JP2005136224A - 発光ダイオード照明モジュール - Google Patents

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Abstract

【課題】 組立を容易で放熱特性に優れ、高信頼性の小型で使い勝手のよい高照度な発光ダイオード照明モジュールを提供すること。
【解決手段】 フレキシブル基板２ａ上に回路配線３を形成し、その上に接着剤８を介してフレキシブル基板２ｂを形成し、その上に、発光ダイオードのダイス１からの光を反射するフレキシブルな反射層７ａを形成してなるフレキシブル配線基板を備えている。フレキシブル配線基板を貫通して、発光ダイオードのダイス１を搭載するヒートスプレッダ９が設けられている。発光ダイオードのダイス１とフレキシブル基板２ａ上に設けられた回路配線３とは金属線５によって接続されている。このようなフレキシブル配線基板にうち、ヒートスプレッダ９を設けた領域が難変形部で、その他の領域が易変形部として構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、発光ダイオード照明モジュールに関し、より詳細には、携帯カメラやビデオカメラのフラッシュ照明、液晶テレビ、液晶モニターのバックライト、室内外の照明、信号灯、自動車の制動灯、方向指示灯、前照灯、室内灯等の光源として搭載される発光ダイオード照明モジュールに関する。
発光ダイオードは、その高輝度化に伴い、耐衝撃性が高い、長寿命でメンテナンス経費がかからず、小型で省電力であるという特徴が活かされる携帯カメラやビデオカメラのフラッシュ照明、携帯電話等の液晶モニターのバックライトおよびフロントライト、信号灯、自動車の制動灯、方向指示灯、室内灯等の用途で、光源としてそのシェアを拡大している。
さらに、近年、液晶テレビ、液晶モニターのバックライトの応答時間の短縮化、色再現性の向上、長寿命化、水銀レス化の要請から、益々、発光ダイオードに対する期待が高まっている。
従来の発光ダイオード光源は、例えば、略砲弾型パッケージやリフレクタ付の表面実装型パッケージ等にモールドされた素子をプリント配線板やフレキシブル配線基板等に実装し、さらに、必要に応じて、反射板やレンズ等の光学部品を配置して、光源として使用するというものである。
また、照明機器の設計が容易である等の理由から、特許文献１に開示されているように、フレキシブル配線基板に発光ダイオードを実装した発光ダイオードアレイを、高低部を有する取付体に取り付けるという方法が提案されている。
特開平２−３８６号公報
しかしながら、近年、発光ダイオードの高輝度化に伴って、照明用光源として利用されるようになり、数Ｗを超えるような大きな出力のものが実用化されている。このような大出力の発光ダイオードでは、発熱が無視できなくなり、通常、フレキシブル配線基板に実装した発光ダイオードでは放熱特性が悪く、温度上昇が大きいので、大出力での使用は困難である。
すなわち、出力が大きなパワーＬＥＤでは、通常、金属板を打ち抜いて、曲げ加工した配線に、パワーＬＥＤのリードを直接溶接するというような実装形態（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＤＳ１０；Ｌｕｍｉｌｅｄｓ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）、あるいは、メタルコアプリント配線基板にパワーＬＥＤのリードをはんだ付けするという実装形態（Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＤＳ２２；Ｌｕｍｉｌｅｄｓ Ｌｉｇｈｔｉｎｇ）等がとられている。
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、組立を容易で放熱特性に優れ、高信頼性の小型で使い勝手のよい高照度な発光ダイオード照明モジュールを提供することにある。
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、フレキシブル配線基板に発光ダイオードのダイスを実装する発光ダイオード照明モジュールにおいて、前記フレキシブル配線基板を貫通して設けられ、前記発光ダイオードのダイスを搭載するヒートスプレッダを備え、前記ダイスと前記フレキシブル配線基板が接続される接続部の範囲まで、前記ヒートスプレッダが延長されていることを特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フレキシブル配線基板に形成され、前記発光ダイオードのダイスからの光を反射するフレキシブルな反射部材を備えたことを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記フレキシブル配線基板のうち、前記ヒートスプレッダを設けた領域が難変形部で、その他の領域が易変形部であることを特徴とする。
したがって、フレキシブルに所望の光学系が構成でき、発光ダイオードのダイスは放熱性がよく配線接続部の変形が少ないので、組立の手間の少なく信頼性が高い照明光源を提供できる。
また、ヒートスプレッダは、ダイスから発生する熱を広く拡散する機能を有するので、熱伝導率が高く熱流の断面積が広いことが好ましい。剛性が高く熱伝導率が高い、銅、アルミニウム等の金属材料、ダイアモンド、黒鉛等の炭素材料、サファイア、窒化アルミニウム等の無機材料が好ましい。また、窒化アルミニウムとアルミニウムからなる金属マトリクス複合材料のような金属材料と無機材料からなる金属マトリクス複合材料、さらに、銀ペーストの硬化物のような、これらの金属材料、もしくは、炭素材料、無機材料等と接着剤からなる複合材料等が利用可能であり、特に限定されるものではない。
ヒートスプレッダは、電気的には、導電性であっても、絶縁性であっても構わないが、複数のダイスを実装する場合には、絶縁性とする方が回路構成上有利であるので、金属材料のような導電性材料でヒートスプレッダを形成する場合には、アルミナ等の酸化膜、科学処理膜、樹脂コーティング膜、樹脂フィルム等で表面に薄く絶縁層を設けるとよい。また、ヒートスプレッダを導電性とする場合には、ヒートスプレッダを接地する電気回路とすることが好ましい。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記発光ダイオードのダイスを搭載した前記ヒートスプレッダの搭載面が、前記反射部材の反射面よりも突出していることを特徴とする。これにより、フレキシブルな反射部材により、発光ダイオードから発光する光の利用効率の高い光学系を容易に構成できる。
また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載の発明において、前記発光ダイオードのダイスを搭載した前記ヒートスプレッダの搭載面以外のいずれかに放射型放熱材を備えることを特徴とする。これにより、発光ダイオードからの発熱を効率的に発光ダイオード照明モジュールの外部に逃がすことができる。
また、請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記発光ダイオードのダイスを一列に整列させてなる発光ダイオードアレイを備え、その整列方向に対して、前記発光ダイオードのダイスを傾けて整列させることを特徴とする。これにより、輝度の分布が小さい発光ダイオード照明モジュールを得ることができる。
