JP2007088253A - Light emitting diode device and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光ダイオード装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode device and a lighting device.
従来の発光ダイオード装置の一例としては、発光ダイオードチップを配設した樹脂製ケース内に、合成樹脂を充填して発光ダイオードチップをケース内に封止する面実装タイプのものが知られている(例えば特許文献1参照)。 As an example of a conventional light emitting diode device, a surface mount type device in which a synthetic resin is filled in a resin case in which a light emitting diode chip is disposed and a light emitting diode chip is sealed in the case is known ( For example, see Patent Document 1).
また、この種の発光ダイオード装置の中には、発光ダイオードチップを一対の金属板にそれぞれ電気的に接続し、これら複数の発光ダイオードチップと複数対の金属板を、透光性エポキシ樹脂等よりなる封止樹脂等の樹脂層により一体に被覆しているものもある(例えば特許文献2参照)。
しかしながら、この特許文献2記載の発光ダイオード装置では、樹脂層の熱膨張率の方が金属板の熱膨張率よりも大きいという熱膨張差があるので、発光ダイオードチップの発熱により樹脂層が金属板に対して凸の円弧状に湾曲する反り等の変形が発生する。このために、樹脂層が金属板から浮き上がり、金属板と樹脂層との間に間隙が形成されるという課題がある。
However, in the light emitting diode device described in
これにより、樹脂層の浮き上がり量の大きい箇所と小さい箇所とでは、金属板と樹脂層との間隙の大きさが相違し、これら間隙内に封止樹脂の一部が侵入するので、発光ダイオードチップを覆う蛍光体入りの封止樹脂の充填量が一定せず、また、封止樹脂の投光面の傾きが相違して投光方向が相違するので、色むらや輝度むらを生じるという課題がある。さらに、発熱する発光ダイオードチップの全体を封止樹脂により被覆しているので、放熱量が少なく、発光ダイオード装置全体が高温に昇温するという課題がある。 As a result, the size of the gap between the metal plate and the resin layer is different between the portion where the lift amount of the resin layer is large and the portion where the resin layer is small, and a part of the sealing resin penetrates into the gap. Since the filling amount of the sealing resin containing the phosphor covering the surface is not constant, and the light projecting direction is different due to the difference in the light projecting surface of the sealing resin, there is a problem that uneven color and uneven brightness occur. is there. Further, since the entire light emitting diode chip that generates heat is covered with the sealing resin, there is a problem that the amount of heat radiation is small and the entire light emitting diode device is heated to a high temperature.
本発明は、基板や樹脂層の反り等の変形を防止または低減することができると共に、放熱量を増大させることができる発光ダイオード装置および照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light-emitting diode device and an illumination device that can prevent or reduce deformation such as warping of a substrate or a resin layer and can increase the amount of heat dissipation.
請求項1に記載の発明は、表面および段部を有する基板部ならびに基板部間に設けられたスリット部を有してなる基板と;前記基板部表面に複数形成された凹部と前記スリット部を介して基板部裏面の段部を被覆する嵌合部とを有し、嵌合部と基板部裏面との間に空間部を形成してなる樹脂層と;前記基板部に配設された導電層;前記凹部内に配設されるとともに前記導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと;を具備することを特徴とする。
The invention described in
前記基板部は、長手方向に複数個配列されていてもよいし、マトリクス上に配列されていてもよく、前記スリット部はこの基板部間に形成される空間をいう。 A plurality of the substrate portions may be arranged in the longitudinal direction, or may be arranged on a matrix, and the slit portion refers to a space formed between the substrate portions.
前記段部は、基板部裏面に長手方向に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的でもよい。また前記段部は、凹部、凸部等であってもよく、前記樹脂層の一部が基板部の一部に入り込むような構成であって、樹脂層が基板部から浮かないように構成されいてればよい。 The stepped portion may be continuously formed on the back surface of the substrate portion along the longitudinal direction, or may be intermittent. The step portion may be a concave portion, a convex portion, or the like, and is configured such that a part of the resin layer enters a part of the substrate portion, and is configured so that the resin layer does not float from the substrate portion. It only has to be.
