WO2013136758A1 - Ｌｅｄ用基板、ｌｅｄモジュールおよびｌｅｄ電球 - Google Patents

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WO2013136758A1
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substrate
heat
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孝平 津田
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to an LED substrate on which an LED (Light Emitting Diode) chip is mounted, an LED module in which the LED chip is mounted on the LED substrate, and an LED bulb including the LED module.
  • LED Light Emitting Diode
  • the LED module has an LED chip mounted on a substrate for LED, and is composed of an assembly member in which the LED chip is sealed by a translucent resin.
  • the temperature of the LED chip is increased by the power which does not contribute to the light emission of the LED chip.
  • the LED chip breaks down or is damaged.
  • the LED module (LED package) which improved the heat dissipation of the LED chip is proposed (for example, refer patent document 1).
  • FIG. 9 is a cross-sectional front view showing an example of a conventional LED module.
  • a recess 1 a having a bottom and a slope is provided on one surface of a substrate 1 made of silicon, ceramic or the like.
  • the installation pattern 3 is formed in the center of the recessed part 1a, and the LED chip 2 is mounted on the installation pattern 3 via a conductive paste (not shown).
  • the wiring pattern 5 is formed on the slope of the recess 1 a, and the wiring pattern 5 is connected to the LED chip 2 by the metal thin wire 6.
  • the LED chip 2, the wiring pattern 5 and the thin metal wire 6 are sealed by a light transmitting resin 4.
  • a phosphor is added to the resin 4.
  • a through hole 1 b is formed from the center of the recess 1 a of the substrate 1 to the opposite surface of the substrate 1, and a connection 7 is formed in the through hole 1 b.
  • a heat dissipation pattern 8 is provided around the through hole 1 b on the opposite surface of the substrate 1.
  • the heat dissipation pattern 8 and the installation pattern 3 are connected via the connection portion 7 provided in the through hole 1 b.
  • the cost of the LED bulb provided with the LED module increases because an expensive ceramic excellent in heat dissipation is used for the substrate 1 of the LED module.
  • the heat generated in the LED chip 2 increases as the light emission amount of the LED chip 2 increases. Therefore, even when using a ceramic excellent in heat dissipation, the heat generated by the LED chip 2 may not be sufficiently dissipated.
  • the substrate for LED of the present invention is a substrate body which has a translucent property by which an LED chip is mounted in the surface side, and heat dissipation which radiates the heat generated in the LED chip provided in the substrate body And a path. Then, the substrate body is formed with a through hole penetrating from the front surface to the back surface of the substrate body on which the LED chip is disposed, and the heat dissipation path is provided in the heat transfer passage portion provided in the through hole and the back surface of the substrate body And a heat dissipation pattern portion connected to the heat transfer passage portion.
  • heat generated in the LED chip can be transferred from the heat transfer passage portion of the heat dissipation path to the heat dissipation pattern portion and dissipated, so that overheating of the LED chip can be suppressed.
  • the heat transfer passage portion of the heat radiation path is provided for each LED chip, and the heat transfer passage portion and the heat radiation pattern portion are connected.
  • heat generated in the plurality of LED chips can be transferred from the heat transfer passage portion connected to the heat dissipation pattern portion to be dissipated.
  • overheating of the LED chip can be effectively suppressed.
  • the LED module of the present invention includes the above-mentioned substrate for an LED, an LED chip mounted on a phosphor layer of the substrate for an LED, and a translucent resin containing a phosphor for sealing the LED chip.
  • the LED module which can control overheating of a LED chip is realizable.
  • the LED light bulb of the present invention is configured by incorporating the above-mentioned LED module connected to the heat dissipation support member in a glove.
  • FIG. 1 is a bottom view showing a schematic configuration of an LED module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the LED module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the LED module according to the same embodiment.
  • FIG. 4A is a plan view showing an example of a heat dissipating support member constituting the LED bulb according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a front view showing an example of a heat dissipating support member constituting the LED bulb according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a front view showing an example of the LED bulb according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a bottom view showing a schematic configuration of an LED module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 1 is a bottom view showing a schematic configuration of an LED module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the LED module according to the embodiment
  • FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the LED module according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the LED module according to the same embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional front view showing an example of a conventional LED module.
  • Embodiment 1 a substrate for an LED according to Embodiment 1 of the present invention, an LED module having the same, and an LED bulb including the same will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a bottom view showing a schematic configuration of an LED module according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the LED module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing the LED module according to the same embodiment.
  • the LED substrate 100 includes the substrate body 11 in which at least the fitting holes 11 b and the connection holes 11 d are formed, the wiring portion 15, and the heat radiation path 12. It is done.
  • the substrate body 11 is formed, for example, in a rectangular plate shape made of translucent glass such as borosilicate glass.
  • the wiring portion 15 is provided on the surface 11 a side of the substrate body 11.
  • LED chips are disposed in a predetermined arrangement pattern on the phosphor layer 16 described later and the phosphor layer 16.
  • the heat dissipation path 12 is composed of a heat transfer passage portion 12a, a heat dissipation pattern portion 12b, and a connection portion 12c.
  • the heat radiation path 12 is formed of a paste such as copper, silver or a silver brazing material having a thermal conductivity higher than that of glass.
  • the heat transfer passage portion 12a is provided corresponding to the position of the mounted LED chip, and the through holes 11e penetrating from the front surface 11a to the back surface 11c of the substrate main body 11 are filled with the paste, for example, thermally cured. It is formed by The connection part 12c is comprised from the thermal radiation pattern part 12b around the fitting hole 11b of the substrate main body 11 which overlaps with the front end surface 13a of the thermal radiation support member 13 mentioned later.
  • the heat radiation pattern portion 12b connecting the plurality of heat transfer passage portions 12a avoids the fitting holes 11b, for example, in a grid shape as will be described in detail below. Or it is formed in ladder form.
  • the heat radiation pattern portion 12 b can be developed and provided so as not to be an obstacle to light emission from the back surface of the LED chip 10.
  • the heat radiation pattern portion 12 b is a heat transfer passage portion 12 a on one side edge 11 g side and a heat transfer on the other side edge 11 h side on the back surface 11 c side of the substrate body 11.
  • the short side line 12b1, the long side line 12b2, and the center line 12b3 are developed so as to connect with the passage portion 12a.
  • the short side line 12b1 is derived from the short side portion 16a of the phosphor layer 16 and connects the heat transfer passage portions 12a on the side edges 11g and 11h of the substrate body 11.
  • the short side line 12b1 in the vicinity of the central portion of the substrate body 11 is connected to the long side line 12b2 and is not connected to the opposite short side line 12b1.
  • the long side lines 12 b 2 connect the short side lines 12 b 1 along the side edges 11 g and 11 h of the substrate body 11.
  • the center line 12 b 3 connects the short side line 12 b 1 at the center line, for example, except for the vicinity of the center portion and both end portions of the substrate body 11.
  • the heat radiation pattern portion 12 b of the heat radiation path 12 is provided to face the phosphor layer 16 via the substrate body 11. Therefore, a part of the opposing heat radiation pattern portion 12 b partially blocks the light emitted to the back surface 11 c side of the substrate main body 11 through the phosphor layer 16. Therefore, the area of the phosphor layer 16 blocked by the heat radiation pattern portion 12 b is preferably, for example, 75% or less with respect to the area of the phosphor layer 16. Thereby, light can be efficiently radiated to the back surface 11 c side of the substrate main body 11.
