JP2019186236A - Light-emitting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(LED)等の発光素子を用いた発光装置に関する。 The present invention relates to a light emitting device using a light emitting element such as a light emitting diode (LED).
発光素子及び当該発光素子の上面に設けられた透光性部材を含む発光装置が知られている。当該透光性部材に、当該発光素子から出射される光の波長変換が可能な材料を添加することで、当該発光装置による発光色を調整することができる。例えば、特許文献1には、発光素子と、光透過部材と、前記光透過部材の側面を被覆して前記発光素子を包囲する光反射性の第1の被覆部材と、前記第1の被覆部材を被覆する第2の被覆部材と、を備える発光装置が開示されている。
A light emitting device including a light emitting element and a translucent member provided on an upper surface of the light emitting element is known. By adding a material capable of converting the wavelength of light emitted from the light emitting element to the light transmissive member, the color of light emitted by the light emitting device can be adjusted. For example,
また、特許文献2には、発光素子と、透光性部材と、前記透光性部材の少なくとも一部を被覆する光反射性樹脂と、を備える発光装置が開示されている。特許文献3には、1つ以上の発光素子と、発光素子の上面と接合して設けられた透光性部材と、前記透光性部材の上面を露出させて前記透光性部材の表面と前記発光素子の側面とを被覆する光反射性部材と、を備える発光装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses a light emitting device including a light emitting element, a translucent member, and a light reflective resin that covers at least a part of the translucent member. In Patent Document 3, one or more light emitting elements, a translucent member provided bonded to the upper surface of the light emitting element, an upper surface of the translucent member, and the surface of the translucent member are exposed. A light emitting device is disclosed that includes a light reflective member that covers a side surface of the light emitting element.
特許文献1乃至3に記載のような発光装置を、例えば光学系に結合して灯体に用いた際に、発光素子の周辺からの光漏れによって、所望の明暗のコントラストが得られないという問題があった。
When the light-emitting device described in
本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、発光素子の周辺からの光漏れが少なく、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a light emitting device with high brightness and high contrast with less light leakage from the periphery of the light emitting element.
本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に実装された発光素子と、前記発光素子上に配され、前記発光素子の上面全体を覆う底面と前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆する第1の被覆部材と、前記発光素子の側面全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第2の被覆部材と、を有し、前記第1の被覆部材と前記第2の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、前記第1の被覆部材は、前記第2の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている。 The light emitting device of the present invention has a substrate, a light emitting element mounted on the substrate, a bottom surface that is disposed on the light emitting element and covers the entire top surface of the light emitting element, and an upper surface that is smaller than the bottom surface, A wavelength conversion member having a side surface shape whose width in a direction parallel to the substrate decreases from the bottom surface toward the top surface, a first covering member that covers the side surface of the wavelength conversion member, and the entire side surface of the light emitting element And a second covering member having an inner surface extending from the outer peripheral portion of the bottom surface of the wavelength conversion member toward the upper surface side, and the first covering member and the second covering member. The covering member has a different light absorption rate from each other, and the first covering member is filled between the second covering member and the wavelength conversion member.
また、本発明の発光装置は、基板と、前記基板上に整列して配列された複数の発光素子からなる素子アレイと、前記素子アレイ上に配され、前記素子アレイの上面の外縁全体にわたる底面と、前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、前記波長変換部材の側面を被覆する第1の被覆部材と、前記素子アレイの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第2の被覆部材と、を有し、前記第1の被覆部材と前記第2の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、前記第1の被覆部材は、前記第2の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている。 The light-emitting device of the present invention includes a substrate, an element array composed of a plurality of light-emitting elements arranged in alignment on the substrate, and a bottom surface over the entire outer edge of the upper surface of the element array. And a wavelength conversion member having a side surface that has a lower surface that is smaller than the bottom surface, the width in the direction parallel to the substrate decreases from the bottom surface toward the top surface, and the side surface of the wavelength conversion member is covered. A second coating having a first coating member and an inner side surface that covers the entire array side surface that forms the outer edge of the element array and extends from the outer peripheral portion of the bottom surface of the wavelength conversion member toward the upper surface side. And the first covering member and the second covering member have different light absorption rates, and the first covering member and the second covering member and the wavelength converter Filled between the parts That.
以下に本発明の実施例について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。 Examples of the present invention will be described in detail below. In the following description and the accompanying drawings, substantially the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.
