JP2010147447A - Led搭載用全周発光型基板、led搭載全周発光型基板及び発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【課題】全周発光するLED搭載用全周発光型基板、LED搭載全周発光型基板、並びに発光モジュールを提供する。
【解決手段】第1基板は、底部放熱層32、下段部構成層33、LED用配線層34、上段部構成層35、光放射層36を備え、光を側端面362から全周に出射でき、層33は傾斜内壁面331を形成し、面331は光を上方へ反射し、層35は層34のランド部を収容部内に露出させつつ層34上に積層され、光放射層36は光透過性の樹脂質絶縁材からなり、収容部内の光を側端面362から出射するために、傾斜外壁面361を形成しつつ凹設された有底凹部363を有し、且つ傾斜外壁面361は光放射層36の側端面362に向かって光を反射する光反射能を有する。第2基板は、更に、傾斜外壁面361が層36上方へ収容部内からの光を透過させる光透過能を有すると共に、全周及び上方向に光を出射する。
【選択図】図1
【解決手段】第1基板は、底部放熱層32、下段部構成層33、LED用配線層34、上段部構成層35、光放射層36を備え、光を側端面362から全周に出射でき、層33は傾斜内壁面331を形成し、面331は光を上方へ反射し、層35は層34のランド部を収容部内に露出させつつ層34上に積層され、光放射層36は光透過性の樹脂質絶縁材からなり、収容部内の光を側端面362から出射するために、傾斜外壁面361を形成しつつ凹設された有底凹部363を有し、且つ傾斜外壁面361は光放射層36の側端面362に向かって光を反射する光反射能を有する。第2基板は、更に、傾斜外壁面361が層36上方へ収容部内からの光を透過させる光透過能を有すると共に、全周及び上方向に光を出射する。
【選択図】図1
Description
本発明は、LED搭載用全周発光型基板、LED搭載全周発光型基板及び発光モジュールに関する。更に詳しくは、本発明は、樹脂質絶縁材を積層して構成され、その積層方向に対して垂直な全周にLEDの光を出射するLED搭載全周発光型基板、及びこのLED搭載用全周発光型基板にLEDが実装されたLED搭載全周発光型基板、並びにこのLED搭載全周発光型基板がマザーボードに実装された発光モジュールに関する。
LED(発光ダイオード)は、サファイア基板及びシリコン基板などに発光層が積層形成されており、サファイア基板及びシリコン基板等の基板平面に平行な方向を主な光出射方向としているが、全光出射量からみれば、基板平面に対して垂直な方向への光出射量も、通常、非常に多く有している。このため、基板平面に平行な方向、即ち、いわゆる横方向へLEDの光を出射させようとすると光路変換が必要となる。この光路変換を行うことができるものとしては、下記特許文献1〜7に開示された技術が知られている。
しかし、上記特許文献には全周へ光を出射させることができる構造は開示されていない。
更に、LEDは小さく強い点光源であり、視面に複数のLEDを配置するとLED近傍が強く明るくその他の部分は暗くなるという光の濃淡差を生じ、例えば、バックライトとして用いた場合には視認性が悪くなる等の問題がある。このため、従来、視面の直下に直にバックライト等として使用することができず、視面の側方にLEDを配置すると共に導光板などを利用して光路変換を行うのが一般的である。しかし、導光板を用いる方式では、視面の側方だけで視面全面の光量をまかなうために、大面積の視面には適さないという問題がある。更に、中央部の光量を側方でまかなうために、側方に狭ピッチで多量のLED実装を行う必要があり、放熱性の観点及び耐久性の観点からも問題がある。これらの問題を解消できる発光形態が求められている。
本発明は、樹脂基板を用いた基板内で全周へ発光させることができる光路変換を行うLED搭載用全周発光型基板、及びこのLED搭載用全周発光型基板にLEDが実装されたLED搭載全周発光型基板、並びにこのLED搭載全周発光型基板がマザーボードに実装された発光モジュールを提供することを目的とする。
更に、LEDは小さく強い点光源であり、視面に複数のLEDを配置するとLED近傍が強く明るくその他の部分は暗くなるという光の濃淡差を生じ、例えば、バックライトとして用いた場合には視認性が悪くなる等の問題がある。このため、従来、視面の直下に直にバックライト等として使用することができず、視面の側方にLEDを配置すると共に導光板などを利用して光路変換を行うのが一般的である。しかし、導光板を用いる方式では、視面の側方だけで視面全面の光量をまかなうために、大面積の視面には適さないという問題がある。更に、中央部の光量を側方でまかなうために、側方に狭ピッチで多量のLED実装を行う必要があり、放熱性の観点及び耐久性の観点からも問題がある。これらの問題を解消できる発光形態が求められている。
本発明は、樹脂基板を用いた基板内で全周へ発光させることができる光路変換を行うLED搭載用全周発光型基板、及びこのLED搭載用全周発光型基板にLEDが実装されたLED搭載全周発光型基板、並びにこのLED搭載全周発光型基板がマザーボードに実装された発光モジュールを提供することを目的とする。
本発明は以下のとおりである。
〈1〉底部側(Z2)から上部側(Z1)へ向かって、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)、上段部構成層(35)、光放射層(36)を、この順に積層して備えると共に、その内部に閉塞された空間からなる収容部(30)を備え、該収容部(30)内にLED(50)を実装した場合に、該LED(50)の光を上記光放射層(36)の少なくとも側端面(362)から全周に出射するLED搭載用全周発光型基板(3)であって、
上記底部放熱層(32)は、金属からなり、上記収容部(30)の底面を閉塞すると共に上記LED(50)を実装した場合には該LED(50)が接合される層であり、
上記下段部構成層(33)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有すると共に、該傾斜内壁面(332)は該収容部(30)内の光を上方へ向かって反射する光反射能を有し、
上記LED用配線層(34)は、導電材からなり、ランド部(341)及びリード部(342)を備え、
上記上段部構成層(35)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの上段部を構成するために貫通された貫通孔(351)を有すると共に、上記LED用配線層(34)の上記ランド部(341)を上記収容部(30)内に露出させつつ上記LED用配線層(34)上に積層されており、
上記光放射層(36)は、光透過性の樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)の上面を閉塞すると共に、上記収容部(30)内の光を上記側端面(362)から出射するために、その上面側に、上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面(361)を形成しつつ凹設された有底凹部(363)を有し、且つ該傾斜外壁面(361)は該光放射層(36)の上記側端面(362)に向かって光を反射する光反射能を有することを特徴とするLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈2〉上記光放射層(36)の上記傾斜外壁面(361)は、上記光反射能に加えて、該光放射層(36)の上方へ上記収容部(30)内からの光を透過させる光透過能を有すると共に、全周(X1、X2、Y1及びY2を含む)及び上方向(Z1)に光を出射する上記〈1〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈3〉上記有底凹部(363)の外表面に金属製光反射層(37)を備え、上記光反射能は該金属製光反射層(37)による上記〈1〉又は〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈4〉上記有底凹部(363)の外表面(361)に印刷形成されたドットパターン(364)を有し、上記光反射能は該ドットパターン(364)により得られる上記〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈5〉上記有底凹部(363)の外表面(361)は粗面化処理されており、上記光反射能は該粗面化処理された該有底凹部(363)の該外表面(361)により得られる上記〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈6〉上記収容部(30)を複数備え、且つ該収容部(30)は列設されている上記〈1〉乃至〈5〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈7〉裏面から表面へ向かって上記底部放熱層(32)、上記下段部構成層(33)、上記LED用配線層(34)、上記上段部構成層(35)及び上記光放射層(36)の順に積層されてなる表面側に出射する部位と、表面から裏面へ向かって上記底部放熱層(32)、上記下段部構成層(33)、上記LED用配線層(34)、上記上段部構成層(35)及び上記光放射層(36)の順に積層されてなる裏面側に出射する部位と、の両方を備える上記〈6〉に記載のLED搭載用全周発光型基板。
〈8〉上記底部放熱層(32)の層下に熱吸収体(381)を備える上記〈1〉乃至〈7〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈9〉上記〈1〉乃至〈8〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)と、該LED搭載用全周発光型基板(3)の上記収容部(30)内に実装されたLED(50)と、を備えることを特徴とするLED搭載全周発光型基板(2)。
〈10〉上記LED(50)は、絶縁基板(51)と、該絶縁基板(51)上に形成された発光部(52)と、該発光部(52)の上面に形成され且つ該発光部(52)を発光させるための発光部用端子(53)と、を備え、
上記絶縁性基板(51)と上記LED搭載用全周発光型基板(3)を構成する上記底部放熱層(32)とは接着剤を介して接合されており、
上記発光部端子(53)と上記LED搭載用全周発光型基板(3)の上記ランド部(341)とはボンディングワイヤ(54)を介して電気的に接続されている上記〈9〉に記載のLED搭載全周発光型基板(2)。
〈11〉上記LED(50)を1つ又は2つ以上を備え、該LED(50)の合計出力が1W以上である上記〈9〉又は〈10〉に記載のLED搭載全周発光型基板(2)。
〈12〉上記〈9〉乃至〈11〉のうちのいずれかに記載のLED搭載全周発光型基板(2)と、該LED搭載全周発光型基板(2)が実装されたマザーボード(60)と、を備えることを特徴とする発光モジュール(1)。
〈13〉上記LED搭載用全周発光型基板(3)の上記LED用配線層(34)を構成するリード部(342)は、上記下段部構成層(33)の端面に基板実装用ランド部(343)として導出されており、
上記基板実装用ランド部(343)は、上記マザーボード(60)の実装面に配設されたマザーボード表面配線(611)と、導電性接合材(62)を介して電気的に接続されている上記〈12〉に記載の発光モジュール(1)。
〈1〉底部側(Z2)から上部側(Z1)へ向かって、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)、上段部構成層(35)、光放射層(36)を、この順に積層して備えると共に、その内部に閉塞された空間からなる収容部(30)を備え、該収容部(30)内にLED(50)を実装した場合に、該LED(50)の光を上記光放射層(36)の少なくとも側端面(362)から全周に出射するLED搭載用全周発光型基板(3)であって、
上記底部放熱層(32)は、金属からなり、上記収容部(30)の底面を閉塞すると共に上記LED(50)を実装した場合には該LED(50)が接合される層であり、
上記下段部構成層(33)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有すると共に、該傾斜内壁面(332)は該収容部(30)内の光を上方へ向かって反射する光反射能を有し、
上記LED用配線層(34)は、導電材からなり、ランド部(341)及びリード部(342)を備え、
上記上段部構成層(35)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの上段部を構成するために貫通された貫通孔(351)を有すると共に、上記LED用配線層(34)の上記ランド部(341)を上記収容部(30)内に露出させつつ上記LED用配線層(34)上に積層されており、
