JPWO2005029597A1 - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

照明装置は、基板と、前記基板上に実装された半導体発光装置と、前記基板の実装面に形成され、前記半導体発光装置を封止するレンズ部を備えた樹脂層と、反射板とを備え、前記反射板と前記樹脂層との間に空間を有する。これにより、輝度が高く、放熱性が良好で、樹脂層の剥離なども生じにくい照明装置を提供することができる。

Description

本発明は、基板上に半導体発光装置が配置された照明装置に関する。
近年、半導体発光装置の高輝度化に伴い、半導体発光装置を照明装置の光源として利用することが検討されている。
例えば、図１に示すように、特開平９−２８８４６０号公報に開示されている照明装置１００（以下、従来例１の照明装置と称する）は、制御本体１０１に複数の砲弾型半導体発光装置１０２をマトリックス状に取り付けたものであって、各半導体発光装置１０２は、レンズ部１０３を挿入するための複数の貫通孔１０４を備えたゴム製の支持体１０５によって、一体に支持されている。
また、図２に示すように、特開２００２−２９９６９４号公報に開示されている照明装置１１０（以下、従来例２の照明装置と称する）は、金属製の基板１１１に複数の半導体発光装置１１２をマトリックス状に実装するとともに、前記基板１１１の実装面１１３を樹脂層１１４で覆って前記半導体発光装置１１２を封止したものであって、前記実装面１１３には高反射材料が塗布されている。
さらに、図３に示すように、特開平１１−３４０５１７号公報に開示されている照明装置１２０（以下、従来例３の照明装置と称する）は、半導体発光装置１２１から出射される光を主光取出し方向へ導くための反射面１２２が形成された反射部材１２３を備えている。前記半導体発光装置１２１および反射部材１２３は、それぞれ基板１２４の実装面１２５に取り付けられており、前記実装面１２５を覆う樹脂層１２６によって封止されている。
ところが、上記の照明装置１００、１１０、１２０は、輝度、放熱性、樹脂層の剥離などの観点において種々の課題を有している。
すなわち、従来例１の照明装置１００は、レンズ部１０３の一部が支持体１０４で覆われており、前記支持体１０４によって発光素子（不図示）から出射される光が遮られるため、輝度が不十分である。また、レンズ部１０３に密着させた支持体１０４が放熱部材としての役割を果たしているが、ゴム製であるため金属製のものと比較すると放熱効果が不十分である。
従来例２の照明装置１１０は、反射板を備えていないため、実装面１１３と平行方向に出射される光を効率よく主光取出し方向へ導くことができず、輝度が不十分である。
従来例３の照明装置１２０は、半導体発光装置１２１と反射部材１２３との間が樹脂で完全に埋まっているため、半導体発光装置１２１で生じる熱を効率よく発散させることができない。また、熱膨張率の差によって樹脂層１２６が反射部材や基板１２４から剥離する虞がある。その上、反射部材１２３の存在により樹脂層１２６と基板１２４との接触面積が小さくなるため、前記樹脂層１２６と前記基板１２４との接着力が弱まってより剥離が生じ易い。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、輝度が高く、放熱性が良好で、樹脂層の剥離なども生じにくい照明装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、基板と、前記基板上に実装された半導体発光装置と、前記基板の実装面に形成され、前記半導体発光装置を封止するレンズ部を備えた樹脂層と、反射板とを備え、前記反射板と前記樹脂層との間に空間を有することを特徴とする。このように、樹脂層と反射板との間に空間を設けることで、従来では樹脂があった部分が空気に触れることとなり、空気との接触面積が増加して放熱効果が向上する。
また、基板と樹脂層とは直接密着しているため、発光素子の発熱によって前記反射板が熱膨張しても、前記樹脂層と前記基板との接着状態に影響を与えることがない。その上、基板と樹脂層との接触面積を大きく確保することができ、前記基板と前記樹脂層との接着力が強い。したがって、樹脂層が基板から剥離しにくい。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記半導体発光装置は、発光素子を備え、前記基板の上面と前記反射板の底面との距離は、前記基板の上面と前記発光素子の底面との距離より短いことを特徴とする。この場合、発光素子から基板の実装面と平行方向に向けて出射される光を、反射板で反射させることができ、反射効率の向上が見込める。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記反射板は、締結部材によって前記樹脂層および／または前記基板に取り付けられていることを特徴とする。この場合、前記反射板と樹脂層との熱膨張率に差があっても、接着する場合のように前記反射板が前記樹脂層から剥離することがない。また、取付強度が高く、熱膨張率に多少の差があっても反射板と樹脂層との間にズレが生じにくい。さらに、熱膨張によって反射板と樹脂層との界面に一時的なズレが生じても、前記反射板および前記樹脂層が冷めてそれぞれ元のサイズに戻れば、締結部材の作用によって前記ズレが解消され得る。
しかも、半導体発光装置の不良発生時には、反射板を取り外して他の照明装置へ流用することができる。また、半導体発光装置が寿命に至った後も、反射板をリサイクルすることができる。さらに、接着する場合と比べて、容易に取り付けることができる。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記反射板と前記基板とは、前記締結部材を介して熱的に接続されていることを特徴とする。この場合、基板の熱が反射板に伝搬し易く、前記反射板による放熱効果が期待できるため、より放熱性が良好である。特に、反射板は、広い面積にわたって直接外気と接しているため、高い放熱効果が期待できる。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記基板は配線パターンを有し、前記配線パターンは前記樹脂層で覆われていることを特徴とする。この場合、反射板に導電性を有する材料を使用していても、配線がショートすることがない。また、配線パターンと反射板との間に絶縁層を設けたり、配線パターンを基板に埋設したりして絶縁性を確保する必要がなく、放熱効果の高い金属などの材料を反射板に使用することができる。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記半導体発光装置は、発光素子と、マウント素子とを備え、前記基板に対して垂直方向から見たときに、前記マウント素子が前記発光素子より大きいことを特徴とする。この場合、発光素子から基板側に向けて出射される光をマウント素子で反射させて、前記基板側とは反対側へ導くことができ、前記基板上の樹脂層に前記光が吸収されにくい。そのため、反射効率の向上を見込める。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記反射板は、金属、セラミック若しくはそれらの混合物からなる成型品、または、金属、セラミック、樹脂などの単一材料若しくはそれらの混合物からなる成型品にメッキを施したものであることを特徴とする。この場合、樹脂製の反射板などと比べて、放熱性がより良好である。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記反射板は、略平板状であって、前記基板側の面が前記樹脂層と面接触していることを特徴とする。この場合、反射板と樹脂層との接触面積を大きく確保することができ、前記反射板が前記樹脂層から剥離しにくいとともに、前記反射板に熱が伝搬し易いため放熱性がより良好である。また、反射板の作製が容易であり、強度も高い。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記半導体発光装置は、発光素子を備えるとともに、前記基板は、前記実装面に凸部を備え、前記発光素子が前記凸部上に配置されていることを特徴とする。この場合、発光素子を、マウント素子にボンディングすることなく、基板に直接ボンディングして実装する構成が可能である。