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記ヒートスプレッダの熱伝導率が、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする。好ましくは、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記発光ダイオードのダイスとして、２種以上の発光ダイオードのダイスを実装することを特徴とする。これにより、２種以上の発光ダイオードのダイスを実装するので、コンパクトで演色性に優れた光源を提供できる。
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記フレキシブル配線基板に、ツェナーダイオードやインテリジェントツェナーなどの保護素子を備えることを特徴とする。これにより、照明機器の組立時および使用時にサージ電流等による発光ダイオードのダイスの破壊を回避することができる。
また、請求項１０に記載の発明は、請求項１乃至９のいずれかに記載の発明において、外部からの発光ダイオードの制御信号を受信する通信手段を有する通信部と、該通信部で受信された制御信号に基づき、前記発光ダイオードを制御して駆動する駆動制御部を、内部に備えることを特徴とする。これにより、照明機器に付随する回路基板を削減でき、所望の調光制御を行うことができる。
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記通信部と前記駆動制御部を集積したＩＣを前記ヒートスプレッダに接続し、さらに、前記ＩＣに発光ダイオードのダイスを積層して実装することを特徴とする。これにより、小型で高周波の応答特性に優れた光源を構成できる。
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１乃至１１のいずれかに記載の発明において、 前記発光ダイオードのダイスを透明樹脂で被覆することを特徴とする。これにより、発光ダイオードとフレキシブル配線基板の配線の信頼性を高め、さらに、発光ダイオードのダイスから外部への光の取り出し効率を高めることができる。
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記ヒートスプレッダをヒートシンクに接続することを特徴とする。これにより、高出力でコンパクトな照明機器を構成できる。その接続方法は、単純に機械的な方法でヒートスプレッダとヒートシンクに接触圧がかかるように接続してもよいし、接着剤等で貼り付けてもよい。
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の発明において、前記反射部材を前記ヒートシンクに固定することを特徴とする。これにより、フレキシブルな反射部材を照明機器の光学系の一部とすることができ、わずかな部品点数で、照明機器を構成できる。また、当該フレキシブルな反射部材を固定する部分に可動機構を設ければ、光学系を必要に応じて調整することができる。さらに、ヒートシンクの表面の一部を照明機器の反射鏡として使用することもできる。
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１３又は１４に記載の発明において、前記ヒートシンクの表面の一部分に放射型放熱材を備えることを特徴とする。これにより、ヒートシンクから効率的に発光ダイオード照明モジュールの外部に逃がすことができる。
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１３，１４又は１５に記載の発明において、前記ヒートスプレッダと前記ヒートシンクの間隙に放熱材を充填することを特徴とする。これにより、効率的に発光ダイオードからの発熱をヒートシンクへ伝達することができ、発光ダイオードのダイスの温度が低下することで、光源の高輝度化と長寿命化を実現できる。
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、前記放熱材が電気絶縁性放熱材であることを特徴とする。これにより、ヒートシンクと配線間の異常な回路形成を防止できる。
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１乃至１７のいずれかに記載の発明において、集光部材、偏光部材、導光体、拡散体の少なくともいずれか１つと接続することを特徴とする。これにより、所望の光学特性を有するコンパクトな照明機器を構成できる。
また、請求項１９に記載の発明は、請求項１乃至１８のいずれかに記載の発明において、前記発光ダイオードのダイス表面から前記ヒートシンク上の反射膜もしくは集光部材、偏光部材、導光体、拡散体に至る導光路に分光特性変換層を有することを特徴とする。これにより、所望の分光特性を有するコンパクトな照明機器を構成できる。
以上説明したように、本発明によれば、フレキシブル配線基板を貫通して設けられ、発光ダイオードのダイスを搭載するヒートスプレッダを備え、ダイスとフレキシブル配線基板が接続される接続部の範囲まで、ヒートスプレッダが延長されているので、フレキシブルに所望の光学系が構成でき、発光ダイオードのダイスは放熱性がよく、配線接続部の変形が少ないので、組立の手間の少なく、信頼性が高い照明光源を提供できる。
以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）照明モジュールの基本断面構造を説明するための構成図で、発光ダイオードのダイスをフレキシブル基板に直接実装した断面構造を示している。図中符号１は発光ダイオードのダイス、２はフレキシブル基板、３は回路配線、４はカバーレイ、５は金属線、６は透明樹脂を示している。
フレキシブル基板２上に回路配線３を形成し、さらに、その上にカバーレイ４を形成してフレキシブル配線基板とし、そのフレキシブル配線基板上に直接、発光ダイオードのダイス１をダイボンドし、発光ダイオードのダイス１とフレキシブル配線基板上に形成された回路配線３とを金属線５で接続している。また、発光ダイオードのダイス１と金属線３の保護のために、その上を透明樹脂６で被覆している。
カバーレイとは、一般的に表面絶縁層を意味し、フィルム層あるいは可撓性絶縁層をも意味するものである。単なるレジンの硬化物による表面絶縁層がソルダーレジストであるのに対して、カバーレイは、薄いフィルムを接着剤で貼り付けた構造の表面絶縁層である。リジッドなプリント配線基板においては主にソルダーレジストが用いられ、フレキシブルプリント配線基板では主にカバーレイが用いられる。
発光時に発光ダイオードのダイス１が発熱するが、この構造では熱の放散が悪く、ダイスの温度が極めて上昇しやすいので、このような実装形態は、表示灯等、高々数１０ｍＷのダイスを実装するような出力密度が小さい用途で用いられるに過ぎない。
さらに、フレキシブル配線基板の可撓性のために、変位が大きく、ダイスを直接実装しては、ボンディング部の信頼性の確保は難しく、通常は、予めパッケージングされた発光ダイオードを利用することが多い。また、金属配線層が、発光ダイオードが発光する光を反射するに過ぎないので、効率的に光を利用するには至らなかった。