上記光放射層(36)は、光透過性の樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)の上面を閉塞すると共に、上記収容部(30)内の光を上記側端面(362)から出射するために、その上面側に、上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面(361)を形成しつつ凹設された有底凹部(363)を有し、且つ該傾斜外壁面(361)は該光放射層(36)の上記側端面(362)に向かって光を反射する光反射能を有することを特徴とするLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈2〉上記光放射層(36)の上記傾斜外壁面(361)は、上記光反射能に加えて、該光放射層(36)の上方へ上記収容部(30)内からの光を透過させる光透過能を有すると共に、全周(X1、X2、Y1及びY2を含む)及び上方向(Z1)に光を出射する上記〈1〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈3〉上記有底凹部(363)の外表面に金属製光反射層(37)を備え、上記光反射能は該金属製光反射層(37)による上記〈1〉又は〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈4〉上記有底凹部(363)の外表面(361)に印刷形成されたドットパターン(364)を有し、上記光反射能は該ドットパターン(364)により得られる上記〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈5〉上記有底凹部(363)の外表面(361)は粗面化処理されており、上記光反射能は該粗面化処理された該有底凹部(363)の該外表面(361)により得られる上記〈2〉に記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈6〉上記収容部(30)を複数備え、且つ該収容部(30)は列設されている上記〈1〉乃至〈5〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈7〉裏面から表面へ向かって上記底部放熱層(32)、上記下段部構成層(33)、上記LED用配線層(34)、上記上段部構成層(35)及び上記光放射層(36)の順に積層されてなる表面側に出射する部位と、表面から裏面へ向かって上記底部放熱層(32)、上記下段部構成層(33)、上記LED用配線層(34)、上記上段部構成層(35)及び上記光放射層(36)の順に積層されてなる裏面側に出射する部位と、の両方を備える上記〈6〉に記載のLED搭載用全周発光型基板。
〈8〉上記底部放熱層(32)の層下に熱吸収体(381)を備える上記〈1〉乃至〈7〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)。
〈9〉上記〈1〉乃至〈8〉のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板(3)と、該LED搭載用全周発光型基板(3)の上記収容部(30)内に実装されたLED(50)と、を備えることを特徴とするLED搭載全周発光型基板(2)。
〈10〉上記LED(50)は、絶縁基板(51)と、該絶縁基板(51)上に形成された発光部(52)と、該発光部(52)の上面に形成され且つ該発光部(52)を発光させるための発光部用端子(53)と、を備え、
上記絶縁性基板(51)と上記LED搭載用全周発光型基板(3)を構成する上記底部放熱層(32)とは接着剤を介して接合されており、
上記発光部端子(53)と上記LED搭載用全周発光型基板(3)の上記ランド部(341)とはボンディングワイヤ(54)を介して電気的に接続されている上記〈9〉に記載のLED搭載全周発光型基板(2)。
〈11〉上記LED(50)を1つ又は2つ以上を備え、該LED(50)の合計出力が1W以上である上記〈9〉又は〈10〉に記載のLED搭載全周発光型基板(2)。
〈12〉上記〈9〉乃至〈11〉のうちのいずれかに記載のLED搭載全周発光型基板(2)と、該LED搭載全周発光型基板(2)が実装されたマザーボード(60)と、を備えることを特徴とする発光モジュール(1)。
〈13〉上記LED搭載用全周発光型基板(3)の上記LED用配線層(34)を構成するリード部(342)は、上記下段部構成層(33)の端面に基板実装用ランド部(343)として導出されており、
上記基板実装用ランド部(343)は、上記マザーボード(60)の実装面に配設されたマザーボード表面配線(611)と、導電性接合材(62)を介して電気的に接続されている上記〈12〉に記載の発光モジュール(1)。
本発明のLED搭載用全周発光型基板によれば、全周へ光を出射することができる。特に、樹脂質絶縁材を用いて薄い構造で形成しつつ全周へ高い発光効率を得ることができるため、視面直下に配置して光の濃淡を抑制した光源として用いることができる。更に、樹脂質絶縁材を用いながら高い耐熱性を発揮できるため、高光量LEDの実装や実装密度の向上を行うことができる。
光放射層の傾斜外壁面が光放射層の上方へ収容部内からの光を透過させる光透過能を有する場合は、全周及び上方の両方に発光させることができる
有底凹部の外表面に金属製光反射層を備える場合は、金属製光反射層の光反射率を調整し、全反射ミラー又はハーフミラー等とすることにより、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。更に、光反射層が金属からなることにより上方への優れた放熱性を得ることができるために高い耐熱性を得ることができる。
有底凹部の外表面に印刷形成されたドットパターンを有する場合は、上方へ光を透過させつつ、側方へも光を反射させることができ全周及び上方の両方に発光させることができる。更に、ドットパターンの印刷密度及びドットの大きさ等により反射特性を容易に調整でき、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。
有底凹部の外表面が粗面化処理されている場合は、上方へ光を透過させつつ、側方へも光を反射させることができ全周及び上方の両方に発光させることができる。更に、粗化の程度により反射特性を容易に調整でき、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。
収容部を複数備え、且つ該収容部は列設されている場合には、1つのLED搭載用全周発光型基板で幅広の光源を得ることができる。更に、LEDの実装密度をより向上させることができる。
表面側に出射する部位と裏面側に出射する部位との両方を備える場合は、1つのLED搭載用全周発光型基板において裏表両面を発光させることができると共に、高い放熱性を得ることができる。
上記底部放熱層の層下に熱吸収体を備える場合は、とりわけ優れた耐熱性を得ることができる。
光放射層の傾斜外壁面が光放射層の上方へ収容部内からの光を透過させる光透過能を有する場合は、全周及び上方の両方に発光させることができる
有底凹部の外表面に金属製光反射層を備える場合は、金属製光反射層の光反射率を調整し、全反射ミラー又はハーフミラー等とすることにより、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。更に、光反射層が金属からなることにより上方への優れた放熱性を得ることができるために高い耐熱性を得ることができる。
有底凹部の外表面に印刷形成されたドットパターンを有する場合は、上方へ光を透過させつつ、側方へも光を反射させることができ全周及び上方の両方に発光させることができる。更に、ドットパターンの印刷密度及びドットの大きさ等により反射特性を容易に調整でき、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。
有底凹部の外表面が粗面化処理されている場合は、上方へ光を透過させつつ、側方へも光を反射させることができ全周及び上方の両方に発光させることができる。更に、粗化の程度により反射特性を容易に調整でき、周方向及び上方への光量調整及び配分調整を行うことができる。
収容部を複数備え、且つ該収容部は列設されている場合には、1つのLED搭載用全周発光型基板で幅広の光源を得ることができる。更に、LEDの実装密度をより向上させることができる。
表面側に出射する部位と裏面側に出射する部位との両方を備える場合は、1つのLED搭載用全周発光型基板において裏表両面を発光させることができると共に、高い放熱性を得ることができる。
上記底部放熱層の層下に熱吸収体を備える場合は、とりわけ優れた耐熱性を得ることができる。
本発明のLED搭載全周発光型基板によれば、全周へ光を出射することができる。特に、樹脂質絶縁材を用いて薄い構造で形成しつつ全周へ高い発光効率を得ることができるため、視面直下に配置して光の濃淡を抑制した光源として用いることができる。更に、樹脂質絶縁材を用いながら高い耐熱性を発揮できるため、高光量LEDの実装や実装密度の向上を行うことができる。
絶縁性基板とLED搭載用全周発光型基板を構成する底部放熱層とが接着剤を介して接合され、発光部端子とLED搭載用全周発光型基板のランド部とがボンディングワイヤを介して電気的に接続されている場合は、より優れた放熱性を発揮させることができる。
LEDを1つ又は2つ以上を備え、LEDの合計出力が1W以上である場合は、本発明のLED搭載用全周発光型基板における高効率な放熱特性を利用できるために、発光強度が強く且つ長寿命のLED搭載全周発光型基板を得ることができる。
絶縁性基板とLED搭載用全周発光型基板を構成する底部放熱層とが接着剤を介して接合され、発光部端子とLED搭載用全周発光型基板のランド部とがボンディングワイヤを介して電気的に接続されている場合は、より優れた放熱性を発揮させることができる。
LEDを1つ又は2つ以上を備え、LEDの合計出力が1W以上である場合は、本発明のLED搭載用全周発光型基板における高効率な放熱特性を利用できるために、発光強度が強く且つ長寿命のLED搭載全周発光型基板を得ることができる。
本発明の横発光型モジュールによれば、全周へ光を出射することができる。特に、樹脂質絶縁材を用いて薄い構造で形成しつつ全周へ高い発光効率を得ることができるため、視面直下に配置して光の濃淡を抑制した光源として用いることができる。更に、樹脂質絶縁材を用いながら高い耐熱性を発揮できるため、高光量LEDの実装や実装密度の向上を行うことができる。
LED搭載用全周発光型基板のLED用配線層を構成するリード部が下段部構成層の端面に基板実装用ランド部として導出されており、基板実装用ランド部が、マザーボードの実装面に配設されたマザーボード表面配線と、導電性接合材を介して電気的に接続されている場合は、LEDの実装密度を向上させることができる。
LED搭載用全周発光型基板のLED用配線層を構成するリード部が下段部構成層の端面に基板実装用ランド部として導出されており、基板実装用ランド部が、マザーボードの実装面に配設されたマザーボード表面配線と、導電性接合材を介して電気的に接続されている場合は、LEDの実装密度を向上させることができる。
以下、本発明を図1〜32を用いて詳しく説明する。
[1]LED搭載用全周発光型基板
本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)は、底部側(Z2)から上部側(Z1)へ向かって、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)、上段部構成層(35)、光放射層(36)を、この順に積層して備えると共に、その内部に閉塞された空間からなる収容部(30)を備え、該収容部(30)内にLED(50)を実装した場合に、該LED(50)の光を光放射層(36)の少なくとも側端面(362)から全周に出射するLED搭載用全周発光型基板(3)であって、
上記底部放熱層(32)は、金属からなり、上記収容部(30)の底面を閉塞すると共に上記LED(50)を実装した場合には該LED(50)が接合される層であり、
上記下段部構成層(33)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有すると共に、該傾斜内壁面(331)は該収容部(30)内の光を上方(Z1)へ向かって反射する光反射能を有し、
上記LED用配線層(34)は、導電材からなり、ランド部(341)及びリード部(342)を備え、
上記上段部構成層(35)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの上段部を構成するために貫通された貫通孔(351)を有すると共に、上記LED用配線層(34)の上記ランド部(341)を上記収容部(30)内に露出させつつ上記LED用配線層(34)上に積層されており、
