JP2008235720A

JP2008235720A - 照明装置

Info

Publication number: JP2008235720A
Application number: JP2007075638A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Sanpei; 友広三瓶; Masahiro Izumi; 昌裕泉
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2007-03-22
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】半導体発光素子の温度上昇を抑制しつつ光の取出し効率を向上できる照明装置を提供する。
【解決手段】照明装置１は、金属基板２、LEDチップ（半導体発光素子）11、絶縁層５、導体８、銀メッキ層４、ボンディングワイヤ17、熱硬化性の透光性封止部材22を具備する。基板２の一面に素子取付け部３を一体に突設し、取付け部３をその先端面3aから一面に至るに従い次第に太く形成する。銀メッキ層４を先端面3aとこの面に連続した素子取付け部３のテーパ状周面3bに被着する。取付け部３が挿入される通孔６を有した絶縁層５を基板２の一面に接着層７で接着する。先端面3aを覆った銀メッキ層４にLEDチップ11をダイボンドする。チップ11と絶縁層５上に設けた導体8をワイヤ17で接続する。チップ11から放出された光の一部により励起され異なる色の光を放射する蛍光体を封止部材22に混入し、この部材22でチップ11等を埋設して封止したことを特徴としている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)チップ等の半導体発光素子を発光させて照明をする照明装置に関する。

従来、光源がＬＥＤチップである照明装置で、金属ベースプリント基板の金属ベース板に形成した突台部にＬＥＤチップをダイボンドして、ＬＥＤチップが発した熱を外部に効率よく放出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

詳しくは、アルミニウム等の金属ベース板の一面に突台部を形成するとともに、前記一面に突台部が挿入される孔を有した絶縁部材を接着層により積層し、ダイボンド材を用いて前記突台部の先端面にＬＥＤチップを熱的に結合させて配置している。絶縁部材は前記孔とこれに挿入された突台部を囲む張出部を有している。そして、突台部及びＬＥＤチップを中央部に配した丸孔を有する絶縁部材に配線パターンを設け、このパターンの張出部に位置する部位とＬＥＤチップをボンディングワイヤにより電気的に接続するとともに、蛍光体が分散された透光性封止樹脂を前記丸孔に充填して、配線パターンとＬＥＤチップとボンディングワイヤを封止している。
特開２００２−９４１２２号公報（段落0010−0016、0052−0141、図１−図２３）

特許文献１の光源装置では、ＬＥＤチップの熱をこれに熱的に結合された突台部を有した金属ベース板に直接的に放出して、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できる。しかし、この光源装置は、ＬＥＤチップから放出される光の取出しが十分ではない。

具体的には、ＬＥＤチップから放出された光の一部が、封止樹脂中の蛍光体に吸収されて他の色の光に変換されて放射されるに伴い、突台部側に向かった放射光の一部が突台部で反射されて光源装置の光の出射方向に取出される。この取出しにおいて、特許文献１の光源装置では、突台部に入射した光を効率よく反射させる工夫がないので、突台部をなすＡｌやＣｕ等の金属の地肌面でそこに入射した光が吸収され易い。しかも、突台部はその周囲を絶縁部材の張出部で覆われているので、突台部の先端面の内でＬＥＤチップの周囲に露出した限られた面積でしか、蛍光体から放射された光を反射することができない。

本発明の目的は、半導体発光素子の温度上昇を抑制しつつ光の取出し効率を向上できる照明装置を提供することにある。

請求項１の発明は、一面を有しこの一面に凸部からなる素子取付け部が一体に形成された金属基板であって、前記素子取付け部がその先端面から前記一面に至るに従い次第に太く形成された金属基板と；前記素子取付け部の先端面及びこれに連続して前記一面に至るテーパ状周面に被着された銀メッキ層と；前記素子取付け部が挿入される通孔を有して前記金属基板の一面に接着層により接着して積層された絶縁層と；この絶縁層上に設けられた導体と；前記素子取付け部の先端面を覆った銀メッキ層にダイボンドされた半導体発光素子と；この半導体発光素子と前記導体とを接続したボンディングワイヤと；前記半導体発光素子から放出された光の一部により励起され異なる色の光を放射する蛍光体が混入されていて、前記素子取付け部、半導体発光素子、及びボンディングワイヤを埋設した透光性封止部材と；を具備したことを特徴としている。

