JP2010238973A - 発光体および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】光の取り出し効率が向上される発光体およびこの発光体を具備する照明器具を提供する。
【解決手段】発光体１は、基板２と、基板２の一面２ａ側の全域に設けられた反射面を有する導電体層３と、導電体層３の表面に列状に実装された複数のＬＥＤベアチップ４と、導電体層３と絶縁されて導電体層３の表面側にＬＥＤベアチップ４と千鳥状となるように列状に設けられ、ＬＥＤベアチップ４の一方の電極１０および他方の電極１１にそれぞれワイヤボンディングされている複数のパッド５と、パッド５およびＬＥＤベアチップ４を気密封止するように導電体層３の表面側に設けられた透光性樹脂６とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）ベアチップを光源とする発光体およびこの発光体を配設している照明器具に関する。

この種の発光体は、基板上に複数のＬＥＤベアチップが電気的に直列に接続されている。例えば、ＬＥＤベアチップとパッドとを互いに隣接して交互に配置し、ＬＥＤベアチップの電極をパッドにボンディングワイヤで接続している照明装置が提案されている（特許文献１参照。）。この従来技術の照明装置は、基板がアルミニウム（Ａｌ）製の金属ベースと、銀（Ａｇ）製の光反射層と、コーティング層で形成され、光反射層が金属べースの一面にその全面にわたり例えばメッキ処理により積層されているものである。

特開２００８−２４４１６５号（第４−６頁、第３図）

特許文献１の照明装置は、ＬＥＤベアチップの列状方向のＬＥＤベアチップ間にパッドが配置されているので、パッドがＬＥＤベアチップに近く、ＬＥＤベアチップから側方に放射された強度の大きい光がパッドに入射されるという欠点を有する。すなわち、ＬＥＤベアチップから放射された光は、ＬＥＤベアチップから遠ざかるにしたがいその強度が低下するものであり、強度の大きい光が光反射層ではなくパッドに入射されると、当該光がパッドで吸収されたり、乱反射されることにより、当該光が照明装置の出射光に寄与しずらいものである。この結果、光の取出し効率が向上しにくいものであった。

本発明は、光の取出し効率が向上される発光体およびこの発光体を具備する照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発光体の発明は、絶縁性および伝熱性を有する基板と；この基板の一面側の全域に設けられた反射面を有する導電体層と；この導電体層の表面に列状に実装された複数のＬＥＤベアチップと；前記導電体層と絶縁されて前記導電体層の表面側または前記基板の一面側に、前記ＬＥＤベアチップと千鳥状となるように列状に設けられ、隣り合う前記ＬＥＤベアチップの一方のＬＥＤベアチップの一方の電極および他方のＬＥＤベアチップの他方の電極にそれぞれワイヤボンディングされている複数のパッドと；このパッドおよび前記ＬＥＤベアチップを気密封止するように前記導電体層の表面側に設けられた透光性樹脂と；を具備していることを特徴とする。

本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。

基板は、例えばアルミニウム（Ａｌ）などの金属で形成することができる。金属の場合、基板の一面に伝熱性を有する絶縁層が形成されて、この絶縁層の表面に導電体層が形成される。また、基板は、そのものが絶縁性を有するセラミック板などで形成することができる。

「列状に」とは、一列または複数列に設けられることを意味する。

パッドは、絶縁材を介して導電体層に設けられてもよく、導電体層に環状の切り込みを形成して基板の一面側に導電体層と絶縁したランドを製造し、このランドをパッドとしてもよい。

本発明によれば、パッドは、ＬＥＤベアチップと千鳥状に設けられるので、ＬＥＤベアチップから比較的離間した位置となる。ＬＥＤベアチップに比較的近い周囲の導電体層の反射面には、ＬＥＤベアチップの側方側から放射された比較的強度の強い光が入射され、この光は、反射面で透光性樹脂の表面側に反射される。一方、パッドには、ＬＥＤベアチップの側方側から放射された比較的強度の弱い光が入射され、この光が出射光として作用する割合が低くても、出射光の光量を変化させにくい。

