KR100997946B1 - Ｌｅｄ를 가진 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

LED를 가진 조명 장치는, 금속제의 기구 본체(90)와 LED 칩 및 LED 칩의 각 전극이 각각 전기적으로 접속된 한 쌍의 리드 단자(42, 43)를 가지는 복수의 LED 칩 유닛(1)과, 기구 본체(90)와 각 LED 칩 유닛(1) 사이에 개재시켜 양자를 전기적으로 절연하는 동시에, 양자를 열결합시키는 유전층(80)을 구비한다. 회로 기판(20)에, 각 LED 칩 유닛이 관통하는 복수의 윈도우(window hole)(23)가 형성되어 각 LED 칩 유닛이 관통한다. 윈도우의 주위 부분에는, 리드 단자가 회로 기판상의 회로 패턴에 전기 접속된다. 각 LED 칩 유닛의 하면이 기구 본체(30)에 유전층(80)을 통하여 열적으로 결합된다. 그래서 LED 칩에서 발생되는 열이 회로 기판을 개입하지 않고 유전층을 거쳐 본체에 전달된다.

Description

ＬＥＤ를 가진 조명 장치{LIGHTING APPARATUS WITH LEDS}
본 발명은 LED를 가진 조명 장치에 관한 것이다.
종래부터, LED 칩과 LED 칩으로부터 방사된 광에 의해 여기되어 LED 칩과는 상이한 발광색의 광을 방사하는 파장 변환 재료로서의 형광체(형광 안료, 형광 염료 등)를 조합시켜 LED 칩의 발광색과는 상이한 색조의 광을 내는 발광 장치의 연구개발이 폭넓게 행해지고 있다. 이 발광 장치는 LED 칩과 형광체를 조합시켜 LED 칩의 형광 색과는 상이한 색의 광을 방사하여, 백색 발광 장치(일반적으로 백색 LED라고 칭함)의 상품화가 되어 있다. 이 백색광 발광 장치는, 청색광 또는 자외광을 방사하는 LED 칩과 형광체를 조합시켜 백색광(백색광의 발광 스펙트럼)을 방사한다.
최근의 백색 LED의 고출력화에 따라, 백색 LED를 조명 장치로서 활용하기 위한 연구개발이 활발하게 되어 왔다. 일본특허 공개 2003-59332호 공보에는, 복수의 백색 LED를 1개의 회로 기판에 실장한 LED 유닛(LED 모듈)이 제안되어 있다.
광출력의 고출력화에 따라, 각 LED 칩의 발광부로부터 발생된 열을 효과적으로 방열시키기 위한 구조가, 일본특허 공개 2003-168829호 공보 및 일본특허 공개 2001-203396호 공보에 개시되어 있다. 그러나, 종래의 LED 유닛에서는, 각 LED 칩 이 회로 기판상의 도체 패턴에 직접 전기 접속되어 있으므로, LED 칩으로부터 발생하는 열이 이 전기 접속부를 통해 회로 기판으로 확산된다. 그러므로 회로 기판 전체에 방열 효과를 부여하기 위하여, 회로 기판의 배면에 걸쳐 금속의 방열판을 설치하는 것이 필요하며, 이에 따라, 회로 기판의 비용이 높아진다. 게다가, 이와 같은 LED 유닛을 내장하는 경우는, 회로 기판의 금속판을 조명 장치의 일부를 구성하는 금속제 본체에 열적 결합시켜 방열성을 향상시키는 동시에, 내뢰 서지(thunder-resistant surge)로부터 LED 유닛을 보호하기 위하여, 금속제 본체와 회로 기판의 금속판 사이에 절연 시트를 개재시키는 것이 요구된다. 그렇지만, 이 경우는, LED 칩으로부터 회로 기판을 통해 금속제 본체에 이르는 방열 경로에, 2개의 유전층, 회로 기판의 유전층, 절연 시트가 개재하게 되어, 방열을 충분히 행하는 것이 어려운 문제가 있다.
전술한 문제점을 감안하여, 본 발명은, LED 칩의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화를 도모되고, 또한 회로 기판의 비용을 저감할 수 있는 발광 다이오드(LED)를 사용한 조명 장치를 제공하는 것이다. 본 발명에 따른 조명 장치는, 금속제의 본체(90); LED 칩 및 상기 LED 칩의 전극들에 전기적으로 접속된 한 쌍의 리드 단자(42, 43)를 각각 가지는 복수의 LED 칩 유닛(1); 및 상기 본체(90)와 상기 LED 칩 유닛(1) 사이에 개재시켜 양자를 전기적으로 절연하는 동시에, 양자를 열결합시키는 유전층(80)을 포함한다. 회로 기판(20)에, 개별의 LED 칩 유닛(1)이 각각 관통하는 복수의 윈도우(23)가 형성되어, 리드 단자가 회로 패턴(22)에 전기 접속되고, 각각의 LED 칩 유닛의 하면이 유전층(80)을 통하여 본체(90)와 열적으로 결합된다. 이 구성에서, 유전층(80)은 LED 칩으로부터 발생하는 열을 회로 기판을 개입시키지 않고 유전층을 거쳐 본체에 전달할 수 있어, LED 칩의 발광부와 본체 사이의 열 저항을 적게 할 수 있어 방열성이 향상되고, LED 칩의 교차점 온도(junction temperture)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 그러므로, 종래 기술에 비해, 입력 전력을 크게 할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모된다. 게다가, 방열의 능력을 고려하지 않고, 예를 들면, 유리 에폭시 기판 등과 같이 금속 기판에 비해 염가의 회로 기판을 채용하는 것이 가능하므로, 회로 기판의 비용의 저감이 가능하게 된다.
바람직하게는, 각각의 칩 유닛은 상기 리드 단자(42, 43)로 형성된 하면을 가지고, 이 리드 단자가 상기 유전층(80)의 위에 적층되고, LED에서 발생한 열이 이 리드 단자로부터 유전층을 통하여 본체에 효율적으로 전달된다.
조명 장치에는 각 LED 칩 유닛(1)으로부터의 가시광선을 투과시키는 투광 부재(91, 200)가 구비되고, 이 투광 부재에 대향하는 회로 기판(20)의 상면에 가시광선을 반사하는 미러(24)가 형성되는 것이 바람직하다. 이 구성에서, 각각의 LED 칩 유닛(1)으로부터 방사된 가시광선 중 투광 부재에 의해 전체 반사된 가시광선이 미러에 의해 반사되므로, 광 출력을 더 높이는 것이 가능해진다.
상기 회로 기판(20)의 상면에 상기 미러(24)와 함께 회로 패턴(22)이 형성되는 것이 바람직하다.
회로 패턴(22)은 회로 기판(20)의 하면에 형성하는 것도 가능하다. 이 경우, 회로 패턴과 미러를 적당한 재료로 적당한 패턴으로 형성할 수 있고, 패턴 설계의 자유도가 높아지는 동시에, 미러의 표면적을 크게 할 수 있고, 광출력을 한층 더 높이는 것이 가능해진다.
미러로서는, 알루미늄을 사용하여, 가시광선 영역의 파장의 광의 반사율을 높게 하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 본체가 일면에 각 LED 칩 유닛(1) 및 회로 기판을 수납하는 오목부(192)를 가지는 원반형으로 형성되고, 회로 기판의 중앙부에서 상기 회로 기판에 전기적으로 접속되는 급전용의 전선을 삽통하는 전선 삽입 구멍(wire insertion hole)(194)이 본체의 중앙부에서 상기 오목부의 저부에 관통형성되어 것이 바람직하다. 이 구성은, 본체의 오목부(192) 내에서 전선을 끌고 다니기 위한 스페이스를 설치할 필요가 없어, 본체의 박형화를 도모된다.
본 발명의 바람직한 실시예에서는, 본체에 있어서의 오목부(192)의 주위부에 상기 기구 본체(90)를 지지재(supporting material)에 장착하기 위한 복수의 장착 나사를 일면 측으로부터 삽통하는 복수의 나사 삽입 구멍(195)이 관통형성된다. 바람직하게, 투광 부재의 광 출사면 측을 노출시키는 윈도우(211)를 가지고 본체의 일면 측에 있어서 오목부(192)의 주위부 및 각각의 장착 나사를 덮는 형태로 본체에 장착되어 금속 프레임 형태의 장식 커버(210)를 구비한다. 이와 같은 구성에 의하면, 예를 들면, 천정재(ceiling material)와 같은 지지재에 장착 나사를 사용하여 상기 본체를 장착하는 것이 용이하고, 장식 커버에 의해 본체의 표면으로부터 장착 나사가 안 보이게 할 수 있어 미관을 양호하게 할 수 있다. 또한, 금속의 장식 커버는 방열성을 높일 수 있고, LED 칩의 교차점 온도의 온도 상승을 더 억제할 수 있다.
투광 부재는, 각각의 LED 칩 유닛 각각에 대향하는 부위 각각에, LED 칩 유닛으로부터 방사된 광의 배광을 제어하는 렌즈부(205)를 가지고, 각 렌즈부 이외의 부위가 금속에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 장치는, 각 LED 칩 유닛 각각으로부터 방사된 광의 배광을 제어할 수 있다. 각 렌즈부 이외의 부위를 금속으로 제조함으로써, 본 발명의 투과 부재는, 투광 부재 전체가 합성 수지나 유리 등에 의해 형성되어 있는 경우에 비해 방열성을 높일 수 있고, 이에 의해 LED 칩의 교차점 온도의 온도 상승을 더 억제할 수 있다.
