WO2019064980A1 - 光源装置及び投光装置 - Google Patents
光源装置及び投光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- WO2019064980A1 WO2019064980A1 PCT/JP2018/030348 JP2018030348W WO2019064980A1 WO 2019064980 A1 WO2019064980 A1 WO 2019064980A1 JP 2018030348 W JP2018030348 W JP 2018030348W WO 2019064980 A1 WO2019064980 A1 WO 2019064980A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting unit
- light
- source device
- substrate
- Prior art date
Links
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 157
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 157
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 131
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 114
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 42
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 description 20
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 16
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 10
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 3
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003564 SiAlON Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000606 toothpaste Substances 0.000 description 1
- 229940034610 toothpaste Drugs 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
- F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
- F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
- F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
- F21S41/153—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines arranged in a matrix
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
- F21S41/12—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of emitted light
- F21S41/125—Coloured light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
- F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
- F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
- F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
- F21S41/25—Projection lenses
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/20—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
- F21S41/285—Refractors, transparent cover plates, light guides or filters not provided in groups F21S41/24 - F21S41/2805
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
- F21S41/32—Optical layout thereof
- F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
- F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
- F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
- F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
- F21S41/67—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
- F21S41/675—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V5/00—Refractors for light sources
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V7/00—Reflectors for light sources
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2105/00—Planar light sources
- F21Y2105/10—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
- F21Y2105/12—Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements characterised by the geometrical disposition of the light-generating elements, e.g. arranging light-generating elements in differing patterns or densities
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
Definitions
- the present disclosure relates to a light source device and a light projecting device.
- semiconductor light source devices such as light emitting diodes and laser diodes have been used as light sources for automobile headlights and outdoor and indoor lighting.
- good contrast between the light emitting area and the non-light emitting area, that is, an optical sharp edge is important.
- Patent Document 1 discloses a light emitting diode module used for a headlight of a car.
- the light emitting diode module disclosed in Patent Document 1 includes a plurality of rows in which a plurality of light emitting elements are linearly arranged at equal intervals on the upper surface of a substrate.
- a light transmissive material is filled between the light emitting elements in the row.
- the space between adjacent rows is filled with a reflective resin.
- a matrix beam headlight of a car is for individually lighting each light emitting unit of the light source device and projecting a desired light distribution pattern.
- an optical sharp edge is required for each light emitting unit of the light source device.
- a light emitting system has been developed, in which a light distribution pattern of a light source device is forwardly irradiated through a mirror array and a lens, such as a DMD (Digital Micromirror Device) method that is a development of a matrix beam headlight. In such light emitting systems, further optical sharp edge enhancement of the light emitting units is required.
- a light transmissive material is arranged between the light emitting elements in the row in order to perform uniform light emission for each row.
- Optical sharp edges of are not considered.
- the reflective resin was placed around the entire light source unit to improve the optical sharp edge, but it is far from satisfying the required specifications for automotive matrix beam headlight applications that will be required in the future. The problem is the improvement of the optical sharp edge for each light emitting element.
- An object of the present disclosure is to provide a light source device including a plurality of light emitting units, which can realize an optical sharp edge for each light emitting unit, and a light projecting device including the light projecting device.
- One aspect of a light source device includes a substrate, a light emitting unit matrix having a plurality of light emitting units disposed in a matrix on the substrate, and a region including the region where the light emitting unit matrix is disposed.
- a first reflecting portion disposed between the first light emitting unit and the second light emitting unit and extending in a direction intersecting the column direction, wherein at least a portion of the top surface of the first reflecting portion It protrudes from the upper surface of the first light emitting unit and the upper surface of the second light emitting unit.
- the plurality of light emitting units include a third light emitting unit and a fourth light emitting unit adjacent to each other in the column direction, and the first light emitting unit, the second The light emitting unit, the third light emitting unit, and the fourth light emitting unit are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns, and the third light emitting unit is adjacent to the first light emitting unit, A fourth light emitting unit is adjacent to the second light emitting unit, and the reflecting resin is disposed between the first light emitting unit and the third light emitting unit, and extends in the column direction.
- the upper surface of a first crossing portion including a reflecting portion and where the first reflecting portion and the second reflecting portion intersect is the first light emitting unit and the second of the first reflecting portions. Distributed between the light emitting unit Portion of the top surface, and may protrude from the upper surface of the portion located between the first light-emitting unit and the third light-emitting unit of the second reflecting part.
- the light emitting unit emits light from each light emitting unit by locally raising the area by projecting the first intersection, which is an area surrounded by the four light emitting units, and projecting it from the upper surface of the light emitting unit.
- the light emitted to the side can be reflected upward. Therefore, the optical sharp edge between the light emitting units can be improved.
- the first light emitting unit and the second light emitting unit are adjacent to one edge extending in the column direction of the light emitting unit matrix in plan view of the substrate.
- the upper surface of the first reflective portion may be closer to the substrate as it approaches the one edge from the first intersection.
- the plurality of light emitting units include a fifth light emitting unit and a sixth light emitting unit adjacent to each other in the column direction, and the first light emitting unit, the second The light emitting unit, the third light emitting unit, the fourth light emitting unit, the fifth light emitting unit, and the sixth light emitting unit are arranged in a matrix of 2 rows and 3 columns, and the fifth light emitting The unit is adjacent to the third light emitting unit, the sixth light emitting unit is adjacent to the fourth light emitting unit, and the reflecting resin is between the third light emitting unit and the fifth light emitting unit , And includes a third reflection portion extending in the column direction, and an upper surface of the first intersection, and a second intersection where the first reflection and the third reflection intersect.
- the upper surface of the 1 may protrude from the upper surface of the portion located between the second intersecting portion and the first intersection of the reflective portion.
- the light emitting unit can be made to protrude above the upper surface of the light emitting unit.
- the light emitted to the side can be reflected upward. Therefore, the optical sharp edge between the light emitting units can be improved.
- the upper surface of the reflective resin is an edge portion at which the first reflective portion and an edge of the light emitting unit matrix intersect in plan view of the substrate.
- the upper surface of the first light emitting unit and the upper surface of the second light emitting unit may be recessed.
- the upper surface of the reflective resin outside the light emitting unit matrix may be recessed more than the upper surface of the first light emitting unit and the upper surface of the second light emitting unit.
- the gap between the first light emitting unit and the second light emitting unit may be 200 ⁇ m or less in plan view of the substrate.
- the gap may be 100 ⁇ m or less.
- each of the first light emitting unit and the second light emitting unit is a light emitting element bonded to the substrate, and a surface of the light emitting element opposite to the substrate.
- One aspect of a light projecting device includes a lens group including the light source device and a lens corresponding to each of the plurality of light emitting units.
- Such a light projecting device includes the light source device, the same effect as the light source device can be obtained.
- One aspect of a light projecting device includes: the light source device; a mirror array corresponding to the light emitting unit matrix; a lens for condensing light emitted from the light source device on the mirror array; And a projection lens for projecting the formed irradiation pattern.
- Such a light projecting device includes the light source device, the same effect as the light source device can be obtained.
- a light source device including a plurality of light emitting units, which can realize an optical sharp edge for each light emitting unit, and a light projecting device including the light projecting device.
- FIG. 1 is a schematic top view showing an example of the configuration of the light source device according to the embodiment.
- FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a cross section IIA-IIA of the light source device of FIG.
- FIG. 2D is a schematic cross-sectional view showing a IID-IID cross section of the light source device of FIG.
- FIG. 2E is a schematic cross-sectional view showing a IIE-IIE cross section of the light source device of FIG.
- FIG. 2F is a schematic cross-sectional view showing a IIF-IIF cross section of the light source device of FIG.
- FIG. 3 is a plan view of a substrate showing a schematic configuration of a wiring electrode according to the embodiment.
- FIG. 4A is a plan view showing a wiring electrode provided on a collective substrate which is a base material of a substrate of the light source device according to the embodiment.
- FIG. 4B is an enlarged view of a wiring electrode provided on the collective substrate according to the embodiment.
- FIG. 5A is a plan view showing the light emitting elements mounted on the collective substrate according to the embodiment.
- FIG. 5B is a cross-sectional view of the collective substrate and the light emitting device according to the embodiment.
- FIG. 5C is an enlarged view of a light emitting element provided on the collective substrate according to the embodiment.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the collective substrate and the light emitting element showing a process of applying a transparent resin to the light emitting element.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the collective substrate, the light emitting element, and the light transmitting member showing a process of bonding the light transmitting member to the light emitting element.
- FIG. 8 is a plan view of a collective substrate showing a dam formation step according to the embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the collective substrate, the first dam, the second dam, and the like showing the dam formation step according to the embodiment.
- FIG. 10A is a plan view showing measurement points of the height of the reflecting resin.
- FIG. 10B is a table showing the projecting height of the reflecting resin at each measurement position.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the reflecting resin shown in FIG. 10B and the measured values of the protrusion height at each measurement position.
- FIG. 12 is a graph showing the relationship between the distance D1 of the uppermost part between adjacent light emitting units in the light emitting unit matrix and the protruding height of the reflecting resin from the light transmitting member.
- FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a light projecting device provided with the light source device of the comparative example.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light projecting device provided with the light source device according to the embodiment.
- FIG. 15 is a schematic view showing a configuration of a DMD type light projecting device provided with the light source device according to the embodiment.
- each drawing is a schematic view, and is not necessarily illustrated exactly. Therefore, the scale and the like do not necessarily match in each figure.
- substantially the same components are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions will be omitted or simplified.
- Embodiment [1. Basic configuration of light source device] The basic configuration of the light source device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2A.
- FIG. 1 is a schematic top view which shows an example of a structure of the light source device 11 which concerns on embodiment.
- FIG. 2A is a schematic cross-sectional view showing a cross section IIA-IIA of the light source device 11 of FIG.
- the light source device 11 includes a substrate 12, a light emitting unit matrix 20, and a reflection resin 16.
- the light source device 11 further includes a first dam 17 and a second dam 18.
- the substrate 12 is a mounting substrate on which the light emitting unit matrix 20 is mounted.
- the light emitting unit matrix 20 is a light emitting unit having a plurality of light emitting units arranged in a matrix on the substrate 12.
- the plurality of light emitting units include a first light emitting unit 20a and a second light emitting unit 20b adjacent to each other in the column direction of the light emitting unit matrix (the Y-axis direction in FIG. 1).
- the first light emitting unit 20 a and the second light emitting unit 20 b have one end (light emitting unit matrix 20) extending in the column direction of the light emitting unit matrix 20 (that is, the X axis direction in FIG. Is placed adjacent to the
- the description of the edge or the outer peripheral line of the light emitting unit matrix 20 means a line connecting the outer periphery of the light emitting unit matrix 20 in a plan view of the substrate 12.
- the plurality of light emitting units include a third light emitting unit 20c and a fourth light emitting unit 20d adjacent to each other in the column direction, and the first light emitting unit 20a, the second light emitting unit 20b, and the third light emitting unit 20c.
- the fourth light emitting units 20d are arranged in a matrix of 2 rows and 2 columns.
- the third light emitting unit 20c is adjacent to the first light emitting unit 20a, and the fourth light emitting unit 20d is adjacent to the second light emitting unit 20b.
- the plurality of light emitting units include a fifth light emitting unit 20e and a sixth light emitting unit 20f adjacent to each other in the column direction, and the first light emitting unit 20a, the second light emitting unit 20b, and the third light emitting unit 20c.
- the fourth light emitting unit 20d, the fifth light emitting unit 20e, and the sixth light emitting unit 20f are arranged in a matrix of 2 rows and 3 columns.
- the fifth light emitting unit 20e is adjacent to the third light emitting unit 20c
- the sixth light emitting unit 20f is adjacent to the fourth light emitting unit 20d.
- the plurality of light emitting units include a seventh light emitting unit 20g and an eighth light emitting unit 20h adjacent to each other in the column direction, and the first light emitting unit 20a, the second light emitting unit 20b, and the third light emitting unit 20c.
- the fourth light emitting unit 20d, the fifth light emitting unit 20e, the sixth light emitting unit 20f, the seventh light emitting unit 20g, and the eighth light emitting unit 20h are arranged in a matrix of 2 rows and 4 columns.
- the seventh light emitting unit 20g is adjacent to the fifth light emitting unit 20e
- the eighth light emitting unit 20h is adjacent to the sixth light emitting unit 20f.
- the light emitting unit matrix 20 has eight light emitting units (20a to 20h).
- Each light emitting unit includes a light emitting element 13 bonded to the substrate 12.
- each light emitting unit further includes a light transmitting member 14 disposed on the surface of the light emitting element 13 opposite to the substrate 12, the light emitting element 13 and the light transmitting element.
- each light emitting unit includes the light transmitting member 14 and the transparent resin 15, but may not necessarily include them.
- each light emitting element 13 has an element electrode (not shown), is disposed in the direction in which the element electrode is located on the substrate 12 side, and is flip chip connected to the substrate 12 by a bump.
- the surface on the side opposite to the substrate 12 side of the light emitting element 13 is a light emitting surface
- the light transmitting member 14 is joined on the light emitting surface via the transparent resin 15 ing.
- the transparent resin 15 protruding from the upper surface of the light emitting element 13 covers the side surface of the light emitting element 13 and on the side surface of the light emitting element 13 in the direction of the light transmitting member 14 Form a fillet having a shape with an expanding slope.
- eight light emitting units arranged in a matrix at predetermined intervals are light emitting unit matrix 20, and in substrate 12, a region where light emitting unit matrix 20 is arranged is a light emitting unit matrix arrangement region.
- the first dam 17 and the second dam are members provided on the substrate 12 outside the light emitting unit matrix arrangement region.
- the first dam 17 is disposed parallel to the row direction of the light emitting unit matrix 20 at the end of the substrate 12 (that is, the end of the light source device 11), and the length thereof is the first dam 17
- the length is substantially the same as the length of one side of the substrate 12.
- the second dam 18 is disposed so as to straddle the wiring electrode 19 in a direction parallel to the first dam 17, and the length thereof is substantially the same as that of the first dam 17.
- the first dam 17 and the second dam 18 are members for preventing the reflection resin filled in the light emitting unit matrix arrangement region from leaking to the unnecessary region on the substrate 12, for example, oxidation It is formed of a silicone resin mixed with light reflective particles such as titanium.
- the reflective resin 16 is a resin disposed in the area on the substrate 12 including the area in which the light emitting unit matrix 20 is disposed.
- the reflecting resin 16 is disposed on the substrate 12 between the first dam 17 and the second dam 18, and reflects light from each light emitting unit.
- the reflective resin 16 fills the gap between the adjacent light emitting units and the space between the light emitting element 13 and the substrate 12.
- the reflection resin 16 is disposed so as to cover the side surface of each light emitting unit and to expose the upper surface of the light emitting unit.
- the upper surface of the light transmitting member 14 is disposed so as to be exposed.
- 2B, 2C, 2D, 2E and 2F respectively show the IIB-IIB cross section, IIC-IIC cross section, IID-IID cross section, IIE-IIE cross section and IIF-IIF cross section of the light source device 11 of FIG. It is a schematic sectional view shown.