  • the light emission to 10a is interrupted. Therefore, the heat radiation pattern portion 12 b at the central portion of the substrate main body 11 may be provided on the entire surface so as to face the phosphor layer 16 on the entire surface.
  • the groove 11f (see FIG. 3) is formed on the back surface 11c of the substrate body 11, for example, by sandblasting, and copper, silver or silver solder is formed on the formed groove 11f. It is provided by filling with a material such as a material. Thereby, the adhesiveness of the thermal radiation pattern part 12b and the board
  • the heat dissipation pattern portion 12b of the present embodiment is configured.
  • the fitting hole 11b of the substrate body 11 is formed in the vicinity of the central portion of the substrate body 11, and the protrusion 13b is provided on the tip surface 13a of the heat dissipation support member 13 (heat sink). (See FIG. 4B) is inserted to fix the heat dissipating support member 13.
  • connection holes 11 d of the substrate body 11 are provided in the wiring portions 15 on both end sides of the substrate body 11, and are connected to a pair of lead wires 14 (see FIG. 5) provided in the LED bulb 300.
  • the wiring portion 15 provided on the surface 11 a side of the substrate body 11 is formed of, for example, silver paste, and for example, the side edge 11 g of both the portion including the connection hole 11 d and the substrate body 11 It is provided between the LED chips 10 in a portion along 11h.
  • the wiring portions 15 along the both side edges 11g and 11h of the substrate body 11 are discretely provided discontinuously and at equal intervals.
  • the LED substrate 100 of the present embodiment is configured.
  • FIG. 3 is a cross-sectional front view showing the LED module according to the same embodiment.
  • the LED module 200 of the present embodiment includes a phosphor layer 16 provided at least on the surface 11 a side of the LED substrate 100, and an LED chip 10 mounted on the phosphor layer 16. It is comprised from the translucent resin 18 containing the fluorescent substance which seals an LED chip at least. At this time, the LED chip 10 and the wiring portion 15 are connected by a metal thin line 17 such as gold, for example. In addition, it is preferable not to seal the LED chips 10 individually but to seal each row in consideration of productivity and the like. However, it goes without saying that the LED chips 10 may be sealed individually.
  • the LED chip 10 mounted on the phosphor layer 16 and having a square shape in plan view is provided between the wiring portions 15 provided on the surface 11 a of the substrate main body 11 shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 shows an example in which the LED chips 10 are provided in two parallel rows along both side edges 11g and 11h of the substrate body 11, the invention is not limited thereto. For example, it may be provided in one row or three or more rows. Further, it goes without saying that the number of LED chips 10 included in one row is not limited to the example shown in FIG.
  • the phosphor layer 16 converts the light emitted from the back surface 10 a side of the LED chip 10 into a predetermined color.
  • the converted light is emitted from the back surface 11 c of the substrate body 11.
  • the phosphor layer 16 is preferably formed in a rectangular shape larger than the outer shape of the LED chip 10.
  • the translucent resin 18 converts light emitted from the surface 10 b side of the LED chip 10 into a predetermined color. Then, the converted light is emitted from the translucent resin 18. While being able to utilize the light radiated
  • through holes 11 e are formed in the surface 11 a to the back surface 11 c of the substrate body 11 at the positions of the substrate body 11 where the LED chips 10 are mounted.
  • the through holes 11 e are formed in a funnel shape having a small diameter on the surface 11 a side of the substrate main body 11 and a large diameter on the back surface 11 c side, for example, by sandblasting.
  • the heat transfer passage portion 12 a of the heat radiation path 12 having a frusto-conical shape is formed.
  • the contact area between the heat transfer passage portion 12a and the substrate body 11 can be increased as compared with the cylindrical heat transfer passage portion 12a. It can be in a state of being driven in like a spear.
  • the heat dissipation property is enhanced, and the adhesion between the heat transfer passage 12a and the substrate main body 11 can be improved to improve the reliability.
  • the funnel shape of frusto-conical shape was demonstrated to the example as a shape of the through hole 11e, it is not restricted to this. For example, it may be formed in a tapered shape having a truncated pyramid shape.
  • the LED module 200 of the present embodiment is configured.
  • the heat radiation supporting member 13 for supporting the LED module 200 built in the LED light bulb 300 will be described with reference to FIGS. 4A and 4B.
  • FIG. 4A is a plan view showing an example of a heat dissipating support member constituting the LED bulb according to the embodiment.
  • FIG. 4B is a front view showing an example of a heat dissipating support member constituting the LED bulb according to the embodiment.
  • the both-sides edge 13c of the front end surface 13a of the thermal radiation support member 13 is formed by two parallel straight lines of the same width as the board
  • a protrusion 13 b to be fitted to the fitting hole 11 b of the substrate body 11 of the LED substrate 100 is provided on the front end surface 13 a of the heat dissipating support member 13, a protrusion 13 b to be fitted to the fitting hole 11 b of the substrate body 11 of the LED substrate 100 is provided.
  • the heat dissipating support member 13 is preferably formed of a material such as an aluminum alloy, which has a thermal conductivity larger than that of the material of the substrate body 11 or the heat dissipating path 12.
  • the heat conduction to the heat radiation supporting member 13 can be improved, and the heat can be effectively radiated.
  • the heat conductivity of the heat dissipating support member 13 be larger than the heat conductivity of the material of the heat dissipating path 12.
  • the projection 13 b of the heat dissipation support member 13 is inserted into the fitting hole 11 b of the substrate body 11 to overlap the central portion of the back surface 11 c of the substrate body 11 to support the LED substrate 100 constituting the LED module 200.
  • the tip end surface 13 a of the heat dissipating support member 13 is connected to the heat dissipating pattern portion 12 b at the central portion of the heat dissipating path 12, that is, the connecting portion 12 c in an overlapping manner.
  • the heat dissipating support member 13 for supporting the LED module 200 is formed, and the heat dissipating support member 13 is accommodated in the globe 19 constituting the LED light bulb 300.
  • FIG. 5 is a front view showing an example of the LED bulb according to the embodiment.
  • the LED light bulb 300 of the present embodiment is configured by incorporating the LED module 200 supported by the heat dissipation support member 13 in the globe 19 integrated with the base 20 at the proximal end. Ru.
  • the base end of the heat dissipating support member 13 is fixed to the base (not shown) in the base 20.
  • the tip end portions of the pair of lead wires 14 led out from the base are connected to the connection holes 11 d of the LED substrate 100 constituting the LED module 200.
  • the LED chip 10 is energized from the pair of lead wires 14 through the connection holes 11 d of the LED substrate 100, the wiring portions 15, and the thin metal wires 17.
  • the energized LED chip 10 emits light from the front surface 10 b and the back surface 10 a.
  • the light emitted from the LED chip 10 is converted to a predetermined color by the phosphor and the phosphor layer 16 contained in the translucent resin 18 and emitted from substantially the entire surface (including the entire surface) of the globe 19. Ru.
  • the light emitted from the back surface of the LED chip 10 is blocked in the portion where the front end surface 13 a of the heat dissipation support member 13 overlaps the back surface 11 c of the substrate body 11, the influence on the light emitted from the entire LED bulb 300 is small. So it doesn't matter.
  • the LED chip 10 generates heat by light emission.
  • the generated heat is transferred from the heat transfer passage portion 12 a of the heat dissipation path 12 to the heat dissipation pattern portion 12 b and dissipated through the heat dissipation pattern portion 12 b. Further, the generated heat is transferred to the heat dissipating support member 13 connected to the connection portion 12 c of the heat dissipating pattern portion 12 b, and is also dissipated through the heat dissipating support member 13. Therefore, the heat generated by the light emission is not stored in the LED chip 10.
