CN102334202A - 发光模块及照明装置 - Google Patents
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Abstract
发光模块(1)包括模块基板(2)、发光二极管排(31)、及密封构件(48)。发光二极管排(31)包括多个发光二极管元件(32)、及连接在发光二极管元件(32)之间的多根接合线(37)。发光二极管元件(32)包括一对元件电极(33、34),且是沿着元件电极(33、34)排列的方向延伸的矩形形状。密封构件(48)层叠于模块基板(2)上,以密封发光二极管排(31)。发光二极管元件(32)在与元件电极(33、34)排列方向正交的方向上隔开间隔排列,在相邻的发光二极管元件(32)之间,具有相同极性的元件电极(33、34)在发光二极管元件(32)的排列方向上相互相邻地进行排列。将接合线(37)相对于发光二极管元件(32)的排列方向进行倾斜布线,以将相邻的发光二极管元件(32)的不同极性的元件电极(33、34)之间进行连接。
Description
技术领域
本发明涉及具有多个发光二极管元件的发光模块。本发明还涉及将具有多个发光二极管元件的发光模块用作为光源的照明装置。
背景技术
例如专利文献1中揭示有COB(chip on board:板上芯片)型的照明装置。这种照明装置包括:具有白色表面的树脂基板、多个发光二极管排、反射器、及密封构件。
发光二极管排沿树脂基板的表面呈直线状延伸,并将发光二极管排在与发光二极管排的延伸方向正交的方向上隔开间隔而相互平行配置。反射器粘接于树脂基板的表面,以包围发光二极管排。密封构件是由混合有荧光体的透明硅酮树脂构成的。密封构件填充在由反射镜包围的区域内,以将发光二极管排进行密封。
发光二极管排分别包括多个发光二极管元件。发光二极管元件相互隔开间隔来排列成一排。各发光二极管元件具有一对元件电极,并使用小片接合材料粘接至树脂基板的表面。
在发光二极管排延伸方向上相互相邻的发光二极管元件通过接合线来进行电连接。接合线的一端与相互相邻的发光二极管元件中的一个发光二极管元件的元件电极相连接。接合线的另一端与另一个发光二极管元件的元件电极相连接。因此,发光二极管排采用串联连接多个发光二极管元件的结构。
根据现有的照明装置,各发光二极管的元件电极沿发光二极管排延伸的方向排列。因此,在俯视发光二极管排的情况下,使接合线笔直地沿着发光二极管排的延伸方向进行布线。
而且,多个发光二极管排的全长都相等。这些发光二极管排相互隔开间隔而平行配置,从而使得大量发光二极管元件呈矩阵状地有规律地排列在由所述反光镜包围的区域的大致整个区域中。
根据该结构的照明装置,在发光二极管排延伸方向上相互相邻的发光二极管元件之间无需接合有接合线的中转用的焊盘。因此,能够减小相邻的发光二极管元件之间的间距,适于高密度地配置数量较多的发光二极管元件。同时,若相邻的发光二极管元件之间的间距减小,则在俯视发光二极管排时,横跨在相邻的发光二极管元件之间的接合线的长度变短。其结果是,能够抑制接合线因密封构件的重量而发生形变。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本国专利特开2008-277561号公报
发明内容
一般俯视发光二极管元件时,其形状为矩形。发光二极管元件所具有的一对元件电极沿发光二极管元件的长边方向隔开间隔而排列。因此,在专利文献1所记载的照明装置中,在发光二极管排在延伸方向上的空间有限的情况下,存在以下问题。
在发光二极管排中,由于多个发光二极管元件排列成一排,因此,相邻的发光二极管元件分别具有相互相对的侧面。相邻的发光二极管元件的侧面之间的间隔比相邻的发光二极管元件之间的间距要小。
因而,在排列多个发光二极管元件时,若优先考虑相邻的发光二极管元件的侧面之间的间隔尺寸,则能够配置于有限的空间中的发光二极管元件的数量减少。因而,不利于高密度地排列多个发光二极管元件。
反之,若在排列多个发光二极管元件时,优先考虑要配置在有限的空间中的发光二极管元件的数量,则相邻的发光二极管元件的侧面之间的间隔变得十分狭窄。因此,对发光二极管元件进行密封的密封构件不易流入相邻的发光二极管元件之间,不可否认会在相邻的发光二极管元件之间产生气泡。气泡会成为空隙而残留在密封构件中。在发光二极管元件发出的光入射到空隙中时,由于空隙会使光发生散射,因此,往往会扰乱适当的光分布。
此外,即使是在高密度地排列发光二极管元件的条件下,在俯视发光二极管排时,横跨在相邻的发光二极管元件之间的接合线也笔直地沿着发光二极管排的延伸方向进行布线。因此,会导致接合线的长度过短。若接合线过短,则不利于将接合线与元件电极相接合时的操作性,不利于制造发光二极管排。而且,由于过短的接合线不易发生形变,因此,不易处理接合线。
此外,无法避免与元件电极相接合的接合线的端部因再晶化而导致强度下降。因此,若对接合线进行密封的密封材料受到发光二极管元件的热影响而发生热胀冷缩,则密封材料的伸缩会作为应力而反复作用于接合线。因此,接合线的强度较弱的端部可能折断。
本发明的目的在于提供一种发光模块,该发光模块在高密度地排列多个发光二极管元件的条件下,也能够很好地维持操作性,能够提高制造效率。
本发明的另一目的在于获得一种照明装置,该的照明装置具有将提高制造效率后的发光模块作为光源。
为了达到上述目的,权利要求1的发明所涉及的发光模块包括模块基板、发光二极管排、及密封构件。发光二极管排包括:多个发光二极管元件,该多个发光二极管元件包含阳极用的元件电极及阴极用的元件电极,并且形成沿上述元件电极的排列方向延伸的矩形形状;以及多条接合线,该多条接合线将相邻的发光二极管元件之间进行串联电连接,将上述发光二极管元件固定在上述模块基板上。密封构件具有透光性,并且层叠于上述模块基板上,以密封上述发光二极管排。
上述多个发光二极管元件在与上述元件电极排列方向正交的方向上隔开间隔排列,在相邻的发光二极管元件之间,具有相同极性的元件电极在上述发光二极管元件的排列方向上相互相邻地进行排列。将上述接合线相对于上述发光二极管元件的排列方向进行倾斜布线,以将上述相邻的发光二极管元件的不同极性的元件电极之间进行连接。
在权利要求1的发光模块中,所谓发光二极管元件,是指由裸芯片构成的半导体发光元件。发光二极管元件在从元件电极的方向进行俯视时的形状为长方形,元件电极沿发光二极管元件的长边方向排列。
发光模块的模块基板包括合成树脂、玻璃、或陶瓷制的绝缘层。绝缘层可以是单层,也可以是多层。而且,为了提高模块基板的散热性,也可以采用将金属板层叠于绝缘层的背面的结构。
发光模块的发光二极管排最好是直线状的,但也可以是例如在发光二极管排的一端和另一端之间具有弯曲成直角的多个弯曲部的形状。发光模块的接合线只要是金属细线即可,优选为使用铜(Au)的细线。
在权利要求1的发光模块中,作为密封构件,能够使用透明玻璃及具有透光性的树脂材料的一例即透明硅酮树脂、透明尿烷类树脂、透明丙烯酸树脂等。
在权利要求1的发光模块中,为了使用发出蓝光的发光二极管元件来获得白光,可以将被蓝光激励而发射黄光的黄色荧光体混在密封构件中。同样地,为了使用发出紫外线的发光二极管元件来获得白光,可以将被紫外线激励而发射红光的红色荧光体、被紫外线激励而发射绿光的绿色荧光体、及被紫外线激励而发射蓝光的蓝色荧光体混在密封构件中。而且,还能够将发出红光、绿光、及蓝光这三种光的发光二极管元件作为一组的多个发光单元安装在模块基板上。在这种情况下,由于三种发光二极管元件发出的光相互混合,从各发光单元中发射白光,因此无需在密封构件中混入荧光体。
根据权利要求1的发光模块,对构成发光二极管排的多个发光二极管元件进行排列,使其在与一对元件电极的排列方向正交的方向上相互隔开间隔。因此,即使在例如发光二极管排在延伸方向上的空间是有限的情况下,也能够减小在发光二极管排的延伸方向上的相邻的发光二极管元件之间的间距,能够在发光二极管排的延伸方向上排列大量发光二极管元件。因此,能够在模块基板上高密度地配置发光二极管元件。