- a first gap extending in a first direction (row direction of the light emitting unit matrix 20) indicated by the X axis direction in FIG. 1;
- the second gap is a gap between the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b, and the third light emitting unit 20c and the fourth light emitting unit 20d.
- the third gap is a gap between the third light emitting unit 20c and the fourth light emitting unit 20d, and the fifth light emitting unit 20e and the sixth light emitting unit 20f.
- the fourth gap is a gap between the fifth light emitting unit 20e and the sixth light emitting unit 20f, and the seventh light emitting unit 20g and the eighth light emitting unit 20h.
- the reflection resin 16 embedded in the first gap, the second gap, the third gap, and the fourth gap are respectively formed of the first reflecting portion 16a and the second reflecting portion 16a.
- the third reflecting portion 16c, and the fourth reflecting portion 16d are respectively formed of the first reflecting portion 16a and the second reflecting portion 16a.
- the third reflecting portion 16c, and the fourth reflecting portion 16d are respectively formed of the first reflecting portion 16a and the second reflecting portion 16a.
- the second reflecting portion 16 b is disposed between the first light emitting unit 20 a and the third light emitting unit 20 c of the reflecting resin 16, and in the column direction of the light emitting unit matrix 20 (that is, the Y-axis direction in FIG. A part that extends to
- the third reflection portion 16 c is a portion of the reflection resin 16 which is disposed between the third light emitting unit 20 c and the fifth light emitting unit 20 e and extends in the column direction of the light emitting unit matrix 20.
- the fourth reflecting portion 16 d is a portion of the reflecting resin 16 which is disposed between the fifth light emitting unit 20 e and the seventh light emitting unit 20 g and extends in the column direction of the light emitting unit matrix 20.
- first intersection portion 16e portions where the first reflection portion 16a and the second reflection portion 16b, the third reflection portion 16c, and the fourth reflection portion 16d intersect are referred to as a first intersection portion 16e, a second intersection portion 16f, and the like.
- the third crossing portion 16g is used.
- edge portions 16 h portions where the first reflection portion 16a and the second reflection portion 16b, the third reflection portion 16c, and the fourth reflecting portion 16d intersect are referred to as a first intersection portion 16e, a second intersection portion 16f, and the like.
- the third crossing portion 16g is used.
- edge portions 16 h portions that cross each other are referred to as edge portions 16 h.
- the edge or outer peripheral line of the light emitting unit matrix 20 is a line indicated by a dashed frame in FIG.
- a portion of the reflection resin 16 which is disposed outside the light emitting unit matrix 20 is referred to as an outer portion 16i.
- At least a part of the upper surface of the second reflecting portion 16b is between the first light emitting unit 20a and the third light emitting unit 20c, the upper surface of the first light emitting unit 20a, and It protrudes from the upper surface of the 3rd light emission unit 20c. That is, the upper surface of the reflective resin 16 in the second gap between the light emitting units protrudes from the upper surface of each light emitting unit.
- the third light emitting unit 20c and the fifth light emitting unit 20e at least a part of the upper surface of the third reflecting portion 16c is the upper surface of the third light emitting unit 20c, and the fifth light emission It protrudes from the upper surface of the unit 20e.
- the fifth light emitting unit 20e and the seventh light emitting unit 20g at least a portion of the upper surface of the fourth reflecting portion 16d is the upper surface of the fifth light emitting unit 20e, and the seventh light emitting unit It protrudes from the upper surface of 20 g.
- each light emitting unit or the like means the surface on the side far from the substrate 12 in each light emitting unit or the like.
- protrusion means a state of being raised in a direction away from the substrate 12 (upward in FIG. 2A).
- At least a portion of the upper surface of the first reflecting portion 16a is the upper surface of the first light emitting unit 20a, and It protrudes from the upper surface of the 2nd light emission unit 20b. That is, the upper surface of the reflective resin 16 in the first gap between the light emitting units protrudes from the upper surface of each light emitting unit.
- each light emitting unit since the reflecting resin 16 protrudes from the upper surface of each light emitting unit, a part of the light emitted from each light emitting unit by the protruding reflecting resin 16 is a part of the light directed upward of the adjacent light emitting unit. Light is reflected. For this reason, mixing of the light radiate
- each light emitting unit is indicated by a dotted line in order to indicate the positional relationship between each light emitting unit and the reflecting resin 16 or the like.
- the first reflecting portion 16a of the reflecting resin 16 protrudes from the upper surface of each light emitting unit over the substantially entire area inside the light emitting unit matrix 20, and in particular, the second reflecting portion 16b, the second The amount of protrusion at the first crossing portion 16e, the second crossing portion 16f, and the third crossing portion 16g which respectively intersect the third reflecting portion 16c and the fourth reflecting portion 16d is larger than the surrounding portions.
- the upper surface of the edge portion 16h where the first reflection portion 16a and the edge of the light emitting unit matrix 20 intersect is recessed from the upper surface of each light emitting unit.
- FIG. 2E a cross section of the second reflecting portion 16b and the like are shown.
- the light emitting units are shown by dotted lines in order to show the positional relationship between each light emitting unit and the reflecting resin 16 or the like.
- the second reflecting portion 16b of the reflecting resin 16 protrudes from the upper surface of each light emitting unit over the entire area on the inner side of the light emitting unit matrix 20, and in particular at the first crossing portion 16e intersecting with the first reflecting portion 16a.
- the amount of protrusion is larger than the surrounding area.
- the top surface of the edge portion 16 h where the second reflection portion 16 b and the edge of the light emitting unit matrix 20 intersect is recessed from the top surface of each light emitting unit.
- the top surface of the first intersection 16e where the first reflector 16a and the second reflector 16b intersect is the first light emission of the first reflector 16a.
- the upper surface of the portion disposed between the unit 20a and the second light emitting unit 20b, and the second light emitting unit 20c disposed between the first light emitting unit 20a and the third light emitting unit 20c of the second reflecting portion 16b It protrudes more than the upper surface of the part.
- the light emitting units are disposed in four directions of the first crossing portion 16e where the first reflecting portion 16a and the second reflecting portion 16b intersect, the luminance is high even in the light emitting unit matrix 20, and the adjacent light emitting units are adjacent.
- the first intersection portion 16e which is an area surrounded by four light emitting units, project locally by raising it and making it project from the upper surface of the light emitting units, light is emitted from each light emitting unit The light emitted to the side among the light can be reflected upward. Therefore, the optical sharp edge between the light emitting units can be improved.
- the second intersection 16f and the third intersection 16g are also similar to the first intersection 16e.
- the protrusion height between the two is lower than the protrusion height of the first crossing portion 16e, the second crossing portion 16f, and the third crossing portion 16g. That is, the protrusion height of the part pinched by two light emission units in the column direction of the light emission unit matrix 20 among the 1st reflection parts 16a is lower than the protrusion height of each cross
- the first reflecting portion 16a has one end edge (first light emitting unit 20a and second light emission) extending in the column direction of the light emitting unit matrix 20 from the first intersection 16e.
- the height of the protrusion decreases as it approaches the edge adjacent to the unit 20b, and approaches the heights of the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b sandwiching the first reflecting portion 16a.
- the upper surface of the first reflecting portion 16a approaches the substrate 12 as it approaches one edge from the first crossing portion 16e. Thereby, absorption of the light by reflective resin in edge vicinity can be reduced, and the light extraction efficiency as the light source device 11 whole can be improved.
- the width by which the height of the first reflection portion 16a decreases is The height is larger than the decreasing width at the other portion of the first reflecting portion 16a.
- the width at which the height of the first reflection 16a decreases is the first reflection 16a. In the other part of the height is greater than the decreasing width.
- FIG. 2C is a schematic cross-sectional view showing a cross section along the edge (peripheral line in the first direction) extending in the row direction of the light emitting unit matrix 20 shown in FIG.
- each light emitting unit is shown by a dotted line.
- the upper surface of the outer portion 16i of the reflective resin 16 disposed outside the light emitting unit matrix 20 is recessed lower than the upper surface of any light emitting unit in the light emitting unit matrix 20.
- the upper surface of the reflection resin 16 outside the light emitting unit matrix 20 is recessed from the upper surface of the first light emitting unit 20a and the upper surface of the seventh light emitting unit 20g.
- the reflection resin 16 on the outside of the light emitting unit matrix 20 has surface tension, and the first light emitting unit 20a and the seventh light emitting unit are respectively It is lifted to the upper end (that is, the end on the upper surface side) of the side face of 20 g and has the same height as the upper surface of each light emitting unit.
- the top surface of the edge portion 16 h of the reflection resin 16 is a position near the center between the light emitting units, that is, at the intersection of the center of the second gap in the row direction and the edge of the light emitting unit matrix 20 I'm depressed from the top.
- FIG. 2F is a schematic cross-sectional view showing a cross section along the edge (peripheral line in the second direction) extending in the column direction of the light emitting unit matrix 20 shown in FIG.
- each light emitting unit is shown by a dotted line.
- the upper surface of the outer portion 16i of the reflective resin 16 disposed outside the light emitting unit matrix 20 is recessed lower than the upper surface of any light emitting unit in the light emitting unit matrix.
- the upper surface of the reflection resin 16 outside the light emitting unit matrix 20 is more recessed than the upper surfaces of the first light emitting unit 20 a and the second light emitting unit 20 b.
- the reflection resin 16 outside the light emitting unit matrix 20 has surface tension, and the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit respectively.
- the end is lifted up to the upper end of the side surface of 20b and has the same height as the upper surface of each light emitting unit.
- the upper surface of the edge portion 16 h of the reflection resin 16 is a position near the center between the light emitting units, that is, the intersection of the center of the first gap in the column direction and the edge of the light emitting unit matrix 20 I'm depressed from the top.
- the light emitted from the upper surface of each light emitting unit toward the outside of the light emitting unit matrix 20 causes the efficiency of the light source device 11 to be reduced.
- the light emitted in the outward direction of the light emitting unit matrix 20 is reflected because the upper surface of the reflecting resin 16 is recessed from the upper surface of the light emitting unit. The light does not easily enter the resin 16, the absorption of light by the reflective resin 16 can be reduced, and the light extraction efficiency of the light source device 11 as a whole can be improved.
- the top surface of the edge portion 16h which is the portion on the edge of the light emitting unit matrix 20 is from the top surface of the light emitting unit It is shaped to dent.
- the component directed to the outside of the light emitting unit matrix 20 has less influence on the formation of the optical sharp edge between the light emitting units . Therefore, the component does not have to be reflected by the reflective resin 16 to the light emitting unit side.
- the upper surface of the outer portion 16i of the reflecting resin 16 and the upper surface of the edge portion 16h are recessed from the upper surface of each light emitting unit, so that the reflection of the component by the reflecting resin 16 can be reduced.
- the light extraction efficiency of the light source device 11 can be improved.
- the substrate 12 is an insulating substrate such as an AlN substrate. Wiring electrodes 19 are provided on the surface of the substrate 12.
- the wiring electrode 19 is, for example, a film-like conductive member formed by gold plating.
- the wiring electrode 19 may be provided on the back surface of the substrate 12 (that is, the surface located on the back side of the mounting surface of the substrate 12 on which the light emitting unit is mounted) by providing the through vias in the substrate 12.
- FIG. 3 is a plan view of the substrate 12 showing a schematic configuration of the wiring electrode 19 according to the present embodiment.
- the wiring electrode 19 is an electrode for connecting eight light emitting elements 13 in series, and the anode and the cathode lead electrodes 19 a and 19 b of the light emitting element 13 and the eight light emitting elements 13 It has seven middle electrodes 19c which connect an anode and a cathode.
- the wiring electrode 19 has a complicated shape in accordance with the element electrode pattern of the light emitting element 13, but is simplified in FIG.
- the light emitting element 13 includes a growth substrate such as a sapphire substrate or a GaN substrate, and an n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer (semiconductor multilayer structure) sequentially formed on the growth substrate.
- the light emitting element 13 further includes an n electrode connected to the n-type semiconductor layer and a p electrode connected to the p-type semiconductor layer.
- the stacked structure of the light emitting element 13 is not shown.
- the growth substrate is responsible for holding the semiconductor layer. In the light emitting element 13, light generated in the active layer (not shown) is emitted to the light transmitting member 14 side through the growth substrate. That is, the semiconductor layer side (substrate 12 side in FIG.
- the growth substrate side (light transmitting member 14 side in FIG. 2A) is the light emitting surface.
- the growth substrate side (light transmitting member 14 side in FIG. 2A) is the light emitting surface.
- insulating sapphire and GaN, SiC, AlGaN, AlN or the like may be used as the material of the growth substrate.
- the translucent member 14 is a plate-like wavelength conversion member in which a wavelength conversion material (phosphor) for converting the wavelength of light from the light emitting element 13 is dispersed in a material such as resin, ceramic, or glass.
- the wavelength conversion material is, for example, a known wavelength conversion material such as YAG, CASN, SiAlON, LSN.
- the surface on the light emitting element 13 side is the bonding surface with the light emitting element 13, and the surface on the opposite side is the light emitting surface of the light source device 11. In the present embodiment, this light emitting surface is the upper surface of the light emitting unit.
- the size of the surface of the translucent member 14 to be adhered to the light emitting element 13 is larger than the size of the light emitting surface of the light emitting element 13, but may be the same.
- the transparent resin 15 is disposed between the light emitting element 13 and the light transmitting member 14, has a function of bonding the light emitting element 13 and the light transmitting member 14, and forms a fillet on the side surface of the light emitting element 13. It also has the function of a light guiding member for guiding the light emitted from the side surface of the light emitting element 13 to the light transmitting member 14.
- resin transparent to light from light emitting element 13 such as silicone resin can be used.
- the reflection resin 16 is made of, for example, a silicone resin mixed with light reflective particles such as titanium oxide.
- the reflecting resin 16 has a function of covering the side surfaces of the light emitting element 13, the transparent resin 15 and the light transmitting member 14 and reflecting the light from the light emitting element 13 to the light emitting surface of the light transmitting member 14.
- the reflection resin 16 is also disposed between the substrate 12 and the light emitting element 13 as an underfill.
- the first dam 17 and the second dam 18 are disposed at both ends of the reflective resin 16.
- the first dam 17 is disposed at the end of the light source device 11, and the second dam 18 is disposed so as to straddle the wiring electrode 19 in a direction parallel to the first dam 17.
- the first dam 17 and the second dam 18 are filled with a reflective resin forming material which is a material of the reflective resin 16 around the light emitting unit, the reflective resin forming material needs to be on the substrate 12 It is provided to be filled only in the In other words, the first dam 17 and the second dam 18 are provided so as to surround the light emitting unit so that the reflective resin forming material does not spread to unnecessary areas.
- the first dam 17 and the second dam 18 are disposed at positions opposite to each other with the light emitting unit matrix 20 interposed therebetween via the reflecting resin 16.
- the entire surface of the substrate 12 is filled with the reflective resin 16
- the through vias in the substrate 12 and providing the wiring electrodes 19 on the back surface side of the substrate 12 (the side where the light emitting unit is not mounted) It is also good.
- first dam 17 and the second dam 18 are collectively referred to as a "dam" when it is not necessary to distinguish between the first dam 17 and the second dam 18 in particular.
