JP3216471U - 少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高輝度で複数波長光源の出力を実現するために、少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造を提案する。【解決手段】少なくとも２つのカップ部１０と、複合材料ホルダ２０とを含み、複合材料ホルダは、第１の表面２１と、第１の表面と隣り合う第２の表面２２及び第３の表面２３と、第１の表面に対向する第４の表面２４とを備え、少なくとも２つのカップ部が第１の表面に設置され、第２の表面には、カップ部と同じ数量の極性が異なる第１の金属板３０と第２の金属板３１が設置され、第１の金属板と第２の金属板との一端は、それぞれ複合材料ホルダを通ってカップ部内まで延在して２つの電極接点３２を形成し、第１の金属板の他端は、それぞれ第４の表面まで延在して、露出する放熱構造を形成する。側面から出光し、且つ第１の金属板が熱を直接且つ効率よく発光ダイオード素子４０の外側まで伝達して放熱效果を高める。【選択図】図１

Description

本考案は、発光ダイオードのパッケージ構造に関し、詳しく言えば、少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する発光ダイオードのパッケージ構造に関するものである。

発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、ＬＥＤ）は、冷光源発光素子であり、その発光原理は、ＩＩＩ−Ｖ族化合物の半導体材料に順方向バイアス（電流）を印加してダイオード内の電子と正孔を互いに結合させることで、エネルギーを光の形式に変換し、これに伴ってエネルギーが放出されて発光することである。発光ダイオードには、体積が小さく、耐用年数が長く、駆動電圧が低く、応答が速く、耐震性能に優れており、各種デバイスにおける軽量、薄型及び小型化の要件に対応可能であるという利点があるため、日常生活の中で幅広く利用されている。

屋外の看板、ブレーキランプ、交通信号機などが長時間にわたって高輝度で作動すると、高温の環境となり、そしてこの高温の環境に置かれる発光ダイオード素子の材料寿命が顕著に短縮されてしまうという問題点があり、そのため、発光ダイオード素子をパッケージする際は、発光ダイオード素子の耐用年数を延ばすために、どのようにすれば熱を速く引き出せるのかは考えなくてはならないことである。

例えば、台湾特許登録第Ｉ４３８９４８号明細書は、発光ダイオードのパッケージ構造を開示しており、詳しくは、発光ダイオードの正極及び負極が、それぞれワイヤボンディングにより電気接続部と電気的に接続され、前記電気接続部が基板に溶接されており、さらに、放熱要件を満たすために前記２つの電気接続部にそれぞれ放熱部（放熱フィン）を設置し、放熱フィンの高速熱伝導により放熱效果を高めるものである。

しかしながら、このような従来技術において、放熱要件を満たすためには、かなりのスペースを占める放熱フィンを使用しなくてはならず、これによって放熱の目的は達成されたものの、放熱フィンを設置することで、発光ダイオードを緊密に並べることができなくなり、単位面積あたりのルーメンが、車両のライト、プロジェクタなど高い輝度が求められるデバイスに対応できなくなり、また、複数波長光源の出力を実現するために、出力波長が異なる複数の発光ダイオードを単一の発光ダイオード素子に集約することも難しくなる。

台湾特許登録第Ｉ４３８９４８号明細書

これに鑑み、本考案は、高輝度で複数波長光源の出力を実現するために、少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造を提案することを主な目的とする。

本考案は、少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造であり、少なくとも２つのカップ部と、複合材料ホルダとを含む。前記複合材料ホルダは、第１の表面と、前記第１の表面と隣り合う第２の表面と、前記第１の表面と隣り合う第３の表面と、前記第１の表面に対向する第４の表面とを備え、前記少なくとも２つのカップ部は共に上方から縮径する収容空間を備え、且つ前記少なくとも２つのカップ部は前記第１の表面に設置されており、前記第２の表面は、前記カップ部と同じ数量の極性が異なる少なくとも２つの第１の金属板と、少なくとも２つの第２の金属板とを備え、前記少なくとも２つの第１の金属板と前記少なくとも２つの第２の金属板との一端は、それぞれ前記複合材料ホルダを通って対応する前記カップ部の前記収容空間内まで延在して２つの電極接点を形成し、前記少なくとも２つの第１の金属板の他端は、それぞれ前記第４の表面まで延在して、露出する放熱構造を形成する。