또한, 각각의 LED 칩 유닛은, 열전도성 재료로 이루어지고 상기 LED 칩이 실장되는 열전도판(121)과, 상기 LED 칩과 열전도판 사이에 개재해 양자의 선팽창률의 차에 기인하여 상기 LED 칩에 가해지는 응력을 완화하는 서브 마운트 부재(30)와, 열전도판 상에 적층되는 절연성 기판(122)을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 절연성 기판(122)의 표면에는 LED 칩의 각각의 전극에 전기적으로 접속되는 한 쌍의 단자 패턴이 설치되어, 전술한 리드 단자를 형성한다. 절연성 기판에는 서브 마운트 부재를 노출시키는 투과 구멍이 설치되어 서브 마운트 부재의 하면을 열전도판에 접촉시킨다. 이 경우, 열전도판이 LED 칩 유닛의 하면을 형성함으로써, LED 칩으로부터 발생한 열이, 회로 기판(20)을 통하지 않고, 서브 마운트 부재(30)로부터 열전도판(121)을 통하여 본체에 효율적으로 방열시킬 수 있다. 서브 마운트 부재는 상기 LED 칩과 열전도판과의 선팽창률의 차에 기인하여 LED 칩에 가해지는 응력을 완화할 수 있다. 상기 LED 칩의 리드 단자를 구성하는 단자 패턴(123)을 절연성 기판(122) 위에 형성하고 있으므로, 상기 기구 본체(90)와 상기 리드 단자(123a, 123b) 사이의 절연 거리를 길게 할 수 있고, 신뢰성이 향상된다.
바람직하게, LED 칩 유닛(1)에서의 단자 패턴(123)의 일부가 상기 절연성 기판(122)의 표면에 노출되어 아우터 리드부(123b)가 형성되고, 회로판(20)의 회로 패턴(22)은, 윈도우(23)의 둘레 부분에 있어서, 아우터 리드부(123)에 전기 접속 되도록 구성하는 것도 바람직하다.
도 1은 실시예 1을 나타내는 주요부에 대한 개략 분해 사시도이다.
도 2는 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 사시도이다.
도 3은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 단면도이다.
도 4는 위의 실시예에서의 일부 파단된 개략 측면도이다.
도 5는 위의 실시예에서의 주요부에 대한 분해 사시도이다.
도 6은 실시예 2를 나타내는 주요부에 대한 개략 분해 사시도이다.
도 7은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 단면도이다.
도 8은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 분해 사시도이다.
도 9는 실시예 3을 나타내는 주요부에 대한 개략 분해 사시도이다.
도 10은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 사시도이다.
도 11은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 단면도이다.
도 12는 실시예 4에 따른 (a) 일부 파단된 개략 정면도 및 (b) 개략 저면도 이다.
도 13은 위의 실시예에서의 본체를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A'를 절취한 단면도이다.
도 14는 위의 실시예에서의 본체를 나타내고, (a)는 일부 파단된 단면도, (b)는 주요부에 대한 평면도이다.
도 15는 위의 실시예에서의 본체의 사시도이다.
도 16은 위의 실시예에서의 투광 부재를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 일부 파단된 단면도, (c)는 주요부에 대한 단면도이다.
도 17은 위의 실시예에서의 투광 부재의 다른 구성예를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 단면도이다.
도 18은 위의 실시예에서의 장식 커버를 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A'를 절취한 단면도이다.
도 19는 위의 실시예에서의 장식 커버의 사시도이다.
도 20은 위의 실시예에서의 본체에 탑재된 LED 칩 유닛의 개략 단면도이다.
도 21은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 분해 사시도이다.
도 22는 위의 실시예에서의 LED 칩 유닛의 주요부에 대한 평면도이다.
도 23은 위의 실시예에서의 서브 마운트 부재의 사시도이다.
도 24는 위의 실시예에서의 절연성 기판을 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-B-C-D를 절취한 단면도, (c)는 일부 파단된 저면도이다.
도 25는 위의 실시예에서의 회로 기판을 나타내고, (a)는 평면도, (b)는 저 면도이다.
도 26은 실시예 5를 나타내고, (a)는 개략 사시도, (b)는 (a)의 주요부에 대한 확대도이다.
도 27은 위의 실시예에서의 개략 분해 사시도이다.
도 28은 실시예 6을 나타내는 개략 사시도이다.
도 29는 위의 실시예에서의 주요부에 대한 확대 사시도이다.
도 30은 위의 실시예에서의 주요부에 대한 개략 분해 사시도이다.
(실시예 1)
이하, 본 실시예의 조명 장치에 대하여 도 1 내지 도 5를 참조하면서 설명한다.
본 실시예의 조명 장치는 스폿 라이트로서 사용된다. 본체(90)는 A1, Cu 등의 열전도율이 높은 금속제이고 결합 나사(113)를 사용하여 암(112)에 결합되어 있다. 이 암(112)은 지지대(100) 상에 고정된 회전 기대(rotatable base)(110)에 일단부가 축 나사(111)를 사용하여 결합되어 있다.
본체(90)는 개구 표면(opened surface)(앞면)이 있는 통형(본 실시예에서는, 바닥이 있는 원통형)에 형성되어, 복수의 LED 칩 유닛(발광 장치)(1)이 수납되어 있다. 이 본체(90)에 있어서, 저벽(bottom wall)(90a)에 각 LED 칩 유닛(1)이 그린 시트로 이루어지는 유전층(80)을 통하여 실장되어 있고, 개구 표면이 앞커버(91)에 의해 폐색되어 있다. 앞커버(91)는, 원판형의 유리판으로 이루어지는 투 광판(91a)과 이 투광판(91a)을 유지하는 원환형의 윈도우(91b)로 이루어지고, 윈도우(91b)는 본체(90)에 대하여 장착되어 있다. 유전층(80)은, 실리카, 알루미나 등의 필러(filler)를 함유하고, 가열시에 저점도화하는 수지 시트(예를 들면, 용융된 실리카로 이루어지는 필러를 고충전한 에폭시 수지 시트와 같은 유기 그린 시트(organic green sheet))와 같은 열경화성 재료(thermosettting material)를 사용하고 있고, 높은 전기 절연성을 가지는 동시에 열전도율이 높다. 이 재료는 가열시의 유동성(flowability)이 높고, 본체(9O)로의 밀착성이 높아, LED 칩 유닛(1)을 본체(90)에 견고하게 고정할 수 있다. 이 외에, 유전층(80)으로서는, 그린 시트와 같은 시트형으로 성형하고 세라믹 미소결체(ceramic non-sintered memeber)를 사용할 수 있다. 또, 투광판(91a)의 재료는, 유리 기판에 한정되지 않고, 투광성을 가지는 재료에 의해서도 형성되고, 또, 투광판(91a)에 각 LED 칩 유닛(1)으로부터 방사된 광의 배광을 제어하는 렌즈를 일체로 설치해도 된다.
본체(90) 내에 배치된 각 LED 칩 유닛(1)은 본체(90) 내에 배치되는 회로 기판(20)을 통해 전기적으로 접속되어 있다. 회로 기판(20)의 외주 형상은, 원형의 일부를 노치하여 직선 부분을 설치한 형상으로 형성되어 있다.
회로 기판(20)은, 각 LED 칩 유닛(1)으로의 급전용의 회로 패턴(22)이 형성된 유리 에폭시 기판에 의해 구성된다. LED 칩 유닛(1)이 각각 수납되는 복수의 직사각형의 윈도우(23)가 회로 기판의 두께 방향으로 관통형성되어 있다. 본 실시예에서, 전술한 투광판(91a)은 각 LED 칩 유닛(1)으로부터의 가시광선을 투과시키는 투광 부재를 구성하고 있고, 본체(90)로부터 떨어져서 회로 기판(20)의 한 표면 으로부터 이격되어 배치된다.
회로 기판(20)의 회로 패턴(22)은, 복수의 LED 칩 유닛(1)을 병렬 접속하도록 패턴 설계되어 있다. 복수의 LED 칩 유닛(1)의 병렬 회로의 양단에 납땜 등에 의해 접속된 리드선으로 이루어지는 급전용의 전선(power feeding cable)(도시하지 않음)이 본체(90)의 저벽(90a)에 관통형성되어 전선 삽입 구멍(90c)에 삽입되고, 복수의 LED 칩 유닛(1)의 병렬 회로에 전원 회로(도시하지 않음)로부터 전력이 공급되도록 되어 있다. 전원 회로는, 상용 전원과 같은 교류(AC) 전원의 교류(AC) 출력을 정류 평활하는 다이오드 브리지로 이루어지는 정류 회로와, 이 정류 회로의 출력을 평활하는 평활 컨덴서를 포함한다. 본 실시예에서는, 본체(90) 내의 복수의 LED 칩 유닛(1)을 병렬 접속하고 있지만, 본 발명은 이러한 접속 관계에 한정되지 않고, LED 칩 유닛을 직렬 접속하도록 해도 되고, 직렬 접속과 병렬 접속을 조합시켜도 된다.
LED 칩 유닛(1)은, 직사각형 판형의 LED 칩(10)과, LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 큰 직사각형 판형으로 형성되고 LED 칩(10)이 탑재된 칩 탑재 부재(41)와, 칩 탑재 부재(41)의 일측 에지에 연속 일체로 형성된 리드형 리드 단자(reed-shaped lead terminal)(42)와, 칩 탑재 부재(41)의 타측 에지로부터 이격되어 배치되는 T자형 리드 단자(43)와, LED 칩(10)을 에워싸도록 배치되고 LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광을 LED 칩(10)의 전방(도 3에서의 위쪽)으로 반사시키는 리플렉터(50)와, LED 칩(10)을 덮는 형태로 리플렉터(50)의 전방에 장착되는 보호 커버(60)을 구비하고 있다.
