JP6172796B2 - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、発光素子を光源とするＬＥＤ本体と、このＬＥＤ本体に装着される遮光カバーとを備えたＬＥＤ発光装置に関するものである。
従来、ＬＥＤ発光装置は、電極パターンが形成された基板と、この基板に実装される発光素子と、この発光素子を封止する透光性の樹脂体とによって構成されている。また、前記発光素子から発せられる光を有効に取り出すために、前記発光素子の上面を除いた外周面に遮光性を有する白色系の樹脂材を設けたり、発光素子の上方にカップ状の反射部材を設けたりして形成される場合がある。
特許文献１には、フリップチップ実装された発光素子の発光面上に、発光素子より形状の大きい蛍光体板を透明接着剤にて接着する一方、発光素子の側面及び蛍光体板の側面を白色系の樹脂材によって封止した構造のＬＥＤ発光装置が開示されている。
また、特許文献２には、基板上に複数の発光素子を配置し、透光性の樹脂材で封止して形成された発光体を囲うようにして、カップ状の反射面を有する反射枠体を設けたＬＥＤ発光装置が開示されている。
特許文献１にあっては、発光素子及び蛍光体板の側面が白色系の樹脂材で封止されているため、発光素子から発せられる光は、蛍光体板を通して露出する上面の一部から外部に発せられることになる。しかしながら、前記蛍光体板の上面及び白色系の樹脂材の上面が平面状の透明樹脂で覆われているため、前記蛍光体板を通して発光される光は、透明樹脂によって平面状に拡散されてしまう。このため、発光素子から直接上方に向けて発せられる光が弱まり、十分な輝度が得られない場合がある。
また、特許文献２にあっては、複数の発光素子からなる発光体の周囲を囲うようにして反射枠体が設けられると共に、この反射枠体の内周面が傾斜した反射面となっているので、前記発光体から発せられる光を効率よく集光させることができる。しかしながら、前記発光体及び反射枠体は同一の基板上に形成されているため、発光体の上面と、この上面から延びる反射面との間に隙間が生じやすくなる。このような隙間が僅かでも生じると、発光体から発せられる光が基板に漏れてしまい、発光効率が低下する原因となる。さらに、量産する際に、前記発光体と反射枠体の高さ位置や遮光率のばらつきが生じ、製品不良率が高まるおそれがあった。
そこで、本発明の目的は、発光素子を光源として形成されるＬＥＤ本体に密接した状態で装着され、ＬＥＤ本体の上面から必要範囲の発光を効率よく取り出すことができる遮光カバーを備えたＬＥＤ発光装置を提供することである。
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ発光装置は、基板上に発光素子が実装され、樹脂体によって封止されるＬＥＤ本体と、該ＬＥＤ本体に装着され、前記発光素子と対向する窓部と前記ＬＥＤ本体の外周面を被覆する側壁部とを有する遮光カバーとを備えたＬＥＤ発光装置であって、前記ＬＥＤ本体は、前記発光素子の上面に載置される蛍光体板と、該蛍光体板の上面が露出するように前記基板上を満たす白色系の樹脂体と、前記蛍光体板の上面及び樹脂体の上面を覆う拡散樹脂とを備え、前記遮光カバーは、少なくとも前記窓部の周縁部が前記ＬＥＤ本体の上面に密接した状態で装着され、前記側壁部の内周面が前記ＬＥＤ本体の外周面に接着されていることを特徴とする。
本発明に係るＬＥＤ発光装置によれば、少なくとも遮光カバーに設けられている窓部の周縁部がＬＥＤ本体の上面に密接して載置され、遮光カバーの側壁部の内周面と前記ＬＥＤ本体の外周面とが接着剤を介して固着されるので、前記窓部の周囲に光が漏れることがない。このため、前記窓部の上方側への発光効率を高めることができる。
また、遮光カバーの側壁部の内周面と、ＬＥＤ本体の外周面との間に接着剤を充填するための空隙部を設けて接合することで、前記窓部の周縁部に隙間が生じることなく、遮光カバーをＬＥＤ本体に確実且つ容易に固着することができる。
