JP2011101019A - エッジライト式発光素子のパッケージハウジング及びパッケージ構造体 - Google Patents
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Abstract
【課題】大部分の光線が直接的に出射されて発光効率を向上させるエッジライト式発光素子のパッケージハウジング及びパッケージ構造体を提供する。
【解決手段】エッジライト式発光素子のパッケージハウジング２０は、基板２２及び側壁２７を備える。前記側壁２７は、前記基板２２と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底の面積の１．５〜２倍である。
【選択図】図２
【解決手段】エッジライト式発光素子のパッケージハウジング２０は、基板２２及び側壁２７を備える。前記側壁２７は、前記基板２２と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底の面積の１．５〜２倍である。
【選択図】図２
Description
本発明は、発光素子に関し、特にエッジライト式発光素子（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）のパッケージハウジング及びパッケージ構造体に関する。
発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、家庭用電気製品及び他の機器の光源に広く利用される一方、液晶表示装置用バックライトとしても利用されている。前記バックライトは、ＬＥＤチップから出射される光線の方向に基づいて直下型（ｄｉｒｅｃｔ ｔｙｐｅ）とエッジライト式（ｅｄｇｅ ｔｙｐｅ）に分類されている。
従来のエッジライト式ＬＥＤバックライトは、リードフレーム及びリードフレームに設置されている環状の反射部材を備える。前記リードフレーム及び前記反射部材は、カップ状の基底として構成される。ＬＥＤチップは、前記リードフレームに配列される。前記反射部材の前記ＬＥＤチップと面する側面は、前記基底の内部から外部に向かって傾斜する。ＬＥＤチップが発光した後、部分の光線は、外界に直接的に出射される一方、他の部分の光線は、前記反射部材の反射によって外界に出射される。図１は、従来の基底の構造の断面図である。前記反射部材の高さＤ１は、一般的に０．６ｍｍであり、前記側壁１０の傾斜角度θ１の範囲は、一般的に９０度〜１１０度である。しかし、このように設置すれば、前記ＬＥＤチップ１２から出射される部分の光線１４は、前記側壁１０によって反射してから受光器１８に入射するため、光線の光路が長く、発光効率が低下する。
本発明の目的は、大部分の光線が直接的に出射されて発光効率を向上させるエッジライト式発光素子のパッケージハウジング及びパッケージ構造体を提供することである。
前記目的を達成するため、本発明に係るエッジライト式発光素子のパッケージハウジングは、基板及び側壁を備える。前記側壁は、前記基板と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底の面積の１．５〜２倍である。
前記目的を達成するため、本発明に係るエッジライト式発光素子のパッケージ構造体は、基板と、前記基板に配置されている少なくとも１つの発光素子と、側壁と、を備える。前記側壁は、前記基板に接合して前記少なくとも１つの発光素子を囲って、且つ前記少なくとも１つの発光素子と面する側が反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の前記基板に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記基板の前記側壁に囲まれる部分の面積の１．５〜２倍である。
前記目的を達成するため、本発明に係るエッジライト式表面実装型発光素子のパッケージ構造体は、カップ状の基底と、前記基底に位置するリードフレームと、前記リードフレームに位置する少なくとも１つの発光素子と、前記少なくとも１つの発光素子を被覆する封止層と、を備える。前記カップ状の基底は、基板及び側壁を備え、前記基板が前記側壁と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の前記基板に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底部の面積の１．５〜２倍である。
本発明のエッジライト式発光素子のパッケージハウジング及びパッケージ構造体において、発光素子と出射面との間の距離が近くなり、且つ側壁の傾斜角が増加することによって出射角が増大される。従って、光線が屈折することによって生じる光の損失が削減され、発光効率が向上する。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
