JP2012209366A - Double sided light emitting unit and lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、両面発光ユニットおよび照明装置に関するものである。 The present invention relates to a double-sided light emitting unit and a lighting device.
従来から、可視光発光ダイオードチップ(可視光LEDチップ)を利用した面光源として、図15に示す構成の光源装置が提案されている(特許文献1)。 Conventionally, as a surface light source using a visible light emitting diode chip (visible light LED chip), a light source device configured as shown in FIG. 15 has been proposed (Patent Document 1).
光源装置は、第1の可視光LEDチップ103と、第1の可視光LEDチップ103が実装される第1の透明基板161と、第1の透明基板161に設けられ第1の可視光LEDチップ103へ給電する第1の透明電極171とを備えている。また、光源装置は、第2の可視光LEDチップ104と、第1の透明基板161の実装面側に対向配置され第2の可視光LEDチップ104が実装される第2の透明基板162と、第2の透明基板162に設けられ第2の可視光LEDチップ104へ給電する第2の透明電極172とを備えている。
The light source device includes a first visible
上述の光源装置では、第1の可視光LEDチップ103からの光を第2の透明電極172および第2の透明基板162を通して外部へ取り出すことができ、且つ、第2の可視光LEDチップ104からの光を第1の透明電極171および第1の透明基板161を通して外部へ取り出すことができる。
In the light source device described above, the light from the first visible
また、従来から、図16に示すように、LED発光体203を内蔵してなる照明装置200が提案されている(特許文献2)。
Conventionally, as shown in FIG. 16, an
この照明装置200の発光部本体202は、一対の取付基板204,204と、取付基板204,204同士を一体に連結固定し取付基板204,204間に空隙210を形成するスペーサ211とを備えている。また、発光部本体202は、取付基板204,204の表面に貼り付け一体に装着したLED発光体203のためのプラスチック製の配線基板208,208と、取付基板208,208の表面側に装着される透光性のカバー205,205とを備えている。なお、取付基板204は、長尺な薄肉の帯板状をなすもので、アルミニウムの押出型材が使用されている。また、配線基板208は、図16および図17に示すように、複数のLED発光体203が所定の間隔で配置されている。
The light emitting unit
図15の構成の光源装置では、第1の可視光LEDチップ103で発生した熱が、主に第1の透明電極171と第1の透明基板161とを通して放熱され、第2の可視光LEDチップ104で発生した熱が、主に第2の透明電極172および第2の透明基板162を通して放熱されるものと考えられる。このため、この光源装置では、例えば、第1の可視光LEDチップ103および第2の可視光LEDチップ104の光出力の増加などによって光源装置全体の光出力の高出力化を図った場合に、第1の可視光LEDチップ103および第2の可視光LEDチップ104の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述の光源装置では、光出力の高出力化が制限されてしまう可能性がある。
In the light source device having the configuration of FIG. 15, the heat generated in the first visible
また、図16に示した構成の発光部本体202および照明装置200では、LED発光体203で発生した熱が、主に配線基板208と取付板204とを通して放熱されるものと考えられる。このため、発光部本体202および照明装置200では、LED発光体203の光出力の増加などによって発光部本体202全体および照明装置200全体の光出力の高出力化を図った場合に、LED発光体203の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述の発光部本体202および照明装置200では、光出力の高出力化が制限されてしまう可能性がある。
Further, in the light emitting unit
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能な両面発光ユニットおよび照明装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to provide a double-sided light emitting unit and an illuminating device that can improve heat dissipation and can achieve high output of light. It is to provide.
本発明の両面発光ユニットは、第1金属板により形成されてなり厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板と、前記各伝熱板における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子と、第2金属板により形成されてなり前記両伝熱板の間に配置され前記各固体発光素子が電気的に接続される配線パターンと、前記各伝熱板と前記配線パターンとの各々の間に介在する一対の絶縁層とを備えることを特徴とする。 The double-sided light emitting unit of the present invention includes a pair of heat transfer plates that are formed of a first metal plate and are spaced apart from each other in the thickness direction, and one surface side opposite to each other of the heat transfer plates. A mounted solid light emitting element; a wiring pattern formed by a second metal plate; and disposed between the two heat transfer plates and electrically connected to the solid light emitting elements; the heat transfer plates and the wiring pattern; And a pair of insulating layers interposed between the two.
この両面発光ユニットにおいて、前記固体発光素子は、LEDチップであることが好ましい。 In the double-sided light emitting unit, the solid state light emitting device is preferably an LED chip.
この両面発光ユニットにおいて、前記伝熱板は、前記第1金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることが好ましい。 In this double-sided light emitting unit, in the heat transfer plate, the first metal plate is an aluminum plate, and an aluminum film having a higher purity than the aluminum plate is laminated on the side opposite to the insulating layer side in the aluminum plate, The aluminum film is preferably formed by laminating an increased reflection film made of two types of dielectric films having different refractive indexes.
