CN100583472C - 发光元件安装用基板、发光模块及照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光元件安装用基板、在上述基板上安装发光元件而构成的发光模块，该发光元件安装用基板，在内核金属的表面覆盖了珐琅层的珐琅基板的外侧，形成有两层以上的导电层和设置于各导电层之间的绝缘层，设置于上述珐琅层侧的导电层，设置为从珐琅基板的一端连通到另一端，向沿着该导电层安装的多个发光元件供电，并且该导电层延伸设置到设置于珐琅基板的两端的突出部的表面，形成与其它基板的连接部。

Description

发光元件安装用基板、发光模块及照明装置
技术领域
本发明涉及用于安装多个发光二极管(以下记做LED)等发光元件的发光元件安装用基板，特别涉及在照明等用途中，在高密度地安装了发光元件的情况下可确保散热性，并且不另外进行迂回布线，而仅利用基板内的导电层就可以向多个发光元件供电的发光元件安装基板，和在该基板上安装了发光元件的发光模块以及具有该发光模块的照明装置。
背景技术
当将在基板上安装了LED等发光元件的发光模块使用于照明等用途中时，由于使用一个发光模块作为照明用光源不能得到充分的亮度，所以并列配置多个发光模块。在此情况下，采取如下方式对发光模块供给需要的电源(例如，参考专利文献1)，即：分别对各个发光模块连接导线，或将各发光模块连接到形成于大型的照明装置主体上的连接器。
此外，作为使用了珐琅基板的电路结构的例子，例如，提出了专利文献2、3。
专利文献1：日本特开2004-55160号公报
专利文献2：日本专利第2890809号公报
专利文献3：日本特开平4-88694号公报
当连接多个在基板上安装了LED等发光元件的发光模块来使用时，如果所使用的发光模块的数量为2、3个左右时，对各个发光模块迂回配置供电用的布线(电线)较容易。但是，当组合更多的发光模块时，对发光模块安装用基板来说，迂回配置布线很繁杂，导致成本上升。另外，当为了避免从外部给布线带来损伤，而将其收纳在照明装置内部时，该收纳空间使得照明装置的设计受到限制。
此外，特别是对使用了LED的发光模块来说，基板的温度由于LED元件的发热而升高，所以，若在基板的里面安装布线，则有加速布线的绝缘材料的热劣化的可能性。
另外，当在基板的表面上形成输送用的布线时，因为要兼顾其它电路，所以有如下问题，即：为了确保充分的布线宽度，需要扩大基板本身的宽度，从而导致装置大型化。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而做出的，目的在于提供一种散热性良好、仅用基板内的布线就能安装多个发光元件、并且可简单地与其它基板之间进行连接的扩展性良好的发光元件安装用基板和在该基板上安装发光元件而构成的发光模块以及照明装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种发光元件安装用基板，在内核金属的表面覆盖了珐琅层的珐琅基板的外侧，形成有两层以上的导电层以及设置于各导电层之间的绝缘层，设置于上述珐琅层侧的导电层，设置为从珐琅基板的一端连通到另一端，向沿着该导电层的长度方向安装的多个发光元件供电，并且，该导电层延伸设置到设置于珐琅基板的两端的突出部的表面上，构成与其它基板的连接部，安装各上述发光元件的上述导电层的、至少安装各上述发光元件的安装部分直接形成在覆盖上述内核金属的表面的珐琅层上，上述珐琅层直接层叠于上述内核金属上，在该珐琅层上直接层叠各上述导电层中的上述安装部分，进而在该安装部分上直接层叠各上述发光元件，由此，在上述内核金属上形成了层叠构造，在该层叠构造中，以距该内核金属由近到远的顺序，依次层叠了上述珐琅层、上述安装部分及上述发光元件。
在本发明的发光元件安装用基板中，最好是：在上述珐琅基板上设置凹部，上述导电层中的外侧的导电层形成为一部分伸出到上述凹部内，在形成于该凹部的导电层上设置有发光元件的安装位置。
另外，本发明提供一种在上述本发明所涉及的发光元件安装用基板上安装发光元件而构成的发光模块。
此外，本发明提供一种具有本发明所涉及的上述发光模块的照明装置。
