JP4572994B2 - 発光モジュールおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば発光ダイオードのような点灯中に発熱を伴う発光素子が実装された基板を有する発光モジュール、およびこの発光モジュールを光源として使用する照明装置に関する。

最近、一般照明用の光源として、発光ダイオードのような複数の発光素子を有する発光素子モジュールが用いられている。特許文献１に開示された発光素子モジュールは、発光素子が実装された琺瑯基板を備えている。琺瑯基板は、コア金属と、このコア金属の表面を被覆する琺瑯層とを有している。琺瑯層は、絶縁層の一例であって、コア金属の表面にガラス粉末等を焼き付けることにより形成されている。

琺瑯基板は、複数の反射カップ部が形成された実装面と、この実装面の反対側に位置された裏面とを備えている。反射カップ部および実装面は、前記琺瑯層で連続して覆われているとともに、各反射カップ部の内側に発光素子が実装されている。さらに、琺瑯基板の裏面では、琺瑯層が取り除かれてコア金属が琺瑯基板の外に露出されている。これにより、琺瑯基板の裏面が放熱部として機能を兼ねている。

特許文献１に開示された従来の発光素子モジュールによると、発光素子のような電気部品とコア金属との間の絶縁耐圧を琺瑯層によって確保している。それとともに、発光素子が点灯した時に、発光素子が発する熱を琺瑯層からコア金属に伝えている。コア金属に伝えられた発光素子の熱は、コア金属の裏面の放熱部から琺瑯基板の外に放出される。これにより、発光素子の放熱性が良好となり、発光素子の温度上昇を抑制することができる。

特開２００６−３４４６９０号公報（段落００１８〜００４１、図１〜図４）

従来の発光素子モジュールでは、発光素子等の電気部品とコア金属との間の絶縁耐圧を単層の琺瑯層のみで確保している。

琺瑯層のような絶縁層は、その製造過程において絶縁耐圧を低下させるような欠陥が発生するのを避けられない。そのため、絶縁層が単層である場合に、所望の絶縁耐圧を得るためには、予め絶縁層に欠陥が発生することを予測して絶縁層の厚さを大きくすることが必要となる。

具体的に述べると、絶縁耐圧を低下させる欠陥とは、絶縁層の中に発生したボイドや絶縁層に混入した異物等のことを指している。絶縁層のうち欠陥が生じた部分は、絶縁層が局部的に薄くなっているのと何等変わりがないため、欠陥が生じた部分の絶縁耐圧が低下する。したがって、こうした絶縁耐圧の低下を補うために、単層の絶縁層では厚さを増加させることが必須となる。

しかしながら、絶縁層の厚さを増すと、絶縁層の熱抵抗が増えるのを避けられない。そのため、発光素子からコア金属への熱伝導が妨げられてしまい、発光素子の放熱性が低下する。

一方、従来の発光素子モジュールでは、発光素子から発せられた光を効率よく取り出すために、単層の絶縁層に白色顔料を混ぜて、絶縁層の光反射特性を向上させることがあり得る。

ところが、白色顔料は、絶縁層から見れば異物と同じである。そのため、白色顔料を含有する絶縁層では、その厚さをさらに増して所望の絶縁耐圧を確保する必要が生じてくる。この結果、絶縁層の熱抵抗がより増大し、発光素子からコア金属への熱伝導が悪化するのを避けられない。

本発明の目的は、絶縁耐圧を確保しつつ発光素子の放熱性を高めることができる発光モジュールを得ることにある。

本発明の他の目的は、絶縁耐圧を確保しつつ充分な発光量が得られる発光モジュールを有する照明装置を得ることにある。

前記目的を達成するため、請求項１の発明に係る発光モジュールは、
金属基材と、前記金属基材に積層されるとともに前記金属基材の反対側に実装面を有する絶縁体と、を含む基板と；前記基板の実装面に設けられた配線パターンと；前記基板の実装面に実装され、前記配線パターンに電気的に接続されて通電時に発熱する発光素子と；を備えている。前記基板の前記絶縁体は、前記基板の厚さ方向に互いに積み重ねられた複数の絶縁層を有し、これら絶縁層は厚さが同一であるとともに、前記絶縁層のうち前記実装面を形成する一つの絶縁層のみに光反射性および熱抵抗が増加する材料が混入されていることを特徴としている。

