JP2012028068A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device.
発光ダイオード(LED)素子を有する、いわゆる「LED電球」が知られている。このLED電球としては、複数個の発光ダイオード素子と、これらの発光ダイオード素子が行列状に配置される基板と、基板を発光ダイオード素子ごと収納する筒状のハウジングと、ハウジングの基端部に設置された口金と、ハウジングの先端部に設置された蓋体としてのカバーとを備えたものがある(例えば、特許文献1参照)。 A so-called “LED bulb” having a light emitting diode (LED) element is known. As this LED bulb, a plurality of light emitting diode elements, a substrate on which these light emitting diode elements are arranged in a matrix, a cylindrical housing for housing the light emitting diode elements together with the light emitting diode elements, and a base end portion of the housing There is one provided with a cap and a cover as a lid body installed at the tip of the housing (for example, see Patent Document 1).
特許文献1に記載のLED電球では、基板は、ハウジングの中心軸に対し直交して配置されている。そして、このように配置される基板は、ハウジングの内周部に嵌合するリング状の支持部材によって支持されている。
In the LED bulb described in
ところで、発光ダイオード素子は、発光するに伴い、発熱するため、LED電球では、その熱を放出する必要がある。しかしながら、特許文献1に記載の電球では、基板は、単なる金属板(アルミニウム基板)であり現状LEDを直接搭載する基板では、各発光ダイオード素子からの熱を外方へと十分かつ確実に伝導するのが困難であり、その結果、放熱が不十分となるという問題があった。
By the way, since the light emitting diode element generates heat as it emits light, the LED bulb needs to release the heat. However, in the light bulb described in
本発明の目的は、放熱性に優れた光源装置を提供することにある。 The objective of this invention is providing the light source device excellent in heat dissipation.
このような目的は、下記(1)〜(17)の本発明により達成される。
(1) 板状をなし、その一方の面側に形成され、金属材料で構成された金属層を有する基板と、
前記基板の一方の面側に前記金属層と接触するように搭載され、発光ダイオード素子を有する少なくとも1つの発光装置とを備え、
前記基板には、その厚さ方向に前記金属層ごと貫通し、前記発光装置で発生した熱を前記基板の他方の面側へ伝熱させる機能を有する多数の伝熱部が設けられており、
前記伝熱部の配設密度は、前記基板の面方向で前記発光装置から遠位の遠位部よりも前記発光装置から近位の近位部の方が高いことを特徴とする光源装置。
Such an object is achieved by the present inventions (1) to (17) below.
(1) A substrate having a plate shape and having a metal layer formed on one surface side and made of a metal material;
Including at least one light emitting device mounted on one surface of the substrate so as to be in contact with the metal layer and having a light emitting diode element;
The substrate is provided with a number of heat transfer portions that penetrate the entire metal layer in the thickness direction and have a function of transferring heat generated in the light emitting device to the other surface side of the substrate,
The light source device according to
(2) 前記配設密度は、前記基板の面方向に沿って段階的にまたは徐々に変化している上記(1)に記載の光源装置。 (2) The light source device according to (1), wherein the arrangement density changes stepwise or gradually along a surface direction of the substrate.
(3) 前記近位部での前記配設密度は、前記遠位部での前記配設密度の1.1〜100倍である上記(1)または(2)に記載の光源装置。 (3) The light source device according to (1) or (2), wherein the arrangement density at the proximal portion is 1.1 to 100 times the arrangement density at the distal portion.
(4) 前記近位部と前記遠位部とでは、前記近位部が前記配設密度が高い高密度領域であり、前記遠位部が前記高密度領域よりも前記配設密度が低い低密度領域であり、
前記高密度領域は、前記発光装置を中心とした5〜100mmの範囲内の領域である上記(3)に記載の光源装置。
(4) In the proximal portion and the distal portion, the proximal portion is a high-density region having a high arrangement density, and the distal portion has a low arrangement density that is lower than the high-density region. Density region,
The light source device according to (3), wherein the high density region is a region within a range of 5 to 100 mm with the light emitting device as a center.
(5) 前記各伝熱部は、それぞれ、貫通孔で構成されている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光源装置。 (5) Each said heat-transfer part is a light source device in any one of said (1) thru | or (4) comprised by the through-hole, respectively.
(6) 前記各貫通孔には、それぞれ、その内周面に金属材料で構成された内部金属層が形成されている上記(5)に記載の光源装置。 (6) The light source device according to (5), wherein an inner metal layer made of a metal material is formed on each inner peripheral surface of each through hole.
(7) 前記各貫通孔には、それぞれ、金属材料で構成された導体ポストが配置されている上記(5)または(6)に記載の光源装置。 (7) The light source device according to (5) or (6), wherein each of the through holes is provided with a conductor post made of a metal material.
