JP2007096236A - Led light emitting device - Google Patents
Led light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007096236A JP2007096236A JP2005287144A JP2005287144A JP2007096236A JP 2007096236 A JP2007096236 A JP 2007096236A JP 2005287144 A JP2005287144 A JP 2005287144A JP 2005287144 A JP2005287144 A JP 2005287144A JP 2007096236 A JP2007096236 A JP 2007096236A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- led
- emitting device
- led light
- light emitting
- conductive frame
- 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.)
- Withdrawn
Links
Images
Abstract
Description
本発明はLED発光装置に関する。詳しくは、本発明はLED発光装置の小型化及び放熱性の改良に関する技術を提供する。 The present invention relates to an LED light emitting device. Specifically, the present invention provides a technique related to the downsizing and improvement of heat dissipation of an LED light emitting device.
液晶ディスプレイのバックライトなどにおいて、面状光(又は線状光)を得るための光源としてLEDが利用されている。一般的に採用されているエッジライト方式の構成では、LED光源の光を導光板の端面(エッジ)より導入し、導光板の上面より取り出す。このようなエッジライト方式においては、効率的に導光板へ光を導入するため導光板端面の近傍にLED光源が配置される。これに伴い、LED光源が実装される配線基板やコネクタ等も同様に導光板端面の近傍に配置されることとなるが、配線基板やコネクタを配置するための十分なスペースを確保できない場合も多く、設計が非常に困難となる。
導光板端面近傍のスペースに制約がある場合、例えば図12に示す構成を採用することができる。この例では砲弾型LEDランプ100のリードフレーム101を屈曲させることによって、配線基板102を導光板103に平行に配置することを可能とし、省スペース化を達成している。尚、LED光源装置に関する技術ではないが、同様の構成が特許文献1に開示されている。
一方、LED光源の高輝度化に伴い、積極的な放熱対策が必要とされている。従来、放熱対策としては、LED光源の後方に金属層等の熱伝導性材料を介してヒートシンクを設置する方法が一般的である(例えば特許文献2〜4を参照)。
When the space near the end face of the light guide plate is limited, for example, the configuration shown in FIG. 12 can be adopted. In this example, the
On the other hand, with the increase in brightness of the LED light source, a positive heat dissipation measure is required. Conventionally, as a heat dissipation measure, a method of installing a heat sink via a heat conductive material such as a metal layer behind the LED light source is generally used (see, for example,
図12に示した構成では小型化が達成されるものの、その製造過程においてLEDランプのリードフレームを屈曲させる工程が必要となる。従って、実装の際の工程数が増加する。しかも、リードフレームを屈曲させる際、LEDランプの光軸が所望の角度となるように制御が必要となり、歩留まりの低下を招く。
一方、放熱対策に関しては、従来の構成のようにヒートシンクを別体として設けたのでは小型化が難しい。また、途中に介在する熱伝導性材料による放熱効率の低下のおそれもある。
そこで本発明は、その実装工程を複雑化することなく、高い放熱性を確保しつつ小型化を達成するLED発光装置を提供することを課題とする。また、実装信頼性の高いLED発光装置を提供することを課題とする。
Although the size reduction is achieved in the configuration shown in FIG. 12, a step of bending the lead frame of the LED lamp is required in the manufacturing process. Therefore, the number of processes for mounting increases. In addition, when the lead frame is bent, control is required so that the optical axis of the LED lamp is at a desired angle, leading to a decrease in yield.
On the other hand, regarding heat dissipation measures, it is difficult to reduce the size by providing a separate heat sink as in the conventional configuration. Moreover, there is a possibility that the heat radiation efficiency may be lowered due to the thermally conductive material interposed in the middle.
Then, this invention makes it a subject to provide the LED light-emitting device which achieves size reduction, ensuring high heat dissipation, without complicating the mounting process. It is another object of the present invention to provide an LED light emitting device with high mounting reliability.
上記課題を解決するために、本発明は次の構成からなる。即ち、
LEDチップと、
前記LEDチップが搭載される熱伝導性フレームと、
前記LEDチップの電極が接続される一対のリードフレームと、
前記熱伝導性フレームの一部と、及び前記リードフレームの一部とを被覆するとともに、前記LEDチップの周囲にカップ状の反射面を形成するリフレクタと、を備え、
前記LEDチップの光出射方向が前記リードフレームの伸長方向と略垂直であり、
前記熱伝導性フレームの露出部が、前記リードフレームの伸長方向に沿って伸長する領域であって、前記リードフレームの先端が配線基板に固定される際、その一部において同様に該配線基板に固定されることになる実装用領域を備える、LED発光装置である。
In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration. That is,
An LED chip;
A thermally conductive frame on which the LED chip is mounted;
A pair of lead frames to which the electrodes of the LED chip are connected;
A reflector that covers a part of the thermally conductive frame and a part of the lead frame and forms a cup-shaped reflective surface around the LED chip;
The light emitting direction of the LED chip is substantially perpendicular to the extending direction of the lead frame;
The exposed portion of the thermally conductive frame is a region extending along the extension direction of the lead frame, and when the tip of the lead frame is fixed to the wiring substrate, a part of the exposed portion is similarly attached to the wiring substrate. It is a LED light-emitting device provided with the area | region for mounting to be fixed.
以上の構成ではリードフレームとLEDチップの光出射方向とが略垂直であることから、リードフレームが配線基板に略垂直となるように通常の実装工程に従って装置を実装すればLEDチップの光出射方向が配線基板と略平行となり、配線基板を導光板に平行に配置するという、小型化に適した配置態様を達成できる。このように、実装の際に追加の工程を必要とすることなく、導光板を利用する場合における小型化を達成できる。一方、LEDチップを熱伝導性フレームに搭載することによって、LEDチップからの熱は熱伝導性フレームを伝わり、当該フレームのリフレクタに被覆されない部分(露出部)より放散する。このように、パッケージ内に組み込まれた熱伝導性フレームを介してLEDチップからの熱が直接放散することから、小型化を達成しつつ効率的な放熱が可能となる。また、放熱性が向上する結果、出力の高いLEDチップにも対応可能な構成となる。さらに、熱伝導性フレームが上記の如き実装用領域を備えることによって、実装の際にリードフレームに加えて熱伝導性フレームが配線基板に固定されることになる。その結果、リードフレームのみが固定される場合に比較して実装信頼性が高くなる。
以上の作用・効果が奏される結果、本発明のLED発光装置を光源とした装置は小型で放熱特性に優れ、且つ実装信頼性に優れたものとなる。
In the above configuration, since the light emission direction of the lead frame and the LED chip is substantially vertical, if the device is mounted according to a normal mounting process so that the lead frame is substantially perpendicular to the wiring board, the light emission direction of the LED chip Is substantially parallel to the wiring board, and an arrangement mode suitable for miniaturization in which the wiring board is arranged in parallel to the light guide plate can be achieved. In this way, it is possible to achieve downsizing in the case of using the light guide plate without requiring an additional process for mounting. On the other hand, by mounting the LED chip on the heat conductive frame, the heat from the LED chip is transmitted through the heat conductive frame and is dissipated from the portion (exposed portion) not covered by the reflector of the frame. Thus, since the heat from the LED chip is directly dissipated through the thermally conductive frame incorporated in the package, efficient heat dissipation can be achieved while achieving downsizing. Moreover, as a result of improving heat dissipation, it becomes a structure which can respond also to a LED chip with high output. Further, since the heat conductive frame includes the mounting region as described above, the heat conductive frame is fixed to the wiring board in addition to the lead frame at the time of mounting. As a result, the mounting reliability is higher than when only the lead frame is fixed.
