JP2012209377A - Ｌｅｄ発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板の曲げに対する強度を向上させると共に輝度特性を高め、且つ放熱効果にも優れたＬＥＤ発光装置を提供する。
【解決手段】第１の部分と、該第１の部分と分離され所定の間隔を有する隙間部を介して配置されている第２の部分とを含む金属板からなる基板と、第１、第２の部分上面のそれぞれに配置され第１、第２の部分とそれぞれワイヤーによって電気的に接続されているＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂部と、封止樹脂部の周囲に設ける樹脂枠と備え、隙間部は基板を平面的に見て凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸形状に形成されており、隙間部側と反対側の側面からの距離が互いに異なる位置に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明はＬＥＤ発光装置に関し、特に複数のＬＥＤ素子を配置して各種照明用の光源としたＬＥＤ発光装置に関する。

近年、青色系発光ダイオード（ＬＥＤ）の出現により、ＬＥＤ素子を用いたＬＥＤ発光装置は、その低消費電力および高寿命といった素子の特徴から、各種照明機器に用いられるとともに、携帯電話機器に代表される多くの電子機器や各種制御機器に搭載されている。このような各種照明機器の光源や電子機器のキー照明、バックライト光源等に用いられるＬＥＤ素子は単個では光量が不足するので、複数個のＬＥＤ素子を搭載して光源としたＬＥＤ発光装置が採用されている。このような複数個のＬＥＤ素子を用いて照明の輝度を大きくするとＬＥＤ素子の発熱が大きくなり、その放熱を速やかに行う必要がある。そこで放熱特性を向上させることを目的とするＬＥＤ発光装置が開示されている。

図１１は第１の従来例におけるＬＥＤ発光装置を示す平面図、図１２は図１１におけるＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。図１１、１２に示すように、第１の従来例におけるＬＥＤ発光装置１０は、第１部分２と、第１部分２と分離された第２部分３とを含む金属板からなる基板１と、基板１の第１部分２上に固定され、基板１の第１部分２および第２部分３とそれぞれ電気的に接続された２個のＬＥＤ素子５と、ＬＥＤ素子５からの光を反射する反射枠体８と、ＬＥＤ素子５を封止する透光性部材９とを備えている。第１部分２および第２部分３は互いに所定の距離を隔てて配置され、第１部分２と第２部分３との間には隙間部分４が形成されている。２個のＬＥＤ素子５の発光により生じた熱は、基板１の第１部分２から放熱される。また、隙間部分４にはＬＥＤ素子５からの光の漏れを防止するために蛍光体の粒子を含有した透光性部材９が充填されている。（例えば、特許文献１参照。）。

図１３は第２の従来例におけるＬＥＤ発光装置を示す平面図、図１４は図１３におけるＬＥＤ発光装置のＤ−Ｄ断面図である。図１３、１４に示すように、第２の従来例におけるＬＥＤ発光装置５０は発光チップ５１、発光チップ５１に電源を印加するための第１リード端子５２及び第２リード端子５４、第１リード端子５２及び第２リード端子５４を支持するハウジング５５、及び発光チップ５１を保護するように形成された光透過性の封止剤５７を備えている。第１リード端子５２及び第２リード端子５４は、樹脂をモールデイングしたハウジング５５によって支持された状態で互いに離隔するように形成され、第１リード端子２及び第２リード端子５４の間にギャップ（隙間部分）が形成される。このギャップの大きさは、外側に配置される第１ギャップ５３ｂが、第１ギャップ５３ｂの内側に配置される第２ギャップ５３ａより大きく設定されており、これによってハウジング５５の支持強度及び耐久性を向上させる。なお、発光チップ５１は第１リード端子５２に固定されており、発光により生じた熱は、第１リード端子５２から放熱される（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００９−２８３６５３号公報（第８−１２頁、図２−３） 特開２０１０−１３５２７７号公報（第２０−２１頁、図２３−２４）