前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部は、放熱通路となり得る構成であれば、どのような構造であってもよい。 The space portion formed between the fitting portion and the back surface of the substrate portion may have any structure as long as it can be a heat dissipation path.
前記樹脂層は、スリット部の全域に樹脂層が充填されていてもよいし、空隙を有していてもよい。スリット部全域に充填される場合には、基板全体の強度がアップするとともに、樹脂層が基板から剥離して浮き上がりにくくなる。また、スリットに空隙を有する場合には、この空隙から発光ダイオードチップの熱が放熱され、樹脂層と基板との熱膨張差による、基板から樹脂層の浮き上がりを抑制することができる。 The resin layer may be filled with a resin layer throughout the slit portion or may have a gap. When the entire slit portion is filled, the strength of the entire substrate is increased, and the resin layer is not easily lifted off from the substrate. Further, when the slit has a gap, the heat of the light emitting diode chip is radiated from the gap, and the lifting of the resin layer from the substrate due to the difference in thermal expansion between the resin layer and the substrate can be suppressed.
請求項2に記載の発明は、照明器具本体と;前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接して配設された請求項1記載の発光ダイオード装置と;を具備することを特徴とする。
The invention according to
前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接することによって、発光ダイオードチップの熱を伝導する。 Heat of the light emitting diode chip is conducted by bringing the back surface of the substrate portion into contact with the lighting fixture body.
請求項1に係る発明によれば、複数の基板部同士の間において、基板にスリットを形成しているので、基板と樹脂層との熱膨張差により、樹脂層および基板に反り等の変形が発生しようとしても、前記樹脂層の一部が基板部の一部に入り込んで樹脂層が基板部から浮かないようにできる。さらに、前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部から発光ダイオードチップの熱を放熱でき、基板と樹脂層の熱膨張差による前記反り等の変形を低減することができる。この結果、樹脂層に形成された凹部の変形に起因する色むらや輝度むらを防止または低減することができる。 According to the first aspect of the present invention, since the slit is formed in the substrate between the plurality of substrate portions, the resin layer and the substrate are deformed such as warpage due to the difference in thermal expansion between the substrate and the resin layer. Even if it is going to be generated, a part of the resin layer can enter a part of the substrate part so that the resin layer does not float from the substrate part. Furthermore, the heat of the light emitting diode chip can be radiated from the space formed between the fitting portion and the back surface of the substrate portion, and deformation such as warpage due to the difference in thermal expansion between the substrate and the resin layer can be reduced. As a result, it is possible to prevent or reduce color unevenness and brightness unevenness due to deformation of the recesses formed in the resin layer.
請求項2に係る発明によれば、前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接することによって、前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部は、放熱通路となり、発光ダイオードチップの熱を放熱する。すなわち、前記空間部は、基板部の長手方向等に貫通する構成となるので、空気流通路を増大させ、スリットに隣り合う基板部と樹脂層を冷却させることができる。これにより、発光ダイオード発光部の高温昇温を防止または抑制することができる。
According to the invention which concerns on
以下、本発明の発光ダイオード装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置の平面図、図2は同じく基板の平面図、図3は図1のA−A線要部断面図、図4は図1のB−B線要部断面図、図5は図1のC−C線要部断面図、図6は他の実施形態に係る発光ダイオード装置であって、図1のB−B線に相当する部分で切断した要部断面図である。 Hereinafter, an embodiment of a light-emitting diode device of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view of a light emitting diode device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the substrate, FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along the line CC of FIG. 1, and FIG. 6 is a light-emitting diode device according to another embodiment, corresponding to the line BB of FIG. It is the principal part sectional drawing cut | disconnected.