本发明的发光元件安装用基板，由于在内核金属的表面覆盖了珐琅层的珐琅基板的外侧，形成有两层以上的导电层和设置于各导电层之间的绝缘层，设置于上述珐琅层侧的导电层，设置为从珐琅基板的一端连通到另一端，向沿着该导电层的长度方向安装的多个发光元件供电，并且，该导电层延伸设置到设置于珐琅基板的两端的突出部的表面上，构成与其它基板的连接部，因此，其散热性良好，不需要另外迂回设置布线，而利用基板内的导电层就能安装多个发光元件，并且可以简单地与其它基板连接，扩展性良好
此外，本发明的发光模块及照明装置，因为使用本发明的上述发光元件安装用基板，并使用基板内的导电层来安装多个发光模块而不另外迂回设置布线，所以，可以小型化，另外可以廉价地提供发光模块及照明装置。并且，通过基板的连接部，可以简单地和另外的发光模块进行连接，所以，能够纵横无间隙地连结多个，从而简单地实现大面积的照明装置。
本领域技术人员根据附图及本发明的实施方式的记载，可以清楚本发明的上述及其它的目的、作用、效果等。
附图说明
图1是表示本发明的发光元件安装用基板的一实施方式的俯视图。
图2是图1的发光元件安装用基板上的第一导电层的透视图。
图3是表示本发明的发光模块的一实施例的俯视图。
图4是图3的发光模块的剖视图。
符号说明
1：发光元件安装用基板，2：珐琅基板，3：内核金属，4：第一珐琅层，5：第一导电层，6：第二珐琅层，7：第二导电层，8：发光元件，9：键合引线，10：发光模块，11：槽(凹部)，12、13：导电层连接部，14：连接用端子(连接部)，15：调整电路
具体实施方式
以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。
图1及图2是表示本发明的发光元件安装用基板的一实施方式的图，图1是发光元件安装用基板1的俯视图，图2是表示该发光元件安装用基板1中的第一导电层5的形成位置的透视图。
此外，图3及图4是表示本发明的发光模块的一实施方式的图，图3是在图1所示的发光元件安装用基板1上安装多个发光元件8而构成的发光模块10的俯视图，图4是该发光模块10的剖视图。
本实施方式的发光元件安装用基板1，是在内核金属3的表面覆盖了第一珐琅层4的珐琅基板2的外侧，依次层叠第一导电层5和第二珐琅层6以及第二导电层7而形成的，设置在第一珐琅层4上的第一导电层5，如图2所示，沿珐琅基板2的长度方向平行地设置有2条，每条第一导电层5从珐琅基板2的一端连通到另一端，为沿着该第一导电层5的长度方向安装的多个发光元件8供电，并且，该第一导电层5延伸设置到设置在珐琅基板2的两端的突出部的表面，而构成成为与其它基板的连接部的连接用端子14。另外，虽然中间部进行了省略，但是，在本实施方式中，采用了串联连接30个发光元件8的构造。
在本实施方式的发光元件安装用基板1中，作为内核金属3的材料，只要是可在其表面牢固地形成珐琅层的金属即可，不特别限定，例如，可以使用钢板等。另外，第一珐琅层4和第二珐琅层6是烧接玻璃粉而形成的。此外，第一导电层5和第二导电层7，最好是，例如，通过以下方法等来形成：利用丝网印刷法等方法，沿着规定的图案印刷导电性银糊并进行烧接。
在本实施方式的发光元件安装用基板1中，如图4所示，在珐琅基板2上，沿珐琅基板2的长度方向设置有成为发光元件安装位置的槽11(凹部)。该槽11设置于两个第一导电层5之间，并且具有成为发光元件安装位置的底面和锥状的壁面。
在本实施方式的发光元件安装用基板1中，最外层的第二导电层7，大致呈Z字形，并且沿着珐琅基板2的长度方向相邻地配置有多个。第二导电层7的一部分，延伸设置到上述槽11的底面，并形成发光元件安装位置。形成于槽11内的第二导电层7，直接设置于第一珐琅层4上，并且第二导电层7的槽11以外的部分，形成于在两列中的一列第一导电层5上形成的第二珐琅层6上。另外，设置于珐琅基板2的端部附近的第二导电层7呈L形，其一部分形成于在两列中的另一列第一导电层5上形成的第二珐琅层6上。
第二珐琅层6上设置有通到第一导电层5的多个孔，在这些孔中填充厚膜银糊并进行烧接或利用钎料填埋，可形成用于连接上下的导电层的导电层连接部12和13。
在珐琅基板2的两端，分别突出地形成有正-负电极用的两个连接用端子14。第一导电层5延伸设置到这些连接用端子14的表面和背面中的一个面或两个面上。第一导电层5的两端，与向基板供电以及用于和其它基板进行连接的连接用端子14进行电连接。
另外，在本实施方式中，设置有一列串联电路用的导电层，不过，根据安装发光元件8的数量，也可以在基板内部形成多个串联电路。例如，可以采用以下构造：串联连接30个发光元件的串联电路设置了2列或2列以上。
