有各个导光板3602a、3602b的抵接部3602c。在孔部3621的平坦的上面形成有反射层3626,其表面成为反射面3626a。孔部3621的内面3624虽然相对导光板3602a、3602b的厚度方向倾斜,但被设定为满足上述式(5)和(6)。另外,当然也可以如图72(b)所示那样,将导光板3602d形成为一体。
并且,也可以如图73所示那样,通过二色成形,将由透明树脂构成的导光板3702a、3702b、堵塞导光板3702a、3702b的孔部3721的堵塞部3726形成一体。另外,当然也可以分别形成导光板3702a、3702b、和堵塞部3726。在图73的发光装置3701中,堵塞部3726由白色的树脂构成,向孔部3721露出的表面成为反射面3726a。在图73(a)中,反射面3726a是平面状,在图73(b)中,反射面3726b形成为向光源3103突出的曲面状。
另外,也可以如图74和图75所示那样,将材料不同的导光板3802a、3802b组合。在图74的发光装置3801中,形成有孔部3821的第1导光板3802a、和被配置在第1导光板3802a的外侧的第2导光板3802b独立形成。其中,孔部3821按各个光源3103分别形成。如图75所示,在孔部3821中的光源3003的正上方形成具有反射面3826a的反射层3826。
在该发光装置3801中,第1导光板3802a通过注塑成形形成,第2导光板3802b通过压延成形形成。由此,通过对孔部3821的内面3824的形状等精度要求比较高的孔部3821周围采用注塑成形的部件,而对平板部分采用能够实现廉价大量生产的压延成形,可降低导光板3802a、3802b的制造成本。
而且,孔部3821中的光源3003的正上方的反射面3826a,在光学特性优先的情况下,优选如第8和第9实施方式那样成为只与孔部对应的反射面的形状,但通过按照包含相邻的孔部3821之间的方式形成与多个孔部3821对应的连续形状,容易进行反射面3826a的形成,可减低制造成本。另外,在导光板3802a的光源3003安装面侧具备反射面3826a的情况下,光学特性的下降也很小。
另外,在上述各个实施方式中,说明了LED元件3032的p侧电极3065由ITO构成的情况,但例如也可以将p侧电极3065由Ag合金构成。该情况下,可减少向元件搭载基板3033泄漏的光,提高光源3003的光取出效率。
而且,也可以将LED元件3032的p侧电极3065利用由ITO构成的接触电极、和由Al构成的表面反射层形成。该情况下,也可减少向元件搭载基板3033泄漏的光,提高光源3003的光取出效率。
并且,说明了采用蓝宝石的支承基板3060的情况,但也可以采用例如SiC或GaN那样的导电性基板,使电流扩散。另外,通过使支承基板3060具有与MQW层3063相同的折射率,与折射率为1.7以上的玻璃组合,可提高从LED元件3032的光取出效率。
而且,在上述各个实施方式中,虽然未对导光板的两面特别实施加工,但当然也可以根据需要实施任意的加工,例如可以对导光板的至少一面实施反射加工。
另外,在上述实施方式中,说明了使用LED元件作为发光元件的发光装置,但发光元件不限于LED元件,而且,关于具体的构造等,当然也可以适当变更。
追加实施例:[第11实施方式]
图76表示本发明的第11实施方式,图76A是发光装置的俯视图,图76B是发光装置的剖面图。
第11实施方式涉及的发光装置4001具有:导光板4002、形成在导光板4002上的多个贯通孔4021、被收纳在贯通孔4021中的光源4003、与光源4003电连接的搭载基板4004、和形成在导光板4002上的表面盖板4005。导光板4002由相对从光源4003发出的光透明的材料构成,被入射从贯通孔4021内的光源4003发出的光。在本实施方式中,导光板4002形成为整体厚度一定的平板状。导光板4002的材质只要相对光源4003的光透明即可,可以是任意材质,例如可采用丙烯酸树脂。搭载基板4004例如由将铝作为衬底的材料构成。