而且,在权利要求1的发光模块中,排列发光二极管元件的具有相同极性的元件电极,使其在发光二极管元件的排列方向上相邻。由此,将连接相邻的发光二极管元件的不同极性的元件电极之间的接合线相对于上述发光二极管元件的排列方向进行倾斜布线。
因而,只要使多个发光二极管元件以具有相同极性的元件电极的朝向一致的状态下安装到模块基板上即可。换言之,无需为了使得极性不同的元件电极相邻而交替地反转发光二极管元件的朝向。因此,能够提高将大量发光二极管元件安装到模块基板时的操作性。
此外,在俯视发光模块时,横跨在发光二极管元件之间的所有的接合线都向着相同方向倾斜。其结果是,由于多根接合线都按照一定的规则排列,因此能够容易地确认接合线的布线中是否存在缺陷。
而且,与将接合线沿着发光二极管元件的排列方向进行笔直布线的情况相比较,能够确保俯视发光模块时的接合线的长度。因此,容易进行将接合线与元件电极相接合的操作。
同时,由于接合线容易发生形变,因此即使在覆盖接合线的密封构件受到发光二极管元件的热影响而发生热胀冷缩的情况下,接合线也会跟踪密封构件的伸缩来顺利地发生形变。因此,能够减小对与元件电极相接合的接合线的端部施加的应力。
在权利要求2的发光模块中,接合线在相邻的发光二极管元件之间朝着远离模块基板的方向呈圆弧状突出。将接合线的顶部相对于发光二极管元件的突出高度规定为200μm~500μm。
与元件电极相接合的接合线一般使用铜的细线。若将铜制的接合线与元件电极相接合,则接合线中的离开元件电极大约100μm~180μm的区域的强度会因再晶化而降低。因此,若接合线的突出高度为200μm以下,则在覆盖接合线的密封构件发生热胀冷缩的情况下,接合线因不能承受伴随着密封构件的伸缩产生的应力而折弯的可能性升高。
另一方面,发光二极管元件及接合线由密封构件覆盖。因此,若接合线的突出高度超过500μm,则会导致接合线的顶部从密封构件露出到发光模块之外,因而不可否认接合线会产生损伤。同时,由于接合线过长,因此在密封构件发生热胀冷缩时接合线中会产生较大的应力,可能会导致接合线断线。
因此,通过将接合线的突出高度设在200μm~500μm的范围内,从而能够提高接合线的强度,能够防止接合线中产生不希望的损伤及断线。
此外,若接合线相对于发光二极管元件的突出高度适当,则易于将密封构件填充到相邻的发光二极管元件之间。换言之,能够防止横跨在相邻的发光二极管元件之间的接合线妨碍填充至发光二极管元件之间的密封构件的流动。其结果是,在相邻的发光二极管元件之间不易发生气泡,能够避免气泡会变成空隙并残留在密封构件中。
在权利要求3的发光模块中,密封构件由树脂材料形成。作为密封构件,能够使用例如弯曲弹性率较低的透明的二甲基硅氧烷树脂。用于密封构件的树脂材料不限于二甲基硅氧烷树脂,也能使用具有相同性质的其他透明性树脂材料。由于弯曲弹性率较低的树脂材料富有柔软性,因此即使密封构件发生热胀冷缩,也能够减小密封构件对接合线施加的应力。
权利要求4的发光模块还包括:金属反射层,该金属反射层具有层叠于模块基板的反射面;以及透光性小片接合材料,该透光性小片接合材料夹在发光二极管元件和光反射面之间,将发光二极管元件粘接至金属反射层。上述小片接合材料由透气性比上述密封构件要低的树脂材料形成,且在上述金属反射层上向着上述发光二极管元件的周围突出。
在权利要求4的发光模块中,所谓金属反射层的光反射面,是用于反射从发光二极管元件发射出的光、来高效地获取光的反射面。金属反射层具有能够安装多个发光二极管元件的大小。金属反射层可以是使用一种金属材料的单层,或者也可以是层叠不同金属的多层。而且,金属反射层在模块基板上只要至少层叠有一层即可。
在权利要求4的发光模块中,作为构成小片接合材料的树脂材料,最好使用例如水蒸气透过率为100cc/m2·天以下的透明硅酮树脂。同时,小片接合材料只要能够将多个发光二极管元件分别粘接至金属反射层即可,与相邻的发光二极管元件相对应的小片接合材料可以相互连续,也可以相互分离。而且,也可以设置小片接合材料,使其覆盖金属反射层的光反射面中的、至少排列有多个发光二极管元件的区域的整个区域。
根据权利要求4的发光模块,在发光二极管元件发光时,发光二极管元件所发出的大部分的热量会从发光二极管元件传递至金属反射层,并广泛扩散到金属反射层的各处。由于扩散至金属反射层的热量会从金属反射层传递至模块基板,因此,会提高发光二极管元件的散热性。
而且,金属反射层将入射到光反射面的发光二极管元件的光反射至光的利用方向。由此,提高光的获取效率,能够没有损失地有效地利用光。
根据权利要求4的发光模块,夹在发光二极管元件和金属反射层之间的小片接合材料的透气性比密封构件要低,并向发光二极管元件的周围突出。因此,即使例如腐蚀性气体透过密封构件,透过密封构件的腐蚀性气体也难以到达金属反射层中包含发光二极管元件所对应的位置及发光二极管元件周围的区域。因而,能抑制因腐蚀性气体引起的金属反射层的变色,能够维持金属反射层的良好的光反射性能。
不能避免透气性较低的小片接合材料比密封构件要硬。然而,硬质的小片接合材料离开发光二极管排的接合线。因此,即使小片接合材料随着热循环而发生热胀冷缩,小片接合材料也不会成为对接合线施加应力的因素。
在权利要求5的发光模块中,密封构件由比小片接合材料要柔软的树脂材料形成。若密封构件较为柔软,则例如在密封构件因热循环而发生热胀冷缩时,能够减小密封构件对接合线施加的应力。
在权利要求6的发光模块中,小片接合材料包含聚苯基硅氧烷成分。聚苯基硅氧烷树脂比例如二甲基硅氧烷树脂的透气性要低。因此,含有聚苯基硅氧烷成分的小片接合材料能够防止将金属反射层暴露在透过密封构件的气体中。
在权利要求7的发光模块中,小片接合材料及密封构件中都包含聚苯基硅氧烷成分。因密封构件包含聚苯基硅氧烷成分,因此气体不易透过密封构件。同时,即使气体通过密封构件,也能够利用包含聚苯基硅氧烷成分的小片接合材料来限制气体到达金属反射层。
为了达到上述目的,权利要求8的发明所涉及的照明装置包括主体、及由上述主体支承的发光模块。上述发光模块包括模块基板、发光二极管排、及密封构件。发光二极管排包括:多个发光二极管元件,该多个发光二极管元件包含阳极用的元件电极及阴极用的元件电极,并且形成沿上述元件电极的排列方向延伸的矩形形状;以及多条接合线,该多条接合线将相邻的发光二极管元件之间进行串联电连接,将上述发光二极管元件固定在上述模块基板上。密封构件具有透光性,并且层叠于上述模块基板上,以密封上述发光二极管排。
上述多个发光二极管元件在与上述元件电极排列方向正交的方向上隔开间隔排列,在相邻的发光二极管元件之间,具有相同极性的元件电极在上述发光二极管元件的排列方向上相互相邻地进行排列。将上述接合线相对于上述发光二极管元件的排列方向进行倾斜布线,以将上述相邻的发光二极管元件的不同极性的元件电极之间进行连接。
在权利要求9的照明装置中,主体包括散热器、及与散热器进行热连接的受热部。发光模块的模块基板固定于上述受热部,与该受热部进行热连接。
根据权利要求9的照明装置,传至发光模块的模块基板的发光二极管元件的热量会从模块基板经由受热部传至散热器。因此,能够利用照明装置的主体来提高发光模块的散热性。
根据权利要求1的发光模块,在发光二极管排在延伸方向上的空间有限的条件下,能够将多个发光二极管元件高密度地配置在模块基板上。而且,只要使多个发光二极管元件以具有相同极性的元件电极的朝向一致的状态下安装到模块基板上即可。因此,无需交替地反转发光二极管元件的朝向,容易进行将发光二极管元件安装到模块基板上的操作。同时,由于多个接合线都按照一定的规则进行配置,因此能够一目了然地确认接合线的布线中是否存在缺陷。因此,能够提高发光模块的制造效率,能够降低成本。
根据权利要求2的发光模块,能够提高接合线的强度,防止接合线中所不希望出现的损伤及断线。此外,不易在填充至相邻的发光二极管元件之间的密封构件中残留使光发生散射的空隙,能够获得适当的光分布。
