JP2011108471A - 光源装置および機器 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で放熱効果の高い安価な光源装置と、この光源装置を用いた信頼性の高い機器を提供する。
【解決手段】出射孔８ａを有する放熱体８と、放熱用電極パターン４ａが形成された実装基板３と、この実装基板３の放熱用電極パターン４ａ上に実装されたＬＥＤ２と、を備え、放熱用電極パターン４ａと放熱体８とが接触し、且つ、出射孔８ａからＬＥＤ２の光が出射される位置で、実装基板３は放熱体８に固定される光源装置の構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、放熱効果に優れた光源装置、および、その光源装置を用いた機器に関する。

従来から、プロジェクタ等の映像表示機器や照明機器等に用いられる光源装置は、光源に供給した電力を光エネルギーに変換して発光するが、供給した電力の大部分は熱として消費される。

この様にして発生した熱は、光源及び光源周辺の部材に対して悪影響を与える。例えば、発生した熱により光源自身の温度が上昇し、温度上昇によって光変換効率が下がり光源の明るさを低下させる。また、光源を構成する部材及び光源周辺の部材の温度が上昇し、温度上昇に伴う材料の劣化により、部材の耐久性が損なわれる。このため、光源から発生した熱を適切な温度となる様に、放熱する手段が必要であった。

このような放熱手段を備えた従来のプロジェクタとして、ＲＧＢの光源と、それぞれの光源に熱的に接続された放熱フィンと、空気を流動するための送風装置とを備えた映像表示装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。この従来の特許文献１の映像表示装置は、ＲＧＢの光源が、それぞれ発光素子と熱伝導性の良い金属回路基板によって構成され、金属回路基板は放熱フィンに熱的に接続され、更に、送風装置による空気の流動が、放熱フィン側と発光素子側の二つの経路を備えたことを特徴としている。

これにより、従来の映像表示装置の光源は、発光素子の熱が金属回路基板から放熱フィンに伝達され、更に送風装置によって二つの経路で空気を流動するので、放熱効率が高く、発光素子の温度上昇を抑制できることが示されている。

特開２００９―１８１０９８号公報（第４頁、第１図）

しかしながら、特許文献１の映像表示装置の光源は、発光素子を実装するために金属回路基板を使用しているが、金属回路基板は非常に高価であり、入手性も悪い。また、金属回路基板は当然のことながら導電性を有するために、表面配線を行うには表面に絶縁層を形成する必要があり、配線に制約が多い。また、スルホール構造を採用出来ないために、基板両面での配線が困難である。このため、発光素子に外部からの駆動電圧を供給するコネクタや他の電子部品は、発光素子と同一の実装面に実装することになり、基板の両面実装が出来ないのでスペース効率が悪いという問題がある。

また、特許文献１の映像表示装置は、空気を流動するための送風装置（ファン）を備えているが、送風装置は外形が大きく、且つ、電力を消費するので、小型軽量化が必要な携帯型のプロジェクタ等には、不向きである。

本発明の目的は上記課題を解決し、小型で放熱効果の高い安価な光源装置と、この光源装置を用いた信頼性の高い機器を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の光源装置および機器は、下記記載の構成を採用する。

本発明の光学装置は、出射孔を有する放熱体と、放熱用電極パターンが形成された実装基板と、実装基板の放熱用電極パターン上に実装された発光素子と、を備え、放熱用電極パターンと放熱体とが接触すると共に、出射孔から発光素子の光が出射される位置で、実装基板は放熱体に固定されたことを特徴とする。

また、本発明の光学装置は、前述した構成に加えて、放熱用電極パターンは、発光素子の電極と接続されたことを特徴とする。

さらに、本発明の光学装置は、前述した構成に加えて、放熱用電極パターンと放熱体とは、電気的絶縁層を介して接触したことを特徴とする。

さらに、本発明の光学装置は、前述した構成に加えて、放熱体は金属で形成されたことを特徴とする。

本発明の機器は、前述した光源装置と、光源装置を収納する筐体と、を備え、放熱体が、筐体に形成された開口部より露出していることを特徴とする。

また、本発明の機器は、前述した構成に加えて、筐体の開口部は、複数のスリットまたは小孔により形成されたことを特徴とする。

本発明の光源装置は、広い面積の放熱用電極パターンを有する実装基板に発光素子を実装し、この放熱用電極パターンと金属で形成された放熱体とが接触し熱的に結合するので、発光素子からの発熱は放熱体によって効率よく放熱することが出来る。これにより、発光素子の温度上昇を防いで、光源の明るさ低下を防止出来ると共に、発光素子や光源を構成する部材等の温度上昇に伴う劣化を防いで、信頼性に優れた光源装置を提供することが出来る。

また、放熱効果が優れているので、従来例のような送風装置を特に必要とせず、小型軽量で、且つ、省電力の光源装置を実現できる。また、発光素子の実装基板はエポキシ材等の樹脂基板を使用できるので安価である。また、樹脂基板を用いることで、スルホール構造が形成でき、発光素子以外のコネクタや電子部品等の両面実装が可能となり、スペース効率に優れた小型の光源装置を実現できる。

また、本発明の機器は、優れた放熱効果を有する光源装置を搭載することによって、小型化が可能となり、高輝度の照射能力と優れた信頼性を備えた製品を提供することが出来る。

