JP2012160534A - Led light source unit and lighting device - Google Patents

Led light source unit and lighting device Download PDF

Info

Publication number
JP2012160534A
JP2012160534A JP2011018300A JP2011018300A JP2012160534A JP 2012160534 A JP2012160534 A JP 2012160534A JP 2011018300 A JP2011018300 A JP 2011018300A JP 2011018300 A JP2011018300 A JP 2011018300A JP 2012160534 A JP2012160534 A JP 2012160534A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
led light
substrate
ceramic substrate
source unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011018300A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Wada
直樹 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Harison Toshiba Lighting Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harison Toshiba Lighting Corp filed Critical Harison Toshiba Lighting Corp
Priority to JP2011018300A priority Critical patent/JP2012160534A/en
Publication of JP2012160534A publication Critical patent/JP2012160534A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Fastening Of Light Sources Or Lamp Holders (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a light source unit which prevents a deformation of a ceramic substrate and an occurence of stress when a strip-like ceramic substrate on which multiple LED are mounted is joined to a frame or a heat sink.SOLUTION: A strip-like ceramic substrate 11 on which multiple LED 13 are mounted is joined to a kovar or ferrous metal substrate 12 having a heat expansion coefficient different from that of the ceramic substrate 11, with a thermosetting resin adhesive 14 including filler.

Description

この発明の実施形態は、液晶テレビジョン等のＬＥＤバックライトとして用いられるＬＥＤ光源ユニットおよびこれを用いた照明装置に関する。   Embodiments described herein relate generally to an LED light source unit used as an LED backlight for a liquid crystal television or the like, and an illumination device using the same.

従来、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いたエッジライト方式のバックライトユニットは、ＬＥＤが実装された高熱伝導性のアルミ系、銅系合金などの金属や、窒化アルミニウム、アルミナなどのセラミックス基板が放熱部材を介して放熱機能を備えたフレームに取着されている。   Conventionally, an edge-light type backlight unit using a light emitting diode (LED) as a light source has a metal substrate such as a high thermal conductivity aluminum or copper alloy on which an LED is mounted, or a ceramic substrate such as aluminum nitride or alumina. It is attached to a frame having a heat dissipation function via a heat dissipation member.

また、ＬＥＤを用いた直下式バックライトユニットは、ＬＥＤが高熱伝導性のアルミ系、銅系合金などの金属や、窒化アルミニウムなどで形成されたセラミック基板に実装し、熱対策のためにセラミック基板３をアルミニウム合金などの高熱伝導性の金属で形成したユニットケースの底部上面にネジ止めなどで固定されている。   Also, the direct type backlight unit using LEDs is mounted on a ceramic substrate made of a metal such as aluminum or copper alloy with high thermal conductivity, aluminum nitride, etc. 3 is fixed to the upper surface of the bottom of a unit case formed of a metal having a high thermal conductivity such as an aluminum alloy by screwing or the like.

特開２００９-２７２４５１号公報JP 2009-272451 A 特開２００７-３３５３７１号公報JP 2007-335371 A

この発明が解決しようとする課題は、アルミニウムのフレームや放熱板に対し線状ＬＥＤ光源ユニットとして長尺で幅狭の短冊状セラミック基板を用い接合した場合に、接着剤の硬化温度から室温への降温や、ＬＥＤへの通電による発熱・温度上昇のために、接合した双方材料の熱膨張係数の違いによって、図１２（ｂ）に示すように接合状態を保ちながらも特に長尺方向において湾曲変形し、長手方向中央部分が浮き上がり、導光板に対するＬＥＤ光の入射効率の悪化を招いたり、アルミニウムのフレームや放熱板を更に周囲の金属フレームに接合させて放熱を行う構造などの場合、湾曲変形による空隙ができて放熱性が失われたりする、という問題があった。   The problem to be solved by the present invention is that when a long and narrow strip-shaped ceramic substrate is used as a linear LED light source unit to an aluminum frame or a heat sink, bonding from the curing temperature of the adhesive to room temperature is achieved. Due to the difference in thermal expansion coefficient between the two joined materials, due to the temperature drop and the heat generation and temperature rise due to energization of the LED, the curved deformation, especially in the long direction, while maintaining the joined state as shown in FIG. In the case of a structure in which the center part in the longitudinal direction is lifted and the incident efficiency of LED light to the light guide plate is deteriorated, or an aluminum frame or a heat radiating plate is further joined to a surrounding metal frame to radiate heat, etc. There was a problem that air gaps were formed and heat dissipation was lost.

他の放熱対策として、アルミニウム基板とセラミック基板の間に、高熱伝導性のシートあるいはグリスなどを挟んでネジ止めを行った場合は、放熱性が悪くなったり、高価になったり、さらにセラミック基板が割れないようにばね性を持たせてネジ止めする必要から広いスペースを要したりし、薄型の要望の強い液晶テレビジョン等には向かない、という問題があった。   As another heat dissipation measure, when screwing with a highly thermally conductive sheet or grease between the aluminum substrate and the ceramic substrate, the heat dissipation becomes worse, the cost becomes higher, and the ceramic substrate There is a problem that a large space is required because it needs to be fixed with screws so that it does not break, and it is not suitable for a liquid crystal television or the like that has a strong demand for thinness.

そこで、長尺のセラミック基板がアルミニウムのフレームあるいは放熱板に取り付けられた場合にも、セラミック基板の歪や応力の発生を抑えることのできるＬＥＤ光源ユニットおよび照明装置を提供する。   Accordingly, an LED light source unit and an illumination device are provided that can suppress the occurrence of distortion and stress of a ceramic substrate even when a long ceramic substrate is attached to an aluminum frame or a heat sink.

