JP2007295007A

JP2007295007A - Ｌｅｄ照明器具

Info

Publication number: JP2007295007A
Application number: JP2007197856A
Authority: JP
Inventors: Sakuo Kamata; 策雄鎌田; Yasushi Nishioka; 恭志西岡; Yoji Urano; 洋二浦野
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-09-20
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2026-09-12
Also published as: JP5209910B2

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ＬＥＤ照明器具を提供する。
【解決手段】発光装置１が、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装される伝熱板２１と、一表面側にＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３を有し伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面を露出させる窓孔（露出部）２４が形成された配線基板２２と、発光装置１の一部を通す開口窓２０４が形成され器具本体１００から離間して配置された回路基板２００とを備え、電気絶縁性を有し且つ伝熱板２１と器具本体１００との間に介在して両者を接合させ且つ熱結合させる絶縁層９０を介して器具本体１００に接合されている。絶縁層９０は、フィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化し当該加熱時の流動性が高いエポキシ樹脂シートにより形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップ（発光ダイオードチップ）を用いた発光装置を光源として備えたＬＥＤ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、図１３に示すように、回路基板３００として、金属板３０１上に絶縁樹脂層３０２を介して導体パターンからなる回路パターン３０３が形成された金属基板を採用しており、各ＬＥＤチップ１０’で発生した熱が熱伝達部材３１０を介して金属板３０１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１０’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３００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、図１４に示すように、各ＬＥＤチップ１０”が金属基板からなる回路基板３００に実装されているが、各ＬＥＤチップ１０”として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を用いており、アノード電極とカソード電極とのうち回路基板３００に近い側の電極が第１の導体板３１２に電気的に接続されるとともに、回路基板３００から遠い側の電極が第２の導体板３１３に金属細線からなるボンディングワイヤ３１４を介して電気的に接続されており、第１の導体板３１２および第２の導体板３１３それぞれが回路基板３００の回路パターン３０３と接合されている。
特開２００３−５９３３２号公報特開２００３−１６８８２９号公報（段落〔００３０〕、および図６）特開２００１−２０３３９６号公報（図６）

ところで、図１３や図１４に示した構成のＬＥＤユニットを照明器具に用いる場合、器具本体を金属製とし、ＬＥＤユニットの回路基板３００における金属板３０１を器具本体に熱的に結合させることでＬＥＤユニットの熱をより効率的に放熱させることが考えられるが、耐雷サージ性を確保するために、器具本体と回路基板３００の金属板３０１との間に例えばシート状の絶縁部材（絶縁層）として例えばサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートを挟んでいるのが現状であり、各ＬＥＤチップ１０’，１０”の発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなってしまい、各ＬＥＤチップ１０’，１０”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各ＬＥＤチップ１０’，１０”への入力電力を制限する必要があり、光出力の高出力化が難しかった。

また、回路基板３００の金属板３０１と器具本体との間に上述の放熱シートを挟んだ場合には、金属板３０１と放熱シートとの密着不足により、両者の間に空隙が発生して熱抵抗が増大したり、各ＬＥＤチップ１０’，１０”の発光部ごとに器具本体までの熱抵抗がばらついていた。

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１０’の発光部で発生した熱をＬＥＤチップ１０’のサイズよりも小さな熱伝達部材３１０を介して金属板３０１へ伝熱させるのでＬＥＤチップ１０’から金属板３０１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３０１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ＬＥＤ照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、ＬＥＤチップを用いた発光装置が金属製の器具本体に保持された照明器具であって、発光装置は、ＬＥＤチップと、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップが実装される伝熱板と、一表面側にＬＥＤチップへの給電用の導体パターンを有し伝熱板におけるＬＥＤチップの実装面側に固着された配線基板であり伝熱板におけるＬＥＤチップの実装面を露出させる露出部が形成された配線基板と、発光装置に電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに発光装置の一部を通す開口窓が形成され器具本体から離間して配置された回路基板とを備え、電気絶縁性を有し且つ伝熱板と器具本体との間に介在して両者を接合させ且つ熱結合させる絶縁層を介して器具本体に接合されてなり、絶縁層は、フィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化し当該加熱時の流動性が高いエポキシ樹脂シートにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、従来のようにＬＥＤチップを実装した回路基板と器具本体との間にシート状の放熱シートを挟んでいる場合に比べて、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。また、従来と同じ光出力で使用する場合には従来に比べてＬＥＤチップのジャンクション温度を低減できてＬＥＤチップの寿命が長くなるという利点がある。また、絶縁層が、フィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化し当該加熱時の流動性が高いエポキシ樹脂シートにより形成されているので、加熱時の流動性が高くて凹凸面への密着性が高く、伝熱板と絶縁層との密着不足により伝熱板と絶縁層との間に空隙が発生して熱抵抗が増大したり、絶縁層の経年変化により伝熱板と絶縁層との間に間隙が発生して熱抵抗が増大するのを防止することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記発光装置は、前記ＬＥＤチップが、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して前記伝熱板に実装されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップ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。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記絶縁層は、前記伝熱板よりも平面サイズが大きく設定されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記絶縁層と前記伝熱板とが同じ平面サイズに形成されている場合に比べて、前記伝熱板と前記器具本体との間の沿面距離を長くすることができ、耐雷サージ性を高めることができる。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、前記発光装置は、前記導体パターンが前記回路基板の前記配線パターンに端子板を介して電気的に接続されてなり、当該端子板は、金属板を曲成することにより形成され、前記配線パターンに厚み方向が重なる形で接合される部位と、前記導体パターンに厚み方向が一致する形で接合される部位とを有することを特徴とする。