  • the overlapping area of the heat dissipation pattern portion 12 b provided on the LED substrate 100 and the phosphor layer 16 is 75% or less of the area of the phosphor layer 16. Therefore, the light emission of the LED light bulb 300 is not hindered.
  • the LED bulb according to the present embodiment can efficiently dissipate the heat generated by the LED chip 10 without degrading the light emission performance of the LED chip 10 by the heat dissipation path 12. Thereby, overheating of the LED chip 10 can be prevented, and failure or damage can be prevented in advance. As a result, it is possible to realize an LED bulb having a long life and high reliability.
  • FIG. 6 is a bottom view showing a schematic configuration of an LED module according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a schematic configuration of the LED module according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view showing the LED module according to the same embodiment.
  • the present embodiment is different from the heat dissipation path 12 of the first embodiment in the configuration of the heat dissipation path 12.
  • the other configurations and operations are similar to those of the first embodiment, and thus the description thereof is omitted.
  • the same parts as the parts described in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
  • a cylindrical through hole 11e is formed, and the through hole 11e is filled with a paste material such as copper, silver or silver brazing material, for example.
  • the heat transfer passage 12a is provided.
  • the cylindrical through hole 11 e is formed by, for example, a drill or the like.
  • the heat radiation pattern portion 12b connected to the heat transfer passage portion 12a is a completely overlapping connection portion 12c having the same shape as the tip end surface 13a of the heat radiation support member 13 described in FIG.
  • a pattern 12d shaped like a fishbone chart is formed on both sides of the connection portion 12c.
  • the patterns 12 d that constitute the heat radiation pattern portions 12 b on both sides of the heat radiation path 12 are basically formed between the adjacent phosphor layers 16 and the phosphor layers 16.
  • the heat dissipation pattern portion 12 b of the heat dissipation path 12 is formed to be continuous with the heat transfer passage portion 12 a from the long side of the phosphor layer 16.
  • the distance W between the long side of the phosphor layer 16 and the LED chip 10 is the distance between the short side of the phosphor layer 16 and the LED chip 10 It is shorter than L.
  • the patterns 12 d of the heat radiation pattern portion 12 b are formed to be continuous with the respective heat transfer passage portions 12 a of the heat radiation path 12 at the shortest distance. As a result, the area of the heat radiation pattern portion 12 b (pattern 12 d) crossing the phosphor layer 16 can be reduced.
  • the pattern 12 d of the heat radiation pattern portion 12 b is provided opposite to the phosphor layer 16 in the minimum necessary range (area) via the substrate main body 11 at a location other than the connection portion 12 c.
  • the LED chip 10 is mounted on the phosphor layer 16 of the LED substrate 100, and the LED chip 10 and the wiring portion 15 of the LED substrate 100 are connected by the thin metal wires 17. Furthermore, the LED chip 10 and the metal thin line 17 are sealed with a translucent resin 18 containing a phosphor.
  • the LED module 200 of the present embodiment is configured.
  • the protrusion 13b provided on the front end surface 13a of the heat dissipation support member 13 shown in FIGS. 4A and 4B is fitted into the fitting hole 11b of the substrate body 11 of the LED module 200.
  • the front end surface 13 a of the heat dissipating support member 13 is connected in a state of being overlapped with the heat dissipating pattern portion 12 b at the central portion of the heat dissipating path 12, that is, the connecting portion 12 c.
  • the LED light bulb 300 is configured by incorporating the LED module 200 supported by the heat dissipation support member 13 in the globe 19.
  • the heat generated by the light emission of the LED chip 10 is transferred from the heat transfer passage 12a of the heat radiation path 12 to the heat radiation pattern 12b, and the heat radiation pattern Heat is dissipated through the portion 12b. Further, the generated heat is transferred to the heat dissipating support member 13 connected to the connection portion 12 c of the heat dissipating pattern portion 12 b, and is also dissipated through the heat dissipating support member 13. Therefore, the heat generated by the light emission is not stored in the LED chip 10.
  • connection portion 12c of the heat dissipation pattern portion 12b is connected to the entire end surface 13a of the heat dissipation support member 13, the heat generated by the LED chip 10 is transferred to the heat dissipation support member 13 more efficiently. it can.
  • a plurality of through holes may be formed to form the heat transfer passage portion 12 a of the heat radiation path 12.
  • a plurality of small diameter through holes can be opened and filled with a conductive material to form the heat transfer passage 12a.
  • the present invention can be variously modified without being limited to the above embodiments.
  • the heat radiation pattern portion 12b of the heat radiation path 12 shown in FIGS. 1 and 6 is an example, and there are various other patterns.
  • the heat radiation pattern portion shown in FIG. 1 and the heat radiation pattern portion 12b shown in FIG. 6 may be combined.
  • the groove 11f is formed in the substrate main body 11 and the heat dissipation pattern portion 12b of the heat dissipation path 12 is filled in the groove 11f. If there is little heat to be dissipated, copper, silver or a silver brazing material may be applied to the back surface 11c of the substrate main body 11 as in the second embodiment shown in FIG. 8, for example. This improves productivity and the like.
  • the said each embodiment demonstrated the example which comprised the board
  • the LED light bulb 300 including the LED substrate 100 and the heat dissipation support member 13 for supporting the LED module 200 has been described as an example.
  • the present invention is not limited thereto. Good. In this case, it is not particularly necessary to form the heat dissipation pattern portion 12 b of the heat dissipation path 12 at a portion of the LED substrate 100 supported by the heat dissipation support member 13.
  • the LED module 200 which provided the fluorescent substance layer 16 was demonstrated to the example, not only this but the structure which does not provide the fluorescent substance layer 16 may be sufficient.
  • the structure can be simplified, and the heat generated in the LED chip 10 can be effectively transferred to the substrate main body 11 to be dissipated.
  • the LED substrate according to the present invention has a light-transmitting substrate main body on which the LED chip is mounted on the front surface side, and a heat radiation path for dissipating heat generated by the LED chip provided on the substrate main body And. Then, the substrate body is formed with a through hole penetrating from the front surface to the back surface of the substrate body on which the LED chip is disposed, and the heat dissipation path is provided in the heat transfer passage portion provided in the through hole and the back surface of the substrate body And a heat dissipation pattern portion connected to the heat transfer passage portion.
  • the heat generated in the LED chip can be transferred from the heat transfer passage portion of the heat dissipation path to the heat dissipation pattern portion and dissipated, so that overheating of the LED chip can be suppressed.
  • the LED substrate of the present invention has a plurality of heat transfer passage portions provided in a plurality of through holes corresponding to a plurality of LED chips mounted on the substrate body, and is formed in a lattice or ladder shape.
  • the heat transfer passage portion may be connected by the heat dissipation pattern portion.
  • the heat transfer passage portion of the heat dissipation path is provided for each LED chip, and the heat transfer passage portion and the heat dissipation pattern portion are connected.
  • heat generated in the plurality of LED chips can be transferred from the heat transfer passage portion connected to the heat dissipation pattern portion to be dissipated.
  • overheating of the LED chip can be effectively suppressed.
  • the through holes may be formed in a funnel shape in which the diameter of the back surface side is larger than that of the front surface side of the substrate body.
  • the through hole is provided in a funnel shape, for example, a truncated cone shape or a truncated pyramid shape, and the heat transfer passage is provided in the through hole.
  • the heat transfer passage can be enlarged and the heat dissipation can be enhanced, as compared with the cylindrical heat transfer passage.
