JP4556166B2

JP4556166B2 - 光源装置

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Publication number: JP4556166B2
Application number: JP2004222157A
Authority: JP
Inventors: 勇山本
Original assignee: ライツ・アドバンスト・テクノロジー株式会社
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2024-07-29
Also published as: JP2006041379A

Description

本発明は、リードフレームをインサートモールド成形する光源装置であって、リードフレーム上に半導体発光素子チップを載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部（開口部）から半導体発光素子チップの放射光を出射する光源ユニットを、互いに露出し長さが可動なリードフレームにより連結して並設した光源装置に関するものである。

従来の光源装置としては、リードフレームをインサートモールド成形し、複数の半導体発光素子チップを線状に並列に載置して１つまたは複数の出光部（開口部）を有し一体化されたものが知られている。
特開平１１−００４０２２号公報

上述した従来の光源装置は、図７に示すように、リードフレーム３をインサートモールド成形し、複数の半導体発光素子チップ４を線状に並列に載置して１つの出光部（開口部）５を有し一体化されているので、１本の光源のように１つの出光部（開口部）５によって光源装置全体が１つの光源として機能する。従って、一つ一つの半導体発光素子チップ４からの出射角が混在し、１つの出光部（開口部）５によって出射状態が決まってしまう事や全体の寸法（長さ）が固定してしまう。このため、光学的および機械的（仕様に合わせた寸法）等、全ての目的に合わせて個々に開発、設計しなければならないという課題がある。

また、図８に示すように、リードフレーム３をインサートモールド成形し、複数の半導体発光素子チップ４を線状に並列に載置して複数の出光部（開口部）５を有し一体化されているものでは、個々の出光部（開口部）５からの出射角等の出射状態を光源装置全体としての出射状態に合わせねば成らず、全体の寸法（長さ）が固定してしまう。このため、図７の構成と同様に、光学的および機械的（仕様に合わせた寸法）等、全ての目的に合わせて個々に開発、設計しなければならないという課題がある。

さらに、これら一体化モールド成形されたものでは、半導体発光素子チップからのジュール熱を放出することができなかった。これにより、光源装置内に熱が籠もってしまい、例えば蛍光材による白色発光させるものでは、熱による蛍光材の劣化を招いてしまう恐れがある。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、リードフレームに半導体発光素子チップを載置し、この載置面に対向する出光部（開口部）から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、所定間隔を取って帯状のリードフレーム上に並設してリードフレームの露出部分で連結し、リードフレームの露出部分の長さを可変することにより光源ユニットの間隔や光源装置全体の長さ（大きさ）を変えることができ、仕様に合わせた寸法（長さ）のものを多種製作せずに仕様に合わせて寸法（長さ）がコントロール可能となり、全体の出射輝度をコントロールできるとともに半導体発光素子チップからのジュール熱をリードフレームの露出部分から放出できる光源装置を提供することにある。

本発明の請求項１に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設することを特徴とする。

請求項１に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設するので、半導体発光素子チップからのジュール熱を露出したリードフレームから放出することができる。

また、請求項２に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設し、露出した部分を曲げることによって光源ユニット間の長さを短く変えることを特徴とする。

請求項２に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設し、露出した部分を曲げることによって光源ユニット間の長さを短く変えるので、光源ユニットの間隔や光源装置全体の長さ（大きさ）を変えることができる。しかも、半導体発光素子チップからのジュール熱を露出したリードフレームから放出することができる。

さらに、請求項３に係る光源装置は、光源ユニットがリードフレームによって電極端子を構成することを特徴とする。

請求項３に係る光源装置は、光源ユニットがリードフレームによって電極端子を構成するので、必要な数だけの光源ユニットにしても電源供給をすることができる。

さらに、請求項４に係る光源装置は、光源ユニットが少なくとも赤色発光、青色発光、緑色発光の何れかまたは白色発光をすることを特徴とする。

請求項４に係る光源装置は、光源ユニットが少なくとも赤色発光、青色発光、緑色発光の何れかまたは白色発光をするので、光源ユニット内で単色から各種の発光色や赤色発光、青色発光、緑色発光による白色、または単体での白色発光（蛍光材や波長変換材による擬似白色）を出射することができる。

請求項１に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設するので、半導体発光素子チップからのジュール熱を露出したリードフレームから放出することができる。そのため、半導体発光素子チップの劣化を防止することができる。しかも、例えば青色発光の半導体発光素子チップと、この青色発光の半導体発光素子チップによって励起し異なる波長を出射する黄色発光の蛍光材による黄色の発光色と半導体発光素子チップの青色の発光色との混合によって白色発光させたものでは、熱による蛍光材の劣化を防ぐことができ、安定した波長の光を出射することができる。

