JP2007116074A - Light emitting diode equipment and luminaire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は発光ダイオード装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a light emitting diode device and a lighting device.
従来、LEDチップ等の点発光するLED発光素子を用いた発光表示体としては、図10に示すようなドットマトリクス発光表示体がある。即ち、このドットマトリクス発光表示体101は、表示体基板102上にLED発光素子を搭載してX−Yのマトリックスダイナミック点灯発光表示回路を構成している。そして、この表示体基板102上に、内周面を白系の光反射面とした透孔105をLED発光素子に対応して縦横に8×8個形成してなる合成樹脂製のマスク板106を重ねて接着し、各LED発光素子を各透孔105に収容し、更に各透孔105に透光性樹脂107を注入してLED発光素子の配設配線部分を封止することにより、発光部108として8×8のドットマトリクス状に配列された発光ドットを形成している。
上記発光表示体101では、この表示体基板102上に、内周面を白系の光反射面とした透孔105をLED発光素子に対応して縦横に8×8個形成してなる合成樹脂製のマスク板106を重ねて接着する場合に、透孔105とLED発光素子との位置関係がずれることがあり、この場合には、光学特性が低下することがある。
The light-emitting
本発明は、光学特性の低下を抑制することのできる発光ダイオード装置および照明装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light-emitting diode device and an illumination device that can suppress a decrease in optical characteristics.
請求項1の発明は、表面、段差部および側面を含む基板と;前記表面側に形成される凹部、前記段差部に嵌合する嵌合部および前記側面側に形成された射出ゲート痕を有してなる樹脂層と;前記基板上に配設された導電層と;凹部内に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと;を具備していることを特徴とする。
The invention of
ここで、基板は、例えば放熱性の優れているアルミニウム等の金属製基板等であればよく、基板を覆う樹脂層の熱膨張係数と近似する熱膨張係数を有するものが好適である。 Here, the substrate may be, for example, a metal substrate such as aluminum having excellent heat dissipation, and preferably has a thermal expansion coefficient that approximates the thermal expansion coefficient of the resin layer that covers the substrate.
また、樹脂層を構成する樹脂材は、射出成形マシンの射出ゲートから前記基板を配設した型内に射出される。射出ゲートは基板の側面側に形成されており、射出される樹脂によって基板が各側面からほぼ均等に圧力を受けるために、不用意に基板がずれることが低減される。 Moreover, the resin material which comprises a resin layer is inject | emitted from the injection gate of an injection molding machine in the type | mold which has arrange | positioned the said board | substrate. The injection gate is formed on the side surface side of the substrate, and the substrate receives pressure almost uniformly from each side surface by the injected resin, thereby reducing the occurrence of inadvertent displacement of the substrate.
したがって、射出ゲート痕は、この種の方法を利用すれば、当然に樹脂層側面に形成されるものである。射出ゲートは、基板の両側面側に設けてもよいし片側のみでもよい。なお、片側のみの場合には、他の側面側には基板押えが必要となる。また、射出ゲートを基板の両側面側に設ける場合には、各側面側に設ける射出ゲートを同数とするのが好ましい。射出された樹脂によって基板を両側面側から均等に押圧することができるからである。 Therefore, the injection gate trace is naturally formed on the side surface of the resin layer when this type of method is used. The injection gate may be provided on both sides of the substrate or only on one side. In the case of only one side, a substrate holder is required on the other side surface. Further, when the injection gates are provided on both side surfaces of the substrate, it is preferable that the number of injection gates provided on each side surface is the same. This is because the substrate can be evenly pressed from both sides by the injected resin.
また、基板の各両側面側から射出された樹脂は、基板中央部で出会うことになり、凹部の面に合せ面が生じることがあるが、片側のみの場合には、射出された樹脂は、一方向に流れるので、凹部に合せ面ができなくなり、凹部形状を適切に形成することができる。 In addition, the resin injected from each side of each side of the substrate will meet at the center of the substrate, and there may be a mating surface on the surface of the recess, but in the case of only one side, the injected resin is Since it flows in one direction, the mating surface cannot be formed in the recess, and the recess shape can be formed appropriately.
また、凹部は発光ダイオードチップから放射された光を凹部内面で反射する反射板の役割をしている。 The recess serves as a reflector that reflects the light emitted from the light emitting diode chip on the inner surface of the recess.
