JP2007059930A - Led lighting fixture and card type led lighting light source - Google Patents

Led lighting fixture and card type led lighting light source Download PDF

Info

Publication number
JP2007059930A
JP2007059930A JP2006274596A JP2006274596A JP2007059930A JP 2007059930 A JP2007059930 A JP 2007059930A JP 2006274596 A JP2006274596 A JP 2006274596A JP 2006274596 A JP2006274596 A JP 2006274596A JP 2007059930 A JP2007059930 A JP 2007059930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
led
illumination light
substrate
led illumination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006274596A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuyuki Matsui
Tatsumi Setomoto
Masanori Shimizu
Tetsushi Tamura
Tadashi Yano
伸幸 松井
正則 清水
龍海 瀬戸本
哲志 田村
正 矢野
Original Assignee
Matsushita Electric Ind Co Ltd
松下電器産業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to JP2001242857 priority Critical
Application filed by Matsushita Electric Ind Co Ltd, 松下電器産業株式会社 filed Critical Matsushita Electric Ind Co Ltd
Priority to JP2006274596A priority patent/JP2007059930A/en
Publication of JP2007059930A publication Critical patent/JP2007059930A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/93Batch processes
    • H01L24/95Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips
    • H01L24/97Batch processes at chip-level, i.e. with connecting carried out on a plurality of singulated devices, i.e. on diced chips the devices being connected to a common substrate, e.g. interposer, said common substrate being separable into individual assemblies after connecting
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21KNON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S6/00Lighting devices intended to be free-standing
    • F21S6/002Table lamps, e.g. for ambient lighting
    • F21S6/003Table lamps, e.g. for ambient lighting for task lighting, e.g. for reading or desk work, e.g. angle poise lamps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21LLIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF, BEING PORTABLE OR SPECIALLY ADAPTED FOR TRANSPORTATION
    • F21L4/00Electric lighting devices with self-contained electric batteries or cells
    • F21L4/02Electric lighting devices with self-contained electric batteries or cells characterised by the provision of two or more light sources
    • F21L4/022Pocket lamps
    • F21L4/027Pocket lamps the light sources being a LED
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S6/00Lighting devices intended to be free-standing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2105/00Planar light sources
    • F21Y2105/10Planar light sources comprising a two-dimensional array of point-like light-generating elements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21YINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/484Connecting portions
    • H01L2224/48463Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond
    • H01L2224/48465Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a ball bond the other connecting portion not on the bonding area being a wedge bond, i.e. ball-to-wedge, regular stitch
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49107Connecting at different heights on the semiconductor or solid-state body
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/06Polymers
    • H01L2924/078Adhesive characteristics other than chemical
    • H01L2924/0781Adhesive characteristics other than chemical being an ohmic electrical conductor
    • H01L2924/07811Extrinsic, i.e. with electrical conductive fillers
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/156Material
    • H01L2924/15786Material with a principal constituent of the material being a non metallic, non metalloid inorganic material
    • H01L2924/15787Ceramics, e.g. crystalline carbides, nitrides or oxides
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED lighting light source which improves heat radiation and light utilization efficiency and in which LEDs are integrated with high density, and to provide an LED lighting fixture thereof. <P>SOLUTION: The LED lighting fixture includes at least one connector to be connected to the detachable card type LED lighting light source 10 with the LEDs mounted on one face of a board, and a lighting circuit which is electrically connected to the card type LED lighting light source 10 through the connector. The card type LED lighting light source 10 includes preferably a metal base board, and a plurality of the LEDs mounted on one face of the metal base board, and a back face of the metal base board on which the LEDs are not mounted is thermally brought into contact with a portion of the lighting fixture. A feeding terminal to be electrically connected by the connector is provided on one face of the metal base board on which the LEDs are mounted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、LED照明装置およびカード型LED照明光源に関する。より詳細には、複数のLEDが実装されたカード型LED照明光源を用いるLED照明装置と、このLED照明装置に好適に用いられるカード型LED照明光源とに関している。   The present invention relates to an LED illumination device and a card-type LED illumination light source. More specifically, the present invention relates to an LED illumination device that uses a card-type LED illumination light source on which a plurality of LEDs are mounted, and a card-type LED illumination light source that is suitably used for this LED illumination device.
照明器具や看板の光源として、従来から白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプなどが使用されている。これらの光源に変わる新しい照明光源として、LED照明光源の研究が進められている。このLED照明光源は、上記の光源と比べて寿命が長いという優れた利点があり、次世代の照明光源としての期待は大きい。しかし、1個のLED素子では、光束が小さいため、白熱電球、蛍光ランプと同程度の光束を得るためには、複数のLED素子を配置してLED照明光源を構成する必要がある。   Conventionally, incandescent bulbs, fluorescent lamps, high-pressure discharge lamps and the like have been used as light sources for lighting fixtures and signboards. As a new illumination light source that replaces these light sources, research on LED illumination light sources is underway. This LED illumination light source has an excellent advantage that it has a long life compared to the above light source, and is highly expected as a next-generation illumination light source. However, since one LED element has a small luminous flux, it is necessary to arrange an LED illumination light source by arranging a plurality of LED elements in order to obtain a luminous flux equivalent to that of an incandescent bulb or a fluorescent lamp.
以下、図面を参照しながら、従来のLED照明光源を説明する。   Hereinafter, a conventional LED illumination light source will be described with reference to the drawings.
図1(a)および(b)は、従来のLED照明光源の構成を示し、図2(a)および(b)は、そのLED照明光源におけるLEDの断面構成を示している。   1A and 1B show the configuration of a conventional LED illumination light source, and FIGS. 2A and 2B show the cross-sectional configuration of the LED in the LED illumination light source.
このLED照明光源は、図1(a)および(b)に示すように、基板21を備えており、その基板21の上に複数のLEDベアチップ22が実装されている。本明細書において、「LEDベアチップ」とは、基板21に実装する前の段階において、LEDが樹脂などによってモールドされていないものを意味するものとする。また、実装前の段階でLEDがモールドされており、発光部などが露出していない状態にあるLEDを「LED素子」と呼んで区別することにする。図1(a)に示す基板21の上には、LEDベアチップ22から出た光を透過する孔23aが開けられ板23が設けられている。一方、図1(b)に示す基板21の上には、LEDベアチップ22から出た光を透過する層状の樹脂24が形成されており、LEDベアチップ22は樹脂24で覆われている。   As shown in FIGS. 1A and 1B, the LED illumination light source includes a substrate 21, and a plurality of LED bare chips 22 are mounted on the substrate 21. In this specification, the “LED bare chip” means that the LED is not molded with a resin or the like before being mounted on the substrate 21. Further, an LED in which the LED is molded in a stage before mounting and the light emitting portion or the like is not exposed is referred to as an “LED element” to be distinguished. On the substrate 21 shown in FIG. 1A, a plate 23 is provided by opening a hole 23 a that transmits light emitted from the LED bare chip 22. On the other hand, a layered resin 24 that transmits light emitted from the LED bare chip 22 is formed on the substrate 21 shown in FIG. 1B, and the LED bare chip 22 is covered with the resin 24.
これらのLED照明光源では、図2(a)および(b)に示されるようにしてベアチップ状態のLEDベアチップ22が基板21の上に実装されている。LEDベアチップ22は、サファイアやSiC、GaAs、GaP等の素子基板31と、素子基板31上に形成された発光部とを有しており、発光部は、GaN系等のn型半導体層32、活性層33、およびp型半導体層34を積層することによって構成されている。n型半導体層32の電極32aおよびp型半導体層34の電極34aは、それぞれ、金製のワイヤ41および42によって基板21上の配線パターン21aと電気的に接続されている。なお、上記発光部の構成は一例に過ぎず、LEDは、量子井戸、プラッグ反射層、共振器構造などを備えていてもよい。   In these LED illumination light sources, the bare LED chip 22 is mounted on the substrate 21 as shown in FIGS. The LED bare chip 22 includes an element substrate 31 such as sapphire, SiC, GaAs, or GaP, and a light emitting portion formed on the element substrate 31. The light emitting portion includes an n-type semiconductor layer 32 such as a GaN-based layer, The active layer 33 and the p-type semiconductor layer 34 are stacked. The electrode 32a of the n-type semiconductor layer 32 and the electrode 34a of the p-type semiconductor layer 34 are electrically connected to the wiring pattern 21a on the substrate 21 by gold wires 41 and 42, respectively. In addition, the structure of the said light emission part is only an example, and LED may be provided with a quantum well, a plug reflective layer, a resonator structure, etc.
図1(a)および図2(a)に示される構成において、LEDベアチップ22で発生した光は、板23に設けられた孔(開口部)23bの内周面に相当する反射面23aで反射され、素子外へ出射する。板23の孔23bには、LEDベアチップ22とワイヤ41および42とをモールドするように樹脂24が充填されている。また、図1(b)および図2(b)に示される構成においては、LEDベアチップ22で発生した光はモールド樹脂24を介して素子外へ出射する。   In the configuration shown in FIGS. 1A and 2A, the light generated by the LED bare chip 22 is reflected by the reflecting surface 23a corresponding to the inner peripheral surface of the hole (opening) 23b provided in the plate 23. Then, the light is emitted out of the element. The hole 23b of the plate 23 is filled with a resin 24 so that the LED bare chip 22 and the wires 41 and 42 are molded. Further, in the configuration shown in FIGS. 1B and 2B, the light generated by the LED bare chip 22 is emitted outside the element through the mold resin 24.
LEDベアチップ22におけるn型半導体層32の電極32aとp型半導体層34の電極34aとの間に順方向のバイアス電圧を印加すると、電子および正孔が半導体層内に注入され、再結合する。この再結合により、活性層33で光が発生し、活性層33から光が出射される。LED照明光源では、基板上に実装された複数のLEDベアチップ22から出射された光を照明光として利用する。   When a forward bias voltage is applied between the electrode 32a of the n-type semiconductor layer 32 and the electrode 34a of the p-type semiconductor layer 34 in the LED bare chip 22, electrons and holes are injected into the semiconductor layer and recombined. By this recombination, light is generated in the active layer 33 and light is emitted from the active layer 33. In the LED illumination light source, light emitted from a plurality of LED bare chips 22 mounted on a substrate is used as illumination light.
しかしながら、上記構成のLED照明光源では、発光に伴ってLEDベアチップ22が多量の熱を発生する。発生した熱は、素子基板31を介して基板21から放散することが意図されている。しかし、このようなLED照明装置の実用化にあたっては、以下のような解決すべき課題が残っている。   However, in the LED illumination light source having the above configuration, the LED bare chip 22 generates a large amount of heat as it emits light. The generated heat is intended to be dissipated from the substrate 21 through the element substrate 31. However, the following problems to be solved remain in practical use of such an LED lighting device.
上述したように、各LEDベアチップ22からの光束は小さいため、所望の明るさを得るためには、相当な数のLEDベアチップ22を基板21上に配列する必要がある。このため、多数のLEDベアチップ22を設けても基板のサイズが大型化しないように、実装するLEDベアチップ22の高密度化を図らなければならない。   As described above, since the light flux from each LED bare chip 22 is small, it is necessary to arrange a considerable number of LED bare chips 22 on the substrate 21 in order to obtain a desired brightness. For this reason, it is necessary to increase the density of the LED bare chips 22 to be mounted so that the size of the substrate does not increase even if a large number of LED bare chips 22 are provided.
また、各LEDベアチップ22の光束をできる限り増加させるために、照明以外の通常用途における電流(例えば20mA程度;0.3mm角のLEDベアチップを想定すると単位面積当たりの電流密度は約222.2[mA/mm2])よりも大きな電流(過電流:例えば40mA程度;前記に同じく単位面積当たりの電流密度は約444.4[mA/mm2])を各LEDベアチップ22に流す必要がある。各LEDベアチップ22に大きな電流を流した場合には、LEDベアチップ22からの発熱量が大きくなるため、LEDベアチップ22の温度(ベアチップ温度)が高温に上昇する。ベアチップ温度はLEDベアチップの寿命に大きな影響をもたらす。具体的には、ベアチップ温度が10℃上昇すると、LEDベアチップ22を組み込んだLED装置の寿命は半減するといわれている。 Further, in order to increase the luminous flux of each LED bare chip 22 as much as possible, the current density in a normal use other than lighting (for example, about 20 mA; assuming a 0.3 mm square LED bare chip, the current density per unit area is about 222.2 [ mA / mm 2 ]) (overcurrent: about 40 mA; for example, the current density per unit area is about 444.4 [mA / mm 2 ]) needs to flow through each LED bare chip 22. When a large current is passed through each LED bare chip 22, the amount of heat generated from the LED bare chip 22 increases, so that the temperature of the LED bare chip 22 (bare chip temperature) rises to a high temperature. The bare chip temperature has a great influence on the lifetime of the LED bare chip. Specifically, when the bare chip temperature rises by 10 ° C., it is said that the lifetime of the LED device incorporating the LED bare chip 22 is halved.
このため、一般にLEDの寿命は長いと考えられているが、LEDを照明用途に用いる場合は、その常識は通用しなくなる。また、発熱量の増加に伴ってベアチップ温度が高くなると、LEDベアチップ22の発光効率も低下するという問題もある。   For this reason, although it is generally considered that the lifetime of the LED is long, when the LED is used for illumination, the common sense is not valid. Further, when the bare chip temperature increases with an increase in the amount of heat generation, there is a problem that the light emission efficiency of the LED bare chip 22 also decreases.
以上の理由から、多数のLEDベアチップ22を高密度で実装したLED照明装置を実用化するには、従来以上に高い放熱性を実現し、ベアチップ温度を低く抑えなければならない。また、LEDベアチップ22から発する光をできる限り無駄なく照明光として使用できるように、光の利用効率を高くする必要もある。   For the above reasons, in order to put into practical use an LED lighting device in which a large number of LED bare chips 22 are mounted at a high density, it is necessary to realize higher heat dissipation than before and to keep the bare chip temperature low. In addition, it is necessary to increase the light use efficiency so that the light emitted from the LED bare chip 22 can be used as illumination light as much as possible.
このような課題を解決するため、従来から種々のLEDベアチップを集積したLED照明光源の提案がなされてはいるが、それらのすべての課題に十分に対応できるLED照明光源の出現は見られていない。   In order to solve such a problem, proposals of LED illumination light sources in which various LED bare chips are integrated have been made, but no LED illumination light source that can sufficiently cope with all these problems has been seen. .
以下、図1(a)および(b)や図2(a)および(b)を参照しながら、従来のLED照明光源の問題を説明する。まず、LEDの連続した点灯により、集積された多数のLED基板の中央部が熱くなり、LED基板の周辺部との温度差が大きくなるという問題がある。例えば、図1(a)および図2(a)に示す構成は、LEDのドットマトリクスディスプレイに採用されている。LEDディスプレイでは、板23が各LEDの発光と非発光の部分のコントラストを上げるように機能する。ディスプレイの場合、全てのLEDが常に大出力で点灯状態になることはなく、発熱は大きな問題にならないが、照明装置として使用する場合には、全LEDが長時間点灯状態を維持するため、発熱の問題が顕在化する。   Hereinafter, the problem of the conventional LED illumination light source will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS. 2 (a) and 2 (b). First, there is a problem that due to continuous lighting of LEDs, the central part of many integrated LED substrates becomes hot, and the temperature difference from the peripheral part of the LED substrate becomes large. For example, the configuration shown in FIGS. 1A and 2A is employed in an LED dot matrix display. In the LED display, the plate 23 functions to increase the contrast between the light emission and non-light emission portions of each LED. In the case of a display, all LEDs do not always turn on at a high output, and heat generation is not a major problem. However, when used as a lighting device, all LEDs remain on for a long time. The problem becomes obvious.
上記従来の構成例では、基板21および板23の材料に樹脂が用いられ、一体化される。このため、基板21および板23の各熱膨張率は略等しいが、通常の樹脂材料の熱伝導率は低く、熱がこもりやすくなるので、大出力で常時点灯される照明装置には適していない。   In the conventional configuration example, resin is used for the material of the substrate 21 and the plate 23, and they are integrated. For this reason, although the thermal expansion coefficient of the board | substrate 21 and the board 23 is substantially equal, since the heat conductivity of a normal resin material is low and heat | fever becomes easy to accumulate, it is not suitable for the illuminating device always lighted with a high output. .
また、一体化される基板21と板23の基板中央部と周囲部には温度差があるため、材質の熱膨張率差により基板周囲部に大きな応力が発生する。照明装置にLEDを応用する場合、LEDの点灯・消灯を繰り返すたびに加熱による応力が発生するため、ついにはLEDの電極32aや電極34aの断線につながる。   Further, since there is a temperature difference between the substrate 21 and the central portion of the substrate 21 and the peripheral portion of the plate 23, a large stress is generated in the peripheral portion of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient of the material. When an LED is applied to an illumination device, stress due to heating is generated each time the LED is repeatedly turned on / off, which eventually leads to disconnection of the electrode 32a and the electrode 34a of the LED.
更に、板23を個別に構成せずに、熱伝導率の高い基板材料と同程度の熱伝導率を示す材料を用いて板23に相当する厚さの部分を基板自身に形成し、その基板にLEDベアチップを実装する凹部を設けた場合でも、基板材料の熱伝導率に放熱と均熱化の能力が律則される。   Furthermore, the plate 23 is not individually configured, and a portion having a thickness corresponding to the plate 23 is formed on the substrate itself using a material having the same thermal conductivity as the substrate material having a high thermal conductivity. Even when the recess for mounting the LED bare chip is provided on the board, the ability of heat dissipation and soaking is regulated by the thermal conductivity of the substrate material.
また、上記の構成を採用した場合、基板自身を厚くする必要があることと、LEDベアチップ22が実装される基板を薄くすることができないことから、熱伝導率が高くとも、基板に熱が蓄積される。このため、照明装置のように、大きな電流で通電点灯状態が長時間連続すると、基板中央に実装されたLEDベアチップの温度が特に上昇し、基板中央と周囲との間で大きな温度差が発生する。従って、高い熱伝導率を有する基板材料の特性が活かせず、放熱の問題を解決できない。更に、基板表面に形成する凹部を大きくしなければ、LEDベアチップ22を実装し、かつ、LEDベアチップ22をワイヤボンドにより配線するスペースを確保できず、光学系が大型化してしまうという問題もある。更には、凹部内にLEDベアチップ22を実装することは各種ボンダーのキャピラリーやコレットのサイズの観点から、困難である。キャピラリーやコレットを凹部内に挿入可能とするには、凹部と光学系(光出射領域)のサイズを大きくすることが必要となる。   In addition, when the above configuration is adopted, it is necessary to increase the thickness of the substrate itself, and the substrate on which the LED bare chip 22 is mounted cannot be reduced. Is done. For this reason, when the energized lighting state continues for a long time with a large current as in a lighting device, the temperature of the LED bare chip mounted in the center of the substrate particularly rises, and a large temperature difference occurs between the center of the substrate and the surroundings. . Therefore, the characteristics of the substrate material having high thermal conductivity cannot be utilized, and the problem of heat dissipation cannot be solved. Furthermore, unless the concave portion formed on the substrate surface is made large, there is a problem that the space for mounting the LED bare chip 22 and wiring the LED bare chip 22 by wire bonding cannot be secured, and the optical system becomes large. Furthermore, it is difficult to mount the LED bare chip 22 in the recess from the viewpoint of the sizes of capillaries and collets of various bonders. In order to be able to insert a capillary or a collet into the recess, it is necessary to increase the size of the recess and the optical system (light emission region).
一方、図1(b)および図2(b)に示す構成によれば、モールド樹脂24が基板21の片面を覆うため、モールド樹脂24の硬化時に中央と周囲に硬化反応の時間差が生じ、樹脂内部に大きな残留応力が発生する。更に、LEDベアチップ22から発した光が、他のLEDベアチップ22によって吸収されるため(LEDによる自己吸収)、LED全体からの光取り出し効率が低下する。更に、モールド樹脂24は保熱材料として働くため、基板中央部と周囲部には温度差が発生し、材質の熱膨張率差に起因して基板周囲部にモールド樹脂24の応力が伝播する。   On the other hand, according to the configuration shown in FIG. 1B and FIG. 2B, since the mold resin 24 covers one surface of the substrate 21, a time difference in the curing reaction occurs between the center and the periphery when the mold resin 24 is cured. Large residual stress is generated inside. Furthermore, since the light emitted from the LED bare chip 22 is absorbed by another LED bare chip 22 (self-absorption by the LED), the light extraction efficiency from the entire LED is lowered. Further, since the mold resin 24 functions as a heat retaining material, a temperature difference is generated between the central portion and the peripheral portion of the substrate, and the stress of the mold resin 24 propagates to the peripheral portion of the substrate due to the difference in thermal expansion coefficient of the material.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、高密度化に関する課題を解決できるLED照明光源を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the LED illumination light source which can solve the subject regarding densification.
本発明のLED照明光源は、少なくとも配線パターンと、無機フィラーと樹脂組成物とを含むコンポジット材料から形成されている絶縁層が形成されている金属ベース基板と、前記金属ベース基板の片面に実装された複数のLEDベアチップと、前記絶縁層を介して積層された2層以上の配線層とを備えたLED照明光源であって、前記2層以上の配線層を相互接続する構造を有している。   The LED illumination light source of the present invention is mounted on a metal base substrate on which an insulating layer formed of a composite material including at least a wiring pattern, an inorganic filler, and a resin composition is formed, and one side of the metal base substrate. An LED illumination light source comprising a plurality of LED bare chips and two or more wiring layers stacked via the insulating layer, wherein the two or more wiring layers are interconnected. .
好ましい実施形態において、前記金属ベース基板のうち前記LEDベアチップが実装されていない基板裏面と前記LEDベアチップとの間の熱抵抗が10℃/W以下である。   In a preferred embodiment, the thermal resistance between the back surface of the metal base substrate on which the LED bare chip is not mounted and the LED bare chip is 10 ° C./W or less.
好ましい実施形態において、前記熱抵抗が5℃/W以下である。   In a preferred embodiment, the thermal resistance is 5 ° C./W or less.
好ましい実施形態において、前記熱抵抗が2℃/W以下である。   In a preferred embodiment, the thermal resistance is 2 ° C./W or less.
好ましい実施形態において、前記無機フィラーは、Al23、MgO、BN、SiO2、SiC、Si34およびAlNから選択された少なくとも1種類の材料から形成される。 In a preferred embodiment, the inorganic filler is formed of at least one material selected from Al 2 O 3 , MgO, BN, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 and AlN.
好ましい実施形態において、前記LEDベアチップは、フリップチップボンディングにより、前記金属ベース基板の配線パターンに直接実装されている。   In a preferred embodiment, the LED bare chip is directly mounted on the wiring pattern of the metal base substrate by flip chip bonding.
好ましい実施形態において、前記LEDベアチップは、面実装素子(SMD:サーフェス・マウント・デバイス)またはチップ型素子として組み込まれる。   In a preferred embodiment, the LED bare chip is incorporated as a surface mount device (SMD: surface mount device) or a chip type device.
好ましい実施形態において、前記金属ベース基板のうち前記LEDベアチップが実装されている基板面に、各LEDベアチップを取り囲む孔の開いた光学反射板が設けられ、かつ、各LEDベアチップがモールドされている。   In a preferred embodiment, an optical reflector having a hole surrounding each LED bare chip is provided on a surface of the metal base substrate on which the LED bare chip is mounted, and each LED bare chip is molded.
好ましい実施形態において、前記光学反射板の前記孔に光学レンズが配置されている。   In a preferred embodiment, an optical lens is disposed in the hole of the optical reflector.
本発明のLED照明光源によれば、その熱伝導性および機械的強度により高い放熱効果を実現し、各LED素子で発生した熱をスムーズに放熱させることができる。また、2層以上の配線層を備えるため、高密度化を達成することができ、また、電気的に独立した多経路の駆動を行うことも可能になる。   According to the LED illumination light source of the present invention, it is possible to achieve a high heat dissipation effect due to its thermal conductivity and mechanical strength, and to smoothly dissipate heat generated in each LED element. In addition, since two or more wiring layers are provided, it is possible to achieve high density, and it is also possible to drive electrically independent multipaths.
本発明のLED照明装置は、着脱可能なカード型LED照明光源に電気的に接続されるコネクタと、このコネクタを介してカード型LED照明光源と電気的に接続される点灯回路とを備えており、カード型LED照明光源を装着することにより、照明光を放射することができる。カード型LED照明光源は、後に詳しく説明するように、複数のLEDが放熱性に優れた基板の片面に実装された構成を有している。   The LED illumination device of the present invention includes a connector that is electrically connected to a detachable card type LED illumination light source, and a lighting circuit that is electrically connected to the card type LED illumination light source via this connector. By installing a card type LED illumination light source, illumination light can be emitted. As will be described in detail later, the card-type LED illumination light source has a configuration in which a plurality of LEDs are mounted on one surface of a substrate excellent in heat dissipation.
従来のLED照明光源について説明したように、多数のLED素子を基板上に高密度で実装し、かつ、各LED素子に大きな電流を流した場合、LEDの発熱量が過大なレベルに達し、LEDの寿命が短縮されるという問題があり、このことがLED照明装置の実用化を阻んでいた。   As described for the conventional LED illumination light source, when a large number of LED elements are mounted on the substrate at a high density and a large current is passed through each LED element, the amount of heat generated by the LED reaches an excessive level, and the LED There is a problem that the lifetime of the LED lighting device is shortened, which hinders practical application of the LED lighting device.
本発明では、照明装置の光源部分を着脱可能なカード状構造物によって構成し、各LEDで発生した熱をスムーズに放熱させる効果を高めるとともに、寿命の尽きた光源だけを新しい光源と取替え可能とすることにより、LED照明装置の光源以外の構造体を長期間使用できるようにしている。   In the present invention, the light source portion of the lighting device is constituted by a removable card-like structure, and the effect of smoothly dissipating the heat generated by each LED is enhanced, and only the light source that has reached the end of its life can be replaced with a new light source. By doing so, a structure other than the light source of the LED lighting device can be used for a long period of time.
放熱性向上の観点からは、LEDはベアチップとして基板の片面に実装されている方が好ましい。これは、LEDで発生した熱が基板に直接的に伝達され、より高い放熱性が発揮されるからである。   From the viewpoint of improving heat dissipation, the LED is preferably mounted as a bare chip on one side of the substrate. This is because the heat generated in the LED is directly transmitted to the substrate, and higher heat dissipation is exhibited.
LEDおよび給電電極を基板の一主要面である片面に集中させることにより、その主要面と対をなす他面(裏面)を、広く放熱用の熱伝導面として機能させることが可能となる。このため、LED照明装置における熱伝導部材と接触する面積をLEDが実装されている光出射領域の面積に等しいか、それ以上とすることが可能となる。熱伝導を促進するには、LEDが実装されていない基板裏面を金属から形成することが好ましい。   By concentrating the LED and the power supply electrode on one surface which is one main surface of the substrate, the other surface (back surface) which forms a pair with the main surface can be widely used as a heat conducting surface for heat dissipation. For this reason, it becomes possible to make the area which contacts the heat-conducting member in LED lighting apparatus equal to or more than the area of the light emission area | region in which LED is mounted. In order to promote heat conduction, it is preferable to form the back surface of the substrate on which the LEDs are not mounted from metal.
カード型LED照明光源のサイズや給電電極の位置を規格化することにより、多様な照明装置におけるカード型LED照明光源の利用を可能とし、カード型LED照明光源の量産化によるコストダウンが可能となる。   By standardizing the size of the card-type LED illumination light source and the position of the feeding electrode, the card-type LED illumination light source can be used in various illumination devices, and the cost can be reduced by mass production of the card-type LED illumination light source. .