しかしながら従来の第１の従来例におけるＬＥＤ発光装置１０は、２個のＬＥＤ素子５がいずれも基板１の第１部分２に固定されているため、２個のＬＥＤ素子５の発光により生じた熱は基板１の第１部分２から放熱されるが、ワイヤー６によってのみ接続されている基板１の第２部分３は、ワイヤー６が細いため熱の放熱経路としてはほとんど寄与せず放熱効率が低いという問題があつた。また、２個のＬＥＤ素子５同士の距離が近くなり、基板１の第１部分２からの反射効率が低下するという問題があった。また、第１部分２と第２部分３との間に形成されている隙間部分４は直線状の形状であり隙間部分４の両端部４ａ、４ｂから基板１の第２部分３の側面３ａまでの距離が同一であるため基板１の曲げに対する強度が不足するという問題があった。

また、第２の従来例におけるＬＥＤ発光装置５０は、ハウジング５５の支持強度を向上させる構成になっているが、ギャップの両端部５３ｂ、５３ｃが直線Ｐ上にあるため曲げに対する強度が十分とはいえず構造が複雑になるという問題があった。また、発光チップ５１は第１リード端子５２に固定されており、発光により生じた熱は、第１リード端子５２から放熱され、ワイヤーで接続されている第２のリード端子５４は放熱経路としてはほとんど寄与せず放熱効率が低いという問題があつた。

（目的）
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、基板の曲げに対する強度を向上させると共に輝度特性を高め、且つ放熱効果にも優れたＬＥＤ発光装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決ために本発明のＬＥＤ発光装置は、第１の部分と、該第１の部分と分離され所定の間隔を有する隙間部を介して配置されている第２の部分とを含む金属板からなる基板と、第１、第２の部分上面のそれぞれに配置され第１、第２の部分とそれぞれワイヤーによって電気的に接続されているＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂部と、封止樹脂部の周囲に設ける樹脂枠と備え、隙間部は基板を平面的に見て凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸形状に形成されており、隙間部の両端部は第１の部分における隙間部側と反対側の側面からの距離が互いに異なる位置に形成されていることを特徴とする。

また、ＬＥＤ素子は隙間部から所定の距離だけ離間した位置に配置されるとともに、ＬＥＤ素子の側面が隙間部の凸部と対向する位置に配置されていることを特徴とする。

また、第１の部分及び第２の部分の下面側には、隙間部の近傍にそれぞれ裏面凹部が形成されていることを特徴とする。

また、裏面凹部は基板とワイヤーとが接続されている位置に対応する部分を除いた領域に形成されていることを特徴とする

また、隙間部及び裏面凹部には樹脂材料が充填されていることを特徴とする。

また、基板は、銅または銅合金で形成されていることを特徴とする。

また、基板の表面上に光反射層を有し、該光反射層は銀またはニッケルで形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、基板の曲げに対する強度を向上させると共に輝度特性を高め、且つ放熱効果にも優れたＬＥＤ発光装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示す平面図である。 図１におけるＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。 本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を上面側から見た平面図である。 本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を下面側から見た平面図である。 図４におけるＬＥＤ発光装置のＢ−Ｂ断面図である。 本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を上面側から見た平面図である。 本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を下面側から見た平面図である。 図７におけるＬＥＤ発光装置のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の第３の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を上面側から見た平面図である。 本発明の第３の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を下面側から見た平面図である。 第１の従来例におけるＬＥＤ発光装置を示す平面図である。 図１１におけるＬＥＤ発光装置のＤ−Ｄ断面図である。 第２の従来例におけるＬＥＤ発光装置を示す斜視図である。 図１３におけるＬＥＤ発光装置のＤ−Ｄ断面図である。

（第１の実施形態）
図１から図５は本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示し、２個のＬＥＤ素子を互いに並列に接続した例を示す。以下、図１−５に基づいて具体的実施形態について説明する。

