JP2012209575A - 発光装置及びそれを用いた照明装置 - Google Patents

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【課題】個体発光素子（ＬＥＤ）を用いた発光装置において、配線構造を簡易なものとし、ＬＥＤからの熱を効率的に放熱できるものとする。
【解決手段】発光装置１は、ＬＥＤ２と、ＬＥＤ２を実装するための基板３と、ＬＥＤ２を被覆する封止部材４と、ＬＥＤ２とワイヤ５によって電気的に接続されるリードフレーム６と、を備える。リードフレーム６は、複数の辺を屈曲させた応力緩和部９を備え、基板３の裏面側に配置され、基板３は、ＬＥＤ２が載置される平坦面から成る実装面３１と、ワイヤ５を裏面側へと挿通させるワイヤ通し３２孔と、を有する。この構成によれば、ＬＥＤ２とリードフレーム６とをワイヤ通し孔３２を介したワイヤ５で接続するので配線構造が簡易で、実装面３１が平坦面なので放熱性が向上する。また、基板３とリードフレーム６との間に生じる応力を応力緩和部９が緩和するのでリードフレーム６の基板３から剥離を防止できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源として複数の固体発光素子を用いた発光装置、及びこの発光装置を用いた照明装置に関する。
発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）は、低電力で高輝度の発光が可能であり、しかも長寿命であることから、白熱灯や蛍光灯に代替する照明装置用の光源として注目されている。しかし、ＬＥＤ単体では、蛍光灯に比べて光量が少ないので、ＬＥＤを光源とする一般的な照明装置では、複数のＬＥＤを備えた発光装置が用いられている。
この種の発光装置においては、基板の表面側から裏面側へ貫通する貫通配線部を埋め込むことにより、フリップチップ実装されたＬＥＤと基板の裏面側に設けられた配線部とを電気的に接続させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、基板に、表面側から裏面側へ貫通するスルーホールを設け、このスルーホールに配線層を介在させた発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−１７５２９２号公報 特開２００６−５４２０９号公報
しかしながら、上記特許文献１に記載の発光装置においては、基板内に貫通配線部を埋め込むといった複雑な配線構造を有しており、製造コストが高くなる虞がある。また、ＬＥＤがバンプを介して基板に実装されているため、ＬＥＤと基板との接触面積が少なく、ＬＥＤからの熱を基板を通じて効率的に放熱できないことがある。しかも、特許文献１に記載の発光装置は、フェイスダウン型の素子を用いてフリップチップ実装することを想定しており、フェイスアップ型の素子を用いるには適していない。
上記特許文献２に記載の発光装置においては、ＬＥＤの実装面に、配線層及び電極による凹凸が形成されているので、素子を被覆する封止部材等の固着性が低下する虞がある。また、中空の透明レンズに透明樹脂を充填してＬＥＤを封止する場合、基板の凹凸によって樹脂が流れ出てしまい、ボイドが発生し易くなるので、製造効率が悪い。しかも、配線層が、ＬＥＤの実装面と電気配線を兼ねる構造となっているので、ＬＥＤと基板との接触面積が少なくなり、放熱性が低下する虞もある。
本発明は、上記課題を解決するものであり、配線構造が簡易であり、ＬＥＤからの熱を効率的に放熱することができる発光装置及びこの発光装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る発光装置は、固体発光素子と、前記固体発光素子を実装するための実装基板と、前記固体発光素子を被覆する封止部材と、前記固体発光素子とワイヤによって電気的に接続されるリードフレームと、を備え、前記リードフレームは、該リードフレームを構成する複数の辺を屈曲させて成る応力緩和部を備え、前記実装基板の裏面側に配置され、前記実装基板は、前記固体発光素子が載置され、前記封止部材で被覆される部分が平坦面から成る実装面と、前記ワイヤを表面側から裏面側へと挿通させるためのワイヤ通し孔と、を有していることを特徴とする。
上記発光装置において、前記実装基板は、金属板又はアルミニウム板から形成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記実装基板は、前記固体発光素子から導出された光を反射する光反射部材として構成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記実装基板は、導電性部材から形成され、前記実装基板とリードフレームとの間に、絶縁部材が介在していることが好ましい。
上記発光装置において、前記実装基板の実装面には、前記固体発光素子から導出された光を反射する光反射部が形成されているが好ましい。