この両面発光ユニットにおいて、前記LEDチップから放射された光によって励起されて前記LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることが好ましい。 The double-sided light emitting unit includes a color conversion unit including a phosphor and a translucent material that is excited by light emitted from the LED chip and emits light having a color different from that of the LED chip. The conversion unit is preferably in contact with the heat transfer plate.
この両面発光ユニットにおいて、前記各LEDチップは、厚み方向の一面側に第1電極と第2電極とが設けられたものであり、前記第1電極および前記第2電極の各々がワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなり、前記伝熱板は、前記各ワイヤの各々を通す貫通孔が形成されてなることが好ましい。 In this double-sided light emitting unit, each LED chip is provided with a first electrode and a second electrode on one surface side in the thickness direction, and each of the first electrode and the second electrode is connected via a wire. It is preferable that the heat transfer plate is formed with a through hole through which each of the wires passes.
本発明の照明装置は、前記両面発光ユニットを備えることを特徴とする。 The illuminating device of this invention is equipped with the said double-sided light emission unit, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の発光ユニットにおいては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。 In the light emitting unit of the present invention, it is possible to improve heat dissipation and increase the light output.
本発明の照明装置においては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。 In the illuminating device of this invention, it is possible to improve heat dissipation and to increase the light output.
(実施形態1)
以下、本実施形態の両面発光ユニット1について図1〜図7に基づいて説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the double-sided
両面発光ユニット1は、厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板21,24と、各伝熱板21,24における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子3,3とを備えている。また、両面発光ユニット1は、両伝熱板21,24の間に配置され各固体発光素子3,3が電気的に接続される配線パターン22と、各伝熱板21,24と配線パターン22との各々の間に介在する一対の絶縁層23,25とを備えている。ここで、各伝熱板21,24は、第1金属板により形成されており、配線パターン22は、第2金属板により形成されている。なお、本実施形態では、一対の伝熱板21,24と一対の絶縁層23,25と配線パターン22とで、全ての固体発光素子3が実装される実装基板2を構成している。
The double-sided
以下、両面発光ユニット1の各構成要素について詳細に説明する。
Hereinafter, each component of the double-sided
各伝熱板21,24は、長尺状(ここでは、細長の矩形板状)に形成されている。また、各伝熱板21,24は、上記一面側において、複数の固体発光素子3が、各伝熱板21,24の長手方向に沿って配置されている。
Each of the
各伝熱板21,24の基礎となる第1金属板の材料としては、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属が好ましい。ただし、第1金属板の材料は、これらに限らず、例えば、ステンレスやスチールなどでもよい。
As the material of the first metal plate that is the basis of the
また、各伝熱板21,24は、反射板としての機能を有することが好ましく、第1金属板の材料としてアルミニウムを採用することが、より好ましい。また、各伝熱板21,24は、第1金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における絶縁層23,25側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されていることが好ましい。ここで、2種類の誘電体膜としては、例えば、SiO2膜とTiO2膜とを採用することが好ましい。このような伝熱板21,24を用いることにより、可視光に対する反射率を95%以上とすることが可能となる。このような伝熱板21,24としては、例えば、アラノッド(alanod)社のMIRO2やMIRO(登録商標)などを用いることができる。上述のアルミニウム板としては、表面が陽極酸化処理されたものを用いてもよい。なお、各伝熱板21,24の厚みは、例えば、0.2〜3mm程度の範囲で適宜設定すればよい。
Moreover, it is preferable that each heat-
固体発光素子3としては、LEDチップを用いているが、これに限らず、例えば、LEDチップがパッケージに収納されたものでもよい。また、固体発光素子3としては、例えば、レーザダイオード(半導体レーザ)や、有機EL素子などを用いてもよい。
Although the LED chip is used as the solid state light emitting
各伝熱板21,24に搭載される固体発光素子3は、図4に示すように、厚み方向の一面側に第1電極(アノード電極)31と第2電極(カソード電極)32とが設けられており、厚み方向の他面側が接合部35を介して伝熱板21,24に接合されている。そして、固体発光素子3は、第1電極31および第2電極32の各々がワイヤ(ボンディングワイヤ)26を介して配線パターン22と電気的に接続されている。ここにおいて、伝熱板21,24は、各ワイヤ26の各々を通す貫通孔21b,24bが形成されている。貫通孔21b,24bは、伝熱板21,24の幅方向において固体発光素子3の搭載領域の両側に形成してある。貫通孔21b,24bは、開口形状を円形状としてある。貫通孔21b,24bの内径は、0.5mmに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。貫通孔21b,24bの形状は、円形状に限らず、例えば、矩形状、楕円形状などでもよい。固体発光素子3がLEDチップの場合、接合部35は、ダイボンド材により形成すればよい。
As shown in FIG. 4, the solid
LEDチップは、青色光を放射するGaN系青色LEDチップであり、基板としてサファイア基板を備えたものを用いている。ただし、LEDチップの基板は、サファイア基板に限らず、例えば、GaN基板、SiC基板、Si基板などでもよい。なお、LEDチップの構造は特に限定するものではない。 The LED chip is a GaN-based blue LED chip that emits blue light, and uses a sapphire substrate as a substrate. However, the substrate of the LED chip is not limited to the sapphire substrate, and may be a GaN substrate, a SiC substrate, a Si substrate, or the like. The structure of the LED chip is not particularly limited.