根据权利要求3的发光模块,即使密封构件发生热胀冷缩时,也能够减小密封构件对接合线施加的应力。
根据权利要求4的发光模块,能够改善发光二极管元件的散热性,很好地维持发光二极管元件的发光效率。同时,能够抑制由透过密封构件的气体引起的金属反射层的光反射面发生变色,很好地维持金属反射层的光反射性能,能够提高光获取效率。
根据权利要求5的发光模块,即使密封构件发生热胀冷缩时,也能够缓和密封构件对接合线施加的应力。因此,能够确保接合线和发光二极管元件之间的电连接的可靠性。
根据权利要求6的发光模块,能够可靠地遮挡从小片接合材料流向金属反射层的气体,防止伴随着金属反射层的腐蚀产生的光反射性能的恶化。
根据权利要求7的发光模块,由于气体不易通过小片接合材料及密封构件这两者,因此能够可靠地防止金属反射层的腐蚀及光反射性能的恶化。
根据权利要求8的照明装置,能够将提高了制造效率的发光模块作为光源,能够降低照明装置的制造成本,提供便宜的照明装置。
根据权利要求9的照明装置,能够提高发光模块的散热性,能够防止伴随着发光模块的过热而产生的发光效率的降低。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的发光模块的俯视图。
图2是沿着图1的F2-F2线的剖视图。
图3是对图1的F3所示的部分进行放大后示出的发光模块的俯视图。
图4是本发明的实施方式1中、层叠于模块基板上的金属反射层的剖视图。
图5是本发明的实施方式1中所使用的发光二极管元件的俯视图。
图6是本发明的实施方式1中所使用的发光二极管元件的侧视图。
图7是表示本发明的实施方式1中、以接合线将相邻的一对发光二极管元件之间进行连接的状态的俯视图。
图8是用于说明本发明的实施方式1的优越性比较例,是表示以接合线将相邻的一对发光二极管元件之间进行连接的状态的俯视图。
图9是本发明的实施方式2的发光模块的剖视图。
图10是本发明的实施方式2的发光模块的俯视图。
图11是本发明的实施方式3的发光模块的俯视图。
图12是本发明的实施方式3中、简要表示将未固化的小片接合材料压印至光反射层的表面的俯视图。
图13是本发明的实施方式3中、简要表示将发光二极管元件粘接至小片接合材料的衬垫部的状态的俯视图。
图14是本发明的实施方式4的发光模块的俯视图。
图15是本发明的实施方式5的照明装置的立体图。
图16是本发明的实施方式5的照明装置的剖视图。
标号说明
1、101a、101b发光模块
2、204模块基板
31发光二极管排
32发光二极管元件
33阳极用元件电极
34阴极用元件电极
37接合线
48、105密封构件
102主体
具体实施方式
下面,根据图1~图8,说明本发明的实施方式1。
图1及图2示出了COB(chip on board:板上芯片)型的发光模块1。发光模块1例如配置于聚光灯的投影透镜组的焦点,用作为聚光灯的光源。
发光模块1包括成为底座的模块基板2。如图1所示,模块基板2是具有一对长边2a、2b及一对短边2c、2d的矩形形状。长边2a、2b相互平行,且短边2c、2d也相互平行。而且,模块基板2具有四个角部。在模块基板2的各角部开口形成安装孔2e。
如图2所示,模块基板2包括合成树脂制的绝缘层3和金属板4。绝缘层3包括第一面3a和第二面3b。第二面3b位于第一面3a的相反一侧。金属板4例如由铝或其合金构成,层叠于绝缘层3的第二面3b。
如图1所示,第一至第五金属反射层6-10层叠于模块基板2上。第一至第五金属反射层6~10是沿着模块基板2的长边2a、2b方向上延伸的细长形状的长方形状,并彼此具有相同的大小。第一至第五金属反射层6~10在模块基板2的短边2c、2d的方向上相互隔开间隔而平行排列。由于第一至第五金属反射层6~10相互具有共同的结构,因此以第一金属反射层6为代表进行说明。如图4所示,第一金属反射层6包括:层叠于绝缘层3的第一面3a的铜层5a;层叠于铜层5a上的镍层5b;层叠于镍层5b上的银层5c。银层5c构成第一金属反射层6的表层,以露出在第一金属反射层6之外。因此,第一金属反射层6的表面构成光反射面5d。
第一至第五金属反射层6~10不限于上述三层结构,也可以是例如银的单层,也可以是例如在铜层上层叠银层的双层结构。而且,第一至第五金属反射层6~10的表层不限于银层5c。例如还能够使用铝层、金层或镍层来代替银层5c。
如图1所示,第一至第十布线导体11~20层叠于模块基板2上。第一至第十布线导体11~20采用与第一至第五金属反射层6~10相同的三层结构,其表层是由银层构成的。对于第一至第十布线导体11~20,若至少其表层为银层,则既可以为单层也可以为双层。可以利用例如刻蚀或镀敷处理等与上述第一至第五金属反射层6~10同时形成第一至第十布线导体11~20。
第一至第十布线导体11~20分布具有一对导体图案。一个导体图案用于阳极,另一个导体图案用于阴极。第一至第五布线导体11~15和第二至第十布线导体16~20以通过模块基板2的短边2c、2d之间的模块基板2的中心线A为界来进行线对称配置。
具体而言,配置第一布线导体11的导体图案,使其夹着第一金属反射层6而相互平行。在将导体图案与第一金属反射层6的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第一金属反射层6的侧部边缘延伸。第一布线导体11的导体图案分别具有端子部11a、11b。
配置第二布线导体12的导体图案,使其夹着第二金属反射层7而相互平行。在将导体图案与第二金属反射层7的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第二金属反射层7的侧部边缘延伸。第二布线导体12的导体图案分别具有端子部12a、12b。
配置第三布线导体13的导体图案,使其夹着第三金属反射层8而相互平行。在将导体图案与第三金属反射层8的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第三金属反射层8的侧部边缘延伸。第三布线导体13的导体图案分别具有端子部13a、13b。
配置第四布线导体14的导体图案,使其夹着第四金属反射层9而相互平行。在将导体图案与第四金属反射层9的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第四金属反射层9的侧部边缘延伸。第四布线导体14的导体图案分别具有端子部14a、14b。
配置第五布线导体15的导体图案,使其夹着第五金属反射层10而相互平行。在将导体图案与第五金属反射层10的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第五金属反射层10的侧部边缘延伸。第五布线导体15的导体图案分别具有端子部15a、15b。
第一至第五布线导体11~15的端子部11a~15a、11b~15b位于沿第一至第五金属反射层6~10的长边方向的一端与模块基板2的一侧短边2c之间,并沿短边2c的方向相互隔开间隔而排列成一排。
配置第六布线导体16的导体图案,使其夹着第一金属反射层6而相互平行。在将导体图案与第一金属反射层6的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第一金属反射层6的侧部边缘延伸。第六布线导体16的导体图案分别具有端子部16a、16b。
配置第七布线导体17的导体图案,使其夹着第二金属反射层7而相互平行。在将导体图案与第二金属反射层7的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第二金属反射层7的侧部边缘延伸。第七布线导体17的导体图案分别具有端子部17a、17b。
配置第八布线导体18的导体图案,使其夹着第三金属反射层8而相互平行。在将导体图案与第三金属反射层8的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第三金属反射层8的侧部边缘延伸。第八布线导体18的导体图案分别具有端子部18a、18b。
