JP6094069B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、両面発光が可能な発光装置に関する。

近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）等を発光素子とした両面発光が可能な発光装置が提案されている。例えば、特許文献１及び２には、一枚の基板の表面と裏面にそれぞれ発光素子が実装された発光装置が記載されている。また、特許文献３及び４には、表面に発光素子が実装された二枚の基板の背面同士を対向させた発光装置が記載されている。

特開平０６−４２９６０４５号公報 特開２００１−２２３４８６号公報 特開２０１１−１２９４１６号公報 特開２０１２−０１５０６７号公報

しかしながら、引用文献１〜４に記載された発光装置では、発光素子からの熱を十分に逃がすことができず、温度上昇により発光効率が低下する可能性があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、両面発光が可能であり且つ放熱性に優れた発光装置を得ること課題とする。

一態様に係る発光装置は、第１基板と、第１基板の表面に載置された第１発光素子と、第２基板と、第２基板の表面に載置された第２発光素子と、を備える。第１基板は、第１開口部と、表面に露出し且つ第１発光素子と電気的に接続された第１接続部と、表面に露出し且つ第１発光素子と電気的に接続されていない第１非接続部と、を有する。同様に、第２基板は、第２開口部と、表面に露出し且つ第２発光素子と電気的に接続された第２接続部と、表面に露出し且つ第２発光素子と電気的に接続されていない第２非接続部と、を有する。ここで、第１基板の表面と第２基板の表面は、第１発光素子が第２開口部内に配置され且つ第２発光素子が第１開口部内に配置されると共に、第１接続部が第２非接続部と熱的に接続され且つ第２接続部が第１非接続部と熱的に接続されるように、対向している。

本発明の一実施形態に係る発光装置を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置を表面、側面、裏面から見た図である。 本発明の一実施形態に係る発光装置を表面、側面、裏面から見た図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る発光装置を実施するための形態について説明する。ただし、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明を以下に限定するものではない。

図１に、本実施形態に係る発光装置を組み立てる前の分解図を、図２に組み立てた後の発光装置をそれぞれの角度から見た図を、示す。

各図に示すように、本実施形態に係る発光装置は、第１基板１１と、第１基板１１の表面に載置された第１発光素子１６と、第２基板２１と、第２基板２１の表面に載置された第２発光素子２６と、を備える。第１基板１１は、第１開口部１２と、表面に露出し且つ第１発光素子１６と電気的に接続された第１接続部１３と、表面に露出し且つ第１発光素子１６と電気的に接続されていない第１非接続部１４と、を有する。同様に、第２基板２１は、第２開口部２２と、表面に露出し且つ第２発光素子２６と電気的に接続された第２接続部２３と、表面に露出し且つ第２発光素子２６と電気的に接続されていない第２非接続部２４と、を有する。ここで、第１基板１１の表面と第２基板２１の表面は、第１発光素子１６が第２開口部２２内に配置され且つ第２発光素子２６が第１開口部１２内に配置されると共に、第１接続部１３が第２非接続部２４と熱的に接続され且つ第２接続部２３が第１非接続部１４と熱的に接続されるように、対向している。

これにより、両面発光が可能で、放熱性に優れた発光装置とすることができる。以下、この点について説明する。

第１基板１１の表面には第１発光素子１６からの熱が直接的に伝わる第１接続部１３を露出させており、この第１接続部１３が第２基板２１の表面に露出した第２非接続部２４と熱的に接続されている。ここで、第２非接続部２４は、第１基板１１側の熱を逃がすために設けられたもので、第２基板２１に設けられているにもかかわらず第２発光素子２６とは電気的に接続されていない。同様に、第２基板２１の表面には第２発光素子２６からの熱が直接的に伝わる第２接続部２３を露出させており、この第２接続部２３が第１基板の表面に露出した第１非接続部１４と熱的に接続されている。第２非接続部２４と同様に、第１非接続部１４は、第２基板２１側の熱を逃がすために設けられたもので、第１基板１１に設けられているにもかかわらず第１発光素子１６とは電気的に接続されていない。したがって、第１発光素子１６で生じた熱を効果的に第２非接続部２４に逃がすことができ、第２発光素子２６で生じた熱を効果的に第１非接続部１４に逃がすことができる。これにより、両面発光が可能であるだけでなく、放熱性に優れた発光装置とすることができる。

以下、本実施形態に係る発光装置を構成する主な部材について説明する。なお、第１基板１１、第１発光素子１６などと、第２基板２１、第２発光素子２６などとは、基本的にその構成が共通する。したがって、以下では、主な説明は第１基板１１などで行うが、第２基板２１などについても同様であることは言うまでもない。また、第１基板１１及び第２基板２１、第１発光素子１６及び第２発光素子２６などを、単に「基板」、「発光素子」などということがある。

（第１基板１１、第２基板２１）
基板は、発光素子を実装するための、所謂、回路基板である。基板としては、リジッド基板やフレキシブル基板を用いることができるが、本実施形態では母材をガラスエポキシとしたリジッド基板を用いている。