上記光放射層(36)は、光透過性の樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)の上面を閉塞すると共に、上記収容部(30)内の光を上記側端面(362)から出射するために、その上面側に、上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面(361)を形成しつつ凹設された有底凹部(363)を有し、且つ該傾斜外壁面(361)は該光放射層(36)の上記側端面(362)に向かって光を反射する光反射能を有することを特徴とする。
[1]LED搭載用全周発光型基板
本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)は、底部側(Z2)から上部側(Z1)へ向かって、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)、上段部構成層(35)、光放射層(36)を、この順に積層して備えると共に、その内部に閉塞された空間からなる収容部(30)を備え、該収容部(30)内にLED(50)を実装した場合に、該LED(50)の光を光放射層(36)の少なくとも側端面(362)から全周に出射するLED搭載用全周発光型基板(3)であって、
上記底部放熱層(32)は、金属からなり、上記収容部(30)の底面を閉塞すると共に上記LED(50)を実装した場合には該LED(50)が接合される層であり、
上記下段部構成層(33)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有すると共に、該傾斜内壁面(331)は該収容部(30)内の光を上方(Z1)へ向かって反射する光反射能を有し、
上記LED用配線層(34)は、導電材からなり、ランド部(341)及びリード部(342)を備え、
上記上段部構成層(35)は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)のうちの上段部を構成するために貫通された貫通孔(351)を有すると共に、上記LED用配線層(34)の上記ランド部(341)を上記収容部(30)内に露出させつつ上記LED用配線層(34)上に積層されており、
上記光放射層(36)は、光透過性の樹脂質絶縁材からなり、上記収容部(30)の上面を閉塞すると共に、上記収容部(30)内の光を上記側端面(362)から出射するために、その上面側に、上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面(361)を形成しつつ凹設された有底凹部(363)を有し、且つ該傾斜外壁面(361)は該光放射層(36)の上記側端面(362)に向かって光を反射する光反射能を有することを特徴とする。
即ち、本LED搭載用全周発光型基板(3)は、底部放熱層(32)と、下段部構成層(33)と、LED用配線層(34)と、上段部構成層(35)と、光放射層(36)と、を備える。これらの層のうち、下段部構成層(33)、上段部構成層(35)、及び光放射層(36)は、各々樹脂質絶縁材から構成される。即ち、絶縁材として樹脂を用いて構成されている。更に、これらの層のうち下段部構成層(33)及び上段部構成層(35)については特に限定されないが、光放射層(36)を構成する樹脂質絶縁材は光透過性を有する。
上記光透過性とは、LED(50)から発せられた光(可視光、紫外線及び赤外線等)を透過できる性質であり、樹脂質絶縁材自体が透明であるか不透明であるかを問わない。更に、透過率も特に限定されないが、透過を目的とする波長の光に対しては厚さ2mmに対して少なくとも60%以上(通常90%以下、好ましくは70%以上)の透過率を有することが好ましい。
尚、下段部構成層(33)及び上段部構成層(35)は、必要により光透過性としてもよく、非光透過性としてもよい。非光透過性とする場合、その方法は特に限定されないが、例えば、非光透過性の樹脂質絶縁材を用いる方法や、光透過性の樹脂質絶縁材を用いると共にその必要な表面に非光透過コーティングを施す方法や、光透過性の樹脂質絶縁材にフィラを混合して透過率を低下させる方法などが挙げられる。
尚、下段部構成層(33)及び上段部構成層(35)は、必要により光透過性としてもよく、非光透過性としてもよい。非光透過性とする場合、その方法は特に限定されないが、例えば、非光透過性の樹脂質絶縁材を用いる方法や、光透過性の樹脂質絶縁材を用いると共にその必要な表面に非光透過コーティングを施す方法や、光透過性の樹脂質絶縁材にフィラを混合して透過率を低下させる方法などが挙げられる。
上記樹脂絶縁材のうち光透過性の樹脂絶縁材を構成する樹脂種は特に限定されず、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、アクリル樹脂、透光性ABS樹脂、透光性ポリウレタン等を用いることができる。これらのなかでは、耐熱性の観点からポリカーボネート及びエポキシ樹脂が好ましい。
また、樹脂絶縁材のうち光透過性を要しない樹脂絶縁材を構成する樹脂種は特に限定されないが、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェニレン樹脂、フェニレンエーテル樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。これらのなかではエポキシ樹脂が好ましい。絶縁性、取扱い性及び汎用性に優れるためである。
また、絶縁性樹脂を用いた樹脂質絶縁材としては、絶縁性樹脂のみからなるもの(樹脂フィルム層、樹脂ビルドアップ層等)であってもよく、絶縁性樹脂と他の材料を併用したものであってもよい。他の材料としては、ガラス繊維及び炭素繊維等の無機繊維並びに無機繊維を用いた無機繊維クロス等の補強材が挙げられる。即ち、樹脂と他の材料を併用した樹脂質絶縁材としては、ガラスエポキシ樹脂板(片面又は両面に銅張りされたものであってもよい)などが挙げられる。
また、樹脂絶縁材のうち光透過性を要しない樹脂絶縁材を構成する樹脂種は特に限定されないが、エポキシ樹脂、ビスマレイミド樹脂、フェニレン樹脂、フェニレンエーテル樹脂及びフェノール樹脂等が挙げられる。これらのなかではエポキシ樹脂が好ましい。絶縁性、取扱い性及び汎用性に優れるためである。
また、絶縁性樹脂を用いた樹脂質絶縁材としては、絶縁性樹脂のみからなるもの(樹脂フィルム層、樹脂ビルドアップ層等)であってもよく、絶縁性樹脂と他の材料を併用したものであってもよい。他の材料としては、ガラス繊維及び炭素繊維等の無機繊維並びに無機繊維を用いた無機繊維クロス等の補強材が挙げられる。即ち、樹脂と他の材料を併用した樹脂質絶縁材としては、ガラスエポキシ樹脂板(片面又は両面に銅張りされたものであってもよい)などが挙げられる。
以下、本LED搭載用全周発光型基板(3)を構成する各層について説明する。
上記「底部放熱層(32)」は、LED(50)の底面が接合されることとなる金属からなる層である。底部放熱層(32)は、本LED搭載用全周発光型基板(3)においてLED(50)と直接接する層であるために、金属製であることにより優れた熱引き性を発揮させることができる。本LED搭載用全周発光型基板(3)では、この底部放熱層(32)の層下にセラミック層や絶縁樹脂層などの蓄熱を生じる層を設ける必要がなく、基板全体において底部放熱層(32)を最下層とすることができる。このため、LED(50)の直下から極めて効率よく熱引きを行うことができ、合計出力が1W以上となるような大きな発熱を伴うLED(50)であってもセラミック基板を用いることなく、樹脂質基板を利用してLED(50)を搭載できると共に、高い耐熱特性を得ることができる。尚、後述するように、底部放熱層(32)を備えることで、底部放熱層(32)下に直接、熱吸収体、ヒートシンク及び熱ポンプなどの排熱部品を配設して、更に高効率な排熱を行うこともできる。
上記「底部放熱層(32)」は、LED(50)の底面が接合されることとなる金属からなる層である。底部放熱層(32)は、本LED搭載用全周発光型基板(3)においてLED(50)と直接接する層であるために、金属製であることにより優れた熱引き性を発揮させることができる。本LED搭載用全周発光型基板(3)では、この底部放熱層(32)の層下にセラミック層や絶縁樹脂層などの蓄熱を生じる層を設ける必要がなく、基板全体において底部放熱層(32)を最下層とすることができる。このため、LED(50)の直下から極めて効率よく熱引きを行うことができ、合計出力が1W以上となるような大きな発熱を伴うLED(50)であってもセラミック基板を用いることなく、樹脂質基板を利用してLED(50)を搭載できると共に、高い耐熱特性を得ることができる。尚、後述するように、底部放熱層(32)を備えることで、底部放熱層(32)下に直接、熱吸収体、ヒートシンク及び熱ポンプなどの排熱部品を配設して、更に高効率な排熱を行うこともできる。
この底部放熱層(32)としては、金属箔、金属フィルム、及び金属板などを用いることができる。また、その金属種は特に限定されないが、熱引き性の観点から銅及び銅合金並びにアルミニウム及びアルミニウム合金などが好ましい。
この底部放熱層(32)の厚さは特に限定されないが、通常、0.15mm以上である。0.15mm以上であることで優れた放熱性を確保しながら、十分な機械的特性を得ることができる。この厚さは0.15〜1.0mmであることが好ましく、0.3〜1.0mmであることがより好ましく、0.8〜1.0mmであることが更に好ましい。この範囲では更に優れた放熱性及び機械的特性を得ることができる。
この底部放熱層(32)の厚さは特に限定されないが、通常、0.15mm以上である。0.15mm以上であることで優れた放熱性を確保しながら、十分な機械的特性を得ることができる。この厚さは0.15〜1.0mmであることが好ましく、0.3〜1.0mmであることがより好ましく、0.8〜1.0mmであることが更に好ましい。この範囲では更に優れた放熱性及び機械的特性を得ることができる。
また、底部放熱層(32)と同じ層位置には、図3、図6〜図11、図13〜16、図17〜21に例示されるように、底部配線(321)を備えることができる。底部配線(321)を有することで、基板(3)の底部をマザーボード等に接続することができる。この底部配線(321)は、底部放熱層(32)の形成と同時に形成することができ、同じ材料を用いて形成できる。また、底部配線(321)は、下段部構成層(33)の背面に配置された背面配線(343)を介して、後述するLED用配線層(34)と接続することができる。
上記「下段部構成層(33)」は、底部放熱層(32)上に積層された層である。下段部構成層(33)は底部放熱層(32)上に直接接して積層されていてもよく、他層を介して積層されていてもよい。他層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。
更に、下段部構成層(33)は、収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有する。同時に、傾斜内壁面(331)は、収容部(30)内の光を上方(Z1)へ向かって反射する光反射能を有している。このように傾斜内壁面(331)が上方へ向かって広がるように傾斜された形状であることにより、収容部(30)内の光を収容部(30)の上方(Z1)へ効率よく反射させることができる。
更に、下段部構成層(33)は、収容部(30)のうちの下段部を構成するために上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面(331)を形成しつつ貫通された貫通孔(332)を有する。同時に、傾斜内壁面(331)は、収容部(30)内の光を上方(Z1)へ向かって反射する光反射能を有している。このように傾斜内壁面(331)が上方へ向かって広がるように傾斜された形状であることにより、収容部(30)内の光を収容部(30)の上方(Z1)へ効率よく反射させることができる。
上記傾斜内壁面(331)による光反射能はどのようにして得られてもよいが、この部位における反射率は高いほど好ましい。このため、傾斜内壁面(331)の表面に光を反射するための傾斜内壁面光反射層(333)を備えることが好ましく、更には、傾斜内壁面反射層(333)は金属ミラー層であることが好ましく、特に、金属めっき層であることがより好ましい。その金属種は特に限定されないが、銀、銅、金、アルミニウム、ニッケル及びニッケル−クロム等が挙げられる。これらのうちでは、反射効率に優れることから少なくともその最表面が銀及び/又はアルミニウムであることが好ましい。
即ち、例えば、傾斜内壁面光反射層(333)は、傾斜内壁面(331)に無電解Niめっき(例えば5〜15μm)、電解Auめっき(例えば0.5〜2μm)、電解Agめっき(例えば10〜25μm)を各々この順に施して形成することができる。傾斜内壁面光反射層(333)の材質については、後述する光放射層(36)の傾斜外壁面(361)における傾斜外壁面光反射層(37)についても同様である。
傾斜内壁面(331)を形成している貫通孔(332)の平面形状は特に限定されず、例えば、図3に示す略円形状、図14に示す四角形状、図15及び図16に示す六角形状等が例示される。