本発明に係る照明装置の特定の局面では、前記反射板には空洞部が形成されていることを特徴とする。この場合、反射板を軽量化することができ、引いては照明装置の軽量化を図ることができる。
図１は、背景技術における従来例１の照明装置を示す側面図である。
図２は、背景技術における従来例２の照明装置を示す斜視図である。
図３は、背景技術における従来例３の照明装置の一部を示す縦断面図である。
図４は、本発明における実施の形態１の照明装置を示す斜視図である。
図５は、実施の形態１の照明装置の分解斜視図である。
図６は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す縦断面図である。
図７は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す平面図である。
図８は、反射板の貫通孔を示す縦断面図である。
図９は、実施の形態１の照明装置におけるネジ止め部分を示す縦断面図である。
図１０は、発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。
図１１は、発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。
図１２は、実施の形態２の照明装置の一部を示す縦断面図である。
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図４は、本発明における実施の形態１の照明装置を示す斜視図であり、図５は、実施の形態１の照明装置の分解斜視図であり、図６は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す縦断面図である。
図４〜６に示すように、実施の形態１の照明装置１は、基板２と、前記基板２上に実装された複数の半導体発光装置３と、前記基板２上に形成され、前記半導体発光装置３を封止する樹脂層４と、前記樹脂層４の前記基板２側とは反対側に配置された反射板５とを備えている。
図５および図６に示すように、基板２は、アルミニウム、アルミニウム合金（Ａｌ＋Ｃｕ、Ａｌ＋Ｍｎ、Ａｌ＋Ｓｉ、Ａｌ＋Ｍｇ、Ａｌ＋Ｍｇ・Ｓｉ、Ａｌ＋Ｚｎ・Ｍｇ）または銅製の金属板６上に、無機フィラーおよび樹脂組成物を含む熱硬化性樹脂からなる複合材料により形成された絶縁層７が形成された矩形板状である。絶縁層７上には、銅箔で形成された配線パターン８を有する実装面９が形成されており、前記実装面９が実装基板２の上面である。また、基板２の端部には、前記基板２を電源に接続するための外部端子１０が設けられている。
図７は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す平面図である。図７に示すように、配線パターン８は、Ａｇペースト１１によって直接半導体発光装置３が接続される第１電極１２と、Ａｕワイヤ１３によって前記半導体発光装置３が接続される第２電極１４とを備えている。こらら第１電極１２および第２電極１４は、各１つずつを１組として、基板２の実装面９にマトリックス状に配置されている。
半導体発光装置３は、平面視矩形状であって、配線パターン８の第１電極１２および第２電極１４に対応して、基板２の実装面９にマトリックス状に配置されている。なお、半導体発光装置３は、必ずしもマトリックス状に配置されている必要はなく、例えば、同心円状、放射状、または、ランダムに配置されていてもよい。このように、発光面上にモジュールを包括するレンズを付けることで、高光度で指向特性に優れた光源を得ることができる。
前記半導体発光装置３は、発光素子１５と、マウント素子１６とを備えている。
発光素子１５は、ＧａＮ系化合物半導体を利用した高輝度の青色発光体によって形成された発光体１７と、前記発光体１７を封止するように形成された蛍光層１８とを備えている。なお、発光体１７は、ＧＡＮ系化合物半導体を利用したものに限定されない。また、発光体１７は、青色発光体によって形成されたものにも限定されず、紫外発光体によって形成されたものでもよい。
蛍光層１８は、発光素子１５を白色に発光させるためのものであって、青色波長の光を、補色関係にある緑黄色波長の光に変換する特性の蛍光体を含んだ樹脂で形成されている。発光体１７の発光による青色の光と蛍光層１８を透過した緑黄色の光とが混ざり合って、発光素子１５は白色に発光するように見える。なお、上記は青色に発光する発光体１７を使用する場合であり、蛍光層１８は、発光体１７の発光色にあわせて種々変更することが考えられる。例えば、紫外発光体によって形成された発光体１７の場合、蛍光層１８は、前記発光体１７により発せられる紫外光から、青色光と、赤色光と、緑色光を励起させる蛍光体を含み、これら蛍光体により変換された青色光と、赤色光と、緑色光とを透過するものであってもよい。
マウント素子１６は、矩形板状であって、基板２の実装面９上に配置されている。また、マウント素子１６は、実装面９と垂直な方向の厚みが約１５０μｍであって、基板２と接している面とは反対側の面が、発光素子１５を搭載させるための搭載面１９となっている。
図６および７に示すように、マウント素子１６の搭載面１９には、基板２の第１電極１２に発光素子１５を導通接続するための凸形状のＡｕバンプ電極２０が形成された矩形状の発光素子接続領域２１と、前記基板２の第２電極１３にＡｕワイヤ１２で接続される矩形状のワイヤ接続領域２２とが形成されている。なお、前記発光素子接続領域２１の一辺とワイヤ接続領域２２の一辺とは、一箇所で電気的に接続されている。
マウント素子１６は、シリコンで形成されており、発光素子１５とは逆極性の電極同士を並列に接続してなるツェナーダイオードを形成している。このように、マウント素子１６に形成されたツェナーダイオードによって、発光素子１５が静電気破壊から保護されるため、半導体発光装置３は耐ノイズ性が高い
樹脂層４は、エポキシ系樹脂製であって、配線パターン８を覆うようにして、実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２が１５０〜２００μｍとなるよう形成されている。このように、距離Ｌ２を１５０〜２００μｍとすることによって、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面２４で反射させることができる。特に距離Ｌ２を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
樹脂層４と基板２とは直接密着している。これにより、反射板５と配線パターン８との絶縁を図ることができる。また、空気中の水滴、ゴミの入り込みがなく、絶縁不良が発生しない。
なお、光の透過率を向上させるため、エポキシ系樹脂には、フィラーの添加を抑えた若しくはフィラーが添加されていない高純度のものが使用されている。