配置第九布线导体19的导体图案,使其夹着第四金属反射层9而相互平行。在将导体图案与第四金属反射层9的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第四金属反射层9的侧部边缘延伸。第九布线导体19的导体图案分别具有端子部19a、19b。
配置第十布线导体20的导体图案,使其夹着第五金属反射层10而相互平行。在将导体图案与第五金属反射层10的侧部边缘之间确保为规定的绝缘距离的状态下,使导体图案沿第五金属反射层10的侧部边缘延伸。第十布线导体20的导体图案分别具有端子部20a、20b。
第六至第十布线导体16~20的端子部16a~20a、16b~20b位于沿第一至第五金属反射层6~10的长边方向的另一端与模块基板2的另一侧短边2d之间,并沿短边2d的方向相互隔开间隔而排列成一排。
如图1及图2所示,第一至第十布线导体11~20的导体图案与第一至第六金属反射层6~10在模块基板2的绝缘层3的第一面3a上沿着模块基板2的短边2c、2d的方向而交替排列。因此,第一至第十布线导体11~20的导体图案及第一至第六的金属反射层6~10构成从模块基板2的第一面3a突出的多个凸部。同样地,在导体图案和第一至第六金属反射层6~10之间产生间隙,在模块基板2的第一面3a上构成多个凹部。
换言之,第一至第十布线导体11~20的导体图案及第一至第六的金属反射层6~10一起在模块基板2的第一面3a上构成多个台阶S。
如图1所示,在第一至第五金属反射层6~10中,在第一至第五金属反射层6~10的一端与模块基板2的中心线A之间的区域分别设置有第一至第五发光部21~25。同样地,在第一至第五金属反射层6~10中,在第一至第五金属反射层6~10的另一端与模块基板2的中心线A之间的区域分别设置有第六至第十发光部26~30。
根据本实施方式,与位于模块基板2的中央位置的第三金属反射层8相对应的第三发光部23及第八发光部28分别在沿模块基板2的长边2a、2b的方向上具有最长的全长。第三发光部23及第八发光部28以模块基板2的中心线A为界而进行线对称配置。
与离模块基板2的长边2a最近的第一金属反射层6相对应的第一发光部21及第六发光部26、及与离模块基板2的长边2b最近的第五金属反射层10相对应的第五发光部25及第十发光部30分别在沿模块基板2的长边2a、2b的方向上具有最短的全长。第一发光部21及第六发光部26以模块基板2的中心线A为界而进行线对称配置。同样地,第五发光部25及第十发光部30以模块基板2的中心线A为界而进行线对称配置。
而且,与第二金属反射层7相对应的第二发光部22及第七发光部27、及与第四金属反射层9相对应的第四发光部24及第九发光部29的各自在沿模块基板2的长边2a、2b方向上的全长比第三及第八发光部23、28的全长要短,比第一、第五、第六、及第十发光部21、25、26、30的全长要长。第二发光部22及第七发光部27以模块基板2的中心线A为界而进行线对称配置。同样地,第四发光部24及第九发光部29以模块基板2的中心线A为界而进行线对称配置。
因而,如图1所示,第一至第十发光部21~30可分为全长最长的第一组、全长最短的第二组、以及全长成为上述两组之间的第三组。
尽管第一至第十发光部21~30的全长不同,但其基本结构相互相同。因此,在本实施方式中,主要以图2所示的第六发光部26的结构为代表进行说明。
第六发光部26包括多个发光二极管排31。发光二极管排31在沿与第一金属反射层6的长边方向正交的方向上呈直线状延伸,并在第一金属反射层6的长边方向上隔开间隔而平行排列。
发光二极管排31分别包括多个发光二极管元件32、及多个接合线37。如图5及图6所示,各发光二极管元件32是包括基板32a及发光层32b的裸芯片。基板32a是由例如蓝宝石玻璃那样的具有透光性的绝缘材料构成的。发光层32b层叠于基板32a上,利用通电而发出例如蓝光。
发光二极管元件32在发光层32b上具有阳极用的元件电极33及阴极用的元件电极34。在从元件电极33、34的方向来俯视发光二极管元件32时,其形状为矩形。元件电极33、34在发光二极管元件32的长边方向上隔开间隔进行排列。
多个发光二极管元件32在第一金属反射层6的光反射面5d上沿与第一金属反射层6的长边方向正交的方向排列成一排。换言之,多个发光二极管元件32排列成一排,以沿宽度方向来横切第一金属反射层6。
而且,发光二极管元件32以使两个元件电极33、34的排列方向与第一金属反射层6的长边方向一致的姿势,来隔开规定的间距P1排列在与第一金属反射层6的长边方向正交的方向上。相邻的发光二极管元件32之间的间距P1为例如0.75mm。
如图7所示,各发光二极管元件32具有沿着其长边方向的第一侧面32c及第二侧面32d。第二侧面32d位于第一侧面32c的相反侧。在发光二极管排31延伸方向上相邻的两个发光二极管元件32的第一侧面32c以相互平行的方式而分离。
图7中的标号B1表示相邻的两个发光二极管元件32的第一侧面32c之间的间隔,标号C1表示相邻的两个发光二极管元件32的第二侧面32d之间的间隔。间隔B1比相邻的发光二极管元件32之间的间距P1要小。间隔C1比相邻的发光二极管元件32之间的间距P1要大。
此外,对于多个发光二极光元件32,排列阳极用的元件电极33及阴极用的元件电极34,使其沿发光二极管元件32的排列方向相互相邻。
具体而言,各发光二极管元件32的元件电极33相对于发光二极管元件32而言,位于模块基板2的短边2d一侧。各发光二极管元件32的元件电极34相对于发光二极管元件32而言,位于模块基板2的短边2c一侧。
其结果是,如图3中清楚地示出,在各发光二极管排31中,阳极用的元件电极33及阴极用的元件电极34分别沿着发光二极管元件32的排列方向而排列成一排。
构成发光二极管排31的多个发光二极管元件32分别使用小片接合材料35来粘接于第一至第五金属反射层6~10的光反射面5d上。作为小片接合材料35,使用具有透光性的硅酮树脂。
构成第一至第十发光部21~30的多个发光二极管排31在与发光二极管排31延伸的方向正交的方向上相互隔开间隔来排列。而且,多个发光二极管排31分别具有相同数量的发光二极管元件32,并且这些发光二极管元件32在发光二极管排31延伸的方向上隔开间隔排列成一排。
其结果是,如图1所示,在俯视发光模块1时,第一至第十发光部21~30所具有的多个发光二极管元件32在模块基板2上有规律地排列成矩阵状。
如图2及图3所示,上述接合线37将发光二极管排31延伸方向上相互相邻的发光二极管元件32进行电连接。作为接合线37,使用例如金的细线。各接合线37的一端与相互相邻的两个发光二极管元件32中的一个发光二极管元件32的阳极用元件电极33相接合。各接合线37的另一端与另一个发光二极管元件32的阴极用元件电极34相接合。
换言之,接合线37横跨在相邻的发光二极管元件32之间,以将相邻的发光二极管元件32的极性互不相同的元件电极33、34之间相连接。
其结果是,对于各发光二极管排31,发光二极管元件32都进行串联电连接。在俯视发光二极管排31时,将发光二极管排31所具有的多个接合线37相对于发光二极管元件32的排列方向进行倾斜布线。多个接合线37的倾斜方向都相互一致。图7的标号L1表示在俯视发光二极管排31时的接合线37的长度。接合线37的长度L1比相邻的发光二极管元件32之间的间距P1要大。
而且,如图2所示,接合线37在相邻的发光二极管元件32之间朝着远离模块基板2的方向呈圆弧状突出。将接合线37的顶部37a相对于发光二极管元件32的突出高度H1规定在200μm~500μm的范围内。
如以图3中第五及第十发光部25、30为代表示出的那样,多个发光二极管排31分别经由一对端部接合线41a、41b与第五及第十布线导体15、20的导体图案进行电连接。