上記発光装置において、前記封止部材は、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材料から構成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記封止部材に直接又は空気層を介して、前記封止部材を被覆する拡散部材を更に備え、前記実装面は、前記拡散部材によって被覆される部分まで拡張されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記拡散部材は、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材又はシート材から構成されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記リードフレームは、前記実装基板の裏面側に当接していることが好ましい。
上記発光装置において、前記実装基板は、前記実装面の周囲を取り囲む延設部を有することが好ましい。
上記発光装置において、前記延設部の外周は、固体発光素子側に向かって折り曲げられていることが好ましい。
上記発光装置において、前記リードフレームは、絶縁性部材によって被覆されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記固体発光素子を複数備え、前記封止部材は、前記複数の固体発光素子を封止するように配置されていることが好ましい。
上記発光装置において、前記固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置されていることが好ましい。
＜削除＞
上記発光装置は、照明装置に用いられることが好ましい。
本発明によれば、固体発光素子と、基板の裏面側に設けられたリードフレームとが、ワイヤ通し孔を介してワイヤによって電気的に接続されるので、配線構造を簡易とすることができる。また、実装面が平坦面となっているので、固体発光素子からの熱を効率的に放熱することができる。更に、基板とリードフレームとの線膨張率差に起因してリードフレームに働く応力を緩和することができ、リードフレームが基板から剥離することを防止できる。
（ａ）は本発明の前提となる第１の実施形態に係る発光装置の表面側を示す斜視図、（ｂ）は同発光装置の裏面側を示す斜視図、（ｃ）は同発光装置の側断面図。 （ａ）は上記実施形態の変形例に係る発光装置の表面側を示す斜視図、（ｂ）は同発光装置の裏面側を示す斜視図。 上記実施形態の別の変形例に係る発光装置の側断面図。 上記実施形態の更に別の変形例に係る発光装置（照明装置）の側断面図。 本発明の前提となる第２の実施形態に係る発光装置の側断面図。 本発明の前提となる第３の実施形態に係る発光装置の側断面図。 本発明の前提となる第４の実施形態に係る発光装置の側断面図。 本発明の前提となる第５の実施形態に係る発光装置の裏面側を示す斜視図。 本発明の前提となる第６の実施形態に係る発光装置の表面側を示す一部分解斜視図及び一部拡大斜視図。 本発明の前提となる第７の実施形態に係る発光装置の側断面図。 （ａ）は本発明の前提となる第８の実施形態に係る発光装置の側断面図、（ｂ）は同発光装置の斜視図。 （ａ）乃至（ｃ）は本発明の前提となる第９の実施形態に係る発光装置の側断面図。 （ａ）（ｂ）は同発光装置の斜視図。 （ａ）は本発明の第１の実施形態に係る発光装置の表面側の正面図、（ｂ）は同発光装置の裏面側の正面図。 （ａ）は本発明の第２の実施形態に係る発光装置の表面側の正面図、（ｂ）は同発光装置の裏面側の正面図、（ｃ）は同発光装置の側断面図。 （ａ）（ｂ）は上記本発明の前提となる第８の実施形態に係る発光装置を用いた照明装置の側断面図。
本発明の前提となる第１の実施形態に係る発光装置について、図１（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、光源である固体発光素子としての発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）２と、このＬＥＤ２を実装するための実装基板（以下、基板）３と、を備える。また、発光装置１は、ＬＥＤ２を被覆する封止部材４と、ＬＥＤ２とワイヤ５によって電気的に接続されるリードフレーム６と、を備える。リードフレーム６は、基板３の裏面側に配置されている。基板３は、ＬＥＤ２が載置されて、封止部材４で被覆される部分が平坦面から成る実装面３１と、ワイヤ５を表面側から裏面側へと挿通させるためのワイヤ通し孔３２と、を有している。
リードフレーム６は、接着性を有する絶縁シート７によって、基板３の裏面に接着固定されている。この絶縁シート７は、ワイヤ通し孔３２に対応する箇所が開口するよう加工され、基板３の表面側からワイヤ通し孔３２を通してリードフレーム６のワイヤ接合部が露出している。封止部材４の光導出方向には、ＬＥＤ２の出射光の波長を変換する蛍光体等を含有すると共に、出射光の配光を制御する波長変換部材８が設けられる。封止部材４及び波長変換部材８の中心軸は、夫々ＬＥＤ２の実装軸と一致するように配置される。波長変換部材８は、封止部材４を直接又は空気層を介して被覆するように配置される。なお、図例では、波長変換部材８が、封止部材４との間に空気層を介して配置された構成を示す。