以上から分かるように、本考案では前記少なくとも２つの第１の金属板が一体的に成形されており、すなわち、前記電極接点と前記露出する放熱構造とが一体的となるため、前記少なくとも２つの第１の金属板は、電極及び放熱構造の両方として使用することができ、そのため、発光ダイオード素子の内部の熱が、前記少なくとも２つの第１の金属板を介して、直接且つ効率よく発光ダイオード素子の外側まで伝達されることが可能となり、そして空気の対流により放熱を行うことで、放熱效果を高めることができる。また、本考案の構造がコンパクトで、スペースをあまり使用しないため、前記少なくとも２つのカップ部を並列して配置することができ、且つ側面から出光することが可能であるため、過度の高温になるおそれがなく、高輝度で複数波長光源の出力というニーズを満たすことができる。

１、第１の金属板は、電極及び放熱構造の両方として使用することができるため、発光ダイオード素子の内部の熱が、直接且つ効率よく発光ダイオード素子の外側まで伝達されることが可能となり、そして空気の対流により放熱を行うことで、放熱效果を高めることができる。
２、本考案の構造がコンパクトで、スペースをあまり使用しないため、少なくとも２つのカップ部を並列して配置することができ、且つ側面から出光することが可能であるため、過度の高温になるおそれがなく、高輝度で複数波長光源の出力というニーズを満たすことができる。
３、第１の金属板をさらに第３の表面まで延在させることで、露出する放熱構造の面積を増加して、放熱效果をさらに高めることができ、発光ダイオードの比較的温度が高い電極と接続される場合、外側に設置された放熱構造により、空気の対流を利用して放熱を行うことで、放熱效率をさらに高めることができる。

本考案の構造図である。 別の角度からみた本考案の部分構造図である。 本考案の使用状態概略図である。 本考案の別の実施例の使用状態概略図である。 本考案のカップ部の異なる開口形状の概略図である。 本考案に用いる、異なる形状のカップ部の収容空間の組み合わせの概略図である。

本考案の特徴、目的及び機能に対する理解を深めるために、以下では、図面を参照しながら好ましい実施例を示して説明する。

図１＝本考案の構造図、図２＝別の角度からみた本考案の部分構造図、図３＝本考案の使用状態概略図に示すように、本考案は、少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する発光ダイオードのパッケージ構造であり、ボンディングパッド６１により回路基板６０に電気的に接合されており、当該パッケージ構造は、少なくとも２つのカップ部１０と、複合材料ホルダ２０とを含み、このうち、少なくとも２つのカップ部１０は、共に上方から縮径する収容空間１１を備える。

また、図４に示すように、少なくとも２つのカップ部１０を、横方向に並列して配置することができ、少なくとも２つのカップ部１０の数量は、ニーズに応じて設定することができるが、２つ設置するのが最も好ましく（図３参照）、３つでもよい（図４参照）。なお、より多くの数量で実施してもよく、これらに限定されるものではない。

また、図１及び図２に示すように、複合材料ホルダ２０は、第１の表面２１と、第１の表面２１と隣り合う第２の表面２２と、第１の表面２１と隣り合う第３の表面２３と、第１の表面２１に対向する第４の表面２４とを備え、少なくとも２つのカップ部１０は、第１の表面２１に設置されており、第２の表面２２は、カップ部１０と同じ数量の極性が異なる少なくとも２つの第１の金属板３０と、少なくとも２つの第２の金属板３１とを備え、第２の表面２２の少なくとも２つの第１の金属板３０と少なくとも２つの第２の金属板３１とがそれぞれ回路基板６０に溶接されている（図３参照）。

少なくとも２つの第１の金属板３０と少なくとも２つの第２の金属板３１との一端はそれぞれ複合材料ホルダ２０を通って対応するカップ部１０の収容空間１１内まで延在して２つの電極接点３２を形成し、収容空間１１には、２つの電極接点３２と電気的に接続される発光ダイオード４０が設置されるとともに、発光ダイオード４０を密封するパッケージ材料５０が充填されており、実際に実施する際に、発光ダイオード４０の１つの電極を、第１の金属板３０の電極接点３２に直接設置し、他の電極をワイヤボンディングにより（不図示）第２の金属板３１の電極接点３２と電気的に接続するようにしてもよく、すなわち、第１の金属板３０の電極接点３２と第２の金属板３１の電極接点３２とを、それぞれ発光ダイオード４０の２つの電極として使用する。

