WO2005073621A1

WO2005073621A1 - Ｌｅｄ照明光源

Info

Publication number: WO2005073621A1
Application number: PCT/JP2005/000654
Authority: WO
Inventors: Tadashi Yano; Masanori Shimizu; Kiyoshi Takahashi; Yoshihiko Kanayama
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2004-01-29
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-08-11
Also published as: JPWO2005073621A1; CN1860329A; JP3895362B2; US20060186425A1

Abstract

　本発明のＬＥＤ照明光源１００は、上面を有する基板２０と、基板２０の上面上に配列された複数のＬＥＤ素子１０と、各ＬＥＤ素子１０から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射板３０とを備えている。そして、反射板３０は、樹脂と、樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料から形成された骨格とを備えている。

Description

明細書

LED照明光源

技術分野

[0001] 本発明は、 LED照明光源に関し、特に、一般照明用の白色光源として好適に使用され得る LED照明光源に関する。

背景技術

[0002] 発光ダイオード素子 (以下、「LED素子」と称する。）は、小型で効率が良く鮮やかな色の発光を示す半導体素子であり、優れた単色性ピークを有している。 LED素子を用いて白色発光をさせる場合、例えば赤色 LED素子、緑色 LED素子、および青色 LED素子を近接するように配置し、拡散混色を行えばよい。しかし、各 LED素子が優れた単色性ピークを有するがゆえに、色ムラが生じやすいという問題がある。すなわち、各 LED素子力もの発光が不均一になって混色がうまくいかないと、色ムラが生じた白色発光となってしまう。このような色ムラの問題を解消するために、青色 LED 素子と黄色蛍光体とを組み合わせて白色発光を得る技術が開発されている（例えば、特許文献 1、特許文献 2)。

[0003] 特許文献 1に開示されて!、る技術によれば、青色 LED素子からの発光と、その発光で励起され黄色を発光する黄色蛍光体からの発光とによって白色発光を得ている。この技術では、 1種類の LED素子だけを用いて白色発光を得るので、複数種類の LED素子を近接させて白色発光を得る場合に生じる色ムラの問題を解消することができる。

[0004] 特許文献 2に開示された砲弾型 LED照明光源は、図 1に示すような構成を有している。すなわち、図 1に示した砲弾型 LED照明光源 200は、 LED素子 121と、 LED 素子 121をカバーする砲弾型の透明容器 127と、 LED素子 121に電流を供給するためのリードフレーム 122a、 122bとから構成されており、そして、 LED素子 121が搭載されるフレーム 122bのマウント部には、 LED素子 121の発光を矢印 Dの方向に反射するカップ型反射板 123が設けられている。 LED素子 121は、蛍光物質 126が分散した第 1の榭脂部 124によって封止されており、第 1の榭脂部 124は、第 2の榭脂部 125によって覆われている。 LED素子 121から青色が発光される場合に、その光によって蛍光物質 126が黄色を発光すると、両方の色が混じりあって白色が得られる

[0005] また、 1個の LED素子力も得られる光束は小さいため、今日一般照明用光源として広く普及している白熱電球や蛍光ランプと同程度の光束を得るには、複数の LED素子を同一基板上に配列して LED照明光源を構成することが望ましい。そのような LE D照明光源は、例えば特許文献 3に開示されている。

特許文献 1：特開平 10- 242513号公報

特許文献 2：特許第 2998696号明細書

特許文献 3 :特開 2003— 124528号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] 特許文献 3には、複数の LEDベアチップが放熱基板上に実装された LED照明光源が開示されている。その LED照明光源を図 2 (a)および (b)に示す。

[0007] 図 2 (a)に示すように、放熱基板 201の片面に複数の LEDベアチップ 202が実装されている。 LEDベアチップ 202が実装された放熱基板 201に対して、光学反射板 20 3が組み合わされる。光学反射板 203には、放熱基板 201上に配列された LEDベアチップ 201に対応する開口部（孔） 203bが形成されて、る。開口部 203bの内壁面が反射面 203aとして機能する。

[0008] LEDベアチップ 202が実装された放熱基板 201と、光学反射板 203とを組み合わせると、図 2 (b)に示す LED照明光源 250が形成される。図 2 (b)の LED照明光源 2 50では、光学反射板 203の開口部 203bに榭脂 204が充填されており、この榭脂 20 4はレンズの機能を果たす。

[0009] LED照明光源 250では、放熱基板 201上に複数の LEDベアチップ 202が高密度に配列されている力放熱基板 201が複数の LEDベアチップ 202から発生する熱を効率よく放散させることができる。このため、 LED照明光源 250では、各 LEDベアチップ 202に大きな電流を流すことができ、全体として強い光束を得ることができる。

[0010] 光学反射板 203は、金属（例えば、アルミニウム)または榭脂から構成されている。光学反射板 203を金属から形成する場合、金属の高い熱伝導性により、放熱の効果を向上させることが可能である。また、光学反射板 203の開口部 203bの内壁面に鏡面性を与えることができるため、金属プレートに形成した各開口部の内壁面をそのまま反射面 203aとして利用することができる。ただし、光学反射板 203を金属から形作製する場合、開口部 203bを高精度で形成するための加工コストが高いため、光学反射板 203の価格が上昇してしまうという問題がある。

