JP2012015466A - 発光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 発光装置10は、長尺の配線基板11上に実装された複数の固体発光素子12と、複数の固体発光素子12の光出射面を覆うように共通して設けられ、断面形状が半円あるいは半楕円形状でかつ長手方向に樋状の光学部材13と、光学部材13の光導出面に被覆され、固体発光素子12から導出された光で励起され、波長変換された光を出射する波長変換部材14とを備える。
【選択図】 図1
Description
前述した特許文献1に記載された発光装置は、各々の青色固体発光素子に黄色蛍光体を被覆することにより白色光を生成できる。
前述した特許文献1に記載された発光装置は、これらの課題を解決するために提案されたものであり、固体発光素子列から離間して共通して設けられた蛍光体層および拡散層を通して光を導出する。
課題の一つ目は、蛍光体層が固体発光素子から離間して配置されてはいるものの、封止部材が接着層を介して蛍光体層に密着されているために、固体発光素子からの出射光が蛍光体層に直接入射して、蛍光体層への入射密度が固体発光素子の配光や固体発光素子間の距離に依存して不均一となって輝度むらが生ずることである。また、蛍光体層への各部位への入射角度分布も不均一となって色むらが生ずることである。
課題の二つ目は、蛍光体層が平板状であるために、固体発光素子から蛍光体層への入射角度が大きい成分が反射されやすく、光取出し効率が低下することである。
(第1実施形態)
図1に示すように、本発明に係る第1実施形態の発光装置10は、長尺の配線基板11と、配線基板11上に実装された複数の固体発光素子12と、複数の固体発光素子12の光出射面を覆うように共通して設けられた光学部材13と、光学部材13の光導出面に被覆され、固体発光素子12から導出された光で励起され、波長変換された光を出射する波長変換部材14とを備える。
なお、固体発光素子12群は、一列に限らず、複数列でもよい。その際、光学部材13の横断面のサイズが断面内の固体発光素子12群の外接円の光学部材13の屈折率倍以上となればよい。
なお、光学部材13は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂やガラス等の無機材でもよい。また、光学部材13は、外形の断面が半円に限らずに半楕円形状であってもよい。
なお、波長変換部材14は、光学部材13の表面に塗布されることにより形成されてもよい。
図6に示すように、固体発光素子12群から発した青色光は光学部材13を介して波長変換部材14に入射され、その一部が波長変換部材14の内部の蛍光体によって波長変換された光を発し、波長変換されずに出射した青色光と混ざって白色光として波長変換部材14の表面から出射される。単一の固体発光素子12から発された光は波長変換部材14が固体発光素子12を中心とした半円状であり、かつ固体発光素子12の発光面に対して十分に大きいサイズであるために、波長変換部材14の断面の任意の入射点A,入射点B,入射点Cに入射される光成分の角度分布が小さくなって揃う。そのため、波長変換部材14の出射面の界面での表面反射成分が軽減される。これにより、発光装置10は、効率よく光を取り出せる。さらに、波長変換部材14の内部での光路長の分布も波長変換部材14の任意の点で均一化されるために、色むらおよび輝度むらを軽減できる。
従って、本発明に係る第1実施形態の発光装置10によれば、色むらや輝度むらを軽減できる。また、本発明に係る第1実施形態の発光装置10によれば、固体発光素子12を並べた構造と比べて波長変換部材14の表面積が大きくなるので、発光部の輝度が低下してグレアを緩和できる。
次に、本発明に係る第2実施形態の発光装置について説明する。なお、以下の各実施形態において、上述した第1実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
また、発光装置20は、図9に示すように、配線基板11の表面において、固体発光素子12の実装部およびワイヤボンディング部以外の領域に高反射の白色レジスト膜22を有することにより高い反射率が実現される。光学部材13の下面は拡散反射率の高い性状になっている。
ダイボンド用のパターン24は、銀メッキあるいはアルミ蒸着の高反射処理が施されていてもよい。
図12に示すように、光学部材13と波長変換部材14との間に空気層21があるために、光学部材13の長手方向に向かう光成分は光学部材13の光出射面の界面で全反射成分が増え、長手方向への導光作用が生じる。この際、光学部材13の下面の配線基板11の反射面において拡散反射されて角度変化した光が任意の点で一様に光学部材13から出射される。これにより、波長変換部材14の任意の点に入射する光成分(入射量、入射角度分布)が、より均一となり、発光部である波長変換部材14での色むらや輝度むらが、より均一となる。また、光学部材13の成形あるいは配線基板11への実装過程で内部にボイドが生じた場合、固体発光素子12からの光がボイドによって角度変化が生じるために、光学部材13の外面からの出射光にむらが生じる。このとき、発光装置10のように、波長変換部材14が光学部材13に密着していると、出射光むらが転写された形で発光部である波長変換部材14の表面において輝度むらを生ずる。しかし、発光装置20では、波長変換部材14が光学部材13から離間しているために、その影響が軽減される。
次に、本発明に係る第3実施形態の発光装置について説明する。