請求項１の発明で、金属基板は各種の金属材料で形成できるが、熱伝導性に優れたＣｕ（銅）やＡｌ（アルミニウム）及びその合金等を好適に用いることができるとともに、凸部からなる素子取付け部は、レーザ光を用いた加工、機械加工等で形成できる他、エッチング処理でも形成できる。

請求項１の発明で、絶縁層にはガラスエポキシ基板を好適に用いることができるとともに、良好な光反射性能を得るために白色を呈する絶縁層を使用することが好ましい。例えば、白色のガラスエポキシ基板からなる絶縁層を用いた場合には、半導体発光素子からその周囲に放出された光を反射できるから、絶縁層での光の吸収が抑制されて、光の取出し効率を高めるのに有効である。

請求項１の発明で、導体は、例えばＣｕ（銅）等の電気伝導率が良い金属からなり、エッチング処理により好適に設けることができるが、接着剤を用いて絶縁層上に貼付けられたものであってもよい。この導体の表面にレジスト層を塗布することもできる。レジスト層で導体を覆った構成では、導体の絶縁性を向上できるとともに、導体の耐マイグレーション性の向上と、導体の酸化等を抑制できる点で好ましい。

請求項１の発明で、半導体発光素子には、例えば青色発光をする青色ＬＥＤチップ、紫外光を発する紫外ＬＥＤチップ等を好適に用いることができるが、青色ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップのうちの少なくとも二種のＬＥＤチップを組み合わせて用いることも可能である。

請求項１の発明で、素子取付け部に半導体発光素子をダイボンドするには、ダイボンド材（接着剤）を用いるが、このダイボンド材の厚みは接着機能を失わない範囲で１０μｍ以下にするとよく、又、光の取出し性能をより向上させる上では、ダイボンド材を透光性として、半導体発光素子から放射された光の一部を素子取付け部で反射させることが好ましい。更に、ダイボンド材には、フリットガラスや透光性合成樹脂例えば透明シリコーン樹脂等を用いることができる。ダイボンド材を透明シリコーン樹脂とすることは、ダイボンド材が変色を伴って劣化する可能性が極めて小さいので、長期にわたり光の取出し効率を維持できる点で好ましい。

又、請求項１の発明で、半導体発光素子を外気及び湿気から遮断してこの素子の寿命低下を防ぐ透光性の封止部材には、熱硬化性の透光性合成樹脂、例えばエポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂等を用いることができる他、透明な低融点ガラスを用いることもできる。そして、例えば発光源である半導体発光素子に青色ＬＥＤチップを用いて白色発光をする照明装置とする場合には、青色の光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が混ぜられた封止部材を用いればよく、或いは紫外光を吸収して赤色の光を放射する蛍光体、紫外光を吸収して緑色の光を放射する蛍光体、及び紫外光を吸収して黄色の光を放射する蛍光体が夫々混ぜられた封止部材を用いればよい。

請求項１の発明の照明装置は、導体及びボンディングワイヤを介して半導体発光素子に通電することにより、この素子を発光させ、その光を封止部材に透過させて外部に取出し、その取出し方向の照明を行う。この点灯時に、導体と金属基板との間の電気的絶縁を担う絶縁層は、金属基板と半導体発光素子との間には介在されておらず、又、半導体発光素子は金属基板と一体の素子取付け部に直接的にダイボンドされている。そのため、点灯時に半導体発光素子が発する熱は、絶縁層に邪魔されることなく銀メッキ層およびダイボンド材を経て金属基板の素子取付け部に直接的に伝導する。しかも、素子取付け部の断面積は絶縁層が接着された金属基板の一面に近付く程大きいので、半導体発光素子から金属基板の背面に向けての熱伝導がより容易となる。従って、半導体発光素子の熱が、高効率で金属基板に伝わってこの金属基板から外部に放出されるので、半導体発光素子の温度上昇を効果的に抑制できる。

