特許 7045198 側面照射型ＬＥＤ発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-23

(45)【発行日】2022-03-31

(54)【発明の名称】側面照射型ＬＥＤ発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/60 20100101AFI20220324BHJP

   H01L 33/50 20100101ALI20220324BHJP

   F21V 9/32 20180101ALI20220324BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20220324BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20220324BHJP

【ＦＩ】

H01L33/60

H01L33/50

F21V9/32

F21S2/00 100

F21Y115:10 700

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2018008005

(22)【出願日】2018-01-22

(65)【公開番号】P2019129175

(43)【公開日】2019-08-01

【審査請求日】2020-12-11

(73)【特許権者】

【識別番号】000131430

【氏名又は名称】シチズン電子株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000001960

【氏名又は名称】シチズン時計株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100097043

【弁理士】

【氏名又は名称】浅川 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100128071

【弁理士】

【氏名又は名称】志村 正樹

(72)【発明者】

【氏名】飯野 高史

【審査官】淺見 一喜

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１４－００９５７２３（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２５１３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３９６５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１１９０８３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１３８１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ３３／００－３３／６４

Ｆ２１Ｖ ９／００

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｙ １１５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベース基板と、ベース基板の上面に配置される複数の発光素子と、前記複数の発光素子を囲うようにして前記ベース基板上に配置された蛍光枠体と、この蛍光枠体の上面に載置され前記ベース基板の上面と対向する側に反射面を有して前記複数の発光素子を遮蔽する遮蔽板と、を備えた側面照射型ＬＥＤ発光装置において、
前記蛍光枠体は、ベース基板の上面から蛍光枠体の上面に至る内周面及び外周面が放物線に近い曲面を有する断面形状からなり、
前記遮蔽板は、前記蛍光枠体の外周面側に外側反射面を有する側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記蛍光枠体は、円形のリング状に形成されており、その半径方向の断面形状が略放物線に近い内周面と外周面を有する形状である側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【請求項3】

請求項１又は２において、
前記蛍光枠体は、透明樹脂と、透明樹脂に含有される蛍光材とを有し、前記発光素子から発せられる光は蛍光枠体を介して白色系発光に波長変換される側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【請求項4】

請求項１又は２において、
前記ベース基板上には前記蛍光枠体が形成される部分に所定厚みを有する曲面状の反射枠体が設けられ、この反射枠体を土台としてその上に前記蛍光枠体が形成される側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【請求項5】

請求項１又は２において、
前記ベース基板上には前記蛍光枠体が形成される部分に所定厚みを有する平坦状の反射枠体が設けられ、この反射枠体を土台としてその上に前記蛍光枠体が形成される側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【請求項6】

請求項４又は５において、
前記反射枠体は、白色系樹脂によって形成されている側面照射型ＬＥＤ発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、側面照射型ＬＥＤ発光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の一般的なＬＥＤ発光装置にあっては、実装用の基板に複数の発光素子を配置することによって明度や輝度を高めたものや、赤緑青（ＲＧＢ）からなる有色発光素子を用い、この有色発光素子の個数や配列等を設定することで演色効果を持たせたものがある。また、発光の指向性に関しては、正面照射型と側面照射型とがあり、正面照射型は広範囲を明るく照らす直接照明として使用され、側面照射型は限定した範囲を間接的に照らす間接照明として使用されている。

【0003】

特許文献１には、基板上にＬＥＤ素子を実装し、このＬＥＤ素子を透光性の封止樹脂で被覆すると共に、封止樹脂の上面を反射体層で覆う構成の側面照射型ＬＥＤ発光装置が開示されている。この側面照射型ＬＥＤ発光装置にあっては、基板と反射体層とで挟まれた外周側面に蛍光枠体を設けると共に、この蛍光枠体の外側に透光性樹脂層を設けることによって、発光ムラを抑えるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１３－２５１３９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に開示されているような従来の側面照射型ＬＥＤ発光装置にあっては、基板と反射体層との間に設けられる蛍光枠体が発光素子から発せられる光と略直交する外周面を有している。このため、蛍光枠体を介して波長変換される光は、基板と反射体層との間を略平行に進むが、反射体層に反射される光が少ないため、外周側面に沿った強い光を得にくいものであった。また、マザーボード等に実装する際に、陰になる部分があるため、蛍光枠体を介して波長変換された光にロスが生じて十分な明るさを得られないといった問題を有していた。

【0006】

そこで、本発明の目的は、蛍光枠体を介して波長変換される光の反射効率を高めることで、側面方向を明るく照明することのできる側面照射型ＬＥＤ発光装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明の側面照射型ＬＥＤ発光装置は、ベース基板と、ベース基板の上面に配置される複数の発光素子と、前記複数の発光素子を囲うようにして前記ベース基板上に配置された蛍光枠体と、この蛍光枠体の上面に載置され前記ベース基板の上面と対向する側に反射面を有して前記複数の発光素子を遮蔽する遮蔽板と、を備えた側面照射型ＬＥＤ発光装置において、前記蛍光枠体は、ベース基板の上面から蛍光枠体の上面に至る内周面及び外周面が放物線に近い曲面を有する断面形状からなり、前記遮蔽板は、前記蛍光枠体の外周面側に外側反射面を有する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の側面照射型ＬＥＤ発光装置によれば、複数の発光素子を囲う蛍光枠体の内周面及び外周面の少なくとも一方の面に傾斜面を有しているので、この傾斜面を通して波長変換された光が前記複数の発光素子をベース基板との間で遮蔽する遮蔽板の反射面で効率よく反射させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置の断面図である。

