JP5139916B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明はＬＥＤ（Light emitting
diode）素子を用いた発光装置に関し、特にストロボのフラッシュ光源として用いられる発光装置に関する。

従来からＬＥＤの発熱を抑制するための放熱構造は数多く提案されている。例えば、特許文献１においては、図１０に示されるように、ガラエポ樹脂からなる絶縁性を有する回路基板２の略中央部に貫通孔２ａを設け、そこに高放熱部材５を配設し、この高放熱部材５上にＬＥＤチップ６を搭載する構造を取っている。
ＬＥＤチップ６の発熱した熱を高放熱部材５に伝え、プリント基板８側に逃がす構造を取っている。

また、特許文献２においては、図１１に示されるように、スリット１２ｃ部の絶縁部材１３を挟んで一対の熱伝導率５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のメタル基板１２を設け、その上面１２ａにバンプ付きＬＥＤ素子１６をフリップチップ実装し、また、ＬＥＤ素子１６の真下でメタル基板１２との隙間の間にはアンダーフィル樹脂１７を設けた構造が示されている。
ＬＥＤ素子１６の発熱した熱をメタル基板１２に伝え、メタル基板１２から外に放熱すると共に一対のメタル基板１２からプリント基板側にも熱を逃がす構造になっている。

特開２００５−６４０４７号公報 特開２００３−２１８３９８号公報

上記で述べた特許文献１に示された構造は、ＬＥＤの外径サイズの制約から高放熱部材の放熱表面積を拡大するのは困難であり、高電流のパルス点灯時における更なる放熱特性の向上には限界が生じる。

また、特許文献２に示された構造はメタル基板を用いた構造で、メタル基板を用いた構造は優れた放熱特性が現れて高輝度高出力の用途に向いている。しかしながら、この構造は基板に金属を用いることから材料費のアップが避けられない。また、スリット部に絶縁部材を充填する工程も必要とすることから、加工工程も多くなって製作コストが高くなると云う問題がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高電流のパルス点灯時において発熱が抑制されて高輝度が得られ、また、製作コストも安くできる発光装置を得ることである。

課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に記載の発光装置の構成は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置であって、前記発光装置は絶縁性の基板に一対の電極を設けた回路基板と、該回路基板上に少なくとも１個を搭載したＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を樹脂で封止した封止樹脂層と、該封止樹脂層の外周回りにあって前記一対の電極の一部分とそれぞれ接触して前記ＬＥＤ素子から発生した熱を取り込んで一次的に溜める蓄熱層を有し、かつ、前記発光装置は光学レンズを設けたキャップ形状の透過性のカバーを有し、前記カバーのキャップ形状は頭部と筒部からなり、前記頭部に前記光学レンズが設けられており、前記封止樹脂層と前記蓄熱層は前記筒部の内部に配置されていて、前記封止樹脂層及び前記蓄熱層と前記カバーとの間には隙間を有することを特徴とする発光装置。

ＬＥＤ素子を写真撮影用のストロボのフラッシュ光源として用いる場合は、高電流印加の下でパルス点灯を行い高輝度を出力させる。しかしながら、この時のＬＥＤ素子からの発熱量が大きいために熱によって発光効率が低下し、輝度は余り高くならない。そこで、ＬＥＤ素子から発生する熱を積極的に下げる必要がある。
本発明の請求項１に記載の構成の下では、ＬＥＤ素子から発生した熱は一対の電極に伝わり、そして、その一対の電極と接触している蓄熱層に伝わって、その蓄熱層にも熱が溜め込まれる。蓄熱層を封止樹脂層の回りに、つまり、ＬＥＤ素子の最も近い位置に設けていることから、ＬＥＤ素子から発生する熱は継続的に早い時間で蓄熱層に伝わって溜まる。即ち、ＬＥＤ素子から継続的に熱が早く逃げてＬＥＤ素子の発熱を低く抑制することができるようになる。

また、本発明の発光装置の構成を、ＬＥＤ素子を用いた発光装置であって、前記発光装置は絶縁性の基板に一対の電極を設けた回路基板と、該回路基板上に少なくとも１個を搭載したＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を樹脂で封止した封止樹脂層と、絶縁性の台座に一対の電極を設けて前記回路基板を搭載する台座基板と、前記回路基板の外周回りにあって前記回路基板の前記一対の電極及び前記台座基板の前記一対の電極の一部分とそれぞれ接触して前記ＬＥＤ素子からの発生した熱を取り込んで一次的に溜める蓄熱層と、を有するようにすることができる。

