(57)【要約】【課題】発光ダイオード２５が発生する熱の放熱性を向上できる発光装置を提供する【解決手段】絶縁基板２１の表面２２に配線回路２４の複数の表面金属膜２３を形成する。表面金属膜２３は、周囲に隣り合う表面金属膜２３との間に絶縁距離を確保しうる間隔のみでかつ等しい間隔の隙間２８をあけて形成する。配線回路２４の隣り合う表面金属膜２３間に発光ダイオード２５を接続する。絶縁基板２１の表面における表面金属膜２３の面積を広くし、発光ダイオード２５が発生する熱を広い面積の表面金属膜２３を通じて絶縁基板２１に効率よく熱伝導し、放熱性を向上させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板と；
絶縁基板の表面に形成される複数の表面金属膜を有し、各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間に絶縁距離を確保しうる隙間をあけて形成された配線回路と；
配線回路の隣り合う表面金属膜間に接続された発光素子と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間の隙間は等しい間隔であることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
絶縁基板の裏面の略全面に形成された裏面金属膜と；
絶縁基板の裏面側に位置し、裏面金属膜から熱伝導を受けて放熱させる放熱体と；
を具備していることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
【請求項４】
発光素子の光が入射する入射面、入射面から入射した光を全反射させる反射面、および全反射した光を出射させる出射面を有する制光体と；
制光体の反射面に形成されるとともに表面金属膜に接触された制光体金属膜と；
を具備していることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置。
【請求項５】
発光素子の光が入射する入射面、入射面から入射した光を全反射させる反射面、および全反射した光を出射させる出射面を有する制光体と；
制光体の入射面と発光素子との間に充填された透光性を有する充填材と；
を具備していることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を光源とする発光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、発光素子として例えば固体発光素子である発光ダイオードを光源とする照明装置などの発光装置では、絶縁基板の表面に複数の発光ダイオードの配列方向に沿って細いライン状の配線回路が複数形成され、これら各配線回路途中に複数の発光ダイオードが接続されている。そして、一般に、絶縁基板の表面における配線回路の面積は、絶縁基板の表面が直接露出する面積より少なくなっている。
【０００３】
この発光装置を照明に使用する場合、照明に必要とする光束が得られるようにするためには、発光ダイオードに流す電流を増加させることで光束の向上が得られるが、発光ダイオードが発生する熱が増加し、発光ダイオードの温度が高くなって効率および寿命が低下してしまうため、放熱性を向上させる必要がある。
【０００４】
そこで、絶縁基板の裏面に熱伝導率の高い弾性板を介在して金属製の基台を配置し、発光ダイオードが発生する熱を絶縁基板、弾性板、基台の順に熱伝導させて金属基板から空気中に放熱させることにより、放熱性を向上させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３１５４６号公報（第２頁および第４頁、図１および図１４）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオードを配置する絶縁基板は例えばプラスチックなどの熱伝導が悪い材料で形成されている場合が多いため、発光ダイオードが発生する熱は絶縁基板に熱伝導しにくく、絶縁基板から基台への熱伝導を向上させても、十分な放熱性が得られない問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、発光素子が発生する熱の放熱性を向上できる発光装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発光装置は、絶縁基板と；絶縁基板の表面に形成される複数の表面金属膜を有し、各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間に絶縁距離を確保しうる隙間をあけて形成された配線回路と；配線回路の隣り合う表面金属膜間に接続された発光素子とを具備しているものである。
