(57)【要約】【課題】  高輝度化図ることが可能なＬＥＤ照明装置を提供すること。【解決手段】  ＬＥＤ照明装置Ａ１は、主面１ａを有する基板１と、基板１の主面に搭載されたＬＥＤチップ２と、ＬＥＤチップ２からの光を透過させる材質からなり、ＬＥＤチップ２を覆うとともに、主面１ａが向く方向に膨出する形状とされた封止樹脂３と、封止樹脂３を囲む反射面４ａと、を備える。【選択図】  図４
2015023218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面を有するＬＥＤ基板と、
上記ＬＥＤ基板の上記主面に搭載されたＬＥＤチップと、
上記ＬＥＤチップからの光を透過させる材質からなり、上記ＬＥＤチップを覆うとともに、上記主面が向く方向に膨出する形状とされた封止樹脂と、
上記封止樹脂を囲む反射面と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
上記ＬＥＤ基板は、絶縁材料からなる基材とこの基材に形成された配線パターンとを有する、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
上記配線パターンは、上記ＬＥＤチップがダイボンディングされるダイボンディングパッドと、ワイヤを介して上記ＬＥＤチップと導通するワイヤボンディングパッドと、を有する、請求項２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
上記ワイヤボンディングパッドは、上記ダイボンディングパッドを囲んでいる、請求項３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
上記封止樹脂の外縁が、上記ワイヤボンディングパッドの外縁と一致している、請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
上記ＬＥＤチップには、上記ダイボンディングパッドに接合された下面電極と、この下面電極とは反対側に位置する上面電極と、を有する、請求項３ないし５のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
上記ワイヤは、上面電極と上記ワイヤボンディングパッドとを接続している、請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
２つの上記ワイヤが、上記上面電極と上記ワイヤボンディングパッドとを接続している、請求項７に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
上記２つのワイヤは、上記ＬＥＤチップから互いに反対側に延びている、請求項８に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
上記ワイヤは、その全体が上記封止樹脂によって覆われている、請求項３ないし９のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップの全体を覆うとともに柱状とされた柱状部と、この柱状部上に形成されたドーム状部と、を有する、請求項１ないし１０のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
上記ＬＥＤ基板に支持され、かつ上記反射面を有するケースを備える、請求項１ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている、請求項１２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
上記ケースは、金属コーティングが施された樹脂からなる、請求項１２または１３に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
上記ＬＥＤ基板には、複数の上記ＬＥＤチップが搭載され、これらのＬＥＤチップを各別に覆う複数の上記封止樹脂が形成されており、かつ複数の上記ケースが設けられており、
上記各ケースは、隣り合う上記ＬＥＤチップを各別に囲む２つの上記反射面を有している、請求項１２ないし１４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１６】
上記複数のＬＥＤチップは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている、請求項１５に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１７】
上記ＬＥＤ基板には、複数の固定孔が形成されており、
上記各ケースは、上記固定孔を貫通する突出部を有しており、
上記突出部は、上記固定孔に内在する定径部と、上記ＬＥＤ基板の上記主面とは反対側に位置し、かつ上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において上記固定孔よりも大である大径部と、を有している、請求項１５または１６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１８】
上記突出部は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において隣り合う２つの上記反射面の間に位置している、請求項１７に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１９】
上記ケースは、２つの上記突出部を有しており、