上記した課題を解決するために、実施形態のＬＥＤ光源ユニットは、複数のＬＥＤが実装された長尺で幅狭の短冊状セラミック基板と、前記ＬＥＤが実装された前記セラミック基板の裏面側に接合した長尺で幅狭の短冊状のコバール系または鉄系の金属部材とからなることを特徴とする。   In order to solve the above-described problems, an LED light source unit according to an embodiment is bonded to a long and narrow strip-shaped ceramic substrate on which a plurality of LEDs are mounted, and a back surface side of the ceramic substrate on which the LEDs are mounted. It is characterized by comprising a long and narrow strip-shaped Kovar-type or iron-type metal member.

また、実施形態の照明装置は、複数のＬＥＤが実装された長尺で幅狭の短冊状セラミック基板と、前記セラミック基板と熱膨張係数が近似した値の熱伝導性を有する金属部材と、前記セラミック基板と前記金属部材とを接着剤とから構成されるＬＥＤ光源ユニットと、該ＬＥＤ光源ユニットから照射される光を、一側面から入光させ一表面から出光させる導光板と、を具備したことを特徴する。   In addition, the lighting device of the embodiment includes a long and narrow strip-shaped ceramic substrate on which a plurality of LEDs are mounted, a metal member having a thermal conductivity with a thermal expansion coefficient approximate to the ceramic substrate, An LED light source unit comprising a ceramic substrate and the metal member made of an adhesive, and a light guide plate that allows light emitted from the LED light source unit to enter from one side and to exit from one surface. Features.

ＬＥＤ光源ユニットに関する第１の実施形態について説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating 1st Embodiment regarding an LED light source unit. ＬＥＤ光源ユニットに関する第２の実施形態について説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating 2nd Embodiment regarding an LED light source unit. ＬＥＤ光源ユニットに関する第２の実施形態の第１の変形例について説明するための視図である。It is a view for demonstrating the 1st modification of 2nd Embodiment regarding an LED light source unit. ＬＥＤ光源ユニットに関する第２の実施形態の第２の変形例について説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the 2nd modification of 2nd Embodiment regarding an LED light source unit. 照明装置に関する第１の実施形態について説明するための模式的な分解斜視図である。It is a typical disassembled perspective view for demonstrating 1st Embodiment regarding an illuminating device. 図５要部の拡大斜視図である。5 is an enlarged perspective view of the main part. 図５が組み立てられた状態の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of the assembled state. ＬＥＤ光源ユニットの固着について説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating adhering of a LED light source unit. 照明装置に関する第２の実施形態について説明するための模式的な分解斜視図である。It is a typical disassembled perspective view for demonstrating 2nd Embodiment regarding an illuminating device. 図９要部の拡大斜視図である。9 is an enlarged perspective view of the main part. 図９が組み立てられた状態の断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the assembled state. 従来のＬＥＤ光源ユニットについて説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the conventional LED light source unit.

以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、ＬＥＤ光源ユニットに関する第１の実施形態について説明するための模式的な断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining a first embodiment relating to an LED light source unit.

図１において、１１はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）それに窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等の耐熱、絶縁性の材料で形成された長尺で幅狭の短冊状セラミック基板である。１２はコバール（Ｆｅ―Ｎｉ−Ｃｏ合金）系また鉄系の熱伝導性の金属基板である。セラミック基板１１と金属基板１２は接着剤１４で接合される。この接着剤１４としては、エポキシ樹脂系や、シリコーン樹脂系、アクリル樹脂系接着剤、両面接着テープなどを使用できる。接着材層における熱伝導性を向上させるために接着材にフィラーを充填しても構わない。 In FIG. 1, reference numeral 11 denotes a long and narrow strip-shaped ceramic substrate formed of a heat-resistant and insulating material such as alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN) and silicon nitride (Si 3 N 4 ). It is. Reference numeral 12 denotes a Kovar (Fe—Ni—Co alloy) -based or iron-based thermally conductive metal substrate. The ceramic substrate 11 and the metal substrate 12 are bonded with an adhesive 14. As the adhesive 14, an epoxy resin, a silicone resin, an acrylic resin, a double-sided adhesive tape, or the like can be used. In order to improve the thermal conductivity in the adhesive layer, the adhesive may be filled with a filler.

セラミック基板１１と金属基板１２の接合には必ずしも接着剤１４を用いる必要はなく、ネジ止めしても構わない。   The adhesive 14 does not necessarily need to be used for joining the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12, and may be screwed.

セラミック基板１１上には、銀導体などを用いた図示しない配線パターンがセラミック基板１１の長手方向に沿って形成されており、配線パターン上に複数のＬＥＤ１３が直線的にセラミック基板１１に実装されている。ＬＥＤ１３は、パッケージングされたものでも、チップの状態のものでも構わない。チップの場合は、チップの表面に透明封止樹脂がモールドされる。   A wiring pattern (not shown) using a silver conductor or the like is formed on the ceramic substrate 11 along the longitudinal direction of the ceramic substrate 11, and a plurality of LEDs 13 are linearly mounted on the ceramic substrate 11 on the wiring pattern. Yes. The LED 13 may be packaged or in a chip state. In the case of a chip, a transparent sealing resin is molded on the surface of the chip.

ＬＥＤ１３には、たとえば商用電源のＡＣ１００〜２２０Ｖを、ＡＣ−ＤＣコンバータで直流変換し、点灯電源として供給される。もしくはバッテリーや電池などの直流電源を用い点灯用電源としてもよい。さらに、ＬＥＤ光源ユニットを搭載した製品の使用環境温度変化やＬＥＤ１３の点灯において、ＬＥＤ１３の周囲温度が変化しても一定の電流がＬＥＤに流れるようにＤＣ−ＤＣコンバータを用いて定電流制御が行われている。   For example, commercial power supply AC100-220V is converted into direct current by an AC-DC converter and supplied to the LED 13 as a lighting power supply. Alternatively, a DC power source such as a battery or a battery may be used as a lighting power source. Furthermore, constant current control is performed using a DC-DC converter so that a constant current flows to the LED even if the ambient temperature of the LED 13 changes when the usage environment temperature of the product equipped with the LED light source unit changes or the LED 13 lights up. It has been broken.

