JP2008192928A - リードプレート型ｌｅｄランプ及びｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂によって封止されたＬＥＤチップの集積度を増大し、且つ必要な電力を供給できると共に、発熱を効果的に発散させるようにしたＬＥＤランプ。
【解決手段】ＬＥＤランプ１０は、プレート状のチップ側リード１２、対極側リード１４と、チップ側リード１２の端部１２Ａに設けられたチップ搭載部１６と、このチップ搭載部１６上のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄと、ＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄと対極側リード１４とを接続するボンディングワイヤ２０と、これらを、カソード側端子１３及びアノード側端子１５を除いて封止するための封止樹脂部２２とから構成されている。
【選択図】図１

Description

この発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）チップを透光性樹脂内に封止してなるリードプレート型ＬＥＤランプ及びこれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

大光量を得られるＬＥＤ及びこのＬＥＤを２次元的あるいは１次元的に配設したＬＥＤ照明装置が求められている。

例えば、特許文献１にも記載されるように、ＬＥＤチップは大きさが０．３ｍｍ角程度であり、これを透光性樹脂によって封入した、例えば砲弾型ＬＥＤは、その断面積がＬＥＤチップの１００倍程度となってしまうので、多数の砲弾型ＬＥＤを配列した面発光型ＬＥＤ照明装置の集積度はかなり低くなり、装置自体が大きく且つ重いものとなってしまうという問題点がある。

これに対して、上記特許文献１に記載されるように、基板上に複数のＬＥＤチップを集積して載置した面発光装置が提案されている。

しかしながら、基板上にＬＥＤチップを載置する場合、フォトリソグラフィや印刷等によって薄い金属膜からなるリード線を設けることになるが、このような基板上の薄い金属膜配線では多数のＬＥＤチップに供給する大きな電力を通電することができないという問題点がある。又、ＬＥＤチップに発生する熱を十分に拡散することができないという問題点もある。

特開２００２−３２９８９６号公報

この発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、ＬＥＤチップの集積度を増大しつつ、これらに十分な電力を供給し、且つ発生する熱を放出できるようにしたリードプレート型ＬＥＤランプ及びこれを用いたＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。

即ち、以下の実施例によって、上記課題を解決するものである。

（１）断面において、厚さ方向よりも幅方向の寸法が大きいプレート状のカソード側リード及びこれと平行に配置されたプレート状のアノード側リードと、これらカソード側リード及びアノード側リードの一方をチップ側リード、他方を対極側リードとし、これらの相互に隣接する端部のうち前記チップ側リードの端部に設けられたチップ搭載部と、このチップ搭載部に、各々の一方の電極が前記一方の端部に電気的に接続された複数のＬＥＤチップと、この複数のＬＥＤチップにおける他方の電極と前記対極側リードの端部とを電気的に接続するボンディングワイヤと、前記チップ搭載部、前記端部、前記複数のＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止する封止樹脂部と、を有してなり、前記カソード側リード及びアノード側リードの前記封止樹脂部から突出した部分がカソード側端子及びアノード側端子を構成していることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。

（２）前記チップ搭載部は、前記チップ側リードの端部における前記幅方向に細長く形成され、前記複数のＬＥＤチップは、前記幅方向にほぼ直線状に配列されていることを特徴とする（１）に記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（３）前記チップ搭載部は、前記チップ側リードの端部を前記対極側リードの端部に向けて折り曲げて形成された折り曲げ部上に設けられていることを特徴とする（１）又は（２）に記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（４）前記チップ載置部は、前記折り曲げ部に形成された凹部から構成されていることを特徴とする（３）に記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（５）前記プレート状のチップ側リード及び対極側リードには、前記封止樹脂部が入り込む貫通孔及び切欠きの少なくとも一方が形成されていることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（６）前記チップ側リード及び対極側リードは、各々が前記幅方向に長い帯状に形成され、且つ、平行に配置され、各々の端部から前記カソード側端子及びアノード側端子に向けて形成された切欠部を、前記幅方向に間欠的に備え、これにより、前記チップ搭載部に搭載された複数のＬＥＤチップを一定数毎に分離するようにされ、前記切欠部により分離された一定数のＬＥＤチップ毎に、前記チップ側リード及び対極側リードの端部、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤ、これらを封止する前記封止樹脂部により、一つのＬＥＤユニットが形成されてなり、複数の前記ＬＥＤユニットから構成されたことを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（７）前記カソード側端子及びアノード側端子は、それぞれ、前記幅方向に連続一体的に形成されていることを特徴とする（６）に記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（８）前記複数のＬＥＤチップは、前記カソード側リード及びアノード側リードに並列に接続されていることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載のリードプレート型ＬＥＤランプ。