上記２つの突出部は、上記隣り合う２つの反射面が離間する方向と交差する方向に並べられている、請求項１８に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２０】
上記突出部は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において、上記反射面と重なっていない、請求項１９に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２１】
上記ＬＥＤ基板に対して離間しているとともに、上記ＬＥＤチップを点灯させるための複数の電子部品が搭載された補助基板を備える、請求項１ないし２０のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２２】
上記補助基板は、上記ＬＥＤ基板に対して平行である、請求項２１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２３】
上記複数の電子部品は、上記補助基板の両面に搭載されている、請求項２１または２２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２４】
上記複数の電子部品は、コンデンサを含む、請求項２１ないし２３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２５】
上記補助基板のうち上記ＬＥＤ基板側とは反対側を向く面には、コネクタが搭載されている、請求項２１ないし２４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２６】
上記封止樹脂を収容する凹部と、上記凹部から入射した光の一部を全反射させることにより上記反射面として機能する外側面と、を有するプリズムレンズを備える、請求項１ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２７】
上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている、請求項２６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項２８】
上記凹部の底面は、上記ＬＥＤチップ側に膨出している、請求項２６または２７に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のＬＥＤチップを光源として備え、比較的遠方を照らすことが意図されたＬＥＤ照明装置が種々に提案されている。特許文献１には、複数のＬＥＤチップと、これらのＬＥＤチップに対して光の出射方向の後方側に配置された反射板とを備えるＬＥＤ照明装置が開示されている。このＬＥＤ照明装置においては、上記反射板に上記複数のＬＥＤチップに対応した複数の反射面が形成されている。各反射面は、曲面状であり各ＬＥＤチップの出射方向後方側に配置されている。各ＬＥＤチップから出射方向後方に発せられた光は、上記反射面によって反射されることにより、出射方向前方へと進行する。これらの光によって対象物を照らされる。
【０００３】
しかしながら、このＬＥＤ照明装置においては、上記反射面によって反射された光の一部は、上記ＬＥＤチップ自体によって遮られる。また、上記ＬＥＤチップを上記反射面に対して出射方向前方に位置させるためには、上記反射面に正対する位置に上記ＬＥＤチップを保持する基板などを設ける必要がある。たとえ透明な材質を選定して上記基板を形成したとしても、配線パターンなどを有するため、上記反射面によって反射された光が上記基板によって弱められることが避けられない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３２９９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高輝度化図ることが可能なＬＥＤ照明装置を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によって提供されるＬＥＤ照明装置は、主面を有するＬＥＤ基板と、上記ＬＥＤ基板の上記主面に搭載されたＬＥＤチップと、上記ＬＥＤチップからの光を透過させる材質からなり、上記ＬＥＤチップを覆うとともに、上記主面が向く方向に膨出する形状とされた封止樹脂と、上記封止樹脂を囲む反射面と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板は、絶縁材料からなる基材とこの基材に形成された配線パターンとを有する。
【０００８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記配線パターンは、上記ＬＥＤチップがダイボンディングされるダイボンディングパッドと、ワイヤを介して上記ＬＥＤチップと導通するワイヤボンディングパッドと、を有する。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤボンディングパッドは、上記ダイボンディングパッドを囲んでいる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂の外縁が、上記ワイヤボンディングパッドの外縁と一致している。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップには、上記ダイボンディングパッドに接合された下面電極と、この下面電極とは反対側に位置する上面電極と、を有する。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤは、上面電極と上記ワイヤボンディングパッドとを接続している。