本発明は、これらの点を改善し、数１００ｍＷから１Ｗを超えるような大出力の発光ダイオードのダイスを高密度に実装することを可能にしたものである。
図２は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１を説明するための断面構成図で、図中符号２ａ，２ｂはフレキシブル基板、７ａは反射層、８は接着剤、９はヒートスプレッダ、Ａはフレキシブル配線基板の難変形部、Ｂはフレキシブル配線基板の易変化部を示している。その他、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例１の発光ダイオード照明モジュールは、フレキシブル基板２ａ上に回路配線３を形成し、さらにその上に接着剤８を介してフレキシブル基板２ｂを形成し、さらにその上に、発光ダイオードのダイス１からの光を反射するフレキシブルな反射層７ａを形成してなるフレキシブル配線基板を備えている。
また、このフレキシブル配線基板を貫通して、発光ダイオードのダイス１を搭載するヒートスプレッダ９が設けられている。また、発光ダイオードのダイス１とフレキシブル基板２ａ上に設けられた回路配線３とは金属線５によって接続されている。このようなフレキシブル配線基板にうち、ヒートスプレッダ９を設けた領域が難変形部で、その他の領域が易変形部として構成されている。また、発光ダイオードのダイス１を搭載したヒートスプレッダ９の搭載面が、反射層７ａの反射面よりも突出して構成されている。さらに、このヒートスプレッダの熱伝導率は、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下で、好ましくは、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。
このヒートスプレッダとして、最も実用上有効な材質は銅である。銅の熱伝導率は室温付近で平坦な温度特性を示し、４０１Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）、Ｔ＝１００Ｋ以下で急速に上昇し、約１００００Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝１０Ｋ）で最大値を示す。
銅以外の材質としては、以下のものが挙げられる。
銀 ４２８Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
アルミニュウム ２３５Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
アルミ合金 １００−２００Ｗ／ｍ・Ｋ程度（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
鉄 ８３Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
チタン ２２Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
ダイアモンド ６６０Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
黒鉛 ８０Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
黒鉛 ２５０Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
シリコーン １７０Ｗ／ｍ・Ｋ（＠Ｔ＝２７３Ｋ）
銅ベースＤＭ４０３０ ５−２０Ｗ／ｍ・Ｋ
銅ベースＤＭ５０３０ ２５−３０Ｗ／ｍ・Ｋ
銅ベースＤＭ６０３０ １２−６０Ｗ／ｍ・Ｋ
このように、フレキシブル基板２ａに回路配線３を形成したフレキシブル配線基板に、フレキシブル基板２ｂの片面に金属の蒸着膜により反射層７ａを形成した反対側の面に接着剤８を塗布して貼り付け、反射部材付のフレキシブル配線基板を作成する。
ところで、本発明におけるフレキシブル配線基板は、フレキシブル基板２ａ，２ｂのいずれかの少なくとも片面に金属配線層が形成されている配線基板と定義し、プリント配線基板であって、その一部に可撓性を有するものを総称する。具体的な名称で表現するならば、片面フレキシブルプリント配線基板、両面フレキシブルプリント配線基板、多層フレキシブルプリント配線基板、フレックス−リジッドプリント配線基板などを意味する。
ここで、フレキシブル基板とは、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリエステル、液晶ポリマー等からなる樹脂フィルム、ガラス繊維と樹脂の複合フィルム、ガラス繊維、シリカ、アルミナ、酸化チタン、ガラス等からなる無機フィラーと樹脂の複合フィルム、アルミ、銅、チタン等の金属箔、金属箔表面に絶縁層が形成された複合フィルム等の可撓性のある基板の意であり、特に限定されるものではない。
フレキシブル配線基板の金属配線部を利用して、レーザー穴あけ加工等により、フレキシブル基板に穴あけして、導電性ペーストや電解めっき等でヒートスプレッダ９を形成することも可能ではあるが、ここでは、１ｍｍ角程度もしくはそれ以上の比較的にサイズが大きい発光ダイオードのダイスをマウントするので、強度を確保するために、フレキシブル配線基板を貫通するヒートスプレッダ９の形成方法として、機械的に加工した部品を使用するのが簡便である。
プレスや鋳造などの機械加工によって、ヒートスプレッダを加工する場合、容易に形状を形成できるので、予めダイスマウント部の形状を凹面もしくは凸面に加工し、銀メッキなどを施して、反射面とすることで光学特性を改善することが可能である。同様に、機械的にヒートスプレッダの取り付けをフレキシブルプリント配線基板に取り付けを行う場合に、ダイスマウント部の形状を凹面もしくは凸面に加工してもよい。もちろん、このようなヒートスプレッダのダイスマウント部の形状の形成方法が機械的な加工方法に限られるわけではなく、必要性に応じてメッキ加工などで行っても良い。
電極接続部と発光ダイオードのダイス１をマウントするヒートスプレッダ９を挿入する部分は、予め穴あけ加工を施して開口しておく。この開口部に金属ピンを挿入してかしめ、ヒートスプレッダ９を反射部材付のフレキシブル配線基板に固定する。このとき、金属ピンとフレキシブル配線基板の密着性を高めるために、接着剤を塗布しておいてもよい。
ヒートスプレッダ９に発光ダイオードのダイス１を導電性接着剤（図には記載せず）でマウントし、金属線５で、発光ダイオードのダイス１とフレキシブル配線基板を電気的に接続した後、透明樹脂６で発光ダイオードのダイス１と金属線５とを被覆する。
ヒートスプレッダ９を固定した部分は、フレキシブル配線基板の他の部分（易変形部）と異なり、容易に変形しない構造（難変形部）となり、透明樹脂６とともに、発光ダイオードのダイス１と金属線５の断線を防止する。