本発明の実施例１に係る光源装置を説明する上面図である。 本発明の実施例１に係る光源装置を説明する断面図である。 本発明の実施例２に係る光源装置を説明する上面図である。 本発明の実施例２に係る光源装置を説明する断面図である。 本発明の実施例３に係る光源装置を説明する上面図である。 本発明の実施例３に係る光源装置を説明する断面図である。 本発明の実施例４に係る携帯型電子機器の構成と使用例を説明する斜視図である。 本発明の実施例４に係る携帯型電子機器の筐体構成を説明する説明図である。 本発明の実施例４に係る携帯型電子機器の内部構成を説明する拡大断面図である。 本発明の実施例５に係るＬＥＤ照明機器を説明する上面図である。 本発明の実施例５に係るＬＥＤ照明機器を説明する断面図である。

以下図面に基づいて本発明の光源装置および機器の具体的な実施の形態を詳述する。

［実施例１の光源装置の構成説明：図１、図２］
まず、本発明の実施例１の光源装置の構成を図１と図２によって説明する。図１は実施例１の光源装置の上面図であり、図２は図１に示す切断線Ａ−Ａ´での断面を示した断面図である。尚、実施例１の特徴は、発光素子である発光ダイオードの下面が電極面を有していることである。図１と図２において、１は本発明の実施例１の光源装置である。光源装置１は、発光素子としての発光ダイオード２（以下、発光ダイオードはＬＥＤと略す）、エポキシ等の樹脂部材によって成る実装基板３、アルミ等の金属材料によって成る放熱体８などによって構成される。尚、図１において放熱体８は、説明のために透過して記載している。

実装基板３の表面３ａと裏面３ｂは、それぞれ銅箔等によって成る電極パターンが形成されている。ここで、実装基板３の表面３ａの電極パターンは、実装基板３の表面３ａの大部分を覆う広い面積の放熱用電極パターン４ａと、ＬＥＤ２の一方の電極と接続する面積の小さいＬＥＤ電極パターン４ｂによって構成される。

また、実装基板３の裏面３ｂの電極パターンは、配線電極パターン５ａ、５ｂなどが形成され、スルホール６ａ、６ｂによって、表面３ａの電極パターンと裏面３ｂの電極パターンが電気的に接続されるが、配線の説明は後述する。また、裏面３ｂには、ＬＥＤ２を外部と電気的に接続するコネクタ１５や、図示しないがＬＥＤ２を駆動する電子部品などが実装される。

ＬＥＤ２は、図示するように、実装基板３の表面３ａの放熱用電極パターン４ａの中央付近に導電性接着剤（図示せず）等によって固着され実装される。このＬＥＤ２は、表面に電極として例えばアノード端子２ａを備え、裏面に電極として例えばカソード端子２ｂを備えている。そして、ＬＥＤ２の表面のアノード端子２ａは、金細線であるワイヤ７によってＬＥＤ電極パターン４ｂに電気的に接続され、ＬＥＤ２の裏面のカソード端子２ｂは、放熱用電極パターン４ａに導電性接着剤を介して接するので、カソード端子２ｂと放熱用電極パターン４ａは電気的に接続される。

そして、前述のスルホール６ａが、ＬＥＤ電極パターン４ｂと配線電極パターン５ａとを電気的に接続し、スルホール６ｂが、放熱用電極パターン４ａと配線電極パターン５ｂとを電気的に接続する。この配線によって、実装基板３の裏面３ｂに形成される配線電極パターン５ａと５ｂは、ＬＥＤ２のアノード端子２ａとカソード端子２ｂに、電気的に接続される。これにより、実装基板３の裏面３ｂ側から、ＬＥＤ２への駆動電圧を供給することが出来る。すなわち、実装基板３の裏面３ｂに配線電極パターン５ａと５ｂに接続するコネクタ１５を実装すれば、このコネクタ１５によって外部から駆動電圧を入力し、ＬＥＤ２を点灯させることが出来る。

また、放熱体８はＬＥＤ２からの光線１０を通過させるための四角形の出射孔８ａを有しており、ＬＥＤ２を実装した実装基板３は、ＬＥＤ２からの光線１０が妨げられずに出
射出来る位置、すなわち、ＬＥＤ２が出射孔８ａに填め込まれる位置で放熱体８と重ねられ、放熱体８に電気的絶縁層９を介して図示しない接着剤等で固着される。これにより、放熱体８と実装基板３の表面３ａに形成される放熱用電極パターン４ａは、電気的絶縁層９を介して接触する。

ここで、放熱用電極パターン４ａは、前述したように実装基板３の表面３ａの大部分を覆っているので、放熱体８と放熱用電極パターン４ａの接触面積は、実装基板３のほぼ全面に渡って広く確保される。このように、放熱体８と放熱用電極パターン４ａの接触面積を広く確保できるので、放熱体８と放熱用電極パターン４ａの熱抵抗が小さくなり、ＬＥＤ２からの発熱は、放熱用電極パターン４ａから放熱体８に効率よく伝達することが出来る。

また、放熱体８は電気的絶縁層９を介して放熱用電極パターン４ａと接触するので、放熱体８と放熱用電極パターン４ａは電気的に絶縁される。これは、放熱用電極パターン４ａは、ＬＥＤ２の裏面のカソード端子２ｂと電気的に接続されているので、電気的絶縁層９によって放熱体８がカソード端子２ｂと電気的に絶縁されることを目的としている。これにより、放熱体８はＬＥＤ２と絶縁されるので、図示しないが放熱体８を回路のグランドに接地して、放熱体８を光源装置１を搭載する機器（後述する）からの不要輻射や外部からの電気的ノイズを抑制するシールドとして機能させることが可能となる。