この発明によれば、前記器具本体と前記回路基板との線膨張率差に起因して端子板と前記導体パターンおよび前記配線パターンそれぞれとの接合部に発生する応力を緩和可能となり、前記発光装置と前記回路基板との間の接続信頼性を高めることができる。

請求項１の発明では、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。また、請求項１の発明では、伝熱板と絶縁層との密着不足により伝熱板と絶縁層との間に空隙が発生して熱抵抗が増大したり、絶縁層の経年変化により伝熱板と絶縁層との間に間隙が発生して熱抵抗が増大するのを防止することができるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態のＬＥＤ照明器具について図１〜図４を参照しながら説明する。

本実施形態のＬＥＤ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２に示すように、支持台１１０上に固定された回転基台１２０に一端部が軸ねじ１２１を用いて結合されたアーム１２２に対して金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１００が結合ねじ１２３を用いて結合されている。

器具本体１００は、一面が開口した浅い有底円筒状に形成されており、ＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０への給電用の導体パターン２３，２３が設けられＬＥＤチップ１０が実装された実装基板２０を有する複数個（本実施形態では、８個）の発光装置１と、各発光装置１の接続関係を規定する回路パターンからなる配線パターン（図示せず）が形成されるとともに各発光装置１それぞれに対応する部位に各発光装置１の一部を通す開口窓２０４が形成された円板状の回路基板２００とが収納され、上記一面が前カバー１３０により閉塞されている。なお、回路基板の絶縁性基材の材料としては、例えば、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂を採用すればよいが、ガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂、フェノール樹脂などでもよい。

ここにおいて、本実施形態のＬＥＤ照明器具は、器具本体１００の底壁１００ａに各発光装置１を実装することで各発光装置１が器具本体１００に保持されている。一方、回路基板２００は、各発光装置１それぞれに対応する部位に上述の開口窓２０４が形成されており、各開口窓２０４の周部が各発光装置１の実装基板２０の周部に重なる形で器具本体１００の底壁１００ａから離間して配置されている。なお、開口窓２０４の開口サイズは、後述の色変換部材７０の外径よりも大きな寸法に設定してある。

回路基板２００における上記配線パターンは、複数の発光装置１の接続関係が直列接続の関係となるようにパターン設計されており、器具本体１００の底壁１００ａの中央部に貫設されている電線挿通孔１０１（図１（ａ）参照）に挿通された給電用の一対の電線（図示せず）が電気的に接続されるようになっている。具体的には、回路基板２００の中央部に形成された一対の電線接続用スルーホール配線２０５，２０５それぞれの内側に上記各電線を挿入した後で半田を用いて電線接続用スルーホール配線２０５，２０５と上記各電線とを接続している。また、回路基板２００は、各開口窓２０４の周部において、上記回路パターンと発光装置１の導体パターン２３とを電気的に接続するための発光装置接続用スルーホール配線２０７が形成されている。ここにおいて、各電線接続用スルーホール配線２０５，２０５および各発光装置接続用スルーホール配線２０７は、回路基板２００の厚み方向に貫通したスルーホールの内面と回路基板２００の両面における当該スルーホールの周部とに跨って形成され、上記回路パターンと接続されている。なお、回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａに対向する一表面側に上記回路パターンが形成されており、他表面側には、金属層もしくは白色系のレジスト層からなる光反射層（図示せず）が形成されている。

また、回路基板２００において接続関係が規定された各発光装置１へは、上述の一対の電線を介して電源回路（図示せず）から電力が供給されるようになっている。なお、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、本実施形態では、複数個の発光装置１を直列接続しているが、複数個の発光装置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。

前カバー１３０は、円板状のガラス板からなる透光板１３０ａと、透光板１３０ａを保持する円環状の窓枠１３０ｂとからなり、窓枠１３０ｂが器具本体１００に対して取り付けられている。なお、透光板１３０ａ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い。また、透光板１３０ａ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。

発光装置１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された矩形板状の実装基板２０と、実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を囲んだ枠体４０と、枠体４０の内側でＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止樹脂からなり透光性および弾性を有する封止部５０と、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部５０を透過した光の配光を制御するレンズからなる光学部材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および透光性材料により形成されたものであって実装基板２０との間に封止部５０を囲む形で配設されたドーム状の色変換部材７０とを備えている。ここにおいて、色変換部材７０は、光学部材６０の光出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面との間に空気層８０が形成される形で実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側に配設されている（つまり、本実施形態では、封止部５０が枠体４０と光学部材６０とで囲まれており、この光学部材６０および枠体４０を囲むように色変換部材７０が配設されている）。