樹脂層４には、半導体発光装置３を封止するためのレンズ郡２３が、各半導体発光装置３に対応してマトリックス状に形成されている。各レンズ部２３は、略半球状であり、発光素子１５の中心が各レンズ郡２３の光軸と一致するように配置されている。
反射板５は、矩形の平板状であって、樹脂層４の基板２側とは反対側の面に取り付けられている。すなわち、反射板５は、樹脂層４によって封止されておらず、前記樹脂層４の外側に取り付けられている。したがって、照明装置１を連続点灯させた際に発光素子１５で生ずる熱や、周囲温度が上昇した際の熱によって、反射板５が熱膨張しても、その影響を受けて樹脂層４が基板２から剥がれることはない。
また、反射板５の基板２側の面は、樹脂層４と面接触している。そのため、発光素子１５で生じ、マウント素子１６および配線パターン８を介して樹脂層４に伝導する熱が前記反射板に伝搬し易くなっている。なお、反射板５と樹脂層４の間には接着剤が介在していてもよい。
図４に示すように、反射板５には、各半導体発光装置３に対応して、反射面２４を有する貫通孔２５が複数マトリックス状に開設されている。各貫通孔２５は、水平断面が円形状であって、主光取出し方向２６、すなわち基板２の実装面９に対して垂直方向かつ前記基板２から遠ざかる方向に向かって、断面積が増大するように形成されている。
図８は、反射板の貫通孔を示す縦断面図である。図８に示すように、貫通孔２５は、基板２側となる径の小さい方の開口の直径が約１．６９ｍｍ、前記基板２側とは反対側となる径の大きい方の開口の直径が約２．３４ｍｍである。また、貫通孔２５の反射面２４は、ｘ２＝４×ｆ×ｙ（ｆ＝０．４８）と表すことのできる曲線Ａを、前記曲線ＡのＹ軸を中心軸として回転させて得られる面の一部と同形状を有する。
図６に示すように、貫通孔２５には、樹脂層４のレンズ部２３が、前記貫通孔のセンターと前記レンズ部２３の光軸とが一致するようにして嵌め込まれている。貫通孔２５は、レンズ部２３よりも大きく、前記貫通孔２５の基板２側開口の外周縁と前記レンズ部２３の付け根部分の外周縁との間隔Ｌ１は、約１ｍｍである。すなわち、反射板５と樹脂層４との間、具体的には、前記反射板５の反射面２４と前記樹脂層４のレンズ部２３との間には、空間が設けられている。
このように、樹脂層と反射板との間に空間を設けることで、従来では樹脂があった部分が空気に触れることとなり、反射板５と空気との接触面積が増加して放熱効果が向上する。また、反射板５が熱膨張した場合であっても、レンズ部２３が反射板５の反射面２４で圧迫されることがなく、前記レンズ部２３の光学特性に影響を与えることがない。
なお、前記レンズ部２３の付け根部分との間隔Ｌ１は、反射効率を高めるために、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。特に０．３ｍｍ以下にすることで、指向特性への影響が少なく方位による色度や明るさのバラツキを抑えることができる。
反射板５は、アルミ製である。したがって、反射効率が高く放熱性もよい。なお、反射板５はアルミからなる成型品に限定されず、例えば、ステンレス、銅などの他の金属、セラミックまたは樹脂などの単一材料からなる成型品であってもよい。また、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などの金属、セラミックおよび樹脂などのうちの少なくとも２種の混合物からなる成型品であってもよい。さらには、それら成型品の表面に反射機能を有するよう光沢が形成できる材料をメッキまたはコーティングしたものであってもよい。
図２に示すように、反射板５には、四隅付近および中央付近の合計５箇所にネジ穴２７が設けられている。反射板５は、前記ネジ穴２７を利用して、締結部材としてのネジ２８によって基板２に固定されている。
図９は、実施の形態１の照明装置におけるネジ止め部分を示す縦断面図である。図９に示すように、樹脂層４および基板２には、反射板５のネジ穴２７に対応して、互いに連通するネジ穴２９、３０がそれぞれ設けられており、それらネジ穴２９、３０にネジ２８をねじ込むことで、反射板５が樹脂層４に固定される。この構成により、発光素子１５で生じマウント素子１６から配線パターン８を伝導してくる熱がネジ２８を通して反射板から放熱される。
さらにネジ２８をねじ込むことで、反射板５が基板２に固定される。この構成により、ネジ２８が金属板６に達するので、発光素子１５で生じマウント素子１６から基板２を伝導してくる熱が、ネジ２８を通して反射板５から放熱され、更に放熱効果が上がる。
基板２のネジ穴２７は、実装面９上の配線パターン８とは絶縁された部分に形成されている。そのため、配線パターン８と反射板５との絶縁性が確保されている。
ネジ２８は、炭素鋼材の超小型精密ネジであり、締め付け効果が良好である。ネジ２８の先端は、基板２の金属層６にまで到達していおり、反射板５と前記基板２とは、前記ネジ２８を介して熱的に接続されている。そのため、発光素子１５で生じ基板２に伝搬した熱の一部は、矢印３１に示すように、ネジ２８を介して反射板５へ伝搬する。前記反射板５は空気と接している面積が大きいため、反射板５から放熱される。
なお、締結部材は、ネジに限定されず、例えばボルト、ピンおよびリベット等であってもよい。ただし、放熱性を考慮すると、金属など熱伝導性のよい材質でできていることが好ましい。また、ネジ２８は、その先端が必ずしも金属層６に到達している必要はなく、樹脂層４にのみねじ込まれていてもよい。さらに、樹脂層４のネジ穴２９の径をネジ２８の径よりも大きくして、前記ネジ２８を基板２にのみねじ込む構成としてもよい。
以上のように構成された、実施の形態１に係る照明装置１の製造方法を説明する。
まず、ツェナーダイオードを形成したマウント素子１６の発光素子接続領域２１に、発光体１７をフリップチップ実装したあと蛍光層１８を形成し、半導体発光装置３を作製する。
そして、半導体発光装置３を基板２の第１電極１２にＡｇペースト１１で固着するとともに、マウント素子１６のワイヤ接続領域２２と前記基板２の第２電極１４とを、Ａｕワイヤ１３を用いたワイヤボンディングによって導通接続する。
次に、トランスファー成形法によって、半導体発光装置３を実装した基板２に樹脂層を形成する。トランスファー成形法では、樹脂成型用の金型（不図示）の上型と下型とを型締めし、前記金型内に光透過性のエポキシ系樹脂を注入し、前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成する。
一方、反射板５は、所定の大きさを有する矩形状のアルミ製平板に、貫通孔２５およびネジ穴２７を設けることによって作製する。具体的には、旋盤に前記平板をセットし、切削加工機を用いて所定の位置に円錐台形状の貫通孔２５を切削するとともに、プレス加工機またはドリルを用いて所定の位置にネジ穴２７を穿孔する。
反射板５は、各貫通孔２５内に樹脂層４の各レンズ部２３を嵌め込むとともに、前記反射板５のネジ穴２７と樹脂層４のネジ穴２９とを互いに連通させた状態で位置決めされた後、前記ネジ穴２７、２９にネジ２８をねじ込んで取り付けられる。
以上のように製造された実施の形態１に係る照明装置１には、使用の際、基板２の外部端子１０から電流が供給される。すると、配線パターン８の第１電極１２および第２電極１４から半導体発光装置３に電流が供給され、前記半導体発光装置３の発光素子１５が発光する。
発光素子１５から出射される光の一部は、レンズ部２３で集束され、前記レンズ部２３の光軸方向である主光取出し方向２６へ向けて出射される。また、発光素子１５から出射される光の他の一部は、貫通孔２５の反射面２４で反射され主光取出し方向２６へ向けて出射される。