図13および図14に示すように、本発明に係る第3実施形態の発光装置30は、光学部材31が、固体発光素子12を載置した配線基板11との間で、複数の固体発光素子12を収納してなる凹部32を有する枠体33を備え、枠体33の凹部32に固体発光素子12を収納した状態で凹部32に一部が埋設されている。
なお、枠体33は、そのテーパ形状が45度に限定されない。また、枠体33は、アルミ等の金属製あるいは耐熱性に優れた樹脂や金属で内面にアルミや銀の蒸着が施されたものでもよく、高反射のセラミック製であってもよい。また、凹部32を一体に形成したセラミック基板でもよい。
なお、波長変換部材14は、枠体33を覆うように配線基板11に接合により固定されてもよい。
光学部材31を形成するにあたり、まず、枠体33の凹部32に透明シリコーン樹脂材料35が充填される。次に、透明シリコーン樹脂材料35と同様な透明樹脂で形成された断面形状が半円形状で、かつ長手方向に樋状の透明部材材料36が透明シリコーン樹脂材料35を介して接合される。これにより、光学部材31を容易にかつ内部にボイドを生じることなく製造できる。
なお、配光制御用反射板43は、レンズであってもよい。
本変形例では、枠体37の外形を小型化できる。
次に、本発明に係る第4実施形態の発光装置について説明する。
図17に示すように、本発明に係る第4実施形態の発光装置50は、配線基板11と波長変換部材14との長さ方向に直交する幅方向側(短尺側)の端辺が一致している。
図18および図19に示すように、発光装置50は、配線基板11と波長変換部材14との幅方向側の端辺が一致しているために、複数個の隣り合う幅方向側の1辺を各々近接させることにより均一な面発光光源を容易に形成できる。
次に、本発明に係る第5実施形態の発光装置について説明する。
図20に示すように、本発明に係る第5実施形態の発光装置60は、配線基板11と波長変換部材14との長さ方向側(長尺側)の端辺が一致している。
図21および図22に示すように、発光装置60は、配線基板11と波長変換部材14との長さ方向側の端辺が一致しているために、複数個の隣り合う長さ方向側の1辺を隙間なく各々近接させることにより均一なライン発光光源を容易に形成できる。
次に、本発明に係る第6実施形態の発光装置について説明する。
図23および図24に示すように、本発明に係る第6実施形態の発光装置70は、分割された複数の短尺光学部材パーツ72から構成された光学部材71を備える。短尺光学部材パーツ72の端部には、固体発光素子12の実装間隔よりも薄い厚みを有する壁73が形成されている。短尺光学部材パーツ72のサイズは、壁73が特定の隣接する固体発光素子12の中間に位置するようになっている。
光学部材71を形成するにあたり、短尺光学部材パーツ72の凹部74に透明シリコーン樹脂材料が充填されて固体発光素子12の端から実装されていく。次に、隣接する短尺光学部材パーツ72間が透明シリコーン樹脂材料を介して接合される。このとき、充填される透明シリコーン樹脂材料と短尺光学部材パーツ72および透明シリコーン樹脂材料が同一材料であることにより、硬化後に界面のない一体構造となる。
次に、本発明に係る第7実施形態の発光装置について説明する。
図26および図27に示すように、本発明に係る第7実施形態の発光装置80は、波長変換部材14と相似形状であって、波長変換部材14を覆うように空気層21を介して透光なアクリル製のカバー81が設けられている。カバー81は、ポリカーボネイド等の透明樹脂やガラスが選ばれる。
前述した実施形態では、固体発光素子の数が10個の場合のみを示しているが、これに限らず、固体発光素子の数は、10個以下および10個以上の複数個であってもよい。
11 配線基板
12 固体発光素子
13,31,71 光学部材
14,76 波長変換部材(発光部)
21 空気層
32 凹部
72 短尺光学部材パーツ(光学パーツ)
75 短尺波長変換部材パーツ(波長変換パーツ)
Claims (7)
- 長尺の配線基板上に実装された複数の固体発光素子と、
前記複数の固体発光素子の光出射面を覆うように共通して設けられ、断面形状が半円あるいは半楕円形状でかつ長手方向に樋状の光学部材と、
前記光学部材の光導出面に被覆され、前記固体発光素子から導出された光で励起され、波長変換された光を出射する波長変換部材とを備える発光装置。 - 請求項1に記載の発光装置において、
前記配線基板の表面の少なくとも前記光学部材の下面を含む領域が高い反射率を有する発光装置。 - 請求項1または請求項2に記載の発光装置において、
前記光学部材と前記波長変換部材との間に空気層を有する発光装置。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記光学部材が、前記固体発光素子を載置した前記配線基板との間で、前記複数の固体発光素子を収納してなる凹部を有し、前記凹部に前記固体発光素子を収納した状態で前記凹部に一部が埋設する発光装置。 - 請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記配線基板と前記波長変換部材との同一の側の端辺の少なくとも一方が略一致する発光装置。 - 請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記光学部材は、複数の光学パーツから構成され、一体として略長尺状に形成される発光装置。 - 請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の発光装置において、
前記波長変換部材は、複数の波長変換パーツから構成され、一体として略長尺状に形成される発光装置。
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