專利名稱：使用led的發(fā)光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用發(fā)光元件和熒光體產(chǎn)生混色光的發(fā)光裝置。
但是，在上述LED發(fā)光裝置中，因?yàn)闊晒怏w或含有熒光體的樹脂接合在LED芯片即發(fā)光元件上，所以受發(fā)光元件發(fā)熱的影響而迅速劣化，使LED發(fā)光裝置的壽命不是LED芯片的壽命，而由熒光體或含有熒光體的樹脂來決定。
如圖32和圖33所示，作為現(xiàn)有例的是發(fā)光裝置100(圖32)和發(fā)光裝置101(圖33)等。發(fā)光裝置100是用透明樹脂40把連接于引線L、L的發(fā)光元件20封裝成炮彈形狀，在其外部貼緊并裝卸自由地設(shè)置熒光部件30；而發(fā)光裝置101是裝卸自由地經(jīng)間隙50設(shè)置熒光部件30但不貼緊其外部(例如參照日本公開專利特開2000-101148號(hào)公報(bào))。但是，這種情況下，因?yàn)榫哂猩⑸涔獾男再|(zhì)的熒光部件30設(shè)在光學(xué)部件40的外部，因此，即使用光學(xué)部件40會(huì)聚發(fā)光元件20的光等而將光配光在規(guī)定方向上，由于被熒光部件30散射，也不能進(jìn)行期望的配光，不能高效地實(shí)現(xiàn)光照射。
鑒于以上問題，本發(fā)明的目的是提供一種可延長劣化迅速的熒光體或含有熒光體的樹脂的壽命、容易形成向裝置外配光的光學(xué)結(jié)構(gòu)、具有混色光發(fā)光功能的發(fā)光裝置。
發(fā)明的公開為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的使用LED的發(fā)光裝置設(shè)置有安裝基板、裝載在上述安裝基板上且具有用來輸出光的光輸出面的發(fā)光元件、在透明物質(zhì)中分散了吸收來自上述發(fā)光元件的光而放射不同于該光波長的光的熒光體的且不與上述發(fā)光元件接觸地面對(duì)上述發(fā)光元件的光輸出面配置的熒光部件、經(jīng)上述熒光部件入射來自上述發(fā)光元件的光并將該入射光向裝置外部配光的光學(xué)部件。
根據(jù)該構(gòu)成，從發(fā)光元件發(fā)出的光向熒光部件入射，激發(fā)熒光體，放射波長不同于入射光(激發(fā)光)的光。激發(fā)光和由熒光體發(fā)出的光入射到光學(xué)部件上，根據(jù)光學(xué)部件的光學(xué)形狀，在規(guī)定方向上配光后投射到發(fā)光裝置外。因?yàn)闊晒獠考唤雍显诎l(fā)光元件上，所以不會(huì)因熱傳導(dǎo)而受發(fā)光元件的熱。因此，熒光部件從發(fā)光元件的受熱比兩者接觸的情況下少，所以，構(gòu)成熒光部件的熒光體或作為使熒光體分散保持的透明物質(zhì)的樹脂等的發(fā)熱引起的劣化得以抑制，使熒光部件的壽命延長。來自發(fā)光元件的光首先入射到具有散射光性質(zhì)的熒光部件上，之后，入射到光學(xué)部件中，因此，在與入射到光學(xué)部件中后再經(jīng)熒光部件投射到外部的情況相比，光學(xué)部件的配光功能就更有效。
在上述改進(jìn)的發(fā)明中，上述發(fā)光元件最好面朝下安裝在上述安裝基板上。因?yàn)榘l(fā)光元件是透明的，所以面朝下安裝發(fā)光元件就可將沒有電極布線的面作為光輸出面。因此，在光輸出面上不存在面朝上安裝時(shí)用于連接的導(dǎo)線等插入物，在不接合發(fā)光元件的范圍內(nèi)，可使熒光部件和光學(xué)部件靠近發(fā)光元件的光輸出面。因此，能比面朝上安裝時(shí)更有效地進(jìn)行配光控制。而且，不會(huì)因?qū)Ь€等而使部分發(fā)光被遮擋，所以，從發(fā)光元件發(fā)出的光的光量不損失，可有效地入射到熒光部件。
在上述改進(jìn)的發(fā)明中，上述光學(xué)部件的形狀最好是凸透鏡形狀。按照這種構(gòu)成，從熒光部件發(fā)出的光可通過凸透鏡向規(guī)定方向配光。
在上述改進(jìn)的發(fā)明中，面對(duì)上述光學(xué)部件的上述安裝基板的部位是相對(duì)于上述發(fā)光元件的光輸出面有規(guī)定角度的傾斜面，入射到該傾斜面的透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及從上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光最好向上述發(fā)光元件的光輸出面的大致法線方向反射。按照該構(gòu)成，從熒光部件出來的光中，不朝發(fā)光元件的光輸出面的正前方向而向橫向的光可利用光學(xué)部件的反射朝規(guī)定方向配光。
上述改進(jìn)的發(fā)明中，上述光學(xué)部件的發(fā)光元件側(cè)的表面最好形成具有取入來自上述發(fā)光元件的光的開口部的光反射部。按照該構(gòu)成，從熒光部件發(fā)出的光中不朝發(fā)光元件的光輸出面前方而向橫向的光可由光反射部反射后向前向配光。
