CN103026517A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种照明装置,其具备:在基底基板上配置的点光源;通过对来自点光源的光进行波长变换的波长变换构件来密封点光源的封装体;对来自封装体的光进行控制的光学构件;具有保持光学构件的安装面和保持封装体的接合部的框体;以及安装有封装体的电路基板。并且具有如下的结构:在波长变换构件与光学构件之间具有空间,并将框体的接合部在封装体的基准面上直接定位并固定。由此,从LED芯片产生的热经由框体而散热,因此能够减少向透镜传递的热量。
Description
技术领域
本发明涉及将相机等摄影装置中使用的LED元件作为点光源使用的照明装置。
背景技术
近些年,例如LED照明装置等点光源照明装置被利用作为灯泡型照明或荧光灯型照明等室内用的照明器具或液晶电视的背光灯等各种光源。另外,还将点光源照明装置作为便携式电话的内置相机、数字静物照相机(DSC)、摄像机的摄影时的被拍摄体照射用的照明而使用。并且,在连年小型化进展的DSC或摄像机上搭载的LED照明装置也要求小型化,并且还要求与搭载有作为以往的光源的闪光放电管的照明装置接近的高照度化。
以下,使用图4,对搭载有以往的LED元件的照明装置的结构进行说明。图4是表示以往的LED照明装置的剖面图。
如图4所示,以往的LED照明装置27由多个LED封装体21、印刷电路基板26、框体25、及透镜23构成(例如,参照专利文献1)。并且,多个LED封装体21安装在印刷电路基板26上。印刷电路基板26安装在框体25的底部。在框体25的上部安装有使来自LED封装体21的光会聚的透镜23。但是,由于专利文献1的LED照明装置27经由框体25来安装印刷电路基板26、透镜23,因此难以小型化。
另一方面,在小型化了的LED照明装置中,重要的是使更多的光向照射范围会聚,并且以均匀的配光向被拍摄体照射。由此,能够使照度提高,并且实现清晰的摄影。
但是,为了实现高照度化、均匀的配光,需要构成LED照明装置的各构件间的位置精度,因此因小型化而对LED封装体21和透镜23的位置精度的要求变高。因而,对于经由框体25来安装LED封装体21和透镜23的上述LED照明装置而言,尺寸离散的原因增加,因此在精度上不利。其结果是,上述LED照明装置存在容易在照度或配光角等光学特性上产生离散这样的问题。
因此,使用图5,对使由位置精度引起的光学特性的离散降低的LED照明装置39进行说明(例如,参照专利文献2)。图5是表示以往的LED照明装置的另一例的剖面图。
如图5所示,以往的LED照明装置39由具有作为光源的LED芯片33、基底基板32、透明树脂38的LED封装体31,和透镜34构成。在此,LED芯片33安装在基底基板32的凹部32B的底部的上表面。透明树脂38通过将波长变换用的荧光体和例如环氧树脂或硅酮树脂等透明性的树脂混合而构成,其中,该波长变换用的荧光体对从LED芯片33出射的光的波长进行变换。并且,LED封装体31通过向基底基板32的凹部32B注入透明树脂38对LED芯片33进行密封而构成。
透镜34在LED封装体31的上部安装在从LED封装体31发出光的发光区域内,对从LED芯片33发出的光进行会聚。
此时,透镜34的底面端部为定位面34A,LED封装体31的基底基板32的凹部32B周边的上表面为基准面32A,使之相接而直接安装透镜34。
另一方面,在LED照明装置39中,作为用于提高照度的另一种方法,只要增大点灯电流即可,但是发热。通常,LED芯片33具有温度越低而将电流变换为光的效率(发光效率)越高的特性。因此,当增大点灯电流时,LED芯片33成为高温,从而存在LED芯片33的发光效率降低且工作寿命也降低这样的问题。并且,对LED芯片33进行密封的透明树脂38也因热的影响而变色,使光的透过率降低,因此LED照明装置39的照度降低。
因此,LED照明装置39中要求有使热降低的高的散热特性,以免由LED芯片33的发光而产生的热对光学特性产生影响。