発光ダイオードのダイスを、フレキシブル配線基板の貫通部から顔を出したヒートスプレッダにマウントするので、フレキシブル配線基板と発光ダイオードのダイスとを電気的に接続（配線）する金属線、例えば、ワイヤーボンディングの金線、ＴＡＢのフライングリードの部分とその周辺、すなわち、フレキシブル配線基板の貫通部から顔を出したヒートスプレッダの周辺を固定することが必要である。ダイスとフレキシブル配線基板の電気的な接続部の周辺を難変形部とし、電気的な接続の信頼性を確保することが重要なので、例えば、ヒートスプレッダをより広くして、ヒートシンクとの間の熱抵抗を下げる場合に、ヒートスプレッダの幅全体でフレキシブル配線基板とヒートスプレッダが接続され、フレキシブル配線基板と反射部材を固定しなくても良い。
つまり、ダイスとフレキシブル配線基板が接続される接続部の範囲までヒートスプレッダを延長することにより、ヒートスプレッダのフレキシブル配線基板の貫通部の周辺に難変形部があることが重要であり、ヒートスプレッダの投影面全体が必ずしも難変形部である必要はない。ヒートスプレッダの投影面より広い難変形部があってもよいし、ヒートスプレッダのフレキシブル配線基板の貫通部周辺部のみを固定して難変形部としても良い。
透明樹脂とは、発光ダイオードの発光スペクトル範囲の波長領域の光を透過する特性を有する樹脂であり、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂等を用いる場合が多い。また、脂環式ポリイミド、脂肪族ポリイミド、シリコーン変成ポリイミドなどの透明なポリイミドも使用可能である。さらに、屈折率の値が樹脂に近いガラスビーズ、ナノガラス、セラミック微粒子等の透明な無機微粒子をフィラーとして含む樹脂を包含する。
フレキシブルな反射部材は、フレキシブル基板にアルミニウム、銀、金等の高反射率の金属を蒸着、スパッタして金属薄膜を形成したもの、さらに、この金属箔膜の上に弗化マグネシウム等を保護膜として蒸着したもの、フレキシブル基板に酸化チタン、酸化亜鉛等誘電体フィラーを混合した白色塗料を塗布して反射膜を形成したもの、フレキシブル基板に誘電体薄膜を多層に形成したもの、単純に、圧延アルミ箔、銀等をめっきした圧延銅箔等の金属箔、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂に酸化チタン、酸化亜鉛等誘電体フィラーを混合し、延伸してサブミクロン以下の細孔を形成した多孔体シート、この多孔体シートをフレキシブル基板で補強したもの等を用いることができる。
フレキシブルな反射部材の面積を広く設計する必要性がある場合には、図２に示したように、反射部材とフレキシブル配線基板を個別に作成して貼り付け、フレキシブル配線基板の面積を小さく設計することで、コストを小さく抑えることができる。銅配線のボンディング部は、良好なワイヤーボンディングを行うために、ニッケルめっきを施した後、さらに金メッキを施している。
図３は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例２を説明するための断面構成図で、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
フレキシブル基板２上に回路配線３を形成し、さらに、絶縁性のカバーレイ４を形成する。その上に、アルミニウムなどの金属を蒸着し、金属薄膜を形成して反射層７ａとする。もしくは、カバーレイ４に接着性の樹脂を用い、アルミ箔を接着することで反射層７ａとすることも可能である。アルミ箔を用いる場合には、粗面を接着面とし、光沢面を反射面とする方が好ましい。
次に、電極ボンディングパッドを形成するために、フォトレジストでマスクを形成して、ボンディングパッド部の反射層７ａの金属箔膜とカバーレイ４の樹脂をエッチングする。さらに、ニッケルめっきと金メッキを施して金パッドを形成する。
反射膜付のフレキシブル配線基板にヒートスプレッダ９の挿入部を開口し、アルミニウム等で製作した金属ピンを挿入して、金属ピンをかしめして固定する。また、テープ状の反射膜付のフレキシブル配線基板にヒートスプレッダ９を形成する場合には、開口部にアルミニウム等で製作した金属ピンを挿入して、フレキシブル基板側に配したアルミニウム等の条に圧接して形成することもできる。
以下、図２と同様に、ヒートスプレッダ９に発光ダイオードのダイス１を導電性接着剤（図には記載せず）でダイボンドした後、金属線５で、発光ダイオードのダイス１とフレキシブル配線基板を電気的に接続し、さらに、透明樹脂６で発光ダイオードのダイス１と金属線５とを被覆する。
反射膜の面積があまり広く要しない場合には、図３に示すように、フレキシブル配線基板上に、直接、反射層を形成する。また、金属箔膜で形成した反射膜は、その表面の酸化の進行による光沢の低下を防止するために、透明樹脂もしくは弗化マグネシウム等の無機薄膜で被覆することもある。
図４は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例３を説明するための断面構成図である。図中符号８ａ，８ｂは接着剤、９ａ，９ｂはヒートスプレッダで、その他、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
フレキシブル基板２の片面に銀を蒸着して反射膜７ａを形成し、その他方の面に熱可塑性樹脂の接着剤８ａを塗布した後、電極のボンディング部の穴あけ加工したものを銅箔に貼り付ける。この銅箔をフォトリソグラフィープロセスにてパターニングし、回路配線３を形成した後に、熱可塑性樹脂を塗布して、接着剤８ｂを形成して、反射膜付のフレキシブル配線基板を作成する。
もしくは、フレキシブル基板に銅箔を貼り付けて形成した３層の銅張り積層板をパターニングして作成したフレキシブル配線基板を、レーザー穴あけ加工等により、フレキシブル基板に穴あけする。
フレキシブル配線基板の発光ダイオードのダイスをマウントする部分の穴あけ加工を施した後、接着剤８ｂに金属薄板を貼り付ける。予め打ち抜き加工により成型した金属薄板を貼り付けてもよいが、銅箔を貼り付けた後、フォトリソにより銅箔をエッチングして、ヒートスプレッダ９を形成してもよい。
発光ダイオードのダイス１をマウントする部分は、ヒートスプレッダ９を作用極として、開口部を電気銅めっきで埋める。硫酸銅系のめっき液を用い、反射膜７ａをめっきのカバレッジの検出極とし、作用極電位と同じ電位になるまで堆積、次に、逆方向に電流密度を高めて短時間電流を流し、溶出、再度、堆積、・・・を繰り返すことで、平滑に開口部をめっきで埋めることができる。
このようにして形成したヒートスプレッダ９ｂに、発光ダイオードのダイス１をダイボンドし、金属線５で回路配線と結線した後、透明樹脂６で発光ダイオードのダイス１と金属線５を被覆して製作する。
図５は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例４を説明するための断面構成図である。図中符号１０は放射型放熱材層を示している。その他、図４と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
反射膜付のフレキシブル配線基板の作成までは、図４と基本的に同じである。異なる点は、金属薄板の代わりに、片面に予め放射型放熱材層１０を形成したヒートスプレッダ９ａを接着剤８ｂに貼り付ける点である。さらに、発光ダイオードのダイス１をマウントする部分は、銀ペースト等の導電性ペーストを充填して硬化し、開口部を埋め、その上に発光ダイオードのダイス１をダイボンドする。
