JP2007088100A - 照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
ＬＥＤチップの温度上昇を抑制でき光出力の高出力化を図れる照明器具を提供することにある。
【解決手段】
照明器具は、金属製の器具本体１００と、器具本体１００に接合されるとともにＬＥＤチップ１０が搭載される金属板２１と、ＬＥＤチップ１０と金属板２１との間に介在されて、ＬＥＤチップ１０と金属板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する絶縁性及び伝熱性を有するサブマウント部材３０とを備え、器具本体１００と金属板２１とは、器具本体１００の底壁１００ａに複数並設された凹部１００ｃからなる凹凸と、金属板２１に複数並設された凸部２１ａからなる凹凸とを互いに凹凸嵌合させた状態で、且つ電気的及び伝熱的に接続された状態で接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた照明器具に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光体（蛍光顔料、蛍光染料など）とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。この種の発光装置としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光装置（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされている。

また、最近の白色ＬＥＤの高出力化に伴い、白色ＬＥＤを照明用途に展開する研究開発が盛んになってきているが、上述の白色ＬＥＤを一般照明などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、１つの白色ＬＥＤでは所望の光出力を得ることができないので、複数個の白色ＬＥＤを１枚の回路基板上に搭載したＬＥＤユニットを構成し、ＬＥＤユニット全体で所望の光出力を確保するようにしているのが一般的である（例えば、特許文献１）。

また、従来から、複数のＬＥＤチップと各ＬＥＤチップを実装する回路基板とを備えるＬＥＤユニットにおいて、各ＬＥＤチップのジャンクション温度の上昇を抑制して入力電力を大きくすることで光出力の高出力化を図るために、各ＬＥＤチップの発光部で発生した熱を効率良く外部に放熱させるための構造が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

上記特許文献２に開示されたＬＥＤユニットでは、回路基板として、金属板上に絶縁樹脂層を介して導体パターンが形成された金属基板を採用しており、各ＬＥＤチップで発生した熱が熱伝達部材を介して金属板に伝熱されるようになっている。ここにおいて、各ＬＥＤチップは、ＧａＮ系化合物半導体材料からなる発光部が絶縁体であるサファイア基板からなる結晶成長用基板の一表面側に形成されたＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、回路基板にフリップチップ実装されており、結晶成長用基板の他表面が光取り出し面となっている。

また、上記特許文献３に開示されたＬＥＤユニットでは、上記特許文献２の構成と同様に回路基板として、金属板上に絶縁樹脂層を介して導体パターンが形成された金属基板を採用しており、各ＬＥＤチップで発生した熱が金属板に伝熱されるようになっている。ここにおいて、各ＬＥＤチップは、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されたものであり、アノード電極とカソード電極とのうち回路基板に近い側の電極が第１の導体板に電気的に接続されるとともに、回路基板から遠い側の電極が第２の導体板に金属細線からなるボンディングワイヤを介して電気的に接続されており、第１の導体板及び第２の導体板それぞれが回路基板の回路パターンと接合されている。
特開２００３−５９３３２号公報 特開２００３−１６８８２９号公報（第６図） 特開２００１−２０３３９６号公報（第６図）

ところで、上述したような従来構成のＬＥＤユニットを照明器具に用いる場合、器具本体として金属製のものを用い、ＬＥＤユニットの回路基板における金属板を、器具本体に熱的に結合させることでＬＥＤユニットの放熱性を向上させることが従来から行われている。

しかしながら、上述したように器具本体と回路基板の金属板とを熱的に結合させてＬＥＤユニットの放熱性を向上させようとした際には、ＬＥＤチップの発光部と器具本体との間に回路基板が介在されることになり、このような回路基板は比較的厚みの厚いものであるから、結果としてＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなっていた。

加えて、上記の場合、耐雷サージ性を確保するために、器具本体と回路基板の金属板との間を絶縁しなければならず、例えばシート状の絶縁層を介在させた際には、このような絶縁層によっても、ＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなっていた。