LEDチップのチップサイズは、特に限定するものではなく、例えば、チップサイズが0.3mm□や0.45mm□や1mm□のものなどを用いることができる。 The chip size of the LED chip is not particularly limited, and for example, those having a chip size of 0.3 mm □, 0.45 mm □, or 1 mm □ can be used.
また、LEDチップの発光層の材料や発光色は特に限定するものではない。すなわち、LEDチップとしては、青色LEDチップに限らず、例えば、紫色光LEDチップ、紫外光LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色LEDチップなどを用いてもよい。 Moreover, the material and luminescent color of the light emitting layer of the LED chip are not particularly limited. That is, the LED chip is not limited to the blue LED chip, and for example, a violet light LED chip, an ultraviolet light LED chip, a red LED chip, a green LED chip, or the like may be used.
ダイボンド材としては、例えば、シリコーン系のダイボンド材、エポキシ系のダイボンド材、銀ペーストなどを用いることができる。 As the die bond material, for example, a silicone die bond material, an epoxy die bond material, a silver paste, or the like can be used.
また、ワイヤ26としては、例えば、金ワイヤ、アルミニウムワイヤなどを用いることができる。
Moreover, as the
ところで、両面発光ユニット1は、固体発光素子3としてLEDチップを用いている場合、例えば図4に示すように、伝熱板21,24の上記一面側において固体発光素子3およびワイヤ26を封止した封止部36を備えることが好ましい。図4では、封止部36の材料として、第1透光性材料であるシリコーン樹脂を用いている。第1透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いてもよい。
When the LED chip is used as the solid
また、両面発光ユニット1は、固体発光素子3としてLEDチップを用いている場合、高出力の白色光を得るためには、LEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する波長変換材料を有する色変換部37を備えていることが好ましい。このような色変換部37としては、例えば、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を波長変換材料として用い、蛍光体および第2透光性材料を含むものが好ましい。
In addition, when the double-sided
両面発光ユニット1は、例えば、LEDチップとして青色LEDチップを用い、色変換部37の蛍光体として黄色蛍光体を用いれば、白色光を得ることが可能となる。すなわち、両面発光ユニット1は、LEDチップから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部37の表面を通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。色変換部37の材料として用いる第2透光性材料として、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがnmレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部37の材料として用いる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを用いたり、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることにより、演色性を高めることが可能となる。また、色変換部37の材料として用いる蛍光体は、1種類の黄色蛍光体に限らず、発光ピーク波長の異なる2種類の黄色蛍光体を用いてもよい。
If the double-sided
また、LEDチップ単体で白色光を放射できる場合や、封止部36に蛍光体を分散させている場合や、両面発光ユニット1で得たい光の色がLEDチップの発光色と同じである場合には、色変換部37を備えていない構造を採用することができる。
Further, when the LED chip can emit white light alone, when the phosphor is dispersed in the sealing
両面発光ユニット1は、色変換部37が、伝熱板21,24に接していることが好ましい。これにより、両面発光ユニット1は、LEDチップで発生した熱だけでなく、色変換部37で発生した熱も伝熱板21,24を通して放熱させることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。図4に示した例では、色変換部37が、半円筒状の形状に形成されており、伝熱板21,24の上記一面側において伝熱板21,24との間にLEDチップおよび封止部36などを囲む形で配設されている。更に説明すれば、色変換部37は、伝熱板21の上記一面側において封止部36との間に気体層(例えば、空気層)38が形成されるように配設されている。両面発光ユニット1は、図8に示すように、色変換部37を半球状の形状として、色変換部37により固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。また、両面発光ユニット1は、図9に示すように、色変換部37をドーム状の形状として、色変換部37により、固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。また、両面発光ユニット1は、図10に示すように、色変換部37を、層状の形状として、色変換部37により、固体発光素子3であるLEDチップおよびワイヤ26を封止するようにしてもよい。なお、図4や図9のような色変換部37は、成形したものを用い、伝熱板21,24側の端縁(開口部の周縁)を伝熱板21,24に対して、例えば接着剤(例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など)を用いて固着すればよい。また、図8に示すような色変換部37は、例えば、成形法により形成することができる。また、図10に示すような色変換部37は、例えば、ディスペンサを用いた塗布法や、スクリーン印刷法などにより形成することが可能である。
In the double-sided
配線パターン22は、上述のように伝熱板21,24とは線膨張率の異なる第2金属板により形成されている。ここで、第2金属板は、金属フープ材に対してプレスによる打ち抜き加工を施すことにより形成したリードフレーム120(図7(c)参照)を用いている。
As described above, the
第2金属板の材料としては、金属の中で熱伝導率が比較的高い銅(銅の熱伝導率は、398W/m・K程度)が好ましいが、銅に限らず、例えば、リン青銅などでもよいし、銅合金(例えば、42アロイなど)などでもよい。また、第2金属板の厚みは、例えば、100μm〜1500μm程度の範囲で設定することが好ましい。 The material of the second metal plate is preferably copper having a relatively high thermal conductivity among metals (the thermal conductivity of copper is about 398 W / m · K), but is not limited to copper, for example, phosphor bronze, etc. Alternatively, a copper alloy (for example, 42 alloy) may be used. Moreover, it is preferable to set the thickness of a 2nd metal plate in the range of about 100 micrometers-1500 micrometers, for example.
