CN102313170A - 发光装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明的发光装置以及照明装置具备电性连接机构及机械按压机构，能够确保电性连接机构的触点功能的可靠性。本发明的发光装置(1)包括：基板(2)，背面侧配设于安装构件(7)；多个发光元件(3)，安装于该基板(2)的表面侧；供电端子(4)，设于该基板(2)的表面侧，且与该发光元件(3)电性连接；电性连接机构(5)，通过从该基板(2)的表面侧朝向安装构件(7)侧的方向的弹性按压力而连接于所述供电端子(4)；以及机械固定机构(6)，具有与所述基板(2)的表面侧接触的按压部(6a)，通过该按压部(6a)的从所述基板(2)的表面侧朝向安装构件(7)侧的方向的弹性按压力而将所述基板(2)固定于安装构件(7)。

Description

发光装置以及照明装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种使用发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等的发光元件的发光装置以及照明装置。

背景技术

近来，正逐渐使用LED来作为照明装置的光源。该光源是在基板上安装多个LED的裸芯片(bare chip)，并利用接合线(bonding wire)来电性连接各LED芯片而构成为发光装置。在此种发光装置中，一般是将供电连接器(connector)焊接于与LED电性连接的供电端子以供给电力。

另一方面，要求发光装置的高输出化，为了实现该高输出化，必须加大供给至LED的电流。但是，如果加大供给的电流，则LED的温度会上升，从而会在高温下动作，因此，伴随于此，基板的温度也会上升，在LED的点灯、灭灯的热循环(heat cycle)中基板的热膨胀、收缩之差变大，供电连接器的焊接部分可能会承受应力而产生裂痕(crack)，从而可靠性下降。

因此，进行不使用焊接而将所谓的触压式供电连接器连接于供电端子的方法。此时，可认为是通过对供电端子施加接触压力即弹性按压力的接触(contact)构件来进行电性连接，并且将基板保持为固定状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1  日本专利第3989794号公报(段落[0169]至[0171]、图(14))

但是，当使用上述触压式供电连接器来进行电性连接，并且将基板保持为固定状态时，必须确保弹性按压力为规定的大小。因此，如果接触构件的位移量变大，且在高温下长期使用，则弹性按压力易下降，甚至有可能导致触点功能的下降。

而且，例如当将发光装置用于易受振动的路灯或车辆用的照明装置时，供电连接器会承受负荷，而弹性按压力将会下降，从而可能会助长所述触点功能的下降。除此以外，有可能会因振动或基板的热膨胀、收缩的影响，而导致供电端子中的与接触构件的触点部分发生磨损。

发明内容

本发明是有鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种发光装置以及照明装置，所述发光装置具备通过弹性按压力而连接于供电端子的电性连接机构、及将基板固定于安装构件的机械固定机构这两者，能够确保电性连接机构的触点功能的可靠性。

本发明的发光装置包括：基板，背面侧配设于安装构件；多个发光元件，安装于该基板的表面侧；以及供电端子，设于所述基板的表面侧，且与所述发光元件电性连接。在该供电端子上，通过从所述基板的表面侧朝向安装构件侧的方向的弹性按压力而连接着电性连接机构。机械固定机构具有与所述基板的表面侧接触的按压部。所述基板通过从基板的表面侧朝向安装构件侧的方向的按压部的弹性按压力，利用机械固定机构而固定于安装构件。

发明的效果

根据本发明，可提供一种能够确保电性连接机构的触点功能的可靠性的发光装置以及照明装置。

附图说明

图1是表示本发明的第1实施方式的发光装置的立体图。

图2是表示本发明的第1实施方式的发光装置的基板上的供电端子、供电导体的图案的平面图。

图3是将本发明的第1实施方式的发光装置以切开一部分的状态而表示的平面图。

图4是表示本发明的第1实施方式的发光装置的安装构件的立体图。

图5是表示本发明的第1实施方式的发光装置的平面图。

图6是沿着图5中的X-X线而表示的剖面图。

图7是表示本发明的第1实施方式的发光装置的电性连接机构的正面图。

图8是表示本发明的第2实施方式的发光装置的平面图。

图9是沿着图8中的X-X线而表示的剖面图。

图10(a)、图10(b)、图10(c)、图10(d)是表示作为实验试料的发光装置的平面图。

图11是表示对供电端子的变形量进行测定的结果的表。

符号的说明：

1：发光装置

2：基板

3：发光元件(LED芯片)

3a：发光元件

4：供电端子

4a：正极侧供电端子

4b：负极侧供电端子

5：电性连接机构(触压式供电连接器)

6：机械固定机构(固定构件)

