JP5352938B2

JP5352938B2 - 発光ダイオード装置

Info

Publication number: JP5352938B2
Application number: JP2005244071A
Authority: JP
Inventors: 厳與森山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: JP2007059677A

Description

本発明は発光ダイオード装置に関する。

従来、この種の発光ダイオード装置の一例としては、発光ダイオードチップを実装したプリント基板上に、複数の仕切板により仕切った反射板を載置し、この反射板の下端部に設けた複数の固定用リード線をプリント基板にハンダ付けすることにより、反射板全体をプリント基板上に固定するものが知られている（例えば特許文献１参照）。

この発光ダイオード装置によれば、発光ダイオードチップの位置を考慮して反射板をプリント基板上に位置決めしているので、発光ダイオードチップの発光を反射する反射板の反射効率の向上を図ることができる。
特開平１１−１６１１９８号公報

しかしながら、このような従来の発光ダイオード装置では、複数の仕切板により仕切られた反射板全体をプリント基板上に固定するために、複数の固定用リード線をプリント基板上にハンダ付けしている。すなわち、プリント基板上に反射板を固定する位置を位置決めした後、細径の複数の固定用リード線をプリント基板上に一々ハンダ付けしなければならない。このために、反射板の位置決め作業が煩雑であるうえに、複数の細径の固定用リード線をプリント基板上に一々ハンダ付けする煩雑な作業が必要であり、反射板の固定作業性が必ずしも良好ではない。

また、細径の固定用リード線により、これよりも大形で重量の重い反射板と仕切板を、プリント基板上に固定するので、固定力が小さく、反射板の固定位置がずれ易い。このために、光学性能も変動し易いという課題がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、反射面を有する凹部形成部材を基板に簡単かつ確実迅速に固定することができる発光ダイオード装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、表面および段差部が形成された裏面を有する長尺状の基板と；基板の表面側に形成される投光開口を有する凹部および段差部に嵌合する嵌合部を有し、基板の長手方向に形成された複数の凹部形成部材と；基板の長手方向で隣り合う凹部形成部材どうしの間に形成されて、基板の一部を雰囲気に露出させるスリットと；投光開口に対向する基板上に配設された導電層と；凹部内に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；を具備していることを特徴とする発光ダイオード装置である。

請求項３に係る発明は、段差部は、その段差を、深さが基板の厚さの１０％以内で形成していることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード装置である。

請求項４に係る発明は、基板は、その幅方向両端部に形成された切欠を有し、凹部形成部材の側面部は、基板の切欠に係合する係合凸部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオード装置である。

請求項１に係る発明によれば、基板の一面に配設された凹部形成部材に、基板の幅方向両端を挟持する一対の側面部を一体に連結し、この一対の側面部に、基板裏面の段差部に嵌合する嵌合部を設けているので、一対の側面部により基板の幅方向両端部を挟持した状態で、さらに凹部形成部材と一対の側面部とにより、基板を厚さ方向で抱え持ちすることができる。このために、基板上に凹部形成部材を確実に固定することができる。

また、凹部形成部材と一対の側面部とにより基板を厚さ方向で抱え持ちするので、基板の厚さ方向の抜脱を防止または低減することができる。

請求項２に係る発明によれば、段差部の段差深さが基板の厚さの１０％以内であって、深くないので、この段差に、一対の側面部が容易に嵌合することができる。

請求項３に係る発明によれば、基板の幅方向両端部に形成された切欠に、一対の側面部の係合凸部が係合するので、基板に対し一対の側面部が長手方向にずれるのを防止または低減することができる。

このために、一対の側面部に一体に連結された凹部形成部材の凹部内面の反射面が基板上に配設された発光ダイオードチップに対しずれて光学特性が変化するのを防止または低減することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は図３のＩ−Ｉ線断面図、図２は図３のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は本発明の一実施形態に係る発光ダイオードモジュール１の一部切欠平面図、図４は図３のＩＶ−ＩＶ線断面図、図５は図１等で示す基板の一部切欠平面図、図６は図４のＶＩ部拡大図、図７は図３の一部拡大図である。

