JP6026315B2

JP6026315B2 - 発光素子モジュール

Info

Publication number: JP6026315B2
Application number: JP2013030958A
Authority: JP
Inventors: 知紘吉村
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2016-11-16
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: JP2014160756A

Description

本発明は、金属製の基板上に電気絶縁層を介して形成された金属製の配線パターン上に複数の発光素子を実装して成る発光素子モジュールに関するものである。

近年、高輝度で耐久寿命の長いＬＥＤを基板上に直に実装して成るＣＯＢ（Chip On Boad）タイプのＬＥＤパッケージが照明器具や液晶ディスプレイ等の光源として使用されている（例えば、特許文献１参照）。斯かるＣＯＢタイプのＬＥＤパッケージは、基板上に金属膜によって配線パターンを形成し、この配線パターン上にＬＥＤを実装して該ＬＥＤを配線パターンに電気的に接続し、ＬＥＤや配線パターンを樹脂によって封止して構成されている。

ところで、特許文献２には、ＬＥＤ等の発光素子が発生する熱を放熱させて該発光素子の温度上昇を抑えるようにした図４〜図６に示すような発光素子モジュールが提案されている。

即ち、図４は特許文献２において提案された発光素子モジュールの上面図、図５は同発光素子モジュールの底面図、図６は図４のＣ−Ｃ線断面図であり、図示の発光素子モジュール１０１においては、矩形平板状の基板１０２の表面には銅箔によって複数の配線パターン１０４が形成されており（図６参照）、各配線パターン１０４上にはＬＥＤ等の複数（図示例では、１５個）の発光素子１０５が図４に示すようにマトリクス状に配列されている。

又、基板１０２の裏面の各発光素子１０５に対応する箇所には、図６に示すように、各発光素子１０５からの熱を放熱させるための熱伝導膜１０７がマトリックス状に形成されている。

特開２０１２−０９９５７２号公報ＷＯ２００８−１５６０２０号公報

特許文献２において提案された発光素子モジュール１０１においては、各発光素子１０５が発生する熱は、配線パターン１０４と基板１０２を経て熱伝導膜１０７へと伝導し、熱伝導膜１０７から周囲に放熱されるために熱の伝導経路が長く、放熱性能が悪いという問題があった。

又、基板１０２の中心部に配置された発光素子１０５の温度が他の発光素子１０５の温度よりも高くなり、各発光素子１０５に温度差が生じるために光に輝度ムラが生じたり、各発光素子１０５の間で寿命差が生じるという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、複数の発光素子の均熱化を図ることによって光の輝度ムラや発光素子間の寿命差の問題を解消することができる発光素子モジュールを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、金属製の基板上に電気絶縁層を介して金属製の複数の配線パターンを形成し、それぞれの配線パターン上に複数の発光素子を実装して成る発光素子モジュールにおいて、前記各配線パターンは、前記発光素子を搭載する分割片と該分割片から延びる放熱部から成り、複数の前記発光素子を複数のグループに分け、各グループ毎に前記各配線パターンの分割片に搭載し、複数の前記配線パターンの複数の分割片のうち、中心部に位置する分割片から延びる放熱部の面積を他の分割片から延びる放熱部の面積よりも大きく設定したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、複数の前記配線パターンの分割片から延びる放熱部の各面積を、周辺部から中心部に向かって次第に大きく設定したことを特徴とする。

本発明によれば、各配線パターンを、発光素子を搭載する分割片と該分割片から延びる放熱部とで構成し、複数の発光素子を複数のグループに分け、各グループ毎に各配線パターンの分割片に搭載し、複数の配線パターンの複数の分割片のうち、中心部に位置する分割片から延びる放熱部の面積を他の分割片から延びる放熱部の面積よりも大きく設定したため、基板の中心部に配置された発光素子の放熱性が高められ、この発光素子と他の発光素子との温度差が小さく抑えられ、発光素子モジュールにおける光の輝度ムラや発光素子間の寿命差の問題が解消される。

本発明に係る発光素子モジュールの平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。特許文献２において提案された発光素子モジュールの上面図である。特許文献２において提案された発光素子モジュールの底面図である。図４のＣ−Ｃ線断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る発光素子モジュールの平面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図であり、図示の発光素子モジュール１は、図２及び図３に示すように、矩形平板状の金属製の基板２上に電気絶縁層３を介して金属製の配線パターン４を形成し、該配線パターン４上に発光素子として計４２個のＬＥＤ（発光ダイオード）５を実装して構成されている。尚、本実施の形態では、基板２は、熱伝導性の高いアルミニウム等の金属によって構成されており、配線パターン４は、同じく熱伝導性の高い銅箔によって形成されている。又、ＬＥＤ５の配線パターン４への実装は、ハンダ付け、共晶結合、導電性ペーストによる接着等によってなされる。

而して、計４２個の前記ＬＥＤ５は、図１に示す円形の発光部６の領域に配置されているが、これらのＬＥＤ５は、基板２の中心部に左右２列に配置された計１４個の第１グループと、その左右外側に２列に配置された計１４個の第２グループと、更にその外側の最外側に２列に配置された計１４個の第３グループとに分けられている。

そして、前記配線パターン４は、ＬＥＤ５の第１〜第３グループ毎に計６つに分割されている。即ち、配線パターン４は、図１の上部に位置する矩形部分４Ｄから細い６つの分割片４Ａ１，４Ａ２，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２が下方に向かって延びている。具体的には、配線パターン４は、第１グループに属する左右２列の計７個のＬＥＤ５がそれぞれ実装された中心部の左右２列の分割片４Ａ１，４Ａ２と、第２グループに属する左右２列の計７個のＬＥＤ５がそれぞれ実装された左右２列の分割片４Ｂ１，４Ｂ２と、第３グループに属する左右２列の計７個のＬＥＤ５がそれぞれ実装された左右２列の分割片４Ｃ１，４Ｃ２とに分割されている。