給電電極のピッチは、電極間の絶縁性と他の機器の電極との整合の観点から、例えば、0.3、0.5、0.8、1.25、1.27、1.5、2.54mmに設定される。カード型LED照明光源の基板を大量生産する際には、大きな基板の原板を分割して多数のカード型LED照明光源の基板を作製することが好ましいが、切断には加工誤差が存在する。カード型LED照明光源が着脱されるLED照明装置のコネクタの寸法についても、機械的製造誤差が発生する。このため、電極間ピッチを小さくしすぎると、LED照明装置のコネクタ部で、給電電極どうしがショートする可能性がある。以上のことから、電極間ピッチは0.8mm以上の大きさに設定されることが好ましい。   From the viewpoint of the insulation between the electrodes and the alignment of the electrodes of other devices, the pitch of the feeding electrodes is, for example, 0.3, 0.5, 0.8, 1.25, 1.27, 1.5, Set to 2.54 mm. When mass-producing a card-type LED illumination light source substrate, it is preferable to divide a large substrate substrate to produce a large number of card-type LED illumination light source substrates, but there are processing errors in cutting. Mechanical manufacturing errors also occur with respect to the dimensions of the connector of the LED illumination device to which the card-type LED illumination light source is attached and detached. For this reason, if the inter-electrode pitch is too small, the feeding electrodes may be short-circuited at the connector portion of the LED lighting device. From the above, it is preferable that the pitch between the electrodes is set to a size of 0.8 mm or more.
また、LEDは高温において順方向電圧が低下するため、動作安定性の観点からは、定電圧駆動よりも定電流駆動を採用することが好ましい。定電流駆動を行う場合、カード型LED光源には定電流駆動のための駆動経路の数だけのグランドラインが必要となる。好ましくは、電気的に独立した複数のグランド給電電極が基板上に形成される。従って、このようなカード型LED照明光源に対応するLED照明装置においても、複数のグランド電極コネクタを設けることが好ましい。前記カード型LED光源に多数の給電電極を配置する場合、電極間ピッチは2mm以下に設定することが好ましく、1.25mm以下に設定することが更に好ましい。   Further, since the forward voltage of the LED decreases at a high temperature, it is preferable to adopt constant current driving rather than constant voltage driving from the viewpoint of operational stability. When performing constant current driving, the card type LED light source requires as many ground lines as the number of driving paths for constant current driving. Preferably, a plurality of electrically independent ground feeding electrodes are formed on the substrate. Therefore, it is preferable to provide a plurality of ground electrode connectors also in the LED illumination device corresponding to such a card-type LED illumination light source. When a large number of feeding electrodes are arranged in the card-type LED light source, the pitch between the electrodes is preferably set to 2 mm or less, and more preferably set to 1.25 mm or less.
後述するように、本発明のカード型LED光源およびLED照明装置を用い、青、緑(青緑)、黄(橙)、赤、白のLEDを個別に駆動することによって照明を行う場合は、各色のLEDについて2つの電極(計10個の電極)を設けることが好ましい。   As will be described later, when the card-type LED light source and the LED illumination device of the present invention are used to perform illumination by individually driving blue, green (blue-green), yellow (orange), red, and white LEDs, It is preferable to provide two electrodes (total 10 electrodes) for each color LED.
本発明のカード型LED光源は、定電圧駆動のみならず定電流駆動に対応するように設計されても良いし、電気的に独立した多経路の駆動を行うようにしてもよい。これらの場合、カード型LED光源は、絶縁層を介して積層された2層以上の配線層を備え、前記2層以上の配線層を相互接続する構造を有することが望ましい。   The card-type LED light source of the present invention may be designed to support not only constant voltage driving but also constant current driving, or may perform multi-path driving that is electrically independent. In these cases, it is desirable that the card-type LED light source has a structure in which two or more wiring layers are stacked via an insulating layer and the two or more wiring layers are interconnected.
2層以上の配線層を相互接続する構造としてビア構造を採用する場合、ビアの直径は、例えば100μmから350μmの間で任意に設定可能である。ビアの穴あけ誤差を考えると、カード型LED光源の給電電極の幅は、ビアの直径の2倍から3倍の大きさを有することが好ましく、例えば、200μm〜1050μmの大きさを有する。   When a via structure is employed as a structure for interconnecting two or more wiring layers, the via diameter can be arbitrarily set, for example, between 100 μm and 350 μm. Considering the via drilling error, the width of the power supply electrode of the card-type LED light source is preferably 2 to 3 times the diameter of the via, for example, 200 μm to 1050 μm.
給電電極の長さは、LED照明装置のコネクタがビアと直接接触することがないように設定されることが好ましい。故に、給電電極の長さは、例えば1mm以上に設定されることが好ましい。ただし、カード型LED光源を小型化するためには、給電電極の長さを5mm以下に抑えることが好ましい。   The length of the power supply electrode is preferably set so that the connector of the LED lighting device does not directly contact the via. Therefore, the length of the power supply electrode is preferably set to 1 mm or more, for example. However, in order to reduce the size of the card-type LED light source, it is preferable to suppress the length of the power supply electrode to 5 mm or less.
以下、図面を参照しながら、本発明によるLED照明装置の実施形態を最初に説明する。   Hereinafter, an embodiment of an LED lighting device according to the present invention will be described first with reference to the drawings.
(実施形態1)
図3(a)は、本発明によるLED照明装置の一部を示す斜視図であり、着脱可能な複数のカード型LED照明光源10が嵌め込まれるヒートシンク19を示している。
(Embodiment 1)
Fig.3 (a) is a perspective view which shows a part of LED lighting apparatus by this invention, and has shown the heat sink 19 by which the several card | curd type LED illumination light source 10 which can be attached or detached is fitted.
カード型LED照明光源10は、ヒートシンク19の側面に設けられたスロットを通じて所定位置まで挿入される。ヒートシンク19は、装着されたカード型LED照明光源10の裏面と熱的に接触し、カード型LED照明光源10の基板裏面から熱を外部に放散する。   The card type LED illumination light source 10 is inserted to a predetermined position through a slot provided on the side surface of the heat sink 19. The heat sink 19 is in thermal contact with the back surface of the mounted card-type LED illumination light source 10 and dissipates heat from the back surface of the card-type LED illumination light source 10 to the outside.
ヒートシンク19の中に挿入されたカード型LED照明光源10は、ヒートシンク19内に設けられているコネクタ(不図示)と電気的に接続される。カード型LED照明光源10は、このコネクタを介して不図示の点灯回路と電気的に接続される。なお、本明細書において、「コネクタ」の文言は、着脱可能な機構により、カード型LED照明光源との電気的接続を行う部材・部品を広くカバーするものとする。コネクタとしては、各種メモリカードなどが着脱される多様な構成を有するものが存在しているが、本発明では、それら既存のコネクタと略同様の構成を有するコネクタを採用することができる。   The card type LED illumination light source 10 inserted in the heat sink 19 is electrically connected to a connector (not shown) provided in the heat sink 19. The card type LED illumination light source 10 is electrically connected to a lighting circuit (not shown) through this connector. In the present specification, the term “connector” covers a wide range of members and parts that are electrically connected to the card-type LED illumination light source by a detachable mechanism. There are connectors having various configurations to which various memory cards and the like can be attached and detached. However, in the present invention, a connector having substantially the same configuration as those existing connectors can be employed.
このようなヒートシンク19と点灯回路とを備えたLED照明装置は、薄型化が容易であるため、面光源として好適に利用される。また、複数のカード型LED照明光源10のいずれかが故障した場合、故障したカード型LED照明光源10をヒートシンク19から取り外し、新しい(故障または劣化していない)カード型LED照明光源10を装着すれば、照明装置としての使用を継続することができる。   Since the LED lighting device including such a heat sink 19 and a lighting circuit can be easily reduced in thickness, it is preferably used as a surface light source. Further, when any of the plurality of card type LED illumination light sources 10 fails, the failed card type LED illumination light source 10 is removed from the heat sink 19 and a new (no failure or deteriorated) card type LED illumination light source 10 is mounted. Then, the use as a lighting device can be continued.
本発明の好ましい実施形態では、特別の道具・器具を用いずにカード型LED照明光源10の着脱が簡単に行えるように、カード型LED照明光源10の表面に給電電極を設けており、カード型LED照明光源10をコネクタに接続するだけで給電電極とコネクタとの電気的接触および接続を実現できる。このようなカード型LED照明光源10の構造として好ましい具体例は、後に詳しく説明する。   In a preferred embodiment of the present invention, a power supply electrode is provided on the surface of the card-type LED illumination light source 10 so that the card-type LED illumination light source 10 can be easily attached and detached without using a special tool or instrument. By simply connecting the LED illumination light source 10 to the connector, electrical contact and connection between the power supply electrode and the connector can be realized. A specific example preferable as the structure of the card-type LED illumination light source 10 will be described in detail later.
上述したように、図3(a)の例では、ヒートシンク19がカード型LED照明光源10の基板裏面(LEDが実装されていない側)に熱的に接触する。従って、このヒートシンク19が、カード型LED照明光源の基板裏面から熱を受け取る熱伝導部材として機能するが、熱伝導部材としては、シリコングリースやゲルなどから形成した放熱シートを用いても良いし、これらの放熱シートとヒートシンクの組み合わせや、ヒートパイプやファンなどとの組み合わせを用いても良い。また、LED照明装置の筐体それ自体を熱伝導部材として用いても良い。   As described above, in the example of FIG. 3A, the heat sink 19 is in thermal contact with the back surface of the card-type LED illumination light source 10 (the side on which the LEDs are not mounted). Therefore, the heat sink 19 functions as a heat conducting member that receives heat from the back side of the substrate of the card type LED illumination light source. As the heat conducting member, a heat radiating sheet formed from silicon grease or gel may be used. A combination of these heat radiation sheet and heat sink, or a combination of a heat pipe or a fan may be used. Moreover, you may use the housing | casing itself of a LED lighting apparatus as a heat conductive member.
次に、図3(b)を参照する。   Next, refer to FIG.
図3(b)に示すLED照明装置は、公知の白熱電球と置き換え可能な照明装置であり、カード型LED照明光源を着脱可能に支持するアダプタ20と、装着された状態のカード型LED照明光源を覆う光透過カバー20aとを備えている。アダプタ20の内部には不図示の点灯回路が設けられている。アダプタ20の下部には、外部から内部の点灯回路に電気エネルギーを供給するための給電ソケット(スクリューソケット)が設けられている。この給電ソケットの形状およびサイズは、通常の白熱電球に設けられた給電ソケットの形状およびサイズと等しい。このため、図3(b)のLED照明装置は、白熱電球がはめ込まれる既存の電気器具にそのまま装着されて使用され得る。なお、スクリュー型ソケットに代えて、ピン型ソケットを採用してもよい。   The LED illumination device shown in FIG. 3B is an illumination device that can be replaced with a known incandescent bulb, and includes an adapter 20 that detachably supports a card-type LED illumination light source, and a card-type LED illumination light source that is mounted. A light-transmitting cover 20a is provided. A lighting circuit (not shown) is provided inside the adapter 20. A power supply socket (screw socket) for supplying electric energy from the outside to the internal lighting circuit is provided at the lower part of the adapter 20. The shape and size of the power supply socket are equal to the shape and size of the power supply socket provided in a normal incandescent bulb. For this reason, the LED lighting apparatus of FIG.3 (b) can be mounted | worn and used as it is to the existing electric appliance in which an incandescent lamp is inserted. Note that a pin-type socket may be adopted instead of the screw-type socket.
図3(b)に示されているLED照明装置のアダプタ20には、カード型LED照明光源10を挿入するためのスロットが設けられている。スロットの奥には、不図示のコネクタが配置されており、このコネクタを介してカード型LED照明光源10と点灯回路との電気的接続が行われる。なお、図示されている例では、アダプタ20にスロットが設けられ、このスロットを介してカード型LED照明光源10の着脱が行われるが、着脱の形式はこれに限定されない。スロットを設けないタイプの実施形態については、後に説明する。 上述のように、図3(b)のカード型LED照明光源10は、コネクタに対して簡単に抜き差しが行える機構を有しているため、照明器具との間で容易に取り外し交換が可能となる。このようにカード型LED照明光源10の取り外しが容易なため、以下に述べる利点がある。   The adapter 20 of the LED illumination device shown in FIG. 3B is provided with a slot for inserting the card type LED illumination light source 10. A connector (not shown) is disposed in the back of the slot, and the card-type LED illumination light source 10 and the lighting circuit are electrically connected via this connector. In the illustrated example, the adapter 20 is provided with a slot, and the card-type LED illumination light source 10 is attached / detached through the slot, but the attachment / detachment type is not limited to this. An embodiment in which no slot is provided will be described later. As described above, the card-type LED illumination light source 10 of FIG. 3B has a mechanism that can be easily inserted into and removed from the connector, so that it can be easily removed and replaced with a lighting fixture. . As described above, since the card-type LED illumination light source 10 can be easily removed, there is an advantage described below.
まず、第1に、LEDの実装密度が異なるカード型LED照明光源10を差し替えることにより、発光光量が異なる照明器具を容易に提供できる。第2に、カード型LED照明光源10が短期間で劣化して光源としての寿命は短くなっても、通常の電球、蛍光灯の交換と同様に、カード型LED照明光源10のみを差し替えるだけで光源部のみの交換を行うことができる。   First, by replacing the card-type LED illumination light source 10 having different LED mounting densities, it is possible to easily provide lighting fixtures having different light emission amounts. Second, even if the card-type LED illumination light source 10 deteriorates in a short period of time and the lifetime as a light source is shortened, it is only necessary to replace the card-type LED illumination light source 10 as in the case of replacement of a normal light bulb or fluorescent lamp. Only the light source unit can be replaced.
第3に、カード型LED照明光源10に実装されるLEDを、相関色温度が低い光色用または相関色温度が高い光色用や青、赤、緑、黄など個別の光色を有するものとすることができる。このようなカード型LED照明光源10から適切なものを選択すれば、対応するLED照明装置に装着すれば、LED照明装置の発光光色を切り替えや制御することができる。   Third, the LED mounted on the card-type LED illumination light source 10 is for a light color having a low correlated color temperature or a light color having a high correlated color temperature, or having an individual light color such as blue, red, green, or yellow. It can be. If an appropriate one is selected from the card-type LED illumination light sources 10 as described above, the emitted light color of the LED illumination device can be switched or controlled if it is attached to the corresponding LED illumination device.
更に、多発光色(2種以上の光色)のLEDをカード型LED照明光源10に実装することにより、相関色温度が低い光色から相関色温度が高い光色まで、1枚のカード型のカード型LED照明光源10によって発光光色を制御できる。この場合、2種の光色を用いた2波長タイプのときには演色性は低いが高効率な光源が実現可能であり、相関色温度が低いときには赤と青緑(緑)発光の組合せ、相関色温度が高いときには青と黄(橙)発光の組合せを採用することが望ましい。なお、青と赤との発光のLEDの組合せに青で励起されこの中間の波長に発光ピークのある蛍光体(例えば、YAG蛍光体など)を加えた場合は、高効率かつ平均演色評価数が80以上の光源を実現できる。更に、3種の光色を用いた3波長タイプの場合は青と青緑(緑)と赤発光の組合せ、4種の光色を用いた4波長タイプの場合は青と青緑(緑)と黄(橙)と赤発光の組合せが望ましく、特に4波長タイプのときには平均演色評価数が90を超える高演色な光源を実現できる。なお、実装されるLEDベアチップが単色または紫外線を放射する場合や、LEDベアチップで蛍光体や燐光材を励起することによって白色発光する場合にも本発明を適用できる。また、蛍光体や燐光材を基板に含有させてもよい。更に、青発光のLEDと青色光で励起される蛍光体や燐光材と赤発光LEDを組み合わせ、高効率・高演色を同時に満足させることもできる。   Furthermore, by mounting LEDs of multiple emission colors (two or more light colors) on the card-type LED illumination light source 10, one card type from a light color having a low correlated color temperature to a light color having a high correlated color temperature. The emitted light color can be controlled by the card type LED illumination light source 10. In this case, when the two-wavelength type using two kinds of light colors is used, a highly efficient light source can be realized although the color rendering property is low. When the correlated color temperature is low, a combination of red and blue-green (green) emission, correlated color It is desirable to employ a combination of blue and yellow (orange) emission when the temperature is high. When a phosphor that emits blue light and has an emission peak at an intermediate wavelength (for example, YAG phosphor) is added to a combination of blue and red light emitting LEDs, the average color rendering index is high. More than 80 light sources can be realized. Furthermore, in the case of the three-wavelength type using three kinds of light colors, a combination of blue, blue-green (green) and red emission, and in the case of the four-wavelength type using four kinds of light colors, blue and blue-green (green). A combination of yellow, orange, and red light emission is desirable, and a high color rendering light source having an average color rendering index exceeding 90 can be realized particularly in the case of a four-wavelength type. The present invention can also be applied to a case where the mounted LED bare chip emits a single color or ultraviolet light, or a case where white light is emitted by exciting a phosphor or phosphor with the LED bare chip. Further, the substrate may contain a phosphor or a phosphorescent material. Furthermore, it is possible to satisfy both high efficiency and high color rendering at the same time by combining a blue light emitting LED with a phosphor or phosphor that is excited by blue light and a red light emitting LED.
上述のカード型LED照明光源10は、正方形のカード型形状を有しているが、本発明は、これに限定されない。給電用の電極(給電電極)は、カード型LED照明光源10の基板上において、LEDが配列されている領域の周辺部に形成されることが好ましい。より望ましい態様では、基板周辺の一端(一辺)の近傍に複数の給電電極が配列される。給電電極の数が多い場合、基板の一辺を長くした長方形状を採用してもよい。この場合、LEDのクラスター中心(LEDが配列された光出射領域の中心)と基板の中心とがずれるため、曲げストレスが光学系を有する光出射領域の中心に加わらないため、曲げストレスに強くなる。また、長方形形状の角を丸めることで人間の指でカード型LEDを取り出す際に基板角部でLED照明器具をスクラッチしてしまう可能性を減らすことができる。   Although the above-mentioned card type LED illumination light source 10 has a square card type shape, the present invention is not limited to this. The power supply electrode (power supply electrode) is preferably formed on the periphery of the area where the LEDs are arranged on the substrate of the card-type LED illumination light source 10. In a more desirable mode, a plurality of power supply electrodes are arranged in the vicinity of one end (one side) around the substrate. When the number of power supply electrodes is large, a rectangular shape in which one side of the substrate is elongated may be employed. In this case, the center of the LED cluster (the center of the light emitting area where the LEDs are arranged) and the center of the substrate are shifted, so that bending stress is not applied to the center of the light emitting area having the optical system, so that it is strong against bending stress. . Further, by rounding the corners of the rectangular shape, it is possible to reduce the possibility of scratching the LED lighting apparatus at the corners of the board when taking out the card-type LED with a human finger.
なお、基板の一部に切り欠き、マーク、または凹凸を設けることによってカード型LED照明光源10の方向を明確にしてもよい。こうすれば、カード型LED照明光源10を照明装置に装着するとき、照明装置に対するカード型LED照明光源10の位置決めを正確かつ容易に行うことができる。   In addition, you may clarify the direction of the card-type LED illumination light source 10 by providing a notch, a mark, or an unevenness | corrugation in a part of board | substrate. If it carries out like this, when mounting | wearing with a card type LED illumination light source 10 in an illuminating device, positioning of the card type LED illumination light source 10 with respect to an illuminating device can be performed correctly and easily.
上記の例では、カード型LED照明光源上に給電電極を設け、コネクタ電極と接続する構成を採用しているが、以下のような構成を採用することも可能である。   In the above example, the power supply electrode is provided on the card-type LED illumination light source and connected to the connector electrode. However, the following configuration can also be used.
構成例1.面実装型のケーブルコネクタ部品をカード型LED照明光源の電極上に実装し、カード形LED照明光源自体に給電ケーブルをぬきさしできるようにする。   Configuration Example 1 A surface mount type cable connector component is mounted on the electrode of the card type LED illumination light source so that the power supply cable can be removed from the card type LED illumination light source itself.
構成例2.カード型LED光源に直接給電ケーブルを接合し、カード形LED光源に接合されていない一端でケーブルを抜き挿しできるようにする。   Configuration Example 2 The power supply cable is directly joined to the card-type LED light source, and the cable can be inserted and removed at one end not joined to the card-type LED light source.
以上の構成を採用する場合、給電ケーブルはフレキシビリティを有するフラットケーブルであることが好ましい。   When the above configuration is adopted, the power supply cable is preferably a flat cable having flexibility.
(実施形態2)
次に、本発明によるカード型LED照明光源の実施形態を説明する。
(Embodiment 2)
Next, an embodiment of a card type LED illumination light source according to the present invention will be described.
図4(a)および(b)は、本実施形態におけるカード型LED照明光源の構成を示している。本実施形態のカード型LED照明光源は、図3の照明装置に対して好適に用いられる。   4A and 4B show the configuration of the card-type LED illumination light source in this embodiment. The card type LED illumination light source of this embodiment is suitably used for the illumination device of FIG.
本実施形態のカード型LED照明光源では、図4(a)に示すように、放熱基板1の片面に複数のLEDベアチップ2が実装されている。図の例では、LEDベアチップ2が行および列からなるマトリクス状に配列されているが、本発明はこれに限定されず、LEDベアチップ2の配列パターンは任意である。   In the card-type LED illumination light source of the present embodiment, a plurality of LED bare chips 2 are mounted on one side of the heat dissipation substrate 1 as shown in FIG. In the example shown in the figure, the LED bare chips 2 are arranged in a matrix composed of rows and columns, but the present invention is not limited to this, and the arrangement pattern of the LED bare chips 2 is arbitrary.
LEDベアチップ2が実装された放熱基板1に対して、更に、図4(a)の光学反射板3が組み合わせられ、図4(b)に示すカード型LED照明光源が構成されている。光学反射板3には、放熱基板1上に配列されたLEDベアチップ2に対応する開口部(孔)3bが形成されている。このため、光学反射板3の開口部3bを介してLEDベアチップ2からの光が外部に取り出される。なお、光学反射板の開口部(孔)は、光取り出し効率を高めるため、放熱基板側よりも放熱基板と反対側の光出射部で径が大きくなるようにすることが好ましい。   4 (a) is further combined with the heat radiating substrate 1 on which the LED bare chip 2 is mounted, and the card type LED illumination light source shown in FIG. 4 (b) is configured. The optical reflector 3 is formed with openings (holes) 3 b corresponding to the LED bare chips 2 arranged on the heat dissipation substrate 1. For this reason, the light from the LED bare chip 2 is extracted to the outside through the opening 3 b of the optical reflecting plate 3. In addition, in order to improve light extraction efficiency, it is preferable that the opening (hole) of the optical reflecting plate has a larger diameter at the light emitting portion on the side opposite to the heat dissipation substrate than on the heat dissipation substrate side.
本実施形態では、カード型LED照明光源の放熱基板1として、高い熱伝導率(3.2W/(m・K)程度)を有するアルミナコンポジット基板を用いている。アルミナコンポジット製の放熱基板1は、ベースとなる金属板(厚さ:例えば0.5〜3.0μm)と、金属板上に設けられた絶縁層とを備えた金属ベース基板である。基板厚さは、熱によるそりや曲げ強度の観点からは0.7mm以上であることが好ましく、基板の切り出しの観点からは2.0mm以下であることが好ましい。放熱性を高めるという観点から、カード型LED照明光源のLEDベアチップが実装されていない基板裏面と、LEDベアチップとの間の熱抵抗が10℃/W以下に設定されることが好ましい。   In this embodiment, an alumina composite substrate having high thermal conductivity (about 3.2 W / (m · K)) is used as the heat dissipation substrate 1 of the card-type LED illumination light source. The heat dissipation substrate 1 made of an alumina composite is a metal base substrate including a metal plate (thickness: for example, 0.5 to 3.0 μm) serving as a base and an insulating layer provided on the metal plate. The substrate thickness is preferably 0.7 mm or more from the viewpoint of warpage due to heat and bending strength, and is preferably 2.0 mm or less from the viewpoint of cutting out the substrate. From the viewpoint of improving heat dissipation, it is preferable that the thermal resistance between the back surface of the substrate on which the LED bare chip of the card-type LED illumination light source is not mounted and the LED bare chip is set to 10 ° C./W or less.
次に、図5(a)および(b)参照しながら、カード型LED照明光源の断面構成を詳細に説明する。図5(a)は、絶縁層を単層構成(絶縁層1c)とした例の一部断面を示し、図5(b)は絶縁層1cを複層(絶縁層1cおよび1eの2層)構成とした他の例の一部断面を示している。   Next, a cross-sectional configuration of the card type LED illumination light source will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 5A shows a partial cross section of an example in which the insulating layer has a single-layer structure (insulating layer 1c), and FIG. 5B shows a multilayered insulating layer 1c (two layers of insulating layers 1c and 1e). The partial cross section of the other example made into the structure is shown.
図5(a)および(b)からわかるように、本実施形態の放熱基板1は、金属板1bと、金属板1b上に貼り付けられた絶縁層1c(および絶縁層1e)とを備えている。絶縁層1c、1eは、無機フィラーおよび樹脂組成物を含むコンポジット材料から形成されていることが好ましく、絶縁層1c、1eの厚さは、合計で、例えば100〜400μmに設定される。図5(b)は、絶縁層の2層化の一例を示しているが、更なる多層化も可能である。   As can be seen from FIGS. 5A and 5B, the heat dissipation substrate 1 of this embodiment includes a metal plate 1b and an insulating layer 1c (and an insulating layer 1e) attached on the metal plate 1b. Yes. The insulating layers 1c and 1e are preferably formed from a composite material containing an inorganic filler and a resin composition, and the total thickness of the insulating layers 1c and 1e is set to, for example, 100 to 400 μm. FIG. 5B shows an example of the two-layered insulating layer, but further multilayering is possible.
無機フィラーとしては、Al23、MgO、BN、SiO2、SiC、Si34およびAlNから選ばれた少なくとも一種類のフィラーを用いることが好ましい。充填率および熱伝導性を高めるという観点から、無機フィラーの粒形は球状であることが好ましい。無機フィラーが分散される樹脂組成物は、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シアネート樹脂から選ばれた少なくとも一種類を含み、更には、前記無機フィラー70〜95重量%と前記樹脂組成物5〜30重量%の混合から形成されることが好ましい。 As the inorganic filler, it is preferable to use at least one filler selected from Al 2 O 3 , MgO, BN, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 and AlN. From the viewpoint of increasing the filling rate and thermal conductivity, the particle shape of the inorganic filler is preferably spherical. The resin composition in which the inorganic filler is dispersed includes at least one selected from an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin. Furthermore, the inorganic filler is 70 to 95% by weight and the resin composition is 5 to 30% by weight. Is preferably formed from a mixture of
金属板1bは、放熱基板1の機械的強度を保つとともに、放熱基板1の均熱化に寄与する。また、金属板1bは、裏面が平坦であるため、図示されていないヒートシンク部材などの熱伝導性に優れた部材と熱的に接触することにより、高い放熱効果を実現することができる。   The metal plate 1b maintains the mechanical strength of the heat dissipation board 1 and contributes to the heat equalization of the heat dissipation board 1. Moreover, since the metal plate 1b has a flat back surface, a high heat dissipation effect can be realized by making thermal contact with a member having excellent thermal conductivity such as a heat sink member (not shown).
他の実施例としては放熱基板1のベースメタルである金属板1bの真上の絶縁層1eについて上記の構成を持つものの代わりに、コンポジット材料よりも熱伝導率が低い低温焼成ガラス・セラミック基板を用いても良い。また、より高価であるが、熱伝導率が高いセラミック基板、ホーロー基板、窒化アルミニウム基板、酸化ベリリウム基板などを機材として用いてもよい。ただ、放熱性と機械強度を考えると、金属板を放熱基板1のベースメタルとして用いることが最も好ましい。この絶縁層として上記のセラミックス基板などの基板を選択し、金属板に貼り付けても良い。この場合、金属板に貼り付ける絶縁性基板の厚さは薄く、かつ、貼り付け可能なだけの強度を有することが好ましく、例えば80μm〜1000μmの範囲に設定される。こうして、材質や組成の異なる絶縁層をベースメタル上に積層することも可能になる。   As another embodiment, instead of the insulating layer 1e directly above the metal plate 1b which is the base metal of the heat dissipation substrate 1, a low-temperature fired glass / ceramic substrate having a lower thermal conductivity than the composite material is used. It may be used. Further, a ceramic substrate, enamel substrate, aluminum nitride substrate, beryllium oxide substrate, or the like, which is more expensive but has high thermal conductivity, may be used as equipment. However, in consideration of heat dissipation and mechanical strength, it is most preferable to use a metal plate as the base metal of the heat dissipation substrate 1. A substrate such as the above-described ceramic substrate may be selected as the insulating layer and attached to a metal plate. In this case, the thickness of the insulating substrate to be attached to the metal plate is preferably thin and strong enough to be attached, and is set in the range of, for example, 80 μm to 1000 μm. In this manner, insulating layers having different materials and compositions can be stacked on the base metal.