請求項2の発明は、請求項1記載の発光ダイオード装置において、前記樹脂層の射出ゲート痕は、前記基板の長手方向に沿う方向に直線状であって凸状に形成されていることを特徴とする。射出ゲート痕は直線状に一本であってもよいし複数本あってもよい。また、基板の長手方向に連続していなくてもよい。この射出ゲート痕は樹脂層を基板の長手方向に沿って補強するので、基板の反りを抑制する。 According to a second aspect of the present invention, in the light-emitting diode device according to the first aspect, the injection gate trace of the resin layer is formed in a linear shape and a convex shape in a direction along the longitudinal direction of the substrate. And There may be one injection gate trace or a plurality of injection gate traces. Moreover, it does not need to be continuous in the longitudinal direction of the substrate. Since this injection gate mark reinforces the resin layer along the longitudinal direction of the substrate, warpage of the substrate is suppressed.
請求項3の発明は、請求項1または2記載の発光ダイオード装置において、前記射出ゲート痕と対向する方向であって前記基板の表面、側面または裏面に基板押え痕が形成されていることを特徴とする。対向する方向とは、射出ゲート痕が形成される樹脂層の面とは異なる面であればよい。例えば、樹脂層の一側面にゲート痕が形成されている場合には、基板押え痕は樹脂層の他の側面、表面または裏面に形成されていればよい。すなわち、樹脂層の射出成形時において、基板押えピンは、射出ゲートと同じところではなく対向するところで基板を押えているからである。 According to a third aspect of the present invention, in the light emitting diode device according to the first or second aspect of the present invention, a substrate pressing mark is formed on a front surface, a side surface or a back surface of the substrate in a direction facing the injection gate mark. And The facing direction may be a surface different from the surface of the resin layer on which the injection gate trace is formed. For example, when a gate mark is formed on one side surface of the resin layer, the substrate pressing mark may be formed on the other side surface, front surface or back surface of the resin layer. That is, at the time of injection molding of the resin layer, the substrate pressing pin presses the substrate at a position opposite to the injection gate, not at the same location.
請求項4の発明は、器具本体と;器具本体に配設された請求項1ないし3のいずれか一に記載の発光ダイオード装置と;を具備していることを特徴とする。
The invention of
請求項1の発明によれば、基板は、各側面からほぼ均等に圧力を受けるために、基板が不用意にずれることがなく、基板に形成された導電層における発光ダイオードチップの配置位置と凹部の位置がずれることを抑制することができ、所定の光学特性を得ることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the substrate receives pressure almost uniformly from each side surface, the substrate is not inadvertently displaced, and the light emitting diode chip placement position and the recesses in the conductive layer formed on the substrate are prevented. Can be prevented from shifting, and predetermined optical characteristics can be obtained.
請求項2の発明によれば、射出ゲート痕は樹脂層を基板の長手方向に沿って厚みを有して樹脂層を補強するので、使用時の温度変化などによる基板の反りを抑制することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、樹脂層の射出成形時において、基板押えは射出ゲートと同じ方向ではなく対向する方向で均等に基板を押えているので、射出ゲートから流れ出す樹脂の力で基板が押されようとしても、基板を均等に押えることができる。したがって、基板に形成された導電層における発光ダイオードチップの配置位置と樹脂層の凹部の位置がずれることを抑制することができ、所定の光学特性を得ることができる。 According to the invention of claim 3, at the time of injection molding of the resin layer, since the substrate presser is pressing the substrate evenly in the opposite direction, not in the same direction as the injection gate, the substrate is pressed by the force of the resin flowing out from the injection gate. Even if it is pushed, the substrate can be pressed evenly. Therefore, it is possible to suppress the displacement of the arrangement position of the light emitting diode chip in the conductive layer formed on the substrate and the position of the concave portion of the resin layer, and to obtain predetermined optical characteristics.