칩 탑재 부재(41)와 각 리드 단자(42, 43)는 금속판(예를 들면, 동판 등)으로 이루어지는 리드 프레임으로 형성되어 있다. 칩 탑재 부재(41) 및 각 리드 단자(42, 43)는, 절연성을 가지는 직사각형 프레임 형태의 합성 수지 성형품으로 이루어지는 유지 프레임(45)에 동시 일체로 성형되고, 상기 유지 프레임(45)의 내측에 각 리드 단자(42, 43)의 이너 리드부(42a, 43a) 및 칩 탑재 부재(41)가 배치되는 동시에, 유지 프레임(45)의 외측에 각 리드 단자(42, 43)의 아우터 리드부(42b, 43b)가 배치되어 있다. 칩 탑재 부재(41) 및 각 리드 단자(42, 43)와 본체(90) 사이에는 전술한 유전층(80)이 개재하고 있고, 이 유전층(80)은, 칩 탑재 부재(41) 및 각 리드 단자(42, 43)와 본체(90)와의 양자를 전기적으로 절연시키고, 열결합시키는 기능을 가지고 있다. 또, 각 리드 단자(42, 43)의 아우터 리드부(42b, 43b)는 회로 기판(20)의 회로 패턴(22)에 납땜으로 이루어지는 접합부(95)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 유지 프레임(45)과, 칩 탑재 부재(41)와, 각 리드 단자(42, 43)와, 리플렉터(50)와, 보호 커버(60)와, 유전층(80)으로 LED 칩(10)의 패키지를 구성하고 있다. 게다가, 본 실시예에서는, 유전층(80)을 각 LED 칩 유닛(1)마다 설치하고 있지만, 본체(90)의 저벽(90a)보다 약간 작은 1개의 그린 시트를 복수의 LED 칩 유닛(1)에 대하여 실장해도 된다.
리드 프레임의 재료는 구리에 한정되지 않고, 예를 들면, 인청동 등이라도 된다. 본 실시예에서는, 칩 탑재 부재(41) 및 각 리드 단자(42, 43)를 유지 프레임(45)에 동시 일체로 성형하고 있지만, 유지 프레임(45)을 반드시 설치할 필요는 없고, 칩 탑재 부재(41)와 리드 단자(42)를 일체로 형성할 필요도 없다. 그렇지 만, 칩 탑재 부재(41)와 리드 단자(42)를 일체로 형성하는 동시에, 전술한 유지 프레임(45)을 구비하고 있는 경우에는, 각 LED 칩 유닛(1)을 개별 부품으로서 취급하기 쉬워져, 각 LED 칩 유닛(1)을 기구 본체(90)에 실장하기 전에, 개별적으로 검사를 행할 수 있는 이점이 있다.
LED 칩(10)은, 청색광을 방사하는 GaN계 청색 LED 칩이다. LED 칩(10)은, 사파이어 기판에 비해 격자 정수나 결정 구조가 GaN의 격자 정수나 결정 구조에 더 가깝고, 도전성을 가지는 n형의 SiC 기판으로 이루어지는 도전성 기판(11)을 포함한다. 도전성 기판(11)의 주 표면 측에, GaN계 화합물 반도체 재료에 의해 형성되어 예를 들면, 더블 헤테로 구조를 가지는 적층 구조부로 이루어지는 발광부(12)가 에피택셜 성장법(예를 들면, MOVPE법)에 의해 성장된다. 도전성 기판(11)의 배면에 음극 측의 전극인 음극 전극(n 전극)(도시하지 않음)이 형성된다. 발광부(12)의 표면(도전성 기판(11)의 주 표면 측의 최전방 표면)에 애노드 측의 전극인 애노드 전극(p 전극)(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 본 실시예에서 상기 음극 전극 및 상기 애노드 전극은 각각 Ni막과 Au막과의 적층막에 의해 구성되어 있지만, 상기 음극 전극 및 상기 애노드 전극의 재료는 특히 한정되지 않고, 양호한 오믹 특성(ohmic property)(예를 들면, A1 등)을 얻을 수 있는 재료이면 된다.
본 실시예에서는, 상기 한쪽의 리드 단자(42)가 음극측 리드 단자를 구성하고, 상기 다른 쪽의 리드 단자(43)가 애노드 측 리드 단자를 구성하고 있다. 게다가, 본 실시예에서는, LED 칩(10)의 발광부(12)가 도전성 기판(11)보다 칩 탑재 부재(41)로부터 더 이격된 측으로 되도록 LED 칩(10)이 칩 탑재 부재(41)에 탑재되어 있다. 광 인출 효율을 고려한 경우에는, 본 실시예에서 나타나는 바와 같이, LED 칩(10)의 발광부(12)를 도전성 기판(11)보다 칩 탑재 부재(41)로부터 더 이격된 측에 배치하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 도전성 기판(11)와 발광부(12)가 같은 정도의 굴절률을 가지고 있으므로, 광 인출 손실이 상당히 증가하지 않는다. 그러므로 발광부(12)를 LED(10)의 도전성 기판(11)보다 칩 탑재 부재(41)에 더 가깝게 배치되도록 칩 탑재 부재(41)에 LED 칩(10)을 탑재해도 된다.
리플렉터(50)는 원형상으로 개구된 프레임 형태의 형상으로서, LED 칩(10)의 두께 방향에 있어서 LED 칩(10)으로부터 더 이격될 수록 개구면적이 커지게 되는 형상으로 형성되어 있다. 절연성을 가지는 시트형의 접착 필름으로 이루어지는 고착재(fixing member)(55)에 의해 각 리드 단자(42, 43)에 고착되어 있다. 리플렉터(50) 및 고착재(55)의 외주 형상은, 유지 프레임(45)의 내주 형상보다 약간 작은 직사각형으로 형성되어 있다.
리플렉터(5O)는, LED 칩(10)으로부터 방사되는 광(즉, 본 실시예에서는 청색광)에 대한 반사율이 큰 재료(예를 들면, Al 등)로 만들어질 수 있다. 고착재(55)에는, 리플렉터(50)의 개구부에 수납하는 원형 개구부(55a)가 형성되어 있다. 또한, 리플렉터(50)의 내측에는, LED 칩(10)을 밀봉하는, 예를 들면, 실리콘 수지 등과 같은 투명한 밀봉 수지를 포팅(pot)해서 밀봉 부재를 형성하는 것이 바람직하다.
보호 커버(60)는, LED 칩(10)의 두께 방향에 따른 중심선 상에 위치하도록 배치되는 돔형의 커버부(62)와, 이 커버부(62)의 개구부의 주위둘레로부터 측방에 일체로 돌출된 플랜지부(61)를 구비한다. 플랜지부(61)에 있어서의 리플렉터(50)에 대향하는 표면의 주위부에 환형의 위치 결정 리브(rib)(61a)가 돌출되어 있고, 리플렉터(50)에 대하여 보호 커버(60)를 안정적으로 위치결정하는 것이 가능하도록 되어 있다. 보호 커버(60)는 리플렉터(50)에 대하여 실리콘 수지, 에폭시 수지 등과 같은 접착제를 사용하여 접착하면 된다.
보호 커버(60)는, 실리콘 수지와 같은 투명 재료와 LED 칩(10)으로부터 방사된 청색광에 의해 여기되어 브로드-밴드 황색계의 광(broad-band yellowish light)을 방사하는 입자형의 황색 형광체(particulate yellowish fluorescent material)를 혼합한 혼합물의 성형품에 의해 구성되어 있다. 본 실시예에서의 LED 칩 유닛(1)에서, 보호 커버(60)는 또한, LED 칩(10)으로부터 방사된 광에 의해 여기되어 LED 칩(10)의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사하는 색 변환 부재(color conversion member)를 겸하고 있고, 상기 LED 칩 유닛(1)의 전체적으로, LED 칩(10)으로부터 방사된 청색광과 황색 형광체로부터 방사된 광과의 합성 광으로 이루어지는 백색의 광을 출력한다. 보호 커버(60)의 재료로서 사용하는 투명 재료는, 실리콘 수지에 한정되지 않고, 예를 들면, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 유리 등을 채용해도 된다. 또한, 보호 커버(60)의 재료로서 사용하는 투명 재료에 혼합하는 형광체도 황색 형광체에 한정되지 않는다. 예를 들면, 적색 형광체와 녹색 형광체와 같은 다른 형광체를 혼합해도 백색광을 얻을 수 있다. 게다가, 각 LED 칩(10)의 발광색이 LED 칩 유닛(1)의 원하는 발광색을 발할 때는 투명 재료에 형광체를 혼합할 필요가 없다.
본 실시예에서는 LED 칩(10)으로서 전술한 바와 같이 발광색이 청색인 청색 LED 칩을 채용하고 있고, 도전성 기판(11)으로서 SiC 기판을 채용하고 있지만, SiC 기판의 대신에 GaN 기판을 사용해도 된다. SiC 기판이나 GaN 기판을 결정 성장용 기판으로서 사용한 경우에는 하기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 일본특허 공개 2003-168829호 공보로 개시되어 있는 바와 같이, 결정 성장용 기판으로서 절연체인 사파이어 기판을 사용하고 있는 경우에 비하여, 결정 성장용 기판의 열전도율이 높고 열 저항이 적다. 또, LED 칩(10)의 발광색은 청색에 한정되지 않고, 예를 들면, 적색, 녹색 등이어도 된다. 즉, LED 칩(10)의 발광부(12)의 재료는 GaN계 화합물 반도체 재료에 한정되지 않고, LED 칩(10)의 발광색에 따라 GaAs계 화합물 반도체 재료나 GaP계 화합물 반도체 재료 등을 채용해도 된다. 이 외에, 도전성 기판(11)도 SiC 기판에 한정되지 않고, 발광부(12)의 재료에 따라 예를 들면, GaAs 기판, GsP 기판 등으로 적당히 선택하면 된다.