上述改進(jìn)的發(fā)明中，上述光學(xué)部件由折射率低的第一光學(xué)部件和折射率高的第二光學(xué)部件組成透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光最好經(jīng)過上述第一光學(xué)部件入射到上述第二光學(xué)部件。按照該構(gòu)成，從熒光部件發(fā)出的光在向低折射率材料入射后向高折射率材料入射，因此，兩個(gè)光學(xué)部件界面的折射作用可使光向會(huì)聚在前向的方向彎曲。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述光學(xué)部件最好是無機(jī)透明材料。按照該構(gòu)成，由于光學(xué)部件是玻璃等無機(jī)透明材料，因此，可抑制由光學(xué)部件的光引起的劣化。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述發(fā)光元件最好大致被上述熒光部件包圍。按照該構(gòu)成，大致包圍發(fā)光元件的熒光部件可更完全地捕捉來自發(fā)光元件的光，因此，光泄漏造成的損失少，效率高。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述熒光部件最好形成為在該熒光部件中來自上述發(fā)光元件的光通路大致為等光程。按照該構(gòu)成，從發(fā)光元件發(fā)出的光在通過熒光部件內(nèi)時(shí)，光激發(fā)熒光體的比例對(duì)從發(fā)光元件向任何方向放射的光都是相同的。因此，由于從發(fā)光裝置放射的光的顏色特性不依賴于光的放射角度而接近均一，從而，可抑制從發(fā)光裝置放射的光的色斑或照射了該光的照射面的色斑，如上所述，上述熒光部件中光的出射面最好是曲面形狀。按照該構(gòu)成，從發(fā)光元件發(fā)出的光在通過熒光部件內(nèi)時(shí)，光激發(fā)熒光體的比例對(duì)從發(fā)光元件向任何方向放射的光都接近相同值。因此，與上述情況相比，可進(jìn)一步抑制色斑。
如上所述，上述熒光部件中與上述發(fā)光元件相對(duì)的面最好是曲面形狀。按照該構(gòu)成，來自發(fā)光元件的光入射到熒光部件發(fā)光元件側(cè)的曲面形狀的表面上，因此，可抑制該表面上的反射，光的利用率提高。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述安裝基板具有凹部，在凹部的底部裝載上述發(fā)光元件，上述熒光部件中與上述發(fā)光元件相對(duì)的表面最好與上述凹部的開口形狀大致相等。按照該構(gòu)成，能變換從發(fā)光元件發(fā)出的光的波長，同時(shí)還能夠用作對(duì)光學(xué)部件的模擬光源，可將熒光部件的大小限制到必要的最小限度，因此，容易根據(jù)光學(xué)部件的光學(xué)形狀來配光。
如上所述上述凹部的內(nèi)周面最好是使從上述發(fā)光元件放射的光向著上述熒光部件來反射的拋物面形狀。按照該構(gòu)成，不從發(fā)光元件直接向熒光部件入射的光通過拋物面形狀的凹部內(nèi)周面反射后變成近似平行光的狀態(tài)而有效地入射到熒光部件中。
如上所述上述凹部的內(nèi)周面最好是使從上述發(fā)光元件放射的光向著上述熒光部件來反射的橢圓面形狀。按照該構(gòu)成，不從發(fā)光元件直接向熒光部件入射的光通過橢圓面形狀的凹部內(nèi)周面反射后會(huì)聚在橢圓焦點(diǎn)方向上，因此，向熒光部件的光入射量在熒光部件的中心部居多。因此，作為對(duì)光學(xué)部件的模擬光源的熒光部件的發(fā)光在熒光部件的中心部分變成高亮度從而能更加點(diǎn)光源化，光學(xué)部件有效且容易地進(jìn)行配光。
如上所述，上述熒光部件最好嵌合在上述凹部的開口部。按照該構(gòu)成，可僅更換比其它部件提前劣化的熒光部件，就能進(jìn)一步延長發(fā)光裝置本身的壽命。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述安裝基板最好用導(dǎo)熱性材料形成。按照該構(gòu)成，可提高發(fā)光元件的散熱性，從而可進(jìn)一步延長發(fā)光元件的壽命。用溫度限制來抑制接通功率的發(fā)光元件有效的散熱就能夠增大對(duì)發(fā)光元件的輸入，增加發(fā)光量。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述發(fā)光元件用透光性樹脂封裝起來，該透光性樹脂的光出射面最好是曲面形狀。按照該構(gòu)成，用折射率比空氣大、比發(fā)光元件小的透光性樹脂封裝發(fā)光元件，可提高對(duì)發(fā)光元件外部的光輸出效率。而且，由于把封裝樹脂的表面作成曲面，由封裝樹脂與空氣層的界面反射的光分量減少，因此，可進(jìn)一步提高光輸出效率，提高發(fā)光元件的效率。
上述改進(jìn)發(fā)明中，最好在上述熒光部件和上述發(fā)光元件之間插入抑制上述熒光部件表面對(duì)來自上述發(fā)光元件的光的光反射而使入射到該熒光部件中的光入射量增加的防反射膜。按照該構(gòu)成，來自發(fā)光元件向著熒光部件的光中經(jīng)熒光部件表面反射的光可入射到熒光體部件中，因此，能提高發(fā)光裝置的效率。