また、１１は透明樹脂であり、ＬＥＤ２とワイヤ７を覆って電気的機械的に保護する。この透明樹脂１１は、図示しないがレンズ形状を備えて、ＬＥＤ２からの光線１０を集光する機能を持たせても良い。尚、出射孔８ａや実装基板３は本実施例では四角形であるが、この形状に限定されず、円形などでも良い。

［実施例１の光源装置の動作説明：図２］
次に実施例１の光源装置の動作を図２によって説明する。図２において、実装基板３の裏面３ｂに実装されたコネクタ１５を介して配線電極パターン５ａと５ｂ間に駆動電圧Ｖｄを供給すると、スルホール６ａ、６ｂと、ＬＥＤ電極パターン４ｂ、放熱用電極パターン４ａとを介して、ＬＥＤ２のアノード端子２ａとカソード端子２ｂに駆動電流Ｉｄが流れ、ＬＥＤ２は点灯して光線１０が出射される。ここで、ＬＥＤ２は、前述したように、放熱体８の出射孔８ａに填め込まれる形で実装基板３に実装されているので、光線１０は放熱体８に妨げられることなく、透明樹脂１１を透過して外部に出射される。

また、ＬＥＤ２が駆動されて点灯すると、供給電力の多くは、熱として消費されるので、ＬＥＤ２は発熱する。ここで、ＬＥＤ２からの熱は、まず、ＬＥＤ２が実装される実装基板３の放熱用電極パターン４ａに伝達される。この放熱用電極パターン４ａは、実装基板３のほぼ全面に形成されたベタパターンであり、且つ、その材料は熱伝導率に優れた銅箔あるので、ＬＥＤ２からの熱は、この放熱用電極パターン４ａの全面に拡散される。

次に、放熱用電極パターン４ａの全面に拡散された熱は、放熱用電極パターン４ａと熱的に結合している放熱体８に伝達される。この放熱体８と放熱用電極パターン４ａは、前述したように接触面積が広く確保されているので、ＬＥＤ２からの熱は効率よく放熱体８に伝達される。また、放熱体８は、光源装置を搭載する機器の形態に依存するが、例えば、機器の表面を覆うように配置すれば、放熱体８は広い面積を確保できるので、ＬＥＤ２からの熱を効率よく放熱することが出来る。

このように、本発明の実施例１の光源装置１は、広い面積の電極パターンにＬＥＤを実装し、この電極パターンを金属で成る放熱体と熱的に結合しているので、実装基板３は金属ではなく樹脂であってもＬＥＤからの発熱を効率よく放熱することが出来る。これによ
り、従来例と異なり、ＬＥＤ２の実装基板３はエポキシ材等の樹脂基板を使用できるので安価である。また、樹脂基板を用いることで、スルホール構造による両面配線／両面実装を実現でき、コネクタや他の電子部品をＬＥＤの実装面と反対側の裏面に実装することが出来る。

この結果、ＬＥＤ２が実装される実装基板３の表面３ａの全体を放熱面として広く確保し、裏面３ｂを部品実装面として利用できるので、優れた放熱効果が得られると共に、スペース効率に優れた光源装置を実現できる。また、実装基板の裏面側からコネクタを介して駆動電圧を供給できるので、光源装置の機器への取り付けや配線が容易であり、メンテナンス性にも優れている。

［実施例２の光源装置の構成説明：図３、図４］
次に、本発明の実施例２の光源装置の構成を図３と図４によって説明する。図３は実施例２の光源装置の上面図であり、図４は図３に示す切断線Ｂ−Ｂ´での断面を示した断面図である。尚、実施例２の特徴は、発光素子である発光ダイオードの上面に二つの電極面を有していることである。また、実施例２は前述の実施例１と基本構造は同様であるので、一部の構成要素は同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。

図３と図４において、２０は本発明の実施例２の光源装置である。光源装置２０は、発光素子としてのＬＥＤ２２、エポキシ等の樹脂部材によって成る実装基板２３、アルミ等の金属材料によって成る放熱体２８などによって構成される。尚、図３において放熱体２８は、説明のために透過して記載している。

実装基板２３の表面２３ａと裏面２３ｂは、それぞれ銅箔等によって成る電極パターンが形成されている。ここで、実装基板２３の表面２３ａの電極パターンは、実装基板２３の表面２３ａの大部分を覆う放熱用電極パターン２４ａとＬＥＤ２２の二つの電極と接続するＬＥＤ電極パターン２４ｂ、２４ｃによって構成される。

また、実装基板２３の裏面２３ｂの電極パターンは、配線電極パターン２５ａ、２５ｂなどが形成され、スルホール２６ａ、２６ｂによって、表面２３ａの電極パターンと裏面２３ｂの電極パターンが電気的に接続されるが、配線の説明は後述する。また、裏面２３ｂには、ＬＥＤ２２を外部と電気的に接続するコネクタ１５や、図示しないがＬＥＤ２２を駆動する電子部品などが実装される。

ＬＥＤ２２は、図示するように、実装基板２３の表面２３ａの放熱用電極パターン２４ａの中央付近に接着剤（図示せず）等によって固着され実装される。このＬＥＤ２２は、図示しないが、その表面にアノード端子とカソード端子の二つの電極を備えている。また、ＬＥＤ２２の裏面には電極は存在せず、電気的に絶縁されている。そして、アノード端子は、金細線であるワイヤ２７ａによってＬＥＤ電極パターン２４ｂに電気的に接続され、カソード端子は、金細線であるワイヤ２７ｂによってＬＥＤ電極パターン２４ｃに電気的に接続される。