請求項１の発明の発光モジュールでは、配線パターンを有する基板の実装面に少なくとも一つの発光素子が実装されており、前記発光素子と前記配線パターンとの間が電気的に接続されている。

請求項１の発明において、配線パターンは、メッキあるいは印刷により形成してもよいし、実装面に導電板を貼り付けることで構成してもよい。さらに、配線パターンと発光素子との間は、フリップチップ接続により直に接続したり、あるいはボンディングワイヤを用いたワイヤボンディング方式により間接的に接続してもよい。

請求項１の発明において、基板を構成する金属基材は、例えばアルミニウム、ステンレス、銅およびこれらの合金のような熱伝導性に優れた金属により形成することができる。それとともに、金属基材に積層された絶縁体を構成する複数の絶縁層は、例えばガラスエポキシ樹脂のような電気絶縁性を有する合成樹脂材料又はガラスやセラミックスのような無機材料で形成することができる。加えて、発光素子としては、半導体発光素子の一例である発光ダイオードを用いることが望ましい。

請求項１の発明において、各絶縁層の厚さは、５μｍ〜３０μｍとすることが好ましい。各絶縁層の厚さが５μｍ未満である場合には、絶縁層の成形過程で生じるボイドのような欠陥のサイズが絶縁層の厚さに対しあまりに大き過ぎて、絶縁層の形成が困難となる可能性が増える。

逆に各絶縁層の厚さが３０μｍを超えるような場合には、所望の厚さの絶縁体を得る上で必要とする絶縁層の積層数が減少する。この結果、積み重ねられた複数の絶縁層に夫々ボイドのような欠陥が含まれている場合に、絶縁層の積層数が少なくなる程、絶縁層の中の欠陥が絶縁体の厚さ方向に沿って合致する確率が高くなる。

よって、絶縁体の中で欠陥が合致する箇所では、見かけ上、絶縁体の厚さが局部的に薄くなっているのと何等変わりがないことになり、絶縁耐圧を確保することが困難となる。

請求項１の発明では、発光素子が実装された基板の絶縁体が、互いに積み重ねられた複数の絶縁層により形成されている。言い換えると、絶縁体が単層ではなくて多層構造となっている。そのため、各絶縁層にボイドのような欠陥が含まれていても、隣り合う絶縁層の中の欠陥が絶縁体の厚さ方向に沿って合致する確率を減らすことができる。すなわち、絶縁体を全体的に見た時に、各絶縁層に含まれている欠陥が絶縁層を積み重ねる方向と直交する方向に分散され易くなる。

したがって、複数の絶縁層を積み重ねた絶縁体は、発光素子と基板の金属基材との間に所望の絶縁耐圧を容易に確保することができる。これにより、複数の絶縁層を積み重ねた絶縁体は、単層の絶縁体と比較した場合に、得ようとする絶縁耐圧が同一であれば、単層の絶縁体よりも薄くすることができる。絶縁体の厚さが薄くなれば、絶縁体の固有の熱抵抗が減少し、発光素子が発する熱を金属基材に効率よく伝えることができる。

請求項１の発明において、光反射性を有する材料としては、白色顔料の一例である酸化チタンや硫化バリウム等の粉末を用いることができる。しかしながら、光反射性を有する材料は、白色顔料に限らず、その他の光反射特性が高い材料を用いてもよい。

請求項１の発明では、金属基材の反対側に位置して実装面を形成する一つの絶縁層のみが光反射性を有している。これにより、発光素子が発する光の一部を、前記一つの絶縁層を利用して光を放射すべき方向に反射させることができる。

一方、光反射特性が高い材料は、熱抵抗を伴うのを避けられない。請求項１の発明によると、光反射性を有する材料は、全ての絶縁層に混入されている訳ではなくて、実装面を形成する一つの絶縁層のみに混入されている。そのため、絶縁体に光反射性を有する材料が混入されているにも拘らず、絶縁体の熱抵抗が増えるのを抑制できる。よって、発光素子の熱を絶縁体から金属基材に効率よく伝えることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載された発光モジュールにおいて、各絶縁層がボイドを含み、このボイドのサイズが各絶縁層の厚さよりも小さいことを特徴としている。