この照明装置の点灯時に、封止部材中の蛍光体から放射された光の一部は、素子取付け部に入射される。この場合、素子取付け部の先端面の内でＬＥＤチップの周囲だけではなく、この先端面に連なっているテーパ状周面にも前記放射光の一部が入射可能であるから、反射面積を大きく確保できる。その上、素子取付け部の先端面及びテーパ状周面には銀メッキ層が被着されており、この銀メッキ層の光反射率は９０％以上と高い。そのため、ＬＥＤチップの放熱を促進させる素子取付け部を利用して、照明装置の光の出射方向に取出される光の取出し効率を向上させることができる。

請求項２の発明は、前記接着層が前記素子取付け部の根元方向への食み出し部を有し、前記通孔の内面に対する前記の食み出し部の食み出し寸法を0.2mm以下とするとともに、前記テーパ状周面に被着された銀メッキ層を前記食み出し部に連続させたことを特徴としている。

この発明では、接着層が素子取付け部の根元方向への食み出し部を有しているから、封止部材を設ける前の状態で、接着層が絶縁層の通孔の内面に対して素子取付け部から遠ざかるように引っ込んでいる場合のように、絶縁層と金属基板との間に通孔に連通する空気溜りが形成されることがない。そのため、熱硬化性の樹脂からなる封止部材を加熱硬化して封止する際、又は低融点ガラスで封止する際に、前記空気溜り内の空気が未硬化の封止部材内に流出して気泡となって残留しないようにできる。そして、絶縁層の通孔の内面に対する前記食み出し部を、テーパ状周面に被着された銀メッキ層に連続させるとともに、その食み出し寸法を0.2mm以下としたので、銀メッキ層の面積が減ることは実質的に無視できるとともに、接着層が着色されている場合、その食み出し部による光の吸収も実質的に無視できるので、光の取出し効率を向上させる上で前記食み出し部が実質的な支障とならないようにできる。

請求項１の発明の照明装置によれば、半導体発光素子の温度上昇を抑制しつつ素子取付け部での反射を良好として光の取出し効率を向上できる。

請求項２の発明の照明装置によれば、封止部材で半導体発光素子を封止することに伴い封止部材内に気泡が残留しないようにできるとともに、これを実現するための絶縁層の食み出し部が、照明装置の光の出射方向に取出される光の取出し効率を向上させる上で実質的な支障とならないようにできる。

図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１中符号１はＬＥＤパッケージを形成する照明装置を示している。この照明装置１は、パッケージ基板例えば金属基板２と、銀メッキ層４、絶縁層５と、複数の導体８と、ＳＭＤ型の複数の半導体発光素子例えばＬＥＤチップ１１と、ボンディングワイヤ１７と、リフレクタ２０と、封止部材２２とを備えて形成されている。

金属基板２は、Ｃｕからなるとともに、照明装置１として必要とされる発光面積を得るために所定形状例えば長方形状をなしている。図２に示す金属基板２の一面(正面)２ｂに、この金属基板２と一体の凸部からなる素子取付け部３が例えばＬＥＤチップ１１と同数形成されている。素子取付け部３を除いた基板主部２ａ（図２参照）の厚みは例えば0.18μｍである。素子取付け部３が設けられていない金属基板２の他面（背面）２ｃは、放熱面又は他の放熱部材に面接触する伝熱面として用いられる。

図２で代表して示すように素子取付け部３の先端面３ａは前記一面２ｂと平行な平坦面をなしている。素子取付け部３はその先端面３ａから金属基板２の一面２ｂに至るに従い次第に太く形成されている。言い換えれば、素子取付け部３は、その高さ方向と直交する断面積が先端面３ａから金属基板２の一面２ｂに至るに従い次第に大きくなる円錐台状に形成されている。そのため、素子取付け部３はその先端面３ａから金属基板２の一面にわたるテーパ状周面３ｂを有している。このテーパ状周面３ｂと金属基板２の一面２ｂとはこれらの間に角を作ることなく弧状をなして連続している。先端面３ａの直径は例えば0.57mmであり、素子取付け部３の最大径をなす根元の直径は例えば1.08mmである。

