JP5087827B2

JP5087827B2 - 発光ダイオード装置

Info

Publication number: JP5087827B2
Application number: JP2005244072A
Authority: JP
Inventors: 厳與森山
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: JP2007059678A

Description

本発明は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）を具備した発光ダイオード装置に関する。

従来の発光ダイオード装置の一例としては、発光ダイオードチップを配設した樹脂製ケース内に、合成樹脂を充填して発光ダイオードチップをケース内に封止する面実装タイプのものが知られている（例えば特許文献１参照）。

また、この種の発光ダイオード装置の中には、発光ダイオードチップを一対の金属板にそれぞれ電気的に接続し、これら複数の発光ダイオードチップと複数対の金属板を、透光性エポキシ樹脂等よりなる封止樹脂等の樹脂層により一体に被覆しているものもある（例えば特許文献２参照）。
特開２００２−４３６２５号公報特開２００３−６０２４０号公報

しかしながら、この特許文献２記載の発光ダイオード装置では、樹脂層の熱膨張率の方が金属板の熱膨張率よりも大きいという熱膨張差があるので、発光ダイオードチップの発熱により樹脂層が金属板に対して凸の円弧状に湾曲する反り等の変形が発生する。このために、樹脂層が金属板から浮き上がり、金属板と樹脂層との間に間隙が形成されるという課題がある。

これにより、樹脂層の浮き上がり量の大きい箇所と小さい箇所とでは、金属板と樹脂層との間隙の大きさが相違し、これら間隙内に封止樹脂の一部が侵入するので、複数の発光ダイオードチップの封止樹脂の充填量がそれぞれ相違して一定せず、また、複数の封止樹脂の投光面の傾きが相違して投光方向が相違するので、色むらや輝度むらを生じるという課題がある。さらに、発熱する発光ダイオードチップの全体を封止樹脂により被覆しているので、放熱量が少なく、発光ダイオード装置全体が高温に昇温するという課題がある。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、樹脂層の反り等の変形を防止または低減することができると共に、放熱量を増大させることができる発光ダイオード装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、金属製平板からなる基板と、基板上に配設され、内面が反射作用を有する投光開口を有する凹部を複数形成した樹脂層と、投光開口に対向する基板上に配設された導電層と、各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、樹脂層の外表面の一部を切り欠いて基板の樹脂層が配設される面側の一部を外部に露出させたスリットと、を具備している発光ダイオード装置であって、樹脂層は、複数の凹部をそれぞれ形成してなる複数の凹部形成部を基板の長手方向に列状に配設して一体に形成しているとともに、基板の樹脂層が配設された面側とは反対側の面を露出し、かつ、凹部がダイオードチップの周囲を所用の間隔を置いて取り囲むように基板に設けられ、スリットは、これら隣り合う凹部形成部同士を一体に形成する連結部の凹部同士間にて形成され、かつ基板幅方向の両側端側にて、隣り合う凹部形成部同士を一体に連結する側面連結部を備えていることを特徴とする発光ダイオード装置である。

請求項１に係る発明によれば、基板と樹脂層との熱膨張差により、樹脂層および基板に反り等の変形が発生しようとしても、その変形は樹脂層のスリットの変形により実質的に吸収される。

このために、樹脂層および基板の反り等の変形が防止または低減されるので、この樹脂層に形成された凹部の変形に起因する色むらや輝度むらを防止または低減することができる。

また、スリットでは、発熱する発光ダイオードチップが配設される基板の一部を外部に露出させているので、そのスリット露出部から発光ダイオードチップからの発熱を外部へ放熱させることができる。このために、発光ダイオード装置の高温昇温を防止または抑制することができる。

さらに、スリットは、その少なくとも一側端部に、樹脂層の隣り合う凹部形成部同士を一体に形成する側面連結部を具備しているので、この側面連結部を通して複数の凹部形成部同士を一体に連結している。

このために、これら複数の凹部形成部を有する樹脂層を、射出成形により成形する場合には、その射出成形用成形型の一端へ樹脂を射出することにより、その一端から他端の隅々まで樹脂を各スリットの側面連結部をそれぞれを通して、順次注入し充填させることができる。

したがって、樹脂層の複数の凹部形成部を樹脂の射出成形により簡単迅速に連成することができる。

なお、スリットの側面連結部は、スリットの一側端のみならず、その両側端にそれぞれ設けてもよく、これによれば、側面連結部が増えた分、これら側面連結部を流れる樹脂流量を増加させることができ、さらに、凹部形成部の隅々まで樹脂を行き渡らせることができる。このために、樹脂層の射出成形時間の短縮を図ることができると共に、各凹部形成部の成形性をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、これら複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置１の平面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図２のＩＩＩ部拡大図、図４は図１のＩＶ−ＩＶ線断面図である。

図１，図２，図３に示すように発光ダイオード装置１は、長尺状の基板２上に、複数の発光ダイオード発光部３，３，…を長手方向に例えば１列に配設し、かつ一体に連成している。

基板２は放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属製平板からなり、複数の発光ダイオード発光部３，３，…の各基板を一体に連成してなる一体基板であり、この基板２上には、電気絶縁層４を介して導電層の一例である回路パターン５が配設されている。

図１〜図３に示すように回路パターン５は、各発光ダイオード発光部３毎に銅（Ｃｕ）とニッケル（Ｎｉ）の合金や金（Ａｕ）等により、陰極側と陽極側の回路パターン（配線パターン）５ａ，５ｂを形成しており、この回路パターン５上には、各発光ダイオード発光部３毎に、例えば青色発光の発光ダイオードチップ６をそれぞれ搭載している。各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。各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５ａ，５ｂ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５ａ，５ｂの他方にボンディングワイヤ７により接続している。なお、図３中、符号５ｃは一対の回路パターン５ａ，５ｂ同士を電気的に絶縁する間隙である。