請求項２の発明によると、ボイドは、絶縁層の中に封じ込められたり、あるいは絶縁層の表面に開口する単なる凹みとなる。そのため、ボイドが絶縁層を形成する上での妨げとならず、所望の厚さの絶縁層を確実に得ることができる。

請求項３の発明は、請求項１に記載された発光モジュールにおいて、金属基材は、発光素子の熱を放出する放熱部を有し、この放熱部が絶縁体の反対側に位置することを特徴としている。

請求項３の発明によると、発光素子は、通電時に発熱を伴う。発光素子が発する熱は、発光素子から絶縁体を経由して金属基材に伝わる。金属基材に伝えられた熱は、放熱部から発光素子の反対側に放出される。そのため、金属基材が発光素子に熱的に接続されたヒートシンクとしての機能を兼用し、発光素子の温度上昇を抑制できる。

前記目的を達成するため、請求項４の発明に係る照明装置は、請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載された発光モジュールと；この発光モジュールの発光素子を点灯させるための点灯装置と；を備えていることを特徴としている。

請求項４の発明によると、発光素子と基板の金属基材との間の絶縁耐圧を容易に確保できるとともに、絶縁体の厚さを薄くできる。これにより、絶縁体の固有の熱抵抗が減少し、発光素子が発する熱を金属基材に効率よく伝えることができる。

本発明に係る発光モジュールによれば、絶縁耐圧を確保しつつ基板の絶縁体を薄型化することができ、絶縁体の固有の熱抵抗を低減できる。よって、発光素子が発する熱を金属基材に効率よく伝えて発光素子の放熱性を高めることができ、充分な発光量を得ることができる。しかも、光反射性および熱抵抗が増加する材料が混ぜられているのは、実装面を形成する一つの絶縁層のみであるから、絶縁体の熱抵抗が増えるのを最小限に止めつつ、発光素子が発する光を光の放射方向に反射させることができる。

本発明に係る照明装置によれば、発光モジュールが有する絶縁体の固有の熱抵抗を低減することができ、発光素子が発する熱を金属基材から効率よく放出できる。よって、発光素子の放熱性が向上し、照明用として充分な発光量を確保できる。しかも、光反射性および熱抵抗が増加する材料が混ぜられているのは、実装面を形成する一つの絶縁層のみであるから、絶縁体の熱抵抗が増えるのを最小限に止めつつ、発光素子が発する光を光の放射方向に反射させることができる。

本発明の実施の形態に係る照明装置を概略的に示す平面図。 図１のF2-F2線に沿う断面図。 図１の照明装置が備える発光モジュールの断面図。 本発明の実施の形態において、積み重ねられた複数の絶縁層と各絶縁層に含まれるボイドとの位置関係を概略的に示す絶縁体の断面図。 単層の絶縁層に含まれるボイドの形態を示す断面図。

以下本発明の実施の形態を図１ないし図５に基づいて説明する。

図１は、一般照明の分野に用いられる照明装置１を開示している。照明装置１は、例えばＣＯＢ(chip on board)型の発光モジュール２と、点灯装置３とで構成されている。

発光モジュール２は、プリント回路板４、フレーム５および封止部材６を備えている。図２に示すように、プリント回路板４は、基板８、配線パターン９、発光ダイオード１０およびボンディングワイヤ１１，１２を含んでいる。

基板８は、例えば四角い形状を有している。基板８は、基材１３と絶縁体１４とを備えている。基材１３は、例えばステンレスのような金属材料で構成され、熱伝導性を有している。基材１３は、フラットな第１の面１３ａと、第１の面１３ａの反対側に位置された第２の面１３ｂとを有している。第２の面１３ｂは、基材１３の裏側で基材１３の外に露出する放熱部１５として機能する。

本実施の形態のプリント回路板４は、照明装置１が備える図示しない金属製の本体に基材１３の放熱部１５を密接させた状態で設置されている。これにより、プリント回路板４から本体への放熱が可能となっている。