(8) 前記各伝熱部は、それぞれ、金属材料で構成された導体ポストで構成されている上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の光源装置。 (8) Each said heat-transfer part is a light source device in any one of said (1) thru | or (4) comprised by the conductor post comprised with the metal material, respectively.
(9) 前記金属層は、所定形状にパターニングされ、前記発光装置と電気的に接続された電気回路として機能する部分と、前記発光装置で発生した熱を前記各伝熱部に伝える機能を有する部分とで構成されている上記(1)ないし(8)のいずれかに記載の光源装置。 (9) The metal layer is patterned into a predetermined shape, and has a portion functioning as an electric circuit electrically connected to the light emitting device, and a function of transmitting heat generated in the light emitting device to each heat transfer unit. The light source device according to any one of (1) to (8), including a portion.
(10) 前記基板は、繊維基材に樹脂材料を含浸してなる基材層を有し、該基材層上に前記金属層が積層された積層板である上記(1)ないし(9)のいずれかに記載の光源装置。 (10) The substrate (1) to (9), wherein the substrate is a laminated plate having a substrate layer formed by impregnating a fiber substrate with a resin material, and the metal layer is laminated on the substrate layer. The light source device according to any one of the above.
(11) 前記繊維基材は、ガラス繊維基材である上記(10)に記載の光源装置。
(12) 前記基板は、その他方の面側に形成され、金属材料で構成された裏側金属層を有する上記(10)または(11)に記載の光源装置。
(11) The light source device according to (10), wherein the fiber base material is a glass fiber base material.
(12) The light source device according to (10) or (11), wherein the substrate is formed on the other surface side and has a back side metal layer made of a metal material.
(13) 前記伝熱部は、平面視で前記発光装置と重ならない部分を有し、該部分の前記基板の一方の面全体に対する占有率が0.01%以上である上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の光源装置。 (13) The heat transfer section has a portion that does not overlap the light emitting device in a plan view, and the occupation ratio of the portion with respect to the entire one surface of the substrate is 0.01% or more. The light source device according to any one of 12).
(14) 前記伝熱部は、平面視で前記発光装置と重なった部分を有し、該部分の前記発光装置の平面視での面積に対する占有率が0.01%以上である上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の光源装置。 (14) The heat transfer section has a portion overlapping the light emitting device in plan view, and the occupation ratio of the portion with respect to the area of the light emitting device in plan view is 0.01% or more (1) Thru | or the light source device in any one of (13).
(15) 前記金属層は、その前記基板の一方の面全体に対する占有率が50%以上である上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の光源装置。 (15) The light source device according to any one of (1) to (14), wherein the metal layer has an occupation ratio of 50% or more with respect to the entire one surface of the substrate.
(16) 前記基板の他方の面側に設置され、前記各伝熱部を介して伝わった前記発光装置からの熱を放熱させる放熱部材をさらに備える上記(1)ないし(15)のいずれかに記載の光源装置。 (16) Any one of (1) to (15), further including a heat dissipating member that is installed on the other surface side of the substrate and dissipates heat from the light emitting device transmitted through the heat transfer units. The light source device described.
(17) 液晶表示装置のバックライトとして用いられる上記(1)ないし(16)のいずれかに記載の光源装置。 (17) The light source device according to any one of (1) to (16), which is used as a backlight of a liquid crystal display device.
本発明によれば、基板の発光装置から近位の近位部では、特に、当該発光装置からの熱が、基板の他方の面側へ伝わるのが促進される。そして、基板の他方の面側へ伝わった熱は、外方に向かって放熱されることとなる。従って、本発明の光源装置は、放熱性に優れたものとなっている。 According to the present invention, in the proximal portion proximal from the light emitting device of the substrate, it is promoted that heat from the light emitting device is transmitted to the other surface side of the substrate. And the heat transmitted to the other surface side of the substrate is radiated outward. Therefore, the light source device of the present invention is excellent in heat dissipation.
以下、本発明の光源装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の光源装置の第1実施形態を示す平面図、図2は、図1に示す光源装置の発光装置およびその周辺の拡大詳細図、図3は、図2中のA−A線断面図、図4は、図2中のB−B線断面図、図9は、図1に示す光源装置を内蔵した液晶テレビの斜視図、図10は、図9に示す液晶テレビの概略部分断面図である。なお、以下では、説明の都合上、図3および図4中(図5および図6についても同様)の上側を「上」、「上方」または「表」、下側を「下」、「下方」または「裏」と言い、図10の左側を「表」、右側を「裏」と言う。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a light source device of the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a light source device of the present invention, FIG. 2 is an enlarged detailed view of a light emitting device of the light source device shown in FIG. 1 and its surroundings, and FIG. 3 is an A- in FIG. 4 is a sectional view taken along line BB in FIG. 2, FIG. 9 is a perspective view of a liquid crystal television incorporating the light source device shown in FIG. 1, and FIG. 10 is a perspective view of the liquid crystal television shown in FIG. It is a general | schematic fragmentary sectional view. In the following, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 3 and 4 (the same applies to FIGS. 5 and 6) is “upper”, “upper” or “table”, and the lower side is “lower”, “lower” Or “back”, the left side of FIG. 10 is called “front”, and the right side is called “back”.