請求項２に係る光源装置は、半導体発光素子チップをリードフレーム上に載置し、この載置した半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出したリードフレームによって連結して並設し、露出した部分を曲げることによって光源ユニット間の長さを短く変えるので、光源ユニットの間隔や光源装置全体の長さ（大きさ）を変えることができる。そのため、仕様に合わせた寸法（長さ）のものを多種製作せずに仕様に合わせて寸法（長さ）をコントロールでき、全体の出射輝度をコントロールすることができる。

また、半導体発光素子チップからのジュール熱を露出したリードフレームから放出することができる。そのため、半導体発光素子チップの劣化を防止することができる。しかも、例えば青色発光の半導体発光素子チップと、この青色発光の半導体発光素子チップによって励起し異なる波長を出射する黄色発光の蛍光材による黄色の発光色と半導体発光素子チップの青色の発光色との混合によって白色発光させたものでは、熱による蛍光材の劣化を防ぐことができ、安定した波長の光を出射することができる。

請求項３に係る光源装置は、光源ユニットがリードフレームによって電極端子を構成するので、必要な数だけの光源ユニットにしても電源供給をすることができる。そのため、多種の光源措置としての仕様に対応することができ、利用範囲の拡大を図ることができる。

請求項４に係る光源装置は、光源ユニットが少なくとも赤色発光、青色発光、緑色発光の何れかまたは白色発光をするので、光源ユニット内で単色から各種の発光色や赤色発光、青色発光、緑色発光による白色、また単体での白色発光（蛍光材や波長変換材による擬似白色）を出射することができる。そのため、各種の装置の光源に対応することができる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
なお、本発明は、リードフレーム３をインサートモールド成形する光源装置１（１Ａ，１Ｂ）であって、リードフレーム３上に半導体発光素子チップ４を載置し、この載置した半導体発光素子チップ４の底部１２に対向する出光部（開口部）５から半導体発光素子チップ４の放射光を出射する複数の光源ユニット２を、長さが可動なリードフレーム３の露出部分３ａによって直線状に連結して並設した光源装置１を提供するものである。

図１〜図４は本発明に係る光源装置の略斜視図、図５は本発明に係る光源装置の略リードフレームの正面図、図６および図７は本発明に係る光源装置の光源ユニットの略断面図である。

図１乃至図７に示すように、本例の光源装置１（１Ａ，１Ｂ）は、リードフレーム３に光の源である半導体発光素子チップ４を所定の間隔をもって載置し、この半導体発光素子チップ４を載置した所を底部（載置面）１２として、この底部１２に対向した位置に半導体発光素子チップ４からの光を出射する出光部（開口部）５を有する光源ユニット２（２Ａ，２Ｂ）をリードフレーム３上に複数並設し、光源ユニット２（２Ａ，２Ｂ）間をリードフレーム３の露出部分３ａによって連結した構成である。図１の例における光源装置１Ａでは、４つの光源ユニット２Ａが、所定間隔置きに帯状のリードフレーム３の露出部分３ａによって直線状に連結されている。

光源装置１Ａは、インジェクションないしトランスファーモールドタイプのものであり、図５のようなパターン形状の燐青銅材等からなるリードフレーム３をインサート成形によって樹脂に挿入する。これにより、リードフレーム３上に光源ユニット２Ａの本体部１５が樹脂形成される。

尚、半導体発光素子チップ４が載置されるリードフレーム３の底部１２やボンディングワイヤ１１をボンディングするリードフレーム３などの領域および半導体発光素子チップ４から光を出射する出光部（開口部）５には何も無い空間１４である。

リードフレーム３は、例えば燐青銅材やアルミニウム等の良質の電気伝導性を有し靭性および塑性を有した材料からなる。このリードフレーム３は、光源ユニット２Ａを形成しない部分、すなわち光源ユニット２Ａ間を連結する帯状の露出部分３ａを曲げることが容易である寸法に調整する。

また、図２に示すように、リードフレーム３は、光源ユニット２Ａを形成しない露出部分（光源ユニット２Ａ間の連結部分）３ａを曲げることによって長さが可変可能な構成である。これにより、光源ユニット２Ａの間隔や光源装置１Ａ全体の長さ（大きさ）を変えることができる。さらに、半導体発光素子チップ４から発するジュール熱は、光源ユニット２Ａを形成しないリードフレーム３の露出部分３ａから放出することができる。

