CN203010228U - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供一种发光装置，该发光装置包括：基板；导电部，形成于基板上；多个发光元件，与导电部电性连接，并且安装于基板上；含荧光体的密封构件，以覆盖发光元件的方式而设置；以及扩散层，覆盖密封构件而设置以使自密封构件射出的光入射，并且包含多个与密封构件的表面侧垂直的圆柱部。

Description

发光装置
技术领域
本实用新型涉及一种包含LED(Light Emitting Diode，发光二极管)芯片等发光元件的发光装置以及包含所述发光装置作为光源的照明器具。
背景技术
近年来，使用发光元件的发光装置、特别是使用发光二极管(以下称为“LED芯片”)的发光装置作为可替代白炽灯泡的灯泡形LED灯等光源体、以及嵌灯(downlight)、聚光灯(spotlight)等各种照明器具的光源，正在进行向多方面的发展。并且，已知的还有进而以高输出为目的，例如使被称为高功率(high power)的LED芯片点亮的发光装置。
当安装多个此种可获得较大光输出的所谓高功率***的LED芯片而加以模块化时，自芯片面积大、散热性的观点等考虑，优选的是将安装间隔设计成大于较小光输出的LED芯片(面积较小的芯片)。
然而，若安装间隔增大，则例如自含有用以对来自蓝色的LED芯片的光进行转换的荧光体的密封构件所放射的光中，蓝色光相对于LED芯片周边的荧光体的强度、与蓝色光相对于针对各芯片间的荧光体的强度变得不同，因此存在容易在密封构件的放射面上产生颜色不均的问题。
因此，作为解决颜色不均的方法，已知的还有在密封构件的放射面上包含扩散部的发光装置(例如，参照专利文献1)
但是，在现有方法中，只是在密封构件的表面上设置扩散层以消除颜色不均，借此无法获得充分的表面积，因此有时无法使转换为可见光时所产生的热散出，导致光输出下降。特别是在使用高功率***的LED芯片的情况，发光时的热也增大，因此重要的是维持着光输出较高的状态而有效率地放出光。
而且，虽然现有的构成也可以减轻颜色不均，但是由于从密封构件的侧面方向也会放射光，因此有时还会出现配光过宽的情况，在投光器或聚光灯等需要光束角的器具中导致器具效率下降。
实用新型内容
实施方式的发光装置包括：
基板；导电部，形成于基板上；多个发光元件，与导电部电性连接，并且安装于基板上；含荧光体的密封构件，以覆盖发光元件的方式而设置；以及扩散层，覆盖密封构件而设置以使自密封构件射出的光入射，并且包含多个与密封构件的表面侧垂直的圆柱部。
根据本实用新型的实施方式，可提供一种发光装置及包含所述发光装置的照明器具，由于包含与密封构件不同的含有圆柱部的扩散层，因此能够抑制颜色不均，并且还能够抑制光通量(luminous flux)下降。
附图说明
图1是表示本实施方式的照明装置的立体图。
图2是表示本实施方式的发光装置的前视图。
图3是表示本实施方式的发光装置的剖视图。
符号的说明：
3：被安装构件
4：凹面反射镜
5：镜支撑构件
5a：基部
5b：支撑部
5c：开口缘
5d：电缆孔
6：扩散层
10：发光装置
11：基板
12：基材
12b：安装面
12c：背面
14：正面金属构件
16：供电部
18：背面金属构件
18a：固定部
19：螺钉通孔
21：LED芯片
25：框部
25a：顶部
27：密封构件
27a：表面侧
31：散热器
32：基底
35：受热部
41：凹面镜构件
41a：边缘
41b：座部
42：螺钉
45：镜座
45a：安装片部
45b：挡片部
45c：前端缘
61：圆柱部
62：周围扩散部
100：照明器具
具体实施方式
在实施方式的发光装置中，作为基板，可实施金属基底基板或陶瓷基底基板及包含环氧玻璃(glass epoxy)的树脂制材料基板等中的任一种基板。并且，还可以使用例如DCB(Direct Copper Bonding，直接铜连接)基板、DBA(Direct Brazing Aluminum，直接钎焊铝)基板、AMC(ActiveMetal Brazed Copper，活性金属钎焊铜)基板等。并且，在实施方式中，作为陶瓷基材，可使用Al2O3、ALN、SiN等材料。
并且，在实施方式中，作为半导体发光元件，可使用例如LED芯片、有机EL(Electroluminescence，电致发光)元件等。