放熱基板1上には、配線パターン1a(および1d)が形成されており、この配線パターン1a(および1d)は、コンポジット材料から形成された絶縁層1c(および1e)により、金属板1bから電気的に絶縁されている。   A wiring pattern 1a (and 1d) is formed on the heat dissipation substrate 1, and the wiring pattern 1a (and 1d) is electrically connected from the metal plate 1b by an insulating layer 1c (and 1e) formed of a composite material. Is electrically insulated.
図5(b)の例では、1層目の絶縁層1cに形成したビア1fを介して、2層目の絶縁層1c上に形成された配線パターン1aと2層目の絶縁層1e上に形成された配線パターン1dとが電気的に接続されている。   In the example of FIG. 5B, via the via 1f formed in the first insulating layer 1c, the wiring pattern 1a formed on the second insulating layer 1c and on the second insulating layer 1e. The formed wiring pattern 1d is electrically connected.
図5(a)に示す放熱基板1では、多色(例えば2〜4色)発光のために複数のLEDを同一基板上に並べた場合、発光色毎に、図6(a)および(b)に示すような単純な直並列接続かラダー接続を採用することになる。このようなラダー形の接続を採用することにより、LEDの電流電圧特性のバラツキを抑えながら点灯させることができる。また、1つのLEDが断線した場合、図6(a)の回路では、その断線したLEDと直列に接続する全てのLEDが不点灯になるが、図6(b)の回路ではその断線したLEDのみが不点灯になるだけである。これに対して、図5(b)のような多層構成の放熱基板1によれば、図15に示すような電気的に異なる系のLEDを隣接させる配置が可能となり、回路系事に不点や輝度ばらつきを更に感じにくくすることができる。また、多色のLEDの混光にも有利となる。ラダー形の接続が可能となる。   In the heat radiating substrate 1 shown in FIG. 5A, when a plurality of LEDs are arranged on the same substrate for multicolor (for example, 2 to 4 colors) light emission, FIG. 6A and FIG. ) A simple series-parallel connection or ladder connection as shown in Fig. 2) will be adopted. By adopting such a ladder-type connection, the LED can be lit while suppressing variations in the current-voltage characteristics of the LED. Further, when one LED is disconnected, in the circuit of FIG. 6A, all LEDs connected in series with the disconnected LED are not lit, but in the circuit of FIG. 6B, the disconnected LED Only the light is off. On the other hand, according to the heat dissipation substrate 1 having the multilayer structure as shown in FIG. 5B, it is possible to arrange the LEDs of different electrical systems adjacent to each other as shown in FIG. And brightness variations can be further reduced. Further, it is advantageous for mixing light of multicolored LEDs. Ladder type connection is possible.
本実施形態では、ベアチップ状態のLED(「LEDベアチップ」)2を放熱基板1の上に直接搭載している。このLEDベアチップ2は、図5(a)、(b)に示すように、サファイアからなる素子基板11上に発光部15を備えており、発光部15は、GaN系のn型半導体層12、活性層13、およびp型半導体層14が積層された構造を有している。   In the present embodiment, a bare chip-state LED (“LED bare chip”) 2 is directly mounted on the heat dissipation substrate 1. As shown in FIGS. 5A and 5B, the LED bare chip 2 includes a light emitting unit 15 on an element substrate 11 made of sapphire. The light emitting unit 15 includes a GaN-based n-type semiconductor layer 12, The active layer 13 and the p-type semiconductor layer 14 are stacked.
本実施形態では、図1に示す従来例とは異なり、素子基板11よりも発光部15を放熱基板1に近い側に向けてLEDベアチップ2を実装している。つまり、フリップチップボンディングにより、p型半導体層14の電極14aが放熱基板1の配線パターン1a上に直接接続されている。n型半導体層12の電極12aもワイヤを介さずに放熱基板1の配線パターン1aにバンプ16により接続されている。なお、電極12aおよび電極14aがいずれも各種のバンプ接合されることも可能であり、配線パターン1aに金属接合されるLEDベアチップ2のこれらの電極12a、14aの面積が大きくなればなるほど、放熱には有利となる。この点からも、素子基板11側から光を取り出し、発光部15側に大きな金属コンタクト面積を取れる本実施形態の構成が有利である。   In the present embodiment, unlike the conventional example shown in FIG. 1, the LED bare chip 2 is mounted with the light emitting portion 15 facing the side closer to the heat dissipation substrate 1 than the element substrate 11. That is, the electrode 14a of the p-type semiconductor layer 14 is directly connected to the wiring pattern 1a of the heat dissipation substrate 1 by flip chip bonding. The electrode 12a of the n-type semiconductor layer 12 is also connected by a bump 16 to the wiring pattern 1a of the heat dissipation board 1 without a wire. Note that both the electrode 12a and the electrode 14a can be variously bump-bonded, and the larger the area of the electrodes 12a and 14a of the LED bare chip 2 that is metal-bonded to the wiring pattern 1a, the more heat is dissipated. Is advantageous. Also from this point, the configuration of the present embodiment that can extract light from the element substrate 11 side and have a large metal contact area on the light emitting unit 15 side is advantageous.
各LEDベアチップ2のサイズは、LEDベアチップの現状を考えた場合、縦および横が250〜350μm程度、厚さが90〜350μm程度とすることが現実的であるが、本発明はこれに限定されるものではない。   The size of each LED bare chip 2 is practically about 250 to 350 μm in length and width and about 90 to 350 μm in thickness when considering the current state of the LED bare chip, but the present invention is limited to this. It is not something.
本実施形態のように、フリップチップ接続によってLEDベアチップ2を配線パターンと接続し、LEDベアチップ2を縦および横1mm程度またはそれ以上に大きくし、1個のLEDベアチップ2から取り出す光量を増加させる際にいくつかの利点が生じる。   When the LED bare chip 2 is connected to the wiring pattern by flip chip connection as in this embodiment, the LED bare chip 2 is enlarged to about 1 mm in length and width, or more, and the amount of light extracted from one LED bare chip 2 is increased. There are several advantages.
LEDベアチップが500μm以上に大型化した場合、電極と接合されて給電されるp型半導体、n型半導体の抵抗およびその電流密度分布が原因となって、電極近傍では強く発光するが電極から遠いところでは発光が弱くなるという問題がある。本発明のように大型のLEDベアチップをフリップチップ構成として、そのLEDベアチップの電極を素子面積の50%以上に大型化することにより、この問題は解決できる。この解決は、LEDベアチップの光とり出し面と給電面とが反対側になっている本発明の特有の構成から生じるものである。なお、LEDベアチップの電極をp型、n型の一対にするのではなくて多数にすることにより、LEDベアチップ内の電流密度ムラを抑えることも可能である。この多数対の構成を従来のワイヤボンディングにて行う場合には、ワイヤの取り回しが長くなる、ワイヤボンディングの回数が増加する等の問題がある。   When the LED bare chip is enlarged to 500 μm or more, it emits intensely in the vicinity of the electrode but far from the electrode due to the resistance and current density distribution of the p-type semiconductor and n-type semiconductor that are joined and fed to the electrode. Has the problem of weakening the light emission. This problem can be solved by using a large LED bare chip as a flip chip configuration as in the present invention and increasing the electrode of the LED bare chip to 50% or more of the element area. This solution arises from the unique configuration of the present invention in which the light extraction surface and the power supply surface of the LED bare chip are opposite. In addition, it is also possible to suppress current density unevenness in the LED bare chip by using a large number of electrodes of the LED bare chip instead of a pair of p-type and n-type. When this many-pair configuration is performed by conventional wire bonding, there are problems such as a long wire handling and an increased number of wire bondings.
なお、本実施形態では、素子基板11つまりLEDベアチップの基板の表面(光出射側表面)が完全な平面ではなく、中央部が高くて周縁部に向かって低くなる形状(一例としてドーム状)をなしている。   In the present embodiment, the surface of the element substrate 11, that is, the LED bare chip substrate (light emission side surface) is not a perfect plane, but has a shape in which the central portion is high and decreases toward the peripheral edge (for example, a dome shape). There is no.
LEDベアチップ2で発生した光の進行方向を制御する反射面3aを各LEDベアチップ2を取り囲む位置に有し、各LEDベアチップ2の設置位置には孔3bが開いている金属(アルミニウム)製の光学反射板3が、放熱基板1に設けられている。そして、この孔3bには、LEDベアチップ2をモールドするように樹脂4(エポキシ、レジン、シリコーン、またはこれらの組み合せ)が充填されている。この充填された樹脂4は、レンズとして機能する。   A metal (aluminum) optical having a reflective surface 3a for controlling the traveling direction of light generated in the LED bare chip 2 at a position surrounding each LED bare chip 2, and a hole 3b is opened at each LED bare chip 2 installation position. A reflection plate 3 is provided on the heat dissipation substrate 1. The hole 3b is filled with a resin 4 (epoxy, resin, silicone, or a combination thereof) so that the LED bare chip 2 is molded. This filled resin 4 functions as a lens.
このような構成により、電極12a、電極14a間に順方向のバイアス電圧を印加させた場合、n型半導体層12に注入された電子とp型半導体層14に注入された正孔との再結合によって、活性層13から光が出射され、この出射光を照明として利用する。また、図5(a)、(b)の横方向に出射された光を光学反射板3の反射面3aにて上方に反射させて光利用効率の向上を図っている。   With such a configuration, when a forward bias voltage is applied between the electrode 12a and the electrode 14a, recombination of electrons injected into the n-type semiconductor layer 12 and holes injected into the p-type semiconductor layer 14 is achieved. Thus, light is emitted from the active layer 13, and this emitted light is used as illumination. Further, light emitted in the lateral direction of FIGS. 5A and 5B is reflected upward by the reflecting surface 3a of the optical reflecting plate 3 to improve the light utilization efficiency.
本実施形態の場合でも、LEDベアチップ2の発光動作に伴って多量の熱が発生するが、この発生した熱は、発光部15から直に放熱基板1へ放散される。また同時に、金属製の光学反射板3は、放熱基板1の均熱化にも寄与し、放熱基板1中央部への熱集中を抑制する効果も果たす。   Even in the case of this embodiment, a large amount of heat is generated along with the light emitting operation of the LED bare chip 2, and this generated heat is directly dissipated from the light emitting unit 15 to the heat dissipation substrate 1. At the same time, the metallic optical reflector 3 contributes to the soaking of the heat radiating board 1 and also has the effect of suppressing the heat concentration at the center of the heat radiating board 1.
本実施形態のLEDベアチップ2は、例えば、次のような工程により作製される。   The LED bare chip 2 of this embodiment is produced by the following processes, for example.
まず、直径2インチ程度のサファイア基板上に、GaN系のn型半導体層、活性層およびp型半導体層を例えばCVD法により順次積層形成し、更に電極12a、14aを形成して半導体ウェハを製造する。そして、製造した半導体ウェハにサンドブラスト処理とダイシング処理とを組み合わせて各LEDベアチップ2を作製する。   First, on a sapphire substrate having a diameter of about 2 inches, a GaN-based n-type semiconductor layer, an active layer, and a p-type semiconductor layer are sequentially stacked by, for example, a CVD method, and electrodes 12a and 14a are further formed to manufacture a semiconductor wafer. To do. And each LED bare chip 2 is produced combining the sandblasting process and the dicing process to the manufactured semiconductor wafer.
サファイア基板側を上にした半導体ウェハに細かいセラミック粒または金属粒を吹き付けて、素子毎の分離溝をサファイア基板側から形成した後、その分離溝を更にダイシングして複数のLEDベアチップ2に切り分ける。このようにすることにより、素子基板11の光出射側表面がドーム状をなした複数のLEDベアチップ2を作製する。ここで、吹き付けるセラミック粒または金属粒の流量、流速を制御することにより、素子基板11の表面形状を制御できる。この他、ダイシング用ブレードの刃の形の異なるものを組み合わせ、まず傾斜部を切削形成してから、別の刃型を有するダイシング用ブレードで完全に個別に切り分けることでも実現可能である。   Fine ceramic grains or metal grains are sprayed on a semiconductor wafer with the sapphire substrate side up, and after forming isolation grooves for each element from the sapphire substrate side, the isolation grooves are further diced to be cut into a plurality of LED bare chips 2. By doing in this way, the some LED bare chip 2 in which the light emission side surface of the element substrate 11 made the dome shape is produced. Here, the surface shape of the element substrate 11 can be controlled by controlling the flow rate and flow velocity of the ceramic particles or metal particles to be sprayed. In addition to this, it is also possible to combine dicing blades having different blade shapes, first cut and form the inclined portion, and then completely and individually cut with a dicing blade having another blade shape.
本実施形態では、従来のLEDベアチップの上下に電極を構成した場合と異なり、フリップチップ構成を採用するとともに、LEDベアチップの上面が下面より小さくなっている。このため、上述した加工を行う際に、上面電極の大きさや損傷を気にする必要がなくなる。また、LEDベアチップの上面にワイヤがないため、ワイヤによる放射のけられ(妨害)をなくすことができ、ワイヤによる配光の乱れや光出力の低下を避けることができる。   In this embodiment, unlike the case where electrodes are formed above and below a conventional LED bare chip, a flip chip configuration is adopted, and the upper surface of the LED bare chip is smaller than the lower surface. For this reason, when performing the above-described processing, there is no need to worry about the size and damage of the upper surface electrode. In addition, since there is no wire on the upper surface of the LED bare chip, it is possible to eliminate radiation disturbance (interference) due to the wire, and to avoid disturbance of light distribution and a decrease in light output due to the wire.
本実施例ではサファイア基板を例にとったが、SiC基板やGaN基板などを用いも良い。重要な点は、可視光に限らず、LEDが輻射する光を透過する基板を用いれば良い。また、LEDベアチップを従来のスルーホール素子(砲弾形素子など)や面実装素子(SMD(サーフェス・マウント・デバイス)やチップ型素子など)などの素子に組み込んで用いてもよい。   In this embodiment, a sapphire substrate is taken as an example, but a SiC substrate, a GaN substrate, or the like may be used. The important point is not limited to visible light, but a substrate that transmits light emitted from the LED may be used. Further, the LED bare chip may be used by being incorporated in an element such as a conventional through-hole element (such as a bullet-shaped element) or a surface mount element (such as SMD (surface mount device) or a chip-type element).
このようにして作製した複数のLEDベアチップ2を、放熱基板1の配線パターン1a、1aに電極12a、14aを接続させて、マトリクス状に放熱基板1上に配設する。そして、光学反射板3を被せた後に、樹脂4にて各LEDベアチップ2をモールドする。なお、この光学反射板3の孔3bに樹脂4を封入する際に、印刷手法での樹脂封止を行うようにする場合には、一度に大量の樹脂レンズの形成が可能であって、量産効果を高くできる。   The plurality of LED bare chips 2 produced in this way are arranged on the heat dissipation substrate 1 in a matrix by connecting the electrodes 12a, 14a to the wiring patterns 1a, 1a of the heat dissipation substrate 1. Then, after covering the optical reflecting plate 3, each LED bare chip 2 is molded with the resin 4. In addition, when encapsulating the resin 4 in the hole 3b of the optical reflecting plate 3, when resin sealing is performed by a printing method, a large amount of resin lenses can be formed at one time. The effect can be increased.
本発明のカード型LED照明光源では、発光部15を放熱基板1側にして各LEDベアチップ2を設けているので、図1に示す従来例に見られるような給電用のワイヤを設ける必要がなく、ワイヤボンディングに要する領域も不要となるので、隣り合って設置されるLEDベアチップ2、2の間隔を狭くでき、LEDベアチップ2の高集積化を図ることができる。なお、この点は発光色の異なる多数のLEDベアチップ2(またはベアチップ)を使用しての混光にも有利である。   In the card-type LED illumination light source of the present invention, each LED bare chip 2 is provided with the light emitting portion 15 facing the heat radiating substrate 1 side, so there is no need to provide a power supply wire as seen in the conventional example shown in FIG. Since the area required for wire bonding is not required, the distance between the LED bare chips 2 and 2 installed adjacent to each other can be narrowed, and the LED bare chip 2 can be highly integrated. This point is also advantageous for light mixing using a large number of LED bare chips 2 (or bare chips) having different emission colors.
また、発光部15にて発生した熱は、熱伝導率が高い放熱基板1を介して外部に効率良く放散される。この際、各LEDベアチップ2では熱を発生する発光部15が放熱基板1に直接接続されているので、図1に示した従来例のように素子基板を介して熱が放散されるのではなく、発光部15にて発生した熱が直接放熱基板1を介して外部に放散されることになり、その放熱性は優れている。よって、放熱性に優れていて、多量の熱が発生してもその発生した熱を容易に放散させてLEDベアチップ2の温度上昇を抑制することができるため、各LEDベアチップ2に強い電流を流すことができ、大きい光束を得ることが可能となる。   Moreover, the heat generated in the light emitting unit 15 is efficiently dissipated to the outside through the heat dissipation substrate 1 having high thermal conductivity. At this time, in each LED bare chip 2, the light emitting portion 15 that generates heat is directly connected to the heat dissipation substrate 1, so that heat is not dissipated through the element substrate as in the conventional example shown in FIG. 1. The heat generated in the light emitting part 15 is directly dissipated to the outside through the heat dissipation substrate 1, and the heat dissipation is excellent. Therefore, since it is excellent in heat dissipation, even if a large amount of heat is generated, the generated heat can be easily dissipated and the temperature rise of the LED bare chip 2 can be suppressed, so that a strong current flows through each LED bare chip 2. And a large luminous flux can be obtained.
なお、LEDベアチップ2の素子基板11(サファイア)の屈折率と、樹脂4(エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂)の屈折率とは異なるので、素子基板11の光出射側表面において、発光部15から発せられた光の一部は各々の屈折率の差によって全反射する。この全反射された光はLEDベアチップ2側に進むので、照明用としては寄与しない。従って、生じた光を有効に利用するためには、この全反射をできる限り抑制することが必要である。   Since the refractive index of the element substrate 11 (sapphire) of the LED bare chip 2 and the refractive index of the resin 4 (epoxy resin or silicone resin) are different, the light emitted from the light emitting portion 15 is emitted from the light emitting side surface of the element substrate 11. A part of the reflected light is totally reflected by the difference in refractive index. Since the totally reflected light travels to the LED bare chip 2 side, it does not contribute for illumination. Therefore, in order to effectively use the generated light, it is necessary to suppress this total reflection as much as possible.
本実施形態では、各LEDベアチップ2の素子基板11の光出射側表面の形状を、発光面に対して水平ではなくドーム状に加工成形している。こうすることにより、発光部15から発せられた光の全反射の割合を低くするようにしている。図7(a)は、光出射側表面がドーム状をなす本発明における光の進路を示す図であり、図7(b)は光出射側表面が水平面をなす比較例における光の進路を示す図である。   In the present embodiment, the shape of the light emitting side surface of the element substrate 11 of each LED bare chip 2 is processed and formed into a dome shape rather than horizontal with respect to the light emitting surface. By doing so, the ratio of total reflection of the light emitted from the light emitting unit 15 is lowered. FIG. 7A is a diagram showing a light path in the present invention in which the light emission side surface forms a dome shape, and FIG. 7B shows a light path in a comparative example in which the light emission side surface forms a horizontal plane. FIG.
光出射側表面が水平面をなす場合に、その周縁部にあっては入射角が大きくなって臨界角に達する光(図7(b)のB)の割合も多くなり、全反射が起こり易くなる。これに対して、光出射側表面がドーム状をなす場合では、その周縁部にあっても光の入射角が臨界角に達する割合は少なくなり、発光部15から発せられた大部分の光(図7(a)のA)は全反射されることなく外部に出射される。   When the light emitting side surface forms a horizontal plane, the incidence angle increases at the peripheral edge, and the ratio of light reaching the critical angle (B in FIG. 7B) increases, and total reflection tends to occur. . On the other hand, in the case where the light emission side surface has a dome shape, the rate at which the incident angle of light reaches the critical angle decreases even at the peripheral portion, and most of the light emitted from the light emitting unit 15 ( In FIG. 7A, A) is emitted to the outside without being totally reflected.
素子基板11の光出射側表面の形状をドーム状に加工成形したLEDベアチップ2(本発明例)と、素子基板11の光出射側表面が水平形状であるLEDベアチップ2(比較例)とにおける光の出射光束のシミュレーション結果を図8(a)、(b)に示す。図8(a)、(b)を比較すると、本発明例では比較例に比べて照明光として寄与できる上方への光束が増大しており、光の外部取り出しを有効に行えていることがわかる。本発明者の測定によれば、本発明例では比較例に比べて光取り出し効率を1.6倍に向上できている。   Light in the LED bare chip 2 (example of the present invention) obtained by processing and shaping the light emitting side surface of the element substrate 11 into a dome shape, and the LED bare chip 2 (comparative example) in which the light emitting side surface of the element substrate 11 has a horizontal shape. 8A and 8B show the simulation results of the emitted light beam. Comparing FIGS. 8A and 8B, it can be seen that the upward luminous flux that can contribute to the illumination light is increased in the example of the present invention as compared with the comparative example, and the external extraction of the light can be effectively performed. . According to the measurement of the present inventor, the light extraction efficiency can be improved 1.6 times in the example of the present invention compared to the comparative example.
このように、本発明のカード型LED照明光源では、素子基板11の光出射側表面をドーム形状としたので、発生した光を外部へ無駄なく取り出すことができ、発生光における照明光への利用効率を非常に高くすることが可能となる。   As described above, in the card-type LED illumination light source of the present invention, since the light emission side surface of the element substrate 11 is formed in a dome shape, the generated light can be taken out without waste, and the generated light can be used for illumination light. The efficiency can be made very high.
なお、上述した例では、素子基板11の光出射側表面の形状をドーム状としたが、全反射が起こりにくいような形状(中央部が高くて周縁部が低くなるような傾斜面状)であれば、任意の形状に設定することができる。例えば、図9(a)に示すように上記例と逆であって発光部15側に凸状に傾斜面が形成された形状、図9(b)に示すような傾斜角が一定である傾斜面(テーパ面)が形成された形状を用いるようにしても良い。   In the above-described example, the shape of the light emitting side surface of the element substrate 11 is a dome shape, but the shape is such that total reflection hardly occurs (an inclined surface shape in which the central portion is high and the peripheral portion is low). If there is, it can be set to an arbitrary shape. For example, as shown in FIG. 9 (a), the shape is reverse to the above example, and the inclined surface is convexly formed on the light emitting portion 15 side, and the inclination with a constant inclination angle as shown in FIG. 9 (b). You may make it use the shape in which the surface (taper surface) was formed.
ただし、傾斜面が曲面でなく、平面または多面体である場合は、この効果が低下する。傾斜面はドーム状が好ましく、この場合にはLEDベアチップ2自体にレンズが形成された効果を生じる。LEDベアチップ2自体がレンズ効果を有するため、LEDベアチップ2自体の配光がレンズ前面に集中し、LEDベアチップ2側方に出射される光量が低下する。これにより、LEDベアチップ2が組み込まれる光学系の迷光成分が減少し、その結果、カード型LED照明光源全体としての光利用効率が向上する。   However, this effect is reduced when the inclined surface is not a curved surface but a flat surface or a polyhedron. The inclined surface is preferably dome-shaped, and in this case, an effect is obtained in which a lens is formed on the LED bare chip 2 itself. Since the LED bare chip 2 itself has a lens effect, the light distribution of the LED bare chip 2 itself is concentrated on the front surface of the lens, and the amount of light emitted to the side of the LED bare chip 2 is reduced. Thereby, the stray light component of the optical system in which the LED bare chip 2 is incorporated is reduced, and as a result, the light utilization efficiency of the entire card type LED illumination light source is improved.
上述した例では、GaN系半導体層/サファイア素子基板構成で青色光を発するLEDベアチップ2を用いた青色光のカード型LED照明光源について説明したが、他の赤色光を発するLEDベアチップ、緑色光を発するLEDベアチップまたは黄色光を発するLEDベアチップを用いるカード型LED照明光源であっても、本発明を同様に適用できることは勿論である。また、これらの4種のLED素子を混在配置させ、それらの発色光を配光制御して白色光や可変色光を提供する白色カード型LED照明光源でも、本発明が適用可能であることは勿論である。   In the example described above, the blue light card-type LED illumination light source using the LED bare chip 2 that emits blue light in the GaN-based semiconductor layer / sapphire element substrate configuration has been described, but another LED bare chip that emits red light, green light Of course, the present invention can be similarly applied to a card-type LED illumination light source using an LED bare chip that emits light or an LED bare chip that emits yellow light. Of course, the present invention can also be applied to a white card type LED illumination light source in which these four types of LED elements are mixedly arranged to control white light distribution and provide white light and variable color light. It is.
他の実施の形態としては、青色発光、緑(青緑)色発光を示すSiC基板、GaN基板などの異なる素子基板上に構成したGaN系のLEDが存在するが、この場合には素子基板自体が導電性を有するため、図5(a)および(b)における活性層13を挟んだn型、p型半導体層12、14に電極を形成する他に、一方の電極を素子基板自体とする構成も可能である。   As other embodiments, there are GaN-based LEDs configured on different element substrates such as an SiC substrate and a GaN substrate that emit blue light emission and green (blue-green) light emission. In this case, the element substrate itself is present. Since the electrode has conductivity, in addition to forming electrodes on the n-type and p-type semiconductor layers 12 and 14 sandwiching the active layer 13 in FIGS. 5A and 5B, one electrode is used as the element substrate itself. Configuration is also possible.
この他、黄(橙)色、赤色の発光を示すAlInGaP系のLEDベアチップ(素子)の場合には、素子基板としてこれらの発光色に対して透過率が高いGaP基板を使用して同様の構成をとることができる。   In addition, in the case of an AlInGaP-based LED bare chip (element) that emits yellow (orange) and red light, a GaP substrate having a high transmittance with respect to these emission colors is used as the element substrate. Can be taken.
なお、AlInGaP系のLEDベアチップの発光部を、透明電極が形成されたサファイア基板、ガラス基板等の透明基板にウエファボンドすることでも同様の構成をとり得る。   A similar configuration can be obtained by wafer bonding the light emitting portion of the AlInGaP-based LED bare chip to a transparent substrate such as a sapphire substrate or a glass substrate on which a transparent electrode is formed.
更に、図10に示すように、光学的な開口部を有した金属電極18が形成されたサファイア基板、ガラス基板等の透明な素子基板11に、同じく光学的な開口部を有した金属電極が形成されたAlInGaP系のLEDベアチップ(素子)の発光部15を金属接合(例えば超音波接合などを用いての金属接合)することでも同様の構成をとり得る。この場合、ウエファボンドの接合部は種々の形状をとることが可能であり、その一例を図11(a)〜(d)に示す。   Furthermore, as shown in FIG. 10, a metal electrode having an optical opening is formed on a transparent element substrate 11 such as a sapphire substrate or a glass substrate on which a metal electrode 18 having an optical opening is formed. A similar configuration can be obtained by metal bonding (for example, metal bonding using ultrasonic bonding or the like) of the light emitting portion 15 of the formed AlInGaP-based LED bare chip (element). In this case, the bonding portion of the wafer bond can take various shapes, and an example thereof is shown in FIGS.
AlInGaP系LEDベアチップの場合、成長基板を除去しない状態で、まず、ベアチップの開口部を有した金属電極とウエファボンドされる透明な素子基板11に開口部を有した金属電極とを金属接合してもよい。この場合、金属接合の後、LEDベアチップの成長基板を取り除く工程を行うことになる。素子基板11の形状加工は、ウエファボンド工程の前後いずれの時点で行ってもよく、LEDベアチップの成長基板を取り除く工程の前後いずれの時点で行ってもよい。   In the case of an AlInGaP-based LED bare chip, without removing the growth substrate, first, a metal electrode having an opening of the bare chip and a metal electrode having an opening on the transparent element substrate 11 to be wafer bonded are metal-bonded. Also good. In this case, after the metal bonding, a process of removing the growth substrate of the LED bare chip is performed. The shape processing of the element substrate 11 may be performed at any time before and after the wafer bonding process, and may be performed at any time before and after the process of removing the growth substrate of the LED bare chip.
なお、光学的に透明な接着手段を使用しても透明基板とLEDベアチップの発光部とのウエファボンドが可能である。   Even when an optically transparent bonding means is used, wafer bonding between the transparent substrate and the light emitting portion of the LED bare chip is possible.
上述した例では、サンドブラスト処理により素子基板11の表面形状を形成したが、ウォータジェットによる加工または選択的な化学エッチング処理によりその表面形状を形成すること、LED素子基板11と同等の屈折率を有する光学レンズを張り合わせるようにしても良い。また、GaN系のLEDべアチップの加工について述べたように、ダイシングブレードの刃先を用いる切削によっても素子基板11の表面形状を得ることが可能である。なお、これらの加工が施されたフリップチップ用ベアチップを従来の砲弾形やSMDなどの素子に組み込んでも使用しても良い。   In the above-described example, the surface shape of the element substrate 11 is formed by sandblasting, but the surface shape is formed by processing by water jet or selective chemical etching, and has a refractive index equivalent to that of the LED element substrate 11. An optical lens may be attached. Further, as described for the processing of the GaN-based LED bear chip, the surface shape of the element substrate 11 can be obtained by cutting using a cutting edge of a dicing blade. In addition, you may use even if the bare chip | tip for flip chips to which these processes were given is integrated in elements, such as the conventional bullet shape and SMD.
上記構成は、ワイヤボンドを不用とするため、光学系の小形化と高効率化に寄与する。   The above configuration eliminates the need for wire bonding, and thus contributes to the miniaturization and high efficiency of the optical system.
AlInGaP系LEDを用いる場合でも、LEDベアチップが実装される基板(放熱基板)に近い側に位置するLED電極の面積を大きくすることにより、実装用基板に向う光を反射させ、光取り出し効率が向上する。   Even when using an AlInGaP-based LED, by increasing the area of the LED electrode located on the side closer to the substrate (heat dissipation substrate) on which the LED bare chip is mounted, the light directed toward the mounting substrate is reflected and the light extraction efficiency is improved. To do.