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、２つの上記ワイヤが、上記上面電極と上記ワイヤボンディングパッドとを接続している。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記２つのワイヤは、上記ＬＥＤチップから互いに反対側に延びている。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ワイヤは、その全体が上記封止樹脂によって覆われている。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂は、上記ＬＥＤチップの全体を覆うとともに柱状とされた柱状部と、この柱状部上に形成されたドーム状部と、を有する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板に支持され、かつ上記反射面を有するケースを備える。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは、金属コーティングが施された樹脂からなる。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板には、複数の上記ＬＥＤチップが搭載され、これらのＬＥＤチップを各別に覆う複数の上記封止樹脂が形成されており、かつ複数の上記ケースが設けられており、上記各ケースは、隣り合う上記ＬＥＤチップを各別に囲む２つの上記反射面を有している。
【００２１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。
【００２２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板には、複数の固定孔が形成されており、上記各ケースは、上記固定孔を貫通する突出部を有しており、上記突出部は、上記固定孔に内在する定径部と、上記ＬＥＤ基板の上記主面とは反対側に位置し、かつ上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において上記固定孔よりも大である大径部と、を有している。
【００２３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において隣り合う２つの上記反射面の間に位置している。
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースは、２つの上記突出部を有しており、上記２つの突出部は、上記隣り合う２つの反射面が離間する方向と交差する方向に並べられている。
【００２５】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記突出部は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において、上記反射面と重なっていない。
【００２６】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤ基板に対して離間しているとともに、上記ＬＥＤチップを点灯させるための複数の電子部品が搭載された補助基板を備える。
【００２７】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助基板は、上記ＬＥＤ基板に対して平行である。
【００２８】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の電子部品は、上記補助基板の両面に搭載されている。
【００２９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の電子部品は、コンデンサを含む。
【００３０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記補助基板のうち上記ＬＥＤ基板側とは反対側を向く面には、コネクタが搭載されている。
【００３１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記封止樹脂を収容する凹部と、上記凹部から入射した光の一部を全反射させることにより上記反射面として機能する外側面と、を有するプリズムレンズを備える。
【００３２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射面は、上記ＬＥＤ基板の厚さ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされている。
【００３３】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記凹部の底面は、上記ＬＥＤチップ側に膨出している。
【００３４】
このような構成によれば、上記ＬＥＤチップから発せられた光のうち上記主面が向く方向に沿ってあるいは若干傾いた方向へと進行する光は、上記封止樹脂から上記主面が向く方向へと出射される。この際、上記封止樹脂が上記主面が向く方向に膨出した形状であることにより、上記光が上記主面に向く方向に対してより平行に進行するように指向性が高められる。一方、上記ＬＥＤチップから上記主面に沿って進行する光は、上記封止樹脂から出射された後に上記反射面によって反射される。これにより、この光は上記主面が向く方向へと進行する。したがって、上記ＬＥＤチップからの光をより多く出射することが可能であり、上記ＬＥＤ照明装置の高輝度化を図ることができる。