図において、発光ダイオード装置1は、ほぼ正方形平板の基板2の上面2a上に1列状の複数の基板部3と、端子部4a,4b、5a,5b、そしてスリット部6を形成している。これら基板部3は、基板2の表面2a上にて、複数の発光ダイオード発光部13を図1中横方向に1列状に配列して形成されている。この基板部3は、所要の間隔であるスリット部6を置いて、例えば16行で配設されている。
In the figure, the light-
基板2は、放熱性と剛性を有するアルミニウム(Al)やニッケル(Ni)等の金属製平板からなり、隣り合う基板部3のほぼ同じ長さまたは若干短い長さの貫通孔である所定幅のスリット部6を形成している。各基板部3上には、図3で示すように電気絶縁層7を介して導電層の一例である回路パターン8が配設されている。
The
また、基板部3には、その幅方向両側に、例えば角形の切欠3b,3cが形成され、これら一対の切欠3b,3cを長手方向に所定のピッチで複数対形成されている。さらに、基板部3は、樹脂層12を形成する一面(図中上面)の反対側である裏面3d側において、基板部3の幅方向両側に所要形状の左右一対の段部3e,3fを形成している。これら一対の段部3e,3fは基板部3の長手方向の全長に亘って連続的に形成されている。
In addition, for example, rectangular notches 3b and 3c are formed on both sides in the width direction of the
図5は基板2の上面(表面)2a上に形成された回路パターン8を主に示す平面図である。回路パターン8は、銅(Cu)箔上に、とニッケル(Ni)めっき、さらに金(Au)めっきすることにより形成され、各基板部3上にそれぞれ形成される複数の基板部用回路パターン8aと、これら基板部用回路パターン8aの長手方向両端部にそれぞれ電気的に接続される接続用回路パターン8b,8cとを有する。これら複数の基板部用回路パターン8aは、接続用回路パターン8b,8cに対して電気的に並列に接続されている。
FIG. 5 is a plan view mainly showing the
また、これら接続用回路パターン8b,8cは、その一端が上部端子部4a,5aに接続し、他端は、下部端子部4b,5bに接続している。なお、接続用回路パターン8b,8cは、PBTやPPA,PC等の樹脂により被覆されて電気的に絶縁してもよい。そして、端子部4a,5aの一方は直流電圧の例えば陽極側が印加され、端子部4b,5bの一方は、直流電圧の陰極側が供給されるようになっている。すなわち、端子部4a,5a同士間と、端子部4b,5b同士間のいずれかに直流電圧を適宜印加し得るようになっている。
The
図2に示すように、基板部用回路パターン8aは、基板部の幅とほぼ等しい幅または若干狭い幅に形成され、この基板部上に、複数の小回路パターン8a1を基板部3の長手方向に所要の電気絶縁用間隙8dを介して順次配設し、この長手方向両端部には、接続用回路パターン8b,8cにそれぞれ接続される接続端子8a2,8a3をそれぞれ設けている。
As shown in FIG. 2, the
小回路パターン8a1は、各基板部3の長手方向で隣り合う回路パターン8a1側へ突出する矩形の突出端部上に、発光ダイオードチップ9を載置させて、ダイボンディング等により底面電極に電気的に接続する一方、発光ダイオードチップ9の上面電極にボンディングワイヤ10を介して電気的に接続される回路パターンである。なお、発光ダイオードチップ9は、例えば青色光を発光する窒化ガリウム(GaN)系から構成されている。また、発光ダイオードチップ9は、2本のボンディングワイヤ10により長手方向で隣り合う小回路パターン8a1にそれぞれ電気的に接続されるものでもよい。
The small circuit pattern 8a1 is formed by placing a light emitting diode chip 9 on a rectangular protruding end protruding to the side of the circuit pattern 8a1 adjacent to each other in the longitudinal direction of each
すなわち、これら小回路パターン8a1は各基板部3毎に、複数、例えば16個の発光ダイオードチップ9を順次直列に接続している。基板部3は基板2上に例えば16行配列されているので、発光ダイオードチップ9は基板2上に16行16列でマトリクス状に配設されている。
That is, the small circuit patterns 8a1 are formed by sequentially connecting a plurality of, for example, 16 light emitting diode chips 9 in series for each
