JP6210830B2 - LED bulb - Google Patents
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Description
本発明は、発光部にLEDチップを備えるLED電球に関し、特に詳しくはその発光部に装飾性を持たせることが可能なLED電球に関する。 The present invention relates to an LED bulb including an LED chip in a light emitting portion, and more particularly to an LED bulb capable of giving a decorative property to the light emitting portion.
LEDチップを使用する照明装置が普及してきている。この照明装置には、電球型をはじめとして直管型、シーリングライト、埋め込み型、など様々な形態がある。とくに電球型の照明装置は、LEDチップのもつ指向性により配光分布が偏り、暗い印象を与えることがある。この配光分布を改善させる一つの手法として、特許文献1の図1にはグローブ内にLEDチップを立体的に配置する手法が示されている。そこで特許文献1の図1を図5に再掲示し、その構造を説明する。 Lighting devices that use LED chips have become widespread. There are various types of lighting devices such as a bulb type, a straight tube type, a ceiling light, and an embedded type. In particular, a light bulb-type lighting device may have a dark impression due to the uneven light distribution due to the directivity of the LED chip. As one method for improving this light distribution, FIG. 1 of Patent Document 1 shows a method of three-dimensionally arranging LED chips in a globe. Therefore, FIG. 1 of Patent Document 1 is shown again in FIG. 5 and the structure thereof will be described.
図5は従来例として示したLED電球の斜視図である。図5において、電源収納部8の上部に口金1が連結し、下部にカバー2(グローブ)がとり付けられている。カバー2の内部では、止め金4で支持棒3にフレキシブル回路基板5が固定されている。フレキシブル回路基板5は、帯状枝部を備え、全体的にかご型の形状である。各帯状枝部にはLEDチップ6が実装されている。このLED電球では、各LEDチップ6がかご型のフレキシブル回路基板5の表面にほぼ均等に配置されているため、LEDチップ6を点灯させると、フレキシブル回路基板5とLEDチップ6からなる発光部が球状になり、カバー2から全方向に光が放射される。
FIG. 5 is a perspective view of an LED bulb shown as a conventional example. In FIG. 5, the base 1 is connected to the upper part of the power storage unit 8, and the cover 2 (glove) is attached to the lower part. Inside the
フィラメントを光源とする電球(以下フィラメント電球と呼ぶ)では、フィラメントの形状をデザインし、その発光部に装飾性を持たせることがある。そこでLED電球でもフィラメント電球を真似ることにより発光部の装飾性を持たせることが要請された。しかしながら特許文献1では、一部でフレキシブル回路基板の形状に関するバリエーションについて記載があるものの、もともと配光特性(指向性)の改善を目的としていたため、装飾性に係る技術的側面について何ら言及しておらず、従来の構成では装飾的なフィラメントを表現することが困難であった。 In a light bulb using a filament as a light source (hereinafter referred to as a filament light bulb), the shape of the filament may be designed to give the light emitting part a decorative property. Therefore, it has been demanded that the LED light bulb has a decorative property of the light emitting part by imitating the filament light bulb. However, in Patent Document 1, although some variations related to the shape of the flexible circuit board are described, it was originally intended to improve the light distribution characteristics (directivity), so there is no mention of technical aspects related to decorativeness. In other words, it has been difficult to express a decorative filament with the conventional configuration.
そこで本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、グローブ内でLEDチップを立体的に配置して発光部を構成したとき、その発光部を装飾的にできるLED電球を提供することを目的とする。 Then, this invention is made | formed in view of the said subject, and when the LED chip is arrange | positioned three-dimensionally in a globe and a light emission part is comprised, the LED light bulb which can decorate the light emission part is provided. With the goal.
本発明のLED電球は、グローブと口金が取り付けられるソケットとを備えるとともに、発光部にLEDチップを備えるLED電球において、帯状の部分を有し基材が透明なフレキシブル回路基板と、LEDダイを内蔵する複数のLEDチップと、前記グローブの内部で前記ソケットの中心に立脚する支柱とを備え、前記LEDダイは、一対の接続電極を有し、前記LEDチップは、前記フレキシブル回路基板にフリップチップ実装され、前記
フレキシブル回路基板上の配線電極と前記接続電極が直接的に接続し、前記フレキシブル回路基板は、一端及び他端がそれぞれ前記支柱及び前記ソケットに固定され、上部が外側に向って湾曲し、前記一端と前記他端の間に固定されていない部分があることを特徴とする。
An LED bulb according to the present invention includes a globe to which a globe and a socket to which a base is attached and an LED chip having an LED chip in a light emitting portion. a plurality of LED chips, and a strut that standing inside the center of the socket of the glove, the LED die has a pair of connection electrodes, wherein the LED chip is flip chip to the flexible circuit board is mounted, the flexible circuit wherein the connection electrode is directly connected to the wiring electrodes on the substrate, the flexible circuit board, one end and the other end is fixed to each of said post and said socket, curved upper outwardly However, there is a portion that is not fixed between the one end and the other end .
本発明のLED電球に備えられたフレキシブル回路基板は、全体が帯状であるか又はその一部分が帯状である。そしてこの帯状の部分にLEDチップが実装されている。このLEDチップはアノードとカソードに相当する一対の接続電極を備えたLEDダイを内蔵している。このLEDチップをフレキシブル回路基板にフリップチップ実装することにより、LEDダイの接続電極が直接的にフレキシブル回路基板上の配線電極と接続する。すなわちLEDダイとフレキシブル回路基板との間には、LEDダイが接続電極側に放射する光を遮るものがない。 The flexible circuit board provided in the LED bulb of the present invention has a band shape as a whole or a part of the flexible circuit board. An LED chip is mounted on the belt-like portion. This LED chip incorporates an LED die provided with a pair of connection electrodes corresponding to an anode and a cathode. By flip-chip mounting the LED chip on the flexible circuit board, the connection electrode of the LED die is directly connected to the wiring electrode on the flexible circuit board. That is, there is nothing between the LED die and the flexible circuit board that blocks light emitted from the LED die toward the connection electrode.
