JP4632284B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を実装する為の基板及び当該基板に発光素子を実装した発光装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、表面実装型の発光素子が回路基板上に複数配置されて光源を成す発光装置がある。この種の発光装置としては、例えば、複数の発光ダイオードチップをプリント配線基板表面の導電回路上に配置して透明樹脂体で封止する特開平9−148633号公報に開示された発光ダイオード整列光源がある。
【0003】
【特許文献1】
特開平9−148633号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例の発光装置は、基板の表面上に発光素子を配置するものであることから、その製造過程において微細な発光素子を基板上に載置する又は載置した際に、所望の載置位置からずれてしまう虞がある、という不都合があった。これは特に、微細な間隔(数ミリ間隔)で複数の発光素子を配置する場合に隣り合う発光素子同士が接触してしまう可能性もあり、歩留まりの悪化にもつながるので好ましくない。
【0005】
また、上記従来例は、発光素子の側面からの光を反射させる為の部材を発光素子列の両側面側に別途設けることによりその光の有効活用を図っているが、かかる部材の製造コストがかかるにも拘わらず、発光素子の側面の一部分からの光しか反射させることができないという不都合もあり、複数の発光素子を密に配設する発光装置にとっては有効な高輝度化対策とはいえない。
【0006】
更に、複数の発光素子が微細な間隔で密に配置されることから、発熱した発光素子は冷却され難いという不都合があり、これにより輝度の低下を招来してしまっている。
【0007】
そこで、本発明は、かかる従来例の有する不都合を改善し、生産性の向上や高輝度化を可能とする発光素子実装基板及び発光装置を提供することを、その目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する為、本発明に係る発光素子実装基板は、発光素子を保持する為の導電回路上の複数の発光素子保持孔と、放熱部とを備えている。
【0009】
また、上記目的を達成する為、本発明に係る発光装置は、導電回路が形成された発光素子実装基板に、発光素子を保持する為の導電回路上の複数の発光素子保持孔と、放熱部とを設けている。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発光装置の第一実施形態について図1から図8を用いて説明する。
【0011】
図1は本実施形態の上面図であって、符号1は発光装置を示す。
この発光装置1は、複数の発光素子10と、これら各発光素子10が実装される基板20とを有する。本実施形態の発光素子10としてはPN接合型の発光ダイオードを使用し、上記基板20に形成された導電回路にボンディングワイヤWで接続される。
【0012】
以下に本実施形態の基板20について図2〜図6を用いて詳述する。この基板20は、図2に示す如く、導電回路(後述する回路パターンS1〜S4及び導電部SH1〜SH6から成る回路)が形成された二枚の基板主体(以下「第一及び第二の基板主体」という。)21,22を貼り合わせて構成される。ここで、これら第一及び第二の基板主体21,22は、図3〜図6に示す如く、夫々同一形状の絶縁材料から成る略矩形の板状体であり、夫々に複数の貫通孔が形成されている。
【0013】
第一基板主体21には、発光素子10を収納する為の貫通孔(以下「発光素子保持孔」という。)21aと、図示しない電源装置の正極に繋がれる貫通孔(以下「正極用貫通孔」という。)21bと、その電源装置の負極に繋がれる貫通孔(以下「負極用貫通孔」という。)21cとが形成される。本実施形態にあっては、第一基板主体の上面を描いた図3、及び該第一基板主体の下面を描いた図4に示す如く、複数の上記発光素子保持孔21aが所定の間隔を設けて格子状に、複数の上記正極用貫通孔21bが第一基板主体21の対向する二辺に所定の間隔を設けて列状に、また複数の上記負極用貫通孔21cが第一基板主体21の対向する残りの二辺に所定の間隔を設けて列状に形成されている。
前記の格子状とは、イメージを描きにくいので適切でないが、図に描かれているようなマトリックス(行列)と御理解いただきたい。
【0014】
