図1から図11は本発明の第1の実施形態を示し、図1は発光装置の外観斜視図、図2は発光装置の側面断面図である。
1 to 11 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an external perspective view of a light emitting device, and FIG. 2 is a side sectional view of the light emitting device.
図1に示すように、発光装置1は、LED装置2が搭載されるヒートパイプ3と、ヒートパイプ3に沿って延びLED装置2と電気的に接続されるフレキシブル基板4と、ヒートパイプ3におけるLED装置2の搭載部と反対側に設けられる補強部材5と、を備えている。
As shown in FIG. 1, the light emitting device 1 includes a heat pipe 3 on which the LED device 2 is mounted, a flexible substrate 4 that extends along the heat pipe 3 and is electrically connected to the LED device 2, and a heat pipe 3. And a reinforcing member 5 provided on the side opposite to the mounting portion of the LED device 2.
図2に示すように、ヒートパイプ3は、両端を閉塞した円筒状に形成され、後述するLED装置2の放熱パターンが接続される接続区間31を一端側に有し、接続区間31より長い区間の非接続区間32を他端側に有している。そして、フレキシブル基板4は、接続区間31にてLED装置2と電気的に接続され、LED装置2から非接続区間32をヒートパイプ3に沿って延びている。以下、ヒートパイプ3の長尺方向を長手方向、ヒートパイプ3からみてLED装置2の搭載側を上方向、長手方向及び上方向と直交する方向を幅方向として説明する。
As shown in FIG. 2, the heat pipe 3 is formed in a cylindrical shape whose both ends are closed, has a connection section 31 on one end side to which a heat radiation pattern of the LED device 2 described later is connected, and is longer than the connection section 31. The non-connection section 32 is provided on the other end side. The flexible substrate 4 is electrically connected to the LED device 2 in the connection section 31, and extends from the LED device 2 along the non-connection section 32 along the heat pipe 3. Hereinafter, the longitudinal direction of the heat pipe 3 will be described as the longitudinal direction, the mounting side of the LED device 2 viewed from the heat pipe 3 will be the upward direction, and the direction orthogonal to the longitudinal direction and the upward direction will be described as the width direction.
ヒートパイプ3は、熱伝導率が良好な金属からなる円筒部33と、円筒部33内に充填される冷媒34と、を有する。本実施形態においては、円筒部33は銅からなり、冷媒34は水である。ここで、ヒートパイプ3の外径寸法は4mmであり、長手方向寸法は300mmであり、接続区間31の長さは20mmであり、非接続区間32の長さは280mmである。
The heat pipe 3 includes a cylindrical portion 33 made of a metal having good thermal conductivity, and a refrigerant 34 filled in the cylindrical portion 33. In the present embodiment, the cylindrical portion 33 is made of copper, and the refrigerant 34 is water. Here, the outer diameter dimension of the heat pipe 3 is 4 mm, the longitudinal dimension is 300 mm, the length of the connection section 31 is 20 mm, and the length of the non-connection section 32 is 280 mm.
フレキシブル基板4は、樹脂材をベースとした可撓性を有するフィルム状の基板であり、本実施形態においてはポリイミドをベースとしている。フレキシブル基板4は、厚さが例えば0.1mmに形成され、ヒートパイプ3の非接続区間32の上部に沿って他端側へ延びている。
The flexible substrate 4 is a flexible film-like substrate based on a resin material, and is based on polyimide in this embodiment. The flexible substrate 4 is formed to have a thickness of 0.1 mm, for example, and extends to the other end side along the upper portion of the non-connection section 32 of the heat pipe 3.
図3は、発光装置の正面断面図である。
図3に示すように、補強部材5は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間31にてヒートパイプ3を抱持する補強部51と、補強部51の上端と連続的に形成されLED装置2から出射した光を反射する反射部52と、を有している。本実施形態においては、補強部材5は、アルミニウムからなる。
FIG. 3 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 3, the reinforcing member 5 is made of a metal having good thermal conductivity, and is formed continuously with the reinforcing portion 51 that holds the heat pipe 3 in the connection section 31 and the upper end of the reinforcing portion 51. And a reflection part 52 that reflects the light emitted from the LED device 2. In the present embodiment, the reinforcing member 5 is made of aluminum.
補強部51は、ヒートパイプ3の幅方向両側に一対に設けられ、ヒートパイプ3の幅方向両側から下側を覆うよう湾曲して形成される。各補強部51の下端は離隔しており、各補強部51の間に間隙53が形成されている。
The reinforcing portions 51 are provided as a pair on both sides in the width direction of the heat pipe 3 and are formed to be curved so as to cover the lower side from both sides in the width direction of the heat pipe 3. The lower ends of the reinforcing portions 51 are separated from each other, and a gap 53 is formed between the reinforcing portions 51.
図4は曲げ加工前の補強部材の外観斜視図であり、図5は曲げ加工前の補強部材の正面断面図である。
発光装置1を製造するにあたり、図4に示すように、補強部材5を各補強部51が上下に延びるよう形成しておく。そして、図5に示すように、ヒートパイプ3への組み付け時に各補強部51に曲げ加工を施すことにより、補強部材5がヒートパイプ3を抱持するようになっている。このように補強部材5にヒートパイプ3を抱持させることで両者は固定されるが、さらに、ヒートパイプ3と補強部材5をはんだ接合、超音波接合等により接合してもよい。
FIG. 4 is an external perspective view of the reinforcing member before bending, and FIG. 5 is a front sectional view of the reinforcing member before bending.
In manufacturing the light emitting device 1, as shown in FIG. 4, the reinforcing member 5 is formed so that each reinforcing portion 51 extends vertically. Then, as shown in FIG. 5, the reinforcing member 5 holds the heat pipe 3 by bending each reinforcing portion 51 when assembled to the heat pipe 3. As described above, both the heat pipe 3 and the reinforcing member 5 are fixed by holding the heat pipe 3 in the reinforcing member 5. However, the heat pipe 3 and the reinforcing member 5 may be bonded by solder bonding, ultrasonic bonding, or the like.
図6は発光装置の平面図であり、図7は発光装置の正面図である。
図6に示すように、反射部52は、平面視にてLED装置2を包囲するよう形成され、LED装置2の幅方向外側に配置される一対の第1壁部54と、LED装置2の長手方向外側に配置される一対の第2壁部55と、を有している。本実施形態においては、反射部52は、平面視にて長手方向へ長尺な長方形状を呈している。各壁部54,55は、外面が上方へ延びる平坦面をなし、内面が上方へ向かってLED装置2から離隔する側へ傾斜する傾斜面をなしている。図7に示すように、正面視では、第2壁部55によりLED装置2が隠蔽された状態となっている。
6 is a plan view of the light emitting device, and FIG. 7 is a front view of the light emitting device.
As shown in FIG. 6, the reflecting portion 52 is formed so as to surround the LED device 2 in a plan view, and the pair of first wall portions 54 disposed on the outer side in the width direction of the LED device 2 and the LED device 2. And a pair of second wall portions 55 arranged on the outside in the longitudinal direction. In the present embodiment, the reflecting portion 52 has a rectangular shape that is long in the longitudinal direction in plan view. Each of the wall portions 54 and 55 has a flat surface whose outer surface extends upward, and has an inclined surface whose inner surface is inclined upward and away from the LED device 2. As shown in FIG. 7, the LED device 2 is concealed by the second wall portion 55 in a front view.
図8は発光装置におけるLED装置付近の模式拡大断面図である。尚、図8中では、説明のために、各LED素子のアノード電極及びカソード電極がLED装置の長手方向について対向配置される図としているが、実際には各LED素子のアノード電極及びカソード電極はLED装置の幅方向について対向配置されている。
FIG. 8 is a schematic enlarged sectional view of the vicinity of the LED device in the light emitting device. In FIG. 8, for the sake of explanation, the anode electrode and the cathode electrode of each LED element are arranged to face each other in the longitudinal direction of the LED device. Oppositely arranged in the width direction of the LED device.
LED装置2は、長手方向へ延びる細長い直方体状に形成される。線状光源部としてのLED装置2は、フリップチップ型のGaN系半導体材料からなるLED素子22と、LED素子22を搭載するセラミック基板21と、セラミック基板21に形成されLED素子22へ電力へ供給するための回路パターン24と、LED素子22をセラミック基板21上にて封止するガラス封止部23と、を備えている。
The LED device 2 is formed in an elongated rectangular parallelepiped shape extending in the longitudinal direction. The LED device 2 as a linear light source unit includes an LED element 22 made of a flip-chip type GaN-based semiconductor material, a ceramic substrate 21 on which the LED element 22 is mounted, and a power supply to the LED element 22 formed on the ceramic substrate 21. The circuit pattern 24 for carrying out, and the glass sealing part 23 which seals the LED element 22 on the ceramic substrate 21 are provided.
LED素子22は、GaNからなる成長基板の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、n型層と、MQW層と、p型層とがこの順で形成されている。このLED素子22は、700℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は600℃以上であり、低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、LED素子22は、p型層の表面に設けられるp側電極22aを有するとともに、p型層からn型層にわたって一部をエッチングすることにより露出したn型層に形成されるn側電極22bを有する。p側電極22aとn側電極22bには、それぞれバンプが形成される。本実施形態においては、LED素子22は、成長基板としてサファイア基板が用いられ、p側電極22aはAgからなり、厚さ250μmで346μm角に形成される。尚、LED素子22の構成は任意であり、例えば、p側電極がRhからなるものであったり、p側電極にITOが用いられたフェイスアップ型であってもよい。
In the LED element 22, an n-type layer, an MQW layer, and a p-type layer are formed in this order by epitaxially growing a group III nitride semiconductor on the surface of a growth substrate made of GaN. The LED element 22 is epitaxially grown at 700 ° C. or higher, its heat-resistant temperature is 600 ° C. or higher, and is stable with respect to the processing temperature in the sealing process using the low melting point heat-sealing glass. The LED element 22 has a p-side electrode 22a provided on the surface of the p-type layer, and an n-side electrode formed on the n-type layer exposed by etching a part from the p-type layer to the n-type layer. 22b. Bumps are formed on the p-side electrode 22a and the n-side electrode 22b, respectively. In the present embodiment, the LED element 22 uses a sapphire substrate as a growth substrate, the p-side electrode 22a is made of Ag, and is formed in a 346 μm square with a thickness of 250 μm. The configuration of the LED element 22 is arbitrary. For example, the p-side electrode may be made of Rh, or may be a face-up type in which ITO is used for the p-side electrode.
セラミック基板21は、例えばアルミナ(Al2O3)の多結晶焼結材料からなり、厚さ方向(上下方向)寸法が0.25mm、長手方向(前後方向)寸法が14.0mm、幅方向(左右方向)寸法が0.75mmに形成される。尚、この基板として、AlNやSiを用いることもできる。回路パターン24は、セラミック基板21の上面に形成されてLED素子22と電気的に接続される上面パターン24aと、セラミック基板21の下面に形成されてフレキシブル基板5と電気的に接続される電極パターン24bと、上面パターン24aと電極パターン24bを電気的に接続するビアパターン24cと、を有している。また、セラミック基板21の下面における各電極パターン24bの間には、放熱パターン26が形成される。上面パターン24a、電極パターン24b及び放熱パターン26は、セラミック基板21の表面に形成されるW層と、W層の表面を覆う薄膜状のNiメッキ層と、Niメッキ層の表面を覆う薄膜状のAgメッキ層と、を含んでいる。ビアパターン24cは、Wからなり、セラミック基板21を厚さ方向に貫通するビアホールに設けられる。電極パターン24bはセラミック基板21の長手方向両端に形成され、一方がアノード電極、他方がカソード電極をなす。
The ceramic substrate 21 is made of, for example, a polycrystalline sintered material of alumina (Al 2 O 3 ), has a thickness direction (vertical direction) dimension of 0.25 mm, a longitudinal direction (front-rear direction) dimension of 14.0 mm, and a width direction ( The dimension in the left-right direction is 0.75 mm. Note that AlN or Si can also be used as the substrate. The circuit pattern 24 is formed on the upper surface of the ceramic substrate 21 and is electrically connected to the LED element 22. The electrode pattern is formed on the lower surface of the ceramic substrate 21 and is electrically connected to the flexible substrate 5. 24b, and a via pattern 24c that electrically connects the upper surface pattern 24a and the electrode pattern 24b. A heat radiation pattern 26 is formed between the electrode patterns 24 b on the lower surface of the ceramic substrate 21. The upper surface pattern 24a, the electrode pattern 24b, and the heat dissipation pattern 26 are formed of a W layer formed on the surface of the ceramic substrate 21, a thin film Ni plating layer that covers the surface of the W layer, and a thin film shape that covers the surface of the Ni plating layer. An Ag plating layer. The via pattern 24c is made of W, and is provided in a via hole that penetrates the ceramic substrate 21 in the thickness direction. The electrode patterns 24b are formed at both ends of the ceramic substrate 21 in the longitudinal direction, one of which is an anode electrode and the other is a cathode electrode.