実装基板２０は、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される矩形板状の伝熱板２１と、伝熱板２１の一面側（図１（ｂ）における上面側）に固着された矩形板状の配線基板２２とで構成され、配線基板２２の中央部に伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面（上記一面の一部）を露出させる矩形状の窓孔２４が形成されており、ＬＥＤチップ１０が窓孔２４の内側に配置されたサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されている。したがって、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が配線基板２２を介さずにサブマウント部材３０および伝熱板２１に伝熱されるようになっている。なお、本実施形態では、伝熱板２１の熱伝導性材料として熱伝導率の高い金属であるＣｕを採用している（つまり、伝熱板２１として金属板を採用している）が、熱伝導性材料としてはＣｕに限らず、例えば、Ａｌなどの他の金属やこれら金属と同様に熱伝導率の高い非金属を採用してもよい。また、本実施形態では、配線基板２２の窓孔２４が、伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０の実装面を露出させる露出部を構成している。

上述の配線基板２２は、ガラスエポキシ基板からなる絶縁性基材２２ａの一表面側に、ＬＥＤチップ１０の各電極（図示せず）と電気的に接続される一対の給電用の導体パターン（リードパターン）２３，２３が設けられている。各導体パターン２３，２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成されており、平面視において枠体４０よりも内側の部位がインナーリード部２３ａ，２３ａを構成し、色変換部材７０よりも外側の部位がアウターリード部２３ｂ，２３ｂを構成している。伝熱板２１と配線基板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シート２５を介して固着されている。なお、絶縁性基材２２ａの材料は、ＦＲ４のようなガラスエポキシ樹脂に限らず、例えば、ポリイミド系樹脂や、フェノール樹脂などでもよい。

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。上記カソード電極およ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、上記カソード電極およ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。

なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１から離れた側となるように伝熱板２１に搭載されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりも伝熱板２１に近い側となるように伝熱板２１に搭載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を伝熱板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を伝熱板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、本実施形態では、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、上述の伝熱板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と伝熱板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で発生した熱を伝熱板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、伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積はＬＥＤチップ１０における伝熱板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１０から排熱を効率良く行うためには、伝熱板２１と器具本体１００との間に介在する後述の絶縁層９０と伝熱板２１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、伝熱板２１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積をＬＥＤチップ１０における伝熱板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３００の厚み寸法に比べて小さくすることができるから、熱伝導率が比較的高い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の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮ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における伝熱板２１側とは反対側の表面に設けられた導電パターン３１および金属細線（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を介して一方の導体パターン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を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。ここにおいて、サブマウント部材３０は、導電パターン３１の周囲に、ＬＥＤチップ１０の側面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）３２が形成されている。なお、ＬＥＤチップ１０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されている。

サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、例えば下記表２から分かるように、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であればよく、例えば、ＣｕＷ、Ｗ、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。ただし、サブマウント部材３０の材料として、ＣｕＷやＷなどの導電性材料を採用する場合には、上述の導電パターン３１は必ずしも設ける必要はない。

ここにおいて、伝熱板２１の材料がＣｕである場合、サブマウント部材３０の材料として、ＣｕＷもしくはＷを採用すれば、サブマウント部材３０と伝熱板２１とを直接接合することが可能なので、例えば下記表３に示すように、サブマウント部材３０と伝熱板２１とをろう材を用いて接合する場合に比べて、サブマウント部材３０と伝熱板２１との接合面積を大きくできてサブマウント部材３０と伝熱板２１との接合部の熱抵抗を低減できる。なお、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。ここで、サブマウント部材３０がＣｕであって、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、サブマウント部材３０における接合表面にあるかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。

また、サブマウント部材３０の材料としてＷを採用してサブマウント部材３０と伝熱板２１とを直接接合した場合、下記表４から分かるように、サブマウント部材３０と伝熱板２１とを銀ろうを用いて接合した場合に比べて熱伝導率が大きくなり、熱抵抗を低減できる。なお、伝熱板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、複合ＳｉＣなどを採用した場合には、伝熱板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が、ＡｕＳｎを用いて接合する場合には、伝熱板２１における接合表面にあるかじめＡｕまたはＡｇからなる金属層を形成する前処理が必要である。

ところで、本実施形態における発光装置１は、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができるとともに、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が色変換部材７０と実装基板２０との接合部を通して出射されるのを防止することができる（つまり、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光が色変換部材７０を通らずに外部へ出射されるのを防止することができる）。また、上述のように、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位である導電パターン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３２を形成してあるので、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。

また、発光装置１は、ＬＥＤチップ１０およびサブマウント部材３０それぞれの平面視における外周形状が正方形状であり、平面視においてＬＥＤチップ１０の外周線がサブマント部材３０の外周線よりも内側に位置し且つ両外周線が並行しないようにＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０の中央部に接合されており、ＬＥＤチップ１０の対角線とサブマウント部材３０の対角線とが非平行となっている。より具体的には、ＬＥＤチップ１０の対角線とサブマウント部材３０の対角線とのなす角度が略４５度となるようにＬＥＤチップ１０がサブマント部材３０の中央部に接合されている。