ＬＥＤ２は、例えば、汎用の窒化物半導体が用いられ、その発光波長は任意であるが、発光ピーク波長が略４６０ｎｍの青色光を発光するものが好ましい。ＬＥＤ２の大きさも、特に限定されないが、□０．３ｍｍサイズのものが好ましい。本実施形態において、ＬＥＤ２は、素子上面に陽極及び陰極の各電極が設けられた、いわゆるフェイスアップ型の素子が用いられる。ＬＥＤ２の実装方法としては、ＬＥＤ２を基板３上に、例えば、シリコーン系のダイボンド材（不図示）で接合し、素子上面の各電極から、ワイヤ５を用い、基板３に設けられたワイヤ通し孔３２を介して、リードフレーム６にボンディング接合される。これにより、ＬＥＤ２とリードフレーム６とが電気的に接続される。なお、ダイボンド材は、上記のものに限られず、例えば、銀ペースト、その他高耐熱のエポキシ系樹脂材等であってもよい。
基板３には、金属板又はアルミニウム板から形成された平坦な板が好適に用いられ、ＬＥＤ２が実装される部分の近傍に、ワイヤ通し孔３２が設けられている。ここでいう、「平坦」とは、一般的なガラスエポキシ製の配線基板上に敷設される配線パターンの厚みよりも凹凸が小さい面であり、凹凸幅が略７５μｍ以下である面を含むものとする。基板３の厚みは１ｍｍ、その形状は□５ｍｍの矩形形状であることが好ましい。なお、基板３の材質は上記の限りではなく、例えば、ステンレスやスチール等の導電部材、アルミナセラミック、又は窒化アルミ等の絶縁材であってもよい。また、基板３の形状も、ＬＥＤ２及び封止部材４等の搭載部材を覆うように搭載できるサイズ及び形状であればよく、厚みは、取り扱い時に撓み等の変形を生じない強度を有する程度であればよい。ワイヤ通し孔３２は、ＬＥＤ２の陽極及び陰極に接続される夫々のワイヤ５を挿通するため、ＬＥＤ２を挟むように２箇所設けられる。
封止部材４には、好ましくは、透明のシリコーン樹脂が用いられ、その外形断面が半球状であり、内形においてＬＥＤ２を覆うことができるサイズに形成される。ＬＥＤ２とリードフレーム６とをワイヤ５で結線した後のワイヤ通し孔３２内には、封止部材４を構成する樹脂と同じ樹脂が充填され、その後、封止部材４が実装される。封止部材４の外形直径は、ＬＥＤ２の外接円直径の「封止部材４の材料屈折率」倍とされ、例えば、封止部材４の材質がシリコーン樹脂の場合、１．４１倍以上とされる。封止部材４は、ＬＥＤ２及びワイヤ５を内包するサイズの碗状部材の凹部に、上記の透明のシリコーン樹脂又はそれと同じ屈折率の樹脂が充填され、ＬＥＤ２を覆うように基板３上に実装される。こうすれば、凹部に充填された樹脂が硬化した後は、碗状部材と充填樹脂とが一体構造となり、それらの間での屈折界面は存在しないので、封止部材４内での全反射等による光の損失は生じない。なお、封止部材４の材料も、上記に限られず、例えば、エポキシ樹脂、又はガラス等の無機材等であってもよい。また、ワイヤ通し孔３２内に充填される樹脂と、封止部材４を構成する樹脂とは、別材料であってもよい。
ワイヤ５には、例えば、汎用の金ワイヤが用いられる。また、アルミワイヤ、銀ワイヤ又は銅ワイヤ等であってもよい。ワイヤ５は、熱接合又は超音波接合等の公知の接合方法により、ＬＥＤ２の各電極及びリードフレーム６に設けられた電極部に接合される。
リードフレーム６は、銅のフープ材をプレスして、打ち抜き加工することにより成形された配線部材であり、その表面は酸化防止のための表面処理（例えば、Ｎｉめっき、又はＮｉ／Ａｕめっき、又はＮｉ／Ｐｄ／Ａｕめっき等）が施されている。なお、リードフレーム６の材質もまた上記に限られず、例えば、アルミ材等であってもよい。リードフレーム６には、電極部が設けられ（後述する図２（ａ）参照）、この電極部には半田により電源線が接合され、電源線によって発光装置１の電源回路に接続される（不図示）。
絶縁シート７は、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を主成分とする絶縁性のシート状接着剤であり、熱伝導性の高く、好ましくは、応力緩和性のあるものが用いられる。このものとして、例えば、東レ（株）社製「ＴＳＡ」、又はパナソニック電工（株）社製「有機グリーンシート」等が挙げられる。
波長変換部材８には、例えば、屈折率が１．２〜１．５の透明な耐熱性樹脂（例えば、シリコーン樹脂）に、ＬＥＤ２から出射された青色光によって励起され、黄色光を放射する粒子状の黄色蛍光体を分散させた混合材料を、所定形状に形成したものが用いられる。透光性材料に分散させる蛍光体は、黄色蛍光体に限らず、色温度や演色性を調整するため等に、複数色の蛍光体を混色させて用いてもよく、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体を適宜に混合させることにより、演色性の高い白色光を得ることができる。波長変換部材８の形状は、その内径が封止部材４よりも大きい半球状であり、その厚みは、０．５〜１ｍｍであることが好ましい。