図３，図４に示すように発光ダイオードモジュール１は長尺状の基板２上に、複数の発光ダイオード装置３，３，…を長手方向に例えば１列状に配設し、かつ一体に連成している。

基板２は、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）、ガラスエポキシ等の平板からなり、図５に示すように幅方向両端部に例えば角形の一対の切欠２ｂ，２ｃを切欠形成し、これら一対の切欠２ｂ，２ｃを長手方向に所定のピッチで複数対形成している。また、基板２は図１，図２に示すように凹部形成部材９を形成する一面（図中上面）の反対側である裏面側において、基板２の幅方向両端部に、所要形状の左右一対の段差２ｅ，２ｆを形成している。これら一対の段差２ｅ，２ｆは基板２の長手方向中間部の全長に亘って連続的に形成されている。

基板２は、複数の発光ダイオード装置３，３，…の各基板を一体に連成してなる一体基板であり、この基板２上には、電気絶縁層４を介して導電層の一例である回路パターン５が配設されている。

図４，図６に示すように回路パターン５は、各発光ダイオード装置３毎に銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）の合金や金（Ａｕ）等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）５ａ，５ｂを形成しており、この回路パターン５上には、各発光ダイオード装置３毎に、例えば青色発光の発光ダイオードチップ６をそれぞれ搭載している。各発光ダイオードチップ６は、青色光を発光する例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体等からなる。各発光ダイオードチップ６は、その底面電極を回路パターン５ａ，５ｂの一方上に載置してダイボンディング等により電気的に接続する一方、上面電極を回路パターン５ａ，５ｂの他方にボンディングワイヤ７により接続している。なお、図３中符号５ｃは一対の回路パターン５ａ，５ｂ同士を電気的に絶縁する間隙である。

そして、基板２上には、各発光ダイオードチップ６の周囲を所要の間隔を置いて取り囲み、基板２の反対側（図４，図６では上方）に向けて漸次拡開する逆円錐台状の凹部８をそれぞれ同心状に形成した凹部形成部材９を各発光ダイオード装置３毎に形成すると共に、これらを一体に形成している。凹部形成部材９は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂により、樹脂層を形成している。この樹脂層は、基板２の幅方向左右両端外面を幅方向に挟持する一対の側面部１１ａ，１１ｂを凹部形成部材９に一体に連成して断面コ字状に形成されている。各凹部８は、その凹部内面に反射面８ａを形成し、外部に開口する投光開口８ｂとその上端面である投光開口端８ｃをそれぞれ有する。

また、各凹部８は、その内部に、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を注入し、投光開口端８ｃとほぼ面一になるように充填し、封止樹脂１０としてそれぞれ形成している。さらに、この封止樹脂１０内には、例えば黄色発光の蛍光体が混入されている。

そして、図１〜図５に示すように、基板２の長手方向で隣り合う凹部形成部材９，９，…同士を一体に連結する連結部９ａの外表面として、その図４，図６中上面に、各投光開口端８ｃと同一端側、すなわち、図４，図６では上方側に向けて開口するスリット１１を全幅に亘って切欠形成している。

図２，図６にも示すように各スリット１１は、その底面で基板２の図２，図６中の上面２ａを外部に露出させる深さに形成されている。また、スリット１１の図３，図７中上端部と下端部、すなわち、基板２の幅方向左右両側端部側には一対の側面部１１ａ，１１ｂを配設している。これら一対の側面部１１ａ，１１ｂは、図１，図２に示すように、基板２を幅方向で挟持するように配設され、各凹部形成部材９，９，…の幅方向両端部と一体に連結されて断面形状がほぼコ字状基板２に形成されている。