かかる如き形状の第一基板主体21の上面には図3に示す回路パターンS1が、下面には図4に示す回路パターンS2が形成される。
【0015】
本実施形態の回路パターンS1は、図3に示す如く、上記各発光素子保持孔21a,上記各正極用貫通孔21b及び上記各負極用貫通孔21cの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部S1a,S1b,S1cと、対向する第二導電部S1b同士を一対ずつ導通させる線状の第四導電部S1dと、これら各第四導電部S1dから夫々分岐させて上記各発光素子保持孔21aの近傍に夫々設けた第五導電部S1eとを有する。ここで、この第五導電部S1eは、図2に示す如く、その近傍の発光素子保持孔21aに保持されている発光素子10の正電極側にワイヤボンディング法を用いて接続される。
【0016】
続いて、本実施形態の回路パターンS2は、図4に示す如く、上記各発光素子保持孔21a,上記各正極用貫通孔21b及び上記各負極用貫通孔21cの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部S2a,S2b,S2cと、対向する第三導電部S2c同士を第一導電部S2aを介して一対ずつ導通させる線状の第四導電部S2dとを有する。
【0017】
ここで、上記各発光素子保持孔21aの壁面には、図2に示す如く、該当する上記回路パターンS1の第一導電部S1aと上記回路パターンS2の第一導電部S2aとを導通させる為の導電部SH1が設けられている。また、上記各正極用貫通孔21b及び各負極用貫通孔21cの夫々の壁面にも同様の導電部(即ち、回路パターンS1の第二導電部S1bと回路パターンS2の第二導電部S2bとを導通させる為の図7に示す導電部SH2、回路パターンS1の第三導電部S1cと回路パターンS2の第三導電部S2cとを導通させる為の図7(図1のY−Y断面図)に示す導電部SH3)が設けられている。尚、この図7においては第一基板主体21と第二基板主体22との間に隙間(A部〜C部)があるが、これは図示の便宜上によるものであり、実際は、かかる部分で第一基板主体21と第二基板主体22との熱融着が行われている。
【0018】
次に、第二基板主体22について説明する。この第二基板主体22には、図2に示されているように、発光素子10の昇温を抑える為の放熱専用の貫通孔(以下「放熱孔」という。)22aが設けられるとともに、該第二基板主体22上面の回路パターンS3と下面の回路パターンS4とを導通させる導電部SH2が形成されている。
さらに、前述した電源装置の正極に繋がれる正極用貫通孔22bと、その電源装置の負極に繋がれる負極用貫通孔22cとが形成される。本実施形態にあっては、図5及び図6に示す如く、複数の上記放熱孔22aが所定の間隔を設けて格子状に、複数の上記正極用貫通孔22bが第二基板主体22の対向する二辺に所定の間隔を設けて列状に、また複数の上記負極用貫通孔22cが第二基板主体22の対向する残りの二辺に所定の間隔を設けて列状に形成されている。
【0019】
ここで、上記放熱孔22aは、図2に示す如く上記発光素子保持孔21aからずらした位置に形成される。尚、図5及び図6に示す上下の列の放熱孔22aの径は他のものよりも小さくなっているが、必ずしもこれに限定するものではなく、全ての放熱孔22aを同一径にしてもよい。
【0020】
また、上記正極用貫通孔22b及び負極用貫通孔22cは、第一基板主体21と第二基板主体22とが貼り合わされた状態で、夫々第一基板主体21の正極用貫通孔21b及び負極用貫通孔21cと連通する位置に形成される。
【0021】
かかる如き形状の第二基板主体22の一方の面には図5に示す回路パターンS3が、他方の面には図6に示す回路パターンS4が形成される。
【0022】
本実施形態の回路パターンS3は、図5に示す如く、上記各放熱孔22a,上記各正極用貫通孔22b及び上記各負極用貫通孔22cの夫々の周縁に設けた第一から第三の導電部S3a,S3b,S3cと、対向する第三導電部S3c同士を第一導電部S3aを介して一対ずつ導通させる線状の第四導電部S3dとを有する。
【0023】
続いて、本実施形態の回路パターンS4は、図6に示す如く、上記回路パターンS3と同様のパターンからなり、第一から第四の導電部S4a,S4b,S4c,S4dを有する。
【0024】