図１は本発明の第１の実施形態におけるＬＥＤ発光装置を示す平面図、図２は、図１におけるＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図１、図２に示すように本実施形態におけるＬＥＤ発光装置２０は、第１の部分１３と該第１の部分１３と分離され所定の間隔を有する隙間部１５を介して配置されている第２の部分１４とを含む金属板からなる基板１０１と、第１、第２の部分１３、１４の上面のそれぞれに配置されるＬＥＤ素子１１、１２とを備えている。

一方のＬＥＤ素子１１は第１の部分１３上に絶縁された状態で熱伝導性接着材で接着配置されており、他方のＬＥＤ素子１２は第２の部分１４上に絶縁された状態で熱伝導性接着材で接着配置されている。また、一方のＬＥＤ素子１１のｐ側電極１１ａは、第２の部分１４とワイヤー１７ａによって電気的に接続され、ｎ側電極１１ｂは、第１の部分１３とワイヤー１７ｂによって電気的に接続されている。さらに、他方のＬＥＤ素子１２のｐ側電極１２ａは、第２の部分１４とワイヤー１８ａによって電気的に接続され、ｎ側電極１２ｂは、第１の部分１３とワイヤー１８ｂによって電気的に接続されている。さらに、ＬＥＤ素子１１、１２とワイヤー１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂとを被覆するようにシリコーン樹脂からなる封止樹脂部１６が形成されており、この封止樹脂部１６の周囲には樹脂枠１９が設けられている。

隙間部１５は基板１０１を平面的に見て凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸形状に形成されており、隙間部１５の近傍において、第１の部分１３及び第２の部分１４の下面側に、それぞれ裏面凹部２１、２２が形成されている。さらに隙間部１５及び裏面凹部２１、２２には樹脂材料２６が充填されている。なお、隙間部１５及び裏面凹部２１、２２については後述する。

図３は本実施形態におけるＬＥＤ発光装置２０の主要部を上面側から見た平面図であり、説明の都合で図１におけるＬＥＤ発光装置２０の封止樹脂部１６と樹脂枠１９とを省略して描いてある。図３に示すように基板１０１は、銅または銅合金から構成されており、基板１０１に含まれる第１の部分１３はｎ電極として、第２の部分１４はｐ電極として、それぞれＬＥＤ素子１１、１２に給電するための電極として機能するように構成されている。なお、図示していないが基板１０１の表面上には銀（Ａｇ）またはニッケル（Ｎｉ）からなる光反射層が形成されている。

また、第１の部分１３と第２の部分１４とを電気的に絶縁するために、第１の部分１３および第２の部分１４は互いに所定の距離を隔てて配置されていて、第１部分１３と第２の部分１４との間には前述のように凹凸形状をなす隙間部１５が形成されている。したがって、第１の部分１３と第２の部分１４とが互いに対向する側面は、それぞれ凹凸形状に形成されている。また、隙間部１５の両端部１５ａ、１５ｂは、一方の端部１５ａから第１の部分１３における隙間部１５と反対側の側面１３ｃまでの距離ａと、他方の端部１５ｂから第１の部分１３における隙間部１５と反対側の側面１３ｃまでの距離ｂとが互いに異なる位置に形成されている。

第１の部分１３上に配置されている一方のＬＥＤ素子１１は、第１の部分１３の第２の部分１４と対向する側面に形成されている凹部２７ｂから所定の距離ｃを隔てた位置に配置されているとともに、ＬＥＤ素子１１の側面１１ｃが第１の部分の第２の部分１４と対向する側面に形成されている凸部２７ａと対向する位置に配置されている。同様に第２の部分１４上に配置されている他方のＬＥＤ素子１２は、第２の部分の第１の部分１３と対向する側面に形成されている凹部２８ｂから所定の距離ｃを隔てた位置に配置されているとともに、ＬＥＤ素子１２の側面１２ｃが第２の部分の第１の部分１３と対向する側面に形成されている凸部２８ａと対向する位置に配置されている。