以下、添付図面に基づいて本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施形態を詳細に説明する。図１乃至図３に示すように、本発明のＬＥＤ発光装置１１は、発光素子が実装される基板１４、樹脂体（封止樹脂）１７、拡散樹脂１８からなる四角形状のＬＥＤ本体１２と、このＬＥＤ本体１２の上方に装着され、ＬＥＤ本体１２の発光面２０から発せられる光を通す窓部２４及びこの窓部２４から上方に延びる反射部２６を有する遮光カバー１３とによって構成されている。
前記ＬＥＤ本体１２は、図４に示すように、基板１４と、該基板１４上に実装される発光素子１５と、該発光素子１５の上面に載置される蛍光体板１６と、該蛍光体板１６の上面が露出するように基板１４上を満たす白色系の封止樹脂１７と、前記蛍光体板１６の上面１６ａ及び封止樹脂１７の上面１７ａを覆う拡散樹脂１８とによって構成されている。なお、前記基板１４上には、発光素子１５の他にツェナーダイオード等の周辺素子１９が実装される。
前記基板１４は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料で四角形状に形成され、発光素子１５がフリップチップ実装されるカソード電極及びアノード電極からなる一対の電極パターン１４ａ，１４ｂが表面から裏面にかけて形成されている。前記発光素子１５には、青色発光素子又は赤色発光素子が用いられる。
青色発光素子は、一般照明用として白色系の発光色を出すために、主に窒化ガリウム系化合物半導体が用いられる。この青色発光素子は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にＮ型半導体、Ｐ型半導体を拡散成長させた拡散層とからなっている。前記Ｎ型半導体及びＰ型半導体はそれぞれＮ型電極，Ｐ型電極を備えており、前記基板１４に設けられたカソード電極及びアノード電極からなる一対の電極パターン１４ａ，１４ｂ上にハンダ部材を介してフリップチップによって導通接続され、一定の電流を流すことでＰＮジャンクションを中心として青色光が発せられる。この青色発光素子は、蛍光体板１６を通すことによって、白色系の発光に変換される。
赤色発光素子は、アルミニウムガリウムヒ素あるいはガリウムヒ素リン系の半導体が用いられ、ＰＮ構造は前記青色発光素子と同様である。この赤色発光素子は、前記青色発光素子と組み合わせることで、暖色系の発光色となる。
前記蛍光体板１６は、発光素子１５と同じ平面サイズを有した薄い白色系の樹脂基材と、この樹脂基材に設けられる蛍光発光部材とによって形成されている。前記蛍光発光部材は、透明な樹脂バインダーに所定分量の各種蛍光体を含有させて成形したものであり、例えば、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂からなる樹脂バインダーに、蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や、色素粒子の原料となる染料等からなる蛍光体を適量混入することによって形成される。
前記封止樹脂１７は遮光性を有する白色系の樹脂によって形成される。また、前記拡散樹脂１８は、酸化チタン等の光拡散剤を透明な樹脂基材に含有した拡散樹脂や金属粒子が混入されたガラスあるいはくもりガラスなどが用いられる。