上述改進(jìn)發(fā)明中，最好在上述熒光部件和上述光學(xué)部件之間插入使透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光或來自上述發(fā)光元件的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光散射的光擴(kuò)散材料。按照該構(gòu)成，來自熒光部件的光被光擴(kuò)散材料擴(kuò)散，因此，使光強(qiáng)度的分布平均化。從發(fā)光裝置放射的光的顏色特性不依賴于光的放射角度而被緩和，所以可抑制從發(fā)光裝置放射出來的光的色斑或照射了該光的照射面的色斑。
上述改進(jìn)發(fā)明中，上述熒光部件最好位于上述光學(xué)部件中形成的凹部內(nèi)。按照該構(gòu)成，光學(xué)部件可更靠近基板和發(fā)光元件，因此，容易進(jìn)行光學(xué)部件的光學(xué)形狀設(shè)計(jì)。通過在光學(xué)部件上形成凹部、在形成凹部的整個(gè)表面涂敷熒光材料、用例如刮板等掃除多余的熒光材料等制造工序，可在凹部中均勻地形成熒光部件。因此，可緩和每個(gè)發(fā)光裝置的色差，從而能夠提高制造成本的削減效果。特別地，該構(gòu)成在具有多個(gè)發(fā)光元件一體化的發(fā)光裝置中是有效的。


圖18是實(shí)施例10的發(fā)光裝置的截面圖；圖19是圖18中主要部分的放大截面圖；圖20是實(shí)施例11的發(fā)光裝置的截面圖；圖21是實(shí)施例11的發(fā)光裝置的平面圖，是圖22的A3-A3箭頭方向的平面圖；圖22是圖21中B3-B3截面圖；圖23是實(shí)施例12的發(fā)光裝置的截面圖；圖24是實(shí)施例13的發(fā)光裝置的截面圖；圖25是實(shí)施例14的發(fā)光裝置的截面圖；圖26是實(shí)施例15的發(fā)光裝置的截面圖；圖27是實(shí)施例15的發(fā)光裝置的截面圖；圖28是實(shí)施例16的發(fā)光裝置的截面圖；圖29是實(shí)施例16的發(fā)光裝置的截面圖；圖30是實(shí)施例17的發(fā)光裝置的截面圖；圖31是實(shí)施例17的發(fā)光裝置的截面圖；圖32是現(xiàn)有發(fā)光裝置的截面圖；圖33是現(xiàn)有發(fā)光裝置的截面圖。
(實(shí)施例1)參照?qǐng)D1至圖3說明本發(fā)明的實(shí)施例1。本實(shí)施例的發(fā)光裝置10具有裝載在形成于平板狀安裝基板1的一個(gè)面的倒圓錐狀的截面為梯形的凹部1a底面的發(fā)光元件2、使平坦表面與裝載發(fā)光元件2的安裝基板1的表面相對(duì)的光學(xué)部件4和埋入設(shè)在光學(xué)部件4的面對(duì)安裝基板1的表面中央的凹部中且使其與光學(xué)部件4的上述表面成為一個(gè)平面的圓盤形狀的熒光部件3。發(fā)光元件2是發(fā)藍(lán)光的LED，在基板上形成的布線C、C和發(fā)光元件2的布線用金等電氣連接用補(bǔ)片B、B連接而面朝下安裝。以不接觸發(fā)光元件2的狀態(tài)把熒光部件3設(shè)置在成型透明樹脂作成的光學(xué)部件4的最靠近發(fā)光元件側(cè)，熒光部件3的大小是與設(shè)在安裝基板1中的凹部1a的開口形狀大致相同的形狀。如圖2所示，布線C、C在安裝基板1的表面上形成為帶狀，經(jīng)過凹部1a的斜面到達(dá)發(fā)光元件2的下表面，與發(fā)光元件2經(jīng)補(bǔ)片焊接起來。如圖3所示，光學(xué)部件4對(duì)來自熒光部件3的光進(jìn)行會(huì)聚等在其中央部位具有用于向發(fā)光裝置外部投射配光的軸對(duì)稱的凸部，由透光性的丙烯樹脂形成。
圖1中，安裝基板1和光學(xué)部件4經(jīng)間隙配置起來，因此，需要有保持兩者的框架，但圖中省略了框架。此外，也可以沒有該間隙。
在這樣構(gòu)成的發(fā)光裝置10中，通過布線C、C給發(fā)光元件2供電，發(fā)光元件2發(fā)藍(lán)色光。來自發(fā)光元件2的藍(lán)色光從發(fā)光元件2的藍(lán)寶石基板側(cè)的表面即光輸出面S入射到與該表面相對(duì)的熒光部件3中，一部分變換為黃色光，未變換的和原來的藍(lán)色一起入射到光學(xué)部件4中。這樣，這些光在光學(xué)部件4的光學(xué)形狀即上述軸對(duì)稱凸部的表面上被折射，向發(fā)光裝置10的外部配光。被配光的光是來自藍(lán)色LED的藍(lán)色和由藍(lán)色光變換的黃色光2色混色按照混色比變成例如白色。
熒光部件3是將YAG熒光體分散到作為透明物質(zhì)的硅樹脂中而構(gòu)成，硅樹脂使用折射率幾乎和用于光學(xué)部件4的丙烯樹脂相同的樹脂。熒光部件3使用的樹脂種類不限于本實(shí)施例，但在配光這一點(diǎn)上，希望使用和光學(xué)部件4相同的材料或折射率相近的材料。在本實(shí)施例中，將YAG熒光體粒子混合后成型的硅樹脂作為熒光部件3，配置在穿過光學(xué)部件4的發(fā)光元件側(cè)的凹部中，但在使熒光體分散在透明物質(zhì)中的熒光部件3的概念上，也可以僅僅在上述凹部中填充熒光體，在其上面作成用成型為薄板狀的透光性樹脂蓋，將這種填充構(gòu)造作為熒光部件3。