  • the contact area between the heat transfer passage portion and the substrate body is large, and can be provided in a state of being punched like a weir. As a result, the adhesion between the heat transfer passage portion and the substrate body can be improved, and the reliability can be improved.
  • channel is provided in the back surface side of the board
  • the heat dissipation pattern portion can be formed in the groove by filling or the like.
  • the adhesion between the heat dissipation pattern portion and the substrate body of the LED substrate can be improved to improve the reliability.
  • the cross-sectional area of the heat radiation pattern portion can be made larger as compared with the case where it is thinly formed on the back surface of the substrate body, the heat radiation can be further improved.
  • the LED substrate of the present invention may be provided with a connection portion connected to the heat dissipation support member on the back surface of the substrate body.
  • the heat generated in the LED chip is transferred from the heat transfer passage portion of the heat dissipation path via the heat dissipation pattern portion to the heat dissipation support member
  • the heat is dissipated to a member such as a base.
  • the heat generated in the LED chip can be effectively dissipated to the outside.
  • the LED substrate of the present invention further includes a phosphor layer on the surface of the substrate body at the position where the LED chip is mounted, and the heat radiation pattern portion of the heat radiation path faces the phosphor layer through the substrate body. It may be provided.
  • the heat radiation pattern portion of the heat radiation path does not become an obstacle for the light radiation. That is, by making the heat radiation pattern portion of the heat radiation path face the phosphor layer across the substrate body, the light emitted from the back surface of the LED chip can be radiated from the back surface of the substrate body with a predetermined amount of light.
  • the LED module of the present invention is also provided with the above LED substrate, an LED chip mounted on the phosphor layer of the LED substrate, and a translucent resin containing a phosphor for sealing the LED chip. Good.
  • the LED module which can control overheating of a LED chip is realizable.
  • the LED light bulb of the present invention may be configured by incorporating the above-mentioned LED module connected to the heat dissipation support member in a glove.
  • the LED module is not overheated even if the LED chip emits light. This makes it possible to realize a highly reliable LED bulb with a long life.
  • the present invention can effectively utilize the LED substrate and the LED module having excellent heat dissipation characteristics as components of the LED bulb. Therefore, it is useful to fields, such as a LED lightbulb suitable as an alternative light source of an incandescent lamp in which low cost and high reliability are required.

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Abstract

　本発明のＬＥＤ用基板（１００）は、ＬＥＤチップが表面側に搭載される透光性を有する基板本体（１１）と、基板本体（１１）に設けられる、ＬＥＤチップで発生する熱を放熱させる放熱経路（１２）と、を備える。そして、基板本体（１１）は、ＬＥＤチップの配置される基板本体（１１）の表面から裏面に貫通するスルーホールが形成され、放熱経路（１２）は、スルーホールに設けられた伝熱通路部（１２ａ）と、基板本体（１１）の裏面に設けられ、伝熱通路部（１２ａ）と連結する放熱パターン部（１２ｂ）とを備える。これにより、放熱性に優れたＬＥＤ用基板（１００）を実現する。

Description

ＬＥＤ用基板、ＬＥＤモジュールおよびＬＥＤ電球
　本発明は、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）チップを搭載するＬＥＤ用基板と、ＬＥＤ用基板にＬＥＤチップを搭載したＬＥＤモジュールおよびＬＥＤモジュールを備えたＬＥＤ電球に関する。
　近年、普及しつつあるＬＥＤ電球は、密閉されたグローブ内にＬＥＤモジュールを内蔵している。ＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ用基板上にＬＥＤチップを搭載し、ＬＥＤチップを透光性の樹脂によって封止した組立部材から構成されている。