6a：按压部

7：安装构件

21：框构件

22：密封构件

41：供电导体

41a：正极侧供电导体

41b：负极侧供电导体

42：接合线

51：盒

52：接触构件

71：凹部

A：第一层

B：第二层

C：第三层

H：支架

X-X：线

具体实施方式

以下，参照图1至图7来说明本发明的第1实施方式的发光装置。另外，在各图中对于相同的部分标注相同的符号并省略重复的说明。

如图1以及图5作为代表所示，发光装置1具备：基板2、安装于该基板2的表面侧的多个发光元件3、同样地设于基板2的表面侧的供电端子4、电性连接于该供电端子4的电性连接机构5、以及对基板2进行固定的机械固定机构6。

基板2具有绝缘性，且由白色系的氧化铝或氮化铝等的陶瓷(ceramics)材料形成。基板2形成为大致四边形状，且各角部呈R形状。

如图2所示，在基板2的表面上，形成有配线图案(pattern)，该配线图案是由供电端子4以及供电导体41构成。而且，供电端子4是由正极侧供电端子4a以及负极侧供电端子4b构成，供电导体41是由正极侧供电导体41a以及负极侧供电导体41b构成。

在图示上，正极侧供电导体41a以及负极侧供电导体41b沿着上下方向空开规定间隔而平行且成对地形成。正极侧供电端子4a以及负极侧供电端子4b分别从正极侧供电导体41a以及负极侧供电导体41b的中间部，沿着与这些供电导体正交的方向朝向外侧而形成为大致T字状。而且，正极侧供电端子4a与负极侧供电端子4b配置在呈180度点对称的位置上。

如图6所示，供电端子4以及供电导体41为三层结构，在基板2上，通过网版(screen)印刷而形成有银(Ag)以作为第一层A。在其煅烧后，在第一层A上，对镍(Ni)进行无电解电镀处理以作为第二层B，在第三层C上，对金(Au)进行无电解电镀处理。各厚度尺寸是：银(Ag)为10μm，镍(Ni)为2μm，金(Au)为0.5μm。金(Au)的导电性优异，且具有耐腐蚀性，因此形成在供电端子4的表层而有效用。

在基板2的表面上，安装着多个发光元件3。发光元件3由LED裸芯片(bare chip)构成。对于LED裸芯片，例如为了使发光部发出白色系的光，而使用发出蓝色光的裸芯片。

如图1以及图3所示，所述多个发光元件3呈矩阵(matrix)状排列而形成多列，例如形成6列发光元件列。

LED裸芯片例如为InGaN系的元件，在透光性的蓝宝石(sapphire)元件基板上层叠有发光层，发光层是将n型氮化物半导体层、InGaN发光层及p型氮化物半导体层依序层叠而形成为大致长方体形状。并且，用于使电流流经发光层的电极是设在上表面侧，且由在p型氮化物半导体层上由p型电极焊垫(pad)形成的正侧电极和在n型氮化物半导体层上由n型电极焊垫形成的负侧电极构成。这些电极通过接合线(bonding wire)42而电性连接。接合线由金(Au)的细线构成，为了提高安装强度和降低LED裸芯片的损伤，接合线42经由以金(Au)为主成分的凸块(bump)而连接。

具体而言，在各个发光元件列中，在该列所延伸的方向上邻接的发光元件3的异极的电极之间，即，邻接的发光元件3中的一个发光元件3的正侧电极与邻接的发光元件3中的另一个发光元件3的负侧电极利用接合线42而依序连接。由此，构成各个发光元件列的多个发光元件3电性串联连接。因此，多个发光元件3在通电状态下一齐发光。

进而，在各个发光元件列中，指定的发光元件，即，配置在列的端部的发光元件3a的电极利用接合线42而连接于正极侧供电导体41a或负极侧供电导体41b。因此，所述各发光元件列电性并联设置着，并从供电端子4通过正极侧供电导体41a以及负极侧供电导体41b而受到供电。因此，即使各发光元件列中的任一列有时因接合不良等而无法发光，发光装置1整体的发光也不会停止。

在基板2的表面上，设有框构件21。该框构件21被涂布成大致四边形状，在由内周面所围成的框构件21的内侧，配设着各发光元件3。即，发光元件3的安装区域成为由框构件21所包围的状态。

在框构件21的内侧，填充着密封构件22且该密封构件22设于基板2上。该密封构件22为透光性合成树脂，例如为透明硅酮(silicone)树脂制，其对发光元件3的安装区域进行密封。

而且，该密封构件22适量含有荧光体。荧光体受到发光元件3发出的光激发，而放射出与发光元件3发出的光的颜色为不同色的光。在发光元件3发出蓝色光的本实施方式中，对于荧光体使用放射出与蓝色光存在补色关系的黄色系的光的黄色荧光体，以能够出射白色光。该密封构件22是在未固化的状态下向框构件21的内侧注入规定量之后进行加热固化而设置。