결정 성장용 기판 열 전도율[W/mㆍK] 선 팽창율[x10-6/K] 열 저항[K/W]
6H-Sic 350 4.2 0.857
GaN 130 5.59 2.308
GaP 110 4.65 2.727
GaAs 54 5.9 5.556
사파이어 42 5.3 7.143
표 1에서 실험적인 열 저항의 값은, 결정 성장용 기판의 두께를 0.3mm, 결정 성장용 기판에서의 두께 방향으로 직교하는 단면의 면적을 1mm2으로 하고, 결정 성장용 기판의 두께 방향으로 열을 전도시키는 경우의 열 저항의 값이다.
LED 칩(10)은 칩 탑재 부재(41)에 탑재되고, 이들 사이에 직사각형 판형 서브 마운트 부재(30)가 개재된다. LED 칩(10)보다 큰 서브 마운트 부재(30)는,
LED 칩(10)과 열전도판을 겸하는 칩 탑재 부재(41) 사이의 선팽창율의 차에 기인하여 LED 칩(10)에 가해지는 응력을 완화할 뿐만 아니라, LED 칩(10)에서 발생된 열을 칩 탑재 부재(41)에 있어서 LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 넓은 범위로 전열시키는 열전도 기능을 가지고 있다. 칩 탑재 부재(41)에 있어서의 LED 칩(10) 측의 표면의 면적은 LED 칩(10)에 있어서의 칩 탑재 부재(41) 측의 표면의 면적보다 충분히 큰 것이 바람직하다. 칩 탑재 부재(41)와 유전층(80) 사이의 접촉 면적을 크게 하고, 또한 LED 칩(10)으로부터의 열이 광범위하게 걸쳐 균일하게 열전도되도록 하여 열 저항을 작게 하는 것이 바람직하다. 0.3 ~ 1.0mm 스퀘어의 LED 칩(10)에 있어서는, LED(10)에 대향하는 칩 탑재 부재(41)의 표면 면적을 칩 탑재 부재(41)에 대향하는 LED 칩(10)의 표면 면적의 10배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 여기에 있어서, 서브 마운트 부재(30)는, 상기 응력을 완화하는 기능을 가지고 있으면 된다. 서브 마운트 부재(30)가 이러한 요건을 충족하면, 얇게 될 수 있거나 열전도율이 비교적 큰 재료를 채용하여 열 저항을 작게 할 수 있다.
본 실시예에서는, 서브 마운트 부재(30)의 재료로서 CuW를 채용하고 있다. LED 칩(10)은, 상기 음극 전극이 서브 마운트 부재(30) 및 칩 탑재 부재(41)를 통하여 상기 한쪽의 리드 단자(42)의 이너 리드부(42a)와 전기적으로 접속되고, 상기 애노드 전극이 금속 세선(예를 들면, 금 세선, 알루미늄 세선 등)으로 이루어지는 본딩 와이어(14)를 통하여 상기 다른 쪽의 리드 단자(43)의 이너 리드부(43a)와 전기적으로 접속되어 있다. 각 리드 단자(42, 43)의 아우터 리드부(42b, 43b)에는, 각각 전술한 리드선(93)이 납땜으로 이루어지는 접합부(95)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다.
서브 마운트 부재(30)의 재료는 CuW에 한정되지 않고, 예를 들면 하기 표 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 선팽창율이 도전성 기판(11)의 재료인 6H-SiC에 비교적 가깝고, 또한 열전도율이 비교적 높은 재료이면 되는 데, 예를 들면, W, AlN, 복합 SiC, Si 등을 채용해도 된다. 그렇지만, 서브 마운트 부재(30)로서 AlN나 복합 SiC와 같은 절연체를 채용하는 경우에는, 예를 들면, 서브 마운트 부재(30)에 있어서의 LED 칩(10) 측의 표면에 상기 애노드 전극과 접합되는 적당한 도체 패턴을 설치하고, 상기 도체 패턴과 상기 한쪽의 리드 단자(42)의 이너 리드부(42a)를 본딩 와이어를 통하여 전기적으로 접속된다.
재료 선팽창율[x 10-6/K] 전도율[W/mㆍK]


결정 성장용 기판

 6H-SiC 4.2 350
GaN 5.59 130
GaP 4.65 110
GaAs 5.9 54
사파이어 5.3 42



서브 마운트 부재


 Al 23.2 237
Cu 16.6 398
W 4.5 178
CuW 6.4 160
Si 2.6 168
AlN 4.6 165
알루미나 7.1 29

접합 재료
 Au 14.2 315
63Sn-37Pb 21.0 50
은 페이스트 70.0 1.1
여기서, 칩 탑재 부재(41)의 재료가 Cu인 경우, 서브 마운트 부재(30)로서, CuW 또는 W를 채용하여, 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41)를 직접 접합하는 것이 가능하므로, 예를 들면 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41) 사이를 납땜하는 경우에 비하여, 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41) 사이의 접합 면적을 크게 할 수 있고 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41) 사이의 접합부의 열 저항을 저감할 수 있다. LED 칩(10)와 서브 마운트 부재(30) 사이는, AuSn, SnAgCu 등의 무연 재료(Pb-free material)를 사용하여 접합되어 있다.
납땜 직접 접합
접합 면적 60 ~ 80% 대략 100%
접합 강도 98 N/mm2 이상 127 N/mm2 이상
노단 강도(Shear Strength) 98 N/mm2 127 N/mm2
접합부 플럭스가 잔류되는 경우가 있다
또, 서브 마운트 부재(3O)의 재료로서 W를 채용하여 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41)를 직접 접합하고 경우, 하기 표 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 서브 마운트 부재(30)와 칩 탑재 부재(41)를 은을 사용하여 접합하는 경우에 비해, 열전도율을 크게 하고, 열 저항을 저감할 수 있다. 그리고, 칩 탑재 부재(41)의 재료가 Cu이며, 서브 마운트 부재(30)의 재료로서 AlN, 복합 SiC 등을 채용한 경우에는, 칩 탑재 부재(41)와 서브 마운트 부재(30) 사이는, AuSn, SnAgCu 등의 무연 재료(Pb-free material)를 사용하여 접합하면 된다.
Ag 납땜 직접 접합
열 전도율[W/mㆍK] 185.4 211.8
본 실시예에서, LED를 가진 조명 장치에서는, 전술한 회로 기판(20)에 있어서의 투광판(91a)과의 대향면에, 가시광선을 반사하는 반사막(예를 들면, Al막 등의 금속막)으로 이루어지는 미러(24)가 형성되어 있다. 각 LED 칩 유닛(1)으로부터 방사된 가시광선 중 투광판(91a)에서 전체 반사된 가시광선이 미러(24)에 의해 반사되므로, 미러(24)를 설치하지 않은 경우에 비해 광출력을 보다 높이는 것이 가능해진다. 여기서, 회로 기판(20)은, 투광판(91a)과의 대향면 측에 회로 패턴(22)와 미러(24)가 별개로 형성되어 있으므로, 회로 패턴(22)의 패턴 설계의 자유도가 높아진다. 회로 패턴(22) 및 미러(24) 각각의 재료를 적당히 선택할 수 있으므로, 미러(24)의 재료로서 반사율이 더 높은 재료를 선택함으로써 광출력을 더 높일 수 있다. 예를 들면, 미러(24)의 재료로서 Al를 채용하면, Ni를 채용하는 경우에 비해 가시광선 영역의 파장의 광의 반사율을 높일 수 있고, 광출력을 높일 수 있다. 본 실시예에서는 회로 패턴(22)의 재료로서 Au를 채용하고 있지만, Au에 한정되지 않고, 예를 들면, Cu 등을 채용해도 된다.
이상 설명한 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에서는, 점등 시에 각 LED 칩 유닛(1)에서 발생된 열을 회로 기판을 통하지 않고 그린 시트와 같은 유전층(80)을 통하여 금속제의 기구 본체(90)로 전달해서 방열할 수 있다. 종래의 조명 장치는 조명 장치의 저벽에 열적으로 결합된 회로 기판을 포함하고 이들 사이에는 절연 재료가 개재되어 있다. 종래의 조명 장치의 구성에 비하여, 본 발명은 LED 칩(10)의 발광부(12)로부터 기구 본체(90)까지의 거리 및 열 저항을 적게 할 수 있어 방열성이 향상되고, LED 칩(10)의 발광부(12)의 교차점 온도의 온도 상승을 억제 가능하므로, 입력 전력을 크게 할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모된다. 게다가, 종래의 LED를 가진 조명 장치의 구성과 같은 광출력으로 사용하는 경우에는 종래의 LED를 가진 조명 장치의 구성에 비해 LED 칩(10)의 교차점 온도를 저감할 수 있고 LED 칩(10)의 수명이 길어지는 이점이 있다.
게다가, 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에서는, 회로 기판(20)으로서 종래와 같은 금속 기판(금속 베이스 프린트 배선판)을 사용할 필요가 없고, 예를 들면, 유리 에폭시 기판 등과 같이 금속 기판에 비해 염가의 회로 기판을 채용하는 것이 가능하므로, 회로 기판(20)의 비용의 저감이 가능하게 된다.