- FIG. 4A is a plan view showing a wiring electrode 19 provided on a collective substrate 12A which is a base material of the substrate 12 of the light source device 11 according to the present embodiment.
- FIG. 4B is an enlarged view of the wiring electrode 19 provided on the collective substrate 12A.
- FIG. 4B shows an enlarged view within the dashed line frame IVB of FIG. 4A.
- a collective substrate 12A (submount) before singulation on which the wiring electrodes 19 are formed is prepared.
- the collective substrate 12A is a base material on which 64 (8 rows and 8 columns) wiring electrodes 19 of the light source device 11 are formed, and individual substrates are later formed by dicing.
- the substrate 12 corresponding to the light source device 11 is singulated.
- a fired AlN substrate is used as the collective substrate 12A.
- a conductive pattern including a matrix-like pattern is formed on the collective substrate 12A by plating for each of the regions corresponding to the individual light source devices 11. This conductive pattern will be the wiring electrode 19 in a later step.
- a metal pad for connecting the light emitting element 13 is formed on the conductive pattern.
- the wiring electrodes 19 are arranged such that a plurality of light emitting elements 13 arranged on the substrate 12 can be connected in series.
- the connection configuration of the light emitting elements 13 is not limited to series connection, and a conductive pattern may be appropriately formed to allow desired connection such as parallel connection.
- FIG. 5A is a plan view showing the light emitting elements 13 mounted on the collective substrate 12A according to the present embodiment.
- FIG. 5B is a cross-sectional view of collective substrate 12A and light emitting element 13 according to the present embodiment. In FIG. 5B, the VB-VB cross section of FIG. 5A is shown.
- FIG. 5C is an enlarged view of the light emitting element 13 provided on the collective substrate 12A.
- FIG. 5C shows an enlarged view within the dashed frame VC of FIG. 5A.
- eight light emitting elements 13 are mounted on one light source device 11, as shown in FIGS. 5A and 5C. At this time, eight light emitting elements 13 are arranged in a matrix of two rows and four columns. The distance between adjacent light emitting elements 13 is 150 ⁇ m in the row direction and 100 ⁇ m in the column direction so that the distance between adjacent light emitting units is 100 ⁇ m in the row direction and 50 ⁇ m in the column direction when the light source device 11 is completed.
- a blue LED chip having a GaN substrate and a nitride compound semiconductor formed on the GaN substrate and having dimensions of 800 ⁇ m square and a thickness of 100 ⁇ m is used.
- the light emitting element 13 is arrange
- the growth substrate of the light emitting element 13 may have a microtexture structure by roughening the back surface (the top surface of the mounted light emitting element 13).
- minute irregularities are formed by etching, blasting, processing using a laser or a dicing blade, or the like.
- the back surface of the growth substrate may be flat.
- FIG. 6 is a cross-sectional view of the collective substrate 12A and the light emitting element 13 showing a process of applying the transparent resin 15 to the light emitting element 13.
- FIG. 7 is a cross-sectional view of the collective substrate 12A, the light emitting element 13 and the light transmitting member 14 showing a process of bonding the light transmitting member 14 to the light emitting element 13. 6 and 7, a cross section similar to the cross section shown in FIG. 5B is shown.
- a predetermined amount of transparent resin 15 as an adhesive is applied to the center of the rear surface of the growth substrate of each light emitting element 13 by a dispenser.
- a light transmitting member 14 of 850 ⁇ m square and 100 ⁇ m thickness is placed on the transparent resin 15.
- one plate-like light transmitting member 14 is disposed for one light emitting element 13.
- the upper surface of the translucent member 14 is pressed toward the light emitting element 13. By this pressing, the transparent resin 15 spreads so as to cover the entire top surface of the light emitting element 13.
- the translucent members 14 are arranged such that the distance between the adjacent translucent members 14, that is, the gap between the light emitting units is 100 ⁇ m in the row direction and 50 ⁇ m in the column direction. Thereafter, the collective substrate 12A on which the translucent members 14 and the like are arranged is heated in an oven at 150 ° C. for 3 hours. Thus, by curing the transparent resin 15, the light emitting element 13 and the translucent member 14 are bonded.
- a silicone resin is used as the transparent resin 15.
- a ceramic containing a phosphor is used as the light transmitting member 14.
- the translucent member 14 may not necessarily include the phosphor.
- a glass plate, a resin plate or the like may be used instead of the ceramic.
- FIG. 8 is a plan view of a collective substrate 12A showing a dam formation step according to the present embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of the collective substrate 12A, the first dam 17, the second dam 18 and the like showing the dam formation step according to the present embodiment. In FIG. 9, a cross section similar to that shown in FIG. 5B is shown.
- a plurality of closed curve (annular) dams DM are formed on the collective substrate 12A.
- the collective substrate 12A is heated, and a paste-like dam-forming material is applied in a thin linear shape at a predetermined position on the collective substrate 12A which has reached a predetermined temperature.
- a paste-like dam-forming material is applied in a thin linear shape at a predetermined position on the collective substrate 12A which has reached a predetermined temperature.
- dividing lines of the collective substrate 12A in a closed curve for each row of light source devices that is, every eight luminous unit matrices, so as to surround the light emitting unit matrix arrangement region. Apply dam forming material along (not shown).
- the closed curve dam DM is divided when the collective substrate 12A is separated into pieces later, and the first dam 17 at the end of the light source device 11 and the second of the central portion of the light source device 11 parallel to the first dam.
- the two dams of the dam 18 are arranged so as to sandwich the light emitting unit matrix 20.
- a silicone resin in which titanium oxide (TiO 2 ) of light reflective material and silicon dioxide are dispersed is used as the dam formation material.
- TiO 2 titanium oxide
- a high height is required as a structural requirement of the dam.
- the viscosity of the dam-forming material should be high in order to form a thin wire having a high height, but in the dispensing method, if the viscosity is too high, discharging the dam-forming material from the nozzle becomes difficult. Therefore, the viscosity of the dam-forming material is set, for example, to such a degree that the shape does not collapse too much after application, such as paste toothpaste.
- the dam forming material is applied linearly in a width of about 200 ⁇ m to finally form a dam DM having a width of about 200 ⁇ m and a height of about 180 ⁇ m.
- a silicone resin in which titanium oxide (TiO 2 ) of light reflective particles is dispersed is used as the reflective resin forming material.
- a low-viscosity silicone resin may be used in order to spread the reflection resin to the area not to be applied directly as between the light emitting units and between the light emitting elements 13 and the collective substrate 12A.
- the viscosity is too low, liquid dripping of the nozzle at the time of coating occurs, so it is difficult to generate liquid drip, and the appropriate viscosity is low enough to cause the reflective resin forming material to spread sufficiently between the light emitting units by surface tension.
- the reflective resin forming material is not limited to silicone resin, and light is reflected in a low viscosity liquid transparent medium mainly composed of resin such as epoxy resin, acrylic resin, polyimide resin, urea resin, fluorine resin, etc. or glass. It may be a dispersion of sexual particles. For example, particles of titanium oxide, alumina or zinc oxide may be used as the light reflective particles.
- the reflecting resin 16 can be formed by curing a light reflecting material contained in a liquid resin. By containing powdery titanium oxide and a dispersing agent in liquid resin or glass and curing, it is possible to obtain a reflection resin having a reflection function while maintaining insulation.
- a reflective resin forming material is applied to the outside of the light emitting unit matrix arrangement region by a dispensing method. Specifically, as shown in FIG. 8, in the collective substrate 12A before singulation, light is emitted from the reflective resin forming material in a direction along the four sides of the peripheral line of the light emitting unit matrix 20 in the direction of the arrow. It apply
- the reflective resin-forming material extends all over the inside of the dam DM, and also fills the space between the light emitting units and the space between the light emitting element 13 and the collective substrate 12A. At this time, the side surface of the translucent member 14 is covered with the reflective resin forming material, but the upper surface of the translucent member 14 is exposed from the reflective resin forming material.
- the reflective resin forming material that has spread inside the outer peripheral line of the light emitting unit matrix 20 exposes the entire upper surface of the light transmitting member 14, but faces upward (direction away from the collective substrate 12A) between adjacent light emitting units. Due to the capillary action, the shape protrudes from the upper surface of the light transmitting member 14. As shown in FIG. 2A, the upper surface of the reflective resin forming material protrudes from the upper surface of the light transmitting member inside the peripheral line of the light emitting unit matrix 20, and the upper surface of the reflective resin forming material is transparent outside the peripheral line of the light emitting unit matrix 20.
- the application amount of the reflective resin-forming material is determined so as to be a height that is recessed from the upper surface of the light-emitting member 14.
- the suction of the reflection resin forming material by capillary action is used.
- the gap between adjacent light emitting units is set to 50 ⁇ m in the row direction 100 ⁇ m, but for example, the gap may be about 200 ⁇ m or less. If the gap is about 200 ⁇ m or less, capillary phenomenon occurs, so that the shape of the reflecting resin 16 according to the present embodiment, that is, the shape in which the reflecting resin 16 protrudes from the upper surface of each light emitting unit between light emitting units can be realized. . In addition, the gap may be about 100 ⁇ m or less. The configuration in which the reflecting resin 16 protrudes from the top surface of each light emitting unit between the light emitting units can be realized more reliably.
- the collective substrate 12A is heated in an oven to cure the reflective resin forming material.
- curing of the reflective resin forming material is performed at 150 ° C. for one hour. Thereby, the reflecting resin 16 is formed.
- the collective substrate 12A is singulated into 64 substrates 12, whereby the light source device 11 is formed.
- the singulation of the collective substrate 12A for example, dicing or the like can be used.
- the reflection resin 16 is a region on the substrate 12 on which the light emitting element 13 is mounted as shown in FIG. 2A, and the bottom surface (the surface facing the substrate 12) and the side surface of the light emitting element 13, the transparent resin 15, It covers and forms so that the translucent member 14 may be enclosed.
- FIG. 10A is a plan view showing measurement points of the height of the reflecting resin 16.
- FIG. 10B is a table showing the projection height of the reflection resin 16 at each measurement position.
- the height of the reflecting resin 16 is measured at three intersection points of the first reflecting portion 16a, the second reflecting portion 16b, the third reflecting portion 16c, and the fourth reflecting portion 16d. , 8 intersections between each reflector and the edge (peripheral line) of the light emitting unit matrix 20, 10 center points between each intersection, and a position 50 ⁇ m away from the edge of the light emitting unit matrix 20 The total of 31 points was 10 points.
- the height of the top of the projection of the reflective resin 16 at the measurement point was defined as the projection height, based on the upper surface of the light emitting unit adjacent to the measurement point (the upper surface of the light transmitting member in this embodiment).
- FIG. 10B the relationship between the measurement position (P1 to P31) of the projection height of the reflection resin 16 and the measurement value of the projection height was obtained.
- the relationship shown in FIG. 10B will be described as a graph.
- FIG. 11 is a graph showing the relationship between the reflecting resin 16 shown in FIG. 10B and the measured values of the protrusion height at each measurement position.
- the reflecting resin at nine measurement points (P2 to P10) of the first reflecting portion 16a and the two outer points (P1 and P11) in the extension direction of the first reflecting portion 16a. Sixteen protruding heights are shown. As shown in the graph (a) of FIG. 11, the protrusion height is 9.2 ⁇ m to 20.4 ⁇ m at seven points (P3 to P9) excluding both ends of the first reflection portion 16 a, and the upper surface of the reflection resin 16 Is higher than the top surface of the light emitting unit.
- the projection height is higher by about 4 ⁇ m to 9 ⁇ m than the other measurement points. It has become. Furthermore, the protrusion height at the measurement point P6 located at the center of the light emitting unit matrix 20 is about 2 ⁇ m higher than the protrusion height at the measurement points P4 and P8 corresponding to the other intersections. In addition, the projecting height is ⁇ 11.1 ⁇ m to ⁇ 2.0 ⁇ m at two points (P 2, P 10) and two outside points (P 1, P 11) of both ends of the first reflecting portion 16 a, and the reflecting resin 16 Is lower than the top surface of the light emitting unit.
- the height of projection gradually decreases from the measurement point P4 corresponding to the first intersection 16e which is one of the intersections closest to the edge of the light emitting unit matrix 20 to P1 outside the edge. ing.
- the projecting height decreases in order from the measurement point P8 corresponding to the third intersection 16g, which is another intersection closest to the edge of the light emitting unit matrix 20, to P11 outside the edge.
- all of the second reflecting portion 16b, the third reflecting portion 16c and the fourth reflecting portion 16d exclude the measurement points at both ends.
- the projection height is 7.5 ⁇ m to 20.4 ⁇ m, and the upper surface of the reflecting resin 16 is higher than the upper surface of the light emitting unit.
- the protrusion height is about 10 ⁇ m higher than the other measurement points. There is.
- the protrusion height is ⁇ 1.1 ⁇ m to 0.5 ⁇ m, and the upper surface of the reflective resin 16 is as high as or slightly lower than the upper surface of the light emitting unit.
- the protruding height decreases in order from the measurement point P4 corresponding to the first intersection 16e to the measurement points P16 and P19 outside.
- the projecting heights from the measurement point P6 corresponding to the second intersection 16f to the measurement points P20 and P23 and from the measurement point P8 corresponding to the third intersection 16g to the measurement points P24 and P27 Is decreasing in order.
- the protruding height of the reflecting resin 16 at the measurement points (P1, P11 to P15, P28 to P31) outside the outer peripheral line of the light emitting unit matrix 20 is shown. .
- the protrusion height at any of these measurement points is ⁇ 15.1 ⁇ m to ⁇ 10.2 ⁇ m, and the upper surface of the reflective resin 16 is lower than the upper surface of the light emitting unit.
- the heights of the measurement points P1 and P11 on the extension of the first reflection portion 16a are higher than those of the other measurement points, the upper surface of the reflecting resin 16 is higher than the upper surface of the light emitting unit There is no.
- the light source device 11 is created by changing the distance D1 at the top of the adjacent light emitting units, that is, the gap between the adjacent light emitting units in plan view of the substrate 12 After that, the protrusion height was measured in the same manner.
- FIG. 12 shows the distance D1 at the top of adjacent light emitting units in the light emitting unit matrix 20 (the distance between adjacent light transmitting members 14 in the present embodiment) and the upper surface of the light emitting units (in the present embodiment) 3 is a graph showing the relationship of the height of the projection of the reflecting resin 16 from the upper surface of the sexing member 14).
- the distance D1 between adjacent light emitting units is about 100 ⁇ m or more
- the protruding height of the reflecting resin 16 is in a substantially inverse proportion to the distance D1
- the distance D1 is about 200 ⁇ m or By making it less than that, it was possible to make the reflecting resin project from the upper surface of the light emitting unit.
- the protruding height was the highest when the distance D1 was 100 ⁇ m. Therefore, in the light source device 11 according to the present embodiment, for example, the gap between the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b may be 200 ⁇ m or less in a plan view of the substrate 12. In addition, the gap may be 100 ⁇ m or less.
- the reflective resin forming material into the gap between the adjacent light emitting units by capillary action, and form the reflective resin 16 having a projecting shape.