結局、従来構成のＬＥＤユニットを照明器具に用いた際には、ＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなって十分な放熱性能を得ることができなくなる場合が多く、そのため、ＬＥＤチップのジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないようにＬＥＤチップへの入力電力を制限する必要が生じ、光出力の高出力化が難しいという問題があった。

また、上記特許文献２に開示されたＬＥＤユニットでは、ＬＥＤチップの発光部で発生した熱をＬＥＤチップのサイズよりも小さな熱伝達部材を介して金属板へ伝熱させるのでＬＥＤチップから金属板までの熱抵抗が比較的大きく、結晶成長用基板であるサファイア基板を金属板に熱結合させるように実装した場合には、サファイア基板の熱抵抗が大きくなってしまうという不具合もあった。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制でき光出力の高出力化を図れる照明器具を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１の照明器具の発明では、金属製の器具本体と、器具本体に接合される金属板と、金属板に搭載されるＬＥＤチップと、金属板のＬＥＤチップが搭載される面にＬＥＤチップを露出するように積層され、ＬＥＤチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンを有する絶縁性基材と、金属板におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを囲む透光性を有する枠体と、枠体の内側に透明樹脂材料を充填して形成されてＬＥＤチップ及び当該ＬＥＤチップに接続されたボンディングワイヤを封止する封止部と、封止部に重ねて配置されるレンズと、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であって前記実装面側でレンズ及び枠体を覆いレンズの光出射面及び枠体との間に空気層が形成される形で配設されるドーム状の色変換部材とを備え、ＬＥＤチップと金属板との間には、絶縁性及び伝熱性を有し、ＬＥＤチップと金属板との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材が介在され、金属板と器具本体とは、電気的且つ伝熱的に接続された状態で接合され、器具本体と金属板のそれぞれの接合面は、互いに凹凸嵌合する形状に形成されていることを特徴とする。

本発明は、従来に比べてＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップのジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れるという効果がある。

以下に、本発明の一実施形態について図１〜図４を用いて説明する。尚、以下の実施形態では、図１の上方を照明器具の上方、図１の下方を照明器具の下方とする。

本実施形態の照明器具は、例えばスポットライトとして用いられるものであり、図４に示すように、図示しない支持台上に固定された回転基台のアームに結合される金属製の器具本体１００と、器具本体１００内に収納される複数個（本実施形態では３個）の発光装置（ＬＥＤユニット）１とを備えている。

まず、器具本体１００について説明する。器具本体１００は、例えばＡｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属を用いて図４に示すように一面が開口した有底円筒状に形成されており、３個の発光装置１と、これら発光装置１が電気的に接続される配線基板（図示せず）とが収納されている。ここで、器具本体１００の底壁１００ａにおける発光装置１が配置される部位には、図１，２に示すように、底壁１００ａの厚み方向に沿った深さ方向において開口幅が徐々に狭くなった略Ｖ溝状の凹部１００ｃを複数並設してなる凹凸が形成されている。また、器具本体１００には、開口部分１００ｂを閉塞する前カバー（図示せず）が取り付けられている。

ここにおいて、配線基板は、例えば３個の発光装置１を直列接続するとともに、図示しない電源回路からの電力を発光装置１にそれぞれ供給するためのものである。尚、電源回路としては、例えば、商用電源のような交流電源の交流出力を整流平滑するダイオードブリッジからなる整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサとを備えた構成のものを採用すればよい。また尚、上記の例では、発光装置１を直列接続するとしたが、発光装置１の接続関係は特に限定するものではなく、例えば、並列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。

一方、前カバーは、例えば、円板状のガラス板からなる透光板と、透光板を保持する円環状の窓枠とからなり、窓枠が器具本体１００に対して取り付けられている。尚、前カバーの透光板は、ガラス基板に限らず、透光性を有する材料により形成されていればよく、また尚、透光板に各発光装置１から放射された光の配光を制御するレンズを一体に設けてもよい。