上記構成の下においては、蓄熱層を回路基板の外周回りに設ける。蓄熱層の体積は大きければ大きいほど溜められる熱量を多くすることができて好ましい。回路基板の外周回りに設ける蓄熱層は回路基板の大きさに制限を受けずに所望の体積をもって蓄熱層を形成することができる。つまり、ＬＥＤ素子から発生した熱を十分に溜めるに足りる体積をもって蓄熱層を形成することができる。
そして、ＬＥＤ素子からの発熱量を十分に取り込んでＬＥＤ素子の発熱を低く抑制することができる。

また、本発明の請求項１に記載の発光装置の構成は、前記発光装置には光学レンズを設けたキャップ形状の透過性のカバーを有することを特徴とする。

カバーの光学レンズによってＬＥＤ素子からの光が集光されて撮影する被写体を明るく照明する。また、カバーを有することで封止樹脂層や蓄熱層を保護して損傷防止、変質防止などの効果が得られる。また併せて、発光装置をコンパクトな形状に纏めることができる。

また、本発明の請求項１に記載の発光装置の構成は、前記カバーのキャップ形状は頭部と筒部からなり、前記頭部に前記光学レンズが設けられており、前記封止樹脂層と前記蓄熱層は前記筒部の内部に配置されていて、前記封止樹脂層及び前記蓄熱層と前記カバーとの間には隙間を有することを特徴とする。

この構成の下では、封止樹脂層と蓄熱層がカバーの筒部の内部に配置されていて隙間を有することから、蓄熱層に溜まった熱は隙間、即ち、空気層があるためにカバーに殆ど伝わらない。また、封止樹脂層にも熱が溜まるが、この熱も隙間があるためにカバーに殆ど伝わらない。このため、カバーの頭部に設けられた光学レンズは熱などによる影響を受けずにレンズ形状などの初期品質を維持することができる。
また、隙間なる空気層があるためにＬＥＤ素子からの出射光は屈折を起こし、屈折による分散が発生する。そして、例えば請求項８や請求項９に記載した構成を取った場合には発光色の異なる光の混ざり合いが分散作用によって良く混ざり合うようになる。

また、本発明の請求項２に記載の発光装置の構成は、前記カバーの前記筒部の内周面には反射膜を設けていることを特徴とする。

この構成の下では、ＬＥＤ素子からカバーの筒部の内周面に向かった光は反射膜によって反射される。そして、筒部内に戻され、あるいは光学レンズ側に向かって進む。このため、光学レンズを通過する光量が増える。光の利用効率が高められてより明るさが増す。

また、本発明の請求項３に記載の発光装置の構成は、前記カバーの光学レンズはフレネルレンズであることを特徴とする。

フレネルレンズを通過する光は平行光に変換される。このため、光の分散光が少なくなって被写体に入射する光量は増え、更に明るい照明が得られる。

また、本発明の請求項４に記載の発光装置の構成は、前記蓄熱層は半田からなることを特徴とする。

半田の熱伝導率は電極材より低いものの熱を良く伝導する。また、低温で溶解するので蓄熱層の形成が容易である。更に、電極との密着性が良いので剥離なども生じない。蓄熱層の材料として好適に適用できる。

また、本発明の請求項５に記載の発光装置の構成は、前記ＬＥＤ素子は青色発光のＬＥＤ素子であり、前記封止樹脂層はシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体が含有したものからなることを特徴とする。

写真用のストロボ光源は白色光が必要とされる。青色発光のＬＥＤ素子を用い、封止樹脂層にＹＡＧ系蛍光体を含有させることによって、僅かに青味成分を含んではいるものの白色光が得られる。また、封止樹脂層に用いるシリコーン系樹脂は紫外線や可視光などに劣化せず、耐光性に優れた特性を有する。また、耐湿性にも優れているので初期品質を長期間に渡って保持することができる。また、軟質性もあって耐衝撃性にも優れている。

また、本発明の請求項６に記載の発光装置の特徴は、前記ＬＥＤ素子は青色発光のＬＥＤ素子と赤色発光のＬＥＤ素子であり、前記封止樹脂層はシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体が含有したものからなることを特徴とする。

青色発光のＬＥＤ素子に加えて赤色発光のＬＥＤ素子を配設すると青味成分が消えて白色度の高い白色光が得られる。そして、演色性や色再現性の向上がもたらされて、写真画質が良くなる。

また、本発明の前記請求項１乃至６のいずれかに記載の発光装置は筐体側に設けた一対のピンコンタクトと接触して該ピンコンタクトより電流の供給をうけるようにすることができる。

上記の構成は、発光装置を直接マザーボードに固定する構造ではなく、ピンコンタクトを介して導通接続する構造を取る。ピンコンタクトなどの中間部材を介することで、中間部材に熱が伝導して放熱が早く行われるようになる。また、各種の電子部品を装着したマザーボードに対して熱の影響を最小限に抑えることができる。
また、ピンコンタクトを介して導通接続する構造は狭いスペースで発光装置の取付けが可能になるので部品密集度の高い筐体において好適な取付け構造となる。

