JP5375552B2 - 発光装置及びこれを備えた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤチップ等の半導体発光素子を備える発光装置、及びこの発光装置を光源として備える照明器具に関する。

従来、半導体発光素子としてＬＥＤ（発光ダイオード）チップを用い、このＬＥＤチップを１Ｗ以上の電力で点灯させる発光装置において、この発光装置のＬＥＤチップが実装される基板に、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

前記ＤＣＢ基板は、絶縁コアと、このコアの一面に所定のパターンで接合された第１金属層と、絶縁コアの前記一面と反対側の面に接合された第２金属層とを備えている。絶縁コアはセラミックス製であり、第１、第２の金属層は銅製である。第１、第２の金属層の厚みは厚く、これらは直接接合又は蝋着によりセラミックス製の絶縁コアに接合されていて、第１金属層に複数のＬＥＤチップが実装されている。このような構成のＤＣＢ基板は、配線パターンを厚膜化できるとともに、それに伴い基板の高耐熱化に対応可能である。

このＤＣＢ基板の第２金属層はセラミックス製の絶縁コアより小さい。この第２金属層は、半田、熱グリース、相変化テープ、又は熱ブランケットなどの接続材料を介してヒートシンク等に取付けられる。或いは、第２金属層に、これよりも厚くかつ第２金属層よりも大きいベースを接続し、このベースの周部に設けた二つの切り欠きに通されるボルト又はリベットにより、ベースがヒートシンク等にボルト締め又はリベット打ちにより取付けられるようになっている。

特開２００５−７９５９３号公報

従来技術で、ＤＣＢ基板にこれとは別部品であるベースを接合して、このベース用いてヒートシンク等の被取付け部材にＤＣＢ基板を取付ける構成は、部品点数が多くコスト高であるという問題がある。又、第２金属層を接続材料例えば半田でヒートシンク等に取付ける構成では、半田の溶融温度が、鉛フリータイプの場合でも２３０℃前後で、ＬＥＤチップを第１金属層に実装するのに使用する接着剤等の耐熱温度に比べて低いため、高い温度環境での使用、又は点灯消灯に伴う温度変化によって、半田にクラック等の劣化が発生するおそれがある。そのため、従来技術の発光装置において、半田を使用していると、半田を使用していない場合に比べて、半田の劣化を考慮してＤＣＢ基板の温度が高くならないように投入電力を抑制しなくてはならず、これにより、ＬＥＤチップに供給する電力を増加させて明るさを増やす上では不利である。

こうした事情から、発光装置とは別部品であるベースを用いることなく、ＤＣＢ基板をヒートシンク等にねじ止めできるようにすることが望まれているが、こうした要請は前記従来技術では満たすことができない。

ところで、ＤＣＢ基板のセラミックス製絶縁コアにねじ孔を形成すれば、この孔にねじを通してＤＣＢ基板をヒートシンク等に取付けることができるが、この取付け構造は以下の点で好ましくない。

第１に、ＤＣＢ基板をヒートシンク等にねじ止めする際、ねじの締め付けトルクによって、ＤＣＢ基板のセラミックス製絶縁コアが破損するおそれがある。

第２に、ＤＣＢ基板がねじ止めされるヒートシンク等の被取付け部材の熱膨張の方が、ＤＣＢ基板のセラミックス製絶縁コアの熱膨張より大きい。このため、温度上昇により、セラミックス製絶縁コアが、被取付け部材の熱膨張に伴って、この部材と反対側に凸となるように押されて変形することがある。それに伴い、ねじ止め部に負荷が掛かってセラミックス製絶縁コアが破損するおそれがある。

第３に、セラミックス製絶縁コアの裏面に接合されている銅製等の第２金属層の熱膨張の方が、セラミックス製絶縁コアの熱膨張より大きいので、温度上昇に伴う熱膨張差により、セラミックス製絶縁コアが被取付け部材から離れる方向に凸となるように変形することがある。それに伴い、ねじ止め部に負荷が掛かってセラミックス製絶縁コアが破損するおそれがある。