次に、器具本体１００に収納される発光装置１について説明する。発光装置１は、図２に示すように、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が搭載される金属板２１、及び該金属板２１のＬＥＤチップ１０が搭載される面（図２における上面）にＬＥＤチップ１０を露出するように積層され、ＬＥＤチップ１０の両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターン２３を有する絶縁性基材２２からなる実装基板２０と、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きく且つＬＥＤチップ１０と金属板２１との間に介在してＬＥＤチップ１０と金属板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する絶縁性及び伝熱性を有するサブマウント部材３０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側（図２における上面側）でＬＥＤチップ１０を囲む枠体４０と、枠体４０の内側に透明樹脂材料を充填して形成されてＬＥＤチップ１０及び当該ＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止し且つ弾性を有する封止部５０と、封止部５０に重ねて配置されるレンズ６０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料（例えば、シリコーン樹脂など）とともに成形した成形品であってレンズ６０の光出射面６０ｂ側にレンズ６０を覆い光出射面６０ｂ及び枠体４０との間に空気層８０が形成される形で配設されるドーム状の色変換部材７０とを備えている。

実装基板２０は、器具本体１００に半田９０を用いて電気的且つ伝熱的に接続された状態で固定されるとともに、ＬＥＤチップ１０が搭載される金属板２１と、金属板２１に積層されたガラスエポキシ基板からなる絶縁性基材２２とで構成されている。

ここで、金属板２１は、Ｃｕを用いて矩形平板状に形成されており、この金属板２１において器具本体１００と接合される面（下面）には、図１，２に示すように、上記の器具本体１００の凹部１００ｃと凹凸嵌合する凸部２１ａを複数並設してなる凹凸が形成されている。尚、金属板２１の材料としてはＣｕを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Ｃｕに限らず、Ａｌなどを採用してもよい。

一方、絶縁性基材２２は、上述したようにガラスエポキシ基板からなり、絶縁性基材２２における金属板２１側とは反対側の表面（上面）には、ＬＥＤチップ１０の図示しない両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターン２３が設けられている。また、絶縁性基材２２においてＬＥＤチップ１０に対応する部位には、窓孔２４が設けられており、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が絶縁性基材２２を介さずに金属板２１に伝熱できるようになっている。尚、金属板２１と絶縁性基材２２とは、絶縁性を有するシート状の接着フィルムからなる固着材２５により固着されている。また、各リードパターン２３は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されており、色変換部材７０により覆われていない部位がアウターリード部２３ｂとなっている。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部１２がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極及び上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極及び上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。

尚、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１から離れた側となるように金属板２１に実装されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも金属板２１に近い側となるように金属板２１に実装するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部１２を金属板２１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２を金属板２１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。

ところで、実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、導電性基板１１としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には下記表１から分かるように、上記特許文献２のように結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く結晶成長用基板の熱抵抗を小さくできる。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板１１もＳｉＣ基板に限らず、発光部１２の材料に応じて、例えば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。

また、ＬＥＤチップ１０は、上述の金属板２１に、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０と金属板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和する絶縁材料製のサブマウント部材３０を介して実装されている。

サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を金属板２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有しており、金属板２１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積はＬＥＤチップにおける金属板２１側の表面の面積よりも十分に大きいことが望ましい。例えば、０．３〜１．０ｍｍ角のＬＥＤチップから排熱を効率良く行うためには、金属板２１と器具本体１００の底壁１００ａとの接触面積を大きくし、且つ、ＬＥＤチップ１０の熱が広範囲に亘って均一に熱伝導するようにして熱抵抗を小さくすることが好ましく、金属板２１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積をＬＥＤチップ１０における金属板２１側の表面の面積の１０倍以上とすることが望ましい。ここにおいて、サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能を有していればよく、厚み寸法を上記特許文献１〜３に記載されたＬＥＤユニットにおける回路基板の厚み寸法に比べて小さくすることができるから、熱伝導率が比較的大きな材料を採用することにより、熱抵抗を小さくすることができる。