As a result of the above operations and effects, the device using the LED light-emitting device of the present invention as a light source is small in size, excellent in heat dissipation characteristics, and excellent in mounting reliability.
以下、本発明を構成する各要素について説明する。
(LEDチップ)
LEDチップの種類は特に限定されるものではなく、任意の構成のものを採用することができる。例えば、III族窒化物系化合物半導体層を備えるLEDチップを用いることができる。III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてAlXGaYIn1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2元系、AlxGa1−xN、AlxIn1−xN及びGaxIn1−xN(以上において0<x<1)のいわゆる3元系を包含する。
Hereafter, each element which comprises this invention is demonstrated.
(LED chip)
The kind of LED chip is not particularly limited, and an arbitrary configuration can be adopted. For example, an LED chip including a group III nitride compound semiconductor layer can be used. Group III nitride compound semiconductor is represented by the general formula Al X Ga Y In 1-X -Y N (0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0 ≦ X + Y ≦ 1), AlN, GaN and It includes a so-called binary system of InN, a so-called ternary system of Al x Ga 1-x N, Al x In 1-x N, and Ga x In 1-x N (where 0 <x <1).
III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。n型不純物として、シリコン(Si)、ゲルマニウム(Ge)、セレン(Se)、テルル(Te)、カーボン(C)等を用いることができる。p型不純物として、マグネシウム(Mg)、亜鉛(Zn)、ベリリウム(Be)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム(Sr)、バリウム(Ba)等を用いることができる。なお、p型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことができるが必須ではない。
III族窒化物系化合物半導体は、有機金属気相成長法(MOCVD法)のほか、周知の分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法などによっても形成することができる。
The group III nitride compound semiconductor may contain an arbitrary dopant. As the n-type impurity, silicon (Si), germanium (Ge), selenium (Se), tellurium (Te), carbon (C), or the like can be used. As the p-type impurity, magnesium (Mg), zinc (Zn), beryllium (Be), calcium (Ca), strontium (Sr), barium (Ba), or the like can be used. Although the group III nitride compound semiconductor can be exposed to electron beam irradiation, plasma irradiation or furnace heating after doping with p-type impurities, it is not essential.
Group III nitride compound semiconductors include metalorganic vapor phase epitaxy (MOCVD), well-known molecular beam crystal growth (MBE), halide vapor phase epitaxy (HVPE), sputtering, ion plating. It can also be formed by a ting method or the like.
III族窒化物系化合物半導体層を成長させる基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体層を成長させられるものであれば特に限定されないが、例えば、サファイア、窒化ガリウム、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガン、III族窒化物系化合物半導体単結晶などを基板の材料として挙げることができる。中でも、サファイア基板を用いることが好ましく、サファイア基板のa面を利用することが更に好ましい。 The material of the substrate on which the group III nitride compound semiconductor layer is grown is not particularly limited as long as the group III nitride compound semiconductor layer can be grown. For example, sapphire, gallium nitride, spinel, silicon, silicon carbide, Examples of the substrate material include zinc oxide, gallium phosphide, gallium arsenide, magnesium oxide, manganese oxide, and a group III nitride compound semiconductor single crystal. Among these, it is preferable to use a sapphire substrate, and it is more preferable to use the a-plane of the sapphire substrate.
LEDチップの発光色は目的に応じて適宜選択される。例えば、青色、赤色、緑色等、所望の発光色に応じて選択される。また、LEDチップを複数個用いることもできる。その場合には、同種類のLEDチップを組み合わせることはもちろんのこと、異なる種類のLEDチップを複数組み合わせても良い。例えば、最終的に白色光が得られるように一種又は発光色の異なる二種以上のLEDチップを使用する。 The emission color of the LED chip is appropriately selected according to the purpose. For example, it is selected according to a desired emission color such as blue, red, and green. A plurality of LED chips can also be used. In that case, it is possible to combine a plurality of different types of LED chips as well as a combination of the same types of LED chips. For example, one type or two or more types of LED chips having different emission colors are used so that white light is finally obtained.
本発明の一形態ではLEDチップと蛍光体とを併用する。そしてLEDチップの光と、LEDチップの光の一部を利用して蛍光体から生ずる蛍光との混合(混色)によって白色光を得る。蛍光体は例えば後述の封止部材に含有させる。
蛍光体の種類は特に限定されず、有機系、無機系を問わず採用することができる。様々な蛍光色を有する蛍光体を採用することができ、例えば光の三原色である赤色、緑色、又は青色の蛍光色を有する蛍光体の他、それらの中間色を蛍光する蛍光体(例えば黄色系蛍光体)を用いることができる。複数の蛍光体を組み合わせて用いることもでき、例えば赤色系蛍光体、緑色系蛍光体、及び青色系蛍光体を混合して用いることができる。
In one embodiment of the present invention, an LED chip and a phosphor are used in combination. Then, white light is obtained by mixing (mixing) the light of the LED chip and the fluorescence generated from the phosphor using a part of the light of the LED chip. For example, the phosphor is contained in a sealing member described later.
The kind of fluorescent substance is not specifically limited, It can employ | adopt regardless of an organic type and an inorganic type. Phosphors having various fluorescent colors can be adopted. For example, phosphors having red, green, or blue fluorescent colors, which are the three primary colors of light, as well as phosphors that fluoresce intermediate colors thereof (for example, yellow fluorescent materials) Body). A plurality of phosphors can be used in combination. For example, a red phosphor, a green phosphor, and a blue phosphor can be mixed and used.
LEDチップは、その光軸がリードフレームの伸長方向と垂直になるように熱伝導性フレーム上にマウントされる。これによって本発明のLED発光装置ではリードフレームの足に対して垂直方向に光が出射する。 The LED chip is mounted on the thermally conductive frame so that its optical axis is perpendicular to the direction of extension of the lead frame. As a result, in the LED light emitting device of the present invention, light is emitted in a direction perpendicular to the legs of the lead frame.
(熱伝導性フレーム)
熱伝導性フレームはLEDチップからの熱を放散するためのヒートシンクとして機能する。熱伝導性フレームはLEDチップがマウントされる領域を備える。また、熱伝導性フレームの一部はリフレクタに被覆されている。即ち、リフレクタと一体的に構成されている。そして、熱伝導性フレームにおいて、リフレクタから外部に飛び出した部分、即ち露出部が放熱部となり、LEDの熱をそこで放散する。効率的な放熱を達成するためには露出部の割合を大きくするとよい。具体的には、露出部の体積が熱伝導性フレーム全体の体積の例えば30%(v/v)以上、好ましくは50%(v/v)以上、更に好ましくは70%(v/v)以上となるように、露出部の大きさを設計することができる。また、できるだけ露出部の表面積を大きくすることが放熱特性の向上に効果的である。そこで例えばフィンないし突起部(以下、これらをまとめて放熱フィンという)を備える露出部とする。特に複数の放熱フィンを備える露出部とすれば、放熱フィン間に生ずる空気流によって一層効率的に放熱できる。
平板状に成形した熱伝導性フレームの一部を屈曲させることによって、露出部を構成する放熱フィンを形成することができる。具体的には例えば、熱伝導性フレームの縁部の一部を屈曲させることによって放熱フィンを形成する。他の例として、熱伝導性フレームにおいて露出部となる領域の一部を打ち抜き(例えばコの字状)、打ち抜き部によって囲まれた領域を直立させることによって放熱フィンを形成してもよい。このような方法によれば複数の放熱フィンを備えた露出部を容易に作製することができる。
露出部の形状は特に限定されるものではない。また、露出部を複数箇所に設け、放熱効果を高めてもよい。
(Thermal conductive frame)
The thermally conductive frame functions as a heat sink for dissipating heat from the LED chip. The thermally conductive frame includes a region where the LED chip is mounted. A part of the heat conductive frame is covered with a reflector. That is, it is configured integrally with the reflector. In the thermally conductive frame, a portion protruding from the reflector to the outside, that is, an exposed portion becomes a heat radiating portion, and the heat of the LED is dissipated therein. In order to achieve efficient heat dissipation, the ratio of the exposed portion should be increased. Specifically, the volume of the exposed portion is, for example, 30% (v / v) or more, preferably 50% (v / v) or more, more preferably 70% (v / v) or more of the entire volume of the heat conductive frame. Thus, the size of the exposed portion can be designed. Further, increasing the surface area of the exposed portion as much as possible is effective in improving the heat dissipation characteristics. Therefore, for example, an exposed portion including fins or protrusions (hereinafter, these are collectively referred to as heat radiation fins). In particular, if the exposed portion includes a plurality of heat radiating fins, heat can be radiated more efficiently by the air flow generated between the heat radiating fins.