作为端部接合线41a、41b,使用例如金的细线。一侧的端部接合线41a将位于各发光二极管排31的一端的发光二极管元件32的阳极用元件电极33和一侧的导体图案之间进行电连接。另一侧的端部接合线41b将位于各发光二极管排31的另一端的发光二极管元件32的阴极用元件电极34和另一侧的导体图案之间进行电连接。对端部接合线41a、41b进行布线,使其向着远离模块基板2的方向呈圆弧状突出。
其结果是,在例如第五发光部25中,多个发光二极管排31与第五布线导体15的导体图案进行并联电连接。对于其他发光部21~24、26~30,该连接关系也是相同的。
如图1及图2所示,在绝缘层3的第一面3a的外周部层叠有保护层42。保护层42是具有电绝缘性的保护层,包围第一至第五金属反射层6~10。保护层42具有露出上述安装孔2e及上述端子部11a~20a、11b~20b的多个通孔42a。
框体44固定于保护层42上。框体44由例如合成树脂那样的绝缘材料构成。框体44统一包围第一至第五金属反射层6~10、第一至第十布线导体11~20、第一至第十发光部21~30、接合线37、及端部接合线41a、41b。
如图1及图2所示,将密封构件48填充到由框体44包围的区域中。密封构件48采用具有透光性的树脂材料构成,在本实施方式中,使用透明的二甲基硅氧烷树脂。密封构件48将第一至第五金属反射层6~10、第一至第十布线导体11~20的导体图案、第一至第十发光部21~30、接合线37、及端部接合线41a、41b密封在模块基板2上。因而,密封构件48连续层叠在第一至第五金属反射层6~10及模块基板2上。密封构件48的厚度T为例如1mm。
将密封构件48以液体状态注入由框体44包围的区域。密封构件48利用加热而固化。如图2中部分示出的那样,固化后的密封构件48的底部48a进入由第一至第六金属反射层6~10及导体图案在模块基板2的第一面3a上形成的台阶S,从而填埋台阶S。其结果是,固化后的密封构件48与模块基板2的绝缘层3、第一至第六金属反射层6~10、第一至第十布线导体11~20的导体图案及保护层42相粘接,连续覆盖这些要素。
根据该结构,成为密封构件48的底部48a嵌入模块基板2上的台阶S的形态,能够使密封构件48的底部48a起到作为相对于模块基板2进行固定的功能。
因此,即使层叠于模块基板2的第一至第五金属反射层6~10与密封构件48之间的粘接性较差,但是能够利用上述密封构件48的固定功能,弥补第一至第五金属反射层6~10与密封构件48之间的粘接强度。因此,即使密封构件48受到发光二极管元件32的热影响而发生热胀冷缩,密封构件48也不易从模块基板2上剥离。
此外,在上述密封构件48沿与第一至第五金属反射层6~10及第一至第十布线导体11~20的导体图案延伸的方向正交的方向进行热胀冷缩的情况下,密封构件48的底部48a与台阶S的卡合部分会抑制密封构件48的伸缩。因此,能够缓和密封构件48的伸缩对包围密封构件48的框体44的影响。因而,由于能够减小作用于框体44与密封构件48之间的应力,能够提高模块基板2与密封构件48的粘接强度,因此,是优选的方法。
根据本实施方式的发光模块1,密封构件48中混有荧光体。荧光体均匀地分散在密封构件48中。作为荧光体,使用会被发光二极管元件32发出的蓝光激励而发射黄光的荧光体。
混在密封构件48中的荧光体不仅限于黄色荧光体。例如,为了改善发光二极管元件32所发出的光的显色性,也可将会被蓝光激励而发出红光的红色荧光体或发出绿光的绿色荧光体添加到密封构件48中。
若采用该结构的COB型的发光模块1,则多个发光二极管元件32在其元件电极33、34排列方向上形成细长的矩形形状。发光二极管元件32在与其长边方向正交的方向上以规定的间距P1排列成一排。因此,即使在沿着发光二极管元件32的排列方向上的空间有限的条件下,也能够在发光二极管排31的延伸方向上排列多个发光二极管元件32。因此,能够在模块基板2上高密度地配置发光二极管元件32。
具体而言,图8示出了对于本实施方式的比较例。在该比较例中,两个发光二极管元件32在其长边方向上隔开间隔排列成一排。同时,连接相邻的发光二极管元件32的元件电极33、34间的接合线37沿发光二极管元件32的排列方向呈直线状布线。在该比较例中,发光二极管元件32的大小及相邻的发光二极管元件32的相互相对的侧面32e之间的距离B1都与图7所示的本实施方式相同。
通过对比图7及图8可知,本实施方式的发光二极管元件32之间的间距P1比比较例中的发光二极管元件32之间的间距P2要小。此外,本实施方式的发光二极管元件32的第二侧面32d之间的间隔C1比与间隔C1相对应的比较例的间隔C2要小。因此,根据本实施方式,能够比比较例更高密度地配置大量的发光二极管元件32。
而且,在排列多个发光二极管元件32时,若优先考虑要配置在有限的空间中的发光二极管元件32的数量,则在发光二极管元件32的长边方向与发光二极管元件32的排列方向一致的比较例中,相邻的发光二极管元件32的侧面32e之间的间隔B1变得极窄。因此,密封构件48不易流入相邻的发光二极管元件32之间。
其结果是,在相邻的发光二极管元件32之间发生气泡的概率升高,气泡会变成空隙并残留在固化后的密封构件48中。由于空隙会使入射到密封构件48中的发光二极管元件32的光发生散射,因此,不能获得适当的光分布。
与此不同的是,根据本实施方式,在有限的空间中排列的发光二极管元件32的数量与比较例相同的情况下,相邻的发光二极管元件32的第一侧面32c之间的间隔B1比比较例要大。因此,密封构件48顺利地流入相邻的发光二极管元件32之间,在发光二极管元件32之间不易产生气泡。因此,能够防止在密封构件48中残留使光发生散射的空隙,能够获得适当的光分布。
根据本实施方式,在俯视发光二极管排31时,将接合线37相对于发光二极管元件32的排列方向进行倾斜布线。因此,能够确保图7所示的接合线37的长度L1比图8所示的比较例的接合线37的长度L2要长。其结果是,容易进行接合线37的走线,易于进行使接合线37与元件电极33、34相接合的操作。
同时,接合线37越长,则接合线37越容易变形。因此,即使在例如覆盖接合线37的密封构件48受到发光二极管元件32的热影响而发生热胀冷缩的情况下,接合线37也会跟踪密封构件48的伸缩来顺利地发生形变。
因此,能够减小施加到与元件电极33、34相接合的接合线37的端部的应力。其结果是,接合线37与发光二极管元件32的元件电极33、34之间的连接的可靠性升高,发光模块1的耐久性提高。
在COB型的发光模块1中,通过第一至第十布线导体11~20的端子部11a~20a、11b~20b来对第一至第十发光部21~30施加电压。其结果是,第一至第十发光部21~30的发光二极管元件32一起发光。发光二极管元件32发出的蓝光入射到密封构件48。入射到密封构件48的蓝光的一部分被分散在密封构件48中的黄色荧光体吸收。剩下的蓝光不会照到黄色荧光体而会透射过密封构件48来发射至发光模块1外。
吸收了蓝光的黄色荧光体被激励,主要发出黄光。黄光会透射过密封构件48来发射至发光模块1外。其结果是,黄光与蓝光相互混合而成为白光,将该白光供照明使用。
对于从发光二极管元件32的发光层32b向着模块基板2发出的一部分光,会透射过基板32a及小片接合材料35,来入射到第一至第五金属反射层6~10的银层5c。同时,对于剩下的从发光层32b向着模块基板2发出的光,不会透射过基板32a及小片接合材料35,而是直接入射到第一至第五金属反射层6~10的银层5c。
因此,从发光二极管元件32向着模块基板2发出的大部分光会由第一至第五金属反射层6~10的银层5c反射至光的利用方向。因此,能够在发光模块1外高效地获取发光二极管元件32发出的光。
在本实施方式的发光模块1中,第一至第十发光部21~30的宽度互相相同。而且,构成第一至第十发光部21~30的多个发光二极管排31具有串联连接的相同数量的发光二极管元件32。因此,能够使施加到第一至第十发光部21~30的发光二极管排31的电压相同,能够抑制发光二极管元件32的发光强度的偏差。