本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として絶縁性を有する材料、例えばＡｌＮや、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのセラミック材料を採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン３１（図４参照）及び金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方のリードパターン２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方のリードパターン２３と電気的に接続されている。また、サブマウント部材３０は、導体パターン３１の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜（例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜）が形成されている。

ところで、サブマウント部材３０の材料は、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料が好ましいため、下記表２から分かるように、アルミナを採用するよりもＡｌＮを採用するほうがよい。

尚、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。また尚、金属板２１の材料がＣｕであり、サブマウント部材３０の材料としてＡｌＮなどを採用した場合には、金属板２１とサブマウント部材３０とは、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合すればよい。

一方、上述の封止部５０の透明樹脂材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、アクリル樹脂などを用いてもよい。

これに対して、枠体４０は、円筒状の形状であって、透明樹脂の成形品により構成されているが、当該成形品に用いる透明樹脂としては、シリコーン樹脂を採用している。要するに、本実施形態では、封止部５０の透明樹脂材料の線膨張率と同等の線膨張率を有する透光性材料により枠体４０を形成してある。ここに、本実施形態では、枠体４０を実装基板２０に固着した後で枠体４０の内側に上記透明樹脂材料を充填（ポッティング）して熱硬化させることで封止部５０を形成してある。尚、上記透明樹脂材料としてシリコーン樹脂に代えてアクリル樹脂を用いている場合には、枠体４０をアクリル樹脂の成形品により構成することが望ましい。

レンズ６０は、封止部５０側の光入射面６０ａ及び光出射面６０ｂそれぞれが凸曲面状に形成された両凸レンズにより構成されている。ここにおいて、レンズ６０は、シリコーン樹脂の成形品により構成してあり、封止部５０と屈折率が同じ値となっているが、レンズ６０は、シリコーン樹脂の成形品に限らず、例えば、アクリル樹脂の成形品により構成してもよい。

ところで、レンズ６０は、光出射面６０ｂが、光入射面６０ａから入射した光を光出射面６０ｂと上述の空気層８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、レンズ６０は、当該レンズ６０の光軸がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。尚、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０及び空気層８０を伝搬して色変換部材７０まで到達し色変換部材７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材７０を透過したりする。

色変換部材７０は、シリコーン樹脂のような透明材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。したがって、本実施形態の発光装置１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材７０の外面７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。尚、色変換部材７０の材料として用いる透明材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部材７０の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

加えて、色変換部材７０は、内面７０ａがレンズ６０の光出射面６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、レンズ６０の光出射面６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面６０ｂと色変換部材７０の内面７０ａとの間の距離が略一定値となっている。尚、色変換部材７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材７０は、開口部の周縁を実装基板２０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着すればよい。

本実施形態の照明器具は、上記の部材から次のようにして製造される。まず、器具本体１００の底壁１００ａの所定箇所（本実施形態では３箇所）に、実装基板２０を固定するのであるが、この作業は、器具本体１００の底壁１００ａに設けた凹凸と、実装基板２０の金属板２１に設けた凹凸とを図１に示すように凹凸嵌合させるとともに、これら凹凸同士を、導電性及び熱伝導性に優れる接着剤（図示せず）を用いて接合することで行う。この後に、予めＬＥＤチップ１０を接合しておいたサブマウント部材３０を、窓孔２４から露出する金属板２１の面に、リフロー半田付けなどにより実装する。尚、上記の半田付けに用いる半田としては、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いることが好ましい。

そして、ワイヤボンディングにより、ＬＥＤチップ１０の上記アノード電極及びサブマウント部材３０の導体パターン３１と、実装基板２０のリードパターン２３，２３とをそれぞれボンディングワイヤＷにより電気的に接続する。次に、接着剤などを用いて枠体４０を実装基板２０の絶縁性基材２２に固着し、この後に、枠体４０の内側にシリコーン樹脂などの透明樹脂材料を充填（ポッティング）して熱硬化させることで封止部５０を形成する。そして、レンズ６０を枠体４０の開口を閉塞するようにして枠体４０に固着し、最後に色変換部材７０を、その開口部の周縁を絶縁性基材２２に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着する。