【図2】遮蔽板を除いた上記側面照射型ＬＥＤ発光装置の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

【図3】第１実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置の発光作用を示す拡大断面図である。

【図4】蛍光枠体の外周面を多角面形状とした側面照射型ＬＥＤ発光装置の拡大断面図である。

【図5】蛍光枠体の外周面のみに傾斜面を有した側面照射型ＬＥＤ発光装置の拡大断面図である。

【図6】第２実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置の断面図である。

【図7】第２実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置の発光作用を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

図１乃至図３は、本発明の第１実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置１１を示したものである。図１に示したように、側面照射型ＬＥＤ発光装置１１は、ベース基板１２と、ベース基板１２の上面１２ａに配置される複数の発光素子１５と、前記ベース基板１２の外周に沿って配置され前記複数の発光素子１５を囲う蛍光枠体２１と、この蛍光枠体２１の上面２１ａに載置され前記ベース基板１２の上面１２ａと対向する側に反射面１８を有して前記複数の発光素子１５を遮蔽する遮蔽板１７とを備えている。この側面照射型ＬＥＤ発光装置１１は、複数の発光素子１５から発せられる光が蛍光枠体２１を透過することで白色系の発光となり、この白色系の発光がベース基板１２及び遮蔽板１７の外周面に沿って出射する構成となっている。

【0011】

ベース基板１２は、上面１２ａ、側面１２ｂ及び下面１２ｃが放熱面となるようにアルミニウムからなる金属材料が使用され、照明用途や照明規模等に応じて十数ｍｍ～数十ｍｍ四方の矩形状に形成される。ベース基板１２の上面１２ａには、複数の発光素子１５によって構成される発光部１３を露出させるための開口部１９を有するマウント基板１４が配置される。マウント基板１４は、ガラスエポキシ樹脂製の板状部材であり、ベース基板１２と略同一サイズに形成されている。発光部１３は、全体として数十個単位の発光素子１５で構成され、それぞれがワイヤ（図示せず）を介して相互に電気的に接続され、前記一対の外部部２０に接続されている。

【0012】

発光素子１５は、主に窒化ガリウム系化合物半導体が用いられる。その構造は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にｎ型半導体、ｐ型半導体を拡散成長させた拡散層とからなっている。ｎ型半導体及びｐ型半導体はそれぞれｎ型電極，ｐ型電極を備えており、電流を流すことでＰＮ接合部１５ａ（図３参照）を中心として青色光又は緑色光が発せられる。この発光素子１５は、前記蛍光枠体２１を透過することによって、白色系の発光に波長変換される。

【0013】

蛍光枠体２１は、ベース基板１２の上面１２ａから蛍光枠体２１の上面２１ａに至る内周面２５及び外周面２６を備え、内周面２５及び外周面２６の少なくとも一方の面に傾斜面２５ａ，２６ａを有している。蛍光枠体２１は、透明樹脂と、透明樹脂に含有される蛍光材１６とを有しており、前記発光素子１５から発せられる光は蛍光枠体２１を介して白色系発光に波長変換される。前記透明樹脂は、例えば、エポキシ樹脂あるいはシリコーンが使用される。また、蛍光材１６には、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や色素粒子の原料となる染料等が使用される。蛍光枠体２１の外側には、一対の電極部２０が設けられる。この一対の電極部２０は、発光部１３内に配置されている複数の発光素子１５に外部から電力を供給するための一方がアノード端子、他方がカソード端子となる外部端子であり、金メッキ等によってマウント基板１４の上面に形成されている。

【0014】

遮蔽板１７は、ベース基板１２と略同一サイズの遮光性の樹脂によって形成されており、ベース基板１２の上面１２ａと対向する反射面１８のうち、蛍光枠体２１の内周面２５側が内側反射面１８ａ、外周面２６側が外側反射面１８ｂとなっている。内側反射面１８ａ及び外側反射面１８ｂはいずれも同一の反射率となるように鏡面加工されている。

【0015】

図１及び図３に示したように、蛍光枠体２１は、マウント基板１４に形成されている円形状の開口部１９に沿ってリング状に形成され、内周面２５及び外周面２６には、曲線状の断面形状を持つ傾斜面２５ａ，２６ａをそれぞれ有している。内周面２５は発光素子１５から発せられる光を取り込み、外周面２６は蛍光材１６を介して白色系に波長変換された光を外部に向けて出射させる役割を有している。

