光源模塊、面發光組件以及面發光裝置的製作方法

2023-05-07 13:55:41

專利名稱：光源模塊、面發光組件以及面發光裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光源模塊、面發光組件以及面發光裝置，特別涉及將發光
二極體(Light Emitting Diode: LED)用作發光部的光源模塊、面發光組 件以及面發光裝置。
背景技術：
眾所周知，在用於映像、招牌等的顯示和商店照明的面發光裝置中， 一般使用螢光燈作為光源。但是，由於螢光燈使用有害的水銀，所以存在 著需要對工業廢棄物進行適當處理的問題。而且，螢光燈的壽命短，運轉 成本也高。
近年來，作為一種解決這樣的問題的面發光裝置的發光燈，提出了使 用LED的技術。LED由於是根據半導體製造技術製造的，所以具有良好 的量產性、低成本性的優異特點。近年來，發光效率超過601m/W的白色 LED也實現了實用化，正期待應用於照明用途等。但是，由於LED是點 光源，所以為了使面發光裝置在抑制發光強度不均的同時，獲得所希望的 發光強度，需要適當配置多個LED。
另外，雖然LED的亮度依賴於作為單體的LED元件的發光特性，但 公知存在著LED元件單體的色不均、亮度不均的問題，在要求照明品質 的用途中，要求使用發光特性一致的LED元件。事實上選擇使用發光特 性在所希望的容許範圍內的LED元件。
以往，各個LED元件即使存在發光特性的不均，作為力求發光強度均 勻的面發光裝置，例如提出了一種具有作為元件安U板的布線基板、並 列在該布線^j^的元件安裝面內的多個LED、和用於M這些LED射出 的光向照明對象引導的帶有擴散部的導光部件的裝置(專利文獻l)。
另外，作為以往的面發光裝置，還提出了具有LED、和具有對來自該 LED的光進行全反射的反射部以及把來自該反射部的光向與光軸成直角 的方向射出的鋸齒部的透鏡的裝置(專利文獻2、 3)、和把具有由散光透鏡一體覆蓋的多個LED的多個LED組件在一個方向上並列配置的裝置 (專利文獻4)。
專利文獻l: JP特開2004-14365號公報
專利文獻2: JP特開2003-8068號公報 專利文獻3: JP特開2003-8081號^^艮 專利文獻4: JP特開2005-17573號^^艮

發明內容
但是，根據專利文獻l，由於需要逐一進行LED的安裝，所以需要進 行相當於LED的個數的多次安裝。其結果，如果發光面積(裝置的規模) 增大，則存在著僅此安裝次數就增加，使得安裝作業煩瑣的問題。
根據專利文獻2、 3,由於透鏡不僅具有反射部，而且還具有鋸齒部， 所以存在著透鏡的形狀複雜，製造成本高的問題。而且，由於來自LED 的光向與透鏡的光軸成直角的方向射出，所以不能將發光量和色的不均平 均化，存在著不能充分抑制發光不均和色不均的發生的問題。
才艮據專利文獻4，由於^i把多個LED組件在一個方向上並列配置的構 造，所以當存在變更與LED組件的並列方向成直角的方向上的尺寸時， 需要變更LED組件的長度。其結果，必須根據照明的皿、形狀以及用 途來設計變更LED組件，存在著通用性差的問題。而且，為了進行面狀 發光，而把多個LED組件分別用散光透鏡一體覆蓋，所以透鏡材料的使 用量增多，在這種情況下也存在著製造成本高的問題。
因此，本發明的目的是，提供一種能夠簡化安裝作業、降低製造成本， 並且可充分抑制發光不均和色不均的發生、且通用性高的光源模塊、面發 光組件以及面發光裝置。
為了達到上述的目的，本發明提供一種光源模塊，其特徵在於，具有 光方向轉換部和發光部，該光方向轉換部具有具有入射光的i^射面的 凹部、反射從上述光入射面入射的光的光反射面、和把由上述光反射面反 射的光向側方射出的光射出面，該發光部被留有空隙地配置在上述光方向 轉換部的上述凹部中，向上述ife^射面入射上述光。
6(2) 本發明為了達到上述的目的，提供一種面發光組件，其特徵在於， 具有組件主體和多個發光燈，該組件主體具有配置空間，並能夠與其他組 件主體連接，該發光燈被配置在上述組件主體的上述配置空間內，具有射 出光的至少1個發光部、和入射來自上述至少1個發光部的射出光並向側 方射出的光方向轉換部。
(3) 本發明為了達到上述的目的，提供一種面發光裝置，其特徵在於， 具有多個面發光組件；和配置在上述多個面發光組件的光取出側的光擴 散部件，上述多個面發光組件具有組件主體和多個發光燈，該組件主體具 有配置空間，並能夠與其他組件主體連接，該發光燈被配置在上述組件主 體的上述配置空間內，具有射出光的至少l個發光部、和入射來自上述至 少1個發光部的射出光並向側方射出的光方向轉換部。
根據本發明，可具有通用性，簡化安裝作業和降低製造成本，並且可 充分抑制發光不均和色不均。


圖l是表示具備了本發明第1實施方式的面發光組件的面發光裝置 的整體的立體圖。
圖2是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的整體的組裝立體圖。
圖3是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的整體的分解立體圖。
圖4是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的連接狀態的立體圖。
圖5是表示解除了本發明的第1實施方式的面發光組件的連接的狀 態的立體圖。