[0011] LED照明光源 250を大量に製造する場合、光学反射板 203を金属から作製するより、より安価な榭脂から作製することが好ましい。榭脂製の光学反射板は、型を用いて安価に大量に製造できるからである。

[0012] しかし、榭脂製の光学反射板 203を用いると、放熱基板 201に反りが発生するおそれがある。前述のように、光学反射板 203の開口部 203bには榭脂 204が充填され、場合によっては、光学反射板 203の上面全体が榭脂 204によって覆われる。榭脂 20 4は榭脂製の光学反射板 203と同様にインジェクションモールドなどの成型方法によつて作製されるため、その硬化に際して収縮する。このような榭脂収縮が基板上面側で生じると、光学反射板 203が全体として放熱基板 201の上面に平行な方向に縮んで放熱基板 201を大きく反らせてしまうことになる。このような反りは、放熱基板 201が薄い場合に顕著である。

[0013] したがって、榭脂製の光学反射板 203を用いた場合の反りを防止しょうとすると、放熱基板 201を厚くし、その強度を高めることが求められる。しかし、放熱基板 201を厚くすることは、カード型の LED照明光源として利用可能な LED照明光源 250の薄型化を困難にし、薄いカード型の LED照明光源 250が持つ利点を軽減させてしまう。また、放熱基板 201を厚くすると、それだけ材料コストが高くなつてしまう。さらに、厚さは維持しつつ、基板の強度を向上させようとして特殊な材料を用いても、材料コストを向上させてしまうことになる。

[0014] 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安価でありながら、反りを効果的に抑制できる LED照明光源を提供することにある

課題を解決するための手段

[0015] 本発明の LED照明光源は、上面を有する基板と、前記基板の上面上に配列された複数の LED素子と、各 LED素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材とを備えた LED照明光源であって、前記反射部材は、榭脂と

、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料力形成された骨格とを備えてヽる。

[0016] 好ま、実施形態にぉ、て、前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも 1つの材料から形成されている。

[0017] 好ま、実施形態にぉ、て、前記反射部材は、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面力個々の LED素子の側面を取り囲んでいる。

[0018] 好ましい実施形態において、前記反射部材における前記複数の開口部の内壁面が前記反射面として機能する。

[0019] 好ま、実施形態にぉ、て、前記複数の LED素子を覆う透光性部材を前記基板の上面側に備えている。

[0020] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記透光性部材は榭脂から形成されており、前記基板の下面には榭脂の層が設けられて、な、。

[0021] 好ま、実施形態にぉ、て、前記透光性部材は、レンズアレイとして機能する部分を有しており、前記レンズアレイに含まれる個々のレンズは、前記複数の LED素子のうちの対応する LED素子カゝら放射された光に対してレンズ効果を発揮する。

[0022] 好ま、実施形態にぉ、て、前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面を覆っている。

[0023] 好ま、実施形態にぉ、て、前記複数の LED素子の各々を覆う波長変換部を更に有しており、前記波長変換部は、前記 LED素子から放射された光を当該光の波長よりも長い波長を有する光に変換する。

[0024] 好ま、実施形態にぉ、て、前記反射部材の榭脂は、前記骨格の表面の 70%以上を覆っている。

[0025] 好ま、実施形態にぉヽて、前記基板は、榭脂と無機フィラーとを含む材料力ゝら構成されたコンポジット基板である。

[0026] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記骨格は、前記基板上に配列された複数の LED 素子力なる LED素子クラスタの外側に位置して、る。

[0027] 好ま、実施形態にぉ、て、前記 LED素子は、前記基板の上面上にお!、て行列状に配列されており、前記骨格は、前記行列における行方向および列方向の少なくとも一方に沿って延びる少なくとも 2本の棒を有している。

[0028] 好ま、実施形態にぉ、て、前記骨格は、前記行列における各行の間および各列の間に、前記行方向および前記列方向に延びる部材を有している。

[0029] 好ま、実施形態にぉ、て、前記 LED素子は、前記基板の上面上にお!、て行列状に配列されており、前記骨格は、前記行列における行方向および列方向とは異なる斜め方向に沿って延びる少なくとも 2本の棒を有して、る請求項 1に記載の LED照明光源。

[0030] 好まヽ実施形態にお!ヽて、前記骨格は、前記基板と平行に配置された板状部材であり、前記板状部材には、前記 LED素子に対応する箇所に開口部が形成されている。

[0031] 好ま、実施形態にぉ、て、前記骨格は、前記反射面を有する金属製部材であり

、前記反射部材の榭脂は、前記金属製部材上に層状に存在している。

[0032] 本発明による LED照明光源用反射板は、榭脂と、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料力形成された骨格とを備えて、る。

[0033] 好ま、実施形態にぉ、て、前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも 1つの材料から形成されている。

[0034] 好ま、実施形態にぉ、て、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面が、 LED素子から放射された光を反射する反射面として機能する