請求項２に記載の発光体の発明は、請求項１に記載の発光体の発明において、前記ＬＥＤベアチップは、複数列に設けられ、前記パッドは、隣り合う列状の前記ＬＥＤベアチップにそれぞれワイヤボンディングされていることを特徴とする。

本発明によれば、導電体層の表面側に列状に実装されたＬＥＤベアチップの２列のうちの一方の列状に対するパッドの形成を要しなくすることが可能となる。

請求項３に記載の照明器具の発明は、請求項１または２記載の発光体と；この発光体を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする。

本発明によれば、請求項１または２記載の発光体から出射された光により照明が行える照明器具が提供される。

請求項１の発明によれば、パッドがＬＥＤベアチップから比較的離間した位置に配置されて、ＬＥＤベアチップに比較的近い周囲の導電体層の反射面でＬＥＤベアチップの側方側から放射された比較的強度の強い光が透光性樹脂の表面側に反射されるので、光の取出し効率が向上し、出射光の光量を増加させることができ、これにより、被照射面側を明るく照明することができる。

請求項２の発明によれば、列状に実装されたＬＥＤベアチップの２列のうちの一方の列状に対するパッドの形成を要しないので、基板が小型化され、発光体を小型にすることができるとともに、安価にすることができる。

請求項３の発明によれば、光の取出し効率が向上する発光体を具備するので、被照射面側を明るく照明することのできる照明器具を提供することができる。

本発明の実施例１を示す発光体の概略上面図。 同じく、発光体の一部概略断面図。 本発明の実施例２を示す発光体の一部概略断面図。 本発明の実施例３を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明は、パッドとＬＥＤベアチップとを千鳥状に配置し、パッドをＬＥＤベアチップから遠ざけて、ＬＥＤベアチップの側方側から放射された光をＬＥＤベアチップの周囲の反射面で透光性樹脂の表面側に反射させるものである。

図１は、本発明の実施例１を示す発光体の概略上面図、図２は、同じく発光体の一部概略断面図である。

図２において、発光体１は、基板２、導電体層３、ＬＥＤベアチップ４、パッド５および透光性樹脂６を有して構成されている。

基板２は、例えば、厚さ１ｍｍのアルミニウム（Ａｌ）板からなり、その一面２ａの全域に厚さ８０μｍの絶縁層７が形成されている。絶縁層７は、例えばエポキシ材および無機フィラー材からなり、高熱伝導性を有している。

導電体層３は、絶縁層７の所定の領域に設けられた導電材からなっている。この導電材は、例えば銅（Ｃｕ）の表面をニッケル（Ｎｉ）メッキし、さらに銀（Ａｇ）メッキして形成している。導電体層３は、絶縁層７を介して基板２の一面２ａ側の全域に設けられ、銀（Ａｇ）メッキにより、その表面が反射面となっている。

ＬＥＤベアチップ４は、導電体層３の表面に実装されている。そして、ＬＥＤベアチップ４は、長方体状に形成されたサファイア８の表面に発光層９が形成され、この発光層９の表面に電極１０，１１が設けられたものである。サファイア８は、導電体層３の銀メッキ層の表面に図示しない透明シリコーンにより接着されている。発光層９は、例えば、紫外光から青色光の領域の光を放射する発光材料例えばＩｎＧａＮを有して形成され、通電により青色光を放射する。そして、ＬＥＤベアチップ４は、図１に示すように、４個が等間隔で列状に設けられ、４列で設けられている。

パッド５は、正四角形に形成され、図２に示すように、導電体層３の表面に絶縁性の接着材１２により接着されている。パッド５は、金属例えば銅（Ｃｕ）の表面に金（Ａｕ）メッキされて形成されている。パッド５は、接着材１２により、導電体層３と絶縁されている。