【０００９】
そして、この構成では、絶縁基板の表面に形成された配線回路の複数の表面金属膜を、各表面金属膜が周囲に隣り合う表面金属膜との間に絶縁距離を確保しうる隙間をあけて形成し、絶縁基板の表面における表面金属膜の面積を広くしたため、発光素子が発生する熱を広い面積の表面金属膜を通じて絶縁基板に効率よく熱伝導し、発光素子が発生する熱の放熱性を向上させる。
【００１０】
請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間の隙間は等しい間隔であるものである。
【００１１】
そして、この構成では、各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間の隙間が、絶縁距離を確保しうる隙間であるとともに、等しい間隔であり、発光素子が発生する熱を広い面積の表面金属膜を通じて絶縁基板に効率よく熱伝導させる。
【００１２】
請求項３記載の発光装置は、請求項１または２記載の発光装置において、絶縁基板の裏面の略全面に形成された裏面金属膜と；絶縁基板の裏面側に位置し、裏面金属膜から熱伝導を受けて放熱させる放熱体とを具備しているものである。
【００１３】
そして、この構成では、絶縁基板の裏面の略全面に裏面金属膜を形成したため、絶縁基板に熱伝導された熱を裏面金属膜を通じて効率よく放熱体に熱伝導し、放熱性を向上させる。
【００１４】
請求項４記載の発光装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置において、発光素子の光が入射する入射面、入射面から入射した光を全反射させる反射面、および全反射した光を出射させる出射面を有する制光体と；制光体の反射面に形成されるとともに表面金属膜に接触された制光体金属膜とを具備しているものである。
【００１５】
そして、この構成では、制光体の反射面に制光体金属膜を形成し、この制光体金属膜を表面金属膜に接触させたため、表面金属膜に熱伝導された熱を制光体金属膜を通じて制光体に効率よく熱伝導し、表面側からの放熱性を向上させる。
【００１６】
請求項５記載の発光装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置において、発光素子の光が入射する入射面、入射面から入射した光を全反射させる反射面、および全反射した光を出射させる出射面を有する制光体と；制光体の入射面と発光素子との間に充填された透光性を有する充填材とを具備しているものである。
【００１７】
そして、この構成では、制光体の入射面と発光素子との間に透光性を有する充填材を充填したため、発光素子が発生する熱を充填材を通じて制光体に効率よく熱伝導し、表面側からの放熱性を向上させる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１９】
図１ないし図６に第１の実施の形態を示し、図１は発光装置の絶縁基板の一部の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は発光装置の絶縁基板および制光体の一部の断面図、図４は発光装置の制光体の１つの制光部を示す斜視図、図５は発光装置の正面図、図６は発光装置の使用状態の一例を示す斜視図である。
【００２０】
図５および図６において、１１は発光装置としての照明装置で、この照明装置１１は、四角形であって本実施の形態では正方形で薄形に形成された器具本体１２を有し、この器具本体１２の表面に開口部１３が形成され、この開口部１３内に複数の照明モジュールとしての発光モジュール１４が密着状態で縦横に並んで配列され、これら複数の発光モジュール１４によって１つの一体形で平面状の発光面１５が形成されている。
【００２１】
図１ないし図３に示すように、各発光モジュール１４は、例えばプラスチックなどの絶縁性を有する材料にて四角形状であって本実施の形態では正方形に形成された絶縁基板２１を有し、この絶縁基板２１の一面である表面２２の略全面に複数の表面金属膜２３を有する配線回路２４が形成され、この配線回路２４上に発光素子として固体発光素子である発光ダイオード２５が縦横に等間隔に並んで複数個配列されてそれぞれ電気的および機械的に接続された状態に実装されている。絶縁基板２１の裏面２６の略全面には裏面金属膜２７が形成されている。
【００２２】