以上、発明毎にその作用・効果を詳細に説明したが、大きく纏めると、高電流のパルス点灯時において発熱を低く抑えることができて輝度の高い明るい照明が得られる。また、蓄熱層を単に回路基板上や回路基板の外周回りに設ける構成なので構造的にも複雑にならず、蓄熱層の形成も容易であることから製作コストは安く抑えることができる。

（第１実施形態）
以下、本発明を実施するための実施形態について図を用いながら説明する。最初に、第１実施形態に係る発光装置を図１〜図４を用いて説明する。なお、図１は本発明の第１実施形態に係る発光装置の要部断面図で、図２は図１における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図、図３は図１における回路基板の斜視図を示している。また、図４は図１における蓄熱層の作用・効果を説明する説明図で、図４の（ａ）は印加するパルス波形図、図４の（ｂ）はＬＥＤ素子の発熱温度の変動を模式的に示した変動曲線図を示している。

本発明のＬＥＤ素子を用いた発光装置はカメラなどに搭載されている写真撮影用のストロボのフラッシュ光源として用いられる発光装置である。写真撮影は非常に明るい照明が必要とされることから輝度の高い光源が用いられる。ＬＥＤ素子をストロボのフラッシュ光源に用いる場合は、非常に高いパルス電流を流して高い輝度を出力させる。例えば、通常の連続点灯時の定格電流に対して５〜５０倍の電流で１〜１０００ｍｓ間のパルス点灯を行う。
この時、ＬＥＤ素子の発熱量は大きいものとなって発光効率が低下し、輝度が低下してしまう。従って、所要の輝度を得るために積極的な放熱を行って発熱量を抑えることが必要とされる。
第１実施形態の発光装置はストロボのフラッシュ光源に適用できる構成を取るもので、以下にその構成を説明する。

図１において、２１は基板で、基板２１は絶縁性を有するガラスエポキシ樹脂やＢＴレジンなどの樹脂、あるいはセラミックなどからなる。
２２、２３は一対の電極で、２２はアノード側の電極、２３はカソード側の電極である。アノード側の電極２２は基板２１の上面から下面にと上面部２２ａ、側面部２２ｂ（スルホール面）、下面部２２ｃと繋がって設けられていて、この繋がった電極でもって電極２２を構成している。同様に、カソード側の電極２３も上面部２３ａ、側面部２３ｂ（スルホール面）、下面部２３ｃと繋がって電極２３を構成している。本発明においては、基板２１に一対の電極２２、２３を形成したものを回路基板２４と表している。

一対の電極２２、２３の材料には電気抵抗率が低く導電性に優れた特性を持ち、且つ、熱伝導率が高く熱伝導に優れた材料が選ばれる。この両者の特性を有する材料としてはＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ金属などの金属材料が挙げられ、これらの金属材料の少なくとも１種を用いて単層あるいは復層にして電極を形成する。本実施形態においては、Ｃｕ金属膜の上にＮｉメッキを施し、その上にＡｕメッキでのＡｕ金属膜を形成したものから形成している。
また更に、ＬＥＤ素子の発熱量を積極的に放熱するために一対の電極２２、２３の形成面積を大きく設計している。例えば、図３に示すように、一対の電極２２、２３の上面部２２ａ、２３ａ、側面部２２ｂ、２３ｂ、下面部２２ｃ（図３には図示していない）、２３ｃの幅ｗを許容できる範囲で大きく取っている。そして、広範囲に熱が拡散して伝わり、熱の放熱が積極的に行われるようにしている。

２５はＬＥＤ素子である。第１実施形態においては、窒化ガリウム系化合物であるＩｎＧａＮからなるＬＥＤ素子を用いており、青色発光の短波長の光を出射する。ＬＥＤ素子２５はカソード側の電極２３の上面部２３ａ上に載置されて半田付けなどを介して固定される。
また、ＬＥＤ素子２５は金線からなるボンディングワイヤ２６でもってアノード側の電極２２の上面部２２ａと接続している。

２７は封止樹脂層である。第１実施形態においては、封止樹脂層２７はシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体を５〜６０重量％の割合で配合したものからなる。ＹＡＧ系蛍光体はＹ_３ＡＬ_５Ｏ_１２：Ｃｅなる化学式を持つ蛍光体を用いており、ＬＥＤ素子２５の短波長の光に励起されて波長変換され、黄色の発光色を発する。
そして、黄色の発光色とＬＥＤ２５からの青色発光色とが混色して封止樹脂層２７からは白色光が出射する。