そして、パッド５は、図１に示すように、導電体層３の表面側に、ＬＥＤベアチップ４と千鳥状となるように３個が列状に設けられている。また、パッド５は、ＬＥＤベアチップ４の２列の中間ライン上に設けられ、２列で設けられている。そして、列状方向で隣り合うＬＥＤベアチップ４の一方のＬＥＤベアチップ４の一方の電極１０および他方のＬＥＤベアチップ４の他方の電極１１にそれぞれワイヤボンディングされ、それぞれボンディングワイヤ１３，１４により接続されている。これは、ＬＥＤベアチップ４の１列〜４列について、同様である。すなわち、パッド５は、隣り合う列状のＬＥＤベアチップ４にそれぞれワイヤボンディングされており、ＬＥＤベアチップ４の２列のうちの一方の列状に対しては形成されていないものである。

そして、ボンディングワイヤ１３，１４は、ＬＥＤベアチップ４の列状方向にワイヤボンディングされている。そして、その列状方向の両側のボンディングワイヤ１３，１４は、一列毎に、それぞれ配線パターン１６，１６に接続されている。配線パターン１６，１６は、例えば厚さ１０ｍμの銅（Ｃｕ）箔からなり、パッド５同様、絶縁材を介して絶縁層３の表面に形成されている。

そして、基板２の一面２ａ側（導電体層３の表面側）には、基板２と同程度の大きさに形成され、四角形状の収納部１７および略矩形状の切り欠き部１８，１８を有する絶縁性の被覆板１９が貼り付けられている。被覆板１９は、例えば、厚さ４ｍｍのセラミック板からなっている。ＬＥＤベアチップ４およびパッド５は、収納部１７内の導電体層３の表面側に設けられている。

また、切り欠き部１８，１８には、リード線が接続されて直流電源が供給される電源端子２０がそれぞれ絶縁材を介して設けられている。電源端子２０，２０は、配線パターン１６，１６に接続され、ＬＥＤベアチップ４と電気接続されている。

透光性樹脂６は、例えば透光性のシリコーン樹脂からなり、被覆板１９の収納部１７内に注入され、導電体層３の表面側においてＬＥＤベアチップ４およびパッド５などを気密封止している。そして、透光性樹脂６の表面６ａは、図２に示すように、平坦状に形成されている。また、透光性樹脂６には、青色光を所定の光例えば黄色光に波長変換するＹＡＧ系蛍光体２１が混合されている。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

発光体１の電源端子２０，２０に直流電源が供給されると、ＬＥＤベアチップ４は、発熱し、発光層９から青色光を放射する。青色光は、その一部が透光性樹脂６を透過して透光性樹脂６の表面６ａから外方に出射される。また、青色光の一部は、透光性樹脂６に混合されたＹＡＧ蛍光体２１により黄色光に波長変換されて、透光性樹脂６の表面６ａから外方に出射される。そして、透光性樹脂６の表面６ａから出射される青色光と黄色光が混合（混色）することにより、白色光が得られる。すなわち、発光体１から白色光が出射される。

そして、列状のパッド５は、ＬＥＤベアチップ４と千鳥状に設けられているので、ＬＥＤベアチップ４から比較的離間した位置に配置されている。そして、ＬＥＤベアチップ４に比較的近い周囲の導電体層３の反射面には、ＬＥＤベアチップ４の側方側から放射された比較的強度の強い光が入射され、導電体層３の反射面で透光性樹脂６の表面６ａ側に反射される。これにより、透光性樹脂６の表面６ａから出射される光量が多くなり、光の取出し効率が上昇するようになる。

そして、ＬＥＤベアチップ４から放射された光は、ＬＥＤベアチップ４からの距離が大きくなるにしたがいその強度が低下するので、パッド５には、ＬＥＤベアチップ４の側方側から放射された比較的強度の弱い光が入射される。この光は、そもそも強度の弱い光であるので、出射光として作用する割合が低くても、出射光の光量を変化させにくいものである。

上述したように、列状のパッド５がＬＥＤベアチップ４から比較的離間した位置
に配置されるので、ＬＥＤベアチップ４に比較的近い周囲の導電体層３の反射面でＬＥＤベアチップ４の側方側から放射された比較的強度の強い光を透光性樹脂６の表面６ａ側に反射させることができる。これにより、発光体１の光の取出し効率が向上し、出射光の光量を増加させることができて、被照射面側を明るく照明することができる。