配線回路２４は、絶縁基板２１の表面２２の全体に表面金属膜２３が一体形成された後、この表面金属膜２３がエッチング処理によって略升目状に剥離され、剥離された略升目状の隙間２８を介して略四角形であって本実施の形態では略正方形の複数の表面金属膜２３が分割されて配列形成されている。隣り合う表面金属膜２３間の隙間２８の寸法ｗは、隣り合う表面金属膜２３間の絶縁距離を確保しうる最低限必要な間隔のみでかつ全て等しい間隔とされている。したがって、絶縁基板２１の表面２２に、各表面金属膜２３がそれぞれ周囲に隣り合う表面金属膜２３との間に絶縁距離を確保しうる間隔のみでかつ全て等しい間隔の隙間２８をあけて形成されている。絶縁基板２１の表面２２における配線回路２４の表面金属膜２３の面積は、絶縁基板２１の表面２２が直接露出する面積より多くなっている。
【００２３】
各表面金属膜２３には、発光ダイオード２５を接続する位置出し用のマウント部２９，３０がそれぞれ形成されている。各表面金属膜２３の一側縁には窪み部３１が形成され、この窪み部３１の奥側から一方のマウント部２９が突出形成され、また、各表面金属膜２３の他側縁には隣り合う表面金属膜２３の窪み部３１内にその開口側から入り込む突出部３２が形成され、この突出部３２の先端に他方のマウント部３０が形成されている。これらマウント部２９とマウント部３０との間、窪み部３１と突出部３２との間にも、寸法ｗの隙間２８がそれぞれ形成されている。
【００２４】
発光ダイオード２５は、一方の電極が一方のマウント部２９に配置されて銀ペーストなどで接続され、他方の電極から引き出された金属ワイヤ３３が他方のマウント部３０にワイヤーボンディングによって接続されている。この発光ダイオード２５を実装する場合、各表面金属膜２３にマウント部２９，３０が形成されているため、発光ダイオード２５の位置出しを容易にでき、発光ダイオード２５の実装位置の位置ずれの発生を防止できる。発光ダイオード２５の発光色は、照明用として白色が用いられるが、他の単色の色や、複数色を用いてもよい。
【００２５】
また、器具本体１２は、器具本体１２の裏面側に配設されて外枠の一部を構成する放熱体としての金属製の基台４１を有し、この基台４１の表面側に各発光モジュール１４の裏面が離間対向した状態に配置されている。基台４１と各発光モジュール１４との間には、基台４１と各発光モジュール１４の裏面金属膜２７とに接触して熱伝導させる熱伝導部材としての金属板４２が介在されている。この金属板４２は、弾性を有し、略Ｕ字形に折り曲げられ、両端側がそれぞれ基台４１と各発光モジュール１４の裏面金属膜２７とに接触する状態でそれらの間に弾性的に挟み込まれて圧接している。
【００２６】
また、図６に示すように、器具本体１２は天井面などの設置面に対して吊下装置４３によって吊下げ支持されている。
【００２７】
そして、絶縁基板２１の表面２２に形成された配線回路２４の複数の表面金属膜２３を、各表面金属膜２３が周囲に隣り合う表面金属膜２３との間に絶縁距離を確保しうる間隔のみでかつ全て等しい間隔の隙間２８をあけて形成し、絶縁基板２１の表面２２における表面金属膜２３の面積を広くしているため、点灯時に発光ダイオード２５が発生する熱を広い面積の表面金属膜２３を通じて絶縁基板２１に効率よく熱伝導できる。さらに、絶縁基板２１の裏面２６の略全面に裏面金属膜２７を形成しているため、絶縁基板２１に熱伝導された熱を裏面金属膜２７から金属板４２を通じて効率よく金属製の基台４１に熱伝導でき、表面積の大きい基台４１から効率よく空気中に放熱できる。したがって、発光ダイオード２５が発生する熱を裏面側へ効率よく熱伝導でき、放熱性を向上できる。
【００２８】
また、図３ないし図５に示すように、各発光モジュール１４の絶縁基板２１の表面２２側には各発光ダイオード２５の光を制光して配光を制御するプリズムまたはレンズである制光体５１が配設されている。この制光体５１は、導光性を有する透明な樹脂やガラスにて一体形成され、各発光ダイオード２５に対応した複数の制光部５２を有している。各制光部５２は、裏面側に発光ダイオード２５を収容する凹部５３が形成され、この凹部５３の内面が発光ダイオード２５の光が入射する入射面５４に形成され、凹部５３の周囲から表面側へ向けて拡開し入射面５４から入射した光を表面側へ全反射させる反射面５５が形成され、表面側には入射面５４から入射した直接光および反射面５５で全反射した反射光を表面側へ出射させる出射面５６が形成されている。図４に示すように、１つの制光部５２の出射面５６は光軸を中心とする四角形であって本実施の形態では正方形に形成され、複数の制光部５２の出射面５６が平面状に一体形成されて照明装置１１の発光面１５の一部を構成している。
【００２９】