By bending a part of the thermally conductive frame formed into a flat plate shape, a heat radiating fin constituting the exposed portion can be formed. Specifically, for example, the heat radiation fin is formed by bending a part of the edge of the thermally conductive frame. As another example, a heat radiation fin may be formed by punching a part of a region that becomes an exposed portion in the thermally conductive frame (for example, a U-shape) and erecting a region surrounded by the punched portion. According to such a method, an exposed portion having a plurality of heat radiation fins can be easily produced.
The shape of the exposed part is not particularly limited. Moreover, an exposed part may be provided in several places and a heat dissipation effect may be improved.
熱伝導性フレームの露出部には、後述のリードフレームの伸長方向に沿って伸長する実装用領域が形成される。実装用領域の一部(例えば先端)は突起状に成形されており、装置の実装の際、一対のリードフレームの各先端と同様に配線基板に固定されることになる。熱伝導性フレームの露出部がこのような実装用領域を備えることによって、装置の実装の際にリードフレームに加えて熱伝導性フレームが配線基板に固定されることになり、実装信頼性が向上する。 In the exposed portion of the thermally conductive frame, a mounting region is formed that extends along the extension direction of the lead frame described later. A part of the mounting region (for example, the tip) is formed in a protruding shape, and is fixed to the wiring board in the same manner as the tips of the pair of lead frames when the device is mounted. When the exposed part of the thermal conductive frame is provided with such mounting area, the thermal conductive frame is fixed to the wiring board in addition to the lead frame when mounting the device, improving the mounting reliability. To do.
熱伝導性フレームがリフレクタの左右両側において露出しており、そして実装用領域が各露出部に形成されていることが好ましい。かかる形態によれば、装置の実装の際、一対のリードフレームの各先端と各露出部の先端との合計4箇所において配線基板への固定を行うことができる。しかも露出部がリフレクタの左右両側に位置し、従って各露出部の実装用領域による配線基板への固定がリフレクタの左右両側で行われることになるから、一層信頼性の高い実装が可能となる。 It is preferable that the heat conductive frame is exposed on both the left and right sides of the reflector, and a mounting region is formed in each exposed portion. According to this form, when mounting the device, the fixing to the wiring board can be performed at a total of four locations, that is, the tips of the pair of lead frames and the tips of the exposed portions. In addition, since the exposed portions are located on both the left and right sides of the reflector, and the mounting area of each exposed portion is fixed to the wiring board on both the left and right sides of the reflector, more reliable mounting is possible.
配線基板に固定されることになる、熱伝導性フレームの実装用領域の一部が、リードフレームの先端からオフセットした位置にあることが好ましい。このような構成によれば安定した姿勢で装置を実装でき、実装精度及び実装信頼性が向上する。 It is preferable that a part of the mounting region of the thermally conductive frame to be fixed to the wiring board is at a position offset from the tip of the lead frame. According to such a configuration, the apparatus can be mounted in a stable posture, and mounting accuracy and mounting reliability are improved.
熱伝導性フレームの実装用領域の一部が配線基板に固定される際、配線基板に係止する部分(係止部)を熱伝導性フレームが備えることが好ましい。かかる構成によれば、当該係止部を利用し、配線基板に対する装置の位置決めが行えるとともに、配線基板に対する実装用領域の固定が一層確実となる。 When a part of the mounting area of the heat conductive frame is fixed to the wiring board, the heat conductive frame preferably includes a portion (locking portion) to be locked to the wiring board. According to such a configuration, the device can be positioned with respect to the wiring board using the locking portion, and the mounting area can be more securely fixed to the wiring board.
熱伝導性フレームの材質としてはアルミ、アルミ合金、銅、及び銅合金を例示することができる。 Examples of the material of the heat conductive frame include aluminum, aluminum alloy, copper, and copper alloy.
(リードフレーム)
本発明のLED発光装置は一対のリードフレームを備える。リードフレームにはLEDチップの電極が電気的に接続される。リードフレームの一部はリフレクタに被覆される。リードフレームの露出部(リード足)は略直線状である。
本発明のLED発光装置は、光出射方向がリードフレームの伸長方向に垂直であるという特徴を活かして、導光板を用いたバックライト用の光源として好適である(後述の実施例を参照)。このような用途に使用される場合、LED発光装置を実装した配線基板に対して所定の間隔をおき平行に導光板が配置される。つまり、LED発光装置の光軸上に導光板が配置される。このような配置態様を実現できるように、LED発光装置のリード足の長さを通常のLED発光装置の場合よりも長くしておくとよい。例えば、リード足を10mm〜30mm程度とする。好ましくは15mm〜20mmのリード足とする。
(Lead frame)
The LED light-emitting device of the present invention includes a pair of lead frames. The electrode of the LED chip is electrically connected to the lead frame. A part of the lead frame is covered with a reflector. The exposed portion (lead leg) of the lead frame is substantially linear.
The LED light-emitting device of the present invention is suitable as a light source for a backlight using a light guide plate, taking advantage of the feature that the light emission direction is perpendicular to the extension direction of the lead frame (see examples described later). When used in such applications, the light guide plate is disposed in parallel with a predetermined interval with respect to the wiring board on which the LED light emitting device is mounted. That is, the light guide plate is disposed on the optical axis of the LED light emitting device. In order to realize such an arrangement mode, the length of the lead leg of the LED light-emitting device is preferably made longer than that of a normal LED light-emitting device. For example, the lead leg is about 10 mm to 30 mm. Preferably, the lead foot is 15 mm to 20 mm.
(リフレクタ)
リフレクタ(反射部材)は、熱伝導性フレームの一部及び一対のリードフレームの一部を被覆するとともに、LEDチップの周囲にカップ状の反射面を形成する。この反射面はLEDチップから横又は斜め上方向に放出された光を反射し、光の取り出し方向の光へと変換する。ここでのカップ状とは、LEDチップの光軸に垂直方向の断面の面積がその底部側から発光装置の光の取り出し方向に向かって連続的又は段階的に増加する空間を囲む形状をいう。かかる条件を満たす範囲において反射面の形状は特に限定されるものではない。
(Reflector)
The reflector (reflecting member) covers a part of the heat conductive frame and a part of the pair of lead frames, and forms a cup-shaped reflecting surface around the LED chip. This reflection surface reflects light emitted from the LED chip in the horizontal or oblique upward direction, and converts it into light in the light extraction direction. The cup shape here refers to a shape surrounding a space where the area of the cross section perpendicular to the optical axis of the LED chip increases continuously or stepwise from the bottom side toward the light extraction direction of the light emitting device. The shape of the reflecting surface is not particularly limited as long as such a condition is satisfied.