図１において、矢印の左側は第１基板１１を表面側から見た平面図とその側面図を、矢印の右側は第２基板２１を表面側から見た平面図とその側面図を、それぞれ示している。図１に示すように、第１基板１１と第２基板２１の表面同士を対向させて貼り合せることで１つの発光装置が作製される。

第１基板１１には、第２発光素子２６の位置に対応して第１開口部１２が形成されている。また、第１基板１１には、第１発光素子１６と電気的に接続された第１接続部１３と、第１発光素子１６と電気的に接続されていない第１非接続部１４と、が表面に露出すように形成されている。第１接続部１３と第１非接続１４は、銅箔などの金属材料を含む所謂配線パターンとして形成できる。同様に、第２基板２１も、第２開口部１２、第２接続部２３及び第２非接続部２４を有する。

第１接続部１３は、表面に露出した第１幅広部１３ａと、第１幅広部１３ａから延伸した第１幅狭部１３ｂと、を有することができる（第１幅広部１３ａは、第１幅狭部１３ｂの延伸方向に垂直をなす方向における幅が第１幅狭部１３ｂよりも幅広に形成された部分である。）。図１に示すように、ここでは、第１幅広部１３ａを半円形状とし、第１幅狭部１３ｂを線状としている。なお、表面側から見て、第１幅広部１３ａはその一部が最表面に露出していればよく、必ずしもその全てが最表面に露出していなくてもよい。また、第１幅狭部１３ｂは必ずしも第1基板１１の表面に露出していなくてもよい。第２接続部２３も、同様に、第２幅広部２３ａと第２幅狭部２３ｂを有している。

図１に示すように、第１発光素子１６は、第１幅広部１３ａ上に載置されることが好ましい。ここでは、第１発光素子１６のそれぞれに対して一対の第１幅広部１３ａが設けられている。つまり、第１発光素子１６は正負一対の電極を有しており、一方の電極が一方の第１幅広部１３ａに接続され、且つ、他方の電極が他方の第１幅広部１３ａに接続されている。これにより、第１発光素子１６は一対の第１幅広部１３ａに跨って載置されることになる。

この場合、第１幅広部１３ａは、少なくともその一部が第２非接続部２４と対向するように構成されており、第１幅広部１３ａと第２非接続部２４とが熱的に接続されることが好ましい。第１幅広部１３ａは、その幅が広く（つまり面積が大きい）且つ第１発光素子１６の直下に設けられているので、第１発光素子１６からの熱を容易に逃がすことができる。さらに、第１幅広部１３ａと第２非接続部２４と対向させて熱的に接続することで、全体としてより放熱性を向上させることができる。以上は第１幅広部１３ａについて説明であるが、第２幅広部２３ａについても同様である。

図１に示すように、第１基板１１には、外部から電力を供給するためのコネクタ１７を設けることができる。コネクタ１７からは、第１幅狭部１３ｂが延伸しており、この第１幅狭部１３が最初の第１幅広部１３ａと繋がっている。一方、第２基板２１には、コネクタ１７に対応する領域が切欠かれた切欠部２８が形成されている。これにより、第１基板１１と第２基板２１とを容易に貼り合せることができる。

図１では、第１基板１１及び第２基板２１を平面視において矩形としており、その四隅及び中央に、ビスを挿入するためのビス穴を形成している。第１基板１１及び第２基板２１は、ビスとナットにより各裏面から締めつけることにより、互いの表面を接触させている。また、第１基板１１は、コネクタ１７の左右のビス穴の周囲に、第１幅狭部１３ｂが露出するように形成されている（図１参照）。一方、第２基板２１においても、対応するビス穴の周囲に第２幅狭部２３ｂが露出するように形成されている。このように構成することで、第１基板１１と第２基板２１をビスで締め合せたときに、圧力がかかり易いビス穴の周辺において、第１幅狭部１３ｂと第２幅狭部２３ｂをより確実に接触させることができる。これにより、コネクタ１７と直接接続されていない第２幅狭部２３ｂにも電力を供給することができるので、比較的簡単な構成で第１発光素子１６と第２発光素子２６に電力を供給することができる。なお、第１幅狭部１３ｂと第２幅狭部２３ｂを接触される位置はビス穴の周辺が好ましいが、これに限定されないことは言うまでもない。

また、基板同士の貼り合せ手段はビス等に限られず、例えば、放熱部と基板との間に熱導電性の高い両面シートを介在させることもできる。ただし、作業効率の観点から、基板をビス等で直接固定することが好ましい。

（第１発光素子１６、第２発光素子２６）
第１発光素子１６及び第２発光素子２６には、典型的には表面実装型の発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることができる。発光色としては、白色、青色等とすることができる。ここでは、基板の表面に、発光素子として白色発光が可能な３つの表面実装型ＬＥＤを実装している。

第1発光素子１６は、正電極及び不電極からなる一対の電極を備える。図１に示すように、各電極が第１幅広部１３ａ上に載置されており、それにより導通が可能となっている。第２発光素子２６についても同様である。