リードフレーム120は、外枠部121の内側に支持片122(図7(d)参照)を介して配線パターン22が支持されたものである。
In the
配線パターン22は、固体発光素子3の第1電極31が接続される第1パターン22aと第2電極32が接続される第2パターン22bとが、伝熱板21,24の幅方向に並んで配置されている。また、配線パターン22は、第1パターン22aおよび第2パターン22bの各々を規定数(例えば、16個)ずつ備えており、第1パターン22aおよび第2パターン22bそれぞれが、伝熱板21,24の長手方向に並んで配置されている(図5参照)。第1パターン22aおよび第2パターン22bは、長方形状に形成されており、伝熱板21,24と長手方向が一致するように配置されている。そして、配線パターン22は、伝熱板21,24の長手方向に並んだ第1パターン22aが、2個ずつの組に分けられ、組をなす第1パターン22a同士が連結片22cにより連結されている。また、配線パターン22は、伝熱板21,24の長手方向に並んだ規定数(例えば、16個)の第2パターン22bが、2個ずつの組に分けられ、組をなす第2パターン22b同士が連結片22dにより連結され電気的に接続されている。連結片22c,22dは、伝熱板21,24の幅方向に沿って配置された直線状の第1部位22ca,22daと、当該第1部位22ca,22daの長手方向の両端部から伝熱板21の長手方向において逆向きに延設された第2部位22cb,22dbおよび第3部位22cc,22dcとで構成されている。また、連結片22cは、第1パターン22aよりも幅狭に形成され、連結片22dは、第2パターン22bよりも幅狭に形成されている。ここで、配線パターン22は、組をなす2個の第1パターン22aと、これら2個の第1パターン22aを連結した連結片22cと、組をなす2個の第2パターン22bと、これら2個の第2パターン22bを連結した連結片22dとで、1つの単位パターン22uを構成している。上述のリードフレーム120は、複数の単位ユニット22uが、外枠部121の長さ方向に沿って配列されている。また、配線パターン22は、伝熱板21,24の長手方向において隣り合う単位パターン22u同士において、一方の単位パターン22uの第1パターン22aと他方の単位パターン22uの第2パターン22bとが連絡片22eにより連結され電気的に接続されている。連絡片22eは、第1パターン22aおよび第2パターン22bよりも幅狭に形成されている。
In the
配線パターン22は、単位パターン22uごとに、伝熱板21,24の長手方向に並んで配置される所定数(例えば、6個)の固体発光素子3を並列接続して並列回路を構成できるようになっており、隣り合う単位パターン22uごとに形成される並列回路を直列接続できるようになっている。したがって、伝熱板21,24の長手方向の一端部の第1パターン22aと他端部の第2パターン22bとの間に給電することにより、全ての固体発光素子3に対して給電することができる。
The
また、絶縁層23,25は、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化するとともに流動性が高くなる性質を有するBステージのエポキシ樹脂層(熱硬化性樹脂)とプラスチックフィルム(PETフィルム)とが積層された熱硬化型のシート状接着剤(例えば、東レ株式会社製の接着剤シートTSAなど)のエポキシ樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。フィラーとしては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂よりも熱伝導率の高い絶縁性材料を用いればよい。ここにおいて、シート状接着剤のエポキシ樹脂層は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いという性質を有している。したがって、絶縁層23,25と伝熱板21,24および配線パターン22との間に空隙が発生するのを防止することができて密着信頼性が向上するとともに、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を抑制することが可能となる。しかして、伝熱板21,24と配線パターン22との間にサーコン(登録商標)のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、各固体発光素子3から配線パターン22までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減できて、放熱性が向上し、各固体発光素子3のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図ることが可能となる。上述のエポキシ樹脂層の厚みは、100μmに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではなく、例えば、50μm〜150μm程度の範囲で適宜設定すればよい。なお、上述のエポキシ樹脂層の熱伝導率は、4W/m・K以上であることが好ましい。また、シート状接着剤のプラスチックフィルムは、配線パターン22と伝熱板21,24とを重ね合わせる前に、エポキシ樹脂層から剥離する。要するに、エポキシ樹脂層におけるプラスチックフィルム側とは反対側の一面を対象物に固着した後、プラスチックフィルムを剥離する。
Further, the insulating
ここで、絶縁層23,25の形成にあたっては、伝熱板21,24とエポキシ樹脂層と配線パターン22を有するリードフレーム120とを重ね合わせた状態で適宜加圧するようにしてもよい。
Here, when forming the insulating
絶縁層23,25の外形サイズは、リードフレーム120の外形サイズに基づいて適宜設定すればよい。ここで、絶縁層23,25は、電気絶縁性および熱伝導性を有し、伝熱板21,24と配線パターン22とを電気的に絶縁する機能および熱結合する機能を有している。
The outer size of the insulating