但是,图5那样的LED照明装置39中,将透镜34直接安装于LED封装体31的基底基板32的基准面32A。因此,透镜34的入光面整体与LED封装体31的基底基板32或透明树脂38相接,从LED芯片33产生的热容易经由基底基板32或透明树脂38向透镜34传递。此时,若为了提高来自LED芯片33的光的照度而提高在LED芯片33中流过的电流值,则从LED芯片33发出的发热量也成比例增加,且向透镜34传递的热量也成比例增加。其结果是,因热的影响而使得透镜34发生热膨胀,从而例如形状等发生微小地变化,由此光学特性也发生变化。另外,因透镜34的形状变化,产生照度的降低或配光角的变化等使光学特性降低这样的问题。
另外,在LED封装体31中,LED芯片33的发光效率在温度变高时降低,因此若在温度高的状态下长期使用LED芯片33,则发光效率降低而光量减少。因此,作为LED照明装置39,当为了产生需要的照度而进一步增加电流值时,消耗电力增加。
另外,当在高温下连续使用LED芯片33时,密封的透明树脂8因热引起的变色加速。其结果是,透镜34的透过率减少,LED照明装置39的照度降低,从而存在工作寿命缩短等问题。
另外,虽然使用图4来进行说明的专利文献1的LED照明装置27为难以受到热的影响的结构,但是如上所述,存在照度或配光角等光学特性离散这样的问题。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2000-89318号公报
专利文献2:日本特开2007-80879号公报
发明内容
为了解决上述问题,本发明的照明装置具备:在基底基板上配置的点光源;通过对来自点光源的光进行波长变换的波长变换构件来密封点光源的封装体;对来自封装体的光进行控制的光学构件;具有保持光学构件的安装面和保持封装体的接合部的框体;安装有封装体的电路基板。并且,还具有如下的结构:在波长变换构件与光学构件之间具有空间,并将框体的接合部在封装体的基准面上直接定位并固定。
由此,从LED芯片产生的热经由框体而散热,因此能够减少向透镜传递的热量。其结果是,能够实现可防止由透镜会聚的光的照度或配光控制等光学特性的降低的照明装置。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1中的照明装置的剖面图。
图2是表示本发明的实施方式2中的照明装置的剖面图。
图3是表示本发明的实施方式3中的照明装置的剖开立体图。
图4是表示以往的照明装置的剖面图。
图5是表示以往的照明装置的另一例的剖面图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的实施方式的照明装置进行说明。另外,本发明不被本实施方式所限定。
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1中的照明装置的剖面图。
如图1所示,本发明的实施方式1中的照明装置7至少由LED封装体1、透镜4、框体5、和电路基板6构成。另外,LED封装体1(以下,记为封装体)具有基底基板2、由例如LED芯片构成的点光源3(以下,以下,记为“LED芯片”)、以及覆盖LED芯片3的波长变换构件即透明树脂8。在此,基底基板2例如由陶瓷等材料构成,在基底基板2上安装有作为点光源3的发光体的LED芯片。透明树脂8通过将波长变换用的荧光体和例如环氧树脂或硅酮树脂等透明性的树脂混合而构成,作为波长变换构件而发挥功能,其中,波长变换用的荧光体对从LED芯片3出射的光的波长进行变换。LED芯片3由透明树脂8密封。另外,在基底基板2的与LED芯片3的安装面相反的面上使用例如金等导电性优良的金属材料而形成有电极9,并经由电极9与形成有控制照明装置7的电路的例如印刷电路基板等电路基板6连接。并且,LED芯片3和电极9通过未图示的配线电连接。
另外,封装体1和电路基板6隔着焊料层10而离开,并通过将封装体1的基底基板2的电极9和电路基板6内的连接用电极部(未图示)连接而固定。因此,封装体1和电路基板6不直接接触。其结果是,即使例如产生焊料层10等的厚度离散,也能够减少对封装体1的构成要素间的位置精度离散的影响。