図1A〜図1Cを参照しつつ、実施例1に係る発光装置10の構成について説明する。図1Aは、発光装置10の上面図である。図1Bは、図1Aの1B−1B線に沿った断面図である。
The configuration of the light-
基板11は、図1Aに示すように、上面視において矩形の形状を有する平板状の基板である。基板11は、一方の主面において、電極及び配線(図示せず)が設けられてLED等の素子が実装され得る実装面を有している。基板11は、例えば、AlNなどのセラミック基板である。
As shown in FIG. 1A, the
発光素子13は、上面視において矩形の形状を有する直方体形状を有する発光素子である。図1Bに示すように、発光素子13は、基板11の実装面上に実装されている。発光素子13の上面13Sは、発光素子13の発光面である。
The
発光素子13は、例えば、発光ダイオードなどの半導体発光素子である。発光素子13は、例えば、窒化物系半導体からなる光半導体層を含む。本実施例において、発光素子13は、メタルボンディング構造(MB構造又はシンフィルム型の貼り合わせ構造)を有する素子であり、上面発光タイプの素子である。
The
接着層15は、発光素子13上に形成されている。接着層15は、発光素子13から出射される光に対して透過性を有する透光性の接着剤からなる。接着層15の上面視における外縁は、発光素子13の発光面13Sの外縁と実質的に一致している。
The
波長変換部材17は、接着層15を介して発光素子13上に配されている。図1Bに示すように、波長変換部材17は、発光素子13の上面全体を覆う底面17Bと、底面17Bよりも小さい上面17Tとを有している。底面17Bの外縁は、発光面13S及び接着層15の外縁と実質的に一致している。
The
また、波長変換部材17は、底面17Bから上面17Tに向かうに従って、基板11に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有している。図1Aに示すように、波長変換部材17の上面17T及び底面17Bは、上面視において矩形の形状を有している。また、上面17Tは底面17Bの相似形状である。
Further, the
図1Cは、図1Bの破線で囲まれた部分Aのうち波長変換部材17のみを抜き出して示す図である。図1Cに示すように、波長変換部材17は、底面17Bから基板11に垂直な方向に延びている部分である第1垂直部17S1と、第1垂直部17S1の上端から上面17Tに向かうに従って内側に傾斜している部分である傾斜部17S2と、傾斜部17S2の上端から上面17Tに向かって基板11に垂直な方向に延びている部分である第2垂直部17S3と、からなる側面を有している。
FIG. 1C is a diagram showing only the
従って、図1C中の、波長変換部材17の底面17Bを含む部分17P1及び上面17Tを含む部分17P3は角柱形状を有し、傾斜部17S2を含む部分17P2は角錐台形状を有している。このように、波長変換部材17は、底面側の角柱形状の部分17P1、角錐台形状の部分17P2及び上面側の角柱形状の部分17P3が一体的に形成された構造を有している。
Accordingly, the portion 17P1 including the
波長変換部材17は、例えば、蛍光材料を焼結したセラミックプレートであるか又は蛍光体粒子を含有する樹脂層である。本実施例において、例えば、波長変換部材17は、アルミナとYAG蛍光体を高温焼成して作製されたセラミックプレートである。
The
第1の被覆部材19は、図1Aに示すように、上面視において、波長変換部材17の外周の外側に、波長変換部材17を囲むように形成されており、矩形の外形を有している。図1B及び図1Cに示すように、第1の被覆部材19は、波長変換部材17の側面のうち傾斜部17S2及び第2垂直部17S3を被覆している。
As shown in FIG. 1A, the
第1の被覆部材19は、例えば、酸化チタン等の光反射性の粒子を含む樹脂製の部材である。例えば、第1の被覆部材19には、シリコーン樹脂に酸化チタン粒子を20−50wt%混合したものを用いることができる。
The
第2の被覆部材21は、図1Aに示すように、上面視において、第1の被覆部材19の外周の外側に、第1の被覆部材19を囲むように形成されており、矩形の外形を有している。図1Bに示すように、第2の被覆部材21は、基板11から基板11に垂直な方向に、底面17Bの外周部を通って延在する内側面21S1を有している。また、第2の被覆部材21は、上面を有している。
As shown in FIG. 1A, the
図1Bに示すように、第2の被覆部材21は、発光素子13の側面全体を被覆している。また、第2の被覆部材21は、接着層15の側面及び波長変換部材17の第1垂直部17S1を被覆している。従って、第1の被覆部材19は、第2の被覆部材21と波長変換部材17との間に充填されている構成となっている。
As shown in FIG. 1B, the
本実施例において、第2の被覆部材21の内側面21S1、第1の被覆部材19の外側面、波長変換部材17の底面17Bの外周部、接着層15及び発光面13Sの外縁は、上面視において実質的に一致している。
In the present embodiment, the inner surface 21S1 of the
また、本実施例において、波長変換部材17の上面17Tと第1の被覆部材19の上面とは、同一平面をなしている。
In this embodiment, the
第2の被覆部材21は、第1の被覆部材19とは異なる光吸収性を有する部材である。例えば、第2の被覆部材21は、カーボンブラック等の光吸収性の粒子を含む樹脂製の部材である。例えば、第2の被覆部材21には、シリコーン樹脂に酸化チタン粒子を混合したものにさらにカーボンブラックを混合したものを用いることができる。本実施例においては、第2の被覆部材21は、第1の被覆部材19よりも高い光吸収率を有する場合について説明する。
The
枠体23は、基板11上の外周部に設けられて第2の被覆部材21を囲む枠体である。枠体23は、例えば、AlNなどのセラミックスからなる。本実施例において、枠体23は、基板11と一体的に形成されている。第2の被覆部材21は、枠体23と、発光素子13、接着層15、波長変換部材17及び第1の被覆部材19との間に充填されている構成を有している。
The
図2A〜図2Cを参照しつつ、波長変換部材17及び第1の被覆部材19の製造工程の一例について説明する。図2Aは、ダイシングシート25、蛍光体セラミックプレート17M及び蛍光体セラミックプレート17Mを加工する際に用いられる第1のブレードB1の先端部分の近傍を示す断面図である。図2Aに示すように、第1のブレードB1は、互いに平行な側面を有し、先端部分においてテーパ形状を有している。
An example of a manufacturing process of the