２８、２９は蓄熱層である。蓄熱層２８、２９は一対あり、蓄熱層２８は電極２２の上面部２２ａ上に設けた蓄熱層であり、蓄熱層２９は電極２３の上面部２３ａ上に設けた蓄熱層である。蓄熱層２８と蓄熱層２９は対をなしていて、蓄熱層２８は電極２２と接触し、電極２２に伝導された熱を一次的に溜める働きをなす。また、蓄熱層２９は電極２３と接触し、電極２３に伝導された熱を一次的に溜める働きをなす。また、蓄熱層２８と蓄熱層２９（分かり易くするために図２においては斜線で示している）は、接触しないように所要の隙間を設けて分離して設けている。これは、蓄熱層２８、２９を後述するように導電性のある半田で形成しているためで、蓄熱層２８と蓄熱層２９の導通を避けるためである。また、この一対の蓄熱層２８、２９は封止樹脂層２７の外周回りに設けている。

蓄熱層２８、２９は、第１実施形態においては、半田でもって形成している。半田は錫（Ｓｎ）と鉛（Ｐｂ）を主成分とした合金で、熱伝導率（Ｓｎ、Ｐｂの割合によっても異なるが、概ね４０〜５０Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率）は一対の電極２２、２３よりは低いものの良く熱を伝導する。また、半田は金属膜からなる電極２２、２３には良く接合し、樹脂には接合しない。
半田は低温で溶解するので、溶解状態で電極２２、２３に付着させ、その後に硬化することで蓄熱層２８、２９が容易に形成することができる。

この蓄熱層２８、２９はＬＥＤ素子２５から発生した熱を取り込んで熱を一次的に溜めることを目的に設けている。つまり、バッファーとしての機能を果たす目的で設けている。
蓄熱層２８、２９はその体積量が大きければ大きいほど溜まる熱量も多くなる。従って、蓄熱層２８、２９の面積も大きく、また、厚みもより厚い方が好ましい。従って、一対の電極２２、２３の上面部２２ａ、２３ａの面積を図３に示す如く大きく取って、その上に蓄熱層２８、２９を形成する。しかしながら、厚みの方は厚くなると発光素子２０の厚みに影響を及ぼす。従って、発光素子２０の厚みに影響を及ぼさない許容できる範囲の値を設定するのが良い。

３０はレジスト膜である。このレジスト膜３０はスルホールに設けた一対の電極２２、２３の側面部２２ｂ、２３ｂに蓄熱層をなす半田が流れ込むのを防止する目的と、この部位における面を平坦面にして後述するカバー３１の落着き状態を良好にするために設けている。このレジスト膜３０にはマスキングテープなどが用いられる。

ここで、蓄熱層２８、２９を設けたときにおける作用・効果を図４などを用いて説明する。図４の（ａ）において、縦軸は印加するパルス順方向の電流値（ｍＡ）、横軸は時間（ｔ）を示していて、Ｗは電流波形、ｔｍは印加時間を示している。
パルス点灯を行う場合は、ＬＥＤ素子の通常の連続点灯を行う定格電流に対して５〜５０倍の電流を印加する。例えば、通常の定格電流が２０ｍＡとすれば、印加する電流値は５倍では１００ｍＡ、５０倍では１Ａとなる。
また、印加時間ｔｍは１〜１０００ｍｓの範囲で、印加電流値との関わりを持って適宜に設定される。例えば、印加電流値が低いときは印加時間は長目に、印加電流値が高いときは印加時間は短目に設定することが可能である。
次に、図４の（ｂ）において、縦軸は発熱温度（°Ｃ）、横軸は時間（ｔ）を示していて、実線で示したＡは蓄熱層を設けた場合におけるＬＥＤ素子の発熱温度の変動カーブ、鎖線で示したＢは蓄熱層を設けなかった場合におけるＬＥＤ素子の発熱温度の変動カーブを示している。いずれも模式的に表している。

図４の（ｂ）において、鎖線で示したＢの蓄熱層を設けなかった場合は、ｔ１の時間にパルス電流を印加すると発熱温度は急激に上昇し、やがては上昇カーブは緩やかとなる。これは、一対の電極に熱が伝導し始めて放熱が行われることにより上昇カーブは緩やかになるものと推量される。そして、印加時間ｔｍが終えるとカーブは下降状態に入って温度は下がってくる。
これに対して、実線で示したＡの蓄熱層を設けた場合は、最初は急激な温度上昇は見られるが、途中でその上昇もピークを迎え、印加時間ｔｍ中に下降状態に入る。そして、印加時間ｔｍが終えても下降を続け、比較的短い時間内で印加前の温度に復帰する。これは、一対の電極に熱が伝導し始めるまでの温度の上昇カーブはＢのカーブと同じであるが、一対の電極に伝導し始めてから電極→蓄熱層へと熱が伝導して蓄熱層に熱が継続的に取り込まれていくことから温度カーブは印加時間ｔｍ中に上昇状態から下降状態に変化するものと推量される。
図４の（ｂ）から分かるように、蓄熱層があることによって、それもＬＥＤ素子の近くにあることによってＬＥＤ素子の発熱温度は抑制され、そして、点灯後においても早い時間内で点灯前の元の温度に復帰する。