そして、図1示すように各基板部3は、その基板部3上に樹脂層12を設け、発光ダイオードチップ9の周囲を取り囲み、漸次拡開する逆円錐台状の凹部11を発光ダイオードチップ9毎に一体に形成している。各凹部11は、その凹部内面に反射面11aを形成し、凹部11に配設された発光ダイオードチップ9毎に1単位の発光ダイオード発光部13をそれぞれ構成することになる。
As shown in FIG. 1, each
また、各凹部11の内部には、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を注入し、凹部11開口端とほぼ面一になるように充填し、封止樹脂14としてそれぞれ形成している。さらに、この封止樹脂14内には、例えば黄色発光の蛍光体が混入されている。
Moreover, a thermosetting transparent resin such as a translucent silicone resin or epoxy resin is injected into each
樹脂層12は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)やPPA(ポリフタルアミド)、PC(ポリカーボネート)等の合成樹脂により形成されている。この樹脂層12は、基板部の幅方向両側を挟持する一対の側面部12a,12bを一体に連成して断面コ字状に形成されている。なお、図6に示すように、スリット部6が全て樹脂層12で充填されていてもよい。
The
また、樹脂層12において、図1、図3示すように上方側に向けて開口する有底の溝15が基板部3全幅に亘って形成されている。各溝15は、回路パターン8の一部を外部に露出させて形成されている。また、この樹脂層12は、溝15部分における基板部2の幅方向の両側においても一対の側面部12a,12bを形成している。これら一対の側面部12a,12bは、図4に示すように、基板部3を幅方向で挟持するように配設され、樹脂層12の幅方向の両側面部と一体に連結されて断面形状がほぼコ字状基板に形成されている。
Further, in the
図4、図5に示すように、樹脂層12の一対の側面部12a,12bは、基板部3の幅方向の両側を、幅方向で挟持するように所要厚でそれぞれ被覆し、図1に示すように基板部3の長手方向の全長に亘って連続的に連成されている。また、一対の側面部12a,12bは、図4で示す基板部3の切欠3b,3cにそれぞれ係合する角柱状の係合凸部12a1,12b1をそれぞれ形成している。これら係合凸部12a1,12b1は隣り合う凹部11間に形成される溝15と同一位置に形成されている。また、図5に示すように、各係合凸部12a1,12b1の厚さ方向上端は基板部3の表面2aとほぼ面一に形成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of
図4,図5に示すように、樹脂層12の一対の側面部12a,12bは、各下端部を基板部3裏面3d側へほぼ直角にそれぞれ屈曲し、基板部3裏面3d側の左右一対の段部3e,3fにそれぞれ嵌合する嵌合部12a2,12b2を一体に連成している。これにより、これら一対の側面部12a,12bの一対の嵌合部12a2,12b2が基板部裏面3d側の一対の段部3e,3fに嵌合することにより、樹脂層12に形成された一対の側面部12a,12bにより基板部3を厚さ方向に抱え持ちしている。すなわち、樹脂層12と一対の側面部12a,12bにより、基板部3を表裏方向と幅方向の3方向で挟持すると共に、基板部3の長手方向で係止しているので、樹脂層12を基板部3上の所定の位置に強固に固定することができる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of
上述した樹脂層12を射出成形により基板2に形成する場合には、各溝15を形成するための成形型の左右両側に、隣り合う凹部11同士を連結する左右一対の側面部12a,12bを設けているので、これら凹部11を射出成形により形成する場合には、その配列方向に樹脂を射出することにより、その樹脂を、各溝15の一対の側面部12a1,12b1を通して列方向他端側の隅々まで行き渡らせることができる。このために、複数の凹部11を射出成形によりほぼ同時に形成することができると共に、その成形性を向上させることができる。
When the
また事前に、一対の側面部12a,12b等を含む樹脂層12を弾性樹脂により形成する場合には、基板部3の回路パターン8上に一対の側面部12a,12bの下面開口12c端を載置し、樹脂層12を基板部3側へ押し込むことにより、簡単迅速かつ確実に取り付けることができる。
In addition, when the
すなわち、樹脂層12側を基板部3側へ押し込むと、一対の側面部12a,12bの下端が次第に拡大するように弾性変形して行き、さらに、樹脂層12を基板部3側へ押し込み続けるとやがて基板部3裏面3dへ進み、この基板部3裏面3dへ到達したときに、一対の側面部12a,12bの嵌合部12a2,12b2が基板部3裏面3dの段部3e,3fに嵌合される。