次に、図１乃至図３，図５及び図６に基づいて、上記構成からなるＬＥＤ本体１２に装着される遮光カバー１３の構成について説明する。前記遮光カバー１３は、遮光性を有する白色系の樹脂によって所定厚みに形成され、前記ＬＥＤ本体１２の上面から外周面までを覆うように、ＬＥＤ本体１２の外形形状に沿った凹部２１が設けられている。そして、この凹部２１に開設されている窓部２４と、ＬＥＤ本体１２の蛍光体板１６に対応する発光面２０とを一致させた状態でＬＥＤ本体１２が凹部２１内に収納される。また、前記凹部２１は、拡散樹脂１８の上面１８ａに密接して載置される載置面２２と、ＬＥＤ本体１２を囲う側壁部３２とによって構成され、この側壁部３２の内側面２３が封止樹脂１７の外周面１７ｂを中心として接着剤３３によって接合される。前記側壁部３２は、封止樹脂１７と略同じ高さに形成されている。
前記載置面２２は、前記拡散樹脂１８の上面１８ａと同じ平面サイズに形成され、窓部２４を除いた全面が拡散樹脂１８の上面１８ａに密接するか、少なくとも前記窓部２４の周縁部２９が蛍光体板１６と対向する拡散樹脂１８の上面１８ａに隙間なく密接した状態で装着されている。また、前記窓部２４の上方には、内周面が外方に傾斜する反射部２６が設けられている。この反射部２６は、所定の深さに凹設され、カップ状の内周面が銀やアルミニウムといった光反射率の高い材料からなる反射部材で形成されている。
前記遮光カバー１３は、前記載置面２２と窓部２４とが連通する一方、図５及び図６に示したように、ＬＥＤ本体１２が収納された状態で、ＬＥＤ本体１２の封止樹脂１７の外周面１７ｂと側壁部３２の内周面２３との間に接着剤３３が充填される空隙部２５が形成されている。
前記空隙部２５は、図５及び図６に示したように、前記封止樹脂１７の外周面１７ｂに遮光カバー１３の内周面２３が近接している第１空隙部２７と、前記封止樹脂１７の外周面１７ｂと遮光カバー１３の内周面２３との空隙幅が前記第１空隙部２７より大きい第２空隙部２８とを備えている。前記空隙部２５は、凹部２１に収納されたＬＥＤ本体１２の外周面に沿って設けられ、第１空隙部２７がＬＥＤ本体１２の側面に対応した位置に設けられ、第２空隙部２８がＬＥＤ本体１２の角部に対応した位置に設けられている。
前記第１空隙部２７は、遮光カバー１３をＬＥＤ本体１２に装着した際の位置決め用として設けられており、封止樹脂１７の外周面１７ｂとが近接している。これに対して、前記第２空隙部２８は、接着剤３３の充填量を多くするため、空隙幅を広くしている。なお、前記遮光カバー１３には、一側面に切欠き部３０が設けられているが、この切欠き部３０は、ＬＥＤ本体１２を装着する際に、凹部２１全体を弾性的に広げるために設けられるものである。このため、前記切欠き部３０は解放状態のままでもよいが、この部分にも接着剤３３を満たすことによって、遮光カバー１３とＬＥＤ本体１２との接合強度をより高めることができる。
前記遮光カバー１３には、図１及び図２に示したように、位置決め用のマーキング部３１が上面の角部に切り欠き形成されており、この一対のマーキング部３１を目印としてＬＥＤ本体１２の位置を合わせながら凹部２１内に挿入する。この挿入は、遮光カバー１３の第１空隙部２７を封止樹脂１７の外周面１７ｂに被せるようにして行い、載置面２２を拡散樹脂１８の上面１８ａに押さえ付けるようにして行う。
前記ＬＥＤ本体１２の上面に遮光カバー１３の凹部２１を装着した後、図６に示したように、遮光カバー１３の裏面側を上にして第２空隙部２８内を満たしつつ、第１空隙部２７内に浸透させるように均等に接着剤３３を充填し、最後に切欠き部３０を埋めるようにする。前記接着剤３３は、熱硬化性接着剤が用いられ、遮光カバー１３の底面と略同一面まで満たされた後、熱を加えて硬化させる。これによって、図３に示したように、ＬＥＤ本体１２は、その外周面に満たされた接着剤３３によって遮光カバー１３と一体化され、ＬＥＤ本体１２の発光面２０から発せられる光が周囲に漏れるのを防ぐことができ、その分、窓部２４から反射部２６を通して上方に発せられる光をより多く取り出すことができる。
なお、前記ＬＥＤ本体１２及び遮光カバー１３は、複数取りが可能な集合基板や集合樹脂板によって一括して形成した後、個々に分離したものを組み合わせて製造することで量産化が可能である。