按照這種構(gòu)成，從發(fā)光元件2發(fā)出的光向熒光部件3入射，激發(fā)熒光體，熒光體放射具有和入射光(激發(fā)光)不同波長的光。該激發(fā)光和由熒光體發(fā)出的光入射到光學(xué)部件4上，基于光學(xué)部件4的光學(xué)形狀，在規(guī)定方向上配光并投射到發(fā)光裝置10外。因?yàn)闊晒獠考?不接合在發(fā)光元件2上，所以由構(gòu)成熒光部件3的熒光體或作為使熒光體分散來保持的透明物質(zhì)的樹脂等發(fā)熱引起的劣化得到抑制，熒光部件3的壽命得以延長。來自發(fā)光元件2的光首先入射到具有散射光性質(zhì)的熒光部件3中，之后入射到光學(xué)部件4中，因此，與先入射到光學(xué)部件4中之后再通過熒光部件3投射到外部的情況相比，光學(xué)部件4的配光功能更有效。
因?yàn)榘l(fā)光元件2是透明的，所以通過面朝下安裝發(fā)光元件2，可將沒有電極布線的面作為光輸出面S。因此，在光輸出面S上不存在面朝上安裝時(shí)用于連接的導(dǎo)線等插入物，在不接合發(fā)光元件2的范圍內(nèi)，可使熒光部件3和光學(xué)部件4靠近發(fā)光元件2的光輸出面S。因此，能比面朝上安裝時(shí)更有效地進(jìn)行配光。而且，不會(huì)因?qū)Ь€等而使部分發(fā)光被遮擋，所以，從發(fā)光元件2發(fā)出的光的光量不損失，可有效地入射到熒光部件3中。
熒光部件3的大小是大致和設(shè)在安裝基板1中的凹部1a的開口形狀大體相同的形狀，因此，具有變換從發(fā)光元件2發(fā)出的光波長功能，同時(shí)還具有作為對(duì)光學(xué)部件4的模擬光源的功能。熒光部件3的大小可限制為所需要的最小限度。而且，對(duì)于光學(xué)部件4來說，光源可被看作模擬點(diǎn)光源，因此，容易基于光學(xué)部件4的光學(xué)形狀來配光。
(實(shí)施例2)參照?qǐng)D4和圖5來說明本發(fā)明的實(shí)施例2。在為裝載發(fā)光元件2而設(shè)置的安裝基板上的凹部1a開口部上部設(shè)置臺(tái)階，在該臺(tái)階部分中以可裝卸的嵌合狀態(tài)設(shè)置熒光部件3。按照該構(gòu)成，可僅替換比其它部件提前劣化的熒光部件，因此，能進(jìn)一步延長發(fā)光裝置本身的壽命。
(實(shí)施例3)參照?qǐng)D6和圖7說明本發(fā)明的實(shí)施例3。在本實(shí)施例的發(fā)光裝置中，如圖6所示光學(xué)部件4的形狀為作成炮彈形的凸透鏡形狀。按照這樣的光學(xué)形狀，來自熒光部件3的光a1被配光成折射光a2，以便會(huì)聚在光學(xué)部件4表面的發(fā)光裝置10的中心方向上。
如圖7所示，在安裝基板上安裝多個(gè)熒光部件3，設(shè)置有形成了對(duì)于這些熒光部件3的各個(gè)凸透鏡的多透鏡4m作為光學(xué)部件4的發(fā)光裝置10構(gòu)成為能夠用多個(gè)光源向外部照射更多光量的裝置。這種多透鏡構(gòu)成的光學(xué)部件4因一體成形而具有容易制造的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施例4)參照?qǐng)D8說明本發(fā)明的實(shí)施例4。光學(xué)部件4的光學(xué)形狀為對(duì)著發(fā)光裝置10外部的光輸出面?zhèn)绕教?，向發(fā)光元件2的表面?zhèn)仁蔷哂袃A斜部41的凸形。熒光部件3設(shè)置在作為光學(xué)部件4最靠近發(fā)光元件側(cè)的凸形前端。
按照該構(gòu)成，來自熒光部件的光中，與向著光學(xué)部件的規(guī)定配光方向的光b1、b2不同，向著橫向的光a1在入射到光學(xué)部件4的傾斜部41上時(shí)被反射而變成反射光a2，向規(guī)定方向配光。
(實(shí)施例5)參照?qǐng)D9至圖12說明本發(fā)明的實(shí)施例5。發(fā)光裝置10在面向光學(xué)部件4的安裝基板1的側(cè)面設(shè)置反射部R而使配光性能提高，有效利用來自發(fā)光元件的光。首先，圖9所示的裝置是在與圖8相同結(jié)構(gòu)的發(fā)光裝置10中，在面向光學(xué)部件4的安裝基板1的側(cè)面上，除了設(shè)置熒光部件的地方之外，通過鍍鋁形成具有高反射率的反射部R。按照該構(gòu)成，入射到熒光部件3的傾斜部41上的光a1與實(shí)施例4時(shí)不同，光幾乎不透過傾斜部41，而由光反射部R反射后變成反射光a2，可沒有損失地朝前向配光。
圖10所示的裝置的光學(xué)部件4的光學(xué)形狀是在光出射側(cè)具有平坦表面，在面向安裝基板1的側(cè)面具有2段凸形面42、43。和上述同樣，在光學(xué)部件4面向安裝基板1的側(cè)面上，除了設(shè)置熒光部件3的地方之外，通過鍍鋁形成具有高反射率的反射部R。按照該構(gòu)成，來自熒光部件3的光中，向著橫向的光a1幾乎都被凸面形狀42的反射部R反射而變成反射光a2。向著光學(xué)部件4的光出射側(cè)的平坦表面的光c1被反射后返回的光c2幾乎都被凸面形狀43的反射部R反射后變成反射光c3。結(jié)果，在光學(xué)部件4中，不向著配光方向的光可經(jīng)反射部R反射后向規(guī)定方向配光。
圖11所示的裝置是上述圖10中光學(xué)部件4的光出射的側(cè)面為凸透鏡45形狀。按照該構(gòu)成，由熒光部件3發(fā)出的光中，像光b1那樣，通過凸透鏡形狀45的光經(jīng)透鏡界面向配光方向折射，因此，與上述構(gòu)成相比，可進(jìn)一步提高光的配光性能。這樣，按照發(fā)光裝置10，由熒光部件3發(fā)出的光幾乎全部都能向配光方向射出。