このフレキシブル回路基板が有する帯状部分をグローブ内で立体的に配置しLEDチップを点灯させると、LEDチップの上面(実装面とは反対側の面)および側面に光が放射されるばかりでなく、LEDチップの底面(接続電極側の面)から出射する光が透明なフレキシブル回路基板を通り抜け、フレキシブル回路基板の裏側(LEDチップの実装面とは反対側)にも放射される。すなわちLEDチップとフレキシブル回路基板の帯状部分からなる発光部は、四方に光を放射するためフィラメントの発光特性に類似するようになる。 When the strip-shaped part of the flexible circuit board is three-dimensionally arranged in the globe and the LED chip is turned on, not only light is emitted to the upper surface (surface opposite to the mounting surface) and the side surface of the LED chip, Light emitted from the bottom surface (surface on the connection electrode side) of the LED chip passes through the transparent flexible circuit board, and is also emitted to the back side of the flexible circuit board (the side opposite to the mounting surface of the LED chip). In other words, the light emitting portion composed of the LED chip and the belt-like portion of the flexible circuit board emits light in all directions, and thus becomes similar to the light emission characteristics of the filament.
前記支柱は、導電体からなり、先端に基板取り付け部を有し、前記基板取り付け部に前記フレキシブル回路基板の前記一端が固定されるとともに、前記フレキシブル回路基板は、前記基板取り付け部と電気的に接続し、前記支柱には、電流が流れても良い。
The support column is made of a conductor and has a board attaching portion at a tip. The one end of the flexible circuit board is fixed to the board attaching portion, and the flexible circuit board is electrically connected to the board attaching portion. connected to the strut may current flows.
前記フレキシブル回路基板に電力を供給するための電源基板を備え、前記フレキシブル回路基板の他端が弾性部材を介して前記電源基板に固定されていても良い。 The power supply board for supplying electric power to the flexible circuit board may be provided, and the other end of the flexible circuit board may be fixed to the power supply board via an elastic member.
前記弾性部材が導電性を有し、前記弾性部材を介して前記電源基板から前記フレキシブル回路基板に給電しても良い。 The elastic member may be electrically conductive, and power may be supplied from the power supply board to the flexible circuit board via the elastic member.
前記弾性部材がバネであっても良い。 The elastic member may be a spring.
前記LEDチップには複数種類のLEDチップが含まれ、各種類毎のLEDチップがそれぞれ直列回路を構成しても良い。 The LED chip may include a plurality of types of LED chips, and each type of LED chip may constitute a series circuit.
前記フレキシブル回路基板は、前記フレキシブル回路基板の長手方向に配列し、前記LEDチップからなるLEDチップ列を複数備え、前記LEDチップ列の数は、前記LEDチップの種類の数よりも少なくても良い。
Said flexible circuit board is arranged in the longitudinal direction of the flexible circuit board, a plurality of LED chip sequence comprised of the LED chip, the number of the LED chip sequence is also less than the number of kinds of the LED chip good.
前記複数種類のLEDチップは前記一対の接続電極に加え、さらに相互に接続する2個の短絡用の接続電極を有し、前記一対の接続電極を一方の対角位置に配するとともに、前記2個の短絡用の接続電極を他方の対角位置に配し、前記LEDチップ列は2種類のLEDチップを含み、一方の種類のLEDチップと他方の種類のLEDチップがそれぞれ直列回路を構成しても良い。 The plurality of types of LED chips have, in addition to the pair of connection electrodes, two short-circuit connection electrodes that are connected to each other, the pair of connection electrodes are arranged at one diagonal position, and the two Two short-circuit connection electrodes are arranged at the other diagonal position, and the LED chip array includes two types of LED chips, and one type of LED chip and the other type of LED chip each form a series circuit. May be.
前記フレキシブル回路基板上には前記LEDチップ列が2列あり、一方のLEDチップ列に含まれるLEDチップの種類と、他方のLEDチップに含まれるLEDチップ列の種類が全部又は一部異なっても良い。 There are two LED chip arrays on the flexible circuit board, and the types of LED chips included in one LED chip array and the types of LED chip arrays included in the other LED chip are all or partly different. good.
前記LEDチップは、赤色で発光するLEDチップと、緑色で発光するLEDチップと、青色で発光するLEDチップと、白色で発光するLEDチップの4種類を含み、前記一方のLEDチップ列にこれらのうちの2種類が含まれ、他方のLEDチップ列に残りの2種類が含まれても良い。 The LED chip includes four types of LED chip that emits red light, LED chip that emits green light, LED chip that emits blue light, and LED chip that emits white light. Two of them may be included, and the remaining two types may be included in the other LED chip row.