図６に示すように、基板２の実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２は、１５０〜２００μｍであって、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ３より短い。このように、距離Ｌ２が距離Ｌ３より短いため、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面２４で反射させることができる。特に距離Ｌ２を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
なお、基板２の実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２を、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ３より短くするためには、樹脂層４の厚みがマウント素子１６の厚みよりも薄いことが好ましい。例えば、樹脂層４の厚みは、上記したように１５０〜２００μｍであるため、マウント素子１６の厚みを１５０μｍ以上とすることが好ましい。
図１０および図１１は、発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。実施の形態１に係る照明装置１では、マウント素子１６を小型化することで半導体発光装置３の小型化を図っている。したがって、図７に示すように、マウント素子１６の搭載面１９は、ワイヤ接続領域２２部分を除き、発光素子１５の形状に合わせて形成されている。
したがって、図１０に示すように、実装面９と平行方向よりも前記実装面９側へ向けて出射される光のうち、ワイヤ接続領域２２で反射される光は、矢印３２で示すように、さらに反射面２４で反射され主光取出し方向２６へ導かれる。一方、ワイヤ接続領域２２で反射されない光は、矢印３３で示すように、反射面２４に到達せず、反射板５と基板２との間の樹脂層４内に吸収される。
そこで、図１１に示す半導体発光装置３４のように、マウント素子３５を大きくして、より反射効率を向上させることが考えられる。半導体発光装置３４は、基板２の実装面９に対して垂直方向から見たとき、マウント素子３５が発光素子３６より大きい。このような構成とすることによって、実装面９と平行方向よりも前記実装面９側に向けて出射される光を、矢印３７、３８で示すように、マウント素子１６の搭載面３９で効率よく反射させて、反射面２４方向へ導き、反射効率を向上させることができる。
この場合、図１１に示すように、基板２の実装面９に対して垂直方向から見たときに、発光素子３６の外周全体にわたってマウント素子１６の搭載面３９が外側に張り出していることが好ましい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る照明装置について説明する。図１２は、実施の形態２の照明装置の一部を示す縦断面図である。なお、実施の形態２は、基本的に実施の形態１に係る照明装置１と同様の構成であるため、共通の構成部分には実施の形態１と同じ符号を付してその説明は省略するか簡略するにとどめ、差異点を中心に説明する。
図１２に示すように、実施の形態２の照明装置４０の基板２は、実装面９に凸部４１を備えている。凸部４１は、絶縁層７の上面の一部を主光取出し方向２６側に突出させるようにして形成したものであって、前記凸部４１上には配線パターン８の一部が形成されている。凸部４１の上面は、レンズ部２３内に収まり、かつ、半導体発光装置３の発光素子１５の下面よりも大きいサイズであって、前記発光素子１５は、凸部４１上に配置され、前記凸部４１上の配線パターン８に直接ボンディングされている。このように、実施の形態２の半導体発光装置３は、実施の形態１におけるマウント素子１６に該当する部材を有しておらず、発光素子１５は、直接基板２に実装されている。
反射板４２は、矩形板状のアルミ製であって、樹脂層４の基板２側とは反対側の面に取り付けられている。なお、反射板４２は、アルミ製に限定されず、セラミック、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などの金属製であってもよい。
反射板４２は、基板２側の面に空洞部４３を有するとともに、各半導体発光装置３に対応して、反射面４４を有する貫通孔４５が複数マトリックス状に開設されている。
反射板４２の作製は、まず、厚みが０．３〜０．５ｍｍのアルミ製の薄板に、プレス加工機を用いて円錐台形状の凹部を形成する。さらに、プレス加工機またはドリルを用いて、前記凹部の底面を穿孔し、貫通孔４５を形成する。なお、貫通孔４５の反射面４４の傾斜角度を４０〜６０度にすることで、レンズ部２３から洩れた光を効果的に発光方向に上げることができる。
このようにして作製された反射板４２は、貫通孔４５以外の部分が空洞部４３となっている。なお、反射板４２を基仮２に固定するためのネジ孔（不図示）は、プレス加工機を用いて形成する。
前記反射板４２を基板２に取り付けると、前記反射板４２と基板２との間に空洞部４３による空洞が形成される。したがって、反射板４２と樹脂層４との接触面積を小さくすることができ、前記反射板４２の熱膨張による影響を前記樹脂層４がより受けにくい。また、空洞部４３の体積分だけアルミ量を削減することができるため、反射板４２を軽量化することができる。
なお、反射板４２の軽量化は、上記のように反射板４２の基板２側に空洞部４３を形成する構成だけでなく、例えば、基板２側とは反対側の面に空洞部を形成する構成によっても実現可能である。また、貫通孔４５とは別途に軽量化用の貫通孔を設けて、それを空洞部とする構成であってもよい。
図１２に示すように、基板２の実装面９と反射板４２の底面との距離Ｌ４は、１５０〜２００μｍであって、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ５より短い。このように、距離Ｌ４が距離Ｌ５より短いため、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面４４で反射させることができる。特に距離Ｌ４を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
なお、基板２の実装面９と反射板４２の底面との距離Ｌ４を、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ５より短くするためには、樹脂層４の厚みが、凸部４１の実装面９と垂直な方向の厚みよりも薄いことが好ましい。例えば、樹脂層４の厚みは、上記したように１５０〜２００μｍであるため、凸部４１の厚みを１５０μｍ以上とすることが好ましい。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論である。
本発明の照明装置は、表示装置として利用することも可能である。すなわち、公知の点灯制御回路と組み合わせて各半導体発光装置を個別に点灯可能とすれば、点灯の組み合わせによって、文字や記号などを表示することができる。
本発明は、基板上に半導体発光装置が配置された照明装置に関する。
近年、半導体発光装置の高輝度化に伴い、半導体発光装置を照明装置の光源として利用することが検討されている。
例えば、図１に示すように、特許文献１に開示されている照明装置１００（以下、従来例１の照明装置と称する）は、制御本体１０１に複数の砲弾型半導体発光装置１０２をマトリックス状に取り付けたものであって、各半導体発光装置１０２は、レンズ部１０３を挿入するための複数の貫通孔１０４を備えたゴム製の支持体１０５によって、一体に支持されている。