図４はＬＥＤ発光装置２０の主要部を下面側から見た平面図、図５は図４におけるＬＥＤ発光装置のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。図４、図５に示すように、第１の部分１３の下面側には隙間部１５の近傍に裏面凹部２１が形成されている。この裏面凹部２１は、ＬＥＤ素子１１が搭載されている領域に対応する部分、および第１の部分１３とワイヤー１８ａとが接続されている接続部６２に対応する部分を除いた領域に形成されている。同様に、第２の部分１４の下面側にも隙間部１５の近傍に裏面凹部２２が形成されている。この裏面凹部２２は、ＬＥＤ素子１２が搭載されている領域に対応する部分、および第２の部分１４とワイヤー１７ｂとが接続されている接続部６１に対応する部分を除いた領域に形成されている。なお、この裏面凹部２１、２２及び隙間部１５には樹脂材料２６が充填されている。

以上のように本実施形態のＬＥＤ発光装置２０は、第１の部分１３と第２の部分１４との間に隙間部１５を凹凸形状に形成し、隙間部１５の両端部１５ａ、１５ｂを互いに異なる位置となるように形成することにより、基板１０１の曲げに対する強度を向上させることができる。また、第１の部分１３及び第２の部分１４の下面側における隙間部１５の近傍にそれぞれ裏面凹部２１、２２が形成し隙間部１５及び裏面凹部２１、２２に樹脂材料を充填することにより基板１０１の曲げに対する強度をさらに向上させることができる。

また、互いに分離された第１の部分１３と第２の部分１４のそれぞれにＬＥＤ素子１１、１２を配置することにより、第１の部分１３と第２の部分１４との両方の部分から放熱するこができ、基板１０１からの放熱特性が向上する。さらに、ＬＥＤ素子１１、１２同士の距離を大きくすることができ、基板１０１においてＬＥＤ素子１１、１２が発光する光を反射する面積が大きくなり、輝度が向上する。さらにＬＥＤ素子１１、１２の側面が第１の部分１３と第２の部分１４とが対向する側面に形成されている凸部２７ａ、２８ａとそれぞれ対向する位置に配置されているため、基板１０１におけるＬＥＤ素子１１、１２が発光する光を反射する面積が大きくなり、輝度を向上させることができる。

（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の主要部を上面側から見た平面図であり、説明の都合で封止樹脂部と樹脂枠とを省略して描いてある。第２の実施形態におけるＬＥＤ発光装置は、基板の第１の部分と第２の部分とのそれぞれに複数のＬＥＤ素子対を実装した点が第１の実施形態と異なり、その他の点は第１の実施形態と同様である。したがって同一構成要素については同じ符号を付与し説明を省略する。

図６に示すように第２の実施形態におけるＬＥＤ発光装置３０は、第１の部分２３と第１の部分２３と分離され所定の間隔を有する隙間部２５を介して配置されている第２の部分２４とを含む金属板からなる基板２０１と、第１の部分２３の上面に配置されるＬＥＤ素子１１、５１と、第２の部分２４の上面に配置されるＬＥＤ素子１２、５２とを備えている。

第１の部分２３にはＬＥＤ素子１１とＬＥＤ素子５１とが第１の部分２３の側面２３ｃに沿って所定の間隔を設けて配置され、絶縁された状態で熱伝導性接着材で接着配置されている。同様に、第２の部分２４にはＬＥＤ素子１２とＬＥＤ素子５２とが所定の間隔を設けて配置され、絶縁された状態で熱伝導性接着材で接着配置されている。なお、ＬＥＤ素子１１，５１、は、第１の実施形態におけるＬＥＤ素子１１、１２と同様に第１の部分２３に、ＬＥＤ素子１２、５２は第２の部分２４にそれぞれ電気的に接続されている。また、隙間部２５は、第１の実施形態における隙間部１５と同様であり両端部２５ａ、２５ｂは互い異なる位置に形成されている。

