(57)【要約】【課題】  交換が簡単であり、デバイスの形状を大きくすること無く、発生した熱を効率よく伝熱可能な構造の電極部を有する光半導体デバイスを提供する。【解決手段】  光半導体ユニット１は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）９を備えたＬＥＤデバイス３と、ＬＥＤデバイス３が搭載されるソケット５を有している。  ＬＥＤデバイス３は、ＬＥＤ９を搭載する本体７を有している。  本体７は、第１の面１１を有しており、第１の面１１にはブロック形状の電極部１３ａ、１３ｂが接続されている。  電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計は、本体７の熱特性データ以上であるのが望ましい。これは、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計が、本体７の熱特性データ未満だと、ＬＥＤ９が動作した際に発生する熱の電熱の速度が電極部１３ａ、１３ｂで律速になる（熱溜りとなる）ため、放熱の妨げとなり、ＬＥＤ９の劣化の原因となるためである。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光半導体を搭載する本体と、
前記本体に設けられた電極部と、
を有し、
前記電極部は、外形がブロック形状であることを特徴とする光半導体デバイス。
【請求項２】
前記電極部は、外形が棒状の形状であり、長手方向に沿って前記本体に接続されていることを特徴とする請求項１記載の光半導体デバイス。
【請求項３】
前記電極部は、外形が角柱状であり、複数個設けられていることを特徴とする請求項１記載の光半導体デバイス。
【請求項４】
前記電極部は、軸方向に垂直な断面形状がコの字型、またはカギ型であることを特徴とする請求項１記載の光半導体デバイス。
【請求項５】
前記電極部は、側面に凹部を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光半導体デバイス。
【請求項６】
前記本体は平面形状が矩形の第１の面を有し、
前記電極部は、前記第１の面の面内に設けられるように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光半導体デバイス。
【請求項７】
前記電極部は、熱特性データの合計が、前記本体の熱特性データ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光半導体デバイス。
【請求項８】
前記電極部は、熱特性データの合計が、前記本体の熱特性データの５倍以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光半導体デバイス。
【請求項９】
前記光半導体は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）または半導体レーザのいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の光半導体デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の光半導体デバイスを搭載するためのソケットであって、熱特性データの合計が前記本体の熱特性データ以上であることを特徴とするソケット。
【請求項１１】
前記電極部が挿入される凹部を備えたハウジングと、
前記凹部内に複数個設けられ、前記電極部と接続される複数のソケット端子と、
を有し、
複数の前記ソケット端子の熱特性データの合計が、前記本体の熱特性データ以上であることを特徴とする請求項１０記載のソケット。
【請求項１２】
前記ソケット端子は、金属バネであることを特徴とする請求項１１記載のソケット。
【請求項１３】
請求項１〜９のいずれかに記載の光半導体デバイスと、請求項１０〜１２のいずれかに記載のソケットを組み合わせてなる光半導体ユニット。
【請求項１４】
光半導体を搭載する本体と、前記本体に設けられた電極部と、を有する光半導体デバイスの設計方法であって、
（ａ）前記光半導体への電力の投入量およびジャンクション温度を規定し、
（ｂ）規定した電力の投入量における、前記本体の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第１のグラフと、前記電極部の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第２のグラフを求め、