本発明は、以上の事情に基づきなされたもので、部品点数を増加することなく被取付け部材にねじ止めできるとともに、ねじ止め部を原因としてセラミックス製の基材が破損しないようにした発光装置、及びこの装置を備えた照明器具を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に係る発明の発光装置は、実装面及びこの実装面に対して反対側の裏面を有するセラミックス製の基材、前記実装面に直接接合又は蝋着されて所定のパターンで配設された正面金属部材並びに給電部、及び前記裏面に直接接合又は蝋着され、かつ、前記基材の周部より突出された固定部を一体に有しこの固定部にねじ通し部が形成された裏面金属部材を備えた基板と；前記正面金属部材に実装されるとともに前記給電部に電気的に接続された半導体発光素子と；を具備することを特徴としている。

この発明及び以下の発明で、基板には、ＤＣＢ（Direct Copper Bonding）基板、ＤＢＡ（Direct Brazing Aluminum）基板、ＡＭＣ（Active Metal Brazed Copper）基板等を用いることができる。ＤＣＢ基板は、セラミックス基材に金属部材として銅板を直接接合して形成されたものである。ＤＢＡ基板は、セラミックス基材に金属部材としてアルミニウム板を蝋着して形成されたものである。ＡＭＣ基板は、セラミックス基材に金属部材として銅板を蝋着して形成されたものである。

この発明及び以下の発明で、セラミックス基材には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡＬＮ、ＳｉＮ等の材料を用いることができる。

この発明及び以下の発明で、正面金属部材を所定のパターンで実装面に設けるには、一枚の金属部材を予め金型等で所定のパターンに打ち抜き成形したものを、セラミックス等の基材に接合した後、この金属部材の必要な部分間に設けられていてこの必要部分を支持していたブリッジ部等の不要な部分を切除して実現できる。或いは、一枚の金属部材をセラミックス基材に接合した後、エッチングによって所定のパターンに形成することもできる。

この発明及び以下の発明で、半導体発光素子には、例えばＬＥＤチップや有機ＥＬ等を用いることができる。

この発明及び以下の発明で、給電部は、セラミックス等の基材の周部から外側に突出していても、或いは、こうした突出状態に設けられるのではなく、基材の一部に孔又は溝等からなる取付け部を設け、この取付け部から突出された状態に設けられていてもよい。

この発明及び以下の発明で、裏面金属部材の周部全体が、セラミックス等の基材の周部より突出されている場合、この周部に形成されたねじ通し部がある部位を固定部として用いることができる。又、裏面金属部材は、その固定部を除いた領域を基材と略同じ大きさとして、固定部のみが基材の周部から突出されるようにしてもよく、或いは基材の周部に切り欠き状の凹部を設けるとともに、この凹部と基材とを合わせた大きさと略同じ大きさの裏面金属部材を用いて、この部材の前記凹部に露出するように突出された周部の一部を、固定部として用いることもできる。更に、裏面金属部材は、孔や切り欠きがない平板に限らず、例えば、正面金属部材のパターンに応じて、このパターンに粗密がある場合等には、密度が相対的に高い部位に対応して孔や切り欠きを設けることも可能である。

請求項１の発明では、基材の裏面に直接接合又は蝋着により接合された裏面金属部材を基板が備えているので、厚みが厚い板状の裏面金属部材を用いることができる。これにより、裏面金属部材と一体でかつねじ通し部が形成された固定部は、ヒートシンク等の被取付け部材に基板をねじ止めするに足る十分な強度を有する。この固定部は、セラミックス製基材の周りにこの基材の周部から突出されているので、セラミックス製基材にねじを通すことなく、固定部のねじ通し部にねじを通して基板を被取付け部材に固定できる。したがって、部品点数を増加することなく被取付け部材にねじ止めできるとともに、ねじ止め部を原因としてセラミックス製の基材が破損しないようにできる。しかも、固定部は裏面金属部材と一体であるので、固定部として別部品を要することがない。

請求項２の発明は、請求項１に係る発明の発光装置において、前記裏面金属部材の面積が前記正面金属部材の面積より大であるとともに、前記裏面金属部材の厚みが前記正面金属部材の厚みより薄いことを特徴としている。