また、絶縁層23,25は、伝熱板21,24の各貫通孔21b,24bの各々に連通する貫通孔23b,25bが形成されている。したがって、両面発光ユニット1の製造時には、ワイヤ26を伝熱板21,24の貫通孔21b,24bと絶縁層23,25の貫通孔23b,25bとを通して配線パターン22にボンディングすることができる。ここで、両面発光ユニット1の製造時には、固体発光素子3の第1電極31および第2電極32それぞれと第1パターン22aおよび第2パターン22bとをワイヤ26を介して接続した後に、例えば、ディスペンサなどにより、貫通孔21b,24bおよび貫通孔23b,25bに封止部36(図4参照)の材料を充填してワイヤ26が第1金属板に接触しないようにし、その後、封止部36を形成すればよい。
The insulating layers 23 and 25 are formed with through
ところで、配線パターン22は、第2金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり絶縁層23,25との密着性の高い表面処理層(図示せず)が形成されていることが好ましい。第2金属板の材料がCuの場合、表面処理層としては、例えば、Ni膜、Ni膜とAu膜との積層膜、Ni膜とPd膜とAu膜との積層膜などを形成することが好ましい。なお、表面処理層は、例えば、めっき法により形成すればよい。
By the way, the
ところで、伝熱板21,24の熱容量の大きさによっては、上述のエポキシ樹脂層の加熱温度を170℃程度まで上げて硬化させると、伝熱板21,24と配線パターン22との固着性能が低下し、加熱温度を150℃程度まで下げて硬化させると伝熱板21,24と配線パターン22との間の電気絶縁性が低下する懸念がある。すなわち、固着性能と電気絶縁性とがトレードオフの関係を有している。そこで、本実施形態では、後述のように、シート状接着剤123,133(図6(b)および図7(a)参照)のエポキシ樹脂層123a,133a(図6(c)および図7(b)参照)を重ね合わせるようにし、一方のエポキシ樹脂層123aを170℃で硬化させることにより電気絶縁性および熱伝導性を確保し、他方のエポキシ樹脂層133aを150℃で硬化させることにより固着性能および熱伝導性を確保するようにしている。さらに説明すれば、一方のエポキシ樹脂層123aを対象物である伝熱板21に170℃で固着させた後、他方のエポキシ樹脂層133aおよびリードフレーム120を重ね合わせて当該他方のエポキシ樹脂層133aを150℃で硬化させるようにすればよい。これにより、本実施形態の両面発光ユニット1の製造にあたっては、伝熱板21,24の熱容量に関わらず、固着性能と電気絶縁性との両方の要求を満足させることが可能となる。
By the way, depending on the heat capacity of the
以下、伝熱板21と配線パターン22との接合方法について図6および図7を参照しながら簡単に説明する。
Hereinafter, a method for joining the
まず、伝熱板21に貫通孔21bなどを形成することによって、図6(a)に示す構造を得る。
First, the structure shown in FIG. 6A is obtained by forming the through
その後、図6(b)に示すように、伝熱板21の上記他面側にシート状接着剤123をエポキシ樹脂層123aが伝熱板21に接するように重ねて、円柱状のゴムローラ140により所定圧力(例えば、0.5MPa)で加圧するとともにエポキシ樹脂層123aの硬化温度よりも低い第1規定温度(例えば、110℃〜120℃)で加熱してシート状接着剤123を伝熱板21に仮固着する。続いて、シート状接着剤123を適当な長さで切断する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, the sheet-
その後、シート状接着剤123が仮固着されている伝熱板21を自然冷却させる。続いて、図6(c)に示すように、エポキシ樹脂層123aからプラスチックフィルム123bを剥がす。
Thereafter, the
その後、エポキシ樹脂層123aが仮固着されている伝熱板21を乾燥炉(図示せず)内に投入しエポキシ樹脂層123aを上記硬化温度以上の温度(例えば、170℃)で加熱して硬化させることでエポキシ樹脂層123aを伝熱板21に本固着する。
Thereafter, the
その後、エポキシ樹脂層123aにシート状接着剤133をエポキシ樹脂層133aがエポキシ樹脂層123aに接するように重ねて、円柱状のゴムローラ140により所定圧力(例えば、0.5MPa)で加圧するとともにエポキシ樹脂層133aの硬化温度よりも低い第1規定温度(例えば、110℃〜120℃)で加熱してシート状接着剤133をエポキシ樹脂層123aに仮固着する。続いて、シート状接着剤133を適当な長さで切断する。
Thereafter, the sheet-
その後、エポキシ樹脂層123aとエポキシ樹脂層133aとの積層構造において、絶縁層23の貫通孔23bに対応する各領域に、図7(a)に示すように、例えばレーザ装置150により貫通孔134を形成する。なお、貫通孔134を形成する手段は、レーザ装置150に限らず、例えば、ドリルなどを用いてもよい。
Thereafter, in the laminated structure of the
その後、図7(b)に示すように、エポキシ樹脂層133aからプラスチックフィルム133bを剥がす。
Then, as shown in FIG.7 (b), the
その後、図7(c)に示すように、リードフレーム120をエポキシ樹脂層133a上に載置して適宜の荷重を印加した後、乾燥炉(図示せず)内においてエポキシ樹脂層133aを上記硬化温度以上の温度(例えば、150℃)で硬化させることでリードフレーム120とエポキシ樹脂層133aとを本固着する。これにより、絶縁層23が形成される。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, after the