（９）（１）乃至（８）のいずれかのリードプレート型ＬＥＤランプを、複数個、前記幅方向にカソード側リードを連続的に形成し、且つ、これと平行に、アノード側リードを連続的に形成してなり、前記複数のＬＥＤチップを直流電源に対して並列に接続してなるＬＥＤ照明装置。

（１０）（１）乃至（８）のいずれかのリードプレート型ＬＥＤランプを、複数個、前記厚さ方向及び幅方向に２次元的に配列して構成されたＬＥＤ照明装置。

（１１）前記２次元的に配列されたリードプレート型ＬＥＤランプにおける前記アノード側リード端子及びカソード側リード端子を、前記幅方向に、且つ、相互に異なる方向に突出させて構成された（１０）に記載のＬＥＤ照明装置。

（１２）前記複数のリードプレート型ＬＥＤを直流電源に対して並列に接続したことを特徴とする（１０）又は（１１）に記載のＬＥＤ照明装置。

（１３）前記直流電源は、交流電源から供給される電力を直流に変換し、且つ、電圧を、前記ＬＥＤチップの順方向降下電圧に降圧するリアクタンス分圧回路を含む電源回路を有することを特徴とする（９）又は（１２）に記載のＬＥＤ照明装置。

この発明においては、カソード側リード及びアノード側リードの両方が、断面において厚さ方向よりも幅方向の寸法が大きいプレート状とされ、且つこれらが平行に配置され、一方の端部に設けられたチップ搭載部上に複数のＬＥＤチップを配置しているので、ＬＥＤチップの集積度を増大させつつ、且つこれらに十分な電力を供給することができると共に、発生する熱を外部に容易に放出することができるという効果を有する。

以下、本発明の第１実施形態を、図１〜図４を参照して詳細に説明する。

この第１実施形態に係るリードプレート型ＬＥＤランプ（以下ＬＥＤランプ）１０は、断面において厚さ方向よりも幅方向の寸法が大きいプレート状のチップ側リード（カソード側リード）１２及びこれと平行に配置された対極側リード（アノード側リード）１４と、前記チップ側リード１２の端部（図１、３において上端部）１２Ａに設けられたチップ搭載部１６と、このチップ搭載部１６に配置された４個のＬＥＤチップ１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃ、１８Ｄと、これらのＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄの図１、図３において上端の電極(アノード電極)１９Ａと前記対極側リード１４の端部（図１、図３において上端部）１４Ａとを電気的に且つ並列に接続するボンディングワイヤ２０と、前記チップ搭載部１６、前記端部１２Ａ、１４Ａ、ＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄおよびボンディングワイヤ２０を封止する封止樹脂部２２とを備えて構成されている。

チップ側リード１２及び対極側リード１４の、封止樹脂部２２から突出した部分はカソード側端子１３及びアノード側端子１５をそれぞれ構成している。これらカソード側端子１３及びアノード側端子１５には、図４に示される直流電源２４が接続されている。

チップ搭載部１６は、チップ側リード１２の、図１において、上部を対極側リード１４の端部１４Ａに向けて折り曲げて形成された折り曲げ部２６上に設けられた凹部２８から構成されている。

この凹部２８は、折り曲げ部２６に沿って、即ち、チップ側リード１２の端部１２Ａにおける前記幅方向に、細長く形成されている。

ここで、チップ側リード１２及び対極側リード１４は、共に、銅又は銅合金の薄板を材料として、その表面に銀めっきされた構成となっている。

凹部２８は、予めチップ側リード１２の一部に、例えばプレスにより形成され、この凹部２８の形成後に、折り曲げ部２６が折り曲げ形成されている。

凹部２８の底面２９も銀めっきによって反射面とされ、且つこの底面２９上には、４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄの、図１、図３において下側の電極（カソード電極）１９Ｂが、例えば導電性接着剤によって接着固定されている。

又、４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄは、凹部２８内において、チップ側リード１２の幅方向にほぼ直線状に配列されている。

又、図３に示されるように、凹部２８内は、前記底面２９及びＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄを埋め込むようにして、蛍光体分散樹脂３０によって充填されている。

この蛍光体分散樹脂３０は、ＬＥＤランプ１０を白色発光させるための蛍光体を分散させたエポキシ樹脂やシリコン樹脂等から構成されている。

従って、この第１実施形態においては、ＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄから出射された光の一部か、銀めっきによって反射面とされている底面２９で反射され、蛍光体分散樹脂３０内の蛍光体を励起・発光（白色光）させることになる。