また、図５に示すように、収容空間１１は、開口１１１を備え、開口１１１の形状が、多角形、円形、楕円形及びこれらの組み合わせからなる群から選択されているが、無端の幾何学的形状であればよい。図５では、その他可能な形状も示しているが、これらに限定されるものではなく、実際に実施する際は、光学構造に基づき設計してもよい。

また、図１及び図２に示すように、少なくとも２つの第１の金属板３０の他端はそれぞれ第４の表面２４まで延在して、露出する放熱構造３３を形成する。なお、少なくとも２つの第１の金属板３０が第３の表面２３まで延在して、露出する放熱構造３３を形成してもよいため、第１の金属板３０には、より大きな面積の露出する放熱構造３３を備えることが可能となり、これによって、発光ダイオード４０の放熱效率を高めることができる。

本考案では、第１の金属板３０を発光ダイオード４０の発熱する電極と電気的に接続することで、第１の金属板３０の露出する放熱構造３３により放熱效率を高めることができる。

なお、図６に示すように、本考案の少なくとも２つのカップ部１０における収容空間１１は、それらの形状が同一でも異なってもよいため、様々な組み合わせが可能であり、例えば、直線の形態、円弧の形態、または直線と円弧との組み合わせの形態である。また、異なる高さ、幅、勾配（直線）と曲率（円弧）などを備えて組み合わせることで、様々な反射效果を実現することができるため、使用時の要件に応じて設計することも可能である。図６では、可能な組み合わせとして複数挙げているが、実際に実施する際はこれらに限定されない。

１０：カップ部
１１：収容空間
１１１：開口
２０：複合材料ホルダ
２１：第１の表面
２２：第２の表面
２３：第３の表面
２４：第４の表面
３０：第１の金属板
３１：第２の金属板
３２：電極接点
３３：露出する放熱構造
４０：発光ダイオード
５０：パッケージ材料
６０：回路基板
６１：ボンディングパッド

Claims (8)

1. 少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造であって、
   上方から縮径する収容空間を備える少なくとも２つのカップ部と、
   第１の表面と、前記第１の表面と隣り合う第２の表面と、前記第１の表面と隣り合う第３の表面と、前記第１の表面に対向する第４の表面とを備える複合材料ホルダとを含み、
   前記少なくとも２つのカップ部が前記第１の表面に設置されており、前記第２の表面は、前記カップ部と同じ数量の極性が異なる少なくとも２つの第１の金属板と少なくとも２つの第２の金属板とを備え、前記少なくとも２つの第１の金属板と前記少なくとも２つの第２の金属板との一端は、それぞれ前記複合材料ホルダを通って前記収容空間内まで延在して２つの電極接点を形成し、前記少なくとも２つの第１の金属板の他端は、それぞれ前記第４の表面まで延在して、露出する放熱構造を形成する、ことを特徴とする少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
2. 前記収容空間は開口を備え、前記開口は、多角形、円形、楕円形及びこれらの組み合わせからなる群から選択される形状を有する、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
3. 前記少なくとも２つのカップ部が、横方向に並列して配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
4. 前記収容空間には、前記２つの電極接点と電気的に接続される発光ダイオードが設置されるとともに、前記発光ダイオードを密封するパッケージ材料が充填される、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
5. 前記第２の表面の前記少なくとも２つの第１の金属板と前記少なくとも２つの第２の金属板とが回路基板に溶接されている、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
6. 前記少なくとも２つの第１の金属板は、前記第３の表面まで延在して前記露出する放熱構造を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
7. 前記少なくとも２つのカップ部の収容空間の形状が同一である、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。
8. 前記少なくとも２つのカップ部の収容空間の形状が異なる、ことを特徴とする請求項１に記載の少なくとも２つのカップ部を備え、側面から出光する放熱性能が高い発光ダイオードのパッケージ構造。