ところで、熱伝導性に優れたセラミック基板の熱膨張係数は６．５ｐｐｍ／Ｋ程度で、これに対しアルミニウム基板の熱膨張係数は２４ｐｐｍ／Ｋ程度である。アルミニウム基板の熱膨張係数がセラミック基板に対して１桁大きく、さらに係数差は１７．５ｐｐｍ（約３．７倍）と大きい。このような熱膨張係数の関係にあるセラミック基板に実装されたＬＥＤ１３が点灯により発生する熱を、放熱させるために、単にアルミニウム基板を接合した従来の場合は、双方の基板を接合した時の温度に対してＬＥＤ１３点灯による温度上昇や、使用環境温度の変化（昇温時・降温）発生時の温度差に応じて、接合した双方基板の膨張または収縮寸法が熱膨張係数差により異なり熱応力が発生する。その結果、基板が長軸方向で湾曲変形し、導光板の光入射面に対する個々のＬＥＤの光軸方向にズレが生じることでバックライト発光面の明るさ均一性が低下したり、熱を逃がす外部フレームの密着面に隙間が生じたり、湾曲によりセラミック基板に接合が剥がれたりする。   By the way, the thermal expansion coefficient of the ceramic substrate excellent in thermal conductivity is about 6.5 ppm / K, whereas the thermal expansion coefficient of the aluminum substrate is about 24 ppm / K. The thermal expansion coefficient of the aluminum substrate is an order of magnitude greater than that of the ceramic substrate, and the coefficient difference is as large as 17.5 ppm (about 3.7 times). In order to dissipate the heat generated by lighting of the LED 13 mounted on the ceramic substrate having such a thermal expansion coefficient relationship, in the conventional case where the aluminum substrate is simply bonded, the temperature when both substrates are bonded In contrast, the expansion or contraction dimensions of both bonded substrates differ depending on the difference in thermal expansion coefficient depending on the temperature rise when the LED 13 is lit and the temperature difference when the operating environment temperature changes (rising / falling) occurs. appear. As a result, the substrate is curved and deformed in the long axis direction, and the brightness uniformity of the backlight light emitting surface is reduced or heat is released due to deviation in the optical axis direction of each LED with respect to the light incident surface of the light guide plate. A gap is formed on the contact surface of the external frame, or the bonding is peeled off from the ceramic substrate due to the curvature.

アルミナのセラミック基板１１の熱膨張係数が６．５ｐｐｍ／Ｋ程度であるのに対し、コバール系の金属基板１２は組成比にもよるが、５．０２ｐｐｍ/Ｋ程度である。セラミック基板１１と金属基板１２は熱膨張係数が同じ桁で、さらに係数差も１．５２ｐｐｍと小さく近似した値であることから、温度差による変形量や応力を小さく抑えることができる。   The thermal expansion coefficient of the alumina ceramic substrate 11 is about 6.5 ppm / K, whereas the Kovar-based metal substrate 12 is about 5.02 ppm / K depending on the composition ratio. Since the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12 have the same order of thermal expansion coefficient, and the coefficient difference is also a small approximate value of 1.52 ppm, the amount of deformation and stress due to the temperature difference can be suppressed small.

また、金属基板１２をコバール系から鉄とした場合にも、鉄基板の熱膨張係数は１２ｐｐｍ／Ｋ程度であり、セラミック基板とアルミニウム基板の熱膨張係数差（約３．７倍）に対して、セラミック基板１１の熱膨張係数差（約１．８５倍）と小さく近似している。この場合の鉄による金属基板１２は、３層構造の応力に求められる下記の式１および式２に従い、適当な厚みにすることにより、鉄系の金属基板１２による変形量と応力の調整が可能となる。   Even when the metal substrate 12 is made of Kovar-based iron, the thermal expansion coefficient of the iron substrate is about 12 ppm / K, and the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate and the aluminum substrate (about 3.7 times). The thermal expansion coefficient difference of the ceramic substrate 11 (approximately 1.85 times) is a small approximation. In this case, the amount of deformation and stress due to the iron-based metal substrate 12 can be adjusted by setting the metal substrate 12 made of iron to an appropriate thickness according to the following formulas 1 and 2 required for the stress of the three-layer structure. It becomes.

なお、式１および式２については、例えば、１９８９年５月１日発行の文献「Appl. Phys. Left Vol.54,No.18」の１７５４〜１７５６ページの「Buffer layer effects on residual stress in InP on Si substrates」に記載されている。   As for Formula 1 and Formula 2, for example, “Buffer layer effects on residual stress in InP” on pages 1754 to 1756 of the document “Appl. Phys. Left Vol. 54, No. 18” published on May 1, 1989, for example. on Si substrates ".

Figure 2012160534
となる。式１および式２からｉ番目層の平均応力は、Ｐｉ／ｄｉとなる。ただし、
Ｐｉ：ｉ番目の層の平均面内応力 ε１：界面に垂直な方向の歪
Ｅｉ：ｉ番目の層のヤング率 ｄｉ：ｉ番目の層の厚み
Ｃij：弾性スティフネス Ｒ ：曲率半径
ν ：ボアッソン比 ｆ’：１層目と２層目界面の歪
ｆ ：２層目と３層目界面の歪
である。
Figure 2012160534
 It becomes. From Equation 1 and Equation 2, the average stress of the i-th layer is Pi / di. However,
Pi: Average in-plane stress of i-th layer ε 1 : Strain in the direction perpendicular to the interface Ei: Young's modulus of i-th layer di: Thickness of i-th layer Cij: Elastic stiffness R: Radius of curvature ν: Boisson's ratio f ′: strain at the interface between the first layer and the second layer f: strain at the interface between the second layer and the third layer.