高熱伝導性の銀ペーストとして、ＤＭ４０３０、ＤＭ５０３０、ＤＭ６０３０（Ｄｉｅｍａｔ，Ｉｎｃの商品名）を上げることができ、形成物の熱伝導率は１０Ｗ／ｍ・Ｋを超える。金属線５で回路配線と結線し、透明樹脂６で発光ダイオードのダイス１と金属線５とを被覆する。
放射型放熱材層９の具体的な例は、オキツモクールテック（オキツモ株式会社の商品名）、セラックα（沖電気工業株式会社の登録商標）等で販売されているセラミック系素材の塗膜の他、カーボン系の素材の塗膜である。
また、予め、放射型放熱材層９を形成した金属材料として、例えば、放熱性鋼板「コーベホウネツ」（神戸製鋼の商品名）、高放熱アルミ板「コーベホーネツ・アルミ」（神戸製鋼の商品名）を用いてもよい。
図６は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例５を説明するための断面構成図である。図５と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
反射膜付のフレキシブル配線基板の作成までは、図４と基本的に同じである。異なる構成は、ヒートスプレッダ９を図３と同じように、金属ピンを開口部に挿入し、金属ピンをかしめることで製作し、発光ダイオードのダイス１をマウントするヒートスプレッダ９の反対側に放射型放熱材塗料を塗布して硬化し、放射型放熱材層１０を形成している点である。
逆ピラミッド型の縦型電極構造の発光ダイオードのダイス１を、導電性ペーストでヒートスプレッダ９上にダイボンド後、金ワイヤー５で配線部と結線して樹脂６で被覆する。
図７は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例６を説明するための断面構成図である。図中符号１１はインターポーザーで、その他、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
フレキシブル基板２に回路配線３を形成したフレキシブル配線基板に、酸化チタンをフィラーとして混合した塗料を塗布して反射部材７ｂを形成することで、反射膜付のフレキシブル配線基板を製作する。
次に、ヒートスプレッダ９を固定する穴を開口し、金属ピンを挿入してかしめつける。フリップチップボンディング電極を有する発光ダイオードのダイス１をインターポーザー１１に接続後、ヒートスプレッダ９にマウントする。発光ダイオードのダイス１はインターポーザー１１を介して、フレキシブル配線基板の配線と結線して透明樹脂６で被覆する。発光ダイオードのダイス１を搭載したヒートスプレッダ９の反対側の面には、図６と同様に、放射型放熱材層１０を形成する。
図８は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例７を説明するための断面構成図である。図中符号１２はドライバーＩＣで、その他、図８と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。インターポーザーの代わりに、発光ダイオードのドライバーＩＣ１２を用いている点以外は基本的に図７と同じである。
ドライバーＩＣ１２は、少なくとも、外部からの発光ダイオードの制御信号を受信する通信手段を有する通信部と、この通信部で受信された制御信号に基づき、発光ダイオードを制御して駆動する駆動制御部からなる。通信部は、有線、無線、いずれでもよい。
ドライバーＩＣ１２は、発光ダイオードのダイス１が発光する光による影響を回避するために、ボンディング電極部を除いて、光吸収層とその上面に光反射層を形成する方が好ましい。
また、回路構成上必要なキャパシタ、インダクタ、抵抗器等の受動素子、ツェナーダイオード、インテリジェントツェナー等の保護素子、受光素子等のセンサ、アンテナ等は、ドライバーＩＣ上に実装してもよいが、通常は、フレキシブル配線基板上に実装する。
次に、図９〜図１１に、フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１を、ヒートシンク１３と接続した発光ダイオード照明モジュールの構造を模式的に示す。図１０と図１１は、フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１とヒートシンク１３との熱的な接続部の構造を模式的に示したものである。
図９は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例８を説明するための断面構成図である。図中符号１３はヒートシンク、１４はリフレクタ（反射鏡）、１５は樹脂で、その他、図１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
本実施例８の発光ダイオード照明モジュールは、フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１を冷却するヒートシンク１３と、発光ダイオード照明モジュールの光学的な特性を高めるリフレクタ１４、同様にレンズの機能を果たす樹脂１５から構成されており、フレキシブル発光ダイオードアレイの反射膜が発光ダイオード照明モジュールの光学系の一部を構成する。
ここで、ヒートシンクとは、熱源に熱的に接触して、熱を拡散して、その表面から放熱し、熱源を冷却する機能を有するものと定義し、一般的な放熱フィンの類から、ラジエーターのような水冷式の放熱パネル、冷媒を気密に封入したヒートパイプ、ヒートポンプ等の熱交換器を意味し、機器の筐体を利用するケースを含む。
一般的には、ヒートシンクは、金属材料（アルミニウム、銅、アルミニウム合金、銅合金、ステンレススチール等）で形成されることが多いが、金属とＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、不飽和ポリエステル等の樹脂とのメッシュ状の金属骨格を持つ複合材料、さらに、これらの金属材料の表面に、熱を赤外線に変換して効率的に放熱性する放熱層を形成した複合材料、例えば、コーベホウネツ（株式会社神戸製鋼所の商品名）、コーベホウネツ・アルミ（株式会社神戸製鋼所の商品名）等で作成することもある。また、照明機器によるが、リフレクタ１４と樹脂１５は必須ではないが、機器構成上必要な場合がある。
図１０は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例９を説明するための断面構成図である。図中符号１０ｃは放射型放熱材層、１６は熱伝導材で、その他、図８及び図９と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１のヒートスプレッダ９とヒートシンク１３の熱的な接触を改善することを目的として、フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１のヒートスプレッダ９とヒートシンク１３の間に、熱伝導材１６を封入して接着する。さらに、ヒートスプレッダ９が接触するヒートシンク１３の反対側の面には、ヒートシンクの放熱特性を高めることを目的に、放射型放熱材層１０ｃを形成している。