次に、図４に示される直流電源２４について説明する。

この直流電源２４は、交流電源から供給される電力を直流に変換して前記カソード側端子１３、アノード側端子１５に供給するものであり、ラッシュ電流抑制回路３２と、リアクタンス分圧回路３４と、整流回路３６と、平滑回路３８とを有して構成されている。

ＬＥＤランプ１０は、直流電源２４との関係において、定電圧特性負荷を有し、印加される電圧が上昇すると消費電流が増加し、逆に下降すると消費電流が減少するものであり、印加される電圧の変動を抑制するような特性（定電圧特性と呼ぶ）を有している。この特性は、ＬＥＤの順方向降下電圧ＶＦに係る特性になっている。

整流回路３６は、直流を交流に整流する整流回路機能を備えている。又、平滑回路３８は、整流された直流の電圧の脈流を抑制するための平滑回路機能を備えている。

更に、リアクタンス分圧回路３４は、整流回路に直列接続されるリアクタンス素子を有している。ここでのリアクタンスは、容量性リアクタンスでも、誘導性リアクタンスでも良い。このリアクタンス分圧回路３４は、直列接続によって、交流電源から印加される電圧を分圧することで降圧し、又流れる電流を限定するようになっている。

具体的には、図４に示されるように、平滑回路３８は、電解コンデンサＣ５１及び抵抗Ｒ５１により構成されている。該平滑回路３８によってＬＥＤの発光のチラツキが抑制される。整流回路３６は、１つのモールドパッケージに内蔵される、４つのダイオードＤ１〜Ｄ４により構成されるダイオードブリッジＤとなっており、全波整流回路が構成されている。更に、ラッシュ電流抑制回路３２は、抵抗Ｒ１１により構成され、この抵抗Ｒ１１は、交流電源の供給経路に直列に接続され、リアクタンス分圧回路３４に直列に接続され、電源投入時に生じる突入電流を抑制するようになっている。

リアクタンス分圧回路１４は、ダイオードブリッジＤに対して直列接続されているコンデンサＣ２１により構成されている。このコンデンサＣ２１は、ＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄによって異なる特性のものが用いられる。例えば、発光ダイオード色により異なり、耐圧がＡＣ２５０Ｖのマイラコンデンサ（フイルム系無極性コンデンサ）が用いられる。例えば、発色が白色と青色の場合は０．６８μＦ、緑色の場合は０．４７μＦ（０．３３μＦや０．２２μＦでも可）、赤色は０．１５μＦ（０．１μＦも可）などである。並列して電圧を安定させ、希望の容量にする。

リアクタンスにおいては、電圧及び電流の位相が互いに９０°ずれているため、理論的には電力消費はゼロである。本実施形態に係る直流電源２４は、上記のようなリアクタンスをリアクタンス分圧回路３４に用いて、電源電圧の降圧や電流制限用としているため、小型で、発熱の少ない電源回路を実現している。

４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄは、直流電源２４に対して並列に接続されているので、ＬＥＤの順方向降下電圧ＶＦに由来する定電圧特性を有し、又、ＬＥＤの固体差のばらつきの影響を解消できる。例えば、順方向降下電圧ＶＦは、ＬＥＤを並列接続することにより平均化される。

更に、ＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄは並列であるので、直列接続の場合のように、１つのＬＥＤチップが発光不能となったときに、全体が発光不能になるようなことはない。

又、この実施形態のＬＥＤランプ１０においては、１つのチップ搭載部１６上に４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄが搭載されているので、チップの集積度が高く、照明装置としての大きな発光量を得ることができる。

更に、このように、ＬＥＤチップを集積して搭載しても、厚さよりも幅の大きいプレート状のチップ側リード１２及び対極側リード１４により電力を供給しているので、十分な電力を供給できると共に、発生した熱を速やかに放散することができる。

この第１実施形態のＬＥＤランプ１０においては、１つのチップ搭載部１６に、４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄが搭載されているが、本発明はこれに限定されるものでなく、少なくともチップ側リード１２を、封止樹脂部２２との関係において限界まで幅広にすることができ、これによって、搭載できるＬＥＤチップの数を更に増大することができる。

チップ側リード１２及び対極側リード１４を、封止樹脂部２２の直径に対してあまりにも大きく形成すると、封止樹脂部２２が割れ易くなるので、これが限界となる。

又、図１に示されるように、封止樹脂部２２の割れを防ぐために、チップ側リード１２及び対極側リード１４の両方に、貫通孔１２Ｂ、１４Ｂ、絞り部１２Ｃ、１４Ｃを設けるようにしても良い。