本発明のLED電球は、LEDチップとフレキシブル回路基板の帯状部分からなる発光部において、フレキシブル回路基板の裏側にも光を出射するため、発光部がフィラメントと類似する発光特性を持つ。以上のように本発明のLED電球は、フレキシブル回路基板の帯状部分の立体形状をデザインすることにより、フィラメント形状をデザインして装飾性を持たせていたフィラメント電球と同様な装飾性が得られる。 The LED light bulb of the present invention emits light also to the back side of the flexible circuit board in the light emitting part composed of the LED chip and the belt-like part of the flexible circuit board, so that the light emitting part has a light emission characteristic similar to that of a filament. As described above, the LED bulb of the present invention has the same decorativeness as that of the filament bulb designed to have a decorative shape by designing the filament shape by designing the three-dimensional shape of the strip portion of the flexible circuit board.
以下、添付図1〜4及び図6〜14を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 4 and 6 to 14. In the description of the drawings, the same or equivalent elements will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. For the sake of explanation, the scale of the members is changed as appropriate.
(第1実施形態)
先ず図1と図2により、本発明の第1実施形態であるLED電球10の概要を説明する。図1は、LED電球10の斜視図であり、図2はLED電球10の正面図である。なお図2ではフレキシブル回路基板12に実装しているLEDチップ17の数を減らして描いている。LED電球10は、ソケット14の上部にグローブ11、下部に口金15が取り付けられている。またソケット14の中心に支柱13がつきささっており、その支柱13の上端に十字型の基板取り付け部13aがある。またソケット14の上面には電源基板16が搭載され、基板取り付け部13aと電源基板16に間に、4本の帯状のフレキシブル回路基板12が曲線を描くようにして取り付けられている。この帯状のフレキシブル回路基板12には複数のLEDチップ17がフリップチップ実装されている。
(First embodiment)
First, the outline of the
フレキシブル回路基板12の基材は透明ポリイミドからなり、厚さが50μmである。フレキシブル回路基板12の一面には配線電極36(図3参照)が形成され、この配線電極とLEDチップ17の接続電極34(図3参照)がハンダを介して直接的に接続してい
る。後述するようにLEDチップ17は一個のLEDダイ35(図3参照)を含み、接続電極34はLEDダイ35の一部であり、アノードとカソードに対応する。また、各LEDチップ17はフレキシブル回路基板12上で直列接続している。支柱13及び基板取り付け部13aは金属からなり、基板取り付け部13aは、帯状のフレキシブル回路基板12の上端部を固定するとともに、フレキシブル回路基板12上に形成されたLEDチップ17の直列回路と電気的に接続している。
The base material of the
電源基板16には、図示していないヒューズ等の安全用部品、電流制限抵抗、ブリッジダイオードを含む電源回路が搭載されている。この電源回路は口金15を介して商用交流電源と接続し、商用電源を全波整流してLEDチップ17を駆動する。フレキシブル回路基板12の下端部で電源基板16からこの直列回路に流入した電流は、LEDチップ17からなる直列回路を流れ、さらにフレキシブル回路基板12の上端部から基板取り付け部13aに流れ込み、支柱13を通って電源基板16に戻ってくる。LEDチップ17は全波整流波形で駆動されるため、電源基板16に実装される電源回路は高耐圧で大容量のコンデンサを必要しない。この結果、電源回路が小型化し、小型のソケット14に収納できるようになる。また商用交流電源が100VでLEDチップ17の閾値電圧が3Vのとき、フレキシブル回路基板12に含まれるLEDチップ17の直列回路は段数を30段程度にする。
A power supply circuit including a safety component such as a fuse (not shown), a current limiting resistor, and a bridge diode is mounted on the
次に図3によりLEDチップ17回りの構造を説明する。図3は1個のLEDチップ17とその近傍のフレキシブル回路基板12の断面図である。図3に示されるようにLEDチップ17はフレキシブル回路基板12の基材37上面に形成された配線電極36にフリップチップ実装されている。LEDチップ17は、LEDダイ35を蛍光樹脂31で被覆したものであり、LEDダイ35はサファイヤ基板32とその下に形成された半導体層33と接続電極34からなる。
Next, the structure around the
サファイヤ基板32は厚さが150μm程度である。半導体層33はn型GaN層とp型GaN層を含み、厚さが10μm程度である。発光層はn型GaN層とp型GaN層の境界部となる。接続電極34は、アノードとカソードであり、半導体層33に含まれる層間絶縁膜及び多層配線を使って2個にまとめられている。接続電極34の厚さは数100nmから数十μmに設定することができるが、LEDチップ17では、チップ底面も蛍光樹脂31で被覆しているので、接続電極34の厚さを数10μmにしている。
The
LEDダイ35を被覆する蛍光樹脂31は、シリコーン樹脂に蛍光体微粒子を混練し硬化させたものであり、LEDダイ35の上部の厚さが300μm、側部の厚さが100〜200μm、底部の厚さが数10μmである。例えばLEDダイ35の平面サイズが0.5mmx1.0mm程度であれば、LEDチップ17の平面サイズが0.8mmx1.3mm程度になる。このようにLEDダイ35とそのLEDチップ17の平面サイズがほぼ等しいとき、そのパッケージをチップサイズパッケージ(CSPともいう)と呼ぶことがある。
The