贯通孔4021在内面4024中的从光源4003入射光的范围,与导光板4001的厚度方向平行。在本实施方式中,贯通孔4021俯视下呈角部被削去的正方形状,上下具有相同的剖面。具体而言,贯通孔4021的角部以规定的曲率半径弯曲形成。如后述那样,光从光源4003向上方和侧方射出,光源4003的光入射到贯通孔4021的内面4024的全体范围。在本实施方式中,多个贯通孔4021俯视下规则地形成在导光板4001上。具体而言,各个贯通孔4021沿纵方向和横方向等间隔地在面状的发光装置4001的整个面上以栅格点状排列。
表面盖板4005以堵塞贯通孔4021的方式形成在导光板4002上。在表面盖板4005的底面的与贯通孔4021对应的位置,形成有白色反射层4006。通过从光源4003发出的光被白色反射层4006反射,可向外部放射均匀的白色光。具有该白色反射层4006的表面盖板4005可以与上述实施方式的各个发光装置组合使用。
追加实施例:[第12实施方式]
图77表示本发明的第12实施方式,图77A是发光装置的俯视图,图77B是发光装置的剖面图。第12实施方式表示在上述实施方式的各个发光装置中使用的电路图案(电路图案43、1043、2143等)的图案的一例。
第12实施方式涉及的发光装置4101具有:搭载基板4104、形成在搭载基板4104上的绝缘层4142、形成在绝缘层4142上的电路图案4143、和形成在电路图案4143上的白色抗蚀层4144。另外,在图79A、B中,省略了发光装置4101中含有的导光板、光源等的图示,在图79A中,省略了白色抗蚀层4144的图示。而且,图79A的虚线4103表示包含LED元件的光源的配置位置。
电路图案4143形成在搭载基板4104的几乎整个面,例如通过在厚度为70μm的铜箔上形成栅格状的空格而形成。搭载基板4004例如是由将铝作为衬底的材料构成的厚度为1mm的基板。与电路图案4143连接的光源发出的热通过电路图案4143扩散,经由绝缘层4142,被传导到搭载基板4104的几乎全体区域。因此,可大幅降低绝缘层4142的热阻,抑制LED芯片的温度上升。
以上,对本发明的实施方式进行了说明,但上述的实施方式不限定技术方案所涉及的发明。而且,应注意在用于解决本发明的课题的措施中,不是必须具备在实施方式中说明的特征的全部组合。

Claims (30)

1.一种发光装置,其特征在于,具有光源和导光板,
所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,
所述导光板具有收纳上述光源的收纳孔,
上述收纳孔从上述导光板的一面向另一面侧延伸,内面中的从上述光源入射光的范围与上述导光板的厚度方向平行,
上述光源按照上述元件安装基板成为上述导光板的另一面侧的方式被收纳在上述收纳孔内,向上述收纳孔的上述导光板的一面侧及上述收纳孔的上述内面侧放射光,且光轴与上述导光板的厚度方向平行,
上述收纳孔的上述内面的相对上述光源的上面的中心部的立体角为4.4球面度以上。
2.根据权利要求1所述的发光装置,其特征在于,
上述收纳孔贯通上述导光板形成。
3.根据权利要求2所述的发光装置,其特征在于,
具有被设置在上述导光板的一面侧、搭载上述光源的搭载基板。
4.根据权利要求3所述的发光装置,其特征在于,
上述密封部是热熔接玻璃。
5.根据权利要求4所述的发光装置,其特征在于,
上述光源是长方体形状。
6.根据权利要求4所述的发光装置,其特征在于,
上述密封部被分散有对从上述LED元件发出的光的波长进行变换的荧光体。
7.根据权利要求3所述的发光装置,其特征在于,
具有设置在上述导光板的另一面侧、堵塞上述收纳孔的反射板。
8.一种发光装置,其特征在于,具有光源和导光板,
所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,
所述导光板具有收纳上述光源的贯通孔,
上述贯通孔从上述导光板的一面向另一面侧延伸,内面中的从上述光源入射光的范围与上述导光板的厚度方向大致平行,
上述光源按照上述元件安装基板成为上述导光板的另一面侧的方式被收纳在上述贯通孔内,向上述贯通孔的上述导光板的一面侧及上述贯通孔的上述内面侧放射光,且光轴与上述导光板的厚度方向平行,
在将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足90°-sin-1[{sin(90°-α)}/n ]+α≥sin-1(1/n)。