根据本实施方式的发光模块1,如图1所示,位于模块基板2的中央的第三及第八发光部23、28的全长最长,与第三发光部23相邻的第二发光部22及第四发光部24的全长比第三发光部23要短,与第八发光部28相邻的第七发光部27及第九发光部29的全长比第八发光部28的全长要短。而且,与第二发光部22相邻的第一发光部21的全长比第二发光部22要短,与第七发光部27相邻的第六发光部26的全长比第七发光部27要短。同时,与第四发光部24相邻的第五发光部25的全长比第四发光部24要短,与第九发光部29相邻的第十发光部30的全长比第九发光部29要短。
换言之,随着从模块基板2的中央向着模块基板2的长边2a、2b的方向,第一至第十发光部21~30的全长相应变短。因此,如图1所示,在俯视发光模块1时,能够将组合了第一至第十发光部21~30的发光区域的形状设为大致为圆形的形状。
因而,例如在将发光模块1作为聚光灯的光源的情况下,能够将从聚光灯投影到光照射区域的布光图案的形状大致设为圆形的形状。
在本实施方式的发光模块1中,第一至第十发光部21~30所具有的多个发光二极管排31对于第一至第十布线导体11~20的导体图案进行并联连接。因此,即使特定的发光二极管排31不能发光,其他发光二极管排31也继续发光。因而,不会发生第一至第十发光部21~30停止发光的情况。
而且,发光模块1具有以模块基板2的中心线A为界呈线对称分布的第一至第十发光部21~30,对于第一至第十发光部21~30的通电***相互独立。因此,即使例如第一发光部21停止发光,剩下的第二至第十发光部22~30也继续发光。因而,不会发生发光模块1整体停止发光的情况。
另一方面,发光二极管元件32在发光时会伴随发热。发光二极管元件32所产生的热量会从模块基板2的绝缘层3经由金属板4传至未图示的散热器,并会通过该散热器释放至发光模块1之外。
发光二极管元件32经由小片接合材料35与第一至第五金属反射层6~10的银层5c进行热连接。由此,第一至第五金属反射层6~10起到作为散热装置的功能,发光二极管元件32的热量扩散至第一至第五金属反射层6~10的各处。
因此,能够将发光二极管元件32发出的热量以在遍及大范围内进行扩散的状态来传递至模块基板2。因此,能够提高发光二极管元件32的散热性,能够很好地维持发光二极管元件32的发光效率。
根据本发明的实施方式1的发光模块1,将多个发光二极管元件32进行排列,使得具有相同极性的元件电极33、34在发光二极管元件32的排列方向上相邻。由此,连接相邻的发光二极管元件32的元件电极33、34间的接合线37相对于发光二极管元件32的排列方向进行倾斜布线。
因此,只要使多个发光二极管元件32以具有相同极性的元件电极33、34的朝向一致的状态下安装到模块基板2上即可。换言之,无需为了使得极性不同的元件电极33、34相邻而交替地反转发光二极管元件32的朝向。其结果是,能够容易地进行将数量较多的发光二极管元件32安装到模块基板2上的操作,能够提高发光模块1的制造效率。
而且,在俯视发光模块1时,横跨在发光二极管元件32之间的所有的接合线37都向着相同方向倾斜。因而,由于多个接合线37都按照一定的规则排列,因此能够一目了然地确认接合线37的布线中是否存在缺陷。
因而,形成有利于检查接合线37的布线是否正确的结构,在这个方面,也有助于提高发光模块1的制造效率。
在本实施方式中,接合线37是由铜的细线构成的。在将铜制的接合线37与发光二极管元件32的元件电极33、34相接合时,在离开元件电极33、34大约100μm~180μm的区域会因再晶化而强度降低。由于接合线37由密封构件48覆盖,因此,在密封构件48受到发光二极管元件32的热影响而发生热胀冷缩的情况下,接合线37可能会因不能承受伴随着密封构件48的伸缩所产生的应力而折弯,或断线。
然而,在实施方式1中,接合线37在相邻的发光二极管元件32之间向着远离模块基板2的方向呈圆弧状突出,并且将接合线37的顶部37a相对于模块基板2的突出高度H1规定在200μm~500μm的范围内。
通过将接合线37的突出高度H1的下限设为200μm,能够使接合线37的全长超过因再晶化而强度降低的区域的长度。因而,能够确保接合线37的本来的强度。
而且,通过将接合线37的突出的高度H1的上限设为500μm,从而能够可靠地将接合线37的顶部37a封闭在厚度T为1mm的密封构件48的内部。因此,接合线37的顶部37a也不会露出在密封构件48之外,能够防止接合线37的损伤。
换言之,尽管为了实现发光模块1的薄型化而将密封构件48的厚度T设为1mm,但也能将适当长度的接合线37封闭在密封构件48中。因此,即使密封构件48受到发光二极管元件32的热影响而发生热胀冷缩,也能够防止对接合线37产生较大的应力。因而,能够避免接合线37的损伤,能够提高接合线37和发光二极管元件32之间的连接的可靠性。
此外,接合线37的突出高度H1相对于发光二极管元件32有适当的高度,接合线37不会妨碍填充至发光二极管元件32之间的密封构件48的流动。
其结果是,即使相邻的发光二极管元件32之间的间距P1较窄,也能维持发光二极管元件32之间的密封构件48的流动性,在发光二极管元件32之间不易产生气泡。因此,能够获得以下发光模块1:即,能防止在密封构件48中残留使光发生散射的空隙,具有适当的光分布。
本发明并不限于上述实施方式1,在不脱离本发明要点的范围内可以进行各种变形来实施。
例如发光模块不限于聚光灯用的光源,例如还可用作为道路用照明器具的光源。
而且,在实施方式1中,将发光二极管元件粘接至金属反射层的光反射面上。然而,金属反射层不是必要的结构要素,也可省略金属反射层来将发光二极管元件粘接至模块基板的绝缘层上。
图9及图10示出了本发明的实施方式2的实施方式。
实施方式2与上述实施方式1的不同点在于将发光二极管元件粘接至第一至第五金属反射层的小片接合材料的相关事项。除去小片接合材料之外的发光模块的基本结构都与上述实施方式1相同。因此,在实施方式2中,对与实施方式1相同的结构部分,附加相同的参照标号,省略其说明。
如图9及图10所示,将小片接合材料35进行涂布,使其覆盖第一至第五金属反射层6~10,并夹在银层5c与各发光二极管元件32的基板32a之间。小片接合材料35覆盖除去银层5c的侧部边缘部之外的整个区域。
换言之,小片接合材料35连续覆盖银层5c中的与多个发光二极管元件32相对应的区域、相邻的发光二极管元件32之间的区域、及相邻的发光二极管排31之间的区域。其结果是,小片接合材料35在银层5c上向发光二极管元件32的周围突出。
小片接合材料35由具有透光性的树脂材料构成。该树脂材料包含聚苯基硅氧烷成分,并且例如其水蒸气透过率成为100cc/m2·天。含有聚苯基硅氧烷成分的树脂材料比构成密封构件48的二甲基硅氧烷树脂的透气性要低。
另一方面,二甲基硅氧烷树脂比含有聚苯基硅氧烷成分的树脂材料的弯曲弹性率要低。因此,使用二甲基硅氧烷树脂的密封构件48比含有聚苯基硅氧烷成分的小片接合材料35更具有柔软性。
发光模块1的密封构件48会因基于发光二极管元件32的发光及停止发光的热循环而产生热胀冷缩。然而,密封构件48是由比小片接合材料35要柔软的二甲基硅氧烷树脂构成的。因此,即使覆盖接合线37的密封构件48受到发光二极管元件32的热影响而发生热胀冷缩,也能够减小接合线37受到的应力。
因而,不易损伤接合线37和发光二极管元件32的元件电极33、34的接合部,能够维持接合线37与发光二极管元件32之间的电连接的可靠性。
柔软的密封构件48比小片接合材料35的透气性要高。因此,即使在产生较多的腐蚀性气体及水蒸气的环境下使用发光模块1,腐蚀性气体、水蒸气也可能会透过密封构件48而到达第一至第五金属反射层6~10。
然而,根据本实施方式,将发光二极管元件32粘接至第一至第五金属反射层6~10的银层5c上的小片接合材料35,是由含有比密封构件48的透气性要低的聚苯基硅氧烷成分的树脂材料构成的。而且,将小片接合材料35涂布在银层5c上,使其连续覆盖银层5c中的与多个发光二极管元件32相对应的区域、相邻的发光二极管元件32之间的区域、及相邻的发光二极管排31之间的区域,小片接合材料35在银层5c上向发光二极管元件32的周围突出。