そして、前述のスルホール２６ａが、ＬＥＤ電極パターン２４ｂと配線電極パターン２５ａとを電気的に接続し、スルホール２６ｂが、ＬＥＤ電極パターン２４ｃと配線電極パターン２５ｂとを電気的に接続する。この配線によって、実装基板２３の裏面２３ｂに形成される配線電極パターン２５ａと２５ｂは、ＬＥＤ２２のアノード端子とカソード端子に、電気的に接続される。これにより、実装基板２３の裏面２３ｂ側から、ＬＥＤ２２への駆動電圧を供給することが出来る。すなわち、実装基板２３の裏面２３ｂに配線電極パターン２５ａと２５ｂに接続するコネクタ１５を実装すれば、実施例１と同様にコネクタ
１５によって外部から駆動電圧を入力し、ＬＥＤ２２を点灯させることが出来る。

また、放熱体２８はＬＥＤ２２からの光線１０を通過させるための四角形の出射孔２８ａを有しており、ＬＥＤ２２を実装した実装基板２３は、ＬＥＤ２２からの光線１０が妨げられずに出射出来る位置、すなわち、ＬＥＤ２２が出射孔２８ａに填め込まれる位置で放熱体２８と重ねられ、放熱体２８に図示しない接着剤等で固着される。これにより、放熱体２８と実装基板２３の表面２３ａに形成される放熱用電極パターン２４ａは接触する。

ここで、放熱用電極パターン２４ａは、前述したように実装基板２３の表面２３ａの大部分を覆っているので、実施例１と同様に放熱体２８と放熱用電極パターン２４ａの接触面積は実装基板２３のほぼ全面に渡って広く確保される。このように、放熱体２８と放熱用電極パターン２４ａの接触面積が広く確保できるので、放熱体２８と放熱用電極パターン２４ａの熱抵抗が小さくなり、ＬＥＤ２２からの発熱を効率よく放熱体２８に伝達することが出来る。

また、放熱体２８は放熱用電極パターン２４ａと接触するので、放熱体２８と放熱用電極パターン２４ａは電気的に接続される。しかし、前述したように、ＬＥＤ２２の裏面には電極が存在せず、アノード端子、カソード端子から絶縁されているので、放熱用電極パターン２４ａと放熱体２８は共に回路から電気的に絶縁された状態にある。これにより、図示しないが放熱体２８を回路のグランドに接地して、放熱体２８を光源装置２０を搭載する機器（後述する）からの不要輻射や外部からの電気的ノイズを抑制するシールドとして機能させることが可能となる。

また、３１は透明樹脂であり、ＬＥＤ２２とワイヤ２７ａ、２７ｂを覆って電気的機械的に保護する。この透明樹脂３１は、図示しないがレンズ形状を備えて、ＬＥＤ２２からの光線１０を集光する機能を持たせても良い。尚、出射孔２８ａや実装基板２３は本実施例では四角形であるが、この形状に限定されず、円形などでも良い。

［実施例２の光源装置の動作説明：図４］
次に実施例２の光源装置２０の動作を図４によって説明する。図４において、実装基板２３の裏面２３ｂに実装されたコネクタ１５を介して配線電極パターン２５ａと２５ｂ間に駆動電圧Ｖｄを供給すると、スルホール２６ａ、２６ｂと、ＬＥＤ電極パターン２４ｂ、２４ｃとを介して、ＬＥＤ２２のアノード端子とカソード端子に駆動電流Ｉｄが流れ、ＬＥＤ２２は点灯して光線１０が出射される。ここで、ＬＥＤ２２は、前述したように、放熱体２８の出射孔２８ａに填め込まれる形で実装基板２３に実装されているので、光線１０は放熱体２８に妨げられることなく、透明樹脂３１を透過して出射される。

また、ＬＥＤ２２が駆動されて点灯すると、供給電力の多くは、熱として消費されるので、ＬＥＤ２２は発熱する。ここで、ＬＥＤ２２からの熱は、まず、ＬＥＤ２２が実装される実装基板２３の放熱用電極パターン２４ａに伝達される。この放熱用電極パターン２４ａは、実装基板２３のほぼ全面に形成されたベタパターンであり、且つ、その材料は熱伝導率に優れた銅箔あるので、ＬＥＤ２２からの熱は、この放熱用電極パターン２４ａの全面に拡散される。

次に、放熱用電極パターン２４ａの全面に拡散された熱は、放熱用電極パターン２４ａと熱的に結合している放熱体２８に伝達される。この放熱体２８と放熱用電極パターン２４ａは、前述したように接触面積が広く確保されているので、実施例１と同様に、ＬＥＤ２２からの熱は効率よく放熱体２８に伝達されて放熱される。

このように、本発明の実施例２の光源装置２０は、実施例１と同様に広い面積の電極パターンにＬＥＤを実装し、この電極パターンを金属で成る放熱体と熱的に結合しているので、実装基板２３は金属ではなく樹脂であってもＬＥＤからの発熱を効率よく放熱することが出来る。これにより、ＬＥＤ２２の実装基板２３はエポキシ材等の樹脂基板を使用できるので、実施例１と同様な優れた効果を得ることが出来る。