表面素子取付け部３の略全体に銀メッキ層４が被着されている。この銀メッキ層４は、表面素子取付け部３の先端面３ａ全体に被着された端面メッキ部４ａと、これに一体に連続した表面素子取付け部３のテーパ状周面３ｂの略全体に被着された周面数メッキ部４ｂとからなる。銀メッキ層４は無電解メッキにより設けられた薄膜であって、その膜厚は例えば0.3μｍ〜0.4μｍである。この銀メッキ層４の光の反射率は９０％以上である。銀４ａを含めた素子取付け部３の高さは、図２においてＬＥＤチップ１１の上面の高さ位置を導体８の高さ位置以上とすることが好ましい。

絶縁層５には光反射性能を得るために例えば白色のガラスエポキシ基板が用いられている。なお、本実施例では絶縁層５を一層としたが、これは二層とすることもでき、それにより、一層のものよりも高い絶縁耐圧を確保できる。絶縁層５は素子取付け部３が個々に挿入される複数の通孔６を有している。通孔６は例えば円形で、その直径は素子取付け部３の最大径をなす根元部の直径以上に大きい。本実施形態では素子取付け部３の根元部の直径と同径の1.08mmとしてある。

絶縁層５は金属基板２の一面２ｂに接着層７により貼り合わされ金属基板２に積層されている。接着層７は、紙や布等の繊維材料からなるシートに熱硬化性の接着樹脂を含浸してなり、絶縁層５の通孔６に個別に連通する複数の孔を有している。これらの孔の円形の縁によって、図２及び図３で代表して示すように前記貼り合わせに伴い通孔６に挿入された素子取付け部３に向けて食み出した食み出し部７ａを形成することが好ましい。この食み出し部７ａはテーパ状周面３ｂに被着された周面メッキ部４ｂに連続している。

なお、絶縁層５が金属基板２に接着される前の状態では、接着層７の孔の直径は通孔６の直径より多少大きいが、食み出し部７ａは、絶縁層５が金属基板２に接着されるに伴い形成される。これは、予め接着層７が貼り付けられた絶縁層５を金属基板２に押付けた状態のままで加熱炉に通して接着層７を加熱硬化することに伴い、前記押付けにより接着層７が圧縮されて変形することで、接着層７の孔が通孔６の直径より縮径されるからである。通孔６の内面６ａに対する食み出し部７aの食み出し寸法Ａは0.2mm以下である。この食み出し寸法Ａは、接着層７の厚み及び金属基板２への絶縁層５の押付け力の加減等により規定できる。

複数の導体８は、各ＬＥＤチップ１１への通電要素としてこれらＬＥＤチップ１１を直列に接続するために、絶縁層５の金属基板２に接着された裏面とは反対側の面にエッチング処理等により形成されている。これらの導体８は、Ｃｕからなり、絶縁層５を金属基板２に貼り合わせる前に設けられる。

図１に示すように各導体８は、絶縁層５の長手方向に所定間隔毎に点在して二列形成されている。各列での複数の導体８は所定ピッチで各通孔６と交互に並べられている。これら列の一端側に位置した導体８には電線接続部９ａが一体に連続して形成されているとともに、同列の他端側に位置した導体８には電線接続部９ｂが一体に連続して形成されている。これら電線接続部９ａ，９ｂの夫々は導体８より幅広であって、これらには図示しない外部電源にいたる外部絶縁被覆電線が個別に半田付けされる。

図２及び図３で代表して示すように各導体８は、通孔６の縁には達しておらず、この通孔６の縁から所定距離隔てられている。導体８の端８ａとこれに最も近接している通孔６の縁との間に、白色の絶縁層５の一部が露出されている。この露出した面（露出面）を符号５ａで示す。これにより、導体８の端８ａと素子取付け部３との間の絶縁距離をより長く確保できるとともに、露出面５ａでもそこに入射した光を光の取出し方向に反射させることができる。

各導体８の表面に光反射層１０が被着されている。光反射層１０は、反射率が９０％以上の銀メッキ層からなる。この光反射層１０と前記銀メッキ層４は、無電解メッキ処理により一度に設けられる。