【００３５】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す平面図である。
【図２】図１のＬＥＤ照明装置を示す正面図である。
【図３】図１のＬＥＤ照明装置を示す側面図である。
【図４】図１のＬＥＤ照明装置を示す要部拡大斜視図である。
【図５】図１のＬＥＤ照明装置を示す要部拡大平面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図７】図１のＬＥＤ照明装置を示す要部拡大断面図である。
【図８】図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う要部拡大断面図である。
【図９】図１のＬＥＤ照明装置の補助基板を示す平面図である。
【図１０】図１のＬＥＤ照明装置の補助基板を示す底面図である。
【図１１】本発明の第二実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部拡大断面図である。
【図１２】図１１のＬＥＤ照明装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図１３】図１１のＬＥＤ照明装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図１４】図１１のＬＥＤ照明装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図１５】図１１のＬＥＤ照明装置の製造工程を示す要部拡大断面図である。
【図１６】本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示す要部拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００３８】
図１〜図８は、本発明の第一実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ１は、基板１、複数のＬＥＤチップ２、複数の封止樹脂３、複数のケース４、補助基板５およびカバー７を備えている。ＬＥＤ照明装置Ａ１は、あらゆる用途に用いられ、その用途は特に限定されないが、たとえば路上に設置された交通情報システムの照明手段として用いられることが好適に構成されている。
【００３９】
図１は、ＬＥＤ照明装置Ａ１を示す平面図であり、図２は、正面図であり、図３は、側面図である。図４は、ＬＥＤ照明装置Ａ１を示す要部拡大斜視図であり、図５は、１つのケース４および２つのＬＥＤチップ２に着目した要部拡大平面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿うｙｚ平面における要部拡大断面図であり、図７は、さらに拡大された要部拡大断面図である。図８は、図５のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿うｚｘ平面における要部拡大断面図である。
【００４０】
基板１は、複数のＬＥＤチップ２を支持し、かつこれらを発光させるための電力供給経路をなすものである。基板１は、主面１ａおよび裏面１ｂを有しており、基材１１および配線パターン１２を備える。図２に示すように、主面１ａはｚ方向上方を向いており、裏面１ｂはｚ方向下方を向いている。主面１ａには、複数のＬＥＤチップ２が搭載されている。基板１は、たとえばｘ方向寸法が１１６ｍｍ程度、ｙ方向寸法が５５ｍｍ程度とされている。また基板１のｚ方向厚さは、たとえば０．５ｍｍ〜１．５ｍｍであり、たとえば１．０ｍｍ程度とされる。
【００４１】
基材１１は、基板１の土台となる部位であり、絶縁材料からなる。この絶縁材料は特に限定されないが、本実施形態においては、たとえば積層された複数層構造をなすガラスエポキシ樹脂が採用されている。
【００４２】
配線パターン１２は、基材１１の主面１ａ、裏面１ｂおよび基材１１の内部に形成されており、Ｃｕ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ａｕなどの金属が単層あるいは積層された構成とされている。本実施形態においては、配線パターン１２の表層はＡｕからなる。図５〜図７に示すように、配線パターン１２は、ダイボンディングパッド１２ａ、ワイヤボンディングパッド１２ｂ中間層１２ｄ，１２ｅおよびスルーホール電極１２ｆを有している。
【００４３】
ダイボンディングパッド１２ａは、ＬＥＤチップ２がダイボンディングされる部位であり、主面１ａに形成されている。本実施形態においては、ダイボンディングパッド１２ａは、一辺の長さが１．４ｍｍ程度の正方形状とされている。ワイヤボンディングパッド１２ｂは、ダイボンディングパッド１２ａから離間しており、ダイボンディングパッド１２ａ囲むように形成されている。ワイヤボンディングパッド１２ｂの内縁は、ダイボンディングパッド１２ａと相似形となっており、たとえば一辺の長さが１．７ｍｍ程度の正方形状である。主面１ａには、複数のダイボンディングパッド１２ａと複数のワイヤボンディングパッド１２ｂが設けられている。後述するように、これらのダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂは、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。ワイヤボンディングパッド１２ｂの外縁１２ｃは、たとえば直径２．６ｍｍ程度の円形状とされている。主面１ａにおいては、配線パターン１２には、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂに繋がる部位は形成されていない。