圖12所示的裝置是上述圖11中的設(shè)在光學(xué)部件4的面向安裝基板1側(cè)的2段凸形面42、43的曲折點(diǎn)位置P形成切口形狀，同時(shí)，將凸形面42延長并進(jìn)入凸形面43側(cè)。按照該構(gòu)成，由熒光部件3發(fā)出的光幾乎全部都能向配光方向射出，得到光利用率最高的光學(xué)部件形狀。
(實(shí)施例6)參照?qǐng)D13說明本發(fā)明的實(shí)施例6。光學(xué)部件4由折射率低的第一光學(xué)部件4e和折射率高的第二光學(xué)部件4f構(gòu)成。這里，作為折射率低的第一光學(xué)部件4e，例如可使用硅石氣凝膠，折射率高的第二光學(xué)部件4f可使用上述丙烯樹脂。來自熒光部件3的光a1首先通過上述第一光學(xué)部件4e并經(jīng)界面折射后向第二光學(xué)部件4f入射(光a2)，然后，由光學(xué)部件4的光學(xué)形狀面45折射而向裝置外部配光(光a3)。這樣，從熒光部件3發(fā)出的光向低折射率介質(zhì)入射后，向高折射率介質(zhì)入射，因此，通過兩光學(xué)部件界面的折射作用，可使光向會(huì)聚在前向的方向彎曲。按照該構(gòu)成，從熒光部件發(fā)出的光向低折射率材料入射后，向高折射率材料入射，因此，通過兩光學(xué)部件的界面的折射作用，可向?qū)⒐鈺?huì)聚在前向的方向彎曲。
(實(shí)施例7)本發(fā)明實(shí)施例7的發(fā)光裝置是上述任一種發(fā)光裝置中的光學(xué)部件4由成型的透明玻璃構(gòu)成。這種構(gòu)成由于將光學(xué)部件4作成玻璃等無機(jī)透明材料，因此可抑制由光學(xué)部件4的光引起的劣化。特別地，和藍(lán)色發(fā)光LED的情況相比，發(fā)紫外光的LED的光學(xué)部件4劣化大，因此，具有進(jìn)一步抑制光劣化的效果。因此，發(fā)紫外光的LED作為發(fā)光元件2安裝在安裝基板上并用紫外光激發(fā)的RGB發(fā)光熒光體作為熒光部件3的構(gòu)成因?yàn)槭褂猛该鞑Ａе瞥傻墓鈱W(xué)部件4而能夠改善耐久性，所以發(fā)光裝置的應(yīng)用范圍廣。
(實(shí)施例8)參照?qǐng)D14和圖15說明本發(fā)明的實(shí)施例8。在發(fā)光裝置10中，和上述實(shí)施例不同，在安裝基板1上不設(shè)置凹部，通過補(bǔ)片B、B將發(fā)光元件2面朝下安裝在平坦的安裝基板1表面上。和上述實(shí)施例不同熒光部件3不填充凹部，而是留下內(nèi)置發(fā)光元件2的空間，在設(shè)在光學(xué)部件4上的凹部3a中把熒光部件3均勻涂敷在凹部3a的內(nèi)表面上。按照這種構(gòu)成，大致包圍發(fā)光元件2的熒光部件3可更完全地捕捉來自發(fā)光元件2的光，因此，光泄漏帶來的損失小效率高。
(實(shí)施例9)參照?qǐng)D16和圖17說明的本發(fā)明的實(shí)施例9。在發(fā)光裝置10中，熒光部件3的外形形狀是幾乎以發(fā)光元件2為中心的半球狀。因此，熒光部件3中來自發(fā)光元件2的光a、b的通路大致為等光程。通過該構(gòu)成，從發(fā)光元件2發(fā)出的光a、b在通過熒光部件3內(nèi)時(shí)，光激發(fā)熒光體的比例無論從發(fā)光元件2向哪個(gè)方向放射都是一樣的。因此，從發(fā)光裝置放射的光的顏色特性由于不依賴于光的放射角度而接近均一，因此，可抑制從發(fā)光裝置放射的光的色斑和照射了該光的照射面的色斑。
(實(shí)施例10)參照?qǐng)D18和圖19說明本發(fā)明的實(shí)施例10。本實(shí)施例的發(fā)光裝置10是上述實(shí)施例8的圖14和圖15中的熒光部件3構(gòu)成為幾乎以發(fā)光元件2為中心的球殼狀。這樣，熒光部件3的形狀是將發(fā)光元件2包含在中心部分，同時(shí)，熒光部件3的光入射側(cè)面形狀和光出射側(cè)面形狀為同心球的曲面，因此，來自發(fā)光元件的光程幾乎相同。按照該構(gòu)成，從發(fā)光元件發(fā)出的光在通過熒光部件內(nèi)時(shí)，光激發(fā)熒光體的比例對(duì)無論從發(fā)光元件向哪個(gè)方向放射的光都接近相同值，可抑制從發(fā)光裝置放射的光的色斑和照射了該光的照射面的色斑。而且，因?yàn)閬碜园l(fā)光元件的光入射到熒光部件發(fā)光元件側(cè)的曲面形狀的面上，因此，可抑制該面的放射，光的利用率提高。