請求項4の発明によれば、請求項1ないし3の効果を奏する発光ダイオード装置を有する照明装置を提供することができる。
According to invention of
以下、本発明の一実施形態を示す発光ダイオード装置について、図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態を示す発光ダイオード装置の平面図、図2は同じく側面図、図3は図1の発光ダイオード装置におけるIV−IV線断面図、図4は図1の発光ダイオード装置におけるI−I線断面図、図5は図1の発光ダイオード装置におけるII−II線断面図、図6は本発明の一実施形態を示す発光ダイオード装置に使用する基板の平面図である。 Hereinafter, a light-emitting diode device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a plan view of a light emitting diode device showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a side view of the same, FIG. 3 is a sectional view taken along line IV-IV in the light emitting diode device of FIG. 1, and FIG. FIG. 5 is a sectional view taken along line II-II in the light emitting diode device of FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view of a substrate used in the light emitting diode device showing an embodiment of the present invention.
図1において、発光ダイオード装置1は、長尺状の基板2と、この基板2上に配設された導電層としての回路パターン5と、この回路パターン5上に複数配設された発光ダイオードチップ6と、この発光ダイオードチップ6を囲むように形成された凹部を有する樹脂層9と含んで構成されている。
In FIG. 1, a light
基板2は、放熱性と剛性を有するアルミニウム(Al)、窒化アルミニウム、ニッケル(Ni)、ガラスエポキシ等で長尺な平板状に形成されている。さらに、基板2は、表面、裏面、側面および一対の端部を有している。図4〜6に示すように、側面部には例えば角形の一対の切欠2b,2cが形成され、一対の端部には固定用の切欠2dが形成され、裏面側には、一対の段差部2e,2fが長手方向の全長に亘って連続的に形成されている。
The
樹脂層9は、基板2の表面側に形成される投光開口を有する凹部8、側面部11a,11b、前記段差部2e,2fに嵌合する嵌合部11a2,11b2および前記側面側に設けられた射出ゲート痕9cを形成してなる。
The
導電層としての回路パターン5は、基板2上に電気絶縁層4を介して配設されている。回路パターン5は、銅(Cu)とニッケル(Ni)の合金や金(Au)等に形成され、発光ダイオードチップ6の陰極側と陽極側とが接続される。
A
発光ダイオードチップ6は、青色光を発光する例えば窒化ガリウム(GaN)系半導体等からなる。この発光ダイオードチップ6は、その底面電極を回路パターン5の一方上に載置してダイボンディング等により電気的に接続する一方、上面電極を回路パターン5の他方にボンディングワイヤ7で接続している。なお、図3中符号5cは一対の回路パターン5同士を電気的に絶縁する間隙である。
The light
以下、上記樹脂層9について詳細に説明する。樹脂層9には、基板2表面側において、各発光ダイオードチップ6の周囲を所要の間隔を置いて取り囲み、漸次拡開する逆円錐台状の凹部8が形成されている。凹部8は、その凹部内面に反射面8aを形成し、外部に開口する投光開口8bとその上端面である投光開口端8cをそれぞれ有する。
Hereinafter, the
また、各凹部8の内部には、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂が注入され、投光開口端8cとほぼ面一になるように充填され、封止樹脂10としてそれぞれ形成されている。なお、この封止樹脂10内には、例えば黄色発光の蛍光体が混入されている。
In addition, a thermosetting transparent resin such as a translucent silicone resin or an epoxy resin is injected into each
そして、この凹部8、発光ダイオードチップ6および蛍光体入りの封止樹脂により、発光ダイオード発光部3を構成している。
The light emitting diode light emitting section 3 is constituted by the
樹脂層9は、例えばPBT(ポリブチレンテレフタレート)やPPA(ポリフタルアミド)、PC(ポリカーボネート)等が好適である。
The
また、図4で示すように、樹脂層9は、基板2の側面を幅方向に挟持する一対の側面部11a,11bを有し、凹部8と一体形成され、断面コ字状となっている。上記樹脂層9の一対の側面部11a,11bは、基板2の切欠2b,2cにそれぞれ係合する角柱状の係合凸部11a1,11b1をそれぞれ形成している。これら係合凸部11a1,11b1は隣り合う凹部8間に形成されるスリット11と同一位置に形成されている。図3で示すように、各係合凸部11a1,11b1の厚さ方向の上端は、図5中の上端面2aとほぼ面一に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
図4および5に示すように、樹脂層9の一対の側面部11a,11bは、その端部が基板2側へほぼ直角にそれぞれ屈曲され、基板2の段差2e,2fにそれぞれ嵌合する嵌合部11a2,11b2が一体に形成されている。なお、これら一対の嵌合部11a2,11b2の間からは、基板2の裏面が露出している。
As shown in FIGS. 4 and 5, the pair of
また、樹脂層9には、図1および2等に示されるように、基板2の長手方向で隣り合う凹部8を連結する連結部9aの外表面にスリット11を全幅に亘って形成している。このスリット11の大きさを調整することにより、樹脂層9が固化する際の収縮程度を制御することができる。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2 and the like, the
図5に示すように、各スリット11は、その底面で基板2の回路パターン5を外部に露出させる深さに形成されている。また、樹脂層9には、スリット11部分において、基板2の両側面側には一対の側面部11a,11bが形成されている。これら一対の側面部11a,11bは、図5に示されるように、基板2を幅方向で挟持するように配設されている。