本実施形態の発光装置１によれば、ＬＥＤ２の実装面３１と電気配線であるリードフレーム６が基板３を挟んで分離して設けられ、ＬＥＤ２とリードフレーム６とが、ワイヤ通し孔３２を介してワイヤ５によって電気的に接続されるので、配線構成が簡易となる。また、リードフレーム６の構造も簡易であるため、製造コストを安価とすることができる。また、リードフレーム６が基板３の裏面側に配され、ＬＥＤ２及び封止部材４が搭載される部分、すなわち、実装面３１が平坦面となっているので、封止部材４の固着性が向上し、しかも、ボイド生成を軽減することができる。更に、それらの搭載が容易となるので、製造効率も向上する。
また、実装面３１が平坦なので、ＬＥＤ２と基板３との接触面積が大きくなり、ＬＥＤ２かで発生した熱を基板３を通じて効率的に放熱することができる。更に、ＬＥＤ２が搭載される基板３は、ワイヤ通し孔３２を除き、開口していないので、ＬＥＤ２で発生した熱は、基板３内で効果的に広がり、ＬＥＤ２の温度を下げることができる。
本実施形態においては、基板３は、上述した金属板又はアルミニウム板といったメタルプレートから形成され、ＬＥＤ２から導出された光を反射する光反射部材として構成されていることが望ましい。こうすれば、ＬＥＤ２内で生じた光のうち、基板３側へ向かう光成分が、ＬＥＤ２直下の基板３で反射されて、ＬＥＤ２の上面から出射されるので、光取出し効率が向上する。また、この場合、ＬＥＤ２から出射した光のうち、ＬＥＤ２の水平位より基板３方向へ向かう光成分も、ＬＥＤ２周辺の基板３で反射され、光導出方向に向かうので、光取出し効率が更に向上する。更に、基板３が、ワイヤ通し孔３２を除き、全て高反射な平坦面となるので、ＬＥＤ２の配列の自由度が向上し、しかもＬＥＤ２の配列に拘わらず高い光取出し効率を安定して実現することができる。
ここで、本実施形態に係る発光装置１の変形例について、図２乃至図４を参照して説明する。図２（ａ）（ｂ）に示す変形例は、リードフレーム６に電極部６１が延設され、この電極部６１直上の基板３に貫通孔３３が設けられると共に、この貫通孔３３に電源線接続用ピン５１が挿入されているものである。貫通孔３３の直下は絶縁シート７が除去され、電源線接続用ピン５１は、半田５２を介してリードフレーム６の電極部６１に接続される。また、電源線接続用ピン５１は、基板３の表面から突出していて、コネクタ付きの配線（不図示）を差し込むことにより、導通接続が可能となっている。貫通孔３３内の電源線接続用ピン５１の周辺は、シリコーン樹脂等の絶縁性樹脂材料３４が充填され、給電端子として基板３に対する絶縁性が確保されている。この構成によれば、電源への接続が容易となり、発光装置１の製造効率を向上させることができる。
図３に示す変形例は、ＬＥＤ２を実装する基板３とは別途に設けられた配線基板３ａ上に複数の発光装置１を設けることにより、照明装置１０を構成したものである。配線基板３ａの表面には、絶縁層７ａを介して配線パターン６ａが設けられており、この配線パターン６ａが半田層５２ａを介して発光装置１のリードフレーム６と接合されている。配線パターン６ａからは、給電のためのリード線（不図示）が引き出される。この構成によれば、複数の発光装置１を配線基板３ａ上に実装することができ、照明装置１０の製造効率がよくなる。
図４に示す変形例は、基板３が導電性部材から形成され、基板３とリードフレーム６との間に、絶縁部材７ａが介在しているものである。基板３に電極端子５ａが設けられ、電極端子５ａに配線５ｂが接続されることにより、基板３が、発光装置１の陽極又は陰極の電極として機能する。この構成によれば、基板３が陽極又は陰極の一方の電極を兼ねているので、リードフレーム６は他方の電極パターンのみを敷けばよく、リードフレーム６の構成がより簡易となり、製造コストを安価とすることができる。また、リードフレーム６の敷設面積が小さくなるので、絶縁部材７ａの敷設面積も小さくすることができ、絶縁部材の使用量を削減することができ、材料コストを安価とすることができる。
次に、本発明の前提となる第２の実施形態に係る発光装置について、図５を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、基板３の実装面３１に、ＬＥＤ２から導出された光を反射する光反射部３０が形成されているものである。他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。光反射部３０は、基板３の表面に高反射処理が施されることにより形成される。高反射処理としては、例えば、基板３の表面にアルミ蒸着又は銀蒸着を行い、その上にＳｉＯ２から成る保護膜を形成することが挙げられる。また、光反射部３０は、ＳｉＯ２保護膜の代わりにＳｉＯ２及びＴｉＯ２の多層膜が形成されたもの、アルミ表面を化学研磨することにより鏡面と成し、その上にＳｉＯ２等の保護膜が形成されたもの、又は高反射の白色レジストを塗布されたもの等であってもよい。
この構成によれば、ＬＥＤ２内で生じた光のうち、基板３側へ向かう光成分、及びＬＥＤ２の水平位より基板３方向へ向かう光成分が、基板３で反射されて、光導出方向に向かうので、光取出し効率が向上する。