第二基板主体22も、前述した第一基板主体21と同様に、上記各放熱孔22aの壁面には図2に示す上記回路パターンS3の第一導電部S3aと上記回路パターンS4の第一導電部S4aとを導通させる為の導電部SH4が、また上記各正極用貫通孔21b及び各負極用貫通孔21cの夫々の壁面にも同様の導電部(即ち、回路パターンS3の第二導電部S3bと回路パターンS4の第二導電部S4bとを導通させる為の図7に示す導電部SH5、回路パターンS3の第三導電部S3cと回路パターンS4の第三導電部S4cとを導通させる為の図7に示す導電部SH6)が設けられている。
【0025】
ここで、第一及び第二の基板主体21,22の回路パターンS1〜S4を形成する夫々の導電部には導電材料を用いるが、この導電材料の中でも光を反射し得る物質を用いることが好ましい。この導電材料は高反射性のものであれば更に好ましく、例えばこのような高反射性の導電材料としては金等の物質が考えられる。特に、発光素子保持孔21aの壁面全体の導電部SH1をそのような高反射性の導電材料で形成することにより、その導電部SH1において発光素子10の側面からの光を効果的に反射させることができるので、その反射光により発光装置1の高輝度化が可能となる。
【0026】
また、更なる高輝度化を図る為に、発光素子保持孔21aの形状を回路パターンS1側の径の方が大きい錐体状に形成して反射効率を高めることが好ましい。
【0027】
本実施形態にあっては、以上示した如き第一基板主体21と第二基板主体22とを貼り合わせて圧着(熱融着)することにより一枚の基板20を成す。尚、その圧着は熱融着に限らず、接着剤を用いてもよい。
【0028】
この基板20においては、第一基板主体21における各正極用貫通孔21bの導電部S1b,SH2,S2bと第二基板主体22における各正極用貫通孔22bの導電部S3b,SH5,S4bとにより、電源装置の正極側との接点A1〜A5を成し、第一基板主体21における各負極用貫通孔21cの導電部S1c,SH3,S2cと第二基板主体22における各負極用貫通孔22cの導電部S3c,SH6,S4cとにより、電源装置の負極側との接点B1〜B7を成す。
【0029】
また、この基板20においては、図2に示す如く第二基板主体22の上面(回路パターンS3側)が発光素子保持孔21aの底部を成し、この底部に発光素子10が載置されることにより、発光素子10の負電極側と底部上の導電部S3dとの導通が図られる。
【0030】
図2の断面図に表されているように、発光素子10の正電極側が導電部S1dに接続され、発光装置1が構成される。この発光装置1は、図8に示す如き回路を成し、上記各接点A1〜A5,B1〜B7に電源装置側の接続部材(例えばリード線)が接続される。これにより、電源装置から給電され、夫々の発光素子10(D1〜D28)は発光する。尚、上記各接点A1〜A5,B1〜B7には電源装置側の接続部材(例えばリード線)を直接半田付け等で接続してもよいが、その電源装置との間に夫々の発光素子10の点灯制御を行う制御回路基板(図示略)を介在させてもよい。ここで、このような制御回路は、本実施形態の基板20に設けてもよい。
【0031】
以上示したが如き基板20を用いた発光装置1は、発光素子保持孔21aで発光素子10を保持する形態としているので、製造時においては従来例の如き発光素子の位置ずれが無くなり、歩留まりの向上,換言すれば生産性の向上を図ることができる。
【0032】
また、かかる発光素子保持孔21aは、その壁面で発光素子10の側面全体からの光を反射させて出射光を増量させることができるので、発光装置1の高輝度化が可能となる。特に、その壁面に前述したが如き高反射性の導電材料を設けることにより、また前述したが如き錐体状の発光素子保持孔21aとすることにより、更なる高輝度化が可能となる。
【0033】
更に、この基板20は、発光素子保持孔21aの近傍に形成された放熱孔22aにより基板下面(回路パターンS4側)の表面積を拡大させているので、その基板全体の放熱性が向上している。これにより発光素子10は昇温し難くなるので、より有効に発光装置1の高輝度化を達成し得る。
【0034】
ここで、図示しないが、導電部S1b,S1c,S4b,S4cを除き、基板20の上面及び下面に電気絶縁被膜(レジスト膜)を形成してもよい。また、発光素子10を保護する為の透明保護膜を、基板20の上面に樹脂材料等を用いて形成してもよい。更に、かかる透明保護膜は、その保護機能に加えてレンズ効果を持たせる為に、全ての発光素子10の基板上面おける配置位置を考慮した上で、その全発光素子10の中央部分を突出させた球形面形状にすることが好ましい。