圖6是表示從一側觀察本發明的第1實施方式的面發光組件的連接 部的狀態的立體圖。
圖7是表示從另一側觀察本發明的第1實施方式的面發光組件的連
7接部的狀態的立體圖。
圖8是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的主要部分的剖視圖。
圖9是本發明的第1實施方式的LED的剖視圖。
圖IO是為了說明本發明的第1實施方式的面發光組件的發光燈中 的光方向轉換部的光反射面上的全反射而表示的圖。
圖11是為了說明本發明的第1實施方式的面發光組件的發光燈中 的光方向轉換部的形狀而表示的剖視圖。
圖12(a) (c)是表示光方向轉換部與LED的位置關係的圖，(d) 是表示LED內部的發光狀態的圖。
圖13是為了說明具備了本發明的第1實施方式的面發光組件的面 發光裝置的動作而表示的剖視圖。
圖14是表示本發明的第2實施方式的面發光組件的整體的組裝立 體圖。
圖15 (a)和(b)是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組 件的發光燈的而表示的剖視圖。
圖16 (a) ~ (c)是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組件 的發光燈中的光方向轉換部而表示的立體圖、俯視圖、以及仰視圖。
圖17是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組件的發光燈中 的光方向轉換部而表示的剖視圖。
圖18是為了說明本發明的第3實施方式的面發光組件的發光燈中 的光方向轉換部而表示的剖視圖。
附圖標記說明
l-面發光裝置；2-殼體；2A、 2B-側面板；2a、 2b -光反射部； 2C背面板；2c-組件安裝面；3、 101-面發光組件；4-光擴散部件；5、 102-組件主體；5A-配置空間；6、 106-電路基板；6A、 6B-銷 孔；7、 103-發光燈；8-密封部件；8A-元件插通部；8B-密封部； 8C-第1電纜插通孔；8D-第2電纜插通孔；10-底板；IOA、 IOB-框體；11-蓋板；11A-開口部；11B-光取出面；12-安裝片；13-凹槽；14-階梯部；15、 16、 17、 18、 21、 22、 106C-缺口； 19-嵌 合突起；19A-加固部；20-嵌合空間；24、 26、 107-電纜；28-LED; 29、 105-光方向轉換用光學元件；29A-光入射面；29a-鎝部、29b -第l光入射面；29c-第2光入射面；29B -光反射面；29C -光射 出面；29D-光反射面；29E擴散面；102A-凹部；102B-貫通孔； 104-保持片；104A-階梯部；106A-第1定位銷；106B-第2定位 銷；106D-樹脂填充用的空間部；106E -基板連接用的空間部；108、 109、 290、 291-凹部；110-電子器件；G-空隙；LB-光線；O-中 心軸線；VI-假設面；a-光學元件形成用材料；b-法線；281-凹 部；281a-傾斜面；281b-底面；282-封裝體；283A、 283B-引線； 284-藍色LED元件；285-螢光體；286-密封樹脂。
具體實施例方式
圖l是表示具備了本發明第1實施方式的面發光組件的面發光裝置的 整體的立體圖。圖2是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的整體的 組裝立體圖。圖3是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的整體的分 解立體圖。圖4是表示本發明的第1實施方式的面發光組件的連接狀態的 立體圖。圖5是表示解除了本發明的第1實施方式的面發光組件的連接的 狀態的立體圖。圖6是表示從一側觀察本發明的第1實施方式的面發光組 件的連接部的狀態的立體圖。圖7是表示從另一側觀察本發明的第1實施 方式的面發光組件的連接部的狀態的立體圖。圖8是表示本發明的第1實 施方式的面發光組件的主要部分的剖視圖。圖9是本發明的第1實施方式 的LED的剖視圖。圖IO是為了說明本發明的第1實施方式的面發光組件 的發光燈中的光方向轉換部的光反射面上的全反射而表示的圖。圖11是為 了說明本發明的第1實施方式的面發光組件的發光燈中的光方向轉換部的 形狀而表示的剖視圖。另外，在圖1中，^目互正交的3個方向分別設定 為X方向(面發光裝置的縱向)和Y方向(面發光裝置的橫向)以及Z方向(面發光裝置的厚度方向)。 [面發光裝置的整體結構
在圖1中，符號1所表示的面發光裝置大體由向一個方向開口的殼體
2、在該殼體2內縱橫方向並列的多個面發光組件3、 3.....和在這些多
個面發光組件3、 3、…的光取出側阻塞殼體2的開口部的光擴散部4構成。 面發光裝置1的發光強度^L設定為例如平均10001x。
(殼體2的結構)
如圖1所示，殼體2由聚碳酸酯等的方形箱形成，該方形箱由相互對 向的2對側面板2A、2B和與這2對側面板2A、2B連接的背面板2C構成。 作為殼體2的材料，還可以是聚碳酸酯以外的合成樹脂，也可以是鋁等金 屬。作為殼體2的外形尺寸，例如把M寸和橫尺寸都設定為1300mm， 而且把厚度尺寸設定為60mm。