As shown in FIG. 5, each slit 11 is formed to a depth at which the
図1および2に示すように、樹脂層9の側面部11a,11bは、基板2の側面部を所要厚で被覆し、図1に示すように基板2の長手方向の全長に亘って連続的に連成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
樹脂層9を射出成形により基板2に形成する場合には、スリット11および凹部8等を形成する型内に基板2を配設し、基板2の側面に対向して射出ゲートを配設し、両側面方向から樹脂を射出する。この結果、樹脂の射出ゲート痕9cは基板2の側面側の樹脂層9側面部11a,11bに形成されることになる。
When the
このため、射出される樹脂によって基板2が各側面からほぼ均等に圧力を受け、不用意に基板2がずれることが低減され、発光ダイオードチップ6が配置される回路パターン5と凹部8の位置がずれることがなく、光学特性の低下を抑制することができるものである。
For this reason, the
そして、図1に示すように、樹脂層9に一体に連結されている側面部11a,11bは、基板2の幅方向両端部を幅方向に挟持すると共に、これら一対の側面部11a,11bの一対の嵌合部11a2,11b2が基板裏面2b側の一対の段差2e,2fに嵌合することにより、樹脂層9と一対の側面部11a,11bにより基板2を厚さ方向に抱え持ちしている。
As shown in FIG. 1, the
すなわち、樹脂層9と一対の側面部11a,11bにより、基板2を表裏方向と幅方向の2方向で挟持すると共に、基板2の長手方向で係止しているので、樹脂層9を基板2上の所定の位置に強固に固定することができる。
That is, the
次に、この発光ダイオード装置1の作用を説明する。まず、一対の回路パターン5a,5bを介して各発光ダイオードチップ6に直流電圧が印加されると、これら発光ダイオードチップ6が青色に発光する。この発光は透明の封止樹脂10内の黄色発光の蛍光体を励起し、黄色を発光させると共に、発光ダイオードチップ6の青色光と混色することにより白色光となって、反射面8aにより反射されて投光開口8bから外部へ放射される。
Next, the operation of the light emitting
これら発光ダイオードチップ6は通電により発熱し、発光ダイオード装置1全体に伝達されるが、基板2に伝達された熱の一部は、各スリット11の外部露出底面である基板上面2aの一部から外部へ放出されるので、その昇温を抑制することができる。
These light-emitting
また、樹脂層9は、金属製の基板2よりも熱膨張率が大きいので、その熱膨張差により、反り等の変形が発生しようとするが、その変形がスリット11の変形により吸収するので、樹脂層9の変形を防止または低減することができる。
In addition, since the
このために、凹部8の反射面8aや封止樹脂10の変形により、その投光開口端8bの投光方向がずれて色むらや輝度むら(明るさのむら)が発生するのを防止または低減することができる。
For this reason, the deformation of the reflecting
なお、前記実施形態では、発光ダイオード発光部3の複数個をそれぞれ1列状に配設した発光ダイオード装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば各発光ダイオード発光部3の複数個をマトリックス状に形成してもよく、さらに発光ダイオード発光部3はそれぞれ単数でもよい。また、複数個の発光ダイオード装置1を器具本体に一平面上に配列して一体に連結することにより所要の照明装置に構成してもよい。
In the above embodiment, the light emitting diode device in which a plurality of light emitting diode light emitting portions 3 are arranged in a row has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, each light emitting diode light emitting portion. 3 may be formed in a matrix, and the number of light emitting diode light emitting portions 3 may be single. Moreover, you may comprise a required illuminating device by arranging the several light emitting
次に、本発明の他の実施形態を示す発光ダイオード装置について、図面を参照して説明する。図7は本発明の他の実施形態を示す発光ダイオード装置の側面図、図8は図7の発光ダイオード装置におけるA−A線断面図、図9は図7の発光ダイオード装置におけるB−B線断面図である。なお、図7〜9の各図面において、前述した実施形態の発光ダイオード装置と同一または相当する部分については、同一の符号を付してその詳細なる説明は省略する。 Next, a light emitting diode device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 7 is a side view of a light emitting diode device showing another embodiment of the present invention, FIG. 8 is a cross-sectional view taken along line AA in the light emitting diode device of FIG. 7, and FIG. 9 is a line BB in the light emitting diode device of FIG. It is sectional drawing. In addition, in each drawing of FIGS. 7-9, about the part which is the same as that of the light emitting diode apparatus of embodiment mentioned above, or the part which corresponds, the same code | symbol is attached | subjected and the detailed description is abbreviate | omitted.