（ｃ）前記第１のグラフと前記第２のグラフから、前記ジャンクション温度における前記本体および前記電極部の体積を求め、
（ｄ）前記本体および前記電極部を、前記（ｃ）で求めた体積となるように設計する、
ことを特徴とする光半導体デバイスの設計方法。
【請求項１５】
光半導体を有する光半導体デバイスが接続される複数のソケット端子を備えたソケットの設計方法であって、
（ｅ）前記光半導体への電力の投入量およびジャンクション温度を規定し、
（ｆ）規定した電力の投入量における、複数の前記ソケット端子の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第３のグラフを求め、
（ｇ）前記第３のグラフから、前記ジャンクション温度における複数の前記ソケット端子の体積を求め、
（ｈ）複数の前記ソケット端子を、前記（ｇ）で求めた体積となるように設計する、
ことを特徴とするソケットの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光半導体デバイス、光半導体デバイスが搭載されるソケット、および光半導体ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
かつて光半導体デバイスの代表格のＬＥＤ（Light Emitting Diode）デバイスは、半田付けで基板に固定され使用されていた。しかし、ＬＥＤデバイスの交換が大変であることから、交換可能なコネクタタイプのＬＥＤデバイスの提案がされている（特許文献１、特許文献２）。
【０００３】
また、ＬＥＤデバイスは、フィラメント等を用いた一般的な光源に比べ、発熱が少ないといわれているが、近年、高輝度化に伴い、大電流駆動化が進み、ＬＥＤから発生する熱が増えてきている。この発熱によりＬＥＤデバイスの温度が上昇すると、ＬＥＤデバイスの劣化につながることが問題となっている。この対策として、ＬＥＤデバイスを有する基板全体をヒートシンクに密着させ冷却する構造のＬＥＤソケットが提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４２１６号公報
【特許文献２】特開２００８−２８８２２１号公報
【特許文献３】特開２００４−２６５６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、高輝度化を伴うＬＥＤデバイスにおいて、特許文献１、２の様に、交換可能で小型なコネクタタイプにする場合、ＬＥＤデバイスから発生する熱を十分冷却することができない。従って、ＬＥＤデバイス自身の温度が上昇し、ＬＥＤデバイス自身の劣化を招くという問題があった。
【０００６】
一方、特許文献３のように、ＬＥＤデバイスを含む基板全体をヒートシンクに接触させることで放熱を行っている構造の場合、デバイスの形状が大きくなり、また、ソケットごとに基板をビスで固定するので交換が煩雑になるという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、交換が簡単であり、デバイスの形状を大きくすること無く、発生した熱を効率よく伝熱可能な構造の電極部を有する光半導体デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、光半導体を搭載する本体と、前記本体に設けられた電極部と、を有し、前記電極部は、外形がブロック形状であることを特徴とする光半導体デバイスである。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明に記載の光半導体デバイスを搭載するためのソケットであって、熱特性データの合計が前記本体の熱特性データ以上であることを特徴とするソケットである。本願においてこの熱特性データは、体積、熱量、熱伝導率、熱伝導係数、表面積などの値を用い、有限要素法で熱伝導の線形解析をして求められる。
【００１０】
第３の発明は、第１の発明に記載の光半導体デバイスと、第２の発明に記載のソケットを組み合わせてなる光半導体ユニットである。
【００１１】
