JP2013168427A - 発光体および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
基板と枠部の界面側からのガスの侵入を抑制して、枠部の近辺における基板上の金属メッキが変色しにくい発光体およびこの発光体を具備する照明装置を提供する。
【解決手段】
発光体１は、金属メッキされた基板２と、基板２の金属メッキされた一面２ａ側に実装されたＬＥＤベアチップ３と、ＬＥＤベアチップ３を包囲するように基板２の一面２ａ側に設けられた枠部４と、ＬＥＤベアチップ３を封止するように枠部４内に充填された透光性樹脂５と、基板２の一面２ａ側および枠部４とのそれぞれの界面１７，１８から枠部４内へのガス侵入を抑制するように基板２の一面２ａ側および枠部４にそれぞれ密着して基板２および枠部４の間に介在する接合層６とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤベアチップを用いた発光体およびこの発光体を配設している照明装置に関する。

従来、照明装置には、表面側に樹脂層を有する金属ベース基板の一面に、ＬＥＤベアチップを複数並設するとともにＬＥＤベアチップを包囲する枠部を設けて、この枠部内に蛍光体が混じられたシリコーン樹脂等の透光性樹脂を充填し、この封止樹脂で各ＬＥＤベアチップを埋設したＣＯＢ(chip on board)型の発光体が用いられている（例えば特許文献１参照。）。そして、当該発光体には、基板の樹脂層上に銀メッキをして、ＬＥＤベアチップから放射された光の一部を銀メッキ上で反射させて、出射効率を向上させているものがある（例えば特許文献２参照。）。

しかし、銀メッキは、時間が経過するにつれて黒色に変色し、反射率が低下して、発光体の光束維持率を次第に低下させることが知られている。これは、外部からのガス（硫化物）が封止樹脂を透過して銀メッキを腐食し、変色することによることも知られている。また、外部のガスは、基板と枠部との界面から枠部の内側に侵入し、同じく銀メッキを腐食して変色させることも知られている。そして、封止樹脂に対しては、ガス透過率が低く、基板や枠部とのそれぞれの界面で剥離しにくい硬度を有する透光性樹脂を用いることが検討されている。

特開２０１１−６０９６１号公報（第６頁、第３図） 特開２０１０−２３８９７３号公報（第４頁、第２図）

基板と枠部との界面は、枠部の外側から内側に至る幅が比較的小さい。また、基板は、その表面における樹脂層の形成において、樹脂層の表面側に微細な凹凸が形成されていることがある。これらのため、基板と枠部との密着性が良好ではなく、基板と枠部との界面において、枠部の外側から内側に外部のガスが侵入しやすい。これにより、枠部近辺の基板上の銀メッキは、他の部位よりも早く変色しやすい場合がある。

本実施形態は、基板と枠部の界面側からのガスの侵入を抑制して、枠部の近辺における基板上の金属メッキが変色しにくい発光体およびこの発光体を具備する照明装置を提供することを目的とする。

本実施形態の発光体は、基板、ＬＥＤベアチップ、枠部、透光性樹脂および接合層を有して構成される。

基板は、金属メッキされて、その金属メッキされた一面側にＬＥＤベアチップを実装している。枠部は、ＬＥＤベアチップを包囲するように基板の一面側に設けられている。透光性樹脂は、ＬＥＤベアチップを封止するように枠部内に充填される。

そして、接合層は、基板および枠部の間に介在し、基板の一面側および枠部とのそれぞれの界面から枠部内へのガス侵入を抑制するように基板の一面側および枠部にそれぞれ密着して設けられる。

本発明の実施形態によれば、接合層が基板の一面側および枠部にそれぞれ密着して、接合層と基板の一面側および枠部とのそれぞれの界面から枠部内へのガス侵入を抑制するので、枠部の近辺における基板上の金属メッキが外部からのガスによって腐食や変色されにくくなることが期待できる。

本発明の第１の実施形態を示す発光体の透光性樹脂を透視した概略上面図である。 同じく、図１のＡ−Ａ矢視方向における発光体の概略断面図である。 同じく、図２のＢ部分の拡大概略断面図である。 本発明の第２実施形態を示す照明装置の一部切り欠き概略側面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

本実施形態の発光体１は、図１および図２に示すように構成される。図２において、発光体１は、基板２、ＬＥＤベアチップ３、枠部４、透光性樹脂５および接合層６を有して形成されている。

基板２は、例えば、正方形に形成された厚さ１ｍｍの板状のアルミニウム（Ａｌ）からなり、その一面２ａに例えば厚さ８０μｍの絶縁層７が形成されている。絶縁層７は、例えばエポキシ材および無機フィラー材からなり、高熱伝導性を有している。そして、絶縁層７の表面に、例えば厚さ１０μｍの金属メッキ部８が設けられている。金属メッキ部８は、例えば銅（Ｃｕ）、この銅（Ｃｕ）の表面にニッケル（Ｎｉ）メッキされ、さらに銀（Ａｇ）メッキされた導電材料からなっている。すなわち、基板２は、金属メッキ部８が形成されるように金属メッキされている。

金属メッキ部８は、図１に示すように、四角形に形成されている。そして、金属メッキ部８の両端側には、一対の配線パターン９，９が形成されている。配線パターン９，９は、例えば厚さ１０μｍの金属層、例えば銅、この銅の表面にニッケルメッキされ、さらに銀メッキされた導電材料からなり、金属メッキ部８と同様、絶縁層７の表面に形成されている。そして、配線パターン９，９は、基板２の一端部側に設けられた雌コネクタ１０に電気接続されている。雌コネクタ１０は、ＬＥＤベアチップ３に電力を供給する図示しない電源装置に接続される。

ＬＥＤベアチップ３は、複数個からなり、金属メッキ部８の表面８ａ側に実装されている。すなわち、ＬＥＤベアチップ３は、基板２の金属メッキされた一面２ａ側に実装されている。ＬＥＤベアチップ３は、図３に示すように、直方体に形成されたサファイア１１の表面に発光層１２が形成され、この発光層１２の表面に電極１３，１４が設けられている。サファイア１１は、金属メッキ部８の銀メッキ層の表面に図示しない透明シリコーンにより接着されている。発光層１２は、例えば、紫外光から青色光の領域の光を放射する発光材料例えばＩｎＧａＮを有して形成され、通電により青色光を放射する。

電極１３，１４は、隣かつ列状のＬＥＤベアチップ３の電極１３，１４にそれぞれワイヤボンディングされている。そして、図２に示すように、列状の図中最左端のＬＥＤベアチップ３の電極１３は、一対の配線パターン９，９の一方にワイヤボンディングされ、列状の図中最右端のＬＥＤベアチップ３の電極１４は、一対の配線パターン９，９の他方にワイヤボンディングされている。すなわち、図１に示すように、複数個のＬＥＤベアチップ３は、列毎にボンディングワイヤ１５により直列接続されて、一対の配線パターン９，９に電気接続されている。

そして、基板２の絶縁層７上には、ＬＥＤベアチップ３を包囲するように、図示しない接合層６を介して所定の幅を有する枠部４が形成されている。枠部４は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂例えばシリコーン樹脂からなり、その外形が正四角形に形成されている。また、枠部４は、基板２上に雌コネクタ１０を実装する前に、未硬化の熱硬化性樹脂が接合層６上に例えばディスペンサを用いて塗布され、この後に熱硬化されて形成されている。枠部４の基板２の一面２ａからの高さは、３００〜６００μｍであり、その内側がＬＥＤベアチップ３の収納部となっている。

図２において、透光性樹脂５は、例えば透光性のシリコーン樹脂からなり、枠部４の内側に充填されて、各ＬＥＤベアチップ３を封止している。すなわち、ＬＥＤベアチップ３およびボンディングワイヤ１５は、透光性樹脂５により封止されている。透光性樹脂５の表面５ａは、平坦状となっている。透光性樹脂５は、枠部４の頂部４ａまで充填されている。

そして、透光性樹脂５は、蛍光体としてのＹＡＧ蛍光体１６を所定の濃度で含有している。ＹＡＧ蛍光体１６は、ＬＥＤベアチップ３から放射された青色光が入射されると、その青色光を黄色光に波長変換する。すなわち、ＹＡＧ蛍光体１６は、ＬＥＤベアチップ３の放射光の一部を波長変換する。この波長変換された黄色光と、ＬＥＤベアチップ３から放射された青色光とが混合して透光性樹脂５の表面５ａから外方に出射されることにより、発光体１から白色光が放射しているように見える。すなわち、透光性樹脂５の表面５ａは、発光体１の発光面となっている。

接合層６は、基板２の一面２ａ側に形成された絶縁層７および枠部４の間に介在している。接合層６は、図３に示すように、接合層６と絶縁層７との界面１７および接合層６と枠部４との界面１８から外部のガスの枠部４内への侵入を抑制するように絶縁層７および枠部４にそれぞれ密着する材料が用いられている。また、接合層６は、透光性樹脂５のガス透過率以下のガス透過率を有する材料が用いられている。この材料として、例えばシランカップリング剤またはこのシランカップリング剤を適宜混合した有機系の合成樹脂を用いることができる。

接合層６は、例えばディスペンサを用いて、基板２の絶縁層７上に四角形の枠状に塗布される。そして、接合層６上に枠部４が形成される。接合層６は、枠部４が熱硬化されるにしたがい硬化し、枠部４および絶縁層７にそれぞれ密着する。接合層６の膜厚は、１０〜５０μｍ例えば３０μｍとなっている。

そして、枠部4は、その樹脂材料の中に白色粉末が混入されている。白色粉末としては、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）などの白色フィラーを用いることができる。枠部４は、白色粉末の混入により、その表面４ｂが可視光の反射率の高い光反射面となっているとともに、ガス透過率が透光性樹脂５のガス透過率以下の合成樹脂となっている。

図１において、枠部４の外側の基板２の絶縁層７上には、白色のレジスト１９が塗布されている。

次に、第１の実施形態の作用について述べる。

発光体１は、その雌コネクタ１０に電源装置から電力が供給されると、ＬＥＤベアチップ３に所定の電流が流れる。ＬＥＤベアチップ３は、発熱し、発光層１２から青色光を放射する。青色光は、その一部が透光性樹脂５を透過して外方に出射される。また、青色光の一部は、透光性樹脂５に含有されたＹＡＧ蛍光体１６により黄色光に波長変換されて、透光性樹脂５を透過して外方に出射される。

また、青色光および黄色光のそれぞれの一部は、基板２の一面２ａ側に設けられた金属メッキ部８に入射して反射される。そして、透光性樹脂５に入射した当該反射光は、その一部が透光性樹脂５を透過して外方に出射される。

また、青色光および黄色光のそれぞれの一部は、枠部４の内側の表面４ｂに入射する。枠部４は、白色粉末が混入されて、その表面４ｂが可視光の反射率の高い光反射面となっているので、表面４ｂに入射した青色光および黄色光は、高い反射率で反射される。そして、透光性樹脂５に入射した当該反射光は、その一部が透光性樹脂５を透過して外方に出射される。

そして、透光性樹脂５から出射された青色光と黄色光とが混合（混色）することにより、白色光が得られる。すなわち、発光体１から白色光が放射される。

透光性樹脂５内には、外部からの硫化物などのガスが侵入することがある。ここで、枠部４の頂部４ａの基板２の一面２ａからの高さは、３００〜６００μｍであり、透光性樹脂５は、枠部４の内側の表面４ｂを覆うとともに枠部４の頂部４ａ側まで充填されているので、透光性樹脂５内に侵入したガスは、金属メッキ部８に達しにくい。

そして、枠部４は、そのガス透過率が透光性樹脂５のガス透過率以下である合成樹脂により形成されているので、外部のガスは、透光性樹脂５の表面５ａ側よりも枠部４の外側の表面４ｂ側から枠部４の内部に侵入しにくくなり、透光性樹脂５内に侵入しにくくなっている。

また、接合層６は、そのガス透過率が透光性樹脂５のガス透過率以下であるので、外部のガスは、透光性樹脂５の表面５ａ側よりも接合層６の外側から枠部４の内部に侵入しにくくなっている。

そして、接合層６は、基板２の絶縁層７および枠部４にそれぞれ密着し、絶縁層７との界面１７および枠部４との界面１８にそれぞれ隙間を形成しないように設けられている。これにより、外部のガスは、枠部４の外側の表面４ｂから界面１７，１８に侵入しにくくなり、枠部４内に充填された透光性樹脂５内への侵入が抑制される。

こうして、枠部４の近辺の金属メッキ部８は、枠部４および接合層６側からそれぞれ侵入するガスによって腐食されにくくなる。すなわち、枠部４の近辺の金属メッキ部８は、早期に変色することが防止される。これにより、金属メッキ部８は、例えばＬＥＤベアチップ３が寿命に至る長期の期間に亘り、ＬＥＤベアチップ３から放射されて入射した光を低下させることなく反射する。したがって、発光体１の出射効率が時間の経過とともに低下することが抑制され、出射光の光束維持率の低下が抑制される。

