JP7433566B2 - 発光装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
T1 = LG1 / (2tanθc)
で示される厚さT1よりも厚く、ここで、LG1は第1LEDダイの間の離隔距離であり、θcは第1透光層から空気に光が出射するときの臨界角であり、第2透光層の上端が反射材の湾曲面に接する第2接触部と反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離は、第1透光層の上端が反射材に接する第1接触部と反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離よりも長い。
T1 = LG1 / (2tanθc)
で示される厚さT1よりも厚く、ここで、LG1は第1LEDダイの間の離隔距離であり、θcは第1透光層から空気に光が出射するときの臨界角であり、第2透光層の上端が反射材の湾曲面に接する第2接触部と反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離は、第1透光層の上端が反射材に接する第1接触部と反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離よりも長い。
図1(a)は本開示に係る発光装置の概要を説明するための図(その1)であり、図1(b)は本開示に係る発光装置の概要を説明するための図(その2)である。図1(a)及び1(b)は、本開示に係る発光装置の断面図である。
色の粒子が含有されたシリコーン樹脂で形成され、第1発光素子11及び第2発光素子12を囲むように配置される。導光層14は、第1発光素子11及び第2発光素子12から出射された光を透過するシリコーン樹脂であり、反射材13に囲まれた領域に充填される。発光装置1は、第1発光素子11及び第2発光素子12のLEDダイの表面と導光層14の表面との間の厚さTをT1以上であり且つT2以下とすることで、均一性が高い輝度を有する光を出射する。
T1 = LG1 / (2tanθc) (1)
で示される。また、第1発光素子11のLEDダイの表面と導光層14の表面との間の厚さTの最大値T2は、1つの第1発光素子11を挟んで配置される2つの第1発光素子11のLEDダイの間の離隔距離がLG2であるとき、
T2 = LG2 / (2tanθc) (2)
で示される。第1発光素子11のLEDダイの表面と導光層14の表面との間の厚さTは、1mm以上であり且つ1.5mm以下であることが好ましい。
T3 = LB1 / tanθc (3)
で示される。すなわち、反射材13に隣接して配置される第1発光素子15と反射材13との間の離隔距離LB1は、Ttanθcよりも短い。また、第1発光素子15の表面と導光層16の表面との間の厚さTの最大値T4は、第1発光素子15の中で他の1つの第1発光素子15を介して隣接して配置される第1発光素子15と反射材13との間の離隔距離がLB2であるとき、
T4 = LB2 / tanθc (4)
で示される。すなわち、他の1つの第1発光素子15を介して反射材13に隣接して配置される第1発光素子15と反射材13との間の離隔距離LB2は、Ttanθcよりも長い。
図2は第1実施形態に係る発光装置の斜視図であり、図3は図2のA-A´線に沿う断面図である。発光装置3は、基板20と、基板20の表面に実装された8個の第1発光素子21及び第2発光素子22と、第1発光素子21及び第2発光素子22の上部に配置されたシート状の導光層23とを備えている。シート状の導光層23の上面は平坦であるとより好ましい。発光装置3の製造方法は、よく知られているので、詳細な説明は省略する。
T1=LG1/(2tanθc) (1)
で示される。
T2=LG2/(2tanθc) (2)
で示される。発光装置3では、第2発光素子22から直上方向に出射される光は、導光層23の表面の交差部28近傍で導光層23の表面から外部に出射する。発光装置3は、導光層23の表面から全体に亘って均等に外部に光線を出射する。
図7は、第2実施形態に係る発光装置の平面図である。
図10は、第3実施形態に係る発光装置の平面図である。発光装置5は、デルタ配置され、それぞれがRGB色に対応する波長を有する光を出射する第1発光素子31、第2発光素子32及び第3発光素子33を第1発光素子21及び第2発光素子22の代わりに有することが発光装置3と相違する。第1発光素子31、第2発光素子32及び第3発光素子33以外の発光装置5の構成要素の構成及び機能は、同一符号が付された発光装置3の構成要素の構成及び機能と同一なので、ここでは詳細な説明は省略する。
図11は第4実施形態に係る発光装置の平面図であり、図12(a)は図11に示すC-C´線に沿う発光装置の断面図(その1)であり、図12(b)は図11に示す図11に示すC-C´線に沿う発光装置の断面図(その2)である。発光装置6は、基板40と、第1発光素子41と、反射材42と、導光層43と、拡散層44とを有する。基板40は、基板20と同様の構成及び機能を有する。第1発光素子41は、青色のLEDダイにより形成され、青色の光を出射する。第1発光素子41から出射される青色の光の主波長は、445nmと495nmとの間の範囲内であり、一例では450nmである。反射材42は、酸化チタン等の白色の粒子が含有されたシリコーン樹脂で形成され、第1発光素子41を囲むように配置される。導光層43は、蛍光体層45と、透明層46とを有する。蛍光体層45は、第1発光素子41から出射された光を吸収して黄色の光を出射するYAG等の蛍光体を含有するシリコーン樹脂である。シリコーン樹脂である。透明層46は、第1発光素子15及び蛍光体層17に含有される蛍光体から出射された光を透過するシリコーン樹脂である。