전술한 바와 같이 LED 칩(10)과 칩 탑재 부재(41) 사이에 개재시키고 있는 서브 마운트 부재(30)는, LED 칩(10)과 칩 탑재 부재(41) 사이의 선팽창율의 차가 비교적 작은 경우에는 반드시 설치할 필요는 없다. LED 칩(10)과 칩 탑재 부재(41) 사이에 서브 마운트 부재(30)를 개재시키지 않는 조명 장치는, LED 칩(10)과 금속제의 기구 본체(90)의 저벽(90a) 사이의 거리가 짧아져, LED 칩(10)의 발광부(12)로부터 기구 본체(90)까지의 열 저항을 보다 작게 할 수 있어 방열성이 더욱 향상되므로, 광출력의 고출력화가 한층 더 도모된다.
(실시예 2)
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치의 구성은 실시예 1과 대략 같다. 도 6~도 8에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 LED 칩 유닛(1)의 구조가 제1 실시예의 구조와 상위하다. 그리고, 실시예 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지의 앞커버(91)(도 4 참조)을 구비하고 있다.
실시예 1에 있어서의 칩 탑재 부재(41) 및 각 리드 단자(42, 43) 및 유지 프레임(45)을 설치하는 대신에, 본 실시예는 LED 칩(10)의 그 일면 측에 탑재되는 직사각형 판형의 도전성 플레이트(71), 및 상기 도전성 플레이트(71) 위에 중첩되고 LED 칩(10)의 애노드 전극 및 음극 전극이 각각 전기적으로 접속되는 도체 패턴으로 이루어지는 리드 단자(73, 73)를 가지는 실장 기판(칩 탑재 부재)(70)을 구비하고 있다. 열전도판으로서 기능하는 도전성 플레이트(71)와 LED 칩(10) 사이에 서브 마운트 부재(30)를 개재시키고, 도전성 플레이트(71)와 본체(90)의 저벽(90a) 사이에 유전층(80)을 개재시키고 있다. 도전성 플레이트(71)의 재료로서는, 예를 들면, 동, 인청동 등의 도전성을 가지고 열전도율이 비교적 높은 재료를 채용한다. 리드 단자(73, 73)의 재료로서는 동을 채용하면 된다. 도전성 플레이트(71)는, LED 칩(10)을 탑재하는 리드 프레임과 마찬가지의 두께를 가지고 있으면 되므로, 두께 치수를 종래 기술에 기재된 LED 유닛에 있어서의 회로 기판의 두께 치수에 비해 작게 할 수 있다.
본 실시예에서는, 리플렉터(50)에, 보호 커버(60)의 플랜지부(61)로부터 돌출 설치된 환형의 위치 결정 리브(61a)가 탑재되는 탑재부(51)를 일체로 설치하고, 보호 커버(60)를 리플렉터(50)에 대하여 안정적으로 위치결정하는 것이 가능하도록 되어 있다.
게다가, 본 실시예에서는, LED 칩(10)의 하나의 표면 측(도 7에 있어서의 상면 측)의 애노드 전극(도시하지 않음)이 본딩 와이어(14)를 통하여 한쪽의 리드 단자(73)의 일단부(이너 리드부)에 전기적으로 접속되고, LED 칩(10) 외에 표면 측(도 7에 있어서의 하면 측)의 음극 전극(도시하지 않음)이 본딩 와이어(14)를 통하여 다른 쪽의 리드 단자(73)의 일단부(이너 리드부)에 전기적으로 접속되고, 각 리드 단자(73)의 타단부가 회로 기판(20)의 회로 패턴(22)에 납땜으로 이루어지는 접합부(95)를 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 본 실시예에서는, 전술한 칩 탑재 부재(70)와, 리플렉터(50)와, 보호 커버(60)와, LED 칩(10)의 패키지를 구성하고 있다.
이상 설명한 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 종래에 비해 LED 칩(19)의 발광부(12)로부터 기구 본체(90)까지의 열 저항을 적게 할 수 있어 방열성이 향상되고, LED 칩(10)의 교차점 온도의 온도 상승을 억제 가능하다. 이 구성에 따르면, 입력 전력을 크게 할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모된다. 또한 회로 기판(20)으로서 예를 들면, 유리 에폭시 기판 등과 같이 금속 기판에 비해 염가의 회로 기판을 채용하는 것이 가능하므로, 회로 기판(20)의 비용의 저감이 가능하게 된다.
LED 칩(10)과 도전성 플레이트(71)과의 선팽창율의 차가 비교적 작은 경우에는, LED 칩(10)과 칩 탑재 부재(70)의 도전성 플레이트(71) 사이에 개재시키고 있는 서브 마운트 부재(30)를 반드시 설치할 필요는 없다. LED 칩(10)과 도전성 플레이트(71) 사이에 서브 마운트 부재(30)를 개재시키지 않는 경우의 쪽이, LED 칩(10)과 금속제의 본체(90)의 저벽(90a) 사이의 거리가 짧아져, LED 칩(10)의 발광부(12)로부터 기구 본체(90)까지의 열 저항을 보다 작게 할 수 있어 방열성이 더욱 향상되므로, 광출력의 고출력화가 한층 더 도모된다.
본 실시예에서는 또한 LED 칩 유닛(1)을 개별 부품으로서 취급하기 쉬워져, 본체(90)에 실장하기 전에 용이하게 개별의 검사를 행할 수 있는 이점이 있다.
(실시예 3)
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치의 구성은 실시예 1와 대략 같다. 도 9 ~도 11에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서의 회로 기판(20)의 구조가 제1 실시예에서의 회로 기판의 구조와 상위하다. 실시예 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다. 본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지의 앞커버(91)(도 4 참조)를 구비하고 있다.
본 실시예에 있어서의 회로 기판(20)은, 투광판(91a)(도 4 참조)과의 대향면과는 반대 측에 회로 패턴(22)이 형성되어 있는 점이 상위하다. 여기에서, 회로 패턴(22)에 있어서의 각 LED 칩 유닛(1)과의 접속 부위는 윈도우(23)의 내면에 따라 투광판(91a)과의 대향면까지 연장되어 있고, 납땜 등으로 이루어지는 접합부(95)를 통하여 리드 단자(42, 43)와 전기적으로 접속되어 있다.
따라서, 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에서는, 실시예 1에 비하여, 회로 기판(20)에 있어서의 투광판(91a)과의 대향면에 형성하는 미러(24)의 표면적을 크게 할 수 있고, 광출력을 한층 더 높이는 것이 가능해진다. 실시예 2에 있어서의 회로 기판(20) 대신에, 본 실시예에 있어서의 회로 기판(20)을 사용해도 된다.
(실시예 4)
이하, 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에 대하여, 도 12 ~ 도 25를 참조하면서 설명한다. 그리고, 실시예 1과 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 적당히 생략한다.
본 실시예에서 LED를 가진 조명 장치는, 금속(예를 들면, A1, Cu 등의 열전도율이 높은 금속)제의 본체(190)을 구비하고 천정 조명이며, 천정재(ceiling structure)와 같은 지지재(180)에 장착되어 있다. 본체(190)는, 도 12 ~ 도 15에 나타낸 바와 같이, 원반형으로 형성되고, 상기 본체(190)에 있어서의 지지재(180) 측과는 반대측의 일면(도 12(a)의 하면)에 원형상으로 개구된 오목부(191)를 포함한다. 오목부(191)의 내부 저면에, 복수(본 실시예에서는 8개)의 LED 칩 유닛(1) 및 원판형의 회로 기판(20)을 수납하는 오목부(rent)(192)가 형성되어 있다. 여기서, 회로 기판(20)은, 각 LED 칩 유닛(1) 각각의 일부가 통과되는 복수(본 실시예에서는, 8개)의 원형상의 윈도우(23)(도 25 참조)가 형성되어 있다. 회로 기판(20)은 본체(190)의 오목부(192)의 내부 저면과 대향하는 하나의 표면 측에, LED 칩 유닛(1)으로의 급전용의 회로 패턴(22)(도 25(a)참조)이 형성되어 있고, 본체(190)에 대하여 각 LED 칩 유닛(1)과 같은 측에 배치되어 있다. 도 25(a)에 있어서의 회로 패턴(22)은, 8개의 LED 칩 유닛(1)을 직렬 접속하도록 형성되어 있다.
본체(190)의 타면(도 12(a)의 상면)의 중앙부에는 지지재(180)에 형성된 원형상의 장착공(attachment hole)(181)에 삽입되는 원기둥형의 매립부(implant part)(193)가 돌출되어 있다. 본체(190)에는, 매립부(193)의 선단면과 오목부(192)의 내부 저면의 중앙부 사이의 부위에 전선 삽입 구멍(194)이 관통형성되어 있다. 이 전선 삽입 구멍(194)은 회로 기판(20)으로의 급전용의 전선(96, 96)을 오목부(192) 내로 도입한다. 요컨대, 본체(190)에는, 오목부(192)의 저부에 전선 삽입 구멍(194)이 관통형성되어 있다. 각 전선(96, 96)에 있어서의 회로 기판(20)에 접속되는 일단측과는 반대의 타단 측에는, 별도의 전원 유닛(도시하지 않음)의 출력용의 제1 커넥터에 착탈 가능하게 접속되는 제2 커넥터(97)가 설치되어 있다.
회로 기판(20)의 중앙부에는, 급전용의 전선(96, 96)을 전기적으로 접속하는 한 쌍의 전선 접속용 스루홀(through hole)(26, 26)(도 25 참조)이 형성되어 있다. 각 전선 접속용 스루홀(26, 26)은, 회로 기판(20)의 두께 방향으로 관통한 스루홀의 내면과 회로 기판(20)의 양면에 있어서의 상기 스루홀의 주위부에 걸쳐 형성되어 있고, 납땜을 사용하여 전선(96, 96)을 접속하도록 되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 본체(190)의 오목부(192) 내에서 전선(96, 96)을 끌고 다니기 위한 스페이스를 설치할 필요가 없어, 본체(190)의 박형화가 도모된다. 각 전선 접속용 스루홀(26, 26)은, 회로 기판(20)의 하나의 표면 측에서, 회로 패턴(22)에 전기적으로 접속되어 있다.