- the reflective resin sucked higher than the upper surface of the light-transmissive member 14 can maintain a convex shape by surface tension.
- FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing a light projecting device 900 provided with a light source device 911 of a comparative example.
- a light projecting device 900 according to the comparative example includes a light source device 911 having a first light emitting unit 20a and a second light emitting unit 20b, and a first lens 24a for controlling the light distribution of the first light emitting unit 20a. , And a second lens 24b that controls the light distribution of the second light emitting unit 20b.
- the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b of the light source device 911 of the comparative example have the same configuration as the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b according to the present embodiment.
- the light source device 911 of the comparative example relates to the present embodiment in that the reflecting resin 16 disposed between the first light emitting unit 20a and the second light emitting unit 20b is recessed from the upper surface of each light emitting unit. It differs from the light source device 11.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light projecting device 100 provided with the light source device 11 according to the present embodiment.
- the light source device 11 according to the present embodiment, as described above, the upper surface of the reflection resin 16 between the adjacent light emitting units protrudes from the upper surface of the light emitting unit.
- the light projecting device 100 includes a light source device 11 and a lens corresponding to each of a plurality of light emitting units of the light source device 11.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light projecting device 100 provided with the light source device 11 according to the present embodiment.
- the upper surface of the reflection resin 16 between the adjacent light emitting units protrudes from the upper surface of the light emitting unit.
- the light projecting device 100 includes a light source device 11 and a lens corresponding to each of a plurality of light emitting units of the light source device 11.
- FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a light projecting device 100
- the light 22a emitted from the first light emitting unit 20a is incident on the light receiving surface 21a of the first lens 24a and on the light receiving surface 21b of the adjacent second lens 24b. Will also be incident.
- the light projecting device 100 shown in FIG. 14 at least a part of the light 22 a emitted from the first light emitting unit 20 a is reflected resin 16 because the projecting portion of the reflecting resin 16 exists between the light emitting units.
- the light to the second lens 24b side is blocked and reflected to the first lens 24a side by the protrusion of the second lens 24b.
- the light which injects into the light-receiving surface 21b of the 2nd lens 24b adjacent from the 1st light emission unit 20a can be reduced. Therefore, in the light projecting device 100 according to the present embodiment, the optical sharp edge of each light emitting unit can be improved.
- the optical sharp edge of the light source device 11 described above is a light projecting device for forwardly emitting a light distribution pattern of the light source device through a mirror array and a lens, such as a DMD type light projecting device of a matrix beam headlight of an automobile, It is a particularly effective technology.
- the light emitting part and the non-light emitting part of the front irradiation pattern are controlled for the purpose of anti-glare and the like of oncoming cars and pedestrians on the road.
- a method of controlling the front irradiation pattern first, light emitting units necessary for drawing the front irradiation pattern are individually turned on, and light from the light emitting units is condensed on a mirror array by a condensing lens group formed for each light emitting unit.
- the irradiation pattern of a fine pixel unit which can not be controlled only by individual lighting and extinguishing of a light emission unit is adjusted by controlling the angle of the mirror arrange
- the light distribution pattern of each light emitting unit has a sharper edge, the light distribution pattern collected on the mirror array becomes clearer, and thus the pixel division of the mirror array becomes possible, and the distribution of the front irradiation destination The light pattern also becomes clearer.
- FIG. 15 is a schematic view showing a configuration of a DMD type light projecting device 200 provided with the light source device 11 according to the present embodiment.
- the light projecting device 200 includes a light source device 11, a mirror array 26 corresponding to the light emitting unit matrix 20, a lens 24 for condensing light emitted from the light source device 11 on the mirror array 26, and a mirror And a projection lens 27 for projecting the illumination pattern formed by the array 26.
- the light projecting device 200 further includes a mirror 25 that reflects the light collected by the lens 24 toward the mirror array 26.
- the light projecting device 200 can project a desired irradiation pattern onto an object to be irradiated such as a road surface.
- the lens 24 is a condensing lens group disposed in front of the light source device 11 and includes a plurality of condensing lenses disposed at positions corresponding to the plurality of light emitting units of the light source device 11.
- the mirror array 26 is an optical device disposed on the optical path of light collected by the lens 24 and in which a plurality of minute mirrors are disposed in an array.
- Each mirror of the mirror array 26 is configured to be able to control the angle with respect to the incident light, and a part of the light incident on the mirror array 26 from the light source device 11 through the lens 24 is reflected in the optical axis direction of the lamp However, the light 22x reflected by the mirror whose angle is changed is reflected in the direction deviated from the optical axis.
- the light reflected in the direction of the optical axis is indicated by a black arrow between the mirror array 26 and the projection lens 27, and the light 22x reflected in the direction deviated from the optical axis is, for example, an open arrow in the upper right portion of the mirror array 26. Indicated.
- the light emission pattern in the optical axis direction formed by the mirror array 26 can be projected by the light projection lens 27. Thereby, the irradiation of the irradiation pattern as shown by the black arrow passing through the light projection lens 27 shown in FIG. 15 is realized.
- the optical sharp edge of the light distribution pattern becomes clear particularly in the region corresponding to the boundary portion of the light emitting unit. Therefore, in the light projecting device 200 according to the present embodiment, a clear irradiation pattern can be realized.
- the light source device 11 includes eight light emitting units, but the number of light emitting units may not be eight.
- the number of light emitting units may be four or more.
- embodiments can be realized by arbitrarily combining the components and functions in the embodiments within the scope obtained by applying various modifications that those skilled in the art would think on the embodiments, and the scope of the present disclosure. Forms are also included in the present disclosure.
- the light source device and the light projecting device according to the present disclosure are particularly useful in, for example, a matrix beam headlight of an automobile where an optical sharp edge is required.
- Light source device 11 and 911 Light source device 12 Substrate 12A Assembly substrate 13 Light emitting element 14 Light transmitting member 15 Transparent resin 16 Reflective resin 16a First reflecting portion 16b Second reflecting portion 16c Third reflecting portion 16d Fourth reflecting portion 16e Fourth 1 cross portion 16f second cross portion 16g third cross portion 16h end edge 16i outer portion 17 first dam 18 second dam 19 wiring electrode 19a, 19b extraction electrode 19c intermediate electrode 20 light emitting unit matrix 20a 1 light emitting unit 20b second light emitting unit 20c third light emitting unit 20d fourth light emitting unit 20e fifth light emitting unit 20f sixth light emitting unit 20g seventh light emitting unit 20h eighth light emitting unit 21a, 21b light receiving Surface 22a light 24 lens 24a first lens 24b second lens 25 mirror 26 mirror array 2 7 Projector lens 100, 200, 900 Projector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
Abstract
光源装置(11)は、基板(12)と、基板(12)上にマトリクス状に配置された複数の発光ユニットを有する発光ユニットマトリクス(20)と、発光ユニットマトリクス(20)が配置された領域を含む基板(12)上の領域に配置された反射樹脂(16)とを備え、複数の発光ユニットは、発光ユニットマトリクス(20)の列方向において互いに隣接する第1の発光ユニット(20a)及び第2の発光ユニット(20b)を含み、反射樹脂(16)は、第1の発光ユニット(20a)と第2の発光ユニット(20b)との間に配置され、列方向と交差する方向に延びる第1の反射部(16a)を含み、第1の反射部(16a)の上面の少なくとも一部は、第1の発光ユニット(20a)の上面、及び、第2の発光ユニット(20b)の上面より突出している。