傾斜内壁面(331)を形成している貫通孔(332)の平面形状は特に限定されず、例えば、図3に示す略円形状、図14に示す四角形状、図15及び図16に示す六角形状等が例示される。
上記傾斜内壁面(331)の傾斜角度(図7における角度θ1)は特に限定されないが、通常、20〜90度である。この範囲では、本構造のLED搭載用全周発光型基板(3)において特に優れた発光強度を得ることができる。この傾斜角度は、更に、23〜60度とすることが好ましく、25〜45度とすることがより好ましい。
尚、この傾斜角度は、後述する傾斜外壁面(361)の傾斜角度(図7における角度θ2)と同じあってもよく、異なっていてもよい。更に、傾斜内壁面(331)の傾斜内壁面光反射層(333)は、傾斜内壁面(331)の全面に形成されていてもよく、絶縁などの目的{例えば、底部放熱層(32)と他層との間の絶縁など}で傾斜内壁面光反射層(333)が形成されていない部分を有していてもよい。
尚、この傾斜角度は、後述する傾斜外壁面(361)の傾斜角度(図7における角度θ2)と同じあってもよく、異なっていてもよい。更に、傾斜内壁面(331)の傾斜内壁面光反射層(333)は、傾斜内壁面(331)の全面に形成されていてもよく、絶縁などの目的{例えば、底部放熱層(32)と他層との間の絶縁など}で傾斜内壁面光反射層(333)が形成されていない部分を有していてもよい。
下段部構成層(33)の厚さは特に限定されないが、通常、0.2mm以上であり、0.2〜1.6mmとすることが好ましい。この範囲では、傾斜内壁面(331)による反射面積を確保しながら、傾斜内壁面(331)の傾斜角度をより広い範囲で選択できると共に、LED搭載用全周発光型基板(3)全体の厚さを小さく抑えつつ、底部放熱層(32)による熱引き能力を十分に引き出し、耐熱性に優れたLED搭載用全周発光型基板(3)を得ることができる。この厚さは、更に、0.3〜1.3mmとすることがより好ましく、0.4〜1.0mmとすることが特に好ましい。また、下段部構成層(33)の外形は特に限定されないが、通常、四角形である。
上記「LED用配線層(34)」は、下段部構成層(33)上に積層された導体層である。LED用配線層(34)は下段部構成層(33)上に直接接して積層されていてもよく、他層を介して積層されていてもよい。他層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。積層されていてもよい。
更に、LED用配線層(34)は、ランド部(341)及びリード部(342)を備える。このうちランド部(341)は、LED用配線層(34)のうち収容部(30)内に露出された部分であり、ボンディングワイヤ(54)等の接続部材と直接的に接続されることとなる部位である。一方、リード部(342)は、LED用配線層(34)のうち収容部(30)内に露出されてない部分である。即ち、例えば、図2に例示されるように、LED用配線層(34)上に上段部構成層(35)が積層された際の上段部構成層(35)の貫通孔(351)の周面の外形線をLED用配線層(34)上の点線として表した場合に、この点線を境界として、上段部構成層(35)下の部位がリード部(342)であり、上段部構成層(35)の貫通孔(351)内に露出される部位がランド部(341)である。
更に、LED用配線層(34)は、ランド部(341)及びリード部(342)を備える。このうちランド部(341)は、LED用配線層(34)のうち収容部(30)内に露出された部分であり、ボンディングワイヤ(54)等の接続部材と直接的に接続されることとなる部位である。一方、リード部(342)は、LED用配線層(34)のうち収容部(30)内に露出されてない部分である。即ち、例えば、図2に例示されるように、LED用配線層(34)上に上段部構成層(35)が積層された際の上段部構成層(35)の貫通孔(351)の周面の外形線をLED用配線層(34)上の点線として表した場合に、この点線を境界として、上段部構成層(35)下の部位がリード部(342)であり、上段部構成層(35)の貫通孔(351)内に露出される部位がランド部(341)である。
また、リード部(341)は、リードとしての機能しか有さないものであってもよく、LED(50)を制御するための配線として機能するものであってもよい。更には、他の電子部品を実装するための部位を備えていてもよく、裏面側との導通を図るためのスルーホール等を備えていてもよい。尚、上記他の電子部品としては、抵抗(電流制限を行うための抵抗)や、定電流ダイオード(CDR)等が挙げられる。
加えて、収容部(30)を複数備えるLED搭載用全周発光型基板(3)では、この複数ある収容部(30)のうちの1つの収容部(30)内に露出されたランド部(341)と、収容部(30)のうちの他の収容部(30)内に露出されたランド部(341)と、がLED用配線層(34)において電気的に接続された構造とすることができる。即ち、各収容部(30)内に搭載されたLED(50)同士を連動させて制御することを目的とする場合に、その連動化機能をLED搭載用全周発光型基板(3)内に設けることができる。これにより、少スペース化を達することができる。
また、収容部(30)を複数備えるLED搭載用全周発光型基板(3)では、収容部(30)は表裏(図1等におけるZ1方向とZ2方向と)を逆にして配置させることができる。表裏を逆に配置した収容部(30)を備えた構造のLED搭載用全周発光型基板(3)によれば、裏表両面に発光する光源として用いることができる。更に、表裏に放熱方向を分散させることができるために、放熱効率を向上させて高い耐熱性を得ることができる。収容部(30)を表裏を逆に配置する場合には、例えば、隣り合う収容部同士の表裏を交互となるように配置してもよく、1つ飛び毎としてもよく、その他の配列としてもよい。このような1つの基板内に複数の収容部(30)を配設した構造の基板は、モジュール化されたものとすることができる。従って、LED搭載全周発光型基板(2)全体を1つの電球や蛍光灯等のように取り扱うことができる。
上記「上段部構成層(35)」は、LED用配線層(34)のランド部(341)を収容部(30)内に露出させて、LED用配線層(34)上に積層された層である。即ち、上段部構成層(35)の貫通孔(351)を、下段部構成層(33)の貫通孔(332)よりも大きく形成することによって、下段部構成層(33)の表面(33a)にランド部(341)を露出させることができる。この上段部構成層(35)の貫通孔(351)の平面形状と、下段部構成層(33)の貫通孔(332)の平面形状とは、相似形とすることができる。
尚、上段部構成層(35)は、LED用配線層(34)上に直接接して積層されていてもよく、他層を介して積層されていてもよい。他層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。
尚、上段部構成層(35)は、LED用配線層(34)上に直接接して積層されていてもよく、他層を介して積層されていてもよい。他層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。
上段部構成層(35)は、貫通孔(351)の内周面である上段部内壁面(352)を有する。この上段部内壁面(352)は、積層方向に水平に切り立った面としてもよく、下段部構成層(33)の傾斜内壁面(331)と同様に上広がりに傾斜された面としてもよい。但し、下広がりに傾斜された面でないことが好ましい。
更に、この上段部内壁面(352)の表面には、光反射層が設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。光反射層を設ける場合には、前記下段部構成層(33)の光反射層(333)と同様の材質及び形成方法を用いることができる。光反射層が設けられていない場合には、底部放熱層(33)と光放射層(36)との間を絶縁することができる。
更に、この上段部内壁面(352)の表面には、光反射層が設けられていてもよく、設けられていなくてもよい。光反射層を設ける場合には、前記下段部構成層(33)の光反射層(333)と同様の材質及び形成方法を用いることができる。光反射層が設けられていない場合には、底部放熱層(33)と光放射層(36)との間を絶縁することができる。
また、上段部構成層(35)は、収容部(30)を形成するためのスペーサーとして機能し、上段部構成層(35)の厚さを変化させることにより出射角度を調節することができる。即ち、スペーサーを薄くすればより広角の出射角度を得ることができ、スペーサーを厚くすればより狭角の出射角度を得ることができる。通常、上段部構成層(35)の厚さは、0.2〜1.4mmの範囲で調整され、0.4〜1.2mmとすることが好ましい。
上記「光放射層(36)」は、上段部構成層(35)上に積層された層であり、収容部(30)の上面を閉塞する層である。更に、光放射層(36)は、その上面に有底凹部(363)を有する。この有底凹部(363)は、上方(Z1)へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面(361)を有する。この上広がりの傾斜外壁面を備える有底凹部を有することで、収容部(30)内の光を光放射層(36)の側端面(362)へ向けて反射させることができ、側端面(362)から光を出射することができる。
ここでいう「上方へ向かって広がるように傾斜された」形状は、前記下段部構成層(33)の傾斜内壁面(331)における形状を適用できる。この傾斜外壁面(361)の傾斜角度(図7における角度θ2)は特に限定されないが、通常、20〜60度である。この範囲では、本構造のLED搭載用全周発光型基板(3)において特に優れた発光強度を得ることができる。この傾斜角度は、更に、23〜50度とすることが好ましく、25〜45度とすることがより好ましい。
この傾斜外壁面(361)が有する光反射能はどのようにして発揮されるものであってもよく、例えば、(1)有底凹部の傾斜外壁面上に光反射層を備えた形態、(2)有底凹部の傾斜外壁面にドットパターンが印刷形成された形態、(3)有底凹部の傾斜外壁面が粗面化された形態、等が挙げられる。これらはいずれか1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
上記(1)の有底凹部(363)の傾斜外壁面(361)上に光反射層(以下、単に「傾斜外壁面光反射層」ともいう)を備えた形態(傾斜外壁面上に傾斜外壁面光反射層が積層された形態)では、特に効率よく収容部(30)内の光を光放射層(36)の側端面(362)へ向かって反射させることができ、傾斜外壁面光反射層(37)として高反射率{例えば、目的とする光に対する反射率が60%以上(通常99.5%以下、更には65%以上)}の層を用いることで、上方へは光を透過させることなく、周方向の全周へのみ出射できる基板(3)を得ることができる(図7参照)。更に、傾斜外壁面光反射層(37)の反射率を低下させることで周方向だけでなく上方へも光を出射させることができる(図8参照)。そして、この傾斜外壁面光反射層(37)の反射率(透過率)を調整することで、周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整することもできる(図8参照)。
上記(1)の有底凹部(363)の傾斜外壁面(361)上に光反射層(以下、単に「傾斜外壁面光反射層」ともいう)を備えた形態(傾斜外壁面上に傾斜外壁面光反射層が積層された形態)では、特に効率よく収容部(30)内の光を光放射層(36)の側端面(362)へ向かって反射させることができ、傾斜外壁面光反射層(37)として高反射率{例えば、目的とする光に対する反射率が60%以上(通常99.5%以下、更には65%以上)}の層を用いることで、上方へは光を透過させることなく、周方向の全周へのみ出射できる基板(3)を得ることができる(図7参照)。更に、傾斜外壁面光反射層(37)の反射率を低下させることで周方向だけでなく上方へも光を出射させることができる(図8参照)。そして、この傾斜外壁面光反射層(37)の反射率(透過率)を調整することで、周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整することもできる(図8参照)。
上記(2)の有底凹部(363)の傾斜外壁面(361)にドットパターン(364)が印刷形成された形態(図11〜13、図27及び図28参照)では、収容部(30)内の光を光放射層(36)の側端面(362)へ向かって反射させると共に上方へも光を透過させることができ、周方向の全周及び上方の両方向へ出射できる基板(3)が得られる。
このドットパターン(364)は、光放射層(36)を構成する樹脂に対して印刷できる材料であれば特に限定されず用いることができる。図27に例示されるように、ドットパターン(364)が形成されていると、収容部(30)内でLED(50)から出射された光(図27に示す点線)は、光放射層(36)とドットパターン(364)との界面の屈折率差や、ドットパターン(364)の角部等によって側端面(362)へ向けて一部が反射され、光の他の一部は光放射層(36)の上方へと透過されることとなる。