以下，一边参照附图，一边详细说明本实用新型的一个实施方式。本实施方式的图1所示的照明器具100是包含两个发光装置10的聚光灯。所述照明器具100包括两个发光装置10、被安装构件3、凹面反射镜4及镜支撑构件5。发光装置10是COB(chip on board，板上芯片)型。
凹面反射镜4包含由铝制成的一对凹面镜构件41。各凹面镜构件41的反射面形成为抛物面，并且最后加工成镜面。凹面镜构件41包括位于光射出侧的半圆弧状的边缘41a、以及位于散热器(heatsink)31的基底32侧的座部41b。座部41b为沿着基底32平坦地形成。凹面镜构件41是通过使座部41b与散热器31的基底32的正面接触而安装的螺钉42而安装。
固定于散热器31的正面侧的一对凹面镜构件41在受热部35的两侧面向发光装置10，并且以所述受热部35为分界而面对称地配置。发光装置10的发光部与凹面镜构件41的由抛物面构成的反射面相对向。所述发光装置10的发光部中心部配置成位于凹面镜构件41的焦点处。
与自照明器具100放射的光束的中心在半径方向上相离的受热部35的端部上，从正面侧利用螺丝(screw)固定有镜座45。镜座45一体地包含抵接于受热部35的安装片部45a、以及沿反射面弯折的挡片部45b。一对凹面镜构件41中，反射面仅相隔受热部35***该对凹面镜构件41之间的部分。配置成当将安装片部45a用螺钉固定于受热部35时，挡片部45b塞住凹面镜构件41之间的间隙。借此，凹面镜构件41的边缘41a与挡片部45b的前端缘45c形成近似于圆形的形状。
兼用作凹面反射镜4的外罩(cover)的镜支撑构件5包括圆筒形的基部5a、以及自所述一端起呈喇叭状张开的支撑部5b。支撑部5b为直径大于基部5a直径的锥形状，从正面侧观察时为圆形。镜支撑构件5使基部5a抵碰于基底32的正面，并且使支撑部5b与凹面反射镜4的外周部背面接触，借此保持于基底32与凹面反射镜4的周部之间。镜支撑构件5从背侧支撑凹面反射镜4。
镜支撑构件5预先配置于基底32的正面侧之后，由固定于基底32的凹面镜构件41所保持。形成于镜支撑构件5的支撑部5b的开口缘5c位于比凹面镜构件41的边缘41a及镜座45的前端缘45c更前侧的位置，即，位于光射出侧。凹面反射镜4及镜座45收纳于镜支撑构件5内。为使连接于供电端子的绝缘包覆电线通过，而设置有电缆孔(cable hole)5d。
其次，参照图2及图3，对发光装置10进行说明。
发光装置10是COB(chip on board，板上芯片)型的装置，如图2及图3所示，包括基板11、多个半导体发光元件例如LED芯片21、框部25、透光性的密封构件27及扩散层6。
基板11包含例如DCB基板。具体而言，如图3等所示，基板11包括基材12、正面金属构件14、供电部16及背面金属构件18。
基材12是由Al2O3、AlN、SiN等陶瓷材料的平板所形成。
如图3所示，构成基材12的正面的一面是安装LED芯片21的安装面12b，基材12的背面12c包含与安装面12b相反之侧的另一面，所述两面为平行。
正面金属构件14及供电部16相对于基材12而配置于基材12的正面侧。具体而言，利用DCB法将正面金属构件14及供电部16直接接合于基材12的安装面12b。正面金属构件14是为了LED芯片21的散热以及反射所述芯片的光而设置。
背面金属构件18相对于基材12配置于基材12的背面12c侧。具体而言，利用DCB法将背面金属构件18直接接合于基材12的背面12c。正面金属构件14、供电部16及背面金属构件18均为铜板。
在利用DCB法的直接接合中，在铜板的一面上形成氧化铜覆膜，将所述氧化铜覆膜朝向陶瓷制基材12而在基材12上配置所述铜板，在加热炉中以低于铜板的熔融温度且高于氧化铜覆膜的熔融温度的温度进行加热，借此在铜板与陶瓷制的基材12的接合界面上形成共晶熔融物，利用所述共晶熔融物将所述铜板接合于基材12的安装面12b或背面12c。
直接接合于安装面12b的正面金属构件14包含分割成矩阵状的多个图案部。各图案部对应于多个LED芯片21的安装位置，在纵横方向上相间隔地排列而如以上所述配设成矩阵状。
直接接合于安装面12b的供电部16是沿图案部的排列方向(例如图5中为左右方向)将所述图案部置于其间，与所述图案部的两侧相邻而配置。所述一对供电部16的一端部直接接合于安装面12b，而与配置于图案部的排列方向的一端的图案部分别相邻而设置。
在正面金属构件14及供电部16的表面上，层叠着远远薄于所述正面金属构件14及供电部16的未图示的金属层。所述金属层包括：底层镀敷层，包含以例如约3μm的厚度镀敷于所述表面上的镀镍层等；以及表层镀敷层，以例如约0.3μm的厚度镀敷于所述底层镀敷层上；并且表层镀敷层包括例如铜、银或金等的镀敷层。就能够在构成正面金属构件14的各图案部上确保较高的光反射性能方面而言，优选的是由镀银层形成表层镀敷层。