LED 칩 유닛(1)에 대하여 도 20 ~ 도 24를 참조하면서 설명한다.
LED 칩 유닛(1)은, LED 칩(10); LED 칩(10)이 실장된 실장 기판(120); 실장 기판(120)에 있어서의 LED 칩(10)의 실장면 측에서 LED 칩(10)을 둘러싼 프레임체(140); 프레임체(140)의 내측으로 LED 칩(10) 및 LED 칩(10)에 접속된 본딩 와이어(14, 14)를 밀봉한 투광성 재료(밀봉 수지)로 이루어지는 밀봉부(150); 밀봉부(150) 및 프레임체(140)와 겹쳐지는 형태로 배치된 렌즈(160); LED 칩(10)으로부터 방사된 광에 의해 여기되어 LED 칩(10)의 발광색과는 상이한 색의 광을 방사하는 형광체를 투명 재료와 함께 성형한 색변환 부재(170)를 포함한다. 상기 색변환 부재(170)는 렌즈(160)의 광 출사면(160b)과 프레임체(140)의 외측면 사이에 공기층(180)이 형성되는 형태로 상기 렌즈 위에 설치된다.
실장 기판(120)은, 금속판(121)과 이 금속판(121)에 적층된 유리 에폭시(FR4) 기판으로 이루어지는 절연성 기판(122)으로 구성된다. 절연성 기판(122)은 LED 칩(10)의 양 전극(도시하지 않음) 각각과 전기적으로 접속되는 한 쌍의 도체 패턴으로 이루어지는 단자 패턴(123, 123)을 구비한다. 절연성 기판(122)에 있어서 LED 칩(10)에 대응하는 그 부위에 투과 구멍(124)이 형성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 금속판(121)의 재료로서는 Cu를 채용하고 있지만, Cu에 한정되지 않고, 열전도율이 비교적 높은 금속 재료이면 되고, A1 등을 채용해도 된다. 본 실시예에 있어서의 LED 칩 유닛(1)에서는, 금속판(121)이, 열전도성 재료로 이루어지고 LED 칩(10)을 지지하는 열전도판(thermally conductive plate)을 구성한다. 단자 패턴(123, 123)은 LED 칩(10)의 각 전극 각각에 전기적으로 접속된 리드 단자를 구성하고 있다.
절연성 기판(122)은, 절연성 기판(122)에 있어서의 금속판(121)과의 대향면에 형성된 금속 재료(여기서는, Cu)로 이루어지는 접합용 금속층(125)(도 20 및 도 24 참조)를 통하여 금속판(121) 위에 실장되어 있다. 각 리드 패턴(123, 123)은, Cu막과 Ni막과 Ag막과의 적층막에 의해 구성되어 있다. 절연성 기판(122)에 있어서의 금속판(121) 측과는 반대의 표면 측에는, 각 리드 패턴(123, 123)을 덮는 형태로, 백색계의 수지로 이루어지는 레지스트층(126)(도 24 참조)이 적층되어 있다. 이 레지스트층(126)은, 그 중앙부에, 양 리드 패턴(123, 123)의 이너 리드부(123a, 123a)를 노출시키는 원형상의 개구부(126a)가 형성되고, 그 주위부에, 각 리드 패턴(123, 123)의 아우터 리드부(123b, 123b) 각각을 노출시키는 원형상의 윈도우(126b, 126b)가 형성되어 있다. LED 칩(10)은, 전술한 금속판(121)에, LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 큰 사이즈의 직사각형 판형으로 형성되고 LED 칩(10)과 열전도판인 금속판(21)과의 선팽창율의 차에 기인하여 LED 칩(10)에 가해지는 응력을 완화하는 서브 마운트 부재(30)를 통하여 실장되어 있다. 서브 마운트 부재(30)는, 상기 응력을 완화하는 기능뿐 아니라, LED 칩(10)에서 발생된 열을 금속판(121)에 있어서 LED 칩(10)의 칩 사이즈보다 넓은 범위에 전열기 다투는 열전도 기능을 가지고 있다. 본 실시예에서는, 서브 마운트 부재(30)의 재료로서 열전도율이 비교적 높고 또한 절연성을 가지는 AlN를 채용하고 있고, LED 칩(10)은, 상기 음극 전극이 서브 마운트 부재(30)에 있어서의 LED 칩(10) 측의 표면에 설치되어 상기 음극 전극과 접속되는 도체 패턴(31)(도 23 참조) 및 금속 세선(예를 들면, 금 세선, 알루미늄 세선 등)으로 이루어지는 본딩 와이어(14)를 통하여 한쪽의 리드 패턴(123)에 전기적으로 접속되고, 상기 애노드 전극이 본딩 와이어(14)를 통하여 다른 쪽의 리드 패턴(123)에 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, LED 칩(10)과 서브 마운트 부재(30)는, 예를 들면, SnPb, AuSn, SnAgCu 등의 납땜이나, 은 페이스트 등을 사용하여 접합하면 되지만, AuSn, SnAgCu 등의 무연(Pb-free) 납땜을 사용하여 접합하는 것이 바람직하다. 또한, 서브 마운트 부재(30)는, 도체 패턴(31)의 주위에, LED 칩(10)으로부터 방사된 광을 반사하는 반사막(예를 들면, Ni막과 Ag막과의 적층막)(32)이 형성되어 있다.
서브 마운트 부재(30)의 재료는 AlN에 한정되지 않고, 선팽창율이 도전성 기판(11)의 재료인 6H-SiC에 비교적 가까운, 열전도율이 비교적 높은 것(예를 들면, 복합 SiC, Si 등)을 채용해도 된다. 본 실시예에서는, LED 칩(10)이 서브 마운트 부재(30)를 통하여 금속판(121)에 실장되어 있으므로, LED 칩(10)에서 발생된 열을 서브 마운트 부재(130) 및 금속판(121)을 통하여 양호한 효율로 방열시킬 수 있는 것과 동시에, LED 칩(10)과 금속판(121) 사이의 선팽창률 기인하여 LED 칩(10)에 가해지는 응력을 완화할 수 있다.
본 실시예에서의 밀봉부(15O)의 투광성 재료로서는, 실리콘 수지를 사용하고 있지만, 실리콘 수지에 한정되지 않고, 아크릴 수지 등을 사용해도 된다.
프레임체(140)는, 원통형의 형상으로서, 투명 수지의 성형품에 의해 구성되어 있지만, 상기 성형품에 사용하는 투명 수지로서는, 실리콘 수지를 채용하고 있다. 요컨대, 본 실시예에서는, 밀봉부(150)의 투광성 재료의 선팽창율과 동등한 선팽창율을 가지는 투광성 재료에 의해 프레임체(140)를 형성하고 있다. 본 실시예에서는, 프레임체(140)를 실장 기판(120)에 고착된 다음에, 프레임체(140)의 내측에 밀봉부(150)의 투광성 재료를 포팅(potting)해서 열경화시키는 것으로 밀봉부(150)를 형성하고 있다. 밀봉부(150)의 투광성 재료로서 실리콘 수지에 대신에 아크릴 수지를 사용하고 있는 경우에는, 프레임체(140)를 아크릴 수지의 성형품에 의해 구성하는 것이 바람직하다. 프레임체(140)는, 절연성 기판(122)에 있어서의 금속판(121) 측과는 반대측으로 LED 칩(10) 및 서브 마운트 부재(30)를 에워싸는 형태로 설치되어 있다.
렌즈(160)는, 밀봉부(150) 측의 광 입사면(160a) 및 광 출사면(160b) 각각이 볼록형으로 형성된 양볼록 렌즈(biconvex lens)에 의해 구성되어 있다. 본 실시예에서, 렌즈(160)는, 실리콘 수지의 성형품에 의해 구성하고 있으므로, 밀봉부(150)으로 굴절률이 같은 값으로 되어 있지만, 렌즈(160)는, 실리콘 수지의 성형품에 한정되지 않고, 예를 들면, 아크릴 수지의 성형품에 의해 구성해도 된다.
렌즈(160)의 광 출사면(160b)은, 광 입사면(160a)으로부터 입사한 광을 광 출사면(160b)과 전술한 공기층(180)과의 경계에서 전체 반사시키지 않는 볼록형으로 형성되어 있다. 여기서, 렌즈(160)는, 상기 렌즈(160)의 광축이 LED 칩(10)의 두께 방향에 따른 발광부(12)의 중심선 상에 위치하도록 배치되어 있다. 이러한 구성에 따르면, LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광은 밀봉부(150) 및 공기층(180)을 통과한 후, 색변환 부재(170)까지 도달해서 색변환 부재(170)의 형광체를 여기하거나 형광체에는 충돌하지 않고 색변환 부재(170)를 투과한다.
색변환 부재(170)는, 투명 재료(예를 들어, 실리콘 수지)와 황색 형광체를 혼합한 혼합물의 성형품에 의해 구성되어 있다. 이 황색 형광체는 LED 칩(10)으로부터 방사되고 밀봉부(150)를 투과한 청색광에 의해 여기되어 브로드-밴드 황색계의 광을 방사할 수 있다. 본 실시예에 있어서의 LED 칩 유닛(1)은, LED 칩(10)으로부터 방사된 청색광과 황색 형광체로부터 방사된 광이 색변환 부재(170)의 외면(outer surface)(170b)을 통해 방사됨으로써, 백색광을 얻을 수 있다. 색변환 부재(170)의 재료로서 사용하는 투명 재료는, 실리콘 수지에 한정되지 않고, 예를 들면, 아타릴 수지, 에폭시 수지, 유리 등을 채용해도 된다. 또한, 색변환 부재(170)의 재료로서 사용하는 투명 재료에 혼합되는 형광체도 황색 형광체에 한정되지 않는다. 예를 들면, 적색 형광체와 녹색 형광체를 혼합해도 백색광을 얻을 수 있다.