【００４４】
主面１ａには、レジスト層１３が形成されている。レジスト層１３は、絶縁性樹脂からなり、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂを露出させる複数の円形開口を有している。この開口は、たとえば直径２．９ｍｍ程度の円形状である。
【００４５】
図７に示すように、ダイボンディングパッド１２ａおよびワイヤボンディングパッド１２ｂにはスルーホール電極１２ｆがそれぞれに繋げられている。スルーホール電極１２ｆは、基材１１の厚さ方向であるｚ方向に延びる導通経路を形成している。ダイボンディングパッド１２ａは、スルーホール電極１２ｆを介して中間層１２ｅと導通している。ワイヤボンディングパッド１２ｂは、スルーホール電極１２ｆを介して中間層１２ｄと導通している。中間層１２ｄ，１２ｆは、基材１１の内部において所定のパターン形状に形成されており、ｘｙ平面に広がる導通経路を形成している。
【００４６】
複数のＬＥＤチップ２は、基板１の主面１ａにおいて配線パターン１２の複数のダイボンディングパッド１２ａに各別にダイボンディングされている。本実施形態においては、図１および図５から理解される通り、複数のＬＥＤチップ２は、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されている。この三角形格子の一辺の長さは、たとえば８．０ｍｍ程度である。
【００４７】
図７に示すように、ＬＥＤチップ２は、半導体層２０、上面電極２１および下面電極２２を有している。半導体層２０は、ｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が積層された構造を有している。本実施形態においては、半導体層２０がたとえばＡｌＩｎＧａＮｐ系半導体やＧａＡｓ系半導体からなることにより、ＬＥＤチップ２は赤外光を発する。
【００４８】
上面電極２１は、半導体層２０のｚ方向図中上面に形成されている。上面電極２１には、２つのワイヤ２５それぞれの一端がボンディングされている。２つのワイヤ２５それぞれの他端は、ワイヤボンディングパッド１２ｂにボンディングされている。これらのワイヤ２５は、ＬＥＤチップ２から互いに反対方向に延びている。下面電極２２は、半導体層２０のｚ方向図中下面に形成されており、導電性接合材２６によってダイボンディングパッド１２ａに接合されている。
【００４９】
複数の封止樹脂３は、各々が１つずつのＬＥＤチップ２を覆っており、ＬＥＤチップ２からの光を透過する材質からなる。封止樹脂３の材質としては、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂が挙げられる。また、各封止樹脂３は、２つのワイヤ２５を覆っている。封止樹脂３は、主面１ａが向く方向、すなわちｚ方向図中上方に膨出する形状とされている。
【００５０】
封止樹脂３は、外縁３ａを有している。本実施形態においては、外縁３ａは、ワイヤボンディングパッド１２ｂの外縁１２ｃと一致している。このような封止樹脂３は、たとえばダイボンディングパッド１２ａへのＬＥＤチップ２のダイボンディングおよび２つのワイヤ２５のボンディングを終えた後に、液状のエポキシ樹脂材料あるいはシリコーン樹脂材料をノズルなどからＬＥＤチップ２へと滴下することによって形成される。この滴下された液状の樹脂材料は、ＬＥＤチップ２および２つのワイヤ２５を覆うとともに主面１ａに沿って広がる。滴下量を適切に設定すると、表面張力の働きにより上記樹脂材料の広がりが外縁３ａに沿って阻止される。この樹脂材料を紫外線硬化あるいは熱硬化などさせることにより、ｚ方向上方に膨出する封止樹脂３が得られる。
【００５１】
複数のケース４は、封止樹脂３を透してＬＥＤチップ２から出射された光の一部を、ｚ方向上方へと反射するために設けられている。本実施形態においては、各ケース４は、たとえば白色のポリカーボネイト樹脂にＡｌ蒸着コーティングが施された構成とされているが、これに限定されず、比較的反射率が高い構成であれば、たとえば白色樹脂のみからなる構成あるいは金属からなる構成であってもよい。図４〜図６に示すように、本実施形態のケース４は、互いに隣り合う２つの反射面４ａを有している。各反射面４ａは、封止樹脂３を囲むｚ方向視円環形状である。また、各反射面４ａは、凹曲面であり、本実施形態においては、非球面とされている。反射面４ａのｚ方向高さは、封止樹脂３のｚ方向高さよりも高い。図６によく表れているように、反射面４ａの内縁４ｂは、封止樹脂３の外縁３ａの外側にあり、外縁３ａとは離間している。
【００５２】
図１に示すように各々が２つずつの反射面４ａを有する複数のケース４が、三角形格子の頂点に位置するように配置された複数のＬＥＤチップ２および複数の封止樹脂３に対応させるように配置されている。図５および図８に示すように、各ケース４には、２つの突出部４１が形成されている。２つの突出部４１は、２つの反射面４ａの間に配置されており、２つの反射面４ａが離間する方向と直角な方向に離間配置されている。また、２つの突出部４１は、ｚ方向視において２つの反射面４ａのいずれとも重なっていない。
【００５３】