2對側面板2A、 2B在內面具有通過貼付例如鋁箔而設置的光反射部 2a、 2b，構成為反射從面發光組件3、 3、…射出的光的結構。由此，利用 光反射部2a、 2b反射從面發光組件3、 3、…射出的光，從而提高側面板 2A、 2B中的光反射效率。光反射部2a、 2b也可以採用在側面板2A、 2B 的內面貼付鋁箔的方法以外的方法來i殳置，例如，可採用通過無電沉積或 白色塗敷進^i殳置的方法。
背面板2C具有與光擴歉&4的內面對向的組件安裝面2c，構成為在 該組件安裝面2c上可安裝多個面發光組件3、 3、…的結構。背面板2C的 組件安裝面2c，為了提高從面發光組件3、 3、…射出的光的反射效率，被 實施了例如白色塗敷。
(面發光組件3、 3、…的結構)
面發光組件3、 3、…由於具有大致相同的結構，所以只對l個面發光 組件3進行說明。如圖2和圖3所示，面發光組件3具有具有配置空間 5A的組件主體5、被配置在該組件主體5的配置空間5A中的電路基板6、 在該電路J416上以規定的間隔並列的多個(在實施方式中是4個)發光 燈7、 7.....和使這些發光燈7、 7、…插通密封配置空間5A的密封部件
108，在殼體2的背面板2C上，安裝有在同一平面內沿縱橫方向並列的多個 (在本實施方式中合計為36個按縱方向12個、按橫方向3個)該面發 光組件3。沿縱方向並列的面發光組件3、 3、…中相鄰的2個面發光組件 3、 3通過布線(未圖示)串聯連接，其間隔被設定為100mm左右。沿橫 方向並列的面發光組件3、 3、…中相鄰的2個面發光組件3、 3、…通過第 l連接器25、第2連接器27 (都在後面說明)串聯連接，構成為如圖4和 圖5所示那樣可拆裝的結構。另外，組件主體5和多個發光燈7構成光源 模塊。另外，發光燈也可以是l個。

組件主體5由長方尺寸的容器形成，具有保持電路基板6和發光燈7、 7、…的底板10、用於與該底板10共同形成配置空間5A的蓋板11，並構 成為能夠與其他組件主體連接。組件主體5的長度方向的尺寸例如被設定 為400mm。
底板10，在一側的側邊具有在其長度方向上以規定的間隔並列的2個 安裝片12、 12，其利用整體由鋁等金屬材料製成的矩形板形成。作為底板 IO的材料，除了金屬材料以外，可使用ABS樹脂等樹脂材料。在底板IO 上，立向設有在蓋板側開口的內外2個框體10A、 IOB。這2個框體10A、 IOB由方形的框體形成。在兩框體10A、 10B之間設有與密封部件8的兩 側it^L端邊嵌合的凹槽13。在框體10A的一側側邊上，形成有在底板長度 方向上以規定的間隔並列的電纜插通用的缺口 15、 16。在框體10B的一側 側邊上，形成有位於與兩缺口 15、 16分別對應的部位的電纜插通用的缺口 17、 18。
蓋板11具有可插通發光燈7、 7、…的光方向轉換用光學元件29 (後 述)的多個(在本實施方式中是4個)開口部IIA、 IIA、…，並被安裝 在底板10的兩側邊上。而且，整體由ABS樹脂等樹脂材料形成。蓋板ll 的光取出側面UB通過與殼體2的背面板2C同樣地實施白色塗敷，形成 為反射來自發光燈7、 7、…的射出光的光反射面。在蓋板ll的長度方向 上的一方側端部，如圖6所示，形成有用於把面發光組件彼此^連接的 嵌合突起19，而且在長度方向上的另一方側端部上，如圖7所示，同樣形 成有用於把面發光組件彼此;Wfe連接的嵌合空間20。在嵌合突起19上一 體地設有在與蓋板11的長度方向成直角的方向(寬度方向)上並列的多個
ii(在本實施方式中是3個)加固部19A。在各蓋板11的一側側邊上，設有 以與兩缺口 15、 16之間的尺寸大致相同尺寸並列的電纜插通用缺口 21、 22。

電路基板6，如圖8所示，具有與在發光燈7、 7、…的發光部(後述) 的背面露出的電極端子電連接的布線圖形(未圖示)，其被配置在組件主 體5的配置空間5A中，而且被保持在底板10 (框體10A)的階梯部14 上。在電路基仗6上，設置有由齊納二極體構成的電子器件(未圖示)。由 此，在發光燈7、 7、…中任意一個發光燈7因發生故障等不能點亮的情況 下，其他發光燈7、 7、…也能點亮。另外，在電路基&6上，位於發光部 附近，設有與光方向轉換用光學元件29的定位用銷(未圖示)嵌合的銷孔 6A、 6B (如圖3所示)。電路基板6的2對電纜連接部(未圖示)通過插 通缺口 15、 17、 21以及第1電纜插通孔8C (後述)的電纜24，與第l連 接器25連接，而且，通過插通缺口 16、 18、 22以及第2電纜插通孔8D (後述)的電纜26，與第2連接器27連接。
<發光燈7、 7、…的結構〉
發光燈7、 7、…，如圖8所示，各自具有在光取出側射出白色光的作 為發光部的LED28、和入射來自該LED28的射出光並向側方射出的作為 光方向轉換部的光方向轉換用光學元件29，而且被安裝在電路基板6的燈 安裝側。發光燈7、 7、…中相鄰的2個發光燈7、 7之間的尺寸間隔被設 定為100mm左右。
如圖9所示，LED28,通過把發藍色光的藍色LED元件284、和包含 被該藍色LED元件284發出的藍色光^JL而發出黃色光的矽酸鹽類螢光 體285的封裝樹脂286封裝在封裝體282中而構成，並且被配置在電i^基 板6的元件安裝側。而且，構成為基於從藍色LED元件284發出的藍色 光與從螢光體發出的黃色光的混合，如上述那樣射出白色光的結構。作為 藍色LED元件284，使用由例如把發光波長區域設定為450nm 460nm的 GaN類半導體化合物構成的藍色LED元件。作為螢光體285，除了使用 珪酸鹽類螢光體以外，也可以4吏用例如YAG (Yttrium Aluminum Garnet: 釔鋁石榴石)螢光體等石榴石類焚光體。封裝體282具有由白色樹脂材料形成，且由成為反射面的傾斜面281a 和底面181b構成的凹部281。從凹部281的底面281b向外側導出一對引 線283A、 283B。 一對引線283A、 283B的一方的端部與藍色LED元件284 電連接， 一對引線283A、 283B的另一方的端部與電路基板6上的導電圖 形電連接。