これにより図４に示す状態の照明器具が得られ、この後に上述した配線基板、及び透光板を器具本体１００に取り付けることで、本実施形態の照明器具が完成する。

以上説明した本実施形態の照明器具では、絶縁性及び伝熱性を有するサブマウント部材３０を備えるので、従来のように耐雷サージ性能を確保するためにシート状の絶縁層を器具本体１００と発光装置１との間に介在させる必要がなくなり、これによりＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体１００までの熱抵抗を小さくできる。

加えて、点灯時に各発光装置１で発生した熱を、上記の従来例とは異なり回路基板及び導電性の悪い絶縁層を通すことなく導電性及び熱伝導性に優れる接着剤を介して金属製の器具本体１００へ伝熱して放熱することができるので、ＬＥＤユニットの回路基板を器具本体の底壁に絶縁層を介して熱結合させるような従来の照明器具の構成に比べて、ＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体１００までの距離及び熱抵抗をさらに小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０の発光部１２のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。

しかも、器具本体１００の底壁１００ａにおいて発光装置１が配置される部位に、底壁１００ａの厚み方向に沿った深さ方向において開口幅が徐々に狭くなった略Ｖ溝状の凹部１００ｃが複数並設されてなる凹凸を形成するとともに、金属板２１において器具本体１００と接合される面に、器具本体１００の凹部１００ｃと凹凸嵌合する凸部２１ａが複数並設されてなる凹凸を形成することで、器具本体１００と金属板２１のそれぞれの接合面を、互いに凹凸嵌合する形状としたので、器具本体１００と金属板２１のそれぞれの接合面が平面である場合に比べて、器具本体１００と金属板２１の接触面積を増やすことができるとともに、確実に接触させることが可能となり、これにより、器具本体１００と金属板２１との間の熱抵抗を小さくでき、放熱性のさらなる向上を図ることができる。

また、従来の照明器具の構成と同じ光出力で使用する場合には従来の照明器具の構成に比べてＬＥＤチップ１０のジャンクション温度を低減できてＬＥＤチップ１０の寿命が長くなるという利点がある。さらに、従来のような回路基板を用意する必要がなく低コスト化を図れるという利点や、発光装置１の配置の自由度が高く発光装置１の個数の変更やレイアウト変更が容易になるという利点もある。

さらに、ＬＥＤチップ１０と金属板２１との間にサブマウント部材３０を介在させているので、ＬＥＤチップ１０の導電性基板１１と金属板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０が破損するのを防止することができ、信頼性を高めることができる。

加えて、枠体４０の内側に透明樹脂材料を充填して形成されてＬＥＤチップ１０及び当該ＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止し且つ弾性を有する封止部５０を備え、枠体４０が透明樹脂の成形品からなるので、枠体を金属材料により形成する場合に比べて枠体４０と封止部５０との線膨張率差を小さくすることができ、ヒートサイクル試験の低温時に封止部５０にボイドが発生するのを抑制することができるから、信頼性を高めることができ、しかも、枠体４０で光の反射損失が生じるのを抑制することができるから、光出力の向上を図れる。

尚、器具本体１００の複数並設された凹部１００ｃからなる凹凸や、金属板２１の複数並設された凸部２１ａからなる凹凸の断面形状は、図１に示すような正弦波形状に限られるものではなく、例えば、三角波形状や、鋸歯形状、矩形波状であってもよく、要は器具本体１００と金属板２１のそれぞれの接合面が互いに凹凸嵌合する形状であればよい。

また尚、上記の例では、発光装置１の実装基板２０と器具本体１００とを導電性及び熱伝導性に優れる接着剤により接合しているが、この他、半田付けや、溶接、圧接などの導電性を損なわない接合方法によって接合することで、実装基板２０を器具本体１００に固定するようにしてもよいし、ねじ止めのような機械的な固定手段により器具本体１００に金属板２１を固定するようにしてもよい。