エッジライト式発光素子のパッケージ構造体の中の発光素子は、カップ状の基底に配置される。その中で、前記基底の側壁は、前記基底の内部から外部に向かって傾斜する。前記内壁と基底の底面との夾角の範囲は、１４０度〜１５０度である。前記側壁は、前記基底の底面に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍである。前記カップ状の基底の開口端には、出射面が形成されている。前記出射面の面積は、前記基底の底部の面積の１．５〜２倍である。
図２は、本発明に係る発光素子のパッケージハウジングの断面図である。前記エッジライト式発光素子のパッケージハウジング２０は、発光素子を配列できる基板２２及び前記基板２２と一緒にカップ状の収容空間を形成するための環状の側壁２６を備える。前記発光素子は、発光ダイオード、有機発光ダイオード、共振空洞発光ダイオード、レーザー半導体等のチップであることができる。前記側壁２６の内表面（前記収容空間の内部に向かっている表面）は、反射性を有し、且つ前記収容空間の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角θ２を形成する。前記側壁２６の前記基板２２に垂直な方向に沿った深さＤ２は、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍである。前記側壁２６の開口端には、出射面２８が形成される。前記出射面２８の面積Ａ１は、前記基板２２の前記側壁２６に囲まれる部分（カップ状の収容空間の底部）の面積Ａ２の１．５〜２倍である。即ち、Ａ１（出射面の面積）：Ａ２（底部の面積）の範囲は、１．５：１〜２：１である。前記側壁の開口端及び前記カップ状の収容空間の底部の形状は、楕円形であるが、長形又は他の不規則な形状であることもできる。
前記基板２２及び前記側壁２６は、それぞれセラミックス（例えば、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ）又はプラスチックからなり、互いに接合するか又は一体に形成される。また、リードフレームで前記基板２２を代替することもできる。前記リードフレームの材質は、アルミニウム、銅、銀が被覆されたアルミニウム、銀が被覆された銅、Ａｌ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｍｇ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ合金、Ａｌ−Ｃｕ合金等である。前記側壁２６の前記収容空間の内部に向かっている表面（即ち、前記側壁２６の内表面）に高反射率の物質を被覆するか又は白いセラミックス材料を反射物質とすることによって、前記側壁２６の内表面は反射性を有する。
図３は、本発明に係る発光素子のパッケージ構造体の出射した光線を示す。従来の発光素子のパッケージ構造体に比較すると、前記側壁２６の深さＤ２が浅く、発光素子２４と出射面２８との距離Ｌが近くなり、且つ前記側壁２６の傾斜角度が大きくなるため、前記出射面２８の面積は、前記カップ状の収容空間の底部の面積の１．５〜２倍である。従来の技術と比較すると、大部分の光線５０は、前記出射面に直接的に出射され、少ない部分の光線５２は、前記側壁２６の反射面２７によって反射されるため、光線が屈折することによって生じる光の損失が削減される。従って、受光器５４が受ける光線の光束が大きい。
図４は、本発明に係るエッジライト式発光素子のパッケージ構造体３０の断面図である。基板３２及び側壁３４は、カップ状の基底として構成される。前記基板３２及び前記側壁３４は、一体構造体であるか、又は互いに接合して発光素子を囲って収容空間を形成することができる。前記側壁３４の内表面は、反射性を有する。前記基板３２は、第一部材３６１及び第二部材３６２を有するリードフレーム３６を備える。少なくとも一つの発光素子（例えば、ＬＥＤチップ３８）は、前記リードフレーム３６の第二部材３６２に配置されて前記収容空間に収容される。前記ＬＥＤチップ３８は、陽極及び陰極を備え、且つリード３９によって前記リードフレーム３６の第一部材３６１に電気接続される。前記リードフレーム３６は、前記側壁３４の内部からその外部まで延伸して次工程のバックライト又は照明装置の接続点とする。前記エッジライト式発光素子のパッケージ構造体は、前記ＬＥＤチップ３８を被覆する封止層４０をさらに備える。前記側壁３４の内表面は、前記収容空間の内部から外部に向かって傾斜して前記基板３２の表面と１４０度〜１５０度の夾角θ３を形成する。前記側壁３４の前記基板３２に垂直な方向に沿った深さＤ３は、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍである。前記側壁３４の開口端には、出射面４２が形成される。前記出射面４２の面積は、前記カップ状の収容空間の底部の面積の１．５〜２倍である。