(實(shí)施例11)參照?qǐng)D20至圖22說明本發(fā)明的實(shí)施例11。該發(fā)光裝置在安裝基板1上形成的凹部1a具有拋物面形狀1c。在拋物面形狀1c的面上鍍鋁，形成鏡面反射面。該鍍鋁面為了和設(shè)在安裝基板1平坦部中的布線C、C連接并構(gòu)成布線的一部分，在中央部進(jìn)行絕緣分離。按照該構(gòu)成，不直接從發(fā)光元件2向熒光部件3入射的光a1被拋物面形狀的凹部內(nèi)周面反射后變成近似平行光的光a2，有效地向熒光部件3入射。而且，具有可一次形成布線C、C和反射面兩方的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施例12)參照?qǐng)D23說明本發(fā)明的實(shí)施例12。發(fā)光裝置是上述實(shí)施例11中的拋物面形狀為橢圓面形狀1c，和上述同樣，通過鍍鋁形成鏡面反射面。按照該構(gòu)成，不直接從發(fā)光元件2向熒光部件3入射的光a1被橢圓面形狀的凹部內(nèi)周面反射后會(huì)聚在橢圓焦點(diǎn)方向上(光a2)，因此，向熒光部件3的光入射量在熒光部件3的中心部居多。因此，相對(duì)于光學(xué)部件4為模擬光源的熒光部件3的發(fā)光在熒光部件3的中心部分為高亮度，因此可進(jìn)一步點(diǎn)光源化，通過光學(xué)部件進(jìn)行的配光更有效且更容易。
(實(shí)施例13)參照?qǐng)D24說明本發(fā)明的實(shí)施例13。本發(fā)光裝置在安裝基板1的下部具有散熱性好的金屬基板5。按照該構(gòu)成，能提高發(fā)光元件2的散熱性，能進(jìn)一步延長發(fā)光元件2的壽命。通過溫度限制來抑制接通功率的發(fā)光元件2有效的散熱，就可增大對(duì)發(fā)光元件的輸入，可增加發(fā)光量。作為提高散熱性的結(jié)構(gòu)，除了圖示以外，如實(shí)施例8和實(shí)施例10所示那樣在安裝基板1上不設(shè)置凹部的結(jié)構(gòu)的情況下，也可經(jīng)金屬板和向發(fā)光元件的布線間的電氣絕緣膜來安裝發(fā)光元件。這種情況下，只要使電氣絕緣膜的熱阻小就能夠提高發(fā)光元件的散熱效果。
(實(shí)施例14)參照?qǐng)D25說明本發(fā)明的實(shí)施例14。發(fā)光裝置10是在上述實(shí)施例1所示的發(fā)光裝置的構(gòu)成中用形成的透光性封裝樹脂6封裝發(fā)光元件2的周圍，使得截面形狀為曲面。在本實(shí)施例中，用透光性的硅樹脂作為封裝樹脂6，但不特別限于硅樹脂。按照該構(gòu)成，由于用折射率比空氣大、比發(fā)光元件小的透光性樹脂封裝發(fā)光元件，因此可提高對(duì)發(fā)光元件外部的光輸出效率。而且，由于將封裝樹脂的表面作成曲面，可減少經(jīng)封裝樹脂和空氣層的界面反射的光分量，因此，可進(jìn)一步提高光輸出效率，可提高發(fā)光元件的效率。
(實(shí)施例15)
參照?qǐng)D26和圖27說明本發(fā)明的實(shí)施例15。本實(shí)施例的發(fā)光裝置10是在上述圖1及圖8中面向熒光部件3的發(fā)光元件2側(cè)上形成防反射膜7。防反射膜7將由控制各個(gè)膜厚的SiO2膜/TiO2膜組合構(gòu)成的光學(xué)多層膜交替10層而形成，使得熒光部件3入射側(cè)的表面對(duì)發(fā)光元件2放射的光波長的反射最小。但是，防反射膜的種類不限于本實(shí)施例。作為光學(xué)部件4中和安裝基板1相對(duì)的面，通過鍍鋁在未形成防反射膜7的位置形成光反射膜R。但是，光反射膜R的種類不限于本實(shí)施例。
按照這些構(gòu)成，從發(fā)光元件2向著熒光部件3的光中，在沒有防反射膜7時(shí)，被熒光部件3的表面反射的光可入射到熒光部件3上，因此，可提高發(fā)光裝置10的光利用率。而且，由于光反射膜R可防止光從光學(xué)部件4中流出，因此，也能提高光利用率。
(實(shí)施例16)參照?qǐng)D28和圖29說明本發(fā)明的實(shí)施例16。本實(shí)施例的發(fā)光裝置10大致和圖1的結(jié)構(gòu)相同，但在面向熒光部件3的光學(xué)部件4側(cè)上形成光擴(kuò)散件8，以便包圍熒光部件3。作為光擴(kuò)散件8的材料，用粒度為大約1～2μm的SiO2粒子。光擴(kuò)散件8的種類不限于本實(shí)施例。而且，光擴(kuò)散件8的形狀也不限于本實(shí)施例。如圖29所示，熒光部件3和光擴(kuò)散件8均為半球狀時(shí)，從熒光部件3向光學(xué)部件4側(cè)放射的光在光擴(kuò)散件8中的光程平均且相等，因此，可以降低基于觀測的方向的發(fā)光面的色斑。按照該構(gòu)成，來自熒光部件3的光通過光擴(kuò)散件8散射，光強(qiáng)度的分布被平均化，因此，從發(fā)光裝置10放射的光的顏色特性不依賴于光的放射角度而得到緩和。這樣，可抑制從發(fā)光裝置放射的光的色斑和照射了該光的照射面的色斑。
(實(shí)施例17)參照?qǐng)D30和圖31說明本發(fā)明的實(shí)施例17。這些圖所示的發(fā)光裝置10利用流過設(shè)在包含發(fā)光元件2的安裝基板1和包含熒光部件3的光學(xué)部件4之間的間隙的氣流來實(shí)現(xiàn)散熱。圖30所示的發(fā)光裝置10是把與實(shí)施例1的發(fā)光裝置大致相同的裝置包圍在鋁制的殼體9內(nèi)而構(gòu)成為縱向型。在鋁制殼體9的上下設(shè)置空氣孔9a、9b?？諝饪?a、9b與發(fā)光裝置10具有的間隙G連通。按照這種構(gòu)成，在發(fā)光裝置10工作時(shí)，在上述連通的空氣孔及間隙中自然地產(chǎn)生上升氣流，促進(jìn)發(fā)光元件2的散熱。因此，進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)光元件2的散熱，具有延長壽命的效果。
