JP2015126021A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
Description
このような構成によれば、発光装置は、発光素子で発生した熱を熱伝導部材が放熱する。さらに、発光装置は、発光素子からの光を、熱伝導部材を覆った光反射部材で反射するため、この光が熱伝導部材に吸収されにくくなる。
[発光装置の構成]
本実施形態に係る発光装置を図1〜図3に示す。図1は発光装置1の外観図、図2は図1に示す発光装置1の上面図及び断面図、図3は図2の一点鎖線部分の拡大図である。図1に示すように、発光装置1は、棒状にパッケージ化されたものである。この発光装置1は、封止部材9の両端から給電端子8の一部が突出しており、給電端子8に給電線11が接続されている。なお、図1では、封止部材9に封止されている部材を二点鎖線で図示した。
以下、各部材について詳説する。
基板2は、発光素子5等の電子部品を載置させるものであり、ある程度の強度を有するリジット基板や、可撓性を有するフレキシブル基板を用いることができる。また、基板2としては、発光素子5からの光に対して透光性を有する透光性基板や、光を通さない遮光性基板のいずれでも用いることができる。さらに、基板2の母材としては、導電性基板、絶縁性基板のいずれでも用いることができ、その表面に配線パターンや絶縁膜、反射膜等の機能膜を設けてもよい。
なお、透光性基板を用いて、上面側及び下面側から光を放出させたい場合、このような反射膜6を設ける必要はない。
熱伝導部材3は、基板2の表面に設けられており、基板2よりも熱伝導率が高い部材である。そして、熱伝導部材3は、発光素子5からの熱を、効率よく外部に放熱するために、発光素子5に近接して設けられる。例えば、熱伝導部材3は、発光素子5をその上に接着剤等を介して実装するなど、熱的に近い位置に設けられると共に、発光素子5から離れた位置にまで延在するように設けられる。つまり、熱伝導部材3は、発光素子5の近傍のみに設けられるだけでは外部までの放熱経路とはならないため、好ましくは、発光装置1の外面に達する位置にまで延在して設ける。
光反射部材4は、熱伝導部材3の少なくとも一部を覆うように設けられるものであり、発光素子5の発光波長における反射率が、熱伝導部材3よりも高い部材である。前記のように、熱伝導部材3が、発光素子5の近傍に設けられる必要があるため、グラファイトのような光を吸収しやすい色の場合、光の取り出し効率を低下させてしまう。そのため、光反射部材4は、熱伝導部材3を被覆することで、光の吸収を抑制し、発光装置1の光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
発光素子5は、基板2の表側に載置され、熱伝導部材3に熱的に近接して設けられる。発光素子5は、任意の発光波長のものを用いることができる。例えば、青色、緑色の発光素子5として、ZnSeや窒化物系半導体発光素子(InXAlYGa1−X−YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)が挙げられる。また、赤色の発光素子5として、GaAs、InP等の半導体発光素子が挙げられる。また、発光素子5に加え、紫外線や赤外線を出力する半導体発光素子を用いることもできる。
ワイヤ7は、発光素子5に給電するために用いられる。ワイヤ7の材料としては、金、銅、白金、アルミニウム等の金属、及び、これらの合金があげられる。図2に示すように、ワイヤ7は、各発光素子5を接続してもよいし、基板2に配線パターンを設ける場合、それらの配線パターンと各発光素子5とを接続してもよい。
給電端子8は、基板2に実装される発光素子5等の電子部品に外部から給電するための端子である。例えば、図2(b)に示すように、長尺の基板2を用いる場合、給電端子8は、長手方向の端部にそれぞれ正極用の端子と負極用の端子とを設けてもよく、あるいは、正負一対の端子を基板2の同じ側の端部に設けてもよい。また、給電端子8の形状については、目的や用途に応じて種々選択することができる。例えば、図2(b)では、給電端子8は、基板2の上方向に一部が突出した凸状部を有する形状で、基板2の表面両端にそれぞれ設けられる。この凸状部は、後記する封止部材9を設ける際のダムとしても機能させることができるものである。このような凸状部は、必ずしも必要ではない。給電端子8の材料として、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、タングステン、鉄、ニッケル等の金属、又は、ニッケル合金、燐青銅等の合金が挙げられる。
封止部材9は、発光素子5やワイヤ7等、基板2に実装される電子部品を、塵芥、水分、外力から保護するための部材である。例えば、図1に示すように、封止部材9は、給電端子8の一部を除き、基板2の残り全表面を覆うように形成される。また、封止部材9は、発光素子5からの光を透光する透光性を有することが好ましい。具体的には、封止部材9の材料として、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等の樹脂があげられる。また、封止部材9には、蛍光体、着色剤、光拡散剤、フィラー等を含有させてもよい。