リードフレーム３は、金鍍金等の貴金属の鍍金や銅鍍金後に金鍍金等の処理をしている。これにより、露出部分３ａや半導体発光素子チップ４を載置する部分（底部１２）やボンディングワイヤ１１をボンディングする部分等にダイボンダ、ワイヤーボンド等をするときに電気的にリードフレーム３の表面が酸化しないように防止することができる。しかも、電気抵抗を低減させ、全体の導電性や電極端子での接触抵抗を低減できる。

尚、ここでは１つ（１本）のリードフレーム３に対して１つの半導体発光素子チップ４を載置して１つの光源ユニット２Ａを構成しているが、１つ（１本）のリードフレーム３に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に発光する３つの半導体発光素子チップ４を載置して１つの光源ユニット２Ａを構成しても良い。また、３つ（３本）のリードフレーム３の１つづつに各々ＲＧＢの半導体発光素子チップ４を載置して３つの光源ユニット２Ａを構成することもできる。

光源ユニット２Ａの本体部１５は、例えば変成ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ナイロン４６や芳香族系ポリエステル等からなる液晶ポリマなどの絶縁性の有る材料に、光の反射性を良くするとともに遮光性を得るために酸化チタン等の白色粉体を混入させたものを加熱射出成形して形成される。

図１および図２に示すように、光源ユニット２Ａは、リードフレーム３に複数分割して形成（１つ（１本）のリードフレーム３に１つの形成のみでなく、各々光源ユニット２Ａが互いに離れて複数形成）し、これら光源ユニット２Ａと光源ユニット２Ａとの間が露出部分３ａで直線状に連結されている。

図１、図２および図６に示すように、光源ユニット２Ａは、出光部（開口部）５を有する正面部６と、その反対側の裏面部７と、これら正面部６と裏面部７とに接続する上下部８と、リードフレーム３に繋がる側面部９とを備えて構成され、出光部（開口部）５から光を出射する。

光源ユニット２Ａは、出光部（開口部）５内側の底部１２から出光部（開口部）５までの間が傾斜部１３で接続されている。この傾斜部８は、図６に示すように、出光部（開口部）５の各４辺からなり、この４つの傾斜部８と底部１２との空間１４に無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂等で充填する。これにより、より強く半導体発光素子チップ４を固定するとともに半導体発光素子チップ４からの出射光を空気層に露出せずに光を減衰することなく出光部（開口部）５から出射する。

傾斜部１３は、半導体発光素子チップ４からの出射光（特に半導体発光素子チップ４の４側面からの出射光も含む）のうち半導体発光素子チップ４からの直進光以外の光を傾斜部１３で反射して出光部（開口部）５から出射するようにする。

また、傾斜部１３は、表面が完全に鏡面でなくとも良く、表面に微細な凹凸の加工を施して広がりの有る反射光を得ることができるとともに充填する透明樹脂との結合（接合）を強度にすることができる。

光源ユニット２Ａは、空間１４に半導体発光素子チップ４の出射光と同色に調整した色の透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂等で充填してより鮮明な発光色を出射させることもできる。

また、無色透明の樹脂に無機系の蛍光顔料や有機系の蛍光染料等からなる波長変換材料を混入させた樹脂を充填して半導体発光素子チップ４自身の発光色と半導体発光素子チップ４により励起し発光した半導体発光素子チップ４と異なる波長の光とを混合させた光を出射させても良い。

半導体発光素子チップ４は、例えば４元素化合物やＩｎＧａＡｌＰ系、ＩｎＧａＡｌＮ系、ＩｎＧａＮ系等の化合物の半導体チップ等からなる赤色発光（Ｒ）、青色発光（Ｂ）、緑色発光（Ｇ）等の高輝度発光素子で構成される。半導体発光素子チップ４は、白色光の場合、赤色発光（Ｒ）、青色発光（Ｂ）、緑色発光（Ｇ）の３原色を底部１２に極めて近接して設けて単色の出射光から、ＲＧＢそれぞれを組み合わせて各種の発光色を出射することができる。

また、半導体発光素子チップ４は、上記赤色発光（Ｒ）、青色発光（Ｂ）、緑色発光（Ｇ）の３原色を一緒に発光させて白色光を得ることができる。

さらに、底部１２に無色透明の接着剤に黄色発光の波長変換材料である蛍光材を混入させた接着剤を設け、さらにその上部に青色発光の半導体発光素子チップ４を設けた構成とすることができる。この構成では、青色発光の半導体発光素子チップ４自身からの青色の光を直接出光部（開口部）５方向に出射させ、青色発光の半導体発光素子チップ４から底部１２方向に出射した光が波長変換材料に達して半導体発光素子チップ４の青色光によって励起し、黄色発光の蛍光材による黄色の発光した光が底部１２で反射して再度半導体発光素子チップ４を通過して出光部（開口部）５方向に出射する時に、黄色の発光色と青色の発光色との混合によって出光部（開口部）５から白色の光を出射させる。