9.根据权利要求8所述的发光装置,其特征在于,
在将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足α≤90°-2×sin-1[sin{(90°-α)/n}]。
10.根据权利要求9所述的发光装置,其特征在于,
上述光源的上述元件安装基板侧的端部、和上述导光板的上述另一面,在上述导光板的厚度方向上是相同的高度位置。
11.根据权利要求10所述的发光装置,其特征在于,
上述光源俯视下为四边形状,
上述贯通孔俯视下为被削去了角部的四边形状。
12.根据权利要求11所述的发光装置,其特征在于,
具有被设置在上述导光板的一面侧、搭载上述光源的搭载基板。
13.根据权利要求12所述的发光装置,其特征在于,
上述密封部是热熔接玻璃。
14.根据权利要求13所述的发光装置,其特征在于,
上述光源是长方体形状,侧面相对上面为2倍以上的合计面积。
15.根据权利要求13所述的发光装置,其特征在于,
上述密封部具有对从上述LED元件发出的光的波长进行变换的荧光体。
16.根据权利要求13所述的发光装置,其特征在于,
具有设置在上述导光板的另一面侧、堵塞上述贯通孔的反射板。
17.一种光源的制造方法,其特征在于,包括:
在搭载了多个发光元件并由无机材料构成的元件安装基板上,利用玻璃部件统一密封各个发光元件,制作中间体的密封工序;
在上述中间体的上述玻璃部件的上面形成反射层的反射层形成工序;和
沿上述元件安装基板的厚度方向分断形成有上述反射层的上述中间体,在上述玻璃部件的上面被覆盖的状态下,使上述玻璃部件的侧面露出的分断工序。
18.根据权利要求17所述的光源的制造方法,其特征在于,
在上述密封工序中,通过热压加工对上述玻璃部件进行加热使其软化而与上述元件安装基板接合。
19.根据权利要求18所述的光源的制造方法,其特征在于,
上述反射层是无机材料,
在上述反射层形成工序中,通过热压加工对上述玻璃部件进行加热使其软化而与上述反射层接合。
20.根据权利要求19所述的光源的制造方法,其特征在于,
上述元件安装基板和上述反射层由相同的材料构成。
21.根据权利要求18所述的光源的制造方法,其特征在于,
上述反射层是金属材料,
在上述反射层形成工序中,通过蒸镀或溅射形成反射层。
22.一种光源,其特征在于,利用权利要求17所述的制造方法制造。
23.一种发光装置,其特征在于,具备:
权利要求22所述的光源、和具有收纳上述光源的孔部的导光板。
24.一种发光装置,其特征在于,具有光源和导光板,
所述光源具有元件安装基板、通过倒装法连接而被安装在上述元件安装基板上的LED元件、和在上述元件安装基板上密封上述LED元件的密封部,
所述导光板具有收纳上述光源的孔部,且上述孔部的侧方的内面成为入射面,
上述孔部从上述导光板的一面向另一面侧延伸,上述入射面与上述导光板的厚度方向大致平行,
具有在上述导光板的另一面侧光学堵塞上述孔部,使从上述光源发出的光的至少一部分反射的反射面。
25.根据权利要求24所述的发光装置,其特征在于,
在将上述孔部的上述内面相对上述导光板的上述一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足90°-sin-1[{sin(90°-α)}/n ]+α≥sin-1(1/n)。
26.根据权利要求25所述的发光装置,其特征在于,
在将上述贯通孔的上述内面相对上述导光板的上述另一面的角度设为α,将上述导光板的折射率设为n时,
满足α≤90°-2×sin-1[sin{(90°-α)/n}]。
27.根据权利要求25所述的发光装置,其特征在于,
具有被配置在上述导光板的另一面的导光部件,
上述反射面形成在上述导光部件上。
28.根据权利要求25所述的发光装置,其特征在于,
上述孔部从上述导光板的一面形成到上述导光板的厚度方向的中途。
29.根据权利要求27所述的发光装置,其特征在于,
上述导光部件是透明板或透明片材。
30.根据权利要求25所述的发光装置,其特征在于,
上述孔部在厚度方向上贯通上述导光板。
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