このように構成されたＬＥＤ光源ユニットをアルミニウム等の放熱板または放熱性を有するフレームに接合する場合、セラミック基板１１と放熱板またはフレームとの間に、式１および式２に則って適当な厚み、長さ、幅のコバール系または鉄系の金属基板１２をフィラー入りの熱硬化性の樹脂接着剤１４で貼り付ける構造とした。これにより、セラミック基板１１と熱膨張係数の値が近似した金属基板１２との熱膨張差による変形量や応力を小さく抑えることができる。   When the thus configured LED light source unit is joined to a heat radiating plate such as aluminum or a frame having a heat radiating property, an appropriate thickness is provided between the ceramic substrate 11 and the heat radiating plate or the frame in accordance with Equations 1 and 2. The length and width of the Kovar-based or iron-based metal substrate 12 is affixed with a thermosetting resin adhesive 14 containing a filler. Thereby, the deformation amount and stress due to the difference in thermal expansion between the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12 having a similar thermal expansion coefficient value can be suppressed.

この実施形態によれば、短冊状セラミック基板を用いたＬＥＤ光源ユニットを作製した場合でも、セラミック基板の変形湾曲によりと放熱板やフレーム面と間に生じる隙間による放熱特性低下や、セラミック基板の変形による導光板への入射効率も低下することのない、効率と信頼性の高いＬＥＤ光源を得ることができる。   According to this embodiment, even when an LED light source unit using a strip-shaped ceramic substrate is manufactured, the heat dissipation characteristics are reduced due to a gap generated between the heat sink and the frame surface due to the deformation curve of the ceramic substrate, and the ceramic substrate is deformed. Therefore, it is possible to obtain an LED light source with high efficiency and reliability without reducing the incident efficiency to the light guide plate.

図２は、ＬＥＤ光源ユニットに関する第２の実施形態について説明するための模式的な断面図である。第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。   FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a second embodiment related to the LED light source unit. The same components as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.

この実施形態は、ＬＥＤ光源ユニットに関する第１の実施形態のセラミック基板１１と金属基板１２との間に、アルミニウム基板１５を挟むようにして構成したものである。アルミニウム基板１５の一方の面は、フィラーが充填された高熱伝導性のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂系接着剤１４ａによりセラミック基板１１と接合される。アルミニウム基板１５の他方の面は、フィラーが充填された高熱伝導性のエポキシ樹脂やシリコーン樹脂、アクリル樹脂系接着剤１４ｂによりコバール系または鉄系の金属基板１２と接合される。   In this embodiment, an aluminum substrate 15 is sandwiched between the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12 of the first embodiment relating to the LED light source unit. One surface of the aluminum substrate 15 is bonded to the ceramic substrate 11 by a highly thermally conductive epoxy resin, silicone resin, or acrylic resin adhesive 14a filled with a filler. The other surface of the aluminum substrate 15 is joined to the Kovar-based or iron-based metal substrate 12 by a highly thermally conductive epoxy resin, silicone resin, or acrylic resin-based adhesive 14b filled with a filler.

セラミック基板１１とアルミニウム基板１５を接合させる接着剤１４ａそれにアルミニウム基板１５と金属基板１２とを接合させる接着剤１４ｂは必ずしも用いる必要はなく、ネジ止めしても構わない。さらに、接着剤１４ａ，１４ｂとネジ止めとを共用させても構わない。   The adhesive 14a for bonding the ceramic substrate 11 and the aluminum substrate 15 and the adhesive 14b for bonding the aluminum substrate 15 and the metal substrate 12 are not necessarily used, and may be screwed. Further, the adhesives 14a and 14b and screwing may be shared.

セラミック基板１１が接合されたアルミニウム基板１５の反対面側に、熱膨張係数が５．０２ｐｐｍ/Ｋ程度のコバール系または熱膨張係数が１２ｐｐｍ／Ｋ程度の鉄系の金属基板１２が接着剤１４ｂにより接合されている。   On the opposite side of the aluminum substrate 15 to which the ceramic substrate 11 is bonded, a Kovar-based metal substrate 12 having a thermal expansion coefficient of about 5.02 ppm / K or an iron-based metal substrate 12 having a thermal expansion coefficient of about 12 ppm / K is attached by an adhesive 14b. It is joined.

アルミニウム基板１５は、セラミック基板１１と熱膨張係数の値が近似したコバール系または鉄系の金属基板１２で挟まれる格好となり、セラミック基板１１とアルミニウム基板１５の熱膨張係数差による応力は、相殺され緩和することが可能となる。   The aluminum substrate 15 is sandwiched between the Kovar-based or iron-based metal substrate 12 whose thermal expansion coefficient is close to that of the ceramic substrate 11, and the stress due to the difference in thermal expansion coefficient between the ceramic substrate 11 and the aluminum substrate 15 is offset. It can be mitigated.