また、図２に示すように、特許文献２に開示されている照明装置１１０（以下、従来例２の照明装置と称する）は、金属製の基板１１１に複数の半導体発光装置１１２をマトリックス状に実装するとともに、前記基板１１１の実装面１１３を樹脂層１１４で覆って前記半導体発光装置１１２を封止したものであって、前記実装面１１３には高反射材料が塗布されている。
さらに、図３に示すように、特許文献３に開示されている照明装置１２０（以下、従来例３の照明装置と称する）は、半導体発光装置１２１から出射される光を主光取出し方向へ導くための反射面１２２が形成された反射部材１２３を備えている。前記半導体発光装置１２１および反射部材１２３は、それぞれ基板１２４の実装面１２５に取り付けられており、前記実装面１２５を覆う樹脂層１２６によって封止されている。
特開平９−２８８４６０号公報 特開２００２−２９９６９４号公報 特開平１１−３４０５１７号公報
ところが、上記の照明装置１００、１１０、１２０は、輝度、放熱性、樹脂層の剥離などの観点において種々の課題を有している。
すなわち、従来例１の照明装置１００は、レンズ部１０３の一部が支持体１０４で覆われており、前記支持体１０４によって発光素子（不図示）から出射される光が遮られるため、輝度が不十分である。また、レンズ部１０３に密着させた支持体１０４が放熱部材としての役割を果たしているが、ゴム製であるため金属製のものと比較すると放熱効果が不十分である。
従来例２の照明装置１１０は、反射板を備えていないため、実装面１１３と平行方向に出射される光を効率よく主光取出し方向へ導くことができず、輝度が不十分である。
従来例３の照明装置１２０は、半導体発光装置１２１と反射部材１２３との間が樹脂で完全に埋まっているため、半導体発光装置１２１で生じる熱を効率よく発散させることができない。また、熱膨張率の差によって樹脂層１２６が反射部材や基板１２４から剥離する虞がある。その上、反射部材１２３の存在により樹脂層１２６と基板１２４との接触面積が小さくなるため、前記樹脂層１２６と前記基板１２４との接着力が弱まってより剥離が生じ易い。
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、輝度が高く、放熱性が良好で、樹脂層の剥離なども生じにくい照明装置を提供することを目的としている。
上記目的を達成するために、本発明に係る照明装置は、基板と、前記基板上に実装された半導体発光装置と、前記基板の実装面に形成され、前記半導体発光装置を封止するレンズ部を備えた樹脂層と、反射板とを備え、前記反射板と前記樹脂層との間に空間を有することを特徴とする。
このように、樹脂層と反射板との間に空間を設けることで、従来では樹脂があった部分が空気に触れることとなり、空気との接触面積が増加して放熱効果が向上する。
また、基板と樹脂層とは直接密着しているため、発光素子の発熱によって前記反射板が熱膨張しても、前記樹脂層と前記基板との接着状態に影響を与えることがない。その上、基板と樹脂層との接触面積を大きく確保することができ、前記基板と前記樹脂層との接着力が強い。したがって、樹脂層が基板から剥離しにくい。
ここで、前記半導体発光装置は、発光素子を備え、前記基板の上面と前記反射板の底面との距離は、前記基板の上面と前記発光素子の底面との距離より短い構成とすることができる。この場合、発光素子から基板の実装面と平行方向に向けて出射される光を、反射板で反射させることができ、反射効率の向上が見込める。
また、前記反射板は、締結部材によって前記樹脂層および／または前記基板に取り付けられている構成とすることができる。この場合、前記反射板と樹脂層との熱膨張率に差があっても、接着する場合のように前記反射板が前記樹脂層から剥離することがない。また、取付強度が高く、熱膨張率に多少の差があっても反射板と樹脂層との間にズレが生じにくい。さらに、熱膨張によって反射板と樹脂層との界面に一時的なズレが生じても、前記反射板および前記樹脂層が冷めてそれぞれ元のサイズに戻れば、締結部材の作用によって前記ズレが解消され得る。
しかも、半導体発光装置の不良発生時には、反射板を取り外して他の照明装置へ流用することができる。また、半導体発光装置が寿命に至った後も、反射板をリサイクルすることができる。さらに、接着する場合と比べて、容易に取り付けることができる。
また、前記反射板と前記基板とは、前記締結部材を介して熱的に接続されている構成とすることができる。この場合、基板の熱が反射板に伝搬し易く、前記反射板による放熱効果が期待できるため、より放熱性が良好である。特に、反射板は、広い面積にわたって直接外気と接しているため、高い放熱効果が期待できる。
また、前記基板は配線パターンを有し、前記配線パターンは前記樹脂層で覆われている構成とすることができる。この場合、反射板に導電性を有する材料を使用していても、配線がショートすることがない。また、配線パターンと反射板との間に絶縁層を設けたり、配線パターンを基板に埋設したりして絶縁性を確保する必要がなく、放熱効果の高い金属などの材料を反射板に使用することができる。
また、前記半導体発光装置は、発光素子と、マウント素子とを備え、前記基板に対して垂直方向から見たときに、前記マウント素子が前記発光素子より大きい構成とすることができる。この場合、発光素子から基板側に向けて出射される光をマウント素子で反射させて、前記基板側とは反対側へ導くことができ、前記基板上の樹脂層に前記光が吸収されにくい。そのため、反射効率の向上を見込める。
また、前記反射板は、金属、セラミック若しくはそれらの混合物からなる成型品、または、金属、セラミック、樹脂などの単一材料若しくはそれらの混合物からなる成型品にメッキを施したものである構成とすることができる。この場合、樹脂製の反射板などと比べて、放熱性がより良好である。
また、前記反射板は、略平板状であって、前記基板側の面が前記樹脂層と面接触している構成とすることができる。この場合、反射板と樹脂層との接触面積を大きく確保することができ、前記反射板が前記樹脂層から剥離しにくいとともに、前記反射板に熱が伝搬し易いため放熱性がより良好である。また、反射板の作製が容易であり、強度も高い。
また、前記半導体発光装置は、発光素子を備えるとともに、前記基板は、前記実装面に凸部を備え、前記発光素子が前記凸部上に配置されている構成とすることができる。この場合、発光素子を、マウント素子にボンディングすることなく、基板に直接ボンディングして実装する構成が可能である。
また、前記反射板には空洞部が形成されている構成とすることができる。この場合、反射板を軽量化することができ、引いては照明装置の軽量化を図ることができる。
以下、本発明に係る照明装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図４は、本発明における実施の形態１の照明装置を示す斜視図であり、図５は、実施の形態１の照明装置の分解斜視図であり、図６は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す縦断面図である。
図４〜６に示すように、実施の形態１の照明装置１は、基板２と、前記基板２上に実装された複数の半導体発光装置３と、前記基板２上に形成され、前記半導体発光装置３を封止する樹脂層４と、前記樹脂層４の前記基板２側とは反対側に配置された反射板５とを備えている。
図５および図６に示すように、基板２は、アルミニウム、アルミニウム合金（Ａｌ＋Ｃｕ、Ａｌ＋Ｍｎ、Ａｌ＋Ｓｉ、Ａｌ＋Ｍｇ、Ａｌ＋Ｍｇ・Ｓｉ、Ａｌ＋Ｚｎ・Ｍｇ）または銅製の金属板６上に、無機フィラーおよび樹脂組成物を含む熱硬化性樹脂からなる複合材料により形成された絶縁層７が形成された矩形板状である。絶縁層７上には、銅箔で形成された配線パターン８を有する実装面９が形成されており、前記実装面９が実装基板２の上面である。また、基板２の端部には、前記基板２を電源に接続するための外部端子１０が設けられている。