另外,框体5例如由铝等构成,具有安装封装体1的接合部5A和安装透镜4的安装面5C。并且,封装体1和框体5中,将在封装体1的基底基板2的周边端部上未形成透明树脂8的部位作为定位用的基准面2A,并使用未图示的粘接剂与框体5的接合部5A直接安装。由此,将封装体1和框体5定位并固定。
另外,作为光学构件的透镜4例如由聚碳酸酯、丙烯酸或硅酮等透明的树脂材料构成,通过模具而成形为规定的形状(例如,凸型非球面形状等),从而具有规定的光学性能。并且,透镜4插入到在框体5的内表面上部形成的例如台阶状的安装面5C,并在安装面5C的侧面经由例如未图示的粘接剂与框体5固定。此时,优选在框体5的安装面5C上形成多处槽(未图示),并在槽内涂敷粘接剂而与透镜4粘接。由此,能够防止粘接剂的溢出,从而将粘接剂向透镜4的入光面或出光面的附着引起的对光的折射的影响防患于未然。
另外,沿着基底基板2的侧面的方向的框体5的侧面5D的长度设定为不与电路基板6接触的长度。
另外,在框体5的从与基底基板2接合的接合部5A到透镜4的安装面5C的内壁(内周面)上形成有从接合部5A朝向安装面5C扩宽的反射镜形状5B的例如斜面。由此,能够使从封装体1出射的光向透镜4方向(尽可能向透镜4的光轴方向)反射。其结果是,使从LED芯片3发出的光可靠地向透镜4入射,将更多的光会聚而从透镜4发出,由此能够实现具有高的照度的照明装置7。
另外,如图1所示,在覆盖LED芯片3的透明树脂8和与LED芯片3对置的透镜4的下表面之间设置空间。由此,能够防止由LED芯片3产生的热经由透明树脂8向透镜4的传热。
如以上说明的那样,本发明的照明装置7由于使从LED芯片3产生的热向框体5传递来散热,因此能够减少向透镜4传递的热量。另外,由于透镜4和透明树脂8未直接接触,因此能够减少传热引起的向透镜4传递的热量。由此,能够减少热对由透镜4会聚的光的照度、配光控制等光学特性的影响。并且,能够减少在以往的LED照明装置中产生的固定封装体1和电路基板6的焊料层10的例如厚度离散等引起的封装体1和透镜4的位置精度的离散。
另外,在本实施方式中,作为框体5的材料,以铝为例进行了说明,但不局限于此。例如,也可以为铜或黄铜等其它的金属材料,还可以为树脂材料。此时,在由树脂材料形成框体的情况下,由于树脂材料与金属材料相比,热传导率低,且散热性不充分,因此优选在树脂材料中含有例如碳填料等热传导率高的材料来提高散热性。
另外,在本实施方式中,以形成反射镜形状的斜面的例子说明了框体的内壁,但此时,优选例如进行金属蒸镀。由此,能够使反射镜形状的斜面成为镜面而提高反射率。其结果是,能够实现照度进一步提高的照明装置。
(实施方式2)
以下,使用附图,对本发明的实施方式2中的照明装置进行说明。
图2是表示本发明的实施方式2中的照明装置的剖面图。另外,本实施方式的照明装置24的基本结构与图1的照明装置相同,因此省略说明。
即,如图2所示,本实施方式的照明装置在如下这一点上与实施方式1不同:在基底基板12的中央部设置凹部12B,在凹部12B的底部上表面配置LED芯片13,且通过透明树脂18密封凹部12B。
如图2所示,本实施方式1中的照明装置24至少由LED封装体11、透镜4、框体15、和电路基板6构成。另外,LED封装体11(以下,记为封装体)具有:具有凹部12B的基底基板12;收容在凹部12B内的LED芯片13;覆盖LED芯片13且填埋凹部12B的透明树脂18。
以下,使用图2,对本实施方式中的框体15与封装体11及透镜4的对位进行说明。
首先,框体15的截面具有形成有例如贯通孔的H形状,且框体15具有安装封装体11的接合部15A和安装透镜4的安装面15C。并且,封装体11和框体15以封装体11的基底基板12的凹部12B的周边部为定位用的基准面12A,使用未图示的粘接剂与框体15的接合部15A直接安装。由此,封装体11和框体15被定位固定。