以上述方式构成的基板2被安装在图4所示的安装构件7上。安装构件7是由导热良好的铝材料等形成，呈四边形状且在中央部形成有载置基板2的凹部71。而且，在安装构件7的角部，形成着用于将该安装构件7固定于照明装置的本体等的螺丝贯通孔。另外，该安装构件7也可为散热片(heatsink)、装置的本体、被称作盒(case)或罩(cover)等的构件。总而言之，该安装构件7是指安装着基板2的构件。

如图5以及图6所示，基板2是将安装构件7的凹部71作为导向部(guide)而进行定位并配置，且以背面侧密接于凹部71的底面的方式而安装着。即，通过电性连接机构5以及机械固定机构6，赋予从基板2的表面侧朝向安装构件7侧的方向的弹性按压力而安装所述基板2。

并且参照图7所示，电性连接机构5为触压式供电连接器，其电性连接于供电端子4，且相对于基板2而在大致对角线上配设有一对。供电连接器具备：光的吸收性少的白色的合成树脂制的盒51；以及接触构件52，配设在该盒51内且在前端侧具有弯曲状的接触部。接触构件52具有弹性，由磷青铜或科耳生(corson)系合金所形成，且表面实施有镀金(Au)。与该接触构件52接触的所述供电端子4的表层通过对金(Au)进行电镀处理，从而能够防止不同种类的金属的接触腐蚀。

该供电连接器从基板2的表面侧通过螺丝等的固定机构而固定于安装构件7的凹部71。由此，接触构件52的从基板2的表面侧朝向安装构件7侧的方向的弹性按压力，即，接触压力施加至供电端子4，使接触构件52电性连接于供电端子4。

机械固定机构6是大致长方形状的固定构件，在安装构件7的上表面且在基板2的大致对角线上配设有一对。该固定构件在前端侧具有弯曲状的按压部6a，且由具有弹性的不锈钢构成，从基板2的表面侧通过螺丝等的固定机构而固定于安装构件7的上表面。在该固定构件的固定状态下，按压部6a在安装构件7的上表面更下侧(基板2侧)接触至基板2的表面。因此，能够减轻对固定构件的螺丝等的固定部分施加过度的应力。

由此，固定构件中的按压部6a的从基板2的表面侧朝向安装构件7侧的方向的弹性按压力施加至基板2，基板2被固定保持于安装构件7。

在此种结构的电性连接机构5以及机械固定机构6中，电性连接机构5主要发挥电性连接于供电端子4的功能，机械固定机构6主要发挥固定基板2的功能。因此，电性连接机构5的弹性按压力有助于固定基板2的功能，但由于设有机械固定机构6，因此无须格外加大。

因而，适当的是，电性连接机构5的弹性按压力(弹性荷重)设定为70g～200g，机械固定机构6的弹性按压力(弹性荷重)设定为200g～300g。而且，此时，为了有效地实现两者的功能，电性连接机构5的弹性按压力优选设定为小于机械固定机构6的弹性按压力。

当通过点灯电路来对上述结构的发光装置1供给电力时，从电性连接机构5向正极侧供电端子4a，从正极侧供电导体41a向接合线42、发光元件3、负极侧供电导体41b，从负极侧供电端子4b向电性连接机构5通电，由密封构件26覆盖的各发光元件3一齐发光，发光装置1作为出射白色光的面状光源而使用。

在该点灯过程中，各发光元件3发出的热主要从基板2的背面侧传导至安装构件7而得以散热。而且，在发光装置1的点灯过程中，发光元件3所放射出的光中的朝向基板2侧的光主要被白色系的基板2的表面反射而朝向光的利用方向。

而且，电性连接机构5的弹性按压力未设定为格外大，因此即使在高温环境下长期使用，也能抑制其弹性按压力的下降。进而，即使将发光装置1用于易受振动的照明装置的情况下，也能同样地抑制弹性按压力的下降。除此以外，能够使因振动或基板2的热膨胀、收缩的影响而供电端子4中的与接触构件52的触点部分发生磨损的情况减轻。

基板2对安装构件7的固定并非借助螺固等的固定，而是由机械固定机构6利用弹性按压力来固定，因此，例如能够使紧固力直接作用于基板2而基板2发生破裂的情况受到抑制。而且，在使用过程中，能够抑制因基板2的热膨胀、收缩造成的应力，从而能够抑制基板2因热膨胀、收缩而发生破裂的情况。