【0016】

蛍光枠体２１の傾斜面２５ａと遮蔽板１７の内側反射面１８ａとの間には内側反射空間２７ａが設けられ、蛍光枠体２１の傾斜面２６ａと遮蔽板１７の外側反射面１８ｂとの間には外側反射空間２７ｂが設けられる。このような反射空間２７ａ，２７ｂを有することで、反射効率が高められ、側面方向の光量や輝度を向上させることができる。傾斜面２５ａにあっては、発光部１３側に対向する面が広くなると共に、内側反射面１８ａによって反射された光を受光することで、より多くの光を蛍光枠体２１に取り込むことができる。一方、外側の傾斜面１８ｂにあっては、蛍光材１６によって波長変換された光が外側反射面１８ｂで反射させることができ、外側反射面１８ｂで反射された光と、遮蔽板１７と並行に進む光とが混合されて側面方向を白色系の光でより明るく照明することができる。

【0017】

図３に示した蛍光枠体２１の内側の傾斜面２５ａ及び外側の傾斜面２６ａは、曲線状の断面形状を有しており、半径方向の断面形状が略放物線に近い形状となっている。このため、レンズ作用によって、発光部１３から発せられる光を様々な角度で内側反射面１８ａ及び外側反射面１８ｂに向けて屈折及び反射させることができる。このような曲面状に限らず、図４に示す蛍光枠体４１のように、内周面４２及び外周面４３を直線状の断面形状を持つ複数の傾斜面４２ａ，４３ａからなる多角面形状に形成することもできる。このように、蛍光枠体４１の内周面４２及び外周面４３を多角面形状とすることで、遮蔽板１７の内側反射面１８ａ及び外側反射面１８ｂによって反射される方向が不規則となり、それぞれの反射空間２７ａ，２７ｂ内での乱反射作用によって側面方向に向かう光量や輝度を高めることができる。また、図５に示す蛍光枠体４５のように、内周面４６を垂直面とし、外周面４７のみに傾斜面４７ａを有するような構成にすることもできる。この構成によれば、複数の発光素子１５から発せられる水平方向の光をそのまま蛍光枠体２１の垂直な内周面４６で受光した後、この受光した光の一部を傾斜面４７ａと遮蔽板１７の外側反射面１８ｂとの間の外側反射空間２７ｂで反射させることができる。

【0018】

図６及び図７は第２実施形態の側面照射型ＬＥＤ発光装置３１を示したものである。本実施形態では、蛍光枠体５１の下部に反射枠体３２を備えた構成となっている。反射枠体３２は、反射率の高い白色系樹脂によって形成される。反射枠体３２は、蛍光枠体５１が形成される部分に沿って、所定厚みの平坦状あるいは曲面状となるように、塗布又は印刷することによって形成することができる。蛍光枠体５１は、反射枠体３２を土台として、複数の発光素子１５を覆うような高さに形成する。このように、蛍光枠体５１の下部に反射枠体３２を設けたことによって、マウント基板１４の一端にマザーボード３３を実装した際に、このマザーボード３３の厚みに相当する部分が反射面として作用する。また、蛍光枠体５１の外周面５３の下端を前記マザーボード３３と同じ高さかそれ以上に設定することができるので、蛍光枠体５１から発せられる光のロスを低減させることができる。このため、反射枠体３２の厚みは実装するマザーボード３３の厚みに対応して設定するのが好ましい。さらに、蛍光枠体５１の下部に反射枠体３２を設けたことによって、発光素子１５から発せられる光を蛍光枠体５１の下部から傾斜面５２ａ，５３ａに向けて反射させることができるので、遮蔽板１７の反射面１８での反射量が増加し、側面方向をさらに明るい白色系の光で照明することができる。

【0019】

以上説明したように、本発明の側面照射型ＬＥＤ発光装置によれば、複数の発光素子の外周に沿って設けられる蛍光枠体の外周面に傾斜面を設けたことによって、遮光板の反射面との間の反射効率を向上させることが可能となった。また、傾斜面の形状や角度等を設定することによって、各種の照明用途や環境に適した発光効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0020】

１１ 側面照射型ＬＥＤ発光装置
１２ ベース基板
１２ａ 上面
１２ｂ 側面
１２ｃ 下面
１３ 発光部
１４ マウント基板
１５ 発光素子
１５ａ ＰＮ接合部
１６ 蛍光材
１７ 遮蔽板
１８ 反射面
１８ａ 内側反射面
１８ｂ 外側反射面
１９ 開口部
２０ 電極部
２１ 蛍光枠体
２１ａ 上面
２５ 内周面
２５ａ 傾斜面
２６ 外周面
２６ａ 傾斜面
２７ａ 内側反射空間
２７ｂ 外側反射空間
３１ 側面照射型ＬＥＤ発光装置
３２ 反射枠体
３３ マザーボード
４１ 蛍光枠体
４２ 内周面
４３ 外周面
４５ 蛍光枠体
４６ 内周面
４７ 外周面
５１ 蛍光枠体
５２ａ，５３ａ 傾斜面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】