なお、放熱基板1は、図5(a)、(b)に示すような金属板ベース基板以外にも、金属コア基板等で作製することが可能である。ただし、金属ベース基板である場合には、基板下面が金属であるとともに、基板上にも金属製の光学反射板を配することが可能なため、基板の上面および下面からの両面放熱が可能となり、放熱効果はより大きくなる。   The heat dissipation substrate 1 can be made of a metal core substrate or the like other than the metal plate base substrate as shown in FIGS. However, in the case of a metal base substrate, the lower surface of the substrate is metal, and a metal optical reflector can be arranged on the substrate, so that heat can be radiated from the upper and lower surfaces of the substrate. , The heat dissipation effect becomes larger.
(実施形態3)
次に、本発明によるカード型LED照明光源の他の実施形態を説明する。
(Embodiment 3)
Next, another embodiment of the card type LED illumination light source according to the present invention will be described.
まず、図12を参照しながら、本実施形態のカード型LED照明光源を説明する。   First, the card type LED illumination light source of this embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態のカード型LED照明光源は、図12に示すように、金属板50と、多層配線基板51と、金属製の光学反射板52とを備えている。金属板50および多層配線基板51は、全体として1つの「カード型LED照明光源」を構成している。   As shown in FIG. 12, the card-type LED illumination light source of the present embodiment includes a metal plate 50, a multilayer wiring board 51, and a metal optical reflection plate 52. The metal plate 50 and the multilayer wiring board 51 constitute one “card type LED illumination light source” as a whole.
金属板50は、放熱基板のベースメタルである。金属板50および光学反射板52は、アルミ、銅、ステンレス、鉄、または、これらの合金から作製され得る。金属板50と光学反射板52の材料は異なっていても良い。熱伝導率の観点から好ましい材料を並べると、銅、アルミニウム、鉄、ステンレスの順となる。一方、熱膨張率の観点から好ましい材料を並べると、ステンレス、鉄、銅、アルミの順となる。防錆処理などの使い勝手の良さからアルミニウム系材料が好ましく、熱膨張に起因する信頼性劣化を避ける観点からは、ステンレス系材料が好ましい。   The metal plate 50 is a base metal of the heat dissipation board. The metal plate 50 and the optical reflection plate 52 can be made of aluminum, copper, stainless steel, iron, or an alloy thereof. The materials of the metal plate 50 and the optical reflecting plate 52 may be different. Arrangement of preferable materials from the viewpoint of thermal conductivity is in the order of copper, aluminum, iron, and stainless steel. On the other hand, when preferable materials are arranged from the viewpoint of the coefficient of thermal expansion, the order is stainless steel, iron, copper, and aluminum. Aluminum-based materials are preferred from the viewpoint of ease of use such as rust prevention treatment, and stainless steel-based materials are preferred from the viewpoint of avoiding reliability deterioration due to thermal expansion.
金属板50の裏面は、平坦であり、熱伝導性に優れた部材(不図示)の平坦な面と接触することができる。   The back surface of the metal plate 50 is flat and can come into contact with a flat surface of a member (not shown) having excellent thermal conductivity.
金属板50に対して、電解研磨、アルマイト処理、無電解メッキ、または電着などで絶縁処理を施しておけば、金属板50が配線パターンに直接接触しても電気的ショートが発生しない。   If the metal plate 50 is insulated by electrolytic polishing, alumite treatment, electroless plating, electrodeposition, or the like, an electrical short circuit does not occur even when the metal plate 50 directly contacts the wiring pattern.
なお、金属板50の表面において、少なくともLEDベアチップから放射された光を反射する部分に対して、反射率を向上させるための処理を行うことが好ましい。反射率向上のための処理には、屈折率の異なる物質層を多数積層する増反射処理や、金属板50の表面における鏡面性を向上させる処理が含まれる。   In addition, it is preferable to perform the process for improving a reflectance with respect to the part which reflects the light radiated | emitted from the LED bare chip in the surface of the metal plate 50 at least. The treatment for improving the reflectivity includes an increase reflection treatment in which a large number of material layers having different refractive indexes are stacked, and a treatment for improving the specularity on the surface of the metal plate 50.
多層配線基板51は、実施形態2と同様に、無機フィラーと樹脂組成物との混合物からなる第1絶縁層と第2絶縁層の2層構造を有している。第1絶縁層と第2絶縁層との間には下層配線が形成されており、第2絶縁層の上には上層配線が形成されている。第2絶縁層に設けられたビアを介して上層配線と下層配線とが電気的に接続されている。   Similar to the second embodiment, the multilayer wiring board 51 has a two-layer structure of a first insulating layer and a second insulating layer made of a mixture of an inorganic filler and a resin composition. A lower layer wiring is formed between the first insulating layer and the second insulating layer, and an upper layer wiring is formed on the second insulating layer. The upper layer wiring and the lower layer wiring are electrically connected via vias provided in the second insulating layer.
光学反射板52の孔にLED封止樹脂を充填し、樹脂からなる凹レンズまたは凸レンズを形成することも可能であるし、また、樹脂で孔部分を埋めることによって平坦化することも可能である。しかし、光学反射板52の面積は多層配線基板51の面積より小さいため、光学反射板52の全体を樹脂でモールドすることも可能である。光学反射板52を樹脂で完全に覆えば、封止性が向上する。   It is possible to fill the hole of the optical reflecting plate 52 with LED sealing resin to form a concave lens or convex lens made of resin, and it is also possible to flatten the hole portion by filling the hole portion with resin. However, since the area of the optical reflecting plate 52 is smaller than the area of the multilayer wiring substrate 51, the entire optical reflecting plate 52 can be molded with resin. If the optical reflecting plate 52 is completely covered with resin, the sealing performance is improved.
照明装置側に設けられるコネクタは、例えば、図13に示されるように、カード型LED照明光源をスライドさせながら案内するガイド部を有する本体55と、カード型LED照明光源と電気的に接続する複数のコネクタ電極56と、熱伝導性に優れた金属プレート(底板)57と、コネクタ電極を回路(点灯回路など)に接続する配線コード58とを備えている。   For example, as shown in FIG. 13, the connector provided on the lighting device side includes a main body 55 having a guide portion that guides the card type LED illumination light source while sliding, and a plurality of connectors electrically connected to the card type LED illumination light source. Connector electrode 56, a metal plate (bottom plate) 57 excellent in thermal conductivity, and a wiring cord 58 for connecting the connector electrode to a circuit (such as a lighting circuit).
コネクタに差し込まれたカード型LED照明光源の給電電極54は、対応するコネクタ電極56と接触し、導通する。放熱性の観点からは、コネクタにカード型LED照明光源を差し込んだとき、金属板50の裏面の全部または1部がコネクタの金属プレート57と熱的に接触することが好ましい。   The power supply electrode 54 of the card-type LED illumination light source inserted into the connector comes into contact with the corresponding connector electrode 56 and becomes conductive. From the viewpoint of heat dissipation, it is preferable that all or part of the back surface of the metal plate 50 is in thermal contact with the metal plate 57 of the connector when the card-type LED illumination light source is inserted into the connector.
本実施形態では、図12に示すように、給電電極54が多層配線基板51の上面における4つの辺のうちの1つの辺の側に集中的に配列されているため、カード型LED照明光源は、図中の矢印Aの方向に押されて、コネクタに差し込まれることになる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the power supply electrode 54 is intensively arranged on one side of the four sides on the upper surface of the multilayer wiring board 51, so that the card-type LED illumination light source is Then, it is pushed in the direction of arrow A in the figure and inserted into the connector.
図12からわかるように、給電電極54が設けられる領域の広さだけ、多層配線基板51のサイズは光学反射板52のサイズよりも大きくなる。このため、本実施形態では、LEDベアチップ53がマトリックス状に実装されている領域(光出射領域またはLEDクラスタ領域)の中心位置(光学中心)と基板の中心位置とが一致せず、カード型LED照明光源の曲げの応力中心が、もろい光学系の中心と一致せず、強度が向上している。また、給電電極54を基板の一端に集中させることにより、多層配線基板51の上面における他の3つの辺に対応する端部は、必ずしもコネクタの内部に完全に嵌め込まれる必要がなくなり、形状などの設計自由度が向上する。   As can be seen from FIG. 12, the size of the multilayer wiring board 51 is larger than the size of the optical reflector 52 by the size of the region where the power supply electrode 54 is provided. For this reason, in this embodiment, the center position (optical center) of the area (light emission area or LED cluster area) where the LED bare chips 53 are mounted in a matrix does not coincide with the center position of the substrate, and the card type LED The center of bending stress of the illumination light source does not coincide with the center of the fragile optical system, and the strength is improved. Further, by concentrating the feeding electrode 54 at one end of the substrate, the end portions corresponding to the other three sides on the upper surface of the multilayer wiring substrate 51 do not necessarily need to be completely fitted into the connector, and the shape, etc. Design freedom is improved.
多層配線基板51(および金属板50)の長辺方向サイズ(矢印Aに平行な辺のサイズ)を適切に設定することにより、光学中心の位置を任意に調節することができる。   The position of the optical center can be arbitrarily adjusted by appropriately setting the size of the multilayer wiring board 51 (and the metal plate 50) in the long side direction (size of the side parallel to the arrow A).
光学反射板52は、基本的には、図4(a)に示す光学反射板3と同様の構成を有しており、LEDベアチップ53の配列に対応する複数の開口部を有している。光学反射板52の開口部には、樹脂レンズが形成されることが好ましく、この樹脂レンズによってLEDベアチップ53が封止されるため、LEDベアチップ53と多層配線基板51との接続がより強固なものとなる。このようにLEDベアチップ53と多層配線基板51との接続が強固になると、カード型LED照明光源を放熱用部材にネジ止めする目的で、カード型LED照明光源のカードにネジ止め用の穴を設けたり、カードの基板のエッジ辺の一部にネジ止め用の円弧を設けることが可能となる。   The optical reflection plate 52 basically has the same configuration as the optical reflection plate 3 shown in FIG. 4A and has a plurality of openings corresponding to the arrangement of the LED bare chips 53. A resin lens is preferably formed in the opening of the optical reflecting plate 52, and the LED bare chip 53 is sealed by the resin lens, so that the connection between the LED bare chip 53 and the multilayer wiring board 51 is stronger. It becomes. Thus, when the connection between the LED bare chip 53 and the multilayer wiring board 51 is strengthened, a screw hole is provided in the card of the card type LED illumination light source for the purpose of screwing the card type LED illumination light source to the heat radiating member. Or an arc for screwing can be provided on a part of the edge side of the card substrate.
図14(a)および図14(b)を参照して、本実施形態のカード型LED照明光源の構成を更に詳細に説明する。図14(a)は、活生層がフェイスダウンの状態でフリップチップ実装されたLEDベアチップ53を示している。後述するように、本実施形態では、LEDベアチップ53の種類に応じて異なる実装方式を採用している。   With reference to Fig.14 (a) and FIG.14 (b), the structure of the card type LED illumination light source of this embodiment is demonstrated still in detail. FIG. 14A shows an LED bare chip 53 that is flip-chip mounted with the active layer face-down. As will be described later, in the present embodiment, different mounting methods are adopted depending on the type of the LED bare chip 53.
LEDベアチップ53は、多層配線基板51の配線パターン59と接続され、かつ、多層配線基板51上に固定されるように実装されている。金属製の光学反射板52は、LEDベアチップ53が多層配線基板51上に実装された後、多層配線基板51上に貼り付けられている。   The LED bare chip 53 is mounted so as to be connected to the wiring pattern 59 of the multilayer wiring board 51 and to be fixed on the multilayer wiring board 51. The metal optical reflector 52 is attached to the multilayer wiring board 51 after the LED bare chip 53 is mounted on the multilayer wiring board 51.
多層配線基板51には、2層の配線パターン59が形成されており、異なる層における配線パターン59がビア63によって接続されている。最上層における配線パターン59は、Auバンプ61を介してLEDベアチップ53の電極と接続されている。配線パターン59は、例えば、銅、ニッケル、アルミニウム、または、これらの金属を主成分とする合金から形成した配線パターンによって構成される。   Two layers of wiring patterns 59 are formed on the multilayer wiring board 51, and wiring patterns 59 in different layers are connected by vias 63. The wiring pattern 59 in the uppermost layer is connected to the electrode of the LED bare chip 53 via the Au bump 61. The wiring pattern 59 is configured by, for example, a wiring pattern formed from copper, nickel, aluminum, or an alloy containing these metals as main components.
このような多層配線基板51では、前述のように、絶縁性を有する樹脂組成物と無機フィラーとの混合物からなる絶縁層を含んでおり、この混合物は、好ましくは熱硬化性樹脂を含んでいる。絶縁層を構成する樹脂組成物および無機フィラーの種類・量を適切に選択することにより、絶縁層の熱伝導性、線膨張係数、誘電率などを調節することができる。絶縁層の好ましい熱伝導率は、1〜10(W/m・K)である。絶縁層は白色であることが好ましい。白色の絶縁層を採用することにより、絶縁層の露出部分による可視光反射率が高まり、光の利用効率が更に改善される。   As described above, the multilayer wiring board 51 includes an insulating layer made of a mixture of an insulating resin composition and an inorganic filler, and the mixture preferably includes a thermosetting resin. . By appropriately selecting the type and amount of the resin composition and the inorganic filler constituting the insulating layer, the thermal conductivity, linear expansion coefficient, dielectric constant, etc. of the insulating layer can be adjusted. A preferable thermal conductivity of the insulating layer is 1 to 10 (W / m · K). The insulating layer is preferably white. By adopting the white insulating layer, the visible light reflectance by the exposed portion of the insulating layer is increased, and the light utilization efficiency is further improved.
無機フィラーとしては、熱伝導性に優れるAl23、MgO、BN、SiO2、SiC、Si34、およびAlNからなる群から選択された少なくとも1種類のフィラーを用いることが好ましい。無機フィラーの平均粒径は、0.1〜100μmの範囲から設定されることが好ましい。平均粒径が、この範囲を外れると、フィラーの充填性や基板の放熱性が低下するからである。 As the inorganic filler, it is preferable to use at least one filler selected from the group consisting of Al 2 O 3 , MgO, BN, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 , and AlN, which are excellent in thermal conductivity. The average particle size of the inorganic filler is preferably set from a range of 0.1 to 100 μm. This is because if the average particle size is out of this range, the filler filling property and the heat dissipation property of the substrate are lowered.
熱硬化樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、およびシアネート樹脂からなる群から選択された少なくとも1種類の樹脂を用いることが好ましい。これらの樹脂が硬化後に示す電気絶縁性、機械的強度、耐熱性が他の樹脂硬化物よりも優れているからである。樹脂組成物には、必要に応じて、カップリング剤、分散剤、着色剤、離型剤などの添加剤が加えられていても良い。   As the thermosetting resin, it is preferable to use at least one kind of resin selected from the group consisting of an epoxy resin, a phenol resin, and a cyanate resin. This is because these resins have better electrical insulation, mechanical strength, and heat resistance after curing than other cured resins. If necessary, additives such as a coupling agent, a dispersant, a colorant, and a release agent may be added to the resin composition.
アルミナフィラーのコンポジット材料からなる厚さ160μmのシートを用い、合計320μmの絶縁層を有する2層配線の多層配線基板を用意し、アルミニウムメタルベースに貼り付ける方法でカード型LED照明光源の試作品を作製した。前記アルミニウムメタルベースのアルミナコンポジット2層基板の上にLEDベアチップを直接実装し、LEDベアチップとベースメタル間の熱抵抗を測定したところ、約1[℃/W]という熱抵抗が得られた。   Using a 160 μm thick sheet made of alumina filler composite material, prepare a multilayer wiring board with two layers of wiring with a total insulation layer of 320 μm, and paste the card type LED illumination light source on the aluminum metal base. Produced. When an LED bare chip was directly mounted on the aluminum metal-based alumina composite bilayer substrate and the thermal resistance between the LED bare chip and the base metal was measured, a thermal resistance of about 1 [° C./W] was obtained.
前記試作品に対して無風状態でヒートシンクによる自然放熱を行う場合、約0.3mm角のLEDベアチップ(64個)を40mA(定格の2倍の電流、電流密度は約444[mA/mm2])で駆動しようとすると、LEDベアチップの温度を約80℃に保持するためには、約300[cm2]のヒートシンク表面積が要求される。また、自然空冷を行う場合において、このように大きな電流で動作させようとする場合、LEDベアチップとベースメタル間の熱抵抗は約10[℃/W]以下に設定する必要がある。 When natural heat dissipation by a heat sink is performed on the prototype in a windless state, an LED bare chip (64 pieces) of about 0.3 mm square is 40 mA (current twice the rating, current density is about 444 [mA / mm 2 ]. In order to keep the LED bare chip temperature at about 80 ° C., a heat sink surface area of about 300 [cm 2 ] is required. Further, in the case of performing natural air cooling, when operating with such a large current, the thermal resistance between the LED bare chip and the base metal needs to be set to about 10 [° C./W] or less.
自然空冷を行う場合、LEDベアチップの温度が80〜120℃を超えるようになると、LEDベアチップの封止樹脂(エポキシやシリコーンなどの樹脂)の熱劣化および光劣化が激しくなるため、好ましくない。   In the case of performing natural air cooling, it is not preferable that the temperature of the LED bare chip exceeds 80 to 120 ° C. because the thermal degradation and light degradation of the sealing resin (resin such as epoxy and silicone) of the LED bare chip become severe.
熱抵抗が約5[℃/W]以下であれば、理想的に大きな面積を有するヒートシンクではなく、現実的な有限の面積を有するヒートシンクを用いた場合であっても、自然空冷による充分な放熱が可能である。更に、熱抵抗が約2〜1[℃/W]以下であれば、小型のヒートシンクでも充分な放熱が可能となる。   If the thermal resistance is about 5 [° C./W] or less, sufficient heat dissipation by natural air cooling is possible even when a heat sink having a realistic finite area is used instead of a heat sink having an ideal large area. Is possible. Furthermore, if the thermal resistance is about 2 to 1 [° C./W] or less, a small heat sink can sufficiently radiate heat.
また、絶縁層厚みを薄くしたり、更には約2〜4[W/mK]の熱伝導率を有するアルミナコンポジット材の絶縁層ではなく、約3から5[W/mK]の熱伝導率を有するボロン系のコンポジット材の絶縁層を用いるなど1[℃/W]以下の熱抵抗を有する系も実現可能であり、この場合はさらにヒートシンク面積を小型化しても同様の効果が得られる。   In addition, the insulating layer thickness is reduced, and the thermal conductivity of about 3 to 5 [W / mK] is used instead of the insulating layer of the alumina composite material having the thermal conductivity of about 2 to 4 [W / mK]. A system having a thermal resistance of 1 [° C./W] or less, such as using an insulating layer of a boron-based composite material, can be realized. In this case, the same effect can be obtained even if the heat sink area is further reduced.
また、1〜2.5[W・mk]の熱伝導率を有するシリカコンポジット材の絶縁層を用いた場合も、熱伝導率がより高い絶縁層を用いた場合と比較して絶縁層を薄くすることにより、上記範囲の熱抵抗を実現することができる。   In addition, when an insulating layer made of a silica composite material having a thermal conductivity of 1 to 2.5 [W · mk] is used, the insulating layer is made thinner than when an insulating layer having a higher thermal conductivity is used. By doing so, the thermal resistance in the above range can be realized.
多層配線基板51の配線パターン59は、例えば、有機フィルムなどの離型キャリア上に配線パターンを形成し、その後、離型キャリアから上記の絶縁層上に配線パターンを転写することによって形成することができる。離型キャリアの配線パターンは、銅箔などの金属箔を接着剤を介して離型キャリアに接着させたり、更に、その金属箔上に電解メッキまたは無電解メッキで膜状に金属層を堆積した後、化学エッチングなどにより金属をパターニングして作製され得る。ただし、金属箔から配線パターンを形成する場合、金属箔の接着強度を高めるため、絶縁層の表面は粗面化されていることが好ましい。   The wiring pattern 59 of the multilayer wiring board 51 can be formed, for example, by forming a wiring pattern on a release carrier such as an organic film and then transferring the wiring pattern from the release carrier onto the insulating layer. it can. For the wiring pattern of the release carrier, a metal foil such as copper foil is adhered to the release carrier via an adhesive, and a metal layer is deposited on the metal foil in a film shape by electrolytic plating or electroless plating. Thereafter, the metal can be patterned by chemical etching or the like. However, when the wiring pattern is formed from the metal foil, the surface of the insulating layer is preferably roughened in order to increase the adhesive strength of the metal foil.
上記の配線パターン59は他の方法で作製されていてもよい。また、配線パターン59は、絶縁層中に埋没されていてもよいし、平坦な絶縁層表面に付着した状態にあってもよい。なお、異なる層における配線パターン59を接続するビア63は、絶縁層に形成した孔(ビアホールまたはスルーホール)の内部にめっきや導電性樹脂組成部を設けることによって作製される。   The wiring pattern 59 may be produced by other methods. Further, the wiring pattern 59 may be buried in the insulating layer or may be attached to the flat insulating layer surface. The via 63 connecting the wiring patterns 59 in different layers is produced by providing plating or a conductive resin composition part inside a hole (via hole or through hole) formed in the insulating layer.
このような構成を有する多層配線基板51の上面の大半は光学反射板52で覆われているが、一部は露出している。多層配線基板51上の露出領域には複数の給電電極54が形成されている。この給電電極54は、カード型LED照明光源が差し込まれるコネクタを介して照明装置の点灯回路に電気的に接続される。   Most of the upper surface of the multilayer wiring board 51 having such a configuration is covered with the optical reflecting plate 52, but a part thereof is exposed. A plurality of power supply electrodes 54 are formed in the exposed region on the multilayer wiring board 51. The power supply electrode 54 is electrically connected to a lighting circuit of the lighting device via a connector into which a card type LED illumination light source is inserted.
光学反射板52と多層配線基板51との間にはアンダーフィル(応力緩和層)60が設けられている。このアンダーフィル60により、金属製の光学反射板52と多層配線基板51との間にある熱膨張差に起因する応力が緩和されるとともに、光学反射板52と多層配線基板51上の上層配線との間の電気的絶縁も確保される。   An underfill (stress relaxation layer) 60 is provided between the optical reflector 52 and the multilayer wiring board 51. The underfill 60 relieves stress caused by a difference in thermal expansion between the metallic optical reflection plate 52 and the multilayer wiring substrate 51, and the upper layer wiring on the optical reflection plate 52 and the multilayer wiring substrate 51. Electrical insulation between the two is also ensured.
光学反射板3の全体が金属から形成されていることが好ましい。絶縁層(基板絶縁層)を基板ベースメタルと金属反射板で挟みこむことにより、基板両側からの放熱が可能になり、また、発熱体であるLEDの実装側の中央部の熱を周辺部に対して均熱化できること等の効果が得られる。また、基板絶縁層の両側から互いの金属板のそりを押さえ込む効果も副次的に期待できる。   The entire optical reflector 3 is preferably made of metal. By sandwiching the insulating layer (substrate insulating layer) between the substrate base metal and the metal reflector, heat can be radiated from both sides of the substrate, and the heat at the center of the LED mounting side, which is a heating element, is transmitted to the periphery. On the other hand, it is possible to obtain effects such as equalization of temperature. Moreover, the effect of pressing down the warpage of each metal plate from both sides of the substrate insulating layer can be expected as a secondary effect.
更に、樹脂組成物および無機フィラーからなるコンポジット材料から基板絶縁層を形成すれば、このようなコンポジット材料の持つ弾性により、両方の金属の応力緩和を図ることができる。その結果、高温高出力で点灯される照明装置としての信頼性を向上させることができる。   Furthermore, if the substrate insulating layer is formed from a composite material composed of a resin composition and an inorganic filler, the stress of both metals can be relaxed by the elasticity of the composite material. As a result, it is possible to improve the reliability as a lighting device that is turned on at high temperature and high output.
また、応力を更に緩和し、信頼性を更に向上させるため、光学反射板と基板絶縁層の間に、これらの材質とは異なる材質からなる応力緩和層を設けることが好ましい。絶縁層上の配線の上にバンプを形成したり、配線のほかにバンプ用のランドを設けることにより、絶縁層と光学反射板との間に空隙を設け、この空隙内に上述のアンダーフィルや、LEDのモールドに用いる樹脂(エポキシやシリコーン)を充填しても応力を緩和することが可能である。このような応力緩和手段を設けると、点滅試験の熱衝撃による応力が加えられている過酷な条件のもとでも、不点灯や信頼性低下を抑制することができる。   In order to further relax the stress and further improve the reliability, it is preferable to provide a stress relaxation layer made of a material different from these materials between the optical reflector and the substrate insulating layer. A bump is formed on the wiring on the insulating layer, or a bump land is provided in addition to the wiring, thereby providing a gap between the insulating layer and the optical reflector. Even if a resin (epoxy or silicone) used for the LED mold is filled, the stress can be relieved. By providing such stress relaxation means, it is possible to suppress non-lighting and a decrease in reliability even under severe conditions where stress due to a thermal shock in a blinking test is applied.
光学反射板52の開口部には、モールドされた樹脂62によってレンズが形成されている。放熱性向上の観点から、光学反射板52はアルミニウムなどの金属プレートから形成されていることが好ましいが、他の絶縁性材料から形成されたプレートを用いてもよい。その場合、開口部の内周壁面の少なくとも一部(好ましくは全部)に、絶縁性プレートよりも反射率の高い材料、例えば、Ni、Al、Pt、Ag、Alなどの金属、または、これらの金属を主成分とする合金から形成した反射膜を設けることが望ましい。こうすることにより、LEDから側方に出た光が、反射膜によって適切に反射され、光の利用効率を向上させることが可能である。   A lens is formed by a molded resin 62 at the opening of the optical reflection plate 52. From the viewpoint of improving heat dissipation, the optical reflecting plate 52 is preferably formed from a metal plate such as aluminum, but a plate formed from another insulating material may be used. In that case, at least a part (preferably all) of the inner peripheral wall surface of the opening is made of a material having a higher reflectance than the insulating plate, for example, a metal such as Ni, Al, Pt, Ag, Al, or these It is desirable to provide a reflective film formed from an alloy containing metal as a main component. By doing so, the light emitted from the LED to the side is appropriately reflected by the reflective film, and the light utilization efficiency can be improved.
裏面に貼り付けられる金属板50の材料は、アルミニウムに限られず、銅でもよい。金属板50の裏面は、コネクタなどに設けた熱伝導性の良い部材と接触して放熱性を高めるように平坦であることが好ましいが、裏面の一部に放熱のためのフィンや線状凹凸を設けても良い。その場合、金属板50の裏面と接触する部材の表面には、フィンや線状凹凸に対応する凹凸形状が設けられることが好ましい。カード型LED照明光源をスライドさせてコネクタに接続する構成を採用する場合、金属板の裏面に設けるフィンや線状凹凸は、スライドを阻害しないように、スライド方向に沿って延びていることが好ましい。このようにする場合、フィンや線状凹凸自身がガイドとして機能するともに、接触面積が増加する効果が得られる。   The material of the metal plate 50 attached to the back surface is not limited to aluminum, and may be copper. The back surface of the metal plate 50 is preferably flat so as to improve heat dissipation by contacting a member having good thermal conductivity provided in a connector or the like, but fins or linear irregularities for heat dissipation are partly on the back surface. May be provided. In that case, it is preferable that the surface of the member in contact with the back surface of the metal plate 50 is provided with an uneven shape corresponding to fins or linear unevenness. When adopting a configuration in which the card-type LED illumination light source is slid and connected to the connector, the fins and linear irregularities provided on the back surface of the metal plate preferably extend along the sliding direction so as not to inhibit the sliding. . When doing in this way, while the fin and the linear unevenness | corrugation itself function as a guide, the effect that a contact area increases is acquired.
熱伝導材部材とカード型LED照明光源との熱的接触を高めるにためには、熱伝導材部材をカード型LED照明光源に対して押圧する機構を採用することが好ましい。このような押圧はバネ性を有した給電端子で行うことが可能である。しかし、これだけで充分な押圧力を得るためには給電端子のバネ性を充分に強くする必要が生じる。給電端子との電気的コンタクトのために必要な機械的押圧力が端子当たり50〜100g程度の場合、これよりも強い押圧力を付与する押圧手段を追加的に設けることが好ましい。このような押圧手段として、カード型LED照明光源における給電端子以外の部分に対して200g以上の加圧を行うバネ性部材を配置することができる。このような押圧手段を複数個設けても良い。   In order to enhance the thermal contact between the heat conductive material member and the card type LED illumination light source, it is preferable to employ a mechanism for pressing the heat conductive material member against the card type LED illumination light source. Such pressing can be performed by a power supply terminal having a spring property. However, in order to obtain a sufficient pressing force only with this, it is necessary to sufficiently increase the spring property of the power supply terminal. When the mechanical pressing force required for electrical contact with the power supply terminal is about 50 to 100 g per terminal, it is preferable to additionally provide pressing means for applying a pressing force stronger than this. As such a pressing means, a spring member that pressurizes 200 g or more against a portion other than the power supply terminal in the card-type LED illumination light source can be disposed. A plurality of such pressing means may be provided.
上記の押圧手段を設ければ、給電端子への機械的押圧をあまり大きくする必要がなくなるので、カード型LED照明光源の着脱を人間の指によって行うことが容易になる。ユーザは、カード型LED照明光源をLED照明装置のコネクタに装着した後、上記押圧手段によってカード型LED照明光源の基板裏面を熱伝導部材に強固に押し付けることができる。このような押し付けにより、カード型LED照明光源はLED照明装置に一種のロックされた状態になり、不用意にカード型LED照明光源が装置から抜け落ちることが防止される。   If the pressing means is provided, it is not necessary to increase the mechanical pressure on the power supply terminal so much that the card-type LED illumination light source can be easily attached and detached with a human finger. After the card-type LED illumination light source is mounted on the connector of the LED illumination device, the user can firmly press the back surface of the card-type LED illumination light source against the heat conducting member by the pressing means. By such pressing, the card-type LED illumination light source is in a kind of locked state with the LED illumination device, and the card-type LED illumination light source is prevented from being accidentally dropped from the device.