LEDチップ17に電流を流すと半導体層33に含まれる発光層が発光する。この発光は等方的なので、LEDダイ35の上面、側面及び底面側に向かう。またこれらの光の一部分は蛍光樹脂31で波長変換される。このときLEDダイ35とフレキシブル回路基板12の間には、サブマウント基板(インターポーザともいう)や遮光性の被覆部材がないので、図の下方行に向かう光は、フレキシブル回路基板12の透明な部分を通り抜け、フレキシブル回路基板12の裏側(図の下側)から放射される。
When a current is passed through the
次に図4によりフレキシブル回路基板12の下端部について説明する。図4は、フレキシブル回路基板12の下端部及び電源基板16の一部分を拡大した図であり、(a)が斜
視図、(b)が正面図である。フレキシブル回路基板12の下端部にはバネ41(弾性部材)が取り付けられている。バネ41の上部は取り付け孔42を使ってフレキシブル回路基板12にかしめられており、バネ41の下部は電源基板16の貫通孔43に差し込まれ、電源基板16の下面でハンダ44により固定されている。
Next, the lower end portion of the
バネ41はフレキシブル回路基板12の下端を保持固定するだけでなく、支柱13(図1参照)と同様に電流径路の一部にもなっている。つまりLEDチップ17を点灯させるための電流がバネ41を流れる。前述したように支柱13及び基板取り付け部13aは、帯状のフレキシブル回路基板12の上端と電気的に接続しているので、電源基板16から発した電流は、バネ41を通って、LEDチップ17からなる直列回路、及び支柱13を経由して電源基板16に戻ってくる。
The
本実施形態のフレキシブル回路基板12は全体が帯状を為し、支柱13により立体的に配置されていた。これに対し本発明のLED電球は発光部を立体的に構成するのに帯状のフレキシブル回路基板と支柱の組み合わせに限定されない。たとえば一枚のフレキシブル回路基板に複数の帯状部分を設け、帯状部分を曲げることにより光源部を立体的にしても良い。このときフレキシブル回路基板が複数の帯状部分に加え芯になる部分を有するようにすれば支柱を省略できる。しかしながら本実施形態のようにフレキシブル回路基板12全体を帯状にすることにより、フレキシブル回路基板用材料の消費を少なくできる。
The
また本実施形態の支柱13は金属からなり電流を流していた。これに対し本発明のLED電球は電流径路として支柱を使わなくても良い。支柱を絶縁体にし、支柱上に回路を形成すればより複雑な発光部を構成できる。
Moreover, the support |
また本実施形態のフレキシブル回路基板12の下端部には導電性のバネ41が取り付けられていた。これに対し本発明のLED電球は下端部にバネを備える構造に限定されない。例えばフレキシブル回路基板を直接的に電源基板に固定しても良し、バネの代わりにゴム等の弾性部材を用いても良い。また給電径路を弾性部材と別に設けても良い。
In addition, a
また本実施形態のLEDチップ17は底面が蛍光樹脂31で被覆されていた(以下、図3参照)。これに対し本発明のLED電球に含まれるLEDチップは、必ずしも底面を蛍光樹脂で被覆されなくても良い。底面を蛍光樹脂で被覆しなければ接続電極34を薄くできる。このときLEDダイ35の側面を被覆する蛍光樹脂31から放射される波長変換された光は図の下側に向かう成分があるので、フレキシブル回路基板12の裏側では、LEDダイ35の発光と波長変換された光が混色する。
Further, the bottom surface of the
(第2実施形態)
第1実施形態のLED電球10ではフィラメントを模したフレキシブル回路基板12の帯状部において、一種類のLEDチップ17が一列に配列し、一個の直列回路を構成していた。これに対しフレキシブル回路基板の帯状部に複数の直列回路を構成しても良い。このとき各直列回路に含まれるLEDチップの発光特性(種類)を異ならせると、各直列回路に流す電流を調整することにより調色が可能になる。
(Second Embodiment)
In the
例えば2個の直列回路を備える場合、一方の直列回路に含まれるLEDチップの発光色を暖色系(以下wと略記する)とし、他方の直列回路に含まれるLEDチップの発光色を昼光色(以下cと略記する)としても良い。こうすると一方の直列回路の発光と他方の発光のバランスにより、LED電球の発光色を暖色から昼光色まで調整できる。またフレキシブル回路基板上において、これら2種類のLEDチップを、w,c,w,c,‥‥という順番で交互に配置し(一本のLEDチップ列)、LEDチップ実装部の側部にも配線を設けるようにすれば、LEDチップを一列で配列させながら2個の直列回路を設けること
ができる。この結果、フレキシブル回路基板の帯状部分を細く保ち、フィラメントを効果的に模しながら、調色機能を付加できる。
For example, when two series circuits are provided, the emission color of the LED chip included in one series circuit is a warm color system (hereinafter abbreviated as w), and the emission color of the LED chip included in the other series circuit is a daylight color (hereinafter referred to as “winter color”). abbreviated as c). If it carries out like this, the luminescent color of a LED bulb can be adjusted from warm color to daylight color by the balance of light emission of one series circuit, and the other light emission. On the flexible circuit board, these two types of LED chips are alternately arranged in the order of w, c, w, c,... (One LED chip row), and also on the side of the LED chip mounting portion. If wiring is provided, two series circuits can be provided while arranging LED chips in a line. As a result, a toning function can be added while keeping the strip-like portion of the flexible circuit board thin and effectively imitating the filament.