利用DCB法直接接合于基材12的背面12c的背面金属构件18是为了防止基板11翘曲以及散热等而设置，优选的是如图3所示，覆盖基材12的背面12c的大致整个区域。所述背面金属构件18为平板，并且如图1～图3所示，在多处(例如两处)一体地含有固定部18a。
固定部18a自基材12的周部突出。在所述固定部18a形成有螺钉通过部，例如螺钉通孔19。螺钉通过部也可以由缺口状的凹陷所形成。
关于将板状的金属素材作为材料接合于基材12的正面金属构件14、供电部16及背面金属构件18的厚度，可将所述构件直接接合于基材12而设置，借此设成所需的厚度，例如在200μm～500μm的范围内选择。
作为各LED芯片21，使用例如发出蓝色光的LED芯片。所述LED芯片21是在包含蓝宝石等的元件基板上层叠有发出单色的蓝色光的半导体发光层，并在所述半导体发光层上相互配置有正负一对元件电极的半导体裸芯片(bare chip)。
LED芯片21通过利用黏晶材料(die bond meterial)将位于与所述半导体发光层21b相反之侧的元件基板21a的背面分别固定于各图案部，而安装于基材12的安装面12b上。黏晶材料包含银浆料或树脂黏结剂，例如透明硅酮树脂等。
一边设置约300℃的温度，一边进行各LED芯片21的安装。此时，根据正面金属构件14及供电部16在基材12的安装面12b所占的面积、与背面金属构件18在基材12的背面12c所占的面积之差，换言之，根据可基于所述面积及厚度而换算的基材表面与背面上的金属材料的体积差，借由背面金属构件18的厚度薄于正面金属构件14及供电部16的厚度，可抑制基材12以其安装面12b侧凸出、而背面12c侧凹入的方式翘曲。
框部25是以覆盖多个LED芯片21、安装有LED芯片21的正面金属构件14及供电部16的周围的方式而设置于基材12上。并且，所述框部25是以光反射率升高的方式而形成，在本实施方式中，是包含白色的硅酮树脂及填料(filler)而形成，可见光反射率达到80％或80％以上。
在所述框部25的内侧，以覆盖多个LED芯片21的方式填充而设置有密封构件27。所述密封构件27包含具有气体透过性的透光性合成树脂例如透明硅酮树脂。并且，密封构件27中，混合有适量的未图示的荧光体。荧光体由LED芯片21所发出的光所激发，放射出颜色与LED芯片21所发出的光的颜色不同的光。在LED芯片21发出蓝色光的本实例1中，为使发光装置10能够射出白色光，使用放射出与蓝色光为补色关系的黄色系光的黄色荧光体作为荧光体。如上所述混合有荧光体的密封构件27因为所述荧光体会发光，所以构成发光装置10的发光部。
并且，密封构件27的表面侧27a形成为位于低于框部25的顶部25a的位置。
扩散层6是以覆盖密封构件27的表面侧27a的方式而设置，进而设置有覆盖露出于框部25的外侧的部分、即整个外表面及框部25的外侧的基材12的一部分的周围扩散部62。
所述扩散层6包含透明树脂，即硅酮树脂，是在内部添加含有陶瓷的填料而形成。所述填料可使用二氧化硅、碳酸钙、中空二氧化硅等，但是在本实施方式中，是使用添加有15wt％的粒子中央具有空气层的平均粒径3μm的中空SiO2的二甲基硅酮(dimethyl silicone)。
进而，在扩散层6上，一体地形成有多个柱状的圆柱部61。所述圆柱部61优选的是以所述圆柱部61的中心部分位于各个LED芯片21的正上方的方式而设置。所述圆柱部61通过传递模塑法(transfer molding)而形成有16个，在各所述圆柱部61的侧面设有约5度的锥度。
对本实施方式的照明装置100的动作进行说明。当点亮照明器具100时，发光装置10的各LED芯片21进行发光。装有荧光体的密封构件27被LED芯片21的光所激发而发出白色光。密封构件27所放射的光通过与所述密封构件27相对向的凹面镜构件41而反射，向照明器具100的光放射方向射出。经所述一对凹面镜构件41反射的光的投射图案为大致圆形，并且所述图案能够在相对于照明器具100而足够远的照射对象上几乎保持一致而实现像聚光灯那样的照射光。