圖31所示的發(fā)光裝置10是在上述圖30的裝置單側(cè)的空氣孔9b側(cè)設(shè)置送風(fēng)用或排風(fēng)用風(fēng)扇F。按照這種構(gòu)成，用風(fēng)扇F強(qiáng)制地使空氣流動(dòng)，從而進(jìn)一步促進(jìn)發(fā)光元件2的散熱，具有延長壽命的效果。和上述不同的是，因?yàn)橛酗L(fēng)扇F，即使將發(fā)光裝置10橫過來使用也能維持散熱特性。
此外，本申請(qǐng)要求2001年7月26日的專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的全部內(nèi)容通過參考結(jié)合到本申請(qǐng)中。
工業(yè)實(shí)用性在利用電能產(chǎn)生的光作為混色光的光源的技術(shù)領(lǐng)域中可廣泛利用。而且，由于熒光部件壽命延長的結(jié)果和發(fā)光裝置壽命的延長，拓寬了用作要求長期可靠性的領(lǐng)域或更換修理等困難的場所設(shè)置的光源的可能性。例如，可用作照明用的光源、各種開關(guān)的指示器顯示用光源、交通信號(hào)機(jī)用光源、汽車的各種警告顯示用光源以及廣告宣傳用光源等。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種使用LED的發(fā)光裝置，具有安裝基板、裝載在上述安裝基板上且具有用來輸出光的光輸出面的發(fā)光元件、在透明物質(zhì)中分散有吸收來自上述發(fā)光元件的光而放射不同于該光波長的光的熒光體且經(jīng)間隙面對(duì)上述發(fā)光元件的光輸出面配置的熒光部件、以及經(jīng)上述熒光部件入射來自上述發(fā)光元件的光并將該入射光向裝置外部配光的光學(xué)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述發(fā)光元件面朝下安裝在上述安裝基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的形狀是凸透鏡形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的與上述安裝基板相面對(duì)的部位是相對(duì)上述發(fā)光元件的光輸出面具有規(guī)定角度的傾斜面，入射到該傾斜面上的透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及從上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光向上述發(fā)光元件的光輸出面的大致法線方向反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的發(fā)光元件側(cè)的表面形成具有取入來自上述發(fā)光元件的光的開口部的光反射部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件由折射率低的第一光學(xué)部件和折射率高的第二光學(xué)部件組成透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光經(jīng)過上述第一光學(xué)部件入射到上述第二光學(xué)部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件是無機(jī)透明材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述發(fā)光元件大致被上述熒光部件包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于在上述熒光部件中來自
權(quán)利要求
1.一種便用LED的發(fā)光裝置，具有安裝基板、裝載在上述安裝基板上且具有用來輸出光的光輸出面的發(fā)光元件、在透明物質(zhì)中分散了吸收來自上述發(fā)光元件的光而放射不同于該光波長的光的熒光體的且不與上述發(fā)光元件接觸地面對(duì)上述發(fā)光元件的光輸出面配置的熒光部件、以及經(jīng)上述熒光部件入射來自上述發(fā)光元件的光并將該入射光向裝置外部配光的光學(xué)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述發(fā)光元件面朝下安裝在上述安裝基板上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的形狀是凸透鏡形狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的與上述安裝基板相面對(duì)的部位是相對(duì)上述發(fā)光元件的光輸出面具有規(guī)定角度的傾斜面，入射到該傾斜面上的透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及從上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光向上述發(fā)光元件的光輸出面的大致法線方向反射。