図14(b)は、コネクタと接続された状態にあるカード型LED照明光源の端部断面を示している。図中、コネクタは破線で示されている。便宜上、図14(b)のカード型LED照明光源は、図14(a)に示すカード型LED照明光源よりも薄く記載している。   FIG.14 (b) has shown the edge part cross section of the card-type LED illumination light source in the state connected with the connector. In the drawing, the connectors are indicated by broken lines. For convenience, the card-type LED illumination light source of FIG. 14B is shown thinner than the card-type LED illumination light source shown in FIG.
図14(b)からわかるように、多層配線基板51のコネクタ側端部には給電電極54が形成されており、給電電極54は配線パターン59と直接的に、またはビアを介して電気的に接続されている。多層配線基板51のうち給電電極54が形成されている領域は、光学反射板52によって覆われていないため、コネクタ電極56は給電電極54と容易に接触することができる。   As can be seen from FIG. 14B, a feeding electrode 54 is formed on the connector side end of the multilayer wiring board 51, and the feeding electrode 54 is electrically connected to the wiring pattern 59 directly or via a via. It is connected. Since the region where the feeding electrode 54 is formed in the multilayer wiring board 51 is not covered with the optical reflecting plate 52, the connector electrode 56 can easily come into contact with the feeding electrode 54.
コネクタ電極56と給電電極54との電気的接続/非接続は、カード型LED照明光源をコネクタに対して抜き差しすることにより簡単に実行できる。カード型LED照明光源の抜き差しを検知するスイッチをカード型LED照明光源がさし込まれるコネクタ側に設置し、カード型LED照明光源が挿入されていない時の通電を防止すれば安全性が向上する。この場合、スイッチはカードの下面、側面、および上面のいずれの位置に設けてもよい。   Electrical connection / disconnection between the connector electrode 56 and the power feeding electrode 54 can be easily performed by inserting and removing the card-type LED illumination light source with respect to the connector. Safety is improved if a switch for detecting insertion / removal of the card-type LED illumination light source is installed on the connector side where the card-type LED illumination light source is inserted to prevent energization when the card-type LED illumination light source is not inserted. . In this case, the switch may be provided at any position on the lower surface, side surface, and upper surface of the card.
なお、図13において、コネクタ電極56が外部から見えるように図示されているが、現実のコネクタ電極56は、図14(b)に示すように、人間の指が触れないように設計されることが好ましい。   In FIG. 13, the connector electrode 56 is shown so that it can be seen from the outside. However, as shown in FIG. 14B, the actual connector electrode 56 is designed not to be touched by human fingers. Is preferred.
なお、本実施形態では、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)、および黄色(Y)の光を発する4種類のLEDベアチップをそれぞれ16個ずつ、1つの基板上に配列している。基板サイズは、例えば、長辺28.5mm×短辺23.5mm×厚さ1.3mmであり、64個のLEDが配列された矩形領域のサイズは、例えば、20mm×20mm×厚さ1mmである。この例において、LEDが配置される領域(反射板が存在する領域)が約2cm角のサイズを有する理由は、低ワットの小型電球の中で一般的な小丸電球やミニクリプトン電球のバルブサイズと同等の発光部面積を与えることにより、これら既存の低ワット電球と代替可能とするためである。なお、小丸電球によれば、約5から10Wの電力で約20から50lmの全光束が得られ、ミニクリプトン電球によれば、約22から38Wの電力で、約250から500lmの全光束が得られる。   In this embodiment, four types of LED bare chips that emit red (R), green (G), blue (B), and yellow (Y) light are arranged on a single substrate, 16 pieces each. Yes. The substrate size is, for example, long side 28.5 mm × short side 23.5 mm × thickness 1.3 mm, and the size of the rectangular region in which 64 LEDs are arranged is, for example, 20 mm × 20 mm × thickness 1 mm. is there. In this example, the reason why the area where the LEDs are arranged (the area where the reflector is present) has a size of about 2 cm square is that the bulb size of a small round bulb or a mini-krypton bulb that is common among small wattage bulbs. This is because it is possible to replace these existing low-wattage bulbs by providing an equivalent light emitting area. According to the Komaru bulb, a total luminous flux of about 20 to 50 lm can be obtained with a power of about 5 to 10 W, and with a mini-krypton bulb, a total luminous flux of about 250 to 500 lm can be obtained with a power of about 22 to 38 W. It is done.
本発明者の実験によれば、白色LEDを用いた実施形態において、自然空冷で室温が25℃の場合、約100〜300lmの光束が得られ、小型電球と同等の発光部サイズで同等の光量が得られた。また、カード型LED照明光源をビーム電球相当の筐体に組みこみ、ビーム型のダイクロイックハロゲン電球相当の径の中に収める場合、反射板が設けられた光出射領域(発光領域)の中心を電球の光軸中心と一致させようとすれば、前記発光部中心から略四角形のカードの長辺の端面(給電電極側)までの距離は、以下のようになる。   According to an experiment by the present inventor, in an embodiment using a white LED, when natural air cooling is performed and the room temperature is 25 ° C., a light flux of about 100 to 300 lm is obtained, and an equivalent light amount is obtained with a light emitting unit size equivalent to a small light bulb. was gotten. In addition, when a card-type LED illumination light source is assembled in a housing equivalent to a beam bulb and placed in a diameter equivalent to a beam-type dichroic halogen bulb, the center of the light emission area (light emission area) provided with the reflector is The distance from the light emitting unit center to the long side end face (feeding electrode side) of the substantially rectangular card is as follows.
径35mmの場合: 約13mm。   When the diameter is 35 mm: About 13 mm.
径40mmの場合: 約15mm。   When the diameter is 40 mm: About 15 mm.
径50mmの場合: 約23mm。   For a diameter of 50 mm: about 23 mm.
また、基板周辺部には前記ガイド部と接触しうる平坦な部分を確保することが好ましい。また、反射板の全体を樹脂封止するためには、基板周辺部にLEDを設けない領域を配置することが好ましい。このような領域は、約2cm角サイズの光出射領域の両側に設けられ、それぞれの領域の幅は、例えば1〜3mmに設定される。この領域(余白部)をより大きく設定する場合、発光部中心から前記端面までの距離が縮小する必要がある。   Further, it is preferable to secure a flat portion that can come into contact with the guide portion in the peripheral portion of the substrate. Moreover, in order to resin seal the whole reflecting plate, it is preferable to arrange | position the area | region which does not provide LED in the board | substrate periphery part. Such regions are provided on both sides of a light emission region of about 2 cm square size, and the width of each region is set to 1 to 3 mm, for example. When this region (margin portion) is set larger, the distance from the light emitting portion center to the end face needs to be reduced.
カード差込みタイプの利用形式やカードを設置して押圧するタイプの利用形式で、照明器具およびランプの両方の用途に対応する場合、カード型LED照明光源の片面に給電電極が集中していることが、各種方式の抜き差しに対応する観点からも望ましく、反射鏡板(光出射領域)が基板の幾何中心からずれるように配置されることが更に望ましい。   When using the card insertion type or the type of usage in which the card is installed and pressed, and corresponding to the use of both lighting equipment and lamps, the feeding electrodes must be concentrated on one side of the card-type LED illumination light source. It is also desirable from the viewpoint of dealing with various types of insertion / removal, and it is further desirable that the reflecting mirror plate (light emission region) be arranged so as to deviate from the geometric center of the substrate.
なお、カード型LED照明光源の基板裏面からの放熱を有効に行うため、給電電極は基板の光出射側面に集中して設置されていることが好ましいが、更に、基板裏面の広範囲な面にわたる熱伝導部材(放熱手段)との熱的接触を確保するため、給電端子による押し当てだけではなく、他の押圧手段による押し当てを行うことが好ましい。このような押圧を行うためのスペースを基板主面上に余白部として設けておくことが望ましい。   In order to effectively dissipate heat from the back side of the substrate of the card type LED illumination light source, it is preferable that the power feeding electrode is concentrated on the light emitting side surface of the substrate. In order to ensure thermal contact with the conductive member (heat dissipating means), it is preferable to perform not only pressing by the power supply terminal but also pressing by another pressing means. It is desirable to provide a space for performing such pressing as a blank portion on the substrate main surface.
前記発光部中心から給電電極の存在しない基板端面までの距離は、給電電極の存在する側の距離より短く設定できる。この距離を光出射領域の両側における余白部の幅と一致させれば、例えば4つのカード型LED照明光源を2辺ずつが接するように密接配置されるとき、反射鏡板(光出射領域)の間隔を等距離で、かつ可能な限り短く設定することが可能となる。   The distance from the light emitting portion center to the substrate end surface where the feeding electrode is not present can be set shorter than the distance on the side where the feeding electrode is present. If this distance is made to coincide with the width of the margin part on both sides of the light emitting area, for example, when four card-type LED illumination light sources are closely arranged so that two sides are in contact with each other, the interval between the reflector plates (light emitting areas) Can be set at equal distances and as short as possible.
以上説明した観点から、カード型LED照明光源における光出射領域の中心(発光部中心)から基板端面(給電電極側の端面)までの距離を約16.5mm、上記発光部中心から基板端面(給電電極側とは反対の端面)までの距離を約12mmとする試作品を作製した。給電電極と反対側のスペース(幅)を充分な大きさに設定することにより、反射板(光出射領域)の外側(基板の余白部)において、下層配線層とのビア接続が可能となる。この場合、本部分を部分単層とすることで、ビアを用いなくとも上下層のワイヤリングなどによって導通をとることも可能である。また逆に、給電電極側を部分単層とすることも可能である。更に、基板上の一部のみにおいて、更なる部分多層化を行い、配線のジャンパの自由度を高めることも可能である。この場合、上記余白部は有効なスペースとなる。   From the viewpoint described above, the distance from the center of the light emission region (light emitting part center) to the substrate end face (end face on the power feeding electrode side) in the card type LED illumination light source is about 16.5 mm, and the substrate end face (power feeding) from the light emitting part center. A prototype having a distance to the end surface opposite to the electrode side of about 12 mm was produced. By setting the space (width) on the side opposite to the power supply electrode to a sufficient size, via connection with the lower wiring layer is possible outside the reflector (light emission region) (the blank portion of the substrate). In this case, by making this part a partial single layer, it is also possible to conduct electricity by wiring the upper and lower layers without using vias. Conversely, the feeding electrode side can be a partial single layer. Furthermore, it is possible to increase the degree of freedom of wiring jumpers by further increasing the number of layers on only a part of the substrate. In this case, the margin part becomes an effective space.
本実施形態において、給電電極は、コネクタ電極との接触についての機械的誤差や、ビアの製造誤差を考慮し、略四角形の形状を持つように設計し、幅0.8mm、長さ2.5mm、給電電極間の中心と中心の距離1.25mmに設定している。カード型LED照明光源の基板上において、できるだけ多くの独立した回路を形成するには、給電電極の数は多い方が好ましい。本実施形態の構成例では、16個の給電電極を設けることが可能である。   In the present embodiment, the feeding electrode is designed to have a substantially rectangular shape in consideration of mechanical errors in contact with the connector electrodes and via manufacturing errors, and has a width of 0.8 mm and a length of 2.5 mm. The center-to-center distance between the feeding electrodes is set to 1.25 mm. In order to form as many independent circuits as possible on the substrate of the card type LED illumination light source, it is preferable that the number of power supply electrodes is large. In the configuration example of this embodiment, 16 power supply electrodes can be provided.
定電流駆動用に、同数のアノード側電極およびカソード側電極を設ける場合、青、緑(青緑)、黄(橙)、赤、および白の各々に給電電極に割り当てた上で、6個(3経路)の予備端子を設けることが可能となる。   When the same number of anode-side electrodes and cathode-side electrodes are provided for constant current driving, 6 (on each power supply electrode are assigned to blue, green (blue-green), yellow (orange), red, and white). (3 paths) spare terminals can be provided.
本実施形態では、給電電極とメタルベース基板との間の最小絶縁距離を確保するため、給電電極のエッジと基板端面との距離を最小で2mmに設定している。この絶縁性を更に向上させるためには、給電電極の間を平面ではなく立体的にし、絶縁層でリブを形成することも可能である。   In this embodiment, in order to ensure the minimum insulation distance between the power supply electrode and the metal base substrate, the distance between the edge of the power supply electrode and the substrate end surface is set to 2 mm at the minimum. In order to further improve this insulation, it is also possible to make the space between the feeding electrodes three-dimensional instead of flat and form ribs with an insulating layer.
1枚のカード型LED照明光源に設けた64個のLEDベアチップの相互接続状態を表す等価回路を図15に示す。図15において、R(+)は、赤色光を出すLEDベアチップのアノード側を意味し、R(−)は、赤色光を出すLEDベアチップのカソード側を意味している。他の色(Y、G、B)についても、同様である。   FIG. 15 shows an equivalent circuit representing an interconnection state of 64 LED bare chips provided in one card type LED illumination light source. In FIG. 15, R (+) means the anode side of the LED bare chip that emits red light, and R (−) means the cathode side of the LED bare chip that emits red light. The same applies to the other colors (Y, G, B).
図16は、LED点灯回路の構成例を示すブロック図である。図示されている構成例では、カード型LED照明光源の点灯回路70が整流/平滑回路71、電圧降下回路72、および定電流回路73を備えている。整流/平滑回路71は、AC100Vの電源に接続され、交流を直流化する機能を有する公知の回路である。なお、電源はAC100Vに限られず、DC電源を用いても良い。DC電源を用いる場合、平滑回路と降圧回路の組み合わせた整流/平滑回路71を用いる代わりに、電圧変換回路(降圧・昇圧回路)を用いれば良い。   FIG. 16 is a block diagram illustrating a configuration example of the LED lighting circuit. In the illustrated configuration example, the lighting circuit 70 of the card type LED illumination light source includes a rectification / smoothing circuit 71, a voltage drop circuit 72, and a constant current circuit 73. The rectifying / smoothing circuit 71 is a known circuit that is connected to an AC 100V power source and has a function of converting alternating current into direct current. The power source is not limited to AC 100 V, and a DC power source may be used. When a DC power source is used, a voltage conversion circuit (step-down / step-up circuit) may be used instead of using the rectification / smoothing circuit 71 that combines a smoothing circuit and a step-down circuit.
電圧降下回路72は、直流化された電圧をLEDの発光に適した電圧(例えば18V)に低下させる。定電流回路73は、青色、緑色、黄色、および赤色のためのLEDコントロール定電流回路から構成されている。LEDコントロール定電流回路は、カード型LED照明光源75における各色のLED群76に供給する電流を一定値に調節する機能を有している。定電流回路73と各LED群76との間の電気的接続は、カード型LED照明光源75を照明装置のコネクタにはめ込むことによって達成される。具体的には、カード型LED照明光源75の基板上に形成された給電電極が、コネクタ内の対応する給電電極と接触することにより、電気的に導通する。   The voltage drop circuit 72 reduces the DC voltage to a voltage suitable for LED emission (for example, 18V). The constant current circuit 73 is composed of LED control constant current circuits for blue, green, yellow, and red. The LED control constant current circuit has a function of adjusting the current supplied to each color LED group 76 in the card-type LED illumination light source 75 to a constant value. Electrical connection between the constant current circuit 73 and each LED group 76 is achieved by fitting the card type LED illumination light source 75 into the connector of the illumination device. Specifically, the power supply electrode formed on the substrate of the card-type LED illumination light source 75 is electrically connected to the corresponding power supply electrode in the connector.
このような点灯回路70は、回路要素の一部として電解コンデンサを含んでいる。電解コンデンサの温度は約100℃程度で寿命が著しく短くなるため、電解コンデンサの近傍における温度は100℃を充分に下回る必要がある。本実施形態によれば、カード型LED照明光源75で発生した熱がカード型LED照明光源75の金属板を介して照明装置内の放熱部材を通じて放熱手段から放熱されるため、点灯回路の電解コンデンサの近傍温度は80℃程度以下に維持され、点灯回路の長寿命化も果たされる。   Such a lighting circuit 70 includes an electrolytic capacitor as a part of circuit elements. Since the life of the electrolytic capacitor is remarkably shortened at about 100 ° C., the temperature in the vicinity of the electrolytic capacitor needs to be well below 100 ° C. According to the present embodiment, the heat generated in the card type LED illumination light source 75 is radiated from the heat radiation means through the heat radiation member in the illumination device via the metal plate of the card type LED illumination light source 75, so that the electrolytic capacitor of the lighting circuit Is maintained at about 80 ° C. or lower, and the life of the lighting circuit is extended.
本実施形態では、青色、緑(青緑)色、黄(橙)色、および赤色の各々のLED群76について定電流駆動を行うため、別々にグランド電位を与えている。このため、本実施形態におけるカード型LED照明光源75の給電電極数は8個である。8個の給電電極のうちの半分はアノード電極として機能し、他の半分はカソード電極として機能する。   In the present embodiment, the ground potential is separately applied to the blue, green (blue green), yellow (orange), and red LED groups 76 in order to perform constant current driving. For this reason, the number of power supply electrodes of the card-type LED illumination light source 75 in this embodiment is eight. Half of the eight feeding electrodes function as an anode electrode, and the other half functions as a cathode electrode.
以下、図17および図18を参照しながら、本実施形態におけるカード型LED照明光源の多層配線パターンを説明する。図17は、多層配線基板における上層配線パターンのレイアウトを示し、図18は、下層配線パターンのレイアウトを示している。   Hereinafter, the multilayer wiring pattern of the card-type LED illumination light source in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 17 and 18. FIG. 17 shows the layout of the upper wiring pattern in the multilayer wiring board, and FIG. 18 shows the layout of the lower wiring pattern.
図17および図18において、配線パターン78の上に示されている小さな円形領域79は、上下配線パターンを接続するビアの位置を示している。なお、図17および図18では、簡単化のため、参照符号「78」および「79」をそれぞれ各図において一箇所にしか示していないが、現実には多数の配線パターンとビアとが形成されていることは言うまでもない。   17 and 18, a small circular region 79 shown on the wiring pattern 78 indicates the position of the via connecting the upper and lower wiring patterns. In FIGS. 17 and 18, for simplification, reference numerals “78” and “79” are shown only in one place in each figure, but in reality, a large number of wiring patterns and vias are formed. Needless to say.
図17において、代表的に示される破線で囲まれた領域85aおよび85bにLEDベアチップが実装される。図19(a)および(b)は、領域85aおよび85bを拡大して示している。図19(a)に示す部分には、フリップチップ(FC)実装形式でLEDベアチップが実装される。一方、図19(b)に示す部分には、ワイヤボンド(WB)実装形式でLEDベアチップが実装される。図19(c)は、FC実装されたLEDベアチップの断面を示し、図19(d)は、WB実装されたLEDベアチップの断面を示している。   In FIG. 17, LED bare chips are mounted in regions 85a and 85b surrounded by broken lines as representatively shown. FIGS. 19A and 19B show the regions 85a and 85b in an enlarged manner. In the portion shown in FIG. 19A, an LED bare chip is mounted in a flip chip (FC) mounting format. On the other hand, an LED bare chip is mounted on the portion shown in FIG. 19B in a wire bond (WB) mounting format. FIG. 19 (c) shows a cross section of the LED bare chip mounted with FC, and FIG. 19 (d) shows a cross section of the LED bare chip mounted with WB.
本実施形態では、青色または緑(青緑)色の光を発するLEDベアチップについては、FC実装を行い、黄(橙)色または赤色の光を発するLEDベアチップについては、WB実装を行っている。   In the present embodiment, FC mounting is performed for LED bare chips that emit blue or green (blue-green) light, and WB mounting is performed for LED bare chips that emit yellow (orange) or red light.
赤色または黄(橙)色の光(相対的に波長が長い光)を発するLEDベアチップ(素子)は、通常、発光層を含む積層構造がGaAs基板上に形成されている。GaAs基板は、赤色や黄色の光を透過しにくいため、発光層の下方に位置するように実装される。このため、このようなLEDベアチップは、フェイスダウン状態で実装することができない。   In an LED bare chip (element) that emits red or yellow (orange) light (light having a relatively long wavelength), a laminated structure including a light emitting layer is usually formed on a GaAs substrate. Since the GaAs substrate hardly transmits red or yellow light, it is mounted so as to be positioned below the light emitting layer. For this reason, such an LED bare chip cannot be mounted face-down.
図19(c)に示すFC実装の場合は、LEDベアチップの発光層が存在する側にn電極およびp電極が形成され、それらの電極と多層配線基板上の配線(上層配線)との接続は金バンプを介して行われている。   In the case of the FC mounting shown in FIG. 19 (c), the n-electrode and the p-electrode are formed on the side where the light emitting layer of the LED bare chip is present, and the connection between these electrodes and the wiring on the multilayer wiring board (upper-layer wiring) It is done through gold bumps.
なお、本実施形態では、基板上の配線パターンは、銅箔の上にニッケルメッキを行い、その上に金めっきを行うことによって作製されている。上記の銅箔の厚さを35μm以下に設定することにより、フリップチップ実装に必要な横方向サイズが50μm以下となる部分ファインパターンを形成している。部分ファインパターンを形成することにより、基板全面のパターン設計ルールにおけるラインアンドスペースを大きな値に維持したまま、フリップチップ実装がなされる箇所における電極間隔を短縮することが可能となる。このため、配線パターンを効率的に作製でき、基板の製造歩留まりが向上する。   In the present embodiment, the wiring pattern on the substrate is produced by performing nickel plating on a copper foil and performing gold plating thereon. By setting the thickness of the copper foil to 35 μm or less, a partial fine pattern having a lateral size required for flip chip mounting of 50 μm or less is formed. By forming the partial fine pattern, it is possible to shorten the electrode interval at the place where the flip chip mounting is performed while maintaining the line and space in the pattern design rule on the entire surface of the substrate at a large value. For this reason, a wiring pattern can be produced efficiently and the manufacturing yield of a board | substrate improves.
また、配線パターンは基板上において離散的に存在しているため、ある条件では、無電解メッキで形成した。試作品では、ニッケルメッキの厚さを約6μmに設定し、その上に形成した金メッキの厚さを0.6μmに設定した。このように金メッキの厚さを十分大きく設定することにより、LEDベアチップと金属接合する際に生じる金のくわれによる接合強度不足を補うことが可能となる。   Moreover, since the wiring pattern exists discretely on the substrate, it was formed by electroless plating under certain conditions. In the prototype, the thickness of the nickel plating was set to about 6 μm, and the thickness of the gold plating formed thereon was set to 0.6 μm. Thus, by setting the thickness of the gold plating to be sufficiently large, it becomes possible to compensate for a lack of bonding strength due to gold cracking that occurs when metal bonding is performed with the LED bare chip.
なお、LEDベアチップが実装されない領域での反射率を上げるため、配線パターンや基板表面の上に反射率の高い材料からなる層または部材を配置してもよい。   In order to increase the reflectance in the region where the LED bare chip is not mounted, a layer or member made of a material having a high reflectance may be disposed on the wiring pattern or the substrate surface.
一方、青色または緑(青緑)色の光(相対的に波長が短い光)を発するLEDベアチップ(素子)では、通常、発光層を含む積層構造がサファイア基板上に形成される。サファイア基板は、青色や緑色の光を透過するため、発光層の下方でも上方でも任意の配置で実装され得る。FC実装の方が、高密度化に適しているため、本実施形態では、青色LEDベアチップおよび緑色LEDベアチップを、FC実装により基板に搭載している。図19(d)に示すWB実装の場合は、基板裏面およびLEDベアチップの発光層が存在する側に、それぞれ、n電極およびp電極が形成され、p電極が多層配線基板上の配線(上層配線)とボンディングワイヤを介して接続される。n電極は、導電性ペースト、ハンダ、金属接合、異方性導電性接着剤などを介して、多層配線基板上の配線(上層配線)と接続される。また、これらを更に強固に接続するため、アンダーフィル材を用いても良い。   On the other hand, in an LED bare chip (element) that emits blue or green (blue-green) light (light having a relatively short wavelength), a laminated structure including a light emitting layer is usually formed on a sapphire substrate. Since the sapphire substrate transmits blue or green light, the sapphire substrate can be mounted in any arrangement below or above the light emitting layer. Since FC mounting is more suitable for higher density, in this embodiment, the blue LED bare chip and the green LED bare chip are mounted on the substrate by FC mounting. In the case of the WB mounting shown in FIG. 19D, an n electrode and a p electrode are formed on the back surface of the substrate and the side where the light emitting layer of the LED bare chip exists, respectively, and the p electrode is a wiring (upper layer wiring) on the multilayer wiring board. ) And a bonding wire. The n-electrode is connected to the wiring (upper layer wiring) on the multilayer wiring board through conductive paste, solder, metal bonding, anisotropic conductive adhesive, and the like. Moreover, in order to connect these more firmly, you may use an underfill material.
なお、各色のLEDの構造や実装形式は、本実施形態におけるものに限定されるわけではない。1つの基板上における全てのLEDが1種類の実装形式で搭載されていてもよいし、3種類以上の実装形式で搭載されていても良い。採用するLEDの構造に応じて最適な実装形式で各LEDを搭載することが望ましい。また、素子との接合信頼性を高める観点から、基板の配線パターンの少なくとも表面は金層から形成されていることが望ましい。金に対する金属接合を確実にするためには、金層の厚さを0.5μm以上に設定することが好ましく、1μm以上に設定することが更に好ましい。   Note that the structure and mounting format of each color LED are not limited to those in the present embodiment. All the LEDs on one substrate may be mounted in one type of mounting format, or may be mounted in three or more types of mounting formats. It is desirable to mount each LED in an optimal mounting format according to the structure of the LED employed. Further, from the viewpoint of improving the bonding reliability with the element, it is desirable that at least the surface of the wiring pattern of the substrate is formed from a gold layer. In order to ensure metal bonding to gold, the thickness of the gold layer is preferably set to 0.5 μm or more, and more preferably set to 1 μm or more.
異なる種類のLEDを同一基板上に配列したり、あるいは、複数の種類の実装方法でLEDを同一基板上に配列する場合、LEDによって発光層の位置が変化する。このため、LEDごとに設けるレンズの幾何学的形状(焦点位置や開口率)をLEDの発光位置や発光色によって生じる色収差に応じて最適化することが好ましい。   When different types of LEDs are arranged on the same substrate, or when LEDs are arranged on the same substrate by a plurality of types of mounting methods, the position of the light emitting layer is changed by the LEDs. For this reason, it is preferable to optimize the geometric shape (focus position and aperture ratio) of the lens provided for each LED in accordance with the chromatic aberration caused by the light emission position and the light emission color of the LED.
図17および図18を参照して、配線のレイアウトを説明する。   The wiring layout will be described with reference to FIGS. 17 and 18.
図17に示す電極80a、80b、80c、および80dは、それぞれ、例えば、赤色、青色、緑色、および黄色の各LED群に対してアノード電位を与える給電電極である。一方、電極90a、90b、90c、および90dは、それぞれ、例えば、赤色、青色、緑色、および黄色の各LED群に対してカソード電位(グラウンド電位)を与える給電電極である。   Electrodes 80a, 80b, 80c, and 80d shown in FIG. 17 are power supply electrodes that apply an anode potential to, for example, red, blue, green, and yellow LED groups, respectively. On the other hand, the electrodes 90a, 90b, 90c, and 90d are power supply electrodes that apply a cathode potential (ground potential) to, for example, each of red, blue, green, and yellow LED groups.
電極80a、80b、80c、および80dは、それぞれ、ビアを介して、図18に示す配線81a、81b、81c、および81dと接続されている。一方、図17に示す電極90a、90b、90c、および90dは、それぞれ、ビアを介して、図18に示す配線92a、92b、92c、および92dと接続されている。   The electrodes 80a, 80b, 80c, and 80d are connected to wirings 81a, 81b, 81c, and 81d shown in FIG. 18 through vias, respectively. On the other hand, the electrodes 90a, 90b, 90c, and 90d shown in FIG. 17 are connected to the wirings 92a, 92b, 92c, and 92d shown in FIG. 18 through vias, respectively.
図17および図18に示す多層配線構成により、図15の回路と実質的に等しい回路が形成されているが、配線パターンのレイアウトは、任意であり、図17および図18に示す構成に限定されないことは言うまでもない。   The multilayer wiring configuration shown in FIGS. 17 and 18 forms a circuit substantially equivalent to the circuit of FIG. 15, but the layout of the wiring pattern is arbitrary and is not limited to the configuration shown in FIGS. Needless to say.
本実施形態では、図17の下方に示す領域に全ての給電電極(アノード電極およびカソード電極)80a〜80d、90a〜90dを1直線状に配列し、基板の一辺近傍に給電電極を集中させているため、カード型LED照明光源とコネクタとの接続が容易になる。このように、異なる色を発するLED群ごとにグランドラインも分離しつつ、給電電極を基板の一辺側に集中させることができる理由は、上述のような多層配線構造を採用しているためである。   In the present embodiment, all the feeding electrodes (anode electrodes and cathode electrodes) 80a to 80d and 90a to 90d are arranged in a straight line in the region shown in the lower part of FIG. 17, and the feeding electrodes are concentrated near one side of the substrate. Therefore, the connection between the card-type LED illumination light source and the connector becomes easy. As described above, the reason why the power supply electrode can be concentrated on one side of the substrate while separating the ground line for each LED group emitting different colors is because the multilayer wiring structure as described above is employed. .
以上説明してきたように、本実施形態では、カード型LED照明光源の金属板の裏面に給電電極が存在せず、金属板裏面が平坦である。このため、この金属板と熱伝導性に優れる部材(照明装置に設けられる)との接触面積を広く確保し、カード型LED照明光源から外部への熱の放散を促進することができる。この接触面積は、LEDが配列された領域(光出射領域またはLEDクラスタ領域)の面積以上の大きさをもつことが好ましい。   As described above, in the present embodiment, no power supply electrode exists on the back surface of the metal plate of the card-type LED illumination light source, and the back surface of the metal plate is flat. For this reason, it is possible to secure a wide contact area between the metal plate and a member having excellent thermal conductivity (provided in the lighting device), and to promote heat dissipation from the card-type LED illumination light source to the outside. This contact area is preferably larger than the area of the region where the LEDs are arranged (light emitting region or LED cluster region).