【0035】
尚、上述した実施形態においては格子状に発光素子10を配置する為の基板20を例示したが、必ずしもこれに限定するものではなく、例えば複数の発光素子10を一列に配置する為のもの,複数の発光素子10を円形等の所望の形状に配置する為のものであってもよい。また、上述した実施形態においては、一つの列を構成する複数の発光素子10に対して一対の正極用貫通孔22bと負極用貫通孔22cを設けているが、この正極用貫通孔22b及び負極用貫通孔22cは複数列の発光素子群に対して一対のみ又は一対ずつ設けてもよい。
【0036】
更に、上述した実施形態においては第一基板主体21側のみに発光素子10を配置しているが、第二基板主体22にも複数の発光素子保持孔21aを形成し、両面発光し得る発光装置を構成してもよい。
【0037】
また、上述した実施形態においては、発光素子10の昇温を抑制する為の透孔として放熱孔22aを形成している。これは発光装置1の大きさを変えることなく放熱性を向上させることができるので好適ではあるが、発光装置1を搭載する機器側において許容し得るのであれば(即ち機器に搭載し得る範囲内の大きさであるのならば)、基板放熱部として放熱フィンを形成してもよい。ここで、基板放熱部は、第一基板主体21に設けてもよく、第一及び第二の基板主体21,22の双方に設けてもよい。
【0039】
【発明の効果】
本発明に係る発光素子実装基板及び発光装置は、発光素子保持孔により製造時の発光素子の位置ずれが無くなるので、発光装置の生産性を向上させることができる。
また、その発光素子保持孔により発光素子10の側面全体からの光を反射させることができるので、発光装置1の高輝度化が可能になる。更に、放熱部により発光素子実装基板の放熱性を向上させて、発光素子10の昇温を抑制しているので、更なる高輝度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る発光装置の一実施形態を示す上面図である。
【図2】図1に示すX−X線から見た断面図である。
【図3】本実施形態の基板を説明する図であって、その基板を構成する第一基板主体の上面図である。
【図4】図3に示す第一基板主体の下面図である。
【図5】本実施形態の基板を説明する図であって、その基板を構成する第二基板主体の上面図である。
【図6】図5に示す第二基板主体の下面図である。
【図7】図1に示すY−Y線から見た断面図である。
【図8】本実施形態の発光装置の回路図である。
【符号の説明】
1 発光装置
10 発光素子
20 基板
21 第一基板主体
21a 発光素子保持孔
21b,22b 正極用貫通孔
21c,22c 負極用貫通孔
22 第二基板主体
22a 放熱孔
A1〜A5 電源装置の正極側との接点
B1〜B7 電源装置の負極側との接点
S1〜S4,SH1〜SH6 導電回路
W ボンディングワイヤ
Claims (1)
- 複数の発光素子と、導電回路が形成された基板とを有する発光装置であって、
前記の基板は、第一基板主体と、該第一基板主体の下方に配置して貼接された第二基板主体とから成り、
前記の第一基板主体には、発光素子を収納するための発光素子保持用透孔が設けられるとともに、その上面及び下面それぞれに、前記の発光素子に給電するための回路パターンを構成する導電部が設けられ、
かつ前記発光素子保持用透孔の内周面に、第一基板主体の上,下面に設けられた回路パタ−ンを相互に導通させる導電部が形成されていて、
前記の第二基板主体には、放熱専用の透孔が設けられるとともに、その上面及び下面それぞれに、回路パタ−ンを構成する導電部が設けられ
かつ前記放熱専用透孔の内周面に、第二基板主体の上,下面に設けられた回路パタ−ンを相互に導通させる導電部が形成されており、
さらに、前記の発光素子保持用透孔と放熱専用の透孔とが相互に連通しないように、第一基板主体と第二基板主体とを重ね合わせて貼接されるとともに、
前記第一基板主体に設けられた発光素子保持用透孔の下方を、第二基板主体上面の回路パターン導電部が塞いで底面を形成するとともに、この底面に発光素子が実装されていて、
該発光素子の正負いずれか片方の電極が第二基板主体上面の回路パターン導電部に接続されるとともに、
正負いずれか他方の電極が、第一基板主体上面の回路パタ−ン導電部に対して、ワイヤボンディング法により接続されていることを特徴とする発光装置。
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