各ＬＥＤチップ１１は例えば青色の光を発する青色ＬＥＤチップ１１からなる。このＬＥＤチップ１１は、例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型であって、図２で代表して示すように透光性を有する素子基板１２の一面に半導体発光層１３を積層して形成されている。素子基板１２は例えばサファイア基板で作られている。半導体発光層１３は反射膜を有しておらず、ＬＥＤチップ１１の厚み方向の双方に光を放射できるとともに、素子基板１２の側面から側方へも光を放射できる。

これらのＬＥＤチップ１１は、素子基板１２の前記一面と平行な他面を接着剤例えば透光性のシリコーン樹脂からなるダイボンド材１６を用いて各素子取付け部３の先端面３ａを覆っている銀メッキ層４の端面メッキ部４ａ上にダイボンドされている。それによって、各ＬＥＤチップ１１は各導体８と交互に配置されている。ダイボンド材１６の厚みは0.10ｍｍ以下である。ダイボンド材１６はＬＥＤチップ１１から素子取付け部３への伝熱の抵抗部材となるが、以上のようにきわめて薄いので、このダイボンド材１６での熱抵抗は実質的に無視できる程度である。金属基板２の長手方向に交互に配置された導体８とＬＥＤチップ１１とは、ワイヤボンディングにより設けられたボンディングワイヤ１７で電気的に直列に接続されている。

ＬＥＤチップ１１の半導体発光層１３と素子取付け部３との間の絶縁耐圧は、ダイボンド材１６だけではなく、このダイボンド材１６よりもはるかに厚いサファイア製の素子基板１２で確保されている。半導体発光層１３の高さ位置を導体８表面の光反射層１０より高く位置させるために、本実施形態ではＬＥＤチップ１１全体が導体８表面の光反射層１０より高く位置されている。

こうした高さの差によって、ワイヤボンディングにおいて、ボンディングマシンでボンディングワイヤ１７の一端を半導体発光層１３の電極１４，１５にボールボンディングにより接合した後に、このボンディングワイヤ１７の他端を導体８に接合する際、ボンディングマシンのボンディングツールの移動に絶縁層５が邪魔になり難く、又、ボンディングワイヤ１７を斜め下方に無理に引くこともないので、ワイヤボンディングがし易い。

更に、本実施形態のようにＬＥＤチップ１１全体が絶縁層５の表面よりも高い位置に配置されている好ましい構成では、ＬＥＤチップ１１からその周囲に放射される光が、絶縁層５に妨げられることなく、通孔６の周辺に差し込み易い。それにより、ＬＥＤチップ１１のまわりで光を反射させて光を取出すことができるので、光の取出し効率を高めることができる点で有利である。

なお、本発明は、一つの素子取付け部３に一個のＬＥＤチップ１１を取付けることに制約されることはなく、一つの素子取付け部３に複数個のＬＥＤチップ１１を並べて取付けることも可能である。その場合、同じ色の光を発する複数個のＬＥＤチップ１１であっても、或いは異なる色の光を発する複数個のＬＥＤチップ１１であってもよく、異なる色の光を発する複数個のＬＥＤチップ１１を一つの素子取付け部３に取付ける場合には、赤色、黄色、青色の光を発する３個のＬＥＤチップ１１を並べて取付けることもできる。そして、一つの素子取付け部３に複数個のＬＥＤチップ１１を並べて取付けた構成においては、照明装置１の全光束を向上させることが可能である。

以上のように銀メッキ層４が略全体に被着された素子取付け部３を有した金属基板２、光反射層１０を有した導体８付きの絶縁層５、ＬＥＤチップ１１、ボンディングワイヤ１７によって、照明装置１の面状発光源が形成されている。

リフレクタ２０は、一個一個又は数個のＬＥＤチップ１１毎に個別に設けられるものではなく、絶縁層５上の全てのＬＥＤチップ１１を包囲する単一のものであり、枠、例えば図１に示すように長方形をなす枠で形成されている。リフレクタ２０は絶縁層５に接着されている。電線接続部９ａ，９ｂは外部絶縁被覆電線を接続するためにリフレクタ２０の外に位置されている。