Description
本開示は、光源装置及び投光装置に関する。
近年、発光ダイオード、レーザダイオード等の半導体光源装置は、自動車のヘッドライト、屋外及び屋内の照明等の光源として利用されている。これらの光源装置の配光パターンにおいては特に発光領域と非発光領域との良好なコントラスト、つまり光学的シャープエッジが重要である。
特許文献1には、自動車のヘッドライトに用いる発光ダイオードモジュールが開示されている。特許文献1に開示された発光ダイオードモジュールは、基板上面に複数の発光素子を直線状に均等間隔で配置した行を、複数備える。特許文献1に開示された発光ダイオードモジュールにおいては、1つの行全体で均一な発光を達成するために、行内の発光素子間には光透過性材料が充填されている。また、行毎の光学的シャープエッジを向上するために、隣接する行間には、反射樹脂が充填されている。このような構成を採用することで、複数の発光素子を備える行による均一な発光と、行毎の光学的シャープエッジの向上とを実現しようとしている。
ところで、自動車のマトリクスビームヘッドライトは光源装置の各発光ユニットを個別に点灯し、所望の配光パターンを投影するものである。明瞭な配光パターンを投影するために、光源装置の発光ユニット毎に光学的シャープエッジが要求される。また、マトリクスビームヘッドライトの発展形であるDMD(Digital Micromirror Device)方式のように光源装置の配光パターンをミラーアレイとレンズとを通して前方照射する発光システムが開発されている。このような発光システムにおいては、発光ユニット個々の更なる光学的シャープエッジの向上が必要となる。
特許文献1に記載の発光ダイオードモジュールでは、マトリクス配置された発光ダイオードモジュールにおいて、行毎に均一な発光を行うために行内の発光素子間には光透過性材料が配置されており、発光素子毎の光学的シャープエッジについては考慮されていない。また、光学的シャープエッジを向上させるために光源ユニット全体の周囲に反射樹脂を配置していたが、今後必要とされる自動車のマトリクスビームヘッドライト用途としての要求仕様を満足するには程遠く、更なる発光素子毎の光学的シャープエッジの向上が課題となる。
本開示の目的は、複数の発光ユニットを備える光源装置であって、発光ユニット毎の光学的シャープエッジを実現できる光源装置及び当該投光装置を備える投光装置を提供することである。
本開示に係る光源装置の一態様は、基板と、前記基板上にマトリクス状に配置された複数の発光ユニットを有する発光ユニットマトリクスと、前記発光ユニットマトリクスが配置された領域を含む前記基板上の領域に配置された反射樹脂とを備え、前記複数の発光ユニットは、前記発光ユニットマトリクスの列方向において互いに隣接する第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットを含み、前記反射樹脂は、前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向と交差する方向に延びる第1の反射部を含み、前記第1の反射部の上面の少なくとも一部は、前記第1の発光ユニットの上面、及び、前記第2の発光ユニットの上面より突出している。
これにより、突出した反射樹脂によって各発光ユニットから出射される光のうち、隣接する発光ユニットの上方に向かう一部の光が反射される。このため、隣接する発光ユニットから出射される光が混ざり合うことが低減される。したがって、発光ユニット毎の光学的シャープエッジを実現できる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記複数の発光ユニットは、前記列方向において互いに隣接する第3の発光ユニット及び第4の発光ユニットを含み、前記第1の発光ユニット、前記第2の発光ユニット、前記第3の発光ユニット及び前記第4の発光ユニットは、2行2列のマトリクス状に配置されており、前記第3の発光ユニットは、前記第1の発光ユニットに隣接し、前記第4の発光ユニットは、前記第2の発光ユニットに隣接し、前記反射樹脂は、前記第1の発光ユニットと前記第3の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向に延びる第2の反射部を含み、前記第1の反射部と前記第2の反射部とが交差する第1の交差部の上面は、前記第1の反射部のうち前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの間に配置された部分の上面、及び、前記第2の反射部のうち前記第1の発光ユニットと前記第3の発光ユニットとの間に配置された部分の上面よりも突出していてもよい。
このように、4個の発光ユニットに周囲を囲まれた領域である第1の交差部を突出させることによって局所的に高くし、発光ユニットの上面よりも突出させることで、各発光ユニットから出射される光のうち側方に出射される光を上方に反射することができる。このため、発光ユニット間の光学的シャープエッジを向上させることができる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記第1の発光ユニット及び前記第2の発光ユニットは、前記基板の平面視において、前記発光ユニットマトリクスの列方向に延びる一方の端縁に隣接して配置され、前記第1の反射部の上面は、前記第1の交差部から前記一方の端縁に近付くにしたがって、前記基板に近付いてもよい。
これにより、端縁付近における反射樹脂による光の吸収を減らし、光源装置全体としての光取り出し効率を向上させることができる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記複数の発光ユニットは、前記列方向において互いに隣接する第5の発光ユニット及び第6の発光ユニットを含み、前記第1の発光ユニット、前記第2の発光ユニット、前記第3の発光ユニット、前記第4の発光ユニット、前記第5の発光ユニット及び前記第6の発光ユニットは、2行3列のマトリクス状に配置されており、前記第5の発光ユニットは前記第3の発光ユニットに隣接し、前記第6の発光ユニットは前記第4の発光ユニットに隣接し、前記反射樹脂は、前記第3の発光ユニットと前記第5の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向に延びる第3の反射部を含み、前記第1の交差部の上面、及び、前記第1の反射部と前記第3の反射部とが交差する第2の交差部の上面は、前記第1の反射部のうち前記第1の交差部と前記第2の交差部との間に配置された部分の上面よりも突出していてもよい。
このように、4個の発光ユニットに周囲を囲まれた領域である第1の交差部及び第2の交差部を突出させることによって局所的に高くし、発光ユニットの上面よりも突出させることで、各発光ユニットから出射される光のうち側方に出射される光を上方に反射することができる。このため、発光ユニット間の光学的シャープエッジを向上させることができる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記基板の平面視において、前記第1の反射部と前記発光ユニットマトリクスの端縁とが交差する端縁部において、前記反射樹脂の上面は、前記第1の発光ユニットの上面及び前記第2の発光ユニットの上面よりもへこんでいてもよい。
これにより、発光ユニットマトリクスの外側方向に出射された光が反射樹脂に入射しにくくなり、反射樹脂による光の吸収を減らし、光源装置全体としての光取り出し効率を向上させることができる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記発光ユニットマトリクスの外側の前記反射樹脂の上面は、前記第1の発光ユニットの上面及び前記第2の発光ユニットの上面よりもへこんでいてもよい。
これにより、発光ユニットマトリクスの外側方向に出射された光が反射樹脂に入射しにくくなり、反射樹脂による光の吸収を減らし、光源装置全体としての光取り出し効率を向上させることができる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記基板の平面視において、前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの隙間は200μm以下であってもよい。
これにより、毛細管現象が起こるため、発光ユニット間で各発光ユニットの上面より反射樹脂が突出した形状を実現できる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記隙間は100μm以下であってもよい。
これにより、発光ユニット間で各発光ユニットの上面より反射樹脂が突出した形状をより一層確実に実現できる。
本開示に係る光源装置の一態様において、前記第1の発光ユニット及び前記第2の発光ユニットの各々は、前記基板に接合された発光素子と、前記発光素子の前記基板とは反対側の面に配置された透光性部材とを含んでもよい。
本開示に係る投光装置の一態様は、上記光源装置と、前記複数の発光ユニットのそれぞれに対応するレンズを備えたレンズ群を有する。
このような投光装置は、上記光源装置を備えるため、上記光源装置と同様の効果を奏することができる。
本開示に係る投光装置の一態様は、上記光源装置と、前記発光ユニットマトリクスに対応するミラーアレイと、前記光源装置からの出射光を前記ミラーアレイに集光させるレンズと、前記ミラーアレイによって形成された照射パターンを投影する投光レンズとを有する。
このような投光装置は、上記光源装置を備えるため、上記光源装置と同様の効果を奏することができる。
本開示によれば、複数の発光ユニットを備える光源装置であって、発光ユニット毎の光学的シャープエッジを実現できる光源装置及び当該投光装置を備える投光装置を提供できる。
以下、本開示の実施の形態について図面を参照しながら、説明を行う。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程及び工程の順序などは、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺等は必ずしも一致していない。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
(実施の形態)
[1.光源装置の基本構成]
図1及び図2Aを用いて、実施の形態に係る光源装置の基本構成を説明する。
[1.光源装置の基本構成]
図1及び図2Aを用いて、実施の形態に係る光源装置の基本構成を説明する。
図1は、実施の形態に係る光源装置11の構成の一例を示す概略上面図である。図2Aは、図1の光源装置11のIIA-IIA断面を示す概略断面図である。図1に示すように、光源装置11は、基板12と、発光ユニットマトリクス20と、反射樹脂16とを備える。本実施の形態では、光源装置11は、さらに、第1のダム17及び第2のダム18を備える。
基板12は、発光ユニットマトリクス20が実装される実装基板である。発光ユニットマトリクス20は、基板12上にマトリクス状に配置された複数の発光ユニットを有する発光部である。複数の発光ユニットは、発光ユニットマトリクスの列方向(図1のY軸方向)において互いに隣接する第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bを含む。第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bは、基板12の平面視において、発光ユニットマトリクス20の列方向(つまり、図1のX軸方向)に延びる一方の端縁(発光ユニットマトリクス20の外周線)に隣接して配置される。ここで、発光ユニットマトリクス20の端縁又は外周線との記載は、基板12の平面視において、発光ユニットマトリクス20の外周を繋ぐ線を意味する。
また、複数の発光ユニットは、列方向において互いに隣接する第3の発光ユニット20c及び第4の発光ユニット20dを含み、第1の発光ユニット20a、第2の発光ユニット20b、第3の発光ユニット20c及び第4の発光ユニット20dは、2行2列のマトリクス状に配置されている。第3の発光ユニット20cは、第1の発光ユニット20aに隣接し、第4の発光ユニット20dは、第2の発光ユニット20bに隣接する。
さらに、複数の発光ユニットは、列方向において互いに隣接する第5の発光ユニット20e及び第6の発光ユニット20fを含み、第1の発光ユニット20a、第2の発光ユニット20b、第3の発光ユニット20c、第4の発光ユニット20d、第5の発光ユニット20e及び第6の発光ユニット20fは、2行3列のマトリクス状に配置されている。第5の発光ユニット20eは、第3の発光ユニット20cに隣接し、第6の発光ユニット20fは、第4の発光ユニット20dに隣接する。
さらに、複数の発光ユニットは、列方向において互いに隣接する第7の発光ユニット20g及び第8の発光ユニット20hを含み、第1の発光ユニット20a、第2の発光ユニット20b、第3の発光ユニット20c、第4の発光ユニット20d、第5の発光ユニット20e、第6の発光ユニット20f、第7の発光ユニット20g及び第8の発光ユニット20hは、2行4列のマトリクス状に配置されている。第7の発光ユニット20gは、第5の発光ユニット20eに隣接し、第8の発光ユニット20hは、第6の発光ユニット20fに隣接する。
以上のように、本実施の形態では、発光ユニットマトリクス20は、8個の発光ユニット(20a~20h)を有する。各発光ユニットは、基板12に接合された発光素子13を含む。本実施の形態では、図2Aに示すように、各発光ユニットは、さらに、発光素子13の基板12とは反対側の面に配置された透光性部材14と、発光素子13と透光性部材14とを接続する透明樹脂15とを含む。なお、本実施の形態では、各発光ユニットは、透光性部材14及び透明樹脂15を含むが、必ずしもこれらを含まなくてもよい。
以下、光源装置11の構成をより具体的に説明する。図1に示すように、光源装置11においては、基板12の上面に、8個の発光素子13が2行4列のマトリクス状に配置されている。図1及び図2Aに示すように、基板12の上面には、8個の発光素子13を直列、又は並列に接続するための配線電極19が設けられている。各々の発光素子13は、素子電極(不図示)を有し、素子電極が基板12側に位置する向きに配置され、バンプにより基板12とフリップチップ接続されている。
ここで発光素子13の基板12側とは反対側の面(図2Aにおいて上側の面)は、光出射面であり、光出射面上に透明樹脂15を介して透光性部材14が接合されている。発光素子13と透光性部材14とを接着する際に発光素子13の上面からはみ出した透明樹脂15は、発光素子13の側面を覆い、発光素子13の側面に、透光性部材14方向に広がる斜面を有する形状のフィレットを形成する。
また、本実施の形態では、所定の間隔でマトリクス状に配置された8個の発光ユニットを発光ユニットマトリクス20とし、基板12において、発光ユニットマトリクス20が配置された領域を発光ユニットマトリクス配置領域とする。
第1のダム17及び第2のダムは、基板12上の、発光ユニットマトリクス配置領域の外側に設けられる部材である。第1のダム17は、発光ユニットマトリクス20の行方向と平行に基板12の端部(つまり、光源装置11の端部)に配置され、その長さは、第1のダム17が配置された基板12の1辺の長さと略同一である。第2のダム18は、第1のダム17と平行な方向に、配線電極19をまたぐように配置されており、その長さは第1のダム17と略同一である。第1のダム17及び第2のダム18は、発光ユニットマトリクス配置領域に充填される反射樹脂が、基板12上の不必要な領域に漏れだすことを抑制するための部材であり、例えば、酸化チタンなど光反射性の粒子を混ぜたシリコーン樹脂で形成される。
反射樹脂16は、発光ユニットマトリクス20が配置された領域を含む基板12上の領域に配置された樹脂である。本実施の形態では、反射樹脂16は、基板12上の、第1のダム17と第2のダム18との間に配置され、各発光ユニットからの光を反射する。反射樹脂16は、隣接する発光ユニット間の隙間、及び、発光素子13と基板12との間を充填する。また、反射樹脂16は、各発光ユニットの側面を被覆し、かつ、発光ユニットの上面を露出するように配置される。本実施の形態では透光性部材14の上面を露出するように配置される。
次に反射樹脂16の形状について図1及び図2Aに加えて、図2B~図2Fを用いて説明する。
図2B、図2C、図2D、図2E及び図2Fは、それぞれ、図1の光源装置11のIIB-IIB断面、IIC-IIC断面、IID-IID断面、IIE-IIE断面及びIIF-IIF断面を示す概略断面図である。
発光ユニットマトリクス20において、隣接する発光ユニット間には、図1のX軸方向で示される第1の方向(発光ユニットマトリクス20の行方向)に延びる第1の隙間と、図1のY軸方向で示される第2の方向(発光ユニットマトリクス20の列方向)に延びる第2の隙間、第3の隙間及び第4の隙間とがあり、いずれも反射樹脂16で埋められている。第2の隙間は、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bと、第3の発光ユニット20c及び第4の発光ユニット20dとの間の隙間である。第3の隙間は、第3の発光ユニット20c及び第4の発光ユニット20dと、第5の発光ユニット20e及び第6の発光ユニット20fとの間の隙間である。第4の隙間は、第5の発光ユニット20e及び第6の発光ユニット20fと、第7の発光ユニット20g及び第8の発光ユニット20hとの間の隙間である。
ここで、図1に示すように、第1の隙間、第2の隙間、第3の隙間及び第4の隙間に埋められている反射樹脂16を、それぞれ、第1の反射部16a、第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dとする。つまり、第1の反射部16aは、反射樹脂16のうち、第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの間に配置され、発光ユニットマトリクス20の列方向と交差する方向に延びる部分である。本実施の形態では、第1の反射部16aは、発光ユニットマトリクス20の行方向(図1のX軸方向)に延びる。第2の反射部16bは、反射樹脂16のうち、第1の発光ユニット20aと第3の発光ユニット20cとの間に配置され、発光ユニットマトリクス20の列方向(つまり、図1のY軸方向)に延びる部分である。第3の反射部16cは、反射樹脂16のうち、第3の発光ユニット20cと第5の発光ユニット20eとの間に配置され、発光ユニットマトリクス20の列方向に延びる部分である。第4の反射部16dは、反射樹脂16のうち、第5の発光ユニット20eと第7の発光ユニット20gとの間に配置され、発光ユニットマトリクス20の列方向に延びる部分である。
また、第1の反射部16aと第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dとがそれぞれ交差する部分を第1の交差部16e、第2の交差部16f及び第3の交差部16gとする。基板12の平面視において、発光ユニットマトリクス20の端縁(つまり、外周線)と第1の反射部16a、第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dとがそれぞれ交差する部分を端縁部16hとする。本実施の形態では、発光ユニットマトリクス20の端縁又は外周線は、図1において、破線枠で示される線である。また、反射樹脂16のうち、発光ユニットマトリクス20の外側に配置された部分を外側部16iとする。
図2Aに示すように、第1の発光ユニット20aと第3の発光ユニット20cとの間において、第2の反射部16bの上面の少なくとも一部は、第1の発光ユニット20aの上面、及び、第3の発光ユニット20cの上面より突出している。すなわち発光ユニット間の第2の隙間における反射樹脂16の上面は、各発光ユニットの上面よりも突出している。
同様に、第3の発光ユニット20cと第5の発光ユニット20eとの間において、第3の反射部16cの上面の少なくとも一部は、第3の発光ユニット20cの上面、及び、第5の発光ユニット20eの上面より突出している。また、第5の発光ユニット20eと第7の発光ユニット20gとの間において、第4の反射部16dの上面の少なくとも一部は、第5の発光ユニット20eの上面、及び、第7の発光ユニット20gの上面より突出している。
ここで、各発光ユニットなどの「上面」とは、各発光ユニットなどにおける基板12から遠い側の面を意味する。また、「突出」とは、基板12から遠ざかる向き(図2Aの上向き)に***している状態を意味する。