また赤色で発光するLEDチップ(以下Rと略記する)と緑色で発光するLEDチップ(以下Gと略記する)と青色で発光するLEDチップ(以下Bと略記する)を準備し、フレキシブル回路基板上に、Rからなる直列回路、Gからなる直列回路、Bからなる直列回路を構成してもよい。この場合、各直列回路間の発光比を調整すれば任意の発光色が得られる。さらにフレキシブル回路基板上において、これら3種類のLEDチップを、R,G,B,B,G,R,R,G,B,B,G,R,‥‥という順番で配置し、LEDチップ実装部の側部にも配線を設けるようにすれば、LEDチップを一列で配列させながら3個の直列回路を設けることができる。この結果、帯状部分を細く保ち、フィラメントを効果的に模しながら、任意の色で発光する調色機能を付加できる。 An LED chip that emits red light (hereinafter abbreviated as R), an LED chip that emits green light (hereinafter abbreviated as G), and an LED chip that emits blue light (hereinafter abbreviated as B) are prepared on the flexible circuit board. In addition, a series circuit composed of R, a series circuit composed of G, and a series circuit composed of B may be configured. In this case, an arbitrary emission color can be obtained by adjusting the emission ratio between the series circuits. Furthermore, on the flexible circuit board, these three types of LED chips are arranged in the order of R, G, B, B, G, R, R, G, B, B, G, R,. If wiring is also provided on the side of each part, three series circuits can be provided while arranging LED chips in a row. As a result, it is possible to add a toning function that emits light in an arbitrary color while keeping the belt-like portion thin and effectively imitating the filament.
このようなフィラメントを模したフレキシブル回路基板を備えながら調色も可能なLED電球の一例として、図6〜図11により本発明の第2実施形態としてLED電球20について説明する。なおLED電球20は、LEDチップ60(図6,7参照)と、LEDチップ60を実装するフレキシブル回路基板85(図8参照)に特徴がある。このためLED電球20の全体図は、第2実施形態の説明のなかでは示していないが、図1に示したLED電球10と類似した形態になる。
As an example of an LED bulb that can be toned while having a flexible circuit board imitating such a filament, an
先ず図6によりLED電球20(符号は図示していない)に含まれるLEDチップ60の外形を説明する。図6はLEDチップ60の斜視図である。LEDチップ60は直方体であり、被覆樹脂61が観察される。なお後述するように、LEDチップ60は、赤色で発光するLEDチップと、緑色で発光するLEDチップと、青色で発光するLEDチップと、白色で発光するLEDチップの4種類を含むが、被覆樹脂61の成分を除き外形は共通であるため発光色(種類)の違いを区別せずに説明する(図7も同様)。
First, the outer shape of the
次に図7によりLED電球20(符号は図示していない)に含まれるLEDチップ60の外形を更に詳しく説明する。図7はLEDチップ60の外形図であり、(a)が平面図、(b)が正面図、(c)が底面図である。LEDチップ60を上から眺めると被覆樹脂61が観察される。LEDチップ60を正面から眺めると、被覆樹脂とその下部に接続電極71,73が観察される。なお(b)中では被覆樹脂内の様子を示すためLEDダイ75を示している。なおLEDダイ75には、サファイヤ基板75a、半導体層75b、接続電極71,72,73,74が含まれる。
Next, the outer shape of the
LEDチップ60を底面側から眺めると、被覆樹脂61と、被覆樹脂61に囲まれた接続電極71,72,73,74が観察される。接続電極71,72はそれぞれアノード及びカソードであり、接続電極73,74は短絡用の接続電極である。アノード及びカソード用の一対の接続電極71,72は対角位置に配置されており、同様に2個の短絡用の接続電極73,74も対角位置に配置されている。なおアノード及びカソード用の接続電極71,72はLEDダイ75に含まれる半導体層75b中の多層配線により位置が調整されている。同様に短絡用の接続電極73,74はLEDダイ75に含まれる半導体層75b中の多層配線により接続している。また説明のため半導体層75bを透視した状態で図示している。
When the
次に図8によりLEDチップ81,82,83,84が実装されたフレキシブル回路基板85について説明する。図8はLED電球20(符号は図示していない)に含まれるフレキシブル回路基板85の平面図である。赤色で発光するLEDチップ81と、緑色で発光するLEDチップ82と、青色で発光するLEDチップ83と、白色で発光するLEDチップ84の4種類が実装されている。図中、左側のLEDチップ列ではLEDチップ8
1とLEDチップ82が交互に配列し、右側のLEDチップ列ではLEDチップ84とLEDチップ83が交互に配列している。LEDチップ81,82の間には配線電極86が観察され、同様にLEDチップ84,83の間にも配線電極86が観察される。
Next, the
1 and