因此,在透过密封构件48的腐蚀性气体及水蒸气到达小片接合材料35时,在与发光二极管元件32相对应的位置及发光二极管元件32的周围,腐蚀性气体及水蒸气被小片接合材料35遮挡而难以到达银层5c。
其结果是,能够抑制对发光二极管元件32的光进行反射的银层5c因暴露在腐蚀性气体、水蒸气中而发生变色。因此,能够很好地维持构成光反射面5d的银层5c的光反射性能,能够将从发光二极管32向着模块基板2的方向发出的光高效地反射至光的利用方向。
根据上述本发明的实施方式2,即使在腐蚀性气体或水蒸气较多的环境下也能防止银层5c发生变色,能够很好地维持第一至第五金属反射层6~10的光反射性能。
本发明人为了验证使用比密封构件48的气体透过率要低的小片接合材料35时的效果,进行了以下试验。
在该试验中,在100cc的玻璃瓶中,同时收纳有发光模块1与硫粉末50g,并在80℃的温度下放置24小时。通过恒温放置,从而硫粉末产生氧化硫(Sox),使发光模块1暴露在氧化硫中。
氧化硫那样的腐蚀性气体透过发光模块1的密封构件48,到达形成光反射面5d的银层5c。作为小片接合材料35,使用含有比密封构件48的气体透过率要低的聚苯基硅氧烷成分的树脂材料,从而腐蚀性气体难以穿过小片接合材料35。若腐蚀性气体被小片接合材料35遮挡,则腐蚀性气体不易附着于银层5c,能够防止因银层5c的变色所引起的发光模块1的光通量维持率降低。
在本次试验中,若将发光模块1在恒温条件小放置24小时后的发光模块1的光通量维持率为90%以上,则判定为银层5c没有变色。根据本发明者的试验,在使用含有聚苯基硅氧烷成分、水蒸气透过率为100cc/m2·天的小片接合材料35的发光模块1中,即使在恒温条件下放置24小时,也能确认光通量维持率为90%以上。
由于小片接合材料35的气体透过率比密封构件48要低,因此,小片接合材料35比密封构件48要硬。然而,小片接合材料35夹在第一至第五金属反射层6~10和发光二极管元件32的基板32a之间并固定,与接合线37分离。因此,即使小片接合材料35随着热循环而伸缩,小片接合材料35也不会对接合线37施加应力。
在上述实施方式2中,作为小片接合材料使用含有聚苯基硅氧烷成分的树脂材料,但是也可使小片接合材料及密封构件这两者中都含有聚苯基硅氧烷成分。
根据该结构,在与实施方式2进行比较时,腐蚀性气体或水蒸气难以透过密封构件。其结果是,能够利用小片接合材料及密封构件这两者来遮挡流向银层的腐蚀性气体、水蒸气,能够可靠地防止银层的变色及伴随者变色的光反射性能的降低。
图11至图13示出了本发明的实施方式3。
实施方式3与上述实施方式1的不同点在于将发光二极管元件粘接至第一至第五金属反射层的小片接合材料的相关事项。除去小片接合材料之外的发光模块的基本结构都与上述实施方式1相同。因此,在实施方式3中,对与实施方式1相同的结构部分,附加相同的参照标号,省略其说明。
图11是对应于上述实施方式1的图3的图,主要示出粘接于第五金属反射层10上的第五及第十发光部25、30的状态。
如图11所示,将发光二极管排31的发光二极管元件32粘接至第五金属反射层10的光反射面5d的小片接合材料35具有多个衬垫部51。衬垫部51与各发光二极管元件32相对应,并具有比各发光二极管元件32要大的形状。
具体而言,各衬垫部51为圆形。各衬垫部51的直径D与相邻的发光二极管元件32之间的间距P1大致相同。而且,优选各衬垫部51的直径D是发光二极管元件32的长边方向的尺寸的1.5~2.0倍。
发光二极管元件32位于衬垫部51的中央。因此,衬垫部51不是从发光二极管元件32的基板32a的外周边缘稍微露出的程度,而是向着发光二极管元件32的周围主动地突出很多。
根据本实施方式,排列在发光二极管排31延伸方向上相邻的衬垫部51,使其外周边缘部有部分连续。同样地,排列在与发光二极管排31延伸方向正交的方向上相邻的衬垫部51,也使其外周边缘部有部分连续。
其结果是,在第五金属反射层10的光反射面5d上,形成由相邻的多个衬垫部51包围的多个空隙G。在空隙G的部位,光反射面5d未由衬垫部51覆盖,在与衬垫部51之间产生台阶。换言之,衬垫部51在第五金属反射层10上形成多个凹凸。
填充至模块基板2上的密封构件48的一部分进入空隙G,与光反射面5d相接触。因此,成为外观上密封构件48进入凹凸的形态,由于能够提高模块基板2与密封构件48的接合强度,因此,是优选的方法。
接着,参照图12及图13,说明将多个发光二极管元件32粘接到第五金属反射层10上的顺序。
最开始,准备具有圆形的印模的未图示的印模装置。接着,在第五金属反射层10的光反射面5d上使用印模装置来涂布未固化的小片接合材料。由此,如图12所示,将多个圆形的涂布部51a排列在光反射面5d上,以最近距离相互相邻。
之后,如图12的双点划线所示那样,将发光二极管元件32逐一提供到涂布部51a的中央。接着,将模块基板2收纳于加热炉,使涂布部51a固化。由此,将发光二极管元件32粘接至第五金属反射层10的光反射面5d上。对于其他金属反射层6~9,将发光二极管元件32粘接至光反射面5d的顺序也相同。
涂布部51a固化时,小片接合材料的粘度暂时降低。由此,各涂布部51a的外周边缘部以沿直径方向向外侧拓宽的方式流动。其结果是,如图13所示,相邻的涂布部51a的外周边缘部部分相连,在光反射面5d上形成多个衬垫部51。同时,在光反射面5d上形成有由相邻的多个衬垫部51包围的多个空隙G。
根据上述本发明的实施方式3,小片接合材料35的衬垫部51向着各发光二极管元件32的周围突出很多。因此,对于发光二极管元件32向着模块基板2发出的光,能够利用衬垫部51将上述大部分光反射至光的利用方向。
此外,即使在透过密封构件48的腐蚀性气体或水蒸气到达小片接合材料35的情况下,在与各发光二极管元件32相对应的位置及其周围,能够利用小片接合材料35的各衬垫部51来遮挡流向第一至第五金属反射层6~10的银层5c的腐蚀性气体、水蒸气。
因而,能够防止第一至第五金属反射层6~10的银层5c发生变色,能够很好地维持第一至第五金属反射层6~10的光反射性能。
另一方面,在由衬垫部51包围的空隙G的部位,光反射面5d未由小片接合材料35覆盖,因此密封构件48与光反射面5d直接相接触。因此,不可否认透过密封构件48的腐蚀性气体、水蒸气到达光反射面5d,银层5c会发生变色。
然而,由于空隙G离开发光二极管元件32,因此,即使在空隙G的部位银层5c发生变色,也不会对第一至第五金属反射层6~10的光反射性能产生不良影响。因此,能够在发光模块1外高效地获取发光二极管元件32发出的光。
图14示出了本发明的实施方式4。
实施方式4与上述实施方式3具有相关性。根据实施方式4,将发光二极管排31的发光二极管元件32分别经由小片接合材料35的衬垫部51来粘接至第五金属反射层10的光反射面5d。排列在发光二极管排31延伸方向上相邻的衬垫部51,使其外周部有部分连续。
与此不同的是,在与发光二极管排31延伸方向正交的方向上相邻的衬垫部51的外周边缘部相互分离。因此,在第五金属反射层10的长边方向上相邻的发光二极管排31之间,分别形成间隙61。间隙61沿第五金属反射层10的宽度方向延伸。对于其他金属反射层6~9,发光二极管排31,衬垫部51、及间隙61的关系也相同。
在上述本发明的实施方式4中,能够使从发光二极管元件32向着模块基板2发出的大部分光由第一至第五金属反射层6~10而反射至光的利用方向。
此外,能够利用小片接合材料35的各衬垫部51来遮挡透过密封构件48来流向第一至第五金属反射层6~10的银层5c的腐蚀性气体、水蒸气。因此,能够防止第一至第五金属反射层6~10的银层5c发生变色,能够很好地维持第一至第五金属反射层6~10的光反射性能。