図７は、実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す平面図である。図７に示すように、配線パターン８は、Ａｇペースト１１によって直接半導体発光装置３が接続される第１電極１２と、Ａｕワイヤ１３によって前記半導体発光装置３が接続される第２電極１４とを備えている。こらら第１電極１２および第２電極１４は、各１つずつを１組として、基板２の実装面９にマトリックス状に配置されている。
半導体発光装置３は、平面視矩形状であって、配線パターン８の第１電極１２および第２電極１４に対応して、基板２の実装面９にマトリックス状に配置されている。なお、半導体発光装置３は、必ずしもマトリックス状に配置されている必要はなく、例えば、同心円状、放射状、または、ランダムに配置されていてもよい。このように、発光面上にモジュールを包括するレンズを付けることで、高光度で指向特性に優れた光源を得ることができる。
前記半導体発光装置３は、発光素子１５と、マウント素子１６とを備えている。
発光素子１５は、ＧａＮ系化合物半導体を利用した高輝度の青色発光体によって形成された発光体１７と、前記発光体１７を封止するように形成された蛍光層１８とを備えている。なお、発光体１７は、ＧＡＮ系化合物半導体を利用したものに限定されない。また、発光体１７は、青色発光体によって形成されたものにも限定されず、紫外発光体によって形成されたものでもよい。
蛍光層１８は、発光素子１５を白色に発光させるためのものであって、青色波長の光を、補色関係にある緑黄色波長の光に変換する特性の蛍光体を含んだ樹脂で形成されている。発光体１７の発光による青色の光と蛍光層１８を透過した緑黄色の光とが混ざり合って、発光素子１５は白色に発光するように見える。なお、上記は青色に発光する発光体１７を使用する場合であり、蛍光層１８は、発光体１７の発光色にあわせて種々変更することが考えられる。例えば、紫外発光体によって形成された発光体１７の場合、蛍光層１８は、前記発光体１７により発せられる紫外光から、青色光と、赤色光と、緑色光を励起させる蛍光体を含み、これら蛍光体により変換された青色光と、赤色光と、緑色光とを透過するものであってもよい。
マウント素子１６は、矩形板状であって、基板２の実装面９上に配置されている。また、マウント素子１６は、実装面９と垂直な方向の厚みが約１５０μｍであって、基板２と接している面とは反対側の面が、発光素子１５を搭載させるための搭載面１９となっている。
図６および７に示すように、マウント素子１６の搭載面１９には、基板２の第１電極１２に発光素子１５を導通接続するための凸形状のＡｕバンプ電極２０が形成された矩形状の発光素子接続領域２１と、前記基板２の第２電極１３にＡｕワイヤ１２で接続される矩形状のワイヤ接続領域２２とが形成されている。なお、前記発光素子接続領域２１の一辺とワイヤ接続領域２２の一辺とは、一箇所で電気的に接続されている。
マウント素子１６は、シリコンで形成されており、発光素子１５とは逆極性の電極同士を並列に接続してなるツェナーダイオードを形成している。このように、マウント素子１６に形成されたツェナーダイオードによって、発光素子１５が静電気破壊から保護されるため、半導体発光装置３は耐ノイズ性が高い
樹脂層４は、エポキシ系樹脂製であって、配線パターン８を覆うようにして、実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２が１５０〜２００μｍとなるよう形成されている。このように、距離Ｌ２を１５０〜２００μｍとすることによって、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面２４で反射させることができる。特に距離Ｌ２を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
樹脂層４と基板２とは直接密着している。これにより、反射板５と配線パターン８との絶縁を図ることができる。また、空気中の水滴、ゴミの入り込みがなく、絶縁不良が発生しない。
なお、光の透過率を向上させるため、エポキシ系樹脂には、フィラーの添加を抑えた若しくはフィラーが添加されていない高純度のものが使用されている。
樹脂層４には、半導体発光装置３を封止するためのレンズ部２３が、各半導体発光装置３に対応してマトリックス状に形成されている。各レンズ部２３は、略半球状であり、発光素子１５の中心が各レンズ部２３の光軸と一致するように配置されている。
反射板５は、矩形の平板状であって、樹脂層４の基板２側とは反対側の面に取り付けられている。すなわち、反射板５は、樹脂層４によって封止されておらず、前記樹脂層４の外側に取り付けられている。したがって、照明装置１を連続点灯させた際に発光素子１５で生ずる熱や、周囲温度が上昇した際の熱によって、反射板５が熱膨張しても、その影響を受けて樹脂層４が基板２から剥がれることはない。
また、反射板５の基板２側の面は、樹脂層４と面接触している。そのため、発光素子１５で生じ、マウント素子１６および配線パターン８を介して樹脂層４に伝導する熱が前記反射板に伝搬し易くなっている。なお、反射板５と樹脂層４の間には接着剤が介在していてもよい。
図４に示すように、反射板５には、各半導体発光装置３に対応して、反射面２４を有する貫通孔２５が複数マトリックス状に開設されている。各貫通孔２５は、水平断面が円形状であって、主光取出し方向２６、すなわち基板２の実装面９に対して垂直方向かつ前記基板２から遠ざかる方向に向かって、断面積が増大するように形成されている。
図８は、反射板の貫通孔を示す縦断面図である。図８に示すように、貫通孔２５は、基板２側となる径の小さい方の開口の直径が約１．６９ｍｍ、前記基板２側とは反対側となる径の大きい方の開口の直径が約２．３４ｍｍである。また、貫通孔２５の反射面２４は、ｘ２＝４×ｆ×ｙ（ｆ＝０．４８）と表すことのできる曲線Ａを、前記曲線ＡのＹ軸を中心軸として回転させて得られる面の一部と同形状を有する。
図６に示すように、貫通孔２５には、樹脂層４のレンズ部２３が、前記貫通孔のセンターと前記レンズ部２３の光軸とが一致するようにして嵌め込まれている。貫通孔２５は、レンズ部２３よりも大きく、前記貫通孔２５の基板２側開口の外周縁と前記レンズ部２３の付け根部分の外周縁との間隔Ｌ１は、約１ｍｍである。すなわち、反射板５と樹脂層４との間、具体的には、前記反射板５の反射面２４と前記樹脂層４のレンズ部２３との間には、空間が設けられている。
このように、樹脂層と反射板との間に空間を設けることで、従来では樹脂があった部分が空気に触れることとなり、反射板５と空気との接触面積が増加して放熱効果が向上する。また、反射板５が熱膨張した場合であっても、レンズ部２３が反射板５の反射面２４で圧迫されることがなく、前記レンズ部２３の光学特性に影響を与えることがない。
なお、前記レンズ部２３の付け根部分との間隔Ｌ１は、反射効率を高めるために、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。特に０．３ｍｍ以下にすることで、指向特性への影響が少なく方位による色度や明るさのバラツキを抑えることができる。
反射板５は、アルミ製である。したがって、反射効率が高く放熱性もよい。なお、反射板５はアルミからなる成型品に限定されず、例えば、ステンレス、銅などの他の金属、セラミックまたは樹脂などの単一材料からなる成型品であってもよい。また、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などの金属、セラミックおよび樹脂などのうちの少なくとも２種の混合物からなる成型品であってもよい。さらには、それら成型品の表面に反射機能を有するよう光沢が形成できる材料をメッキまたはコーティングしたものであってもよい。