また、ＬＥＤ２２は裏面に電極が無く、回路から絶縁されているので、実装基板２３を放熱体２８に固着する際、絶縁層を必要としないため、実装基板２３と放熱体２８間の熱抵抗が更に減少して放熱効果に優れた光源装置を実現できる。

［実施例３の光源装置の構成説明：図５、図６］
次に、本発明の実施例３の光源装置の構成を図５と図６によって説明する。図５は実施例３の光源装置の上面図であり、図６は図５に示す切断線Ｃ−Ｃ´での断面を示した断面図である。尚、実施例３の特徴は、発光素子としてのＬＥＤを複数実装することである。また、実施例３は前述の実施例２と基本構造は同様であるので、重複する説明は一部省略する。

図５と図６において、４０は本発明の実施例３の光源装置である。光源装置４０は、発光素子として三つのＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂと、エポキシ等の樹脂部材によって成る実装基板４３、及び、アルミ等の金属材料によって成る放熱体４８などによって構成される。尚、図５において放熱体４８は、説明のために透過して記載している。また、以降の説明において、三つのＬＥＤ４２Ｒ、４２Ｇ、４２Ｂのすべてを示す場合は、ＬＥＤ４２と付す。また、ＬＥＤ４２Ｒは赤色光を発光し、ＬＥＤ４２Ｇは緑色光を発光し、ＬＥＤ４２Ｂは青色光を発光するが、各ＬＥＤ４２の発光色は限定されず、個数も限定されない。

実装基板４３の表面４３ａと裏面４３ｂは、それぞれ銅箔等によって成る電極パターンが形成されている。ここで、実装基板４３の表面４３ａの電極パターンは、実装基板４３の表面４３ａの大部分を覆う放熱用電極パターン４４ａと三つのＬＥＤ４２のそれぞれの電極と接続するＬＥＤ電極パターン４４ｂ、４４ｃによって構成される。このＬＥＤ電極パターン４４ｂ、４４ｃは、図５の図面上、三つのＬＥＤ４２の左右に並んでそれぞれ配置される。また、実装基板４３の裏面４３ｂの電極パターンは、実施例２と同様に、配線電極パターン４５ａ、４５ｂによって構成される。

三つのＬＥＤ４２は、図示するように、実装基板４３の表面４３ａの放熱用電極パターン４４ａの中央付近に導電性接着剤（図示せず）等によって並んで固着され実装される。この三つのＬＥＤ４２は、実施例２と同様に表面にアノード端子とカソード端子の二つの電極を備えている。また、各ＬＥＤ４２の裏面には電極が存在せず、電気的に絶縁されている。そして、それぞれのアノード端子とカソード端子は、金細線であるワイヤ４７によって対応するそれぞれのＬＥＤ電極パターン４４ｂ、４４ｃに電気的に接続される。

また、図示しないスルホールによって、各ＬＥＤ電極パターン４４ｂ、４４ｃと裏面４３ｂの配線電極パターン４５ａ、４５ｂが接続されるので、各ＬＥＤ４２のそれぞれのアノード端子とカソード端子は、配線電極パターン４５ａ、４５ｂに電気的に接続される。これにより、実装基板４３の裏面４３ｂ側から、各ＬＥＤ４２への駆動電圧を供給することが出来る。すなわち、実装基板４３の裏面４３ｂに配線電極パターン４５ａと４５ｂに接続するコネクタ１５を実装すれば、実施例２と同様にコネクタ１５を介して外部から駆動電圧を入力し、ＬＥＤ４２を点灯させることが出来る。また、図示しないが実装基板４３の裏面４３ｂには、各ＬＥＤ４２を駆動する電子部品などを実装しても良い。

また、放熱体４８は三つのＬＥＤ４２からの光線を通過させるための円形の出射孔４８ａを有しており、各ＬＥＤ４２を実装した実装基板４３は、ＬＥＤ４２からの光線が妨げられずに出射出来る位置、すなわち、各ＬＥＤ４２が出射孔４８ａに填め込まれる位置で放熱体４８と重ねられ、放熱体４８に接着剤（図示せず）等で固着される。これにより、放熱体４８と実装基板４３の表面４３ａに形成される放熱用電極パターン４４ａは接触する。

ここで、放熱用電極パターン４４ａは、前述したように実装基板４３の表面４３ａの大部分を覆っているので、実施例２と同様に放熱体４８と放熱用電極パターン４４ａの接触面積は実装基板４３のほぼ全面に渡って広く確保される。このように、放熱体４８と放熱用電極パターン４４ａの接触面積が広く確保できるので、放熱体４８と放熱用電極パターン４４ａの熱抵抗が小さくなり、各ＬＥＤ４２からの発熱を効率よく放熱体４８に伝達することが出来る。

また、放熱体４８は放熱用電極パターン４４ａと接触するので、放熱体４８と放熱用電極パターン４４ａは電気的に接続される。しかし、前述したように、各ＬＥＤ４２の裏面には電極が存在せず、それぞれのアノード端子、カソード端子から絶縁されているので、放熱用電極パターン４４ａと放熱体４８は共に回路から電気的に絶縁された状態にある。これにより、図示しないが放熱体４８を回路のグランドに接地して、放熱体４８を光源装置４０を搭載する機器（後述する）からの不要輻射や外部からの電気的ノイズを抑制するシールドとして機能させることが可能となる。