（第１放熱部１９、第２放熱部２９）
図３に、第１放熱部１９及び第２放熱部２９を備える発光装置を示す。図３では、左から順に、第１基板１１の表面側から見た平面図、側面図、第２基板２１の表面側から見た平面図を示している。なお、点線は、基板の外縁を示すために便宜的に記したものである。

放熱部は、典型的には、熱伝導率の高いアルミなどの金属から構成される。第１放熱部１９は、第１基板１１の裏面の全域と接するようにして設けることができる。同様に、第２放熱部２９は、第２基板２１の裏面の全域と接するようにして設けることができる。図３に示すように、第１放熱部１９は、第１基板１１の形状に沿って屈曲している。第２放熱部２９も同様である。放熱部により、発光素子からの熱を放熱部に効果的に逃がすことができる。なお、第１放熱部１９は主として第２発光素子２６からの熱を逃がし、第２放熱部２９は主として第１発光素子１６からの熱を逃がすことができる。

図３に示すように、第１放熱部１９は、第２発光素子２６に対応する領域に開口部を有しており、第２発光素子２６は第１放熱部１９に形成された開口部を介して発光することができる。第２放熱部２９も同様に、第１発光素子１６に対応する領域に開口部を有しており、第１発光素子１６は第２放熱部２９に形成された開口部を介して発光することができる。

放熱部を設ける場合、第１非接続部１４を第１基板１１の裏面に露出させると共に、第２非接続部２４を第２基板２１の裏面に露出させることが好ましい。これにより、第１非接続部１４の熱を第１放熱部１９に直接逃がすことができると共に、第２非接続部２４の熱を第２放熱部２９に直接逃がすことができる。非接続部は典型的には配線パターンで形成することができるので、通常の手法により基板の裏面に露出させることができる。

図３に示すように、ここでは、放熱部の各隅部に、ビスを挿入するためのビス穴が形成されている。これにより、第１放熱部１９と第２放熱部２９とを容易に締め合せることができる。もちろん、放熱部と基板との間に熱導電性の高い両面シートを介在させることにより、両者を固定することもできるが、作業効率の観点から、ビス等で直接固定することが好ましい。

１１・・・第１基板
１２・・・第１開口部
１３・・・第１接続部
１３ａ・・・第１幅広部
１３ｂ・・・第１幅狭部
１４・・・第１非接続部
１５・・・ビス穴
１６・・・第１発光素子
１７・・・コネクタ
１９・・・第１放熱部
２１・・・第２基板
２２・・・第２開口部
２３・・・第２接続部
２３ａ・・・第２幅広部
２３ｂ・・・第２幅狭部
２４・・・第２非接続部
２５・・・ビス穴
２６・・・第１発光素子
２９・・・第１放熱部

Claims (4)

1. 第１基板と、前記第１基板の表面に載置された第１発光素子と、第２基板と、前記第２基板の表面に載置された第２発光素子と、を備える発光装置であって、
   前記第１基板は、第１開口部と、表面に露出し且つ前記第１発光素子と電気的に接続された第１接続部と、表面に露出し且つ前記第１発光素子と電気的に接続されていない第１非接続部と、第１ビス穴と、を有し、
   前記第２基板は、第２開口部と、表面に露出し且つ前記第２発光素子と電気的に接続された第２接続部と、表面に露出し且つ前記第２発光素子と電気的に接続されていない第２非接続部と、第２ビス穴と、を有し、
   前記第１接続部は、表面に露出する一対の第１幅広部と、前記一対の第１幅広部それぞれから延伸し、且つ、前記第１ビス穴の周囲に露出するように形成された第１幅狭部と、を有し、
   前記第２接続部は、表面に露出する一対の第２幅広部と、前記一対の第２幅広部それぞれから延伸し、且つ、前記第２ビス穴の周囲に露出するように形成された第２幅狭部と、を有し、
   前記第１発光素子は、正負一対の電極を有し、一方の前記電極が一方の前記第１幅広部に接続され、他方の前記電極が他方の前記第１幅広部に接続され、
   前記第２発光素子は、正負一対の電極を有し、一方の前記電極が一方の前記第２幅広部に接続され、他方の前記電極が他方の前記第２幅広部に接続され、
   前記第１基板の表面と前記第２基板の表面は、前記第１発光素子が前記第２開口部内に配置され且つ前記第２発光素子が前記第１開口部内に配置されると共に、前記第１接続部が前記第２非接続部と熱的に接続され且つ前記第２接続部が前記第１非接続部と熱的に接続され、前記第１幅狭部と前記第２幅狭部が前記第１ビス穴と前記第２ビス穴の周辺で接触するように、対向していることを特徴とする発光装置。
2. 前記第１幅広部は、前記第２非接続部と熱的に接続され、
   前記第２幅広部は、前記第１非接続部と熱的に接続されている、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記第１非接続部は、前記第１基板の裏面に露出し、
   前記第２非接続部は、前記第２基板の裏面に露出し、
   前記第１基板の裏面には、前記第１非接続部と熱的に接続された第１放熱部が設けられ、
   前記第２基板の裏面には、前記第２非接続部と熱的に接続された第２放熱部が設けられている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記第１接続部は、前記第２接続部と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかひとつに記載の発光装置。

Images