図２に示すように、反射板５には、四隅付近および中央付近の合計５箇所にネジ穴２７が設けられている。反射板５は、前記ネジ穴２７を利用して、締結部材としてのネジ２８によって基板２に固定されている。
図９は、実施の形態１の照明装置におけるネジ止め部分を示す縦断面図である。図９に示すように、樹脂層４および基板２には、反射板５のネジ穴２７に対応して、互いに連通するネジ穴２９、３０がそれぞれ設けられており、それらネジ穴２９、３０にネジ２８をねじ込むことで、反射板５が樹脂層４に固定される。この構成により、発光素子１５で生じマウント素子１６から配線パターン８を伝導してくる熱がネジ２８を通して反射板から放熱される。
さらにネジ２８をねじ込むことで、反射板５が基板２に固定される。この構成により、ネジ２８が金属板６に達するので、発光素子１５で生じマウント素子１６から基板２を伝導してくる熱が、ネジ２８を通して反射板５から放熱され、更に放熱効果が上がる。
基板２のネジ穴２７は、実装面９上の配線パターン８とは絶縁された部分に形成されている。そのため、配線パターン８と反射板５との絶縁性が確保されている。
ネジ２８は、炭素鋼材の超小型精密ネジであり、締め付け効果が良好である。ネジ２８の先端は、基板２の金属層６にまで到達していおり、反射板５と前記基板２とは、前記ネジ２８を介して熱的に接続されている。そのため、発光素子１５で生じ基板２に伝搬した熱の一部は、矢印３１に示すように、ネジ２８を介して反射板５へ伝搬する。前記反射板５は空気と接している面積が大きいため、反射板５から放熱される。
なお、締結部材は、ネジに限定されず、例えばボルト、ピンおよびリベット等であってもよい。ただし、放熱性を考慮すると、金属など熱伝導性のよい材質でできていることが好ましい。また、ネジ２８は、その先端が必ずしも金属層６に到達している必要はなく、樹脂層４にのみねじ込まれていてもよい。さらに、樹脂層４のネジ穴２９の径をネジ２８の径よりも大きくして、前記ネジ２８を基板２にのみねじ込む構成としてもよい。
以上のように構成された、実施の形態１に係る照明装置１の製造方法を説明する。
まず、ツェナーダイオードを形成したマウント素子１６の発光素子接続領域２１に、発光体１７をフリップチップ実装したあと蛍光層１８を形成し、半導体発光装置３を作製する。
そして、半導体発光装置３を基板２の第１電極１２にＡｇペースト１１で固着するとともに、マウント素子１６のワイヤ接続領域２２と前記基板２の第２電極１４とを、Ａｕワイヤ１３を用いたワイヤボンディングによって導通接続する。
次に、トランスファー成形法によって、半導体発光装置３を実装した基板２に樹脂層を形成する。トランスファー成形法では、樹脂成型用の金型（不図示）の上型と下型とを型締めし、前記金型内に光透過性のエポキシ系樹脂を注入し、前記樹脂を硬化させて樹脂層を形成する。
一方、反射板５は、所定の大きさを有する矩形状のアルミ製平板に、貫通孔２５およびネジ穴２７を設けることによって作製する。具体的には、旋盤に前記平板をセットし、切削加工機を用いて所定の位置に円錐台形状の貫通孔２５を切削するとともに、プレス加工機またはドリルを用いて所定の位置にネジ穴２７を穿孔する。
反射板５は、各貫通孔２５内に樹脂層４の各レンズ部２３を嵌め込むとともに、前記反射板５のネジ穴２７と樹脂層４のネジ穴２９とを互いに連通させた状態で位置決めされた後、前記ネジ穴２７、２９にネジ２８をねじ込んで取り付けられる。
以上のように製造された実施の形態１に係る照明装置１には、使用の際、基板２の外部端子１０から電流が供給される。すると、配線パターン８の第１電極１２および第２電極１４から半導体発光装置３に電流が供給され、前記半導体発光装置３の発光素子１５が発光する。
発光素子１５から出射される光の一部は、レンズ部２３で集束され、前記レンズ部２３の光軸方向である主光取出し方向２６へ向けて出射される。また、発光素子１５から出射される光の他の一部は、貫通孔２５の反射面２４で反射され主光取出し方向２６へ向けて出射される。
図６に示すように、基板２の実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２は、１５０〜２００μｍであって、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ３より短い。このように、距離Ｌ２が距離Ｌ３より短いため、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面２４で反射させることができる。特に距離Ｌ２を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
なお、基板２の実装面９と反射板５の底面との距離Ｌ２を、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ３より短くするためには、樹脂層４の厚みがマウント素子１６の厚みよりも薄いことが好ましい。例えば、樹脂層４の厚みは、上記したように１５０〜２００μｍであるため、マウント素子１６の厚みを１５０μｍ以上とすることが好ましい。
図１０および図１１は、発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。実施の形態１に係る照明装置１では、マウント素子１６を小型化することで半導体発光装置３の小型化を図っている。したがって、図７に示すように、マウント素子１６の搭載面１９は、ワイヤ接続領域２２部分を除き、発光素子１５の形状に合わせて形成されている。
したがって、図１０に示すように、実装面９と平行方向よりも前記実装面９側へ向けて出射される光のうち、ワイヤ接続領域２２で反射される光は、矢印３２で示すように、さらに反射面２４で反射され主光取出し方向２６へ導かれる。一方、ワイヤ接続領域２２で反射されない光は、矢印３３で示すように、反射面２４に到達せず、反射板５と基板２との間の樹脂層４内に吸収される。
そこで、図１１に示す半導体発光装置３４のように、マウント素子３５を大きくして、より反射効率を向上させることが考えられる。半導体発光装置３４は、基板２の実装面９に対して垂直方向から見たとき、マウント素子３５が発光素子３６より大きい。このような構成とすることによって、実装面９と平行方向よりも前記実装面９側に向けて出射される光を、矢印３７、３８で示すように、マウント素子１６の搭載面３９で効率よく反射させて、反射面２４方向へ導き、反射効率を向上させることができる。
この場合、図１１に示すように、基板２の実装面９に対して垂直方向から見たときに、発光素子３６の外周全体にわたってマウント素子１６の搭載面３９が外側に張り出していることが好ましい。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る照明装置について説明する。図１２は、実施の形態２の照明装置の一部を示す縦断面図である。なお、実施の形態２は、基本的に実施の形態１に係る照明装置１と同様の構成であるため、共通の構成部分には実施の形態１と同じ符号を付してその説明は省略するか簡略するにとどめ、差異点を中心に説明する。