ところで、リードフレーム上に銀めっきを施したものにおいては、銀めっきが、空気中の水分、熱又はＬＥＤからの出射光等の影響によって腐食劣化し易いので、反射率が低下し、光取出し効率が低下することがあった（特開２００３−３３２６２８号公報参照）。また、波長変換部材の下面部位は、リードフレームで覆うことができないので、波長変換部材からチップ側へ向かう光をリードフレーム上の銀めっきで反射することができず、光取出しが効率が低下することがあった。また、基板表面のうち、リードフレームのみに銀めっきが施されると、めっきが施されている箇所と、施されていない箇所との間で反射率のムラができるので、発光装置１の照射光にもムラが生じることがあった。
これに対して、本実施形態の発光装置１によれば、波長変換部材８の下面部位に位置する基板３が高反射部位（光反射部３０）となっているので、光取出し効率が高くなると共に、ムラのない均一な輝度分布の光を照射することができる。
次に、本発明の前提となる第３の実施形態に係る発光装置について、図６を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、封止部材４が、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材料から構成され、この封止部材４が、上記第１の実施形態における波長変換部材８の機能を兼ねているものである。他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。
この構成によれば、封止部材４内の蛍光体又は顔料によって変換された光、及び蛍光体又は顔料の粒子によって反射された光が、基板３によって反射され易くなるので、光取出し効率が更に高くなる。また、別途の波長変換部材８を設ける必要がないので、製造効率を良くすると共に、製造コストを安価とすることができる。更に、蛍光体又は顔料を含有する封止部材４と基板３の実装面３１との接触面積が大きくなるので、封止部材４において波長変換時に発生した熱を効率的に基板３に対して伝導することができ、蛍光体又は顔料の劣化を抑制することができる。
次に、本発明の前提となる第４の実施形態に係る発光装置について、図７を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、封止部材４に対して直接又は空気層を介して、封止部材４を被覆する拡散部材８ａを更に備え、基板３の実装面３１は、この拡散部材８ａによって被覆される部分まで拡張されているものである。他の構成は、上記第３の実施形態と同様である。拡散部材８ａは、封止部材４よりも大きな半球形状の部材であり、例えば、透明シリコーン樹脂内にシリカ等の拡散剤を混入させて成形したものが用いられる。
この構成によれば、拡散部材８ａ内の拡散剤粒子によって反射された光が、基板３によって反射され易くなるので、光取出し効率が更に高くなる。また、拡散部材８ａによって拡散された光の一部が、蛍光体又は顔料を含有する封止部材４に再入射した後、基板３によって再反射されるので、蛍光体又は顔料による波長変換が効率的に行われる。
拡散部材８ａは、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材又はシート材から構成されていてもよい。この場合、拡散部材８ａ内の蛍光体又は顔料によって変換された光、及びそれの粒子によって反射された光が、基板３によって反射され易くなるので、光取出し効率が更に高くなる。また、封止部材４及び拡散部材８ａに混入される、蛍光体又は顔料の種類、添加量等を調整することにより、任意の波長の光を出射することができる。
次に、本発明の前提となる第５の実施形態に係る発光装置について、図８を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、リードフレーム６が、基板３の裏面側に当接しているものである。本実施形態の基板３は、アルミナセラミック又は窒化アルミ製である。また、リードフレーム６が基板３の裏面にろう付け（不図示）固着されている。好ましくは、基板３の裏面のうち、リードフレーム６が固着される部位には、ろう付けするため、Ｎｉめっき又は金めっき等のめっき処理を施したパターンが形成される。他の構成は、上記第１の実施形態（特に変形例）と同様である。
この構成によれば、リードフレーム６が基板３に当接するため両者間の熱抵抗が小さくなり、基板３に伝わった熱が、効率的にリードフレーム６に伝導され、リードフレーム６を介して基板３全体への伝熱が促進される。これにより、ＬＥＤ２の温度を効果的に下げることができる。
次に、本発明の前提となる第６の実施形態に係る発光装置について、図９を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、複数のＬＥＤ２を備え、これらが長尺の基板３上にアレイ状に配置され、封止部材４が、複数のＬＥＤ２を封止するように配置されているものである。また、複数の封止部材４を覆うように、中空半円筒形状の波長変換部材８が基板３上に実装される。なお、ＬＥＤ２の配列方向に直交する断面は、上記第１の実施形態と同様である（図１（ｃ）参照）。