　そして、ＬＥＤチップに電力を供給して発光させると、ＬＥＤチップの発光に寄与しない電力によりＬＥＤチップの温度が上昇する。この場合、ＬＥＤチップの放熱対策が不十分であると、ＬＥＤチップが故障または破損する。そこで、ＬＥＤチップの放熱性を改良したＬＥＤモジュール（ＬＥＤパッケージ）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　以下に、特許文献１に記載のＬＥＤモジュールについて、図９を用いて説明する。図９は、従来のＬＥＤモジュールの一例を示す断面正面図である。
　図９に示すように、特許文献１に記載のＬＥＤモジュールは、シリコンやセラミックなどからなる基板１の一面に、底部と斜面とを有する凹部１ａが設けられている。そして、凹部１ａの中心に設置用パターン３が形成され、設置用パターン３上に導電性ペースト（図示せず）を介してＬＥＤチップ２が搭載されている。
　また、凹部１ａの斜面には、配線用パターン５が形成され、配線用パターン５は、ＬＥＤチップ２と、金属細線６によって接続されている。そして、ＬＥＤチップ２、配線用パターン５および金属細線６は、透光性を有する樹脂４によって封止されている。樹脂４には、蛍光体が添加されている。
　また、基板１の凹部１ａの中心から基板１の反対面までスルーホール１ｂが形成され、スルーホール１ｂには接続部７が形成されている。基板１の反対面でスルーホール１ｂの周囲には、放熱用パターン８が設けられている。そして、放熱用パターン８と設置用パターン３とは、スルーホール１ｂに設けられた接続部７を介して接続されている。これにより、従来のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤチップ２で発生する熱を、導電性ペースト、設置用パターン３、接続部７、放熱用パターン８へと順次伝熱して、放熱用パターン８を介して外部へ放熱している。
　しかし、ＬＥＤモジュールの基板１には、放熱性に優れた高価なセラミックを用いるため、ＬＥＤモジュールを備えたＬＥＤ電球のコストが上昇する。
　そこで、ＬＥＤ電球のコスト上昇を抑えるために、ＬＥＤモジュールの基板１に、例えば安価なガラスを用いることが考えられる。
　しかし、ガラスは熱伝導率が低いため、ＬＥＤモジュールの基板１に使用した場合、ＬＥＤチップ２で発生した熱を十分に放熱できないという課題があった。
　一方、放熱性に優れたセラミックを用いてＬＥＤモジュールの基板１を形成しても、ＬＥＤチップ２の発光量が大きくなるにしたがって、ＬＥＤチップ２で発生する熱が増加する。そのため、放熱性に優れたセラミックを用いても、ＬＥＤチップ２で発生する熱を十分に放熱できない場合がある。
　そこで、従来から、低コストで放熱性に優れたＬＥＤ用基板、ＬＥＤモジュールおよびＬＥＤ電球が要望されている。
特開２００２－２３２２９号公報
　上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤ用基板は、ＬＥＤチップが表面側に搭載される透光性を有する基板本体と、基板本体に設けられる、ＬＥＤチップで発生する熱を放熱させる放熱経路と、を備える。そして、基板本体は、ＬＥＤチップの配置される基板本体の表面から裏面に貫通するスルーホールが形成され、放熱経路は、スルーホールに設けられた伝熱通路部と、基板本体の裏面に設けられ、伝熱通路部と連結する放熱パターン部とを備える。
　これにより、ＬＥＤチップで発生した熱を、放熱経路の伝熱通路部から放熱パターン部へ伝熱して放熱できるので、ＬＥＤチップの過熱を抑制できる。
　また、複数のＬＥＤチップが設けられる場合、放熱経路の伝熱通路部をＬＥＤチップごとに設け、それぞれの伝熱通路部と放熱パターン部とを連結する。これにより、複数のＬＥＤチップで発生した熱を、連結した伝熱通路部から放熱パターン部に伝熱して放熱できる。その結果、ＬＥＤチップの過熱を効果的に抑制できる。
　また、本発明のＬＥＤモジュールは、上記ＬＥＤ用基板と、ＬＥＤ用基板の蛍光体層に搭載されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する蛍光体を含む透光性樹脂と、を備える。
　これにより、ＬＥＤチップの過熱を抑制できるＬＥＤモジュールを実現できる。
　また、本発明のＬＥＤ電球は、放熱支持部材と接続された、上記ＬＥＤモジュールをグローブ内に内蔵して構成される。
　これにより、高寿命で、信頼性に優れたＬＥＤ電球を実現できる。
図１は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す底面図である。 図２は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す平面図である。 図３は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールを示す部分断面図である。 図４Ａは、同実施の形態に係るＬＥＤ電球を構成する放熱支持部材の一例を示す平面図である。 図４Ｂは、同実施の形態に係るＬＥＤ電球を構成する放熱支持部材の一例を示す正面図である。 図５は、同実施の形態に係るＬＥＤ電球の一例を示す正面図である。 図６は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す底面図である。 図７は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す平面図である。 図８は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールを示す部分断面図である。 図９は、従来のＬＥＤモジュールの一例を示す断面正面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　以下、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤ用基板とそれを有するＬＥＤモジュールおよびそれらを備えたＬＥＤ電球について、図を用いて説明する。
　まず、本実施の形態に係るＬＥＤ用基板とそれを有するＬＥＤモジュールについて、図１から図３を用いて説明する。
　図１は、本発明の実施の形態１に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す底面図である。図２は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す平面図である。図３は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールを示す部分断面図である。
　図１と図２に示すように、本実施の形態のＬＥＤ用基板１００は、少なくとも嵌合孔１１ｂや接続孔１１ｄが形成された基板本体１１と、配線部１５と、放熱経路１２とから構成されている。
　基板本体１１は、例えばホウケイ酸ガラスなどの透光性を有するガラスからなる、例えば長方形の板状で形成されている。配線部１５は、基板本体１１の表面１１ａ側に設けられる。なお、配線部１５間には、後述する蛍光体層１６と、蛍光体層１６上にＬＥＤチップが、所定の配置パターンで配置される。
　また、放熱経路１２は、伝熱通路部１２ａと、放熱パターン部１２ｂと、接続部１２ｃとから構成されている。このとき、放熱経路１２は、例えば基板本体１１がガラス製の場合、ガラスよりも熱伝導率が高い銅、銀や銀ろう材などのペーストで形成される。
　そして、伝熱通路部１２ａは、搭載されるＬＥＤチップの位置に対応して設けられ、基板本体１１の表面１１ａから裏面１１ｃに貫通するスルーホール１１ｅに上記ペーストを充填して、例えば熱硬化することにより形成される。接続部１２ｃは、後述する放熱支持部材１３の先端面１３ａと重なり合う基板本体１１の嵌合孔１１ｂの周囲の放熱パターン部１２ｂから構成される。
　このとき、複数のＬＥＤチップ１０が搭載される場合、複数の伝熱通路部１２ａを連結する放熱パターン部１２ｂは、以下で詳細に説明するように、嵌合孔１１ｂを避けて、例えば格子状または梯子状に構成して、形成される。これにより、ＬＥＤチップ１０の裏面からの発光の障害とならないように、放熱パターン部１２ｂを展開して設けることができる。