以上のことから本発明の作用・効果として次のことが云える。ＬＥＤ素子２５から発生した熱は一対の電極２２、２３の上面部２２ａ、２３ａに伝わって上面部２２ａ、２３ａから側面部２２ｂ、２３ｂ、下面部２２ｃ、２３ｃへと伝導して逃げていく。また、上面部２２ａ、２３ａに伝わった熱は蓄熱層２８、２９に熱が取り込まれて蓄熱層２８、２９に熱が溜まる。
一対の電極２２、２３の面積は上記で述べたように可能な限り広くし、また、蓄熱層２８、２９の体積量も可能な限り大きく設定している。しかも、ＬＥＤ素子２５からは最も近い距離の位置にある封止樹脂層２７の回りに設けている。このため、ＬＥＤ素子２５から発生した熱は広い面積の一対の電極２２、２３の上面部２２ａ、２３ａに早いスピードで拡散して伝わり、更に、上面部２２ａ、２３ａ上にある蓄熱層２８、２９に早い時間に熱が取り込まれて蓄熱層２８、２９に熱が溜まって蓄熱されていく。
つまり、ＬＥＤ素子２５から発生した熱は早いスピードで継続的に蓄熱層２８、２９に取り込まれていくのでＬＥＤ素子２５における熱の上昇は抑制されて高い発光輝度が得られるようになる。

カメラのフラッシュ点灯は不規則な時間間隔で断続的に行われるのが一般的である。蓄熱層２８、２９に溜まった熱はこの断続的な時間間隔の中で電極２２、２３に伝導され、そして放熱されていく。そして、蓄熱層２８、２９の熱の溜まりも消滅する。

次に、３１はアクリル樹脂などで形成したカバーである。カバー３１はキャップ形状をなしていて、頭部３１ａと筒部３１ｂを有している。そして、ＬＥＤ素子２５と対向する位置にある頭部３１ａには光学レンズ３１ｄを設けている。第１実施形態においては、光学レンズ３１ｄを通過する光を平行光に変換するためにフレネルレンズを形成している。
フレネルレンズを通過する光は分散光が少なくなり、平行光が多くなる。このため、多くの光量が平行光になって被写体に向かって出射する。そして、被写体に当たる光量が増えて明るく照明するようになる。

また、カバー３１は筒部３１ｂの先端を回路基板２４の外周縁部にＵＶ硬化型のアクリル樹脂などの樹脂接着剤を介して接着固定することによって回路基板２４にカバー３１が取付けられる。レジスト膜３０の平坦面によってカバー３１の落着き状態も良くなり、強固な接着固定力が確保される。

カバー３１を取付けた状態で、カバー３１と封止樹脂層２７や蓄熱層２８、２９との間に隙間（中空部）３１ｃを設けている。この隙間３１ｃを設けることで光学レンズ３１ａに対する封止樹脂層２７や蓄熱層２８、２９からの熱の影響を小さくしている。隙間３１ｃには空気が存在するが、空気の熱伝導率は０．０３Ｗ／ｍ・Ｋと非常に小さい。このため、蓄熱層２８、２９に溜まった熱はカバー３１には殆ど伝わらない。光学レンズ３１ａは熱に影響受けずに、レンズ形状などの初期品質がそのまま保持できる。また、隙間３１ｃを有することで光に屈折が生じて分散光が増え、発光色の混色が良く行われるようになる。

１０１は一対のピンコンタクトである。発光装置を組付けるカメラの筐体（本体）内に設けられているもので、この一対のピンコンタクト１０１と発光装置２０が接触して導通接続が取られる。一対のピンコンタクト１０１の内、一方のピンコンタクト１０１からアノード側の電極２２にパルス順方向電流が流れ、そして、ＬＥＤ素子２５に流れてＬＥＤ素子２５がパルス点灯する。また、ＬＥＤ素子２５からカソード側の電極２３に電流が流れ、電極２３と接触する他方のピンコンタクト１０１に電流が流れるようになっている。

第１実施形態でのピンコンタクト１０１は真鍮材に金メッキなどを施したものであり、導電性にも優れ、熱伝導率も高い。ピンコンタクトと接触して導通接続を図る構造はこのピンコンタクトにも熱が伝導し、放熱が早く行われるようになる。このため、各種の電子部品を装着したマザーボードに対して熱の影響を最小限に抑えることができる。
また、ピンコンタクトを介して導通接続する構造は狭いスペースで発光装置の取付けが可能になる。部品密集度の高い筐体において好適な取付け構造と云える。