したがって、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とが両者の外周線が並行するような位置関係にある場合に比べて、サブマウント部材３０の平面サイズを小さくすることなく、ＬＥＤチップ１０の１つの対角線に沿った方向へ延出されるボンディングワイヤ１４の両端間の直線距離（つまり、ＬＥＤチップ１０表面の電極と当該電極にボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続される導体パターン２３のインナーリード部２３ａとの距離）を短くすることができ、ボンディングワイヤ１４に起因した光取出し効率の低下を抑制することができるとともに、枠体４０および発光装置１全体の小型化を図ることができる。要するに、サブマウント部材３０による熱伝導機能を低下させることなく、ボンディングワイヤ１４に起因した光取出し効率の低下を抑制することができるとともに、枠体４０や発光装置１全体の小型化を図ることができる。

また、上述の封止部５０の材料である封止樹脂としては、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。

枠体４０は、円筒状の形状であって、透光性材料（例えば、シリコーンなど）により形成されている。ここで、枠体４０は、封止部５０の材料である封止樹脂と同等の線膨張率を有する透光性材料であって封止樹脂の屈折率および弾性率を下回らない透光性材料により形成すればよく、封止樹脂がアクリル樹脂の場合には枠体４０の透光性材料としてアクリル樹脂を採用することが望ましい。なお、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の内側に封止樹脂を充填（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。

光学部材６０は、封止部５０側の光入射面６０ａおよび光出射面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、光学部材６０は、シリコーンの成形品により構成されており（要するに、シリコーンにより形成されており）、封止部５０と屈折率が同じ値となっているが、光学部材６０は、シリコーンの成形品に限らず、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、光学部材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、光学部材６０は、当該光学部材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。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０を伝搬した後、光学部材６０あるいは枠体４０と空気層８０と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、シリコーンのような透光性材料と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（つまり、色変換部材７０は、透光性材料および蛍光体により形成されている）。したがって、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。なお、色変換部材７０の材料として用いる透光性材料は、シリコーンに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料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光性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。

上述の色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材６０の光出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面に沿った形状に形成されている。したがって、光学部材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。なお、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。また、色変換部材７０は、実装基板２０側の端縁（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。

以上説明した発光装置１では、色変換部材７０は光学部材６０の光出射面６０ｂおよび枠体４０の外側面との間に空気層８０が形成される形で配設すればよく、色変換部材７０を光学部材６０および枠体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。また、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光性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。

また、発光装置１は、上述のように色変換部材７０と光学部材６０および枠体４０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が変形して光学部材６０や枠体４０に当接する可能性が低くなり、上記外力により色変換部材７０に発生した応力が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り、しかも、上述の空気層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や、ＬＥＤチップ１０から放射されて色変換部材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光学部材６０側あるいは枠体４０側へ散乱されて光学部材６０あるいは枠体４０を透過する光の光量を低減できて発光装置１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。

ところで、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、各発光装置１が、電気絶縁性を有し且つ伝熱板２１と器具本体１００との間に介在して両者を熱結合させる絶縁層９０を介して器具本体１００に接合されている（つまり、各発光装置１が絶縁層９０を介して器具本体１００の底壁１００ａに実装されている）。

ここにおいて、絶縁層９０は、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化する樹脂シート（例えば、溶融シリカを高充填したエポキシ樹脂シートのような有機グリーンシート）からなる接合用部材を用いて形成されている。なお、絶縁層９０としては、シート状に成形したセラミックスの未燒結体からなるグリーンシートを用いてもよい。

ここで、上述の絶縁層９０の代わりに、従来のゴムシート状の放熱シート（熱伝導シート）を挟む構成を採用した場合には、伝熱板２１と絶縁層９０との密着不足により両者の間に空隙が発生して熱抵抗が増大したり発光装置１ごとに器具本体１００までの熱抵抗がばらついてしまうので、伝熱板２１などに荷重をかけるときのトルクを管理する必要がある。また、上述の絶縁層９０として絶縁グリースを採用することも考えられ、この場合には、伝熱板２１と絶縁層９０との間に空隙が形成されるのを防ぐことができるが、絶縁層９０の経年変化（粘度変化、収縮など）により両者の間に間隙が発生して熱抵抗が増大したり、発光装置１ごとに器具本体１００までの熱抵抗がばらついてしまう恐れがある。

これに対して、上記樹脂シートからなる接合用部材は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く且つ加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いので、実装基板２０の伝熱板２１を金属製の器具本体１００に接合する（伝熱板２１と器具本体１００の底壁１００ａとの間に接合用部材を介在させた後で接合用部材を加熱することで伝熱板２１と器具本体１００とを接合する）際に接合用部材と伝熱板２１および器具本体１００との間に空隙が発生するのを防止することができて、密着信頼性が向上するとともに経年変化が少なくなり、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を防止することができ、しかも、絶縁層９０の経年変化により伝熱板２１と絶縁層９０との間に間隙が発生して熱抵抗が増大するのを防止することができる。なお、絶縁層９０における熱伝達のための有効接触面積を２５ｍｍ^２、絶縁層９０の厚みを０．１ｍｍとした場合、絶縁層９０の熱抵抗を１Ｋ／Ｗ以下に抑制するには、絶縁層９０の熱伝導率が４Ｗ／ｍ・Ｋ以上である条件を満足する必要があるが、上記樹脂シートとして上述の有機グリーンシートを採用すれば、この条件を満足することもできる。