リフレクタ２０の内周面は光反射面となっている。そのために、例えばリフレクタ２０の成形材料である合成樹脂中に酸化アルミニウム等の白色粉末(図示しない)が混入されている。このリフレクタ２０は、光の取出し方向に取出された光を、投光対象に対して制御をするレンズ等の配光制御部材(図示しない)の取付け部として、利用することが可能である。

封止部材２２は、リフレクタ２０内に未硬化の状態で注入された後硬化されたものであり、前記面状発光源を埋めている。この封止部材２２は絶縁層５の通孔６内に充填されている。それにより、封止部材２２は、銀メッキ層４で覆われた素子取付け部３のテーパ状周面３ｂ及び食み出し部７ａに通孔６内で接してこれらを覆っている。封止部材２２は、熱硬化性の透光性材料例えば透明シリコーン樹脂からなり、その内部に蛍光体(図示しない)が混入されている。本実施形態では白色系の照明光を得るために、ＬＥＤチップ１１が発する光(具体的に青色の光)の一部により励起されて、このＬＥＤチップ１１が発する光とは異なる色の光(具体的には黄色の光)を放射する蛍光体が用いられ、この蛍光体は好ましくは略均一に分散した状態で封止部材２２内に混入されている。

この組み合わせにより、照明装置１の点灯により半導体発光層１３から放出された青色の光の一部が蛍光体に当たることなく封止部材２２を通過する一方で、青色の光が当たった蛍光体が励起されて黄色の光を放射し、この黄色の光が封止部材２２を通過するので、これら補色関係にある二色の光の混合によって照明装置１は白色光を照射できる。なお、リフレクタ２０が枠形であるので、照明装置１から取出される光の多くは、リフレクタ２０で反射されることなく封止部材２２を透過する。そのため、反射を原因とする光の損失が少なく、光の取出し効率を向上できる。

以上の構成の照明装置１は、各ＬＥＤチップ１１に通電して、これらＬＥＤチップ１１を発光させることにより図２中矢印方向に光を取出して照明を行う。この点灯時に各ＬＥＤチップ１１は発熱する。

ところで、ＬＥＤチップ１１に電力を導く導体８は、絶縁層５により金属基板２に対して電気的に絶縁されているが、絶縁層５は金属基板２とＬＥＤチップ１１との間には介在されていないとともに、ＬＥＤチップ１１は金属基板２の素子取付け部３上に直接的にダイボンドされている。

そのため、各ＬＥＤチップ１１が発する熱は、絶縁層５に邪魔されることなく金属基板２に直接的に伝導する。より具体的には、ＬＥＤチップ１１の熱は、実質的に熱抵抗とはならないほど薄いダイボンド材１６を通ってから、銀メッキ層４を経て金属基板２の素子取付け部３に伝えられる。しかも、素子取付け部３は、ＬＥＤチップ１１がダイボンドされた先端面３ａから金属基板２の基板主部２ａに至るに従い次第に太く、言い換えれば、素子取付け部３の断面積が基板主部２ａに近付く程大きくなっているので、ＬＥＤチップ１１から基板主部２ａに向けての熱伝導がより容易となる。そして、金属基板２の熱はこの金属基板２の背面２ｃから外部に放出される。

こうしてＬＥＤチップ１１の熱が高効率に金属基板２を通って外部に放出されるので、各ＬＥＤチップ１１の温度上昇が効果的に抑制され、各ＬＥＤチップ１１の温度を設計通りに維持できる。そのため、各ＬＥＤチップ１１の発光効率の低下と、各ＬＥＤチップ１１が発する光量のばらつきが抑制され、その結果的として、各ＬＥＤチップ１１の発光色のむらを抑制できる。

又、前記構成の各ＬＥＤチップ１１は全方向に光を放射し、取分け、正面方向つまり金属基板２とは反対側の光の取出し方向に放射される光よりも、背面方向つまり金属基板２に向けて放射される光の方が強い。

そして、背面方向に放射された光の多くは、透光性のダイボンド材１６を通って９０％以上の光反射率を有した銀メッキ層４の端面メッキ部４ａに入射し、この端面メッキ部４ａで光の取出し方向に反射される。このようなＬＥＤチップ１１直下での高効率の反射により、光の取出し効率をより向上させることができる。