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件的發(fā)光元件側(cè)的表面形成具有取入來自上述發(fā)光元件的光的開口部的光反射部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件由折射率低的第一光學(xué)部件和折射率高的第二光學(xué)部件組成透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光以及上述發(fā)光元件發(fā)出的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光經(jīng)過上述第一光學(xué)部件入射到上述第二光學(xué)部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述光學(xué)部件是無機(jī)透明材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述發(fā)光元件大致被上述熒光部件包圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于在上述熒光部件中來自上述發(fā)光元件的光通路大致為等光程。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述熒光部件的光出射面為曲面形狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述熒光部件中與上述發(fā)光元件相對(duì)的面是曲面形狀。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述安裝基板具有凹部，在凹部的底部裝載上述發(fā)光元件，上述熒光部件中與上述發(fā)光元件相對(duì)的表面和上述凹部的開口形狀大致相等。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述凹部的內(nèi)周面是使從上述發(fā)光元件放射的光朝上述熒光部件反射的拋物面形狀。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述凹部的內(nèi)周面是使從上述發(fā)光元件放射的光朝上述熒光部件反射的橢圓面形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述熒光部件嵌合在上述凹部的開口部中。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述安裝基板用導(dǎo)熱性材料形成。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述發(fā)光元件用透光性樹脂封裝，該透光性樹脂的光出射面是曲面形狀。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于在上述熒光部件和上述發(fā)光元件之間插入有抑制上述熒光部件表面對(duì)來自上述發(fā)光元件的光的光反射而使入射到該熒光部件的光入射量增加的防反射膜。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于在上述熒光部件和上述光學(xué)部件之間插入有使透過上述熒光部件的來自上述發(fā)光元件的光或來自上述發(fā)光元件的光中被上述熒光部件吸收而作為不同波長的光放射出來的光散射的光擴(kuò)散材料。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光裝置，其特征在于上述熒光部件位于上述光學(xué)部件中形成的凹部內(nèi)。
全文摘要
提供使用LED的發(fā)光裝置(10)。發(fā)光裝置(10)具有安裝基板(1)、面朝下安裝在安裝基板(1)上的發(fā)光元件(2)、不與發(fā)光元件(2)接觸而面對(duì)發(fā)光元件(2)的光輸出面(S)的熒光部件(3)以及來自發(fā)光元件(2)的光經(jīng)熒光部件(3)入射并向裝置外部配光的光學(xué)部件(4)。從發(fā)光元件(2)發(fā)出的光向熒光部件(3)入射，激發(fā)熒光體，熒光體射出波長不同于入射光的光。熒光部件(3)不吸收而透過熒光部件(3)的來自發(fā)光元件(2)的光和由熒光體發(fā)出的光入射到光學(xué)部件(4)上并被配光。熒光部件(3)不接合在發(fā)光元件(2)上，因此，不會(huì)因熱傳導(dǎo)而受接收發(fā)光元件(2)的熱，從而抑制由發(fā)熱引起的劣化。面朝下安裝能夠在不接觸發(fā)光元件(2)的范圍內(nèi)使熒光部件(3)及光學(xué)部件(4)靠近發(fā)光元件(2)。結(jié)果，能延長易劣化的熒光體或包含熒光體的樹脂的壽命，并能有效取出光，同時(shí)，可向規(guī)定方向配光。
文檔編號(hào)F21V29/02GK1465106SQ02802477
公開日2003年12月31日 申請(qǐng)日期2002年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月26日
發(fā)明者杉本勝, 山口昌男, 橋本拓磨, 西岡浩二, 橫谷良二, 木村秀吉, 村上忠史, 鹽濱英二 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社