なおLEDチップ81においては、LEDダイ75(図7参照)の青色発光を赤色に波長変換する蛍光体微粒子が被覆樹脂61(図7参照)に混入されている。同様にLEDチップ82においても緑色に波長変換する蛍光体微粒子が被覆樹脂61に混入されている。青色で発光するLEDチップ83では被覆樹脂61が透明である。LEDチップ84は、黄色に波長変換する蛍光体微粒子が被覆樹脂61に混入され、青色発光と黄色発光の混色により白色で発光する。なお被覆樹脂61のベースとなる透明樹脂はシリコーンである。
In the
次に図9によりLEDチップ81〜84の接続状態を説明する。図9は、図8に示したフレキシブル回路基板85の透視図である。図9において各LEDチップ81〜84の右上隅の接続電極71はアノードであり、左下隅の接続電極72はカソードであり、左上隅の接続電極73と右下隅の接続電極74は短絡用の接続電極である。LEDチップ81のアノード用接続電極71は図中上側のLEDチップ82の短絡用接続電極74に接続し、LEDチップ81のカソード用接続電極72は図中下側のLEDチップ82の短絡用接続電極73と接続している。同様にLEDチップ82,83,84のアノード用接続電極71は図中上側のLEDチップ81,84,83の短絡用接続電極74に接続し、LEDチップ82,83,84のカソード用接続電極72は図中下側のLEDチップ81,84,83の短絡用接続電極73と接続している。
Next, the connection state of the LED chips 81 to 84 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view of the
次に図10によりLEDチップ81〜84の接続状態をさらに詳しく説明する。図10は、図8に示したフレキシブル回路基板85の模式的回路図であり、図8の左側のLEDチップ列のうち4個のLEDチップ81a,81b,82a,82bについて示したものである。なお図中、LEDチップを個別に示すため符号にサフィックスを付している。
Next, the connection state of the LED chips 81 to 84 will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic circuit diagram of the
図10において、LEDチップ81aに含まれるLEDのカソード(接続電極72)は、LEDチップ82aの短絡用接続電極73,74を経由してLEDチップ81bに含まれるアノード(接続電極71)に接続している。つまりLEDチップ81aに含まれるLEDとLEDチップ81bに含まれるLEDは直列接続している。同様にLEDチップ82aに含まれるLEDとLEDチップ82bに含まれるLEDも直列接続している。すなわち短絡用接続電極73,74の間の径路を単なる配線とみなした場合、図8の左側のLEDチップ列では、LEDチップ81同士が直列回路を構成するとともにLEDチップ82同士が直列回路を構成する。同様に図8の右側のLEDチップ列では、LEDチップ83同士も直列回路を構成するとともにLEDチップ84同士も直列回路を構成する。
In FIG. 10, the cathode (connection electrode 72) of the LED included in the
最後に図11によりLED電球20の全体の回路について説明する。図11は図8に示したフレキシブル回路基板85(図8参照)とその周辺部の回路図である。フレキシブル回路基板85上には、LEDチップ81からなる直列回路101と、LEDチップ82からなる直列回路102と、LEDチップ83からなる直列回路103と、LEDチップ84からなる直列回路104とがある。直列回路101〜104の上端部は、高電圧側の電源105と接続している。各直列回路101,102,103,104の下端部にはそれぞれ電流制限回路101a,102a,103a,104aが接続している。電流制限回路101a,102a,103a,104aは、他端が低電圧側の電源106に接続し、制御回路107によりそれぞれ独立して制御される。
Finally, the entire circuit of the
以上のようにして直列回路101〜104の発光量が独立して調整できるため、任意の発光色が得られる。このとき電源105は支柱13(図1参照)から供給されても良い。またフレキシブル回路基板85の下端部と電源基板16(図1参照)とはコネクタで接続
する。フレキシブル回路基板85の下端部と電源基板16は第1実施形態のLED電球10のようにバネ等の弾性部材で接続固定しても良い。なお図11の回路図は1枚の帯状のフレキシブル回路基板について描いたものであるが、LED電球20はLED電球10(図1参照)と同様に複数枚のフレキシブル回路基板が備えられている。このとき制御回路107や電流制限回路101a〜104a等は集積化されていると良く、調色の制御は無線又は商用電源に重畳した制御信号により行う。
Since the light emission amounts of the
またLED電球20において、フレキシブル回路基板85は、2本のLEDチップ列を有するだけであり、各LEDチップ81〜84の隣接部にのみ配線電極86があるだけで、側部には配線(配線電極)がないので、その分、帯状部分を細くできている。
Further, in the
またLEDチップ81〜84は、発光色が赤色、緑色、青色、白色の4種類であり、一方のLEDチップ列(図8の左側)にこれらのうちの2種類(赤色と緑色で発光するLEDチップ81,82)が含まれ、他方のLEDチップ列(図8の右側)に残りの2種類(青色と白色で発光するLEDチップ83,84)が含まれていた。しかしながら発光色の組合せはこれに限られず、一方のLEDチップ列に含まれるLEDチップの種類と、他方のLEDチップ列に含まれるLEDチップの種類を一部異ならせるだけでも良い。例えばLEDチップ84を緑色発光とする。こうすると緑色に対する視感度が高いため明るく感じる。また発光色の組合せを、赤色、緑色、青色、橙色としても良い。このようにすると黒体輻射のスペクトルに近づく。またLEDダイ75を近紫外線を発光するものとしても良い。このようにするといっそう黒体輻射のスペクトルに近づけることができる。
The LED chips 81 to 84 have four types of emission colors of red, green, blue, and white, and one of these LED chip rows (left side in FIG. 8) has two types (LEDs that emit light in red and green).