基材１３の放熱部１５は、本体に密接させることに特定されず、例えば放熱部１５を本体の外に露出させて、プリント回路板４に生じた熱を大気中に直接放熱させるようにしてもよい。この際、放熱部１５に例えば複数のフィンを形成したり、あるいは放熱部１５を凹凸のある面として放熱部１５の放熱面積を充分に確保することが好ましい。

図３に示すように、絶縁体１４は、例えば四層の絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを基板８の厚さ方向に互いに積み重ねることで構成されている。本実施の形態によると、各絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの厚さは、例えば１５μｍである。絶縁体１４は、例えば耐圧を２ｋｇと仮定した時に、厚さが０．８ｍｍ以上であることが望ましい。絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの層数は、絶縁体１４の厚さとの関係で決定される。

絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、ペースト状のガラスフリットを例えばスクリーン印刷法を用いてコーティングすることにより形成される。具体的には、基材１３の第１の面１３ａの上に積層される一層目の絶縁層１７ａは、第１の面１３ａにペースト状のガラスフリットをコーティングした後、このガラスフリットを焼結することにより形成される。二層目の絶縁層１７ｂは、一層目の絶縁層１７ａの上にペースト状のガラスフリットをコーティングした後、このガラスフリットを焼結することにより形成される。三層目の絶縁層１７ｃおよび四層目の絶縁層１７ｄは、二層目の絶縁層１７ｂを形成する手順を繰り返すことにより形成される。

四層の絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄは、各層毎にペースト状のガラスフリットをコーティングすることにより得られるので、このコーティング時にガラスフリットの中に気泡が巻き込まれるのを否めない。巻き込まれた気泡は、ガラスフリットを焼結する過程においてガラスフリット中を上昇してガラスフリットから抜け出る。

しかしながら、全ての気泡がガラスフリットから完全に抜け出るとは限らず、図３に示すように、一部の気泡がガラスフリットから抜け切れずにガラスフリット中に複数の微小なボイド１８となって残留する。

図４は、互いに積み重ねられた二つの絶縁層１７ａ，１７ｂに残留するボイド１８の状態を代表して示している。ボイド１８は、各絶縁層１７ａ，１７ｂの厚さＴ１よりも小さなサイズを有している。言い換えると、ボイド１８のサイズは、絶縁体１４の全体の厚さをＴ２、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの積層数をＮとした時、
Ｔ２×１／Ｎ
よりも小さな値となっている。

そのため、ボイド１８は、絶縁層１７ａ，１７ｂの中に封じ込められたり、又は絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面に開口する単なる凹みとなっている。すなわち、ガラスフリットを焼成する過程において、ガラスフリット中に巻き込まれた気泡が完全に抜け切れなかった場合、気泡は凹部となって絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの表面に残る確率が高くなる。

図３に示すように、基材１３から最も離れた四層目の絶縁層１７ｄは、絶縁体１４の実装面１９を形成している。実装面１９はフラットであるとともに、基材１３の放熱部１５の反対側に位置されている。

さらに、本実施の形態によると、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄのうち四層目の絶縁層１７ｄのみが白色を呈している。そのため、四層目の絶縁層１７ｄは、光反射性を有している。四層目の絶縁層１７ｄに光反射性を付与するために、絶縁層１７ｄを形成する材料として、例えば酸化チタンのような白色粉末が３０wt％の割合で混入されたペースト状のガラスフリットを使用している。

本実施の形態では、ペースト状のガラスフリットをスクリーン印刷法を用いてコーティングすることにより四層の絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを形成しているが、本発明はこれに限らない。例えば、ペースト状のガラスフリットを蒸着させることで、四層の絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを形成してもよい。

図３に示すように、配線パターン９は、絶縁体１４の実装面１９の上に例えばマトリックス状に配列されている。本実施の形態の配線パターン９は、例えば印刷層からなる。印刷層としては、主成分となる金属粉に導電体粒子が混入されたペースト状のインキを用いている。印刷層は、前記インキを例えばスクリーン印刷法を用いて四層目の絶縁層１７ｄの上に所望のパターンニングで印刷した後、インキを焼成して硬化させることにより得られる。