　つまり、図１に示すように、放熱パターン部１２ｂは、基板本体１１の裏面１１ｃ側において、基板本体１１の一方の側縁１１ｇ側の伝熱通路部１２ａと他方の側縁１１ｈ側の伝熱通路部１２ａとを結ぶように、短辺ライン１２ｂ１と、長辺ライン１２ｂ２と、センターライン１２ｂ３と、に展開して構成される。
　短辺ライン１２ｂ１は、蛍光体層１６の短辺部１６ａから導出され、基板本体１１の両方の側縁１１ｇ、１１ｈ側の伝熱通路部１２ａを結ぶ。なお、基板本体１１の中心部近傍における短辺ライン１２ｂ１は、長辺ライン１２ｂ２まで結ばれ、反対側の短辺ライン１２ｂ１とは結ばれていない。長辺ライン１２ｂ２は、基板本体１１の各側縁１１ｇ、１１ｈに沿うように、短辺ライン１２ｂ１を結ぶ。
　センターライン１２ｂ３は、基板本体１１の中心部近傍および両端部を除いて、例えば中心線で短辺ライン１２ｂ１を結ぶ。
　このとき、放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂの一部は、基板本体１１を介して蛍光体層１６と対向して設けられる。そのため、対向する放熱パターン部１２ｂの一部は、蛍光体層１６を介して基板本体１１の裏面１１ｃ側に放射される光を、部分的に遮る。そこで、放熱パターン部１２ｂによって遮られる蛍光体層１６の面積を、蛍光体層１６の面積に対して、例えば７５％以下とすることが好ましい。これにより、基板本体１１の裏面１１ｃ側に、効率的に光を放射することができる。
　なお、同様に、図４Ａと図４Ｂで後述する放熱支持部材１３の先端面１３ａと重なり合う基板本体１１の中心部の嵌合孔１１ｂ近傍は、放熱支持部材１３によってＬＥＤチップ１０から放射される裏面１０ａへの発光が遮られる。そのため、基板本体１１の中心部の放熱パターン部１２ｂは、蛍光体層１６と全面で対向して、全面に設けてもよい。
　また、本実施の形態の放熱パターン部１２ｂは、基板本体１１の裏面１１ｃに、例えばサンドブラスト法で、溝１１ｆ（図３参照）を形成し、形成した溝１１ｆに、例えば銅、銀や銀ろう材などの材料を充填することにより設けられる。これにより、放熱パターン部１２ｂとＬＥＤ用基板１００の基板本体１１との密着性が向上して信頼性を高めることができる。また、基板本体１１の裏面１１ｃ上に薄く形成する場合と比べて、放熱パターン部１２ｂの断面積を大きくできるため、さらに放熱性を向上できる。
　以上のように、本実施の形態の放熱パターン部１２ｂが構成される。
　また、図１と図２に示すように、基板本体１１の嵌合孔１１ｂは、基板本体１１の中心部近傍に形成され、放熱支持部材１３（ヒートシンク）の先端面１３ａに設けられた突起１３ｂ（図４Ｂ参照）が嵌入されて、放熱支持部材１３を固定する。
　また、基板本体１１の接続孔１１ｄは、基板本体１１の両端側の配線部１５に設けられ、ＬＥＤ電球３００に備えられる一対のリード線１４（図５参照）と接続される。
　また、図２に示すように、基板本体１１の表面１１ａ側に設けられる配線部１５は、例えば銀ペーストなどにより形成され、例えば接続孔１１ｄを含む部分と基板本体１１の両方の側縁１１ｇ、１１ｈに沿う部分のＬＥＤチップ１０間に設けられている。このとき、基板本体１１の両方の側縁１１ｇ、１１ｈに沿う配線部１５は、離散的に、不連続かつ等間隔に設けられている。
　以上により、本実施の形態のＬＥＤ用基板１００が構成される。
　以下に、本実施の形態のＬＥＤモジュールについて、図１と図２を参照しながら、図３を用いて説明する。
　図３は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールを示す断面正面図である。
　図３に示すように、本実施の形態のＬＥＤモジュール２００は、少なくともＬＥＤ用基板１００の表面１１ａ側に設けられた蛍光体層１６と、蛍光体層１６上に搭載されたＬＥＤチップ１０と、少なくともＬＥＤチップを封止する蛍光体を含む透光性樹脂１８とから構成されている。このとき、ＬＥＤチップ１０と配線部１５とは、例えば金などの金属細線１７で接続される。なお、透光性樹脂１８は、ＬＥＤチップ１０を個々に封止せず、生産性などを考慮すると、列ごとに封止することが好ましい。しかし、ＬＥＤチップ１０を個々に封止してもよいことは、いうまでもない。
　蛍光体層１６上に搭載される、平面視が正方形状のＬＥＤチップ１０は、図２に示す基板本体１１の表面１１ａに設けた配線部１５間に設けられている。なお、図２には、ＬＥＤチップ１０を、基板本体１１の両方の側縁１１ｇ、１１ｈに沿った平行な２列に設けた例で示しているが、これに限られない。例えば、１列または３列以上に設けてもよい。また、１列に含まれるＬＥＤチップ１０の個数も、図２に示す例に限定されないことはいうまでもない。
　そして、蛍光体層１６は、ＬＥＤチップ１０の裏面１０ａ側から放射される光を所定の色に変換する。そして、変換された光は、基板本体１１の裏面１１ｃから放射される。なお、蛍光体層１６は、ＬＥＤチップ１０の外形よりも大きい、長方形状で形成することが好ましい。同様に、透光性樹脂１８は、ＬＥＤチップ１０の表面１０ｂ側から放射される光を所定の色に変換する。そして、変換された光は、透光性樹脂１８から放射される。これらにより、ＬＥＤチップ１０から放射される光を有効に利用できるとともに、ＬＥＤモジュールの上下方向から広範囲に光を放射できる。
　また、図３に示すように、基板本体１１のＬＥＤチップ１０を搭載する位置には、基板本体１１の表面１１ａから裏面１１ｃにスルーホール１１ｅが形成されている。このとき、スルーホール１１ｅは、安価な、例えばサンドブラスト法などにより、基板本体１１の表面１１ａ側が小径で、裏面１１ｃ側が大径となる、漏斗形状に形成されている。
　そして、スルーホール１１ｅ内に、例えば銅、銀や銀ろう材などのペースト材料を充填することにより、例えば截頭円錐形状の放熱経路１２の伝熱通路部１２ａが形成される。このとき、伝熱通路部１２ａを截頭円錐形状で形成することにより、円柱状の伝熱通路部１２ａと比較して、伝熱通路部１２ａと基板本体１１との接触面積が大きくできるとともに、楔のように打ち込まれた状態にできる。これにより、放熱性が高まるとともに、伝熱通路部１２ａと基板本体１１との密着性を向上させて信頼性を高めることができる。なお、スルーホール１１ｅの形状として、截頭円錐形状の漏斗形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、截頭角錐形状のテーパ形状で形成してもよい。
　以上により、本実施の形態のＬＥＤモジュール２００が構成される。
　以下に、本実施の形態のＬＥＤ電球について、図を用いて説明する。
　まず、ＬＥＤ電球３００に内蔵されるＬＥＤモジュール２００を支持する放熱支持部材１３について、図４Ａと図４Ｂを用いて説明する。
　図４Ａは、同実施の形態に係るＬＥＤ電球を構成する放熱支持部材の一例を示す平面図である。図４Ｂは、同実施の形態に係るＬＥＤ電球を構成する放熱支持部材の一例を示す正面図である。
　図４Ａと図４Ｂに示すように、放熱支持部材１３の先端面１３ａの両側縁１３ｃは基板本体１１と同一幅の２本の平行な直線で形成され、先端面１３ａの両端１３ｄは円弧形で形成された、いわゆる小判形状を有している。また、放熱支持部材１３の先端面１３ａには、ＬＥＤ用基板１００の基板本体１１の嵌合孔１１ｂと嵌合する突起１３ｂが設けられている。なお、放熱支持部材１３は、基板本体１１もしくは放熱経路１２の材質よりも熱伝導率が大きい、例えばアルミニウム合金などの材料で成形することが好ましい。これにより、放熱支持部材１３への熱伝導を向上させて、効果的に放熱できる。しかし、放熱支持部材１３の熱伝導率が、放熱経路１２の材質の熱伝導率よりも大きいことは、必ずしも必要ではない。
　そして、放熱支持部材１３の突起１３ｂを基板本体１１の嵌合孔１１ｂに嵌入することにより、基板本体１１の裏面１１ｃの中心部分と重なり合って、ＬＥＤモジュール２００を構成するＬＥＤ用基板１００を支持する。このとき、放熱支持部材１３の先端面１３ａが放熱経路１２の中心部の放熱パターン部１２ｂ、すなわち接続部１２ｃと重なり合って接続される。
　以上により、ＬＥＤモジュール２００を支持する放熱支持部材１３が形成され、ＬＥＤ電球３００を構成するグローブ１９内に収納される。
　つぎに、本実施の形態のＬＥＤ電球について、図５を用いて説明する。
　図５は、同実施の形態に係るＬＥＤ電球の一例を示す正面図である。