光方向轉換用光學元件29，如圖8所示，具有入射從LED28射出的 光的光入射面29A、反射從該;^射面29入射的光的光^Jtt面29B、和把 由該光Jl射面29B哀JN"的光向側方(斜前後方向)射出的光射出面29C, 並被配置在電路基板6的燈安裝側，整體由PMMA (有M璃)樹脂等透 明材料形成。而且，構成為當從LED28射出的itAJt到;^射面29A時， 使其大部分的光折射，由光反射面29B把這些折射光全反射，進而從光射 出面29C折射，而JL^光反射面29B (界面)向斜前方和斜後方、側方射 出。
這裡，利用圖10,對入射到光反射面29B的光線的光學現象進行說明。 當光線LB從折射率為nl的物質入射到折射率為n2的物質時，根據斯內 爾定律，下述的關係成立。
nl sin ( 6 1) = n2 sin ( 6 2 )
在nKn2、 61，=卯°的情況下，把62，稱為臨界角。當以臨界角以 上的角度從折射率為n2的物質入射到折射率為nl的物質時，入射光線 LB在其界面(光反射面29B)進行全反射。如果把折射率為nl的物質設 為空氣(nl=l )、把折射率為n2的物質(光方向轉換用光學元件29 )設為 PMMA樹脂(n2=1.49),則臨界角6 2'成為6 2' =42.16°。
在光方向轉換用光學元件29的光入射側端部設有在面發光組件3的寬 度方向(與組件長度方向成直角的方向)上並列、且在組件主體5內能夠 把電路^jfel 6的兩側側邊壓接在階梯部14上的鎝部29a (如圖3所示)。 在光方向轉換用光學元件29的^射側端面上設有與電路基仗6的銷孔 6A、 6B嵌合的定位用銷(未圖示)。光方向轉換用光學元件29的光入射 面29A、光反射面29B和光射出面29C被實施鏡面加工。作為光方向轉換 用光學元件29的材料，除了使用PMMA樹脂以外，也可以使用聚碳酸酯 和環氧、矽酮等透明樹脂材料和透明玻璃。在這種情況下，不限於由透明
13材料構成的光方向轉換用光學元件29，也可以使用被實施了著色的光方向 轉換用光學元件。
光入射面29A，如圖8所示，由第1光入射面29b和第2 ;5t^射面29c 構成，通過在光學元件形成用材料(大致圓柱體)的一方側端部形成朝向 開口端面(itA射側端面)逐漸擴大的截頭圓錐形狀的凹部290而形成。 凹部290由具有可收納LED28的大小的空間部形成。由此，在第1光入 射面29b與LED28的光取出面28A之間形成空隙G(G"0.3mm)。另夕卜， 從LED28的側面射出的:^射到第2光入射面29c。由此，入射到第2入 射面29c的光(例如黃色光)被擴散，從而可抑制色不均。
如圖8所示，光反射面29B通過在光學元件形成用材料(大致圓柱體) 的另一方側端部設置朝向開口端面(光取出側)逐漸擴大的漏鬥狀的凹部 291而形成。而且，構成為可將從光入射面29A到達的光全^^射的結構。 光反射面29B也可以等效地作為旋轉2次曲面、特別是旋轉拋物面或旋轉 雙曲面的一部分。為了提高反射效率，也可以對光反射面29B實施鋁等的 金屬膜的蒸鍍，或鎳等的無電解鍍處理。在光反射面29B的中心部也可以 形成在LED28的相反側開口的凹部。由此，來自光^Jtt面29B的中心部 (凹部)的光能夠以寬範圍的指向角射出。
光反射面29B (漏鬥狀的外面)的形狀例如^L據下述的模擬試驗來決 定。首先，如圖ll所示，設定大致圓柱狀的光學元件形成用材料(PMMA 樹脂)a的軸線方向尺寸(光方向轉換用光學元件29的軸線方向尺寸)L， 同時i更定在其一側端面上以中心軸線O上的點為中心的假i殳圓的外徑(光 >!1射面29B的最大外徑)D。然後，在從光學元件形成用材料a的另一側 端面朝向其一側端面分離尺寸LI (L>L1)的假設面VI上，使從被預先 配置在光學元件形成用材料a的中心軸線O上的LED射出的光線LB，以 與法線b成42.16° (臨界角)以上的角度oc進行全反射。在這種情況下， 如果將假設面VI上的光線LB的反射點集合，則這些反射點沿著外徑為 Dl (D>D1)的圓周配置。而且，在與光學元件形成用材料a的一側端面 平行的任意假設面上反覆進行這些試驗，併集合全部的反射點。根據這些 ^Jt點的集合而形成iL^射面29B。
如圖8所示，光射出面29C形成為具有均勻外徑的圓周面。而且，構
14的結構。另外，為了提高光射出效率，採用不容易產生內部反射和折射的
構造，優選是鏡面。雖然說明了光射出面29C形成為圓周面的情況，但也可以形成為多稜柱(三稜柱、四稜柱、…)的側面。為了使其具有光擴散性，也可以對光射出面29C實施粗面加工。取代該粗面加工而在光方向轉換用光學元件29中混入光擴散劑，也可以提高光擴散性。

密封部件8，如圖3和圖8所示，被安裝在底板10與蓋板11之間，並且兩側邊及端邊嵌合在底板10的凹槽13中，其整體由橡膠製填充物形成。而且，構成為如上述那樣可密封組件主體5的配置空間5A的結構。在密封部件8上，設有可插通發光燈7、 7、…的光方向轉換用光學元件29
的多個(在本實施方式中是4個)元件插通孔8A、 8A.....在這些元件