ガラス封止部23は、ZnO−B2O3−SiO2−Nb2O5−Na2O−Li2O系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではなく、例えば、熱融着ガラスは、Li2Oを含有していなくてもよいし、任意成分としてZrO2、TiO2等を含んでいてもよい。さらに、ガラス封止部23は、熱融着ガラスに限らず、金属アルコキシドを出発原料としたゾルゲルガラスであってもよい。さらには、封止部をガラスでなくシリコーン等の樹脂とすることも可能である。図6に示すように、ガラス封止部23は、セラミック基板21上に直方体状に形成され、セラミック基板21の上面にて各LED素子22を一括して封止する。本実施形態においては、ガラス封止部23におけるセラミック基板21の上面からの高さは0.5mmとなっている。ガラス封止部23の側面は、ホットプレス加工によってセラミック基板21と接着された板ガラスが、セラミック基板21とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、ガラス封止部23の上面は、ホットプレス加工によってセラミック基板21と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度(Tg)が490℃、屈伏点(At)が520℃、100℃〜300℃における熱膨張率(α)が6×10−6/℃、屈折率が1.7となっている。
The glass sealing portion 23 is made of ZnO—B 2 O 3 —SiO 2 —Nb 2 O 5 —Na 2 O—Li 2 O-based heat fusion glass. The composition of the glass is not limited to this. For example, the heat-sealing glass may not contain Li 2 O, or may contain ZrO 2 , TiO 2 or the like as an optional component. Good. Further, the glass sealing portion 23 is not limited to the heat-sealing glass but may be a sol-gel glass using a metal alkoxide as a starting material. Furthermore, the sealing portion can be made of resin such as silicone instead of glass. As shown in FIG. 6, the glass sealing portion 23 is formed in a rectangular parallelepiped shape on the ceramic substrate 21 and collectively seals the LED elements 22 on the upper surface of the ceramic substrate 21. In this embodiment, the height from the upper surface of the ceramic substrate 21 in the glass sealing part 23 is 0.5 mm. The side surface of the glass sealing portion 23 is formed by cutting a plate glass bonded to the ceramic substrate 21 by hot pressing together with the ceramic substrate 21 with a dicer. Moreover, the upper surface of the glass sealing part 23 is one surface of the plate glass bonded to the ceramic substrate 21 by hot pressing. This heat-fusible glass has a glass transition temperature (Tg) of 490 ° C., a yield point (At) of 520 ° C., a coefficient of thermal expansion (α) at 100 ° C. to 300 ° C. of 6 × 10 −6 / ° C., and a refractive index. It is 1.7.
また、ガラス封止部23には蛍光体23aが分散されている。蛍光体23aは、MQW層から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体である。本実施形態においては、蛍光体23aとしてYAG(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられる。尚、蛍光体23aは、珪酸塩蛍光体や、YAGと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等であってもよい。
In addition, the phosphor 23 a is dispersed in the glass sealing portion 23. The phosphor 23a is a yellow phosphor that emits yellow light having a peak wavelength in a yellow region when excited by blue light emitted from the MQW layer. In the present embodiment, a YAG (Yttrium Aluminum Garnet) phosphor is used as the phosphor 23a. The phosphor 23a may be a silicate phosphor or a mixture of YAG and silicate phosphor in a predetermined ratio.
フレキシブル基板4は、LED装置2の放熱パターン26を挿通する孔部41を有し、孔部41の長手方向両側にLED装置2の電極パターンと接続される電極部42が形成される。第1ポリイミド層43、回路パターン層44、第2ポリイミド層45を下側からこの順に有している。第1ポリイミド層43はヒートパイプ3の上端と接触するが、ヒートパイプ3が円筒状に形成されていることから接触面積が比較的小さくなっている。回路パターン層44は、例えば銅からなり、LED装置2の電極パターン24bとはんだ材71を介して接続される。尚、LED装置2の放熱パターン26は、フレキシブル基板4の孔部41を通じてヒートパイプ3とはんだ材72を介して接続されている。第2ポリイミド層45は、回路パターン層44が露出する各電極部42を除き、回路パターン層44を被覆する。尚、フレキシブル基板4は、ポリイミド以外を主成分としたものであってもよく、例えば、BTレジン、液晶ポリマー等を主成分とするものであってもよい。
The flexible substrate 4 has a hole 41 through which the heat dissipation pattern 26 of the LED device 2 is inserted, and electrode portions 42 connected to the electrode pattern of the LED device 2 are formed on both sides in the longitudinal direction of the hole 41. It has the 1st polyimide layer 43, the circuit pattern layer 44, and the 2nd polyimide layer 45 in this order from the lower side. The first polyimide layer 43 is in contact with the upper end of the heat pipe 3, but the contact area is relatively small because the heat pipe 3 is formed in a cylindrical shape. The circuit pattern layer 44 is made of, for example, copper, and is connected to the electrode pattern 24 b of the LED device 2 via the solder material 71. The heat dissipation pattern 26 of the LED device 2 is connected to the heat pipe 3 and the solder material 72 through the hole 41 of the flexible substrate 4. The second polyimide layer 45 covers the circuit pattern layer 44 except for the electrode portions 42 where the circuit pattern layer 44 is exposed. Note that the flexible substrate 4 may be composed mainly of components other than polyimide, and may be composed mainly of BT resin, liquid crystal polymer, or the like.
図9は、LED装置の模式断面図であり、図8と異なる方向の縦断面である。
図9に示すように、封止材としてのガラス封止部23は、LED素子22から上面までの第1距離aが、LED素子22から最も近接する側面までの第2距離bよりも大きい直方体状をなしている。ガラス封止部23の上面からは黄色の割合が多い光が発せられ、ガラス封止部23の側面からは青色の割合が多い光が発せられる。封止材が直方体状に形成される場合、第1距離aと第2距離bとの関係が、
√2≦a/b
の関係を満たすと、LED素子22の発光時に、ガラス封止部23における上面と側面との色度や輝度の違いが明確に視認されるようになる。本実施形態においては、第1距離aが0.48mmであり、第2距離bが0.18mmであることから、上記式の関係を満たしている。尚、
2≦a/b
の関係を満たすと、上面と側面との色度や輝度の違いが顕著となる。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the LED device, which is a vertical cross-section in a direction different from FIG.
As shown in FIG. 9, the glass sealing portion 23 as a sealing material is a rectangular parallelepiped in which the first distance a from the LED element 22 to the upper surface is larger than the second distance b from the LED element 22 to the closest side surface. It has a shape. Light having a high yellow ratio is emitted from the upper surface of the glass sealing portion 23, and light having a high blue ratio is emitted from the side surface of the glass sealing portion 23. When the sealing material is formed in a rectangular parallelepiped shape, the relationship between the first distance a and the second distance b is
√2 ≦ a / b
When the relationship is satisfied, when the LED element 22 emits light, a difference in chromaticity and luminance between the upper surface and the side surface of the glass sealing portion 23 is clearly visually recognized. In the present embodiment, since the first distance a is 0.48 mm and the second distance b is 0.18 mm, the relationship of the above formula is satisfied. still,
2 ≦ a / b
When the above relationship is satisfied, the difference in chromaticity and luminance between the upper surface and the side surface becomes significant.
図10はLED装置のセラミック基板を示し、(a)は平面図、(b)は下面図である。
図10(a)に示すように、セラミック基板21は、上面パターン24aが複数のLED素子22を電気的に直列に接続するよう形成されている。本実施形態においては、計24のLED装置2が電気的に直列に実装されている。各LED素子22は、順方向電圧が4.0V、順方向電流が100mAの場合に、ピーク波長が460nmの光を発する。このように、計24個のLED素子22が直列に接続されていることから、家庭用のAC100Vの電源を利用すると、各LED素子22に約4.0Vの順方向電圧が印加され、各LED素子22が所期の動作をするようになっている。
FIG. 10 shows a ceramic substrate of the LED device, where (a) is a plan view and (b) is a bottom view.
As shown in FIG. 10A, the ceramic substrate 21 is formed so that the upper surface pattern 24a electrically connects the plurality of LED elements 22 in series. In the present embodiment, a total of 24 LED devices 2 are electrically mounted in series. Each LED element 22 emits light having a peak wavelength of 460 nm when the forward voltage is 4.0 V and the forward current is 100 mA. Thus, since a total of 24 LED elements 22 are connected in series, when a household AC100V power source is used, a forward voltage of about 4.0 V is applied to each LED element 22, and each LED The element 22 is intended to operate.
本実施形態においては、上面パターン24aは、セラミック基板21の長手方向両端で、ビアパターン24cと接続される。上面パターン24aは、セラミック基板21の幅方向一方で所定のLED素子22のp側電極22aと接続され、セラミック基板21の幅方向他方で当該LED素子22と隣接するLED素子22のn側電極22bと接続される。従って、上面パターン24aは、各LED素子22間で、セラミック基板21の長手方向に対して幅方向に傾斜して斜めに形成されている。
In the present embodiment, the upper surface pattern 24 a is connected to the via pattern 24 c at both longitudinal ends of the ceramic substrate 21. The upper surface pattern 24a is connected to the p-side electrode 22a of the predetermined LED element 22 on one side in the width direction of the ceramic substrate 21, and the n-side electrode 22b of the LED element 22 adjacent to the LED element 22 on the other side in the width direction of the ceramic substrate 21. Connected. Accordingly, the upper surface pattern 24 a is formed obliquely between the LED elements 22 and inclined in the width direction with respect to the longitudinal direction of the ceramic substrate 21.
また、図10(b)に示すように、電極パターン24bは、カソード電極とアノード電極とが左右方向に離隔して配置され、セラミック基板21の前後方向両側に左右方向へ延びるよう形成されている。本実施形態においては、電極パターン24b及び放熱パターン26は、平面視にて矩形状に形成される。各電極パターン24bは、セラミック基板21の長手方向に0.4mm、セラミック基板21の幅方向に0.65mmの寸法となるよう形成される。また、放熱パターン26は、セラミック基板21の長手方向に12.8mm、セラミック基板21の幅方向に0.65mmの寸法となるよう形成される。各電極パターン24bと放熱パターン26は、セラミック基板21の長手方向に0.2mm離れて形成されている。本実施形態においては、放熱パターン26は、平面視にて各LED素子22と重なるように、各LED素子22の真下に形成されている。
As shown in FIG. 10B, the electrode pattern 24b is formed such that the cathode electrode and the anode electrode are spaced apart in the left-right direction and extend in the left-right direction on both sides in the front-rear direction of the ceramic substrate 21. . In the present embodiment, the electrode pattern 24b and the heat dissipation pattern 26 are formed in a rectangular shape in plan view. Each electrode pattern 24 b is formed to have a dimension of 0.4 mm in the longitudinal direction of the ceramic substrate 21 and 0.65 mm in the width direction of the ceramic substrate 21. The heat radiation pattern 26 is formed to have a dimension of 12.8 mm in the longitudinal direction of the ceramic substrate 21 and 0.65 mm in the width direction of the ceramic substrate 21. Each electrode pattern 24 b and the heat dissipation pattern 26 are formed 0.2 mm apart in the longitudinal direction of the ceramic substrate 21. In the present embodiment, the heat radiation pattern 26 is formed directly below each LED element 22 so as to overlap each LED element 22 in plan view.