なお、本実施形態のＬＥＤ照明器具の製造にあたっては、まず、例えば真空熱圧着技術などを利用して各発光装置１の構成要素である実装基板２０を器具本体１００に対し絶縁層９０を介して接合し、その後、あらかじめＬＥＤチップ１０が接合されたサブマウント部材３０を伝熱板２１に接合する。その後、ＬＥＤチップ１０の各電極と実装基板２０の導体パターン２３，２３とをボンディングワイヤ１４，１４により電気的に接続し、続いて、枠体４０を実装基板２０の配線基板２２に対して接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）などにより固着する。次に、枠体４０の内側にシリコーン樹脂などの封止樹脂を充填（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。その後、光学部材６０を封止部５０および枠体４０に固着し、続いて、色変換部材７０を実装基板２０の配線基板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）などにより固着すればよい。さらにその後、回路基板２００を器具本体１００内に収納して器具本体１００に取り付け、回路基板２００と各発光装置１および各電線との電気的接続を行ってから、前カバー１３０を器具本体１００に取り付ければよい。

以上説明した本実施形態のＬＥＤ照明器具では、各発光装置１が、電気絶縁性を有し且つ伝熱板２１と器具本体１００との間に介在して両者を熱結合させる絶縁層９０を介して器具本体１００に接合されており、点灯時に各発光装置１で発生した熱が厚み寸法の比較的大きな回路基板２００を通さずに絶縁層９０を介して金属製の器具本体１００へ伝熱されて放熱されるので、従来のようにＬＥＤユニットの回路基板３００（図１３、図１４参照）と器具本体との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟んだ構成に比べて、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上するとともに熱抵抗のばらつきが小さくなり、ＬＥＤチップ１０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。なお、各発光装置１において伝熱板２１とサブマウント部材３０とを合わせた厚み寸法は、回路基板３００の厚み寸法に比べて小さくすることができる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、従来のＬＥＤ照明器具と同じ光出力で使用する場合には従来のＬＥＤ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。なお、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、発光装置１が実装基板２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側に導体パターン２３，２３の一部からなるアウターリード部２３ｂ，２３ｂが設けられているので、回路基板２００を用いることなく発光装置１間をリード線などにより適宜接続するようにすれば、低コスト化を図れるとともに、発光装置１の配置の自由度が高くなって発光装置１の個数の変更やレイアウト変更が容易になる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、各発光装置１においてＬＥＤチップ１０が、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和するサブマウント部材３０を介して伝熱板２１に実装されているので、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率差に起因して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。なお、上述のようにＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との間に介在させているサブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との線膨張率の差が比較的小さい場合には必ずしも設ける必要はなく、ＬＥＤチップ１０と伝熱板２１との間にサブマウント部材３０を介在させない場合の方が、ＬＥＤチップ１０と金属製の器具本体１００の底壁１００ａとの間の距離が短くなって、ＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体１００までの熱抵抗をより小さくすることができ、放熱性がさらに向上するので、光出力のより一層の高出力化を図れる。

また、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、絶縁層９０の平面サイズを伝熱板２１の平面サイズよりも大きく設定してあるので、絶縁層９０と伝熱板２１とが同じ平面サイズに形成されている場合に比べて、金属材料からなる伝熱板２１と金属部材である器具本体１００との間の沿面距離を長くすることができ、耐雷サージ性を高めることができる。ここにおいて、絶縁層９０の厚みについては、耐雷サージ性の要求耐圧に応じて厚みを設計する必要があるが、熱抵抗を低減する観点からはより薄く設定することが望ましい。したがって、絶縁層９０に関しては、厚みを設定した上で、沿面距離の要求を満足できるように平面サイズを設定すればよい。

また、本実施形態のＬＥＤ照明器具では、各発光装置１における枠体４０が、封止部５０の材料である封止樹脂と同等の線膨張率を有する透光性材料であって封止樹脂の屈折率および弾性率を下回らない透光性材料により形成されているので、枠体４０を金属材料（例えば、Ａｌなど）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。

（実施形態２）
以下、本実施形態のＬＥＤ照明器具について図５〜図１２に基づいて説明する。

本実施形態のＬＥＤ照明器具の基本構成は実施形態１と略同じであり、発光装置１の構造および回路基板２００の構造が相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における発光装置１は、実施形態１にて説明した枠体４０を備えておらず、ＬＥＤチップ１０から放射された光の配光を制御する光学部材６０が、実装基板２０との間にＬＥＤチップ１０を収納する形で実装基板２０の一表面側に配設されるドーム状に形成されており、ＬＥＤチップ１０および当該ＬＥＤチップ１０に電気的に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した封止部５０が、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれた空間に充実されており、色変換部材７０が、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０の光出射面６０ｂとの間に空気層８０が形成されるように配設されている。

また、本実施形態では、実装基板２０における配線基板２２として、ポリイミドフィルムからなる絶縁性基材２２ａの一表面側に給電用の一対の導体パターン２３，２３が形成されたフレキシブルプリント配線板を採用している。

また、配線基板２２は、絶縁性基材２２ａの一表面側に、各導体パターン２３，２３および絶縁性基材２２ａにおいて導体パターン２３，２３が形成されていない部位を覆う白色系の樹脂からなるレジスト層２６が積層されている。したがって、ＬＥＤチップ１０の側面から放射されレジスト層２６の表面に入射した光がレジスト層２６の表面で反射されるので、ＬＥＤチップ１０から放射された光が配線基板２２に吸収されるのを防止することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、各導体パターン２３，２３は、絶縁性基材２２ａの外周形状の半分よりもやや小さな外周形状に形成されている。また、絶縁性基材２２ａの材料としては、ＦＲ４、ＦＲ５、紙フェノールなどを採用してもよい。