That is, when the
さらに、樹脂層12の側面部12a,12bは、その各対の係合凸部12a1,12b1を、基板部3の各切欠3b,3cに係合させているので、これら側面部12a,12bに一体に連成されている樹脂層12が基板部3の長手方向に変位するのを防止することができ、その反射面11aの変位に起因する光学的性能の変動を防止することができる。
Further, the
そして、この発光ダイオード装置1は、基板2の上面(表面)2a上に、複数の基板部3を設けることにより、複数の発光ダイオードチップ9を基板2上面2a上に全面的に配設しているので、面状に発光させることができる。
In the light emitting
また、発光ダイオード装置1は、1枚の基板2上に、1列状の基板部3の複数個を形成しているので、これら基板部3毎にプレス剪断等により打ち抜くことにより、1列状の複数の基板部3をほぼ同時に形成することができる。また、基板部3は、複数の発光ダイオードチップ9を電気的に直列に接続しているので、これら発光ダイオードチップ9の輝度をほぼ等しくすることができる。さらに、複数の基板部3を端子部4a,5aまたは4b,5bに対して電気的に並列に接続しているので、万一、これら基板部3の一部の発光ダイオードチップ9が故障等により点灯しない事態が発生しても、他の基板部3の発光ダイオードチップ9を通電し、点灯させることができる。
Further, since the light emitting
次に、この発光ダイオード装置1の作用を説明する。まず、図2において、左右一対の端子部4a、5a間または端子部4bと5b間に所定の直流電圧が印加されると、この直流電圧が一対の接続用回路パターン8a,8bを介して各基板部3の各発光ダイオードチップ9に印加されて発光ダイオードチップ9が青色に発光する。この青色発光は透明の封止樹脂14内の黄色発光の蛍光体を励起し、黄色を発光させると共に発光ダイオードチップ9の青色光と混色することにより白色光となって、反射面11aにより反射されて開口から外部へ放射される。
Next, the operation of the light emitting
これら発光ダイオードチップ9は発光するとともに発熱し、発光ダイオード装置1全体に伝導するが、基板部3に伝導された熱の一部は、各溝15の外部露出底面である基板部3上面3bの一部から外部へ放出されるので、その昇温を抑制することができる。
These light emitting diode chips 9 emit light and generate heat, and are conducted to the entire light emitting
さらに、発光ダイオードチップ9の熱は、前記嵌合部12a2,12b2と基板部3裏面3dとの間に形成される空間部12a3,12b3から放熱でき、基板2と樹脂層12の熱膨張差による前記反り等の変形を低減することができる。この結果、樹脂層12に形成された凹部11の変形に起因する色むらや輝度むらを防止または低減することができる。
Furthermore, the heat of the light emitting diode chip 9 can be radiated from the space portions 12a3 and 12b3 formed between the fitting portions 12a2 and 12b2 and the
前記樹脂層12は、図6に示すように、スリット部6の全域に樹脂が充填されていてもよいし、図4および図5に示すように、空隙を有していてもよいが、スリット部6に空隙を有する場合には、この空隙から発光ダイオードチップ9の熱が放熱され、樹脂層12と基板2との熱膨張差による、基板2から樹脂層12の浮き上がりを抑制することができる。
As shown in FIG. 6, the
次に、上記発光ダイオード装置を使用した照明装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図7は本発明に係る一実施形態の照明装置であって、図1のC−C線に相当する部分で切断した要部断面図である。 Next, an embodiment of a lighting device using the light emitting diode device will be described with reference to the drawings. 7 is an illuminating device according to an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view of a principal part cut at a portion corresponding to the line CC in FIG.