[0035] 好ましい実施形態において、前記開口部の内壁面が前記榭脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている。

[0036] 好ましい実施形態において、下面が前記榭脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている。

発明の効果

[0037] 本発明の LED照明光源によれば、反射部材が、榭脂よりも曲げ剛性の大きな材料力も形成された骨格を備えているため、榭脂のみ力も形成されている場合に比べて反射部材の剛性が効果的に高められている。このため、 LED照明光源を安価に製造することができるとともに、その反りを抑制できる。

図面の簡単な説明

[0038] [図 1]従来の砲弾型 LED照明光源の構成を模式的に示す断面図である。

[図 2] (a)および (b)は、従来の LED照明光源の構成を模式的に示す斜視図である。

[図 3]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図である。

[図 4]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の平面を模式的に示す平面図である。

[図 5]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の構成を模式的に示す断面図である。

[図 6]本発明の実施形態に係る LED照明光源 100の平面を模式的に示す平面図である。

[図 7]LED素子 10の周囲部分の構成を模式的に示す拡大断面図である。

[図 8]本発明の実施形態に係るカード型 LED照明光源 100の構成を模式的に示す斜視図である。

[図 9]骨格 40の一例を示す平面図である。

[図 10]骨格 40の他の例を示す平面図である。

[図 11]骨格 40の更に他の例を示す平面図である。

[図 12]骨格 40の更に他の例を示す斜視図である。

[図 13]骨格 40の更に他の例を示す斜視図である。

[図 14]骨格 40の更に他の例を示す斜視図である。

符号の説明

[0039] 12 LEDベアチップ

14 蛍光体榭脂部

20 基板

22 ベース基板

24 配線層

26 配線パターン 28 給電端子

30 反射板

32 反射面

35 開口部

40 骨格

42 開口部

50 レンズ

100 照明光源

200、 250 照明光源

発明を実施するための最良の形態

[0040] 以下、図面を参照しながら、本発明による LED照明光源の実施形態を説明する。

以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。

[0041] (実施形態 1)

まず、図 3および図 4を参照しながら、第 1の実施形態に係る LED照明光源 100を説明する。図 3は、 LED照明光源 100の断面構成を模式的に示しており、図 4は、 L

ED照明光源 100の平面構成を模式的に示してヽる。

[0042] LED照明光源 100は、基板 20と、基板 20上に二次元的に配列された LED素子 1

0と、 LED素子 10から放射された光を反射する反射面 32を有する反射板 30とを備えている。

[0043] 反射板 30は、内部に骨格 40を含むプレート状榭脂層から構成されている。この榭脂層には、複数の開口部が設けられており、各開口部は、対応する LED素子 10の側面を取り囲むように形成されている。骨格 40は、反射板 30の榭脂層の曲げ強度よりも大きなその曲げ強度を示す材料カゝら形成されており、基板 20に反りが発生するのを抑制している。骨格 40は、好ましくは、金属、セラミック、半導体、およびガラスの少なくとも 1つの材料力も形成される。

[0044] 反射板 30の榭脂は、例えば液晶ポリマー（LCP)やポリフタルアミド (PPA)などである。これらの榭脂材料の曲げ強度は、比較的高ぐ典型的には 120MPa以上である。より具体的には、液晶ポリマーの曲げ強度が約 150— 250MPaであり、ポリフタルアミドの曲げ強度が約 120— 370MPaである。

[0045] 一方、骨格 40の材料として好適に用いられる金属（例えば、アルミニウム）の曲げ強度は約 400— 500MPaであり、セラミックの曲げ強度は約 800— 1 lOOMPaである。

[0046] 図示されて、る反射板 30の骨格 40は、アルミニウム力形成されて、る。骨格 40 は、アルミニウムに代えて、銅、ステンレス、鉄、または、これらの合金からを形成されていても良い。骨格 40をセラミック力も形成する場合は、例えば、アルミナ (Al O )、

2 3 ムライト（3A1 O · 2SiO )、ステアタイト（MgO · 2SiO )、フォルステライト（2MgO · 2S

2 3 2 2

iO )、ジルコ-ァ (PSZ)などをセラミック材料として用いることができる。

2

[0047] 本実施形態では、図 4に示されるように、 3行 X 3列の行列状に配置された 9個の L ED素子 10から LED素子の群（クラスタ）が構成されており、各々が対応する個々の LED素子 10を取り囲む 9個の開口部 35が設けられた反射板 30が基板 20の上面を覆っている。

[0048] 骨格 40は、図 4に示されるように、 LED素子クラスタの外側を取り囲む構成を有している。骨格 40は、より詳細には、矩形の形状を有し、榭脂層の内部に埋められた状態で基板 20の外周部 (周縁に近い領域）に位置している。榭脂層の厚さは、例えば 5 00 m以上 10mm以下である。骨格 40の厚さは、榭脂層の厚さよりも小さぐ例えば、 100 m以上 5mm以下である。図 3および図 4に示す例では、榭脂層の厚さは lm mであり、骨格 40の厚さは約 200 μ mである。骨格 40は、榭脂層の底面から 200— 3 00 /z m程度上に配置されている。言い換えると、骨格 40と基板 20との間には、厚さ 2 00— 300 m程度の間隙が存在し、その間隙を榭脂層の一部が埋めている。