本実施形態では、1つの基板上に異なる波長の光を発する4種類のLEDベアチップを配列しているが、本発明はこれに限定されない。発する光の色(波長帯域)は、1〜3種類でも5種類以上であってもよい。また、各々が複数の光を発するLEDベアチップや、蛍光体を添加することで白色光を発するLEDベアチップを用いてもよい。なお、白色光を放射するLEDベアチップを用いない限り、一般的には、白色発光のためにLEDベアチップの周囲を蛍光体で覆う必要がある。この場合、基板と反射板とによって形成される空間内に蛍光体を封入すれば、LEDによる蛍光体励起を実現できる。このようにする代わりに、蛍光体を分散させたシートを反射板の上面に張りつけてもよい。また、前記蛍光体を分散させたシート自体を更に透明な樹脂材料でカード型LED光源と一体に形成しても良い。   In this embodiment, four types of LED bare chips that emit light of different wavelengths are arranged on one substrate, but the present invention is not limited to this. The color (wavelength band) of the emitted light may be 1 to 3 or 5 or more. Moreover, you may use the LED bare chip which each emits a some light, and the LED bare chip which emits white light by adding fluorescent substance. Unless an LED bare chip that emits white light is used, it is generally necessary to cover the periphery of the LED bare chip with a phosphor for white light emission. In this case, if the phosphor is enclosed in a space formed by the substrate and the reflector, phosphor excitation by the LED can be realized. Instead of doing this, a sheet in which the phosphor is dispersed may be attached to the upper surface of the reflector. Further, the sheet itself in which the phosphor is dispersed may be formed integrally with a card type LED light source with a transparent resin material.
(実施形態4)
以下、図20から図31を参照しながら、本発明によるLED照明装置の種々の実施形態を説明する。
(Embodiment 4)
Hereinafter, various embodiments of the LED lighting device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 20 to 31.
まず、図20を参照する。図20は、電球型のLED照明装置を示している。このLED照明装置は、基本的には、図3に示すLED照明装置と同様の構成を有しているが、カード型LED照明光源を照明装置に組み込む方式が異なっている。図20のLED照明装置は、照明装置本体96に光透過性カバー97が組み合わされて使用されるが、カード型LED照明光源95の取り外しは、光透過性カバー97を本体96から一時的に外した状態で行う。本体96の上面には、カード型LED照明光源96が嵌め込まれる受容部98が設けられており、本体96は、受容部98に嵌め込まれたカード型LED照明光源96を上面から押さえる固定蓋99を備えている。固定蓋99は、その一端の近傍を回動軸として開閉するように支持されており、カード型LED照明光源95上の給電電極95aと接触するコネクタ電極99aを有している。このコネクタ電極99aは、本体96内の点灯回路(不図示)と接続されている。固定蓋99aおよび受容部98は、その組合せにより、1つの「コネクタ」として機能する。   First, refer to FIG. FIG. 20 shows a light bulb type LED lighting device. This LED illumination device basically has the same configuration as that of the LED illumination device shown in FIG. 3, but the system for incorporating the card-type LED illumination light source into the illumination device is different. The LED lighting device of FIG. 20 is used in combination with a light transmitting cover 97 in combination with the lighting device main body 96. However, the removal of the card-type LED lighting light source 95 is temporarily removed from the main body 96. Perform in the state. A receiving portion 98 into which the card type LED illumination light source 96 is fitted is provided on the upper surface of the main body 96, and the main body 96 has a fixed lid 99 that holds the card type LED illumination light source 96 fitted into the receiving portion 98 from the upper surface. I have. The fixed lid 99 is supported so as to open and close with the vicinity of one end thereof as a rotation axis, and has a connector electrode 99a that contacts the power supply electrode 95a on the card-type LED illumination light source 95. The connector electrode 99a is connected to a lighting circuit (not shown) in the main body 96. The fixed lid 99a and the receiving portion 98 function as one “connector” by a combination thereof.
固定蓋99は、受容部98に収められたカード型LED照明光源95の光出射領域を開放しつつ、給電電極95aやその他の部分を押さえる構造を有している。固定蓋99を閉めた状態において、カード型LED照明光源95の基板裏面は、受容部98の底面と熱的に接触する。受容部98の底面は、熱伝導性の優れた材料(例えばアルミニウムなどの金属材料)から形成されていることが好ましい。この熱伝導性に優れた材料は、ヒートシンクとして機能し、カード型LED照明光源95で発生した熱を放散し、過度の昇温を抑えることができる。   The fixed lid 99 has a structure that presses the power supply electrode 95a and other portions while opening the light emitting area of the card-type LED illumination light source 95 housed in the receiving portion 98. In a state in which the fixed lid 99 is closed, the back surface of the card-type LED illumination light source 95 is in thermal contact with the bottom surface of the receiving portion 98. The bottom surface of the receiving portion 98 is preferably formed from a material having excellent thermal conductivity (for example, a metal material such as aluminum). This material with excellent thermal conductivity functions as a heat sink, dissipates heat generated by the card-type LED illumination light source 95, and can suppress excessive temperature rise.
好ましい実施形態では、光透過性カバー97の取り外しや固定蓋99の開閉は、特別の道具を用いることなく、人の手や指によって簡単に行うことができるように構成されている。このため、カード型LED照明光源95の取り替え(着脱)は容易に行える。なお、光透過性カバー97は、光拡散性を有していてもよい。なお、光透過性カバー97に代えて、着色材、蛍光材、リン光材から作製した他のカバー97aを用いても良い。また、レンチキュラーレンズ97bや光拡散カバー97cを採用してもよい。あるいは、複レンズや反射材、または、上記した各種の光学部材を複合させた機能を有するカバーを採用してもよい。   In a preferred embodiment, the light transmissive cover 97 can be removed and the fixed lid 99 can be easily opened and closed by a human hand or finger without using a special tool. For this reason, the card-type LED illumination light source 95 can be easily replaced (detached). The light transmissive cover 97 may have light diffusibility. Instead of the light transmissive cover 97, another cover 97a made of a coloring material, a fluorescent material, or a phosphorescent material may be used. Further, a lenticular lens 97b or a light diffusion cover 97c may be employed. Or you may employ | adopt the cover which has the function which compounded multiple lenses, a reflecting material, or the above-mentioned various optical members.
図20の照明装置では、1枚のカード型LED照明光源95が着脱されるが、1つの照明装置に対して着脱されるカード型LED照明光源の枚数は複数であってもよい。図21は、複数枚のカード型LED照明光源が装着される電球型のLED照明装置を示している。カード型LED照明光源は、開閉可能な一対の固定蓋によって抑えつけられ、固定される。   In the illuminating device of FIG. 20, one card-type LED illumination light source 95 is attached / detached, but a plurality of card-type LED illumination light sources may be attached / detached to / from one illumination device. FIG. 21 shows a light bulb-type LED illumination device to which a plurality of card-type LED illumination light sources are attached. The card-type LED illumination light source is held down and fixed by a pair of fixed lids that can be opened and closed.
図20および図21では、電球型ランプと置き換え可能なLED照明装置が示されているが、直管蛍光ランプや丸管蛍光ランプと置き換え可能なLED照明光源を本発明のカード型LED照明光源を用いて実現することも可能である。直管蛍光ランプや丸管蛍光ランプと同様の形態を有するLED照明光源を作製すれば、既存の装置に対して直管または丸管の蛍光ランプの代わりに本発明によるLED照明光源を取り付けて使用することができる。   20 and 21 show an LED illuminating device that can be replaced with a bulb-type lamp. However, an LED illuminating light source that can be replaced with a straight tube fluorescent lamp or a round tube fluorescent lamp is used as the card-type LED illuminating light source of the present invention. It is also possible to implement it. If an LED illumination light source having the same form as a straight tube fluorescent lamp or a round tube fluorescent lamp is produced, the LED illumination light source according to the present invention is used in place of a straight tube or a round tube fluorescent lamp in an existing apparatus. can do.
図22は、スタンド型のLED照明装置を示している。図22に示されている照明装置本体96には、カード型LED照明光源95を収容するための受容部98が設けられている。この受容部98は、カード型LED照明光源95をスライドさせるように案内するガイドを有している。給電電極95aが設けられている部分を先端としてカード型LED照明光源95を照明装置の受容部98に挿入すれば、カード型LED照明光源95が装着された状態で給電電極95aとコネクタ電極との接続が完了する。装着されたカード型LED照明光源95は、摩擦力によって固定され、不用意には外れない。また、カード型LED照明光源95の基板裏面は受容部98と熱的に接触するため、この接触部分は熱伝導性に優れた材料から形成しておくことが好ましい。   FIG. 22 shows a stand-type LED lighting device. The illumination device main body 96 shown in FIG. 22 is provided with a receiving portion 98 for accommodating the card type LED illumination light source 95. The receiving portion 98 has a guide for guiding the card type LED illumination light source 95 to slide. If the card-type LED illumination light source 95 is inserted into the receiving portion 98 of the illumination device with the portion where the power-feed electrode 95a is provided as the tip, the card-type LED illumination light source 95 is attached to the connector electrode with the card-type LED illumination light source 95 attached. Connection is complete. The mounted card-type LED illumination light source 95 is fixed by frictional force and cannot be removed carelessly. Further, since the back surface of the card-type LED illumination light source 95 is in thermal contact with the receiving portion 98, it is preferable that the contact portion is formed from a material having excellent thermal conductivity.
図22のスタンド型照明装置では、1枚のカード型LED照明光源95が着脱されるが、1つの照明装置に対して着脱されるカード型LED照明光源の枚数は複数であってもよい。図23は、2枚のカード型LED照明光源が着脱される構成のスタンド型LED照明装置を示している。   In the stand type illumination device of FIG. 22, one card type LED illumination light source 95 is attached / detached, but a plurality of card type LED illumination light sources may be attached / detached to / from one illumination device. FIG. 23 shows a stand-type LED illumination device in which two card-type LED illumination light sources are attached and detached.
図24は、スタンド型LED照明装置の他の実施形態を示している。このLED照明装置では、図21に示すタイプのコネクタが採用されている。固定蓋によってカード型LED照明光源が照明装置に固定されている。この固定蓋の開閉は、人の指によって簡単に実行できる。   FIG. 24 shows another embodiment of a stand-type LED lighting device. In this LED illumination device, a connector of the type shown in FIG. 21 is employed. The card-type LED illumination light source is fixed to the illumination device by a fixed lid. The opening and closing of the fixed lid can be easily performed with a human finger.
図25は、懐中電灯やペンライトとして携帯可能なLED照明装置を示している。この照明装置には、カード型LED照明光源95を着脱するためのスロット100が設けられている。ただし、カード型LED照明光源95の着脱は、スロットを設けずに行う構成を採用しても良い。図25のLED照明装置は、乾電池や充電池によってカード型LED照明光源を動作させることができ、持ち運び可能な構成を有している。   FIG. 25 shows an LED lighting device that can be carried as a flashlight or a penlight. The illumination device is provided with a slot 100 for attaching / detaching the card type LED illumination light source 95. However, the card-type LED illumination light source 95 may be attached / detached without providing a slot. The LED illumination device of FIG. 25 can operate a card-type LED illumination light source with a dry battery or a rechargeable battery, and has a portable configuration.
図26は、従来の直管蛍光ランプを用いる照明装置に置き換わるLED照明装置を示している。このLED照明装置の本体101には、複数のカード型LED照明光源95を着脱することのできるコネクタが設けられており、本体101のスロット100を介してカード型LED照明光源95の着脱が行われる。   FIG. 26 shows an LED illuminating device that replaces an illuminating device using a conventional straight tube fluorescent lamp. The main body 101 of this LED illumination device is provided with a connector that can attach and detach a plurality of card type LED illumination light sources 95, and the card type LED illumination light sources 95 are attached and detached via the slots 100 of the main body 101. .
図26の照明光源は、直管蛍光ランプそのものと置き換え可能なLED照明光源ではなく、直管蛍光ランプを用いたスタンド型照明装置と置き換えられるLED照明光源である。   The illumination light source of FIG. 26 is not an LED illumination light source that can be replaced with a straight tube fluorescent lamp itself, but an LED illumination light source that can be replaced with a stand-type illumination device using a straight tube fluorescent lamp.
図27は、従来の丸管蛍光ランプを用いる照明装置に置き換わるLED照明装置を示している。LED照明装置の本体102には、複数のカード型LED照明光源95を着脱することのできるコネクタが設けられており、本体102のスロット100を介してカード型LED照明光源95の着脱が行われる。   FIG. 27 shows an LED illumination device that replaces an illumination device using a conventional round tube fluorescent lamp. The main body 102 of the LED lighting device is provided with a connector that can attach and detach a plurality of card type LED illumination light sources 95, and the card type LED illumination light sources 95 are attached and detached through the slot 100 of the main body 102.
図28は、ダウンライト型のLED照明光源を示している。本発明のLED照明装置は薄型化しやすいため、ダウンライトとして部屋や車の天井に配設することが容易である。   FIG. 28 shows a downlight type LED illumination light source. Since the LED lighting device of the present invention is easily reduced in thickness, it can be easily disposed as a downlight on the ceiling of a room or car.
図29は、光軸可変型のLED照明装置を示している。カード型LED照明光源が装着されている部分を特定軸(1つ軸に限定されず、多軸を含む)を中心に任意の角度だけ回転することにより、光出射方向を所望の方位に設定することが容易である。   FIG. 29 shows an optical illumination variable type LED lighting device. The light emission direction is set to a desired direction by rotating the portion where the card-type LED illumination light source is mounted about a specific axis (not limited to one axis, including multiple axes) by an arbitrary angle. Is easy.
図30は、カード型のLED照明装置を示している。電源としてボタン電池などの薄型電池を採用し、照明装置自体を薄型化している。このようなLED照明装置は、薄型・軽量化により、携帯しやすい。   FIG. 30 shows a card-type LED lighting device. A thin battery such as a button battery is adopted as a power source, and the lighting device itself is made thin. Such an LED lighting device is easy to carry by being thin and light.
図31は、キーホルダー型のLED照明装置を示している。このLED照明装置も、ボタン電池などの薄型電池で動作し、小型軽量化されているため、持ち運びに便利である。   FIG. 31 shows a key holder type LED lighting device. This LED lighting device is also convenient to carry because it operates with a thin battery such as a button battery and is reduced in size and weight.
以上、図20から図31を参照しながら本発明によるLED照明装置の種々の実施形態を説明してきたが、本発明の実施形態は、これらに限定されず、多様な形態をとり得る。   As described above, various embodiments of the LED lighting device according to the present invention have been described with reference to FIGS. 20 to 31. However, the embodiments of the present invention are not limited to these and can take various forms.
上記実施形態の説明からも明らかなように、1つの照明装置に対して1枚または複数枚のカード型LED照明光源を用いるように各照明装置を設計する場合、規格化された所定のカード型LED照明光源が普及しやすい。例えば、図21の照明装置の場合、1枚の大面積カード型LED照明光源を用いるより、図20の照明装置に対しても着脱可能なカード型LED照明光源をそのまま複数枚使用できるように構成する方が好ましい。そうすれば、カード型LED照明光源の量産効果により、単体の価格を低下させやすいという重要な効果が得られる。また、照明装置の種類や生産メーカの違いによって使用可能なカード型LED照明光源が異なると、互換性が悪く、ユーザの不満が強まるため、カード型LED照明光源の主要部分については、規格化された機能や寸法を持つことが好ましい。   As is clear from the description of the above embodiment, when each lighting device is designed to use one or a plurality of card-type LED illumination light sources for one lighting device, a standardized predetermined card type is used. LED illumination light sources are easy to spread. For example, in the case of the illuminating device of FIG. 21, the configuration is such that a plurality of card-type LED illuminating light sources that can be attached to and detached from the illuminating device of FIG. Is preferred. If it does so, the important effect that it is easy to reduce the price of a single unit by the mass production effect of the card type LED illumination light source is obtained. Also, if the card-type LED illumination light source that can be used differs depending on the type of lighting device and the manufacturer, compatibility is poor and user dissatisfaction increases, so the main part of the card-type LED illumination light source is standardized. It is preferable to have different functions and dimensions.
なお、上記実施形態におけるカード型LED照明光源では、いずれも、LEDベアチップが実装されたものを用いているが、有機EL膜が形成されたカード型LED照明光源を採用しても良い。本明細書における「基板の片面にLEDが実装された着脱可能なカード型LED照明光源」は、放熱基板上に有機ELを設けたカード型LED照明光源をも広く含むものとする。   In addition, although the card type LED illumination light source in the said embodiment uses what mounted | worn the LED bare chip, you may employ | adopt the card type LED illumination light source in which the organic EL film | membrane was formed. The “detachable card-type LED illumination light source in which LEDs are mounted on one side of the substrate” in this specification includes a wide range of card-type LED illumination light sources in which an organic EL is provided on a heat dissipation substrate.
以上説明してきたように、本発明によるLED照明装置は、カード型LED照明光源を簡単に着脱できる部材として用いることにより、照明装置としての寿命が延び、既存の照明装置と置き換えられ得るようになる。このようなLED照明装置には、図12に示す構成のカード型LED照明光源が好適に使用されるが、本発明のLED照明装置に用いるカード型LED照明光源は、前述した実施形態に制限されるわけではない。   As described above, the LED illumination device according to the present invention uses the card-type LED illumination light source as a member that can be easily attached and detached, thereby extending the life of the illumination device and being able to replace the existing illumination device. . A card-type LED illumination light source having the configuration shown in FIG. 12 is preferably used for such an LED illumination device, but the card-type LED illumination light source used for the LED illumination device of the present invention is limited to the above-described embodiment. I don't mean.
このように、本発明のLED照明装置に着脱するカード型LED照明光源としては、種々の構成を有するものを採用することが可能であり、図面を参照して説明したカード型LED照明光源の実施形態に限定されない。   Thus, what has various structures can be adopted as a card type LED illumination light source attached to and detached from the LED illumination device of the present invention, and the implementation of the card type LED illumination light source described with reference to the drawings. The form is not limited.
また、本発明のカード型LED照明光源は、照明装置以外の装置に採用することも可能である。例えば、照明装置と同様に輝度の高い光の出射が必要な機器や、その他の装置の光源部分は、本発明による着脱可能なカード型LED照明光源を用いても良い。   Moreover, the card-type LED illumination light source of the present invention can also be employed in devices other than the illumination device. For example, the detachable card-type LED illumination light source according to the present invention may be used for a device that needs to emit light with high luminance as in the case of the illumination device, and a light source portion of other devices.
なお、基板上にLEDベアチップを直接実装する代わりに、LEDベアチップがモールドされた状態のLED素子(好ましくは面実装型)を基板に接合してもよい。この場合、LEDがモールドされた状態で別途作製されるので、LEDベアチップを直接実装する場合に比べて、基板とLEDベアチップとの間の熱抵抗は高くなる。しかし、前述した基板構成を採用すれば、LED素子を基板上に設置した場合でも、従来よりも優れた放熱性を実現することができ、LED素子の集積時の放熱性を向上させることが可能である。   Instead of directly mounting the LED bare chip on the substrate, an LED element (preferably a surface mount type) in which the LED bare chip is molded may be bonded to the substrate. In this case, since the LED is separately manufactured in a molded state, the thermal resistance between the substrate and the LED bare chip is higher than when the LED bare chip is directly mounted. However, if the above-described substrate configuration is adopted, even when the LED element is installed on the substrate, it is possible to achieve better heat dissipation than before, and it is possible to improve the heat dissipation when LED elements are integrated. It is.
本発明のLED照明装置によれば、光源部分を着脱可能なカード状構造物によって構成することにより、光源における各LED素子で発生した熱をスムーズに放熱させる効果を高めるとともに、寿命の尽きた光源だけを新しい光源と取替え可能とすることによって照明装置の光源以外の構造体を長期間使用できるようになる。   According to the LED lighting device of the present invention, the light source portion is constituted by a detachable card-like structure, thereby enhancing the effect of smoothly dissipating the heat generated in each LED element in the light source, and the light source that has reached the end of its lifetime. It becomes possible to use a structure other than the light source of the lighting device for a long period of time by making it possible to replace only the light source with a new light source.
(a)は、従来のLED照明光源の斜視図であり、(b)は、従来の他のLED照明光源の斜視図である。(A) is a perspective view of the conventional LED illumination light source, (b) is a perspective view of the other conventional LED illumination light source. (a)は、図1(a)のLED照明光源におけるLEDの部分断面図であり、(b)は、図1(b)のLED照明光源におけるLEDの部分断面図である。(A) is the fragmentary sectional view of LED in the LED illumination light source of Drawing 1 (a), (b) is the fragmentary sectional view of LED in the LED illumination light source of Drawing 1 (b). (a)は、本発明による平面型のLED照明装置の一部を示す斜視図であり、(b)は、本発明による電球型のLED照明装置を示す斜視図である。(A) is a perspective view which shows a part of flat type LED lighting apparatus by this invention, (b) is a perspective view which shows the light bulb type LED lighting apparatus by this invention. (a)は、本発明のカード型LED照明光源の一実施形態における分解斜視図であり、(b)は、そのLED照明光源の斜視図である。(A) is a disassembled perspective view in one Embodiment of the card-type LED illumination light source of this invention, (b) is a perspective view of the LED illumination light source. (a)および(b)は、それぞれ、本発明のカード型LED照明光源の実施形態におけるLEDの断面図である。(A) And (b) is sectional drawing of LED in embodiment of the card-type LED illumination light source of this invention, respectively. (a)および(b)は、カード型LED照明光源における複数のLEDの接続例を示す等価回路図である。(A) And (b) is an equivalent circuit diagram which shows the example of a connection of several LED in a card type LED illumination light source. (a)および(b)は、LEDから出た光の進路を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the course of the light emitted from LED. (a)および(b)は、LEDから出た光の出射光束についてのシミュレーション結果を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows the simulation result about the emitted light beam of the light which came out of LED. (a)および(b)は、LEDにおける素子基板の光出射側表面の他の形状例を示す断面図である。(A) And (b) is sectional drawing which shows the other example of a shape of the light emission side surface of the element substrate in LED. LEDの他の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structural example of LED. (a)〜(d)は、図10に示すLEDにおけるウエファボンドの接合部の構成例を示す平面レイアウト図である。(A)-(d) is a plane layout figure which shows the structural example of the junction part of the wafer bond in LED shown in FIG. 本発明のカード型LED照明光源の他の実施形態を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows other embodiment of the card type LED illumination light source of this invention. 本発明のLED照明光源に用いられ得るコネクタを示す図である。It is a figure which shows the connector which can be used for the LED illumination light source of this invention. (a)は、図12のカード型LED照明光源におけるLEDが設けられている領域の断面図であり、(b)は、給電電極が設けられている領域の断面図である。(A) is sectional drawing of the area | region in which LED is provided in the card-type LED illumination light source of FIG. 12, (b) is sectional drawing of the area | region in which the feeding electrode is provided. 図12のカード型LED照明光源におけるLEDの接続構成を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the connection structure of LED in the card-type LED illumination light source of FIG. 図12のカード型LED照明光源が装着されるLED照明装置の点灯回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the lighting circuit of the LED lighting apparatus with which the card-type LED illumination light source of FIG. 12 is mounted | worn. 図12のカード型LED照明光源における上層配線パターンを示す平面レイアウト図である。It is a plane layout figure which shows the upper layer wiring pattern in the card type LED illumination light source of FIG. 図12のカード型LED照明光源における下層配線パターンを示す平面レイアウト図である。It is a plane layout figure which shows the lower layer wiring pattern in the card type LED illumination light source of FIG. フリップチップ(FC)実装される部分の配線パターンを示す平面図、(b)は、ワイヤボンド(WB)実装される部分の配線パターンを示す平面図、(c)は、FC実装されたLEDベアチップの断面図、(d)は、WB実装されたLEDベアチップの断面図である。The top view which shows the wiring pattern of the part mounted by flip chip (FC), (b) is the top view which shows the wiring pattern of the part mounted by wire bond (WB), (c) is the LED bare chip mounted by FC (D) is sectional drawing of the LED bare chip mounted in WB. 本発明のLED照明光源の他の実施形態を示す図であり、電球型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the bulb-type LED illumination apparatus. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、複数枚のカード型LED照明光源が装着される電球型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the bulb-type LED illumination apparatus with which several card | curd type LED illumination light sources are mounted | worn. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、スタンド型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the stand-type LED illumination apparatus. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、2枚のカード型LED照明光源が着脱される構成のスタンド型LED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the stand type LED illuminating device of the structure by which two cards type LED illumination light sources are attached or detached. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、スタンド型LED照明装置の他の実施形態を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown other embodiment of the stand type LED illumination apparatus. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、懐中電灯やペンライトのLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the LED illumination apparatus of the flashlight or the penlight. 従来の直管蛍光ランプを用いる照明装置に置き換わるLED照明装置を示している。The LED illuminating device replaced with the illuminating device using the conventional straight tube | pipe fluorescent lamp is shown. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、従来の丸管蛍光ランプを用いる照明装置に置き換わるLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the LED illuminating device replaced with the illuminating device using the conventional round tube fluorescent lamp. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、ダウンライト型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the downlight type LED illumination apparatus. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、光軸可変型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the LED illuminating device of a variable optical axis type. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、カード型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the card-type LED illumination apparatus. 本発明のLED照明光源の更に他の実施形態を示す図であり、キーホルダー型のLED照明装置を示している。It is a figure which shows other embodiment of the LED illumination light source of this invention, and has shown the key ring type LED illumination apparatus.
符号の説明Explanation of symbols
1 放熱基板
1a 配線パターン
1b 金属板
1c 絶縁層
1d 配線パターン
1e 絶縁層
2 LEDベアチップ
3 光学反射板
3a 反射面
3b 光学反射板の孔(開口部)
4 樹脂
10 カード型LED照明光源
11 LEDの素子基板
12 GaN系のn型半導体層
13 活性層
14 p型半導体層
15 発光部
16 バンプ
19 ヒートシンク
20 アダプタ
21 基板
21a 配線パターン
22 LEDベアチップ
23 板
23a 板23の反射面
23b 板23の孔(開口部)
24 樹脂(モールド樹脂)
31 素子基板
32 n型半導体層
33 活性層
34 p型半導体層
34a 電極
41 金製のワイヤ
42 金製のワイヤ
50 金属板
51 多層配線基板
52 金属製光学反射板
53 LED
54 給電電極
55 コネクタ本体
56 コネクタ電極
57 金属プレート(底板)
58 配線コード
59 配線パターン
60 アンダーフィル
61 Auバンプ
62 樹脂
63 ビア
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heat radiation board 1a Wiring pattern 1b Metal plate 1c Insulating layer 1d Wiring pattern 1e Insulating layer 2 LED bare chip 3 Optical reflecting plate 3a Reflecting surface 3b Hole (opening part) of optical reflecting plate
4 Resin 10 Card-type LED illumination light source 11 LED element substrate 12 GaN-based n-type semiconductor layer 13 Active layer 14 p-type semiconductor layer 15 Light emitting portion 16 Bump 19 Heat sink 20 Adapter 21 Substrate 21a Wiring pattern 22 LED bare chip 23 Plate 23a Plate Reflective surface 23b of 23 Hole (opening) of plate 23
24 resin (mold resin)
31 element substrate 32 n-type semiconductor layer 33 active layer 34 p-type semiconductor layer 34a electrode 41 gold wire 42 gold wire 50 metal plate 51 multilayer wiring board 52 metal optical reflector 53 LED
54 Feeding electrode 55 Connector body 56 Connector electrode 57 Metal plate (bottom plate)
58 wiring cord 59 wiring pattern 60 underfill 61 Au bump 62 resin 63 via