ＬＥＤ２は、複数個が近接して配置されると共に、夫々ワイヤ５によって直列に接続されてＬＥＤ群を構成するように基板３上に実装されている。ワイヤ通し孔３２は、ＬＥＤ群毎に形成されていて、直列に接続されたＬＥＤ２の起端及び末端の電極が、夫々ワイヤ通し孔３２を挿通させたワイヤ５によって、リードフレーム６と電気的に接続されている。なお、図例では、３個のＬＥＤ２が一つのＬＥＤ群を構成しているものを示すが、一つのＬＥＤ群に含まれるＬＥＤ２の個数は、この例に限られない。リードフレーム６は、各ＬＥＤ群を直列に又は並列に接続するよう適宜にパターン形成される。
基板３は、その表面に高反射処理が施され、かつ波長変換部材８が搭載される部位よりも、ＬＥＤの配列方向に直交する断面方向に延設された延設部３５を有し、この延設部３５が光反射部として機能する。また、延設部３５には発光装置１を照明装置１０に固定するための固定孔３６が形成されている。
封止部材４は、断面が略半球でＬＥＤ２の配列方向に長いタブレット形状に形成され、一つの封止部材４が複数のＬＥＤ２（図例では２つのＬＥＤ群）を覆うように、基板３上に連続的に実装されている。波長変換部材８は、厚みが０．５〜１ｍｍとなるように形成されている。波長変換部材８は、複数の封止部材４を覆うように配置され、配列方向の最端部が夫々閉口している。
この構成によれば、ＬＥＤ２を実装する実装面３１の周辺部の平坦性が高いので、ＬＥＤ群を一括して封止部材４で覆うことができるようになり、製造効率が良くなる。また、ＬＥＤ群を一括して封止することにより、封止部材４内部を空気界面での全反射と封止部材４直下の基板３での反射による多重反射により、ＬＥＤ群の出射光が平準化されて波長変換部材８に入射する。その結果、発光装置１は、波長変換部材８全体の輝度分布が均一化され、ムラのない光を照射することができる。また、延設部３５を設けたことにより、発光装置１の単位体積当りに占める基板３の面積が大きくなるので、ＬＥＤ２からの熱が広がる面積が大きくなり、ＬＥＤ２の温度を効果的に下げることができ、発光装置１の放熱性が向上する。
次に、本発明の前提となる第７の実施形態に係る発光装置について、図１０を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、基板３が、実装面３１の周囲を取り囲む延設部３７を有するものである。この延設部３７は、実装面３１と同様に高反射処理が施されている。単一のＬＥＤ２を用いた発光装置１では、延設部３７は、ＬＥＤ２及び波長変換部材８の四方を取り囲むように設けられてもよいし、二方のみに設けられてもよい。この場合、他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。一方、アレイ状に配列された多数のＬＥＤ２を用いた発光装置１では、ＬＥＤ２列の両側部に沿って延設部３７が設けられ、この場合、上記第６の実施形態で示した構成と同様である（図９参照）。
この構成によれば、基板３の面積が大きくなるので、ＬＥＤ２からの熱が広がる面積も大きくなり、ＬＥＤ２の温度を更に効果的に下げることができ、発光装置１の放熱性が向上する。また、ＬＥＤ２、封止部材４、又は波長変換部材８（拡散部材８ａ）から出射された光のうち、基板３側へ向かう光成分が、延設部３７で反射されて、発光装置１の光導出方向へ向かうので、発光装置１を組み込んだ照明装置の光出射効率が向上する。
次に、本発明の前提となる第８の実施形態に係る発光装置について、図１１（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、上述した延設部３７の外周が、ＬＥＤ２側に向かって折り曲げられ、屈曲延設部３７ａとして構成されているものである。屈曲延設部３７ａは、例えば、実装面３１に対して略４５°程度に折れ曲がるように構成されている。また、この屈曲延設部３７ａもまた、実装面３１と同様に高反射処理が施されている。
単一のＬＥＤ２を用いた発光装置１では、屈曲延設部３７ａは、ＬＥＤ２及び波長変換部材８の四方を取り囲むように設けられてもよいし、二方のみに設けられてもよい。この場合、他の構成は、上記第１の実施形態と同様である。一方、アレイ状に配列された多数のＬＥＤ２を用いた発光装置１では、ＬＥＤ２列の両側部に沿って屈曲延設部３７ａが設けられ、この場合、図１１（ｂ）に示した構成となる。なお、同図に示す構成では、上記第１の実施形態の変形例（図２（ａ）（ｂ）参照）と同様に、電源線接続用ピン５１を備える。
この構成によれば、上記第７の実施形態の効果に加えて、ＬＥＤ２から出射された光が、屈曲延設部３７ａで反射されて、発光装置１の前方光軸方向に出射されるので、発光装置１を搭載した照明装置の光出射効率が向上する。
次に、本発明の前提となる第９の実施形態に係る発光装置について、図１２及び図１３を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、図１２（ａ）に示すように、基板３の裏面に配されたリードフレーム６が、絶縁性部材７０によって被覆されているものである。絶縁性部材７０の形成には、高耐熱性の絶縁性樹脂材料が用いられ、例えば、液晶ポリマー又はポリアミド系の熱可塑性樹脂が用いられる。このものとしては、例えば、クラレ（株）社製「ジェネスダ」又はソルベイ製「アモデル」等が挙げられる。また、この樹脂中に、ＭｇＯ、アルミナ、炭素繊維又はシリカといった、高熱伝導性のフィラーを混合することにより、絶縁性部材７０の熱伝導率が良くなると共に、発光装置１の放熱性が向上する。なお、絶縁性部材７０を構成する絶縁性樹脂材料の熱伝導率は、３Ｗ以上であることが好ましい。