また、４９は透明樹脂であり、各ＬＥＤ４２とそれぞれのワイヤ４７を覆って電気的機械的に保護する。この透明樹脂４９は、図示しないがレンズ形状を備えて、各ＬＥＤ４２からの光線を集光する機能を持たせても良い。

［実施例３の光源装置の動作説明：図５、図６］
次に実施例３の光源装置４０の動作を図５と図６によって説明する。図５と図６において、実装基板４３の裏面４３ｂに実装されたコネクタ１５を介して配線電極パターン４５ａと４５ｂ間に駆動電圧Ｖｄを供給すると、図示しないスルホールと、それぞれのＬＥＤ電極パターン４４ｂ、４４ｃとを介して、各ＬＥＤ４２のアノード端子とカソード端子に駆動電流Ｉｄが流れ、各ＬＥＤ４２は点灯して各色の光線が出射される。

ここで、赤色発光のＬＥＤ４２Ｒからは赤色光線１０Ｒが出射し、緑色発光のＬＥＤ４２Ｇからは緑色光線１０Ｇが出射し、青色発光のＬＥＤ４２Ｂからは青色光線１０Ｂが出射する。ここで、各ＬＥＤ４２は、前述したように、放熱体４８の出射孔４８ａに填め込まれる形で実装基板４３に実装されているので、各光線１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂは放熱体４８に妨げられることなく、透明樹脂４９を透過して出射される。

次に、本実施例の光源装置４０の放熱の動作に関しては、実施例１及び実施例２と同様であるので説明は省略する。

このように、本発明の実施例３の光源装置４０は、実施例１及び２と同様に、広い面積の電極パターンに各ＬＥＤを実装し、この電極パターンを金属で成る放熱体と熱的に結合しているので、実装基板４３は金属ではなく樹脂であっても各ＬＥＤからの発熱を効率よく放熱することが出来る。これにより、各ＬＥＤの実装基板はエポキシ材等の樹脂基板を使用できるので、実施例１と同様な効果を得ることが出来る。

また、実施例３のように、発光色がＲＧＢの三つのＬＥＤを実装し駆動することによっ
て、光線が合成されて白色光を照射することが出来るので、プロジェクタなどのカラー映像表示機器の光源装置として好適である。尚、実施例１〜３の各ＬＥＤは、ワイヤボンディングによって実装されているが、ＬＥＤの実装形態は限定されるものではなく、例えば、フリップチップ方式によって、ＬＥＤを実装しても良い。

［実施例４の機器の概略説明：図７］
次に、本発明の実施例４として、本発明の光源装置を搭載する携帯型電子機器の概略構成と使用例を図７によって説明する。図７（ａ）において、５０は本発明の光源装置を搭載した本発明の機器としての携帯型電子機器である。この携帯型電子機器５０は、携帯電話や携帯端末としての機能を有し、付加機能として映像等を照射するプロジェクタ機能を備えている。この携帯型電子機器５０は、ディスプレイ部５１、操作部５２、光源装置の照射部５３等を含み、これらの構成要素を支持し収納する筐体としての外枠６０によって構成される。

この携帯型電子機器５０は、前述の実施例３の光源装置４０（図５、図６参照）を搭載し、照射部５３から前述の赤色光線１０Ｒ、緑色光線１０Ｇ、青色光線１０Ｂによって成る照射光５４が出射される。尚、光源装置４０を搭載した携帯型電子機器５０の内部構成は後述する。

次に携帯型電子機器５０をプロジェクタとして用いる使用例を図７（ｂ）によって説明する。図７（ｂ）において、携帯型電子機器５０の操作部５２を使用者（図示せず）が操作することにより、携帯型電子機器５０に内蔵するメモリ（図示せず）から映像データ等を読み出し、映像や画像を照射光５４によって拡大し、スクリーン６５に投影する。このように、本発明の機器は、本発明の光源装置を組み込み、プロジェクタ機能等を搭載することで、機器としては小型であるが、比較的大きな映像や画像を表示出来るので、個人や少人数での映画鑑賞等に好適である。

［実施例４の機器の筐体の説明：図８］
次に、実施例４の携帯型電子機器の筐体の概略構成を図８によって説明する。図８（ａ）は、携帯型電子機器５０の下面からの斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の矢印Ｄから見た携帯型電子機器５０の下面の一部を示す説明図である。図８（ａ）と図８（ｂ）において、携帯型電子機器５０の外枠６０の下面６０ａ側には、外枠６０の一部に複数の開口部６１が形成される。この複数の開口部６１は、スリット状であり、携帯型電子機器５０に搭載される光源装置４０（図６参照）の放熱部４８が露出する位置に形成される。

この開口部６１によって、放熱部４８の一部が外部に露出するので、放熱体４８が外部の空気に直接触れることが出来、光源装置４０の放熱効果を高めることが出来る。また、開口部６１はスリット状に形成されているので、携帯型電子機器５０を使用する使用者の手などが、放熱体４８に直接触れることを防止している。これにより、光源装置４０の放熱体４８がある程度高温になっても、使用者がやけどするなどの危険性を排除することが出来る。

このように、本発明の機器は、プロジェクタ機能などのために光源装置を搭載しており、この光源装置は光を照射するためにかなりのエネルギーを消費して温度が上昇するが、携帯型電子機器５０の外枠６０に開口部６１を設けることによって、光源装置の放熱効果の向上と人体の安全性の確保の両立を実現することが出来る。尚、開口部６１の形状は、使用者が放熱体４８に直接触れない構造であれば限定されるものではなく、例えば、複数の小孔などでも良い。