この発明では、正面金属部材は半導体発光素子の配置に従ったパターンで設けられているので、その面積は裏面金属部材の面積よりも小さい。こうした構成では、基板の製造において、高温条件下で基材に正面及び裏面の金属部材を直接接合又は蝋着した後に常温まで温度降下する場合、正面金属部材よりもボリュームが大きい方の裏面金属部材の熱収縮が大きい。それにより、正面金属部材側が凸となり裏面金属部材側が凹となるように基板が反ることがあり、こうした変形を原因とする様々な悪影響がもたらされる恐れがある。しかし、請求項２の発明では、裏面金属部材の厚みが正面金属部材の厚みより薄いので、前記正面金属部材と裏面金属部材の熱収縮が略同様となるに伴って、基板の前記反りを抑制できる。

請求項３に係る発明の照明器具置は、請求項１又は２に記載の発光装置を光源として具備することを特徴としている。

この発明によれば、部品点数を増加することなく被取付け部材にねじ止めできるとともに、ねじ止め部を原因としてセラミックス製の基材が破損しないようにした発光装置を備えた照明器具を提供できる。

請求項１に係る発明の発光装置によれば、基板の裏面に直接接合又は蝋着により接合された裏面金属部材と一体の固定部のねじ通し部にねじを通して基板を被取付け部材に固定することができるので、部品点数を増加することなく被取付け部材にねじ止めできるとともに、そのねじ止め部でセラミックス製の基材が破損しないようにできる、という効果がある。

請求項２に係る発明の発光装置によれば、請求項１の発明において、更に、製造上等において、正面金属部材と裏面金属部材の面積差に起因する基板の反りを抑制できる、という効果がある。

請求項３に係る発明によれば、部品点数を増加することなく被取付け部材にねじ止めできるとともに、ねじ止め部を原因としてセラミックス製の基材が破損しないようにした発光装置を備えた照明器具を提供できる、という効果がある。

本発明の一実施の形態に係る発光装置を光源として備えたスポットライトを示す斜視図である。 図１のスポットライトを示す正面図である。 図１のスポットライトを示す断面図である。 図１のスポットライトを分解して示す斜視図である。 図１のスポットライトが備える光源をなす発光装置を示す正面図である。 図１のスポットライトが備える発光装置を示す裏面図である。 図５の発光装置をＬＥＤチップが実装される前の状態で示す正面図である。 図５中矢印Ｆ８−Ｆ８線に沿う断面図である。 図５の発光装置が有するＬＥＤチップの配列パターンを示す平面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図４中符号１は照明器具例えば投光器具体的にはスポットライトを示している。スポットライト１は、このライトの光源として用いた一対の発光装置２と、被取付け部材３と、凹面反射鏡４と、鏡支持部材５を具備している。

各発光装置２は、ＣＯＢ（chip on board）型のものであって、図５〜図８に示すように基板１１と、複数の半導体発光素子例えばＬＥＤチップ２１と、枠部材２５と、透光性の封止部材２７等を具備している。

基板１１は例えばＤＣＢ基板からなる。具体的には、図８等に示すように基材１２と、正面金属部材１４と、給電部１６と、裏面金属部材１８を備えている。

基材１２は、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡＬＮ、ＳｉＮ等のセラミックス材料の平板で形成されている。図５及び図７に示すように板状の基材１２は、その周部例えば四隅の内の二つの隅部に凹部１２ａを有している。これら一対の凹部１２ａは、１８０°隔たって基材１２の対角線上に設けられている。これとともに、一対の凹部１２ａは、基材１２の周部を切り欠くように設けられていて、基材１２の周面及び厚み方向に夫々開放されている。

図５に示すように基材１２の正面をなす一面はＬＥＤチップ２１が実装される実装面１２ｂであり、基材１２の裏面１２ｃは実装面１２ｂと反対側の他面からなり、これら両面は平行である。

正面金属部材１４及び給電部１６は基材１２に対してその正面側に配置されている。詳しくは、基材１２の実装面１２ｂにＤＣＢ法により正面金属部材１４及び給電部１６が直接接合されている。正面金属部材１４はＬＥＤチップ２１の放熱及びこのチップの光りを反射するために設けられている。