図１，図２に示すように一対の側面部１１ａ，１１ｂは、基板２の幅方向両端部外面を、幅方向で挟持するように所要厚でそれぞれ被覆し、図３に示すように基板２の長手方向中間部の全長に亘って連続的に連成されている。また、一対の側面部１１ａ，１１ｂは図５で示す基板２の各対の切欠２ｂ，２ｃにそれぞれ係合する角柱状の係合凸部１１ａ１，１１ｂ１をそれぞれ形成している。これら係合凸部１１ａ１，１１ｂ１は隣り合う凹部形成部材９，９，…間に形成されるスリット１１と同一位置に形成されている。図６に示すように各係合凸部１１ａ１，１１ｂ１の厚さ方向上端（図６中上端）は基板２の図中上端面２ａとほぼ面一に形成されている。

図１に示すように一対の側面部１１ａ，１１ｂは、その図１中各下端部を基板２側へほぼ直角にそれぞれ屈曲させ、これら屈曲端部に、基板２の裏面２ｄ側の左右一対の段差２ｅ，２ｆにそれぞれ嵌合する嵌合部１１ａ２，１１ｂ２を一体に連成している。これら一対の嵌合部１１ａ２，１１ｂ２の内端同士間には、所要幅の開口１１ｃが形成されている。

次に、この発光ダイオードモジュール１の作用を説明する。

まず、一対の回路パターン５ａ，５ｂを介して各発光ダイオードチップ６に直流電圧が印加されると、これら発光ダイオードチップ６が青色に発光する。この発光は透明の封止樹脂１０内の黄色発光の蛍光体を励起し、黄色を発光させると共に、発光ダイオードチップ６の青色光と混色することにより白色光となって、反射面８ａにより反射されて投光開口８ｂから外部へ放射される。

これら発光ダイオードチップ６は通電により発熱し、発光ダイオードモジュール１全体に伝達されるが、基板２に伝達された熱の一部は、各スリット１１の外部露出底面である基板上面２ａの一部から外部へ放出されるので、その昇温を抑制することができる。

また、凹部形成部材９，９，…は、樹脂製であり、金属製の基板２よりも熱膨張率が大きいので、その熱膨張差により、反り等の変形が発生しようとするが、その変形がスリット１１の変形により吸収されるので、凹部形成部材９の変形を防止または低減することができる。

このために、複数の凹部形成部材９，９，…の反射面８ａ，８ａ，…や封止樹脂１０の変形により、その投光開口端８ｂ，８ｂ，…の投光方向がずれて色むらや輝度むら（明るさのむら）が発生するのを防止または低減することができる。

また、各スリット１１は、その左右両側面に、隣り合う凹部形成部材９，９同士を連結する左右一対の側面部１１ａ，１１ｂを設けているので、これら凹部形成部９を射出成形により形成する場合には、その射出成形用の成形型の配列方向一端側の凹部形成部９に樹脂を射出することにより、その樹脂を、各スリット１１の一対の側面部１１ａ，１１ｂを通して列方向他端側の凹部形成部９の隅々まで行き渡らせることができる。

このために、複数の凹部形成部材９，９，…を射出成形によりほぼ同時に形成することができると共に、その成形性を向上させることができる。

そして、図１に示すように凹部形成部材９に一体に連結されている一対の側面部１１ａ，１１ｂは、基板２の幅方向両端部を幅方向に挟持すると共に、これら一対の側面部１１ａ，１１ｂの一対の嵌合部１１ａ２，１１ｂ２が基板裏面２ｂ側の一対の段差２ｅ，２ｆに嵌合することにより、各凹部形成部材９と一対の側面部１１ａ，１１ｂにより基板２を厚さ方向に抱え持ちしている。すなわち、各凹部形成部材９と一対の側面部１１ａ，１１ｂにより、基板２を表裏方向と幅方向の２方向で挟持すると共に、基板２の長手方向で係止しているので、各凹部形成部材９を基板２上の所定の位置に強固に固定することができる。

また、各凹部形成部材９と一対の側面部１１ａ，１１ｂは弾性を有する樹脂により形成されているので、基板２の回路パターン５上に一対の側面部１１ａ，１１ｂの下面開口１１ｃ端を載置し、各凹部形成部材９を基板２側へ押し込むことにより、各凹部形成部材９と一対の側面部１１ａ，１１ｂとを一体に連成した樹脂層を基板２に簡単迅速かつ確実に取り付けることができる。