　図５に示すように、本実施の形態のＬＥＤ電球３００は、放熱支持部材１３に支持されたＬＥＤモジュール２００が、基端部で口金２０と一体化されるグローブ１９内に内蔵して構成される。このとき、口金２０内のベース（図示せず）に放熱支持部材１３の基端が固定される。また、ベースから導出される一対のリード線１４の先端部が、ＬＥＤモジュール２００を構成するＬＥＤ用基板１００の接続孔１１ｄと接続される。これにより、一対のリード線１４からＬＥＤ用基板１００の接続孔１１ｄ、配線部１５、金属細線１７を介して、ＬＥＤチップ１０に通電される。
　そして、通電されたＬＥＤチップ１０は、表面１０ｂおよび裏面１０ａから光を放射する。ＬＥＤチップ１０から放射された光は、透光性樹脂１８に含まれている蛍光体および蛍光体層１６によって、所定の色に変換されて、グローブ１９の略全面（全面を含む）から放射される。なお、放熱支持部材１３の先端面１３ａが基板本体１１の裏面１１ｃと重なり合う部分では、ＬＥＤチップ１０の裏面から放射された光が遮られるが、ＬＥＤ電球３００全体から放射される光に対する影響は少ないので、問題とはならない。
　このとき、通常、ＬＥＤチップ１０は、発光により熱が発生する。
　しかし、本実施の形態によれば、発生した熱は、放熱経路１２の伝熱通路部１２ａから放熱パターン部１２ｂに伝熱され、放熱パターン部１２ｂを介して放熱される。さらに、発生した熱は、放熱パターン部１２ｂの接続部１２ｃと接続された放熱支持部材１３に伝熱され、放熱支持部材１３を介しても放熱される。そのため、発光により発生した熱が、ＬＥＤチップ１０に蓄熱されない。
　また、ＬＥＤチップ１０の裏面１０ａから放射された光は、蛍光体層１６を通過して、一部が放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂに遮られて放射される。しかし、本実施の形態によれば、ＬＥＤ用基板１００に設けられた放熱パターン部１２ｂと蛍光体層１６との重なる面積を、蛍光体層１６の面積の７５％以下としている。そのため、ＬＥＤ電球３００の光の放射の支障とならない。
　上述したように、本実施の形態のＬＥＤ電球は、放熱経路１２によりＬＥＤチップ１０の光の放射の性能を低下させることなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を効率的に放熱できる。これにより、ＬＥＤチップ１０の過熱を防止して、故障や損傷を未然に防止できる。その結果、長寿命で、高い信頼性を有するＬＥＤ電球を実現できる。
　（実施の形態２）
　本発明の実施の形態２に係るＬＥＤ用基板とそれを有するＬＥＤモジュールおよびそれらを備えたＬＥＤ電球について、図６から図８を用いて説明する。
　図６は、本発明の実施の形態２に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す底面図である。図７は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールの概略構成を示す平面図である。図８は、同実施の形態に係るＬＥＤモジュールを示す部分断面図である。
　本実施の形態は、放熱経路１２の構成が、実施の形態１の放熱経路１２と異なる。なお、他の構成や動作は、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。また、実施の形態１で説明した部分と同一部分は、同一符号を付して説明する。
　すなわち、図８に示すように、本実施の形態のＬＥＤ用基板１００は、円筒状のスルーホール１１ｅが形成され、スルーホール１１ｅに、例えば銅、銀や銀ろう材などのペースト材料を充填して伝熱通路部１２ａが設けられている。なお、円筒状のスルーホール１１ｅは、例えばドリルなどによって形成される。
　また、図６に示すように、伝熱通路部１２ａに連結される放熱パターン部１２ｂは、図３で説明した放熱支持部材１３の先端面１３ａと同じ形状の全面的に重なり合う接続部１２ｃと、接続部１２ｃの両側に、例えばフィッシュボーンチャートのような形状のパターン１２ｄから構成されている。
　そして、図６に示すように、放熱経路１２の両側の放熱パターン部１２ｂを構成するパターン１２ｄは、基本的に、隣り合う蛍光体層１６と蛍光体層１６との間に形成される。
　さらに、放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂは、蛍光体層１６の長辺から伝熱通路部１２ａと連続するように形成される。
　このとき、蛍光体層１６が長方形状に形成されているので、蛍光体層１６の長辺側とＬＥＤチップ１０との距離Ｗが、蛍光体層１６の短辺側とＬＥＤチップ１０との距離Ｌよりも短くなる。
　これにより、放熱パターン部１２ｂのパターン１２ｄは、放熱経路１２のそれぞれの伝熱通路部１２ａと最短距離で連続するように形成される。その結果、蛍光体層１６を横切る放熱パターン部１２ｂ（パターン１２ｄ）の面積を小さくできる。
　つまり、上記放熱パターン部１２ｂのパターン１２ｄは、接続部１２ｃ以外の箇所において、基板本体１１を介して必要最小限の範囲（面積）で蛍光体層１６と対向して設けられる。これにより、放熱パターン部１２ｂで部分的に遮られる、蛍光体層１６を介して基板本体１１の裏面１１ｃ側に放射される光の量を、さらに抑制できる。その結果、より発光量の大きいＬＥＤモジュールおよびそれを備えるＬＥＤ電球を実現できる。
　そして、図８に示すように、上記ＬＥＤ用基板１００の蛍光体層１６上にＬＥＤチップ１０を搭載して、ＬＥＤチップ１０とＬＥＤ用基板１００の配線部１５とを金属細線１７によって接続する。さらに、蛍光体を含む透光性樹脂１８で、ＬＥＤチップ１０や金属細線１７を封止する。これにより、本実施の形態のＬＥＤモジュール２００が構成される。
　さらに、上記ＬＥＤモジュール２００の基板本体１１の嵌合孔１１ｂに、図４Ａと図４Ｂに示した放熱支持部材１３の先端面１３ａに設けられた突起１３ｂを嵌入する。これにより、放熱支持部材１３の先端面１３ａが放熱経路１２の中心部の放熱パターン部１２ｂ、すなわち接続部１２ｃと重なり合った状態で接続される。
　また、図５に示すように、放熱支持部材１３に支持されたＬＥＤモジュール２００をグローブ１９内に内蔵することにより、ＬＥＤ電球３００が構成される。
　本実施の形態によれば、実施の形態１で説明したように、ＬＥＤチップ１０の発光により発生した熱は、放熱経路１２の伝熱通路部１２ａから放熱パターン部１２ｂに伝熱され、放熱パターン部１２ｂを介して放熱される。さらに、発生した熱は、放熱パターン部１２ｂの接続部１２ｃと接続された放熱支持部材１３に伝熱され、放熱支持部材１３を介しても放熱される。そのため、発光により発生した熱が、ＬＥＤチップ１０に蓄熱されない。このとき、放熱パターン部１２ｂの接続部１２ｃは、放熱支持部材１３の先端面１３ａと全面で接続されるので、より、効率的に、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を放熱支持部材１３に伝熱できる。
　なお、本実施の形態では、円筒状のスルーホール１１ｅは、ＬＥＤチップ１０に対して１本だけ形成する例で説明したが、これに限られない。例えば、少なくともＬＥＤチップ１０の形状の範囲内であれば、複数のスルーホールを形成して、放熱経路１２の伝熱通路部１２ａを形成してもよい。これにより、例えば小さい穴しか開けられない加工方法の場合、複数の小径のスルーホールを開けて導電性の材料を充填して伝熱通路部１２ａを形成できる。その結果、放熱経路１２の伝熱通路部１２ａによる熱の放熱経路の面積を大きくして、ＬＥＤチップ１０で発生する熱を効果的に放熱できる。
　なお、本発明は、上記各実施の形態に限定することなく種々変更することができる。
　すなわち、図１や図６に示した放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂは、一例であって、他に種々のパターンがあることはいうまでもない。例えば、図１に示した放熱パターン部と、図６に示した放熱パターン部１２ｂとを組み合わせてもよい。
　また、実施の形態１では、基板本体１１に溝１１ｆを形成し、溝１１ｆに放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂを充填して設ける例で説明したが、これに限られない。放熱する熱が少ない場合には、例えば図８に示す実施の形態２のように、基板本体１１の裏面１１ｃに、銅、銀や銀ろう材を塗布して設けてもよい。これにより、生産性などが向上する。