裏面金属部材１８は基材１２に対してその裏面１２ｃ側に配置されている。詳しくは、基材１２の裏面１２ｃにＤＣＢ法により裏面金属部材１８が直接接合されている。正面金属部材１４、給電部１６、及び裏面金属部材１８はいずれも銅板である。

ＤＣＢ法による直接接合では、銅板の一面に酸化銅被膜を形成し、この酸化銅被膜をセラミックス製の基材１２に向けて基材１２に前記銅板を配置し、加熱炉において銅板の溶融温度より低く酸化銅被膜の溶融温度より高い温度で加熱することにより、銅板とセラミックス製の基材１２の接合界面に共晶溶融物を形成して、この共晶溶融物により前記銅板を基材１２の実装面１２ｂ又は裏面１２ｃに接合する。

実装面１２ｂに直接接合された正面金属部材１４は、マトリクス状に分割された複数のパターン部１４ａからなる。図９に示すように各パターン部１４ａは複数のＬＥＤチップ２１の実装位置に対応して縦横に間隔的に並べられ既述のようにマトリクス状に配設されている。

実装面１２ｂに直接接合された給電部１６は、パターン部１４ａの配列方向（例えば図９において左右方向）にこれらパターン部１４ａを間に置いて、これらパターン部１４ａの両側に隣接して配置されている。これら一対の給電部１６の一端部が実装面１２ｂに直接接合されていて、パターン部１４ａの配列方向の端に配置されたパターン部１４ａに夫々隣接して設けられている。

各給電部１６の他端部は、給電端部１６ａとして用いられ、基材１２の周部から基材１２外に向けて真っ直ぐに突出されている。給電端部１６ａはその高さ位置を変えることなく例えば実装面１２ｂと平行に設けられている。しかし、この給電端部１６ａは、実装面１２ｂから離れる方向に折れ曲がってから、更に実装面１２ｂと平行になるように折れ曲がることによって、基材１２の周部から突出されていてもよい。給電部１６は基材１２の中心に対し点対称に設けられているとともに、その給電端部１６ａは図５及び図７に示すように基材１２の凹部１２ａに対してずれて配置されている。給電部１６には図示しない給電用の絶縁被覆電線が接続される。

なお、図９に示すようにＬＥＤチップ２１を一方の配列方向毎に直列に接続したＬＥＤ直列回路を複数設けたので、ＬＥＤ直列回路毎に給電をする給電部１６が既述のように左右に一対形成されている。しかし、全てのＬＥＤチップ２１を直列に接続して給電する場合には、直列接続の両端位置のパターン部１４ａに隣接して給電部１６を形成すれば良い。

正面金属部材１４及び給電部１６の表面には、これら正面金属部材１４及び給電部１６より遥かに薄い図示しない金属層が積層されている。この金属層は、前記表面に例えば略３μｍの厚みでメッキされたニッケルメッキ層等からなる下地メッキ層と、この上に例えば略０.３μｍの厚みでメッキされた表層メッキ層とからなり、表層メッキ層は例えば銅又は銀或いは金等のメッキ層からなる。表層メッキ層を銀メッキ層で形成することは、正面金属部材１４をなす各パターン部１４ａでの光反射性能を高く確保できる点で好ましい。

基材１２の実装面１２ｂに正面金属部材１４及び給電部１６を所定のパターンで配設するには、所定厚みを有する一枚の金属材例えば銅板を、打ち抜きプレス機の金型等で所定のパターンに打ち抜き形成したものを実装面１２ｂに直接接合し、メッキ処理を施した後、実装面１２ｂに接合されている銅板からなる金属材の内で、必要な部位同士を接続していたブリッジ部の不要な部分を切除することによって実現できる。或いは、所定の厚みを有しかつ所定の大きさに形成された一枚の銅板からなる金属材を、基材１２の実装面１２ｂに直接接合した後、エッチングによって不要な部位を野祖いて所定のパターンに形成し、その後、残った必要部分、つまり、正面金属部材１４及び給電部１６に対してメッキ処理を施すことで実現可能である。