ダイボンド材10は、発光素子5を基板2の載置位置に固定するものである。このダイボンド材10は、発光素子5の放熱効率を向上させるため、熱伝導率が高いことが好ましい。具体的には、ダイボンド材10として、Agペースト入りエポキシ樹脂、Agペースト入りシリコン樹脂等の高熱伝導接着剤が挙げられる。
図3を参照し、発光装置1の製造方法について、簡単に説明する(適宜図2参照)。
グラファイトシート等の熱伝導部材3の表面に、例えば電着法によって白色フィラーなどの光反射部材4を形成する。ここで、所望の形状に光反射部材4をカットしてもよく、あるいは、カットした後に光反射部材4を形成してもよい。その後、熱伝導部材3及び光反射部材4は、基板2に貼り付けられる。あるいは、熱伝導部材(グラファイト)3を基板2に貼り付けた後に光反射部材4を設けてもよい。
発光装置1は、光反射部材4が発光素子5からの光を反射するため、この光が熱伝導部材3に吸収されにくくなり、発光効率を高くすることができる。さらに、発光装置1は、熱伝導部材3が、発光素子5で発生した熱を発光装置1の外部に放熱するため、発光装置1の熱劣化を抑制し、信頼性を高くすることができる。
次に、図4,図5を参照し、発光装置1を用いた照明装置100について説明する。
図4に示すように、照明装置100は、電球型の照明装置である。なお、図4では、透光性カバー120に収容されている部材を二点鎖線で図示した(図6も同様)。
熱伝導部材3Bは、垂直方向に基台140まで垂下して内側に折り曲げられ、脚部の先端部付近まで延長された状態で基台140に当接して接合されている。このようにして、熱伝導部材3Bは、発光素子5の熱を基台140に伝えることができる。なお、図5の発光装置1は、熱伝導部材3B以外の構成が図2と同様のため、断面構造の図示を省略した。
例えば、照明装置100は、図6(a)に示すように、図4の構成と比較して、広い面積のヒートシンク130を用いてもよい。このような場合、発光装置1からの光が主として上方向に照射されるため、透光性カバー120Bは、発光装置1の下側にまで設けない形状(例えば半球状)としてもよい。このように、照明装置100は、広い面積のヒートシンク130を用いた場合、発光装置1を複数用いることができる。例えば、図6(b)では、半球状の透光性カバー120Bの内部に、3個の発光装置1が並列に配置される例を示しており、所望の出力等に応じて、発光装置1が配置される位置や数などを選択することができる。また、台座110は、図4の構成と比較して、口金150からの距離が長くなるような外面積を有している。このため、台座110は、その表面に凹凸を形成していなくても、ヒートシンク130からの熱を外部に適切に放出することができる。
2 基板
3,3B,3C,3D 熱伝導部材
4 光反射部材
5 発光素子
6 反射膜
7 ワイヤ
8 給電端子
9 封止部材
10 ダイボンド材
11 給電線
100 照明装置
110 台座
120,120B 透光性カバー
130 ヒートシンク
130a 脚部
130b 実装部
140 基台
150 口金
Claims (9)
- 基板と、前記基板の表面に設けられ、前記基板よりも熱伝導率が高い熱伝導部材と、前記熱伝導部材に放熱するように前記基板の表面側に載置された発光素子と、を備える発光装置であって、
前記熱伝導部材は、グラファイトを含み、
前記熱伝導部材の少なくとも一部を覆うように設けられた光反射部材を備え、
前記光反射部材は、前記発光素子の発光波長における反射率が前記熱伝導部材よりも高いことを特徴とする発光装置。 - 前記光反射部材は、白色であることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記光反射部材は、前記熱伝導部材の全部を覆うように形成された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。
- 前記熱伝導部材は、アルミニウム、銅、金又は銀から選択される少なくとも1つをさらに含むことを特徴とする請求項1から請求項3の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記基板は、遮光性基板であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記基板は、透光性基板であることを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の発光装置。
- 前記発光素子からの光を反射する反射膜が、前記透光性基板の表面に対向する裏面に形成されていることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 請求項1から請求項7の何れか一項に記載の発光装置を用いた照明装置。
- 前記熱伝導部材に接合されたヒートシンクをさらに備えることを特徴とする請求項8に記載の照明装置。
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