[0049] 榭脂層に設けられた各開口部 35の側面（内壁面）は、 LED素子 10から放射される光を反射する反射面 32として機能する。反射面 32の反射率は、 70%以上であることが好ましい。反射面 32は、榭脂によって形成してもよいし、反射面 32上に堆積した金属膜 (反射膜）によって形成しても良い。このような反射膜を、例えば、 Ni、 Al、 Pt、 Ag、 Alなどから形成すると、反射面 32の反射率を向上させることができる。反射面 3 2を例えば酸化チタンの膜から形成すると、反射面 32を白色にすることができる。

[0050] 各開口部 35の直径は、 LED素子 10のサイズによっても変化する力本実施形態では、 2100— 2500 /z m程度である。

[0051] 本実施形態の LED素子 10は、 LEDベアチップ 12と、 LEDベアチップ 12を覆う蛍光体榭脂部 14とを備えている。蛍光体榭脂部 14は、 LEDベアチップ 12から出放射された光を当該光の波長よりも長い波長の光に変換する蛍光体 (蛍光物質)と、蛍光体を分散させる榭脂とから形成されている。 LEDベアチップ 12は、基板 20の上面上に実装されている。基板 20の上面には、配線パターン (不図示）が形成されており、本実施形態では、その配線パターンの一部（例えば、ランド）に、 LEDベアチップ 12 力リップチップ実装されて、る。

[0052] 本実施形態で用いる LEDベアチップ 12は波長 380nmから 780nmの可視領域の範囲内にピーク波長を有する光を出射する LEDである。また、蛍光体榭脂部 14中に分散されている蛍光体は、波長 380nmから 780nmの可視領域の範囲内で、 LED ベアチップ 12のピーク波長とは異なるピーク波長を有する光を出射する蛍光体である。 LEDベアチップ 12は、好ましくは、青色の光を出射する青色 LEDである。 LED ベアチップ 12として青色 LEDを使用する場合、蛍光体榭脂部 14に含有されて、る蛍光体は、黄色の光に変換する黄色蛍光体である。青色光と黄色光とが混ざり合うことにより、白色の光が形成される。両者の光の混色を十分に行うことにより、ムラの少ない白色の光を形成するため、反射面 32を拡散面にしてもよい。反射面 32を拡散面にするには、榭脂の生地に例えば酸ィ匕チタンを混入すればよい。

[0053] 好ましい実施形態における LEDベアチップ 12は、窒化ガリウム（GaN)系材料からなる LEDチップであり、例えば波長 460nmの光を出射する。 LEDベアチップ 12として青色を発する LEDチップを用いる場合、蛍光体としては、（Y' Sm) (Al-Ga) O ：

3 5 12

Ce、（Y Gd Ce Sm ) Al O などを好適に用いることができる。本実施形態

0.39 0.57 0.03 0.01 3 5 12

では、蛍光体榭脂部 14は略円柱形状に形成されており、 LEDベアチップ 12の寸法力例えば約 0. 3mm X約 0. 3mmのときに、蛍光体榭脂部 14の直径は例えば約 0 . 7mm—約 0. 9mmである。なお、蛍光体榭脂部 14の水平方向断面を円形でなぐ矩形等にすることも可能である。

[0054] 図 4に示す例では、 9個の LED素子 10を基板 20の上面上に 3個 X 3個の行列状に配置しているが、 LED素子 10の個数や配置形態は上記の場合に限定されない。 1 つの基板 20上に形成する LED素子 10の配置形態は、 M行 X N列の行列（Mは 2以上の整数、 Nは 2以上の整数)であってもよい。また、 LED素子 10の配列形態は、行列状である必要はなぐ略同心円状の配列や、渦巻き状の配列であってもよい。

[0055] 基板 20は、好ましくは放熱基板である。本実施形態の基板 20では、榭脂と無機フイラ一とを含む材料力も構成されたコンポジット基板を用いている。より詳細には、金属ベースのコンポジット基板（例えば、アルミナコンポジット基板）を用いている。基板 20にコンポジット基板を用いると、高い熱伝導率 (例えば、 1. 2°CZW以上）を有する放熱基板を実現することができ、各 LEDベアチップに強、電流を流すことができ、しいては、大きい光束を得ることができる。

[0056] 基板 20の厚さは、例えば 0. 1mm以上 5mm以下であり、典型的には 2mm以下である。例えばコンポジット基板によって薄い基板 20 (例えば、厚さ lmm)を作製した場合、榭脂製の反射板 30の影響によって反りが生じる可能性が大きいが、本実施形態の構成の場合、反射板 30内に骨格 40が設けられているので、その反りを抑制'緩和することができる。複数の LED素子 10を搭載するという観点から、基板 20の上面の面積は、 6. 25mm²以上であることが好ましい。多数の LED素子 10を実装して光束を大きくするには、基板 20の上面の面積は、 56. 25mm²以上であることが更に好ましい。