各制光部５２の反射面５５の外面には制光体金属膜５７が形成され、この制光体金属膜５７は、制光体５１の制光体金属膜５７を形成しない箇所をマスキングして金属膜を蒸着することで形成されている。制光体金属膜５７は、対応する発光ダイオード２５が接続された隣り合う一対の表面金属膜２３のうちのいずれか一方に接触され、他方からは所定の絶縁距離を介して離反されているとともに、隣り合う制光体金属膜５７とも所定の絶縁距離を介して互いに離反されている。
【００３０】
そして、制光体５１の反射面５５に制光体金属膜５７を形成し、この制光体金属膜５７を表面金属膜２３に接触させたため、発光ダイオード２５の点灯時に表面金属膜２３に熱伝導された発光ダイオード２５の熱を制光体金属膜５７を通じて制光体５１に効率よく熱伝導でき、この制光体５１の表面から空気中に放熱でき、表面側からの放熱性を向上できる。そのため、例えば、器具本体１２の裏面を天井面や壁面などの設置面に近接または接触させて取り付け、裏面からの十分な放熱性が得られない場合でも、制光体５１の表面側からの放熱により、十分な放熱性を得ることができる。
【００３１】
しかも、制光体５１の反射面５５に形成された制光体金属膜５７が制光体５１内に入射した光を反射させる反射面として構成でき、光照射効率を向上できる。
【００３２】
このように、照明装置１１によれば、発光ダイオード２５の点灯時に発生する熱を絶縁基板２１の表面２２に形成された広い面積の表面金属膜２３に効率よく熱伝導させ、この表面金属膜２３から絶縁基板２１、裏面金属膜２７および金属板４２を通じて基台４１に効率よく熱伝導させて裏面側から効率よく放熱できるとともに、表面金属膜２３から制光体金属膜５７を通じて制光体５１に効率よく熱伝導させて表面側から効率よく放熱できる。そのため、発光ダイオード２５に流す電流を増加させて光束を向上させた場合でも、発光ダイオード２５の温度上昇を抑制でき、発光ダイオード２５の効率および寿命を向上できる。
【００３３】
また、図７に第２の実施の形態を示し、制光体５１の凹部５３内に、つまり制光体５１の入射面５４と発光ダイオード２５との間に、例えばシリコーン樹脂などの透光性を有する充填材６１を充填することにより、発光ダイオード２５が発生する熱を充填材６１を通じて制光体５１に効率よく熱伝導でき、表面側からの放熱性を向上できる。そのため、例えば、器具本体１２の裏面を天井面や壁面などの設置面に近接または接触させて取り付け、裏面からの十分な放熱性が得られない場合でも、制光体５１の表面側からの放熱により、十分な放熱性を得ることができる。
【００３４】
しかも、制光体５１が屈折率１．５程度のアクリル樹脂製で、充填材６１が屈折率１．４程度のシリコーン樹脂製の場合、屈折率が近いため、制光体５１への光入射効率が向上し、制光体５１を通じた光照射効率を向上させることができる。しかも、制光体５１の入射面５４の界面に空気がないため、界面での光反射がなくなり、制光体５１への光入射効率が向上し、制光体５１を通じた光照射効率を向上させることができる。
【００３５】
なお、図７に示す第２の実施の形態では、制光体５１には制光体金属膜５７を設けない例を示すが、図３に示したように制光体５１に制光体金属膜５７を併用してもよく、この場合、発光ダイオード２５が発生する熱を制光体５１により効率よく熱伝導でき、表面側からの放熱性をより向上できる。
【００３６】
また、図８に第３の実施の形態を示し、制光体５１の各制光部５２の反射面５５の外面が光を拡散させる拡散面７２に形成され、この拡散面７２に金属膜を蒸着することで反射体７１が形成され、これら拡散面７２および反射体７１とで拡散反射面として構成されている。そして、発光ダイオード２５から制光体５１の制光部５２に入射した光が拡散面７２で乱反射することで拡散して出射面５６から出射するため、輝度むらの発生を低減できる。なお、反射体７１は、絶縁基板２１の表面金属膜２３から所定の絶縁距離以上離反して設けてもよいが、図３に示す実施の形態のように絶縁基板２１の表面金属膜２３に接触させて制光体金属膜５７として構成してもよい。
【００３７】
また、図９に第４の実施の形態を示す。絶縁基板２１の各表面金属膜２３に図１に示したマウント部２９，３０を設けない例を示し、各表面金属膜２３は、四角形つまり正方形で、形状を単純にでき、製造性を向上できる。
【００３８】
なお、絶縁基板２１の表面金属膜２３の形状は、四角形とすることで、複数の絶縁基板２１を組み合わせて照明装置１１を構成する際に、絶縁基板２１の縁で表面金属膜２３が不揃いとなることを防止できるが、絶縁基板２１の表面２２における表面金属膜２３の面積を広くし、放熱性の向上を図るうえでは、四角形に限らず、六角形などの多角形に形成することができる。