図9に示すように、光源装置1は、液晶表示装置である液晶テレビ100に内蔵されており、そのバックライトとして用いることができるものである。
As shown in FIG. 9, the
液晶テレビ100は、光源装置1と、光源装置1の表側に配置されたディスプレイ部(液晶セル)101と、光源装置1およびディスプレイ部101を収納する筐体102と、筐体102を支持する脚部(スタンド)103とを備えている。
The
図10に示すように、ディスプレイ部101は、表側から順に、偏光板104、ガラス基板105、カラーフィルタ106、保護膜107、液晶部108、ガラス基板109、偏光板110が配置されたものである。さらに、偏光板110と光源装置1の間には、拡散板、拡散シート、プリズムシート、輝度上昇フィルム、反射型偏光板等の各種光学フィルム(図示せず)を備えていてもよい。液晶部108は、スイッチング素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor(TFT))と、擬等方性液晶材料等で構成された液晶層とを有するものである。そして、このディスプレイ部101は、薄膜トランジスタに電界を発生させ、この電界で液晶層中の液晶材料の配向状態を変化させることで、視認される色調が変化する。そして、バックライトである光源装置1からの光がディスプレイ部101を透過することにより、当該ディスプレイ部101で表示される画像を視認することができる。
As shown in FIG. 10, the
図1、図2示すように、光源装置1は、複数の発光装置4と、これらの発光装置4が一括して搭載される搭載基板(基板)2とを備えている。以下、各部の構成について説明する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
各発光装置4は、それぞれ、同じ構成であるため、以下、1つの発光装置4について代表的に説明する。
Since each light-emitting
発光装置4は、エレクトロルミネセンス(EL)効果による発光と、蛍光による発光とを生じるものである。
The
図3に示すように、発光装置4は、凹部411を有するパッケージ41と、パッケージ41の凹部411の底面上に設けられた発光ダイオード素子(LEDチップ)42と、発光ダイオード素子42を覆うように凹部411内に封入された透光性樹脂部43と、パッケージ41の底部に設けられた1対の外部端子44とを有する。
As shown in FIG. 3, the
パッケージ41は、樹脂材料やセラミックス材料等の絶縁性材料で構成された小片である。また、パッケージ41には、発光ダイオード素子42と1対の外部端子44とを電気的に接続する配線(図示せず)が設けられている。
The
発光ダイオード素子42は、パッケージ41にGaAlN、ZnS、ZnSe、SiCGaP、GaAlAs、AlN、InN、AlInGaP、InGaN、GaN、AlInGaN等の半導体を発光層として形成させたものである。本実施形態では、発光ダイオード素子42として、後述する透光性樹脂部43に含まれる蛍光体材料を励起し得る波長の光を発するものが用いられる。より具体的には、発光ダイオード素子42としては、青色の光を発するものが用いられる。
The light emitting
透光性樹脂部43は、透明性を有するエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂材料を主材料として構成されている。
The
また、本実施形態では、透光性樹脂部43は、前述した発光ダイオード素子42からの光により励起されて黄色に発光する蛍光体材料を含んでいる。
In the present embodiment, the
また、透光性樹脂部43は、発光ダイオード素子42を外力や埃、水分等から保護する機能を有する。
The
1対の外部端子44は、導電性材料を主材料として構成されており、その一方の外部端子44は、アノード電極(陽極)であり、他方の外部端子44は、カソード電極(陰極)である。各外部端子44は、それぞれ、Al、Ti、Fe、Cu、Ni、Ag、Au、Pt等の金属材料を主材料として構成される。また、各外部端子44は、それぞれ、半田(図示せず)により、搭載基板2に設けられた回路パターン231(第1の金属層23)に電気的に接続されて(接触して)いる。さらに、回路パターン231は、電源(図示せず)と電気的に接続されている。
The pair of
このような発光装置4においては、1対の外部端子44を介して発光ダイオード素子42に電圧を印加すると、発光ダイオード素子42でエレクトロルミネッセンス効果に基づく発光が起こる。この発光により、光は、透光性樹脂部43を透過して、外部に放出される。このとき、その光の一部は、パッケージ41の凹部411の内壁面に反射した後に、透光性樹脂部43を透過して、外部に放出される。
In such a
また、発光装置4は、発光ダイオード素子42のEL効果により青色に発光するとともに、その青色の光の一部により透光性樹脂部43が励起されて蛍光により黄色に発光し、補色関係にあるこれら青色光と黄色光との混合により白色発光する。
Further, the
なお、発光ダイオード素子42は、上述したものに限定されず、例えば、赤、青、緑等の単色の発光ダイオード素子であってもよい。この場合、透光性樹脂部43から蛍光体材料を省略してもよい。また、発光装置4は、複数の発光ダイオード素子を有してもよく、この場合、発光色は互いに同じであっても異なっていてもよい。
In addition, the light emitting
このような発光装置4は、搭載基板2上に搭載される。図1に示すように、搭載基板2は、長尺な板状をなすものである。そして、発光装置4は、搭載基板2の長手方向に沿って等間隔に配置される。
Such a