以下、本実施形態の発光装置1の製造方法の一例を説明する。まず、リフロー処理によりLED装置2をフレキシブル基板4に実装するとともに、LED装置2とヒートパイプ3とを接合する。次いで、この接合体に、曲げ加工前の補強部材5を組み付ける。そして、補強部材5に曲げ加工を施して、かしめにより補強部材5をヒートパイプ3に固定する。
Hereinafter, an example of the manufacturing method of the light-emitting device 1 of this embodiment is demonstrated. First, the LED device 2 is mounted on the flexible substrate 4 by reflow processing, and the LED device 2 and the heat pipe 3 are joined. Next, the reinforcing member 5 before bending is assembled to the joined body. Then, the reinforcing member 5 is bent, and the reinforcing member 5 is fixed to the heat pipe 3 by caulking.
以上のように構成された発光装置1では、フレキシブル基板4を通じてLED装置2に電圧を印加すると、LED装置2から青色及び黄色の混合光が発せられる。LED装置2は、LED素子22がガラスにより封止されることから、従来の樹脂封止のように封止材の劣化を考慮することなく、LED素子22の発光量を大きくすることができる。一方、LED素子22の発光量が大きくなれば、LED素子22の発熱量も大きくなるので、放熱に関して新たな課題が生じ、LED装置2にて生じた熱を的確に放熱させる必要がある。特に、本実施形態では、LED装置2には複数のLED素子22が一括して搭載されているので、従来と比較して、LED装置2の大きさの割に発熱量が大きい。
In the light emitting device 1 configured as described above, when a voltage is applied to the LED device 2 through the flexible substrate 4, blue and yellow mixed light is emitted from the LED device 2. Since the LED element 22 is sealed with glass, the LED device 2 can increase the light emission amount of the LED element 22 without considering deterioration of the sealing material as in the case of conventional resin sealing. On the other hand, if the amount of light emitted from the LED element 22 increases, the amount of heat generated by the LED element 22 also increases. Therefore, a new problem arises regarding heat dissipation, and it is necessary to accurately dissipate the heat generated in the LED device 2. In particular, in the present embodiment, since the LED device 2 is mounted with a plurality of LED elements 22 in a lump, the amount of heat generated is larger for the size of the LED device 2 than in the conventional case.
本実施形態の発光装置1では、LED装置2の各LED素子22は、熱抵抗が大きなフレキシブル基板4を介さずヒートパイプ3と接合されているので、各LED素子22にて生じた熱は的確に放熱パターン26からヒートパイプ3へ伝達され、ヒートパイプ3の非接続区間32の表面から空気中に放散されるとともに、気化する冷媒34により吸収することができる。また、補強部材5が、熱伝導率の比較的高いアルミニウムからなり、ヒートパイプ3を半包囲していることから、LED装置2からの熱がヒートパイプ3の全周へ伝達されることを助長することができる。ここで、非接続区間32は、接続区間31より長く形成されているので、ヒートパイプ3の表面積を大きくするとともに、冷媒34の容量を大きくして、ヒートパイプ3における放熱性能を向上させることができ、また、放熱パターン26は、各LED素子22の真下に形成されているので、各LED素子22にて生じた熱をヒートパイプ3の接続区間31へスムースに伝達することができる。
In the light emitting device 1 of the present embodiment, each LED element 22 of the LED device 2 is joined to the heat pipe 3 without the flexible substrate 4 having a large thermal resistance, so that the heat generated in each LED element 22 is accurate. The heat radiation pattern 26 is transmitted to the heat pipe 3, and is dissipated into the air from the surface of the non-connection section 32 of the heat pipe 3 and can be absorbed by the vaporized refrigerant 34. Moreover, since the reinforcing member 5 is made of aluminum having a relatively high thermal conductivity and surrounds the heat pipe 3 half, the heat from the LED device 2 is transmitted to the entire circumference of the heat pipe 3. can do. Here, since the non-connection section 32 is formed longer than the connection section 31, it is possible to increase the surface area of the heat pipe 3 and increase the capacity of the refrigerant 34 to improve the heat dissipation performance in the heat pipe 3. Moreover, since the heat dissipation pattern 26 is formed directly under each LED element 22, heat generated in each LED element 22 can be smoothly transferred to the connection section 31 of the heat pipe 3.
また、本実施形態の発光装置1では、各LED素子22のp側電極22a及びn側電極22bが幅方向に並べられ、セラミック基板21に対して幅方向の2点で接触するようにしたので、長手方向の2点で接触する場合に比べて、各LED素子22からセラミック基板21へ効率良く熱を伝達することができる
Further, in the light emitting device 1 of the present embodiment, the p-side electrode 22a and the n-side electrode 22b of each LED element 22 are arranged in the width direction and are in contact with the ceramic substrate 21 at two points in the width direction. Compared with the case where contact is made at two points in the longitudinal direction, heat can be efficiently transferred from each LED element 22 to the ceramic substrate 21.
また、フレキシブル基板4は、放熱パターン26を挿通する孔部41が形成されているので、各LED素子22からの熱が直接的に伝わることがないし、上側が湾曲形成されたヒートパイプ3との接触面積が比較的小さいことから、熱によるフレキシブル基板4の劣化を抑制することができる。また、フレキシブル基板4をヒートパイプ3に沿って配置することにより、省スペース化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。
Moreover, since the hole 41 which penetrates the heat radiating pattern 26 is formed in the flexible substrate 4, the heat from each LED element 22 is not directly transmitted, and the heat pipe 3 with the curved upper side is formed. Since the contact area is relatively small, deterioration of the flexible substrate 4 due to heat can be suppressed. Further, by arranging the flexible substrate 4 along the heat pipe 3, space can be saved, which is extremely advantageous in practical use.
これまで、従来における樹脂封止の大光量のLED装置は、光源部については白熱電球及び蛍光灯より小さくすることが可能であるが、放熱フィンなどの放熱部が大型となるのでデザイン性を損なっていた。このようなLED装置に対し、本実施形態のLED装置2は、ヒートパイプ3の先端を他の放熱部材に接続し、他の放熱部材を目立たない場所に設置することも可能となり、デザイン性を損なうことがない。特に、本実施形態のLED装置2はガラス封止であるので、樹脂封止のLED装置よりも光源部自体を小型とし、放熱経路となるヒートパイプ3として比較的細い径のものを選択することができる。
Up to now, conventional resin-encapsulated large light quantity LED devices can be made smaller in the light source part than incandescent bulbs and fluorescent lamps, but the heat radiation parts such as heat radiation fins are large and the design is impaired. It was. In contrast to such an LED device, the LED device 2 of the present embodiment can connect the tip of the heat pipe 3 to another heat radiating member and install the other heat radiating member in an inconspicuous place. There is no loss. In particular, since the LED device 2 of the present embodiment is glass-sealed, the light source unit itself is made smaller than the resin-sealed LED device, and a heat pipe 3 serving as a heat dissipation path is selected with a relatively narrow diameter. Can do.
また、本実施形態の発光装置1によれば、補強部材5によりヒートパイプ3の接続区間31の下側が補強されているので、ヒートパイプ3に接続区間31に剛性を付与して強度を向上することができる。これにより、比較的割れや欠けが生じやすいセラミック基板21を用い、比較的曲がりやすい細径のヒートパイプ3を用いているにも拘わらず、接続区間31におけるヒートパイプ3の変形を防止し、セラミック基板21の破損を防ぐことができる。特に、本実施形態においては、デザイン性を強調するために、細長い直方体形状のLED装置2が細径のヒートパイプ3の長手方向に設置されているが、この発光装置1においても容易に破損することを防ぐことができる。
Moreover, according to the light-emitting device 1 of this embodiment, since the lower side of the connection section 31 of the heat pipe 3 is reinforced by the reinforcing member 5, the rigidity is imparted to the connection section 31 of the heat pipe 3 to improve the strength. be able to. This prevents the deformation of the heat pipe 3 in the connection section 31 despite the use of the ceramic substrate 21 that is relatively susceptible to cracking and chipping and the thin heat pipe 3 that is relatively easy to bend. Breakage of the substrate 21 can be prevented. In particular, in this embodiment, in order to emphasize the design, the elongated rectangular parallelepiped LED device 2 is installed in the longitudinal direction of the thin heat pipe 3, but the light emitting device 1 is easily damaged. Can be prevented.
また、本実施形態の発光装置1によれば、補強部材5が接続区間31にてヒートパイプ3と接触していることから、補強部材5に熱を伝達して放熱部材として機能させることができる。特に、補強部材5が補強部51と連続的に反射部52を有しているので、補強部材5の表面積が大きく、補強部材5から熱を空気中へ効率良く放散させることができる。
Moreover, according to the light-emitting device 1 of this embodiment, since the reinforcement member 5 is contacting the heat pipe 3 in the connection area 31, heat can be transmitted to the reinforcement member 5 and it can be functioned as a heat radiating member. . In particular, since the reinforcing member 5 has the reflecting portion 52 continuously with the reinforcing portion 51, the surface area of the reinforcing member 5 is large, and heat can be efficiently dissipated from the reinforcing member 5 into the air.
また、セラミック基板21、LED素子22及びガラス封止部23が同等の熱膨張率であり、LED素子22を一列に複数配列しているので、LED装置2を幅方向に狭くしてLED装置2の小型化を図ることができる。これに加え、直径5mm以下の比較的細い径の目立たないヒートパイプ3を採用することにより、LED装置2の小型化を効果的に行うことができる。例えば、シリコン樹脂を封止部材とした場合には、セラミック基板21やLED素子22に対して封止部材の熱膨張率が10倍以上となるので、封止部材のセラミック基板21からの剥離が生じやすくなる。また、封止部材が軟らかく変形しやすいので保持用の枠等が必要となり、装置の幅がLED素子サイズのおよそ3倍以上となって小型化は困難である。そして、本実施形態のLED装置2を用いるとともに、ヒートパイプ3の補強に必要な補強部材5に、光学制御に必要な反射部52を一体的に形成したので、従来のものと比べて装置を格段に小型とすることができる。
Moreover, since the ceramic substrate 21, the LED element 22, and the glass sealing portion 23 have the same thermal expansion coefficient, and a plurality of the LED elements 22 are arranged in a row, the LED device 2 is narrowed in the width direction, and the LED device 2 is arranged. Can be miniaturized. In addition to this, the LED device 2 can be effectively reduced in size by adopting a heat pipe 3 having a relatively thin diameter of 5 mm or less. For example, when silicon resin is used as the sealing member, the thermal expansion coefficient of the sealing member is 10 times or more with respect to the ceramic substrate 21 or the LED element 22, so that the sealing member is peeled off from the ceramic substrate 21. It tends to occur. In addition, since the sealing member is soft and easily deformed, a holding frame or the like is required, and the width of the device is approximately three times or more the LED element size, making it difficult to reduce the size. And while using the LED apparatus 2 of this embodiment, since the reflection part 52 required for optical control was integrally formed in the reinforcement member 5 required for reinforcement of the heat pipe 3, an apparatus compared with the conventional one. It can be made extremely small.