以上の構成を取ることにより、高電流のパルス点灯時においては発熱を低く抑えることができて輝度の高い明るい照明を得ることができる。また、蓄熱層も容易に形成できるので製作コストも安く抑えることができる。また、蓄熱層がカバーの内部に納まっているので発光装置自体がコンパクトな形状に仕上げられる。

なお、第１実施形態はＬＥＤ素子を１個用いたもので説明したが、ＬＥＤ素子は１個に限るものではない。輝度を高めるために複数個用いても構わない。また、赤色発光、緑色発光、青色発光のＲ、Ｇ、Ｂの３種類のＬＥＤ素子を配設して白色光を得る構成を取っても良いものである。

また、蓄熱層２８、２９は一対設けたが、これは導電性を有する半田で形成したことによる。絶縁性があって熱伝導率の高い材料であるならば蓄熱層は繋げて１つにしても構わない。

また、光学レンズ３１ｄは、第１実施形態においては、フレネルレンズ構造のものを用いているが、特にフレネルレンズに限るものではなく、集光機能を持つ凸レンズ、凹レンズ、あるいはこれらのレンズのアレイ構造のものにしたものでも適用可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る発光装置について図５、図６を用いて説明する。なお、図５は本発明の第２実施形態に係る発光装置の要部断面図、図６は図５における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図を示している。また、図５、図６において、前述の第１実施形態での構成部品と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付して説明する。

第２実施形態の発光装置と前述の第１実施形態の発光装置を対比すると、第２実施形態の発光装置はＬＥＤ素子を２個用いていること、カバーに反射膜を設けていること、の２点が前述の第１実施系の発光装置と大きく異なる。以下、構成の異なる所を主体にして説明する。

第２実施形態での発光装置４０は、図６に示すように、ＬＥＤ素子を２個用いている。１個目のＬＥＤ素子２５は前述の第１実施形態で用いたＬＥＤ素子と同じ仕様の青色発光のＬＥＤ素子である。２個目のＬＥＤ素子４５は赤色発光のＬＥＤ素子である。ＬＥＤ素子２５とＬＥＤ素子４５が並列をなして電極２３の上面部２３ａに取付けられている。そして、ＬＥＤ素子４５はボンディングワイヤ２６を介して電極２２の上面部２２ａと接続している。

封止樹脂層２７は前述の第１実施形態における封止樹脂層と同じ仕様をなす。即ち、シリコーン系樹脂にＹ_３ＡＬ_５Ｏ_１２：Ｃｅなる化学式を持つＹＡＧ系蛍光体を５〜６０重量％の割合で配合したものからなる。
この蛍光体は青色発光をなすＬＥＤ素子２５の短波長の光に蛍光体が励起されて波長変換されて黄色の発光色が得られる。そして、ＬＥＤ２５からの青色発光色と混色して白色光が得られる。
しかしながら、この白色光は僅かに青味成分を持った白色光であるので、第２実施形態においては、赤色発光のＬＥＤ素子４５をＬＥＤ素子２５と一緒に搭載して、ＬＥＤ素子４５からの赤色成分の光を混色させている。そして、青味成分の発色を消し、白色度の高い白色光が得られるようにしている。
このような構成を取ることにより、演色性の向上や色再現性の向上などの効果が得られる。

一対の蓄熱層２８、２９は前述の第１実施形態における蓄熱層と同じ仕様をなす。即ち、半田でもって形成し、封止樹脂層２７の外周回りに設けている。

第２実施形態のカバー５１は、前述の第１実施形態で構成したカバーと同じ仕様のカバー３１を用い、カバー３１の筒部３１ｂの内周面に反射膜５１ｅを設けたものである。反射膜５１ｅはＡｌやＡｇ金属などの金属膜からなり、真空蒸着法やスパッタリング法などの方法で形成する。
筒部３１ｂの内周面に反射膜５１ｅを設けることで、内周面に入射したＬＥＤ素子２５、４５からの光は反射膜５１ｅによって反射され、その反射光が光学レンズ３１ｄの方向に、あるいは隙間３１ｃ内に向かって進む。このように、反射膜５１ｄを設けることによって光学レンズ３１ｄを通過する光量が多くなって光の利用効率は高められる。そして、輝度の高い明るい照明が得られるようになる。