Claims (9)

  1. 少なくとも配線パターンと、
    無機フィラーと樹脂組成物とを含むコンポジット材料から形成されている絶縁層が形成されている金属ベース基板と、
    前記金属ベース基板の片面に実装された複数のLEDベアチップと、
    前記絶縁層を介して積層された2層以上の配線層と、
    を備えたLED照明光源であって、
    前記2層以上の配線層を相互接続する構造を有している、LED照明光源。
    At least with the wiring pattern,
    A metal base substrate on which an insulating layer formed of a composite material containing an inorganic filler and a resin composition is formed;
    A plurality of LED bare chips mounted on one side of the metal base substrate;
    Two or more wiring layers laminated via the insulating layer;
    An LED illumination light source comprising:
    An LED illumination light source having a structure for interconnecting the two or more wiring layers.
  2. 前記金属ベース基板のうち前記LEDベアチップが実装されていない基板裏面と前記LEDベアチップとの間の熱抵抗が10℃/W以下である請求項1に記載のLED照明光源。   2. The LED illumination light source according to claim 1, wherein a thermal resistance between a rear surface of the metal base substrate on which the LED bare chip is not mounted and the LED bare chip is 10 ° C./W or less.
  3. 前記熱抵抗が5℃/W以下である請求項2に記載のLED照明光源。   The LED illumination light source according to claim 2, wherein the thermal resistance is 5 ° C./W or less.
  4. 前記熱抵抗が2℃/W以下である請求項2に記載のLED照明光源。   The LED illumination light source according to claim 2, wherein the thermal resistance is 2 ° C./W or less.
  5. 前記無機フィラーは、Al23、MgO、BN、SiO2、SiC、Si34およびAlNから選択された少なくとも1種類の材料から形成される、請求項1または2に記載のLED照明光源。 3. The LED illumination light source according to claim 1, wherein the inorganic filler is formed of at least one material selected from Al 2 O 3 , MgO, BN, SiO 2 , SiC, Si 3 N 4 and AlN. .
  6. 前記LEDベアチップは、フリップチップボンディングにより、前記金属ベース基板の配線パターンに直接実装されている、請求項1または2に記載のLED照明光源。   3. The LED illumination light source according to claim 1, wherein the LED bare chip is directly mounted on a wiring pattern of the metal base substrate by flip chip bonding.
  7. 前記LEDベアチップは、面実装素子またはチップ型素子として組み込まれる、請求項1または2に記載のLED照明光源。 The LED illumination light source according to claim 1, wherein the LED bare chip is incorporated as a surface-mount element or a chip-type element.
  8. 前記金属ベース基板のうち前記LEDベアチップが実装されている基板面に、各LEDベアチップを取り囲む孔の開いた光学反射板が設けられ、かつ、各LEDベアチップがモールドされている請求項1から7までの何れかに記載のLED照明光源。 8. The optical base plate with a hole surrounding each LED bare chip is provided on a surface of the metal base substrate on which the LED bare chip is mounted, and each LED bare chip is molded. The LED illumination light source according to any one of the above.
  9. 前記光学反射板の前記孔に光学レンズが配置されている請求項8に記載のLED照明光源。 The LED illumination light source according to claim 8, wherein an optical lens is disposed in the hole of the optical reflector.
JP2006274596A 2001-08-09 2006-10-06 Led lighting fixture and card type led lighting light source Pending JP2007059930A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001242857 2001-08-09
JP2006274596A JP2007059930A (en) 2001-08-09 2006-10-06 Led lighting fixture and card type led lighting light source