リフレクタの形成材料は特に限定されず、金属、合金、合成樹脂等から適当な材料を選択して用いることができる。但し、LEDチップに対向する面、即ち反射面はLEDチップの光に対して反射性であることが要求される。例えば白色系の樹脂など、光反射率の高い樹脂でリフレクタを作製することができる。樹脂製のリフレクタは成形が容易であるという利点を有する。
一方、リフレクタの材料としてLEDチップの光に高い反射性を有しないものを選択した場合には、少なくとも反射面となる領域の表面に反射率の高い層を形成する。このような反射層は例えばAl、Ag、Cr、Pd等から選択される一以上の金属又はその合金を材料として形成することができる。その他、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどの金属窒化物を反射層の材料として用いることもできる。特に、Al又はその合金によって反射層を構成することが好ましい。反射層の形成には蒸着、塗付、印刷等の方法を採用できる。特に、蒸着法によれば厚さが均一でかつ表面が平滑な反射層を容易に形成することができる。反射層は必ずしもカップ状部の内周面表面の全体に形成されなくてもよいが、反射層による発光効率の改善効果が最大限発揮されるようにLEDチップから横又は斜め上方向に放出された光が照射する領域についてはその全体に反射層を設けることが好ましい。
反射層の厚さはLEDチップからの光を反射するのに十分な厚さであれば特に限定されず、例えば約0.1〜約2.0μmの範囲とする。好ましくは約0.5〜約1.0μmの範囲とする。
尚、光反射性に優れた材料を用いてリフレクタを作製する場合であっても、高光反射性の材料からなる層を反射面となる部分の表面に形成してもよい。
The material for forming the reflector is not particularly limited, and an appropriate material can be selected and used from metals, alloys, synthetic resins, and the like. However, the surface facing the LED chip, that is, the reflecting surface is required to be reflective to the light of the LED chip. For example, the reflector can be made of a resin having a high light reflectance such as a white resin. Resin-made reflectors have the advantage of being easy to mold.
On the other hand, when a material that does not have high reflectivity for the light of the LED chip is selected as the material of the reflector, a layer having a high reflectance is formed at least on the surface of the region that becomes the reflective surface. Such a reflective layer can be made of, for example, one or more metals selected from Al, Ag, Cr, Pd, and the like, or alloys thereof. In addition, metal nitrides such as titanium nitride, hafnium nitride, zirconium nitride, and tantalum nitride can also be used as the material of the reflective layer. In particular, the reflective layer is preferably made of Al or an alloy thereof. For the formation of the reflective layer, methods such as vapor deposition, coating, and printing can be employed. In particular, according to the vapor deposition method, a reflective layer having a uniform thickness and a smooth surface can be easily formed. The reflective layer does not necessarily have to be formed on the entire inner peripheral surface of the cup-shaped part, but is emitted laterally or obliquely upward from the LED chip so that the effect of improving the luminous efficiency by the reflective layer is maximized. It is preferable to provide a reflection layer on the entire area irradiated with the light.
The thickness of the reflective layer is not particularly limited as long as it is sufficient to reflect the light from the LED chip, and is, for example, in the range of about 0.1 to about 2.0 μm. Preferably, it is in the range of about 0.5 to about 1.0 μm.
Even when the reflector is manufactured using a material having excellent light reflectivity, a layer made of a highly light-reflective material may be formed on the surface of the portion serving as the reflective surface.
反射面の表面はできるだけ平滑であることが好ましい。平滑なほど反射面における鏡面反射が起こりやすくなり、反射効率の向上ひいては発光効率の向上が図られるからである。
リフレクタの反射面の角度は光軸方向への反射効率を考慮して設計することができ、LEDチップの光軸に対して20°〜60°の範囲にすることが好ましい。さらに好ましくは40°〜50°の範囲とする。
The surface of the reflecting surface is preferably as smooth as possible. This is because specular reflection on the reflecting surface is more likely to occur as the surface becomes smoother, so that the reflection efficiency can be improved and the light emission efficiency can be improved.
The angle of the reflecting surface of the reflector can be designed in consideration of the reflection efficiency in the optical axis direction, and is preferably in the range of 20 ° to 60 ° with respect to the optical axis of the LED chip. More preferably, it is in the range of 40 ° to 50 °.
リフレクタを熱伝導率の高い材料によって形成することによって、発光装置の放熱特性の向上を図ることができる。熱伝導率の高い材料としてはアルミ(Al)、銅(Cu)などの金属又はその合金を例示することができる。熱伝導率の高い材料によって反射部材を構成すればLEDチップの放熱の一部を反射部材を介して行うことができ、発光装置の放熱特性が向上する。 By forming the reflector with a material having high thermal conductivity, the heat dissipation characteristics of the light-emitting device can be improved. Examples of the material having high thermal conductivity include metals such as aluminum (Al) and copper (Cu) or alloys thereof. If the reflecting member is made of a material having high thermal conductivity, part of the heat dissipation of the LED chip can be performed via the reflecting member, and the heat dissipation characteristics of the light emitting device are improved.
(封止部材)
リフレクタのカップ状部にLEDチップ封止用の材料を充填してもよい。このようにして形成される封止部材は主として外部環境からLEDチップを保護する目的で備えられる。封止部材の材料としてはLEDチップの光に対して透明であり、且つ耐久性、耐候性などに優れたものを採用することが好ましい。例えばシリコーン(シリコーン樹脂、シリコーンゴム、及びシリコーンエラストマーを含む)、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、ガラス等の中から、LEDチップの発光波長との関係で適当なものを選択することができる。LEDチップの光が短波長領域の光を含む場合には特に紫外線劣化が問題となるため、シリコーン等の紫外線劣化に対する耐性の高い材料を採用することが好ましい。
封止部材の材料は、LEDチップの光に対する透過性、硬化した状態の硬度、取り扱いの容易さ等を考慮して適当なものが採用される。
(Sealing member)
The cup-shaped portion of the reflector may be filled with a material for sealing the LED chip. The sealing member thus formed is provided mainly for the purpose of protecting the LED chip from the external environment. As a material for the sealing member, it is preferable to adopt a material that is transparent to the light of the LED chip and is excellent in durability, weather resistance, and the like. For example, an appropriate material can be selected from silicone (including silicone resin, silicone rubber, and silicone elastomer), epoxy resin, urea resin, glass and the like in relation to the emission wavelength of the LED chip. When the light of the LED chip contains light in a short wavelength region, ultraviolet degradation is a problem. Therefore, it is preferable to employ a material having high resistance to ultraviolet degradation such as silicone.
As the material of the sealing member, an appropriate material is adopted in consideration of the light transmittance of the LED chip, the hardness in the cured state, the ease of handling, and the like.
封止部材に蛍光体を含有させることもできる。蛍光体を用いることによりLEDチップからの光の一部を異なる波長の光に変換することができ、発光装置の発光色を変化させ又は補正することができる。LEDチップからの光により励起可能なものであれば任意の蛍光体を用いることができ、その選択においては発光装置の発光色、耐久性等が考慮される。蛍光体を封止部材に一様に分散させても、また一部の領域に局在させてもよい。例えば蛍光体をLEDチップの近傍に局在させることにより、LEDチップから放出された光を効率的に蛍光体に照射できる。 A phosphor can also be contained in the sealing member. By using the phosphor, part of the light from the LED chip can be converted into light having a different wavelength, and the emission color of the light emitting device can be changed or corrected. Any phosphor can be used as long as it can be excited by light from the LED chip, and the light emission color, durability, and the like of the light emitting device are considered in the selection. The phosphor may be uniformly dispersed in the sealing member or may be localized in a part of the region. For example, by localizing the phosphor in the vicinity of the LED chip, the light emitted from the LED chip can be efficiently irradiated onto the phosphor.