前記封止層４０は、エポキシ樹脂又はシリコーン樹脂を含むことができ、発光素子（例えば、ＬＥＤチップ及び金属の導線である）を固定して保護する。前記封止層４０は、光混合をするか又は光線の色彩を変更するために用いられる蛍光物質が含まれることもできる。
図５は、図４に示すエッジライト式発光素子のパッケージ構造体の平面図である。前記出射面４２の面積Ａ３は、前記カップ状の収容空間の底部の面積Ａ４の１．５〜２倍である。前記側壁３４の開口端及び前記カップ状の収容空間の底部の形状は、楕円形であるが、これだけに限定されるものではない。
図６は、従来のパッケージ構造体（側壁と基板との夾角が９０度である）と本発明のエッジライト式ＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）のＬＥＤパッケージ構造体（側壁と基板との夾角が１４０度である）との光束（ｌｕｍｉｎｏｕｓ ｆｌｕｘ）及び側壁の深さの関係図である。側壁の深さが同じである場合、本発明におけるエッジライト式発光素子のパッケージ構造体の光束のほうが大きい。本発明における側壁の深さが０．６ｍｍから０．３ｍｍに減る時、光束は、ほぼ１ｌｍほど大きく、即ち、ほぼ２０％ほど高い。従って、発光効率が向上する。
図７は、従来のパッケージ構造及び本発明のパッケージ構造体の光束及び発光強度の比較図である。本発明のパッケージ構造体は、側壁と基板との夾角が１４０度であり、側壁の深さが０．３ｍｍであるため、発光強度が１．４６ｃｄである時、本発明のパッケージ構造体は、高い光束及び高発光効率を有する。
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の保護範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
１０、２６、３４ 側壁
１１、２７、３５ 反射面
１２、３８ ＬＥＤチップ
１４、５０、５２ 光線
１６、２８、４２ 出射面
１８、５４ 受光器
２０ エッジライト式発光素子のパッケージハウジング
２２、３２ 基板
２４ 発光素子
３０ エッジライト式発光素子のパッケージ構造体
３６ リードフレーム
３６１ 第一部材
３６２ 第二部材
３９ リード
４０ 封止層
１１、２７、３５ 反射面
１２、３８ ＬＥＤチップ
１４、５０、５２ 光線
１６、２８、４２ 出射面
１８、５４ 受光器
２０ エッジライト式発光素子のパッケージハウジング
２２、３２ 基板
２４ 発光素子
３０ エッジライト式発光素子のパッケージ構造体
３６ リードフレーム
３６１ 第一部材
３６２ 第二部材
３９ リード
４０ 封止層
Claims (5)
- 基板及び側壁を備えるエッジライト式発光素子のパッケージハウジングであって、
前記側壁は、前記基板と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底の面積の１．５〜２倍であることを特徴とするエッジライト式発光素子のパッケージハウジング。 - 前記側壁の前記基板に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のエッジライト式発光素子のパッケージ構造。
- 基板と、前記基板に配置されている少なくとも１つの発光素子と、側壁と、を備えるエッジライト式発光素子のパッケージ構造体であって、
前記側壁は、前記基板に接合して前記少なくとも１つの発光素子を囲って、且つ前記少なくとも１つの発光素子と面する側が反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の前記基板に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記基板の前記側壁に囲まれる部分の面積の１．５〜２倍であることを特徴とするエッジライト式発光素子のパッケージ構造体。 - 前記少なくとも１つの発光素子を被覆する封止層をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載のエッジライト式発光素子のパッケージ構造体。
- カップ状の基底と、前記基底に位置するリードフレームと、前記リードフレームに位置する少なくとも１つの発光素子と、前記少なくとも１つの発光素子を被覆する封止層と、を備えるエッジライト式表面実装型発光素子のパッケージ構造体であって、
前記カップ状の基底は、基板及び側壁を備え、前記基板が前記側壁と一緒にカップ状の収容空間を形成し、前記側壁の内表面は反射性を有し、且つ前記側壁の内部から外部に向かって傾斜して１４０度〜１５０度の夾角を形成し、前記側壁の前記基板に垂直な方向に沿った深さは、０．２５ｍｍ〜０．３ｍｍであり、前記側壁の開口端には、出射面が形成され、前記出射面の面積は、前記収容空間の底部の面積の１．５〜２倍であることを特徴とするエッジライト式表面実装型発光素子のパッケージ構造体。
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