図2Aの工程において、ダイシングシート25上に蛍光体セラミックプレート17Mを配置し、第1のブレードB1を用いて、蛍光体セラミックプレート17Mの上面に溝を形成する。図2Aは、当該溝の形成の際に、蛍光体セラミックプレート17Mに第1のブレードB1が挿入されている状態を示している。
2A, the phosphor
例えば、当該溝の形成は、蛍光体セラミックプレート17Mの上面視(図示せず)においてX方向とこれに垂直な方向であるY方向について行う。X方向の溝とY方向の溝とによって囲まれた部分の大きさが所定の面積となるようにブレードの間隔を設定する。例えば、当該溝と隣接する溝との間隔は、発光素子13の上面13Sの寸法に合わせて設定される。
For example, the grooves are formed in the X direction and the Y direction that is perpendicular to the X direction in the top view (not shown) of the phosphor
図2Aに示すように、第1のブレードB1の先端部分を蛍光体セラミックプレート17Mに対して垂直に挿入すると、第1のブレードB1の互いに平行な側面によって加工された部分は、波長変換部材17の第2の垂直部17S3に相当する部分となる。また、第1のブレードB1のテーパ形状の部分によって加工された部分は、波長変換部材17の傾斜部17S2に相当する部分となる。
As shown in FIG. 2A, when the tip portion of the first blade B1 is inserted perpendicularly to the phosphor
図2Bは、図2Aの工程で溝が形成された蛍光体セラミックプレート17M及び当該溝に充填された樹脂19Mを示す断面図である。樹脂19Mの充填は、例えば酸化チタン粒子を含むシリコーン樹脂をディスペンサー装置にて当該溝に充填し、硬化させて行う。また、耐熱マスキングテープを蛍光体セラミックプレート17Mの上面に貼り合わせ、端面から毛細管現象を利用して樹脂19Mを充填し、硬化させてもよい。これによって、蛍光体セラミックプレート17Mの上面と樹脂19の上面とが同一平面上に形成され得る。
2B is a cross-sectional view showing phosphor
図2Cは、蛍光体セラミックプレート17Mの溝に充填された樹脂19M及び第2のブレードB2を示す断面図である。本実施例において、第2のブレードB2として、互いに平行な側面を有するブレードを用いる。図2Cに示すように、樹脂19Mが充填された溝の中央であり当該溝の底面に相当する位置に、蛍光体セラミックプレート17Mに対して垂直に第2のブレードB2を挿入し、樹脂19M及び蛍光体セラミックプレート17Mを切断して個片化する。
FIG. 2C is a cross-sectional view showing the
これによって、溝に樹脂19が充填された蛍光体セラミックプレート17Mのプレート片は、第1の被覆部材19を有する波長変換部材17となる。波長変換部材17の傾斜部17S2及び第2の垂直部17S3は第1の被覆部材19によって被覆されている。また、当該個片の第2のブレードB2による切断面は波長変換部材17の底面17Bに対して垂直であり、第1の被覆部材19の外側面及び波長変換部材17の第1垂直部17S1となっている。
Accordingly, the plate piece of the phosphor
このように、第1の被覆部材19に被覆された波長変換部17の個片を形成することができる。なお、上述したように、第1のブレードB1及び第2のブレードB2の形状によって、波長変換部材17の第1の垂直部17S1及び第2の垂直部17S3を設けることができる。これによって、波長変換部材17の上面17T及び底面17Bの寸法が安定し、加工精度の確保を図ることができる。
In this way, individual pieces of the
なお、このように個片化された第1の被覆部材19を有する波長変換部材17は、各々が発光素子13の上に接着層15を介して配される。その後、発光素子13、波長変換部材17及び第1の被覆部材19の側面と、枠体23との間に第2の被覆部材21を充填することで図1にあるような発光装置を作製することができる。
Each of the
図3は、発光装置10の発光面の周囲の相対輝度分布を示す図である。図3中のグラフにおいて、横軸は、波長変換部材17の上面17Tの中心を0mmとした発光装置10の上面上の位置を示している。図3中のグラフにおいて、縦軸は、位置0mmの輝度を1とした相対輝度を示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a relative luminance distribution around the light emitting surface of the
図3中の「17T」は、横軸上の位置に関して、波長変換部材17の上面17Tに対応する領域を示している。図3中の「a」は、第1の被覆部材19の上面に相当する領域を示している。図3中の「b」は、第2の被覆部材21の上面に相当する領域を示している。また、領域17T及び領域aを合わせた領域は、発光素子13の発光面の領域に相当する(図1B参照)。
“17T” in FIG. 3 indicates a region corresponding to the
図3において、発光装置10の相対輝度分布を「実施例」として実線で示し、比較例の発光装置の相対輝度分布を「比較例」として破線で示している。比較例において、第2の被覆部材21には、第1の被覆部材19と同一の材料を用いて、発光装置10の第2の被覆部材21と同一の形状に、同一の工程によって形成したものを用いた。
In FIG. 3, the relative luminance distribution of the
具体的には、実施例の第1の被覆部材19を、シリコーン樹脂に酸化チタンを25wt%混合したもの(A)を用いて作製した。また、実施例の第2の被覆部材21を、シリコーン樹脂に酸化チタンを25wt%混合したもの(A)と、シリコーン樹脂にカーボンブラックを1wt%混合したもの(B)とを、混合比が重量比でA:B=97.5:2.5となるように混合したものを用いて作製した。
Specifically, the
比較例については、第1の被覆部材19及び第2の被覆部材21をシリコーン樹脂に酸化チタンを25wt%混合したもの(A)を用いて作製した。実施例における第2の被覆部材21にのみ光吸収性を有するカーボンブラックが含まれており、比較例における第2の被覆部材21よりも、実施例における第2の被覆部材21の方が高い光吸収率を有する。
About the comparative example, the