発光ダイオード１０は、発光素子の一例である。本実施の形態では、発光ダイオード１０として、例えば波長４６０ｎｍの青色の光を発するチップ状の半導体発光素子を用いている。図３に示すように、発光ダイオード１０は、ベース２１と半導体発光層２２とを有している。ベース２１は、電気絶縁性を有するサファイア等で形成されている。半導体発光層２２は、ベース２１の上に積層されている。さらに、一対の電極２３ａ，２３ｂが半導体発光層２２の上に配置されている。

発光ダイオード１０のベース２１は、例えば透明なシリコーン樹脂のような透光性を有する接着剤２４を用いて各配線パターン９の上に接着されている。発光ダイオード１０は、配線パターン９の中央に対し配線パターン９の一端の方向に偏っている。

図３に示すように、発光ダイオード１０の一方の電極２３ａは、この発光ダイオード１０が接着された配線パターン９の他端部にボンディングワイヤ１１を介して電気的に接続されている。発光ダイオード１０の他方の電極２３ｂは、この発光ダイオード１０と隣り合う他の配線パターン９の他端部にボンディグワイヤ１２を介して電気的に接続されている。ボンディグワイヤ１１，１２としては、金ワイヤ、アルミワイヤのような金属細線を用いることが好ましい。

配線パターン９およびボンディングワイヤ１１，１２は、互いに協働して直列回路を形成している。直列回路は、複数の発光ダイオード１０の間を直列に接続している。直列回路の一端は、第１の端子２５ａに電気的に接続されている。直列回路の他端は、第２の端子２５ｂに電気的に接続されている。図１に示すように、第１および第２の端子２５ａ，２５ｂは、絶縁体１４の実装面１９の外周部に互いに間隔を存して配置されている。

さらに、本実施の形態によると、第１および第２の端子２５ａ，２５ｂは、導電性のインキを実装面１９にスクリーン印刷することにより、配線パターン９と一緒に実装面１９の上に形成されている。

図１に示すように、フレーム５は、基板８よりも一回り小さな四角い枠状をなしている。フレーム５は、実装面１９の上の全ての発光ダイオード１０を取り囲むように実装面１９の上に取り付けられている。直列回路に接続された第１および第２の端子２５ａ，２５ｂは、フレーム５の外側に位置されている。

図２および図３に示すように、封止部材６は、フレーム５で囲まれた領域に充填されている。封止部材６は、発光ダイオード１０、配線パターン９およびボンディングワイヤ１１，１２を覆った状態で固化されている。封止部材６は、透光性材料の一例である透明シリコーン樹脂により形成されている。例えば黄色の蛍光体粒子が封止部材６に混入されている。蛍光体粒子は、好ましい例として封止部材６の内部で略均一に分散されている。そのため、封止部材６は、蛍光体層を兼ねている。

封止部材６に混入させる蛍光体粒子は黄色に限らない。発光ダイオード１０が発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色の蛍光体粒子あるいは緑色の光を発する緑色の蛍光体粒子を必要に応じて加えるようにしてもよい。

図１に示すように、点灯装置３は、制御部２６とパルス発生器２７とを備えている。パルス発生器２７の出力端は、第１および第２の端子２５ａ，２５ｂに電気的に接続されている。制御部２６は、パルス発生器２７が発するパルスの発生タイミング、パルス幅およびパルス高さ等を制御する。さらに、制御部２６は、直流電源２８に接続されている。

このような構成の照明装置１において、発光モジュール２が点灯装置３により点灯された場合、以下の照明が行われる。すなわち、各発光ダイオード１０に直列回路を介して電圧が印加され、各発光ダイード１０が点灯する。発光ダイオード１０は、青色の光を主波長とする光を発する。青色光は、透明な封止部材６に入射される。封止部材６に入射された青色光の一部は、封止部材６の中に分散されている黄色の蛍光体粒子に当たって、黄色の蛍光体粒子に吸収される。残りの青色光は、黄色の蛍光体粒子に当たることなく封止部材６を透過して発光モジュール２の外に放射される。

青色光を吸収した黄色の蛍光体粒子は、励起されて青色光とは異なる色の光を発する。具体的には、黄色の蛍光体粒子は、主として黄色の光を発する。黄色の光は、封止部材６を透過して発光モジュール２の外に放射される。この結果、黄色の光と青色の光とが互いに混じり合って白色光となり、この白色光が照明用途に供される。