図3、図4に示すように、搭載基板2は、第1の基材層(基材層)21と、第1の基材層の両面にそれぞれ形成された第2の基材層(基材層)22aおよび22bと、第2の基材層22aの上面(一方の面)に形成された第1の金属層(金属層(表側金属層))23と、第2の基材層22bの下面(他方の面)に形成された第2の金属層(裏側金属層)24とを有する積層板である。この搭載基板2は、いわゆるガラスコンポジット基板「CEM−3」を用いたものの例である。
As shown in FIGS. 3 and 4, the mounting
搭載基板2全体の厚さttotalとしては、特に限定されず、例えば0.1〜2.0mmであるのが好ましく、0.4〜1.2mmであるのがより好ましい。また、第1の基材層21の厚さt1、第2の基材層22aおよび22bの各厚さt2、第1の金属層23の厚さt3、第2の金属層24の厚さt4の大小関係は、熱伝導の観点から、t1≧t2>t3であるのが好ましい。また、搭載基板2の反りを抑制する観点からt3=t4であることが好ましい。
The thickness t total of the entire mounting
第1の基材層21と、第2の基材層22aと、第2の基材層22bとは、それぞれ、繊維基材に樹脂材料を含浸してなる層である。
The first
繊維基材としては、特に限定されず、例えば、ガラス織布、ガラス不繊布、ガラスペーパー等のガラス繊維基材、紙(パルプ)、アラミド、ポリエステル、フッ素樹脂等の有機繊維からなる織布や不織布、金属繊維、カーボン繊維、鉱物繊維等からなる織布、不織布、マット類等が挙げられる。これらの基材は単独又は混合して使用してもよい。特に、第1の基材層21にガラス不繊布を用い、第2の基材層22a、22bにガラス織布を用いるのが好ましい。
The fiber substrate is not particularly limited, and examples thereof include glass fiber substrates such as glass woven fabrics, glass non-woven fabrics, and glass papers, and woven fabrics made of organic fibers such as paper (pulp), aramid, polyester, and fluororesin. Examples include woven fabrics, nonwoven fabrics, mats and the like made of nonwoven fabrics, metal fibers, carbon fibers, mineral fibers and the like. These substrates may be used alone or in combination. In particular, it is preferable to use a glass non-woven cloth for the first
繊維基材に含浸させる樹脂材料としては、熱硬化性樹脂が好ましく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル(不飽和ポリエステル)樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を混合して用いることができ、これらの中でも特にエポキシ樹脂がより好ましい。 The resin material to be impregnated into the fiber base material is preferably a thermosetting resin, such as an epoxy resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, a polyester (unsaturated polyester) resin, a polyimide resin, a silicone resin, and a polyurethane resin. Among them, one or two or more of these can be mixed and used, and among these, an epoxy resin is more preferable.
また、第1の基材層21を構成する繊維基材に樹脂材料を含浸する際に、当該樹脂材料中に、例えば、アルミナ等の金属酸化物、水酸化アルミニウム等の金属水酸化物、窒化ホウ素等の窒化物に代表される電気絶縁性かつ高熱伝導性のフィラー(無機フィラー)を充填することもできる。
Further, when the fiber base material constituting the first
搭載基板2では、各発光装置4が発光するのに伴って生じた熱は、第1の金属層23から第2の基材層22a、第1の基材層21、第2の基材層22bの順に、すなわち、当該発光装置4から遠ざかる方向(搭載基板2の面方向および厚さ方向)に向かって確実に伝達され、第2の金属層24で放熱される。このように搭載基板2(光源装置1)は、放熱性に優れたものとなっている。
In the mounting
また、前述したように、第1の基材層21にガラス不繊布を用い、第2の基材層22a、22bにガラス織布を用いるのが好ましい。ガラス不繊布は、ガラス織布よりも熱伝導性の高い樹脂材料を多く担持することができるため、搭載基板2の最も内側に位置する第1の基材層21で、特にその面方向に各発光装置4からの熱が拡散される。これにより、放熱効率が向上する。
Further, as described above, it is preferable to use a glass non-woven cloth for the first
厚さt1としては、特に限定されず、例えば、0.1〜1.2mmであるのが好ましく、0.2〜0.8mmであるのがより好ましい。 The thickness t 1, not particularly limited, for example, is preferably from 0.1 to 1.2 mm, and more preferably 0.2 to 0.8 mm.