図3に示すように、実施例及び比較例の相対輝度分布は、第1の被覆部材19の上面に相当する領域aでは同等の輝度減衰カーブとなっている。これに対して、第2の被覆部材21の上面に相当する領域bでは、比較例よりも実施例の方が輝度の減衰が急峻となっている。
As shown in FIG. 3, the relative luminance distributions of the example and the comparative example have the same luminance attenuation curve in the region “a” corresponding to the upper surface of the
特に、波長変換部材17の上面17Tの端部から0.2mmの位置に相当する±0.7mmの位置における相対輝度は、比較例では約0.02であるのに対して、実施例では約0.005と低くなっている。従って、比較例よりも実施例の方が、領域bへの光漏れが抑制されたといえる。
In particular, the relative luminance at a position of ± 0.7 mm corresponding to a position of 0.2 mm from the end of the
上述したように、実施例における第2の被覆部材21の方が、比較例における第2の被覆部材21よりも高い光吸収率を有している。しかし、領域17T及び領域aでは実施例と比較例との間で相対輝度分布に差異は無い。すなわち、第2の被覆部材21の光吸収率を高くしても、発光素子13の発光面内の相対輝度の低下は見られない。
As described above, the
このように、実施例では、発光装置10の構成において、第1の被覆部材19よりも光吸収率が高い第2の被覆部材21を用いて、発光素子13の発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面より外側の領域への光の漏洩を抑制してコントラストを高めることができた。
Thus, in the embodiment, in the configuration of the
以上、詳細に説明したように、本実施例の発光装置10は、発光素子13、発光素子13上に配された波長変換部材17、波長変換部材17の側面を被覆する第1の被覆部材19及びこれらを被覆する第2の被覆部材21を有している。そして、波長変換部材17の底面17Bの外縁及び第1の被覆部材19の外側面は、発光素子13の発光面13Sの外縁に上面視において一致している。
As described above in detail, the light-emitting
また、第2の被覆部材21は、第1の被覆部材19よりも高い光吸収率を有している。これによって、発光素子13の発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面よりも外側の領域に光が漏洩することを抑制することができる。従って、本実施例の発光装置10によれば、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。例えば、発光装置10を自動車用灯具に用いた場合には、グレア光を低減することができる。
The
[変形例1]
図4は、実施例1の変形例1に係る発光装置30の断面図である。発光装置30は、実施例1の発光装置10の波長変換部材17と側面の形状が異なる波長変換部材37、及び第1の被覆部材19と内側面の形状が異なる第1の被覆部材39を有しており、その余の点については、発光装置10と同様に構成されている。
[Modification 1]
FIG. 4 is a cross-sectional view of the
図4に示すように、波長変換部材37は、曲面を有する傾斜部37S2を有している。第1の被覆部材39は、波長変換部材37の傾斜部37S2に沿った内側面39S2を有している。
As shown in FIG. 4, the
例えば、波長変換部材37は、図2Aに示した製造工程において、セラミックプレート17Mに溝を形成する際に、先端がR形状を有するブレードを用いることで形成することができる。当該溝に第1の被覆部材39を形成する樹脂材を充填し、セラミックプレート17Mを個片化することで、波長変換部37が第1の被覆部材39に被覆された個片を形成することができる。
For example, the
[変形例2]
図5は、実施例1の変形例2に係る発光装置40の断面図である。発光装置40は、波長変換部材17の底面17Bが発光素子13の上面13Sよりも大きい点及び接着層15に代えて接着層45を有している点において異なり、その余の点については実施例1の発光装置10と同様に構成されている。
[Modification 2]
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
図5に示すように、波長変換部材17の底面17Bが発光素子13の上面13Sよりも大きく、発光素子13の上面13Sの全体を覆っている。接着層45は、波長変換部材17の底面17Bの全体と、発光素子13の上面13Sの全体と、上面13Sから基板11に至らない位置までの発光素子13の側面の部分と、を被覆している。
As shown in FIG. 5, the
すなわち、接着層45は、発光素子13の側面の一部にも形成されている。図5は、接着層45の、当該発光素子13の側面の一部を被覆する部分45Sは、当該側面の中間部まで、フィレット状に形成されている例について示している。
That is, the
発光装置40において、波長変換部材17の底面17Bが発光素子13の上面13Sよりも大きいことで、発光素子13から出射される光の損失を防ぐことができ、当該光は効率良く波長変換部材17に導光される。また、接着層45が当該フィレット形状の部分45Sを有することで、発光素子13からの光を効率良く波長変換部材17に導光することができる。
In the
なお、図5に示すように、本変形例においても、発光装置10の場合と同様に、第1の被覆部材19の外側面と、波長変換部材17の底面17Bの外周部とは、上面視において実質的に一致している。従って、第2の被覆部材21は、波長変換部材17の底面17Bの外周部から波長変換部材17の上面17T側に向かって、基板11に垂直な方向に延在する内側面を有している。
As shown in FIG. 5, also in this modification, as in the case of the
また、上記の実施例において、波長変換部材17は、その側面が第1垂直部17S1及び第2垂直部17S3を有している例について説明したが、当該垂直部を有しない構造であってもよい。例えば、波長変換部材17は、角錐台形状、円錐台形状等の錐台形状を有していてもよい。
In the above-described embodiment, the
なお、上記の実施例及び変形例において、第1の被覆部材19には、光反射性の粒子に加えて、光吸収材が添加されていてもよい。