このドットパターン(364)は、光放射層(36)を構成する樹脂に対して印刷できる材料であれば特に限定されず用いることができる。図27に例示されるように、ドットパターン(364)が形成されていると、収容部(30)内でLED(50)から出射された光(図27に示す点線)は、光放射層(36)とドットパターン(364)との界面の屈折率差や、ドットパターン(364)の角部等によって側端面(362)へ向けて一部が反射され、光の他の一部は光放射層(36)の上方へと透過されることとなる。
ドットパターン(364)におけるドットの配置は特に限定されないが、図28に例示されるように、有底凹部(363)の底部寄り程、小さなドットであり、上部寄り程、大きなドットとなるドットパターン(364)であることが好ましい。これにより光の濃淡をより小さくすることができる。更に、図28に例示されるように、ドットが同心円状に配置されたドットパターンであることが好ましい。これにより、周方向へより均一な光の出射を行うことができる。
そして、印刷するドットパターンの各ドットの形状及び大きさ、更には、印刷するインクの材質(樹脂種及びフィラー配合の有無等)により、反射率(透過率)を調整でき、これにより周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整できる。
そして、印刷するドットパターンの各ドットの形状及び大きさ、更には、印刷するインクの材質(樹脂種及びフィラー配合の有無等)により、反射率(透過率)を調整でき、これにより周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整できる。
上記(3)の有底凹部(363)の傾斜外壁面(361)が粗面化された形態では、収容部(30)内の光を光放射層(36)の側端面(362)へ向かって反射(乱反射)させると共に上方へも光を透過させることができ、周方向の全周及び上方の両方向へ出射できる基板(3)が得られる。
この粗化の程度は特に限定されないは、ドットパターン(364)における場合と同様に、有底凹部(363)の底部寄り程、高度に粗化され、上部寄り程、低度に粗化されていることが好ましい。これにより光の濃淡をより小さくすることができる。そして、この粗化の程度(粗化により形成された凹凸の大きさ及びその密度)により、反射率(透過率)を調整でき、これにより周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整できる。
この粗化の程度は特に限定されないは、ドットパターン(364)における場合と同様に、有底凹部(363)の底部寄り程、高度に粗化され、上部寄り程、低度に粗化されていることが好ましい。これにより光の濃淡をより小さくすることができる。そして、この粗化の程度(粗化により形成された凹凸の大きさ及びその密度)により、反射率(透過率)を調整でき、これにより周方向へ出射させる光量と上方へ出射させる光量との配分を調整できる。
更に、光放射層(36)は、1層のみから構成(図7、図8及び図10参照)されてもよいが、2層以上から構成(図9参照)することもできる。2層以上から構成される場合としては、図9に例示されるように、傾斜外壁面(361)を形成しつつ貫通された貫通孔を有する上層部(365)と、平板状の下層部(366)と、を積層してなる光放射層(36)が挙げられる。また、図9に例示される形態では、上層部(365)の側端面と下層部(366)の側端面とは同一平面にあるが、図10に例示されるように、各々異なる平面として存在させてもよい。更に、図9及び図10の光放射層(36)は各々別体に形成せず、一体的に成形してもよい。
この光放射層(36)の厚さは特に限定されないが、通常、傾斜外壁面(361)が形成されている最も厚い部分において0.2mm以上であり、0.2〜1.6mmとすることが好ましい。この範囲では、傾斜外壁面(361)による反射面積を十分に確保しながら、傾斜外壁面(361)の傾斜角度をより広い範囲で選択できると共に、LED搭載用全周発光型基板(3)全体の厚さを小さく抑えつつ、底部放熱層(32)による熱引き能力を十分に引き出し、耐熱性に優れたLED搭載用全周発光型基板(3)を得ることができる。この厚さは、更に、0.3〜1.3mmとすることがより好ましく、0.4〜1.0mmとすることが特に好ましい。
また、光放射層(36)では、上記傾斜外壁面光反射層(37)だけでなく、図10に例示されるように、光放射層(36)表面において光の透過を阻止したい部分には非光透過コート層(371)を設けることができる。これにより、無駄な漏光を無くし、LED(50)から放射された光をより効率よく側端面(362)から出射させて、高効率な基板(3)とすることができる。
尚、光放射層(36)と上段部構成層(35)との層間には、本発明の目的を阻害しない範囲で他の層を介していてもよい。即ち、他の層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。
尚、光放射層(36)と上段部構成層(35)との層間には、本発明の目的を阻害しない範囲で他の層を介していてもよい。即ち、他の層としては、両層を接合するための接合層などが挙げられる。
また、本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)は、底部放熱層(32)を備えるため、図17〜19に例示されるように、底部放熱層(32)下に直接、熱吸収体、ヒートシンク及び熱ポンプなどの排熱部品を配設でき、この場合には、更に効率よく排熱を行うことができる。即ち、図17及び図18に例示されるように、底部放熱層(32)下に直接、底部熱吸収体(381)を設けることができる。また、図19に例示されるように、底部放熱層(32)下に直接、ヒートシンク(383)を設けることができる。また、上記底部熱吸収体(381)を設けた上で、この底部熱吸収体(381)下に、更に底部ヒートシンク(383)を設けることもできる。
この底部熱吸収体(381)の構成は特に限定されないが、例えば、図17に例示されるように、熱吸収部材(381a)とこれを保持する枠体(381b)とを備え、これらを底部放熱層(32)と底部放熱層と同様の材料からなる底板(381d)とにより挟持した構造とすることができる。更に、熱吸収部材(381a)の膨張による内圧上昇や体積膨張を緩和するための緩衝領域(381c)を設けることができる。
このうち熱吸収部材(381a)としては、吸水性樹脂及び水を含むゲルを好適に用いることができる。このうち吸水性樹脂としては非イオン性(即ち、ノニオン型)の吸水性樹脂が好ましく、更には、ノニオン型ポリアルキレンオキシド系吸水性樹脂(ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシドが挙げられる)が好ましい。
このうち熱吸収部材(381a)としては、吸水性樹脂及び水を含むゲルを好適に用いることができる。このうち吸水性樹脂としては非イオン性(即ち、ノニオン型)の吸水性樹脂が好ましく、更には、ノニオン型ポリアルキレンオキシド系吸水性樹脂(ポリアルキレンオキシドとしては、ポリエチレンオキシド及びポリプロピレンオキシドが挙げられる)が好ましい。
また、このゲルには、水以外に、水と相溶性を有する他の媒体を含有できる。他の媒体としては、アルコールが挙げられる。このアルコールとしては、1価アルコール及び多価アルコールが挙げられる。1価アルコールとしては、1−ブタノール及びアリルアルコール等が挙げられる。多価アルコールとしては、エチレングリコール、グリセリン及びブチレングリコール等が挙げられる。これらのアルコールは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
更に、上記ゲルには、熱伝導率をより向上させるための熱伝導性フィラ{石英結晶フィラ、金属フィラ(銅、錫、銀及びチタンなど)}や、水(他の媒体を含む)の流出を抑制する多孔性フィラ(カーボンフィラ、珪藻土、ゼオライトなど)等を含有させることができる。
この熱吸収部材(381a)の具体的な配合としては、熱吸収樹脂15〜25体積%、水30〜45体積%及び多価アルコール30〜45体積%とすることができる。更に、熱伝導性フィラを用いる場合、熱吸収樹脂、水及び多価アルコールの合計体積100体積部に対して、外配合で5〜50体積部を配合できる。更に、多孔性フィラを用いる場合、熱吸収樹脂、水及び多価アルコールの合計体積100体積部に対して、外配合で5〜20体積部を配合できる。
この熱吸収部材(381a)の具体的な配合としては、熱吸収樹脂15〜25体積%、水30〜45体積%及び多価アルコール30〜45体積%とすることができる。更に、熱伝導性フィラを用いる場合、熱吸収樹脂、水及び多価アルコールの合計体積100体積部に対して、外配合で5〜50体積部を配合できる。更に、多孔性フィラを用いる場合、熱吸収樹脂、水及び多価アルコールの合計体積100体積部に対して、外配合で5〜20体積部を配合できる。
一方、上記枠体(381b)としては、熱吸収部材(381a)と接する面がめっき(アルミニウム、銅、ニッケル及び金等)されたガラスエポキシ基板や、各種金属(アルミニウム、アルミニウム合金、銅及び銅合金)で成形された枠体を用いることができる。
また、本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)では、図29に例示されるように、1つの基板(3)内に複数の収容部(30)を備えた形態とすることもできる。複数の収容部(30)を設ける場合には、図29に例示されるように、収容部(30)を1つの基板(3)内に列設してもよく、マトリックス状に配置してもよい。このように複数の収容部(30)を有する基板(3)では、表面発光面積の大きな光源とすることができる。即ち、側端面(362)の全周から発光させると共に、収容部(30)の上方(Z1)へも大きな発光面積を有する発光体とすることができる。
尚、この図29に示す基板(3)は、実質的に、図3に示す基板(但し、底部配線321を備えない)を方向X1−X2へ列設した形態である。また、各収容部(30)の大きさや形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。
尚、この図29に示す基板(3)は、実質的に、図3に示す基板(但し、底部配線321を備えない)を方向X1−X2へ列設した形態である。また、各収容部(30)の大きさや形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。
更に、この図29に例示される複数の収容部(30)を有する基板(3)において、外部との電気的接続は、図3に例示されるような各収容部(30)に対応した個別の底部配線(321)によって行ってもよいが、この底部配線(321)に換えて、図29に例示されるように、LED用配線層(34)を下段部構成層(33)と共に他層から突出させてなるコネクタ部(39)を介して行うことができる。このコネクタ部(39)は、例えば、下段部構成層コネクタ部(334)とLED用配線層(34)から延設されたコネクタ配線(346)とから構成できる。
更に、複数の収容部を備える基板(3)においては、図30に例示されるように、各収容部(30)における上方(Z1)発光方向を表裏両面に振り分けた形態の基板(3)とすることもできる。このような各収容部(30)の上方が基板の表裏両面に向くように複数の収容部(30)が列設されたLED搭載用全周発光型基板(3)によれば、1つの基板(3)で表面発光面積が大きく、表裏両面及び全側面に発光する光源とすることができる。加えて、底部放熱層(32)による熱引き方向を表裏両面に分散させることができ、高い放熱性を得ることができる。
尚、この図30に示す基板(3)は、実質的に、図3に示す基板(但し、底部配線321を備えない)の上方(Z1)を互い違いに配置すると共に、方向X1−X2へ列設した形態である。また、この図30に示す基板(3)では、下段部構成層(33)と光放射層(36)とが共用される必要があるために、両層を構成する樹脂質絶縁材はいずれも前記光透過性を有するものである。即ち、例えば、両層をポリカーボネートから形成できる。これらの層(33及び36)は、各収容部(30)においてそれぞれ機能を共用される層であり、第1の収容部において下段部構成層(33)として機能する層は、第1の収容部に隣接された第2の収容部においては光放射層(36)として機能されることとなる。更に、各収容部(30)の大きさや形状は同じであってもよく、異なっていてもよい。
また、この図30に例示される複数の収容部(30)を有する基板(3)において、外部との電気的接続は、図3に例示されるような各収容部(30)に対応した個別の底部配線(321)によって行ってもよいが、この底部配線(321)に換えて、図30に例示されるように、LED用配線層(34)から電気的に接続されたコネクタ配線(391)を上段部構成層(35)と共に他層から突出させてなるコネクタ部(39)を介して行うことができる。このコネクタ部(39)は、例えば、上段部構成層コネクタ部(353)とコネクタ配線(391)とから構成できる。