上述した図１２（ａ）に示す構成は、リードフレーム６のみが絶縁性部材７０によって被覆された例である。この構成によれば、発光装置１を照明装置に組み込む際、絶縁処理のために、絶縁シートを両者間に装着する等の絶縁処理を施す必要がなくなるので、製造コストを安価とすることができる。また、リードフレーム６が露出しないので、リードフレーム６の変質や損傷を抑制できると共に、発光装置１の取り扱いが容易となる。また、後述する図１２（ｂ）（ｃ）に示す構成に比べて、少量の絶縁性樹脂を用いて絶縁性部材７０を形成することができるので、製造コストを安価とすることができる。
図１２（ｂ）に示す構成は、リードフレーム６だけでなく、基板３の周囲が絶縁性部材７０によって被覆された例である。この構成によれば、発光装置１全体の強度を向上させることができる。また、図１３（ａ）は、図１２（ｂ）に示す構成と、上記第８の実施形態で示した構成（図１１（ｂ）参照）とを組み合わせた構成を示す。また、ここでは絶縁性部材７０の端部付近にネジ止め部７２を設けた構成を示す。こうすれば、発光装置１の照明装置へ取付けが容易となり、装置の製造効率が良くなる。
図１２（ｃ）に示す構成は、波長変換部材８を覆うように、絶縁性部材７０にテーパ状の斜面部７１を設けた例である。この構成によれば、絶縁性部材７０を構成する樹脂材料にＰＢＴ等の白色の高反射材を用いる、又は斜面部７１に高反射処理を施すことにより、波長変換部材８から側方に発した光を、斜面部７１で反射して、発光装置１の光導出方向に照射することができる。図１３（ｂ）は、図１２（ｃ）に示す構成と、上記第６の実施形態で示した構成（図９参照）とを組み合わせた構成を示す。また、ここでは、リードフレーム６の電極部６１が光導出方向に露出している構成を示す。こうすれば、電極部６１と電源線（不図示）との接続が容易となる。
次に、本発明の第１の実施形態に係る発光装置について、図１４（ａ）（ｂ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、複数のＬＥＤ２が、アレイ状に配置され、夫々が並列接続されるように、リードフレーム６がパターンニングされていると共に、リードフレーム６は、その長手方向に垂直な方向に屈曲した応力緩和部９を備えるものである。なお、図例では、封止部材４及び波長変換部材８等の一部の構成を省略している。ここでいう応力緩和部９とは、長手方向に垂直な方向に屈曲した辺と、これと直交し、リードフレーム６の主体を構成する長手方向の辺とが組み合わされて、Ｕ字形状となるようにパターニングされているものである。なお、応力緩和部９の形状は、図例に限られず、例えばＶ字形状、Ｍ字形状、又はＮ字形状等であってもよい。
この構成によれば、基板３とリードフレーム６との線膨張率差に起因してリードフレーム６に働く応力を緩和することができ、リードフレーム６が基板３から剥離することを防止できると共に、基板３の反りを抑制することができる。
次に、本発明の第２の実施形態に係る発光装置について、図１５（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。本実施形態の発光装置１は、複数のＬＥＤ２が、マトリクス状に配置されたものである。ここでは、アレイ状に配列した８個のＬＥＤ２を一群としてＬＥＤ群が構成され、このＬＥＤ群及びそれに対応したリードフレーム６が５列、等間隔で一つの基板３上に配置され、これにより、複数のＬＥＤ２がマトリクス状に配置される。また、上記第１０の実施形態と同様、リードフレーム６には応力緩和部９が形成されている。
基板３上に配置されたＬＥＤ郡のうち、上端と下端を除くＬＥＤ群は、隣り合う２組が１つのリードフレーム６によって接続され、その結果、各ＬＥＤ２は、８並列×５直列として電気的に接続されている。また、各ＬＥＤ群を覆うように、封止部材４が基板３上に実装され、また、この封止部材４を覆うように波長変換部材８が基板３上に実装される。
この構成によれば、複数のＬＥＤ２から出射された光が、封止部材４を介して波長変換部材８へ、入射密度が均一化されて入射されるので、輝度分布が均一化されたムラのない面発光光源を実現することができる。
次に、上記本発明の前提となる第８の実施形態の発光装置１を複数個組み込んだ照明装置１０について、図１６（ａ）（ｂ）を参照して説明する。照明装置１０は、光導出方向に開口した器具筐体１１に複数の発光装置１が固定され、器具筐体１１の開口部には、前面カバー１２を保持する枠体１３が取り付けられているものである。各発光装置１のリードフレーム６は、直接又は間接的に電源線５ｃによって発光装置１の電源回路に接続される（不図示）。なお、基板３の端部を樹脂製の板材（不図示）で器具筐体１１に押さえつけ、この板材をネジ止めすることにより、発光装置１は、器具筐体１１に固定される。