このように、ＬＥＤ光源ユニットは熱伝導性・放熱性に優れたセラミック基板１１をＬＥＤ実装基板として用いさらに放熱効果を得るために放熱板や金属フレームに取り付ける場合でも、セラミック基板と熱膨張率が近似する金属部材をセラミック基板の裏面側に接合することで熱膨張係数差による応力を相殺緩和させ、ＬＥＤ１３が実装されたセラミック基板１１の変形を抑えることができる。   Thus, even when the LED light source unit uses the ceramic substrate 11 having excellent thermal conductivity and heat dissipation as an LED mounting substrate and is attached to a heat sink or a metal frame in order to obtain a heat dissipation effect, the thermal expansion coefficient of the ceramic light source unit By joining an approximate metal member to the back side of the ceramic substrate, the stress due to the difference in thermal expansion coefficient can be canceled and relaxed, and deformation of the ceramic substrate 11 on which the LED 13 is mounted can be suppressed.

この実施形態によれば、短冊状セラミック基板を用いたＬＥＤ光源ユニットを作製した場合でも、セラミック基板の変形湾曲によりと放熱板やフレーム面と間に生じる隙間による放熱特性低下や、セラミック基板の変形による導光板への入射効率も低下することのない、効率と信頼性の高いＬＥＤ光源を得ることができる。さらにセラミック基板に放熱性の高いアルミニウム基板を配置したことから、放熱効果を向上させることができる。   According to this embodiment, even when an LED light source unit using a strip-shaped ceramic substrate is manufactured, the heat dissipation characteristics are reduced due to a gap generated between the heat sink and the frame surface due to the deformation curve of the ceramic substrate, and the ceramic substrate is deformed. Therefore, it is possible to obtain an LED light source with high efficiency and reliability without reducing the incident efficiency to the light guide plate. Furthermore, since the aluminum substrate with high heat dissipation is arranged on the ceramic substrate, the heat dissipation effect can be improved.

図３および図４は、それぞれＬＥＤ光源ユニットに関する第２の実施形態の第１の変形例と第２の変形例について説明するためのそれぞれ斜視図である。   FIGS. 3 and 4 are perspective views for explaining a first modification and a second modification of the second embodiment relating to the LED light source unit, respectively.

まず図３の変形例は、ＬＥＤ１３が実装された複数本のセラミック基板１１を長手方向に並べてさらに長尺化している。複数本のセラミック基板１１に対して共通のアルミニウム基板１５とアルミニウム基板１５を挟んでセラミック基板１１と対向する位置に金属基板１２を接合させている。   First, in the modification of FIG. 3, a plurality of ceramic substrates 11 on which the LEDs 13 are mounted are arranged in the longitudinal direction and further lengthened. A metal substrate 12 is bonded to a plurality of ceramic substrates 11 at positions facing the ceramic substrate 11 with the common aluminum substrate 15 and the aluminum substrate 15 interposed therebetween.

この変形例の場合は、複数本のセラミック基板１１に対してアルミニウム基板１５を共通化したことにより、アルミニウム基板１５の放熱面積が増えセラミック基板１１の温度上昇を抑えつつ、金属基板１２の接合により反りを防止することができる。   In the case of this modification, the aluminum substrate 15 is made common to the plurality of ceramic substrates 11, so that the heat radiation area of the aluminum substrate 15 is increased and the temperature rise of the ceramic substrate 11 is suppressed, and the metal substrate 12 is joined. Warpage can be prevented.

図４の変形例は、ＬＥＤ１３が実装された複数本のセラミック基板１１を長手方向に並べてさらに長尺化している。複数本のセラミック基板１１に対して共通のアルミニウム基板１５とアルミニウム基板１５を挟んで複数本のセラミック基板１１と対向する位置に共通の金属基板１２を接合させている。   In the modification of FIG. 4, a plurality of ceramic substrates 11 mounted with LEDs 13 are arranged in the longitudinal direction and further elongated. A common metal substrate 12 is bonded to a plurality of ceramic substrates 11 at positions facing the plurality of ceramic substrates 11 with the common aluminum substrate 15 and the aluminum substrate 15 interposed therebetween.

この変形例の場合は、複数本のセラミック基板１１に対してアルミニウム基板１５と金属基板１２を共通化したことにより、アルミニウム基板１５の放熱面積の増加に加え、アルミニウム基板１５全体を共通の金属基板１２で接合させたことにより、放熱効果と反り防止の効果を向上させることができる。   In the case of this modification, the aluminum substrate 15 and the metal substrate 12 are made common to the plurality of ceramic substrates 11, so that in addition to an increase in the heat radiation area of the aluminum substrate 15, the entire aluminum substrate 15 is made a common metal substrate. By joining at 12, the heat dissipation effect and the effect of warping prevention can be improved.

図５〜図７は、照明装置に関する第１の実施形態について説明するための、図５は模式的な分解斜視図、図６は図５要部の斜視図、図７は図５が組み立てられた状態の断面図である。この実施形態は、ＬＥＤ光源ユニットの第１の実施形態を、エッジライト方式の液晶表示装置の一例である液晶テレビジョンのバックライトに適用したものである。   FIGS. 5 to 7 are schematic exploded perspective views, FIG. 6 is a perspective view of the main part of FIG. 5, and FIG. FIG. In this embodiment, the LED light source unit according to the first embodiment is applied to a backlight of a liquid crystal television as an example of an edge light type liquid crystal display device.

すなわち、バックライト５０は、複数のＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２と導光板５２とを備えている。導光板５２の一側面は、ＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２のＬＥＤ１３が直線的に対向配列される状態の入光面５２１とする。導光板５２の一表面は、入光面５２１から入射された光を出射する出光面５２２とする。導光板５２は、例えばアクリル樹脂等の透明な板状構造を有している。   That is, the backlight 50 includes a plurality of LED light source units 511 and 512 and a light guide plate 52. One side surface of the light guide plate 52 is a light incident surface 521 in a state where the LEDs 13 of the LED light source units 511 and 512 are linearly opposed to each other. One surface of the light guide plate 52 is a light exit surface 522 that emits light incident from the light incident surface 521. The light guide plate 52 has a transparent plate structure such as an acrylic resin.