第４の発明は、光半導体を搭載する本体と、前記本体に設けられた電極部と、を有する光半導体デバイスの設計方法であって、（ａ）前記光半導体への電力の投入量およびジャンクション温度を規定し、（ｂ）規定した電力の投入量における、前記本体の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第１のグラフと、前記電極部の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第２のグラフを求め、（ｃ）前記第１のグラフと前記第２のグラフから、前記ジャンクション温度における前記本体および前記電極部の体積を求め、（ｄ）前記本体および前記電極部を、前記（ｃ）で求めた体積となるように設計する、ことを特徴とする光半導体デバイスの設計方法である。
【００１２】
第５の発明は、光半導体を有する光半導体デバイスが接続される複数のソケット端子を備えたソケットの設計方法であって、（ｅ）前記光半導体への電力の投入量およびジャンクション温度を規定し、（ｆ）規定した電力の投入量における、複数の前記ソケット端子の体積と前記光半導体の温度の関係を示す第３のグラフを求め、（ｇ）前記第３のグラフから、前記ジャンクション温度における複数の前記ソケット端子の体積を求め、（ｈ）複数の前記ソケット端子を、前記（ｇ）で求めた体積となるように設計する、ことを特徴とするソケットの設計方法である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電極部分を外見上ブロック形状にすることで、光半導体デバイスで発生する熱を、電極を介して基板に伝熱して光半導体デバイスを冷却するので、交換が簡単で、形状を大きくすること無く、発生した熱を効率よく伝熱可能な構造の電極部を有する光半導体デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光半導体ユニット１が基板６ａに搭載された状態を示す斜視図である。
【図２】光半導体ユニット１の分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）はＬＥＤデバイス３を第１の面１１側から見た斜視図であって、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ方向矢視図（平面図）である。
【図４】図４（ａ）は図１の光半導体ユニット１のＡ−Ａ断面図であって、図４（ｂ）はソケット端子１９ａ、１９ｂの拡大図である。
【図５】ＬＥＤデバイス３ａを示す斜視図である。
【図６】ＬＥＤデバイス３ｂを示す斜視図である。
【図７】ソケット５ａを示す斜視図である。
【図８】本体７の体積とジャンクション（ＬＥＤ９）温度の関係を示すグラフ（第１のグラフ）および電極部１３ａ、１３ｂの体積とジャンクション（ＬＥＤ９）の温度の関係を示すグラフ（第２のグラフ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて本発明に好適な実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
まず、図１〜４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る光半導体ユニット１の構成を説明する。
【００１７】
図１に示すように、光半導体ユニット１は、ＬＥＤ９を備えた光半導体デバイスとしてのＬＥＤデバイス３と、ＬＥＤデバイス３が搭載されるソケット５から構成される。
【００１８】
なお、詳細は後述するが、ソケット５はハンダ６ｂによって、基板６ａに固定されている。
【００１９】
光半導体ユニット１を構成するＬＥＤデバイス３とソケット５のうち、まず、ＬＥＤデバイス３の構造について図２〜図４を参照して説明する。
【００２０】
図２および図３に示すように、ＬＥＤデバイス３は、ＬＥＤ９を搭載する本体７を有している。
【００２１】
本体７の材料はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミ（ＡｌＮ）もしくは、窒化珪素(ＳｉＮ)等のセラミックを用いるのが望ましい。これは、従来、本体の材料として用いられてきた有機基材よりも熱特性データを大きくできるためである。
【００２２】
本体７は裏面に平面形状が矩形（正方形）の第１の面１１を有しており、第１の面１１にはブロック形状の電極部１３ａ、１３ｂが接合部２３ａ、２３ｂを介して接続されている。電極部１３ａ、１３ｂは例えば金（Ａｕ）めっきされた銅（Ｃｕ）であり、接合部２３ａ、２３ｂは、例えばハンダや銀（Ａｇ）ろう等である。