【００３９】
また、裏面金属膜２７と基台４１とを接触させる金属板４２を用いることにより、絶縁基板２１および基台４１にはうねりなどの変形がある場合でも、金属板４２を介して裏面金属膜２７から基台４１への熱伝導が確実にできるが、絶縁基板２１および基台４１にうねりなどの変形がない場合や変形を矯正できる場合には、裏面金属膜２７と基台４１とを全面的に直接接触させることもできる。
【００４０】
また、照明装置１１は、吊下げ装置４３を用いた吊下げ形に限らず、天井面や壁面などに直付けしたり、スタンドに取り付けることができる。
【００４１】
また、発光装置は、一般照明用の照明装置１１に限らず、各種機器の光源としても用いることができる。
【００４２】
【発明の効果】
請求項１記載の発光装置によれば、絶縁基板の表面に形成された配線回路の複数の表面金属膜を、各表面金属膜が周囲に隣り合う全て表面金属膜との間に絶縁距離を確保しうる隙間をあけて形成し、絶縁基板の表面における表面金属膜の面積を広くしたため、発光素子が発生する熱を広い面積の表面金属膜を通じて絶縁基板に効率よく熱伝導でき、発光素子が発生する熱の放熱性を向上できる。
【００４３】
請求項２記載の発光装置によれば、請求項１記載の発光装置の効果に加えて、各表面金属膜が周囲に隣り合う全ての表面金属膜との間の隙間が、絶縁距離を確保しうる隙間であるとともに、等しい間隔であり、発光素子が発生する熱を広い面積の表面金属膜を通じて絶縁基板に効率よく熱伝導できる。
【００４４】
請求項３記載の発光装置によれば、請求項１または２記載の発光装置の効果に加えて、絶縁基板の裏面の略全面に裏面金属膜を形成したため、絶縁基板に熱伝導された熱を裏面金属膜を通じて効率よく放熱体に熱伝導でき、放熱性を向上できる。
【００４５】
請求項４記載の発光装置によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、制光体の反射面に制光体金属膜を形成し、この制光体金属膜を表面金属膜に接触させたため、表面金属膜に熱伝導された熱を制光体金属膜を通じて制光体に効率よく熱伝導でき、表面側からの放熱性を向上できる。
【００４６】
請求項５記載の発光装置によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、制光体の入射面と発光素子との間に透光性を有する充填材を充填したため、発光素子が発生する熱を充填材を通じて制光体に効率よく熱伝導でき、表面側からの放熱性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す発光装置の絶縁基板の一部の正面図である。
【図２】同上図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】同上発光装置の絶縁基板および制光体の一部の断面図である。
【図４】同上発光装置の制光体の１つの制光部を示す斜視図である。
【図５】同上発光装置の正面図である。
【図６】同上発光装置の使用状態の一例を示す斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態を示す絶縁基板および制光体の一部の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態を示す絶縁基板および制光体の一部の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態を示す発光装置の絶縁基板の一部の正面図である。
【符号の説明】
１１    発光装置としての照明装置
２１    絶縁基板
２２    表面
２３    表面金属膜
２４    配線回路
２５    発光素子としての発光ダイオード
２６    裏面
２７    裏面金属膜
２８    隙間
４１    放熱体としての基台
５１    制光体
５４    入射面
５５    反射面
５６    出射面
５７    制光体金属膜
６１    充填材
【図１】
2004335880.tif 000003
【図２】
2004335880.tif 000004
【図３】
2004335880.tif 000005
【図４】
2004335880.tif 000006
【図５】
2004335880.tif 000007
【図６】
2004335880.tif 000008
【図７】
2004335880.tif 000009
【図８】
2004335880.tif 000010
【図９】
2004335880.tif 000011