(57)【要約】【課題】ＬＥＤ搭載面に対して下方向に光が出射される発光装置を提供する。【解決手段】本発明に係る表面実装型発光装置は、実装面と光出射面とを備える基体と、  前記基体に搭載された発光素子と、を有し、  前記光出射面は前記実装面に対して傾斜されており、  前記光出射面に垂直な光出射方向が前記実装面側へ向いていることを特徴とする。【選択図】図１
2014150141.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装面と光出射面とを備える基体と、
前記基体に搭載された発光素子と、を有し、
前記光出射面は前記実装面に対して傾斜されており、
前記光出射面に垂直な光出射方向が前記実装面側へ向いていることを特徴とする表面実装型発光装置。
【請求項２】
前記光出射面は、前記基体の上部にあることを特徴とする請求項１記載の表面実装型発光装置。
【請求項３】
前記基体の下部であって前記光出射面側に、前記実装面に対して垂直な第２の面を有する請求項１又は２に記載の表面実装型発光装置。
【請求項４】
前記光出射面として機能する第１の面は、前記第２の面に対して屈曲している、請求項３に記載の表面実装型発光装置。
【請求項５】
前記基体は、前記第１の面に平行な第３の面と、前記第２の面に平行な第４の面と、をさらに有し、前記第３の面は、前記第４の面に対して屈曲している、請求項４に記載の表面実装型発光装置。
【請求項６】
前記基体は、前記第２の面に、前記基体の転倒を防止するための足部をさらに備える請求項３乃至５のいずれかに記載の表面実装型発光装置。
【請求項７】
実装基板と、
少なくとも前記実装基板の外周に、前記光出射面が前記実装基板の外方向に向けられて配置された、請求項１乃至６のいずれかに記載の表面実装型発光装置と、
を備える照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面実装型発光装置及びこれを用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）は、蛍光灯や白熱電球に代わる照明用光源として注目を集めており、多くの照明装置に採用されている。このようなＬＥＤを用いた照明装置では、広い範囲を均一に照明するために、レンズやリフレクタ等の光学系部材を設けてＬＥＤから出射された光を反射、集光又は拡散させたり、光出射方向によってＬＥＤの配置や搭載個数を変えたりして、その光の取り出し方向が制御されている。
【０００３】
しかしながら、レンズやリフレクタ等の光学系部材を設ける場合、このような部材を別途設ける必要があるのでコスト高に繋がる。
【０００４】
また、実装基板自体を傾斜させてＬＥＤの配置を変えることにより、光出射方向を制御することも別途ＬＥＤ配置をシミュレーションしなければならず、コスト高に繋がる。また、基板自体を傾斜させると、ＬＥＤを基板に実装する際のズレと基板の傾斜ズレが相俟って、光軸精度が悪くなる。
【０００５】
ここで、例えば特許文献１、２では、図６、７に示すように、発光素子が、その光の出射方向が実装基板に対して垂直な方向からずれるように配置された発光装置及びこれを用いた照明装置が開示されている。このような構成によれば、光の出射方向が実装基板垂直方向と異なる方向に向いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−０９８１１８号公報
【特許文献２】特開２００６−０９３３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２の発光装置では、発光素子が斜め上方向に向いているため、これらを照明装置のＬＥＤ搭載面に搭載した際、照明装置の上方には光が出射されるが、下方向には光が出射されないという問題があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤ搭載面に対して下方向に光が出射される発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る表面実装型発光装置は、実装面と光出射面とを備える基体と、
前記基体に搭載された発光素子と、を有し、
前記光出射面は前記実装面に対して傾斜されており、
前記光出射面に垂直な光出射方向が前記実装面側へ向いていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る照明装置は、実装基板と、