ここで、本実施形態の発光装置1では、ガラス封止部23の側方から出射された光を上方へ反射させる反射部52を設けたので、ガラス封止部23が直方体形状であるにもかかわらず、LED装置2から発せられた光を上方向へ光学制御することができる。すなわち、本実施形態の発光装置1は、ガラス封止部23を直方体形状としホットプレス加工及びダイシングにより歩留まりよく製造されるLED装置2の課題を解決したものである。
Here, in the light emitting device 1 of the present embodiment, since the reflection part 52 that reflects the light emitted from the side of the glass sealing part 23 upward is provided, the glass sealing part 23 has a rectangular parallelepiped shape. Regardless, the light emitted from the LED device 2 can be optically controlled upward. That is, the light-emitting device 1 of the present embodiment solves the problem of the LED device 2 that is manufactured with high yield by hot pressing and dicing with the glass sealing portion 23 having a rectangular parallelepiped shape.
また、本実施形態の発光装置1によれば、LED装置2に電圧を印加すると、LED装置2から青色及び黄色の混合光が発せられる。このとき、LED素子22から出射した光のうち、ガラス封止部23の表面に対して垂直な成分を除いては、ガラス封止部23の表面と空気との界面で屈折する。本実施形態のLED装置2では、ガラス封止部23が直方体状に形成されていることから、LED素子22から出射した光の殆どがガラス封止部23の表面にて屈折することとなる。
Further, according to the light emitting device 1 of the present embodiment, when a voltage is applied to the LED device 2, blue and yellow mixed light is emitted from the LED device 2. At this time, the light emitted from the LED element 22 is refracted at the interface between the surface of the glass sealing portion 23 and air except for components perpendicular to the surface of the glass sealing portion 23. In the LED device 2 of the present embodiment, since the glass sealing portion 23 is formed in a rectangular parallelepiped shape, most of the light emitted from the LED element 22 is refracted on the surface of the glass sealing portion 23.
LED素子22から側方へ放射される光は、第2距離bが第1距離aよりも小さく、さらに散乱距離が短く光の散乱度も大きくならないことから、セラミック基板21及び回路パターン24へは殆ど入射せず、高い確率でガラス封止部23の側面に直接的に達する。これにより、光の吸収要因となるセラミック基板21及び回路パターン24へ入射する光が減じられ、LED装置2から放射される光量が格段に向上する。
The light radiated laterally from the LED element 22 has the second distance b smaller than the first distance a, and the scattering distance is short and the light scattering degree does not increase. Almost no incident, and directly reaches the side surface of the glass sealing portion 23 with high probability. As a result, the light incident on the ceramic substrate 21 and the circuit pattern 24 that cause light absorption is reduced, and the amount of light emitted from the LED device 2 is significantly improved.
一方、第1距離aが第2距離bよりも大きいため、ガラス封止部23の側面から出射する光は蛍光体23aによる波長変換割合が低く青みがかり、ガラス封止部23の上面から出射する光は波長変換割合が高く黄みがかる。また、ガラス封止部23の側面から出射する光は輝度が比較的小さく、ガラス封止部23の上面から出射する光は単位面積あたりの輝度が比較的大きくなる。光エネルギーとしては側面から出射する光の方が大きいが、上面から出射する光の方が蛍光体により青色から黄色に変換される割合が高く、視感度がより大きくなるためである。従って、LED装置2から光接続部材4へ放射される光は、放射角度によって色度及び輝度にムラが生じる。
On the other hand, since the first distance a is larger than the second distance b, the light emitted from the side surface of the glass sealing portion 23 is bluish with a low wavelength conversion ratio by the phosphor 23 a and is emitted from the upper surface of the glass sealing portion 23. Light has a high wavelength conversion ratio and is yellowish. Further, the light emitted from the side surface of the glass sealing portion 23 has a relatively low luminance, and the light emitted from the upper surface of the glass sealing portion 23 has a relatively high luminance per unit area. This is because light emitted from the side surface is larger as light energy, but the light emitted from the upper surface has a higher rate of conversion from blue to yellow by the phosphor, and the visibility is further increased. Therefore, the light emitted from the LED device 2 to the optical connecting member 4 has uneven chromaticity and luminance depending on the radiation angle.
しかしながら、平面視にてLED装置2側を見ると、LED装置2の実光源とともに、反射部52の内面に映り込んだLED装置2の鏡映光源が存在している。これにより、LED装置2の実光源では光軸側(本実施形態では上側)で黄色光の成分が多く光軸に垂直な側(本実施形態では左右側)で青色成分が多くなっているが、反射部52に映り込んだ鏡映光源では、逆に、光軸側で青色光の成分が多く光軸に垂直な側で黄色光の成分が多くなる。
However, when the LED device 2 side is viewed in a plan view, there is a mirror light source of the LED device 2 reflected on the inner surface of the reflecting portion 52 along with the actual light source of the LED device 2. Thereby, in the real light source of the LED device 2, the yellow light component is large on the optical axis side (the upper side in the present embodiment), and the blue component is increased on the side perpendicular to the optical axis (the left and right sides in the present embodiment). On the other hand, in the mirror light source reflected on the reflecting portion 52, the blue light component is large on the optical axis side and the yellow light component is large on the side perpendicular to the optical axis.
尚、光軸とは、図9中のLED装置2の中心軸を指している。また、ここでいう光軸側とは光軸に対するなす角が0°〜45°の範囲を指し、光軸に垂直な側とは光軸に対するなす角が45°〜90°の範囲を指す。厳密には、光軸に垂直な方向はLED素子22からの放射配光が小さいのに対し、蛍光体23aによる散乱光の割合が大きいため、光軸に垂直な側にて青色成分が多くなる角度が限られる場合がある。本実施形態においては、光軸に垂直な側で実際に青色成分が多くなるのは、光軸に対し45°〜75°の方向である。そして、発光装置1から出射する光は、実光源と、反射部52によって光軸側へ反射する鏡映光源と、の重ね合わせとなることから、ガラス封止部23の上面から出射される光の配光特性と、ガラス封止部23の側面から出射される光の配光特性が重ね合わせられ、両者の光がよく混合された状態となる。
The optical axis refers to the central axis of the LED device 2 in FIG. The optical axis side here refers to a range in which the angle formed with respect to the optical axis is 0 ° to 45 °, and the side perpendicular to the optical axis refers to a range in which the angle formed with respect to the optical axis is 45 ° to 90 °. Strictly speaking, the light distribution from the LED element 22 is small in the direction perpendicular to the optical axis, whereas the ratio of the scattered light by the phosphor 23a is large, so that the blue component increases on the side perpendicular to the optical axis. The angle may be limited. In this embodiment, the blue component actually increases on the side perpendicular to the optical axis in the direction of 45 ° to 75 ° with respect to the optical axis. And since the light radiate | emitted from the light-emitting device 1 becomes a superposition of a real light source and the mirror light source reflected to the optical axis side by the reflection part 52, it is the light radiate | emitted from the upper surface of the glass sealing part 23. The light distribution characteristics of the light and the light distribution characteristics of the light emitted from the side surface of the glass sealing portion 23 are superposed, and the light of both is well mixed.
また、本実施形態に発光装置1によれば、第2距離bが第1距離aよりも小さいことから、発光装置1を左右方向に小さくすることができる。つまり、光源に対し集光光学系を備える場合、集光光学系は光源とのサイズの比が一定であるときに同一の放射特性を得ることができ、本実施形態においては、光源であるLED装置2のサイズを小さくできた分だけ、反射部52のサイズを小さくすることができる。ここで、第1距離aを第2距離bよりも大きくすることで、LED装置2は、光軸方向と光軸に垂直な方向との色度が異なるという問題点を生じるが、外部放射効率が高く、かつ、光軸に垂直な方向の寸法が小さくなっている。従って、小型化により色度差が生じるという問題点を克服した高効率で小型の発光装置1とすることができる。
Further, according to the light emitting device 1 of the present embodiment, since the second distance b is smaller than the first distance a, the light emitting device 1 can be reduced in the left-right direction. That is, when the light collecting optical system is provided for the light source, the light collecting optical system can obtain the same radiation characteristic when the ratio of the size to the light source is constant. In this embodiment, the LED that is the light source The size of the reflector 52 can be reduced by the amount that the size of the device 2 can be reduced. Here, by making the first distance a larger than the second distance b, the LED device 2 causes a problem that the chromaticity is different between the optical axis direction and the direction perpendicular to the optical axis. And the dimension in the direction perpendicular to the optical axis is small. Therefore, it is possible to obtain a highly efficient and small light emitting device 1 that overcomes the problem of chromaticity differences caused by downsizing.
また、封止材として熱膨張率がLED素子22の2倍以内の無機材料(本実施形態ではガラス)を用い、さらに、基板として熱膨張率がLED素子22の2倍以内の多結晶材を用いたことから、封止材として熱膨張率がLED素子22の10倍以上の樹脂材料を用いた場合のように、封止材と基板の間で熱膨張率差に起因する剥離、クラック等が生じることはない。また、基板における多結晶の粒界の凹凸に封止材が入り込み、アンカー効果をもって、封止材と基板は強固に接合される。本実施形態においては、封止材として熱融着ガラスを用いているので、セラミック基板21との化学結合力も生じ、さらに結合力が高くなっている。これにより、第2距離bを0.3mm以下としても、熱ストレスによって、LED素子22とガラス封止部23、あるいは、ガラス封止部23とセラミック基板21との接合面の剥離が生じない高信頼性パッケージが実現されている。
Further, an inorganic material (glass in the present embodiment) having a thermal expansion coefficient within twice that of the LED element 22 is used as the sealing material, and a polycrystalline material having a thermal expansion coefficient within twice that of the LED element 22 is used as the substrate. Because it has been used, peeling, cracks, etc. due to the difference in thermal expansion coefficient between the sealing material and the substrate as in the case where a resin material having a thermal expansion coefficient 10 times or more that of the LED element 22 is used as the sealing material Will not occur. In addition, the sealing material enters the irregularities of the polycrystalline grain boundaries in the substrate, and the sealing material and the substrate are firmly bonded with an anchor effect. In the present embodiment, since the heat sealing glass is used as the sealing material, a chemical bonding force with the ceramic substrate 21 is also generated, and the bonding force is further increased. As a result, even when the second distance b is set to 0.3 mm or less, the peeling between the LED element 22 and the glass sealing portion 23 or between the glass sealing portion 23 and the ceramic substrate 21 does not occur due to thermal stress. A reliability package has been realized.
尚、本実施形態で例示した無機封止材料やセラミック基板に限らず、熱膨張率がLED素子22の7×10−6/℃に対して、ガラス封止部23に熱膨張率が12×10−6/℃のリン酸系ガラスを用いたり、セラミック基板21に熱膨張率が13×10−6/℃のガラス含有アルミナを用いたりしてもよい。このとき、封止材の熱膨張率がLED素子22の2倍を超えると、封止材の剥離、クラック等が生じやすくなるため、LED素子22と封止材との熱膨張率の差は2倍以内とすることが望ましい。
The thermal expansion coefficient is not limited to the inorganic sealing material and the ceramic substrate exemplified in the present embodiment, and the thermal expansion coefficient of the glass sealing portion 23 is 12 × with respect to 7 × 10 −6 / ° C. of the LED element 22. or with 10 -6 / ° C. of phosphoric acid-based glass, the thermal expansion coefficient may be or using a 13 × 10 -6 / ℃ glass-containing alumina in the ceramic substrate 21. At this time, if the thermal expansion coefficient of the encapsulant exceeds twice that of the LED element 22, peeling of the encapsulant, cracks, etc. are likely to occur, so the difference in thermal expansion coefficient between the LED element 22 and the encapsulant is It is desirable to make it within 2 times.