基材１２の裏面１２ｃにＤＣＢ法により直接接合された裏面金属部材１８は、基板１１の反り防止及び放熱等のために設けられていて、好ましくは図６に示すように基材１２の裏面１２ｃの略全域を覆っている。この裏面金属部材１８は、平板であるとともに、図５〜図７に示すように複数例えば２箇所に固定部１８ａを一体に有している。

固定部１８ａは、基材１２の周部より突出されていて、この基材１２の前記凹部１２ａに基材１２の裏側から臨んでいる。この固定部１８ａにねじ通し部例えばねじ通孔１９が形成されている。ねじ通し部は切り欠き状の凹みで形成することもできる。

板状の金属素材を材料として基材１２に接合された正面金属部材１４、給電部１６、及び裏面金属部材１８の厚みは、これらが基材１２に直接接合して設けられることにより所望の厚みとすることができ、例えば２００μｍ〜５００μｍの範囲で選択される。この厚みは金属メッキ層に比較して遥かに厚く、そのために、機械的強度を確保できる。

更に、裏面金属部材１８の厚みは、正面金属部材１４の給電部１６の厚みより薄い。この裏面金属部材１８の厚みは、ＤＣＢ法による基板１１の製造での直接接合後に常温まで温度降下する場合、正面金属部材１４側が凸となり裏面金属部材１８側が凹となるように基板１１が反ることを抑制できるように、正面金属部材１４のパターンに応じて定められている。

各ＬＥＤチップ２１には例えば青色発光をするＬＥＤチップが用いられている。これらのＬＥＤチップ２１は、図８に示すようにサファイア等からなる素子基板２１ａ上に単色の青色発光をする半導体発光層２１ｂが積層され、この半導体発光層２１ｂ上に正負一対の素子電極２１ｃが互いに配置された半導体ベアチップである。

ＬＥＤチップ２１は、その半導体発光層２１ｂと反対側に位置する素子基板２１ａの裏面をダイボンド材２２で各パターン部１４ａに夫々固定することによって基材１２の実装面１２ｂ上に実装されている。ダイボンド材２２は、銀ベースト又は樹脂接着剤例えば透明シリコーン樹脂等からなる。

各ＬＥＤチップ２１の実装は約３００℃の温度をかけながら行われる。この場合、正面金属部材１４及び給電部１６が基材１２の実装面１２ｂに占める面積と、裏面金属部材１８が基材１２の裏面１２ｃに占める面積との差、言い換えれば、これらの面積と厚みを元に換算が可能な基材表裏面での金属材のボリューム差に基づいて、基材１２の実装面１２ｂ側が凸となり裏面１２ｃ側が凹となるように基材１２が反ることを、正面金属部材１４及び給電部１６の厚みより裏面金属部材１８の厚みが薄いことにより抑制できる。

なお、ＬＥＤチップ２１の実装工程で前記反りが過大に発生すると、ダイボンド材２２の厚みを適正に管理することが難しくなる。このようになった場合、ダイボンド材２２によりＬＥＤチップ２１の実装不良を生じる恐れがあるとともに、点灯時のＬＥＤチップ２１の発熱をパターン部１４ａにダイボンド材２２を介して放出する性能が低下し、ＬＥＤチップ２１の発光性能及び寿命の低下がもたらされる恐れがある。更に、点灯時における前記反りの発生により、基板１１の中央部が後述の受熱面から離れ、それを原因とするヒートスポットが形成され、それによるＬＥＤチップ２１の発光性能及び寿命の低下がもたらされる恐れがある。しかし、既述のように正面金属部材１４及び給電部１６の厚みより裏面金属部材１８の厚みを薄くして、ＬＥＤチップ２１の実装時及び点灯時等における前記反りを抑制できるので、以上説明した不具合を改善できて、品質を高めることができる。