しかも、前記背面２ｃ方向に放射された光の一部、及び封止部材２２内の蛍光体から放射された光の一部は、白色の絶縁層５に入射し、この絶縁層５で光の取出し方向に反射される。加えて、背面２ｃ方向に向かった光の一部は導体８を覆った光反射層１０に入射し、この光反射層１０で光の取出し方向に反射される。

更に、絶縁層５の通孔６の周辺は、その一部が導体８で覆われることがなく、この導体８と通孔６との間おいて露出面５ａを有している。言い換えれば、通孔６の周辺を、その周方向に沿って途切れることなく連続した白色反射面とみなすことができるので、そこに入射した光を、光の取出し方向に反射させることができる。

それだけではなく、点灯時に、封止部材２２中の蛍光体から放射された光の一部を、素子取付け部３によって光の取出し方向に反射させることができる。

詳しくは、素子取付け部３のテーパ状周面３ｂに対して絶縁層５の通孔６の内面６ａは離れていて、これらの間に封止部材２２の一部が充填された状態にある。そのため、封止部材２２中の蛍光体から放射された光の一部は、素子取付け部３の先端面３ａの内でＬＥＤチップ１１の周囲だけではなく、絶縁層５で妨げられることなくテーパ状周面３ｂにも入射可能である。言い換えれば、素子取付け部３での反射面積が、先端面３ａの内でＬＥＤチップ１１の周囲以外にテーパ状周面３ｂにも確保されている。そして、このテーパ状周面３ｂでの反射面積は、先端面３ａの内でＬＥＤチップ１１の周囲の反射面積よりも大きい。

こうした条件に加えて、素子取付け部３の反射面として機能する先端面３ａ及びテーパ状周面３ｂは、光反射率が９０％以上と高い銀メッキ層４で覆われている。そのため、テーパ状周面３ｂに入射した光を、効率よく光の取出し方向に反射させることができる。

なお、テーパ状周面３ｂに対する銀メッキ層４の周面メッキ部４ｂの被着面積が、金属基板２に絶縁層５を固定する接着層７の食み出し部７ａによって減少することは、この食み出し部７ａの食み出し寸法が0.2mm以下と極小であることにより、実質的に無視できる。これとともに、接着層７の色が黒色等の白色系以外の色である場合、食み出し部７による光の吸収も実質的に無視できる。このように食み出し部７ａは、照明装置１の光の出射方向に取出される光の取出し効率を向上させる上で、実質的な支障とならないものである。

したがって、前記構成の照明装置１は、ＬＥＤチップ１１の放熱を促進させる素子取付け部３を利用して、照明装置１の光の出射方向に取出される光の取出し効率を向上させることができる。ちなみに、素子取付け部３に銀メッキ層を設けない構成の照明装置の全光束を１００とした場合に比較して、前記構成の照明装置１での全光束は１１０であることが、本発明者による比較試験で明らかになった。

又、既述のように接着層７は素子取付け部３の根元方向へ突出した食み出し部７ａを有しているから、封止部材２２による封止に伴って封止部材２２内に気泡が残留しないようにできる。

即ち、封止部材２２は、未硬化の状態でリフレクタ２０内に所定量注入された後に、加熱炉によって加熱されることで硬化して、ＬＥＤチップ１１等を封止する。この場合、リフレクタ２０内に空気溜りがあると、そこに溜まっていた空気が、加熱に伴って未硬化の封止部材２２内に流出して、それが抜けきらない内に封止部材２２が硬化することにより、気泡となって封止部材２２内に残留することがある。そのため、封止部材２２を設ける前の状態で、接着層７が絶縁層５の通孔６の内面６ａに対して素子取付け部３から遠ざかるように引っ込んでいる場合には、絶縁層５と金属基板２との間に通孔６に連通する空気溜りが形成される。

しかし、照明装置１は既述のように素子取付け部３の根元方向へ突出する接着層７の食み出し部７ａを有しているから、リフレクタ２０内に空気溜りが形成されることがない。したがって、加熱されることにより硬化する封止部材２２内に気泡が残留することを抑制できる。そのため、封止部材２２内に水が溜まって、封止部材２２の絶縁性能の低下がもたらされないようにできる。