図において、照明装置は、前記発光ダイオード装置1の基板部3裏面3dを照明器具本体30に当接することによって、前記嵌合部12a2,12b2と基板部3裏面3dとの間に形成される空間部12a3,12b3は、放熱通路となり、発光ダイオードチップ9の熱を放熱する。すなわち、前記空間部12a3,12b3は、基板部3の長手方向等に貫通する構成となるので、空気流通路を増大させ、スリット部6に隣り合う基板部3と樹脂層12を冷却させることができる。これにより、発光ダイオード発光部13の高温昇温を防止または抑制することができる。
In the figure, the illuminating device is a space formed between the fitting portions 12a2 and 12b2 and the
また、樹脂層12は、樹脂製であり、金属製の基板2および基板部3よりも熱膨張率が大きいので、その熱膨張差により、これらに反り等の変形が発生しようとするが、上述した放熱等により樹脂層12の変形を防止または低減することができる。
Further, since the
このために、樹脂層12の反射面11aや封止樹脂14の変形により投光方向がずれて色むらや輝度むら(明るさのむら)が発生するのを防止または低減することができる。
For this reason, it is possible to prevent or reduce the occurrence of color unevenness and brightness unevenness (brightness unevenness) due to deviation of the light projecting direction due to deformation of the reflecting surface 11a of the
1…発光ダイオード装置、2…基板、3…基板部、3b,3c…切欠、3e,3f…段部、4a,4b、5a,5b…端子部、6…スリット部、7…絶縁層、8…回路パターン、8a…基板部用回路パターン、8b,8c…接続用回路パターン、9…発光ダイオードチップ、11…凹部、11a…反射面、12…樹脂層、14…封止樹脂、15…溝、12a,12b…一対の側面部、12a1,12b1…係合凸部、12a2,12b2…嵌合部、12a3,12b3…空間部、13…発光ダイオード発光部。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記基板部表面に複数形成された凹部と前記スリット部を介して基板部裏面の段部を被覆する嵌合部とを有し、嵌合部と基板部裏面との間に空間部を形成してなる樹脂層と;
前記基板部に配設された導電層;
前記凹部内に配設されるとともに前記導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと;
を具備することを特徴とする発光ダイオード装置。 A substrate portion having a surface portion and a step portion, and a substrate having a slit portion provided between the substrate portions;
A plurality of concave portions formed on the surface of the substrate portion and a fitting portion that covers a step portion on the back surface of the substrate portion via the slit portion, and a space portion is formed between the fitting portion and the back surface of the substrate portion. A resin layer comprising:
A conductive layer disposed on the substrate portion;
A light emitting diode chip disposed in the recess and electrically connected to the conductive layer;
A light-emitting diode device comprising:
前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接して配設された請求項1記載の発光ダイオード装置と;
を具備することを特徴とする照明装置。 A lighting fixture body;
The light-emitting diode device according to claim 1, wherein the back surface of the substrate portion is disposed in contact with the lighting fixture body;
An illumination device comprising:
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2013120821A (en) * | 2011-12-07 | 2013-06-17 | Citizen Holdings Co Ltd | Light-emitting device |
JP2015073131A (en) * | 2015-01-05 | 2015-04-16 | ローム株式会社 | Led light emitter and led bulb |
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- 2005-09-22 JP JP2005275902A patent/JP2007088253A/en active Pending
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Legal Events
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