更に、スポットライト１の点灯に伴い、既述の基材表裏面での金属材のボリューム差に基づいて、基材１２の実装面１２ｂ側が凸となり裏面１２ｃ側が凹となるように基材１２が反ることを、正面金属部材１４及び給電部１６の厚みより裏面金属部材１８の厚みが薄いことにより抑制できる。そのため、前記反りを原因として、基板１１の中央部が後述の受熱面から浮くように離れることを原因とするヒートスポットが形成されないようにできる。

図８及び図９に示すように各ＬＥＤチップ２１の素子電極２１ｃとパターン部１４ａ及び給電部１６とはボンディングワイヤ２３によって電気的に接続されている。この場合、一方の極の素子電極２１ｃは、この電極を有したＬＥＤチップ２１が実装されたパターン部１４ａにボンディングワイヤ２３によって接続され、他方の極の素子電極２１ｃは、電極を有したＬＥＤチップ２１が実装されたパターン部１４ａに隣接した他のパターン部１４ａにボンディングワイヤ２３によって接続されている。更に、こうして直列接続されたＬＥＤチップ列の一端に位置したＬＥＤチップ２１の素子電極２１ｃが、一方の電極部１６にボンディングワイヤ２３によって接続され、前記ＬＥＤチップ列の他端に位置したＬＥＤチップ２１が実装されたパターン部１４ａが、他方の電極部１６にボンディングワイヤ２３によって接続されている。これにより、各ＬＥＤチップ列は、その列が延びる方向の両側に位置された給電部１６間に直列接続されている。

図５及び図８に示すように枠部材２５は、その内側に給電部１６の一部及び各ＬＥＤチップ２１を納めて、基板１１の実装面１２ｂ上に接着により取付けられている。

この枠部材２５の内側に封止部材２７が充填されていて、この封止部材２７で各ＬＥＤチップ２７が覆われており、具体的には封止部材２７が各ＬＥＤチップ２７を埋設している。封止部材２７は、透明樹脂、例えば透明なシリコーン樹脂製で、この内部に図示しない蛍光体が混入されている。蛍光体は、青色発光をするＬＥＤチップ２１が発する光の一部により励起されて所定の色の光を放射するものであり、例えば青色光に対して黄色光、赤色光、或いは緑色光を夫々放射する黄色蛍光体、赤色蛍光体、或いは緑色蛍光体が、予め設定された所定の配合比で配合されている。

以上の構成の発光装置２は被取付け部材３に取付けられている。

すなわち、図３及び図４に示すように被取付け部材３は、例えばこの被取付け部材３の主部をなすヒートシンク３１と、受熱部３５とを備えている。なお、被取付け部材３は、スポットライト１以外の照明器具に本発明を適用する場合、この器具が備える金属製の照明器具本体であってもよい。ヒートシンク３１は、例えばアルミニウムのダイカスト製であり、略円板状のベース部３２の裏面に板状の放熱フィン３３を複数突設して形成されている。各放熱フィン３３は互に略平行である。

受熱部３５は、略長四角形状をなし、その厚みはベース部３２の厚みと同程度である。この受熱部３５は、例えばヒートシンク３１とは別体であるので、受熱部３５の後側面をベース部３２の表面（正面）に接触させて、ヒートシンク３１の裏側から挿入された複数のねじ等の連結具３４（図３参照）によって受熱部３５に連結されている。

なお、受熱部３５はベース部３２に一体成形することも可能である。ベース部３２に固定された受熱部３５は、ベース部３２の中心を通ってこのベース部３２の径方向に延びていて、かつ、放熱フィン３３と平行に設けられている。図４中符号３２ａは連結具３４が通る連結孔を示している。

受熱部３５の受熱面をなす両側面に夫々発光装置２が固定されている。これら発光装置２は、裏面金属部材１８を受熱部３５に向けるとともに、この裏面金属部材１８と受熱部３５の側面との間に伝熱シート３６（図４等参照）を挟んで固定されている。この固定は、前記固定部１８ａのねじ通孔１９を通って受熱部３５にねじ込まれる図示しないねじで行なわれている。

なお、図４中符号３５ａは受熱部３５の両側面に夫々形成された逃げ溝を示し、この逃げ溝３５ａに給電部１６が対向して配置されている。又、逃げ溝３５ａには、端子部１６に接続される図示しない絶縁被覆電線が配線されるようになっている。