少なくとも前記実装基板の外周に、前記光出射面が前記実装基板の外方向に向けられて配置された、上述の表面実装型発光装置と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、光出射面は実装面に対して傾斜されており、光出射面に垂直な光出射方向が実装面側へ向いているため、当該表面実装型発光装置を、少なくとも前記実装基板の外周に、前記実装基板の外方向に向けられて配置した場合、照明装置の下方へ光を向けることができ、必要な方向に光を取り出すことができる。また、本発明によれば、実装基板自体を傾けたりする必要がなく簡便に実装可能で、しかも光軸精度が高い表面実装型発光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る表面実装型発光装置１の斜視図である。
【図２】図２（ａ）は、図１に示した表面実装型発光装置１の側面図であり、図２（ｂ）は、その前面図、図２（ｃ）は、その下面図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）は、光出射面の実装面に対する傾斜を説明するための図である。
【図４】図４は、出射窓付近の概略図である。
【図５】図５（ａ）（ｂ）は、本発明に係る照明装置の概略図である。
【図６】図６は、従来の発光装置の概略図である。
【図７】図７（ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来の発光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を、以下に図面を参照しながら詳細に説明する。しかしながら、以下に示す形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光装置及びそれを用いた照明装置を例示するものであって、本発明を以下に限定するものではない。また、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、特定的な記載がない限り、本発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる例示にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするために誇張していることがある。
【００１４】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る表面実装型発光装置１の斜視図である。図２（ａ）は、図１に示した表面実装型発光装置１の側面図であり、図２（ｂ）は、その前面図、図２（ｃ）は、その下面図である。
【００１５】
図１、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態１に係る表面実装型発光装置１は、実装面２と光出射面２０とを備える基体５と、基体５に搭載された一又は複数の発光素子３と、を有し、光出射面２０は実装面２に対して傾斜しており、光出射面２０に垂直な光出射方向Ａが実装面２側へ向いていることを特徴とする。この際、光出射面２０と実装面２とのなす角度θは、鋭角となることになる。
【００１６】
実施の形態１に係る表面実装型発光装置１では、図２（ａ）に示すように、表面実装型発光装置１を構成する基体５が、長手方向垂直な断面における断面形状が略「く」の字状に形成されている。すなわち、基体５は上部１０と下部１１とからなり、基体５の下部１１は実装面２に対して垂直な軸を有する略直方体状部からなり、基体５の上部１０は、下部１１と連続して形成され下部１１と上部１０との接合部１３において接合部１３から基体前方へ屈曲して形成されている。
【００１７】
本発明において、「左右方向」とは、図１に示すように、矢印Ｂによって示される方向であり、表面実装型発光装置１の長手方向を意味する。矢印Ｂが向かう正の方向を「左方向」とし、負の方向を「右方向」とする。また、「上下方向」とは、図１に示すように、矢印Ｃによって示される方向であり、当該長手方向（矢印Ｂの方向）に垂直であって且つ表面実装型発光装置１の実装面２に垂直な方向を意味する。矢印Ｃが向かう正の方向を「上方向（上方）」とし、負の方向を「下方向（下方）」とする。また、「前後方向」とは、矢印Ｄによって示される方向であって、矢印Ｂにより示される「左右方向」及び矢印Ｃにより示される「上下方向」の両方に垂直な方向を意味する。矢印Ｄが向かう正の方向を「前方向（前方）」とし、負の方向を「後方向（後方）」とする。
【００１８】
ここで、「下部」というときには、ある物体の下側の部分を意味し、「上部」というときには、ある物体の上側の部分を意味する。同様に、「前部」というときには、ある物体の前側の部分を意味し、「後部」というときには、ある物体の後側の部分を意味する。
【００１９】