[0057] 本実施形態では、金属製の骨格 40の全体が反射板 30の榭脂によって覆われている。骨格 40の大半を榭脂で覆うことにより、金属の骨格 40を基板 20上の配線などから絶縁するとともに、骨格 40の酸ィ匕を抑制することができる。なお、骨格 40の一部が榭脂から露出していても特に問題はないが、骨格 40の表面の 70%以上を榭脂が覆つていることが好ましい。

[0058] 図 3に示す例では、骨格 40が反射板 30の榭脂層の下半分に配置されているが、骨格 40は、反射板 30の榭脂層の上半分や中央部に位置していても良い。なお、骨格 40は、榭脂層の底部に位置し、基板 20に接してもよい。骨格 40が導電性を有する材料力も形成されて、る場合、基板 20の配線パターンと骨格 40との絶縁性を保つために、配線パターンの表面の少なくとも一部を絶縁物（例えば榭脂）で被覆しておく必要がある。 [0059] 図 3に示す反射板 30の開口部 35の内部を、榭脂など力なる透光性部材で埋めることができる。例えば、図 5および図 6に示すように、個々の開口部 35に榭脂製のレンズ 50を充填することができる。図 5は、図 3と同様な断面図であり、図 6は、理解容易のために反射板 30内に埋設した骨格 40を明示した平面図である。

[0060] 図 5および図 6に示す LED照明光源 100によれば、榭脂製のレンズ 50のアレイによって LED素子 10からの光の配光を制御することができ、 LED照明光源 100の光学特性を向上させることができる。本実施形態の構成では、反射板 30の内部に骨格 40が設けられているので、榭脂製のレンズ 50が形成されることによって反りの度合いが大きくなつたとしても、反りを防止することができる。一般には、榭脂製のレンズ 50を基板 20の上面側に形成し、基板 20の下面側には榭脂層を形成しない場合、片側で生じる榭脂の収縮により、基板 20の反りが特に顕著に発生しやすくなる。このような反りを抑制するために、基板 20の下面に意図的に榭脂層を形成することもあり得る力本実施形態では、基板 20の放熱性を高めるため、基板 20の下面は榭脂層で覆つていない。この結果、榭脂の収縮は基板 20の上面側でのみ生じることになるが、反射板 30の中に含まれる骨格 40の存在により、基板 20の反りは大きく抑制される。

[0061] レンズ 50は、個々の LED素子 10を封止するように榭脂を、開口部 35内に充填し、成型することによって作製され得る。図 5に示す例では、レンズ 50から横方向に延びた榭脂の薄い層が反射板 30の上面にも存在している。このような構成を採用することにより、複数のレンズ 50が配列されたレンズアレイを一括的に形成することが容易になる。レンズ 50を構成する榭脂は、例えばエポキシ榭脂である力レンズ 50の材料は、榭脂製に限られず、ガラスカゝら形成されていても良い。

[0062] 図 7は、 LED照明光源 100における一つの LED素子 10の周辺部分を示す断面図である。図 7に示す基板 20は、ベース基板 22と、ベース基板 22上に形成された配線層 24とを備えている。ベース基板 22は、例えば、金属製の基板であり、配線層 24は、無機フィラーと榭脂とからなるコンポジット層の上に形成された配線パターン 26を含んでいる。ベース基板 22に金属基板を用い、配線層 24にコンポジット層を用いているのは、 LEDチップ 12からの放熱性を向上させるためである。この例では、配線層 2 4は、多層配線基板の一部であり、最上層の配線パターン 26に LEDチップ 12がフリップチップ実装されている。本実施形態では、反射板 30が榭脂から構成されているので、金属製の反射板と比較して、配線パターン 26の電気的絶縁を良好に確保することができる。

[0063] また、図示した構成では、蛍光体榭脂部 14の側面と、反射板 30の反射面 32とが離間している。蛍光体榭脂部 14の側面と反射面 32との間に隙間が形成されることにより、反射板 30の反射面 32の形状によって拘束されずに、蛍光体榭脂部 14の形状を自由に設計することができる。蛍光体榭脂部 14の形状は、色ムラに影響を与えるため、反射面 32の形状から独立して最適化すれば、色ムラを軽減することができる。

[0064] 蛍光体榭脂部 14の側面と、反射板 30の反射面 32とが離間した LED照明光源は、米国特許出願公開 US2004Z0100192A1に開示されているので、その全体をここに援用する。

[0065] 図 4に示すように、本実施形態の蛍光体榭脂部 14は「略円柱形状」を有しているが、本明細書における「略円柱形状」は、基板上面に平行な断面が真円である構造に限定されず、断面が 6個以上の頂点を有する多角形である構造を含む。頂点が 6個以上の多角形であれば、実質的に軸対称性があるため、「円柱」と同一視できるからできる。