また、前記実施形態においては、ガラス封止LED2としてガラス封止部23の内部に蛍光体23aが分散されたものを示したが、例えば図11に示すように、ガラス封止部23の内部に蛍光体23aを分散させず、ガラス封止部23の上面に蛍光体23aが分散された樹脂、ガラス等の透明材からなる蛍光層25を形成してもよい。この蛍光層25は、アルコキシドを出発原料とするゾルゲルガラスに蛍光体23aを分散させたものであり、熱を利用してガラス封止部23の上面に焼き付けることにより作製される。このとき、例えば、蛍光体23aをホットプレスのガラス封止にて生じる熱を利用して焼き付けたものであってもよい。これにより、作業性が向上することは勿論、プレスにより蛍光体23aの粒子がガラス封止部23に半ば埋まった状態となり、蛍光体23aとガラス封止部23との接合を強固にすることができる。
Moreover, in the said embodiment, although the thing to which the fluorescent substance 23a was disperse | distributed inside the glass sealing part 23 was shown as glass sealing LED2, as shown, for example in FIG. The fluorescent layer 25 made of a transparent material such as resin or glass in which the fluorescent material 23a is dispersed may be formed on the upper surface of the glass sealing portion 23 without dispersing the fluorescent material 23a. The fluorescent layer 25 is obtained by dispersing the phosphor 23a in sol-gel glass using alkoxide as a starting material, and is produced by baking on the upper surface of the glass sealing portion 23 using heat. At this time, for example, the phosphor 23a may be baked using heat generated by glass sealing in a hot press. As a result, not only the workability is improved, but also the particles of the phosphor 23a are partially embedded in the glass sealing portion 23 by pressing, and the bonding between the phosphor 23a and the glass sealing portion 23 is strengthened. it can.
さらには、ガラス封止部23の内部に蛍光体を分散させるとともに、ガラス封止部23の上面に蛍光体と異なる発光波長の蛍光体が分散された透明材からなる蛍光層を形成してもよい。この場合、LED素子22の発光波長を紫外領域とし、ガラス封止部23の内部の蛍光体を紫外光により励起される青色蛍光体及び赤色蛍光体とし、蛍光層の蛍光体を紫外光により励起される緑色蛍光体とすることができる。
Further, even if the phosphor is dispersed inside the glass sealing portion 23 and a fluorescent layer made of a transparent material in which a phosphor having an emission wavelength different from that of the phosphor is dispersed is formed on the upper surface of the glass sealing portion 23. Good. In this case, the emission wavelength of the LED element 22 is in the ultraviolet region, the phosphor inside the glass sealing portion 23 is a blue phosphor and a red phosphor that are excited by ultraviolet light, and the phosphor in the phosphor layer is excited by ultraviolet light. Green phosphor.
また、発光装置1は、図12に示すように、導光板8を取り付けられたものであってもよい。この場合、導光板8へ入射した光は、導光板8内で多重反射することから、ガラス封止部23の上面から出射した光と側面から出射した光の混合が促進される。ここで、ガラス封止部23の側面から出射される光についても、セラミック基板21に近い下側では青色成分が多くなり、セラミック基板21から遠くガラス封止部23の上面に近い上側では黄色成分が多くなる。これについても、導光板8内で多重反射することから、青色成分が多い光と黄色成分が多い光の混合が促進される。従って、導光板8の発光面においては色度及び輝度にムラが生じず、均一な色度及び輝度による面発光が実現される。尚、例えば、黄色蛍光体に加えて赤色蛍光体をさらに加えたものや、紫外発光のLED素子と赤色蛍光体及び緑色蛍光体を分散したガラスとを用いるとともにガラス上面に青色蛍光体の蛍光体層を形成したもののように、放射される光の色度が位置、方向等によって異なる3色以上のLED装置であっても同様である。
Moreover, the light-emitting device 1 may have a light guide plate 8 attached thereto as shown in FIG. In this case, since the light incident on the light guide plate 8 is multiple-reflected in the light guide plate 8, mixing of light emitted from the upper surface of the glass sealing portion 23 and light emitted from the side surface is promoted. Here, the light emitted from the side surface of the glass sealing portion 23 also has a large blue component on the lower side near the ceramic substrate 21, and the yellow component on the upper side far from the ceramic substrate 21 and near the upper surface of the glass sealing portion 23. Will increase. Also in this case, since multiple reflection is performed in the light guide plate 8, mixing of light having a large blue component and light having a large yellow component is promoted. Therefore, unevenness in chromaticity and luminance does not occur on the light emitting surface of the light guide plate 8, and surface light emission with uniform chromaticity and luminance is realized. In addition, for example, a phosphor obtained by further adding a red phosphor in addition to a yellow phosphor, or a UV phosphor LED element and a glass in which a red phosphor and a green phosphor are dispersed and a blue phosphor phosphor on the upper surface of the glass are used. The same applies to LED devices having three or more colors, such as those in which layers are formed, in which the chromaticity of emitted light varies depending on the position, direction, and the like.
また、例えば図13に示すように、補強部材5の長手方向外側にヒートパイプ3を固定する固定具9を取り付けてもよい。図13の固定具9は、例えば銅からなり、上部を切り欠いたC字状に形成されている。また、図13においては、固定具9は、補強部材5の長手方向両端に隣接して設けられている。尚、図13の発光装置1においては、補強部材5に間隙53は形成されておらず、補強部材5がヒートパイプ3の下側を全て覆うようになっている。
For example, as shown in FIG. 13, a fixture 9 for fixing the heat pipe 3 may be attached to the outer side in the longitudinal direction of the reinforcing member 5. The fixture 9 in FIG. 13 is made of, for example, copper, and is formed in a C shape with the upper part cut away. Further, in FIG. 13, the fixture 9 is provided adjacent to both ends of the reinforcing member 5 in the longitudinal direction. In the light emitting device 1 of FIG. 13, the gap 53 is not formed in the reinforcing member 5, and the reinforcing member 5 covers all the lower side of the heat pipe 3.
図14から図17は本発明の第2の実施形態を示すもので、図14は発光装置の外観斜視図である。
FIGS. 14 to 17 show a second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an external perspective view of the light emitting device.
図14に示すように、この発光装置101は、LED装置2(図14中不図示)が搭載されるヒートパイプ103と、ヒートパイプ103に沿って延びLED装置2と電気的に接続されるフレキシブル基板4(図14中不図示)と、ヒートパイプ103におけるLED装置2の搭載部と反対側を補強する補強部材105と、を備えている。
As shown in FIG. 14, the light emitting device 101 includes a heat pipe 103 on which the LED device 2 (not shown in FIG. 14) is mounted, and a flexible that extends along the heat pipe 103 and is electrically connected to the LED device 2. A substrate 4 (not shown in FIG. 14) and a reinforcing member 105 that reinforces the opposite side of the heat pipe 103 from the mounting portion of the LED device 2 are provided.
図15は発光装置の側面断面図である。
図15に示すように、ヒートパイプ103は、両端を閉塞した四角筒状に形成され、LED装置2の放熱パターン26が接続される接続区間131を一端側に有し、接続区間131より長い区間の非接続区間132を他端側に有している。ヒートパイプ103は、熱伝導率が良好な金属からなる四角筒部133と、四角筒部133内に充填される冷媒34と、を有する。本実施形態においては、四角筒部133は銅からなり、冷媒34は水である。ここで、ヒートパイプ103の上下寸法は5mmであり、幅方向寸法は2mmであり、長手方向寸法は300mmであり、接続区間131の長さは26mmであり、非接続区間132の長さは274mmである。尚、LED装置2及びフレキシブル基板4は、第1の実施形態と同様であるのでここでは詳述しない。
FIG. 15 is a side sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 15, the heat pipe 103 is formed in a rectangular tube shape whose both ends are closed, has a connection section 131 on one end side to which the heat dissipation pattern 26 of the LED device 2 is connected, and is longer than the connection section 131. The non-connection section 132 is provided on the other end side. The heat pipe 103 includes a rectangular tube portion 133 made of a metal having good thermal conductivity, and a refrigerant 34 filled in the square tube portion 133. In this embodiment, the square cylinder part 133 consists of copper, and the refrigerant | coolant 34 is water. Here, the vertical dimension of the heat pipe 103 is 5 mm, the width dimension is 2 mm, the longitudinal dimension is 300 mm, the length of the connection section 131 is 26 mm, and the length of the non-connection section 132 is 274 mm. It is. The LED device 2 and the flexible substrate 4 are the same as those in the first embodiment, and thus will not be described in detail here.
図16は、発光装置の正面断面図である。
図16に示すように、補強部材105は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間131にてヒートパイプ103を幅方向両側から挟持する補強部151と、補強部151の上端と連続的に形成されLED装置2から出射した光を反射する反射部152と、を有している。本実施形態においては、補強部材105は、アルミニウムからなる。
FIG. 16 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 16, the reinforcing member 105 is made of a metal having good thermal conductivity, and is continuous with the reinforcing portion 151 that sandwiches the heat pipe 103 from both sides in the width direction in the connection section 131, and the upper end of the reinforcing portion 151. And a reflecting portion 152 that reflects the light emitted from the LED device 2. In the present embodiment, the reinforcing member 105 is made of aluminum.
補強部151は、ヒートパイプ103の幅方向両側に一対に設けられ、ヒートパイプ103の幅方向両側の側面と密着している。また、補強部151の下端から、ヒートパイプ103の下面を覆う抱持部156が突出している。本実施形態においては、抱持部156は、長手方向に間隔をおいて複数設けられ、幅方向両側の補強部151の下端から下方へ延びる延在部(図16中破線)を、ヒートパイプ103の下側へ折り曲げることにより形成される。
The reinforcing portions 151 are provided as a pair on both sides in the width direction of the heat pipe 103 and are in close contact with the side surfaces on both sides in the width direction of the heat pipe 103. Further, a holding portion 156 that covers the lower surface of the heat pipe 103 protrudes from the lower end of the reinforcing portion 151. In the present embodiment, a plurality of holding portions 156 are provided at intervals in the longitudinal direction, and extending portions (broken lines in FIG. 16) extending downward from the lower ends of the reinforcing portions 151 on both sides in the width direction are used as the heat pipe 103. It is formed by bending downward.
図17は発光装置の平面図である。
図17に示すように、反射部152は、平面視にてLED装置2を包囲するよう形成され、LED装置2の幅方向外側に配置される一対の第1壁部154と、LED装置2の長手方向外側に配置される一対の第2壁部155と、を有している。各壁部154,155は、外面が上方へ延びる平坦面をなし、内面が上方へ向かってLED装置2から離隔する側へ2段階で傾斜する傾斜面をなしている。
FIG. 17 is a plan view of the light emitting device.
As shown in FIG. 17, the reflecting portion 152 is formed so as to surround the LED device 2 in a plan view, and a pair of first wall portions 154 disposed on the outer side in the width direction of the LED device 2 and the LED device 2. And a pair of second wall portions 155 disposed on the outside in the longitudinal direction. Each of the wall portions 154 and 155 has a flat surface whose outer surface extends upward, and has an inclined surface whose inner surface is inclined in two steps toward the side away from the LED device 2 upward.
以上のように構成された発光装置101では、LED装置2の各LED素子22は、熱抵抗が大きなフレキシブル基板4を介さずヒートパイプ103と接合されているので、各LED素子22にて生じた熱は的確に放熱パターン26からヒートパイプ103へ伝達され、ヒートパイプ103の非接続区間132の表面から空気中に放散されるとともに、気化する冷媒34により吸収することができる。また、補強部材105が、熱伝導率の比較的高いアルミニウムからなり、ヒートパイプ103を半包囲していることから、LED装置2からの熱がヒートパイプ103の全周へ伝達されることを助長することができる。また、フレキシブル基板4は、放熱パターン26を挿通する孔部41が形成されているので、各LED素子22からの熱が直接的に伝わることがないし、熱によるフレキシブル基板4の劣化を抑制することができる。また、フレキシブル基板4をヒートパイプ103に沿って配置することにより、省スペース化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。
In the light emitting device 101 configured as described above, each LED element 22 of the LED device 2 is joined to the heat pipe 103 without the flexible substrate 4 having a large thermal resistance. Heat is accurately transmitted from the heat radiation pattern 26 to the heat pipe 103, dissipated into the air from the surface of the non-connection section 132 of the heat pipe 103, and can be absorbed by the vaporized refrigerant 34. In addition, since the reinforcing member 105 is made of aluminum having a relatively high thermal conductivity and surrounds the heat pipe 103 half, the heat from the LED device 2 is transmitted to the entire circumference of the heat pipe 103. can do. Moreover, since the hole part 41 which penetrates the thermal radiation pattern 26 is formed in the flexible substrate 4, the heat from each LED element 22 does not transmit directly, and suppresses deterioration of the flexible substrate 4 by a heat | fever. Can do. Further, by arranging the flexible substrate 4 along the heat pipe 103, space can be saved, which is extremely advantageous in practical use.