T3 = LB1 / tanθc (3)
で示される。すなわち、反射材42に隣接して配置される第1発光素子41と反射材42との間の離隔距離LB1は、Ttanθcよりも短い。離隔距離LB1は、少なくとも2辺の一部が他の第1発光素子41に囲まれない第1発光素子41と反射材42との間の最小距離である。
T4 = LB2 / tanθc (4)
で示される。すなわち、他の1つの第1発光素子41を介して反射材42に隣接して配置される第1発光素子41と反射材42との間の離隔距離LB2は、Ttanθcよりも長い。
図13(a)は第5実施形態に係る発光装置の斜視図であり、図13(b)は図13(a)に示す発光装置の平面図であり、図14は図13(b)に示すD-D´線に沿う発光装置の断面図である。発光装置7aは、第1発光素子21と、第2発光素子22と、基板40aと、反射材42aと、導光層43aと、拡散層44aとを有する。第1発光素子21及び第2発光素子22の構成及び機能は、図2及び3を参照して説明されたので、ここでは詳細な説明は省略する。基板40aは、基板20と同様の構成及び機能を有する。
O2)の少なくとも一方である。拡散層44aに含有される拡散材がシリカであるとき、
シリカとシリコーン樹脂との間の屈折率差が小さいため、散乱度を高くするためにシリカの含有量が増加して、拡散層44aの固化前の原材料の粘度が上昇して塗布性が低下する。一方、拡散層44aに含有される拡散材が酸化チタンであるとき、酸化チタンとシリコーン樹脂との間の屈折率差が大きいため、少ない酸化チタンの含有量で所望の散乱度が実現可能である。拡散層44aに含有される拡散材が酸化チタンであるとき、酸化チタンの含有量が少なくなるので。酸化チタンの分布が不均一であるとき、拡散層44aを介して出射される光の輝度及び色度が不均一になるおそれがある。また、酸化チタンの含有量が多くなると、酸化チタンで反射する戻り光の量が増加して、発光効率が低下するおそれがある。
図19(a)は第6実施形態に係る発光装置の断面図であり、図19(b)は図19(a)に示す反射材の構造を説明するための図である。図19(a)は図13(b)に示すD-D´線に沿う断面図に対応する断面図である。
図20(a)は第1変形例に係る発光装置の断面図であり、図20(b)は第2変形例に係る発光装置の断面図であり、図20(c)は第3変形例に係る発光装置の断面図である。図20(d)は第4変形例に係る発光装置の断面図であり、図20(e)は第5変形例に係る発光装置の断面図である。図20(a)~20(e)は、図2に示すA-A´線に沿う断面図に対応する断面図である。
の電極80aが配置されると共に、第1発光素子81、第2発光素子82及び電子部品84と一対の電極80aとの間を接続する配線パターンが形成される。第1発光素子81及び第2発光素子82は、第1発光素子21及び第2発光素子22と同様に、CSP型の発光素子であり、寒色及び暖色の光を出射する。枠材83は、反射部85と、反射部85と一体成形される導光層である導光部86とを有する。反射部85は、第1発光素子81及び第2発光素子82から出射される光を反射する合成樹脂で形成される枠材であり、第1発光素子81及び第2発光素子82を囲むように配置される。導光部86は、第1発光素子81及び第2発光素子82から出射される光を透過する合成樹脂で形成される枠材であり、第1発光素子81及び第2発光素子82を覆うように配置される。電子部品84は、抵抗、コンデンサ、MOSFET及び半導体装置等を含み、フリッカ抑制及びディミング等の種々の制御を実現する。
Claims (16)
- 基板と、
前記基板に実装されると共に第1LEDダイを有し、第1波長を有する光を出射する複数の第1発光素子と、
前記複数の第1発光素子を覆うように配置され、前記複数の第1発光素子から出射された光を透光する第1透光層と、
前記第1透光層を覆うように配置され、前記第1透光層を透光した光を透光する第2透光層と、
上方に膨らむように形成される湾曲面を前記第1透光層及び前記第2透光層が接する内壁の上部に有し、前記複数の第1発光素子を囲むように前記基板に配置され、前記第1発光素子から出射された光を反射する反射材と、を有し、
前記第1LEDダイの表面と前記第1透光層の表面との間の厚さTは、
T1 = LG1 / (2tanθc)
で示される厚さT1よりも厚く、
ここで、LG1は前記第1LEDダイの間の離隔距離であり、θcは前記第1透光層から空気に光が出射するときの臨界角であり、
前記第2透光層の上端が前記反射材の湾曲面に接する第2接触部と前記反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離は、前記第1透光層の上端が前記反射材に接する第1接触部と前記反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離よりも長く、
前記第1透光層は、前記反射材の上部の近傍において前記第1接触部で前記湾曲面に接触し、
前記第1透光層は、前記第1接触部から、前記第1透光層の固化前の樹脂の反射材に対する接触角に前記第1接触部における接線方向に対応する角度だけ傾斜した方向に向けて延伸し、