［実施例４の内部構成の説明：図９］
次に、実施例４の携帯型電子機器の内部構成の概略を図９によって説明する。図９は、携帯型電子機器５０に搭載される光源装置４０の周辺構成を説明する拡大断面図である。図９において、携帯型電子機器５０の外枠６０の端部に外枠６０の一部が略円形にくり抜かれた照射部５３が配置される。この照射部５３には、照射光５４を拡大して投影するレンズ５５が配置されている。そして、照射部５３のレンズ５５の奥には、映像等を表示する透過式の液晶パネル５６が配置され、更にその奥には、前述の実施例３で示した本発明の光源装置４０が配置される。

この光源装置４０の放熱体４８は図示するように、外枠６０の外形形状に沿って外枠６０の下面６０ａに形成される開口部６１（破線で示す）に近接してＬ字型に形成される。また、光源装置４０の実装基板４３は、このＬ字型の放熱体４８の内側の面に固着され、各ＬＥＤ４２は、放熱体４８の出射孔４８ａから照射部５３に向かって配置される。また、５７は液晶パネル５６や他の機能を制御する制御部である。ここで、各ＬＥＤ４２から放熱体４８に伝達される熱６２（矢印）は、放熱体４８から開口部６１周辺の空気に伝達され拡散するので、光源装置４０は効率よく放熱される。

また、外枠６０は厚みＴがあり、放熱体４８は外枠６０の開口部６１から厚みＴだけ沈んだ状態で露出するので、使用者（図示せず）が放熱体４８を直接触れることを防ぐことが出来る。また、放熱体４８は電気的に絶縁されているので、図示しないが、放熱体４８を回路のグランドに接地してシールド効果を持たせることが出来る。

以上の構成により、制御部５７が液晶パネル５６を制御して映像を表示し、その映像に応じて、光源装置４０が順次、赤、緑、青の光線を出射するように各ＬＥＤ４２を点灯制御すれば、各ＬＥＤ４２からの照射光５４は液晶パネル５６を通過し、ドット（図示せず）毎に変調され、レンズ５５によって拡大されてカラー映像を表示することが出来る。

このように、本発明の光源装置を搭載した機器は、映像を投影し表示する携帯型のプロジェクタとして使用することが出来る。また、プロジェクタとして使用するには、強力な照射光を必要とするが、本発明の光源装置は放熱効果に優れているので、光源装置の温度上昇を防いで、信頼性に優れた高輝度のプロジェクタを提供することが出来る。また、外枠に開口部を備えることによって、光源装置からの発熱を効率良く外部の空気に伝達できるので、極めて放熱効果に優れた機器を提供出来る。また、本発明の光源装置を搭載した携帯型電子機器は、プロジェクタ機能だけでなく、搭載するカメラの照明装置や懐中電灯機能などにも応用することが出来る。

［実施例５のＬＥＤ照明機器の構成説明：図１０、図１１］
次に、本発明の実施例５として、本発明の光源装置を搭載したＬＥＤ照明機器の概略構成を図１０と図１１によって説明する。図１０は実施例５のＬＥＤ照明機器の上面図であり、図１１は図１０に示す切断線Ｄ−Ｄ´での断面を示した模式的な断面図である。

図１０と図１１において、７０は本発明の光源装置を搭載した本発明の機器としてのＬＥＤ照明機器である。このＬＥＤ照明機器７０は、実施例２と同様な光源装置２０と、この光源装置２０を支持し収納する筐体としての外枠７１、及び、取付部７３等よって構成される。尚、実施例２で示した光源装置２０の外形は四角形であるが、この実施例５の光源装置２０は円形状である。しかし、基本構成は実施例２と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、光源装置としての詳細な説明は省略する。尚、図１０において外枠７１は、説明のために透過して記載している。

ここで、光源装置２０の放熱体２８は、出射孔２８ａを有するドーナツ状の接触部２８ｂと、放射状に外枠７１の内側に沿って形成される複数のヒートシンク２８ｃによって構成される。また、光源装置２０の実装基板２３はスルホールを有する樹脂基板で成り、形状は放熱体２８の接触部２８ｂの形状に合わせて円形状であり、実装基板２３の表面の大部分を覆う放熱用電極パターン２４ａと接触部２８ｂが固着されて熱的に結合される。また、ＬＥＤ２２は光量アップのために２個実装され、放熱体２８の接触部２８ｂの中央の出射孔２８ａによって露出され、光線１０が出射される。尚、ＬＥＤ２２の個数は限定されず、放熱体２８の形状も限定されるものではない。

また、外枠７１は略円球状であり、その上部は出射光１０を透過するように透過性を有する照射面７１ａを有している。また、照射面７１ａの周囲から外枠７１の側面にかけて、前述した複数のヒートシンク２８ｃの一部を露出する複数のスリット状の開口部７２を有している。尚、開口部７２は、ヒートシンク２８ｃに沿って形成される複数の小孔でも良い。