また、本実施形態の発光装置101によれば、補強部材105によりヒートパイプ103の接続区間131の下側が補強されているので、ヒートパイプ103の接続区間131に剛性を付与して強度を向上することができる。本実施形態においては、ヒートパイプ103が幅方向に偏平とされているので上下方向には曲がりにくく、比較的曲がりやすい幅方向については補強部材105で挟み込まれている。これにより、比較的割れや欠けが生じやすいセラミック基板21を用い、比較的曲がりやすい細径のヒートパイプ103を用いているにも拘わらず、接続区間131におけるヒートパイプ103の変形を防止し、セラミック基板21の破損を防ぐことができる。
Further, according to the light emitting device 101 of the present embodiment, since the lower side of the connection section 131 of the heat pipe 103 is reinforced by the reinforcing member 105, the connection section 131 of the heat pipe 103 is given rigidity to improve the strength. be able to. In the present embodiment, since the heat pipe 103 is flat in the width direction, it is difficult to bend in the vertical direction, and the width direction that is relatively easy to bend is sandwiched between the reinforcing members 105. This prevents the deformation of the heat pipe 103 in the connection section 131 despite the use of the ceramic substrate 21 that is relatively susceptible to cracking and chipping and the small-diameter heat pipe 103 that is relatively easy to bend. Breakage of the substrate 21 can be prevented.
また、本実施形態の発光装置101によれば、補強部材105が接続区間131にてヒートパイプ103と接触していることから、補強部材105に熱を伝達して放熱部材として機能させることができる。特に、補強部材105が補強部151と連続的に反射部152を有しているので、補強部材105の表面積が大きく、補強部材105から熱を空気中へ効率良く放散させることができる。
Further, according to the light emitting device 101 of the present embodiment, since the reinforcing member 105 is in contact with the heat pipe 103 in the connection section 131, heat can be transmitted to the reinforcing member 105 to function as a heat radiating member. . In particular, since the reinforcing member 105 has the reflecting portion 152 continuously with the reinforcing portion 151, the surface area of the reinforcing member 105 is large, and heat can be efficiently dissipated from the reinforcing member 105 into the air.
図18から図22は本発明の第3の実施形態を示すもので、図18は発光装置の外観斜視図である。
18 to 22 show a third embodiment of the present invention, and FIG. 18 is an external perspective view of the light emitting device.
図18に示すように、この発光装置201は、LED装置2(図18中不図示)が搭載されるヒートパイプ203と、ヒートパイプ203に沿って延びLED装置2と電気的に接続されるフレキシブル基板4(図14中不図示)と、ヒートパイプ203におけるLED装置2の搭載部と反対側を補強する補強部材205と、を備えている。
As shown in FIG. 18, the light emitting device 201 includes a heat pipe 203 on which the LED device 2 (not shown in FIG. 18) is mounted, and a flexible that extends along the heat pipe 203 and is electrically connected to the LED device 2. A substrate 4 (not shown in FIG. 14) and a reinforcing member 205 that reinforces the opposite side of the heat pipe 203 from the mounting portion of the LED device 2 are provided.
図19は発光装置の側面断面図である。
図19に示すように、ヒートパイプ203は、一端側と他端側とで異なる断面を呈している。具体的には、ヒートパイプ203は、一端側の四角筒部235と他端側の円筒部233を連続的に有し、内部に充填される冷媒34を有する。本実施形態においては、LED装置2の放熱パターン26が接続される接続区間231が四角筒状に形成され、非接続区間232が円筒状に形成されている。本実施形態においては、ヒートパイプ203の一端は、補強部材205の当接部259と当接し、ヒートパイプ203と補強部材205が互いに位置決めされるようになっている。尚、ヒートパイプ203の一端側を例えば八角筒のような四角筒以外の多角筒としてもよい。本実施形態においては、円筒部233及び四角筒部235は銅からなり、冷媒34は水である。尚、LED装置2及びフレキシブル基板4は、第1の実施形態と同様であるのでここでは詳述しない。
FIG. 19 is a side sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 19, the heat pipe 203 has different cross sections on one end side and the other end side. Specifically, the heat pipe 203 has a rectangular tube portion 235 on one end side and a cylindrical portion 233 on the other end side continuously, and has a refrigerant 34 filled therein. In the present embodiment, the connection section 231 to which the heat dissipation pattern 26 of the LED device 2 is connected is formed in a square tube shape, and the non-connection section 232 is formed in a cylindrical shape. In the present embodiment, one end of the heat pipe 203 is in contact with the contact portion 259 of the reinforcing member 205 so that the heat pipe 203 and the reinforcing member 205 are positioned with respect to each other. Note that one end side of the heat pipe 203 may be a polygonal cylinder other than a square cylinder such as an octagonal cylinder. In the present embodiment, the cylindrical portion 233 and the rectangular tube portion 235 are made of copper, and the refrigerant 34 is water. Since the LED device 2 and the flexible substrate 4 are the same as those in the first embodiment, they will not be described in detail here.
図20は、発光装置の下面断面図である。
図20に示すように、ヒートパイプ203の四角筒部235には、幅方向内側へ凹となる凹部236が形成される。本実施形態においては、凹部236は上下方向へ延びる突条をなし、幅方向一対の凹部236が長手方向に間隔をおいて複数箇所設けられている。また、補強部材205には、ヒートパイプ203の各凹部236と嵌合する各凸部257が形成されている。これにより、発光装置201の製造時に、補強部材205とヒートパイプ203の位置決めを的確に行うことができる。この構成は、補強部材205とヒートパイプ203を超音波接合する場合に好適である。
FIG. 20 is a bottom cross-sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 20, the rectangular tube portion 235 of the heat pipe 203 is formed with a recess 236 that is recessed inward in the width direction. In the present embodiment, the recess 236 has a ridge extending in the vertical direction, and a plurality of widthwise pair of recesses 236 are provided at intervals in the longitudinal direction. The reinforcing member 205 is formed with convex portions 257 that fit into the concave portions 236 of the heat pipe 203. Thereby, the positioning of the reinforcing member 205 and the heat pipe 203 can be accurately performed when the light emitting device 201 is manufactured. This configuration is suitable when the reinforcing member 205 and the heat pipe 203 are ultrasonically bonded.
図21は、発光装置の正面断面図である。
図21に示すように、補強部材205は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間231にてヒートパイプ203の両側面及び下面と接合される補強部252と、補強部251の上端と連続的に形成されLED装置2から出射した光を反射する反射部252と、を有している。本実施形態においては、補強部材205は、アルミニウムからなる。
FIG. 21 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 21, the reinforcing member 205 is made of a metal having good thermal conductivity, and a reinforcing portion 252 joined to both side surfaces and the lower surface of the heat pipe 203 in the connection section 231, and an upper end of the reinforcing portion 251. And a reflection portion 252 that is continuously formed and reflects light emitted from the LED device 2. In the present embodiment, the reinforcing member 205 is made of aluminum.
図22は発光装置の平面図である。
図22に示すように、反射部252は、平面視にてLED装置2を包囲するよう形成され、LED装置2の幅方向外側に配置される一対の第1壁部254と、LED装置2の長手方向外側に配置される一対の第2壁部255と、を有している。各壁部254,255は、上方へ向かってLED装置2から離隔する側へ傾斜するよう形成される。
FIG. 22 is a plan view of the light emitting device.
As shown in FIG. 22, the reflecting portion 252 is formed so as to surround the LED device 2 in a plan view, and a pair of first wall portions 254 disposed on the outer side in the width direction of the LED device 2 and the LED device 2. And a pair of second wall portions 255 arranged on the outside in the longitudinal direction. Each wall part 254,255 is formed so that it may incline toward the side spaced apart from LED device 2 toward upper direction.
以上のように構成された発光装置201では、各LED素子22にて生じた熱は的確に放熱パターン26からヒートパイプ203へ伝達され、ヒートパイプ203の非接続区間232の表面から空気中に放散されるとともに、気化する冷媒34により吸収することができるし、熱によるフレキシブル基板4の劣化を抑制することができる。また、フレキシブル基板4をヒートパイプ203に沿って配置することにより、省スペース化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。
In the light emitting device 201 configured as described above, the heat generated in each LED element 22 is accurately transmitted from the heat radiation pattern 26 to the heat pipe 203 and dissipated into the air from the surface of the non-connection section 232 of the heat pipe 203. At the same time, it can be absorbed by the vaporized refrigerant 34 and the deterioration of the flexible substrate 4 due to heat can be suppressed. Further, by arranging the flexible substrate 4 along the heat pipe 203, space can be saved, which is extremely advantageous in practical use.
また、本実施形態の発光装置201によれば、ヒートパイプ203に接続区間231に剛性を付与して強度を向上することができ、接続区間231におけるヒートパイプ203の変形を防止し、セラミック基板21の破損を防ぐことができる。また、補強部材205が接続区間231にてヒートパイプ203と接触していることから、補強部材205に熱を伝達して放熱部材として機能させることができる。
In addition, according to the light emitting device 201 of the present embodiment, the strength can be improved by imparting rigidity to the connection section 231 to the heat pipe 203, the deformation of the heat pipe 203 in the connection section 231 can be prevented, and the ceramic substrate 21. Can prevent damage. Further, since the reinforcing member 205 is in contact with the heat pipe 203 in the connection section 231, heat can be transmitted to the reinforcing member 205 to function as a heat radiating member.
図23から図27は本発明の第4の実施形態を示すもので、図23は発光装置の外観斜視図である。
23 to 27 show a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 23 is an external perspective view of the light emitting device.
図23に示すように、この発光装置301は、複数のLED装置302が搭載されるヒートパイプ303と、ヒートパイプ303に沿って延び各LED装置302と電気的に接続されるフレキシブル基板304と、ヒートパイプ303における各LED装置302の搭載部と反対側を補強する補強部材305と、各LED装置302から出射された光を反射する反射部材306と、を備えている。本実施形態のLED装置302は、3個のLED素子22を一括して封止して形成され、長手方向に間隔をおいて4つ並べられている。
As shown in FIG. 23, the light emitting device 301 includes a heat pipe 303 on which a plurality of LED devices 302 are mounted, a flexible substrate 304 that extends along the heat pipe 303 and is electrically connected to each LED device 302, The heat pipe 303 includes a reinforcing member 305 that reinforces the side opposite to the mounting portion of each LED device 302 and a reflecting member 306 that reflects light emitted from each LED device 302. The LED device 302 of the present embodiment is formed by sealing three LED elements 22 in a lump, and four LEDs are arranged at intervals in the longitudinal direction.
ヒートパイプ303は、両端を閉塞した四角筒状に形成され、各LED装置302の放熱パターンが接続される接続区間331を一端側に有し、接続区間331より長い区間の非接続区間332を他端側に有している。ヒートパイプ303は、熱伝導率が良好な金属からなる四角筒部と、四角筒部内に充填される冷媒(図23中不図示)と、を有する。本実施形態においては、四角筒部は銅からなり、冷媒は水である。
The heat pipe 303 is formed in a rectangular tube shape whose both ends are closed, has a connection section 331 on one end side to which the heat dissipation pattern of each LED device 302 is connected, and has a non-connection section 332 in a section longer than the connection section 331. It is on the end side. The heat pipe 303 includes a rectangular tube portion made of a metal having a good thermal conductivity, and a refrigerant (not shown in FIG. 23) filled in the square tube portion. In the present embodiment, the rectangular tube portion is made of copper, and the coolant is water.