その後、配線パターン22をリードフレーム120の支持片122から切断し、図7(d)に示すように、リードフレーム120のうち配線パターン22以外の部分を取り外す。
Thereafter, the
その後、伝熱板21と配線パターン22とを絶縁層23を介して接合したのと同様にして、伝熱板24と配線パターン22とを絶縁層25を介して接合することにより、実装基板2を得ることができる。
Thereafter, the mounting
両面発光ユニット1の製造にあたっては、伝熱板21,24の上記一面側に固体発光素子3を接合してから、各固体発光素子3の第1電極31および第2電極32それぞれと第1パターン22aおよび第2パターン22bとをワイヤ26を介して電気的に接続すればよい。その後、必要に応じて封止部36、色変換部37を伝熱板21,24の上記一面側に設ければよい。
In manufacturing the double-sided
本実施形態の両面発光ユニット1は、上述のように、第1金属板により形成されてなり厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板21,24と、各伝熱板21,24における互いの対向面とは反対の上記一面側に搭載された固体発光素子3,3と、第2金属板により形成されてなり両伝熱板21,24の間に配置され各固体発光素子3が電気的に接続される配線パターン22と、各伝熱板21,24と配線パターン22との各々の間に介在する一対の絶縁層23,25とを備えている。これにより、本実施形態の両面発光ユニット1は、各固体発光素子3で発生した熱を、伝熱板21,24により横方向に効率よく伝熱させて放熱させることが可能となる。したがって、本実施形態の両面発光ユニット1では、放熱性を向上させることが可能で各固体発光素子3の温度上昇を抑制でき、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
As described above, the double-sided
また、本実施形態の両面発光ユニット1では、固体発光素子3をLEDチップとすることにより、LEDチップで発生した熱を伝熱板21,24により横方向へ伝熱させて効率良く放熱させることが可能となる。
Further, in the double-sided
また、本実施形態の両面発光ユニット1では、伝熱板21の基礎となる第1金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における第1絶縁層23側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる2種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されているので、LEDチップから放射され伝熱板21,24の上記一面に入射した光を効率良く反射することが可能となる。要するに、両面発光ユニット1は、伝熱板21,24として、反射板としての機能を有するものを用いることにより、伝熱板21,24での光損失を低減することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。特に、両面発光ユニット1は、固体発光素子3として、LEDチップを用いている場合に、LEDチップで発生した熱を効率よく放熱させることが可能となって光出力の高出力化を図れ、そのうえ、LEDチップから放射された光の利用効率の向上を図ることが可能となる。また、両面発光ユニット1は、色変換部37(図4など参照)を備えている場合、色変換部37の波長変換材料である蛍光体から伝熱板21,24側へ放射された光や、LEDチップから放射され蛍光体で伝熱板21,24側へ散乱された光などを反射させることが可能なので、光の利用効率の向上を図ることが可能となる。
Moreover, in the double-sided
また、本実施形態の両面発光ユニット1は、伝熱板21,24とリードフレーム120を用いて形成される配線パターン22とを備えていることにより、固体発光素子3を2枚の金属ベースプリント配線板に実装して用いる場合に比べて、低コスト化で光出力の高出力化を図ることが可能となる。
Moreover, the double-sided
また、本実施形態の両面発光ユニット1では、固体発光素子3がLEDチップであり、厚み方向の一面側に第1電極31と第2電極32とが設けられており、第1電極31および第2電極32の各々がワイヤ26を介して配線パターン22と電気的に接続されてなり、伝熱板21,24に、各ワイヤ26の各々を通す貫通孔21b,24bが形成されているので、LEDチップを伝熱板21,24にダイボンドすることができ、LEDチップで発生した熱が伝熱板21,24の横方向へ伝熱されやすくなり、放熱性を向上させることが可能となる。
Further, in the double-sided
なお、固体発光素子3としてLEDチップを用いる場合、固体発光素子3と伝熱板21,24との線膨張率の差に起因してLEDチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して伝熱板21,24にダイボンドするようにしてもよい。ここで、サブマウント部材は、LEDチップのチップサイズよりも大きな平面サイズに形成したものを用いることが好ましい。なお、LEDチップがGaN系青色LEDチップであり、第1金属板がアルミニウム板の場合、サブマウント部材の材料としては、例えば、AlN、複合SiC、Si、CuWなどを採用することができる。また、サブマウント部材は、LEDチップが接合される側の表面におけるLEDチップとの接合部位(つまり、LEDチップに重なる部位)の周囲に、LEDチップから放射された光を反射する反射膜が形成されていることが好ましい。また、LEDチップとして厚み方向の両面に電極が設けられたものを用いる場合には、サブマウント部材に、LEDチップにおいてサブマウント部材側に配置される第1電極31あるいは第2電極32に電気的に接続される導体パターンを設けておき、当該導体パターンと第1パターン22aあるいは第2パターン22bとをワイヤ26を介して電気的に接続するようにすればよい。