【００２３】
図２および図３では電極部１３ａ、１３ｂは棒状であり、その長手方向に沿って本体７に接続されている。なお、電極部１３ａ、１３ｂは第１の面１１の辺８に沿って（平行に）配置されている。
【００２４】
電極部１３ａ、１３ｂは、本体７内に設けられた図示しない内部導体（例えばＣｕにＡｇまたはＡｕメッキ等を施したもの）を介してＬＥＤ９と電気的に接続されており、ＬＥＤ９への給電機能と、ＬＥＤ９の発光により生じた熱をソケット５へ伝える伝熱機能を兼ねている。
【００２５】
なお、ソケット５へ伝えられた熱は、基板６ａや基板６ａに設けられた図示しないヒートシンク等により放熱される。
【００２６】
電極部１３ａ、１３ｂを棒状とすることにより、後述するように、ＬＥＤデバイス３とソケット５との接続を確実にできる。また、電極部の熱特性データを大きくすることができ、ＬＥＤ９で発生した熱を効率よく伝熱可能である。
【００２７】
なお、図３（ａ）に示すように、電極部１３ａ、１３ｂの（長手方向の）側面には凹部２５ａ、２５ｂが設けられているが、凹部２５ａ、２５ｂの役割については後述する。
【００２８】
また、図３（ｂ）に示すように、電極部１３ａ、１３ｂは、第１の面１１からはみ出さないことが望ましい。
【００２９】
これは、電極部１３ａ、１３ｂが第１の面１１からはみ出すと生産性が悪化するためである。
【００３０】
また、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計は、本体７の熱特性データ以上であるのが望ましい。理由は以下の通りである。
【００３１】
前述のように、ＬＥＤ９が発光する際に発生した熱は本体７、電極部１３ａ、１３ｂ、および後述するソケット５のソケット端子１９ａ、１９ｂを介して、基板６ａや基板６ａに設けられた図示しないヒートシンク等から放熱される。
【００３２】
ここで、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計が、本体７の熱特性データ未満だと、ＬＥＤ９が動作した際に発生する熱の伝熱の速度が電極部１３ａ、１３ｂで律速になる（いわゆる「熱溜り」となる）ため、放熱の妨げとなり、ＬＥＤ９の劣化の原因となる。
【００３３】
そのため、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計は、本体７の熱特性データ以上であるのが望ましい。
【００３４】
なお、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計は、望ましくは本体７の熱特性データの５倍以内、さらに望ましくは２倍以内である。これは、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計が本体７の熱特性データの５倍を超えると、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計が必要以上に大きくなり、電極部１３ａ、１３ｂが大型化するためである。
【００３５】
次に、ソケット５の構造について、図２および図４を参照して説明する。
【００３６】
図２および図４（ａ）に示すように、ソケット５は絶縁体で形成されたハウジング１５を有している。
【００３７】
ハウジング１５は電極部１３ａ、１３ｂの形状に対応した形状の凹部１７ａ、１７ｂを有している。
【００３８】
凹部１７ａ、１７ｂ内には、それぞれ複数のソケット端子１９ａ、１９ｂが設けられている。
【００３９】
ソケット端子１９ａ、１９ｂは、図２ではそれぞれ１１本ずつ設けられている。
【００４０】
図４（ｂ）に示すように、ソケット端子１９ａ、１９ｂは、Ｕ字形のＵ字部３１ａ、３１ｂと、Ｕ字部３１ａ、３１ｂの一方の端部から伸びた逆Ｕ字形の逆Ｕ字部３３ａ、３３ｂを有しており、Ｕ字部３１ａ、３１ｂを凹部１７ａ、１７ｂに圧入またはインサート成形することにより、ソケット端子１９ａ、１９ｂがハウジング１５に固定される。
【００４１】
また、逆Ｕ字部３３ａ、３３ｂの端部は基板６ａにハンダ６ｂで固定される。
【００４２】
さらに、Ｕ字部３１ａ、３１ｂの他方の端部はＵ字の内側に突出した突出部３５ａ、３５ｂを有している。
【００４３】