In the above-described embodiments and modifications, the
また、例えば、第1の被覆部材19が第2の被覆部材21よりも高い光吸収率を有していても良い。すなわち、第1の被覆部材19と第2の被覆部材21とは、互いに異なる光吸収率を有していればよい。例えば、第1の被覆部材19と第2の被覆部材21とは、酸化チタン等の光反射性の粒子を一定以上の割合で含み、さらに、カーボンブラック等の光吸収材を互いに異なる濃度で含んでいても良い。
For example, the
これによって、波長変換部材17又は37の側面からの光漏れは第1の被覆部材19によって吸収され、第2の被覆部材21に入射された光は第1の被覆部材19に戻され、発光面の端部において急峻な輝度プロファイルを得ることができる。このような発光装置は、例えば、より高いコントラストが要求される照明装置に用いることができる。
Accordingly, light leakage from the side surface of the
なお、上記の実施例において、発光素子13が上面発光タイプの素子である場合について説明したが、これに限られない。例えば、発光素子13として、透明基板に半導体発光層を成長させて反転実装したフリップチップタイプの素子を用いてもよい。この場合、第2の被覆部材21の光吸収率を低減させることで、発光素子13の側面からの光を波長変換部材17に導光することができ、輝度を低下させることなく、発光面の外側への光の漏洩を防止することができる。
In the above embodiment, the case where the
例えば、上記の変形例2において、発光素子13がフリップチップ実装されている場合には、接着層45がフィレット形状の部分45Sを有することで、発光素子13の側面からの光を効率よく波長変換部材17に導光することができる。
For example, in the above-described modification 2, when the
図6A及び図6Bを参照しつつ、実施例2に係る発光装置50の構成について説明する。図6Aは、発光装置50の上面図である。図6Bは、図6Aの6B−6B線に沿った断面図である。
The configuration of the light-emitting
発光装置50は、一部の構成を除いて発光装置10と同様に構成されている。以下、発光装置10の場合と同様の構成については説明を省略し、異なる構成について説明する。
The
素子アレイ13ARは、基板11上に整列されて配列された2つの発光素子13からなる。素子アレイ13ARをなす発光素子13の各々は、基板11の実装面上に並置されて実装されている。素子アレイ13ARの上面の外縁によって素子アレイ13ARの発光面が画定される。
The element array 13AR is composed of two light emitting
また、本実施例において発光素子13は、直方体形状を有しており、素子アレイ13ARは、素子アレイ13ARの側面であるアレイ側面が直方体状となるように配列されている。
In the present embodiment, the
波長変換部材17は、素子アレイ13AR上に配されている。図6Bに示すように、波長変換部材17の底面17Bは、素子アレイ13ARの上面の外縁全体にわたっている。また、波長変換部材17は、実施例1の場合と同様に、底面17Bよりも小さい上面17Tを有し、底面17Bから上面17Tに向かうに従って基板11に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有している。また、本実施例において、底面17Bの外縁は、素子アレイ13ARの外縁と実質的に一致している。
The
第1の被覆部材19は、実施例1の場合と同様に、波長変換部材17の側面を被覆している。
The
第2の被覆部材21は、実施例1の場合と同様に、基板11から基板11に垂直な方向に、底面17Bの外周部を通って延在する直方体状の内側面21S1を有している。内側面21S1は、素子アレイ13ARの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆している。
The
また、第2の被覆部材21は、素子アレイ13ARをなす1の発光素子13と、これに隣接する他の発光素子13との間に充填されている。図6Bに示すように、第2の被覆部材21は、隣接する発光素子13間の、発光素子13の上面に至らない高さまで充填されている。
The
接着層55は、素子アレイ13AR上に形成されている。接着層55は、接着層15と同様に、発光素子13から出射される光に対して透過性を有する透光性の接着剤からなる。接着層55の上面視における外縁は、素子アレイ13ARの上面の外縁と実質的に一致している。
The
接着層55は、素子アレイ13ARの上面を全体にわたって覆っている。より詳細には、接着層55は、素子アレイ13ARに含まれる発光素子13の各々の上面全体及び隣接する発光素子13間にひと続きに形成されている。図6Bに示すように、接着層55は、隣接する発光素子13間の間隙において、当該間隙に充填された第2の被覆部材21上に形成されている。
The
発光素子13の各々から出射された光は、接着層55を介して波長変換部材17に導光される。従って、素子アレイ13ARの上面から出射される光は、波長変換部材17の上面から出射されて取り出される。
Light emitted from each of the
本実施例においても、実施例1の場合と同様に、第2の被覆部材21の光吸収率を第1の被覆部材19の光吸収率よりも高くすることができる。波長変換部材17の側面から出射された光は、第1の被覆部材19によって反射されて再び波長変換部材17内に戻される。第1の被覆部材19によって反射されなかった光は、第2の被覆部材によって反射又は吸収される。これによって、素子アレイ13ARの外縁によって画定される素子アレイ13ARの発光面よりも外側に光が漏洩することを抑制することができる。
Also in the present embodiment, as in the case of the first embodiment, the light absorption rate of the
なお、本実施例において、素子アレイ13ARが2つの発光素子13からなる例について説明したが、これに限られない。素子アレイ13ARは、複数の発光素子13を含んでいればよく、3つ以上の発光素子13が整列して配列された素子アレイであってもよい。素子アレイ13ARは、例えば、複数の(m×n個の)発光素子13がm行n列で整列されて配列されている。図6Aは、発光素子13が1行2列(m=1、n=2)で配列されている場合を示している。
In the present embodiment, the example in which the element array 13AR includes the two