而且，本实施方式的发光装置10以覆盖密封构件27的表面侧27a的方式包含扩散层6，并且在所述扩散层6上形成有圆柱部61，因此除了扩散层6的填料造成的扩散作用以外，还可以在圆柱部61的内部实现来自荧光体的可见光与未能经荧光体转换的蓝色光的混合色，并且可通过圆柱形状的聚光作用来加以抑制，以使各圆柱部61射出的射出光的配光不会过宽。此外，未能经荧光体转换的蓝色光还会在圆柱部61发生散射而再次返回至密封构件内，从而还能够抑制用来达到想要的相关色温的荧光体量。因此，通过包含与密封构件27不同的含有圆柱部61的扩散层6，可容易地抑制颜色不均，并且可实现光通量下降的抑制。
并且，在本实施方式中，是以圆柱部61的中心部位在相对于LED芯片21的位置的方式而设置，所以来自各圆柱部61的射出光均匀，因此能够较高程度地获得综合性的光斑(light unevenness)抑制效果。
并且，在本实施方式中，分别形成密封构件27与扩散层6，借此，构成扩散层6的填料及硅酮与密封构件27相比而言，与空气的折射率差更小，因此与只有密封构件27的情况相比可提高光通量。并且，即使与将含荧光体的密封构件与扩散层形成为一体的情况相比，如本实施方式的构成的折射率差也更小，因此可容易地提高光通量。此外，由于在密封构件27内未能经荧光体转换的蓝色光在扩散层6上发生散射后会再次入射至密封构件27内，因此有时即使与将密封构件与扩散层形成为一体的情况相比，实现所需色温时的荧光体量也可更少。无论如何，在设计及制造方面，使密封构件与扩散层分别构成的情况更有效。
并且，在本实施方式中，扩散层6是以覆盖密封构件27的表面侧27a的方式而设置，进而以覆盖露出于框部25的外侧的部分、即整个外表面及框部25的外侧的基材12的一部分的方式而设置有周围扩散部62。通过所述构成，即便是自密封构件的表面侧27a的框部25侧射出并且未反射至框部25而直接向外射出的光路的光，也可以通过周围扩散部62而抑制配光扩大，并且即使所述光为未能经荧光体转换的蓝色光，也可以通过所述周围扩散部62，再次经散射而返回至密封构件27内，从而进一步抑制颜色不均。
并且，在本实施方式中，密封构件27的表面侧27a形成为位于比框部25的顶部25a更低的位置，所以密封构件27内成为侧面方向或斜上方方向的光路的光通过框部25而朝向内侧方向反射，因此可抑制配光过宽，并且由于光容易入射至形成有圆柱部61的扩散层6，因此可容易地实现颜色不均的抑制、光通量下降的抑制及配光角度的抑制化。
以上已经说明本实用新型的若干个实施方式，但所述实施方式是作为示例起提示作用，并非意图限定实用新型的范围。所述新的实施方式能够通过其他各种形态来实施，在没有脱离实用新型的主旨的范围内可以进行各种省略、置换及变更。所述实施方式及其变形均包含在实用新型的范围及主旨内，并且包含在权利要求书中所记载的实用新型及其同等的范围内。

Claims (7)

1.一种发光装置，其特征在于，包括： 
基板； 
导电部，形成于所述基板上； 
多个发光元件，与所述导电部电性连接，并且安装于所述基板上； 
含荧光体的密封构件，以覆盖所述发光元件的方式而设置；以及 
扩散层，覆盖所述密封构件而设置以使自所述密封构件射出的光入射，并且包含多个与所述密封构件的表面侧垂直的圆柱部。 
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于： 
包括位于多个所述发光元件的周围，并且以包围多个所述发光元件的方式而设置的框部， 
所述密封构件设置于所述框部的内侧， 
所述扩散层是以覆盖所述框部的整个外表面的方式而形成。 
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于： 
所述密封构件形成于比所述框部的上部更低的位置。 
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于： 
所述密封构件与所述扩散层是分别而形成的。 
5.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于： 
所述扩散层与空气的折射率差小于所述密封构件与空气的折射率差。 
6.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于： 
所述圆柱部中，所述圆柱部的中心部位于所述发光元件上。 
7.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于： 
多个所述圆柱部的各个中心部分别位于多个所述发光元件的各个上。 
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