各突出部４１は、基板１に形成された固定孔１１ａと係合することにより、ケース４を基板１に対して固定している。本実施形態においては、突出部４１は、定径部４１ａおよび大径部４１ｂを有している。定径部４１ａは、突出部４１の根元側の部分であり、基板１の固定孔１１ａに挿通されている。大径部４１ｂは、突出部４１の先端側部分であり、基板１の裏面１ｂ側に露出している。大径部４１ｂは、その直径が固定孔１１ａの直径よりも大とされており、突出部４１が固定孔１１ａから抜け出ることを防止している。このような大径部４１ｂは、たとえばケース４に一定直径の棒状部分を形成し、この棒状部分を基板１の固定孔１１ａに貫通させた後に、その先端を加熱によって変形させる、いわゆる熱かしめによって形成することができる。本実施形態においては、ケース４は、２つの突出部４１によって基板１に固定されており、その他の接着剤などは用いられていない。
【００５４】
補助基板５は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなる基材とこの基材状に形成された配線パターンからなり、複数の電子部品５１および２つのコネクタ５２が搭載されている。図９は、補助基板５の平面図であり、図１０は底面図である。補助基板５は、本実施形態においては、基板１の裏面１ｂと正対する位置に配置されており、本実施形態においては、基板１と平行である。補助基板５と基板１とは、４つの連結ロッド５３によって互いに連結されている。また、補助基板５と基板１とには、複数の導通ロッド５４が取り付けられている。導通ロッド５４は、金属などの導通部材を有し、この導通部材を覆う絶縁皮膜を適宜有している。導通ロッド５４は、基板１の配線パターン１２の適所と、補助基板５の上記配線パターンの適所とを導通させている。
【００５５】
複数の電子部品５１は、複数のＬＥＤチップ２を所望の発光状態で点灯させるためのものである。複数の電子部品５１は、たとえば駆動制御用のＩＣやチップ抵抗器、ダイオードなどを含んでいる。また、本実施形態においては、複数の電子部品５１は、複数のコンデンサ５１ａを含んでいる。複数のコンデンサ５１ａは、複数のＬＥＤチップ２を同時に高輝度で発光させるための電力を蓄積する機能を果たす。図２、図３および図９、図１０に示すように、複数のコンデンサ５１ａは、補助基板５の両面に分けて搭載されている。
【００５６】
２つのコネクタ５２は、たとえばＬＥＤ照明装置Ａ１を交通情報システムに組み込む際に用いられるものであり、補助基板５のうち基板１側とは反対側を向く面に搭載されている。
【００５７】
カバー７は、複数の封止樹脂３および複数のケース４を覆うように設けられており、たとえば透明な樹脂からなる。なお、図１においては理解の便宜上、カバー７を想像線で示している。カバー７は、複数の封止樹脂３や複数のケース４を保護する機能を果たす。また、カバー７の表面に微細なプリズム構造を形成することにより、複数のＬＥＤチップ２からの光を特定の方向に屈折させて出射する構成であってもよい。
【００５８】
次に、ＬＥＤ照明装置Ａ１の作用について説明する。
【００５９】
本実施形態によれば、図６に示すように、ＬＥＤチップ２から発せられた光のうち主面１ａが向く方向であるｚ方向上方へと進行する光は、封止樹脂３から上方へと出射される。この際、封止樹脂３が主面１ａが向く方向であるｚ方向上方に膨出した形状であることにより、上記光がｚ方向に対してより平行に進行するように指向性が高められる。一方、ＬＥＤチップ２から主面１ａに沿って進行する光は、封止樹脂３から出射された後に反射面４ａによって反射される。これにより、この光はｚ方向上方へと進行する。したがって、ＬＥＤチップ２からの光をより多く出射することが可能であり、ＬＥＤ照明装置Ａ１の高輝度化を図ることができる。
【００６０】
封止樹脂３の外縁３ａが、ワイヤボンディングパッド１２ｂの外縁１２ｃと一致していることにより、封止樹脂３が主面１ａに沿ってが不当に広がってしまい偏平な形状となることを回避することができる。このような構成は、上述したように液状の樹脂材料を滴下することにより封止樹脂３を形成する場合に、明瞭な膨出形状を有する封止樹脂３を形成するのに都合がよい。ワイヤボンディングパッド１２ｂがダイボンディングパッド１２ａを囲む形状であるため、ワイヤボンディングパッド１２ｂの外縁１２ｃは、途中で途切れた形状ではなく、全周にわたって連続した形状となっている。これは、封止樹脂３を滑らかな形状に仕上げるのに適している。
【００６１】
２つのワイヤ２５によってが、上面電極２１とワイヤボンディングパッド１２ｂとを接続していることにより、ＬＥＤチップ２により大きな電流を流すことができる。これは、ＬＥＤチップ２の大出力化、すなわちＬＥＤ照明装置Ａ１の高輝度化に有利である。また、２つのワイヤ２５が、ＬＥＤチップ２から互いに反対側に延びていることにより、封止樹脂３の形状バランスが悪化することを回避することができる。
【００６２】
基板１に支持されたケース４によって反射面４ａを構成することにより、反射面４ａをＬＥＤチップ２および封止樹脂３に対して所望の位置により容易に配置する事ができる。また、ＬＥＤ照明装置Ａ１の使用によって反射面４ａが不当に変形してしまうことなどを抑制することができる。
【００６３】
反射面４ａが、ｚ方向視において円環状であり、かつ非球面形状とされていることにより、ＬＥＤチップ２からの光を効率よくｚ方向へと反射することができる。
【００６４】
ケース４が、金属コーティングが施された樹脂からなることにより、ケース４を所望の形状およびサイズに容易に形成可能であるとともに、反射面４ａの反射率を高めることができる。
【００６５】
基板１には、複数のＬＥＤチップが搭載されていることにより、ＬＥＤ照明装置Ａ１を比較的高輝度な面状光を発する面状光源装置として構成することができる。複数のケース４が設けられていることにより、仮に個々のケース４が使用に際して熱変形しても基板１を不当に変形させてしまうことを防止することができる。また、各ケース４が、隣り合うＬＥＤチップ２を各別に囲む２つの反射面４ａを有していることにより、ケース４の個数を、ＬＥＤチップ２の個数の半分程度に抑えることが可能であり、製造工程の効率化を図ることができる。