図7は、矩形の発光素子13が3行4列で整列されて配列されている素子アレイ13ARの一例について示す上面図である。この場合、素子アレイ13ARの上面の外縁13Eは、素子アレイ13ARの外周部に位置する発光素子13の外側面を繋いだ直線によって画定され、矩形の形状を有している。
FIG. 7 is a top view showing an example of an element array 13AR in which rectangular
本実施例において、発光素子13が直方体形状を有しており、発光素子13がm行n列に整列されて配列されることで、素子アレイ13ARのアレイ側面は、直方体状となっている。従って、アレイ側面が素子アレイ13ARの外縁をなしている。
In the present embodiment, the
なお、本実施例及び実施例1において、素子アレイARの発光素子13がm行n列で整列されている例について説明したが、これに限られない。発光素子13は、隣接する発光素子13に対して任意の向き及び距離で配置されていてもよく、素子アレイ13ARの上面の外縁13Eは、例えば、素子アレイ13ARの外周部に位置する発光素子13を全て含むように、長さが最短となるように囲んだ線によって画定されてもよい。或いは、素子アレイ13ARの上面の外縁13Eは、発光素子13ARをすべて含む矩形をなす線によって画定されてもよい。
In addition, in the present Example and Example 1, although the example in which the
また、本実施例及び実施例1において、発光素子13が直方体形状を有し、上面視において矩形である場合について説明したが、これに限られない。発光素子13は、例えば、多角形の上面又は円形等の曲線を含む形状の上面を有していてもよい。
Moreover, in the present Example and Example 1, although the case where the
この場合、素子アレイ13ARの上面の外縁13Eは、例えば、当該上面において、素子アレイ13ARの外周部に位置する発光素子13の外縁を、素子アレイ13ARに含まれる発光素子13を全て含むように、長さが最短となるように囲んだ線によって画定されてもよい。また、例えば、素子アレイ13ARの上面の外縁13Eは、発光素子13ARをすべて含む最小の矩形又は円形をなす線によって画定されてもよい。
In this case, the
図8は、図7に示した素子アレイ13ARを有する発光装置の一例である発光装置60の8−8線に沿った断面図である。発光装置60は、素子アレイ13ARを有している他は、図5に示した発光装置40と同様に構成されている。図5に示した場合と同様に、発光装置60は、波長変換部材17の底面17Bが素子アレイ13ARの上面の外縁13Eよりも大きい構成を有している。
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line 8-8 of a
第2の被覆部材21は、素子アレイ13ARをなす1の発光素子13と、これに隣接する他の発光素子13との間に充填されている。図8に示すように、第2の被覆部材21は、隣接する発光素子13間の、発光素子13の上面に至らない高さまで充填されている。
The
接着層65は、素子アレイ13ARの上面を全体にわたって覆っている(図5参照)。また、接着層65は、隣接する発光素子13間の間隙において、当該間隙に充填された第2の被覆部材21上にひと続きに形成されている(図6B参照)。
The
また、接着層65は、波長変換部材17の底面17Bの全体と、素子アレイ13ARの上面の全体と、当該上面から基板11に至らない位置までの素子アレイ13ARの外周部に位置する発光素子13の側面の部分と、を被覆している。
Further, the
すなわち、接着層65は、素子アレイ13ARの側面であるアレイ側面の一部にも形成されている。図8は、接着層65の、当該アレイ側面の一部を被覆する部分65Sが、当該側面の中間部まで、フィレット状に形成されている例について示している。
That is, the
発光装置60において、波長変換部材17の底面17Bが発光素子アレイ13ARの上面の外縁13Eよりも大きいことで、発光素子13から出射される光の損失を防ぐことができ、当該光は効率良く波長変換部材17に導光される。そして、接着層65がフィレット形状の部分65Sを有することで、発光素子13からの光を効率良く波長変換部材17に導光することができる。
In the
なお、本実施例において、第2の被覆部材21が隣接する発光素子13間の間隙に充填されている例について説明したが、これに限られない。当該間隙には、例えば、接着層65、第1の被覆部材又は光吸収率及び光反射率が調整された他の部材が充填されていてもよい。また、例えば、当該間隙は、何も充填されていない空洞部分を有していてもよい。
In the present embodiment, the example in which the
以上、説明したように、本実施例の発光装置60は、素子アレイ13AR、素子アレイ13AR上に配された波長変換部材17、波長変換部材17の側面を被覆する第1の被覆部材19及びこれらを被覆する第2の被覆部材21を有している。そして、波長変換部材17の底面17Bの外縁及び第1の被覆部材19の外側面は、素子アレイ13ARの上面の外縁よりも大きい。また、第2の被覆部材21は、第1の被覆部材19よりも高い光吸収率を有している。
As described above, the
これによって、素子アレイ13ARの発光面内の輝度を維持しつつ、当該発光面の外側に光が漏洩することを抑制することができる。従って、本実施例の発光装置60によれば、複数の発光素子13からなる素子アレイ13ARを用いた場合でも、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。
Thereby, it is possible to prevent light from leaking outside the light emitting surface while maintaining the luminance within the light emitting surface of the element array 13AR. Therefore, according to the
[変形例]
図9は、実施例2の変形例に係る発光装置70の断面を示す断面図である。発光装置70は、有機膜71を有している点を除いては、実施例2の発光装置50と同様に構成されている。
[Modification]
FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a cross section of a