另外,将透镜4插入到在框体15的内表面上部形成的台阶状的安装面15C上,且在安装面15C的侧面经由例如未图示的粘接剂与框体15固定。
另外,沿着基底基板12的侧面的方向的框体15的侧面15D的长度设定为不与电路基板6接触的长度。
另外,在凹部12B的内壁(内周面)形成有从LED芯片3的安装面朝向安装面15C扩宽的反射镜形状12C的例如斜面。由此,能够使从封装体11出射的光向透镜4方向(尽可能向透镜4的光轴方向)反射。其结果是,使从LED芯片13发出的光可靠地向透镜4入射,并使更多的光会聚而从透镜4发出,由此能够实现具有高的照度的照明装置24。
另外,如图2所示,在覆盖LED芯片13且填埋基底基板12的凹部12B的透明树脂18和与LED芯片13对置的透镜4的下表面之间通过框体15的贯通孔而设置空间。由此,能够防止由LED芯片13产生的热经由透明树脂18向透镜4的传热。
如以上说明的那样,本发明的照明装置24中,由于从LED芯片13产生的热向框体15传递而散热,因此能够减少向透镜4传递的热量。另外,由于透镜4和透明树脂18不直接接触,因此能够减少因传热而向透镜4传递的热量。由此,能够减少热对由透镜4会聚的光的照度、配光控制等光学特性的影响。并且,能够减少因固定封装体11和电路基板6的焊料层10的例如厚度离散等引起的封装体11和透镜4的位置精度的离散。
另外,根据本实施方式,由于能够在基底基板12的凹部12B中埋入透明树脂18来密封LED芯片13,因此密封的透明树脂18的量的调整容易,且能够提高生产率。另外,由于通过凹部12B容易进行透明树脂18的量的调整,因此能够精度良好地调整被进行波长变换的光的波长。
(实施方式3)
以下,使用附图,对本发明的实施方式3中的照明装置进行说明。
图3是表示本发明的实施方式3中的照明装置的剖开立体图。另外,本实施方式的照明装置20的基本结构与图1的照明装置相同,因此省略说明。
即,如图3所示,本实施方式的照明装置20在如下这一点上与实施方式1不同:在框体5的外壁19上设有翅片(fin)形状的多个凹凸。由此,通过将框体5的外壁19的形状形成为翅片形状来增大表面积,从而能够大幅提高散热性能。
此时,优选翅片形状的外壁19的表面通过铝阳极氧化(ァルマィト:alumite)处理或黑涂料涂装等进行着色。由此,能够使外壁19的表面的放射率提高,从而使散热性能进一步提高。
根据本实施方式,由于从LED芯片3发出的热向框体5传递,并通过翅片形状的外壁19有效地散热,因此能够使向透镜4传递的热量进一步减少。由此,能够进一步减少热对由透镜4会聚的光的照度、配光控制等光学特性的影响。
如上述说明的那样,根据各实施方式,即使在为了实现照明装置的高照度化而增大发光电流的情况下,也能够抑制LED芯片的温度的上升,因此能够防止发光效率的降低和照度的降低。
另外,根据各实施方式,能够抑制LED芯片的温度的上升,因此能够延迟密封LED芯片的透明树脂的透过率的降低。其结果是,能够使照明装置因照度的降低而减少的寿命延长。
另外,根据各实施方式,通过将框体直接安装于封装体,由此能够消除作为位置离散的原因的、在基底基板和印刷电路基板的连接中使用的焊料层的厚度的离散这样的原因。其结果是,能够减轻封装体与透镜之间的距离的离散,从而能够减轻离散对照度或配光角等光学特性的影响。
另外,根据各实施方式,通过在封装体上安装框体,由此能够通过在透镜与封装体之间设置的空间来设置例如空气层。其结果是,能够提高透镜设计的自由度,并且能够实现从封装体的发光面相对于透镜的入光面的高的隔热效果。
本发明的照明装置具备:在基底基板上配置的点光源;通过对来自点光源的光进行波长变换的波长变换构件来密封点光源的封装体;对来自封装体的光进行控制的光学构件;具有保持光学构件的安装面和保持封装体的接合部的框体;以及安装有封装体的电路基板。并且,具有如下结构:在波长变换构件与光学构件之间具有空间,且将框体的接合部在封装体的基准面上直接定位并固定。