ところで、熱伝導材１６は、シリコーン樹脂、シリコーンオイル、メソゲン構造を有する樹脂等、さらには、金属、黒鉛等のカーボン、セラミックス等の微粒子、ファイバー、ナノ粒子、ナノファイバー等をこれらの樹脂材料にフィラーとして添加した複合熱伝導材を用いることができ、具体的な商品として、λＧＥＬ（株式会社ジェルテックの商品名）、ハイパーソフトプラス放熱材（住友スリーエム株式会社の商品名）、コ・サーム（太陽金網株式会社の商品名）、Ｍｉｃｒｏ−Ｆａｚｅ（ＡＯＳ Ｃｏ．の商品名）、Ｓｕｒｅ Ｆｏｒｍ（ＡＯＳ Ｃｏ．の商品名）、ＤＭ４０３０、ＤＭ５０３０、ＤＭ６０３０（Ｄｉｅｍａｔ，Ｉｎｃの商品名）等を挙げることができる。熱伝導性の高いものがより好ましいが、特に限定されるものではない。なお、熱伝導材１６を封入することが必須ではなく、ヒートスプレッダ９とヒートシンク１３を機械的に接合する等の手段をとっても差し支えない。
図１１は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１０を説明するための断面構成図である。図中符号１０ａ，１０ｂは放射型放熱材層で、その他、図１０と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１のヒートスプレッダ９とヒートシンク１３が対向する面に、夫々、放射型放熱材層１０ａと１０ｂを設けることにより、接触による熱伝導に加えて、赤外線の放射と吸収による熱の伝達過程を積極的に利用するものである。
もちろん、図１０の場合と同様に、熱伝導材１６を封入して、熱伝導を改善する方法を併用してもよい。この場合には、熱伝導材１６には、赤外線の吸収、散乱が少ないものを選択し、放射型放熱材層１０ａと１０ｂによる赤外線を介した熱の伝達を妨げない方がよい。
次に、図１２〜図１５に、フレキシブル発光ダイオードアレイとヒートシンクを組合わせて構成した発光ダイオード照明モジュールの例を模式的に断面図と正面図で示す。
図１２（ａ），（ｂ）は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１１を説明するための断面構成図で、図１２（ａ）は断面図、図１２（ｂ）は正面図である。図中符号１ａ，１ｂ，１ｃはＲＧＢの３色の発光ダイオードのダイス、１３ａ，１３ｂ，１３ｃはヒートシンク、１７は嵌合部で、その他、図１１と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
樋状に加工したヒートシンク１３ａに、フレキシブルな発光ダイオード照明モジュール２１と反射鏡の一部を形成するヒートシンク１３ｂを、嵌合部１７で一体化した発光ダイオード照明モジュールを示したものである。フレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１は、ＲＧＢの３色の発光ダイオードのダイス１ａ，１ｂ，１ｃを直線状に並べて実装して樹脂６で被覆したものである。
発光ダイオード照明モジュールの反射面は、フレキシブル発光ダイオードアレイ２１上の反射膜７とヒートシンク１３ｂの反射面から構成されている。反射面の形状は、樋状に加工したヒートシンク１３ａの内側の加工形状とヒートシンク１３ｂの反射面の加工形状で決まるが、樋状に加工したヒートシンク１３ａの内側は、反射面ではないので、表面状態に対する制約は小さい。
また、ＲＧＢの３色の発光ダイオードのドライバーＩＣとツェナーダイオード等のサージ電流に対する保護素子をフレキシブル配線基板上に実装し、ヒートシンク１３ａと１３ｂの間に収納する。
このような発光ダイオード照明モジュールにおいて、光源と反射鏡等の光学部品の位置合わせの精度はきわめて重要であり、フレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１とヒートシンク１３の位置合わせは、フレキシブル配線基板に開口せしめたスルーホールもしくは切れ込みにヒートシンクに形成した突起物を挿入する方法、もしくは、逆に、ヒートスプレッダ９を突出させ、ヒートシンク１３に設けた凹部に収納することで、自動的に位置調整ができるようにするとよい。
図１３（ａ），（ｂ）は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１２を説明するための断面構成図で、水冷式のヒートシンクを採用した面発光の発光ダイオード照明モジュールの断面図と正面図を示したもので、図１３（ａ）は断面図、図１３（ｂ）は正面図である。図中符号１８ａはＬＥＤのドライバＩＣ、１８ｂはキャパシタ等の受動部品、１９は分光特性変換層、２０は拡散板で、その他、図１２と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
水冷ジャケットをヒートシンク１３ａと１３ｂを組み合わせて構成し、内部空間部分に冷却水等の冷媒を流す構造になっている。フレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１は、ライン状に配列した発光ダイオードのダイスを１８列配列したもので、列の間に、ＬＥＤのドライバーＩＣ１８ａとキャパシタ等の受動部品１８ｂを配置し、ヒートシンク１３ａ上に貼り付け、さらにその上に、反射膜を蒸着した樹脂成形の反射鏡１４と、蛍光塗料をコーティングして形成した分光特性変換層１９を有する拡散板２０を重ねた構造となっている。
拡散板２０としては、特に限定されるものではなく、一般的には、透明な樹脂、ガラスなどを用い、微小なボイドやフィラーなどにより内部に屈折率の不均一性を形成して利用する拡散板、表面の屈折率の不均一性を利用して光を拡散する拡散板、表面の凹凸形状を利用して光を拡散する拡散板、さらに、反射体と組み合わせる構造の拡散板などが利用できる。
例えば、反射体と組み合わせる場合には、発光ダイオ−ドのダイスの正面に位置する拡散板に微小な凸面鏡を配置し、発光ダイオードの背面に形成した凹面鏡と組み合わせ、反射望遠鏡の集光構造を逆にしたような構造を形成して、さらに拡散板で光を拡散するという方法を採ることができる。実際に、図１３に示した拡散板２０に、発光ダイオードのダイスの正面に位置する部分に凸面鏡を形成することで、ダイス間の距離を大きくして、広範囲に光を拡散することができる。また、このような凸面鏡にハーフミラーを利用することも有効である。
一般的に、分光特性変換層とは、蛍光体、燐光体、もしくは、半導体ナノ粒子を分散したガラス等を含むルミネッセンス発光材料層、希土類イオンを添加したガラス、結晶等によるアップコンバージョン発光材料層、光学非線形結晶を含む高調波発光材料層、顔料、色素等で形成したフィルター層、もしくは、それらの複合体からなる層である。
図１４（ａ），（ｂ）は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１３を説明するための断面構成図で、図１４（ａ）は断面図、図１４（ｂ）は正面図である。図１２と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
ヒートパイプ状のヒートシンク１３に、ＲＧＢの３色の発光ダイオードのダイス１ａ，１ｂ，１ｃを直線状に並べて実装して樹脂６で被覆した発光ダイオード照明モジュール２１を貼り付け、さらに、断面形状が略放物線状の反射鏡１４を取り付けた構造の発光ダイオード照明モジュールである。
フレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１は、長手方向にはあまり大きな変形の必要がないので、発光ダイオードのダイスをマウントしたヒートスプレッダ９は、ヒートシンク１３側に配したヒートシンクのパイプより幅狭のアルミニウム等の条に、アルミニウムピンを発光ダイオードのダイス側から、発光ダイオードのダイス１をマウントする位置にあるフレキシブル基板の開口部に挿入して、圧接して形成している。発光ダイオードのダイス１を略放物線の略焦点に配置すれば、ライン状の指向性の高い光線を得ることができる。
図１５（ａ），（ｂ）は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１４を説明するための断面構成図で、図１５（ａ）は断面図、図１５（ｂ）は正面図である。図中符号１４ａ，１４ｂは反射鏡で、図１４と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
略正２０角柱状のヒートシンク１３に、直線状に発光ダイオードのダイス１を実装したフレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１を巻き付けて固定し、両側から、反射鏡１４ａと１４ｂを略正２０角柱状のヒートシンク１３に固定する。
フレキシブル発光ダイオード照明モジュール２１は、略正２０角柱状のヒートシンク１３に無理なく巻きつけることが必要であるので、夫々の発光ダイオードのダイス１をマウントするヒートスプレッダ９は、夫々独立してフレキシブル配線基板に固定してあり、その間はフレキシブルに変形できる構造とする。
さらに、１つの略焦点が１つの発光ダイオードのダイス１の中心にあり、もう１つの略焦点が略正２０角柱状のヒートシンク１３の中心線の延長線上にある略楕円を略正２０角柱状のヒートシンク１３の中心線を中心に回転した形状の反射鏡１４を取り付けた構造の発光ダイオード照明モジュールである。略正２０角柱状のヒートシンク１３の中心線の延長線上にある略焦点付近に発光ダイオードからの光を集光することができる。
図１６は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１５を説明するための断面構成図で、図１４と同型の発光ダイオード照明モジュールを大型液晶テレビのバックライトに適用した例を示している。図中符号２２はカラーミキシング導光板、２３プリズムは、２４は導光板、２５は反射膜、２６はマイクロＰＢＳアレイ、２７はマイクロレンズアレイを示している。
発光ダイオードのダイスの個数は、図１４の発光ダイオード照明モジュールと同じではなく、大型液晶テレビのサイズに応じて増減するのは言うまでもない。図１４の発光ダイオード照明モジュールと同じく多色の発光ダイオードを用いる場合には、白色ダイオードを用いる場合とは異なり、異なる色の光を均等に混合する必要性があるので、カラーミキシング導光板２２をプリズム２３を介して導光板２４に接続する構造とする。
導光板２４において、マイクロ−スリット・ドットの入った面側には、反射膜２５があり、光放射面には、マイクロＰＢＳアレイ２６とマイクロレンズアレイ２７を配置されている。
さらに、ドライバーＩＣを発光ダイオードのダイスの直下に配することで、大電流で駆動するパワー発光ダイオードを高速にスイッチングできるので、フィールドシーケンシャル液晶モニターに対応する。なお、詳細を明示するために、中間部は省略して図示している。
図１７は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１６を説明するための構成図で、図１６に示した発光ダイオード照明モジュールのダイスの配列を示す概略図である。
カラーミキシング導光板２２を短くして単位長あたりの輝度を高めるためには、発光ダイオードのダイス間の距離は短い方が好ましい。また、ヒートスプレッダ９とヒートシンク１３は接地するようにする方が好ましい。また、発光ダイオード照明モジュールのダイスをヒートスプレッダ９に絶縁性の接着剤でマウントすることも可能である。
図１８（ａ），（ｂ）は、本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１７を説明するための構成図で、発光ダイオード照明モジュールのダイスの配列を示す概略図である。図１８（ａ）は、同じダイスをダイスの整列方向に対して、時計回りにθ傾けて配置したもの、図１８（ｂ）は、１つのダイスの面積は同じにし、縦と横のアスペクト比を縦長にし、ダイスの整列方向に対して、時計回りにθ傾けて配置したものを示している。
カラーミキシング導光板２２を短くして単位長あたりの輝度を高めるためのダイスのレイアウトを示すものである。ただし、ダイス間の距離は図１７に示したものと同じとする。図１８（ａ）は、同じダイスを、ダイスの整列方向に対して時計回りにθ傾けて、配置したものである。図１８（ｂ）は、１つのダイスの面積は同じにし、縦と横のアスペクト比を縦長にして、ダイスの整列方向に対して時計回りにθ傾けて配置したものであり、各色のダイスが整列方向に対して重なる領域を作ることができる。すなわち、このレイアウトでは、カラーミキシングに要する距離を短くできる。
ａ＞ｂ＞０、ｄ＞０、０°＜θ＜９０°とし、特に、
ａ・ｓｉｎθ＞（ｂ＋ｄ）／ｃｏｓθ−ｂ・ｃｏｓθ＞ｂ・ｓｉｎθ・ｔａｎθの場合に、ダイスが整列方向に対して重なる領域を作ることができる。また、このようにして配列したアレイを、色の配列をずらして、数列横に配列すれば、さらにカラーミキシングは容易になる。
本発明は、携帯カメラやビデオカメラのフラッシュ照明、液晶テレビ、液晶モニターのバックライト、室内外の照明、信号灯、自動車の制動灯、方向指示灯、前照灯、室内灯等の光源として搭載される発光ダイオード照明モジュールに関し、特に、大型液晶テレビのバックライト、特殊照明装置、一般照明、自動車ランプ等、高出力が要求される照明装置に利用できる。
本発明に係る発光ダイオード（ＬＥＤ）照明モジュールの基本断面構造を説明するための構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例２を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例３を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例４を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例５を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例６を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例７を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例８を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例９を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１０を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１１を説明するための断面構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１２を説明するための断面構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１３を説明するための断面構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１４を説明するための断面構成図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は正面図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１５を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１６を説明するための断面構成図である。 