ソケット端子１９ａ、１９ｂは、Ａｕ、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ、Ｓｎ（錫）等でめっきされた無酸素銅やりん青銅等の金属で構成され、少なくともＵ字部３１ａ、３１ｂが金属バネとなっている。
【００４４】
ソケット端子１９ａ、１９ｂは、なるべく熱伝導率が高いのが望ましい。これは、熱伝導率が高い方がＬＥＤ９の発光により発生した熱を効率よく基板６ａに伝えることができるためである。また、熱伝導率が高い方がソケット端子１９ａ、１９ｂ自体が大気放熱し、より放熱に寄与するためである。
【００４５】
なお、ソケット端子１９ａ、１９ｂの熱特性データの合計は、ＬＥＤデバイス３の本体７の熱特性データ以上であるのが望ましい。理由は、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの場合と同様、ソケット端子１９ａ、１９ｂが熱溜りとなるのを防ぐためである。
【００４６】
次に、ＬＥＤデバイス３とソケット５の接続方法について、図１〜図４を参照して説明する。
【００４７】
まず、図２に示す状態から、ＬＥＤデバイス３を図２のＣの向きに移動させ、電極部１３ａ、１３ｂを凹部１７ａ、１７ｂに挿入する。
【００４８】
この状態では電極部１３ａ、１３ｂはソケット端子１９ａ、１９ｂのＵ字部３１ａ、３１ｂを押し広げるような状態となり、これに対して金属バネであるＵ字部３１ａ、３１ｂが反発することにより、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂが電気的に接続される。
【００４９】
また、この際、図４（ａ）に示すように、ソケット端子１９ａ、１９ｂの突出部３５ａ、３５ｂ（図４（ｂ）参照）が電極部１３ａ、１３ｂの凹部２５ａ、２５ｂ（図３参照）内に挿入されることにより、電極部１３ａ、１３ｂがソケット端子１９ａ、１９ｂに係止、固定される。
【００５０】
光半導体ユニット１においては、ＬＥＤデバイス３とソケット５は、ソケット５の上方よりＬＥＤデバイス３を挿入し、棒状の電極部１３ａ、１３ｂを、金属バネであるＵ字部３１ａ、３１ｂの反力で固定することにより、接続される。
【００５１】
即ち、光半導体ユニット１は、金属バネによって電気的接続と熱的接続および機械的固定を一体構造で取っている。
【００５２】
そのため、光半導体ユニット１は、デバイスの形状を大きくすること無く、ＬＥＤ９で発生した熱を効率よく伝熱可能な構造である。
【００５３】
また、デバイスの基板への接続用のハンダが不要となり、熱履歴により接続部にクラックが生じる恐れがない。
【００５４】
また、ＬＥＤデバイス３をソケット５に挿入するだけで接続できるため、交換作業が簡単にできる。また、マウンタ等を用いた自動実装も可能である。
【００５５】
さらに、電極部１３ａ、１３ｂをブロック形状にし、ソケット端子１９ａ、１９ｂを多端子としたことにより、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂの電気的接続を確実にし、効率よく熱を伝えることができる。
【００５６】
さらに、ソケット端子１９ａ、１９ｂに突出部３５ａ、３５ｂが設けられ、電極部１３ａ、１３ｂに凹部２５ａ、２５ｂが設けられているので、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂの接続が、（１）熱的、（２）電気的、（３）機械的に、より確実にすることができる。
【００５７】
なお、図１に示す光半導体ユニット１の基板６ａへの接続は、まずソケット５のソケット端子１９ａ、１９ｂと基板６ａをハンダ６ｂで接続してからＬＥＤデバイス３をソケット５に挿入してもよいが、接合部２３ａ、２３ｂの融点がハンダ６ｂの融点よりも高い場合は、あらかじめＬＥＤデバイス３をソケット５に挿入し、これをテーピングしてから基板６ａへ接続してもよい。
【００５８】
また、図２および図６では、ソケット５には、凹部１７ａと凹部１７ｂの間に、平面形状が長方形の孔２１がさらに記載されている。孔２１は、無くても良いが、孔２１にハウジング１５より熱伝導性の良い材料を埋めることで、より高い放熱性を得ることが期待出来る。また、孔２１を長方形の長手方向にハウジング１５の外側まで貫通した部分（通気孔２１ａ、２１ｂ）を有することで、通気孔の役割を果たすこともできる。
【００５９】
次に、ＬＥＤデバイス３の本体７と電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケット端子１９ａ、１９ｂの設計方法について説明する。