補強部材305は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間331にてヒートパイプ303の幅方向両側の側面及び下面と接合される。本実施形態においては、各LED装置302から出射した光を反射する反射部材306は、補強部材305と別個に設けられている。
The reinforcing member 305 is made of a metal having good thermal conductivity, and is joined to the side surface and the lower surface on both sides in the width direction of the heat pipe 303 in the connection section 331. In the present embodiment, the reflecting member 306 that reflects the light emitted from each LED device 302 is provided separately from the reinforcing member 305.
反射部材306は、内面が反射鏡をなす反射部361と、ヒートパイプ303と補強部材305の間に固定される固定部362と、を有している。本実施形態においては、固定部362は、補強部材305に形成された凹状の受容部357に受容されている。本実施形態においては、補強部材305及び反射部材306は、アルミニウムからなる。
The reflecting member 306 includes a reflecting portion 361 whose inner surface forms a reflecting mirror, and a fixing portion 362 that is fixed between the heat pipe 303 and the reinforcing member 305. In the present embodiment, the fixing portion 362 is received by a concave receiving portion 357 formed in the reinforcing member 305. In the present embodiment, the reinforcing member 305 and the reflecting member 306 are made of aluminum.
図24は、発光装置の正面断面図である。
図24に示すように、補強部材305は、正面断面にて、ヒートパイプ303の両側面及び下面を覆うよう形成され、ヒートパイプ303とともに四角形状を呈している。また、反射部材306の固定部362は、ヒートパイプ303の外縁に沿って形成されている。
FIG. 24 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 24, the reinforcing member 305 is formed so as to cover both side surfaces and the lower surface of the heat pipe 303 in a front cross section, and has a rectangular shape together with the heat pipe 303. Further, the fixing portion 362 of the reflecting member 306 is formed along the outer edge of the heat pipe 303.
図25は発光装置の平面図である。
図25に示すように、反射部材306の反射部361は、平面視にて各LED装置302を包囲するよう形成され、各LED装置302の幅方向外側に配置される一対の第1壁部363と、各LED装置302の長手方向外側に配置される一対の第2壁部364と、を有している。各壁部363,364は、上方へ向かってLED装置2から離隔する側へ2段階で傾斜して形成されている。
FIG. 25 is a plan view of the light emitting device.
As shown in FIG. 25, the reflecting portion 361 of the reflecting member 306 is formed so as to surround each LED device 302 in a plan view, and a pair of first wall portions 363 disposed on the outer side in the width direction of each LED device 302. And a pair of second wall portions 364 disposed on the outer side in the longitudinal direction of each LED device 302. Each of the wall portions 363 and 364 is formed to be inclined in two steps toward the side away from the LED device 2 upward.
図26は反射部材の外観斜視図、図27は反射部材の展開図である。
図26に示すように、反射部材306は、反射部361の各第2壁部364から下方へ延びる延在部365を有し、各延在部365の下端に幅方向へ延びる固定部362が連続的に形成されている。図27に示すように、この反射部材306は、1枚の金属板を折り曲げることにより形成することができる。図27では、反射部材306の各第1壁部364が分割され、各第1壁部363と各第2壁部364の間に一部切れ目が入っている。
FIG. 26 is an external perspective view of the reflecting member, and FIG. 27 is a development view of the reflecting member.
As shown in FIG. 26, the reflecting member 306 has extending portions 365 extending downward from the second wall portions 364 of the reflecting portion 361, and a fixing portion 362 extending in the width direction is provided at the lower end of each extending portion 365. It is formed continuously. As shown in FIG. 27, the reflecting member 306 can be formed by bending a single metal plate. In FIG. 27, each first wall portion 364 of the reflecting member 306 is divided, and a partial cut is formed between each first wall portion 363 and each second wall portion 364.
以下、本実施形態の発光装置301の製造方法の一例を説明する。まず、比較的高い融点のはんだを用いて、各LED装置302をフレキシブル基板304に実装する。一方、反射部材306を組み上げ、ヒートパイプ303と反射部材306を比較的低い融点のはんだを介して固定する。そして、各LED装置302が実装されたフレキシブル基板304を、ヒートパイプ303と反射部材306に組み込んで、比較的低い融点のはんだを介して固定する。この後、リフロー処理で、高融点のはんだを溶融させず、低融点のはんだを溶融させることにより、発光装置301の各部が固定される。
Hereinafter, an example of a method for manufacturing the light emitting device 301 of the present embodiment will be described. First, each LED device 302 is mounted on the flexible substrate 304 using a solder having a relatively high melting point. On the other hand, the reflecting member 306 is assembled, and the heat pipe 303 and the reflecting member 306 are fixed via solder having a relatively low melting point. Then, the flexible substrate 304 on which the LED devices 302 are mounted is incorporated into the heat pipe 303 and the reflecting member 306, and is fixed via a solder having a relatively low melting point. Thereafter, the reflow process does not melt the high melting point solder, but melts the low melting point solder, thereby fixing each part of the light emitting device 301.
以上のように構成された発光装置301では、反射部材306が板材により形成されているので、軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、反射部361、固定部362、第1壁部363、第2壁部364、延在部365等が一体に成形されているため、他部材への取り付けや組み上げが簡単容易である。また、固定部362をヒートパイプ303及び補強部材305で挟み込むことにより、反射部材306の位置決めも容易に行うことができる。
In the light emitting device 301 configured as described above, since the reflecting member 306 is formed of a plate material, weight reduction and cost reduction can be achieved. Further, since the reflecting portion 361, the fixing portion 362, the first wall portion 363, the second wall portion 364, the extending portion 365, and the like are integrally formed, it is easy and easy to attach and assemble to other members. Further, by positioning the fixing portion 362 between the heat pipe 303 and the reinforcing member 305, the reflecting member 306 can be easily positioned.
また、各LED装置302にて生じた熱は的確にヒートパイプ303へ伝達され、ヒートパイプ303の非接続区間332の表面から空気中に放散されるとともに、気化する冷媒34により吸収することができるし、熱によるフレキシブル基板304の劣化を抑制することができる。また、フレキシブル基板304をヒートパイプ303に沿って配置することにより、省スペース化を図ることができ、実用に際して極めて有利である。
Further, the heat generated in each LED device 302 is accurately transmitted to the heat pipe 303, dissipated into the air from the surface of the non-connection section 332 of the heat pipe 303, and can be absorbed by the vaporized refrigerant 34. In addition, deterioration of the flexible substrate 304 due to heat can be suppressed. Further, by arranging the flexible substrate 304 along the heat pipe 303, space can be saved, which is extremely advantageous in practical use.
また、本実施形態の発光装置301によれば、補強部材305によりヒートパイプ303に接続区間331に剛性を付与して強度を向上することができ、接続区間331におけるヒートパイプ303の変形を防止し、セラミック基板21の破損を防ぐことができる。また、補強部材305が接続区間331にてヒートパイプ303と接触していることから、補強部材305に熱を伝達して放熱部材として機能させることができる。
Further, according to the light emitting device 301 of the present embodiment, the reinforcing member 305 can give the heat pipe 303 rigidity to the connection section 331 to improve the strength, and the deformation of the heat pipe 303 in the connection section 331 can be prevented. The ceramic substrate 21 can be prevented from being damaged. Further, since the reinforcing member 305 is in contact with the heat pipe 303 in the connection section 331, heat can be transmitted to the reinforcing member 305 to function as a heat radiating member.
図28から図31は本発明の第5の実施形態を示すもので、図28は発光装置の側面断面図である。尚、各図においては、説明のため、ヒートパイプ3の内部は省略して図示している。
28 to 31 show a fifth embodiment of the present invention, and FIG. 28 is a side sectional view of the light emitting device. In each figure, the inside of the heat pipe 3 is omitted for illustration.
図28に示すように、この発光装置401は、LED装置2が搭載されるヒートパイプ3と、ヒートパイプ3に沿って延びLED装置2と電気的に接続されるフレキシブル基板4と、ヒートパイプ3におけるLED装置2の搭載部と反対側を補強する補強部材405と、LED装置2から出射された光を反射する反射部材406と、を備えている。本実施形態のLED装置2、ヒートパイプ3及びフレキシブル基板4は、第1の実施形態のものと同様である。
As shown in FIG. 28, the light emitting device 401 includes a heat pipe 3 on which the LED device 2 is mounted, a flexible substrate 4 that extends along the heat pipe 3 and is electrically connected to the LED device 2, and the heat pipe 3. A reinforcing member 405 that reinforces the side opposite to the mounting portion of the LED device 2 and a reflecting member 406 that reflects light emitted from the LED device 2 are provided. The LED device 2, the heat pipe 3, and the flexible substrate 4 of this embodiment are the same as those of the first embodiment.
補強部材405は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間31にてヒートパイプ3の幅方向両側の側面から下面にかけて接合される。本実施形態においては、ヒートパイプ3の一端は、補強部材405の当接部459と当接し、ヒートパイプ3と補強部材405が互いに位置決めされるようになっている。また、LED装置2から出射した光を反射する反射部材406は、補強部材405と別個に設けられている。
The reinforcing member 405 is made of a metal having a good thermal conductivity, and is joined from the side surface on both sides in the width direction of the heat pipe 3 to the lower surface in the connection section 31. In the present embodiment, one end of the heat pipe 3 is in contact with the contact portion 459 of the reinforcing member 405 so that the heat pipe 3 and the reinforcing member 405 are positioned with respect to each other. The reflection member 406 that reflects the light emitted from the LED device 2 is provided separately from the reinforcing member 405.
反射部材406は、内面が反射鏡をなす反射部461と、ヒートパイプ3と補強部材405の間に固定される固定部462と、を有している。本実施形態においては、固定部462は、補強部材405に形成された凹状の受容部457に受容されている。本実施形態においては、補強部材405は銅合金、反射部材406はアルミニウム合金からなる。
The reflecting member 406 includes a reflecting portion 461 whose inner surface forms a reflecting mirror, and a fixing portion 462 that is fixed between the heat pipe 3 and the reinforcing member 405. In the present embodiment, the fixing portion 462 is received by a concave receiving portion 457 formed on the reinforcing member 405. In the present embodiment, the reinforcing member 405 is made of a copper alloy, and the reflecting member 406 is made of an aluminum alloy.
図29は、発光装置の正面断面図である。
図29に示すように、補強部材405は、正面断面にて、ヒートパイプ3の両側面から下面にかけて覆うよう形成される。補強部材405は、上方を開放し長手方向へ延びる円筒状を呈している。本実施形態においては、補強部材405は、幅方向に分割された2つの部材をはんだ等により接合することにより形成されている。また、反射部材406の固定部462は、ヒートパイプ3の下側外縁に沿って形成されている。
FIG. 29 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 29, the reinforcing member 405 is formed so as to cover from both side surfaces to the lower surface of the heat pipe 3 in a front cross section. The reinforcing member 405 has a cylindrical shape that opens upward and extends in the longitudinal direction. In the present embodiment, the reinforcing member 405 is formed by joining two members divided in the width direction with solder or the like. The fixing portion 462 of the reflecting member 406 is formed along the lower outer edge of the heat pipe 3.
図30は発光装置の平面図である。
図30に示すように、反射部材406の反射部461は、平面視にてLED装置2を包囲するよう形成され、LED装置2の幅方向外側に配置される一対の第1壁部463と、LED装置2の長手方向外側に配置される一対の第2壁部464と、を有している。各壁部463,464は、上方へ向かってLED装置2から離隔する側へ傾斜して形成されている。
FIG. 30 is a plan view of the light emitting device.