図１６（ａ）に示す構成は、絶縁性確保のため、発光装置１が、器具筐体１１の底面に、シリコーン樹脂に高熱伝導フイラーを混ぜ込んで形成された軟質の絶縁シート７３を介して固定されたものである。この絶縁シート７３の厚みは、リードフレーム６の厚みを吸収できる厚みであればよい。図１６（ｂ）に示す構成は、上記第９の実施形態で示した絶縁性部材７０を介して、発光装置１が器具筐体１１に固定されたものである。この照明装置１０においては、配線構造が簡易であり、ＬＥＤ２からの熱を効率的に放熱することができる発光装置１を用いているので、組立が容易で、製造コストを安価とすることができ、また、光を安定的に照射することができる。
なお、本発明は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。例えば、ＬＥＤ２の陽極及び陰極のうち、一方の電極が上述したようにワイヤ５によってリードフレーム６と接続されていればよく、他方の電極は、上記の図４に示したように接続されていてもよく、その接続方法は任意である。
１ 発光装置
２ ＬＥＤ（固体発光素子）
３ 基板（実装基板）
３１ 実装面
３２ ワイヤ通し孔
３５ 延設部
３７ 延設部
３７ａ 折曲延設部（延設部）
４ 封止部材
５ ワイヤ
６ リードフレーム
７ 絶縁シート（絶縁部材）
７０ 絶縁性部材
８ 波長変換部材
８ａ 拡散部材
９ 応力緩和部
１０ 照明装置

Claims (15)

  1. 固体発光素子と、前記固体発光素子を実装するための実装基板と、前記固体発光素子を被覆する封止部材と、前記固体発光素子とワイヤによって電気的に接続されるリードフレームと、を備えた発光装置であって、
    前記リードフレームは、該リードフレームを構成する複数の辺を屈曲させて成る応力緩和部を備え、前記実装基板の裏面側に配置され、
    前記実装基板は、前記固体発光素子が載置され、前記封止部材で被覆される部分が平坦面から成る実装面と、前記ワイヤを表面側から裏面側へと挿通させるためのワイヤ通し孔と、を有していることを特徴とする発光装置。
  2. 前記実装基板は、金属板又はアルミニウム板から形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  3. 前記実装基板は、前記固体発光素子から導出された光を反射する光反射部材として構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  4. 前記実装基板は、導電性部材から形成され、
    前記実装基板とリードフレームとの間に、絶縁部材が介在していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光装置。
  5. 前記実装基板の実装面には、前記固体発光素子から導出された光を反射する光反射部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 前記封止部材は、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材料から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 前記封止部材に直接又は空気層を介して、前記封止部材を被覆する拡散部材を更に備え、
    前記実装面は、前記拡散部材によって被覆される部分まで拡張されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 前記拡散部材は、蛍光体又は顔料を含有する樹脂材又はシート材から構成されていることを特徴とする請求項７に記載の発光装置。
  9. 前記リードフレームは、前記実装基板の裏面側に当接していることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の発光装置。
  10. 前記実装基板は、前記実装面の周囲を取り囲む延設部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載の発光装置。
  11. 前記延設部の外周は、固体発光素子側に向かって折り曲げられていることを特徴とする請求項１０に記載の発光装置。
  12. 前記リードフレームは、絶縁性部材によって被覆されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の発光装置。
  13. 前記固体発光素子を複数備え、
    前記封止部材は、前記複数の固体発光素子を封止するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の発光装置。
  14. 前記固体発光素子は、アレイ状又はマトリクス状に配置されていることを特徴とする請求項１３に記載の発光装置。
  15. 請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置を用いた照明装置。
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