如上所述，根据本实施方式，由于设有电性连接机构5以及机械固定机构6这两者，因此可提供能够确保电性连接机构5的触点功能的可靠性的发光装置。

其次，参照图8以及图9来说明本发明的第2实施方式的发光装置。另外，对于与第1实施方式相同或相当的部分标注相同的符号并省略重复的说明。

本实施方式中，正极侧供电端子4a以及负极侧供电端子4b这两者是以从框构件21的一边侧(图示上为右侧)延伸的方式而形成，而且，电性连接机构5以及机械固定机构6是组合而构成。

电性连接机构5为触压式供电连接器，且具备与正极侧供电端子4a和负极侧供电端子4b连接的一对接触构件52。机械固定机构6是形成为大致U字状的固定构件，且由具有弹性的不锈钢所形成。该固定构件与供电连接器通过螺固等而共同紧固地固定于安装构件7的凹部71。

由此，接触构件52的弹性按压力施加至供电端子4，接触构件52电性连接于供电端子4。而且，固定构件的弹性按压力从基板2的上表面施加至三边，从而将基板2固定保持于该安装构件7。

如上所述，根据本实施方式，电性连接机构5以及机械固定机构6是组合而构成，因此除了第1实施方式的效果以外，还具有使结构以及组装工序简化的效果。

然而，当制作上述各实施方式的发光装置1时，本发明者准备图10(a)、图10(b)、图10(c)、图10(d)所示的四种发光装置来进行实验。另外，图10(a)、图10(b)、图10(c)、图10(d)中，对于与第1实施方式相同或相当的部分标注相同的符号并省略详细说明。

在各发光装置的点灯状态下，对被赋予振动时的供电连接器的触点功能的可靠性进行调查。具体而言，对接触构件52向供电端子4的陷入量(变形量)进行测定。

图10(a)所示的发光装置(a)在基板2的两侧设有触压式供电连接器来作为电性连接机构5。因此，通过电性连接机构5，来进行电性连接和基板2的机械固定这两者。

图10(b)所示的发光装置(b)在基板2的周围设有金属制的框状的支架(holder)H，触压式供电连接器具有正负一对接触构件52。因此，与所述(a)同样地，通过电性连接机构5，来进行电性连接和基板2的机械固定这两者。

图10(c)所示的发光装置(c)采用与上述第1实施方式大致同样的结构，将电性连接机构5相对于基板2而配置于大致对角线上，将机械固定机构6相对于基板2而配置于大致对角线上。

图10(d)所示的发光装置(d)是将电性连接机构5与机械固定机构6一体化而成，在盒51中设有正负一对接触构件52，在这些接触构件52的中间部，配置有作为机械固定机构6的固定构件。

对这四种发光装置(a)～发光装置(d)的陷入量(变形量)(μm)进行测定，结果如图11所示。发光装置(a)以及发光装置(b)的变形量为2μm，与此相对，发光装置(c)以及发光装置(d)为0.2μm。发光装置(c)以及发光装置(d)是设有电性连接机构5和机械固定机构6这两者的示例，可确认的是，通过采用此种结构，能够减少供电端子4的变形量，从而能够抑制触点功能的下降。

另外，在图11中，发光效率(％)是将发光装置(a)设为100％时的相对值，发光装置(b)下降至97％可认为是由于支架H成为障碍物，使来自发光元件3的出射光受到妨碍而引起。

其次，对本发明的实施方式的照明装置进行说明。虽省略图示，但上述各实施方式的发光装置1可装入路灯或车辆用的照明装置、作为LED灯(lamp)的光源或在室内或室外使用的各种照明器具、显示器(display)装置等的装置本体中而构成为照明装置。

根据该照明装置，可提供具有上述发光装置1所起到的效果的照明装置。

另外，本发明并不限定于上述实施方式的结构，可在不脱离发明的主旨的范围内进行各种变形。例如，作为基板，也可适用铝制等的金属基板。此时，供电端子优选实施镀铜(Cu)处理以作为第一层，实施镀镍(Ni)处理以作为第二层，实施镀金(Au)处理以作为第三层。

而且，发光元件可适用LED等的固态发光元件。进而，发光元件的安装个数并无特别限制。····

Claims (3)

1.一种发光装置，其特征在于包括：

基板，背面侧配设于安装构件；

多个发光元件，安装于该基板的表面侧；

供电端子，设于所述基板的表面侧，且与所述发光元件电性连接；

电性连接机构，通过从所述基板的表面侧朝向安装构件侧的方向的弹性按压力而连接于所述供电端子；以及

机械固定机构，具有与所述基板的表面侧接触的按压部，通过该按压部的从所述基板的表面侧朝向安装构件侧的方向的弹性按压力而将所述基板固定于所述安装构件。

2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，

所述电性连接机构的弹性按压力小于所述机械固定机构的弹性按压力。

3.一种照明装置，其特征在于包括：

装置本体；以及

根据权利要求1或2所述的发光装置，配设于所述装置本体中。

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