[2]LED搭載全周発光型基板
本発明のLED搭載全周発光型基板(2)は、本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)と、該LED搭載用全周発光型基板(3)の上記収容部(30)内に実装されたLED(50)と、を備えることを特徴とする。
本発明のLED搭載全周発光型基板(2)は、本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)と、該LED搭載用全周発光型基板(3)の上記収容部(30)内に実装されたLED(50)と、を備えることを特徴とする。
上記「LED」は、発光ダイオードであえばよく、発光波長及び構成等は特に限定されない。また、1つの収容部(30)に対して、1つのLEDのみを搭載してもよく、2つ以上を搭載してもよい。更に、1つの収容部(30)に対して、2つ以上のLED(50)を搭載する場合には、1種のみのLEDを搭載してもよく、2種以上のLEDを搭載しもよい。更に、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)では、1つの収容部(30)に収容されるLEDの合計出力が1W以上(更には1〜8W、複数の収容部を列設して備える場合には合計1〜40W)であるような高出力のLEDを搭載するのに適している。
尚、上記LEDの出力とは、定格電流Aと順電位Vfとの積(A×Vf)の値である。
尚、上記LEDの出力とは、定格電流Aと順電位Vfとの積(A×Vf)の値である。
また、用いるLED(50)の種類も特に限定されない。LED(50)としては、例えば、図22に例示されるように、〈1〉絶縁基板(51)と、絶縁基板(51)上に形成された発光部(52)と、発光部(52)の上面に形成され且つ発光部(52)を発光させるための発光部用端子(53)と、を備えるLED(50)が挙げられる。更に、〈2〉底部{図22における絶縁基板(51)}と上部とに各々発光部端子を備え、これらの発光部端子間に発光部が配置されたLED(50)が挙げられる。これらのうちでは、図22に例示されるような〈1〉のLED(50)が好ましい。
更に、LED(50)の搭載方法は、前記LED(50)の形態よって適宜の方法を採用できる。前記〈1〉のLED(50)を用いる場合には、LED搭載用全周発光型基板(3)を構成する底部放熱層(32)とLED(50)の絶縁性基板(51)とを接合層(55)を介して接合し、且つ、発光部端子(53)とLED搭載用全周発光型基板(3)のランド部(341)とをボンディングワイヤ(54)で電気的に接続した形態で搭載できる。この形態では特に優れた発光効率及び耐熱性が得られる。一方、前記〈2〉のLED(50)を用いる場合には、底部の発光部端子と底部放熱層(32)とを導電性接続材(ハンダ等)を介して接続し、上部の発光部端子とLED搭載用全周発光型基板(3)のランド部(341)とをボンディングワイヤ(54)で電気的に接続した形態で搭載できる。
また、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)では、収容部内に搭載したLEDの酸化防止のために封止材(31)によりカバーすることができる。ここでの封止材(31)は蓄熱性を生じないように最低限の量に抑えるようにする。この封止材(31)は、少なくとも透光性樹脂(311)を含有する。透光性樹脂(311)は、透光性を有する樹脂である。この透光性とは少なくとも可視光に対する透光性であり、特に300〜950nmの波長の光について60%以上(より好ましくは70〜95%、更に好ましくは75〜95%、特に好ましくは75〜90%)の透光率であることが好ましい。
この透光性樹脂(311)を構成する樹脂は特に限定されないが、エポキシ樹脂及びシリコン樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。封止材(31)全体を100体積%とした場合に、透光性樹脂(311)は10〜100体積%(更に13〜100体積%、より更に20〜100体積%、特に30〜100体積%)とすることができる。
この透光性樹脂(311)を構成する樹脂は特に限定されないが、エポキシ樹脂及びシリコン樹脂等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。封止材(31)全体を100体積%とした場合に、透光性樹脂(311)は10〜100体積%(更に13〜100体積%、より更に20〜100体積%、特に30〜100体積%)とすることができる。
また、封止材(31)は、上記透光性樹脂(311)の他に、石英ガラス粒子(312)を含有できる。石英ガラス粒子(312)を含有する場合、透光性樹脂(311)は、石英ガラス粒子(312)に対してマトリックスとなる。
石英ガラス粒子(312)は、石英を主成分とする。石英を主成分とすることにより、他のガラス成分等に比較して、長波長の光に対する透過能に優れる。従って、長波長の光の放射を妨げ難く演色性を向上させやすい。更に、石英は比熱容量が大きい。このため、石英成分を含有しない場合に比べて、封止材(31)全体、更には、LED搭載全周発光型基板(2)全体の温度をより低く保つことができ、優れた耐熱性を発揮させることができる。
石英ガラス粒子(312)は、石英を主成分とする。石英を主成分とすることにより、他のガラス成分等に比較して、長波長の光に対する透過能に優れる。従って、長波長の光の放射を妨げ難く演色性を向上させやすい。更に、石英は比熱容量が大きい。このため、石英成分を含有しない場合に比べて、封止材(31)全体、更には、LED搭載全周発光型基板(2)全体の温度をより低く保つことができ、優れた耐熱性を発揮させることができる。
更に、石英ガラス粒子(312)は、石英結晶粒子とは異なり、不純物成分(312a)が含有される。石英結晶粒子は透光性には優れるものの、光分散性に関しては粒子表面における反射を利用した光分散しか得られない。従って、粒子表面で反射して分散された光は粒子内部を通過することができない。
これに対して、石英ガラス粒子(312)は、図23〜図26に例示されるように、光分散能力を発揮できる不純物成分(312a)を内部に含有する。このため、光が粒子内部を透過しながら分散を繰り返すこととなり、粒子の内部及び表面の両方において光分散性を発揮させることができ、優れた混色性が得られると共に、効率的な光分散を行うことができる。
上記不純物成分(312a)としては、Al、Ti、Fe、Nb、Zr、Mn及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む成分が挙げられる。より具体的には、Al2O3、TiO2、Fe2O3、Nb2O5、ZrO2、MnO2及びMoO2等が挙げられる。これらは1種のみが含有されてもよく2種以上が含有されてもよい。
これに対して、石英ガラス粒子(312)は、図23〜図26に例示されるように、光分散能力を発揮できる不純物成分(312a)を内部に含有する。このため、光が粒子内部を透過しながら分散を繰り返すこととなり、粒子の内部及び表面の両方において光分散性を発揮させることができ、優れた混色性が得られると共に、効率的な光分散を行うことができる。
上記不純物成分(312a)としては、Al、Ti、Fe、Nb、Zr、Mn及びMoから選ばれる少なくとも1種の金属元素を含む成分が挙げられる。より具体的には、Al2O3、TiO2、Fe2O3、Nb2O5、ZrO2、MnO2及びMoO2等が挙げられる。これらは1種のみが含有されてもよく2種以上が含有されてもよい。
石英ガラス粒子(312)内に含有される不純物成分の割合は特に限定されないが、石英ガラス粒子(312)全体を100質量%とした場合に各元素の酸化物換算で0.01〜0.2質量%(好ましくは0.05〜0.2質量%、より好ましくは0.1〜0.15質量%)であることが好ましい。この範囲では透光性と光分散性とを最も効率よく得ることができる。尚、上記酸化物換算は、AlはAl2O3、TiはTiO2、FeはFe2O3、NbはNb2O5、ZrはZrO2、MnはMnO2、MoはMoO2として換算するものである。また、上記含有量は、石英ガラス粒子(312)内に複数種の上記元素が含有される場合にはそれらの酸化物換算による合計量である。
また、石英ガラス粒子(312)の大きさ及び形状等は特に限定されないが、平均粒径(最大長さ)は1〜30μm(より好ましくは1〜15μm、更に好ましくは2〜10μm、より更に好ましくは3〜7μm、特に好ましくは4〜6μm、とりわけ好ましくは4〜5μm)が好ましい。この範囲では、十分な透光性を確保しつつ、且つ十分な光分散性を得ることができる。石英ガラス粒子(312)の形状は特に限定されないが、通常、球状である。球状であることで透光性樹脂(311)に分散含有された際の流動性がよいため、作業性がよいという利点がある。
更に、この石英ガラス粒子(312)は、300〜950nmの波長の光に対して5%以上(より好ましくは10〜50%、更に好ましくは20〜60%)の透光率を有することが好ましい。
更に、この石英ガラス粒子(312)は、300〜950nmの波長の光に対して5%以上(より好ましくは10〜50%、更に好ましくは20〜60%)の透光率を有することが好ましい。
石英ガラス粒子(312)の含有量は特に限定されないが、封止材(31)全体を100質量%とした場合に0.01〜50質量%(より好ましくは1〜45質量%、更に好ましくは10〜45質量%、より更に好ましくは20〜43質量%、特に好ましくは25〜42質量%、より特に好ましくは30〜40質量%)とすることが好ましい。
更に、上記封止材(31)は、蛍光体(314)を含有することができる。蛍光体(314)は、LED(50)から出射された光によって励起されて蛍光を発する成分であり、特に紫外線によって励起される紫外線励起蛍光体であることが好ましい。更には、得られる蛍光色によって、例えば、赤色蛍光能を有する蛍光体(赤色蛍光体)、青色蛍光能を有する蛍光体(青色蛍光体)、緑色蛍光能を有する蛍光体(緑色蛍光体)、及び橙色蛍光能を有する蛍光体等が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。即ち、例えば、蛍光体(314)としては、TAG蛍光体、YAG蛍光体、サルファイド蛍光体、ニトライド蛍光体、及びシリカ系蛍光体等を用いることができる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。これらの蛍光体(314)は、用いるLEDの発光色、目的とする光色等により、適宜のものを用いることが好ましい。
蛍光体(314)の含有量は特に限定されないが、封止材(31)全体を100質量%とした場合に10〜40質量%(より好ましくは15〜35質量%、更に好ましくは20〜30質量%、特に好ましくは21〜25質量%)とすることが好ましい。
また、蛍光体(314)の大きさ及び形状等は特に限定されないが、通常、平均粒径30〜200μm(より好ましくは40〜150μm、特に好ましくは45〜147μm)であることが好ましい。また、その形状は、通常、球状及び/又は不定形粒子状である。
また、蛍光体(314)の大きさ及び形状等は特に限定されないが、通常、平均粒径30〜200μm(より好ましくは40〜150μm、特に好ましくは45〜147μm)であることが好ましい。また、その形状は、通常、球状及び/又は不定形粒子状である。
更に、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)では、演色性を改善するため(可視光赤色領域及び/又は可視光緑色領域の光を補う)、演色性改善成分を封止材(31)内に含有させることができる。本発明においては、特に、石英ガラス粒子(312)に演色性改善成分(313)を添着させて用いることが好ましい。即ち、図24〜図26に例示される。図24は、石英ガラス粒子(312)の表面に演色性改善成分(313)を静電的に添着(付着)させた形態を示している。また、図25は、添着材(315)を介して、石英ガラス粒子(312)の表面に演色性改善成分(313)を添着させた形態を示している。更に、図26は、添着材(315)でコーティングした演色性改善成分(313)を石英ガラス粒子(312)の表面に添着させた形態を示している。これらの形態はいずれか1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
この演色性改善成分(313)としては、蛍光体及び着色剤が表面に添着された石英ガラス粒子が挙げられる。これらは1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。上記蛍光体は、光照射(例えば、400nm程度の近紫外線青色光を発するLED光)により励起されて赤色系光及び/又は緑色系光を発する蛍光体が挙げられる。また、着色剤が表面に添着された石英ガラス粒子(以下、単に「着色石英ガラス粒子」ともいう。図23〜図26参照)は、蛍光特性は有さなくとも、光が着色石英ガラス粒子を透過することによって赤色系光及び/又は緑色系光が得られる粒子である。