図2Dに示すように、第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの間において、第1の反射部16aの上面の少なくとも一部は、第1の発光ユニット20aの上面、及び、第2の発光ユニット20bの上面より突出している。すなわち発光ユニット間の第1の隙間における反射樹脂16の上面は、各発光ユニットの上面よりも突出している。
以上のように、反射樹脂16が各発光ユニットの上面よりも突出していることにより、突出した反射樹脂16によって各発光ユニットから出射される光のうち、隣接する発光ユニットの上方に向かう一部の光が反射される。このため、隣接する発光ユニットから出射される光が混ざり合うことが低減される。したがって、発光ユニット毎の光学的シャープエッジを向上させることができる。
図2Bには、第1の反射部16aの断面などが示されている。図2Bにおいては、各発光ユニットと反射樹脂16などとの位置関係を示すために、各発光ユニットが点線で示されている。図2Bに示すように、反射樹脂16の第1の反射部16aは、発光ユニットマトリクス20の内側においてほぼ全域で各発光ユニットの上面よりも突出しており、特に、第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dとそれぞれ交差する第1の交差部16e、第2の交差部16f及び第3の交差部16gでの突出量が周りの部分より大きい。また、基板12の平面視において、第1の反射部16aと発光ユニットマトリクス20の端縁とが交差する端縁部16hの上面は各発光ユニットの上面よりへこんでいる。
図2Eには、第2の反射部16bの断面などが示されている。図2Eにおいては、各発光ユニットと反射樹脂16などとの位置関係を示すために、発光ユニットが点線で示されている。反射樹脂16の第2の反射部16bは発光ユニットマトリクス20の内側においてほぼ全域で各発光ユニットの上面よりも突出しており、特に、第1の反射部16aと交差する第1の交差部16eで突出量が周りの部分より大きい。また、第2の反射部16bと発光ユニットマトリクス20の端縁とが交差する端縁部16hの上面は各発光ユニットの上面よりへこんでいる。
図2B及び図2Eに示されるように、第1の反射部16aと第2の反射部16bとが交差する第1の交差部16eの上面は、第1の反射部16aのうち第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの間に配置された部分の上面、及び、第2の反射部16bのうち第1の発光ユニット20aと第3の発光ユニット20cとの間に配置された部分の上面よりも突出している。
第1の反射部16aと第2の反射部16bとが交差する第1の交差部16eの四方には発光ユニットが配置されることから、発光ユニットマトリクス20内でも輝度が高く、隣接する発光ユニットの配光特性への影響も大きくなる。よって、4個の発光ユニットに周囲を囲まれた領域である第1の交差部16eを突出させることによって局所的に高くし、発光ユニットの上面よりも突出させることで、各発光ユニットから出射される光のうち側方に出射される光を上方に反射することができる。このため、発光ユニット間の光学的シャープエッジを向上させることができる。第2の交差部16f及び第3の交差部16gについても、第1の交差部16eと同様である。
図2Bに示すように、第1の反射部16aのうち、第1の交差部16eと第2の交差部16fとの間、及び、第2の交差部16fと第3の交差部16gとの間の突出高さは、第1の交差部16e、第2の交差部16f及び第3の交差部16gの突出高さより低い。つまり、第1の反射部16aのうち、発光ユニットマトリクス20の列方向に二つの発光ユニットで挟まれる部分の突出高さは、各交差部の突出高さより低い。
図2B及び図2Eに示すように、第1の反射部16aは、第1の交差部16eから発光ユニットマトリクス20の列方向に延びる一方の端縁(第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bに隣接する端縁)に近付くにしたがってその突出高さが減少し、第1の反射部16aを挟む第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bの高さに近づいている。言い換えると、第1の反射部16aの上面は、第1の交差部16eから一方の端縁に近付くにしたがって、基板12に近付く。これにより、端縁付近における反射樹脂による光の吸収を減らし、光源装置11全体としての光取り出し効率を向上させることができる。
また、図2Bに示すように、第1の交差部16eから、第1の交差部16eに最も近い端縁部16hまでの領域において、第1の反射部16aの高さが減少する幅が、第1の反射部16aの他の部分において高さが減少する幅より大きくなる。同様に、第3の交差部16gから、第3の交差部16gに最も近い端縁部16hまでの領域において、第1の反射部16aの高さが減少する幅が、第1の反射部16aの他の部分において高さが減少する幅より大きくなる。
図2Cは、図1に示される発光ユニットマトリクス20の行方向に延びる端縁(第1の方向の外周線)に沿った断面を示す概略断面図である。図2Cにおいては、各発光ユニットと反射樹脂16との位置関係を示すために、各発光ユニットが点線で示されている。反射樹脂16のうち、発光ユニットマトリクス20の外側に配置された外側部16iの上面は、発光ユニットマトリクス20内のいずれの発光ユニットの上面よりも低くへこんだ状態となっている。本実施の形態では、発光ユニットマトリクス20の外側の反射樹脂16の上面は、第1の発光ユニット20aの上面及び第7の発光ユニット20gの上面よりもへこんでいる。ただし、第1の発光ユニット20a及び第7の発光ユニット20gの側面近傍においては、発光ユニットマトリクス20の外側の反射樹脂16は表面張力で、それぞれ、第1の発光ユニット20a及び第7の発光ユニット20gの側面の上端部(つまり、上面側の端部)まで持ち上げられ、各発光ユニットの上面と同じ高さとなる。また、反射樹脂16の端縁部16hの上面は、発光ユニット間の中央付近の位置、すなわち第2の隙間の行方向の中央と発光ユニットマトリクス20の端縁との交差部で各発光ユニットの上面よりへこんでいる。
図2Fは、図1に示される発光ユニットマトリクス20の列方向に延びる端縁(第2の方向の外周線)に沿った断面を示す概略断面図である。図2Fにおいては、各発光ユニットと反射樹脂16との位置関係を示すために、各発光ユニットが点線で示されている。反射樹脂16のうち発光ユニットマトリクス20の外側に配置された外側部16iの上面は、発光ユニットマトリクス内のいずれの発光ユニットの上面よりも低くへこんだ状態となっている。本実施の形態では、発光ユニットマトリクス20の外側の反射樹脂16の上面は、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bの上面のよりもへこんでいる。ただし、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bの側面近傍においては、発光ユニットマトリクス20の外側の反射樹脂16は表面張力で、それぞれ、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bの側面の上端部まで端部が持ち上げられ、各発光ユニットの上面と同じ高さとなる。また、反射樹脂16の端縁部16hの上面は、発光ユニット間の中央付近の位置、すなわち第1の隙間の列方向の中央と発光ユニットマトリクス20の端縁との交差部で各発光ユニットの上面よりへこんでいる。
ここで、発光ユニットマトリクス20の外側の領域において、反射樹脂16の上面が各発光ユニットの上面よりも突出していると、各発光ユニットの上面から発光ユニットマトリクス20の外側方向に出射される光のうち、反射樹脂16の突出した部分に入射する光は一部吸収され、光源装置11の効率低下を招く。しかしながら、本実施の形態のように発光ユニットマトリクス20の外側の領域において、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面よりへこんでいることで、発光ユニットマトリクス20の外側方向に出射された光が反射樹脂16に入射しにくくなり、反射樹脂16による光の吸収を減らし、光源装置11全体としての光取り出し効率を向上させることができる。
図2C及び図2Fに示すように、第1の反射部16a及び第2の反射部16bのうち、発光ユニットマトリクス20の端縁上の部分である端縁部16hの上面は発光ユニットの上面よりへこむように形成される。発光ユニットマトリクス20の端縁に隣接して配置される発光ユニットから出射される光のうち、発光ユニットマトリクス20の外側に向かう成分が、発光ユニット間の光学的シャープエッジの形成に与える影響は少ない。このため、当該成分を、反射樹脂16によって、発光ユニット側に反射させなくてもよい。また、上述のように、反射樹脂16の外側部16iの上面、及び、端縁部16hの上面を各発光ユニットの上面よりへこませることによって、当該成分の反射樹脂16による反射を低減できるため、光源装置11の光取出し効率を向上させることができる。
[2.各構成要素の構成]
以下、本実施の形態に係る光源装置11の各構成要素について説明する。
以下、本実施の形態に係る光源装置11の各構成要素について説明する。
基板12は、AlN基板などの絶縁性の基板である。基板12の表面には、配線電極19が設けられている。
配線電極19は、例えば金メッキで形成された膜状の導電部材である。また、配線電極19は、基板12に貫通ビアを設けて基板12の裏面(つまり、基板12における発光ユニットが実装される実装面の裏側に位置する面)に設けられてもよい。
本実施の形態に係る配線電極19の構成について図面を用いて説明する。図3は本実施の形態に係る配線電極19の概略構成を示す基板12の平面図である。本実施の形態では、配線電極19は、8個の発光素子13を直列に接続するための電極であり、発光素子13のアノード及びカソードの取り出し電極19a及び19bと、8個の発光素子13のアノードとカソードとを接続する7つの中間電極19cとを有する。実際には、配線電極19は、発光素子13の素子電極パターンに応じて複雑な形状を有するが、図3においては簡略化して示されている。
発光素子13は、サファイア基板、GaN基板などの成長基板と、当該成長基板上に順に形成された、n型半導体層と、活性層と、p型半導体層(半導体積層構造)とを有する。発光素子13は、さらに、n型半導体層と接続されるn電極と、p型半導体層と接続されるp電極とを有する。発光素子13の積層構造については、図示が省略されている。成長基板は、半導体層を保持する役目を負う。発光素子13において、活性層(図示せず)で発生した光は、成長基板を通して透光性部材14側へ出射される。すなわち、発光素子13の電極が設けられた半導体層側(図2Aにおいて基板12側)が実装面となり、成長基板側(図2Aにおいて透光性部材14側)が光出射面となる。なお、成長基板の材質としては、絶縁性のサファイア及びGaNの他、SiC、AlGaN、AlNなどを用いてもよい。
透光性部材14は、発光素子13からの光を波長変換するための波長変換材料(蛍光体)が樹脂、セラミック、ガラスなどの材料に分散された、板状の波長変換部材である。波長変換材料は、例えば、YAG、CASN、SiAlON、LSNなどの公知の波長変換材料である。透光性部材14は、発光素子13側の面が発光素子13との接着面となり、その反対側の面が光源装置11の光出射面となる。本実施の形態では、この光出射面が、発光ユニットの上面である。
本実施の形態では、透光性部材14の発光素子13と接着される側の面の大きさは、発光素子13の光出射面の大きさよりも大きいが、同じであってもよい。
透明樹脂15は、発光素子13と透光性部材14との間に配置され、発光素子13と透光性部材14とを接着する機能を有し、かつ、発光素子13の側面にフィレットを形成して発光素子13の側面から出射された光を透光性部材14に導く導光部材の機能も有する。透明樹脂15として、シリコーン樹脂等の発光素子13からの光に対して透明な樹脂を用いることができる。
反射樹脂16は、酸化チタンなどの光反射性の粒子を混ぜたシリコーン樹脂などで構成されている。反射樹脂16は、発光素子13、透明樹脂15及び透光性部材14の側面を覆い、発光素子13からの光を透光性部材14の光出射面へと反射する機能を有する。また、反射樹脂16は、アンダーフィルとして基板12と発光素子13との間にも配置されている。
第1のダム17及び第2のダム18は、反射樹脂16の両端に配置されている。第1のダム17は光源装置11の端部に配置され、第2のダム18は、第1のダム17と平行な方向に、配線電極19にまたがるように配置されている。後に説明するが、第1のダム17及び第2のダム18は、反射樹脂16の材料である反射樹脂形成材料を発光ユニットの周囲に充填するときに、反射樹脂形成材料が基板12上の必要な領域のみに充填されるように設けられている。言い換えると、第1のダム17及び第2のダム18は、反射樹脂形成材料が不必要な領域に広がらないように発光ユニットを囲むように設けられている。言い換えると、第1のダム17及び第2のダム18は、発光ユニットマトリクス20を挟んで互いに反対側の位置に、反射樹脂16を介して配置されている。
基板12に貫通ビアを設けて基板12の裏面側(発光ユニットが搭載されていない側)に配線電極19を設ける場合など、基板12全面に反射樹脂16を充填する場合にはダムは用いなくてもよい。
以下においては、第1のダム17と第2のダム18とを特に区別する必要がない場合には、第1のダム17と第2のダム18とを合わせて「ダム」と呼んでいる。
[3.製造方法]
次に、本実施の形態に係る光源装置11の製造方法の一例について図面を用いて説明する。
次に、本実施の形態に係る光源装置11の製造方法の一例について図面を用いて説明する。
[3-1.基板の準備~発光素子の実装工程]
図4Aは、本実施の形態に係る光源装置11の基板12の母材である集合基板12Aに設けられた配線電極19を示す平面図である。図4Bは、集合基板12Aに設けられた配線電極19の拡大図である。図4Bには、図4Aの破線枠IVB内の拡大図が示されている。
図4Aは、本実施の形態に係る光源装置11の基板12の母材である集合基板12Aに設けられた配線電極19を示す平面図である。図4Bは、集合基板12Aに設けられた配線電極19の拡大図である。図4Bには、図4Aの破線枠IVB内の拡大図が示されている。
図4A及び図4Bに示されるように、まず、配線電極19が形成された個片化前の集合基板12A(サブマウント)を準備する。
図4A及び図4Bでは簡略化し図示されているが、集合基板12Aは、光源装置11の64個分(8行8列)の配線電極19が形成された母材であり、後にダイシングによって個々の光源装置11に対応する基板12に個片化される。
本実施の形態では、集合基板12Aとして、焼成したAlN基板を用いる。集合基板12A上に、個々の光源装置11に対応する領域毎にメッキでマトリクス状のパターンを含む導電パターンを形成する。この導電パターンは、後の工程において配線電極19となる。導電パターンの上には、発光素子13を接続するための金属パッドを形成する。
本実施の形態では、図3に示すように配線電極19は、基板12上に配置される複数の発光素子13を直列接続にできるように配置される。なお、発光素子13の接続構成は直列接続に限定されず、並列接続など所望の接続ができるよう適宜導電パターンを形成してもよい。
[3-2.発光素子の実装工程]
次に、発光素子13の基板12上への実装工程について図面を用いて説明する。図5Aは、本実施の形態に係る集合基板12Aに実装された発光素子13を示す平面図である。図5Bは、本実施の形態に係る集合基板12A及び発光素子13の断面図である。図5Bにおいては、図5AのVB-VB断面が示されている。図5Cは、集合基板12Aに設けられた発光素子13の拡大図である。図5Cには、図5Aの破線枠VC内の拡大図が示されている。
次に、発光素子13の基板12上への実装工程について図面を用いて説明する。図5Aは、本実施の形態に係る集合基板12Aに実装された発光素子13を示す平面図である。図5Bは、本実施の形態に係る集合基板12A及び発光素子13の断面図である。図5Bにおいては、図5AのVB-VB断面が示されている。図5Cは、集合基板12Aに設けられた発光素子13の拡大図である。図5Cには、図5Aの破線枠VC内の拡大図が示されている。
本実施の形態では、図5A及び図5Cに示すように、一つの光源装置11に対して、8個の発光素子13を搭載する。このとき、2行4列のマトリクス状に8個の発光素子13を配置する。光源装置11の完成時に、隣接する発光ユニット間の距離が行方向100μm、列方向50μmとなるように、隣接する発光素子13間の距離は、行方向150μm、列方向100μmとする。
実装する発光素子13としては、GaN基板と、当該GaN基板上に形成される窒化物化合物半導体とを有し、800μm角、厚み100μmの寸法を有する青色LEDチップを用いる。
発光素子13と配線電極19の金属パッドとの接合においては、まず、金属パッドに金属バンプを複数個載せる。続いて、発光素子13の素子電極と基板12の配線電極19とを金属バンプを用いて超音波溶接する。図5Bに示すように、発光素子13は、発光素子13の半導体積層構造側が基板12と対向する向きに配置され、フリップチップ方式で基板と接合される。
なお、発光素子13の成長基板は、裏面(実装した発光素子13の天面)を粗面とすることによりマイクロテクスチャ構造を有していてもよい。成長基板の裏面を粗面とするには、エッチング加工、ブラスト加工、レーザー又はダイシングブレードによる加工などにより微小な凹凸を形成する。成長基板として、サファイア基板等のGaNより低屈折率である成長基板を用いる場合には、成長基板の裏面は平坦面としてもよい。
[3-3.透光性部材接着工程]
次に、透光性部材14と発光素子13との接着工程について図面を用いて説明する。図6は、発光素子13に透明樹脂15を塗布する工程を示す集合基板12A及び発光素子13の断面図である。図7は、発光素子13に透光性部材14を接着する工程を示す集合基板12A、発光素子13及び透光性部材14の断面図である。図6及び図7においては、図5Bに示される断面と同様の断面が示されている。
次に、透光性部材14と発光素子13との接着工程について図面を用いて説明する。図6は、発光素子13に透明樹脂15を塗布する工程を示す集合基板12A及び発光素子13の断面図である。図7は、発光素子13に透光性部材14を接着する工程を示す集合基板12A、発光素子13及び透光性部材14の断面図である。図6及び図7においては、図5Bに示される断面と同様の断面が示されている。
図6に示すように、まず、各発光素子13の成長基板裏面の中央に、接着剤として透明樹脂15をディスペンサにより所定量塗布する。続いて、図7に示すように、透明樹脂15の上に850μm角、厚み100μmの透光性部材14を載せる。このとき、1つの発光素子13に対して、1つの板状の透光性部材14を配置する。続いて、透光性部材14の上面を発光素子13に向けて押圧する。この押圧により、透明樹脂15は発光素子13の上面を全て覆うように広がる。透光性部材14は、隣接する透光性部材14の間隔、すなわち発光ユニット間の隙間が行方向100μm、列方向50μmとなるように配置される。その後、透光性部材14などが配置された集合基板12Aは、150℃のオーブンで3時間加熱される。これにより、透明樹脂15を硬化することで、発光素子13と透光性部材14とを接着する。
なお、本実施の形態では、透明樹脂15としてシリコーン樹脂を用いる。また、透光性部材14として蛍光体を含むセラミックを用いる。透光性部材14は、必ずしも蛍光体を含まなくてもよい。また、透光性部材14として、セラミックの代わりにガラス板、樹脂板などを用いてもよい。
なお、透明樹脂15の塗布にはディスペンス法を用いたが、この他スタンプ法など任意の方法を用いてもよい。
[3-4.ダム形成工程]
次に、ダム形成工程について図面を用いて説明する。図8は、本実施の形態に係るダム形成工程を示す集合基板12Aの平面図である。図9は、本実施の形態に係るダム形成工程を示す集合基板12A及び第1のダム17及び第2のダム18などの断面図である。図9においては、図5Bに示される断面と同様の断面が示される。
次に、ダム形成工程について図面を用いて説明する。図8は、本実施の形態に係るダム形成工程を示す集合基板12Aの平面図である。図9は、本実施の形態に係るダム形成工程を示す集合基板12A及び第1のダム17及び第2のダム18などの断面図である。図9においては、図5Bに示される断面と同様の断面が示される。