本实施方式的发光元件安装用基板1，因为采用了上述构造，所以，散热性好，不用另外迂回设置布线，使用基板内的导电层5、7就能安装多个发光元件8，并且，可以简单地进行和其它基板的连接，扩展性优良。
接下来，参考图3和图4对本发明的发光模块的一实施方式进行说明。本实施方式的发光模块10，是在图1所示的发光元件安装用基板1上安装多个发光元件8而构成的。每个发光元件8，安装于延伸设置到发光元件安装用基板1的槽11内的第二导电层7上，即安装于发光元件安装位置上。
在本实施方式的发光模块10中，作为发光元件8最好为LED。并且，当将发光模块10应用于照明装置时，作为发光元件8最好是白色LED。作为该白色LED，最好是组合由氮化镓(GaN)类半导体制作的蓝色LED、和由蓝色光激发而发出黄色等一种或两种以上的蓝色以外的可见光的荧光体而成的白色LED等。并且，最好是，使上述荧光体混合并分散在用来封装安装在基板上的发光元件8的透明树脂中来使用。
在本实施方式的发光模块10中，通过将每个发光元件8安装在延伸设置到槽11的底面上的第二导电层7上，发光元件8的一个电极端子电连接于第二导电层7，此外，发光元件8的另一个电极端子，利用细金线等键合引线9而电连接于相邻的第二导电层7的端部。在安装于珐琅基板2的长度方向两端的发光元件8中，一端侧的发光元件8，通过键合引线9与一个导电层连接部12连接。此外，另一端侧的发光元件8安装于呈L形的第二导电层7上，该第二导电层7通过电流调整及元件保护用的调整电路15，连接于另一个导电层连接部13。由此，安装于发光元件安装用基板1上的多个发光元件8，串联连接为一列，如图2所示，通过在成为负电极的连接用端子14和成为正电极的另一个连接用端子14之间施加电压，向安装在该基板上的所有的发光元件8供电而使之发光。
接下来，对上述发光元件安装用基板1及使用了该基板的发光模块10的制造方法进行说明。
首先，准备用于制作内核金属的金属板，将其切割成长板状，并且实施机械加工，形成成为发光元件安装位置的槽11，并且，为了形成连接用端子14而将其两端加工成コ字形，从而制作出内核金属3。
然后，将上述内核金属3浸渍到在适当的溶剂中分散了玻璃粉而得到的液体中，并在附近配置相对电极，在内核金属3与该相对电极之间施加电压，使玻璃粉电沉积在内核金属3的表面上。在进行了电沉积后，从液体中提出内核金属3进行干燥，并放入加热炉中，在规定温度范围内进行加热，将玻璃粉烧接在内核金属3的表面上，形成第一珐琅层4，从而制作出珐琅基板2。
然后，利用丝网印刷等方法，沿图2所示的第一导电层形成图案，在珐琅基板2的一个面上印刷厚膜银糊，之后进行烧接，形成和第一导电层5连接用的端子14。
然后，与形成上述第一珐琅层4时同样地，将上述基板浸渍到分散了玻璃粉的液体中，在第一导电层5和相对电极之间施加电压，使玻璃粉电沉积在第一导电层5的表面。此时，为了不使玻璃粉电沉积到成为导电层连接部12、13的部分，而对其进行遮盖，或在电沉积之后除去玻璃粉。在将该基板干燥后，加热到规定温度来烧接玻璃，从而形成第二珐琅层6。
然后，利用丝网印刷等方法，沿图1所示的第二导电层形成图案，印刷厚膜银糊，之后，进行烧接，从而形成第二导电层7和导电层连接部12、13。通过进行以上的各工序，可以得到图1所示的发光元件安装用基板1。
在如上述那样制作的发光元件安装用基板1的规定位置上，通过贴片(diebonding)安装发光元件8，进而形成调整电路15，并通过引线键合(wirebonding)使每个发光元件与第二导电层7进行电连接，由此，可得到图3所示的发光模块10。
之后根据需要，向槽11内填充保护用的树脂或混合分散了荧光体的树脂，并使之固化，而封装发光元件8。
在本实施方式的发光模块10中，发光元件8因为安装于直接延伸设置到槽11内的第一珐琅层4上的第二导电层7上，所以，从发光元件8发出的热量易于传导到内核金属3，从而散热性良好。另外，因为未在珐琅基板2的背面形成导电层及追加的珐琅层，所以，也不会影响从珐琅基板2的背面侧进行的利用热传导的散热，并且，因为珐琅基板2的背面不产生电位，所以，固定于金属等的筐体也是安全的。