插通孔8A、 8A、…的開口周緣， 一體地設有被壓入光方向轉換用光學元件29的外周面(光射出面29C)與開口部11A、 IIA、…的內面之間的圓環狀的密封部8B。在該密封部8的長度方向的一側端部上i殳有在壓入了電纜24、 24的狀態下被插通的第1電纜插通孔8C、 8C，還有在其長度方向的另一側端部上i殳有在壓入了電纜26、26的狀態下被插通的第2電纜插通孑L8D、 8D。
(光擴散部件4的結構)
如圖1所示，光擴散部4被配置在面發光組件3、 3、…的光取出側，並且被安裝在殼體2的開口部上，其由乳白色的薄板部件形成，該乳白色的薄板部件由混入了光擴散劑的樹脂材料構成。而且，構成為，使從面發光組件3、 3、…射出的光、由殼體2的背面板2C (組件安裝面2c)及側面板2A、 2B(光反射部2a、 2b)反射的光、以及這些混合光分別擴^it:過的結構。光擴散部件4與面發光組件3、 3、…的間隔被設定為例如20mm左右。
圖12 (a) ~ (c) ;i表示光方向轉換用光學元件29與LED28的位置關係的圖，圖12 (d)是表示LED28內部的發光狀態的圖。
如圖12 U)所示，在LED28被以幾乎無空隙的程度接近光方向轉換用光學元件29的光入射面29A側配置的情況下，入射到光方向轉換用光學元件29的光，根據斯內爾定律，向臨界角內的方向聚光，由;5L^射部29B進行全jl射，從側面的光取出面29C朝向側方射出，並向周圍擴散。另外，在光方向轉換用光學元件29的上部施加了外力的情況下，LED28也被施加外力，有可能損壞。
如圖12 (b)所示，在LED28與光方向轉換用光學元件29的光入射面29A之間存在空隙的情況下，由於入射範圍擴大，所以為了^A^射的光全部照射到光反射面29B，必須增大光方向轉換用光學元件29的直徑。在不增大直徑的情況下，由於從LED28向接近水平的方向射出的光(由於螢光體層的距離長，所以成為偏黃色的光)，由光方向轉換用光學元件29的光取出面29C進行全反射，從光反射面29B射出，在光方向轉換用光學元件29的中心軸上黃色光聚光，在通過^&發光燈7平面並列配置而構成了面光源的情況下，會產生黃色的部分。
如圖12 (c)所示，在光方向轉換用光學元件29的底面具有凹部2卯，在LED28與光方向轉換用光學元件29之間存在充分的空隙的情況下，即4吏在光方向轉換用光學元件29的上部施加外力的情況下，LED28也不會受到外力的影響。
由於LED28由混入了被從藍色LED元件284射出的藍色光^L而發出黃色光的螢光體285的密封樹脂286密封，所以，根據從藍色LED元件284發出的光通過密封樹脂286的方向，其通it^巨離不同，因此，射出的光的顏色不同。即，在圖12(d)中，由於通過的密封樹脂286薄，所以向a方向行進的光線成為偏藍光。由於通過的密封樹脂286厚，所以向b方向行進的光線成為偏黃光。以在光方向轉換用光學元件29的i^射面的LED28周圍形成光入射面的方式，形成由第1光入射面29b和第2光入射面29c構成的凹部290，並且通過使接近水平的黃色光成分從第2光入射面29c入射，從光取出面29C向周圍射出並使其擴散，由此能夠使黃色光不聚光在光方向轉換用光學元件29的上部。
在把LED28與第1光入射面29b之間的空隙設為G、把LED28的直徑(或寬度)設為D時，第1光入射面29b的直徑(或寬度)W優選是D<W<(D+3G)，更優選是D〈W〈 (D+2G)、或D〈W〈(D+G)。
根據以上說明的第1實施方式，可獲得下述的效果。
(1)由於面發光組件3、 3、…分別具有發光燈7、 7、…，所以，能夠以多個LED28為單位進行其安裝。由此，即使增;UL光面積(裝置的規模)，也能夠削減安裝數，簡化安裝作業。
(2 )由於通過使光從光方向轉換用光學元件29的光射出面29C向斜前後方向以及側方、而且使其一部分向前方分別射出，並且使這些射出光混合，來進行光的面發光，所以可使作為LED元件的個體特性的發光量和色不均變得平均，能夠充分抑制發光不均和色不均。
(3)由於多個面發光組件3、 3、…在織^橫方向上被並列配置，所以通過增減面發光組件3、 3、…的個數，可變更裝置整體的縱橫方向尺寸。由此，不需要根據照明的規模、形狀來設計變更面發光組件3、 3、…，能夠具備通用性。另外，由於多個面發光組件3、 3、…被配置成可拆卸，所以通過擴大、縮小面發光組件3、 3、…的間隔，可調整照明的亮度，並使其具有通用性。
(4) 由於光方向轉換用光學元件29不具有鋸齒部，所以光方向轉換用光學元件29的形狀變得簡單，而且由於各個面發光組件3、 3、…的LED28分別被光方向轉換用光學元件29所覆蓋，所以，可減少光學元件
(透鏡)材料的使用量，由此可降低製造成本。
(5) 由於在光入射面29A的第1光入射面29a與LED28的光取出面28A之間形成有空隙G (G"0.3mm)，所以，在進行在電路基板6上的光方向轉換用光學元件29的安裝時，可避免對電路基板6上的LED施加基於壓接的應力，從而可防止LED28的破損的發生以及其a部的錯位的發生。
(6) 由於在光方向轉換用光學元件29的光入射側端部設有收納LED28的凹部A,所以，可縮短發光燈7、 7、…整體的光軸方向尺寸，從而可實現面發光組件3、 3、…的薄型化。