図8に示すように、集合基板12A上に複数の閉曲線状(環状)のダムDMを形成する。ダムDMの形成においては、まず、集合基板12Aを加熱し、一定温度に達した集合基板12A上の所定位置に、ペースト状のダム形成材料を細い線状に塗布する。具体的には、図8に示すように集合基板12Aにおいて、発光ユニットマトリクス配置領域を囲むように、光源装置1行毎つまり発光ユニットマトリクス8個毎に、閉曲線状に、集合基板12Aの分割線(不図示)に沿ってダム形成材料を塗布する。
閉曲線状のダムDMは、後に集合基板12Aを個片化する際に分断され、光源装置11端部の第1のダム17、及び、第1のダムに平行な光源装置11中央部の第2のダム18の2本の線状のダムとなり、発光ユニットマトリクス20を挟むように配置される。
本実施の形態では、ダム形成材料として、光反射性材料の酸化チタン(TiO2)と二酸化ケイ素とを分散させたシリコーン樹脂を使用する。ここで、ダムの構造的要件としては、高さが高いものが求められる。高さの高い細線を形成するにはダム形成材料の粘度は高いほうがよいが、ディスペンス法では、粘度が高すぎるとノズルからのダム形成材料の吐出が困難になる。そこで、ダム形成材料の粘度は、例えば、ペースト状歯磨きのような、塗布後にあまり形状が崩れない程度の粘度に設定する。本実施の形態では、幅200μm程度でダム形成材料を線状に塗布することで、最終的に、幅200μm、高さ180μm程度のダムDMを形成する。
[3-5.反射樹脂形成工程]
次に、集合基板において閉曲線状のダムで囲まれる発光ユニットマトリクス配置領域を含む領域に反射樹脂形成材料を充填し、発光ユニット間と、発光素子13と集合基板12Aとの間に反射樹脂16を形成する。
次に、集合基板において閉曲線状のダムで囲まれる発光ユニットマトリクス配置領域を含む領域に反射樹脂形成材料を充填し、発光ユニット間と、発光素子13と集合基板12Aとの間に反射樹脂16を形成する。
本実施の形態では、反射樹脂形成材料として、光反射性粒子の酸化チタン(TiO2)を分散させたシリコーン樹脂を用いる。発光ユニット間と、発光素子13と集合基板12Aとの間のように直接塗布しない領域まで反射樹脂をいきわたらせるために粘性の低いシリコーン樹脂を用いてもよい。ただし粘性が低すぎると塗布時のノズルの液だれ等が発生するため、液だれが発生しにくく、かつ表面張力によって発光ユニット間に十分に反射樹脂形成材料が行きわたる程度の適度な粘度の低いシリコーン樹脂を用いる。
反射樹脂形成材料は、シリコーン樹脂に限定されず、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、フッ素樹脂などの樹脂又はガラスを主材とする、粘性の低い液状の透明媒体中に、光反射性粒子を分散させたものであってもよい。光反射性粒子としては、例えば、酸化チタン、アルミナ又は酸化亜鉛の粒子を用いてもよい。反射樹脂16は、光反射性材料を液状樹脂に含有させたものを硬化させることで形成することができる。粉体状の酸化チタンと分散剤とを液状の樹脂又はガラスに含有させて硬化することで、絶縁性を保ちつつ反射機能を備えた反射樹脂を得られる。
ダムDMの形成後、発光ユニットマトリクス配置領域の外側にディスペンス法により反射樹脂形成材料を塗布する。具体的には、個片化前の集合基板12Aにおいて、図8に示すように、反射樹脂形成材料を、矢印の方向に発光ユニットマトリクス20の外周線の4辺に沿うような形で、発光ユニットマトリクス20の外周線とダムDMとの隙間と、隣接する発光ユニットマトリクス同士の隙間とに線状に塗布する。
反射樹脂形成材料は、ダムDMの内側全域に行きわたり、発光ユニット間、発光素子13と集合基板12Aとの間の空間にも充填される。このとき透光性部材14の側面は反射樹脂形成材料に被覆されるが、透光性部材14の上面は反射樹脂形成材料から露出される。
発光ユニットマトリクス20の外周線の内側に行きわたった反射樹脂形成材料は、透光性部材14の上面を全て露出させるものの、隣接する発光ユニット間においては、上向き(集合基板12Aから遠ざかる向き)の毛細管作用により透光性部材14の上面より突出した形状となる。図2Aに示すよう発光ユニットマトリクス20の外周線の内側において、反射樹脂形成材料の上面は透光性部材上面より突出し、発光ユニットマトリクス20の外周線の外側において、反射樹脂形成材料の上面は透光性部材14の上面よりへこむような高さになるよう、反射樹脂形成材料の塗布量を決定する。
本実施の形態においては発光ユニットマトリクス20の外周線の内側において、発光ユニット間の反射樹脂16を局所的に突出させるために毛細管作用による反射樹脂形成材料の吸い上がりを利用する。本実施の形態では、隣接する発光ユニット間の隙間を行方向100μm列方向50μmとしたが、例えば、当該隙間は200μm以下程度であればよい。当該隙間は200μm以下程度であれば、毛細管現象が起こるため、本実施の形態に係る反射樹脂16の形状、つまり、発光ユニット間で各発光ユニットの上面より反射樹脂16が突出した形状を実現できる。また、当該隙間は100μm以下程度であってもよい。発光ユニット間で各発光ユニットの上面より反射樹脂16が突出した形状をより一層確実に実現できる。
反射樹脂形成材料の塗布完了後、集合基板12Aをオーブンで加熱し反射樹脂形成材料を硬化させる。本実施の形態では、反射樹脂形成材料の硬化は、150℃で1時間行う。これにより、反射樹脂16が形成される。
次に、集合基板12Aを64個の基板12に個片化することによって、光源装置11が形成される。集合基板12Aの個片化においては、例えば、ダイシングなどを用いることができる。
[4.反射樹脂の形状]
次に、上述した製造方法によって形成された光源装置11における反射樹脂16の形状について説明する。
次に、上述した製造方法によって形成された光源装置11における反射樹脂16の形状について説明する。
反射樹脂16は、図2Aに示すように、発光素子13が搭載された基板12上の領域であって、発光素子13の底面(基板12に対向する面)及び側面、透明樹脂15、並びに、透光性部材14を囲むように被覆して形成されている。
ここで、上述した製造方法によって形成された反射樹脂16の突出高さについて図面を用いて説明する。図10Aは、反射樹脂16の高さの測定点を示す平面図である。図10Bは、各測定位置における反射樹脂16の突出高さを示す表である。
図10Aに示すように、反射樹脂16の高さの測定は、第1の反射部16aと、第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dとの交差点3点と、各反射部と発光ユニットマトリクス20の端縁(外周線)との各交差点8点と、各交差点の間の中央点10点と、発光ユニットマトリクス20の端縁から外側に50μm離れた位置10点の合計31点で行った。
測定点に隣接する発光ユニットの上面(本実施の形態においては透光性部材の上面)を基準としたときの、測定点における反射樹脂16の突出部の頂部の高さを突出高さとした。
図10Bに示すように、反射樹脂16の突出高さの測定位置(P1~P31)と突出高さの測定値との関係が得られた。以下、図10Bに示される関係をグラフ化して説明する。図11は、図10Bに示される反射樹脂16と各測定位置における突出高さの測定値との関係を示すグラフである。
図11のグラフ(a)には、第1の反射部16aの測定点9点(P2~P10)、及び、第1の反射部16aの延長方向の外側2点(P1、P11)の反射樹脂16の突出高さが示されている。図11のグラフ(a)に示すように、第1の反射部16aの両端を除く7点(P3~P9)では、突出高さは9.2μm~20.4μmであり、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面より高くなっている。また、第1の交差部16e、第2の交差部16f、第3の交差部16gにそれぞれ相当する測定点P4,P6及びP8では、他の測定点よりも突出高さが4μm~9μm程度高くなっている。さらに、発光ユニットマトリクス20の中心に位置する測定点P6における突出高さは、他の交差部に相当する測定点P4及びP8における突出高さよりも2μm程度高くなっている。また、第1の反射部16aの両端部の2点(P2、P10)及び外側の2点(P1、P11)では、突出高さは-11.1μm~-2.0μmであり、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面より低くなっている。また、発光ユニットマトリクス20の端縁に一番近い交差部の一つである第1の交差部16eに相当する測定点P4から端縁の外側のP1に向かって、突出高さは順に減少している。また、発光ユニットマトリクス20の端縁に一番近い他の交差部である第3の交差部16gに相当する測定点P8から端縁の外側のP11に向かって、突出高さは順に減少している。言い換えると、測定点P4からP1、及び、測定点P8からP11に向かって、反射樹脂16の上面は、基板12に近付く方向に変化し、発光ユニットマトリクス20の端縁近傍から外側にかけて発光ユニットの上面よりもへこんでいる。
図11のグラフ(b1)、(b2)及び(b3)には、それぞれ、第2の反射部16bの測定点(P4、P16~P19)、第3の反射部16cの測定点(P6、P20~P23)及び第4の反射部16dの測定点(P8、P24~P27)における反射樹脂16の突出高さが示されている。
図11のグラフ(b1)、(b2)及び(b3)に示すように、第2の反射部16b、第3の反射部16c及び第4の反射部16dのいずれも、両端の測定点を除く3点では、突出高さは7.5μm~20.4μmであり、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面より高くなっている。また、第1の交差部16e、第2の交差部16f及び第3の交差部16gにそれぞれ相当する測定点P4、P6及びP8では、他の測定点よりも突出高さが10μm程度高くなっている。また、各反射部の両端の測定点では、突出高さは-1.1μm~0.5μmであり、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面と同程度の高さか若干低くなっている。また、第1の交差部16eに相当する測定点P4から外側の測定点P16及びP19に向かって、突出高さは順に減少している。同様に第2の交差部16fに相当する測定点P6から測定点P20及びP23に向かって、並びに、第3の交差部16gに相当する測定点P8から測定点P24及びP27に向かって突出高さは順に減少している。
図11のグラフ(f1)及び(f2)には、発光ユニットマトリクス20の外周線の外側の測定点(P1、P11~15、P28~P31)における反射樹脂16の突出高さが示されている。これらのいずれの測定点においても突出高さは-15.1μm~-10.2μmであり、反射樹脂16の上面が発光ユニットの上面より低くなっている。第1の反射部16aの延長線上の測定点P1及びP11が他の測定点と比較して、突出高さは高くなっているものの、発光ユニットの上面よりも反射樹脂16の上面が高くなることはない。
ここで、毛細管作用は管径に依存することから、隣接する発光ユニット間の最上部の距離D1、つまり、基板12の平面視における隣接する発光ユニット間の隙間を変えて光源装置11を作成した後、同様に突出高さを測定した。
図12は、発光ユニットマトリクス20における隣接する発光ユニット間の最上部の距離D1(本実施の形態では隣接する透光性部材14間の距離)と発光ユニットの上面(本実施の形態では透光性部材14の上面)からの反射樹脂16の突出高さの関係を示すグラフである。図12に示すように、隣接する発光ユニット間の距離D1が100μm程度以上の場合には、反射樹脂16の突出高さは、距離D1と略反比例の関係にあり、距離D1を200μm程度、又はそれ以下にすることで、発光ユニットの上面より反射樹脂を突出させることができた。また、突出高さは、距離D1が100μmのときに最も高くなった。したがって、本実施の形態に係る光源装置11において、基板12の平面視において、例えば、第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの隙間は200μm以下であってもよい。また、当該隙間は100μm以下であってもよい。
このように、隣接する発光ユニット間の距離D1を狭くすることで、毛細管作用で隣接する発光ユニット間の隙間に反射樹脂形成材料を吸い上げ、突出形状の反射樹脂16を形成することできる。透光性部材14の上面より高く吸いあがった反射樹脂は、表面張力により凸形状を保持できる。
[5.投光装置]
次に、本実施の形態に係る光源装置11を備える投光装置について、図面を用いて比較例と比較しながら説明する。図13は、比較例の光源装置911を備える投光装置900を示す概略断面図である。比較例に係る投光装置900は、第1の発光ユニット20aと、第2の発光ユニット20bとを有する光源装置911と、第1の発光ユニット20aの配光を制御する第1のレンズ24aと、第2の発光ユニット20bの配光を制御する第2のレンズ24bとを備える。比較例の光源装置911の第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bは、本実施の形態に係る第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bと同様の構成を有する。比較例の光源装置911は、第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの間に配置された反射樹脂16が各発光ユニットの上面よりへこんでいる点において、本実施の形態に係る光源装置11と相違する。
次に、本実施の形態に係る光源装置11を備える投光装置について、図面を用いて比較例と比較しながら説明する。図13は、比較例の光源装置911を備える投光装置900を示す概略断面図である。比較例に係る投光装置900は、第1の発光ユニット20aと、第2の発光ユニット20bとを有する光源装置911と、第1の発光ユニット20aの配光を制御する第1のレンズ24aと、第2の発光ユニット20bの配光を制御する第2のレンズ24bとを備える。比較例の光源装置911の第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bは、本実施の形態に係る第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bと同様の構成を有する。比較例の光源装置911は、第1の発光ユニット20aと第2の発光ユニット20bとの間に配置された反射樹脂16が各発光ユニットの上面よりへこんでいる点において、本実施の形態に係る光源装置11と相違する。
図14は、本実施の形態に係る光源装置11を備える投光装置100の構成を示す概略断面図である。本実施の形態に係る光源装置11においては、上述のとおり、隣接する発光ユニット間の反射樹脂16の上面は発光ユニットの上面よりも突出している。図14に示すように、投光装置100は、光源装置11と、光源装置11が有する複数の発光ユニットのそれぞれに対応するレンズとを備える。なお、図14においては、光源装置11の複数の発光ユニットのうち、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bだけが示されており、レンズのうち、第1の発光ユニット20a及び第2の発光ユニット20bにそれぞれ対応する第1のレンズ24a及び第2のレンズ24bだけが示されている。
図13に示す投光装置900では、第1の発光ユニット20aから出射された光22aは、第1のレンズ24aの受光面21aに入射すると共に、隣接する第2のレンズ24bの受光面21bにも入射する。それに対して、図14に示す投光装置100では、発光ユニット間において反射樹脂16の突出部が存在するため、第1の発光ユニット20aから出射された光22aの少なくとも一部は、反射樹脂16の突出部によって第2のレンズ24b側への光がさえぎられると共に第1のレンズ24a側に反射される。このため、第1の発光ユニット20aから隣接する第2のレンズ24bの受光面21bに入射する光を低減することができる。よって、本実施の形態に係る投光装置100では、発光ユニット個々の光学的シャープエッジを向上させることができる。
上述した光源装置11の光学的シャープエッジは、例えば自動車のマトリクスビームヘッドライトのDMD方式の投光装置のような、光源装置の配光パターンをミラーアレイとレンズを通して前方照射する投光装置において、特に有効な技術である。
自動車のマトリクスビームヘッドライトに使用されるDMD方式では、路上の対向車や歩行者の防眩などを目的として、前方照射パターンの発光部と非発光部とを制御する。前方照射パターンの制御手法として、まず前方照射パターンの描画に必要な発光ユニットを個別に点灯させ、発光ユニットからの光を発光ユニット毎に形成した集光レンズ群によりミラーアレイに集光する。そして発光ユニットの個別点灯及び消灯だけでは制御しきれない細かな画素単位の照射パターンは、ミラーアレイに光が照射された領域に配置されたミラーの角度を制御することで調整する。つまり、ミラーによって、光の反射方向をコントロールし、前方の発光領域と非発光領域とを制御する。ここで、各発光ユニットの配光パターンがよりシャープエッジであれば、ミラーアレイに集光される配光パターンもより明瞭になるため、ミラーアレイの画素細分化が可能となり、前方照射先の配光パターンもより明瞭になる。
ここで、ミラーアレイだけを用いて、明瞭な配光パターンを実現することも不可能ではない。つまり、発光ユニットからは広い領域に光を照射し、非発光領域における光をミラーアレイで廃棄することで配光パターンを形成することも可能である。しかしながら非発光領域における光をミラーアレイで廃棄しても、当該光を出射した発光ユニットは点灯しているため、発光ユニットは発熱し、光源装置の発光効率は低下する。したがって、光源装置の発光効率を向上させるためには、ミラーアレイによる照射パターン制御の前に、まずは発光ユニットの個別点灯及び消灯による配光パターン制御を行うことが好ましい。発光ユニットの個別点灯及び消灯による配光パターン制御を精密に行うためは発光ユニット毎の光学的シャープエッジが必要である。以下、光学的シャープエッジを実現できる光源装置11を用いたDMD方式の投光装置の一例について図面を用いて説明する。
図15は、本実施の形態に係る光源装置11を備えるDMD方式の投光装置200の構成を示す概略図である。図15に示すように、投光装置200は、光源装置11と、発光ユニットマトリクス20に対応するミラーアレイ26と、光源装置11からの出射光をミラーアレイ26に集光させるレンズ24と、ミラーアレイ26によって形成された照射パターンを投影する投光レンズ27とを有する。図15に示す例では、投光装置200は、レンズ24によって集光された光を、ミラーアレイ26に向けて反射するミラー25をさらに有する。投光装置200は、光源装置11及びミラーアレイ26を制御することによって、所望の照射パターンを路面などの照射対象物に投影できる。
レンズ24は、光源装置11の前方に配置された集光レンズ群であり、光源装置11の複数の発光ユニットの各々に対応する位置に配置された複数の集光レンズを有する。
ミラーアレイ26は、レンズ24によって集光された光の光路上に配置され、複数の微小なミラーがアレイ状に配置された光学機器である。
ミラーアレイ26の各ミラーは入射する光に対する角度を制御できるように構成されており、光源装置11からレンズ24を通してミラーアレイ26に入射された光のうち一部は灯具の光軸方向に反射されるが、角度を変えたミラーで反射された光22xは光軸からずれた方向に反射される。光軸方向に反射される光はミラーアレイ26と投影レンズ27の間の黒矢印で示し、光軸からずれた方向に反射される光22xは、例えば、ミラーアレイ26の右上部の白抜き矢印で示す。光軸からずれた光は投光レンズ27を通らないので、ミラーアレイ26によって形成された光軸方向の照射パターンを投光レンズ27で投影することができる。これにより、図15に示す投光レンズ27を通った黒矢印で示されるような照射パターンの照射を実現する。
また、本実施の形態に係る投光装置200によれば、光源装置11を用いることで、特に発光ユニットの境界部に対応する領域において配光パターンの光学的シャープエッジが明瞭になる。このため、本実施の形態に係る投光装置200において、明瞭な照射パターンを実現できる。
(変形例など)
以上、本開示に係る光源装置11及び投光装置100及び200について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
以上、本開示に係る光源装置11及び投光装置100及び200について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記実施の形態では、光源装置11は8個の発光ユニットを備えたが、発光ユニットの個数は8でなくてもよい。発光ユニットの個数は、4以上であればよい。