[0066] 超音波フリップチップ実装によって LEDチップ 12を基板 20に実装するとき、超音波振動によって LEDチップ 12が基板上面に平行な面内で回動してしまうことがある。このような場合、蛍光体榭脂部 14が三角柱または四角柱の形状を有していると、 L EDチップ 12と蛍光榭脂部 14との配置関係によって配光特性が影響を受けやすい。しかし、蛍光榭脂部 14が略円柱形状を有していれば、 LEDチップ 12の向き基板上面に平行な面内で回転しても、蛍光榭脂部 14と LEDチップ 12との相互配置関係に大きな変化は生じず、配向特性に影響が発生しにく、。

[0067] 図 8は、 2次元的に配列された複数個の LEDチップ (LED群または LEDクラスタ）を備えるカード型 LED照明光源 100の一例を示している。図 8のカード型 LED照明光源 100では、表面に複数のレンズ 50が設けられており、榭脂製の反射板 30の内部には不図示の骨格が形成されている。この骨格は、図 6に示す骨格 40と同様の構成を有している。 [0068] カード型 LED照明光源 100の表面の一部には、基板 20上の配線パターンに電気的に接続され、 LEDチップに電力を供給するための給電端子 28が設けられている。カード型 LED照明光源 100を使用する場合には、 LED照明光源 100を着脱可能に挿入できるコネクタ (不図示）と点灯回路 (不図示）とを電気的に接続し、そのコネクタにガード型 LED照明光源 100を挿入して使用すればょヽ。

[0069] カード型 LED照明光源 100には、採用される規格や方式にもよるが、薄型化が求められることが多い。榭脂製の反射板 30 (さらには、榭脂製のレンズ 50)を備えた力ード型 LED照明光源を薄くしょうとすると、反りの問題が顕著に生じやすくなるが、本実施形態の構成によれば、榭脂製の反射板 30に骨格 40が形成されているので、力ード型 LED照明光源でも反りの発生を防止できる。

[0070] 上記実施形態では、基板 20の周辺領域に骨格 40を配置した力骨格 40のパターンはそれに限らず、他のパターンを採用してもよい。

[0071] (実施形態 2)

次に、図 9を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 2の実施形態を説明する。

[0072] 図 9は、十字の形状を有する骨格 40を備えた LED照明光源を示している。図 9に示される骨格 40は、基板 20の上面に沿って行方向に延びる第 1棒状部材 40aと、列方向に延びる第 2棒状部材 40bとを備えている。第 1棒状部材 40aと第 2棒状部材 40 bとは、一体的に形成されていてもよいし、別々の部材を組み合わせて形成されていてもよい。また、基板 20の上面に対する第 1棒状部材 40aの高さ（レベル）と、基板 20 の上面に対する第 2棒状部材 40bの高さ（レベル）が異なり、両者が交差していてもよい。この場合、相互に交差する 2本の棒状部材 40a、 40bが相互に連結されていることが好ましい。このような連結は、棒状部材 40a、 40bの少なくとも一方力も延びる突起物によって行われて!/ヽても良、し、他の固定部材を介して行なわれて、ても良、。なお、略同一の高さで 2本の棒状部材 40a、 40bを走査させる場合は、棒状部材 40a 、 40bの少なくとも一方に切り欠きまたは貫通孔を設け、その切り欠きまた貫通孔の内部を棒状部材 40a、 40bの他方が通り抜けるようにしてもょ、。

[0073] (実施形態 3) 次に、図 10を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 3の実施形態を説明する。

[0074] 図 10に示される骨格 40は、複数の第 1棒状部材 40aおよび複数の第 2棒状部材 4 Obによって形成された格子形状を有している。図 10の例では、 2本の第 1棒状部材 4 Oaと 2本の第 2棒状部材 40bとが交差している力 LED素子 10の配列に合わせて、さらに多くの棒状部材 40a、 40bが交差する構成を採用しても良い。

[0075] (実施形態 4)

次に、図 11を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 4の実施形態を説明する。

[0076] 図 11に示される骨格 40は、図 6の構成と図 10の構成とを組み合わせた構成を有している。すなわち、格子形状を構成する部材 40a、 40bと、 LED素子クラスタの外側を取り囲む 40cとによって骨格 40が形成されている。

[0077] 本実施形態によれば、最も反りの影響が出やすい周辺領域の反りを軽減することができる。

[0078] (実施形態 5)

次に、図 12を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 5の実施形態を説明する。

[0079] 図 12に示される骨格 40は、行方向および列方向のいずれか一方の方向に延びる少なくとも 2本の棒状部材 40aを備えている。 2本の棒状部材 40aは、交差せず、略平行に延びている力このような骨格 40によっても反りの発生の防止を行うことができる。

[0080] 棒状部材 40aの個数が 1つである場合、一般には、棒状部材 40aの長軸方向（例えば、行方向）と異なる方向（例えば、列方向）に対する反りを抑制する効果が不充分になる。ただし、反射板 30の平面形状が一方向に長い場合は、棒状部材 40aの長軸方向と反射板 30の長軸方向とを一致させれば、 1本の棒状部材 40aによっても反りを効果的に抑制することができる。

[0081] (実施形態 6)