この石英ガラス粒子(312)には前述の不純物成分(312a)を含む石英ガラス粒子をそのまま適用できる。また、上記着色剤としては、各種染料(直接染料)及び顔料を用いることができる。このうち赤色系光が得られる染料(赤色染料)としては、ダイアミン・スカーレット及びアリザリンレッドS等が挙げられる。また、緑色系光が得られる染料(緑色染料)としては、オキザミングリーン及びメチルグリーン等が挙げられる。これらの着色剤(演色性改善成分)は1種のみを用いてもよく2種以上を併用してもよい。
上記のうち、演色性改善成分(313)として蛍光体を石英ガラス粒子(312)の表面に添着させて用いた場合には、前述したように、石英ガラス粒子(312)の優れた透光性及び光分散性が得られるために、透光性樹脂(311)内に含有させるよりもより少量の蛍光体で同等の発光効率を得ることができる。このため、蛍光体の使用量を低減できると共に、封止材(31)の熱効率を向上させて、蓄熱を低下させることができる。
更に、上記のうち、演色性改善成分(313)として上記各種着色剤を石英ガラス粒子(312)の表面に添着させて用いた場合には、高価な蛍光体を用いることなく、演色性を向上させることができる。即ち、石英ガラス粒子(312)による高い光分散能が有効に利用されて効率よく上記着色剤に対して、光を照射できるからである。
更に、上記のうち、演色性改善成分(313)として上記各種着色剤を石英ガラス粒子(312)の表面に添着させて用いた場合には、高価な蛍光体を用いることなく、演色性を向上させることができる。即ち、石英ガラス粒子(312)による高い光分散能が有効に利用されて効率よく上記着色剤に対して、光を照射できるからである。
具体的には、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)では、例えば、前述の本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)と、波長360〜455nm(更には400〜455nm)の光を放出するLED(50)と、LED搭載用全周発光型基板(3)の収容部(30)を充塞する封止材(31)とを備え、
更に、封止材(31)は、〈1〉透光性樹脂(311)としてシリコン樹脂と、この透光性樹脂(311)内に分散されて含有された、〈2〉図25の形態で石英ガラス粒子(312)の表面に赤色染料が添着された第1の粒子と、〈3〉図25の形態で石英ガラス粒子(312)の表面に緑色染料が添着された第2の粒子と、〈4〉LED(50)による光を黄色光へ変換する蛍光体(314)と、を含む形態とすることができる。
更に、封止材(31)は、〈1〉透光性樹脂(311)としてシリコン樹脂と、この透光性樹脂(311)内に分散されて含有された、〈2〉図25の形態で石英ガラス粒子(312)の表面に赤色染料が添着された第1の粒子と、〈3〉図25の形態で石英ガラス粒子(312)の表面に緑色染料が添着された第2の粒子と、〈4〉LED(50)による光を黄色光へ変換する蛍光体(314)と、を含む形態とすることができる。
本発明のLED搭載全周発光型基板(2)では、本発明のLED搭載用全周発光型基板(3)を用いることで、LED(50)から発せられた光を側方の全周へ出射させることができる。即ち、LED(50)から出射された光のうち側方に発せられたものは傾斜内壁面(331)で反射されて上方(Z1)に向かう。そして、LED(50)から直接あるいは傾斜内壁面(331)で反射されて光放射層(36)の下方から入射した光は傾斜外壁面により側方に反射されて光放射層(36)の側端面(362)から出射される。
また、ボンディングワイヤ(54)とLED(50)との間、及び、LED(50)と底部放熱層(32)との間、のより高い耐震性等の接続信頼性を得るために、図21に例示されるようにLED(50)を封止材(31)により覆うこともできるが、上記ボンディングワイヤとしてリボンワイヤ(断面が幅広のリボン状であるボンディングワイヤ)を用いた場合にはLED(50)を封止材(31)で覆わなくとも高い耐震性を得ることができる。但し、LED(50)を封止材(31)により覆うことによりLED(50)の酸化を防止することができる。
更に、収容部(30)の空間が密閉されているので、収容部(30)内の酸化を抑制できる。更に、密閉された収容部(30)内の空間には非酸化性雰囲気(窒素ガス及び希ガスなど)を充填してより優れた酸化抑制効果を得ることもできる。
この図21に例示された構成のLED搭載全周発光型基板(2)は、特に紫外線発光用基板として用いる場合に好適である。即ち、LED(50)として紫外線を発するLEDを用い、紫外線を他の波長の光に変換する必要がない場合に好適である。
この図21に例示された構成のLED搭載全周発光型基板(2)は、特に紫外線発光用基板として用いる場合に好適である。即ち、LED(50)として紫外線を発するLEDを用い、紫外線を他の波長の光に変換する必要がない場合に好適である。
[3]発光モジュール
本発明の発光モジュール(1)は、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)と、該LED搭載全周発光型基板(2)が実装されたマザーボード(60)と、を備えることを特徴とする。
本発明の発光モジュール(1)は、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)と、該LED搭載全周発光型基板(2)が実装されたマザーボード(60)と、を備えることを特徴とする。
上記「マザーボード(60)」は、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)を搭載する他の基板である。このマザーボード(60)は、通常、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)を搭載するため搭載領域と、LED搭載全周発光型基板(2)を制御するための他の電子部品等を搭載する搭載領域と、を備える。
そして、本発明の発光モジュール(1)では、LED搭載全周発光型基板(2)のLED用配線層(34)を構成するリード部(342)は、下段部構成層(33)の端面のうちの傾斜内壁面(331)以外の他の端面に基板実装用ランド部{例えば、図3及び図7に示す背面配線(343)}として導出されており、基板実装用ランド部(343)は、マザーボード(60)の実装面に配設されたマザーボード表面配線(611){通常、マザーボード側ランド部}と、導電性接合材(62)を介して電気的に接続された構造とすることができる。
即ち、例えば、図31に例示されるように、LED搭載全周発光型基板(2)がマザーボード(60)に搭載されており、全体として発光モジュール(1)が構成されている。
この発光モジュール(1)では、1つのマザーボード(60)に対して、図1〜図3に例示されるLED搭載全周発光型基板(2)を複数搭載することができる。また、各LED搭載全周発光型基板(2)のLED用配線層のリード部は、LED搭載全周発光型基板(2)の背面に導出されて背面配線{343、図31では導電性接合材(62)に覆われており図示されていない}を備えている。そして、マザーボード(60)の表面に形成されたマザーボード表面配線(611)と、各LED搭載全周発光型基板(2)の背面配線(343)と、が導電性接合材(62)を介して電気的に接続されている。
この発光モジュール(1)では、1つのマザーボード(60)に対して、図1〜図3に例示されるLED搭載全周発光型基板(2)を複数搭載することができる。また、各LED搭載全周発光型基板(2)のLED用配線層のリード部は、LED搭載全周発光型基板(2)の背面に導出されて背面配線{343、図31では導電性接合材(62)に覆われており図示されていない}を備えている。そして、マザーボード(60)の表面に形成されたマザーボード表面配線(611)と、各LED搭載全周発光型基板(2)の背面配線(343)と、が導電性接合材(62)を介して電気的に接続されている。
また、マザーボード(60)は、LED搭載全周発光型基板(2)を制御するための他の電子部品等を搭載する搭載領域を備えており、具体的には、電子部品である抵抗(70)を各LED搭載全周発光型基板(2)に対応した個数備えている。また、各LED搭載全周発光型基板(2)の1つの背面配線(343)は、スルーホール(612)を用いて、図示されないマザーボードの裏面側のマザーボード裏面配線を介して、接続されるとマザーボード側面の端子部(613)へと導出されている。
更に、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)が、図18及び図19に例示されるように、底部熱吸収体(381)やヒートシンク(383)を備える場合には、マザーボード(60)には、底部熱吸収体(381)等をマザーボード(60)の裏面側へ露出させるための排熱部材用貫通孔を形成して裏面側へ底部熱吸収体(381)等を露出させることができる。排熱部材用貫通孔を備えることによって、底部熱吸収体(381)等の少なくとも底面をマザーボード(60)の裏面側へ露出させることができるためにより優れた排熱性が得られ、この発光モジュール(1)に更に優れた耐熱性を発揮させることができる。
また、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)や発光モジュール(1)は、図32に例示されるように、発光装置(80)の視面(81)の直下に配置して用いることができる。
この発光装置(80)としては、例えば、看板(室内用、戸外用、壁面用など)、パネル型ライト{照明(天井照明、壁面照明、地面照明等)、バックライトなど}、ディスプレイ一体型バックライト等が挙げられる。
この発光装置(80)としては、例えば、看板(室内用、戸外用、壁面用など)、パネル型ライト{照明(天井照明、壁面照明、地面照明等)、バックライトなど}、ディスプレイ一体型バックライト等が挙げられる。
発光装置(80)は、図32に示すように、視面81(例えば、看板では文字図形等が描画されている面)に対して側方に光源(90){例えば、LED搭載横発光型基板(90)}を配設し、これらの光源(90)のみで視面(81)の全面の明るさを十分に得ようとすると、光源(90)からの光量を多くすることとなり、視面(81)の大きさが大きくなればなる程、光源(90)での熱対策(基板自体の耐熱、放熱及び排熱)が問題なる。これに対して、本発明のLED搭載全周発光型基板(2)や発光モジュール(1)は、視面(81)の直下に配置でき、更には、分散させて配置できる。このため、光源(90)に光量を頼ることなく、視面(81)の直下で発光させることで、装置全体としての熱対策をより容易且つ確実にすることができる。
また、図32に例示された発光装置(80)に配設された基板(2)に換えて、図30に例示されたような、各収容部(30)の上方が基板の表裏両面に向くように複数の収容部(30)が列設されたLED搭載用全周発光型基板(3)にLEDを搭載したLED搭載全周発光型基板(2)や発光モジュール(1)、換言すれば、基板の表裏両面に有底凹部(363)が開口されるように収容部(30)が列設されたLED搭載用全周発光型基板(3)にLEDを搭載したLED搭載全周発光型基板(2)や発光モジュール(1)、を用いた場合には、表裏両面に発光する発光装置(80)、更には、表裏両面及び全周に発光する発光装置(80)とすることができる。
更に、視面(81)の直下に、図30に例示されたような、各収容部(30)の上方が基板の表裏両面に向くように複数の収容部(30)が列設されたLED搭載用全周発光型基板(3)にLEDを搭載したLED搭載全周発光型基板(2)や発光モジュール(1)、を十分に配設することで、発光装置(80)の側方に配置される光源(90)を用いない発光装置(80)とすることができる。
以下、実施例及び図面により本発明を更に具体的に説明する。
[第1実施形態](図1〜3に例示するLED搭載全周発光型基板)
〈1〉底部放熱層(32)及び底部配線(321)の形成
厚さ400μmの銅箔をフォトリソ法を用いて成形して図2に示す形状の底部放熱層(32)及び底部配線(321)を得た。
[第1実施形態](図1〜3に例示するLED搭載全周発光型基板)
〈1〉底部放熱層(32)及び底部配線(321)の形成
厚さ400μmの銅箔をフォトリソ法を用いて成形して図2に示す形状の底部放熱層(32)及び底部配線(321)を得た。
〈2〉下段部構成層(33)及びLED用配線層(34)の形成