複数種類の蛍光体を組み合わせて封止部材に含有させることもできる。この場合にはLEDチップからの光により励起されて発光する蛍光体と当該蛍光体からの光により励起されて発光する蛍光体とを組み合わせて用いることもできる。
封止部材に光拡散材を含有させて封止部材内での光の拡散を促進させ、発光ムラの減少を図ることもできる。特に上記のように蛍光体を用いる構成においては、LEDチップからの光と蛍光体からの光との混色を促進させて発光色のムラを少なくするためにこのような光拡散材を用いることが好ましい。
A plurality of types of phosphors can be combined and contained in the sealing member. In this case, a phosphor that emits light when excited by light from the LED chip can be used in combination with a phosphor that emits light when excited by light from the phosphor.
A light diffusing material can be contained in the sealing member to promote the diffusion of light within the sealing member, thereby reducing light emission unevenness. In particular, in the configuration using a phosphor as described above, such a light diffusing material is used in order to promote the color mixture of the light from the LED chip and the light from the phosphor and reduce the unevenness of the emission color. preferable.
(ヒートシンク)
本発明のLED発光装置では熱伝導性フレームの使用によって効率的な放熱が達成されるが、さらなる放熱性の向上を目的としてヒートシンクを併用することもできる。ヒートシンクは熱伝導性フレームに接続される。具体的には例えば、熱伝導性フレームの露出部の裏面に接触するようにヒートシンクを設置する。ヒートシンクを備えた構成ではLEDチップからの熱の一部が熱伝導性フレームを介してヒートシンクに伝搬する。その結果、熱伝導性フレームにおける放熱作用に加えて、ヒートシンクにおいても効率的な放熱作用が奏され、極めて放熱特性に優れたLED発光装置となる。
ヒートシンクには熱伝導率の高いことが要求され、例えばその材質は銅やアルミなどである。
(heatsink)
In the LED light emitting device of the present invention, efficient heat dissipation is achieved by using a heat conductive frame, but a heat sink can be used in combination for the purpose of further improving heat dissipation. The heat sink is connected to the thermally conductive frame. Specifically, for example, a heat sink is installed so as to contact the back surface of the exposed portion of the thermally conductive frame. In the configuration including the heat sink, a part of the heat from the LED chip propagates to the heat sink through the thermally conductive frame. As a result, in addition to the heat dissipation action in the heat conductive frame, an efficient heat dissipation action is also achieved in the heat sink, and the LED light emitting device having extremely excellent heat dissipation characteristics is obtained.
The heat sink is required to have a high thermal conductivity. For example, the material is copper or aluminum.
(LEDアレイ)
本発明の一形態では、複数個のLED発光装置が直線状に配置されてLEDアレイを構成する。隣接するLED発光装置間の接続は、LED発光装置に内蔵される熱伝導性フレームによって行われる。例えば、実装用領域を除いて略直線状の熱伝導性フレームに対して所定の間隔でLED発光装置を形成すればよい(即ち、リフレクタの形成、LEDの搭載、ワイヤボンディング等を行う)。こうすることによって、隣接するLED発光装置同士が熱伝導性フレームの露出部を介して継ぎ目のない状態で連結されたLEDアレイが構成される。隣接するLED発光装置間の距離(LED発光装置の間隔)は、各LED発光装置の輝度、LEDアレイとして必要とされる輝度などを考慮して設定することができる。典型的にはLED発光装置の間隔を全て同一とするが、必要に応じて一部又は全部の間隔が異なるように設計することもできる。
(LED array)
In one form of the present invention, a plurality of LED light emitting devices are linearly arranged to constitute an LED array. Connection between adjacent LED light-emitting devices is made by a thermally conductive frame built in the LED light-emitting device. For example, the LED light-emitting device may be formed at a predetermined interval with respect to the substantially linear thermal conductive frame except for the mounting region (that is, reflector formation, LED mounting, wire bonding, etc. are performed). By doing so, an LED array in which adjacent LED light emitting devices are connected in a seamless state via the exposed portion of the thermally conductive frame is configured. The distance between adjacent LED light emitting devices (the interval between the LED light emitting devices) can be set in consideration of the luminance of each LED light emitting device, the luminance required for the LED array, and the like. Typically, the intervals of the LED light emitting devices are all the same, but some or all of the intervals can be designed as necessary.
本発明のLEDアレイの一形態は連端子構造を採る。即ち、各LED発光装置の片方のリードフレーム(カソード側又はアノード側)が、隣接するLED発光装置の片方のリードフレーム(アノード側又はカソード側)に連結されることによって、LEDアレイに含まれる全てのLED発光装置が直列接続する。このような構造のLEDアレイは単一部品として取り扱うことができることから、それに含まれるLED発光装置を個別に実装する必要がなくなり実装の手間を省ける。
以下、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
One form of the LED array of the present invention adopts a continuous terminal structure. That is, one lead frame (cathode side or anode side) of each LED light-emitting device is connected to one lead frame (anode side or cathode side) of an adjacent LED light-emitting device, whereby all of the LED arrays are included in the LED array. LED light emitting devices are connected in series. Since the LED array having such a structure can be handled as a single component, it is not necessary to individually mount the LED light emitting devices included in the LED array, thereby saving the mounting effort.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
本発明の実施例のLED発光装置1を図1〜図4に示す。図1はLED発光装置1の斜視図、図2は同平面図、図3は同左側面図、図4は図2のA−A線位置での断面図である。
LED発光装置1は大別してLEDチップ10、熱伝導性フレーム20、一対のリードフレーム30、31、及びリフレクタ(パッケージ)40を備える。
図5に示すようにLEDチップ10はサファイア基板11上に複数の半導体層が積層された構成からなり、主発光ピーク波長を460nm付近に有する。LEDチップ10の各層のスペックは次の通りである。
層 : 組成
p型層15 : p−GaN:Mg
発光する層を含む層14 : InGaN層を含む
n型層13 : n−GaN:Si
バッファ層12 : AlN
基板11 : サファイア
The LED light-emitting
The LED
As shown in FIG. 5, the
Layer: Composition p-type layer 15: p-GaN: Mg
Buffer layer 12: AlN
Substrate 11: Sapphire
基板11の上にはバッファ層12を介してn型不純物としてSiをドープしたGaNからなるn型層13が形成される。ここで、基板11にはサファイアを用いたがこれに限定されることはなく、サファイア、スピネル、炭化シリコン、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化マンガン、ジルコニウムボライド、III族窒化物系化合物半導体単結晶等を用いることができる。さらにバッファ層12はAlNを用いてMOCVD法で形成されるがこれに限定されることはなく、材料としてはGaN、InN、AlGaN、InGaN及びAlInGaN等を用いることができ、製法としては分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等を用いることができる。III族窒化物系化合物半導体を基板として用いた場合は、当該バッファ層を省略することができる。
さらに基板とバッファ層は半導体素子形成後に、必要に応じて、除去することもできる。
ここでn型層13をGaNで形成したが、AlGaN、InGaN若しくはAlInGaNを用いることができる。
また、n型層13にはn型不純物してSiをドープしたが、このほかにn型不純物として、Ge、Se、Te、C等を用いることもできる。
発光する層を含む層14は量子井戸構造(多重量子井戸構造、若しくは単一量子井戸構造)を含んでいてもよく、また発光素子の構造としてはシングルへテロ型、ダブルへテロ型及びホモ接合型のものなどでもよい。
An n-
Further, the substrate and the buffer layer can be removed as necessary after the semiconductor element is formed.