圖14是表示本發明的第2實施方式的面發光組件的整體的組裝立體圖。圖15是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組件的發光燈的而表示的剖視圖。圖15 (a)表示圖14的A-A剖視圖，圖15(b)表示圖14的B-B剖視圖。圖16是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組件的發光燈中的光方向轉換部而表示的圖。圖16(a)表示立體圖、圖16(b)表示俯視圖、圖16(c)表示仰視圖。圖17是為了說明本發明的第2實施方式的面發光組件的發光燈中的光方向轉換部而表示的剖視圖。在圖14~圖17中，對於與圖1~圖8和圖13中相同或等同的部件、部位，標記相同的附圖標記，並省略詳細i兌明。
如圖14所示，第2實施方式所示的面發光組件101，其特徵點是具備了長度尺寸的組件主體102、和在該組件主體102上，在其長度方向並列配置的多個(在本實施方式中的4個)發光燈103、 103、…。
因此，組件主體102由截面呈大致C字狀的板部件形成，並具有與各個發光燈103、 103、…的光方向轉換部嵌合的凹部102A，並且由鋁等金 屬材料構成，並構成為能夠與其他組件主體連接的結構。作為組件主體102 的材料，除了使用金屬材料以外，還可以使用ABS樹脂等樹脂材料。在組 件主體102上，通過如圖15 (a)和(b)所示那樣切開掀起凹部102A底 面的一部分，形成分別保持多個發光燈103、 103、…的多個保持片104、 104、…(在圖15中只示出了 l個)。在保持片104、 104、…上，通過彎 曲其兩側邊，分別形成多個保持電5^i41 106 (後述)的階梯部104A、 104A、…。在階梯部104A、 104A、…上，分別形成在上下方向開口的2 個銷插通孔(未圖示)。在組件主體102的長度方向兩端部設有用於把面發 光組件101安裝在殼體2的背面板2C ( —同表示在圖1中)上的貫通孔 102B、 102B、…(如圖14所示)。另外，由一個發光燈103和一個保持片 104構成光源模塊。另外，通過電纜串聯連接的多個發光燈103和多個保 持片104也構成光源模塊。
由於發光燈103、 103、…具有大致相同的結構，所以只對一個發光燈 103進行說明，如圖15 (a)和(b)所示，發光燈103具有在光取出側射 出白色光的作為發光部的LED28、入射來自LED28的射出光並向側方射 出的作為光方向轉換部的光方向轉換用光學元件105、和介於該光方向轉 換用光學元件105的光入射端面與保持片104的階梯部104A、 104A之間 的電路基板106，而且該發光燈103被安裝在組件主體102的凹部102A(如 圖14所示)內。
如圖15 (a)和(b)以及圖16 (a) ~ (c)所示，光方向轉換用光學 元件105不僅具有與保持片104嵌合的凹部(嵌合部)108和收納LED28 的凹部109，而且還具有入射從LED28射出的光的光入射面29A、反射從 該光入射面29A入射的光的;3L^射面29B、和把由該光>^射面29B^Jt的 光向側方和斜前後方射出的光射出面29C，而且光方向轉換用光學元件105 被配置在組件主體102的燈安裝側，其整體與光方向轉換用光學元件29 同樣，由PMMA (有機玻璃)樹脂燈透明材料形成。而且構成為，當從 LED28射出的;^射到M射面29A時，使其大部分光折射，由光反射 面29B將這些折射光全反射，進一步使U光射出面29C折射，向斜前方 和斜後方、側方射出，而且從光反射面28B (界面)射出。
如圖16 (c)和圖17所示，在光方向轉換用光學元件105上設有向光
19入射側面突出的第l定位銷106A、106A以及第2定位銷106B、106B、106B、 106B。第1定位銷106A、 106A位於光入射面29A的附近，與電路^L 106的銷嵌合孔(未圖示)嵌合。第2定位銷106B、 106B、 106B、 106B 位於光入射面上的4角部，與階梯部104A、 104A的銷嵌合孔(未圖示) 嵌合。另外，在光方向轉換用光學元件105上，分別設有插通電纜107的 電纜插通用的缺口 106C、 106C、 106C、 106C、與這些缺口 106C、 106C、 106C、 106C連通的樹脂填充用的空間部106D、 106D、 106D、 106D、以 及與這些各個空間部106D、 106D、 106D、 106D連通的Jj^連接用的空間 部106E、 106E、 106E、 106E。
如圖15(a)和(b)所示，電路141106具有與在發光燈103的LED28 的背面上露出的電極端子部電連接的布線圖形(未圖示)，其被配置在光 方向轉換用光學元件105的凹部108內。在電路基&106上，如圖15(b) 所示，安裝有由齊納二統管構成的電子器件110。由此，即使在發光燈103、 103、…中任意一個發光燈103因故障等不能點燈的情況下，也能夠進行其 他發光燈103、 103、…的點燈。電路基板106、 106、…中相鄰的2個電路 ^1106、 106通過電纜107串聯連接。
圖18是為了說明本發明的第3實施方式的面發光組件的發光燈中的光 方向轉換部而表示的剖視圖。該第3實施方式的光方向轉換用光學元件在
第1實施方式的光方向轉換用光學元件29中，在上部的it^射面29B與 側面的光射出面29C之間設置了傾斜的光反射面29D。