導光板５２は、例えば熱伝導性の高い例えばアルミニウム製のバックフレーム５３に収容される。バックフレーム５３は、入光面５２１と出光面５２２は開放した状態の構成をしている。   The light guide plate 52 is accommodated in a back frame 53 made of, for example, aluminum having high thermal conductivity, for example. The back frame 53 is configured such that the light incident surface 521 and the light exit surface 522 are open.

さらに、ＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２は、断面がコ字状の熱伝導性の高いフレーム５４内にＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２の金属基板１２と密着させる状態でネジ等の固着手段で取着される。フレーム５４は断面Ｔ字状やＬ字状でもよく、要はＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２を固着させる平面部とフレーム５４に反りが発生しないようにするための平面部に直交するリブが一体的形成されたものであればよい。フレーム５４は、バックフレーム５３に熱的に結合させる状態で取着される。   Further, the LED light source units 511 and 512 are attached by fixing means such as screws in a state in which the LED light source units 511 and 512 are in close contact with the metal substrate 12 of the LED light source units 511 and 512 in a frame 54 having a U-shaped cross section and high thermal conductivity. . The frame 54 may have a T-shaped or L-shaped cross section. In short, a flat portion for fixing the LED light source units 511 and 512 and a rib perpendicular to the flat portion for preventing the frame 54 from being warped are integrally formed. If it was done. The frame 54 is attached in a state where it is thermally coupled to the back frame 53.

バックライト５０は、液晶テレビジョンの背面に設置され、照明光５５が液晶表示器によって光スイッチングされ、液晶テレビジョンは画像表示を行う。バックライト５０は、下から順に、バックフレーム５３、導光板５２、拡散シート５６、レンズシート５７、偏光シート５８、フロントフレーム５９が積層された構造となっている。なお、バックフレーム５３、拡散シート５６、レンズシート５７、偏光シート５８、フロントフレーム５９は適宜省略することができる。   The backlight 50 is installed on the back of the liquid crystal television, and the illumination light 55 is optically switched by the liquid crystal display, and the liquid crystal television performs image display. The backlight 50 has a structure in which a back frame 53, a light guide plate 52, a diffusion sheet 56, a lens sheet 57, a polarizing sheet 58, and a front frame 59 are laminated in order from the bottom. The back frame 53, the diffusion sheet 56, the lens sheet 57, the polarizing sheet 58, and the front frame 59 can be omitted as appropriate.

ここで、図８を参照し、フィラー入りの熱硬化性の樹脂接着剤１４を用いたＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２とフレーム５４の接合についてさらに詳しく説明する。   Here, with reference to FIG. 8, the joining of the LED light source units 511 and 512 and the frame 54 using the thermosetting resin adhesive 14 with filler will be described in more detail.

図８（ａ）に示すように、ＬＥＤ１３が実装された状態でセラミック基板１１と金属基板１２との間に接着剤１４が塗布された状態で、中心部ａと周囲部に設置された支点ｂ，ｃによってＬＥＤ光源５１１をフレーム５４の平面部に貼り付けた場合、フレーム５４に対し。凸形状になるように変形させた状態で、加温炉に設置して加温し接合される。その後、室温に降下させた場合、図８（ｂ）に示すように変形はなくなり、ＬＥＤ光源ユニット５１１は直線状に接合される。ＬＥＤ５１２も同様にしてフレーム５４に接合される。   As shown in FIG. 8A, in the state where the LED 13 is mounted and the adhesive 14 is applied between the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12, the fulcrum b installed at the central portion a and the peripheral portion. , C, the LED light source 511 is attached to the flat portion of the frame 54, and the frame 54 is attached. In a state of being deformed so as to have a convex shape, it is placed in a heating furnace, heated and joined. Thereafter, when the temperature is lowered to room temperature, the deformation disappears as shown in FIG. 8B, and the LED light source unit 511 is joined linearly. The LED 512 is also bonded to the frame 54 in the same manner.

ＬＥＤ光源ユニット５１１，５１２とフレーム５４の接合時の温度は、１００℃以下のなるべく高い温度として、接着剤１４は、接合温度と室温間の熱膨張係数差で発生する応力以上の接合強度とする。接着剤としては、接合温度と室温間の熱膨張係数差で発生する歪を緩和できる柔軟性を持たせたものでも構わない。   The temperature at the time of joining the LED light source units 511 and 512 and the frame 54 is set to a temperature as high as possible at 100 ° C. or less, and the adhesive 14 has a joining strength equal to or higher than the stress generated by the difference in thermal expansion coefficient between the joining temperature and room temperature. . The adhesive may have a flexibility that can relieve strain generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the bonding temperature and room temperature.

また、セラミック基板１１の変形が導光板５２の入射効率を悪化させないように、セラミック基板１１とフレーム５３の厚みの調整が図られている。ＬＥＤ１３の通電中のジャンクション温度は、通常１２０℃程度であることから、接合温度としてはそれ以上の温度履歴を与えると過剰な応力を与えることになってしまう。このため、接合温度としては１００℃以下にすることが望ましい。   Further, the thicknesses of the ceramic substrate 11 and the frame 53 are adjusted so that the deformation of the ceramic substrate 11 does not deteriorate the incident efficiency of the light guide plate 52. Since the junction temperature during energization of the LED 13 is normally about 120 ° C., if a temperature history higher than the junction temperature is given, excessive stress is applied. For this reason, it is desirable that the bonding temperature be 100 ° C. or lower.