伝熱シート３６は熱伝導性が良いシリコン樹脂製であり、軟質である。そのため、基板１１が温度変化等で多少反ることがあっても、受熱部３５の側面と基板１１の裏面金属部材１８との間に隙間が形成されないようにこれらの間に充填状態に挟まれて、前記受熱面に対する発光装置２の放熱面である裏面金属部材１８からの伝熱性を向上できるようになっている。

前記のように被取付け部材であるヒートシンク３１の受熱部３５にねじ止めされる発光装置２の基板１１は、ＤＣＢ基板であり、既述のようにセラミックス製の基材１２の裏面に直接接合により被着された裏面金属部材１８を備えているので、この裏面金属部材１８には厚みが例えば２００μｍ〜５００μｍの銅板を用いることができる。

そのため、この裏面金属部材１８と一体でかつねじ通孔１９が形成された固定部１８ａは、受熱部３５に基板１１をねじ止めするに足る十分な強度を有している。そして、この固定部１８ａは、基材１２の周部から外れた位置、つまり、基材１２の周りにこの基材１２の周部から突出されているので、セラミックス製の基材１２にねじを通すことなく、固定部１８ａのねじ通孔１９にねじを通して発光装置２の基板１１を受熱部３５に取付けることができる。

しかも、ねじ通し部例えばねじ通孔１９が形成された固定部１８ａは、既述のようにＤＣＢ基板からなる基板１１の裏面金属部材１８と一体であるから、こうした固定部１８ａに相当する別部品を要しない。そのため、部品点数の増加がなく既述のねじ止めができ、コスト的に有利である。

更に、発光装置２の基板１１を受熱部３５に固定するねじが、既述のようにセラミックス製の基材１２を通らないので、ねじの締め付けトルクによって基材１２が破損しないようにできる。

図１〜図４に示すように凹面反射鏡４はアルミニウム等により作られた一対の凹面鏡部材４１からなる。各凹面鏡部材４１の反射面は、放物面で形成されているとともに、鏡面に仕上げられている。更に、凹面鏡部材４１は、その光出射側に位置された半円弧状の縁４１ａと、この縁４１ａに対して反対側の奥まった端部に平坦な座面部４１ｂを有している。これとともに、座面部４１ｂに切り欠き４１ｃ（図４参照）が形成されている。

これら凹面鏡部材４１は、その座面部４１ｂをヒートシンク３１のベース部３２の正面に接触させた状態で、切り欠き４１ｃを通ってベース部３２にねじ込まれたねじ４２によって、ベース部３２に固定されている。図４中符号３２ｃはねじ４２がねじ込まれるベース部３２の固定孔を示している。ベース部３２への一対の凹面鏡部材４１のねじ止めは、ベース部３２の受熱部３５が連結される前に行われる。

こうしてヒートシンク３１の正面側に固定された一対の凹面鏡部材４１は、受熱部３５の両側に、この受熱部３５を境に線対称に配置されている。そのため、これら凹面鏡部材４１の放物面からなる反射面に、発光装置２の発光部、つまり、蛍光体入りの封止部材２７が対向されている。発光装置２の発光部の中心部Ｐ（図９参照）は、凹面鏡部材４１の焦点位置に配置されている。

受熱部３５の長手方向両端部には、正面側から鏡押え４５が夫々ねじ止めされている。これら鏡押さえ４５は、取付け片部４５ａとこれから折れ曲がった塞ぎ片部４５ｂとを有している。

取付け片部４５ａが受熱部３５にねじ止めされることにより、塞ぎ片部４５ｂが、受熱部３５の厚みに相当して隔てられている一対の凹面鏡部材４１にわたってこれらの間の隙間を塞ぐように配置されている。これにより、図１及び図２に示すように塞ぎ片部４５ｂの先端縁４５ｃと一対の凹面鏡部材４１の縁４１ａとが円形に近似した形状に連続されている。