第１の部分２３上に配置されている一方のＬＥＤ素子５１の側面５１ｃは、ＬＥＤ素子１１の側面１１ｃと同様に、第１の部分２３の第２の部分２４と対向する側面に形成されている凸部３７ａと対向する位置に配置されている。同様に第２の部分２４上に配置されている他方のＬＥＤ素子５２の側面１２ｃは、ＬＥＤ素子１２の側面１２ｃと同様に第２の部分２４の第１の部分２３と対向する側面に形成されている凸部３８ａと対向する位置に配置されている。その他の隙間部２５とＬＥＤ素子１１，５１、１２、５２との位置関係は、第１の実施形態と同様であるため説明は省略する。

図７はＬＥＤ発光装置の主要部を下面側から見た平面図、図８は図７におけるＬＥＤ発光装置のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。図７、図８に示すように、第１の部分２３の下面側には隙間部２５の近傍に裏面凹部３１が形成されている。この裏面凹部３１は、ＬＥＤ素子１１、５１が搭載されている領域に対応する部分、および第１の部分２３とワイヤー１８ａ、４８ａとが接続されている接続部６２、６４に対応する部分を除いた領域に形成されている。同様に、第２の部分２４の下面側にも隙間部２５の近傍に裏面凹部３２が形成されている。この裏面凹部３２は、ＬＥＤ素子１２、５２が搭載されている領域に対応する部分、および第２の部分２４とワイヤー１７ｂ、４７ｂとが接続されている接続部６１、６３に対応する部分を除いた領域に形成されている。

また、裏面凹部３１、３２及び隙間部２５には樹脂材料２６が充填されている。その他の構成については、第１の実施形態と同様であるため説明を省略する。なお、本実施形態においては、第１，第２の部分上のそれぞれに２個のＬＥＤ素子を搭載した例で説明したが、これに限定されるものではなく、２個以上の複数のＬＥＤ素子を搭載した場合も同様である。

以上のように本実施形態のＬＥＤ発光装置３０によれば、複数のＬＥＤ素子を第１の部分２３と第２の部分２４とを含む基板２０１上に実装した場合において複数のＬＥＤ素子から発生する大量の熱を効率良く放熱することができる。また、第１の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

（第３の実施形態）
図９は本発明の第３の実施形態におけるにＬＥＤ発光装置の主要部を上面側から見た平面図であり、説明の都合で封止樹脂部と樹脂枠とを省略して描いてある。第３の実施形態におけるＬＥＤ発光装置は、２個のＬＥＤ素子を基板の第１の部分の側面に対して所定の角度で傾斜させて配置した点が第２の実施形態と異なり、その他の点は第２の実施形態と同様である。したがって同一構成要素については同じ符号を付与し説明を省略する。

図９に示すように第３の実施形態におけるＬＥＤ発光装置４０は、基板の第１の部分３３にはＬＥＤ素子１１とＬＥＤ素子５１とが第１の部分３３の側面３３ｃと角度Ｑだけ傾斜した直線Ｐに沿って所定の間隔を設けて配置されている。同様に、第２の部分３４にはＬＥＤ素子１２とＬＥＤ素子５２とが直線Ｐに沿って所定の間隔を設けて配置されている。また、隙間部３５も直線Ｐに沿って凹凸状に形成されていて、両端部３５ａ、３５ｂは互い異なる位置に形成されている。なお、ＬＥＤ素子１１，５１は、第２の実施形態と同様に第１の部分３３に、ＬＥＤ素子１２、５２は、第２の部分３４にそれぞれ電気的に接続されている。