以上の構成をなすことにより、前述の第１実施形態の発光装置で説明した放熱効果の外に、白色度が高められた白色光が得られ、演色性や色再現性の向上がもたらされる。また、より明るさの明るい照明が得られる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る発光装置について図７、図８を用いて説明する。なお、図７は本発明の第３実施形態に係る発光装置の要部断面図、図８は図７における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図を示している。また、図７、図８において、前述の第１実施形態での構成部品と同じ仕様をなす構成部品は同一符号を付して説明する。

最初に、第３実施形態の発光装置の構成と前述の第１実施形態の発光装置の構成の大きな相違点を図７を用いて説明する。
相違点の第１点目は、一対の電極６２、６３を台座６１上に設けた台座基板６４を新たに設け、この台座基板６４上に前述の第１実施形態の回路基板２４を搭載する構成をなしている点である。

次に、相違点の第２点目は、一対の蓄熱層６８、６９を回路基板２４の外周回りにあって回路基板２４の一対の電極２２、２３及び台座基板６４の一対の電極６２、６３とそれぞれ接触して設けた構成をなしている点である。
一対の蓄熱層６８、６９は半田から形成しており、この一対の蓄熱層６８、６９は回路基板２４と台座基板６４を固定する働きもなしている。なお、図示はしていないが、回路基板２４の一対の電極２２、２３と台座基板６４の一対の電極６２、３３の接触面（図７において、電極２２と電極６２との接触面、及び、電極２３と電極６３との接触面）にも半田が設けられて接合している。
前述の第１実施形態においては、蓄熱層は回路基板上の封止樹脂層の外周回りに配設した構成をなしたが、第３実施形態においては、封止樹脂層の外周回りではなく回路基板の外周回りに設けた構成を取っている。

次に、相違点の第３点目は、カバー７１を台座基板６４の外周縁部に取付けた構成をなしている点である。そして、そのカバー７１には筒部７１ｂの内周面と頭部７１ａの内面の一部分に反射膜７１ｅを設けた構成にしている点である。

以下、相異するところの構成の部品仕様を説明する。台座基板６４を構成するところの台座６１はカラスエポキシ樹脂やＢＴレジンなどの樹脂からなり、平坦面を有する平板を用いている。
台座６１に形成する一対の電極６２、６３は電気抵抗率が低く、且つ、熱伝導率の高いＣｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ金属などの金属材料を用いて形成している。第３実施形態においては、回路基板２４の一対の電極２２、２３と同じ材料のものを用いている。一対の電極６２、６３は台座６１の上面、側面（スルホール面）、下面と繋がって設けており、幅も広く取って回路基板２４の一対の電極２２、２３の幅と同じ幅に形成している。

回路基板２４を構成する基板２１と一対の電極２２、２３は前述の第１実施形態の部品仕様と同じであるので説明は省略する。
また、ＬＥＤ素子２５、ボンディングワイヤ２６も同様である。

封止樹脂層６７は第１実施形態での封止樹脂層と同様にシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体を含有したものからなるが、第３実施形態においては、回路基板２４の上面全面に設けている。回路基板２４の一対の電極２２、２３の露出面積を少なくしての防蝕効果、蛍光体での波長変換光量を多くする効果などを図っている。

一対の蓄熱層６８、６９は半田でもって形成している。回路基板２４の外周回りに設けることで、蓄熱層６８、６９の厚みを厚くすることができ、蓄熱層６８、６９の体積を大きくすることができる。前述の第１実施形態で説明したことではあるが、蓄熱層はＬＥＤ素子から発生した熱を取り込んで一次的に溜める役割をなす。蓄熱層の体積が大きくなればなるほど取り込んで溜める熱量は多くできる。そして、これによってＬＥＤ素子の放熱スピードも速められてＬＥＤ素子の温度上昇が抑制される。
前述の第１実施形態での蓄熱層は回路基板上に設けた構成をなす。蓄熱層を回路基板上に設ける構成は蓄熱層の厚みを余り厚くすることができないので体積に限度を有する。しかしながら、回路基板の外周回りに設ける構成は所望の厚みに形成することが可能になるので、余裕をもった体積にすることができる。

図７において、７０はレジスト膜である。このレジスト膜７０はスルホール面を塞ぎ、蓄熱層６８、６９の半田が流れ込まないようにすると共に、カバー７１取付けの落着き状態を良くするために設けている。

カバー７１は透明なアクリル樹脂などからなる。頭部７１ａと筒部７１ｂを有し、頭部７１ａには光学レンズ７１ｄを設けている。なお、この光学レンズ７１ｄはフレネルレンズからなっている。
また、カバー７１は筒部７１ｂの内周面と頭部７１ａの一部分の面（光学レンズ７１ｄ面を除いた面）に反射膜７１ｅを設けている。カバー７１の筒部７１ｂから光が漏れないようにして光の利用効率を高め、光学レンズ７１ｄの面から多くの光量が出射して輝度を高めるようにしている。
カバー７１は台座基板６４の外周縁部に固定するが、固定した状態において、蓄熱層６８、６９や封止樹脂層６７とカバー７１との間に隙間（中空部）７１ｃが設けられている。この隙間７１ｃがあることでカバー７１に熱が余り伝わらず、光学レンズの熱変形が防止できる。また、光の屈折が生まれて光が分散するので混色が良く行われるようになる。