また、上記実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で上記実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。
本開示に係る光源装置及び投光装置は、光学的シャープエッジが要求される自動車のマトリクスビームヘッドライトなどにおいて特に有用である。
11、911 光源装置
12 基板
12A 集合基板
13 発光素子
14 透光性部材
15 透明樹脂
16 反射樹脂
16a 第1の反射部
16b 第2の反射部
16c 第3の反射部
16d 第4の反射部
16e 第1の交差部
16f 第2の交差部
16g 第3の交差部
16h 端縁部
16i 外側部
17 第1のダム
18 第2のダム
19 配線電極
19a、19b 取り出し電極
19c 中間電極
20 発光ユニットマトリクス
20a 第1の発光ユニット
20b 第2の発光ユニット
20c 第3の発光ユニット
20d 第4の発光ユニット
20e 第5の発光ユニット
20f 第6の発光ユニット
20g 第7の発光ユニット
20h 第8の発光ユニット
21a、21b 受光面
22a 光
24 レンズ
24a 第1のレンズ
24b 第2のレンズ
25 ミラー
26 ミラーアレイ
27 投光レンズ
100、200、900 投光装置
12 基板
12A 集合基板
13 発光素子
14 透光性部材
15 透明樹脂
16 反射樹脂
16a 第1の反射部
16b 第2の反射部
16c 第3の反射部
16d 第4の反射部
16e 第1の交差部
16f 第2の交差部
16g 第3の交差部
16h 端縁部
16i 外側部
17 第1のダム
18 第2のダム
19 配線電極
19a、19b 取り出し電極
19c 中間電極
20 発光ユニットマトリクス
20a 第1の発光ユニット
20b 第2の発光ユニット
20c 第3の発光ユニット
20d 第4の発光ユニット
20e 第5の発光ユニット
20f 第6の発光ユニット
20g 第7の発光ユニット
20h 第8の発光ユニット
21a、21b 受光面
22a 光
24 レンズ
24a 第1のレンズ
24b 第2のレンズ
25 ミラー
26 ミラーアレイ
27 投光レンズ
100、200、900 投光装置
Claims (11)
- 基板と、
前記基板上にマトリクス状に配置された複数の発光ユニットを有する発光ユニットマトリクスと、
前記発光ユニットマトリクスが配置された領域を含む前記基板上の領域に配置された反射樹脂とを備え、
前記複数の発光ユニットは、前記発光ユニットマトリクスの列方向において互いに隣接する第1の発光ユニット及び第2の発光ユニットを含み、
前記反射樹脂は、前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向と交差する方向に延びる第1の反射部を含み、
前記第1の反射部の上面の少なくとも一部は、前記第1の発光ユニットの上面、及び、前記第2の発光ユニットの上面より突出している
光源装置。 - 前記複数の発光ユニットは、前記列方向において互いに隣接する第3の発光ユニット及び第4の発光ユニットを含み、
前記第1の発光ユニット、前記第2の発光ユニット、前記第3の発光ユニット及び前記第4の発光ユニットは、2行2列のマトリクス状に配置されており、
前記第3の発光ユニットは、前記第1の発光ユニットに隣接し、
前記第4の発光ユニットは、前記第2の発光ユニットに隣接し、
前記反射樹脂は、前記第1の発光ユニットと前記第3の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向に延びる第2の反射部を含み、
前記第1の反射部と前記第2の反射部とが交差する第1の交差部の上面は、前記第1の反射部のうち前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの間に配置された部分の上面、及び、前記第2の反射部のうち前記第1の発光ユニットと前記第3の発光ユニットとの間に配置された部分の上面よりも突出している
請求項1に記載の光源装置。 - 前記第1の発光ユニット及び前記第2の発光ユニットは、前記基板の平面視において、前記発光ユニットマトリクスの列方向に延びる一方の端縁に隣接して配置され、
前記第1の反射部の上面は、前記第1の交差部から前記一方の端縁に近付くにしたがって、前記基板に近付く
請求項2に記載の光源装置。 - 前記複数の発光ユニットは、前記列方向において互いに隣接する第5の発光ユニット及び第6の発光ユニットを含み、
前記第1の発光ユニット、前記第2の発光ユニット、前記第3の発光ユニット、前記第4の発光ユニット、前記第5の発光ユニット及び前記第6の発光ユニットは、2行3列のマトリクス状に配置されており、
前記第5の発光ユニットは前記第3の発光ユニットに隣接し、
前記第6の発光ユニットは前記第4の発光ユニットに隣接し、
前記反射樹脂は、前記第3の発光ユニットと前記第5の発光ユニットとの間に配置され、前記列方向に延びる第3の反射部を含み、
前記第1の交差部の上面、及び、前記第1の反射部と前記第3の反射部とが交差する第2の交差部の上面は、前記第1の反射部のうち前記第1の交差部と前記第2の交差部との間に配置された部分の上面よりも突出している
請求項2又は3に記載の光源装置。 - 前記基板の平面視において、前記第1の反射部と前記発光ユニットマトリクスの端縁とが交差する端縁部において、前記反射樹脂の上面は、前記第1の発光ユニットの上面及び前記第2の発光ユニットの上面よりもへこんでいる
請求項1~4のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記発光ユニットマトリクスの外側の前記反射樹脂の上面は、前記第1の発光ユニットの上面及び前記第2の発光ユニットの上面よりもへこんでいる
請求項1~5のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記基板の平面視において、前記第1の発光ユニットと前記第2の発光ユニットとの隙間は200μm以下である
請求項1~6のいずれか1項に記載の光源装置。 - 前記隙間は100μm以下である
請求項7に記載の光源装置。 - 前記第1の発光ユニット及び前記第2の発光ユニットの各々は、前記基板に接合された発光素子と、前記発光素子の前記基板とは反対側の面に配置された透光性部材とを含む
請求項1~8のいずれか1項に記載の光源装置。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記複数の発光ユニットのそれぞれに対応するレンズを備えたレンズ群とを有する
投光装置。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の光源装置と、
前記発光ユニットマトリクスに対応するミラーアレイと、
前記光源装置からの出射光を前記ミラーアレイに集光させるレンズと、
前記ミラーアレイによって形成された照射パターンを投影する投光レンズとを有する
投光装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019544406A JP7250684B2 (ja) | 2017-09-27 | 2018-08-15 | 光源装置及び投光装置 |
US16/790,594 US11181245B2 (en) | 2017-09-27 | 2020-02-13 | Light source device and light projecting device |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017-186045 | 2017-09-27 | ||
JP2017186045 | 2017-09-27 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
US16/790,594 Continuation US11181245B2 (en) | 2017-09-27 | 2020-02-13 | Light source device and light projecting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
WO2019064980A1 true WO2019064980A1 (ja) | 2019-04-04 |
Family
ID=65900803
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
PCT/JP2018/030348 WO2019064980A1 (ja) | 2017-09-27 | 2018-08-15 | 光源装置及び投光装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11181245B2 (ja) |
JP (1) | JP7250684B2 (ja) |
WO (1) | WO2019064980A1 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020198174A (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | 東芝ライテック株式会社 | 車両用照明装置、および車両用灯具 |
US11239144B2 (en) | 2018-12-10 | 2022-02-01 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor device and method of producing semiconductor device |
JP2022125086A (ja) * | 2020-02-20 | 2022-08-26 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
US11664356B2 (en) | 2020-03-26 | 2023-05-30 | Nichia Corporation | Light emitting device |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102501831B1 (ko) * | 2018-02-14 | 2023-02-21 | 니뽄 도쿠슈 도교 가부시키가이샤 | 광 파장 변환 장치 |
WO2021002158A1 (ja) * | 2019-07-04 | 2021-01-07 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法及び発光モジュールの製造方法、並びに、発光装置及び発光モジュール |
JP7372526B2 (ja) * | 2019-09-24 | 2023-11-01 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法及び発光モジュールの製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014056746A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Koito Mfg Co Ltd | 車両用灯具の制御方法および車両用灯具 |
JP2015514326A (ja) * | 2012-06-28 | 2015-05-18 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | 発光ダイオードモジュールおよび自動車のヘッドライト |
JP2016162829A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
EP3142158A1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-15 | Lumileds Holding B.V. | Solid state lighting unit and manufacturing method for the same |
JP2017108092A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-15 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6338409B2 (ja) * | 2014-03-14 | 2018-06-06 | アルパッド株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
CN114188460A (zh) * | 2015-11-30 | 2022-03-15 | 日亚化学工业株式会社 | 发光装置 |
JP6790478B2 (ja) * | 2016-06-14 | 2020-11-25 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP6975566B2 (ja) * | 2017-07-14 | 2021-12-01 | スタンレー電気株式会社 | 車両用灯具 |
-
2018
- 2018-08-15 JP JP2019544406A patent/JP7250684B2/ja active Active
- 2018-08-15 WO PCT/JP2018/030348 patent/WO2019064980A1/ja active Application Filing
-
2020
- 2020-02-13 US US16/790,594 patent/US11181245B2/en active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015514326A (ja) * | 2012-06-28 | 2015-05-18 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングOsram Opto Semiconductors GmbH | 発光ダイオードモジュールおよび自動車のヘッドライト |
JP2014056746A (ja) * | 2012-09-13 | 2014-03-27 | Koito Mfg Co Ltd | 車両用灯具の制御方法および車両用灯具 |
JP2016162829A (ja) * | 2015-02-27 | 2016-09-05 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置 |
EP3142158A1 (en) * | 2015-09-14 | 2017-03-15 | Lumileds Holding B.V. | Solid state lighting unit and manufacturing method for the same |
JP2017108092A (ja) * | 2015-11-30 | 2017-06-15 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11239144B2 (en) | 2018-12-10 | 2022-02-01 | Nuvoton Technology Corporation Japan | Semiconductor device and method of producing semiconductor device |
JP2020198174A (ja) * | 2019-05-31 | 2020-12-10 | 東芝ライテック株式会社 | 車両用照明装置、および車両用灯具 |
JP7216918B2 (ja) | 2019-05-31 | 2023-02-02 | 東芝ライテック株式会社 | 車両用照明装置、および車両用灯具 |
JP2022125086A (ja) * | 2020-02-20 | 2022-08-26 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
JP7366339B2 (ja) | 2020-02-20 | 2023-10-23 | 日亜化学工業株式会社 | 発光装置の製造方法 |
US11862760B2 (en) | 2020-02-20 | 2024-01-02 | Nichia Corporation | Light emitting device and method of manufacturing light emitting device |
US11664356B2 (en) | 2020-03-26 | 2023-05-30 | Nichia Corporation | Light emitting device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7250684B2 (ja) | 2023-04-03 |
US20200182424A1 (en) | 2020-06-11 |
US11181245B2 (en) | 2021-11-23 |
JPWO2019064980A1 (ja) | 2020-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7250684B2 (ja) | 光源装置及び投光装置 | |
JP5647028B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
KR102450966B1 (ko) | 지향성 발광 배열 및 이를 제조하는 방법 | |
JP6097084B2 (ja) | 半導体発光装置 | |
JP6735072B2 (ja) | Led光源装置およびプロジェクター | |
JP4046118B2 (ja) | 発光素子、それを用いた発光装置及び面発光照明装置 | |
JP5572013B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
JP6099901B2 (ja) | 発光装置 | |
EP2940524B1 (en) | Light-emitting device and related projection system | |
JP5883662B2 (ja) | 発光装置 | |
JP6537891B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
JP7217412B2 (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
US8342720B2 (en) | Vehicle light and road illumination device | |
JP2013175531A (ja) | 発光装置 | |
JP2015095658A (ja) | 発光装置 | |
JP2012199411A (ja) | 発光装置 | |
JP2012195350A (ja) | 発光装置及びその製造方法 | |
JP2018049875A (ja) | 半導体発光装置及び車両用灯具 | |
TW201448281A (zh) | 封裝具有底部反射器的發光二極體透鏡 | |
JP5853441B2 (ja) | 発光装置 | |
JP5970215B2 (ja) | 発光装置およびその製造方法 | |
JP2016213453A (ja) | Ledモジュール、および、それを用いたランプ | |
JP2019102715A (ja) | 半導体発光装置およびその製造方法 | |
JP2014013900A (ja) | 照明装置および半導体発光装置 | |
KR20200128066A (ko) | 자동차 조명 애플리케이션들을 위한 칩 스케일 패키지 광 방출 다이오드 모듈 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 18860946 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
ENP | Entry into the national phase |
Ref document number: 2019544406 Country of ref document: JP Kind code of ref document: A |
|
NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 18860946 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |