JP2014157898A - Light source module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光素子を用いた光源モジュールに関する。 The present invention relates to a light source module using a light emitting element.
現在、半導体を利用した光源(以下、半導体光源ともいう)が、多くの製品に使用されつつある。半導体光源は、光を出射する際に発熱するため、当該半導体光源を冷却する必要がある。 Currently, light sources using semiconductors (hereinafter also referred to as semiconductor light sources) are being used in many products. Since a semiconductor light source generates heat when emitting light, it is necessary to cool the semiconductor light source.
特許文献1には、空冷により、半導体光源を冷却する技術(以下、関連技術Aともいう)が開示されている。また、特許文献2には、ペルチェ素子を利用して半導体光源を冷却する技術(以下、関連技術Bともいう)が開示されている。
半導体光源としての発光素子には、棒状の端子を有するものがある。ここで、当該発光素子を、2枚の基板を有するペルチェ素子に取り付ける場合を想定する。この場合、当該発光素子を、冷却素材としてのペルチェ素子にしっかりと固定可能にするためには、一般的に、当該ペルチェ素子の構造が複雑になる。ペルチェ素子の構造が複雑になると、当該ペルチェ素子のコストが高くなるという問題がある。 Some light-emitting elements as semiconductor light sources have rod-shaped terminals. Here, it is assumed that the light emitting element is attached to a Peltier element having two substrates. In this case, in general, the structure of the Peltier element is complicated in order to allow the light-emitting element to be firmly fixed to the Peltier element as a cooling material. When the structure of the Peltier element is complicated, there is a problem that the cost of the Peltier element increases.
そこで、ペルチェ素子のコストの増加を抑えるためには、ペルチェ素子の構造が複雑でない必要がある。上記の関連技術A,Bでは、この問題を解決できない。 Therefore, in order to suppress an increase in the cost of the Peltier element, it is necessary that the structure of the Peltier element is not complicated. The above related technologies A and B cannot solve this problem.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、単純な構造で、ペルチェ素子に対する発光素子の取り付けを容易にした光源モジュールを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a light source module that has a simple structure and facilitates the attachment of a light emitting element to a Peltier element.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る光源モジュールは、棒状の端子を有する発光素子と、前記発光素子を放熱させるためのペルチェ素子と、を備え、前記ペルチェ素子は、吸熱する機能を有する第1絶縁基板と、放熱する機能を有し、前記第1絶縁基板に対向する第2絶縁基板と、前記第1絶縁基板と第2絶縁基板との間に設けられる熱電素子と、を含み、前記第1絶縁基板には、穴が設けられ、前記第1絶縁基板は、主面と、該主面の反対側の面である裏面とを有し、前記裏面には、配線層が形成され、前記発光素子の前記端子は、前記穴を貫通しており、前記ペルチェ素子には、前記第2絶縁基板側の該ペルチェ素子の外部から、前記穴を貫通した前記端子の端部を前記配線層に半田付けを行うための開口部が設けられる。 In order to achieve the above object, a light source module according to one embodiment of the present invention includes a light emitting element having a rod-shaped terminal and a Peltier element for radiating heat from the light emitting element, and the Peltier element absorbs heat. A first insulating substrate having a function, a second insulating substrate having a function of dissipating heat and facing the first insulating substrate, a thermoelectric element provided between the first insulating substrate and the second insulating substrate, A hole is provided in the first insulating substrate, the first insulating substrate having a main surface and a back surface that is a surface opposite to the main surface; The terminal of the light emitting element penetrates the hole, and the end of the terminal that penetrates the hole from the outside of the Peltier element on the second insulating substrate side is provided in the Peltier element. Is provided with an opening for soldering to the wiring layer
本発明によれば、前記ペルチェ素子には、該第2絶縁基板側の前記ペルチェ素子の外部から、前記穴を貫通した前記端子の端部を前記配線層に半田付けを行うための開口部が設けられる。 According to the present invention, the Peltier element has an opening for soldering an end of the terminal penetrating the hole to the wiring layer from the outside of the Peltier element on the second insulating substrate side. Provided.
これにより、ペルチェ素子に開口部を設けるという単純な構造により、ペルチェ素子に対する、棒状の端子を有する発光素子の取り付けを容易にすることができる。すなわち、単純な構造で、ペルチェ素子に対する発光素子の取り付けを容易にした光源モジュールを実現することができる。 Thereby, it is possible to easily attach the light emitting element having the rod-like terminal to the Peltier element with a simple structure in which the opening is provided in the Peltier element. That is, it is possible to realize a light source module that has a simple structure and facilitates the attachment of the light emitting element to the Peltier element.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の構成要素には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals. Their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof may be omitted.
なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるものであり、本発明はそれらの例示に限定されるものではない。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。 It should be noted that the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the constituent elements exemplified in the embodiments are appropriately changed depending on the configuration of the apparatus to which the present invention is applied and various conditions. It is not limited to those examples. Moreover, the dimension of each component in each figure may differ from an actual dimension.
<実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態1に係る光源モジュール100の斜視図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る光源モジュール100の一部の断面図である。光源モジュール100は、詳細は後述するが、ペルチェ素子により発光素子を冷却する構成を有する。
<
FIG. 1 is a perspective view of a
図1および図2を参照して、光源モジュール100は、複数の発光素子1と、ペルチェ素子20と、配線10と、保護樹脂9とを備える。
With reference to FIGS. 1 and 2, the
発光素子1は、レーザ光を出射するレーザ光源である。レーザ光源は、例えば、ダイオードで構成される。なお、発光素子1は、レーザ光源に限定されず、例えば、発光ダイオードであってもよい。
The
発光素子1は、2本の端子2を有する。端子2の形状は、棒状である。端子2は、発光素子1の底面に接続される。各発光素子1は、ペルチェ素子20に取り付けられる。なお、ペルチェ素子20に取り付けられる発光素子1の数は、複数でなく、1つでもよい。
The
ペルチェ素子20は、発光素子1を放熱させるための素子である。ペルチェ素子20は、電流の流れる方向(通電方向)を変化させることにより、冷却動作と加熱動作とを切り替えることが可能である。
The Peltier
ペルチェ素子20は、絶縁基板3と、絶縁基板6と、熱電素子5とを含む。絶縁基板3は、吸熱する機能を有する。以下においては、絶縁基板3を、吸熱側基板ともいう。絶縁基板3は、主面3aと、裏面3bとを有する。裏面3bは、主面3aの反対側の面である。絶縁基板6は、放熱する機能を有する。以下においては、絶縁基板3を、放熱側基板ともいう。
The Peltier
なお、絶縁基板3,6は、例えば、平坦度の高いセラミクス基板である。また、絶縁基板3,6を構成する材料は、窒化珪素、炭化珪素、アルミナ等である。
The
絶縁基板6は、絶縁基板3に対向するように設けられる。また、絶縁基板6は、絶縁基板3と電気的に接続される。また、絶縁基板6(放熱側基板)は、ヒートシンク(図示せず)に、熱伝導材料を介して接着されている。熱伝導材料は、例えば、熱伝導グリス、熱伝導接着剤、熱伝導シート等である。
The
図3は、絶縁基板3の斜視図である。図2および図3を参照して、絶縁基板3(吸熱側基板)には、穴H1が設けられる。穴H1は、発光素子1をペルチェ素子20に固定する際に、端子2が挿入される穴である。穴H1は、発光素子1が有する各端子2の位置に一致する位置に設けられる。
FIG. 3 is a perspective view of the insulating substrate 3. With reference to FIGS. 2 and 3, the insulating substrate 3 (heat absorption side substrate) is provided with a hole H1. The hole H1 is a hole into which the
穴H1の直径は、端子2の直径より大きい。穴H1の直径は、端子2の直径より、例えば、0.2〜0.5mmだけ大きい。
The diameter of the hole H1 is larger than the diameter of the
図4は、発光素子1を絶縁基板3(ペルチェ素子20)に取り付ける状況を説明するための斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view for explaining a state in which the
再び、図1および図2を参照して、絶縁基板3の裏面3bには、配線層4が形成される。配線層4は、発光素子1に電力を供給するための層である。なお、配線層4のうち、絶縁基板3の穴H1に対応する部分には、穴H1が設けられる。すなわち、配線層4が形成された絶縁基板3(吸熱側基板)には、絶縁基板3および配線層4を貫通する穴H1が設けられる。
Referring to FIGS. 1 and 2 again, the wiring layer 4 is formed on the
配線層4は、例えば、銅パターンである。当該銅パターンは、例えば、エッチングにより形成される。これにより、ペルチェ素子20の内部に、配線層を形成する工程において、同時に、発光素子1に給電するための配線層4を形成することができる。
The wiring layer 4 is, for example, a copper pattern. The copper pattern is formed by etching, for example. Thereby, in the step of forming the wiring layer inside the
なお、配線層4は、銅パターンに限定されない。配線層4は、例えば、配線層4は、例えば、絶縁基板3に金属材料を印刷することにより形成されたものであってもよい。これにより、ペルチェ素子20の内部に、配線層を形成する工程において、同時に、発光素子1に給電するための配線層4を形成することができる。
The wiring layer 4 is not limited to a copper pattern. For example, the wiring layer 4 may be formed by printing a metal material on the insulating substrate 3, for example. Thereby, in the step of forming the wiring layer inside the
また、絶縁基板6の主面6aには、配線層4aが形成される。絶縁基板3に形成された配線層4と絶縁基板6に形成された配線層4aとの間には、熱電素子5が設けられる。すなわち、熱電素子5は、絶縁基板3と絶縁基板6との間に設けられる。熱電素子5は、配線層4と配線層4aとを電気的に接続する半導体素子である。すなわち、絶縁基板6は、配線層4,4a,熱電素子5により、絶縁基板3と電気的に接続される。
A
また、図2に示すように、配線層4aは、半田7により、配線10と電気的に接続される。配線10は、発光素子1およびペルチェ素子20に電圧(電力)を供給するための配線である。
As shown in FIG. 2, the
また、絶縁基板3と絶縁基板6との間には、配線層4と、配線層4aの一部と、熱電素子5とを封止するように、保護樹脂9が設けられる。
A protective resin 9 is provided between the insulating substrate 3 and the insulating
図2および図4を参照して、絶縁基板3(ペルチェ素子20)への発光素子1の取り付けは、以下のようにして行われる。具体的には、発光素子1の端子2を穴H1に貫通させるとともに、発光素子1の底面を絶縁基板3の主面3aに接触させることにより、発光素子1は、絶縁基板3(ペルチェ素子20)に取り付けられる。
With reference to FIG. 2 and FIG. 4, attachment of the
これにより、発光素子1の端子2は、穴H1を貫通している。また、端子2の端部は、穴H1(配線層4)から突き出ている。
Thereby, the
なお、ペルチェ素子20には、絶縁基板6側のペルチェ素子20の外部から、穴H1を貫通した端子2の端部を配線層4に半田付けを行うための開口部H2が設けられる。言い換えれば、ペルチェ素子20には、絶縁基板6側のペルチェ素子20の外部から、穴H1を貫通した端子2の端部を配線層4に直接半田付けを行うための装置の一部を、該端子2の端部に到達させるための開口部H2が設けられる。
The
具体的には、ペルチェ素子20の絶縁基板6には、開口部H2が設けられる。開口部H2のサイズは、例えば、ノズル式の半田付け装置が有するノズル(先端部)を、ペルチェ素子20の外部(下部)から、当該開口部H2に挿入できる最小限のサイズに設定される。すなわち、開口部H2のサイズは、必要以上に大きいサイズとせず、絶縁基板6の面積が最大となるように設定される。
Specifically, an opening H2 is provided in the insulating
端子2の端部と配線層4との半田付けは以下のようにして行われる。まず、半田付け装置のノズルを、ペルチェ素子20の外部から、開口部H2を貫通させて、端子2の端部に到達させる。この状態で、ノズルから、端子2の端部と配線層4とに半田7を塗布する。これにより、端子2と配線層4とが電気的に接続されるとともに、発光素子1が、絶縁基板3(ペルチェ素子20)に固定される(取り付けられる)。
Soldering between the end of the
なお、開口部H2のサイズは、ノズル式の半田付け装置に関連するサイズに限定されない。開口部H2のサイズは、他の方式の半田付け装置に関連するサイズに設定されてもよい。 The size of the opening H2 is not limited to the size related to the nozzle type soldering apparatus. The size of the opening H2 may be set to a size related to other types of soldering apparatuses.
次に、光源モジュール100の動作について説明する。
Next, the operation of the
発光素子1を駆動させた時に発生する熱は、絶縁基板3に伝わる。この状態において、ペルチェ素子20を通電(駆動)する事により、絶縁基板3に伝わった熱は、絶縁基板6に伝達し、該絶縁基板6から放熱される。
Heat generated when the
以上説明したように、本実施の形態によれば、ペルチェ素子20には、絶縁基板6側のペルチェ素子20の外部から、穴H1を貫通した端子2の端部を配線層4に半田付けを行うための開口部H2が設けられる。
As described above, according to the present embodiment, the end of the
これにより、ペルチェ素子20に開口部H2を設けるという単純な構造により、ペルチェ素子20に対する、棒状の端子2を有する発光素子1の取り付けを容易にすることができる。すなわち、単純な構造で、ペルチェ素子20に対する発光素子1の取り付けを容易にした光源モジュール100を実現することができる。
Accordingly, the
また、前述の特徴を有する開口部H2を設けることにより、ノズル式の半田付け装置を用いて発光素子1を取り付ける場合においても、絶縁基板6(放熱側基板)の面積が減少する事を抑制するとともに、放熱性能を向上させることが可能になる。
Further, by providing the opening H2 having the above-described characteristics, it is possible to suppress a reduction in the area of the insulating substrate 6 (heat radiation side substrate) even when the
また、本実施の形態に係る光源モジュール100の構成によれば、単純な構造で、端子2間の絶縁を確保することができる。また、絶縁基板3(セラミクス基板)の平坦度を利用して、発光素子1の光軸の方向を安定させるとともに、発光素子1の裏面の接触面積を拡大させることができる。これにより、光源モジュール100の放熱性能を向上させることができる。
Moreover, according to the structure of the
特に、本実施の形態によれば、図1のように、複数の発光素子1を並べて配置した構成において、方向を調整することなく、一定の方向に光軸を持つ光源モジュール100を実現することができる。また、ペルチェ素子20の内部に、発光素子1と接続するための配線層4を形成する構成により、配線基板も不要になる。
In particular, according to the present embodiment, in the configuration in which a plurality of
また、本実施の形態によれば、発光素子1をペルチェ素子20により冷却する光源モジュール100において、発光素子1とペルチェ素子20とを低い熱抵抗で接続しながら、端子2間の絶縁を確保することができる。また、発光素子1を、ペルチェ素子20に取り付ける位置の精度を確保できる。また、ペルチェ素子20の内部に、発光素子1と接続するための配線層4を形成する構成により、光源モジュール100の部品点数を削減できる。したがって、光源モジュール100の製造コストを低減することができる。
Moreover, according to this Embodiment, in the
なお、前述の関連技術Bは、発光素子にペルチェ素子を直接接合し、ペルチェ素子の内部に配線を設け、発光素子に電力を供給する構成を用いた技術である。しかしながら、関連技術Bでは、ペルチェ素子の内層の配線に発光素子の端子を接合するために、導電性の接着剤を用いている。そのため、関連技術Bでは、樹脂劣化による信頼性の問題と、高電流で発光素子を駆動する場合に電気抵抗が高くなるという問題とがある。 The above-described related art B is a technique using a configuration in which a Peltier element is directly joined to a light emitting element, wiring is provided inside the Peltier element, and power is supplied to the light emitting element. However, in Related Art B, a conductive adhesive is used to join the terminal of the light emitting element to the inner layer wiring of the Peltier element. For this reason, in Related Art B, there are a problem of reliability due to resin deterioration and a problem that electric resistance becomes high when the light emitting element is driven with a high current.
そこで、本実施の形態では、上記構成および効果により、以上の関連技術Bの問題を解決することができる。すなわち、ペルチェ素子20により発光素子1を冷却する構成を有する光源モジュール100は、上記構成により、発光素子1の位置を固定する構造と、配線構造とを同時に単純化することができる。また、発光素子1とペルチェ素子20との間の熱抵抗を低減することができる。その結果、低コスト、高信頼、長寿命で光軸方向が安定した光源モジュール100を実現することができる。
Therefore, in the present embodiment, the above-described problem of Related Technology B can be solved by the above configuration and effect. In other words, the
なお、絶縁基板3,6は、セラミクス基板に限定されない。絶縁基板3,6は、例えば、可撓性を有する樹脂基盤等であってもよい。
The insulating
なお、光源モジュール100において、絶縁基板6にヒートシンクが接着されない構成としてもよい。この構成の場合、例えば、絶縁基板6に冷却風があたるような構成としてもよい。
The
なお、前述したように、ペルチェ素子20は、電流の流れる方向(通電方向)を変化させることにより、冷却動作と加熱動作とを切り替えることが可能である。以下の実施の形態においても、ペルチェ素子20は、冷却動作と加熱動作の両方を用いて、光源モジュール100の温度調節が可能である。
As described above, the
<実施の形態2>
図5は、本発明の実施の形態2に係る光源モジュール100Aの一部の断面図である。図5を参照して、光源モジュール100Aは、図2の光源モジュール100と比較して、ネジ12、固定部品13、熱伝導材料21およびネジ止め部材14をさらに備える点が異なる。光源モジュール100Aのそれ以外の構成は、光源モジュール100と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
<
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of
なお、発光素子1は、実施の形態1と同様、ペルチェ素子20の絶縁基板3に接着されている。また、絶縁基板6(放熱側基板)は、ヒートシンク8に、熱伝導材料21を介して接着されている。ヒートシンク8は、熱伝導率の高い金属で構成される。熱伝導材料21は、例えば、熱伝導グリス、熱伝導接着剤、熱伝導シート等である。
The
固定部品13は、発光素子1を固定する部品である。固定部品13は、例えば、発光素子1の側面を挟むようにして、発光素子1を固定する構造を有する。固定部品13は、熱伝導率の高い金属で構成される。当該金属は、例えば、アルミ、銅等である。
The fixing
固定部品13は、熱伝導材料21により、ペルチェ素子20(絶縁基板3)に固定される。すなわち、固定部品13とペルチェ素子20との間には、熱伝導材料21が挟まれる。この構成により、固定部品13とペルチェ素子20とを、低い熱抵抗で接触させることができる。
The fixed
なお、固定部品13、ペルチェ素子20およびヒートシンク8が一体化された構成物には、ネジ12を挿入するための穴H3が設けられる。具体的には、ペルチェ素子20には、締結部材であるネジ12により固定部品13をペルチェ素子20に締結するための穴H3が設けられる。穴H3(ネジ12)は、発光素子1の周囲に設けられる。
A hole H3 for inserting the
ネジ12は、樹脂で構成される。また、ネジ12は、穴H3を貫通するように設けられる。また、ネジ12の端部は、穴H3から突き出ている。また、当該ネジ12の端部には、ネジ止め部材14が設けられる。光源モジュール100Aでは、ネジ12とネジ止め部材14との締結力により、ペルチェ素子20が、固定部品13とヒートシンク8とに強固に挟まれる。
The
また、図5のように、ネジ12は、発光素子1に近い位置に配置される。そのため、ネジ12の締結力により、発光素子1の放熱面が、均等に絶縁基板3(吸熱側基板)に押し付けられる。そのため、発光素子1と絶縁基板3との間に、熱伝導材料21(例えば、熱伝導グリス)を塗布した場合、発光素子1が押し付けられることで、熱伝導材料21の膜厚を可能な限り薄くすることができる。その結果、熱伝導材料21の熱抵抗を低くできる。この膜厚は熱伝導材料21に配合される材料の粒子径に依存する。
Further, as shown in FIG. 5, the
以上の構成により、ペルチェ素子20の吸熱面に対して発光素子1が確実に固定される。そのため、発光素子1の位置精度を高くすることができる。また、発光素子1とペルチェ素子20との間に、熱伝導材料21(例えば、熱伝導グリス)を使用することにより、熱抵抗を低減することができる。
With the above configuration, the
また、本実施の形態では、ネジ12とネジ止め部材14との締結力により、ペルチェ素子20が、固定部品13とヒートシンク8とに強固に挟まれる。これにより、発光素子1、ペルチェ素子20および固定部品13間の熱抵抗を低くすることができる。その結果、発光素子1の位置精度が安定する。
In the present embodiment, the
また、本実施の形態では、固定部品13は、アルミ、銅等の熱伝導率の高い金属で構成される。また、本実施の形態では、固定部品13を、熱伝導材料21により積極的に、ペルチェ素子20の絶縁基板3(吸熱側基板)に、熱的に接触させる構成としている。これにより、固定部品13がヒートスプレッダの役割を果たし、ペルチェ素子20の冷却効率を向上させることができる。
Moreover, in this Embodiment, the fixing | fixed
また、本実施の形態では、固定部品13の締結に用いるネジ12は、樹脂で構成される。これにより、ペルチェ素子20の絶縁基板6(放熱側基板)の熱が、絶縁基板3(吸熱側基板、冷却側)に戻る事を抑制できる。
Moreover, in this Embodiment, the
なお、本実施の形態では、光源モジュール100Aにレンズなどの光学部品を固定する構成としても良い。この構成の場合、レンズと発光素子1との位置関係の精度を向上させることが出来る。また、実施の形態1と同様に、ペルチェ素子20の放熱側に配線を形成しても良い。
In this embodiment, an optical component such as a lens may be fixed to the
なお、ネジ12を構成する材料は樹脂に限定されない。ネジ12は、例えば、金属で構成されてもよい。この構成を有する光源モジュールは、図6の光源モジュール100Bである。
In addition, the material which comprises the screw |
図6のように、光源モジュール100Bでは、ヒートシンク8と、ネジ止め部材14との間に断熱部材15を設ける。これにより、ネジ12(締結部材)を、ペルチェ素子20の絶縁基板6(放熱側基板)と熱的に切り離すことができる。
As shown in FIG. 6, in the
なお、前述の関連技術Aのように、発光素子の位置固定を、固定部品としての金属部品により行う構成とした場合、端子と部品が電気的に短絡する可能性がある。そのため、関連技術Aでは、端子の周囲から金属を遠ざけるように設計するか、絶縁部材を追加する必要があった。 In addition, when it is set as the structure which fixes the position of a light emitting element by the metal component as a fixed component like the above-mentioned related art A, a terminal and components may short-circuit electrically. For this reason, in Related Art A, it is necessary to design the metal so as to keep the metal away from the periphery of the terminal or to add an insulating member.
このため、関連技術Aでは、発光素子と金属部品との接触面積が減少し、金属部品と発光素子との間の熱抵抗が増大するという問題があった。 For this reason, in the related art A, there is a problem that the contact area between the light emitting element and the metal part decreases, and the thermal resistance between the metal part and the light emitting element increases.
さらに、関連技術Aでは、発光素子と金属部品との間の熱抵抗の低減と、発光素子の光軸を一定の範囲に抑えるために、機械加工により金属部品の平坦度を確保しながら、発光素子を挟み込むように固定する金属部品が必要である。そのため、高精度に加工された部品を組み合わせる必要があった。また、関連技術Aでは、別途、電気配線のための基板も必要となるため、全体の構成が複雑で高コストなものになっていた。 Furthermore, in the related art A, in order to reduce the thermal resistance between the light emitting element and the metal part and to keep the optical axis of the light emitting element within a certain range, light emission is performed while ensuring the flatness of the metal part by machining. A metal part is required to fix the element so as to sandwich the element. Therefore, it is necessary to combine parts processed with high accuracy. In Related Technology A, a separate substrate for electrical wiring is also required, so that the overall configuration is complicated and expensive.
そこで、本実施の形態では、固定部品13およびネジ12等を使用した上記構成により、以上の関連技術Aの問題を解決することができる。
Thus, in the present embodiment, the above-described configuration using the fixing
<実施の形態3>
実施の形態1,2のいずれかの構成において、絶縁基板3の代わりに絶縁基板3Aを用いてもよい。
<Embodiment 3>
In any configuration of the first and second embodiments, the insulating substrate 3 </ b> A may be used instead of the insulating substrate 3.
図7は、本発明の実施の形態3に係る光源モジュールに利用される絶縁基板3Aの斜視図である。以下においては、実施の形態3に係る光源モジュールを、光源モジュール100Cともいう。
FIG. 7 is a perspective view of an insulating
光源モジュール100Cは、図2の光源モジュール100と比較して、絶縁基板3の代わりに絶縁基板3Aを備える点が異なる。光源モジュール100Cのそれ以外の構成は、光源モジュール100と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
The
なお、光源モジュール100Cは、図5の光源モジュール100Aと比較して、絶縁基板3の代わりに絶縁基板3Aを備える構成としてもよい。
The light source module 100C may be configured to include an insulating
また、光源モジュール100Cは、図6の光源モジュール100Bと比較して、絶縁基板3の代わりに絶縁基板3Aを備える構成としてもよい。
Further, the light source module 100C may be configured to include an insulating
光源モジュール100Cにおいて、発光素子1は、実施の形態1と同様に、ペルチェ素子20の絶縁基板3(吸熱側基板)に接着されている。なお、光源モジュール100Cにおいて、ペルチェ素子20の絶縁基板6(放熱側基板)は、ヒートシンク(図示せず)に、熱伝導材料を介して接着されている。
In the light source module 100C, the
図7を参照して、絶縁基板3Aには、発光素子1を固定するための凹部16(凹み)が設けられる。
Referring to FIG. 7, the insulating substrate 3 </ b> A is provided with a recess 16 (a recess) for fixing the
凹部16は、発光素子1の下部を固定(保持)する形状を有する。凹部16を設けることにより、発光素子1の位置を決定し、発光素子1の位置の精度を向上できる。これにより、発光素子1と絶縁基板3A(ペルチェ素子20)との間の熱抵抗を低減できる。
The
なお、図8のように、自身の下部(放熱部)に凹部1aが形成されている発光素子1を利用する場合、凹部16に、凸部16aを設けてもよい。凸部16aは、凹部1aと嵌合可能な形状を有する。すなわち、凹部1aの表面の形状と、凸部16aの表面の形状とは同じである。
In addition, as shown in FIG. 8, when using the
凸部16aを設けることにより、発光素子1の光軸(発光方向)を回転軸とする発光素子1の回転を防止(抑制)することができる。
By providing the
なお、発光素子1の側面から放熱するために、発光素子1の下部と、凹部16との隙間に熱伝導グリスを充填しても良い。
In order to dissipate heat from the side surface of the
また、光源モジュール100Cにおいて、絶縁基板6にヒートシンク8が接着されない構成としてもよい。この構成の場合、例えば、絶縁基板6に冷却風があたるような構成としてもよい。
In the light source module 100C, the heat sink 8 may not be bonded to the insulating
<実施の形態4>
図9は、本発明の実施の形態4に係る光源モジュール100Dの一部の断面図である。図9を参照して、光源モジュール100Dは、図2の光源モジュール100と比較して、金属層18をさらに備える点が異なる。光源モジュール100Dのそれ以外の構成は、光源モジュール100と同様なので詳細な説明は繰り返さない。
<Embodiment 4>
FIG. 9 is a partial cross-sectional view of light source module 100D according to Embodiment 4 of the present invention. Referring to FIG. 9,
光源モジュール100Dにおいて、発光素子1は、実施の形態1と同様に、ペルチェ素子20の絶縁基板3(吸熱側基板)に接着されている。また、光源モジュール100Cにおいて、ペルチェ素子20の絶縁基板6(放熱側基板)は、実施の形態1と同様に、ヒートシンク(図示せず)に、熱伝導材料を介して接着されている。
In the light source module 100D, the
金属層18は、半田付け可能な層である。金属層18は、絶縁基板3の主面3aに設けられる。発光素子1は、半田19により金属層18と接合される。具体的には、発光素子1の底面の一部は、半田19により金属層18と接合される。すなわち、光源モジュール100Dは、発光素子1の底面の一部と絶縁基板3との間に金属層18を設けた構成(以下、構成Dともいう)を有する。
The
なお、絶縁基板3の主面3aのうち、金属層18は、穴H1の上方、および、穴H1の近傍には設けられない。すなわち、光源モジュール100Dには、穴H1近傍には金属層18の無い部分(空間)が設けられている。
In the
以上の構成により、発光素子1とペルチェ素子20の主面3aとの熱抵抗を低減できる。
With the above configuration, the thermal resistance between the light emitting
なお、構成Dは、実施の形態2,3に適用してもよい。すなわち、光源モジュール100A,100B,100Cのいずれにおいても、金属層18を設けた構成Dを適用してもよい。
The configuration D may be applied to the second and third embodiments. That is, the configuration D provided with the
なお、光源モジュール100Dにおいて、絶縁基板6にヒートシンクが接着されない構成としてもよい。この構成の場合、例えば、絶縁基板6に冷却風があたるような構成としてもよい。
The light source module 100D may be configured such that the heat sink is not bonded to the insulating
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
1 発光素子、2 端子、3,3A,6 絶縁基板、4,4a 配線層、5 熱電素子、9 保護樹脂、12 ネジ、13 固定部品、16 凹部、18 金属層、20 ペルチェ素子、21 熱伝導材料、100,100A,100B,100C,100D 光源モジュール、H1,H3 穴、H2 開口部。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記発光素子を放熱させるためのペルチェ素子と、を備え、
前記ペルチェ素子は、
吸熱する機能を有する第1絶縁基板と、
放熱する機能を有し、前記第1絶縁基板に対向する第2絶縁基板と、
前記第1絶縁基板と第2絶縁基板との間に設けられる熱電素子と、を含み、
前記第1絶縁基板には、穴が設けられ、
前記第1絶縁基板は、主面と、該主面の反対側の面である裏面とを有し、
前記裏面には、配線層が形成され、
前記発光素子の前記端子は、前記穴を貫通しており、
前記ペルチェ素子には、前記第2絶縁基板側の該ペルチェ素子の外部から、前記穴を貫通した前記端子の端部を前記配線層に半田付けを行うための開口部が設けられる
光源モジュール。 A light emitting device having a rod-shaped terminal;
A Peltier element for radiating heat from the light emitting element,
The Peltier element is
A first insulating substrate having a function of absorbing heat;
A second insulating substrate having a function of dissipating heat and facing the first insulating substrate;
A thermoelectric element provided between the first insulating substrate and the second insulating substrate,
The first insulating substrate is provided with a hole,
The first insulating substrate has a main surface and a back surface that is a surface opposite to the main surface;
A wiring layer is formed on the back surface,
The terminal of the light emitting element passes through the hole;
The Peltier element is provided with an opening for soldering an end of the terminal penetrating the hole to the wiring layer from the outside of the Peltier element on the second insulating substrate side.
請求項1に記載の光源モジュール。 The light source module according to claim 1, wherein the opening is provided in the second insulating substrate of the Peltier element.
請求項1または2に記載の光源モジュール。 The light source module according to claim 1, wherein the wiring layer is a copper pattern.
請求項1または2に記載の光源モジュール。 The light source module according to claim 1, wherein the wiring layer is formed by printing a metal material on the first insulating substrate.
前記発光素子を固定する固定部品を備え、
前記ペルチェ素子には、締結部材により前記固定部品を該ペルチェ素子に締結するための別の穴が設けられ、
前記固定部品と前記ペルチェ素子との間には、熱伝導材料が挟まれる
請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源モジュール。 The light source module further includes:
A fixing part for fixing the light emitting element;
The Peltier element is provided with another hole for fastening the fixing part to the Peltier element by a fastening member,
The light source module according to claim 1, wherein a heat conductive material is sandwiched between the fixed component and the Peltier element.
請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源モジュール。 The light source module according to any one of claims 1 to 5, wherein the first insulating substrate is provided with a recess for fixing the light emitting element.
前記発光素子は、半田により前記金属層と接合される
請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源モジュール。 A metal layer is provided on the main surface of the first insulating substrate,
The light source module according to claim 1, wherein the light emitting element is joined to the metal layer by solder.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200098695A (en) | 2018-02-06 | 2020-08-20 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Stem with built-in thermoelectric cooler |
WO2021131833A1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Sensor device |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS605162U (en) * | 1983-06-22 | 1985-01-14 | キヤノン株式会社 | Temperature control device |
JPH08226723A (en) * | 1994-12-19 | 1996-09-03 | Xerox Corp | Thermoelectric cooler assembly |
JP2005020003A (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Samsung Electronics Co Ltd | Photoelectric signal detector |
JP2005050844A (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Seiko Instruments Inc | Laser diode module |
JP2008218891A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Yamaha Corp | Thermoelectric module |
-
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS605162U (en) * | 1983-06-22 | 1985-01-14 | キヤノン株式会社 | Temperature control device |
JPH08226723A (en) * | 1994-12-19 | 1996-09-03 | Xerox Corp | Thermoelectric cooler assembly |
JP2005020003A (en) * | 2003-06-26 | 2005-01-20 | Samsung Electronics Co Ltd | Photoelectric signal detector |
JP2005050844A (en) * | 2003-07-29 | 2005-02-24 | Seiko Instruments Inc | Laser diode module |
JP2008218891A (en) * | 2007-03-07 | 2008-09-18 | Yamaha Corp | Thermoelectric module |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200098695A (en) | 2018-02-06 | 2020-08-20 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | Stem with built-in thermoelectric cooler |
DE112018007021B4 (en) | 2018-02-06 | 2022-05-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Shaft with a built-in thermoelectric cooler |
US11522336B2 (en) | 2018-02-06 | 2022-12-06 | Mitsubishi Electric Corporation | Thermoelectric cooler built-in stem |
WO2021131833A1 (en) * | 2019-12-27 | 2021-07-01 | ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 | Sensor device |
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