基体５の上部１０の前方の面（光出射面２０（すなわち発光素子載置面４に近接しこれに略平行な面））は、前方向であって且つ下方向に向くように形成されている。基体５の光出射面２０には、光を取り出すための出射窓３０が設けられている。出射窓３０は、基体５の光出射面２０に、一定の深さを有するキャビティ３１が形成されることにより設けられ、本実施の形態では、キャビティ３１の底面３２に、薄板状の一対のリードフレーム７が離間して形成されている。一対のリードフレーム７のうち一方に一又は複数の発光素子３が搭載されており、当該一方のリードフレーム７を含む面が発光素子載置面４を構成する。発光素子載置面４は、基体５の上部１０の光出射面２０と略平行に形成されており、キャビティ３１の底面３２も基体５の上部１０の光出射面２０と略平行に形成されている。キャビティ３１には、発光素子３を被覆するように封止樹脂が充填されている。封止部材には、発光素子３からの光の波長を変換する波長変換部材や、フィラー、着色材等が含有されていてもよい。
【００２０】
発光素子載置面４は、リードフレーム７を含む面である必要はなく、如何なる面を発光素子載置面４としてもよい。例えば、キャビティ３１の斜めに傾斜された面３３を発光素子載置面４としてもよいし、出射方向Ａ（発光素子載置面４に対して垂直な方向）に対して水平な面を発光素子載置面４としてもよい。リードフレーム７を含む面を発光素子載置面４とすれば、発光素子３を簡易に搭載することができる。また、リードフレーム７を含む面を発光素子載置面４とする場合は、リードフレーム７を含む面は、出射方向Ａに対して垂直であるため、発光素子３としては上方に発光される発光素子を用いることが肝要である。一方、出射方向Ａに対して水平な面を発光素子載置面４とする場合は、発光素子載置面４は、出射方向Ａと平行であることから、発光素子３としては側方に発光される発光素子を用いることが肝要である。
【００２１】
以下、リードフレーム７を含む面を発光素子載置面４とした場合について説明する。
図２（ａ）に示すように、キャビティ３１の底面３２にリードフレーム７の一端７ａが配置され、当該リードフレーム７の一端７ａの表面が発光素子載置面４となっており、当該リードフレーム７の一端７ａの表面に発光素子３が搭載されている。
【００２２】
図３（ａ）に示すように、光出射面２０は実装面２に対して傾斜しており、光出射面２０と実装面２とのなす角度θが鋭角をなし、光出射面２０に垂直な光出射方向Ａが実装面２側へ向いている。実装面２は、表面実装型発光装置１を照明装置の被実装面２５に実装した場合に、発光素子３から出射される光の出射方向Ａが、実装面２を含む平面６を貫くように設定されている。より好ましくは、光の出射方向Ａが、照明装置の被実装面２５に触れないような角度に設定することが好ましい。基体５に下部１１を設け、上部１０に出射窓３０を設けることで（すなわち、光出射面２０を基体５の上方に設けることで）、表面実装型発光装置１に近い側における被実装面２５への光の照射を軽減することが可能である。ここで、「出射方向Ａ」とは、光出射面２０に対して垂直な方向であって、光が進行する方向を意味する。また、「光出射方向Ａが実装面２側へ向いている」とは、光出射方向Ａのベクトルが、基体５の上部から下部へ向かうベクトル成分を含むことを意味する。この場合、発光素子３からの光の光軸中心が実装面２を貫いていることが好ましい。このような構成とすることにより、表面実装型発光装置１から出射された光の大半が照明装置の被実装面２５に遮られることなく、被実装面２５より下方へ出射することができる。これにより、照明装置の下方に光を向けることができる。また、実装基板を傾けたりする必要がなく簡便に実装可能で、しかも光軸精度が高い照明装置を提供することができる。
本発明において、「実装面」というときには、表面実装型発光装置１の下面（すなわち実装面２）を意味する。一方、「被実装面」というときには、照明装置の実装基板の、表面実装型発光装置１が実装される面（すなわち被実装面２５）を意味する。
【００２３】
光出射面２０と実装面２とのなす角度θは、鋭角、すなわち、０°〜９０°であることが好ましい。さらに、角度θは、３０〜６０°であることがより好ましい。角度θをこのような範囲に設定することにより、光を照明装置の被実装面２５よりも下方向へ効率よく照射することができる。ここで、「光出射面２０と実装面２とのなす角度θ」とは、光出射面２０と実装面２とがなす２つの角度のうち、光出射面２０と実装面２との交線を中心として光出射面２０から光出射方向Ａに向かって実装面２に至るまでの領域を含む角度を意味する。
【００２４】
本発明において、光出射面２０と実装面２とのなす角度θは、照明装置２８の被実装面２５（又は表面実装型発光装置１の実装面２）から発光素子３までの高さをＨとし、発光素子３から照明装置２８の被実装面２５の端面までの水平方向の距離（すなわち、照明装置２８をその上方から垂直に投影した場合における発光素子３の投影位置から照明装置２８の被実装面２５の端面までの距離）をＬとした場合に、