從LED28射出的光、從光方向轉換用光學元件29底面的第2光入射 面29c入射的光，雖然由上面的光反射面29B反射，幾乎從側面的光射出 面29C射出，M狄光反射面29B與光射出面29C之間設置大致是圓 錐的一部分形狀的光反射面29D,使由光反射面29B反射的光的一部分被 光反射面29D反射，進一步M面的由微細凹凸構成的擴散面29E擴^射，從上部的光反射面29B射出。另外，也可以不在光方向轉換用光學元 件29設置擴散面29E，而在基仗6的上面設置擴散面。
由此，在第l實施方式中，由於光全面從側面射出，所以在使用了厚 度特別薄的面光源的情況下，光源的正上方變暗。通過也向光源上方射出 光，即使在超薄型的情況下，也可以獲得均勻的面光源。
以上，基於上述的實施方式，對本發明的面發光組件(面發光裝置) 進行了說明，但本發明不限於上述的實施方式，在不超出其主導思想的範 圍內可進行各種方式的實施，例如，可以進行如下所述的變形。
(1) 在各個實施方式中，說明了面發光組件3、 3、…的長度方向尺 寸完全相同的情況，但本發明不限於此，通過準備各個長度方向尺寸相互 不同的多種面發光組件，將這些多種面發光組件適宜組合連接，可獲得文 字型招牌等各種外形形狀的面發光裝置。
(2) 在各個實施方式中，說明了 LED28的發光光量始終為一定的情 況，但本發明不限於此，例如也可以根據周圍的亮度控制發光光量。
(3) 在各個實施方式中，說明了在光方向轉換用光學元件29的凹部 2卯內收納單一LED28的情況，但本發明不限於此，也可以收納多個LED 元件。在這種情況下，通過把多個LED元件配置在規定的位置，同時或 依次控制這些LED元件的發光光量，可構成例如像蠟燭或旋轉燈這樣的 模擬發光裝置，從而可獲得突出視覺感的演出效果。
(4) 在各個實施方式中，說明了通過把發藍色光的藍色LED元件和 被從藍色LED元件發出的藍色光^L而發出黃色光的黃色螢光體組合而 得到白色光的情況，但本發明不限於此，通過把發紫外光的LED元件和 被從該LED元件發出的紫外光的^L而發出R(紅色)光、G(綠色)光、 B (藍色)光的R螢光體、G螢光體、B螢光體組合，也可以得到白色光。
(5 )在各個實施方式中，說明了使用LED元件和螢光體獲得白色光 的情況，但本發明不限於此，也可以不使用螢光體，而通過例如將藍色LED 元件發出的藍色光與黃色LED元件發出的黃色光混合來獲得白色光。另 外，通過將藍色LED元件發出的藍色光和綠色LED元件發出的綠色光和 紅色LED元件發出的紅色光混合來獲得白色光、或其他色光。另外，不限於白色光，也可以是紅色、綠色、藍色等單色光。
(6) 在各個實施方式中，說明了通過把發藍色光的藍色LED元件和 被從藍色LED元件發出的藍色光^JL而發出黃色光的黃色螢光體封^ 封裝體中而得到白色光的情況，但本發明不限於此，在封裝體中只封裝藍 色LED元件，同時把黃色螢光體配置在光散射部件4的光入射面側，也 可以獲得白色光。
(7) 在各個實施方式中說明了面發光組件3、 3、…是相同種類的情 況，但本發明不限於此，也可以是在各個面發光組件內發光燈發出的顏色、 其個數、位置不同的多種面發光組件。
(8) 在各個實施方式中，說明了發光燈7、7、…以及發光燈103、103、… 的電連接是串聯的情況，但本發明不限於此，當然也可以是並聯連接。
(9) 在各個實施方式中，說明了把來自面發光組件3、 3、…的射出 光向一個方向取出的情況，但本發明不限於此，向多個方向取出也沒有任 何問題。
(10 )在各個實施方式中，說明了把多個面發光組件3、 3、…(或101、 101、…)在同一平面內沿縱橫方向並列配置，把多個發光燈7、 7、…(或 103、 103、…)在組件的橫方向並列配置，而且在多個面發光組件3、 3、… (或101、 101、…)中的在縱方向相互鄰接的2個面發光組件3、3、…(或 101、 101、…)內配置在正方形頂點(圖l所示的位置)的情況，但本發 明不限於此，也可以把多個面發光組件在同一平面內沿縱橫方向並列配 置，沿多個發光燈在組件的橫方向並列配置，並且在多個面發光組件中的 在縱方向相互鄰接的2個面發光組件內配置成鋸齒狀。另外，也可以把多 個面發光組件在同一曲面內沿縱橫方向並列配置，把多個發光燈沿組件的 橫方向並列配置，並且在多個面發光組件中的縱方向相互鄰接的2個面發 光組件內配置在正方形頂點、或配置成鋸齒狀。
(11)在各個實施方式中，對於LED28，使用了構成為利用封裝樹脂 286封裝了 LED元件284的構造的LED,但也可以只使用LED元件。
本發明的光源模塊、面發光組件以及面發光裝置可應用在映像、招牌 等的顯示和商店用的照明等中。
2權利要求
1. 一種光源模塊，其特徵在於，具有光方向轉換部和發光部，該光方向轉換部具有具有入射光的光入射面的凹部、反射從上述光入射面入射的光的光反射面、和把在上述光反射面反射的光向側方射出的光射出面，該發光部被留有空隙地配置在上述光方向轉換部的上述凹部中，向上述光入射面入射上述光。
2. 根據權利要求l所述的光源模塊，其特徵在於，還具有具有配置空間的組件主體、和被配置在配置空間中的電路基板，上^L光部被安M電路n上。
3. 根據權利要求2所述的光源模塊，其特徵在於，還具有把上述多個 組件主體的上述發光部串聯連接的電纜。
4. 根據權利要求2所述的光源模塊，其特徵在於， 上述組件主體具有底板，其保持上述發光燈；和蓋板，其具有插通上述光方向轉換部的開口部，並與底板一同形成上 述配置空間。
5. 根據權利要求2所述的光源模塊，其特徵在於， 上述組件主體具有保持上述發光燈的保持片， 上述光方向轉換部具有與上述保持片嵌合的嵌合部.