(第3実施形態)
図1,2に示したLED電球10は、グローブ11内に備えられた支柱13に、多数のLEDチップ17を実装したフレキシブル回路基板12の一端が固定していた。すなわちフレキシブル回路基板12はグローブ11内において半固定状態で配置されていた。このためフレキシブル回路基板11の裏面は空気に接することとなる。ところが空気は熱伝導性が悪いため、LEDチップ12の発光輝度を上げるため電流を増やそうとすると、LED電球10ではLEDチップ12が発する熱を効率よく放散させることができない。この結果、LED電球10は発光効率が低下する。またフレキシブル回路基板12が半固定状態であるため、振動などによりフレキシブル回路基板12が切断するという不具合が生じたり、組み立て性が低下したりもする。
(Third embodiment)
In the
そこで図12から図14により第3実施形態として、フィラメント電球と同等の装飾性を維持しながら、放熱性や機械的強度、組み立て性を改善したLED電球50について説明する。
Accordingly, as a third embodiment, an
まず図12によりLED電球50の外観を説明する。図12はLED電球50の斜視図である。LED電球50はグローブ51、ソケット54及び口金55を備え、グローブ51の内部にフレーム53が配置されている。フレーム53はその基部53c(図14参照)がソケット54に差し込まれている。またフレーム53はその頂部で四つ股(十字型)に広がった枝状の部分が基部53で再び一つにまとまった構造をとっている。さらにフレーム53の枝状の部分の外側に、LEDチップ57を実装した帯状のフレキシブル回路基板52(図13参照)が貼りつけられている。このフレーム53は透明プラスチックからなり、LEDチップ57の実装面側から出射する光を通過させることができる。
First, the external appearance of the
次に図13によりLED電球50が備えるフレーム53をさらに詳しく説明する。図13はLED電球50のフレーム53の一部分を切り出して拡大した斜視図である。図13の上部では、フレーム53の断面53dとフレキシブル回路基板52の断面52dが観察され、フレーム53の断面53dはH型をしている。フレーム53の外側(グローブ51
側、図12参照)の溝にはフレキシブル回路基板52がはめ込まれるようにして貼り付けられている。さらにフレキシブル回路基板52にはLEDチップ57がフリップチップ実装されている。
Next, the
Side, see FIG. 12), a
なおフレキシブル回路基板52は、図1等で示したLED電球10に内蔵されたフレキシブル回路基板12と同様に透明ポリイミドである。またLEDチップ57は、LED電球10のフレキシブル回路基板12に実装されていたLEDチップ12と同じものである。ここでフレキシブル基板52に褐色で半透明のポリイミド基板を採用しても良い。この場合、LEDチップ57の実装面側は蛍光体が薄い(図3参照)ので青みがかった発光になるが、褐色のポリイミド基板が青成分を吸収するため、グローブ51の外側に向かって放射される光の色調と、グローブ51の内側に向かって放射される光の色調がバランスされる。
The
最後に図14によりフレーム53の組み立てに係る構造を説明する。図14はLED電球50に含まれるフレーム53の分解斜視図である。フレーム53は上部53aと下部53bと基部53cからなる。フレーム53の上部53aと下部54は分離しており、フレーム53の下部53bと基部53cは一体化している。フレーム53の上部53aと下部53bは、それぞれの接続部に図示していない凸部と凹部を備え、これらが嵌合した状態で接着剤により固定される。フレーム53の上部53aと下部53bを分離させた理由は、量産性を考慮してフレーム53を金型で作らなければならなかったためであり、金型から取り外せるようにフレーム53を2分割した。
Finally, the structure related to the assembly of the
前述のようにフレーム53は透明であるためLEDチップ57の実装面側の発光が、フレキシブル回路基板52及びフレーム53を抜け、LED電球50の中心方向に出射する。この結果、LED電球50はフィラメント電球と同等の装飾性を維持することが可能となる。さらにフレキシブル回路基板52の非実装面側がフレームを介して空気と接するようになると空気に接する表面積が増加するため放熱性が向上する。また硬質であるフレーム53にフレキシブル回路基板52が固定されているため、フレキシブル回路基板52に係る機械的強度が増加し、たとえLED電球50が振動してもフレキシブル回路基板52の切断が防止される。またフレキシブル回路基板52がフレーム53に固定されているため、フレキシブル回路基板53をグローブ51内に配置する際にフレキシブル基板52が変形しないので組み立て性が向上する。
As described above, since the
本実施形態のLED電球50ではフレーム53が4本の枝状部を備えていた。しかしながらフレームを備えた本発明のLED電球では、フレームが4本の枝状部を備えていたものに限定されない。例えばフレームが平板を交差させるような構造をとっても良い。このとき平板の側面にフレキシブル回路基板を貼り付けることになる。また第2実施形態で示したLED電球20のように、LED電球50でもフレキシブル回路基板52に実装するLEDチップ57が複数種類からなっていたり、フレキシブル回路基板52にLEDチップ57が2列で配列したりしていても良い。
In the
10,20,50…LED電球、
11,51…グローブ、
12,52,85…フレキシブル回路基板、
13…支柱、
13a…基板取り付け部、
14,54…ソケット、
15,55…口金、
16…電源基板、
17,57,60,81,82,83,84…LEDチップ、
31…蛍光樹脂、
32,75a…サファイヤ基板、
33,75b…半導体層、
34,71,72,73,74…接続電極、
35,75…LEDダイ、
36,86…配線電極、
37…基材、
41…バネ(弾性部材)、
42…取り付け孔、
43…貫通孔、
52d…フレキシブル回路基板の断面、
53…フレーム、
53a…フレームの上部、
53b…フレームの下部、
53c…フレームの基部、
53d…フレームの断面、
61…被覆樹脂、
101,102,103,104…直列回路、
101a,102a,103a,104a…電流制限回路、
105,106…電源、
107…制御回路。
10, 20, 50 ... LED bulbs,
11, 51 ... Globe,
12, 52, 85 ... flexible circuit board,
13 ... posts
13a ... board mounting part,
14, 54 ... socket,
15, 55 ...
16 ... power supply board,
17, 57, 60, 81, 82, 83, 84 ... LED chip,
31 ... Fluorescent resin,
32, 75a ... sapphire substrate,
33, 75b ... semiconductor layer,
34, 71, 72, 73, 74 ... connection electrodes,
35,75 ... LED die,
36, 86 ... wiring electrodes,
37. Base material,
41 ... Spring (elastic member),
42 ... mounting hole,
43 ... through hole,
52d: cross section of flexible circuit board,
53 ... Frame,
53a ... upper part of the frame,
53b ... the lower part of the frame,
53c ... base of the frame,
53d: Cross section of frame,
61 ... Coating resin,
101, 102, 103, 104 ... series circuit,
101a, 102a, 103a, 104a ... current limiting circuit,
105, 106 ... power supply,
107: Control circuit.