以上の構成をなすことにより、蓄熱層６８、６９の体積を大きくできること、台座基板６４の一対の電極６２、６３の面積も加わって熱伝導媒体の面積が大きくなること、などによってよりＬＥＤ素子２５の温度上昇を抑制することができる。
また、図示はしていないが、この発光装置６０は筐体側に配設した一対のピンコンタクトと接触し、導通接続が取られて駆動が行われる。

また、上記の構成は、回路基板２４の外周回りに設けた一対の蓄熱層６８、６９は、図８に示すように、回路基板２４の左右の両側に設けた構成を取っているが、次の応用例の如く、回路基板２４の外周回りに蓄熱層の形成領域を増やした構成を取ることも可能である。

（応用例）
図９に示すものは、回路基板の外周回りに設ける蓄熱層を領域を増やして設けた応用例で、図中において回路基板２４の左右の両側と上下側にも広がって一対の蓄熱層６８、６９を設けた構成をなしている。
これは、台座基板６４の一対の電極６２、６３の幅を広く取ることによってこの構成の蓄熱層６８、３９を形成することができる。
この構成は、蓄熱層６８、６９の体積も増え、また、台座６１に設ける一対の電極６２、６３の面積も増えることになるのでその効果は一層促進されることになる。

本発明の第１実施形態に係る発光装置の要部断面図である。 図１における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図である。 図１における回路基板の斜視図である。 図１における蓄熱層の作用・効果を説明する説明図で、図４の（ａ）は印加するパルス波形図、図４の（ｂ）はＬＥＤ素子の発熱温度の変動を模式的に示した変動曲線図である。 本発明の第２実施形態に係る発光装置の要部断面図である。 図５における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図である。 本発明の第３実施形態に係る発光装置の要部断面図である。 図７における発光装置のカバーを取り除いて見たときの平面図である。 第３実施形態に係る発光装置の蓄熱層の構成の応用例を示す平面図である。 特許文献１に示された発光ダイオードの要部断面図である。 特許文献２に示された表面実装型発光ダイオードの要部断面図である。

符号の説明

２０、４０、６０ 発光装置
２１ 基板
２２、２３、６２、６３ 電極
２２ａ、２３ａ 上面部
２２ｂ、２３ｂ 側面部
２２ｃ、２３ｃ 下面部
２４ 回路基板
２５、４５ ＬＥＤ素子
２６ ボンディングワイヤ
２７、６７封止樹脂層
２８、２９、６８、６９ 蓄熱層
３０、７０ レジスト膜
３１、５１、７１ カバー
３１ａ、７１ａ 頭部
３１ｂ、７１ｂ 筒部
３１ｃ、７１ｃ 隙間
３１ｄ、７１ｄ 光学レンズ
５１ｅ、７１ｅ 反射膜
６１ 台座
６４ 台座基板
１０１ ピンコンタクト

Claims (6)

1. ＬＥＤ素子を用いた発光装置であって、前記発光装置は絶縁性の基板に一対の電極を設けた回路基板と、該回路基板上に少なくとも１個を搭載したＬＥＤ素子と、該ＬＥＤ素子を樹脂で封止した封止樹脂層と、該封止樹脂層の外周回りにあって前記一対の電極の一部分とそれぞれ接触して前記ＬＥＤ素子から発生した熱を取り込んで一次的に溜める蓄熱層と、を有し、かつ、前記発光装置は光学レンズを設けたキャップ形状の透過性のカバーを有し、前記カバーのキャップ形状は頭部と筒部からなり、前記頭部に前記光学レンズが設けられており、前記封止樹脂層と前記蓄熱層は前記筒部の内部に配置されていて、前記封止樹脂層及び前記蓄熱層と前記カバーとの間には隙間を有することを特徴とする発光装置。
2. 前記カバーの前記筒部の内周面には反射膜を設けていることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記カバーの光学レンズはフレネルレンズであることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
4. 前記蓄熱層は半田からなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
5. 前記ＬＥＤ素子は青色発光のＬＥＤ素子であり、前記封止樹脂層はシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体が含有したものからなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
6. 前記ＬＥＤ素子は青色発光のＬＥＤ素子と赤色発光のＬＥＤ素子であり、前記封止樹脂層はシリコーン系樹脂にＹＡＧ系蛍光体が含有したものからなることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
   

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