発光ダイオード１０から基板８に向けて放射された光は、実装面１９を構成する四層目の絶縁層１７ｄに到達する。白色粉末が添加された四層目の絶縁層１７ｄは、光反射性を有している。そのため、四層目の絶縁層１７ｄに到達した光は、発光モジュール２の外に向けて反射される。よって、発光ダイオード１０が発する光の取り出しを効率よく行うことができる。

一方、各発光ダイオード１０は、点灯中に発熱を伴う。発光ダイオード１０が発する熱は、主として配線パターン９および絶縁体１４を経由して金属製の基材１３に伝わる。基材１３に伝えられた熱は、基材１３の裏側に位置する放熱部１５から発光モジュール２の外に放出される。

本発明の実施の形態によると、発光モジュール２を構成するプリント回路板４は、複数の発光ダイオード１０が実装された絶縁体１４を有している。絶縁体１４は、単層ではなくて四つの絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを互いに積み重ねた多層構造を採用している。

このため、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを一層づつ積み重ねていく過程において、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにボイド１８が発生したり、空気中の微細な異物が取り込まれたとしても、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの厚さを薄くしつつ、発光ダイオード１０と放熱用の基材１３との間に所望の絶縁耐圧を確保できる。

詳しく述べると、各絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄにボイド１８のような欠陥が含まれていても、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを積み重ねることで、隣り合う絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの中の欠陥が絶縁体１４の厚さ方向に合致する確率を減らすことができる。

言い換えると、絶縁体１４を全体的に見た時に、各絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄに含まれている欠陥が絶縁体１４の実装面１９に沿って広がる方向に分散され易くなる。

したがって、四つの絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを積み重ねた絶縁体１４は、単層の絶縁体との比較において、発光素子１０と基板８の基材１３との間に所望の絶縁耐圧を容易に確保することができる。この結果、四つの絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを積み重ねた絶縁体１４は、得ようとする絶縁耐圧を一定とすれば、単層の絶縁体よりも薄くすることができる。

さらに、各絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの厚さが薄ければ、絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの元となるガラスフリットを焼成する過程において、ガラスフリット中に含まれた気泡がガラスフリットから抜け易くなる。

これに対し、図５に示すように、絶縁体１４が一つの層３１で形成されている場合、層３１の厚さが本発明の第１の実施の形態に比べて単純に四倍となる。このような構成では、一つの層３１の元なるガラスフリットに気泡が含まれている場合に、層３１そのものが厚いので、気泡が焼成の過程においてもなかなか抜け出ることができない。逆に焼成時の熱影響を受けて気泡が膨張し、大きなボイド３２となって絶縁体１４の中に残留する可能性が高くなる。そのため、ボイド３２に対応する箇所では、図５のように絶縁体１４の厚さが局部的に薄くなっており、これでは絶縁耐圧を確保することが困難となる。

以上のことから、四つの絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄを積み重ねた絶縁体１４は、一つの層３１で形成された絶縁体１４との対比において、絶縁耐圧を確保する上で有利な構成となる。それとともに、四つの絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄの厚さを可能な限り薄くすることができ、絶縁体１４ひいては基板８の薄型化を達成することができる。

加えて、絶縁体１４が薄くなれば、発光ダイオード１０の熱を基材１３に伝えるための絶縁体１４の熱抵抗が減少する。このため、発光ダイオード１０の熱を絶縁体１４から基材１３に効率よく伝えることができる。よって、発光ダイオード１０の放熱性が向上し、その分、発光ダイオード１０の温度上昇が抑制されて、照明用途として充分な発光量を得ることができる。

以上のように、発光ダイオード１０を支持する絶縁体１４を多層構造とすることで、絶縁体１４と発光ダイオード１０との間の絶縁耐圧を確保すること、および発光ダイオード１０の放熱性を高めることを両立させることができる。