この実施形態に係る照明装置は、ＬＥＤが実装された短冊状セラミック基板の変形を抑えられることから、ＬＥＤの光を導光板に確実に導光させることができ、入射効率の向上を図ることが可能となる。   Since the illumination device according to this embodiment can suppress deformation of the strip-shaped ceramic substrate on which the LED is mounted, the light of the LED can be reliably guided to the light guide plate, and the incident efficiency can be improved. It becomes possible.

図９〜図１１は、照明装置に関する第２の実施形態について説明するための、図９は模式的な分解斜視図、図１０は図９要部の斜視図、図１１は図９が組み立てられた状態の断面図である。照明装置に関する第１の実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付して説明する。この実施形態は、ＬＥＤ光源ユニットの第２の実施形態を、エッジライト方式の液晶表示装置の一例である液晶テレビジョンのバックライトに適用したものである。   FIGS. 9 to 11 are schematic exploded perspective views, FIG. 10 is a perspective view of the main part of FIG. 9, and FIG. 11 is an assembled view of FIG. FIG. The same components as those in the first embodiment relating to the lighting device will be described with the same reference numerals. In this embodiment, the second embodiment of the LED light source unit is applied to a backlight of a liquid crystal television as an example of an edge light type liquid crystal display device.

すなわち、バックライト５０は、複数のＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４と例えばアクリル樹脂等の透明な板状構造の導光板５２とを備えている。導光板５２の一側面は、ＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４のＬＥＤ１３が直線的に対向配列される状態の入光面５２１とする。導光板５２の一表面は、入光面５２１から入射された光を出射する出光面５２２とする。   That is, the backlight 50 includes a plurality of LED light source units 513 and 514 and a light guide plate 52 having a transparent plate structure such as an acrylic resin. One side surface of the light guide plate 52 is a light incident surface 521 in a state where the LEDs 13 of the LED light source units 513 and 514 are linearly opposed to each other. One surface of the light guide plate 52 is a light exit surface 522 that emits light incident from the light incident surface 521.

導光板５２は、例えば熱伝導性の高い例えばアルミニウム製のバックフレーム５３に収容される。バックフレーム５３は、入光面５２１と出光面５２２は開放した状態の構成をしている。   The light guide plate 52 is accommodated in a back frame 53 made of, for example, aluminum having high thermal conductivity, for example. The back frame 53 is configured such that the light incident surface 521 and the light exit surface 522 are open.

さらに、ＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４は、断面がコ字状の熱伝導性の高いフレーム５４内にＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４の金属基板１２と密着させる状態で接着剤等の固着手段で取着される。フレーム５４は断面Ｔ字状やＬ字状でもよく、要はＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４を固着させる平面部とフレーム５４に反りが発生しない役目の平面部に直交するリブが一体的形成されたものであればよい。フレーム５４は、バックフレーム５３に熱的に結合させる状態で取着される。   Further, the LED light source units 513 and 514 are attached by a fixing means such as an adhesive in a state where the LED light source units 513 and 514 are in close contact with the metal substrate 12 of the LED light source units 513 and 514 in a frame 54 having a U-shaped cross section and high thermal conductivity. The The frame 54 may have a T-shaped or L-shaped cross section. In short, a flat part for fixing the LED light source units 513 and 514 and a rib orthogonal to the flat part that does not warp the frame 54 are integrally formed. If it is. The frame 54 is attached in a state where it is thermally coupled to the back frame 53.

バックライト５０は、液晶テレビジョンの背面に設置され、照明光５５が液晶表示器によって光スイッチングされ、液晶テレビジョンは画像表示を行う。バックライト５０は、下から順に、バックフレーム５３、導光板５２、拡散シート５６、レンズシート５７、偏光シート５８、フロントフレーム５９が積層された構造となっている。   The backlight 50 is installed on the back of the liquid crystal television, and the illumination light 55 is optically switched by the liquid crystal display, and the liquid crystal television performs image display. The backlight 50 has a structure in which a back frame 53, a light guide plate 52, a diffusion sheet 56, a lens sheet 57, a polarizing sheet 58, and a front frame 59 are laminated in order from the bottom.

ＬＥＤ光源ユニット５１３，５１４のフレーム５４への取り付けは、アルミニウム基板１５のセラミック基板１１と金属基板１２が接合された面とは異なる面に図示しない貫通孔を形成し、ネジ止めによる接合であっても構わない。   The LED light source units 513 and 514 are attached to the frame 54 by forming a through hole (not shown) on a surface different from the surface where the ceramic substrate 11 and the metal substrate 12 of the aluminum substrate 15 are bonded and screwing. It doesn't matter.

この実施形態に係る照明装置においても、ＬＥＤが実装された短冊状セラミック基板の変形を抑えられることから、ＬＥＤの光を導光板に確実に導光させることができことから、入射効率の向上を図ることが可能となる。   Also in the illumination device according to this embodiment, since the deformation of the strip-shaped ceramic substrate on which the LED is mounted can be suppressed, the light of the LED can be surely guided to the light guide plate, so that the incident efficiency can be improved. It becomes possible to plan.

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.