当实际使用该发光模块10时，希望安装于长尺寸的金属板筐体或构造物上。例如，在两个端部安装接合器，以保持在筐体上，并在接合器内实现和彼此相邻的基板的电连接。这样，即使将10个到几十个发光模块并列连接为一列，只要利用单个电源对第一端的模块提供电源，就可以向所有的模块供电。此外，通过使第一导电层5确保充分的宽度，也能向离电源远的模块充分供电，并且，不会随着远离电源而变暗。
另外，本发明不仅限于上述的实施方式，可以进行各种变更及修改。例如，也可以构成为：将发光元件并列4列，并将第一导电层5设置于没有发光元件列的部分的下层。第一导电层5也可以设置为两列以上的任何列数。此外，利用二维排列，还可以将单体模块大光量化。
另外，也可以将第一导电层5仅用于一个极，而使另一个极与内核金属3电连接，将内核金属本身作为输送线、向基板内供电用的布线来利用。由此，可以得到更大的输送线的截面面积。
该发光模块10使用上述发光元件安装用基板1，并使用基板内的导电体来安装多个发光元件8，而不需另外迂回配置布线，所以能够小型化，此外能够廉价地提供发光模块。并且，能够通过连接用端子14容易地实现与未图示的其它的发光模块10的连接，所以，能够纵横无间隙地连结多个，从而能简单地实现大面积的照明装置。另外，可以在基本不降低电压的状态下将从一端供给的功率依次输送给相邻的发光模块，由此可以容易地向多个发光模块10供电。
(实施例)
将厚度为2mm的钢板切割成长板状，并实施机械加工，形成作为发光元件安装位置的槽，并且，为了形成连接用端子而将两端加工成コ字形，从而制作出内核金属。
然后，在上述内核金属的表面上电沉积玻璃，之后进行烧结，利用厚度为100μm左右的第一珐琅层覆盖内核金属的表面，从而制作出珐琅基板。
然后，在珐琅基板的一个面上，通过丝网印刷，按照图2所示的第一导电层形成图案印刷厚膜银糊，之后进行烧接，形成30μm左右的第一导电层。
然后，对第一导电层施加电压而电沉积玻璃，之后进行烧结，由此在第一导电层的表面上形成厚100μm左右的第二珐琅层。
然后，按照图1的第二导电层形成图案，通过丝网印刷印刷厚膜银糊，之后进行烧接，形成厚30μm左右的第二导电层。
如此制作的发光元件安装用基板，全长300mm、宽20mm、厚度约为1.5mm、槽底部的宽度为1.0mm、槽侧壁部倾斜角度为45度、连接用端子长度为7mm、连接用端子宽度为7mm、第一导电体的宽度为5mm、第二导电体形成个数为30个。
通过贴片将30个中心波长460nm的蓝色LED安装在该发光元件安装用基板的规定位置，并利用使用了细金线的引线键合将蓝色LED和各导电层连接起来。然后，在基板的槽内，填充分散了由蓝色光激发而发出黄色光的荧光体的环氧树脂，并使之固化，而封装各发光元件，从而制作出发出白色光的照明装置用的发光模块。
将同样制作的4个发光模块，利用各自的连接用端子进行连接而连结成直线状，并从一端的模块的连接用端子供给200mA的直流电流，使所有的发光模块点亮。其结果是，所有的发光模块以同等的亮度发出白色光，并且供电侧和相反侧的发光模块不会变暗。在点亮一小时后，消耗功率约为19W，基板表面的温度为30℃，因而具有充分的散热性。

Claims (4)

1.一种发光元件安装用基板，其特征在于，
在内核金属的表面覆盖了珐琅层的珐琅基板的外侧，形成有两层以上的导电层和设置于各导电层之间的绝缘层；
设置于上述珐琅层侧的导电层，是以从珐琅基板的一端连通到另一端的方式来设置的，对沿该导电层的长度方向安装的多个发光元件供电，并且，该导电层延伸设置到设置于珐琅基板的两端的突出部的表面，以构成与其它基板连接用的连接部，
安装各上述发光元件的上述导电层的、至少安装各上述发光元件的安装部分直接形成在覆盖上述内核金属的表面的珐琅层上，
上述珐琅层直接层叠于上述内核金属上，在该珐琅层上直接层叠各上述导电层中的上述安装部分，进而在该安装部分上直接层叠各上述发光元件，由此，在上述内核金属上形成了层叠构造，在该层叠构造中，以距该内核金属由近到远的顺序，依次层叠了上述珐琅层、上述安装部分及上述发光元件。
2.根据权利要求1所述的发光元件安装用基板，其特征在于，
上述珐琅基板上设置有凹部，上述导电层中的外侧的导电层形成为一部分伸出到上述凹部内，在形成于该凹部的导电层上设置有发光元件安装位置。
3.一种发光模块，其特征在于，
是在权利要求1所述的发光元件安装用基板上安装发光元件而构成的。
4.一种照明装置，其特征在于，
具有权利要求3所述的发光模块。
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