レジスト層２６は、配線基板２２の窓孔２４の近傍において各導体パターン２３，２３の２箇所が露出し、配線基板２２の周部において各導体パターン２３，２３の１箇所が露出するようにパターニングされており、各導体パターン２３，２３は、配線基板２２の窓孔２４近傍において露出した２つの矩形状の部位が、ボンディングワイヤ１４が接続されるインナーリード部（端子部）２３ａを構成し、配線基板２２の周部において露出した円形状の部位がアウターリード部（外部接続用電極部）２３ｂを構成している。

また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、一表面側において四隅のうちの隣り合う２箇所にアノード電極１３ａ（図７および図９（ａ）参照）が形成され、残りの２箇所にカソード電極１３ｂ（図７および図９（ａ）参照）が形成されたものを用いており、各アノード電極１３ａそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して一方の導体パターン２３と電気的に接続され、各カソード電極１３ｂそれぞれがボンディングワイヤ１４を介して他方の導体パターン２３と電気的に接続されている。また、２つのアウターリード部２３ｂのうちＬＥＤチップ１０の各アノード電極１３ａが電気的に接続されるアウターリード部２３ｂ（図７における右側のアウターリード部２３ｂ）には「＋」の表示が形成され、ＬＥＤチップ１０の各カソード電極１３ｂが電気的に接続されるアウターリード部２３ｂ（図７における左側の電極部２３ｂ）には「−」の表示が形成されているので、発光装置１における両アウターリード部２３ａ，２３ｂの極性を視認することができ、誤接続を防止することができる。

本実施形態では、配線基板２２における窓孔２４が矩形状であり、図９（ａ）に示すように、当該矩形状の窓孔２４の各辺の中央部近傍にインナーリード部２３ａが設けられているが、図９（ｂ）に示すように、窓孔２４の各辺の一端近傍にインナーリード部２３ａを設けることにより、ボンディングワイヤ１４の全長を長くすることができ、封止部５０の膨張収縮に起因したボンディングワイヤ１４の断線が起こりにくくなり、信頼性が向上する。

なお、本実施形態におけるＬＥＤチップ１０は、結晶成長用基板として６Ｈ−ＳｉＣ基板を用いた青色ＬＥＤチップであり、実施形態１と同様に、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しているが、サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が結晶成長用基板の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、Ｃｕ、ＣｕＷなどを採用してもよい。

また、本実施形態における発光装置１では、サブマウント部材３０の厚み寸法を、当該サブマウント部材３０の表面が配線基板２２のレジスト層２６の表面よりも伝熱板２１から離れるように設定してあり、ＬＥＤチップ１０から側方に放射された光が配線基板２２の窓孔２４の内周面を通して配線基板２２に吸収されるのを防止することができる。なお、実施形態１と同様に、サブマウント部材３０においてＬＥＤチップ１０が接合される側の表面においてＬＥＤチップ１０との接合部位の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜を形成すれば、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光がサブマウント部材３０に吸収されるのを防止することができ、外部への光取出し効率をさらに高めることが可能となる。

光学部材６０は、実施形態１と同様に透光性材料（例えば、シリコーンなど）により形成されているが、実施形態１では両凸レンズ状の形状に形成されていたのに対して、ドーム状に形成されている。ここにおいて、光学部材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おり、ＬＥＤチップ１０と光軸が一致するように配置されている。したがって、ＬＥＤチップ１０から放射され光学部材６０の光入射面６０ａに入射された光が光出射面６０ｂと空気層８０との境界で全反射されることなく色変換部材７０まで到達しやすくなり、全光束を高めることができる。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部５０および光学部材６０および空気層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。また、光学部材６０は、位置によらず法線方向に沿って肉厚が一様となるように形成されている。

また、色変換部材７０は、内面７０ａが光学部材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、光学部材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。

ところで、上述の発光装置１の製造方法にあたっては、例えば、ＬＥＤチップ１０と各導体パターン２３，２３とをそれぞれ２本のボンディングワイヤ１４を介して電気的に接続した後、図７に示すようにディスペンサ４００のノズル４０１の先端部を配線基板２２の窓孔２４に連続して形成されている樹脂注入孔２８に合わせてサブマウント部材３０と配線基板２２との隙間に封止部５０の一部となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから硬化させ（図８に当該封止樹脂からなる樹脂部５０ａを示してある）、その後、ドーム状の光学部材６０の内側に上述の封止部５０の残りの部分となる液状の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂）を注入してから、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置して封止樹脂を硬化させることにより封止部５０を形成するのと同時に光学部材６０を実装基板２０に固着し、その後、色変換部材７０を実装基板２０に固着するような製造方法が考えられる。このような製造方法によれば、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生するのを抑制することができ、ボイドに起因したボンディングワイヤ１４への応力集中を起こりにくくでき、信頼性を高めることができる。ただし、このような製造方法を採用する場合でも、製造過程において封止部５０に気泡（ボイド）が発生する恐れがあるので、光学部材６０に液状の封止樹脂を多めに注入する必要がある。