光源装置１Ａは、電気的接続をするための電極端子を光源ユニット２Ａの側面９からのリードフレーム３の最終端を電極端子として用いて、必要な光源ユニット２Ａの数の両端の光源ユニット２Ａのリードフレーム３を途中で切断して用いることができる。

このように、光源装置１Ａは、帯状のリードフレーム３に複数の光源ユニット２Ａを間隔を置きながらインサートモールド成形し、光源ユニット２Ａの底部１２に位置するリードフレーム３上に半導体発光素子チップ４を載置して半導体発光素子チップ４からの放射光を底部１２に対向する出光部（開口部）５から出射する光源ユニット２Ａの互いに隣り合う間のリードフレーム３の露出部分３ａで連結している。そして、このリードフレーム３の露出部分３ａを曲げることによって、リードフレーム３の長さを短くすることができる。

そのため、長さ可動なリードフレーム３によって光源装置１Ａの全体の長さを変えることができ、仕様に合わせた寸法（長さ）のものを多種製作せずに仕様に合わせて寸法（長さ）をコントロールできるとともに全体の出射輝度をコントロールすることができる。

また、半導体発光素子チップ４からのジュール熱をリードフレーム３の露出部分３ａから放出することができる。このため、半導体発光素子チップ４の劣化を防止することができるとともにリードフレーム３の露出部分３ａを任意の位置で切断することによって切断部を光源装置１の電極端子とすることができる。これにより、必要な数だけの光源ユニット２Ａにして、多種の光源装置１Ａとしての仕様に対応することができ、利用範囲の拡大を図ることができる。

さらに、光源装置１は、図３および図４に示す構成とすることができる。図３および図４に示す光源装置１Ｂは、図１および図２と同様に、リードフレーム３に光源ユニット２Ｂを複数分割して形成（１つ（１本）のリードフレーム３に１つの形成のみでなく、各々光源ユニット２Ｂが互いに離れて複数形成）し、これら光源ユニット２Ｂと光源ユニット２Ｂとの間がリードフレーム３の露出部分３ａで連結された構成である。尚、図１や図２での説明と重複する部分は説明を省略する。

図３および図４に示すように、光源ユニット２Ｂは、リードフレーム３に複数分割して形成（１つ（１本）のリードフレーム３に１つの形成のみでなく、各々光源ユニット２Ｂが互いに離れて複数形成）し、これら光源ユニット２Ｂと光源ユニット２Ｂとの間がリードフレーム３の露出部分３ａで直線状に連結されている。

図３、図４および図７に示すように、光源ユニット２Ｂは、円弧凸状に突起した出光部５ｂを有する正面部６ｂと、その反対側の裏面部７と、これら正面部６ｂと裏面部７とに接続する上下部８と、リードフレーム３に繋がる側面部９とを備えて構成され、出光部５ｂから光を出射する。

また、図７（ａ）や図７（ｂ）に示すように、光源ユニット２Ｂは、出光部５内側の底部１２から出光部５ｂまでの間が上下部８および正面部６ｂで接続されている。

これら上下部８および正面部６ｂと底部１２との空間１４には、無色透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂等を充填する。これにより、より強く半導体発光素子チップ４を固定するとともに半導体発光素子チップ４からの出射光を空気層に露出せずに光を減衰することなく出光部５ｂから放射状（円弧状）に出射する。

光源ユニット２Ｂは、空間１４に半導体発光素子チップ４の出射光と同色に調整した色の透明なエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の透明樹脂等で充填してより鮮明な発光色を出射させることができる。

図４に示すように、リードフレーム３は、光源ユニット２Ｂを形成しない露出部分３ａを曲げることによって長さを可変し、光源ユニット２Ｂの間隔や光源装置１Ｂ全体の長さ（大きさ）を変えることができる。