有機膜71は、波長変換部材17の上面17T及び第1の被覆部材19の上面の全体に亘って形成されている有機系の膜である。有機膜71は、例えば、フッ素系樹脂等の樹脂からなる。有機膜71は、例えば薄膜であり、発光素子13からの光を透過する。
The
例えば、有機膜71にフッ素系樹脂膜を用いた場合、有機膜71は、撥水性、撥油性及び防湿性を有し、発光装置70の外部環境による劣化を抑制する。例えば、有機膜71は、耐湿動作又は使用時における高温高湿度環境下での動作時に、第1の被覆部材19を構成するシリコーン樹脂の加水分解を防止する。
For example, when a fluorine resin film is used as the
また、例えば、有機膜71は、第2の被覆部材21を充填によって形成する際に、第2の被覆部材21が第1の被覆部材19上面まで、又は波長変換部材17の上面17Tまで這い上がることを防止することができる。従って、有機膜71は、発光装置70の発光面内の輝度の低下を防ぐことができる。
Further, for example, when forming the
図10は、発光装置70の製造工程の一部を示す断面図である。図10において、ダイシングシート25、溝が形成された蛍光体セラミックプレート17M及び当該溝に充填された樹脂19Mが示されている(図2A及び図2B参照)。図10の工程において、樹脂19Mを充填後、セラミックプレート17M及び樹脂19Mの上面全体に有機膜71をコーティングする。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a part of the manufacturing process of the
図10の工程の後、樹脂19Mが充填された溝の底面の位置で蛍光体セラミックプレート17Mを切断して個片化する(図2C参照)。このようにして有機膜71によって上面がコーティングされた波長変換部材17及び第1の被覆部材19を形成することができる。
After the step of FIG. 10, the phosphor
以上、説明したように、本変形例の発光装置70は、波長変換部材17の上面及び第1の被覆部材19の上面を覆う有機膜71が形成されていることで、製造時及び動作時において素子アレイ13ARの発光面内の輝度の低下をもたらす要因を排除することができる。従って、素子アレイ13ARの発光面からの光漏れが少なく、長期間安定して高輝度かつ高コントラストの発光が可能である発光装置を提供することができる。
As described above, in the
なお、上記の実施例及び変形例において示した構成は、例示に過ぎず、用途等に応じて選択、組み合わせ及び変更が可能である。例えば、実施例2の変形例において図9に示した有機膜71は、実施例1に係る発光装置10に形成されていてもよい。
In addition, the structure shown in said Example and modification is only an illustration, and selection, a combination, and a change are possible according to a use etc. For example, the
なお、上記の図6〜図10の複数の素子を用いた場合の実施例および変形例においても、実施例1及びその変形例と同様に、第1の被覆部材19には、光反射性の粒子に加えて、光吸収材が添加されていてもよい。
In addition, also in the example and the modified example in the case of using the plurality of elements of FIGS. 6 to 10 described above, the
また、第1の被覆部材19が第2の被覆部材21よりも高い光吸収率を有していても良い。すなわち、第1の被覆部材19と第2の被覆部材21とは、互いに異なる光吸収率を有していればよい。例えば、第1の被覆部材19と第2の被覆部材21とは、酸化チタン等の光反射性の粒子を一定以上の割合で含み、さらに、カーボンブラック等の光吸収材を互いに異なる濃度で含んでいても良い。
Further, the
これによって、波長変換部材17の側面からの光漏れは第1の被覆部材19によって吸収され、第2の被覆部材21に入射された光は第1の被覆部材19に戻され、発光面の端部において急峻な輝度プロファイルを得ることができる。このような発光装置は、例えば、より高いコントラストが要求される照明装置に用いることができる。
As a result, light leakage from the side surface of the
以上、説明したように、本発明の発光装置は、波長変換部材が底面と底面よりも小さい上面とを有し、第1の被覆部材が波長変換部材と第2の被覆部材との間に充填されている構成を有している。第1の被覆部材と第2の被覆部材とは互いに異なる光吸収率を有している。従って、本発明の発光装置によれば、発光素子又は素子アレイの発光面内の輝度を低下させることなく、当該発光面の外側への光の漏洩を抑制することができ、高輝度かつ高コントラストの発光装置を提供することができる。 As described above, in the light emitting device of the present invention, the wavelength conversion member has a bottom surface and a top surface smaller than the bottom surface, and the first coating member is filled between the wavelength conversion member and the second coating member. It has the structure which is made. The first covering member and the second covering member have different light absorption rates. Therefore, according to the light emitting device of the present invention, it is possible to suppress the leakage of light to the outside of the light emitting surface without reducing the luminance in the light emitting surface of the light emitting element or the element array. A light emitting device can be provided.