厚さt2としては、特に限定されず、例えば、0.04〜0.4mmであるのが好ましく、0.1〜0.2mmであるのがより好ましい。 The thickness t 2, not particularly limited, for example, is preferably from 0.04~0.4Mm, and more preferably 0.1 to 0.2 mm.
第2の基材層22a上には、第1の金属層23が積層され、第2の基材層22b上には、第2の金属層24が積層されている。第1の金属層23と第2の金属層24とは、それぞれ、金属材料で構成された層である。
A
第1の金属層23を構成する金属材料としては、特に限定されず、例えば、銅、鉄、アルミニウム、インジウム、スズ、鉛、銀、亜鉛、ビスマス、アンチモンからなる群から選択される1種または2種以上を組み合わせた導電性材料が挙げられ、これらの中でも特に、銅が好ましい。銅は、熱伝導性にも優れ、各発光装置4からの熱を第1の金属層23の下層の第2の基材層22aに確実に伝えることができる。
The metal material constituting the
第2の金属層24を構成する金属材料としては、特に限定されず、例えば、第1の金属層23を構成する金属材料の他、アルミニウムも用いることができる。アルミニウムや銅は、熱伝導性に優れ、第2の基材層22bを介して伝わった熱を確実に放熱することができる。
The metal material constituting the
なお、第1の金属層23と第2の金属層24とは、同じ金属材料で構成されていてもよいし、異なる金属材料で構成されていてもよい。同じ金属材料で構成されている場合には、例えば第1の金属層23および第2の金属層24をそれぞれ銅で構成することができ、異なる金属材料で構成されている場合には、例えば第1の金属層23を銅で構成し、第2の金属層24をアルミニウムで構成することができる。
The
また、第1の金属層23、第2の金属層24の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、金属箔の接合(接着)、金属メッキ、蒸着、スパッタリング、印刷等の方法が挙げられる。
Further, the method for forming the
図2に示すように、第1の金属層23は、所定形状にパターニングされている。これにより、第1の金属層23を、電気回路として機能する回路パターン231と、伝熱機能を有する伝熱用パターン232とに分けることができる。回路パターン231は、各発光装置4の外部端子44と例えば半田を介して電気的に接続されている。これにより、回路パターン231を介して電力が供給される。伝熱用パターン232は、各発光装置4のパッケージ41の裏面に当接して(接触して)いる。これにより、各発光装置4で発生した熱を、伝熱用パターン232を介して、後述する各伝熱部25に確実に伝えることができる。
As shown in FIG. 2, the
なお、第1の金属層23へのパターニング方法としては、特に限定されず、例えば、エッチング、印刷、マスキング等の方法を用いることができる。このようなパターニング方法により、回路パターン231および伝熱用パターン232を一括して形成することができる。
In addition, it does not specifically limit as a patterning method to the
また、第1の金属層23は、例えば、その搭載基板2の上面全体に対する占有率が50%以上であるのが好ましく、80〜99%であるのがより好ましい。これにより、各発光装置4で発生した熱を各伝熱部25に確実に伝えることができる程度に、伝熱用パターン232の面積を確保することができる。また、第1の金属層23へのパターニング方法としてエッチングを用いた場合、当該エッチングで第1の金属層23の除去すべき部分が比較的少ないため、エッチング液の使用量をできる限り少なくすることができる。
In addition, the
厚さt3としては、特に限定されず、例えば、0.008〜0.21mmであるのが好ましく、0.012〜0.105mmであるのがより好ましい。 The thickness t 3, not particularly limited, for example, is preferably from 0.008~0.21Mm, and more preferably 0.012~0.105Mm.
厚さt4としては、特に限定されず、例えば、0.008〜2mmであるのが好ましく、0.012〜1.5mmであるのがより好ましい。 The thickness t 4, is not particularly limited, for example, is preferably from 0.008~2Mm, and more preferably 0.012~1.5Mm.