次に、図 13を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 6の実施形態を説明する。

[0082] また、図 13に示すように、基板の四辺、あるいは、 LED素子クラスタが形成する行列の向きに対して、棒状部材 40d、 40eを斜めに配置して骨格 40を構成しても良い。棒状部材 40dと棒状部材 40eとを一体に形成することによって骨格 40を形成してもよいし、別々に作製された複数の棒状部材 40d、 40eを組み合わせて骨格 40を形成してもよい。

[0083] 本明細書における「棒状部材」は、ワイヤを含むものとする。したがって、金属ワイヤを編む (織る）ことよって形成されるメッシュを骨格 40として用いても良、。

[0084] (実施形態 7)

次に、図 14を参照しながら、本発明による LED照明光源の第 7の実施形態を説明する。

[0085] 図 14の骨格 40は、開口部 42が形成された板状部材 40fから構成されて、る。各開口部 42は、 LED素子 10に対応する位置に設けられており、開口部 42を貫通するように反射板 30の開口部 35が形成されている。

[0086] 図 14の骨格 40は、板状部材 40fをプレスカ卩ェ等によって作製され得るので、大量生産に向いている。また、板状部材 40fは、曲げ応力の高い形状であり、反り防止効果に優れている。反射板 30の反射面 32は、榭脂によって形成されていてもよいし、板状部材 40fの開口部 42の側面（内壁面）によって形成されて!、てもよ!/、。

[0087] 上記の図 12から図 14に示される実施形態においては、骨格 40は反射板 30の榭脂に被覆された状態にあるが、骨格 40の一部が反射板 30を構成する榭脂から露出してもよい。骨格 40の一部が反射板 30から露出していても、反り抑制の効果に影響を与えない場合がある。なお、榭脂成形法によって反射板 30を作製する場合は、骨格 40の全体を榭脂の内部に埋没させることがやや難しい。骨格 40の全体を榭脂の内部に埋没させるには、骨格 40を成形型の内壁面力離間させる必要がある力現実的には、骨格 40を浮遊させた状態に支持する必要があるからである。具体的には、骨格 40の一部 (例えば両端）に突出部や屈曲部を設け、突出部などによって骨格 40を支えながら榭脂の硬化を実行することになる。このような場合、骨格 40の前記突出部などの一部が榭脂の表面に露出する可能性がある。 [0088] なお、従来の金属製反射板を骨格 40として用いることも可能である。この場合、骨格 40として機能する金属製反射板の上に榭脂層を形成することになる。すなわち、まず骨格 40として機能する金属製反射板を用意し、この金属反射板の表面に榭脂層を形成することにより、反射板 30を作製する。榭脂層は、好ましくは型を用いる榭脂成形法によって作製される。成形された榭脂層は、金属製反射板に設けられている開口部を貫通する開口部を有している。反射板 30の反射面 32は、榭脂層に設けた開口部の内壁面によって形成される。

[0089] ここで用いる金属製反射板は、従来の金属製反射板に比べ、開口部の加工精度が低くても良ぐ安価に作製され得る。従来の金属製反射板をそのまま反射板として使用するときは、金属製反射板に設ける開口部の内壁面を反射面として機能させる必要があるため、その加工に手間がかかり、加工コストが大きく増加していた。

[0090] また、上記の方法で作製した反射板 30では、骨格として機能する金属製反射板の表面が榭脂で被覆されて！、るため、基板 20上に形成された配線パターンの電気的絶縁を確保することが容易になる。

[0091] なお、上記の各実施形態に係る白色 LED照明光源 100は、青色 LEDベアチップ 12と黄色蛍光体 14とを有する LED素子 10を備えているが、白色 LED照明光源は、他の LED素子を備えていても良い。例えば、紫外光を発する紫外 LEDベアチップと、紫外 LEDベアチップ力もの光で励起して、赤 (R)、緑 (G)および青 (B)の光を発する蛍光体とを備える LED素子を用、て白色 LED照明光源を作製しても良、。ある好ましい例において、紫外 LEDベアチップは、 380nm— 400nmの光を出射し、赤（R )、緑 (G)および青（B)の光を発する蛍光体は、波長 380nmから 780nmの可視領域の範囲内にピーク波長（すなわち、波長 450nm、波長 540nm、波長 610nmのピーク波長）を有している。

[0092] 上記の各実施形態では、白色 LED素子 10が LEDベアチップ 12を備えているが、本発明における LED素子は、砲弾型 LED素子であっても良ぐ例えば表面実装型 L ED素子であってもよい。

[0093] 上記の各実施形態では、 1つの蛍光体榭脂部 14が 1つの LEDベアチップ 12を覆つているが、 1つの蛍光体榭脂部 14が 2以上の LEDベアチップ 12を覆っていても良い。例えば、 1つの蛍光体榭脂部 14が第 1の LEDベアチップ 12および第 2の LED ベアチップ 12を有していてもよい。第 1および第 2の LEDベアチップ 12は、それぞれ、同一波長領域の光を発する LEDベアチップであってもよいし、異なる波長領域の光を発する LEDベアチップであってもよい。例えば、第 1の LEDベアチップ 12を青色 LEDとし、第 2の LEDベアチップ 12を赤色 LEDとすることも可能である。青色 LE Dベアチップ 12および赤色 LEDチップ 12の両方を用いる場合には、赤に対する演色性に優れた白色 LED照明光源を構築することができる。