When an LED chip is used as the solid light-emitting
また、上述の両面発光ユニット1では、貫通孔21bを、伝熱板21の幅方向において固体発光素子3の搭載領域の両側に形成してある。言い換えれば、伝熱板21の幅方向において並ぶ2つの貫通孔21bの間の部位に固体発光素子3を搭載してある。しかし、これらに限らず、例えば、図11に示すように、伝熱板21の幅方向において並ぶ2つの貫通孔21bの組のうち伝熱板21の長手方向に並ぶ2つの組の間に、固体発光素子3を配置するようにしてもよい。なお、伝熱板24へ搭載する固体発光素子3についても、図11と同様の配置としてもよい。
Further, in the above-described double-sided
本実施形態の両面発光ユニット1は、種々の照明装置の光源として用いることが可能である。例えば、本実施形態の両面発光ユニット1を備えた照明装置の一例として、図12に示すような直管形LEDランプ300を構成することができる。なお、一般的な直管形LEDランプについては、例えば、社団法人日本電球工業会により、「L型ピン口金GX16t−5付直管形LEDランプシステム(一般照明用)」(JEL 801)が規格化されており、図12の直管形LEDランプ300は、JEL 801の規格を満足するように設計してある。
The double-sided
図12の直管形LEDランプ300は、透光性材料(例えば、ガラスなど)により形成された直管状の管本体302と、管本体302の長手方向の一端部および他端部それぞれに設けられた口金303,304とを備え、管本体302内に上述の両面発光ユニット1(図1など参照)が収納されている。
The straight
管本体302の長手方向の一端部に設けられた口金303には、照明器具の第1ランプソケットおよび第2ランプソケットのうち第1ランプソケットに保持されるとともに管本体302内の両面発光ユニット1へ給電するための2本の第1ランプピン(端子)314が設けられている。また、管本体302の長手方向の他端部の口金304には、第2ランプソケットに保持されるアース用の1本の第2ランプピン(端子)315が設けられている。
A base 303 provided at one end of the tube
2本の第1ランプピン314は、口金303の端面(第1の口金基準面)から管本体302側とは反対側へ突出している。ここで、第1ランプピン314は、管本体302内に収納されている両面発光ユニット1の配線パターン22と電気的に接続されている。
The two first lamp pins 314 protrude from the end surface (first base reference surface) of the base 303 to the side opposite to the tube
各第1ランプピン314は、口金303の端面から突出した部分の形状がL字状であり、管本体302の長手方向に沿って突出したピン本体314aと、ピン本体314aの先端部から管本体302の1つの径方向に沿って延設された鍵部314bとで構成されている。ここで、2つの鍵部314bは、互いに離れる向きに延設されている。なお、第1ランプピン314は、細長の導電板を折曲することにより形成されている。
Each of the first lamp pins 314 has an L-shaped portion protruding from the end face of the
第2ランプピン315は、口金304の端面(第2の口金基準面)から管本体302側とは反対側へ突出している。ここで、第2ランプピン315は、口金304の端面から突出した部分の形状がT字状であり、管本体302の長手方向に沿って突出したピン本体315aと、ピン本体315aの先端部に設けられた正面視長円状の端子部315bとで構成されている。
The
本実施形態の直管形LEDランプ300では、従来の直管形LEDランプや、図16に示した照明装置に比べて、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
In the straight
本実施形態の両面発光ユニット1を備えた照明装置は、上述の直管形LEDランプ300に限らず、例えば、両面発光ユニット1を収納する器具本体を備えた照明器具でもよい。ここにおいて、両面発光ユニット1は、伝熱板21,24における幅方向の両側縁の各々に、半円状の切欠部21c,24cが、伝熱板21,24の長手方向に離間して略等間隔で形成されている。したがって、両面発光ユニット1の伝熱板21,24における切欠部21c,24cを、両面発光ユニット1を器具本体に取り付けるための螺子の円形状の頭部よりも半径の小さな半円状としておけば、螺子の頭部と器具本体とで両面発光ユニット1を挟持することができる。この照明装置では、各固体発光素子3や各接合部35にかかる応力を低減することが可能となる。
The lighting device including the double-sided
以上説明した本実施形態の照明装置では、上述の両面発光ユニット1を備えていることにより、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
In the illuminating device of this embodiment demonstrated above, by providing the above-mentioned double-sided
なお、照明装置における両面発光ユニット1の配置は特に限定するものではない。例えば、照明装置では、複数の両面発光ユニット1を一直線上に並べて配置してもよく、この場合、隣り合う両面発光ユニット1の配線パターン22同士を、例えば、送り配線用の電線(図示せず)やコネクタ(図示せず)などにより電気的に接続するようにすればよい。これにより、複数の両面発光ユニット1を備えた照明装置では、両面発光ユニット1の直列回路に対して、1つの電源ユニットから電力を供給して、各両面発光ユニット1の全ての固体発光素子3を発光させることが可能となる。