さて、図1に示すように、搭載基板2には、行列状に配置された多数本の伝熱部25が設けられている。各伝熱部25は、それぞれ、発光装置4で発生した熱を搭載基板2の下面側へ、すなわち、第2の金属層24まで伝熱させる機能を有するサーマルビアである。
As shown in FIG. 1, the mounting
図3、図4に示すように、各伝熱部25は、それぞれ、搭載基板2をその厚さ方向に第1の金属層23ごと貫通した貫通孔251と、貫通孔251の内周面に形成された内部金属層252とで構成されている。内部金属層252は、第1の金属層23および第2の金属層24にそれぞれつながって(接触して)いる。このような構成の伝熱部25により、各発光装置4からの熱は、貫通孔251中の空気と、その周りの内部金属層252とを介して、第2の金属層24まで確実に伝達され、当該第2の金属層24で放熱されることとなる。また、貫通孔251を設けることで、第2の金属層24(あるいは第1の金属層23)の表面積が向上し、発光装置4の放熱効率が向上する。
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, each
各貫通孔251の平面視での形状は、本実施形態では円形であるが、これに限定されず、例えば、楕円形、四角形等の多角形等であってもよい。
The shape of each through
貫通孔251の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、ドリル加工、ルーター加工、打ち抜き加工、レーザ加工等の方法が挙げられる。
A method for forming the through
内部金属層252は、金属材料で構成され、その材料としては、例えば、第1の金属層23や第2の金属層24の構成材料と同じものを用いることができる。内部金属層252の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、金属メッキ、蒸着、スパッタリング等の方法が挙げられる。
The
図1に示すように、以上のような構成の伝熱部25では、その配設密度が搭載基板2の面方向に沿って段階的に変化している、すなわち、配設密度に高低(疎密)がある。これにより、搭載基板2は、伝熱部25の配設密度が高い高密度領域26と、高密度領域26よりも伝熱部25の配設密度が低い低密度領域27とに分けられる。高密度領域26は、搭載基板2の面方向で発光装置4から近位の近位部であり、低密度領域27は、発光装置4から遠位の遠位部である。
As shown in FIG. 1, in the
そして、高密度領域26(近位部)での伝熱部25の配設密度は、低密度領域27(遠位部)での伝熱部25の配設密度の1.1〜100倍であるのが好ましく、2〜25倍であるのがより好ましい。
And the arrangement | positioning density of the heat-
また、高密度領域26は、例えば発光装置4が1辺5〜20mm四方のものである場合、当該発光装置4を中心とした5〜100mmの範囲内の領域であるのが好ましく10〜50mmの範囲内の領域であるのがより好ましい。
In addition, when the
このように配設密度に高低があることより、発光装置4が配置された高密度領域26で、特に、当該発光装置4から第2の金属層24への熱の伝わりが促進される。そして、この伝熱促進と、前述した第1の基材層21、第2の基材層22a、22bでの第2の金属層24への伝熱作用との相乗効果により、熱は、第2の金属層24により確実に伝わり、当該第2の金属層24で放熱される。このように光源装置1は、放熱性に極めて優れたものとなっている。
Since the arrangement density is high and low, heat transfer from the
図2に示すように、高密度領域26での伝熱部25には、平面視で発光装置4と重なった伝熱部25が3本ある。これらの伝熱部25は、発光装置4の平面視での面積に対する占有率が0.01%以上であるのが好ましく、0.02〜50%であるのがより好ましい。これにより、発光装置4からの熱を直接的に伝熱部25へ導くことができ、よって、高密度領域26での熱伝導性が向上する。なお、平面視で発光装置4と重なった伝熱部25の本数は、図2に示す構成では3本であるが、これに限定されず、例えば、1本、2本または4本以上であってもよい。また、高密度領域26では、平面視で発光装置4と重なる伝熱部25を省略してもよい。
As shown in FIG. 2, the
また、伝熱部25には、平面視で発光装置4と重ならない伝熱部25もある。これらの伝熱部25は、搭載基板2の上面全体に対する占有率が0.01%以上であるのが好ましく、0.02〜10%であるのがより好ましい。これにより、各発光装置4(発光ダイオード素子42)からの発熱を確実に外方へ伝導することができ、よって、各発光装置4の発光効率が向上し、駆動電圧を低下することができる。これにより、放熱性の高い、高輝度で高寿命な光源装置1を提供することができる。
The
<第2実施形態>
図5は、本発明の光源装置(第2実施形態)の搭載基板を示す断面図である。
<Second Embodiment>
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a mounting substrate of the light source device (second embodiment) of the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光源装置の第2実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、伝熱部の構成が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the second embodiment of the light source device of the present invention will be described with reference to this drawing, but the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
This embodiment is the same as the first embodiment except that the configuration of the heat transfer section is different.