１１ セラミック基板
１２ 金属基板
１３ ＬＥＤ
１４，１４ａ，１４ｂ 接着剤
１５ アルミニウム基板
５０ バックライト
５１１〜５１４ ＬＥＤ光源ユニット
５２ 導光板
５３ バックフレーム
５４ フレーム 11 Ceramic substrate 12 Metal substrate 13 LED
14, 14a, 14b Adhesive 15 Aluminum substrate 50 Backlights 511-514 LED light source unit 52 Light guide plate 53 Back frame 54 Frame

Claims (5)

複数のＬＥＤが実装された長尺で幅狭の短冊状セラミック基板と、
前記ＬＥＤが実装された前記セラミック基板の裏面側に接合した長尺で幅狭の短冊状のコバール系または鉄系の金属部材とからなることを特徴とするＬＥＤ光源ユニット。 A long and narrow strip-shaped ceramic substrate on which a plurality of LEDs are mounted;
An LED light source unit comprising a long and narrow strip-shaped Kovar-based or iron-based metal member joined to the back side of the ceramic substrate on which the LED is mounted. 前記セラミック基板と前記金属基板との間にアルミニウム基板を介在させ、該アルミニウム基板に前記セラミック基板と前記金属基板をそれぞれ接合させたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源ユニット。   2. The LED light source unit according to claim 1, wherein an aluminum substrate is interposed between the ceramic substrate and the metal substrate, and the ceramic substrate and the metal substrate are joined to the aluminum substrate, respectively. 前記請求項２記載のＬＥＤ光源ユニットを直線状に複数並べて構成した場合の前記アルミニウム基板は一体化したものであることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源ユニット。   The LED light source unit according to claim 2, wherein the aluminum substrate when the LED light source units according to claim 2 are arranged in a straight line is integrated. 前記請求項２記載のＬＥＤ光源ユニットを直線状に複数並べて構成した場合の前記アルミニウム基板および前記金属基板は一体化したものであることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源ユニット。   The LED light source unit according to claim 2, wherein the aluminum substrate and the metal substrate when the LED light source units according to claim 2 are arranged in a straight line are integrated. 前記請求項１〜４のいずれかのＬＥＤ光源ユニットと、
前記ＬＥＤ光源ユニットから照射される光を、一側面から入光させ一表面から出光させる導光板と、を具備したことを特徴する照明装置。 The LED light source unit according to any one of claims 1 to 4,
A light guide plate comprising: a light guide plate that allows light emitted from the LED light source unit to enter from one side and exit from one surface.
JP2011018300A 2011-01-31 2011-01-31 Led light source unit and lighting device Pending JP2012160534A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011018300A JP2012160534A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Led light source unit and lighting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011018300A JP2012160534A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Led light source unit and lighting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012160534A true JP2012160534A (en) 2012-08-23

Family

ID=46840834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011018300A Pending JP2012160534A (en) 2011-01-31 2011-01-31 Led light source unit and lighting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2012160534A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014061513A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 シャープ株式会社 Led classification method, led classification device, led classification program, recording medium, and liquid-crystal display device
JP2015136092A (en) * 2013-12-18 2015-07-27 日本電波工業株式会社 oscillator
TWI495856B (en) * 2012-01-31 2015-08-11 Sharp Kk Led classification method, led classification device, computer program product, recording medium and liquid crystal display device
JP2018013670A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member and light emitting device prepared therewith
DE102018116693A1 (en) 2017-07-13 2019-01-17 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting device
WO2021182585A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 シチズン電子株式会社 Light-emitting device, manufacturing method therefor, and surface light-emitting device
WO2021215732A1 (en) * 2020-04-24 2021-10-28 삼성전자주식회사 Display module and display device including same

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI495856B (en) * 2012-01-31 2015-08-11 Sharp Kk Led classification method, led classification device, computer program product, recording medium and liquid crystal display device
WO2014061513A1 (en) * 2012-10-15 2014-04-24 シャープ株式会社 Led classification method, led classification device, led classification program, recording medium, and liquid-crystal display device
CN104718631A (en) * 2012-10-15 2015-06-17 夏普株式会社 LED classification method, LED classification device, LED classification program, recording medium, and liquid-crystal display device
JP2015136092A (en) * 2013-12-18 2015-07-27 日本電波工業株式会社 oscillator
JP2018013670A (en) * 2016-07-22 2018-01-25 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member and light emitting device prepared therewith
WO2018016357A1 (en) * 2016-07-22 2018-01-25 日本電気硝子株式会社 Wavelength conversion member and light-emitting device using same
DE102018116693A1 (en) 2017-07-13 2019-01-17 Toyoda Gosei Co., Ltd. Light-emitting device
WO2021182585A1 (en) * 2020-03-13 2021-09-16 シチズン電子株式会社 Light-emitting device, manufacturing method therefor, and surface light-emitting device
JP7438326B2 (en) 2020-03-13 2024-02-26 シチズン電子株式会社 Light emitting device, manufacturing method thereof, and planar light emitting device
WO2021215732A1 (en) * 2020-04-24 2021-10-28 삼성전자주식회사 Display module and display device including same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012160534A (en) Led light source unit and lighting device
JP4945325B2 (en) Liquid crystal display
JP5026798B2 (en) LED lighting device and liquid crystal display device using the same
US9459501B2 (en) Display device
WO2012001998A1 (en) Lighting apparatus and image display apparatus provided therewith
JP4715895B2 (en) Lighting equipment
JP2013004783A (en) Heat radiation structure and display device
JP2007287463A (en) Lighting system
JP2009037212A (en) Liquid crystal display device
JP4777469B1 (en) Illumination device and image display device including the same
US8556489B2 (en) LED backlight module with air convection space
WO2014082322A1 (en) Liquid crystal module and liquid crystal display device
WO2012099001A1 (en) Lighting apparatus and display apparatus
WO2016027353A1 (en) Light source device and liquid crystal display device
JP2011175752A (en) Side edge type planar light emitting device
JP2012119436A (en) Lead linear light source and backlight
WO2009081618A1 (en) Backlight module, liquid crystal backlight unit and television set
KR101774277B1 (en) Liquid crystal display device
WO2012001999A1 (en) Illuminating device and image display device provided with same
US20140063855A1 (en) Backplate, backlight module and display device
US20130265520A1 (en) Display device
WO2013078739A1 (en) Liquid crystal display device, and backlight module and heat dissipation method thereof
TWI385449B (en) Backlight module and display module
KR100868240B1 (en) Flexible printed circuit board
JP2007328281A (en) Display apparatus