図7ないし9に示す発光ダイオード装置1における樹脂層9の射出ゲート痕9cは、基板2の長手方向に沿う方向に直線状であって凸状に形成されている。本実施形態では、射出ゲート痕9cは一直線状に2本形成している。
The injection gate mark 9 c of the
また、凸状の高さは僅かであるが、連続的に樹脂層9の側面に形成されているので、基板2長手方向に沿って補強でき、基板2の反りを抑制することができる。
Moreover, although the convex height is slight, since it is continuously formed on the side surface of the
図8に図示したように、発光ダイオード装置1の射出ゲート痕9cと対向する方向であって基板2の裏面には、基板押え痕9dが形成されている。基板押え痕9dは、樹脂層9の射出成形時に使用される基板押えピンを抜いた痕であり、射出された樹脂がピンのあった部分に流れ込んだ構成となっている。
As shown in FIG. 8, a substrate pressing mark 9 d is formed on the back surface of the
樹脂層9の射出成形時において、基板押えのピン(図示しない。)は、射出ゲートと同じ方向ではなく対向する方向で均等に基板2を押えているので、射出ゲートから流れ出す樹脂の力で基板2が押されようとしても、基板2を均等に押えることができる。したがって、基板2に形成された導電層5における発光ダイオードチップ6の配置位置と樹脂層9の凹部10の位置がずれることを抑制することができ、所定の光学特性を得ることができる。
At the time of injection molding of the
なお、本実施形態では、基板押え痕9dは、基板2表面に回路パターン5を外部に露出させる深さに形成されたスリット11に対向する部分ではないところに形成されている。スリット11は樹脂で覆われていないので、この部分の強度は低下するが、本実施形態では基板2表面が樹脂層9で覆われた部分の裏面側に形成されているので、樹脂が少なくなることにより形成される基板押え痕を形成しても、この部分の強度を低下させることがない。
In the present embodiment, the substrate pressing mark 9d is formed at a portion that is not opposed to the
1…発光ダイオード装置、2…基板、2b,2c…切欠、2d…端部(固定用の切欠)、2e,2f…段差、3…発光ダイオード発光部、4…絶縁層、5…回路パターン、6…発光ダイオードチップ、8…凹部、8a…反射面、8b…投光開口、8c…投光開口端、9…樹脂層、9c…射出ゲート痕、9d…基板押え痕、10…封止樹脂、11…スリット、11a,11b…一対の側面部、11a1,11b1…係合凸部、11a2,11b2…嵌合部。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記表面側に形成される凹部、前記段差部に嵌合する嵌合部および前記側面側に形成された射出ゲート痕を有してなる樹脂層と;
前記基板上に配設された導電層と;
凹部内に配設されて導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと;
を具備することを特徴とする発光ダイオード装置。 A substrate including a surface, a stepped portion and a side surface;
A resin layer having a concave portion formed on the surface side, a fitting portion fitted to the stepped portion, and an injection gate mark formed on the side surface;
A conductive layer disposed on the substrate;
A light emitting diode chip disposed in the recess and electrically connected to the conductive layer;
A light-emitting diode device comprising:
器具本体に配設された請求項1ないし3のいずれか一に記載の発光ダイオード装置と;
を具備することを特徴とする照明装置。 An instrument body;
A light-emitting diode device according to any one of claims 1 to 3 disposed in an instrument body;
An illumination device comprising:
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