図5に示すように、光源装置1Aでは、各伝熱部25の貫通孔251に、それぞれ、棒状の導体ポスト(熱伝導導体ポスト)253が配置されている。本実施形態では、各伝熱部25は、それぞれ、導体ポスト253と内部金属層252とで構成されている。
As shown in FIG. 5, in the
導体ポスト253は、金属材料で構成されており、その材料としては、例えば、第1の金属層23や第2の金属層24の構成材料と同じものを用いることができる。
The
導体ポスト253を貫通孔251に配する方法としては、例えば、金属材料を貫通孔251に充填する方法、金属材料で構成された棒状部材を貫通孔251に挿入する方法、具体的には銅ペースト、銀ペースト等の金属ペーストを貫通孔251に埋め込む方法、ハトメ、リベットを使用する方法、ボルト、ネジでなどで貫通孔251を形成しながら伝熱部25を形成する方法等が挙げられる。
Examples of the method of arranging the
金属材料は一般的に空気よりも熱伝導性が高いものであるため、金属材料で構成された導体ポスト253が配されていることにより、各発光装置4の熱の第2の金属層24への伝わりがさらに促進される。
Since the metal material is generally higher in heat conductivity than air, the conductor posts 253 made of the metal material are arranged, so that the heat of each light emitting
また、導体ポスト253は、金属材料で構成されたものに限定されず、例えば、熱伝導率の比較的高い樹脂材料で構成されたものであってもよい。
In addition, the
<第3実施形態>
図6は、本発明の光源装置(第3実施形態)の搭載基板を示す断面図である。
<Third Embodiment>
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a mounting substrate of the light source device (third embodiment) of the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光源装置の第3実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。 Hereinafter, the third embodiment of the light source device of the present invention will be described with reference to this figure, but the description will focus on the differences from the above-described embodiment, and the description of the same matters will be omitted.
本実施形態は、光源装置が放熱部材をさらに備えること以外は前記第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment except that the light source device further includes a heat dissipation member.
図6に示すように、光源装置1Bでは、搭載基板2の裏面に対しヒートシンク(放熱部材)3が固定されている。なお、ヒートシンク3の固定方法としては、特に限定されず、例えば、接着(接着剤や溶媒による接着)による方法、融着(熱融着、高周波融着、超音波融着等)による方法、ネジ止めによる方法等が挙げられる。
As shown in FIG. 6, in the
ヒートシンク3は、平板状をなす本体31と、本体31の裏面から突出形成された複数枚の放熱フィン32とで構成されている。本体31は、その上面が搭載基板2の裏面(第2の金属層24)に当接している。各放熱フィン32は、それぞれ、小片で構成され、搭載基板2の長手方向に沿って等間隔に配置されている。これにより、熱を確実に放熱することができる程度に、ヒートシンク3の表面積を十分に確保することができる。従って、各伝熱部25を介して第2の金属層24まで伝わった発光装置4からの熱を、ヒートシンク3で効率よく放熱することができる。
なお、ヒートシンク3は、放熱フィン32が省略されたものであってもよい。
The heat sink 3 includes a flat main body 31 and a plurality of heat radiation fins 32 protruding from the back surface of the main body 31. The upper surface of the main body 31 is in contact with the back surface (second metal layer 24) of the mounting
The heat sink 3 may be one in which the heat radiating fins 32 are omitted.
<第4実施形態>
図7は、本発明の光源装置の第4実施形態を示す平面図である。
<Fourth embodiment>
FIG. 7 is a plan view showing a fourth embodiment of the light source device of the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光源装置の第4実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、発光装置の配置が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the fourth embodiment of the light source device of the present invention will be described with reference to this drawing. However, the difference from the above-described embodiment will be mainly described, and the description of the same matters will be omitted.
This embodiment is the same as the first embodiment except that the arrangement of the light emitting devices is different.
図7に示すように、光源装置1Cでは、高密度領域26に4つの発光装置4が例えば「田」の字状に複数組配置されている。対角上の2つの発光装置4は、それぞれ、緑色の単色光を発光するものである。また、残りの2つの発光装置4のうち、一方の発光装置4は、赤色の単色光を発光するものであり、他方の発光装置4は、青色の単色光を発光するものである。そして、これらの発光装置4が発光することにより、光源装置1Cは、全体として白色光を発光することができるとともに、色温度を調整することが可能である。また、液晶表示装置からカラーフィルタ106を省略することも可能になる。
As shown in FIG. 7, in the
また、光源装置1Cでも光源装置1と同様に、高密度領域26で第2の金属層24への熱の伝わりが促進され、第2の金属層24で確実に放熱されることとなる。
In the
<第5実施形態>
図8は、本発明の光源装置の第5実施形態を示す平面図である。
<Fifth Embodiment>
FIG. 8 is a plan view showing a fifth embodiment of the light source device of the present invention.
以下、この図を参照して本発明の光源装置の第5実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項はその説明を省略する。
本実施形態は、伝熱部の配置が異なること以外は前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, the fifth embodiment of the light source device of the present invention will be described with reference to this drawing. However, the difference from the above-described embodiment will be mainly described, and description of similar matters will be omitted.
This embodiment is the same as the first embodiment except that the arrangement of the heat transfer section is different.
図8に示すように、光源装置1Dでは、伝熱部25が発光装置1を中心として放射状に多数配置されており、その配設密度は、搭載基板2の面方向に沿って徐々に変化している。
As shown in FIG. 8, in the
このような光源装置1Dでも光源装置1と同様に、搭載基板2の発光装置1に対する近位部で第2の金属層24への熱の伝わりが促進され、第2の金属層24で確実に放熱されることとなる。
In such a light source device 1D, similarly to the
以上、本発明の光源装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。 The light source device of the present invention has been described above with respect to the illustrated embodiment. However, the present invention is not limited to this, and each part constituting the light source device has an arbitrary configuration that can exhibit the same function. Can be substituted. Moreover, arbitrary components may be added.
