JP2007324547A - 発光ダイオード光源装置、照明装置、表示装置及び交通信号機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】挿入孔が穿設された絶縁基板と、該絶縁基板の挿入孔と嵌合する突出部が設けられ、該突出部側面に反射面が形成された金属板と、絶縁基板に実装された発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを封止する透光性を有する封止材とを有することを特徴とする発光ダイオード光源装置。
【選択図】図4
Description
このように構成された光源装置において、ガラスエポキシ基板1の凹状部内壁には、発光ダイオードチップ2の側面から出る光を前方へと反射して取り出すため、前方に近づくに従い凹状部断面の幅が広がるよう外側へ傾斜した反射面8が形成されている。この発光ダイオード光源装置は、発光ダイオードチップ2の側面から出た光が凹状部の反射面8で反射されて外部へ取り出されるので、発光ダイオードチップ2からの光を効率よく装置前面側に取り出すことができるという利点を有している。
また本発明の発光ダイオード光源装置は、絶縁基板の挿入孔と嵌合する突出部が設けられ、該突出部側面に反射面が形成された金属板を用いたことで、放熱構造と光の反射取り出し構造とを同一の部材に持たせることができ、装置製造に必要な部材点数が少なくて済み、製造工程が簡略となり、製造コストを低減することができる。
また、本発明の照明装置、表示装置及び交通信号機は、本発明の発光ダイオード光源装置を光源として用いたものなので、器具筐体への取り付け性に優れ、これら各装置の製造工程が簡略となり、製造コストを低減することができる。また、放熱性が良好となることから、発光時の基板温度の上昇を抑制でき、発光ダイオードの寿命延長や発光効率上昇を図ることができる。
図3及び図4は、本発明の発光ダイオード光源装置の第1実施形態を示す図であり、図3は本実施形態の発光ダイオード光源装置20Aの組立状態を示す斜視図、図4は本実施形態の発光ダイオード光源装置20Aの断面図である。
また、この発光ダイオード光源装置20Aは、絶縁基板21の挿入孔22と嵌合する突出部27が設けられ、該突出部側面に反射面28が形成された金属板26を用いたことで、放熱構造と光の反射取り出し構造とを同一の部材に持たせることができ、装置製造に必要な部材点数が少なくて済むので、製造工程が簡略となり、製造コストを低減することができる。
また、発光ダイオードチップ24の側面から出る光を金属板26の突出部側面に設けられた高反射率の反射面28により装置前方へと反射することで、発光ダイオードチップ24から出る光を外部へと効率よく取り出すことができる。また、発光ダイオードチップ24の実装工程における加熱時に反射面28の反射性能が劣化したり、発光ダイオードチップ24の光が反射面28に照射されることにより、反射性能が劣化するのを防ぐことができる。
本実施形態の発光ダイオード光源装置20Bは、第1実施形態で用いた金属板26に代えて、突出部32の断面形状が台形状であり、先端に平坦な前方放熱面31が設けられた金属板30を用いた構成になっている。
図3及び図4に示す発光ダイオード光源装置20Aを作製した。
アルミニウムよりなる金属板26に前方(図4における上方)へ突出する断面逆V字状の複数の突出部27を設け、各突出部27の側面に光を基板前方へ反射するための反射面28を形成した。
金属板26の前面には、銅箔を貼着したガラスエポキシ基板よりなるプリント回路基板(絶縁基板21)を接合した。プリント回路基板の銅箔からなる回路パターン23が設けられた面と反対側の面は、金属板26と接着した。プリント回路基板には、金属板26から突出した突出部27がそれぞれ挿入される複数の挿入孔22を平行に穿設してある。プリント配線基板の回路パターン23上には、12個の発光ダイオードチップ24を搭載した。これらの発光ダイオードチップ24はプリント配線基板に熱的に結合されている。
前記突出部27の突出高さは、プリント配線基板の厚みと発光ダイオードチップ24の厚みの和よりも大きくなるように寸法を設定した。
前記発光ダイオードチップ24としては、サファイア基板上に窒化ガリウム系の発光部を形成した青色発光ダイオードチップを用いた。
発光ダイオードチップ24と金ワイヤ25とは、エポキシ樹脂からなる封止樹脂29によって封止した。
本実施例では、金属板26の厚さを1.0mm、各突出部27の幅を1.5mm、各突出部27の突出高さを1.2mm、突出部の反射面28の高さを1.0mmに設定した。一方、プリント回路基板の厚さは0.3mmに設定した。また、発光ダイオードチップ24は、チップサイズを350μm角に設定し、厚さを80μmに設定した。
カップ状の凹部(12個)を有するガラスエポキシ基板に銅箔からなる回路パターンを貼り合わせたプリント回路基板の各凹部内に、前記実施例で用いたものと同様の発光ダイオードチップをそれぞれ実装し、金ワイヤで配線し、凹部内にエポキシ樹脂を充填、硬化させて封止し、図1に示す従来構造の発光ダイオード光源装置を作製した。
比較例の発光ダイオード光源装置(搭載数12個)では、発光ダイオード1個あたり定格20mAで点灯させた場合、30分後に基板の温度は室温に比べ80℃ほど高温となっていた。さらに比較例の発光ダイオード光源装置を器具筐体に取り付けて同様の試験を行ったところ、30分間点灯後の基板の温度は、室温に比べ70℃高温であり、器具筐体への設置面積が小さいため、器具筐体による放熱効果は小さかった。
一方、実施例の発光ダイオード光源装置(搭載数12個)では、30分間点灯後の基板の温度は室温に比べ90℃高温になっていたが、これを同一の器具筐体に取り付けて同様の測定を行うと、30分間点灯後の基板の温度は室温に比べ50℃高温にとどまり、光源と器具筐体との設置面積拡大による放熱性向上の効果が確認できた。また、器具筐体への取り付けも非常に容易になった。なお、この測定は、すべて小型の熱電対を基板表面に直接貼り付けた状態で行った。
Claims (9)
- 挿入孔が穿設された絶縁基板と、該絶縁基板の挿入孔と嵌合する突出部が設けられ、該突出部側面に反射面が形成された金属板と、絶縁基板に実装された発光ダイオードチップと、発光ダイオードチップを封止する透光性を有する封止材とを有することを特徴とする発光ダイオード光源装置。
- 前記金属板の突出部先端に放熱面を有することを特徴とする請求項1に記載の発光ダイオード光源装置。
- 前記発光ダイオードチップが前記金属板に直接伝熱可能に接続されてい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光源装置。
- 前記金属板の少なくとも突出部側面に前記金属板よりも反射率の高い金属材料からなる反射膜が積層されてなることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置。
- 前記封止材が透明樹脂からなることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置。
- 前記透明樹脂中に、前記発光ダイオードチップの発光により励起され、励起光と異なる波長の光を発する顔料又は蛍光体を含んでいることを特徴とする請求項5に記載の発光ダイオード光源装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置を光源として有することを特徴とする照明装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置を光源として有することを特徴とする表示装置。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置を光源として有することを特徴とする交通信号機。
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