しかしながら、このような製造方法を採用した場合、光学部材６０を実装基板２０における上記所定位置に配置する際に液状の封止樹脂の一部が光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出てレジスト層２６の表面上に広がってしまい、当該溢れ出た封止樹脂からなる不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などにより、発光装置１全体としての光取り出し効率が低下してしまうことが考えられる。

そこで、本実施形態の発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁に重なる部位との間に、光学部材６０と実装基板２０とで囲まれる空間から溢れ出た封止樹脂を溜める複数の樹脂溜め用穴２７を光学部材６０の外周方向に離間して形成してある。ここで、樹脂溜め用穴２７は、配線基板２２に形成した貫通孔２７ａと伝熱板２１において貫通孔２７ａに対応する部位に形成された凹部２７ｂとで構成されており、配線基板２２の厚みを薄くしても樹脂溜め用穴２７の深さ寸法を大きくできて、樹脂溜め用穴２７に溜めることが可能な封止樹脂の量を多くすることができ、しかも、樹脂溜め用穴２７内で硬化した封止樹脂がＬＥＤチップ１０から色変換部材７０への熱伝達を阻止する断熱部として機能することとなり、ＬＥＤチップ１０の発熱に伴う色変換部材７０の温度上昇を抑制できるから、ＬＥＤチップ１０の発熱に起因した蛍光体の発光効率の低下を抑制することができる。

また、発光装置１は、実装基板２０の上記一表面側において光学部材６０のリング状の端縁に重なる部位と色変換部材７０のリング状の端縁と重なる部位との間に配置されて各樹脂溜め用穴２７を覆うリング状の光吸収防止用基板１４０を備えており、各樹脂溜め用穴２７内に溜まって硬化した封止樹脂からなる樹脂部による光吸収を、光吸収防止用基板１４０によって防止することができる。ここにおいて、光吸収防止用基板１４０は、実装基板２０側とは反対の表面側にＬＥＤチップ１０や色変換部材７０などからの光を反射する白色系のレジスト層が設けられているので、上記光の吸収を防止することができる。なお、光吸収防止用基板１４０は、光学部材６０を実装基板２０における所定位置に配置する際に溢れ出た封止樹脂が各樹脂溜め用穴２７内に充填された後で、実装基板２０の上記一表面側に載置すればよく、その後で封止樹脂を硬化させる際に封止樹脂により実装基板２０に固着されることとなる。ここで、リング状の光吸収防止用基板１４０には、各樹脂溜め用穴２７の微小領域を露出させる複数の切欠部１４２が形成されており、樹脂溜め用穴２７内の封止樹脂を硬化させる際にボイドが発生するのを防止することができる。

以上説明した発光装置１では、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と色変換部材７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間に樹脂溜め用穴２７が形成されているので、樹脂溜め用穴２７に溜められた封止樹脂が色変換部材７０を実装基板２０に固着する際に溢れることがなく、実装基板２０の上記一表面上に溢れ出た封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができるから、当該不要部での光吸収や当該不要部の凹凸に起因した光の乱反射などによる光取り出し効率の低下を抑制することができ、光出力の高出力化を図れる。

ここにおいて、本実施形態における発光装置１では、複数の樹脂溜め用穴２７が光学部材６０の外周方向に離間して複数設けられているので、実装基板２０の上記一表面において光学部材６０の実装基板２０側の端縁に重なる部位と色変換部材７０の実装基板２０側の端縁に重なる部位との間の距離を短くしながらも、実装基板２０の上記一表面上に封止樹脂からなる不要部が形成されるのを抑制することができ、また、導体パターン２３，２３が樹脂溜め用穴２７により分離されるのを防止することができ、ＬＥＤチップ１０への給電路の低抵抗化を図れる。

また、図１１および図１２に示した回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａに貫設されている挿通孔１００ｃに挿通された給電用の電線（リード線）が挿通される電線挿通孔２０６が貫設されており、電線挿通孔２０６に挿通された一対の電線が電気的に接続されるようになっている。また、回路基板２００は、器具本体１００の底壁１００ａ側とは反対の表面側に白色系のレジスト層からなる光反射層２０３が形成されており、配線パターン２０２の大部分が光反射層２０３により覆われている。

また、回路基板２００は、各開口窓２０４の開口サイズが発光装置１における実装基板２０の平面サイズよりもやや大きく設定されている。ここにおいて、本実施形態における発光装置１では、実装基板２０の平面視における四隅に面取り部を形成して丸みをもたせてあるが、各アウターリード部２３ｂ近傍の面取り部（図７における左右の面取り部）に比べて残りの２つの面取り部（図７における上下の面取り部）の曲率半径を大きくしてあるので、回路基板２００の上記一表面側において配線パターン２０２の形成可能な領域の面積を大きくすることができる。なお、回路基板２００には、発光装置１のＬＥＤチップ１０へ過電圧が印加されるのを防止するために、過電圧防止用の表面実装型のツェナダイオード２３１および表面実装型のセラミックコンデンサ２３２が各開口窓２０４の近傍で実装されている。