색변환 부재(170)는, 내면(170a)이 렌즈(160)의 광 출사면(160b)에 따른 형상으로 형성되어 있어서, 색변환 부재(170)의 내면(170a)이 렌즈(160)의 광 출사면(160b)으로부터 대략 일정 거리로 떨어져 있고, 전체 표면에 걸쳐 일정한 벽 두께가 되도록 구성되어 있다. 색변환 부재(170)는, 개구부의 주위둘레를 절연성 기판(122)에 대하여, 예를 들면, 접착제(예를 들면, 실리콘 수지, 에폭시 수지 등)으로 이루어지는 접합부(도시하지 않음)를 통하여 고착하면 된다.
본 실시예에 있어서의 LED 칩 유닛(1)에서는, 전술한 바와 같이 서브 마운트 부재(30)가 LED 칩(10)보다 평면 사이즈가 큰 평판형으로 형성되는 동시에, LED 칩(10)의 접합 부위로 되는 도체 패턴(31)의 주위에 LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광을 반사하는 반사막(32)이 형성되어 있다. 상기 반사막(32)은 상기 반사막(32)의 표면이 색변환 부재(170)에 있어서의 절연성 기판(122) 측의 끝 주위(end)보다 금속판(121)으로부터 이격되어 위치하도록 두께 치수가 설정되어 있으므로, LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광이 절연성 기판(122)에 흡수되는 것을 방지할 수 있고 외부로의 광인출 효율을 향상시킬 수 있다. 게다가, LED 칩(10)의 측면으로부터 방사된 광이 색변환 부재(170)와 절연성 기판(122) 사이의 상기 접합부를 통해 출사되는 것을 방지할 수 있고, 색 얼룩을 저감할 수 있는 동시에, 외부로의 광인출 효율의 향상에 의한 광출력의 향상이 도모된다.
본 실시예에 있어서, LED 칩(10)은, 수평에서 볼 때에 각 변 각각이 서브 마운트 부재(30)의 한 쌍의 대각선 중 어느 한쪽의 대각선에 교차하는 형태로 서브 마운트 부재(30)의 중앙부에 배치되어 있으므로, LED 칩(10)의 각 측면 각각으로부터 서브 마운트 부재(30) 측으로 방사된 광을 반사막(32)에 의해 양호한 효율로 반사할 수 있고, 외부로의 광인출 효율의 향상에 의한 광출력의 향상이 도모된다. 본 실시예에서는, LED 칩(10)과 서브 마운트 부재(30)를 두께 방향에 따른 중심축이 대략 일치하고, 또한 LED 칩(10)의 수평에서 볼 때에 각 변 각각이 서브 마운트 부재(30)의 상기 한쪽의 대각선과 대략 45도의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 본 실시예에서는, 실장 기판(120)이 전술한 금속판(121)과 절연성 기판(122) 사이의 적층 구조를 가지고 있으므로, 실시예 1에 비하여, 본체(190)와 리드 단자인 단자 패턴(123, 123) 사이의 절연 거리를 길게 할 수 있어, 그 신뢰성이 향상된다.
본 실시예에 있어서의 LED 칩 유닛(1)에서는, 색변환 부재(170)가 렌즈(160)의 광 출사면(160b) 및 프레임체(140) 사이에 공기층(180)이 형성되는 형태로 설치하도록 되어 있으므로, 색변환 부재(170)를 렌즈(160) 및 프레임체(140)에 밀착시킬 필요가 없기 때문에, 색변환 부재(170)의 치수 정밀도나 위치 결정 고정밀도에 기인한 수율의 저하를 억제할 수 있다. 게다가, 본 실시예에 있어서의 LED 칩 유닛(1)에서는, 색변환 부재(170)와 렌즈(160) 사이에 공기층(180)이 형성되어 있어 색변환 부재(170)에 외력이 작용할 때 색변환 부재(170)가 변형되어 렌즈(160)에 맞닿을 가능성이 낮아져 상기 외력에 의해 색변환 부재(170)에 발생한 응력이 렌즈(160) 및 밀봉부(150)를 통해 LED 칩(10)이나 각 본딩 와이어(14, 14)에 전달되는 것을 억제할 수 있어, 상기 외력에 의한 LED 칩(10)의 발광 특성의 변동이나 각 본딩 와이어(14, 14)의 단선이 쉽게 일어나지 않기 때문에, 신뢰성이 향상되는 이점이 있다. 또, 색변환 부재(170)와 렌즈(160) 사이에 상기 공기층(180)이 형성되어 있는 것에 의해, 외부 분위기 중의 수분이 LED 칩(10)에 도달하기 어려워진다는 이점이 있다.
색변환 부재(170)와 렌즈(160) 사이에 상기 공기층(180)이 형성되어 있는 것에 의해, LED 칩(10)으로부터 방사되고 밀봉부(150) 및 렌즈(160)를 통해 색변환 부재(170)에 입사해서 상기 색변환 부재(170) 중 황색 형광체의 입자에 의해 산란된 광 중 렌즈(160) 측으로 산란되어 렌즈(160)를 투과하는 광의 광량을 저감할 수 있어 LED 칩 유닛(1)전체적으로의 외부로의 광인출 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
각 LED 칩 유닛(1)은, 본체(190)의 오목부(192)의 내부 저면에 예를 들면, 그린 시트로 이루어지는 유전층(80)을 통하여 실장되어 있다. 따라서, 본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에 있어서도, 다른 실시 형태와 마찬가지로, LED 칩(10)의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화를 도모되고, 또한 회로 기판(20)의 비용을 저감 가능하게 된다.
도 25에 나타낸 회로 기판(20)에 있어서의 전술한 윈도우(23)는, LED 칩 유닛(1)의 색변환 부재(170)를 수납하기 위해 원형상으로 형성되어 있다. 회로 기판(20)은, 각 윈도우(23)의 주위부에 있어서, LED 칩 유닛(1)의 각 아우터 리드부(123b)의 각각에 중복되는 부위에, 아우터 리드부(123b)와 회로 패턴(22)을 납땜 등의 납재를 사용하여 전기적으로 접속하기 위한 유닛 접속용 스루홀(27)이 형성되어 있다. 각 유닛 접속용 스루홀(27)은, 회로 기판(20)의 두께 방향으로 관통한 스루홀의 내면과 회로 기판(20)의 양면에 있어서의 상기 스루홀의 주위부에 걸쳐 형성되어 있고 회로 기판(20)의 상기 하나의 표면 측에 있어서, 회로 패턴(22)에 접속되어 있다. 회로 기판(20)에 있어서 후술하는 투광 부재(200)와의 대향면에는, 실시예 2와 마찬가지로 미러(24)(도 9 참조)를 설치해도 되고, 백색계의 레지스트층을 광 반사막으로서 설치하도록 해도 된다.
전술한 본체(190)에는, 상기 본체(190)를 지지재(180)에 장착하기 위한 복수(본 실시예에서는 2개)의 장착 나사(198) 각각을 상기 일면 측으로부터 삽통하는 복수(본 실시예에서는, 2개)의 나사 삽입 구멍(195)이 오목부(191)의 내부 저면과 본체(190)의 상기 다른 면 사이의 부위에 관통형성되어 있으므로, 천정재 등의 지지재(180)에 장착 나사(198)를 사용하여 본체(190)를 장착할 수 있다.
회로 기판(20)에 있어서의 본체(190)의 오목부(192)의 내부 저면과의 대향면과는 반대측에 배치되고 각 LED 칩 유닛(1)으로부터의 가시광선을 투과시키는 투광 부재(200)를 구비하고 있다.
투광 부재(200)는, 투광성 재료(예를 들면, 아크릴 수지 등)의 성형품에 의해 구성되어 있다. 도 12 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 회로 기판(20)의 상기 외 표면 측에 있어서 회로 기판(20)으로부터 이격되어 배치되는 앞판부(201)와 이 앞판부(201)의 주위둘레로부터 본체(190)의 오목부(191)의 내부 저면 측에 연속 일체로 돌출된 원환형의 측판부(202)를 구비하고 있다. 본체(190)에는 투광 부재(200)를 고정하기 위한 고정 나사(199)를 삽통하는 2개의 나사 삽입 구멍(197)이 형성되어 있다. 투광 부재(200)에는, 본체(190)의 상기 다른 면 측으로부터 본체(190)의 나사 삽입 구멍(197)에 삽통된 고정 나사(199)의 선단부가 나사결합하는 나사 구멍(204)을 가지는 2개의 보스부(203)가 연속 일체로 형성되어 있다. 회로 기판(20)의 주위부에 있어서 각 보스부(203) 각각에 대응하는 부위에는, 커팅부(28)가 형성되어 있다.