【００６０】
前述のように、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計、またはソケット端子１９ａ、１９ｂの熱特性データの合計は、本体７の熱特性データ以上であるのが望ましい。また、理想としては熱特性データが一致するのが望ましい。
【００６１】
このような熱特性データとなるような設計方法としては、単純な試行錯誤による方法でもよいが、解析により、より正確に行える方法があるため、以下に例を述べる。
【００６２】
まず、ＬＥＤ９、本体７、電極部１３ａ、１３ｂ、ソケット端子１９ａ、１９ｂの条件および外部環境の条件を規定する。
【００６３】
具体的には、例えばＬＥＤ９への投入電力、ＬＥＤ９のジャンクション上限温度、本体７、基板６ａ、ＬＥＤ９、電極部１３ａ、１３ｂおよびソケット端子１９ａ、１９ｂの熱伝導率および体積、気温、大気の熱伝達係数等の値を規定し、熱特性データを求める。
【００６４】
これらは以下の解析では固定値である。
【００６５】
次に、本体７の体積とＬＥＤ９の温度の関係を示す第１のグラフ(図８参照)を求める。
【００６６】
具体的には、電極部１３ａ、１３ｂおよびソケット端子１９ａ、１９ｂがない場合、即ち、ＬＥＤ９から発生した熱が本体７のみを介して基板６ａに伝熱される場合を仮定して、本体７の体積を変化させ、有限要素法を用いて体積ごとのＬＥＤ９のジャンクション温度を求めてグラフにする。
【００６７】
同様に、電極部１３ａ、１３ｂの体積とＬＥＤ９の温度の関係を示す第２のグラフ(図８参照)を求める。
【００６８】
具体的には、本体７およびソケット端子１９ａ、１９ｂがない場合、即ち、ＬＥＤ９から発生した熱が電極部１３ａ、１３ｂのみを介して基板６ａに伝熱される場合を仮定して、電極部１３ａ、１３ｂの体積を変化させ、有限要素法を用いて体積ごとのＬＥＤ９のジャンクション温度を求めてグラフにする。
【００６９】
同様に、ソケット端子１９ａ、１９ｂの体積とＬＥＤ９の温度の関係を示す第３のグラフ(図は省略)を求める。
【００７０】
具体的には、本体７および電極部１３ａ、１３ｂがない場合、即ち、ＬＥＤ９から発生した熱がソケット端子１９ａ、１９ｂのみを介して基板６ａに伝熱される場合を仮定して、ソケット端子１９ａ、１９ｂの体積を変化させ、有限要素法を用いて体積ごとのＬＥＤ９のジャンクション温度を求めてグラフにする。
【００７１】
次に、第１のグラフ、第２のグラフ、第３のグラフから、規定したジャンクション温度における本体７、電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケット端子１９ａ、１９ｂの体積を求める。
【００７２】
この体積が、本体７、電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケット端子１９ａ、１９ｂの熱特性データが一致する体積である。
【００７３】
最後に、本体７、電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケット端子１９ａ、１９ｂが、求めた体積となるようにこれらの寸法、形状を設計する。
【００７４】
なお、前述のように、電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データの合計、またはソケット端子１９ａ、１９ｂの熱特性データの合計は、本体７の熱特性データ以上であればよいので、電極部１３ａ、１３ｂまたはソケット端子１９ａ、１９ｂの体積は、規定したジャンクション温度における体積以上でもよい。
【００７５】
以上がＬＥＤデバイス３の本体７と電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケット端子１９ａ、１９ｂの設計方法である。
【００７６】
このように第１の実施形態によれば、光半導体ユニット１は、ＬＥＤ９を備えたＬＥＤデバイス３と、ＬＥＤデバイス３が搭載されるソケット５を有し、ＬＥＤデバイス３とソケット５は、ＬＥＤデバイス３のブロック形状の電極部１３ａ、１３ｂを、ソケット５のソケット端子１９ａ、１９ｂの反力で固定することにより、接続されている。
【００７７】
そのため、デバイスの形状を大きくすること無く、発生した熱を効率よく伝熱可能である。
【００７８】