そして、基板２上には、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、基板２の反対側（図２，図３では上方）に向けて漸次拡開する逆円錐台状の凹部８をそれぞれ同心状に形成した凹部形成部９を各発光ダイオード発光部３毎に形成すると共に、これらを一体に形成している。凹部形成部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）等の合成樹脂により、基板１の幅方向左右両側外面を幅方向に挟持する一対の側面部１１ａ，１１ｂを一体に連成して断面コ字状に形成されて、樹脂層を形成している。各凹部８は、その内面に反射面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。

また、各凹部１８は、その内部に、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を注入し、投光開口端８ｃとほぼ面一になるように充填し、封止樹脂１０としてそれぞれ形成している。さらに、封止樹脂１０内には、黄色発光の蛍光体が混入されている。

そして、図１〜図５に示すように樹脂層の長手方向で隣り合う凹部形成部９，９同士を一体に連結する連結部９ａの外表面として、その図２，図３中上面に、各投光開口端８ｃと同一端側、すなわち、図２，図３では上方側に向けて開口するスリット１１を切欠形成している。

図３，図４にも示すように各スリット１１は、その底面で基板２の図３，図４中の上面２ａ上と導電層５を外部に露出させる深さに形成されている。また、スリット１１の図１，図５中上端部と下端部、すなわち、基板２の幅方向左右両側端部において、列方向（長手方向）で隣り合う凹部形成部９，９の側面部１１ａ，１１ｂ同士を、基板２の長手方向で一体に連結する一対の側面連結部１１ａ１，１１ｂ１を一体に連成している。図４に示すようにこれら一対の側面連結部１１ａ，１１ｂの図中上端面は基板２のスリット１１側露出面２ａとほぼ面一に形成されている。

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ともに、発光ダイオードの青色と混色することによって白色となり、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。

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の一部から導電層５を介して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。

また、凹部形成部９，９，…は、樹脂製であり、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の変形により実質的に吸収されるので、凹部形成部９の変形を防止または低減することができる。

このために、複数の凹部形成部９，９，…の反射面８ａ，８ａ，…や封止樹脂１０の変形により、その投光開口端８ｂ，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。

また、各スリット１１には、左右一対の側面連結部１１ａ，１１ｂを設けているので、各凹部形成部９を射出成形により形成する場合には、その射出成形用成形型の配列方向一端側の凹部形成部９に樹脂を射出することにより、その樹脂を、各スリット１１の一対の側面形成部１１ａ，１１ｂを通して配列方向他端側の凹部形成部９の隅々まで行き渡らせることができる。

このために、複数の凹部形成部９，９，…を射出成形によりほぼ同時に形成することができると共に、その成形性を向上させることができる。

図６は本発明の他の実施形態に係る発光ダイオード照明装置２１の平面模式図である。この発光ダイオード照明装置２１は、例えば矩形の器具本体２２の光源取付面２２ａ上に、図１〜図５で示す複数の発光ダイオード装置１，１，…を、そのスリット１１が列方向（図６では上下方向）で一致するように並設し、これら発光ダイオード装置１，１，…の所要列のスリット１１，１１，１１内に着脱自在に嵌合する棒状または板状の複数の取付部材２３，２３，…を、光源取付面２２ａ上に、ねじ止めまたは着脱自在に取り付ける点に特徴がある。なお、この器具本体２２には、複数の発光ダイオード装置１，１，…を点灯させる図示しない点灯装置が搭載されている。また、取付部材２３，２３，…の長手方向両端部を取付ねじにより光源取付面２２ａに取り付けてもよく、その他端部を回動自在に取り付けてもよい。

この発光ダイオード照明装置２１によれば、各発光ダイオード装置１，１，…の所要のスリット１１，１１，…に、棒状または板状の取付部材２３，２３，…を着脱自在に嵌合させて、これら発光ダイオード装置１，１，…を器具本体２２に取り付けるので、発光ダイオード装置１，１，…の長手方向のずれを防止または抑制することができると共に、発光ダイオード装置１，１，…の取付位置の位置決め精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光ダイオード装置の一部切欠平面図。図１のＩＩ−ＩＩ線断面図。図２のＩＩＩ部拡大図。図１のＩＶ−ＩＶ線断面図。図１の要部拡大図。本発明の第２の実施形態に係る発光ダイオード照明装置の平面模式図。

符号の説明

１…発光ダイオード装置、２…基板、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…凹部形成部、１０…封止樹脂、１１…スリット、１１ａ，１１ｂ…一対の側面部、１１ａ１，１１ｂ１…一対の側面連結部、２１…発光ダイオード照明装置、２２…器具本体、２３…取付部材。

Claims

金属製平板からなる基板と；
基板上に配設され、内面が反射作用を有する投光開口を有する凹部を複数形成した樹脂層と；
投光開口に対向する基板上に配設された導電層と；
各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；
樹脂層の外表面の一部を切り欠いて基板の樹脂層が配設される面側の一部を外部に露出させたスリットと；
を具備している発光ダイオード装置であって、
樹脂層は、複数の凹部をそれぞれ形成してなる複数の凹部形成部を基板の長手方向に列状に配設して一体に形成しているとともに、基板の樹脂層が配設された面側とは反対側の面を露出し、かつ、凹部がダイオードチップの周囲を所用の間隔を置いて取り囲むように基板に設けられ、
スリットは、これら隣り合う凹部形成部同士を一体に形成する連結部の凹部同士間にて形成され、かつ基板幅方向の両側端側にて、隣り合う凹部形成部同士を一体に連結する側面連結部を備えていることを特徴とする発光ダイオード装置。