また、リードフレーム３は、光源ユニット２Ｂを形成しない露出部分３ａによって半導体発光素子チップ４から発するジュール熱を露出部分から放出することができる。

このように、光源装置１Ｂは、帯状のリードフレーム３に複数の光源ユニット２Ｂを間隔を置きながらインサートモールド成形し、光源ユニット２Ｂの底部１２に位置するリードフレーム３上に半導体発光素子チップ４を載置して半導体発光素子チップ４からの放射光を底部１２に対向する円弧凸状に突起した出光部５から放射状に出射する光源ユニット２Ｂを互いに隣り合う間のリードフレーム３の露出部分３ａで連結している。そして、このリードフレーム３の露出部分３ａを曲げることによって、リードフレーム３の長さを短くすることができる。

そのため、長さ可動なリードフレーム３によって光源装置１Ｂの全体の長さを変えることができ、仕様に合わせた寸法（長さ）のものを多種製作せずに仕様に合わせて寸法（長さ）をコントロールできるとともに全体の出射輝度をコントロールすることができる。

また、半導体発光素子チップ４からのジュール熱をリードフレーム３の露出部分３ａから放出することができるため、半導体発光素子チップ４の劣化を防止することができる。しかも、リードフレーム３の露出部分３ａを任意の位置で切断することによって切断部を光源装置１Ｂの電極端子とすることができる。このため、必要な数だけの光源ユニット２Ｂにして、多種の光源装置１Ｂとしての仕様に対応することができ、利用範囲の拡大を図ることができる。

以上のように本発明の光源装置は、インサートモールド成形によって長いリードフレーム上に飛び飛びに光源ユニットを複数成形し、この光源ユニットのリードフレーム上に半導体発光素子チップを載置し、光源ユニットと光源ユニットとの間のリードフレームを露出させた部分を設ける。これにより、リードフレームの露出部分を曲げて光源ユニットの間隔や光源装置全体の長さ（大きさ）を変えることができる。

そのため、仕様に合わせた寸法（長さ）のものを多種製作せずに仕様に合わせて寸法（長さ）をコントロールでき、全体の出射輝度をコントロールすることができる。

また、半導体発光素子チップからのジュール熱を露出したリードフレームから放出することができる。

そのため、半導体発光素子チップの劣化を防止することができる。また、例えば青色発光の半導体発光素子チップと、この青色発光の半導体発光素子チップによって励起し異なる波長を出射する黄色発光の蛍光材による黄色の発光色と半導体発光素子チップの青色の発光色との混合によって白色発光させたものでは、熱による蛍光材の劣化を防ぐことができ、安定した波長の光を出射することができる光源装置である。

小型なモバイル製品のバックライト用光源から大型の液晶表示装置等のバックライト用光源などに適し、特にチップ状の半導体発光素子であるため動作温度範囲が広く例えばカーナビ等の使用環境に対しても十分対応することができる。

さらに、本発明の光源装置を多数並べて全体としてのマトリックス状にすることでフルカラのディスプレを提供することができる。

本発明に係る光源装置の略斜視図である。本発明に係る光源装置の略斜視図である。本発明に係る光源装置の略斜視図である。本発明に係る光源装置の略斜視図である。本発明に係る光源装置の略リードフレムの正面図である。本発明に係る光源装置の光源ユニットの略断面図である。本発明に係る光源装置の光源ユニットの略断面図である。従来の光源装置の略斜視図である。従来の光源装置の略斜視図である。

符号の説明

１（１Ａ，１Ｂ）光源装置
２（２Ａ，２Ｂ）光源ユニット
２ｃ，２ｄ従来の光源装置
３リードフレーム
３ａ露出部分
４半導体発光素子チップ
５，５ｂ出光部（開口部）
６，６ｂ正面部
７裏面部
８上下部
９側面
１１ボンディングワイヤ
１２底部（載置面）
１３傾斜部
１４空間
１５本体部

Claims

リードフレームを反射性樹脂でインサートモールド成形し複数の半導体発光素子チップを配置した光源装置において、
前記半導体発光素子チップを前記リードフレーム上に載置し、この載置した前記半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から前記半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出した前記リードフレームによって連結して並設することを特徴とする光源装置。
リードフレームを反射性樹脂でインサートモールド成形し複数の半導体発光素子チップを配置した光源装置において、
前記半導体発光素子チップを前記リードフレーム上に載置し、この載置した前記半導体発光素子チップの底部に対向する出光部から前記半導体発光素子チップの放射光を出射する複数の光源ユニットを、互いに露出した前記リードフレームによって連結して並設し、前記露出した部分を曲げることによって前記光源ユニット間の長さを短く変えることを特徴とする光源装置。
前記光源ユニットは、前記リードフレームによって電極端子を構成することを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源装置。
前記光源ユニットは、少なくとも赤色発光、青色発光、緑色発光の何れかまたは白色発光をすることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光源装置。