厚さ400μmの銅箔が積層されたガラスエポキシコアを有する合計厚さ0.8mmの片面銅張積層板の、銅張面側からドリル加工によって、図2の下段部構成層(33)に示す形状の貫通孔(332)を形成すると共に、角度(θ)20度の傾斜を有する傾斜内壁面(331)を形成して、下段部構成層(33)を得た。更に、その後、表面洗浄を行った後、銅箔をフォトリソ法を用いて成形して図2に示す形状のLED用配線層(34)を得た。
そして、傾斜内壁面(331)に、Pt無電解めっき、Ni電気めっき及びAg電解めっきを施して、傾斜内壁面光反射層(333)を形成した。
厚さ400μmの銅箔が積層されたガラスエポキシコアを有する合計厚さ0.8mmの片面銅張積層板の、銅張面側からドリル加工によって、図2の下段部構成層(33)に示す形状の貫通孔(332)を形成すると共に、角度(θ)20度の傾斜を有する傾斜内壁面(331)を形成して、下段部構成層(33)を得た。更に、その後、表面洗浄を行った後、銅箔をフォトリソ法を用いて成形して図2に示す形状のLED用配線層(34)を得た。
そして、傾斜内壁面(331)に、Pt無電解めっき、Ni電気めっき及びAg電解めっきを施して、傾斜内壁面光反射層(333)を形成した。
〈3〉上段部構成層(35)の形成
厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板をドリル加工によって、図2の上段部構成層(35)に示す形状の貫通孔(351)を形成して上段部構成層(35)を得た。
厚さ0.8mmのガラスエポキシ基板をドリル加工によって、図2の上段部構成層(35)に示す形状の貫通孔(351)を形成して上段部構成層(35)を得た。
〈4〉光放射層(36)の形成
厚さ0.8mmの光透過性樹脂を射出成形によって、図2の光放射層(36)に示す形状の有底凹部(363)を形成して光放射層(36)を得た。そして、傾斜外壁面(361)に、Pt無電解めっき、Ni電気めっき及びAg電解めっきを施して、傾斜外壁面光反射層(37)を形成した。
厚さ0.8mmの光透過性樹脂を射出成形によって、図2の光放射層(36)に示す形状の有底凹部(363)を形成して光放射層(36)を得た。そして、傾斜外壁面(361)に、Pt無電解めっき、Ni電気めっき及びAg電解めっきを施して、傾斜外壁面光反射層(37)を形成した。
〈5〉各層の積層
上記〈1〉〜〈3〉で得られた底部放熱層(32)、下段部構成層(33)とLED用配線層(34)との一体物、及び上段部構成層(35)を、熱プレスにより図1に示す積層状態となるように積層した。
上記〈1〉〜〈3〉で得られた底部放熱層(32)、下段部構成層(33)とLED用配線層(34)との一体物、及び上段部構成層(35)を、熱プレスにより図1に示す積層状態となるように積層した。
〈6〉背面配線(343)の形成
上記〈5〉で積層して得られた底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)及び上段部構成層(35)の積層体の背面に、Pt無電解めっき、Ni電解めっき及びCu電解めっきを施して背面配線(343)を形成した。
上記〈5〉で積層して得られた底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)及び上段部構成層(35)の積層体の背面に、Pt無電解めっき、Ni電解めっき及びCu電解めっきを施して背面配線(343)を形成した。
〈7〉LED(50)の搭載
上記〈6〉で得られた、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)及び上段部構成層(35)の積層体の底部放熱層(32)の収容部(30)内に、波長455nmの青色LED(50)を等間隔となるように3つ接合層(55)を介して接合し、更に、図1(B)及び図22に示すように、2つの発光部用端子部(53)とLED配線(34)のランド部(341)とをボンディングワイヤにより電気的に接続した。
上記〈6〉で得られた、底部放熱層(32)、下段部構成層(33)、LED用配線層(34)及び上段部構成層(35)の積層体の底部放熱層(32)の収容部(30)内に、波長455nmの青色LED(50)を等間隔となるように3つ接合層(55)を介して接合し、更に、図1(B)及び図22に示すように、2つの発光部用端子部(53)とLED配線(34)のランド部(341)とをボンディングワイヤにより電気的に接続した。
本発明のLED搭載用全周発光型基板、LED搭載全周発光型基板及び発光モジュールは、LED関連分野において広く利用される。即ち、例えば、家電製品用部品、移動体(自動車、鉄道、船舶、航空機など)用部品などとして利用される。上記のうち家電製品用部品としては、照明器具などとして好適である。また、移動体用部品としては、室内照明などとして好適である。
1;発光モジュール、
2;LED搭載全周発光型基板、
3;LED搭載用全周発光型基板、
30;収容部、
31;封止材、311;透光性樹脂、312;石英ガラス粒子、312a;不純物成分、313;添着成分(演色性改善成分)、314;蛍光体、315;添着材、
32;底部放熱層、321;底部配線、
33;下段部構成層、33a;下段部構成層表面、33b;下段部構成層裏面、
331;傾斜内壁面、332;貫通孔、333;傾斜内壁面光反射層、傾斜内壁面光反射層、334;下段部構成層コネクタ部、
34;LED用配線層、341;ランド部、342;リード部、343;背面配線、346;コネクタ配線、
35;上段部構成層、351;貫通孔、352;上段部内壁面、353;上段部構成層コネクタ部、
36;光放射層、361;傾斜外壁面、362;光放射層の側端面、363;有底凹部、364;ドットパターン(ドット)、365;光放射層の上層部、366;光放射層の下層部、
37;傾斜外壁面光反射層、371;非光透過用コート層、
381;底部熱吸収体、381a;熱吸収部材、381b;枠体、381c;緩衝領域、381d;底板、383;底部ヒートシンク、
39;コネクタ部、391;コネクタ配線、
50;LED、51;絶縁基板(LED絶縁基板)、52;発光部、53;発光部用端子、54;ボンディングワイヤ、55;接合層、
60;マザーボード、61;マザーボード配線、611;マザーボード表面配線、612;スルーホール、613;マザーボード端子部、62;導電性接合材、
70;電子部品(チップ抵抗)、80;発光装置、81;視面、90;LED搭載横発光型基板、
θ1;傾斜内壁面の傾斜角度、θ2;傾斜外壁面の傾斜角度。
2;LED搭載全周発光型基板、
3;LED搭載用全周発光型基板、
30;収容部、
31;封止材、311;透光性樹脂、312;石英ガラス粒子、312a;不純物成分、313;添着成分(演色性改善成分)、314;蛍光体、315;添着材、
32;底部放熱層、321;底部配線、
33;下段部構成層、33a;下段部構成層表面、33b;下段部構成層裏面、
331;傾斜内壁面、332;貫通孔、333;傾斜内壁面光反射層、傾斜内壁面光反射層、334;下段部構成層コネクタ部、
34;LED用配線層、341;ランド部、342;リード部、343;背面配線、346;コネクタ配線、
35;上段部構成層、351;貫通孔、352;上段部内壁面、353;上段部構成層コネクタ部、
36;光放射層、361;傾斜外壁面、362;光放射層の側端面、363;有底凹部、364;ドットパターン(ドット)、365;光放射層の上層部、366;光放射層の下層部、
37;傾斜外壁面光反射層、371;非光透過用コート層、
381;底部熱吸収体、381a;熱吸収部材、381b;枠体、381c;緩衝領域、381d;底板、383;底部ヒートシンク、
39;コネクタ部、391;コネクタ配線、
50;LED、51;絶縁基板(LED絶縁基板)、52;発光部、53;発光部用端子、54;ボンディングワイヤ、55;接合層、
60;マザーボード、61;マザーボード配線、611;マザーボード表面配線、612;スルーホール、613;マザーボード端子部、62;導電性接合材、
70;電子部品(チップ抵抗)、80;発光装置、81;視面、90;LED搭載横発光型基板、
θ1;傾斜内壁面の傾斜角度、θ2;傾斜外壁面の傾斜角度。
Claims (13)
- 底部側から上部側へ向かって、底部放熱層、下段部構成層、LED用配線層、上段部構成層、光放射層を、この順に積層して備えると共に、その内部に閉塞された空間からなる収容部を備え、該収容部内にLEDを実装した場合に、該LEDの光を上記光放射層の少なくとも側端面から全周に出射するLED搭載用全周発光型基板であって、
上記底部放熱層は、金属からなり、上記収容部の底面を閉塞すると共に上記LEDを実装した場合には該LEDが接合される層であり、
上記下段部構成層は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部のうちの下段部を構成するために上方へ向かって広がるように傾斜された傾斜内壁面を形成しつつ貫通された貫通孔を有すると共に、該傾斜内壁面は該収容部内の光を上方へ向かって反射する光反射能を有し、
上記LED用配線層は、導電材からなり、ランド部及びリード部を備え、
上記上段部構成層は、樹脂質絶縁材からなり、上記収容部のうちの上段部を構成するために貫通された貫通孔を有すると共に、上記LED用配線層の上記ランド部を上記収容部内に露出させつつ上記LED用配線層上に積層されており、
上記光放射層は、光透過性の樹脂質絶縁材からなり、上記収容部の上面を閉塞すると共に、上記収容部内の光を上記側端面から出射するために、その上面側に、上方へ向かって広がるように傾斜された傾斜外壁面を形成しつつ凹設された有底凹部を有し、且つ該傾斜外壁面は該光放射層の上記側端面に向かって光を反射する光反射能を有することを特徴とするLED搭載用全周発光型基板。 - 上記光放射層の上記傾斜外壁面は、上記光反射能に加えて、該光放射層の上方へ上記収容部内からの光を透過させる光透過能を有すると共に、全周及び上方向に光を出射する請求項1に記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 上記有底凹部の外表面に金属製光反射層を備え、上記光反射能は該金属製光反射層による請求項1又は2に記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 上記有底凹部の外表面に印刷形成されたドットパターンを有し、上記光反射能は該ドットパターンにより得られる請求項2に記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 上記有底凹部の外表面は粗面化処理されており、上記光反射能は該粗面化処理された該有底凹部の該外表面により得られる請求項2に記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 上記収容部を複数備え、且つ該収容部は列設されている請求項1乃至5のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 表裏両面に発光されるように、裏面から表面へ向かって上記底部放熱層、上記下段部構成層、上記LED用配線層、上記上段部構成層及び上記光放射層の順に積層されてなる部位と、表面から裏面へ向かって上記底部放熱層、上記下段部構成層、上記LED用配線層、上記上段部構成層及び上記光放射層の順に積層されてなる部位と、の両方の部位を備える請求項6に記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 上記底部放熱層の層下に熱吸収体を備える請求項1乃至7のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板。
- 請求項1乃至8のうちのいずれかに記載のLED搭載用全周発光型基板と、該LED搭載用全周発光型基板の上記収容部内に実装されたLEDと、を備えることを特徴とするLED搭載全周発光型基板。
- 上記LEDは、絶縁基板と、該絶縁基板上に形成された発光部と、該発光部の上面に形成され且つ該発光部を発光させるための発光部用端子と、を備え、
上記絶縁性基板と上記LED搭載用全周発光型基板を構成する上記底部放熱層とは接着剤を介して接合されており、
上記発光部端子と上記LED搭載用全周発光型基板の上記ランド部とはボンディングワイヤを介して電気的に接続されている請求項9に記載のLED搭載全周発光型基板。 - 上記LEDを1つ又は2つ以上を備え、該LEDの合計出力が1W以上である請求項9又は10に記載のLED搭載全周発光型基板。
- 請求項9乃至11のうちのいずれかに記載のLED搭載全周発光型基板と、該LED搭載全周発光型基板が実装されたマザーボードと、を備えることを特徴とする発光モジュール。
- 上記LED搭載用全周発光型基板の上記LED用配線層を構成するリード部は、上記下段部構成層の端面に基板実装用ランド部として導出されており、
上記基板実装用ランド部は、上記マザーボードの実装面に配設されたマザーボード表面配線と、導電性接合材を介して電気的に接続されている請求項12に記載の発光モジュール。
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