In addition, arrangement | positioning of the double-sided
(実施形態2)
以下、本実施形態の両面発光ユニット1について図13に基づいて説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, the double-sided
本実施形態の発光ユニット1の基本構成は実施形態1と略同じであり、実装基板2の形状などが相違する。なお、実施形態1と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
The basic configuration of the
本実施形態の両面発光ユニット1では、伝熱板21,24の平面視形状が、八角形状であり、各伝熱板21,24の上記一面側の各々において、複数個(図示例では、12×6個)の固体発光素子3が2次元アレイ状に配置されている。ここで、伝熱板21,24の形状は、八角形状に限らず、例えば、他の多角形状でもよいし、円形状、楕円形状などでもよい。
In the double-sided
なお、本実施形態の両面発光ユニット1における配線パターン22もリードフレーム(図示せず)を用いて形成されている。そして、両面発光ユニット1は、配線パターン22の第1端子パターン22fおよび第2端子パターン22gそれぞれに半田などにより電線63,63(図14参照)を接続して電源ユニットから電力を供給することができる。
The
本実施形態の両面発光ユニット1では、実施形態1の両面発光ユニット1と同様、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
In the double-sided
ここで、上述の面状発光ユニット1を備えた照明装置の一例として、図14に示す構成の照明器具40を例示する。
Here, as an example of a lighting device including the above-described planar light emitting
図14に示した構成の照明器具40は、厚み方向の一面に両面発光ユニット1を収納する収納凹所51が形成された偏平な第1カバー部材50と、第1カバー部材50の収納凹所51に両面発光ユニット1を覆うように収納される第2カバー部材60とで、器具本体を構成している。なお、両面発光ユニット1と第1カバー部材50および第2カバー部材60との間の各々には、スペーサ(図示せず)を設けてある。また、第1カバー部材50には、両面発光ユニット1への給電用の電線63,63を挿通する切欠部54が形成されている。ここで、各電線63,63において、両面発光ユニット1の第1端子パターン22fおよび第2端子パターン22gに接続される一端側とは反対側には、別置の電源ユニット(図示せず)の出力用の第1のコネクタ(図示せず)に着脱自在に接続される第2のコネクタ70が設けられている。
The
第1カバー部材50および第2カバー部材60は、例えば、全体を透光性材料により形成してもよいし、両面発光ユニット1から放射される光を取り出す部位のみを、透光性材料により形成してもよい。また、照明装置を構成する照明器具は、器具本体の形状や構成も特に限定するものではない。また、照明装置は、照明器具40に限らず、例えば、表示装置などでもよい。
For example, the
以上説明した本実施形態の照明装置では、上述の両面発光ユニット1を備えていることにより、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。
In the illuminating device of this embodiment demonstrated above, by providing the above-mentioned double-sided
1 両面発光ユニット
3 固体発光素子(LEDチップ)
21 伝熱板
21b 貫通孔
22 配線パターン
23 絶縁層
24 伝熱板
24b 貫通孔
25 絶縁層
26 ワイヤ
31 第1電極
32 第2電極
37 色変換部
40 照明器具(照明装置)
300 直管形LEDランプ(照明装置)
1 Double-sided
21
300 Straight tube LED lamp (lighting device)
Claims (6)
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|---|---|---|---|
| JP2011072774A JP2012209366A (en) | 2011-03-29 | 2011-03-29 | Double sided light emitting unit and lighting device |
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| KR1020127026385A KR101495580B1 (en) | 2010-04-26 | 2011-04-26 | Leadframe, wiring board, light emitting unit, and illuminating apparatus |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015191697A (en) * | 2014-03-27 | 2015-11-02 | 三菱電機株式会社 | Illumination lamp and illumination device |
| JP2016103448A (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Lighting apparatus and lighting equipment |
-
2011
- 2011-03-29 JP JP2011072774A patent/JP2012209366A/en not_active Withdrawn
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