本実施形態の発光体１によれば、接合層６が基板２の一面２ａ側に形成された絶縁層７および枠部４にそれぞれ密着して、接合層６と基板２の絶縁層７との界面１７および接合層６と枠部４との界面１８から枠部４内へのガス侵入を抑制するので、枠部４の近辺における基板２上の金属メッキ部８が外部からのガスによって腐食されて変色しにくくすることができ、これにより、出射効率が時間の経過とともに低下することを抑制することができて、出射光の光束維持率の低下を抑制することができるという効果を有する。

また、接合層６は、そのガス透過率が透光性樹脂５のガス透過率以下であるので、接合層６の外側から枠部４内への外部のガスの侵入が抑制され、これにより、枠部４の近辺における基板２上の金属メッキ部８が外部からのガスによって早期に腐食されて変色することを防止できるという効果を有する。

また、枠部４は、そのガス透過率が透光性樹脂５のガス透過率以下である合成樹脂により形成されているので、枠部４の外側から枠部４内への外部のガスの侵入が抑制され、これにより、枠部４の近辺における基板２上の金属メッキ部８が外部からのガスによって早期に腐食されて変色することをさらに防止できるという効果を有する。

なお、本実施形態において、透光性樹脂５は、枠部４の頂部４ａ側まで充填しているが、ＬＥＤベアチップ３およびボンディングワイヤ１５を封止するように枠部４内に充填されていれば、頂部４ａまで充填されていなくてもよい。

また、枠部４および接合層６は、基板２の絶縁層７上に設けたが、白色レジスト１９上に設けてもよく、配線パターン９および絶縁層７の境界、または配線パターン９と白色レジスト１８の境界を塞ぐように設けられてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態の照明装置２１は、図４に示すように構成される。なお、図４において、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

照明装置２１は、天井面等に埋設されるダウンライトであり、略円筒状の装置本体２２の下端側２２ａに円形の化粧枠２３がリベット２４により取り付けられ、この化粧枠２３に透光性カバー２５が配設されている。化粧枠２３は、その外面２３ａに補強片２６が設けられている。

そして、装置本体２２は、左右両側に装置本体２２を天井面等に固定するための一対の取付けばね２７，２７をリベット２８により取り付けている。また、装置本体２２は、下端側２２ａの内部に図１に示す発光体１を回転対称に４個配設している。

また、装置本体２２は、その中間側２２ｂの内部に電源装置２９が配設されている。電源装置２９は、交流電源を直流電源に変換し、発光体１のＬＥＤベアチップ３に定電流（電力）を供給するように既知の構成により形成されている。そして、装置本体２２の上面側２２ｃには、交流電源からの図示しない電源線を接続する端子台３０が配設されている。

本実施形態の照明装置２１は、枠部４の近辺の金属メッキ部８が早期に腐食や変色されにくい発光体１を具備しているので、時間の経過とともに出射効率が低下しにくく、照明光の光束維持率の低下を抑制することができるという効果を有する。

なお、照明装置２１は、埋込型のダウンライトに形成したが、これに限らず、発光体１を具備する長形の埋込型、直付け型や吊り下げ型などの照明装置やＬＥＤ電球などのランプ装置に形成されたものであってもよい。

１…発光体、 ２…基板、 ３…ＬＥＤベアチップ、 ４…枠部、 ５…透光性樹脂、 ６…接合層、 ２１…照明装置、 ２２…装置本体、 ２９…電源装置

Claims (4)

1. 金属メッキされた基板と；
   この基板の金属メッキされた一面側に実装されたＬＥＤベアチップと；
   このＬＥＤベアチップを包囲するように前記基板の一面側に設けられた枠部と；
   前記ＬＥＤベアチップを封止するように前記枠部内に充填された透光性樹脂と；
   前記基板の一面側および前記枠部とのそれぞれの界面から前記枠部内へのガス侵入を抑制するように前記基板の一面側および前記枠部にそれぞれ密着して前記基板および前記枠部の間に介在する接合層と；
   を具備していることを特徴とする発光体。
2. 前記接合層は、そのガス透過率が前記透光性樹脂のガス透過率以下であることを特徴とする請求項１記載の発光体。
3. 前記枠部は、そのガス透過率が前記透光性樹脂のガス透過率以下である合成樹脂により形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の発光体。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載の発光体と；
   この発光体を配設している装置本体と；
   前記発光体のＬＥＤベアチップに電力を供給する電源装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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