Here, the n-
In addition, although the n-
The
発光する層を含む層14はp型層15の側にMg等をドープしたバンドギャップの広いIII族窒化物系化合物半導体層を含むこともできる。これは発光する層を含む層15中に注入された電子がp型層15に拡散するのを効果的に防止するためである。
発光する層を含む層14の上にp型不純物としてMgをドープしたGaNからなるp型層15を形成する。このp型層15はAlGaN、InGaN又はInAlGaNとすることもできる、また、p型不純物としてはZn、Be、Ca、Sr、Baを用いることもできる。p型不純物の導入後に、電子線照射、炉による加熱、プラズマ照射等の周知の方法により低抵抗化することも可能である。
上記構成の発光素子において、各III族窒化物系化合物半導体層は一般的な条件でMOCVDを実行して形成するか、分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、スパッタ法、イオンプレーティング法、電子シャワー法等の方法で形成することもできる。
The
A p-
In the light emitting device having the above-described configuration, each group III nitride compound semiconductor layer is formed by performing MOCVD under general conditions, a molecular beam crystal growth method (MBE method), a halide vapor phase epitaxy method (HVPE method). ), A sputtering method, an ion plating method, an electron shower method, or the like.
n電極18はAlとVの2層で構成され、p型層15を形成した後にp型層15、発光する層を含む層14、及びn型層13の一部をエッチングにより除去することにより表出したn型層13上に蒸着で形成される。
透光性電極16は金を含む薄膜であって、p型層15の上に積層される。p電極17も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極16の上に形成される。以上の工程により各層及び各電極を形成した後、各チップの分離工程を行う。
尚、基板11の裏面(半導体層が形成されない側の表面)にAl、Ag、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化ジルコニウム、窒化タンタルなどからなる反射層を形成してもよい。反射層を設けることにより、基板11側に向かった光を取り出し方向へと効率的に反射、変換することができ、光の取り出し効率の向上が図られる。このような反射層は形成材料の蒸着などの公知の方法で形成することができる。
The n-
The
A reflective layer made of Al, Ag, titanium nitride, hafnium nitride, zirconium nitride, tantalum nitride, or the like may be formed on the back surface of the substrate 11 (the surface on which the semiconductor layer is not formed). By providing the reflective layer, the light directed toward the
熱伝導性フレーム20、及びリードフレーム30、31はいずれも銅(Cu)合金からなる。熱伝導性フレーム20の一部はリフレクタ40に被覆されている(リフレクタ40に埋入している)。熱伝導性フレーム20の中央領域(LEDチップ搭載部22)にはLEDチップ10が搭載される。一方、熱伝導性フレーム20は左右両側においてリフレクタ40から露出している。各露出部は、LED発光装置1の背面側へと屈曲した後、リードフレーム30、31に沿って(平行に)伸長している。LED発光装置1では、この伸長した部分が実装用領域21として機能する。各実装用領域21の背面はリフレクタ40の背面と略同一平面上に位置する。また、各実装用領域21の先端には突起21aが設けられている。尚、熱伝導性フレーム20は全体に均一な厚さ(約0.4mm)である。
この実施例では熱伝導性フレーム20の露出部の総表面積が熱伝導性フレーム20全体の表面積の約4/5である。このように露出部を大きくすることで、当該露出部を介した効率的な放熱が可能となる。露出部の大きさは放熱効率、LED発光装置1のサイズ、LEDチップ10の発熱量などを考慮して設定することができる。例えば、露出部の総表面積が熱伝導性フレーム20の総表面積の約1/2〜約29/30となるように露出部を設計することができる。
Both the heat
In this embodiment, the total surface area of the exposed portion of the thermally
リードフレーム30、31はいずれも片側の端部の一部がリフレクタ40に被覆されている(リフレクタ40に埋入している)。当該端部においてリフレクタ40に被覆されない領域を利用して、後述するようにワイヤボンディングが施される。一方、リードフレーム30、31の露出部(リード足)は略直線状であり、その長さは約15mmである。
リードフレーム30、31の伸長方向(長手軸方向)と、LEDチップ10の光軸は略垂直となっている。
Each of the lead frames 30 and 31 is partially covered by the reflector 40 (embedded in the reflector 40). Wire bonding is performed as will be described later using a region not covered by the
The extension direction (longitudinal axis direction) of the lead frames 30 and 31 and the optical axis of the
リフレクタ40は白色系の樹脂からなり、カップ状部41を形成する内周面がLEDチップ10の光軸に対して所望の角度となるように成形されている。これによってカップ状の反射面42が形成される。尚、リフレクタ40の表面にメッキ処理を施すなどしてその反射性を高めてもよい。
カップ状部41には封止樹脂43が充填されている(図4を参照)。本実施例では封止樹脂43の材料として、黄色系の蛍光体を分散させたエポキシ樹脂を用いた。
The
The cup-shaped
次にLED発光装置1の製造方法を説明する。まず、上記の方法でLEDチップ10を用意する。一方、銅合金からなる金属板にメッキ処理を施した後、打ち抜き加工し、熱伝導性フレーム20及びリードフレーム30、31を得る。尚、熱伝導性フレーム20及びリードフレーム30、31は連結された状態である。次に、インジェクションモールドによって熱伝導性フレーム20及びリードフレーム30、31に白色系樹脂をモールドし、リフレクタ40を形成する。その後、熱伝導性フレーム20のLEDチップ搭載部22に導電性ペーストを用いてLEDチップ10を搭載する。続いてLEDチップ10の各電極を、対応するリードフレーム30、31に金線でワイヤボンドする。次に、熱伝導性フレーム20及びリードフレーム30、31の各連結部を打ち抜き加工で除去するとともに、熱伝導性フレーム20の一部をプレス加工で屈曲させて成形する。最後に、リフレクタ40のカップ状部41を蛍光体含有のエポキシ樹脂でモールドする。
Next, a method for manufacturing the LED
続いてLED発光装置1の発光態様を説明する。まず、給電を受けてLEDチップ10から青色系の光が放出する。この青色系の光の一部はリフレクタ40のカップ状部41内の封止樹脂43を通過する過程で蛍光体を励起させ、これによって黄色系の蛍光が生ずる。その結果、LED発光装置1からは青色系の光と黄色系の光との混色による白色光が放射することになる。
ここで、LED発光装置1の駆動に伴いLEDチップ10は発熱する。LEDチップ10から生じた熱の一部はLEDチップ10の底面側より導電性ペーストを介して熱伝導性フレーム20に伝播する。熱伝導性フレーム20に伝播した熱は、LEDチップ10の直下の領域から周囲へと拡がり、一部が熱伝導性フレーム20の露出部に至る。露出部に至った熱はその表面を介して周囲の空気中へと放散する。このようにLED発光装置1では、パッケージ内に備えられた熱伝導性フレーム20の一部(露出部)によって積極的な放熱作用が奏される。しかも、上記の通り表面積が大きな露出部を備えることにしたので高い放熱効果が発揮される。
以上のようにLED発光装置1ではパッケージ内に備えられた熱伝導性フレーム20を主たる放熱経路として利用することによってLEDチップ10の熱が効率的に放散し、その結果LEDチップ10の温度上昇が緩和される。これによって駆動安定性ないし信頼性に優れたLED発光装置となり、併せて長寿命化も達成される。また、放熱特性が向上する結果、出力の高いLEDチップにも対応可能な構成となる。さらには、放熱用の部材をパッケージ内に組み込んだことによって簡易で且つ小型の装置となる。
Then, the light emission aspect of the LED light-emitting
Here, the
As described above, in the LED
ここで、面状光源装置(具体的には例えば液晶ディスプレイのバックライト装置)を構成する場合を例としてLED発光装置1の使用態様(実装態様)を説明する。図6はこの例の斜視図であり、図7は横方向から観察した状態を示す。
図6に示すように、複数のLED発光装置1が一列に配線基板50に実装されている。各LED発光装置1は、リードフレーム30、31と、及び熱伝導性フレーム20の左右に備えられた実装用領域21の先端21aとを利用して配線基板50に実装される。このように、LED発光装置1を実装する際には熱伝導性フレーム20の先端21aにおいても半田付けされる。これによってLED発光装置1は合計4箇所において配線基板50に固定される。しかも、リードフレーム30、31の先端位置からオフセットした位置で(図7を参照)且つリードフレーム30、31を跨ぐ位置関係において配線基板50に固定される。以上のような実装態様となることから非常に安定した姿勢でLED発光装置1を配線基板50に実装することができる。その結果、高い実装信頼性が得られ、実装精度も向上する。
一方、熱伝導性フレーム20の実装用領域21に形成された突起部21aを配線基板50の孔に挿入する際、実装用領域21の端面21bが配線基板50の上面に係止する。このような構成により、LED発光装置1の位置決めが容易となり、また一層確実な固定が可能となる。