また、ＬＥＤデバイス３を基板６ａに接続するためのハンダが不要となり、また、ＬＥＤデバイス３とソケット５は手作業でも自動実装でも容易に接続可能であり、交換作業も簡単にできる。
【００７９】
また、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂの熱特性データをＬＥＤデバイス３の本体７の熱特性データ以上とすることにより、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂが熱溜りとなるのを防止できる。
【００８０】
さらに、ソケット端子１９ａ、１９ｂに突出部３５ａ、３５ｂを設け、電極部１３ａ、１３ｂに凹部２５ａ、２５ｂを設けることにより、電極部１３ａ、１３ｂとソケット端子１９ａ、１９ｂの接続を確実にすることができる。
【００８１】
次に、第２の実施形態について図５を参照して説明する。
【００８２】
第２の実施形態は、第１の実施形態において、電極部を、軸方向に複数に分割し、角柱とした構成となっている。
【００８３】
図５に示すように、ＬＥＤデバイス３ａは、電極部７１ａ、７１ｂが軸方向に複数に分割された角柱状になっている。
【００８４】
これは、ＬＥＤデバイス３ａの多色化等のために、複数のＬＥＤを個別に電流駆動する必要がある場合があるためである。
【００８５】
電極部７１ａ、７１ｂを軸方向に複数個分割した電極構造にすることにより、ＬＥＤデバイス３ａを多色発光のＬＥＤや、単色発光で、かつ複数個のＬＥＤを実装する場合にも用いることができる。
【００８６】
なお、図５に示すように６個の電極を有するＬＥＤデバイス３ａは、例えばＬＥＤをＲＧＢ３素子とする場合に必要となる（この場合は各色毎にアノード／カソード端子が必要となるため、合計６個の電極が必要となる）。
【００８７】
次に、第３の実施形態について図６を参照して説明する。
【００８８】
第３の実施形態は、第１の実施形態において、電極部を、軸方向に垂直な断面形状がカギ形の板材で形成したものである。
【００８９】
なお、第３の実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、説明を省略する。
【００９０】
図６に示すように、ＬＥＤデバイス３ｂは、軸方向（長手方向）に垂直な断面形状がカギ形の電極部４１ａ、４１ｂを有している。
【００９１】
このような形状は、例えば板材をプレス加工することにより得られる。
【００９２】
このように、電極部の形状は、外形がブロック形状であれば、断面形状がカギ形のような中空の形状であってもよい。
【００９３】
なお、図６では断面形状がカギ形であるが、コの字形等の形状でもよい。
【００９４】
このように、第３の実施形態では、ＬＥＤデバイス３ｂの電極部４１ａ、４１ｂの形状は、軸方向（長手方向）に垂直な断面形状がカギ形となっており、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９５】
次に、第４の実施形態について図７を参照して説明する。
【００９６】
第４の実施形態は、第１の実施形態よりも、ソケット５ａのソケット端子４３ａ、４３ｂの幅を広くして、数を４つにしたものである。
【００９７】
なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と同様の機能を果たす要素については同一の番号を付し、説明を省略する。
【００９８】
図７に示すように、ソケット５ａは凹部１７ａ、１７ｂ内にソケット端子４３ａ、４３ｂを有している。
【００９９】
図７ではソケット端子４３ａ、４３ｂはそれぞれ４つずつ設けられており、幅は第１の実施形態のソケット端子１９ａ、１９ｂよりも広い。
【０１００】
このように、ソケット端子の数や幅は第１の実施形態に限定されない。
【０１０１】
ソケット端子の幅を広くすることにより、電極部１３ａ、１３ｂとの接触面積が、より大きくなり、放熱に寄与する。また、バネの反力もソケット端子の幅に比例して大きくなり、より強固な固定力を得ることができる。
【０１０２】
このように、第４の実施形態によれば、ソケット５ａのソケット端子４３ａ、４３ｂは、ソケット端子１９ａ、１９ｂよりも幅が広く形成されており、第１の実施形態より放熱及び固定力の点で効果を奏する。
【実施例】
【０１０３】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
