(57)【要約】【課題】従来のＬＥＤチップに大電力を供給するための構成は、リードフレームを肉厚に形成したものであるので、リードフレームに給電用の電線を接続するときの熱もＬＥＤチップに伝わり劣化を生じる問題点がある。【解決手段】本発明により、上面に電気的に絶縁された配電回路４ａが形成された金属基板４と、該金属基板４に直接に取付けられＬＥＤチップ２が搭載される金属ベース３と、配電回路とＬＥＤチップとを接続する金線５と、金線５を含み金属ベース、ＬＥＤチップの部分を覆う樹脂レンズ６とから成る大電流駆動用発光ダイオード１としたことで、ＬＥＤチップを取付けた金属ベースおよび金属基板が外気に広い面積で接触し、これにより、ＬＥＤチップに対する配線は金属基板とは分離された配電回路により少ない熱量で行えるものとして課題を解決する。【選択図】      図２
2004342870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電気的に絶縁された配電回路が形成された金属基板と、該金属基板に直接に取付けられＬＥＤチップが搭載される金属ベースと、前記配電回路と前記ＬＥＤチップとを接続する金線と、少なくとも前記金線を含み前記金属ベースの部分をＬＥＤチップ側から覆う樹脂レンズとから成ることを特徴とする大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項２】
前記金属基板の前記樹脂レンズに対応する位置には少なくと１箇所に第一の貫通孔が設けられ、該第一の貫通孔を介して前記樹脂レンズの取付けが行われていることを特徴とする請求項１記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項３】
前記金属基板と前記金属ベースとは、カシメ手段、若しくは、圧入手段により取付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項４】
前記金属ベースは、銅により形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３何れかに記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項５】
前記金属基板は、銅若しくはアルミニウムにより形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４何れかに記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項６】
前記樹脂レンズの背面側には、前記ＬＥＤチップ、金線、および、金属ベースの部分を含み金属基板との間に空隙部が設けられ、この空隙部にはシリコーン樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１〜請求項５何れかに記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【請求項７】
前記金属基板の前記空隙部に対応する位置には少なくとも１個の貫通孔が設けられ、該貫通孔を介して前記シリコーン樹脂の充填が行われることを特徴とする請求項６記載の大電流駆動用発光ダイオード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＬＥＤランプとも称される発光ダイオードに関するものであり、詳細には、放熱効率を向上させたケースに収納することで、より一層の大電流による駆動を可能として大光量が得られるものとし、例えば、交通信号灯など比較的に高輝度が要求される灯具の光源として採用するときにも、より少ないＬＥＤランプの数での実現を図れるものとする構成に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、ＬＥＤチップに対する冷却効率を向上し、より大電力での点灯を可能として、１個あたりの発光ダイオードランプからより大光量の出力を得ようとする構成としては、ＬＥＤチップをダイマウントするための、いわゆるリードフレームの部分を板厚のより厚い金属板で形成すると共に、その金属板の一方の面を外部に露出させておき、ＬＥＤチップに生じた発熱を直接外気に放散し、冷却が効率的に行えるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００３−６０２４０号公報（段落００１４〜段落００２７、図１、図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の発光ダイオードランプの構成において、リードフレームを構成する金属板は、確かにＬＥＤチップで生じた発熱を効率よく外気に放散させるものではあるが、それと同じ効率で、外部からの熱をＬＥＤチップに伝達するものとなっている。
【０００５】
このときに、この従来の発光ダイオードランプの構成においては、前記金属板はＬＥＤチップに給電するための端子の機能も有するものであるので、この金属板を例えばハンダ付けなどの手段で電源に接続させるときには、そのときの熱が直接にＬＥＤチップに達してしまうものとなり、必要以上の加熱が行われ、ＬＥＤチップの寿命などに悪影響を与える恐れを生じるなどの課題を生じていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記した従来の課題を解決するための具体的手段として、上面に電気的に絶縁された配電回路が形成された金属基板と、該金属基板に直接に取付けられＬＥＤチップが搭載される金属ベースと、前記配電回路と前記ＬＥＤチップとを接続する金線と、少なくとも前記金線を含み前記金属ベースの部分をＬＥＤチップ側から覆う樹脂レンズとから成ることを特徴とする大電流駆動用発光ダイオードを提供することで、配線時にはＬＥＤチップに熱が直接に伝わることのないものとして課題を解決するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明を図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。図１および図２に符号１で示すものは本発明に係る大電流駆動用発光ダイオード（以下に発光ダイオード１と略称する）であり、この発光ダイオード１は、ＬＥＤチップ２、金属ベース３、金属基板４、金線５、樹脂レンズ６、および、シリコーン樹脂７により構成されている。