【００６６】
複数のＬＥＤチップ２が、各々が三角形格子の頂点に位置するように配置されていることにより、より均一な輝度分布の面状光を出射することができる。
【００６７】
突出部４１を基板１の固定孔１１ａに係合させることによってケース４を基板１に固定することにより、ケース４を基板１に確実に固定するとともに、ケース４と基板１との熱変形がそれぞれに影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００６８】
突出部４１が、ｚ方向視において隣り合う２つの反射面４ａの間に位置していることにより、ケース４をバランスよく基板１に固定できるとともに、突出部４１を設けることによってケース４のサイズが大きくなってしまうことを回避することができる。また２つの突出部が、隣り合う２つの反射面４ａが離間する方向と交差する方向に並べられていることは、ケース４をバランスよく固定するのに適している。突出部４１が、ｚ方向視において、反射面４ａと重なっていないことにより、たとえば、ケース４を基板１に取り付けるための熱かしめの工程において、反射面４ａが不当に変形してしまうことを防止することができる。
【００６９】
基板１に対して複数のＬＥＤチップ２とは反対側に補助基板５を設けることにより、光の出射を妨げること無く複数の電子部品５１を配置することができる。また、補助基板５が基板１から離間していることにより、補助基板５の両面に複数の電子部品５１を設けることができる。コンデンサ５１ａは、複数のＬＥＤチップ２を同時に高輝度で発光させるために必要な電力を蓄える機能を果たす。このため、より多くのコンデンサ５１ａを備えることは、ＬＥＤ照明装置Ａ１の高輝度化に好適である。本実施形態においては、補助基板５の両面に多数のコンデンサ５１ａを備えており、高輝度化に有利である。
【００７０】
図１１〜図１６は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００７１】
図１１は、本発明の第二実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ２は、封止樹脂３の構成が上述した実施形態と異なっている。
【００７２】
本実施形態においては、封止樹脂３は、柱状部３１およびドーム状部３２を有している。柱状部３１は、ＬＥＤチップ２を覆っており、ｚ方向を軸方向とする柱状であり、たとえば円柱状とされている。ドーム状部３２は、柱状部３１状に形成されており、ｚ方向上方に膨出した形状とされている。
【００７３】
柱状部３１とドーム状部３２とは、互いに同じ材質で形成してもよいし、異なる材質で形成してもよい。たとえば、柱状部３１とドーム状部３２とを、同一材質の透明なエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂によって形成できる。あるいは、柱状部３１を透明なエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂によって形成し、ドーム状部３２を透明なエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂に蛍光材料が混入された材質によって形成してもよい。この蛍光材料は、ＬＥＤチップ２からの光によって励起されることにより、異なる波長の光を発するものである。たとえば、ＬＥＤチップ２が青色光を発し、上記蛍光材料から黄色光が発せられる構成であれば、ＬＥＤ照明装置Ａ２は白色光を出射することができる。
【００７４】
図１２〜図１５は、ＬＥＤ照明装置Ａ２の製造方法の一例を示している。
【００７５】
まず、図１２に示すように、基板１に複数のＬＥＤチップ２を搭載し、ワイヤ２５をボンディングする。そして、シートＳを基板１の主面１ａに貼り付ける。シートＳは、複数の開口Ｓａを有している。複数の開口Ｓａは、各々がＬＥＤチップ２を収容する形状、サイズおよび配置とされている。また、シートＳの厚さは、ＬＥＤチップ２のｚ方向高さ、さらには主面１ａとワイヤ２５のｚ方向における最高位の部位との距離よりも大とされている。シートＳの材質は、様々な物質が選択できるが、典型的にはたとえばフッ化炭素樹脂である。
【００７６】
次いで、図１３に示すように、ノズルＮｚなどを用いて、液状の樹脂材料をシートＳの開口Ｓａに充填する。この樹脂材料の充填量は、少なくともＬＥＤチップ２および２つのワイヤ２５を樹脂材料が覆う量であり、好ましくは、樹脂材料の表面がシートＳのｚ方向上面と面一となる量である。そして、熱硬化あるいは紫外線硬化などの硬化処理を施すことにより、柱状部３１が得られる。
【００７７】
次いで、図１４に示すように、シートＳを基板１から剥離する。次いで、図１５に示すように、ノズルＮｚなどを用いて、液状の樹脂材料を柱状部３１のｚ方向上面に滴下する。このときの樹脂材料の滴下量は、少なくとも樹脂材料が柱状部３１のｚ方向上面全体を覆う量であり、好ましくは、樹脂材料が表面張力によって明瞭なドーム状を呈する量である。そして、熱硬化あるいは紫外線硬化などの硬化処理を施すことにより、ドーム状部３２が得られる。この後は、ケース４や補助基板５の取り付けなどを経ることにより、ＬＥＤ照明装置Ａ２が得られる。
【００７８】
このような実施形態によっても、ＬＥＤ照明装置Ａ２の高輝度化を図ることができる。柱状部３１状にドーム状部３２を設けることにより、封止樹脂３の上面とＬＥＤチップ２との距離をより大きくすることができる。封止樹脂３の上面の形状が同一であれば、ＬＥＤチップ２からの距離が遠い方がより指向性を高める効果を発揮する。