又、この実施形態に係るＬＥＤランプ１０においては、反射面となる底面２９が直平面状となっているので、これを凹球面状とした場合と比較して、底面２９における反射光を分散することができ、従って、照明用として、より好ましい分散光を得ることができる。

次に、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態に係るＬＥＤランプ４０について説明する。

ＬＥＤランプ４０は、前記第１実施形態に係るＬＥＤランプ１０と同様のＬＥＤユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ…を、各々共通の、連続一体的な、カソード側端子４３及びアノード側端子４５により、直流電源２４に対して並列に接続して構成したものである。

このＬＥＤランプ４０において、前記第１実施形態に係るＬＥＤランプ１０と同一の構成要素には、図１〜図３におけると同一の符号を付することにより説明を省略するものとする。

ＬＥＤランプ４０において、チップ側リード４２及び対極側リード４４は、各々が幅方向（図６において左右方向）に長い帯状に形成され、且つ、平行に配置され、それぞれの端部（上端部）から幅方向に間欠的に切欠部４８が設けられている。切欠部４８は、チップ搭載部１６に搭載された４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄ毎に、これらを分離するように、配置されている。

前記ＬＥＤユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃは、切欠部４８の間の部分における、４個のＬＥＤチップ１８Ａ〜１８Ｄ、チップ側リード４２、対極側リード４４それぞれの端部４２Ａ、４４Ａ、ボンディングワイヤ２０及びこれらを封止する封止樹脂部４６から各々構成されている。

封止樹脂部４６は、ＬＥＤユニット４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃの配列方向の両面が直平面状の平面部４６Ａ、４６Ｂに切欠かれていて、ＬＥＤユニットの図６において左右方向の集積度を増大できるようにされている。

この第２実施形態のＬＥＤランプ４０は、上記第１実施形態のＬＥＤランプ１０ｂ複数個接続する場合と比較して、カソード側端子４３及びアノード側端子４５が、各ＬＥＤユニットにおいて共通に且つ連続的に形成されているので、図７に示されるように、各ＬＥＤユニット４１Ａ〜４１Ｃと、直流電源２４との接続を容易とすることができる。又、帯状のチップ側リード４２、対極側リード４４及びカソード側端子４３、アノード側端子４５により、大電流を流すことができると共に、ＬＥＤチップにおいて発生した熱を容易に放散することができる。

更に、図８に示される第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置５０のように、多数のＬＥＤユニット４１−１、４１−２、・・・４１−ｎを直線的に接続して、直管状の蛍光管に代わる直線状の照明装置を構成することができる。

更に又、図９に示される第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置６０のように、図８のような直線状ＬＥＤ照明装置６０−１、６０−２、・・・６０−ｎを多数並列して２次元的に配置して、面状照明装置とすることもできる。

このＬＥＤ照明装置６０では、平面部６０Ａ、６０Ｂが、ＬＥＤランプ４０におけるＬＥＤユニット４１Ａ〜４１Ｃと異なり、チップ側リード４２及び対極側リード４４と平行に形成されていて、図９において上下方向にＬＥＤユニットの集積度を増大させている。

この第４実施形態では、各ＬＥＤ照明装置６０−１、６０−２、・・・６０−ｎのカソード側端子４３及びアノード側端子４５を異なる方向（図９において左右方向）に突出させ、ここに、直流電源２４を接続すれば、結線作業も少なく、簡単に面状ＬＥＤ照明装置を構成することができる。

上記図８及び図９のＬＥＤ照明装置５０及び６０は、いずれも、全てのＬＥＤチップが直流電源２４に対して並列に接続されている。従って、１個のＬＥＤチップが、断線、接続不良等によって発光しなかった場合でも、他の全てのＬＥＤチップの発光は維持される。

なお、上記第２実施形態〜第４実施形態におけるＬＥＤランプは、平面部４６Ａ、４６Ｂを有する構造となっているが、本発明はこれに限定されるものでなく、これらの実施形態におけるＬＥＤランプ又はＬＥＤユニットは、図１に示されるＬＥＤランプ１０における封止樹脂部２２のように、平面部を有しない構造のものであってもよく、又、他の断面形状、例えば４角形、６角形等であってもよい。

本発明の第１実施形態に係るＬＥＤランプを示す斜視図 図１のII−II線相当部分の断面図 同第１実施形態のＬＥＤランプを示す一部断面とした正面図 同ＬＥＤランプの直流電源を示す回路図 本発明の第２実施形態に係るＬＥＤランプを示す斜視図 同平断面図 同ＬＥＤランプの回路図 本発明の第３実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す略示平面図 本発明の第４実施形態に係るＬＥＤ照明装置を示す略示平面図