図１２に示すように、実施の形態２の照明装置４０の基板２は、実装面９に凸部４１を備えている。凸部４１は、絶縁層７の上面の一部を主光取出し方向２６側に突出させるようにして形成したものであって、前記凸部４１上には配線パターン８の一部が形成されている。凸部４１の上面は、レンズ部２３内に収まり、かつ、半導体発光装置３の発光素子１５の下面よりも大きいサイズであって、前記発光素子１５は、凸部４１上に配置され、前記凸部４１上の配線パターン８に直接ボンディングされている。このように、実施の形態２の半導体発光装置３は、実施の形態１におけるマウント素子１６に該当する部材を有しておらず、発光素子１５は、直接基板２に実装されている。
反射板４２は、矩形板状のアルミ製であって、樹脂層４の基板２側とは反対側の面に取り付けられている。なお、反射板４２は、アルミ製に限定されず、セラミック、アルミニウム、アルミニウム合金または銅などの金属製であってもよい。
反射板４２は、基板２側の面に空洞部４３を有するとともに、各半導体発光装置３に対応して、反射面４４を有する貫通孔４５が複数マトリックス状に開設されている。
反射板４２の作製は、まず、厚みが０．３〜０．５ｍｍのアルミ製の薄板に、プレス加工機を用いて円錐台形状の凹部を形成する。さらに、プレス加工機またはドリルを用いて、前記凹部の底面を穿孔し、貫通孔４５を形成する。なお、貫通孔４５の反射面４４の傾斜角度を４０〜６０度にすることで、レンズ部２３から洩れた光を効果的に発光方向に上げることができる。
このようにして作製された反射板４２は、貫通孔４５以外の部分が空洞部４３となっている。なお、反射板４２を基板２に固定するためのネジ孔（不図示）は、プレス加工機を用いて形成する。
前記反射板４２を基板２に取り付けると、前記反射板４２と基板２との間に空洞部４３による空洞が形成される。したがって、反射板４２と樹脂層４との接触面積を小さくすることができ、前記反射板４２の熱膨張による影響を前記樹脂層４がより受けにくい。また、空洞部４３の体積分だけアルミ量を削減することができるため、反射板４２を軽量化することができる。
なお、反射板４２の軽量化は、上記のように反射板４２の基板２側に空洞部４３を形成する構成だけでなく、例えば、基板２側とは反対側の面に空洞部を形成する構成によっても実現可能である。また、貫通孔４５とは別途に軽量化用の貫通孔を設けて、それを空洞部とする構成であってもよい。
図１２に示すように、基板２の実装面９と反射板４２の底面との距離Ｌ４は、１５０〜２００μｍであって、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ５より短い。このように、距離Ｌ４が距離Ｌ５より短いため、発光素子１５側面からの光を効果的に反射面４４で反射させることができる。特に距離Ｌ４を１５０μｍにした場合には、効果的に反射させることができる。
なお、基板２の実装面９と反射板４２の底面との距離Ｌ４を、前記基板２の実装面９と発光素子１５の底面との距離Ｌ５より短くするためには、樹脂層４の厚みが、凸部４１の実装面９と垂直な方向の厚みよりも薄いことが好ましい。例えば、樹脂層４の厚みは、上記したように１５０〜２００μｍであるため、凸部４１の厚みを１５０μｍ以上とすることが好ましい。
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明の内容が、上記実施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論である。
本発明の照明装置は、表示装置として利用することも可能である。すなわち、公知の点灯制御回路と組み合わせて各半導体発光装置を個別に点灯可能とすれば、点灯の組み合わせによって、文字や記号などを表示することができる。
背景技術における従来例１の照明装置を示す側面図である。 背景技術における従来例２の照明装置を示す斜視図である。 背景技術における従来例３の照明装置の一部を示す縦断面図である。 本発明における実施の形態１の照明装置を示す斜視図である。 実施の形態１の照明装置の分解斜視図である。 実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す縦断面図である。 実施の形態１の照明装置における半導体発光装置付近を示す平面図である。 反射板の貫通孔を示す縦断面図である。 実施の形態１の照明装置におけるネジ止め部分を示す縦断面図である。 発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。 発光素子から出射される光の光路を説明するための概略図である。 実施の形態２の照明装置の一部を示す縦断面図である。
符号の説明
１ 照明装置
２ 基板
３ 半導体発光装置
４ 樹脂層
５ 反射板
８ 配線パターン
９ 実装面
１５ 発光素子
１６ マウント素子
２３ レンズ部
２８ 締結部材
４１ 凸部
４３ 空洞部

Claims (11)

  1. 基板と、前記基板上に実装された半導体発光装置と、前記基板の実装面に形成され、前記半導体発光装置を封止するレンズ部を備えた樹脂層と、反射板とを備え、前記反射板と前記樹脂層との間に空間を有することを特徴とする照明装置。
  2. 前記半導体発光装置は、発光素子を備え、前記基板の上面と前記反射板の底面との距離は、前記基板の上面と前記発光素子の底面との距離より短いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の照明装置。
  3. 前記反射板は、締結部材によって前記樹脂層および／または前記基板に取り付けられていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の照明装置。
  4. 前記反射板と前記基板とは、前記締結部材を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の照明装置。
  5. 前記基板は配線パターンを有し、前記配線パターンは前記樹脂層で覆われていることを特徴とする請求項第１項または第２項に記載の照明装置。
  6. 前記半導体発光装置は、発光素子と、マウント素子とを備え、前記基板に対して垂直方向から見たときに、前記マウント素子が前記発光素子より大きいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の照明装置。
  7. 前記基板の上面と前記反射板の底面との距離は、前記基板の上面と前記発光素子の底面との距離より短いことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の照明装置。
  8. 前記反射板は、金属、セラミック若しくはそれらの混合物からなる成型品、または、金属、セラミック、樹脂などの単一材料若しくはそれらの混合物からなる成型品にメッキを施したものであることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の照明装置。
  9. 前記反射板は、略平板状であって、前記基板側の面が前記樹脂層と面接触していることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の照明装置。
  10. 前記半導体発光装置は、発光素子を備えるとともに、前記基板は、前記実装面に凸部を備え、前記発光素子が前記凸部上に配置されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の照明装置。
  11. 前記反射板には空洞部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項、第２項、第６項または第１０項に記載の照明装置。
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