ｔａｎθ＞Ｌ／Ｈ                                        （１）
を満たすように設定することが肝要である。このように設定することにより、実装面２に垂直な光軸中心が照明装置２８の被実装面２５に触れないため、より多くの光を被実装面２５の下方に向けることができる。
角度θは、上述したように、必要な方向に光を取り出すという観点から、０〜９０°であることが好ましく、３０〜６０°であることがより好ましいが、喩え、角度θが０〜３０°であっても、上記式（１）を満たす範囲で、距離Ｌ又は高さＨを適宜設定すれば、光軸が被実装面２５に触れずより多くの光を被実装面２５の下方へ向けることができる。すなわち、角度θが０〜３０°であっても、表面実装型発光装置１をできるだけ照明装置２８の被実装面２５の側端面付近に設置するか、もしくは、発光素子３を被実装面２５から離して設置することにより、所望の方向に光を取り出すことができる。
上記式（１）を満たす限り、図３（ａ）に示すように、角度θを大きく設定してもよいし、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）の角度θより小さく設定してもよい。図３（ａ）に示すように、角度θを大きく設定した場合、距離Ｌを大きく設定してもよく、また、高さＨを小さく設定してもよい。また、図３（ｂ）に示すように、角度θを小さく設定した場合、距離Ｌを小さく設定しなければならないし、また、高さＨを大きく設定しなければならない。
【００２５】
図２（ａ）に示すように、実施の形態１に係る表面実装型発光装置１において、基体５は、出射方向Ａに対して垂直な、出射面として機能する第１の面２０（基体５の上部１０の光出射面２０）と、実装面２に直交する第２の面２１（基体５の下部１１の前面２１）とを有してなり、第１の面２０は、第２の面２１に対して屈曲している。また、基体５は、第１の面２０に平行な第３の面２２（基体５の上部１０の後面２２）と、第２の面２１に平行な第４の面２３（基体５の下部１１の後面２３）と、をさらに有し、第３の面２２は、第４の面２３に対して屈曲している。第２の面と第４の面が平行であることから、第４の面が素子載置時において邪魔な面になることがなく、発光素子を載置しやすくなる。
【００２６】
実施の形態１に係る表面実装型発光装置１において、一対のリードフレーム７が、基体５の左側及び右側それぞれに、基体５の実装面２、第４の面２３、第３の面２２、上面２４を覆うように形成されている。上述したように、一のリードフレーム７の一端７ａは、基体５の上部１０の光出射面２０に設けられたキャビティ３１の底面３２に設けられ、他端７ｂが基体５の下部１１の下面（実装面２）に設けられている。また、図４に示すように、一対のリードフレーム７のうち一方のリードフレーム７Ａは、基体５の左側から、基体５の中心付近まで延び、また、他方のリードフレーム７Ｂは、基体５の右側から、基体５の中心付近まで延びている。一方のリードフレーム７Ａの端部と、他方のリードフレーム７Ｂの端部とは、接触することなく、キャビティ３１の底面３２上に形成されている。そして、発光素子３が一方のリードフレーム７の表面上に載置され、発光素子の端子が一対のリードフレーム７にそれぞれワイヤ８により接続されている。リードフレーム７は、一対のリードフレーム７のうち一方のリードフレーム７Ａが他方リードフレーム７Ｂより長く形成され、一方のリードフレーム７Ａに発光素子３を搭載した際に、発光素子３が出射窓３０の中心に位置するように構成されている。なお、図４は平板状のリードフレームに基体を成形した状態の図であり、この後、リードフレームを切断して基体に沿って折り曲げることで表面実装型発光装置１とする。
【００２７】
本発明の実施の形態１に係る表面実装型発光装置１において、図２（ａ）に示すように、基体下部の前面２１（第２の面２１）の左右両側に基体５の転倒を防止するための足部４０が前面２１から前方に突出するように形成されている。足部４０の下面と基体５の下部１１の下面は同一面に存在するように形成することが肝要である。このように構成することにより、基体５の転倒、すなわち、表面実装型発光装置１の転倒を防止することができる。足部４０は、基体５の転倒を防止することができる限り、前面２１のどの位置に形成されていても良い。この場合でも、足部４０の下面が基体５の下部１１の下面と面一となることが肝要である。また、足部４０の数も２つに限られることはなく、１つでもよいし、３以上であっても良い。足部４０が２つであれば、良好に転倒を防止することができるとともに製造上比較的容易に形成することができるため好適である。また、足部４０の前後方向長さについても、基体５の転倒を防止することが可能であれば如何なる長さであってもよい。