　また、上記各実施の形態では、ＬＥＤ用基板１００の基板本体１１をガラスで構成した例で説明したが、これに限られない。さらに、放熱性能の向上を目的とする場合には、例えばガラス以外に透光性セラミックなどで形成してもよい。この場合、ＬＥＤ用基板１００の基板本体１１の材質の熱伝導率より大きな熱伝導率を有する放熱経路１２の材料を選択することが好ましい。
　また、上記各実施の形態では、ＬＥＤ用基板１００およびＬＥＤモジュール２００を支持する放熱支持部材１３を備えるＬＥＤ電球３００を例に説明したが、これに限られず、放熱支持部材１３を備えない構成でもよい。この場合、特に、ＬＥＤ用基板１００の放熱支持部材１３に支持される箇所に放熱経路１２の放熱パターン部１２ｂを形成する必要がない。
　また、上記各実施の形態では、蛍光体層１６を設けたＬＥＤモジュール２００を例に説明したが、これに限らず、蛍光体層１６を設けない構成であってもよい。これにより、構成を簡略にできるとともに、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を、基板本体１１により効果的に伝熱して、放熱できる。
　以上で説明したように、本発明のＬＥＤ用基板は、ＬＥＤチップが表面側に搭載される透光性を有する基板本体と、基板本体に設けられる、ＬＥＤチップで発生する熱を放熱させる放熱経路と、を備える。そして、基板本体は、ＬＥＤチップの配置される基板本体の表面から裏面に貫通するスルーホールが形成され、放熱経路は、スルーホールに設けられた伝熱通路部と、基板本体の裏面に設けられ、伝熱通路部と連結する放熱パターン部とを備える。
　この構成によれば、ＬＥＤチップで発生した熱を、放熱経路の伝熱通路部から放熱パターン部へ伝熱して放熱できるので、ＬＥＤチップの過熱を抑制できる。
　また、本発明のＬＥＤ用基板は、基板本体に、搭載される複数のＬＥＤチップに対応して、複数のスルーホールに設けられた複数の伝熱通路部を有し、格子状または梯子状からなる放熱パターン部により、伝熱通路部が連結されてもよい。
　この構成によれば、複数のＬＥＤチップが設けられる場合、放熱経路の伝熱通路部をＬＥＤチップごとに設け、それぞれの伝熱通路部と放熱パターン部とを連結する。これにより、複数のＬＥＤチップで発生した熱を、連結した伝熱通路部から放熱パターン部に伝熱して放熱できる。その結果、ＬＥＤチップの過熱を効果的に抑制できる。
　また、本発明のＬＥＤ用基板は、スルーホールは、基板本体の表面側よりも裏面側を拡径した漏斗形状に形成されていてもよい。
　この構成によれば、スルーホールを漏斗形状、例えば截頭円錐形状または截頭角錐形状に設け、そのスルーホールに伝熱通路部が設けられる。これにより、円柱状の伝熱通路部と比較して、伝熱通路部を大きくして、放熱性を高めることができる。さらに、伝熱通路部と基板本体との接触面積が大きく、かつ楔のように打ち込まれた状態で設けることができる。その結果、伝熱通路部と基板本体との密着性が向上して、信頼性を高めることができる。
　また、本発明のＬＥＤ用基板は、基板本体の裏面側に溝が設けられ、放熱パターン部は、溝に設けられていてもよい。
　この構成によれば、放熱パターン部を充填などにより溝に形成できる。これにより、放熱パターン部とＬＥＤ用基板の基板本体との密着性が向上して信頼性を高めることができる。また、放熱パターン部の断面積を、基板本体の裏面に薄く形成する場合と比較して大きくできるため、さらに放熱性を向上できる。
　また、本発明のＬＥＤ用基板は、基板本体の裏面に、放熱支持部材と接続する接続部を設けてもよい。
　これにより、接続部に放熱支持部材が接続してＬＥＤ電球を構成した場合、ＬＥＤチップで発生した熱を放熱経路の伝熱通路部から放熱パターン部を経由して、放熱支持部材からＬＥＤ電球の口金などの部材へ放熱される。その結果、ＬＥＤチップで発生した熱を、効果的に外部に放熱できる。
　また、本発明のＬＥＤ用基板は、基板本体の表面で、ＬＥＤチップを搭載する位置に、さらに蛍光体層を備え、放熱経路の放熱パターン部が基板本体を介して蛍光体層と対向して設けられていてもよい。
　この構成によれば、放熱経路の放熱パターン部がＬＥＤチップの裏面から放射される光を遮っても、放熱経路の放熱パターン部が光の放射の障害とならない。つまり、放熱経路の放熱パターン部を、基板本体を挟んで蛍光体層と対向させることにより、ＬＥＤチップの裏面で発光した光は、基板本体の裏面から所期の光量で放射することができる。
　また、本発明のＬＥＤモジュールは、上記ＬＥＤ用基板と、ＬＥＤ用基板の蛍光体層に搭載されたＬＥＤチップと、ＬＥＤチップを封止する蛍光体を含む透光性樹脂と、を備えてもよい。
　この構成によれば、ＬＥＤ用基板に搭載されたＬＥＤチップの発光により、発生したＬＥＤチップの熱を、放熱経路を伝熱して放熱できる。これにより、ＬＥＤチップの過熱を抑制できるＬＥＤモジュールを実現できる。
　また、本発明のＬＥＤ電球は、放熱支持部材と接続された、上記ＬＥＤモジュールをグローブ内に内蔵して構成されていてもよい。
　この構成によれば、ＬＥＤチップが発光しても過熱されないＬＥＤモジュールが備える。これにより、高寿命で、信頼性に優れたＬＥＤ電球を実現できる。
　本発明は、放熱特性に優れたＬＥＤ用基板およびＬＥＤモジュールを、ＬＥＤ電球の構成部品として有効に利用できる。そのため、低コストで高い信頼性が要望される、白熱電球の代替光源として好適なＬＥＤ電球などの分野に有用である。
　１　　基板
　１ａ　　凹部
　１ｂ，１１ｅ　　スルーホール
　２，１０　　ＬＥＤチップ
　３　　設置用パターン
　４　　樹脂
　５　　配線用パターン
　６，１７　　金属細線
　７，１２ｃ　　接続部
　８　　放熱用パターン
　１０ａ，１１ｃ　　裏面
　１０ｂ，１１ａ　　表面
　１１　　基板本体
　１１ｂ　　嵌合孔
　１１ｄ　　接続孔
　１１ｆ　　溝
　１１ｇ，１１ｈ　　側縁
　１２　　放熱経路
　１２ａ　　伝熱通路部
　１２ｂ　　放熱パターン部
　１２ｂ１　　短辺ライン
　１２ｂ２　　長辺ライン
　１２ｂ３　　センターライン
　１２ｄ　　パターン
　１３　　放熱支持部材
　１３ａ　　先端面
　１３ｃ　　両側縁
　１３ｂ　　突起
　１３ｄ　　両端
　１４　　リード線
　１５　　配線部
　１６　　蛍光体層
　１６ａ　　短辺部
　１８　　透光性樹脂
　１９　　グローブ
　２０　　口金
　１００　　ＬＥＤ用基板
　２００　　ＬＥＤモジュール
　３００　　ＬＥＤ電球

Claims (8)

  1. ＬＥＤチップが表面側に搭載される透光性を有する基板本体と、
    前記基板本体に設けられる、前記ＬＥＤチップで発生する熱を放熱させる放熱経路と、を備え、
    前記基板本体は、前記ＬＥＤチップの配置される前記基板本体の表面から裏面に貫通するスルーホールが形成され、
    前記放熱経路は、
    前記スルーホールに設けられた伝熱通路部と、
    前記基板本体の裏面に設けられ、前記伝熱通路部と連結する放熱パターン部とを備えるＬＥＤ用基板。
  2. 前記基板本体は、搭載される複数の前記ＬＥＤチップに対応して、複数の前記スルーホールに設けられた複数の前記伝熱通路部を有し、
    格子状または梯子状からなる前記放熱パターン部により、前記伝熱通路部が連結されている請求項１に記載のＬＥＤ用基板。
  3. 前記スルーホールは、前記基板本体の表面側よりも裏面側を拡径した漏斗形状に形成されている請求項１に記載のＬＥＤ用基板。
  4. 前記基板本体の裏面側に溝が設けられ、
    前記放熱パターン部は、前記溝に設けられる請求項１に記載のＬＥＤ用基板。
  5. 前記基板本体の裏面に、放熱支持部材と接続する接続部が設けられている請求項１に記載のＬＥＤ用基板。
  6. 前記基板本体の表面で、前記ＬＥＤチップを搭載する位置に、さらに蛍光体層を備え、
    前記放熱経路の前記放熱パターン部が前記基板本体を介して前記蛍光体層と対向して設けられる請求項１に記載のＬＥＤ用基板。
  7. 請求項１に記載のＬＥＤ用基板と、前記ＬＥＤ用基板の蛍光体層に搭載されたＬＥＤチップと、
    前記ＬＥＤチップを封止する蛍光体を含む透光性樹脂と、を備えるＬＥＤモジュール。
  8. 放熱支持部材と接続された、請求項７に記載のＬＥＤモジュールをグローブ内に内蔵して構成されるＬＥＤ電球。
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