本発明に係る発光ダイオード照明モジュールの実施例１７を説明するための断面構成図で、（ａ）は、同じダイスをダイスの整列方向に対して、時計回りにθ傾けて配置したもの、（ｂ）は、１つのダイスの面積は同じにし、縦と横のアスペクト比を縦長にし、ダイスの整列方向に対して、時計回りにθ傾けて配置したものを示している。
符号の説明
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 発光ダイオードのダイス
２，２ａ，２ｂ フレキシブル基板
３ 回路配線
４ カバーレイ
５ 金属線
６ 透明樹脂
７ａ 反射層
８，８ａ，８ｂ 接着剤
９，９ａ，９ｂ ヒートスプレッダ
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 放射型放熱材層
１１ インターポーザー
１２ ドライバーＩＣ
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ ヒートシンク
１４，１４ａ，１４ｂ リフレクタ（反射鏡）
１５ 樹脂
１６ 熱伝導材
１７ 嵌合部
１８ａ ＬＥＤのドライバーＩＣ
１８ｂ キャパシタ等の受動部品
１９ 分光特性変換層
２０ 拡散板
２１ 発光ダイオード照明モジュール
２２ カラーミキシング導光板
２３ プリズム
２４ 導光板
２５ 反射膜
２６ マイクロＰＢＳアレイ
２７ マイクロレンズアレイ
Ａ フレキシブル配線基板の難変形部
Ｂ フレキシブル配線基板の易変化部

Claims (19)

  1. フレキシブル配線基板に発光ダイオードのダイスを実装する発光ダイオード照明モジュールにおいて、
    前記フレキシブル配線基板を貫通して設けられ、前記発光ダイオードのダイスを搭載するヒートスプレッダを備え、前記ダイスと前記フレキシブル配線基板が接続される接続部の範囲まで、前記ヒートスプレッダが延長されていることを特徴とする発光ダイオード照明モジュール。
  2. 前記フレキシブル配線基板に形成され、前記発光ダイオードのダイスからの光を反射するフレキシブルな反射部材を備えたことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  3. 前記フレキシブル配線基板のうち、前記ヒートスプレッダを設けた領域が難変形部で、その他の領域が易変形部であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  4. 前記発光ダイオードのダイスを搭載した前記ヒートスプレッダの搭載面が、前記反射部材の反射面よりも突出していることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  5. 前記発光ダイオードのダイスを搭載した前記ヒートスプレッダの搭載面以外のいずれかに放射型放熱材を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  6. 前記発光ダイオードのダイスを一列に整列させてなる発光ダイオードアレイを備え、その整列方向に対して、前記発光ダイオードのダイスを傾けて整列させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  7. 前記ヒートスプレッダの熱伝導率が、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、１０００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  8. 前記発光ダイオードのダイスとして、２種以上の発光ダイオードのダイスを実装することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  9. 前記フレキシブル配線基板に、ツェナーダイオードやインテリジェントツェナーなどの保護素子を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  10. 外部からの発光ダイオードの制御信号を受信する通信手段を有する通信部と、該通信部で受信された制御信号に基づき、前記発光ダイオードを制御して駆動する駆動制御部を、内部に備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  11. 前記通信部と前記駆動制御部を集積したＩＣを前記ヒートスプレッダに接続し、さらに、前記ＩＣに発光ダイオードのダイスを積層して実装することを特徴とする請求項１０に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  12. 前記発光ダイオードのダイスを透明樹脂で被覆することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  13. 前記ヒートスプレッダをヒートシンクに接続することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  14. 前記反射部材を前記ヒートシンクに固定することを特徴とする請求項１３に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  15. 前記ヒートシンクの表面の一部分に放射型放熱材を備えることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  16. 前記ヒートスプレッダと前記ヒートシンクの間隙に放熱材を充填することを特徴とする請求項１３，１４又は１５に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  17. 前記放熱材が電気絶縁性放熱材であることを特徴とする請求項１６に記載の発光ダイオード照明モジュール。
  18. 集光部材、偏光部材、導光体、拡散体の少なくともいずれか１つと接続することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
  19. 前記発光ダイオードのダイス表面から前記ヒートシンク上の反射膜もしくは集光部材、偏光部材、導光体、拡散体に至る導光路に分光特性変換層を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の発光ダイオード照明モジュール。
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