すなわち、凹部形成部材９側を基板２側へ押し込むと、一対の側面部１１ａ，１１ｂの開口下端当接面が回路パターン５の上面上を幅方向外方へ摺動して下面開口１１ｃが次第に拡大するように弾性変形して行き、さらに、凹部形成部材９を基板２側へ押し込み続けると、この下面開口１１ｃ端が基板２の左右両側面外面まで拡大して飲み込み、やがて基板裏面２ｂへ進み、この基板裏面２ｂへ到達したときに、一対の側面部１１ａ，１１ｂの嵌合部１１ａ２，１１ｂ２が基板裏面２ｂの段差部２ｅ，２ｆに嵌合される。

これにより、凹部形成部材９を基板２側へ単に押し込むことにより、凹部形成部材９を基板２へ簡単迅速かつ確実に固定することができる。

さらに、各対の側面部１１ａ，１１ｂは、その係合凸部１１ａ１，１１ｂ１を、基板２の各対の切欠２ｂ，２ｃ，…に係合させているので、これら側面部１１ａ，１１ｂに一体に連成されている凹部形成部材９，９，…が基板２の長手方向に変位するのを防止することができる。

このために、凹部形成部材９，９，…の反射面８ａが発光ダイオードチップ６に対して基板２の長手方向に変位するのを防止することができるので、その反射面８ａの変位に起因する光学的性能の変動を防止することができる。

なお、前記実施形態では、発光ダイオード装置３の複数個をそれぞれ１列状に配設した発光ダイオードモジュールについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば各発光ダイオード装置３の複数個をマトリックス状に形成してもよく、さらに発光ダイオード装置３はそれぞれ単数でもよい。また、複数個の発光ダイオードモジュール１，１，…を一平面上に配列して一体に連結することにより所要の照明装置等に構成してもよい。

図３のＩ−Ｉ線断面図。図３のＩＩ−ＩＩ線断面図。本発明の一実施形態に係る発光ダイオードモジュールの一部切欠平面図。図３のＩＶ−ＩＶ線断面図。図１〜図３等で示す基板の一部切欠平面図。図４のＶＩ部拡大図。図３の一部拡大図。

符号の説明

１…発光ダイオードモジュール、２…基板、２ｂ，２ｃ…切欠、２ｅ，２ｆ…段差、３…発光ダイオード装置、４…絶縁層、５…回路パターン、６…発光ダイオードチップ、８…凹部、８ａ…反射面、８ｂ…投光開口、８ｃ…投光開口端、９…凹部形成部材、１０…封止樹脂、１１…スリット、１１ａ，１１ｂ…一対の側面連結部、１１ａ１，１１ｂ１…係合凸部、１１ａ２，１１ｂ２…嵌合部。

Claims

表面および段差部が形成された裏面を有する長尺状の基板と；
基板の表面側に形成される投光開口を有する凹部および段差部に嵌合する嵌合部を有し、基板の長手方向に形成された複数の凹部形成部材と；
基板の長手方向で隣り合う凹部形成部材どうしの間に形成されて、基板の一部を雰囲気に露出させるスリットと；
投光開口に対向する基板上に配設された導電層と；
凹部内に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；
を具備していることを特徴とする発光ダイオード装置。
凹部形成部材は、基板を挿入させる開口部およびこの開口部内に形成されて段差部に嵌合する嵌合部を有し、この開口部を基板側へ押し込むことにより、この開口部を拡開させるように弾性変形させて基板を開口部内に挿入させたときに嵌合部を基板の段差部に嵌合させて基板を取付固定させるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード装置。
段差部は、その段差を、深さが基板の厚さの１０％以内で形成していることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード装置。
基板は、その幅方向両端部に形成された切欠を有し、
凹部形成部材の側面部は、基板の切欠に係合する係合凸部を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一記載の発光ダイオード装置。