【０１０４】
（実施例１）
第１の実施形態で述べた有限要素法を用いた設計方法を用いて、熱特性データが最適となるように、ＬＥＤデバイス３の本体７と電極部１３ａ、１３ｂの体積を求めた。
【０１０５】
まず、ＬＥＤ９の形状を１ｍｍ角、高さ０．１ｍｍとし、熱伝導率は４２Ｗ／ｍＫ、投入電力を１Ｗ（室温）と規定した。
【０１０６】
また、ＬＥＤ９のジャンクション温度を２００℃、基板６ａは５０ｍｍ角、厚さ０．８ｍｍのガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）と規定した。
【０１０７】
次に、本体７の材料をＡｌ２Ｏ３（熱伝導率１８Ｗ／ｍＫ）、電極部１３ａ、１３ｂの材料を無酸素銅（熱伝導率３９０Ｗ／ｍＫ）とし、本体７とＬＥＤ９の温度の関係および電極部１３ａ、１３ｂの体積とＬＥＤ９の温度の関係を有限要素法により求めた。
【０１０８】
結果を表１に示す。  
また、本体７の体積とＬＥＤ９の温度の関係を示すグラフ（第１のグラフ）および電極部１３ａ、１３ｂの体積とＬＥＤ９の温度の関係を示すグラフ（第２のグラフ）を図８に示す。
【０１０９】
【表１】
2010212513.tif 000003
【０１１０】
表１より、本体７の体積が２７ｍｍ３、電極部１３ａ、１３ｂの体積が１．７３ｍｍ３の場合にＬＥＤ９のジャンクション温度がほぼ２００℃となり、当該体積となるように本体７および電極部１３ａ、１３ｂを設計すれば、本体７と電極部１３ａ、１３ｂの熱特性データが等しくなり、最適化が図れることが分かった。
【０１１１】
（実施例２）
第１の実施形態で述べた有限要素法を用いた設計方法を用いて、第１の実施形態に係るソケット５を用いた場合と、第４の実施形態に係るソケット５ａを用いた場合とで、ＬＥＤ９のジャンクション温度を比較した。
【０１１２】
具体的には、ソケット５のソケット端子１９ａ、１９ｂの幅を０．２ｍｍ、数を１１本、間隔を０．２ｍｍとし、ソケット５ａのソケット端子４３ａ、４３ｂの幅を０．９１ｍｍ、数を４本、間隔を０．２ｍｍとした。幅方向に直交する方向の接触長さは共に０．９２ｍｍとした。
【０１１３】
ソケット端子の材質はりん青銅（熱伝導率６３Ｗ／ｍｋ）およびＣｕ合金（熱伝導率２６４Ｗ／ｍｋ）とし、他の条件（ＬＥＤ９の条件等）は実施例１と同様にしてジャンクション温度を求めた。
【０１１４】
結果を表２に示す。
【０１１５】
【表２】
2010212513.tif 000004
【０１１６】
表２より、接触面積の大きいソケット５ａの方がジャンクション温度が低下していることがわかる。
【０１１７】
即ち、ソケットの長さが同じである場合、ソケット端子の幅が広い方が放熱に寄与することが分かった。
【０１１８】
以上より、第１の実施形態で述べた有限要素法を用いた設計方法を用いることにより、ＬＥＤデバイス３の本体７と電極部１３ａ、１３ｂ、およびソケットのソケット端子を、熱溜りにならないように、かつ放熱に寄与するように最適化できることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
上記した実施形態では、本発明をＬＥＤ９を搭載した光半導体ユニット１に用いた場合について説明したが、本発明は、何等、これに限定されることなく、発光する光半導体素子を搭載した種々の構造に用いることができる。
【０１２０】
具体的には、例えば、本発明は半導体レーザを搭載した光半導体デバイスにも適用可能である。
【０１２１】
また、本発明の光半導体ユニットは照明器具全般に利用することができ、例えば街路灯、バックライト、車両用灯具に利用できる。
【符号の説明】
【０１２２】
１…………光半導体ユニット
３…………ＬＥＤデバイス
５…………ソケット
７…………本体
９…………ＬＥＤ
１１………第１の面
１３ａ……電極部
１５………ハウジング
１７ａ……凹部
１９ａ……ソケット端子
２１………孔
２３ａ……接合部
２５ａ……凹部
【図１】
2010212513.tif 000005
【図２】
2010212513.tif 000006
【図３】
2010212513.tif 000007
【図４】
2010212513.tif 000008
【図５】
2010212513.tif 000009
【図６】
2010212513.tif 000010
【図７】
2010212513.tif 000011
【図８】
2010212513.tif 000012