さらに、本実施の形態では、絶縁体１４に光反射性を付与するための白色顔料である酸化チタンが混入されているのは、実装面１９を構成する四層目の絶縁層１７ｄに限られている。言い換えると、一層目から三層目の絶縁層１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、熱抵抗を増加させる酸化チタンは混入されていない。この結果、絶縁体１４に光反射性を付与したにも拘らず、熱抵抗の増加を最小限に止めることができ、発光ダイオード１０から基材１３の放熱部１５への熱伝達を良好に維持することができる。よって、発光ダイオード１０の放熱性が損なわれることはない。

本発明者は、前記実施の形態に対応する発光モジュール２を実施例１とし、絶縁体１４が光反射性を欠いている以外は、前記実施の形態と同一の構成を有する発光モジュールを実施例２として、夫々の絶縁耐圧特性比、放熱特性比および発光量比を測定する点灯試験を実施した。

この点灯試験では、比較例１として、酸化チタンが３０ｗｔ％の割合で含有されたペースト状のガラスフリットを用いて厚さが６０μｍの絶縁層を形成した発光モジュールを準備した。さらに、比較例２として、酸化チタンが３０ｗｔ％の割合で含有されたペースト状のガラスフリットを用いて厚さが８０μｍの絶縁層を形成した発光モジュールを準備した。

表１は、前記点灯試験により得られた測定結果を示している。

表１に示すように、比較例１および比較例２によると、絶縁耐圧特性に関しては、絶縁層が厚い比較例２の方が比較例１よりも優れている。この比較例２の絶縁耐圧特性を１００とした場合、比較例２よりも絶縁体１４の厚さが薄い実施例１および実施例２においても、絶縁耐圧特性が１００となっている。したがって、絶縁体１４を多層とすることで、比較例２よりも絶縁体１４の厚さを薄くしつつ絶縁耐圧を確保できることが分かる。

さらに、表１から分かるように、発光ダイオード１０から基材１３への熱伝導に基づく発光ダイオード１０の放熱特性に関しては、比較例１、比較例２よりも実施例１、実施例２の方が優れている。

加えて、表１から分かるように、絶縁体１４が光反射性を有する実施例１および比較例１、比較例２では、発光モジュール２の発光量（光の取り出し効率）が同等となっている。実施例１、比較例１および比較例２の発光量を１００とした場合、絶縁体が光反射性を有しない実施例２では、発光モジュールの発光量が低下している。そのため、一般照明用として充分な発光量を得るためには、絶縁体１４が光反射性を有することが好ましいことが確かめられた。

本発明は前記実施の形態に特定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施可能である。

例えば、絶縁層の数は、前記実施の形態に特定されるものではなく、所望とする絶縁体の厚さに応じて三層としたり、あるいは四層以上としてもよいことは勿論である。

本発明は、基板の絶縁体に発熱する発光素子を実装した発光モジュールに適用することで、発光素子の熱を放熱性を高めて一般的な照明用途として充分な発光量を得ることができる。

２…発光モジュール、３…点灯装置、８…基板、９…配線パターン、１０…発光素子（発光ダイオード）、１３…金属基材（基材）、１４…絶縁体、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ…絶縁層、１９…実装面。

Claims (4)

1. 金属基材と、前記金属基材に積層されるとともに前記金属基材の反対側に実装面を有する絶縁体と、を含む基板と；
   前記基板の実装面に設けられた配線パターンと；
   前記基板の実装面に実装され、前記配線パターンに電気的に接続されて通電時に発熱する発光素子と；を具備し、
   前記基板の前記絶縁体は、前記基板の厚さ方向に互いに積み重ねられた複数の絶縁層を有し、これら絶縁層は厚さが同一であるとともに、前記絶縁層のうち前記実装面を形成する一つの絶縁層のみに光反射性および熱抵抗が増加する材料が混入されていることを特徴とする発光モジュール。
2. 請求項１の記載において、前記各絶縁層はボイドを含み、前記ボイドのサイズが前記各絶縁層の厚さよりも小さいことを特徴とする発光モジュール。
3. 請求項１の記載において、前記金属基材は、前記発光素子の熱を放出する放熱部を有し、この放熱部は前記絶縁体の反対側に位置することを特徴とする発光モジュール。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載された発光モジュールと；
   前記発光モジュールの前記発光素子を点灯させる点灯装置と；を具備したことを特徴とする照明装置。

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