以上説明したように、本発明のＬＥＤ発光装置１１にあっては、ＬＥＤ本体１２の上面に窓部２４が密接した状態で遮光カバー２４を被せた後、封止樹脂１７の外周面に沿って接着剤で固定させるため、前記窓部２４の周囲からの光漏れを防止することができる。
また、前記遮光カバー１３の窓部２４の少なくとも周縁部２９がＬＥＤ本体１２の上面に密接するため、遮光カバー１３がＬＥＤ本体１２から浮き上がったりするなどの装着不良が生じることなく、反射部２６の高さ位置も均等に揃う。これによって、ＬＥＤ本体１２から発せられる光の反射率にばらつきが生じるのを防ぐ効果もある。
１１ ＬＥＤ発光装置
１２ ＬＥＤ本体
１３ 遮光カバー
１４ 基板
１４ａ，１４ｂ 電極パターン
１５ 発光素子
１６ 蛍光体板
１６ａ 上面
１７ 封止樹脂（封止体）
１７ａ 上面
１７ｂ 外周面
１８ 拡散樹脂
１８ａ 上面
１９ 周辺素子
２０ 発光面
２１ 凹部
２２ 載置面
２３ 内周面
２４ 窓部
２５ 空隙部
２６ 反射部
２７ 第１空隙部
２８ 第２空隙部
２９ 周縁部
３０ 切欠き部
３１ マーキング部
３２ 側壁部
３３ 接着剤
１２ ＬＥＤ本体
１３ 遮光カバー
１４ 基板
１４ａ，１４ｂ 電極パターン
１５ 発光素子
１６ 蛍光体板
１６ａ 上面
１７ 封止樹脂（封止体）
１７ａ 上面
１７ｂ 外周面
１８ 拡散樹脂
１８ａ 上面
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２０ 発光面
２１ 凹部
２２ 載置面
２３ 内周面
２４ 窓部
２５ 空隙部
２６ 反射部
２７ 第１空隙部
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２９ 周縁部
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Claims (5)
- 基板上に発光素子が実装され、樹脂体によって封止されるＬＥＤ本体と、
該ＬＥＤ本体に装着され、前記発光素子と対向する窓部と前記ＬＥＤ本体の外周面を被覆する側壁部とを有する遮光カバーとを備えたＬＥＤ発光装置であって、
前記ＬＥＤ本体は、前記発光素子の上面に載置される蛍光体板と、該蛍光体板の上面が露出するように前記基板上を満たす白色系の樹脂体と、前記蛍光体板の上面及び樹脂体の上面を覆う拡散樹脂とを備え、
前記遮光カバーは、少なくとも前記窓部の周縁部が前記ＬＥＤ本体の上面に密接した状態で装着され、前記側壁部の内周面が前記ＬＥＤ本体の外周面に接着されていることを特徴とするＬＥＤ発光装置。 - 前記遮光カバーは、前記ＬＥＤ本体が収納される凹部と、この凹部と連通する窓部とを備え、
前記凹部には、ＬＥＤ本体が収納された状態で、ＬＥＤ本体の外周面と遮光カバーの側壁部の内周面との間に接着剤が充填される空隙部が形成されている請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。 - 前記空隙部は、前記ＬＥＤ本体の外周面に遮光カバーの内周面が近接している第１空隙部と、前記ＬＥＤ本体の外周面と遮光カバーの内周面との空隙幅が前記第１空隙部より大きい第２空隙部とを備える請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
- 前記空隙部は、凹部に収納されたＬＥＤ本体の外周面に沿って設けられ、第１空隙部がＬＥＤ本体の側面に対応した位置に設けられ、第２空隙部がＬＥＤ本体の角部に対応した位置に設けられている請求項２又は３に記載のＬＥＤ発光装置。
- 前記窓部の上方には内周面が外方に傾斜する反射部が形成されている請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
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