凹面反射鏡４のカバーを兼ねる鏡支持部材５は、円筒形の基部５ａとこの一端から折れ曲がった支え部５ｂとからなる。支え部５ｂは基部５ａより大径なテーパ形状をなし、正面視円環形である。鏡支持部材５は、その基部５ａをベース部３２の正面に接触させるとともに、支え部５ｂを凹面反射鏡４の周部裏面に接触させて、これらベース部３２と凹面反射鏡４の周部との間に挟設されていて、凹面反射鏡４をその裏側から支持している。

この鏡支持部材５の挟み込みは、予めベース部３２の正面側に鏡支持部材５を配置した状態で、ベース部３２に一対の凹面鏡部材４１をねじ止めすることで行われる。鏡支持部材５が有した支え部５ｂの開口縁５ｃは、凹面鏡部材４１の縁４１ａ及びこれに連続した鏡押さえ４５の先端縁４５ｃよりも前側、つまり、光出射側に位置されている。したがって、図３に示すように凹面反射鏡４及び鏡押え４５は鏡支持部材５内に収容されている。なお、図１及び図４中符号５ｄは通線孔を支援し、この通線孔５ｄには端子部１６に至る図示しない絶縁被覆電線が通される。

前記構成のスポットライト１が点灯されると、各発光装置２の各ＬＥＤチップ２１が発光する。これとともに、蛍光体入り封止部材（発光部）２７が白色発光し、この発光は、発光部に対向している凹面鏡部材４１に入射される。

そのため、この光は、発光部が対向している凹面鏡部材４１で光の利用方向に反射されて、凹面反射鏡４の縁４１ａ及びこれに連続した鏡押さえ４５の先端縁４５ｃがなす略円形の開口を通って、図示しない照射対象に向けて出射される。この場合、一対の凹面鏡部材４１で反射された光の投射パターンは略円形であり、かつ、これらのパターンは、スポットライト１に対して十分遠方に位置する照射対象上において略合致される。

スポットライト１の点灯と消灯に伴いその発光装置２の基板１１の温度は変化する。スポットライト１の点灯時、各ＬＥＤチップ２１の発熱により基板１１及び受熱部３５は温度上昇する。この場合、受熱部３５の熱膨張の方が、基板１１のセラミック製の基材１２の熱膨張より大きいので、この熱膨張差により基板１１は受熱部３５の受熱面で押されてこの受熱面から離れる方向に凸となるように変形する。これとともに、基材１２の裏面に直接接合されている銅製の裏面金属部材の熱膨張の方が、セラミック製の基材１２の熱膨張より大きいので、この熱膨張差により基板１１が受熱部３５の受熱面から離れる方向に凸となるように変形する。

それにも拘らず、既述のように基材１２にねじを通すことなく、固定部１８ａのねじ通孔１９にねじを通して発光装置２の基板１１が受熱部３５に取付けられているので、ねじ止め部を原因としてセラミック製の基材１２に負荷が掛かることがなく、それにより、基材１２が破損しないようにできる。

１…スポットライト（照明器具）、２…発光装置（光源）、１１…基板、１２…基材、１２ｂ…実装面、１２ｃ…裏面、１４…正面金属部材、１４ａ…パターン部、１６…給電部、１８…裏面金属部材、１８ａ…固定部、１９…ねじ通孔（ねじ通し部）、２１…ＬＥＤチップ（半導体発光素子）

Claims (3)

1. 実装面及びこの実装面に対して反対側の裏面を有するセラミックス製の基材、前記実装面に直接接合又は蝋着されて所定のパターンで配設された正面金属部材並びに給電部、及び前記裏面に直接接合又は蝋着され、かつ、前記基材の周部より突出された固定部を一体に有しこの固定部にねじ通し部が形成された裏面金属部材を備えた基板と；
   前記正面金属部材に実装されるとともに前記給電部に電気的に接続された半導体発光素子と；
   を具備することを特徴とする発光装置。
2. 前記裏面金属部材の面積が前記正面金属部材の面積より大であるとともに、前記裏面金属部材の厚みが前記正面金属部材の厚みより薄いことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 請求項１又は２に記載の発光装置を光源として具備することを特徴とする照明器具。

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