また、本発明の光源装置は、前記各実施形態のうちの、任意の2以上の構成(特徴)を組み合わせたものであってもよい。 Further, the light source device of the present invention may be a combination of any two or more configurations (features) of the above embodiments.
また、本発明の光源装置が内蔵可能な液晶表示装置としては、液晶テレビの他に、デスクトップ型やノート型のパーソナルコンピュータのモニタ、携帯電話機、ディジタルカメラ、携帯情報端末等が挙げられる。さらに、本発明の光源装置は、このような液晶表示装置の他に、電球にも適用することができ、その場合、例えば、街灯(電灯)、信号機、看板の照明、電光掲示板等の発光光源に適用することができる。 In addition to the liquid crystal television, examples of the liquid crystal display device in which the light source device of the present invention can be built include a desktop or notebook personal computer monitor, a mobile phone, a digital camera, and a portable information terminal. Furthermore, the light source device of the present invention can be applied to a light bulb in addition to such a liquid crystal display device. In that case, for example, a light source such as a streetlight (electric light), a traffic light, lighting of a signboard, an electric bulletin board, etc. Can be applied to.
また、搭載基板は、いわゆるガラスコンポジット基板である「CEM−3」を用いたものの他に、例えば、ガラス織布にエポキシ樹脂を含浸してなる層を有する、いわゆる「FR−4」を用いたものであってもよい。
また、搭載基板は、第2の金属層が省略されたものであってもよい。
In addition to the substrate using “CEM-3” which is a so-called glass composite substrate, for example, so-called “FR-4” having a layer formed by impregnating a glass woven fabric with an epoxy resin is used. It may be a thing.
The mounting board may be one in which the second metal layer is omitted.
1、1A、1B、1C、1D 光源装置
2 搭載基板(基板)
21 第1の基材層(基材層)
22a、22b 第2の基材層(基材層)
23 第1の金属層(金属層(表側金属層))
231 回路パターン
232 伝熱用パターン
24 第2の金属層(裏側金属層)
25 伝熱部
251 貫通孔
252 内部金属層
253 導体ポスト(熱伝導導体ポスト)
26 高密度領域
27 低密度領域
3 ヒートシンク(放熱部材)
31 本体
32 放熱フィン
4 発光装置
41 パッケージ
411 凹部
42 発光ダイオード素子(LEDチップ)
43 透光性樹脂部
44 外部端子
100 液晶テレビ
101 ディスプレイ部(液晶セル)
102 筐体
103 脚部(スタンド)
104 偏光板
105 ガラス基板
106 カラーフィルタ
107 保護膜
108 液晶部
109 ガラス基板
110 偏光板
ttotal、t1、t2、t3、t4 厚さ
1, 1A, 1B, 1C, 1D
21 1st base material layer (base material layer)
22a, 22b Second base material layer (base material layer)
23 1st metal layer (metal layer (front side metal layer))
231
25
26 High-
31 Body 32
43
102
104 polarizing plate 105 glass substrate 106 color filter 107 protective film 108 liquid crystal part 109 glass substrate 110 polarizing plate t total , t 1 , t 2 , t 3 , t 4 thickness
Claims (17)
前記基板の一方の面側に前記金属層と接触するように搭載され、発光ダイオード素子を有する少なくとも1つの発光装置とを備え、
前記基板には、その厚さ方向に前記金属層ごと貫通し、前記発光装置で発生した熱を前記基板の他方の面側へ伝熱させる機能を有する多数の伝熱部が設けられており、
前記伝熱部の配設密度は、前記基板の面方向で前記発光装置から遠位の遠位部よりも前記発光装置から近位の近位部の方が高いことを特徴とする光源装置。 A substrate having a metal layer made of a metal material formed on one side of the plate,
Including at least one light emitting device mounted on one surface of the substrate so as to be in contact with the metal layer and having a light emitting diode element;
The substrate is provided with a number of heat transfer portions that penetrate the entire metal layer in the thickness direction and have a function of transferring heat generated in the light emitting device to the other surface side of the substrate,
The light source device according to claim 1, wherein a density of the heat transfer units is higher in a proximal portion proximal to the light emitting device than in a distal portion distal to the light emitting device in the surface direction of the substrate.
前記高密度領域は、前記発光装置を中心とした5〜100mmの範囲内の領域である請求項3に記載の光源装置。 In the proximal portion and the distal portion, the proximal portion is a high-density region where the arrangement density is high, and the distal portion is a low-density region where the arrangement density is lower than the high-density region. Yes,
The light source device according to claim 3, wherein the high density region is a region within a range of 5 to 100 mm with the light emitting device as a center.
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