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006274596A JP2007059930A (en) 2001-08-09 2006-10-06 Led lighting fixture and card type led lighting light source

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005088767 Division

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007059930A true JP2007059930A (en) 2007-03-08

Family

ID=37923073

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006274596A Pending JP2007059930A (en) 2001-08-09 2006-10-06 Led lighting fixture and card type led lighting light source

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007059930A (en)

Cited By (77)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009038125A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Sanyo Electric Co Ltd Light emitting module and manufacturing method thereof
JP2009283933A (en) * 2008-05-21 2009-12-03 Intematix Technology Center Corp Ac light-emitting diode module, light source apparatus adapting it, and its production process
EP2141407A1 (en) * 2007-03-28 2010-01-06 Kyocera Corporation Lighting apparatus and lighting unit
JP2010192762A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light emitting device
JP2011003341A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Wun Song Hu Structure capable of cancelling halation of led, smd led bulb and lamp, and capable of adjustment of uniform light, intensified light, and quadrant elevation
WO2011007621A1 (en) * 2009-07-14 2011-01-20 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
JP2011060718A (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Panasonic Electric Works Co Ltd Lighting fixture
WO2011042999A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-14 シャープ株式会社 Light source module and electronic apparatus provided with same
WO2011055519A1 (en) * 2009-11-06 2011-05-12 パナソニック株式会社 Spot light source and bulb-type light source
JP2011103435A (en) * 2009-10-15 2011-05-26 Sharp Corp Light-emitting device and method of manufacturing the same
JP2011124577A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Tyco Electronics Corp Led lighting assembly
JP2011124182A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Sharp Corp Illuminating device
JP2011134485A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Sumita Optical Glass Inc Light-emitting device
JP2011228425A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corp Light-emitting device and wavelength conversion member
JP2011253636A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 Sharp Corp Illumination apparatus
JP2012069834A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Toshiba Lighting & Technology Corp Light-emitting device and lighting unit
JP2012527088A (en) * 2009-05-15 2012-11-01 ブリッジラックス インコーポレイテッド Modular LED light bulb
JP2013516728A (en) * 2010-01-05 2013-05-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Circuit board support structure having fixed circuit board connection device
JP2013521614A (en) * 2010-03-03 2013-06-10 クリー インコーポレイテッドCree Inc. LED lamp or bulb using a remote phosphor and diffuser configuration with enhanced scattering properties
JP2013524415A (en) * 2010-03-29 2013-06-17 ヘレーウス ノーブルライト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングHeraeus Noblelight GmbH LED lamp for uniformly illuminating the hollow body
US8545083B2 (en) 2009-12-22 2013-10-01 Sumita Optical Glass, Inc. Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same
JP2014143148A (en) * 2013-01-25 2014-08-07 Yamagata Univ Organic el light-emitting device
JP2014160756A (en) * 2013-02-20 2014-09-04 Stanley Electric Co Ltd Light emitting element module
US8858029B2 (en) 2010-06-08 2014-10-14 Cree, Inc. LED light bulbs
US8872214B2 (en) 2009-10-19 2014-10-28 Sharp Kabushiki Kaisha Rod-like light-emitting device, method of manufacturing rod-like light-emitting device, backlight, illuminating device, and display device
US8931933B2 (en) 2010-03-03 2015-01-13 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
JP2015018640A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 オリンパス株式会社 Heat processing device for light source and light source device
JP2015032491A (en) * 2013-08-04 2015-02-16 交和電気産業株式会社 Illuminator
US9024517B2 (en) 2010-03-03 2015-05-05 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration utilizing red emitters
US9057511B2 (en) 2010-03-03 2015-06-16 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US9062830B2 (en) 2010-03-03 2015-06-23 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US9068701B2 (en) 2012-01-26 2015-06-30 Cree, Inc. Lamp structure with remote LED light source
JP2015158995A (en) * 2014-02-21 2015-09-03 スタンレー電気株式会社 Filament, light source, and heater
US9169977B2 (en) 2013-06-28 2015-10-27 Cree, Inc. LED lamp
US9217544B2 (en) 2010-03-03 2015-12-22 Cree, Inc. LED based pedestal-type lighting structure
US9222659B2 (en) 2013-06-28 2015-12-29 Cree, Inc. LED lamp
US9234655B2 (en) 2011-02-07 2016-01-12 Cree, Inc. Lamp with remote LED light source and heat dissipating elements
US9234638B2 (en) 2012-04-13 2016-01-12 Cree, Inc. LED lamp with thermally conductive enclosure
US9273835B2 (en) 2010-12-08 2016-03-01 Cree, Inc. Linear LED lamp
US9275979B2 (en) 2010-03-03 2016-03-01 Cree, Inc. Enhanced color rendering index emitter through phosphor separation
US9285082B2 (en) 2013-03-28 2016-03-15 Cree, Inc. LED lamp with LED board heat sink
US9310065B2 (en) 2012-04-13 2016-04-12 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9310030B2 (en) 2010-03-03 2016-04-12 Cree, Inc. Non-uniform diffuser to scatter light into uniform emission pattern
US9316361B2 (en) 2010-03-03 2016-04-19 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration
US9322543B2 (en) 2012-04-13 2016-04-26 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp with heat conductive submount
US9328874B2 (en) 2014-03-25 2016-05-03 Cree, Inc. LED lamp
US9328876B2 (en) 2014-03-19 2016-05-03 Cree, Inc. High efficiency LED lamp
US9353937B2 (en) 2012-04-13 2016-05-31 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9360188B2 (en) 2014-02-20 2016-06-07 Cree, Inc. Remote phosphor element filled with transparent material and method for forming multisection optical elements
US9388948B2 (en) 2014-03-25 2016-07-12 Cree, Inc. LED lamp
US9395074B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. LED lamp with LED assembly on a heat sink tower
US9395051B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9410687B2 (en) 2012-04-13 2016-08-09 Cree, Inc. LED lamp with filament style LED assembly
US9412926B2 (en) 2005-06-10 2016-08-09 Cree, Inc. High power solid-state lamp
US9435528B2 (en) 2014-04-16 2016-09-06 Cree, Inc. LED lamp with LED assembly retention member
US9482421B2 (en) 2011-12-30 2016-11-01 Cree, Inc. Lamp with LED array and thermal coupling medium
US9488322B2 (en) 2014-04-23 2016-11-08 Cree, Inc. LED lamp with LED board heat sink
US9488359B2 (en) 2012-03-26 2016-11-08 Cree, Inc. Passive phase change radiators for LED lamps and fixtures
US9500325B2 (en) 2010-03-03 2016-11-22 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor with heat dissipation features
US9518704B2 (en) 2014-02-25 2016-12-13 Cree, Inc. LED lamp with an interior electrical connection
US9562677B2 (en) 2014-04-09 2017-02-07 Cree, Inc. LED lamp having at least two sectors
US9618163B2 (en) 2014-06-17 2017-04-11 Cree, Inc. LED lamp with electronics board to submount connection
US9618162B2 (en) 2014-04-25 2017-04-11 Cree, Inc. LED lamp
US9625105B2 (en) 2010-03-03 2017-04-18 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US9651240B2 (en) 2013-11-14 2017-05-16 Cree, Inc. LED lamp
US9664369B2 (en) 2013-03-13 2017-05-30 Cree, Inc. LED lamp
US9726330B2 (en) 2013-12-20 2017-08-08 Cree, Inc. LED lamp
US9759387B2 (en) 2014-03-04 2017-09-12 Cree, Inc. Dual optical interface LED lamp
US9765935B2 (en) 2014-03-25 2017-09-19 Cree, Inc. LED lamp with LED board brace
US9927100B2 (en) 2014-03-25 2018-03-27 Cree, Inc. LED lamp with LED board brace
US9951909B2 (en) 2012-04-13 2018-04-24 Cree, Inc. LED lamp
US9951910B2 (en) 2014-05-19 2018-04-24 Cree, Inc. LED lamp with base having a biased electrical interconnect
US10030819B2 (en) 2014-01-30 2018-07-24 Cree, Inc. LED lamp and heat sink
US10260683B2 (en) 2017-05-10 2019-04-16 Cree, Inc. Solid-state lamp with LED filaments having different CCT's
US10359151B2 (en) 2010-03-03 2019-07-23 Ideal Industries Lighting Llc Solid state lamp with thermal spreading elements and light directing optics
US10451251B2 (en) 2010-08-02 2019-10-22 Ideal Industries Lighting, LLC Solid state lamp with light directing optics and diffuser
US10665762B2 (en) 2010-03-03 2020-05-26 Ideal Industries Lighting Llc LED lamp incorporating remote phosphor and diffuser with heat dissipation features

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61290780A (en) * 1985-06-19 1986-12-20 Hitachi Ltd Photoelectric conversion device
JPH05299700A (en) * 1992-04-22 1993-11-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd Light emitting substrate
JPH1146049A (en) * 1997-07-25 1999-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Radiative resin substrate and its manufacturing method
JPH11149262A (en) * 1997-11-17 1999-06-02 Copal Co Ltd White light emitting element, and lighting display unit
JP2001057446A (en) * 1999-06-09 2001-02-27 Sanyo Electric Co Ltd Hybrid integrated circuit device
JP2001148509A (en) * 1999-11-18 2001-05-29 Matsushita Electric Works Ltd Illuminating light source
JP2001196643A (en) * 2000-01-11 2001-07-19 Toppan Printing Co Ltd Chip carrier for mounting light/electric element and mounting method thereof, light/electric wiring board and manufacturing method thereof, and mounting board
JP2001230450A (en) * 2000-02-21 2001-08-24 Buruukyatto Kk Manufacturing method for surface emitting body

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61290780A (en) * 1985-06-19 1986-12-20 Hitachi Ltd Photoelectric conversion device
JPH05299700A (en) * 1992-04-22 1993-11-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd Light emitting substrate
JPH1146049A (en) * 1997-07-25 1999-02-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Radiative resin substrate and its manufacturing method
JPH11149262A (en) * 1997-11-17 1999-06-02 Copal Co Ltd White light emitting element, and lighting display unit
JP2001057446A (en) * 1999-06-09 2001-02-27 Sanyo Electric Co Ltd Hybrid integrated circuit device
JP2001148509A (en) * 1999-11-18 2001-05-29 Matsushita Electric Works Ltd Illuminating light source
JP2001196643A (en) * 2000-01-11 2001-07-19 Toppan Printing Co Ltd Chip carrier for mounting light/electric element and mounting method thereof, light/electric wiring board and manufacturing method thereof, and mounting board
JP2001230450A (en) * 2000-02-21 2001-08-24 Buruukyatto Kk Manufacturing method for surface emitting body

Cited By (92)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9412926B2 (en) 2005-06-10 2016-08-09 Cree, Inc. High power solid-state lamp
EP2141407A4 (en) * 2007-03-28 2012-05-30 Kyocera Corp Lighting apparatus and lighting unit
EP2141407A1 (en) * 2007-03-28 2010-01-06 Kyocera Corporation Lighting apparatus and lighting unit
US8870411B2 (en) 2007-03-28 2014-10-28 Kyocera Corporation Lighting apparatus and lighting unit
JP2009038125A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Sanyo Electric Co Ltd Light emitting module and manufacturing method thereof
JP2009283933A (en) * 2008-05-21 2009-12-03 Intematix Technology Center Corp Ac light-emitting diode module, light source apparatus adapting it, and its production process
JP2010192762A (en) * 2009-02-19 2010-09-02 Stanley Electric Co Ltd Semiconductor light emitting device
JP2012527088A (en) * 2009-05-15 2012-11-01 ブリッジラックス インコーポレイテッド Modular LED light bulb
KR101754585B1 (en) * 2009-05-15 2017-07-06 제니오 코포레이션 Modular LED Light Bulb
JP2011003341A (en) * 2009-06-17 2011-01-06 Wun Song Hu Structure capable of cancelling halation of led, smd led bulb and lamp, and capable of adjustment of uniform light, intensified light, and quadrant elevation
WO2011007621A1 (en) * 2009-07-14 2011-01-20 日亜化学工業株式会社 Light emitting device
US8614544B2 (en) 2009-07-14 2013-12-24 Nichia Corporation Light emitting device with electrode having recessed concave portion
JP2011060718A (en) * 2009-09-14 2011-03-24 Panasonic Electric Works Co Ltd Lighting fixture
WO2011042999A1 (en) * 2009-10-07 2011-04-14 シャープ株式会社 Light source module and electronic apparatus provided with same
JP2012089885A (en) * 2009-10-15 2012-05-10 Sharp Corp Light-emitting device
JP2011103435A (en) * 2009-10-15 2011-05-26 Sharp Corp Light-emitting device and method of manufacturing the same
US8872214B2 (en) 2009-10-19 2014-10-28 Sharp Kabushiki Kaisha Rod-like light-emitting device, method of manufacturing rod-like light-emitting device, backlight, illuminating device, and display device
JP4745467B2 (en) * 2009-11-06 2011-08-10 パナソニック株式会社 Spot light source and bulb-type light source
JP2011175978A (en) * 2009-11-06 2011-09-08 Panasonic Corp Spot light source and bulb-type light source
WO2011055519A1 (en) * 2009-11-06 2011-05-12 パナソニック株式会社 Spot light source and bulb-type light source
JP2011124577A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Tyco Electronics Corp Led lighting assembly
JP2011124182A (en) * 2009-12-14 2011-06-23 Sharp Corp Illuminating device
JP2011134485A (en) * 2009-12-22 2011-07-07 Sumita Optical Glass Inc Light-emitting device
US8545083B2 (en) 2009-12-22 2013-10-01 Sumita Optical Glass, Inc. Light-emitting device, light source and method of manufacturing the same
JP2013516728A (en) * 2010-01-05 2013-05-13 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ Circuit board support structure having fixed circuit board connection device
US9217544B2 (en) 2010-03-03 2015-12-22 Cree, Inc. LED based pedestal-type lighting structure
US9500325B2 (en) 2010-03-03 2016-11-22 Cree, Inc. LED lamp incorporating remote phosphor with heat dissipation features
US9625105B2 (en) 2010-03-03 2017-04-18 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US10359151B2 (en) 2010-03-03 2019-07-23 Ideal Industries Lighting Llc Solid state lamp with thermal spreading elements and light directing optics
US9316361B2 (en) 2010-03-03 2016-04-19 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration
JP2013521614A (en) * 2010-03-03 2013-06-10 クリー インコーポレイテッドCree Inc. LED lamp or bulb using a remote phosphor and diffuser configuration with enhanced scattering properties
US9310030B2 (en) 2010-03-03 2016-04-12 Cree, Inc. Non-uniform diffuser to scatter light into uniform emission pattern
US8882284B2 (en) 2010-03-03 2014-11-11 Cree, Inc. LED lamp or bulb with remote phosphor and diffuser configuration with enhanced scattering properties
US8931933B2 (en) 2010-03-03 2015-01-13 Cree, Inc. LED lamp with active cooling element
US9275979B2 (en) 2010-03-03 2016-03-01 Cree, Inc. Enhanced color rendering index emitter through phosphor separation
US10665762B2 (en) 2010-03-03 2020-05-26 Ideal Industries Lighting Llc LED lamp incorporating remote phosphor and diffuser with heat dissipation features
US9024517B2 (en) 2010-03-03 2015-05-05 Cree, Inc. LED lamp with remote phosphor and diffuser configuration utilizing red emitters
US9057511B2 (en) 2010-03-03 2015-06-16 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US9062830B2 (en) 2010-03-03 2015-06-23 Cree, Inc. High efficiency solid state lamp and bulb
US9188289B2 (en) 2010-03-29 2015-11-17 Heraeus Noblelight Gmbh LED lamp for homogeneously illuminating hollow bodies
JP2013524415A (en) * 2010-03-29 2013-06-17 ヘレーウス ノーブルライト ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングHeraeus Noblelight GmbH LED lamp for uniformly illuminating the hollow body
JP2011228425A (en) * 2010-04-19 2011-11-10 Mitsubishi Electric Corp Light-emitting device and wavelength conversion member
JP2011253636A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 Sharp Corp Illumination apparatus
US8858029B2 (en) 2010-06-08 2014-10-14 Cree, Inc. LED light bulbs
US9933148B2 (en) 2010-06-08 2018-04-03 Cree, Inc. LED light bulbs
US10107487B2 (en) 2010-06-08 2018-10-23 Cree, Inc. LED light bulbs
US10451251B2 (en) 2010-08-02 2019-10-22 Ideal Industries Lighting, LLC Solid state lamp with light directing optics and diffuser
US8770795B2 (en) 2010-09-27 2014-07-08 Toshiba Lighting & Technology Corporation Light-emitting device and lighting apparatus
JP2012069834A (en) * 2010-09-27 2012-04-05 Toshiba Lighting & Technology Corp Light-emitting device and lighting unit
US9273835B2 (en) 2010-12-08 2016-03-01 Cree, Inc. Linear LED lamp
US9234655B2 (en) 2011-02-07 2016-01-12 Cree, Inc. Lamp with remote LED light source and heat dissipating elements
US9482421B2 (en) 2011-12-30 2016-11-01 Cree, Inc. Lamp with LED array and thermal coupling medium
US9068701B2 (en) 2012-01-26 2015-06-30 Cree, Inc. Lamp structure with remote LED light source
US9488359B2 (en) 2012-03-26 2016-11-08 Cree, Inc. Passive phase change radiators for LED lamps and fixtures
US9951909B2 (en) 2012-04-13 2018-04-24 Cree, Inc. LED lamp
US9322543B2 (en) 2012-04-13 2016-04-26 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp with heat conductive submount
US9353937B2 (en) 2012-04-13 2016-05-31 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9234638B2 (en) 2012-04-13 2016-01-12 Cree, Inc. LED lamp with thermally conductive enclosure
US9310065B2 (en) 2012-04-13 2016-04-12 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9395074B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. LED lamp with LED assembly on a heat sink tower
US9395051B2 (en) 2012-04-13 2016-07-19 Cree, Inc. Gas cooled LED lamp
US9410687B2 (en) 2012-04-13 2016-08-09 Cree, Inc. LED lamp with filament style LED assembly
US9810379B2 (en) 2012-04-13 2017-11-07 Cree, Inc. LED lamp
JP2014143148A (en) * 2013-01-25 2014-08-07 Yamagata Univ Organic el light-emitting device
JP2014160756A (en) * 2013-02-20 2014-09-04 Stanley Electric Co Ltd Light emitting element module
US9664369B2 (en) 2013-03-13 2017-05-30 Cree, Inc. LED lamp
US9285082B2 (en) 2013-03-28 2016-03-15 Cree, Inc. LED lamp with LED board heat sink
US9169977B2 (en) 2013-06-28 2015-10-27 Cree, Inc. LED lamp
US9222659B2 (en) 2013-06-28 2015-12-29 Cree, Inc. LED lamp
JP2015018640A (en) * 2013-07-09 2015-01-29 オリンパス株式会社 Heat processing device for light source and light source device
US10038299B2 (en) 2013-07-09 2018-07-31 Olympus Corporation Light source device and heat processing device for light source
JP2015032491A (en) * 2013-08-04 2015-02-16 交和電気産業株式会社 Illuminator
US9651240B2 (en) 2013-11-14 2017-05-16 Cree, Inc. LED lamp
US9726330B2 (en) 2013-12-20 2017-08-08 Cree, Inc. LED lamp
US10030819B2 (en) 2014-01-30 2018-07-24 Cree, Inc. LED lamp and heat sink
US9360188B2 (en) 2014-02-20 2016-06-07 Cree, Inc. Remote phosphor element filled with transparent material and method for forming multisection optical elements
JP2015158995A (en) * 2014-02-21 2015-09-03 スタンレー電気株式会社 Filament, light source, and heater
US9518704B2 (en) 2014-02-25 2016-12-13 Cree, Inc. LED lamp with an interior electrical connection
US9759387B2 (en) 2014-03-04 2017-09-12 Cree, Inc. Dual optical interface LED lamp
US9328876B2 (en) 2014-03-19 2016-05-03 Cree, Inc. High efficiency LED lamp
US9765935B2 (en) 2014-03-25 2017-09-19 Cree, Inc. LED lamp with LED board brace
US9927100B2 (en) 2014-03-25 2018-03-27 Cree, Inc. LED lamp with LED board brace
US9328874B2 (en) 2014-03-25 2016-05-03 Cree, Inc. LED lamp
US9388948B2 (en) 2014-03-25 2016-07-12 Cree, Inc. LED lamp
US9562677B2 (en) 2014-04-09 2017-02-07 Cree, Inc. LED lamp having at least two sectors
US9435528B2 (en) 2014-04-16 2016-09-06 Cree, Inc. LED lamp with LED assembly retention member
US9488322B2 (en) 2014-04-23 2016-11-08 Cree, Inc. LED lamp with LED board heat sink
US9791110B2 (en) 2014-04-25 2017-10-17 Cree, Inc. High efficiency driver circuit with fast response
US9618162B2 (en) 2014-04-25 2017-04-11 Cree, Inc. LED lamp
US9951910B2 (en) 2014-05-19 2018-04-24 Cree, Inc. LED lamp with base having a biased electrical interconnect
US9618163B2 (en) 2014-06-17 2017-04-11 Cree, Inc. LED lamp with electronics board to submount connection
US10260683B2 (en) 2017-05-10 2019-04-16 Cree, Inc. Solid-state lamp with LED filaments having different CCT's

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10222002B2 (en) Light emitting bulb
US9426860B2 (en) Electronic devices with yielding substrates
US10487987B2 (en) LED filament
US9353937B2 (en) Gas cooled LED lamp
US9076940B2 (en) Solid state lighting component
CN203615157U (en) Light and lighting device
US9310065B2 (en) Gas cooled LED lamp
US9842973B2 (en) Method of manufacturing ceramic LED packages with higher heat dissipation
KR101495580B1 (en) Leadframe, wiring board, light emitting unit, and illuminating apparatus
US10655793B2 (en) LED lighting apparatus
US10107456B2 (en) Solid state lamp using modular light emitting elements
US8562161B2 (en) LED based pedestal-type lighting structure
JP5147997B2 (en) Light emitting device, light bulb shaped lamp and lighting device
US10030819B2 (en) LED lamp and heat sink
JP2014199960A (en) Light emitting element having plural light emitting cells
US8587011B2 (en) Light-emitting device, light-emitting module, and lamp
JP5276226B2 (en) Mounting board, light emitting device and lamp
KR101487867B1 (en) Multi-chip led devices
US8455895B2 (en) LED-based light source utilizing asymmetric conductors
US7964883B2 (en) Light emitting diode package assembly that emulates the light pattern produced by an incandescent filament bulb
US20140268771A1 (en) Led luminaire with improved thermal management and novel led interconnecting architecture
US8272757B1 (en) Light emitting diode lamp capable of high AC/DC voltage operation
US8944618B2 (en) LED-based illumination modules with PTFE color converting surfaces
US8390021B2 (en) Semiconductor light-emitting device, light-emitting module, and illumination device
KR100738933B1 (en) Led module for illumination

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100427

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100622

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100914

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101213

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20101220

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20110121