図１０はＬＥＤ発光装置の主要部を下面側から見た平面図である。図１０に示すように、第１の部分３３の下面側には隙間部３５の近傍に直線Ｐに沿って裏面凹部４１が形成されている。この裏面凹部４１は、ＬＥＤ素子１１、５１が搭載されている領域に対応する部分、および第１の部分３３とワイヤー１８ａ、４８ａとが接続されている接続部６２、６４に対応する部分を除いた領域に形成されている。同様に、第２の部分３４の下面側にも隙間部２５の近傍に直線Ｐに沿って裏面凹部４２が形成されている。この裏面凹部４２は、ＬＥＤ素子１２、５２が搭載されている領域に対応する部分、および第２の部分３４とワイヤー１７ｂ、４７ｂとが接続されている接続部６１、６３に対応する部分を除いた領域に形成されている。なお、その他の構成については、第２の実施形態と同様であるため説明を省略する。

以上のように本実施形態のＬＥＤ発光装置４０によれば、隙間部３５が基板の第１の部分の側面３３ｃに対して所定の角度Ｑで傾斜して形成されているため基板の曲げに対する強度をさらに向上させることができる。また、本実施形態においても第２の実施形態と同様の効果を得ることが出来る。

なお、各実施形態におけるＬＥＤ素子については、特に説明しなかったが、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ等、適宜選択することができる。また、封止樹脂についても各種の蛍光体が含有されているシリコーン樹脂からなる蛍光性樹脂等も用いることができる。

１１、１２ ＬＥＤ素子
１１ａ、１２ａ ｐ側電極
１１ｂ、１２ｂ ｎ側電極
１１ｃ、１２ｃ ＬＥＤ素子の側面
１３、２３、３３ 第１の部分
１４、２４、３４ 第２の部分
１３ｃ 第１の部分の側面
１５、２５、３５ 隙間部
１５ａ、２５ａ、３５ａ 隙間部の一方の端部
１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ 隙間部の他方の端部
１６ 樹脂枠
１７ａ、１７ｂ、１８ａ、１８ｂ ワイヤー
１９ 封止樹脂
２０ ３０、４０ ＬＥＤ発光装置
２１、３１、４１ 第１の部分の裏面凹部
２２、３２、４２ 第２の部分の裏面凹部
２６ 樹脂材料
２７ａ、３７ａ 第１の部分の凸部
２７ｂ 第１の部分の凹部
２８ａ、３８ａ 第２の部分の凸部
２８ｂ 第２の部分の凹部
４７ｂ、４８ａ ワイヤー
６１、６２、６３、６４ ワイヤーと基板の接続部
１０１、２０１ 基板

Claims (7)

1. 第１の部分と、該第１の部分と分離され所定の間隔を有する隙間部を介して配置されている第２の部分とを含む金属板からなる基板と、前記第１、第２の部分上面のそれぞれに配置され前記第１、第２の部分とそれぞれワイヤーによって電気的に接続されているＬＥＤ素子と、前記ＬＥＤ素子を封止する封止樹脂部と、前記封止樹脂部の周囲に設ける樹脂枠と備え、前記隙間部は前記基板を平面的に見て凹部と凸部とが交互に繰り返す凹凸形状に形成されており、前記隙間部の両端部は前記第１の部分における前記隙間部側と反対側の側面からの距離が互いに異なる位置に形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
2. 前記ＬＥＤ素子は前記隙間部から所定の距離だけ離間した位置に配置されるとともに、前記ＬＥＤ素子の側面が前記隙間部の凸部と対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
3. 前記第１の部分及び前記第２の部分の下面側には、前記隙間部の近傍にそれぞれ裏面凹部が形成されていることを特徴とする請求頂１又は２に記載のＬＥＤ発光装置。
4. 前記裏面凹部は前記基板と前記ワイヤーとが接続されている位置に対応する部分を除いた領域に形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のＬＥＤ発光装置。
5. 記前隙間部及び前記裏面凹部には樹脂材料が充填されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のＬＥＤ発光装置。
6. 前記基板は、銅または銅合金で形成されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載のＬＥＤ発光装置。
7. 前記基板の表面上に光反射層を有し、該光反射層は銀またはニッケルで形成されていることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のＬＥＤ発光装置。
   
   

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