10、30、40、50、60、70 発光装置
11 基板
13 発光素子
13AR 素子アレイ
15、45、55、65 接着層
17 波長変換部材
17T 上面
17B 底面
19 第1の被覆部材
21 第2の被覆部材
23 枠体
71 有機膜
10, 30, 40, 50, 60, 70
Claims (20)
前記基板上に実装された発光素子と、
前記発光素子上に配され、前記発光素子の上面全体を覆う底面と前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、
前記波長変換部材の側面を被覆する第1の被覆部材と、
前記発光素子の側面全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第2の被覆部材と、を有し、
前記第1の被覆部材と前記第2の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、
前記第1の被覆部材は、前記第2の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている発光装置。 A substrate,
A light emitting device mounted on the substrate;
A side surface shape that is disposed on the light emitting element, has a bottom surface that covers the entire top surface of the light emitting element, and an upper surface that is smaller than the bottom surface, and decreases in width in a direction parallel to the substrate from the bottom surface toward the top surface. A wavelength conversion member having
A first covering member that covers a side surface of the wavelength conversion member;
A second covering member that covers the entire side surface of the light emitting element and has an inner surface extending from the outer peripheral portion of the bottom surface of the wavelength conversion member toward the upper surface side;
The first covering member and the second covering member have different light absorption rates,
The light emitting device in which the first covering member is filled between the second covering member and the wavelength conversion member.
前記透光性の接着層は、前記波長変換部材の前記底面全体と、前記発光素子の上面全体と、前記発光素子の上面から前記基板に至らない位置までの前記発光素子の側面の部分と、を被覆するように設けられている請求項1乃至7のいずれか1つに記載の発光装置。 The wavelength conversion member is disposed on the light emitting element via a light-transmitting adhesive layer,
The translucent adhesive layer includes the entire bottom surface of the wavelength conversion member, the entire top surface of the light emitting element, and a side portion of the light emitting element from the top surface of the light emitting element to a position not reaching the substrate, The light emitting device according to claim 1, wherein the light emitting device is provided so as to cover the surface.
前記基板上に整列して配列された複数の発光素子からなる素子アレイと、
前記素子アレイ上に配され、前記素子アレイの上面の外縁全体にわたる底面と、前記底面よりも小さい上面とを有し、前記底面から前記上面に向かうに従って前記基板に平行な方向の幅が小さくなる側面形状を有する波長変換部材と、
前記波長変換部材の側面を被覆する第1の被覆部材と、
前記素子アレイの外縁をなすアレイ側面の全体を被覆し、前記波長変換部材の前記底面の外周部から前記上面側に向かって延在する内側面を有する第2の被覆部材と、を有し、
前記第1の被覆部材と前記第2の被覆部材とは、互いに異なる光吸収率を有し、
前記第1の被覆部材は、前記第2の被覆部材と前記波長変換部材との間に充填されている発光装置。 A substrate,
An element array comprising a plurality of light emitting elements arranged in alignment on the substrate;
A bottom surface extending over the entire outer edge of the top surface of the element array and a top surface smaller than the bottom surface, and having a width in a direction parallel to the substrate decreasing from the bottom surface toward the top surface. A wavelength conversion member having a side shape;
A first covering member that covers a side surface of the wavelength conversion member;
A second covering member that covers the entire array side surface that forms the outer edge of the element array, and that has an inner surface extending from the outer peripheral portion of the bottom surface of the wavelength conversion member toward the upper surface side;
The first covering member and the second covering member have different light absorption rates,
The light emitting device in which the first covering member is filled between the second covering member and the wavelength conversion member.
前記第2の被覆部材は、当該直方体状の内側面を有する請求項11に記載の発光装置。 The plurality of light emitting elements are arranged so that the side surface of the array has a rectangular parallelepiped shape,
The light emitting device according to claim 11, wherein the second covering member has the rectangular parallelepiped inner surface.
前記透光性の接着層は、前記波長変換部材の前記底面全体と、前記素子アレイの上面全体と、前記素子アレイの上面から前記基板に至らない位置までの前記アレイ側面の部分と、を被覆するように設けられている請求項11乃至15のいずれか1つに記載の発光装置。 The wavelength conversion member is disposed on the plurality of light emitting elements via a light-transmitting adhesive layer,
The translucent adhesive layer covers the entire bottom surface of the wavelength conversion member, the entire top surface of the element array, and a portion of the side surface of the array from the top surface of the element array to a position not reaching the substrate. The light-emitting device according to claim 11, wherein the light-emitting device is provided.
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