そして、パッド５は、隣り合う列状のＬＥＤベアチップ４にそれぞれワイヤボンディングされ、ＬＥＤベアチップ４の２列のうちの一方の列状に対しては形成されていないので、基板２が小型化されて、発光体１を小型にすることができるとともに、安価にすることができる。

そして、ＬＥＤベアチップ４に発生した熱は、ＬＥＤベアチップ４を気密封止している透光性樹脂６に伝熱されるとともに、導電体層３に伝熱され、導電体層３から透光性樹脂６および基板２などに伝熱されて、発光体１の外部に放出される。

図３は、本発明の実施例２を示す発光体の一部概略断面図である。なお、図２と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図３に示す発光体１Ａは、図１に示す発光体２において、パッド５を、絶縁材１２を介さずに絶縁層７の表面に設けたものである。パッド５の周囲の導電体層３は、除去されている。すなわち、パッド５と導電体層３とは電気絶縁されている。また、パッド５の厚さは、導電体層３の厚さよりも小さくしている。

パッド５は、絶縁材１２ではなく、絶縁層７上に設けられる。したがって、ワイヤボンディング時の過重調整が行われやすい。また、ＬＥＤベアチップ４の電極１０，１１と離間するようになるので、ワイヤボンディングしやすい。また、ボンディングワイヤ１３，１４が長くなるので、引っ張り強度に対して強くなり、接続信頼性が向上するなどの効果を有する。

図４は、本発明の実施例３を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図４に示す照明器具２２は、天井面等に埋設されるダウンライトであり、略円筒状の器具本体２３の下端側に円形の化粧枠２４が設けられ、この化粧枠２４に透光性カバー２５が配設されている。そして、器具本体２３は、左右両側に器具本体２３を天井面等に固定するための一対の取付けばね２６，２６を取り付けている。

また、器具本体２３は、下端側内部に図１に示す発光体１を回転対称に４個配設している。また、器具本体２３の内部には、電源ユニット２７が配設されている。電源ユニット２７には、電源回路などが収納されている。電源回路は、交流電源を直流電源に変換し、発光体１のＬＥＤベアチップ４に定電流を供給するものである。そして、器具本体２３の上面側には、交流電源からの図示しない電源線を接続する端子台２８が配設されている。

照明器具２２は、光の取出し効率が向上し、出射光の光量が増加される発光体１を具備しているので、被照射面側を明るく照明することができる。

本発明は、一般用または産業用の照明器具、電球用ソケットに装着される電球型器具やＬＥＤ電球などに利用することができる。

１，１Ａ…発光体、 ２…基板、 ３…導電体層、 ４…ＬＥＤベアチップ、 ５…パッド、 ６…透光性樹脂、 ２２…照明器具、 ２３…器具本体

Claims (3)

1. 絶縁性および伝熱性を有する基板と； この基板の一面側の全域に設けられた反射面を有する導電体層と； この導電体層の表面に列状に実装された複数のＬＥＤベアチップと； 前記導電体層と絶縁されて前記導電体層の表面側または前記基板の一面側に、前記ＬＥＤベアチップと千鳥状となるように列状に設けられ、隣り合う前記ＬＥＤベアチップの一方のＬＥＤベアチップの一方の電極および他方のＬＥＤベアチップの他方の電極にそれぞれワイヤボンディングされている複数のパッドと； このパッドおよび前記ＬＥＤベアチップを気密封止するように前記導電体層の表面側に設けられた透光性樹脂と；を具備していることを特徴とする発光体。
2. 前記ＬＥＤベアチップは、複数列に設けられ、前記パッドは、隣り合う列状の前記ＬＥＤベアチップにそれぞれワイヤボンディングされていることを特徴とする請求項１記載の発光体。
3. 請求項１または２記載の発光体と； この発光体を配設している器具本体と；を具備していることを特徴とする照明器具。

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