Claims (10)
帯状の部分を有し基材が透明なフレキシブル回路基板と、
LEDダイを内蔵する複数のLEDチップと、
前記グローブの内部で前記ソケットの中心に立脚する支柱とを備え、
前記LEDダイは、一対の接続電極を有し、
前記LEDチップは、前記フレキシブル回路基板にフリップチップ実装され、前記フレキシブル回路基板上の配線電極と前記接続電極が直接的に接続し、
前記フレキシブル回路基板は、一端及び他端がそれぞれ前記支柱及び前記ソケットに固定され、上部が外側に向って湾曲し、前記一端と前記他端の間に固定されていない部分がある
ことを特徴とするLED電球。 In an LED bulb having a globe and a socket to which a base is attached, and having an LED chip in the light emitting part,
A flexible circuit board having a belt-like portion and a transparent substrate;
A plurality of LED chips containing LED dies ;
A post that stands on the center of the socket inside the globe ;
The LED die has a pair of connection electrodes,
The LED chip, the is flip-chip mounted on the flexible circuit board, the connection electrode and the wiring electrode on the flexible circuit board is directly connected,
One end and the other end of the flexible circuit board are fixed to the support column and the socket, respectively, and an upper portion is curved outward, and there is an unfixed portion between the one end and the other end. LED bulb characterized by that.
前記フレキシブル回路基板は、前記基板取り付け部と電気的に接続し、
前記支柱には、電流が流れることを特徴とする請求項1に記載のLED電球。 The support column is made of a conductor, has a substrate attachment portion at a tip, and the one end of the flexible circuit board is fixed to the substrate attachment portion,
The flexible circuit board is electrically connected to the board mounting portion,
The LED bulb according to claim 1 , wherein a current flows through the support column.
帯状の部分を有し基材が透明なフレキシブル回路基板と、
LEDダイを内蔵する複数のLEDチップとを備え、
前記LEDダイが一対の接続電極を有し、
前記フレキシブル回路基板に前記LEDチップをフリップチップ実装することにより前記フレキシブル回路基板上の配線電極と前記接続電極が直接的に接続し、
内部に立脚する支柱を備え、
前記支柱に前記フレキシブル回路基板の一端が固定され、
前記フレキシブル回路基板に電力を供給するための電源基板を備え、
前記フレキシブル回路基板の他端が弾性部材を介して前記電源基板に固定されている
ことを特徴とするLED電球。 In an LED bulb equipped with an LED chip in the light emitting part,
A flexible circuit board having a belt-like portion and a transparent substrate;
A plurality of LED chips containing LED dies,
The LED die has a pair of connection electrodes;
The wiring electrode on the flexible circuit board and the connection electrode are directly connected by flip-chip mounting the LED chip on the flexible circuit board ,
It has a prop that stands inside,
One end of the flexible circuit board is fixed to the column,
A power supply board for supplying power to the flexible circuit board;
The LED bulb characterized in that the other end of the flexible circuit board is fixed to the power supply board via an elastic member .
前記LEDチップ列の数は、前記LEDチップの種類の数よりも少ないことを特徴とする請求項6に記載のLED電球。 It said flexible circuit board is arranged in the longitudinal direction of the flexible circuit board, a plurality of LED chip sequence comprised of the LED chip,
The LED bulb according to claim 6 , wherein the number of the LED chip rows is smaller than the number of types of the LED chips.
帯状の部分を有し基材が透明なフレキシブル回路基板と、
LEDダイを内蔵する複数のLEDチップとを備え、
前記LEDダイが一対の接続電極を有し、
前記フレキシブル回路基板に前記LEDチップをフリップチップ実装することにより前記フレキシブル回路基板上の配線電極と前記接続電極が直接的に接続し、
前記LEDチップには複数種類のLEDチップが含まれ、
各種類毎のLEDチップがそれぞれ直列回路を構成し、
前記フレキシブル回路基板上のLEDチップ列の数が前記LEDチップの種類の数よりも少なく、
前記複数種類のLEDチップは前記一対の接続電極に加え、さらに相互に接続する2個の短絡用の接続電極を有し、前記一対の接続電極を一方の対角位置に配するとともに、前記2個の短絡用の接続電極を他方の対角位置に配し、前記LEDチップ列は2種類のLEDチップを含み、一方の種類のLEDチップと他方の種類のLEDチップがそれぞれ直列回路を構成することを特徴とするLED電球。 In an LED bulb equipped with an LED chip in the light emitting part,
A flexible circuit board having a belt-like portion and a transparent substrate;
A plurality of LED chips containing LED dies,
The LED die has a pair of connection electrodes;
The wiring electrode on the flexible circuit board and the connection electrode are directly connected by flip-chip mounting the LED chip on the flexible circuit board ,
The LED chip includes a plurality of types of LED chips,
Each type of LED chip constitutes a series circuit,
The number of LED chip rows on the flexible circuit board is less than the number of types of the LED chips,
The plurality of types of LED chips have, in addition to the pair of connection electrodes, two short-circuit connection electrodes that are connected to each other, the pair of connection electrodes are arranged at one diagonal position, and the two The short-circuit connection electrodes are arranged at the other diagonal position, and the LED chip row includes two kinds of LED chips, and one kind of LED chip and the other kind of LED chip respectively constitute a series circuit. LED bulb characterized by that.
The LED chip includes four types of LED chip that emits red light, LED chip that emits green light, LED chip that emits blue light, and LED chip that emits white light. 10. The LED bulb according to claim 9 , wherein two of them are included, and the remaining two types are included in the other LED chip row.
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