一方、発光装置１では、色変換部材７０はレンズ６０の光出射面６０ｂ及び枠体４０との間に空気層８０が形成される形で配設すればよく、色変換部材７０をレンズ６０及び枠体４０に密着させる必要がないので、色変換部材７０の寸法精度や位置決め精度に起因した歩留まりの低下を抑制できる。しかも、発光装置１では、組立時に色変換部材７０の組付けが最終工程となるので、ＬＥＤチップ１０の発光波長に応じて透明材料に対する蛍光体の配合を調整した色変換部材７０を用いることで色ばらつきを低減することもできる。

さらに、発光装置１では、上述のように色変換部材７０とレンズ６０との間に空気層８０が形成されているので、色変換部材７０に外力が作用したときに色変換部材７０が変形してレンズ６０に当接する可能性が低くなって上記外力により色変換部材７０に発生した応力がレンズ６０及び封止部５０を通してＬＥＤチップ１０や各ボンディングワイヤ１４，１４に伝達されるのを抑制でき、上記外力によるＬＥＤチップ１０の発光特性の変動や各ボンディングワイヤ１４，１４の断線が起こりにくくなるから、信頼性が向上するという利点がある。また、色変換部材７０とレンズ６０との間に上記空気層８０が形成されていることにより、外部雰囲気中の水分がＬＥＤチップ１０に到達しにくくなるという利点がある。

加えて、色変換部材７０とレンズ６０との間に上記空気層８０が形成されていることにより、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０及びレンズ６０を通して色変換部材７０に入射し当該色変換部材７０中の黄色蛍光体の粒子により散乱された光のうちレンズ６０側へ散乱されてレンズ６０を透過する光の光量を低減できて装置全体としての外部への光取り出し効率を向上できるという利点がある。

或いは、枠体４０の代わりに、ＬＥＤチップ１０の光を反射するリフレクタを用いるようにしてもよい。このようなリフレクタとしては、円形状に開口した枠状の形状であって、ＬＥＤチップ１０の厚み方向においてＬＥＤチップ１０から離れるに従って開口面積が大きくなる形状に形成したものを用いることができる。ここにおいて、リフレクタの材料としては、ＬＥＤチップ１０から放射される光（ここでは、青色光）に対する反射率が比較的大きな材料（例えば、Ａｌなど）を採用すればよい。また、リフレクタの内側に、枠体４０同様、ＬＥＤチップ１０を封止する透明な封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂など）をポッティングしてもよい。

本発明の照明器具の一部を省略した概略断面図である。 本発明の照明器具の一部を省略した分解斜視図である。 本発明の照明器具の一部を省略した平面図である。 本発明の照明器具の要部の斜視図である。

符号の説明

１０ ＬＥＤチップ
２１ 金属板
２１ａ 凸部
３０ サブマウント部材
１００ 器具本体
１００ａ 底壁
１００ｃ 凹部

Claims (1)

1. 金属製の器具本体と、器具本体に接合される金属板と、金属板に搭載されるＬＥＤチップと、金属板のＬＥＤチップが搭載される面にＬＥＤチップを露出するように積層され、ＬＥＤチップの両電極それぞれと電気的に接続される一対のリードパターンを有する絶縁性基材と、金属板におけるＬＥＤチップの実装面側でＬＥＤチップを囲む透光性を有する枠体と、枠体の内側に透明樹脂材料を充填して形成されてＬＥＤチップ及び当該ＬＥＤチップに接続されたボンディングワイヤを封止する封止部と、封止部に重ねて配置されるレンズと、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であって前記実装面側でレンズ及び枠体を覆いレンズの光出射面及び枠体との間に空気層が形成される形で配設されるドーム状の色変換部材とを備え、ＬＥＤチップと金属板との間には、絶縁性及び伝熱性を有し、ＬＥＤチップと金属板との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材が介在され、金属板と器具本体とは、電気的且つ伝熱的に接続された状態で接合され、器具本体と金属板のそれぞれの接合面は、互いに凹凸嵌合する形状に形成されていることを特徴とする照明器具。

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