由此,由于将从LED芯片产生的热经由框体5而进行散热,因此能够减少向透镜传递的热量。其结果是,能够实现可防止由透镜会聚的光的照度、配光控制等光学特性的降低的照明装置。
另外,本发明的照明装置在框体的外壁设有翅片。由此,能够进一步提高散热效果。
另外,本发明的照明装置将框体的内壁形成为反射镜形状。由此,能够使来自LED芯片的光会聚,从而能够增加向正面输出的光量。
工业实用性
本发明的照明装置能够减轻封装体的发热对光学特性的影响。因此,在带相机的便携式电话、DSC、及摄像机等用于照射被拍摄体的LED灯等中有用。
符号说明:
1、11、21、31封装体(LED封装体)
2、12、32基底基板
2A、12A、32A基准面
3、13、33LED芯片(点光源)
4、23、34透镜(光学构件)
5、15、25框体
5A、15A接合部
5B、12C反射镜形状
5C、15C安装面
5D、15D 侧面
6电路基板
7、24、20照明装置
8、18、38透明树脂(波长变换构件)
9电极
10焊料层
12B、32B 凹部
19外壁
26印刷电路基板
27、39LED照明装置
34A定位面
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.(修改后)一种照明装置,其特征在于,
具备:
点光源,其在基底基板上配置;封装体,其通过对来自所述点光源的光进行波长变换的波长变换构件而密封所述点光源;光学构件,其对来自所述封装体的光进行控制;框体,其具有保持所述光学构件的安装面和保持所述封装体的接合部;以及电路基板,其安装有所述封装体,
在所述波长变换构件与所述光学构件之间具有空间,
将所述框体的所述接合部以所述封装体的安装所述框体的面为基准面而在所述基准面上直接进行定位并固定。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
在所述基底基板上设置凹部,在所述凹部配置所述点光源。
3.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述框体的外壁形成为翅片形状。
4.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述框体的内壁形成为反射镜形状。
5.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于,
所述基底基板的所述凹部的内壁形成为反射镜形状。
6.(追加)根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述基准面是在所述基底基板的周边部未形成有所述波长变换构件的面。
7.(追加)根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述封装体与所述电路基板离开。
Claims (5)
1.一种照明装置,其特征在于,
具备:
点光源,其在基底基板上配置;封装体,其通过对来自所述点光源的光进行波长变换的波长变换构件而密封所述点光源;光学构件,其对来自所述封装体的光进行控制;框体,其具有保持所述光学构件的安装面和保持所述封装体的接合部;以及电路基板,其安装有所述封装体,
在所述波长变换构件与所述光学构件之间具有空间,
将所述框体的所述接合部在所述封装体的基准面上直接进行定位并固定。
2.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
在所述基底基板上设置凹部,在所述凹部配置所述点光源。
3.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述框体的外壁形成为翅片形状。
4.根据权利要求1所述的照明装置,其特征在于,
所述框体的内壁形成为反射镜形状。
5.根据权利要求2所述的照明装置,其特征在于,
所述基底基板的所述凹部的内壁形成为反射镜形状。
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