[0094] より詳細には、青色 LEDベアチップと黄色蛍光体とを組み合わせるときには、白色を生成することができるが、赤成分が不足するため、赤に対する演色性が劣る傾向がある。そこで、青色 LEDベアチップ 12に赤色 LEDベアチップ 12とを組み合わせると、赤についての演色性が改善されるため、一般照明により適した LED照明光源を実現することができる。

[0095] LED素子 10は、白色 LED素子である必要はない。例えば、赤色 LED素子、緑色 LED素子、青色 LED素子のような単色の LED素子であってもよい。 LED素子が何色を発するかにかかわらず、榭脂による反りの影響を、反射板内の骨格によって抑制することができるカゝらである。

産業上の利用可能性

[0096] 本発明の LED照明光源は、薄くても反りにくぐまた安価に製造されるため、各種の照明装置として好適に利用され得る。

Claims

請求の範囲

[1] 上面および下面を有する基板と、

前記基板の上面上に配列された複数の LED素子と、

各 LED素子から発せられた光の少なくとも一部を反射する反射面を有する反射部材と、

を備えた LED照明光源であって、

前記反射部材は、榭脂と、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料力も形成された骨格とを備えている LED照明光源。

[2] 前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも 1つの材料から形成されてヽる請求項 1に記載の LED照明光源。

[3] 前記反射部材は、二次元的に配列された複数の開口部を有しており、

各開口部の内壁面が、個々の LED素子の側面を取り囲んでいる請求項 1または 2 に記載の LED照明光源。

[4] 前記反射部材における前記複数の開口部の内壁面が前記反射面として機能する請求項 3に記載の LED照明光源。

[5] 前記複数の LED素子を覆う透光性部材を前記基板の上面側に備えている請求項

1に記載の LED照明光源。

[6] 前記透光性部材は榭脂から形成されており、

前記基板の下面には榭脂の層が設けられて、な、請求項 5に記載の LED照明光源。

[7] 前記透光性部材は、レンズアレイとして機能する部分を有しており、

前記レンズアレイに含まれる個々のレンズは、前記複数の LED素子のうちの対応する LED素子力放射された光に対してレンズ効果を発揮する請求項 6に記載の L ED照明光源。

[8] 前記透光性部材は、前記反射部材の少なくとも前記反射面を覆っている請求項 6 または 7に記載の LED照明光源。

[9] 前記複数の LED素子の各々を覆う波長変換部を更に有しており、前記波長変換部は、前記 LED素子から放射された光を当該光の波長よりも長い波長を有する光に変換する請求項 1に記載の LED照明光源。

[10] 前記反射部材の榭脂は、前記骨格の表面の 70%以上を覆っている請求項 1に記載の LED照明光源。

[11] 前記基板は、榭脂と無機フィラーとを含む材料カゝら構成されたコンポジット基板である請求項 1に記載の LED照明光源。

[12] 前記骨格は、前記基板の上面上に配列された複数の LED素子力なる LED素子クラスタの外側に位置してヽる請求項 1に記載の LED照明光源。

[13] 前記 LED素子は、前記基板の上面上において行列状に配列されており、

前記骨格は、前記行列における行方向および列方向の少なくとも一方に沿って延びる少なくとも 2本の棒を有して、る請求項 1に記載の LED照明光源。

[14] 前記骨格は、前記行列における各行の間および各列の間に、前記行方向および前記列方向に延びる部材を有して、る請求項 12に記載の LED照明光源。

[15] 前記 LED素子は、前記基板上において行列状に配列されており、

前記骨格は、前記行列における行方向および列方向とは異なる斜め方向に沿って延びる少なくとも 2本の棒を有して、る請求項 1に記載の LED照明光源。

[16] 前記骨格は、前記基板と平行に配置された板状部材であり、

前記板状部材には、前記 LED素子に対応する箇所に開口部が形成されている請求項 1に記載の LED照明光源。

[17] 前記骨格は、複数の開口部を有する板状の金属製部材であり、

前記反射部材の榭脂は、前記金属製部材の上に層状に存在している請求項 1に記載の LED照明光源。

[18] 前記 LED照明光源はカード型の照明光源である請求項 1に記載の LED照明光源

[19] 榭脂と、前記樹脂よりも曲げ剛性の大きな材料カゝら形成された骨格とを備えて!/ヽる

LED照明光源用反射板。

[20] 前記骨格は、金属、セラミックス、半導体、およびガラスのうちの少なくとも 1つの材料力形成されている請求項 19に記載の LED照明光源用反射板。

[21] 二次元的に配列された複数の開口部を有しており、各開口部の内壁面は、 LED素子から放射された光を反射する反射面として機能する請求項 19に記載の LED照明光源用反射板。

[22] 前記開口部の内壁面が前記榭脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている請求項 19に記載の LED照明光源用反射板。

[23] 下面が前記榭脂層の表面の少なくとも一部によって形成されている請求項 19に記載の LED照明光源用反射板。