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치는, 본체(190) 상의 상기 일면 측에 있어서 오목부(192)의 주위부 및 각 장착 나사(198)를 덮는 형태로 본체(190)에 장착되는 프레임 형태의 장식 커버(210)를 구비하고 있다. 이 장식 커버(210)는 투광 부재(200)의 광 출사면 측(도 12a의 하면 측)을 노출시키는 원형상의 윈도우(211)를 가진다. 본체(190)를 장착 나사(198)를 사용하여 지지재(180)에 장착한 다음에, 본체(190)에 장식 커버(210)를 장착하고, 본체(190)의 상기 일면 측으로부터 장착 나사가 보이지 않으므로, 미관을 양호하게 할 수 있다. 여기서, 장식 커버(210)는 탄성을 가지는 합성 수지(예를 들면, PBT, ABS 등)를 사용하여 형성되어 있고, 본체(190)에 형성된 복수의 걸어맞춤 구멍(196) 각각에 걸어맞추어지는 복수의 걸림 돌기(212)가 본체(190)과의 대향면으로부터 돌출되어 있다. 즉, 장식 커버(210)은, 각 걸림 돌기(212) 각각을 본체(190)의 각 걸어맞춤 구멍(196) 각각에 삽입하여 각 걸어맞춤 구멍(196)의 주위부에 걸어맞춤으로써 본체(190)에 장착된다.
그런데, 전술한 장식 커버(210)는 합성 수지의 성형품에 의해 구성되어 있지만, 장식 커버(210)를 금속에 의해 형성하면, 장식 커버(210)가 합성 수지에 의해 형성되어 있는 경우에 비해 방열성을 높일 수 있고, LED 칩(10)의 교차점 온도의 온도 상승을 보다 억제할 수 있다. 그리고, 장식 커버(210)를 금속에 의해 형성하는 경우에는, 예를 들면, 판 스프링을 이용하여 본체(190)에 장착하도록 한 구조를 채용함으로써 본체(190)에 대하여 착탈 가능하게 해도 되고, 본체(190)에 나사삽입되어 장착하도록 한 구조를 채용하여 본체(190)에 대하여 착탈 가능하게 해도 된다.
전술한 투광 부재(200)에서는, 앞판부(201)가 평판형의 형상으로 되어 있지만, 도 17에 나타낸 바와 같이, 각 LED 칩 유닛(1) 각각에 대향하는 각 부위 각각에, LED 칩 유닛(1)으로부터 방사된 광의 배광을 제어하는 렌즈부(205)를 가지는 투광성 재료(예를 들면, 아크릴 수지, 유리 등)의 성형품으로 하면, 각 LED 칩 유닛(1) 각각으로부터 방사된 광의 배광을 제어할 수 있다. 여기서, 각 렌즈부(205)는, 프레넬 렌즈이며, LED 칩 유닛(1)의 색변환 부재(70)를 수납하는 오목부(206)를 가지고 LED 칩 유닛(1)의 렌즈(160)에 광축이 일치하는 형태로 배치된다. 또, 각 렌즈부(205)는, 오목부(206)의 내측면(206b)으로부터 입사한 광을 외측면(205b)으로 반사하여 상기 렌즈부(205)의 광 출사면(205a) 측에 안내하는 기능을 가지고 있다.
도 17에 나타낸 구성의 투광 부재(200)에 있어서, 각 렌즈부(205) 이외의 부위를 금속에 의해 형성하면, 투광 부재(200) 전체가 합성 수지나 유리 등에 의해 형성되어 있는 경우에 비해 방열성을 높일 수 있고, LED 칩(10)의 교차점 온도의 온도 상승을 보다 억제할 수 있다.
(실시예 5)
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치는, 도 26 및 도 27에 나타낸 바와 같이, 금속제의 본체(290)의 형상이 실시예 4와 상위하고, LED 칩 유닛(1)의 구성은 실시예 4와 같다. 그리고, 실시예 4와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 실시예에 있어서의 본체(290)는, 밴드 판형(가늘고 긴의 직사각형 판형)으로 형성되어 있고, 일면에 복수(도시한 예에서는 8개)의 LED 칩 유닛(1) 및 밴드 판형의 회로 기판(20)을 수납하는 오목부(290a)가 형성되어 있다. 여기서, 복수의 LED 칩 유닛(1)은, 본체(290)의 길이 방향으로 소정 간격으로 병설되어 있다. 각 LED 칩 유닛(1)은, 실시예 4와 마찬가지로, 예를 들면, 그린 시트로 이루어지는 유전층(80)(도 20 참조)을 통하여 본체(290)의 오목부(290a)의 내부 저면에 실장되어 있다.
회로 기판(20)에 있어서의 오목부(290a)의 내부 저면과의 대향면 측에는, LED 칩 유닛(1)을 직렬 접속하는 회로 패턴(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 본체(290)의 전선 삽입 구멍(도시하지 않음)을 통해 오목부(290a) 내로 도입된 전선(도시하지 않음)이 적당히 접속되도록 되어 있다. 또, 회로 기판(20)에는, 실시예 4와 마찬가지로, 각 LED 칩 유닛(1)에 대응하는 부위마다 1개의 윈도우(23)와 2개의 스루홀(27)이 형성되어 있다.
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치에 있어서도, 실시예 4와 마찬가지로, LED 칩(10)의 온도 상승을 억제할 수 있어 광출력의 고출력화가 도모되고, 또한 회로 기판(20)의 비용을 저감 가능하게 된다. 그리고, 본 실시예에 있어서의 회로 기판(20)으로서는, 유리 에폭시 기판에 한정되지 않고, 예를 들면, 플렉시블 프린트 배선판(FPC)을 사용해도 된다.
(실시예 6)
본 실시예의 LED를 가진 조명 장치의 기본 구성은 실시예 5와 대략 같은 것으로서, 실시예 5에서는, 1개의 회로 기판(20)과 본체(290) 내의 모든 LED 칩 유닛(1)을 접속하는 것에 대하여, 본 실시예에서는, 도 28 ~ 도 30에 나타낸 바와 같이, 복수의 회로 기판(20)을 사용하여 모든 LED 칩 유닛(1)을 접속하도록 하고 있는 점이 상위하다. 본 실시예에서는, 1개의 회로 기판(20)과 본체(290)의 길이 방향으로 병설된 2개의 LED 칩 유닛(1)을 접속하고, 상기 길이 방향으로 정렬된 회로 기판(20) 사이를 리드선(도시하지 않음)에 의해 접속하고 있다. 다른 구성은 실시예 5와 같아서 설명을 생략한다.
다른 실시예에 있어서도 1개의 회로 기판(20)을 복수의 회로 기판에 분할하여 적당히 접속하도록 해도 된다.
이상의 각 실시예에서는, 회로 기판(20)으로서 유리 에폭시 기판을 예시했지만, 예를 들면, 세라믹제의 MID 기판을 사용하여, LED 칩 유닛(1)과 겹치지 않는 부위에 본체 측으로 돌출되어 본체에 맞닿는 부위를 설치하고, 또한 방열성을 향상시키는 것이 가능해진다.

Claims (11)

  1. LED를 가진 조명 장치에 있어서,
    금속제의 본체;
    LED 칩 및 상기 LED 칩의 전극들에 전기적으로 접속된 한 쌍의 리드 단자를 가지는 복수의 LED 칩 유닛;
    개별의 LED 칩 유닛에 전력(electric power)을 공급하도록 회로 패턴이 형성된 회로 기판; 및
    상기 본체와 상기 LED 칩 유닛 사이에 개재시켜 양자를 전기적으로 절연하는 동시에, 양자를 열결합시키는 유전층
    을 포함하고,
    상기 회로 기판에, 개별의 LED 칩 유닛이 각각 관통하는 복수의 윈도우가 형성되어, 상기 윈도우의 둘레 부분에서 상기 리드 단자가 회로 패턴에 전기 접속되고,
    각각의 상기 LED 칩 유닛의 하면이 상기 유전층을 통하여 상기 본체와 열적으로 결합되고,
    각각의 상기 LED 칩 유닛은 상기 리드 단자로 형성된 하면을 가지고, 상기 리드 단자는 상기 유전층의 위에 직접적으로 적층되는,
    조명 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    각각의 상기 LED 칩 유닛으로부터의 가시광선을 투과시키는 투광 부재(light-transmissive member)가 제공되고,
    상기 투광 부재에 대향하는 회로 기판의 상면에 가시광선을 반사하는 미러가 형성되는, 조명 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 회로 기판은, 상기 투광 부재에 대향하는 상면에, 상기 회로 패턴과 상기 미러가 형성되는, 조명 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 회로 기판의 하면에 상기 회로 패턴이 형성되는, 조명 장치.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 미러는 알루미늄에 의해 형성되는, 조명 장치.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 본체는 그 일면에 상기 LED 칩 유닛 및 회로 기판을 수납하는 오목부(recess)를 가지는 원반형으로 형성되고,
    상기 회로 기판의 중앙부에서 상기 회로 기판에 전기적으로 접속되는 급전용의 전선을 통과시키는 전선 삽입 구멍(wire insertion hole)이 상기 본체의 중앙부에서 상기 오목부의 저부에 관통형성되는, 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 본체에는, 상기 오목부의 주위부에 상기 본체를 지지재(supporting material)에 장착하기 위한 복수의 장착 나사(attaching screw) 각각을 위한 장착 나사 구멍(attaching screw hole)이 관통형성되어 있고,
    상기 본체의 상기 일면 측에 상기 오목부의 주위부 및 상기 장착 나사를 덮도록 상기 본체에 장착되는 프레임 형태의 장식 커버를 포함하고,
    상기 장식 커버는, 상기 투광 부재의 광 출사면(light output surface) 측을 노출시키는 개구부를 가지며, 금속으로 형성되는, 조명 장치.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 투광 부재는, 상기 LED 칩 유닛에 대향하는 각각의 부위에, 상기 LED 칩 유닛으로부터 방사된 광의 배광(orientation)을 결정하는 렌즈부를 가지며,
    상기 투광 부재는 상기 렌즈부 이외의 부위가 금속으로 형성되는, 조명 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
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