JP4087419B2 - 発光素子実装用ホーロー基板、発光素子モジュール、照明装置、表示装置及び交通信号機 - Google Patents
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Description
また、照明用光源の場合、輝度ばらつきを少なくする必要があり、輝度ばらつきを低減するためには、LEDの電流を調整し、均一に発光させる必要がある。電流調整には電気回路に抵抗を実装することなどで行われるが、その場合、発熱体が基板に実装されることになるので、LED実装用基板の放熱特性をさらに向上させる必要がある。
本発明の発光素子モジュールは、本発明に係る前記発光素子実装用ホーロー基板に発光素子を実装してなるものなので、多数の発光素子を実装して点灯した場合でも基板の昇温が少なくなり、発光素子の発光効率を高レベルに維持することができ、発光素子の長期信頼性を向上することができる。本発明の発光素子モジュールは、例えば、照明装置、表示装置、及び交通信号機として好適である。
図1は、本発明の第1実施形態を示す断面図である。本実施形態の発光素子モジュール11は、コア金属12の表面にホーロー層13が被覆されてなるホーロー基板に、1つ以上の放熱用スルーホール19が設けられ、且つ発光素子実装用の反射カップ部15が設けられた発光素子実装用ホーロー基板10に発光素子16を実装して構成されている。本実施形態において、放熱用スルーホール19の内面は、コア金属12が露出している。
まず、コア金属作製用の金属板を用意し、これを所望形状に切り出し、さらに機械加工を施して、発光素子実装位置となる反射カップ部15と放熱用スルーホール19をそれぞれ所望の個数形成し、コア金属12を作製する。
また、放熱用スルーホール19の周辺に電流調整用の抵抗素子を配置することで、抵抗素子の発熱による昇温を抑えることもできる。
コア金属として、長さ100mm、幅30mm、厚さ1.5mmの低炭素鋼板を用い、ドリル加工により反射カップ部を形成した。反射カップ部は、鋼板の長手方向に沿って一列当たり14mm間隔で7個、合計2列14個形成した。反射カップ部底面の寸法は直径2mm、深さ0.5mm、角度45度でスロープ部を作製した。
また、反射カップの間に直径3mmの放熱用スルーホールを、一列当たり14mm間隔で6個、合計3列18個穿設した。
次に、反射カップ部及び放熱用スルーホールを形成した鋼板(コア金属)の表面に、ガラス粉体を分散媒に混ぜた液を塗布し、850℃で焼成し、ホーロー層を形成した。ホーロー層の厚みは200μmとなるように調整し、放熱用スルーホール内面はサンドブラスト処理を行ってホーロー層を除去し、コア金属を露出させた。
次に、反射カップが形成されている面に、電極パターンに沿って銅ペーストを印刷し、その後焼成して厚み0.1mmの電極を形成した。
放熱用スルーホールを有する前記ホーロー基板の反射カップ部内に、図1に示すように出力20mWの青色LED素子を実装した。ホーロー基板上に合計14個のLED素子を実装し、金線でワイヤボンドして電極とLEDを電気的に接続した。次に、黄色発光蛍光体を混合したシリコーン樹脂を反射カップ部に注入し、硬化させて封止し、白色LEDとした。さらに電流調整用の抵抗素子を放熱用スルーホールの近くに実装した。
得られたモジュールのLED素子に60mAの電流を流して発光させ、基板の中心温度を測定したところ、中心部の温度は140℃であった。
実施例1と同様に、放熱用スルーホールを有する前記ホーロー基板の反射カップ部内に出力20mWの青色LED素子を実装した。ホーロー基板上に合計14個のLED素子を実装し、ワイヤボンドした後、黄色発光蛍光体を混合したシリコーン樹脂を反射カップ部に注入し、硬化させて封止し、白色LEDとした。さらに電流調整用の抵抗素子を放熱用スルーホールの近くに実装した。
図2に示すように、アルミ製の長さ10mmのフィンを持つ放熱構造体に、放熱用スルーホールとの接続部として、高さ2mm、直径3mmの接続突起物を一列当たり14mm間隔で6個、合計3列18個形成し、この接続突起物を放熱用スルーホールに差し込み、ホーロー基板と接続した。
実施例1と同じく、LED素子に60mAの電流を流して発光させ、基板の中心温度を測定したところ、中心部の温度は100℃であった。
実施例1と同様に、放熱用スルーホールを有する前記ホーロー基板の反射カップ部内に出力20mWの青色LED素子を実装した。ホーロー基板上に合計14個のLED素子を実装し、ワイヤボンドした後、黄色発光蛍光体を混合したシリコーン樹脂を反射カップ部に注入し、硬化させて封止し、白色LEDとした。さらに電流調整用の抵抗素子を放熱用スルーホールの近くに実装した。
図3に示すように、アルミ製の長さ10mmのフィンを持つ放熱構造体に、放熱用スルーホールとの接続部として、高さ2mm、直径3mmの接続突起物を一列当たり14mm間隔で6個、合計3列18個形成し、この接続突起物を放熱用スルーホールに差し込み、ホーロー基板と接続した。放熱構造体とホーロー基板の接続部には、熱伝導性の高いシリコーングリスを塗布し、接続を行った。
実施例1と同じく、LED素子に60mAの電流を流して発光させ、基板の中心温度を測定したところ、中心部の温度は90℃であった。熱伝導の高いシリコーングリスを接合剤に使用することで、放熱構造体とホーロー基板の接続が容易になり、また接続も確実にできるため、放熱性も向上した。
実施例1〜3で用いたものと同じサイズのホーロー基板であるが、図4に示すように放熱用スルーホールを形成していないホーロー基板を用い、その反射カップ部内に出力20mWの青色LED素子を実装した。図4中、符号1はホーロー基板、2は発光素子モジュール、3はコア金属、4はホーロー層、5は電極、6は反射カップ部、7は青色LED素子、8は金線、9は透明樹脂である。
このホーロー基板上に合計14個のLED素子を実装し、ワイヤボンドした後、黄色発光蛍光体を混合したシリコーン樹脂を反射カップ部に注入し、硬化させて封止し、白色LEDとした。さらに電流調整用の抵抗素子を実装した。LED素子に60mAの電流を流して発光させ、基板の中心温度を測定したところ、中心部の温度は150℃であり、スルーホールを設けた実施例1のホーロー基板よりも温度が高くなった。
Claims (7)
- コア金属の表面に発光素子実装用のすり鉢状または溝状に形成された複数の反射カップ部の表面および前記コア金属の表面にホーロー層が被覆されてなるホーロー基板において、1つ以上の放熱用スルーホールが前記複数の反射カップ部同士の中間の位置に穿設され、該放熱用スルーホール内面ではコア金属が露出していることを特徴とする発光素子実装用ホーロー基板。
- 突起部を有する放熱構造体が、該突起部を前記放熱用スルーホールに嵌入した状態で接続されていることを特徴とする請求項1に記載の発光素子実装用ホーロー基板
- 前記放熱構造体との接続部に高熱伝導性接合剤が設けられていることを特徴とする請求項2に記載の発光素子実装用ホーロー基板
- 請求項1〜3のいずれかに記載の発光素子実装用ホーロー基板に発光素子が実装されてなる発光素子モジュール。
- 請求項4に記載の発光素子モジュールを有する照明装置。
- 請求項4に記載の発光素子モジュールを有する表示装置。
- 請求項4に記載の発光素子モジュールを有する交通信号機。
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