符号の説明

１０、４０…ＬＥＤランプ
１２、４２…チップ側リード（カソード側リード）
１２Ａ、１４Ａ、４２Ａ、４４Ａ…端部
１３、４３…カソード側端子
１４、４４…対極側リード（アノード側リード）
１５、４５…アノード側端子
１６…チップ搭載部
１８Ａ〜１８Ｄ…ＬＥＤチップ
２０…ボンディングワイヤ
２２、４６…封止樹脂部
２４…直流電源
２６…折り曲げ部
２８…凹部
２９…底面
３４…リアクタンス分圧回路
４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ、４１−１、４２−２、…４１−ｎ、
６０−１、６０−２、…６０−ｎ…ＬＥＤユニット
４８…切欠部
５０、６０…ＬＥＤ照明装置

Claims (13)

1. 断面において、厚さ方向よりも幅方向の寸法が大きいプレート状のカソード側リード及びこれと平行に配置されたプレート状のアノード側リードと、
   これらカソード側リード及びアノード側リードの一方をチップ側リード、他方を対極側リードとし、これらの相互に隣接する端部のうち前記チップ側リードの端部に設けられたチップ搭載部と、
   このチップ搭載部に、各々の一方の電極が前記一方の端部に電気的に接続された複数のＬＥＤチップと、
   この複数のＬＥＤチップにおける他方の電極と前記対極側リードの端部とを電気的に接続するボンディングワイヤと、
   前記チップ搭載部、前記端部、前記複数のＬＥＤチップ及びボンディングワイヤを封止する封止樹脂部と、
   を有してなり、
   前記カソード側リード及びアノード側リードの前記封止樹脂部から突出した部分がカソード側端子及びアノード側端子を構成していることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
2. 請求項１において、
   前記チップ搭載部は、前記チップ側リードの端部における前記幅方向に細長く形成され、前記複数のＬＥＤチップは、前記幅方向にほぼ直線状に配列されていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
3. 請求項１又は２において、
   前記チップ搭載部は、前記チップ側リードの端部を前記対極側リードの端部に向けて折り曲げて形成された折り曲げ部上に設けられていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
4. 請求項３において、
   前記チップ載置部は、前記折り曲げ部に形成された凹部から構成されていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記プレート状のチップ側リード及び対極側リードには、前記封止樹脂部が入り込む貫通孔及び切欠きの少なくとも一方が形成されていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
6. 請求項１乃至５のいずれかにおいて、
   前記チップ側リード及び対極側リードは、各々が前記幅方向に長い帯状に形成され、且つ、平行に配置され、各々の端部から前記カソード側端子及びアノード側端子に向けて形成された切欠部を、前記幅方向に間欠的に備え、これにより、前記チップ搭載部に搭載された複数のＬＥＤチップを一定数毎に分離するようにされ、
   前記切欠部により分離された一定数のＬＥＤチップ毎に、前記チップ側リード及び対極側リードの端部、ＬＥＤチップ及びボンディングワイヤ、これらを封止する前記封止樹脂部により、一つのＬＥＤユニットが形成されてなり、
   複数の前記ＬＥＤユニットから構成されたことを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
7. 請求項６において、
   前記カソード側端子及びアノード側端子は、それぞれ、前記幅方向に連続一体的に形成されていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記複数のＬＥＤチップは、前記カソード側リード及びアノード側リードに並列に接続されていることを特徴とするリードプレート型ＬＥＤランプ。
9. 請求項１乃至８のいずれかのリードプレート型ＬＥＤランプを、複数個、前記幅方向にカソード側リードを連続的に形成し、且つ、これと平行に、アノード側リードを連続的に形成してなり、前記複数のＬＥＤチップを直流電源に対して並列に接続してなるＬＥＤ照明装置。
10. 請求項１乃至８のいずれかのリードプレート型ＬＥＤランプを、複数個、前記厚さ方向及び幅方向に２次元的に配列して構成されたＬＥＤ照明装置。
11. 請求項１０において、
    前記２次元的に配列されたリードプレート型ＬＥＤランプにおける前記アノード側リード端子及びカソード側リード端子を、前記幅方向に、且つ、相互に異なる方向に突出させて構成されたＬＥＤ照明装置。
12. 請求項１０又は１１において、
    前記複数のリードプレート型ＬＥＤを直流電源に対して並列に接続したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
13. 請求項９又は１２において、
    前記直流電源は、交流電源から供給される電力を直流に変換し、且つ、電圧を、前記ＬＥＤチップの順方向降下電圧に降圧するリアクタンス分圧回路を含む電源回路を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置。

Images