【００２８】
さらに、実施の形態１に係る表面実装型発光装置１において、基体５は、発光素子載置面４に対して平行な面（第３の面２２）をさらに有していてもよい。実施の形態１においては、第３の面２２が、発光素子載置面４に対して平行に形成されている。このように構成することにより、基体５を、第３の面２２を水平面に接するように載置することで発光素子載置面４が水平面と平行となるため、発光素子３を発光素子載置面４に搭載しやすくなり、ワイヤボンディング、封止樹脂の充填などの作業も容易に行なうことができる。
【００２９】
以下、各部材について詳細に説明する。
（基体５）
基体５は、発光素子３から放出される光や外光などが透過しにくいある程度の強度を有する絶縁性部材を好ましく用いることができる。このような絶縁性部材としては、熱可塑性樹脂、または熱硬化性樹脂を用いることができ、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、アクリレート樹脂、ウレタン樹脂、ＢＴレジン、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）などの樹脂を一例として挙げることができる。これらの樹脂に、ガラス繊維や、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３などの無機フィラーを混合すれば、機械的強度の向上、熱膨張率の低減、及び光反射率の向上などを図ることができる。
【００３０】
基体５の成形方法は、特に限定されるものではないが、例えば、金型を用いた射出成形により形成することができる。具体的には、金型のキャビティ内にリードフレームを配置した後、キャビティ内に樹脂を射出し、その後樹脂を硬化させることにより形成することができる。また、射出成形に代えて、トランスファー成形により形成してもよい。
【００３１】
なお、基体５の絶縁性部材として、セラミックス（Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮなど）を用いることもできる。この場合は、セラミックスを所定の形状とした後に、セラミックス表面に金属でパターンを形成することが好ましい。この金属パターンをリードフレーム７に代わる導電部材として用いることができる。
【００３２】
（リードフレーム７）
リードフレーム７は例えば、鉄、リン青銅、銅合金、クラッド材等の電気良導体を用いて形成される。また、必要に応じて、例えば反射率向上を目的に銀、アルミニウム、銅及び金などの金属メッキをすることができる。
【００３３】
（発光素子３）
発光素子３としては、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる素子が好適に用いられる。例えば、基板上に、ＩｎＮ、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ等の窒化物半導体、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体等、種々の半導体によって、発光層を含む積層構造が形成されたものが挙げられる。
【００３４】
また、本発明の実施の形態１に係る照明装置２８は、図５に示すように、被実装基板２５と、少なくとも被実装基板２５の外周２７に、発光素子載置面４が被実装基板２５の外方向に向けられて配置された、上述の表面実装型発光装置１と、被実装基板２５の中央部分２９に配置された、上面発光の表面実装型発光装置２６と、を備える。
図５に示すように、上述の表面実装型発光装置１により照明装置の下方へ光を出射することができる。また、照明装置２８によれば、被実装基板２５自体を傾けたりする必要がなく簡便に実装可能で、しかも光軸精度が高い照明装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  表面実装型発光装置
２  実装面
３  発光素子
４  発光素子載置面
５  基体
２０  光出射面
【図１】
2014150141.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014150141.tif 000007
【図６】
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【図７】
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