As shown in FIG. 30, the reflection portion 461 of the reflection member 406 is formed so as to surround the LED device 2 in a plan view, and a pair of first wall portions 463 disposed on the outer side in the width direction of the LED device 2; A pair of second wall portions 464 disposed on the outer side in the longitudinal direction of the LED device 2. Each wall part 463,464 is inclined and formed in the side spaced apart from the LED device 2 toward upper direction.
図31は補強部材及び反射部材の外観斜視図である。
図31に示すように、反射部材406は、反射部461の各第2壁部464から下方へ延びる延在部465を有し、各延在部465の下端に幅方向へ延びる固定部462が連続的に形成されている。図31に示すように、反射部材406は、幅方向に分割された2つの部材をはんだ等を用いて接合することにより形成されている。
FIG. 31 is an external perspective view of the reinforcing member and the reflecting member.
As shown in FIG. 31, the reflecting member 406 has extending portions 465 extending downward from the respective second wall portions 464 of the reflecting portion 461, and a fixing portion 462 extending in the width direction is provided at the lower end of each extending portion 465. It is formed continuously. As shown in FIG. 31, the reflecting member 406 is formed by joining two members divided in the width direction using solder or the like.
以上のように構成された発光装置401では、補強部材405及び反射部材406を幅方向に分割しておき、ヒートパイプ3に組み付ける際にはんだ等により接合すればよいので、補強部材405及び反射部材406をヒートパイプ3に密着させた形状とすることができる。また、固定部462をヒートパイプ3及び補強部材405で挟み込むことにより、反射部材406の位置決めも容易に行うことができる。
In the light emitting device 401 configured as described above, the reinforcing member 405 and the reflecting member 406 may be divided in the width direction and joined to the heat pipe 3 with solder or the like. A shape in which 406 is in close contact with the heat pipe 3 can be formed. Further, the reflecting member 406 can be easily positioned by sandwiching the fixing portion 462 between the heat pipe 3 and the reinforcing member 405.
図32から図35は本発明の第6の実施形態を示すもので、図32は発光装置の側面断面図である。尚、各図においては、説明のため、ヒートパイプ3の内部は省略して図示している。
32 to 35 show a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 32 is a side sectional view of the light emitting device. In each figure, the inside of the heat pipe 3 is omitted for illustration.
図32に示すように、この発光装置501は、LED装置2が搭載されるヒートパイプ3と、ヒートパイプ3に沿って延びLED装置2と電気的に接続されるフレキシブル基板4と、ヒートパイプ3におけるLED装置2の搭載部と反対側を補強する補強部材505と、を備えている。本実施形態のLED装置2、ヒートパイプ3及びフレキシブル基板4は、第1の実施形態のものと同様である。補強部材505には、導光板508を取り付けるための取付部558が形成されており、導光板508を取り付け可能となっている。
As shown in FIG. 32, the light emitting device 501 includes a heat pipe 3 on which the LED device 2 is mounted, a flexible substrate 4 that extends along the heat pipe 3 and is electrically connected to the LED device 2, and the heat pipe 3. And a reinforcing member 505 that reinforces the side opposite to the mounting portion of the LED device 2. The LED device 2, the heat pipe 3, and the flexible substrate 4 of this embodiment are the same as those of the first embodiment. An attachment portion 558 for attaching the light guide plate 508 is formed on the reinforcing member 505 so that the light guide plate 508 can be attached.
補強部材505は、熱伝導率が良好な金属からなり、接続区間31にてヒートパイプ3の幅方向両側の側面から下面にかけて接合される。本実施形態においては、補強部材505は、アルミニウムからなる。また、ヒートパイプ3の一端は、補強部材505の当接部559と当接し、ヒートパイプ3と補強部材505が互いに位置決めされるようになっている。
The reinforcing member 505 is made of a metal having good thermal conductivity, and is joined from the side surface on both sides in the width direction of the heat pipe 3 to the lower surface in the connection section 31. In the present embodiment, the reinforcing member 505 is made of aluminum. Further, one end of the heat pipe 3 comes into contact with the contact portion 559 of the reinforcing member 505 so that the heat pipe 3 and the reinforcing member 505 are positioned with respect to each other.
図33は、発光装置の正面断面図である。
図33に示すように、補強部材505は、正面断面にて、ヒートパイプ3の両側面から下面にかけて覆うよう形成される。本実施形態においては、LED装置2及びフレキシブル基板4の設置箇所を除いて、ヒートパイプ3の表面が補強部材505によりほぼ覆われている。補強部材505は、ヒートパイプ3とフレキシブル基板4の間に入り込み、フレキシブル基板4を載置する載置部557を有している。
FIG. 33 is a front sectional view of the light emitting device.
As shown in FIG. 33, the reinforcing member 505 is formed so as to cover from both side surfaces to the lower surface of the heat pipe 3 in a front cross section. In the present embodiment, the surface of the heat pipe 3 is substantially covered with the reinforcing member 505 except for the installation location of the LED device 2 and the flexible substrate 4. The reinforcing member 505 has a placement portion 557 that enters between the heat pipe 3 and the flexible substrate 4 and places the flexible substrate 4 thereon.
図34は発光装置の平面図であり、図35は補強部材の外観斜視図である。
図34に示すように、補強部材505の載置部557は、幅方向に一対に設けられ、載置部557の間隙によりLED装置2とヒートパイプ3の接触が許容されるようになっている。図35に示すように、補強部材505は、幅方向に分割された2つの部材をはんだ等により接合することにより形成されている。
FIG. 34 is a plan view of the light emitting device, and FIG. 35 is an external perspective view of the reinforcing member.
As shown in FIG. 34, a pair of mounting portions 557 of the reinforcing member 505 are provided in the width direction, and contact between the LED device 2 and the heat pipe 3 is allowed by a gap between the mounting portions 557. . As shown in FIG. 35, the reinforcing member 505 is formed by joining two members divided in the width direction with solder or the like.
以上のように構成された発光装置501では、補強部材505を幅方向に分割しておき、ヒートパイプ3に組み付ける際にはんだ等により接合すればよいので、補強部材505をヒートパイプ3に密着させた形状とすることができる。また、補強部材505の載置部557を利用してフレキシブル基板4の位置決めを行うことができ、フレキシブル基板4の捻り方向の負荷を低減することができる。
In the light emitting device 501 configured as described above, the reinforcing member 505 may be divided in the width direction and bonded to the heat pipe 3 with solder or the like when assembled to the heat pipe 3. The shape can be changed. In addition, the flexible substrate 4 can be positioned using the mounting portion 557 of the reinforcing member 505, and the load in the twisting direction of the flexible substrate 4 can be reduced.
尚、前記実施形態においては、LED装置2のセラミック基板21の下面が平坦に形成されたものを示したが、例えば、図36に示すように、セラミック基板21の下面の外縁が他部分より窪むよう形成し、この窪み部分21aに各電極パターン24bを形成し、他部分に放熱パターン26を形成したものであってもよい。図22のLED装置2は、多層構造のセラミック基板21の外縁側と中央側とを段状に形成し、放熱パターン26と各電極パターン24bとに段差がついている。これにより、LED装置2のヒートパイプ3への搭載等に放熱パターン26と各電極パターン24bが短絡することを的確に防止することができる。また、放熱パターン26が各電極パターン24bより下方へ突出するため、放熱パターン26のはんだ材72を薄くすることができ、放熱パターン26からヒートパイプ3への熱伝達効率を向上させることができる。
In the embodiment described above, the lower surface of the ceramic substrate 21 of the LED device 2 is formed flat. For example, as shown in FIG. 36, the outer edge of the lower surface of the ceramic substrate 21 is recessed from other portions. The electrode pattern 24b may be formed in the hollow portion 21a, and the heat radiation pattern 26 may be formed in the other portion. In the LED device 2 of FIG. 22, the outer edge side and the center side of the ceramic substrate 21 having a multilayer structure are formed in a step shape, and the heat radiation pattern 26 and each electrode pattern 24 b are stepped. Thereby, it is possible to accurately prevent the heat radiation pattern 26 and each electrode pattern 24b from being short-circuited when the LED device 2 is mounted on the heat pipe 3 or the like. Moreover, since the heat dissipation pattern 26 protrudes downward from each electrode pattern 24b, the solder material 72 of the heat dissipation pattern 26 can be made thin, and the heat transfer efficiency from the heat dissipation pattern 26 to the heat pipe 3 can be improved.
また、前記実施形態においては、LED装置2としてガラス封止部23の内部に蛍光体23aが分散されたものを示したが、ガラス封止部23の内部に蛍光体23aを分散させず、ガラス封止部23の上面に蛍光体23aが分散された樹脂、ガラス等の透明材からなる蛍光層を形成してもよい。また、波長変換を行う蛍光体23aを使用せずに、LED素子22の発光色で発光するLED装置としてもよい。前記実施形態では、青色で発光するLED素子22を例示しているが、紫色、緑色、赤色等で発光するLED素子を用いてもよいことは勿論である。
Moreover, in the said embodiment, although the thing to which the fluorescent substance 23a was disperse | distributed inside the glass sealing part 23 was shown as the LED apparatus 2, the fluorescent substance 23a is not disperse | distributed inside the glass sealing part 23, but glass You may form the fluorescent layer which consists of transparent materials, such as resin in which the fluorescent substance 23a was disperse | distributed and glass, on the upper surface of the sealing part 23. FIG. Moreover, it is good also as an LED apparatus which light-emits with the luminescent color of the LED element 22, without using the fluorescent substance 23a which performs wavelength conversion. In the above embodiment, the LED element 22 that emits light in blue is exemplified, but it is needless to say that an LED element that emits light in purple, green, red, or the like may be used.
また、前記実施形態においては、ポリイミドをベースとしたフレキシブル基板4を示したが、例えば液晶ポリマーをベースとしたフレキシブル基板を用いてもよい。ここで、耐熱性だけであれば、ポリイミドで対応することができるが、高温高湿度での安定性は液晶ポリマーの方が優れている。また、ヒートパイプとして銅を用いたものを示したが、例えば、ヒートパイプをアルミニウム等の他の金属としてもよい。また、ヒートパイプ内部に充填される冷媒として水を用いたものを示したが、例えば、アルコール、フロン等を用いてもよいし、ペンタン、ヘキサン等のフロン代替材を用いてもよい。ここで、0℃より高い環境での使用だけであれば水で対応することができるが、0℃より低温となると冷媒の水が凍結し体積の膨張によりヒートパイプが破損するおそれがある。これに対し、冷媒としてアルコール、フロン等を使用することで、冷媒の凍結を防止して、0℃よりも低い環境での使用が可能となる。また、反射部材としてアルミニウムを用いたものを示したが、例えば、反射部材を銅等の他の金属としてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
Moreover, in the said embodiment, although the flexible substrate 4 based on a polyimide was shown, you may use the flexible substrate based on a liquid crystal polymer, for example. Here, as long as it has only heat resistance, it can be handled by polyimide, but the liquid crystal polymer is superior in stability at high temperature and high humidity. Moreover, although what used copper as a heat pipe was shown, for example, it is good also considering heat pipe as other metals, such as aluminum. Moreover, although what used water as a refrigerant | coolant with which the inside of a heat pipe was filled was shown, for example, alcohol, Freon, etc. may be used and Freon substitute materials, such as pentane and hexane, may be used. Here, if it is only used in an environment higher than 0 ° C., it can be handled with water. However, if the temperature is lower than 0 ° C., the coolant water freezes and the heat pipe may be damaged due to volume expansion. On the other hand, by using alcohol, chlorofluorocarbon or the like as the refrigerant, the refrigerant can be prevented from freezing and can be used in an environment lower than 0 ° C. Moreover, although the thing using aluminum as a reflecting member was shown, for example, a reflecting member may be made of other metals such as copper, and of course, a specific detailed structure can be appropriately changed. It is.