另一方面,在发光二极管排31之间的间隙61的部位,光反射面5d未由小片接合材料35覆盖,密封构件48与光反射面5d直接相接触。因此,不可否认透过密封构件48的腐蚀性气体、水蒸气到达光反射面5d,银层5c会发生变色。
然而,间隙61离开发光二极管元件32,因此,即使在间隙61相对应的部位银层5c发生了变色,也不会对第一至第五金属反射层6~10的光反射性能产生不良影响。因此,能够在发光模块1外高效地获取发光二极管元件32发出的光。
在本发明的实施方式3及实施方式4中,小片接合材料35所具有的衬垫部的形状不限于圆形。各衬垫部的形状也可以是例如菱形或六边形。
图15及图16示出了本发明的实施方式5。
在实施方式5中,示出了照明装置的一例即聚光灯100的具体结构。聚光灯100包括一对发光模块101a、101b、主体102、及反射镜103。
发光模块101a、101b的结构与上述实施方式1的发光模块1相同,分别具有模块基板104。在模块基板104上层叠有密封构件105。密封构件105具有透光性,且将多个发光二极管元件及半导体图案(都未图示)密封在模块基板104上。对于模块基板104的与密封构件105相反一侧的面,例如由铝或铜那样的热传导性优异的金属板构成。
如图16所示,聚光灯100的主体102包括散热器107和受热部108。散热器107是由例如铝那样的热传导性优异的轻金属材料构成的。散热器107包括圆盘状的基底部109、及从基底部109的背面突出的多个散热片110。散热片110形成平坦的板状,相互隔开间隔而平行排列。
受热部108是例如铝或铜那样的热传导性优异的金属构成的,形成具有规定的厚度的四边形板状。受热部108通过螺钉111来固定于基底部109的表面的中央部。因此,受热部108从基底部109的表面向着散热片110的相反一侧突出,并与基底部109进行热连接。
如图16所示,受热部108具有第一侧面113a及第二侧面113b。第一及第二侧面113a、113b相互平行,且沿垂直方向延伸。
发光模块101a、101b的模块基板104分别通过未图示的螺钉来固定于受热部108的第一及第二侧面113a、113b。模块基板104的金属板向着受热部108的第一及第二侧面113a、113b的方向,在这些金属板与第一及第二侧面113a、113b之间分别设置有导热片114。导热片114将模块基板104与受热部108之间进行热连接。
作为反射镜103,使用凹面镜。反射镜103包括一对反射板115a、115b。反射镜115a、115b分别由螺钉116固定于散热器107的基底部109的表面。配置反射镜115a、115b,使其夹着受热部108而相互对称。因此,固定于受热部108的第一侧面113a的发光模块101a面对反射板115a的光反射面117a,固定于受热部108的第二侧面113b的发光模块101b面对反射板115b的光反射面117b。
在本实施方式中,为了使得从一对发光模块101a、101b发射的光与聚光灯100的光轴L平行地被反射,将发光模块101a、101b的发光区域的中心设在反射镜115a、115b的焦点位置。
如图15及图16所示,反射镜103由盖板120包围。盖板120包括圆筒状的主体部121。主体部121的一端呈同轴状与加热器107的基底部109的表面的外周部相碰。喇叭状部122呈同轴状形成于主体部121的另一端。喇叭状部122随着远离主体部121而沿着主体部121的直径方向向外侧扩展。喇叭状部122从外侧来和与反射镜103的开口端相邻的反射镜103的外周部相接触。
在采用该结构的聚光灯100中,若使发光模块101a、101b发光,则透射过密封构件105的白光入射到反射板115a、115b的光反射面117a、117b。入射到光反射面117a、117b的光由光反射面117a、117b进行反射,使得与聚光灯100的光轴L平行,从反射镜103的开口端照向照射对象。
成为聚光灯100的光源的发光模块101a、101b的结构与上述实施方式1的发光模块1相同。因此,能够将制造效率高且在成本上有优势的发光模块101a、101b用作为聚光灯100的光源。因而,能够降低聚光灯100的制造成本,能够提供便宜的聚光灯100。
而且,在发光模块101a、101b发光时由发光二极管元件发出的热量,从模块基板104的金属板传至主体102的受热部108。传至受热部108的发光二极管元件的热量从受热部108传至散热器107的基底部109,并从散热器107的散热片110释放到大气中。
因此,能够利用聚光灯100的主体102来主动地释放发光模块101a、101b的热量。因而,能够防止发光模块101a、101b所具有的发光二极管元件的温度上升过度,能够很好地维持发光模块101a、101b的发光效率。
本发明的照明装置不限于聚光灯,也能同样用于例如嵌顶灯、防范灯、壁灯、及舱顶灯那样的其他照明装置。
Claims (9)
1.一种发光模块,其特征在于,包括:
模块基板;
发光二极管排,该发光二极管排包含:多个发光二极管元件,该多个发光二极管元件具有阳极用的元件电极及阴极用的元件电极,并且形成沿所述元件电极的排列方向延伸的矩形形状;以及多条接合线,该多条接合线将相邻的发光二极管元件间进行串联电连接,将所述发光二极管元件固定在所述模块基板上;以及
密封构件,该密封构件具有透光性,并且层叠于所述模块基板上,以密封所述发光二极管排,
所述多个发光二极管元件在与所述元件电极的排列方向相交的方向上隔开间隔排列,在相邻的发光二极管元件之间,具有相同极性的元件电极在所述发光二极管元件的排列方向上相互相邻地进行排列,
将所述接合线相对于所述发光二极管元件的排列方向进行倾斜布线,以将所述相邻的发光二极管元件的不同极性的元件电极之间进行连接。
2.如权利要求1所述的发光模块,其特征在于,
所述接合线在相邻的发光二极管元件之间向着远离所述模块基板的方向呈圆弧状突出,所述接合线的顶部相对于所述发光二极管元件的突出高度为200μm~500μm。
3.如权利要求1或3所述的发光模块,其特征在于,
所述密封构件由树脂材料形成。
4.如权利要求3所述的发光模块,其特征在于,
所述发光模块还包括:金属反射层,该金属反射层具有层叠于所述模块基板的光反射面;以及透光性小片接合材料,该透光性小片接合材料夹在所述发光二极管元件和所述光反射面之间,将所述发光二极管元件粘接至所述金属反射层,所述小片接合材料由比所述密封构件的透气性要低的树脂材料形成,并且在所述金属反射层上向着所述发光二极管元件的周围突出。
5.如权利要求4所述的发光模块,其特征在于,
所述密封构件由比所述小片接合材料要柔软的树脂材料形成。
6.如权利要求4所述的发光模块,其特征在于,
所述小片接合材料包含聚苯基硅氧烷成分。
7.如权利要求4所述的发光模块,其特征在于,
所述小片接合材料及所述密封构件都包含聚苯基硅氧烷成分。
8.一种照明装置,其特征在于,包括:
主体;以及
由所述主体支承的发光模块,
所述发光模块包括:
模块基板;
发光二极管排,该发光二极管排包含:多个发光二极管元件,该多个发光二极管元件具有阳极用的元件电极及阴极用的元件电极,并且形成沿所述元件电极的排列方向延伸的矩形形状;以及多条接合线,该多条接合线将相邻的发光二极管元件间进行串联电连接,将所述发光二极管元件固定在所述模块基板上;以及
密封构件,该密封构件具有透光性,并且层叠于所述模块基板上,以密封所述发光二极管排,
所述多个发光二极管元件在与所述元件电极的排列方向相交的方向上隔开间隔排列,在相邻的发光二极管元件之间,具有相同极性的元件电极在所述发光二极管元件的排列方向上相互相邻地进行排列,
将所述接合线相对于所述发光二极管元件的排列方向进行倾斜布线,以将所述相邻的发光二极管元件的不同极性的元件电极之间进行连接。
9.如权利要求8所述的照明装置,其特征在于,
所述主体包括散热器、及与散热器进行热连接的受热部,所述发光模块固定于所述受热部,与该受热部进行热连接。
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