なお、接着層７が黒色系である場合、その食み出し部７ａと白色の絶縁層５の通孔６の内面６ａとのコントラストが明確である。そのため、導体８にボンディングワイヤ１７をワイヤボンディングする場合のＣＣＤカメラでの視認に基づく位置決めの基準を、食み出し部７ａと通孔６の内面６ａとの境界に求めることができるので、低解像度のＣＣＤカメラでも前記位置決め基準を確実に視認することが可能である。

図４は夫々異なる本発明の第２実施形態を示している。第２実施形態は、以下説明する事項以外は、図示されない事項を含めて第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ部分には同一符号を付してその説明を省略する。

第２実施形態では、リフレクタ２０が複数の反射孔２１（一つのみ代表して示す。）を有している。これらの反射孔２１には、銀メッキ層４が被着された素子取付け部３にダイボンドされたＬＥＤチップ１１が個別に配置されている。各反射孔２１は光の取出し側に行くに従って次第に孔径が拡大するテーパ孔で形成されている。又、封止部材２２は、各反射孔２１の夫々に充填して固化されている。以上説明した事項以外は第１実施形態したと同じである。

したがって、この第２実施形態の照明装置１でも、第１実施形態と同様に、各ＬＥＤチップ１１の温度上昇による発光効率の低下を抑制しつつ、封止部材２２中の蛍光体から放射されて素子取付け部３に入射した光を、素子取付け部３の先端面３ａだけではなくテーパ状周面３ｂに被着された銀メッキ層４で反射することにより、光の取出し効率を向上できる。しかも、第２実施形態の照明装置１では封止部材２２の使用量を低減できる。

なお、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、リフレクタを省略して、図示しないディスペンサーから未硬化の熱硬化性封止部材を、ＬＥＤチップ（半導体発光素子）１１ごと、又は全てのＬＥＤチップ１１にわたるようにボッティングして加熱炉で硬化させることにより、各ＬＥＤチップ１１を封止部材２２で封止することもできる。

本発明の第１実施形態に係る照明装置を一部切欠いて示す正面図。図１の照明装置の一部を拡大して示す断面図。図２に示された部分を封止部材が除かれた状態で示す正面図。本発明の第２実施形態に係る照明装置の一部を拡大して示す断面図。

符号の説明

１…照明装置、２…金属基板、２ａ…基板主部、３…素子取付け部、３ａ…素子取付け部の先端面、３ｂ…素子取付け部のテーパ状周面、４…銀メッキ層、４ａ…端面メッキ部、４ｂ…周面メッキ部、５…絶縁層、６…通孔、７…接着層、７ａ…接着層の食み出し部、８…導体、１１…ＬＥＤチップ（半導体発光素子）、１２…素子基板、１３…半導体発光層、１６…ダイボンド材、１７…ボンディングワイヤ、２２…封止部材

Claims

一面を有しこの一面に凸部からなる素子取付け部が一体に形成された金属基板であって、前記素子取付け部がその先端面から前記一面に至るに従い次第に太く形成された金属基板と；
前記素子取付け部の先端面及びこれに連続して前記一面に至るテーパ状周面に被着された銀メッキ層と；
前記素子取付け部が挿入される通孔を有して前記金属基板の一面に接着層により接着して積層された絶縁層と；
この絶縁層上に設けられた導体と；
前記素子取付け部の先端面を覆った銀メッキ層にダイボンドされた半導体発光素子と；
この半導体発光素子と前記導体とを接続したボンディングワイヤと；
前記半導体発光素子から放出された光の一部により励起され異なる色の光を放射する蛍光体が混入されていて、前記素子取付け部、半導体発光素子、及びボンディングワイヤを埋設した透光性封止部材と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
前記接着層が前記素子取付け部の根元方向への食み出し部を有し、前記通孔の内面に対する前記食み出し部の食み出し寸法を0.2mm以下とするとともに、前記テーパ状周面に被着された銀メッキ層を前記食み出し部に連続させたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。