リードフレーム30、31の固定、及び熱伝導性フレーム20の実装用領域21の固定は同時に半田付けで行うことができる。このように、熱伝導性フレームの20を固定するために追加の工程を必要とせず、効率的な実装が可能である。
熱伝導性フレーム20の実装用領域21に形成された突起部21aの径を、汎用的な基板の孔径に合うように設計している。これによって、専用の配線基板のみならず汎用的な配線基板も利用可能となる。
Here, the usage mode (mounting mode) of the LED
As shown in FIG. 6, a plurality of LED
On the other hand, when the
Fixing of the lead frames 30 and 31 and fixing of the mounting
The diameter of the
各LED発光装置1を実装した配線基板50の上方には、その端面52がLED発光装置1の光出射側に対向するように導光板51が設置される。導光板51は配線基板50と略平行な位置関係で配置される。LED発光装置1では、リードフレーム30、31の足(リード足)とLEDチップ10の光出射方向が略垂直であることから、リード足が配線基板50に略垂直となるように各LED発光装置1を実装すれば、LEDチップ10の光出射方向が配線基板50と略平行となる。その結果、以上のごとき位置関係で導光板51を配置することが可能となり、全体として小型の構成となる。このような構成は、導光板51の端面52(光導入面)の前方に十分なスペースを確保できない場合に特に有効である。
A
ここで、熱伝導性フレーム20による放熱効果を向上させる等の目的で、熱伝導性フレームの露出部(実装用領域)を図8に示すような形状にすることもできる。
図8(a)の例では熱伝導性フレームの実装用領域22が複数のフィン23を備える。これら複数のフィン23は等間隔で一列に整列している。また、各フィン間にはそれぞれ貫通口24が存在する。このような実装用領域22を備える熱伝導性フレームは次の手順で作製することができる。まず、銅合金からなる金属板を切断加工した後、フィン23を形成する位置でそれぞれコの字状に打ち抜き、次いで打ち抜き部で囲まれた部分をその付け根で屈曲、直立させることによって成形する。この例の熱伝導性フレームを使用した場合、LEDチップからの熱は実装用領域22に伝搬してそこで放散するが、複数のフィン23を設けたことによってフィン間の空気流による放熱効果を期待できる。また、フィン間に形成された貫通口24を通って空気の往来が可能であることから、各フィン表面付近の空気の移動が促進され、高い放熱効率が得られる。尚、この例の熱伝導性フレームでは、実装用領域22の縁部がヒートパイプとして機能し、先端方向への熱の伝搬が行われる。
Here, for the purpose of improving the heat dissipation effect by the heat
In the example of FIG. 8A, the mounting
図8(b)の例では熱伝導性フレームの実装用領域25に複数のフィン状突起部26が形成されている。このような形状の熱伝導性フレームは異形圧延板を所望の形状に切断加工することによって作製することができる。或いは、プレス加工を利用して作製することもできる。この例の熱伝導性フレームでは、実装用領域25に複数の突起部を形成して実装用領域の表面積を増大させるとともに、突起部の形状をフィン状として空気流による効率的な放熱が行われるようにしたことによって、非常に高い放熱効果を発揮する。
In the example of FIG. 8B, a plurality of fin-
本発明の他の実施例を図9に示す。図9はLEDアレイ2の斜視図である。説明の便宜上、上記実施例と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
LEDアレイ2は複数のLED発光装置60が直線状に等間隔で連結された構成を備える。各LED発光装置60は熱伝導性フレーム27によって連結されている。換言すれば、熱伝導性フレーム27の3箇所においてLED発光装置60が形成されており、隣接するLED発光装置60同士が熱伝導性フレーム27の露出部27aを介して継ぎ目のない状態で連結されたLEDアレイとなっている。そして、熱伝導性フレーム27の左右両端に実装用領域21が形成されている。尚、熱伝導性フレーム27を除いて、各LED発光装置60の構成は上記実施例のLED発光装置1と同様である。
以上の構成のLEDアレイ2は、複数の発光点が直線状に並ぶ光源装置となる。このような光源装置は液晶ディスプレイ等のバックライト用光源として好適に利用することができる。LEDアレイ2を実装する際には、各LED発光装置60のリードフレーム30、31の先端と、熱伝導性フレーム27の実装用領域21の先端21aが配線基板に固定されることになる。これによって、非常に安定した姿勢でLEDアレイ2を配線基板に実装することができ、実装信頼性及び実装精度が向上する。
ここで、LEDアレイ2では熱伝導性フレーム27の左右両端にのみ実装用領域21を設けたが、隣接するLED発光装置60間の露出部27aにも同様に実装用領域を設けてもよい。
Another embodiment of the present invention is shown in FIG. FIG. 9 is a perspective view of the
The
The
Here, in the
次に、連端子構造を採用したLEDアレイ3を図10に示す。LEDアレイ3では、3個のLED発光装置60が直列接続するように、隣接するLED発光装置60間でリードフレームが連結している。具体的には、左端のLED発光装置60のカソード側がリードフレーム33によって中央のLED発光装置60のアノード側と連結し、同様に中央のLED発光装置60のカソード側がリードフレーム34によって右端のLED発光装置60のアノード側と連結している。連端子構造のLEDアレイ3は単一部品として取り扱うことができる。従って、LEDアレイ3ではその実装の際に各LED発光装置60を個別に半田付け等する必要がなくなり、実装の手間を省ける。
Next, the
図11に、ヒートシンクを備えたLEDアレイ4を示す。LEDアレイ4では、各LED発光装置60を連結する熱伝導性フレーム28がその露出部(連結部28a及び実装用領域21)においてヒートシンク54に接続されている。ヒートシンク54には熱容量の大きいことが要求され、例えばその材質は銅やアルミなどである。熱伝導性フレーム28とヒートシンク54との接続は例えばネジ止めによって行うことができる。
以上の構成のLEDアレイ4では、熱伝導性フレーム28に伝搬したLEDチップからの熱の一部がヒートシンク54に受け渡される。これによって、LEDチップからの熱は、熱伝導性フレーム28の露出部及びヒートシンク54によって放散される。その結果、放熱性のさらなる向上を達成できる。
FIG. 11 shows an LED array 4 having a heat sink. In the LED array 4, the thermally
In the LED array 4 having the above configuration, a part of the heat from the LED chip propagated to the thermally
LEDアレイ2〜4では3個のLED発光装置60を連結することとしたが、LED発光装置の数はこれに限られるものではない。即ち、任意の数のLED発光装置を使用してLEDアレイを構成することができる。
また、LEDアレイ2〜4では直線状にLED発光装置60を配列させたが、各LED発光装置60を連結する熱伝導性フレームの形状を適宜変更することによって、曲線状、ジグザグ状、パルス状など、様々な配列態様を実現することが可能である。
また、LEDアレイ2〜4ではLED発光装置60を等間隔で配置したが、配置態様はこれに限られるものではなく、隣接するLED発光装置間の距離に差を設けても良い。
In the
In the
Moreover, although LED light-emitting
本発明のLED発光装置(又はLEDアレイ)は例えば、携帯電話、携帯情報端末、カーナビゲーションシステム、ラップトップ型(ノート型)PC、液晶テレビなどの液晶ディスプレイのバックライト用光源として好適に利用できる。バックライト用光源として利用される場合には通常、導光板が併用され、本発明のLED発光装置(又はLEDアレイ)の光が導光体によって面状光へと変換される。但し、本発明のLED発光装置(又はLEDアレイ)の用途は導光板を併用するものに限られず、例えばその光を直接照明光に利用するような用途にも本発明は適用され得る。 The LED light-emitting device (or LED array) of the present invention can be suitably used as a light source for backlights of liquid crystal displays such as mobile phones, personal digital assistants, car navigation systems, laptop (notebook) PCs, and liquid crystal televisions. . When used as a light source for backlight, a light guide plate is usually used together, and light of the LED light emitting device (or LED array) of the present invention is converted into planar light by the light guide. However, the use of the LED light-emitting device (or LED array) of the present invention is not limited to the use of a light guide plate in combination, and the present invention can also be applied to a use in which the light is directly used for illumination light, for example.
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
1、60 LED発光装置
10 LEDチップ
20、27、28 熱伝導性フレーム
21、22、25 熱伝導性フレームの実装用領域
23 放熱フィン
26 フィン状突起部
40 リフレクタ
41 リフレクタのカップ状部
42 反射面
50、102 配線基板
51、103 導光板
100 砲弾型LED
101 砲弾型LED100のリード足
DESCRIPTION OF
101 Cannonball type LED100 lead leg
Claims (7)
前記LEDチップが搭載される熱伝導性フレームと、