6. 根據權利要求l所述的光源模塊，其特徵在於， 上述光方向轉換部還具有把由上述光反射面反射的光向下方射出的第2光反射面、和4吏由上述第2光>^射面反射的光擴散的擴散面。
7. 根據權利要求1所述的光源模塊，其特徵在於， 在把上iiiC光部的直徑設為D、把上i^JL光部與上述凹部的底面之間的空隙設為G時，上述凹部的底面的直徑W滿足D〈W〈 (D+2G)的關 系。
8. 根據權利要求l所述的光源模塊，其特徵在於， 上^光部具有封裝體，其具有由底面和傾斜面構成的凹部；LED元件，其被配置在上述封裝體的上述凹部的上述底面上，發出第l色光；螢光體，其被配置在上述LED元件周圍，把從上述LED元件發出的上述第1色光的一部分轉換成第2色光輸出。
9. 一種面發光組件，其特徵在於，具有組件主體和多個發光燈，該組件主體具有配置空間，並能夠與其他組件主體連接，該發光燈被配置在上i^ia件主體的上述配置空間內，具有射出光的至少1個發光部、和入射來自上述至少1個發光部的射出光並向側方射出的光方向轉換部。
10. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，在上述組件主體的上述配置空間中配置單一電路基仗，上述多個發光燈被安裝在上述單一電i^基板上。
11. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述組件主體將光取出側面形成為反射來自上述發光燈的射出光的反射面。
12. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述組件主體具有底板，其保持上述多個發光燈；和蓋板，其具有插通上述光方向轉換部的開口部，並與底板一同形成上述配置空間。
13. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述組件主體的上述配置空間由密封部件密封。
14. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述組件主體具有與上述光方向轉換部嵌合的凹部。
15. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述多個發光燈的上^JL光部中相鄰的2個發光部通過電纜連接。
16. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述多個發光燈的上ii^光部由發光二極體構成。
17. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述多個發光燈的上述光方向轉換部具有入射從上i^L光部射出的光的光入射面、反射從上述光入射面射入的光的光反射面、和把在上述光反射面《J時的光向側方射出的光射出面。
18. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於，上述多個發光燈的上述光方向轉換部在與上i^L光部之間設有空隙。
19. 根據權利要求9所述的面發光組件，其特徵在於， 上述多個光方向轉換部具有收納上逸t光部的凹部。
20. —種面發光裝置，其特徵在於，具有 多個面發光組件；和配置在上述多個面發光組件的光取出側的光擴散部件， 上述多個面發光組件具有組件主體和多個發光燈， 該組件主體具有配置空間，並能夠與其他組件主體連接， 該發光燈被配置在上述組件主體的上述配置空間內，具有射出光的至少1個發光部、和入射來自上述至少1個發光部的射出光並向側方射出的光方向轉換部。
21. 根據權利要求20所述的面發光裝置，其特徵在於，上述多個面發光組件在同一平面或曲面內沿縱橫方向被並列配置， 上述多個發光燈被並列配置在組件的橫方向上，並且在上述多個面發光組件中的在縱方向上相鄰的2個面發光組件內被配置在正方形頂點上、或配置成鋸齒狀。
22. 根據權利要求20所述的面發光裝置，其特徵在於，上述多個面發光組件被可拆裝地縱橫方向並列配置在同 一平面或曲 面內。
全文摘要
本發明提供一種具有通用性，能夠簡化安裝作業、降低製造成本，並且可充分抑制發光不均和色不均的發生的光源模塊、面發光組件以及面發光裝置。光源模塊具有光方向轉換用光學元件29、和LED28，該光方向轉換用光學元件29具有具有入射光的光入射面29A的凹部290、反射從光入射面29A入射的光的光反射面29B、和把在光反射面29B反射的光向側方射出的光射出面29C，該LED28被留有空隙地配置在光方向轉換用光學元件29的凹部290中，向光入射面29A入射光。
文檔編號F21S2/00GK101490465SQ20078002591
公開日2009年7月22日 申請日期2007年5月2日 優先權日2006年7月11日
發明者中臺太郎, 吉川幸雄, 山田朋宏, 河又正敏, 西川明宏, 青木和夫 申請人:株式會社光波