一方、発光装置１は、実装基板２０の各アウターリード部２３ｂが端子板２１０を介して回路基板２００の配線パターン２０２と電気的に接続されている。ここにおいて、端子板２１０は、細長の金属板の一端部をＬ字状に曲成することにより配線パターン２０２に厚み方向が重なる形で半田などを用いて接合される部位である端子片２１１を形成するとともに、他端部をＪ字状に曲成することによりアウターリード部２３ｂに厚み方向が一致する形で半田などを用いて接合される部位である端子片２１２を形成したものであり、器具本体１００と回路基板２００との線膨張率差に起因して端子板２１０とアウターリード部２３ｂおよび配線パターン２０２それぞれとの接合部に発生する応力を緩和可能となっており、各発光装置１と回路基板２００との間の接続信頼性を高めることができる。

以上説明した本実施形態のＬＥＤ照明器具においても、実施形態１と同様に、各発光装置１が、電気絶縁性を有し且つ伝熱板２１と器具本体１００との間に介在して両者を熱結合させる絶縁層９０を介して器具本体１００に接合されているので、従来のようにＬＥＤユニットの回路基板３００（図１３、図１４参照）と器具本体との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟んだ構成に比べて、ＬＥＤチップ１０から器具本体１００までの熱抵抗を小さくすることができて放熱性が向上するとともに熱抵抗のばらつきが小さくなり、ＬＥＤチップ１０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。

なお、上記各実施形態では、絶縁層９０を各発光装置１毎に設けているが、器具本体１００の底壁１００ａよりもやや小さい１枚の上記樹脂シートを複数個の発光装置１に対して共用してもよい。また、光学部材６０は必ずしも設ける必要は無く、必要に応じて設けるようにすればよい。また、ＬＥＤチップ１０の発光色と発光装置１の所望の光色とが同じである場合には、色変換部材７０の代わりに、透光性材料により形成され蛍光体を含有していない保護カバーを設ければよい。また、器具本体１００の形状も特に限定するものではなく、例えば、平板状でもよい。また、上記各実施形態では、ＬＥＤ照明器具としてスポットライトを例示したが、本発明の技術思想を適用できるＬＥＤ照明器具はスポットライトに限らず、種々のＬＥＤ照明器具に適用可能であり、例えば、天井材のような造営材に取り付けるシーリングライトなどにも適用できる。

実施形態１のＬＥＤ照明器具を示し、（ａ）は要部概略分解斜視図、（ｂ）は要部概略断面図である。同上のＬＥＤ照明器具の一部破断した概略側面図である。同上のＬＥＤ照明器具の一部破断した要部概略分解斜視図である。同上のＬＥＤ照明器具における発光装置の要部概略平面図である。実施形態２のＬＥＤ照明器具を示す要部概略断面図である。同上のＬＥＤ照明器具の一部破断した要部概略分解斜視図である。同上のＬＥＤ照明器具における発光装置の製造方法の説明図である。同上のＬＥＤ照明器具における発光装置の製造方法の説明図である。同上のＬＥＤ照明器具における発光装置の要部説明図である。同上のＬＥＤ照明器具の要部概略分解斜視図である。同上のＬＥＤ照明器具の要部概略分解斜視図である。同上のＬＥＤ照明器具の一部破断した要部概略斜視図である。従来例のＬＥＤユニットの概略断面図である。他の従来例のＬＥＤユニットの概略構成図である。

符号の説明

１発光装置
１０ＬＥＤチップ
２０実装基板
２１伝熱板
２２配線基板
２３導体パターン
２４窓孔（露出部）
３０サブマウント部材
５０封止部
７０色変換部材
９０絶縁層（エポキシ樹脂シート）
１００器具本体
２０２配線パターン
２００回路基板
２０４開口窓
２１０端子板
２１１端子片
２１２端子片

Claims

ＬＥＤチップを用いた発光装置が金属製の器具本体に保持された照明器具であって、発光装置は、ＬＥＤチップと、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップが実装される伝熱板と、一表面側にＬＥＤチップへの給電用の導体パターンを有し伝熱板におけるＬＥＤチップの実装面側に固着された配線基板であり伝熱板におけるＬＥＤチップの実装面を露出させる露出部が形成された配線基板と、発光装置に電気的に接続される配線パターンが形成されるとともに発光装置の一部を通す開口窓が形成され器具本体から離間して配置された回路基板とを備え、電気絶縁性を有し且つ伝熱板と器具本体との間に介在して両者を接合させ且つ熱結合させる絶縁層を介して器具本体に接合されてなり、絶縁層は、フィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化し当該加熱時の流動性が高いエポキシ樹脂シートにより形成されてなることを特徴とするＬＥＤ照明器具。
前記発光装置は、前記ＬＥＤチップが、前記ＬＥＤチップと前記伝熱板との線膨張率差に起因して前記ＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して前記伝熱板に実装されてなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明器具。
前記絶縁層は、前記伝熱板よりも平面サイズが大きく設定されてなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のＬＥＤ照明器具。
前記発光装置は、前記導体パターンが前記回路基板の前記配線パターンに端子板を介して電気的に接続されてなり、当該端子板は、金属板を曲成することにより形成され、前記配線パターンに厚み方向が重なる形で接合される部位と、前記導体パターンに厚み方向が一致する形で接合される部位とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明器具。