前記複数の第1発光素子が実装される実装領域の中央における前記第1透光層の厚さは、前記第1接触部における前記第1透光層の厚さよりも薄い、
ことを特徴とする発光装置。 - 前記第2透光層は、前記反射材の上部の近傍において前記第2接触部で前記湾曲面に接触し、
前記第2透光層は、前記第2接触部から、前記第2透光層の固化前の樹脂の反射材に対する接触角に前記第2接触部における接線方向に対応する角度だけ傾斜した方向に向けて延伸する、請求項1に記載の発光装置。 - 前記第2透光層の上端が前記反射材の湾曲面に接する前記第2接触部の高さは、前記第1透光層の上端が前記反射材に接する前記第1接触部の高さよりも高い、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記反射材は、重畳して配置される複数の層を有する、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記複数の層のそれぞれの幅は、前記複数の層のそれぞれと前記基板との間に配置される前記複数の層のそれぞれの幅よりも狭い、請求項4に記載の発光装置。
- 前記第1透光層の厚さは、前記第1接触部から離隔するに従って薄くなる、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記複数の第1発光素子が実装される実装領域の中央における前記第2透光層の厚さは、前記第2接触部における前記第2透光層の厚さよりも厚い、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第2透光層の厚さは、前記第2接触部から離隔するに従って厚くなる、請求項7に記載の発光装置。
- 前記第1透光層は、前記複数の第1発光素子から出射された光を前記第2透光層に導光する導光層であり、
前記第2透光層は、前記導光層を導光した光を拡散する拡散層である、
請求項1又は2に記載の発光装置。 - 前記第2透光層は、第1拡散材、前記第1拡散材と組成が異なる第2拡散材を含有する、請求項9に記載の発光装置。
- 前記複数の第1発光素子は、青色光を出射する青色発光素子であり、
前記第1透光層は、前記複数の第1発光素子から出射された光を前記第2透光層に導光する導光層であり、
前記第2透光層は、前記導光層を導光した青色光を吸収することに応じて光を出射する蛍光体を含有する蛍光層である、
請求項1又は2に記載の発光装置。 - 前記複数の第1発光素子のそれぞれの周囲を囲むように配置される白色樹脂を更に有する、請求項1又は2に記載の発光装置。
- 基板が準備される基板準備工程と、
第1LEDダイを有する複数の第1発光素子が基板上に実装される発光素子実装工程と、
反射材が前記複数の第1発光素子を囲むように配置される反射材配置工程と、
第1透光層が前記複数の第1発光素子を覆うように配置される第1透光層配置工程と、
前記第1透光層を覆うように第2透光層が配置される第2透光層配置工程と、を有し、
前記反射材は、上方に膨らむように形成される湾曲面を前記第1透光層及び前記第2透光層が接する内壁の上部に有し、前記複数の第1発光素子を囲むように前記基板に配置され、前記複数の第1発光素子から出射された光を反射し、
前記第1LEDダイの表面と前記第1透光層の表面との間の厚さTは、
T1 = LG1 / (2tanθc)
で示される厚さT1よりも厚く、
ここで、LG1は前記第1LEDダイの間の離隔距離であり、θcは前記第1透光層から空気に光が出射するときの臨界角であり、
前記第2透光層の上端が前記反射材の湾曲面に接する第2接触部と前記反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離は、前記第1透光層の上端が前記反射材に接する第1接触部と前記反射材の内壁の下端との間の水平方向の離隔距離よりも長く、
前記第1透光層は、前記反射材の上部の近傍において前記第1接触部で前記湾曲面に接触し、
前記第1透光層は、前記第1接触部から、前記第1透光層の固化前の樹脂の反射材に対する接触角に前記第1接触部における接線方向に対応する角度だけ傾斜した方向に向けて延伸し、
前記複数の第1発光素子が実装される実装領域の中央における前記第1透光層の厚さは、前記第1接触部における前記第1透光層の厚さよりも薄い、
ことを特徴とする発光装置の製造方法。 - 前記第2透光層は、前記反射材の上部の近傍において前記第2接触部で前記湾曲面に接触し、
前記第2透光層は、前記第2接触部から、前記第2透光層の固化前の樹脂の反射材に対する接触角に前記第2接触部における接線方向に対応する角度だけ傾斜した方向に向けて延伸する、請求項13に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2透光層配置工程は、
拡散材を含有する前記第2透光層の固化前の原材料を塗布し、
前記塗布された第2透光層の固化前の原材料を固化して、均一な厚さを有する前記第2透光層を形成する、
工程を含む、請求項13又は14に記載の発光装置の製造方法。 - 前記第2透光層配置工程の前に、前記複数の第1発光素子に電流を供給することに応じて前記第1透光層から出射される光の色度を測定し、
前記第2透光層から出射される光の色度が所定の色度になるように、前記塗布する第2透光層の固化前の原材料の量を決定する、
工程を更に含む、請求項15に記載の発光装置の製造方法。
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