配線パターン４の６つに分割された分割片４Ａ１，４Ａ２，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２のＬＥＤ５が実装される幅の狭い部分は、矩形部分４Ｄから図１の下方へと互いに平行に延びているが、その各端部には放熱部４ａ１，４ａ２，４ｂ１，４ｂ２，４ｃ１，４ｃ２がそれぞれ形成されている。そして、本実施の形態では、配線パターン４の計６つの分割片４Ａ１，４Ａ２，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２のうち、基板２の中心部に位置する左右２つの分割片４Ａ１，４Ａ２の放熱部４ａ１，４ａ２の面積は、分割片４Ａ１，４Ａ２の外側に位置する左右２つの分割片４Ｂ１，４Ｂ２の放熱部４ｂ１，４ｂ２の面積よりも大きく設定されており、分割片４Ｂ１，４Ｂ２の外側に位置する左右２つの分割片４Ｃ１，４Ｃ２の放熱部４ｃ１，４ｃ２の面積よりも大きく設定されている。

ところで、従来の発光素子モジュールにおいては、基板の中心部に配置されたＬＥＤの温度が最も高く、中心から遠ざかるほどＬＥＤの温度は低くなっていた。そこで、本実施の形態では、前述のように配線パターン４の６つの分割片４Ａ１，４Ａ２，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２のうち、中心部に位置する左右２つの分割片（第１グループに属するＬＥＤ５が実装された分割片）４Ａ１，４Ａ２の放熱部４ａ１，４ａ２の面積が最も大きく設定され、その分割片４Ａ１，４Ｂ２から遠ざかる分割片（第２グループのＬＥＤ５が実装された分割片）４Ｂ１，４Ｂ２の放熱部４ｂ１，４ｂ２の面積、分割片（第３グループのＬＥＤ５が実装された分割片）４Ｃ１，４Ｃ２の放熱部４ｃ１，４ｃ２の面積を順次小さく設定している。

以上のように構成された発光素子モジュール１において、配線パターン４に駆動電圧が印加されると、各ＬＥＤ５が起動されて発光すると同時に、各ＬＥＤ５からは熱が発生するが、その熱は、配線パターン５から基板２へと伝導し、基板２から周囲に放熱されるために各ＬＥＤ５の温度上昇が低く抑えられる。

而して、本実施の形態では、複数のＬＥＤ５を第１〜第３グループに分け、各グループ毎に配線パターン４を６つに分割し、該配線パターン４の６つの分割片４Ａ１，４Ａ２，４Ｂ１，４Ｂ２，４Ｃ１，４Ｃ２のうち、中心部に位置する左右２つの分割片４Ａ１，４Ａ２の放熱部４ａ１，４ａ２の面積を最も大きく設定し、その外側の左右２つの分割片４Ｂ１，４Ｂ２の放熱部４ｂ１，４ｂ２の面積、更にその外側の左右２つの分割片４Ｃ１，４Ｃ２の放熱部４ｃ１，４ｃ２の面積を順次小さく設定したため、従来温度が最も高くなっていた中心部の第１グループに属するＬＥＤ５の冷却性能が第２グループに属するＬＥＤ５の冷却性能よりも高められるとともに、第２グループに属するＬＥＤ５の冷却性能が第３グループに属するＬＥＤ５の冷却性能よりも高められる。この結果、第１〜該３グループに属する全てのＬＥＤ５の均熱化が図られ、各ＬＥＤ５から出射される光の輝度ムラやＬＥＤ５間の寿命差の問題が解消される。

尚、以上は本発明を発光素子としてＬＥＤを基板上に実装して成る発光素子モジュールに対して適用した形態について説明したが、本発明は、発光素子としてＬＥＤ以外の例えばＬＤ（レーザーダイオード）等を実装して成る発光素子モジュールに対しても同様に適用可能である。又、基板上に実装されるＬＥＤの数やそのグループ数、配線パターンの分割数は以上の実施の形態に限定されず、これらは自由に設定され得るものである。

１発光素子モジュール
２基板
３電気絶縁層
４配線パターン
４Ａ１，４Ａ２配線パターンの第１のグループの分割片
４Ｂ１，４Ｂ２配線パターンの第２のグループの分割片
４Ｃ１，４Ｃ２配線パターンの第３のグループの分割片
４Ｄ配線パターンの矩形部分
４ａ１，４ａ２第１のグループの分割片の放熱部
４ｂ１，４ｂ２第２のグループの分割片の放熱部
４ｃ１，４ｃ２第３のグループの分割片の放熱部
５ＬＥＤ（発光素子）
６発光部

Claims

金属製の基板上に電気絶縁層を介して金属製の複数の配線パターンを形成し、それぞれの配線パターン上に複数の発光素子を実装して成る発光素子モジュールにおいて、
前記各配線パターンは、前記発光素子を搭載する分割片と該分割片から延びる放熱部から成り、
複数の前記発光素子を複数のグループに分け、各グループ毎に前記各配線パターンの分割片に搭載し、複数の前記配線パターンの複数の分割片のうち、中心部に位置する分割片から延びる放熱部の面積を他の分割片から延びる放熱部の面積よりも大きく設定したことを特徴とする発光素子モジュール。
複数の前記配線パターンの分割片から延びる放熱部の各面積を、周辺部から中心部に向かって次第に大きく設定したことを特徴とする請求項１記載の発光素子モジュール。