また、取付部７３は外枠７１の下部に位置し、取付部７３の底部に位置する電極７４ａと、取付部７３の側面に位置する電極７４ｂとを備えている。そして、この取付部７３の側面は一般的な白熱電球と同様に、外部のソケット（図示せず）に回転しながら填め込むための螺旋状構造を有し、取付部７３をソケットに填め込むことで電極７４ａ、７４ｂにソケットから電力が供給される。また、この電極７４ａ、７４ｂは、図示しない配線手段によって実装基板２３の裏面の配線電極パターン２５ａ、２５ｂに電気的に接続される。すなわち、一例として電極７４ａは配線電極パターン２５ａと電気的に接続され、電極７４ｂは配線電極パターン２５ｂと電気的に接続される。また、配線電極パターン２５ａ、２５ｂは、スルホール２６ａ、２６ｂを介して実装基板２３の表面のＬＥＤ電極パターン２４ｂ、２４ｃにそれぞれ接続されているので、電極７４ａ、７４ｂへの電力供給によってＬＥＤ２２を点灯させることが出来る。

［実施例５のＬＥＤ照明機器の動作説明：図１０、図１１］
次に、実施例５のＬＥＤ照明機器の動作を図１０と図１１によって説明する。ＬＥＤ照明機器７０の取付部７３の電極７４ａ、７４ｂに外部のソケット（図示せず）から駆動電力が供給されると、ＬＥＤ２２は点灯し、ＬＥＤ２２からの光線１０は、照射面７１ａを透過して外部に出射される。また、ＬＥＤ２２の発熱は、実装基板２３の表面側の放熱用電極パターン２４ａから放熱体２８の接触部２８ｂに伝達され、接触部２８ｂからヒートシンク２８ｃに伝達されて放熱される。また、ヒートシンク２８ｃに近接する外枠７１には、前述したように複数の開口部７２が配置されているため、ヒートシンク２８ｃの熱は、開口部７２から外部の空気に伝達されるので、極めて放熱効果に優れたＬＥＤ照明機器を実現することが出来る。

このように、本発明の光源装置は、樹脂部材による実装基板を用いることでスルホール構造を採用出来るので、実装基板の裏面を外部から電力供給を受ける電気配線構造とし、電力を実装基板の裏面から表面にスルホールによって伝達し、実装基板表面に実装されるＬＥＤに電力供給を行うことが出来る。また、ＬＥＤが実装される実装基板の表面は、放熱構造としてＬＥＤからの発熱を直接放熱することが出来る。この結果、実装基板の表面を放熱構造、裏面を電気配線構造と分離できるので、小型で放熱効率に優れた光源装置と、それを用いた機器を提供することが出来る。

以上のように、小型で優れた放熱効率を有する本発明の光源装置を搭載する本発明の機器は、ＬＥＤの温度上昇を防いで、光源の明るさ低下を防止すると共に、光源や光源周辺の部品の劣化を防ぎ、信頼性に優れた製品を提供することが出来る。また、放熱効果が優
れているので、従来例のような送風装置を必要とせず、小型で省電力の機器を実現することが出来る。

尚、本発明の実施例で示した説明図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。

本発明の光源装置は、小型でコストが安く省電力であり、また、高輝度でありながら放熱効果に優れているので、プロジェクタ機能等を備えた携帯型機器や、小型省電力の照明機器として好適である。

１、２０、４０ 光源装置
２、２２、４２ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
２ａ アノード端子
２ｂ カソード端子
３、２３、４３ 実装基板
３ａ、２３ａ、４３ａ 表面
３ｂ、２３ｂ、４３ｂ 裏面
４ａ、２４ａ、４４ａ 放熱用電極パターン
４ｂ、２４ｂ、２４ｃ、４４ｂ、４４ｃ ＬＥＤ電極パターン
５ａ、５ｂ、２５ａ、２５ｂ、４５ａ、４５ｂ 配線電極パターン
６ａ、６ｂ、２６ａ、２６ｂ スルホール
７、２７ａ、２７ｂ、４７ ワイヤ
８、２８、４８ 放熱体
８ａ、２８ａ、４８ａ 出射孔
９ 電気的絶縁層
１０ 光線
１０Ｒ 赤色光線
１０Ｇ 緑色光線
１０Ｂ 青色光線
１１、３１、４９ 透明樹脂
１５ コネクタ
２８ｂ 接触部
２８ｃ ヒートシンク
３２ 電源回路
４２Ｒ 赤色発光のＬＥＤ
４２Ｇ 緑色発光のＬＥＤ
４２Ｂ 青色発光のＬＥＤ
５０ 携帯型電子機器
５１ ディスプレイ部
５２ 操作部
５３ 照射部
５４ 照射光
５５ レンズ
５６ 液晶パネル
５７ 制御部
６０、７１ 外枠
６０ａ 下面
６１、７２ 開口部
６５ スクリーン
７０ ＬＥＤ照明機器
７１ａ 照射面
７３ 取付部
７４ａ、７４ｂ 電極
Ｖｄ 駆動電圧
Ｉｄ 駆動電流

Claims (6)

1. 出射孔を有する放熱体と、
   放熱用電極パターンが形成された実装基板と、
   前記実装基板の放熱用電極パターン上に実装された発光素子と、を備え、
   前記放熱用電極パターンと前記放熱体とが接触すると共に、前記出射孔から前記発光素子の光が出射される位置で、前記実装基板は前記放熱体に固定された
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記放熱用電極パターンは、前記発光素子の電極と接続された
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記放熱用電極パターンと前記放熱体とは、電気的絶縁層を介して接触した
   ことを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記放熱体は金属で形成された
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の光源装置。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の光源装置と、
   前記光源装置を収納する筐体と、を備え、
   前記放熱体が、前記筐体に形成された開口部より露出していることを特徴とする機器。
6. 前記筐体の開口部は、複数のスリットまたは小孔により形成されたことを特徴とする請求項５に記載の機器。

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