【００７９】
柱状部３１は、封止樹脂３のｚ方向高さを高くすることに寄与する一方、封止樹脂３のｚ方向寸法を拡大することの誘因とはならなり。したがって、ＬＥＤ照明装置Ａ２の高輝度化を図りつつ、ＬＥＤ照明装置Ａ２が大型化してしまうことを回避することができる。
【００８０】
図１６は、本発明の第三実施形態に基づくＬＥＤ照明装置を示している。本実施形態のＬＥＤ照明装置Ａ３は、上述した実施形態におけるケース４に代えてプリズムレンズ６を備えている。
【００８１】
プリズムレンズ６は、たとえばアクリルなどの透明な樹脂あるいはガラスなどからなり、凹部６１、外側面６２および出射面６３を有している。
【００８２】
凹部６１は、ｚ方向下方に開口しており、ｚ方向上方に凹んでいる。プリズムレンズ６は、凹部６１の下端縁においてたとえば接着剤（図示略）などによって基板１に接合されている。
【００８３】
凹部６１は、封止樹脂３を収容する格好となっており、底面６１ａおよび内側面６１ｂを有する。底面６１ａは、封止樹脂３のｚ方向直上に位置しており、ｚ方向視において封止樹脂３よりも大であり、封止樹脂３を内包している。底面６１ａのｚ方向視形状は、たとえば円形状である。また、底面６１ａは、ｚ方向下方に膨出した形状となっている。この膨出形状は、底面６１ａがいわゆる凸レンズとして機能することが意図されている。
【００８４】
内側面６１ｂは、凹部６１の下端縁と底面６１ａとを繋ぐ面であり、本実施形態においては、円筒状である。内側面６１ｂは、ｚ方向に平行であり、ｚ方向視において封止樹脂３よりも若干外側に位置する大きさおよび配置とされている。
【００８５】
外側面６２は、プリズムレンズ６の外側において下端から上端へと繋がっている面である。外側面６２は、ｚ方向において基板１から離間するほどｘｙ平面における断面サイズが大となるように傾斜している。また、外側面６２は、斜め下方に膨出した曲面とされており、本実施形態においては、非球面とされている。ＬＥＤチップ２から図中側方に進行した光は、封止樹脂３を透過して、プリズムレンズ６の凹部６１の内側面６１ｂに入射する。この光は、外側面６２において全反射されることにより、ｚ方向上方へと進行する。すなわち、本実施形態の外側面６２は、反射面６ａとして機能する。
【００８６】
出射面６３は、外側面６２のｚ方向上端に繋がる面であり、本実施形態においては、ｚ方向に垂直な円形面である。凹部６１の底面６１ａに入射した光、または外側面６２（反射面６ａ）によって反射された光が、出射面６３から出射される。
【００８７】
このような実施形態によっても、ＬＥＤ照明装置Ａ３の高輝度化を図ることができる。また、ＬＥＤチップ２からｚ方向上方に進行する光は、封止樹脂３の上面とプリズムレンズ６の底面６１ａとを透過する双方のタイミングで指向性が高められることとなる。これは、ＬＥＤ照明装置Ａ３の高輝度化に有利である。また、反射面６ａにおいては全反射が行われるため、反射率をより高めることが可能であり、高輝度化に好適である。
【００８８】
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ照明装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【００８９】
１つの封止樹脂３に覆われるＬＥＤチップ２の個数は１つに限定されず、１つの封止樹脂３に複数のＬＥＤチップ２が覆われた構成であってもよい。たとえば、赤色光、緑色光、青色光を発する３つのＬＥＤチップ２を１つの封止樹脂３によって覆ってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
Ａ１〜Ａ３  ＬＥＤ照明装置
１  基板
１ａ  主面
１ｂ  裏面
１１  基材
１１ａ  固定孔
１２  配線パターン
１２ａ  ダイボンディングパッド
１２ｂ  ワイヤボンディングパッド
１２ｃ  外縁
１２ｄ  中間層
１２ｅ  中間層
１２ｆ  スルーホール電極
１３  レジスト層
２  ＬＥＤチップ
２１  上面電極
２２  下面電極
２０  半導体層
２５  ワイヤ
２６  導電性接合材
３  封止樹脂
３ａ  外縁
３１  柱状部
３２  ドーム状部
４  ケース
４ａ  反射面
４ｂ  内縁
４１  突出部
４１ａ  定径部
４１ｂ  大径部
５  補助基板
５１  電子部品
５１ａ  コンデンサ
５２  コネクタ
５３  連結ロッド
５４  導通ロッド
６  プリズムレンズ
６ａ  反射面
６１  凹部
６１ａ  底面
６１ｂ  内側面
６２  外側面
６３  出射面
７  カバー
【図１】
2015023218.tif 000003
【図２】
2015023218.tif 000004
【図３】
2015023218.tif 000005
【図４】
2015023218.tif 000006
【図５】
2015023218.tif 000007
【図６】
2015023218.tif 000008
【図７】
2015023218.tif 000009
【図８】
2015023218.tif 000010
【図９】
2015023218.tif 000011
【図１０】
2015023218.tif 000012
【図１１】
2015023218.tif 000013
【図１２】
2015023218.tif 000014
【図１３】
2015023218.tif 000015
【図１４】
2015023218.tif 000016
【図１５】
2015023218.tif 000017
【図１６】
2015023218.tif 000018