前記LEDチップの電極が接続される一対のリードフレームと、
前記熱伝導性フレームの一部と、及び前記リードフレームの一部とを被覆するとともに、前記LEDチップの周囲にカップ状の反射面を形成するリフレクタと、を備え、
前記LEDチップの光出射方向が前記リードフレームの伸長方向と略垂直であり、
前記熱伝導性フレームの露出部が、前記リードフレームの伸長方向に沿って伸長する領域であって、前記リードフレームの先端が配線基板に固定される際、その一部において同様に該配線基板に固定されることになる実装用領域を備える、LED発光装置。 An LED chip;
A thermally conductive frame on which the LED chip is mounted;
A pair of lead frames to which the electrodes of the LED chip are connected;
A reflector that covers a part of the thermally conductive frame and a part of the lead frame and forms a cup-shaped reflective surface around the LED chip;
The light emitting direction of the LED chip is substantially perpendicular to the extending direction of the lead frame;
The exposed portion of the thermally conductive frame is a region extending along the extension direction of the lead frame, and when the tip of the lead frame is fixed to the wiring substrate, a part of the exposed portion is similarly attached to the wiring substrate. An LED light emitting device comprising a mounting area to be fixed.
隣接するLED発光装置同士が、前記熱伝導性フレームの露出部を介して継ぎ目のない状態で連結されてなるLEDアレイ。 A plurality of the LED light-emitting devices according to claim 1 are arranged in a straight line,
An LED array in which adjacent LED light-emitting devices are connected in a seamless state via an exposed portion of the thermally conductive frame.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005287144A JP2007096236A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Led light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005287144A JP2007096236A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Led light emitting device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007096236A true JP2007096236A (en) | 2007-04-12 |
Family
ID=37981520
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005287144A Withdrawn JP2007096236A (en) | 2005-09-30 | 2005-09-30 | Led light emitting device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007096236A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010244973A (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Nittoh Kogaku Kk | Led lighting system and led light emitting device |
TWI487150B (en) * | 2011-06-30 | 2015-06-01 | Advanced Optoelectronic Tech | Led package and method for manufacturing the same |
WO2016109611A3 (en) * | 2014-12-30 | 2016-08-25 | Koninklijke Philips N.V. | Led package with integrated features for gas or liquid cooling |
-
2005
- 2005-09-30 JP JP2005287144A patent/JP2007096236A/en not_active Withdrawn
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010244973A (en) * | 2009-04-09 | 2010-10-28 | Nittoh Kogaku Kk | Led lighting system and led light emitting device |
TWI487150B (en) * | 2011-06-30 | 2015-06-01 | Advanced Optoelectronic Tech | Led package and method for manufacturing the same |
WO2016109611A3 (en) * | 2014-12-30 | 2016-08-25 | Koninklijke Philips N.V. | Led package with integrated features for gas or liquid cooling |
US10340432B2 (en) | 2014-12-30 | 2019-07-02 | Lumileds Llc | LED package with integrated features for gas or liquid cooling |
US11171273B2 (en) | 2014-12-30 | 2021-11-09 | Lumileds Llc | LED package with integrated features for gas or liquid cooling |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9117986B2 (en) | Light emitting device | |
US9252345B2 (en) | Light emitting device and lighting system | |
US7422338B2 (en) | Light emitting device | |
JP4640248B2 (en) | Light source device | |
EP2372764A2 (en) | Inter-chip distance in a multi-chip LED package | |
JP2007012727A (en) | Light emitting device | |
JP2006253336A (en) | Light source device | |
US20080283860A1 (en) | Light emitting device | |
US9496457B2 (en) | Light emitting device and light emitting device package | |
JP2007096240A (en) | Led lighting device | |
US9425235B2 (en) | Light emitting device including resin package having differently curved parts | |
KR101739573B1 (en) | Light-emitting element | |
JP2010129655A (en) | Led light emitting device | |
KR20120137865A (en) | Light emitting device and light emitting device package | |
TWI422212B (en) | Lighting unit and lighting device | |
EP2854185B1 (en) | Light emitting device | |
US10199540B2 (en) | Light emitting diode, light emitting diode package including same, and lighting system including same | |
US9035325B2 (en) | Light emitting device package and lighting system | |
JP2007096236A (en) | Led light emitting device | |
JP2007096207A (en) | Led light emitting device | |
KR102303459B1 (en) | Light emitting device, light emitting package having the same and light system having the same | |
US20140231746A1 (en) | Semiconductor light emitting device | |
JP2006024645A (en) | Semiconductor light emitting device | |
KR20180045402A (en) | Light emitting device | |
KR20160149496A (en) | Light emitting device and lighting system having the same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071128 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20090525 |