【０００８】
ここで、前記ＬＥＤチップ２は、例えば０．４ｍｍｍ角など従来通りのサイズのものであっても良いが、本発明の目的が発光ダイオード１の１個あたりの光量の増加であるので、例えば０．８ｍｍ角などと大型化し、充分な駆動電流を流せるものとしておくなどが好ましい。
【０００９】
また、前記金属ベース３は前記ＬＥＤチップ２をダイボンドするために設けられるものであり、前記ダイボンドがハンダで行われることも考慮して、ハンダに対する接合性、ヌレ性などに優れると共に、熱伝導性も良い部材、具体的には銅などが選択される。
【００１０】
そして、ＬＥＤチップ２が取付けられた金属ベース３は、金属基板４に取付けられ、カシメ、圧入などの手段により固定が行われて、ＬＥＤチップ２の発熱に対して放熱面積の拡張が行われる。よって、直接にＬＥＤチップ２が取付けられることのない金属基板４にはハンダ付け性能は考慮する必要はなく、放熱性能を主として考慮すれば良いものとなる。また、前記金属ベース３に比べて体積も大きくなるので、コスト面も考慮することが好ましく、よって、具体的にはアルミニウムなどの採用が好ましいものとなる。
【００１１】
また、本発明において、前記金属基板４には、前記金属ベース３にダイマウントが行われたＬＥＤチップ２に配線を行うための配電回路４ａが付属するものとされ、この配電回路４ａは、図３に示すように例えば銅箔など導電性部材で形成され、前記金属基板４とはエポキシ樹脂など絶縁性部材により薄膜４ｂが形成されて取付けが行われ、金属基板４とは電気的に絶縁がなされている。
【００１２】
このときに、前記配電回路４ａは、前記ＬＥＤチップ２に対して給電のための配線を行うものであるので、前記金属ベース３にＬＥＤチップ２がダイマウントされている側と同じとなる側の金属基板４の面、即ち、上面側に設けられるものとされている。そして、前記配電回路４ａとＬＥＤチップ２との間、および、配電回路４ａと金属ベース３との間は金線５によりワイヤボンドが行われ、電気的接続が行われている。
【００１３】
以上のように組立が行われたＬＥＤチップ２、金属ベース３、金属基板４に対しては前記ＬＥＤチップ２を覆うように樹脂レンズ６が取付けられて、ＬＥＤチップ２、および、金線５の保護が行われている。よって、樹脂レンズ６の背面側には凹部６ａが設けられていて、前記ＬＥＤチップ２、金線５などとは接触、当接などの干渉を生じないようにされている。
【００１４】
また、前記樹脂レンズ６にはボスが設けられ、前記金属基板４には図４に示すようにレンズ取付穴４ｃが設けられ、前記ボスがレンズ取付穴４ｃに挿入され、接着、カシメなど適宜な手段により取付けが行われている。このようにすることで、前記金属基板４と樹脂レンズ６との間には、前記凹部６ａによりＬＥＤチップ２、金線５が収納される空隙ができるものとなる。
【００１５】
そして、本発明では前記した空隙にシリコーン樹脂７を注入し、振動による金線の共振、断線、あるいは、衝撃によるＬＥＤチップ２の脱落などを防止するものである。よって、金属基板４の前記した空隙、即ち、樹脂レンズ６の凹部６ａに対応する位置にはシリコーン注入穴４ｄが設けられている。
【００１６】
前記シリコーン樹脂７は加熱、硬化を行う前の状態では粘度の高い液状であるので、効率良い注入を行うためには空気抜きを設けることが好ましく、よって、本発明ではシリコーン注入穴４ｄは、注入用と空気抜き用とに使用するために２個が設けられている。また、注入を行った後には加熱、硬化を行った後にはシリコーン樹脂７は加熱による硬化が行われるので、このシリコーン注入穴４ｄからシリコーン樹脂７が漏出することはない。
【００１７】
次いで、以上説明の構成とした本発明の発光ダイオード１の作用、効果について説明する。本発明によりＬＥＤチップ２は銅など熱伝導性の良い金属部材で形成された金属ベース３上にハンダ付けなどにより直接にダイマウントされたことで、ＬＥＤチップ２の点灯時に生じる発熱は効率良く前記金属ベース３に伝導されるものとなる。
【００１８】
そして、前記金属ベース３には、金属基板４がカシメ、圧入など密着性に優れる手段で一体化されているので、前記金属ベース３に伝導されたＬＥＤチップ２からの発熱は、より広い面積で外気などと接触している金属基板４に伝導され、この外気中に放散されるものとなり、即ち、前記ＬＥＤチップ２の冷却が効率良く行われるものとなる。
【００１９】
このときに、一般的に、ハンダ付けが容易に行えて且つ熱伝導性に優れる部材は銅など高コストなものが多く、熱伝導性には優れるがハンダ付けが困難な部材としてはアルミニウムなど安価なものがおおいので、本発明により金属ベース３と金属基板４とに分割して構成したことで、安価に大面積を得られるものとしている。
【００２０】
図５は本発明に係る発光ダイオード１の別な実施形態であり、前の実施形態では、前記配電回路４ａは、金属基板４上に直接にエポキシ樹脂の接着剤で銅箔を貼着するもので、このときに、前記配電回路４ａは、間に挟まれるエポキシ樹脂の絶縁性により前記金属基板４との絶縁を保つものであった。
【００２１】
しかしながら、上記の構成では、金属箔に例えば加工工程の不良などによりバリを生じているときなどには、貼着時には液状のエポキシ樹脂は貫通を生じ、これにより、前記金属基板４と配電回路４ａとに短絡を生じるものとなり、よって、発光ダイオード１の歩留まりを低下させるなどの可能性が高いものであった。
【００２２】
ここで、前の実施形態における、前記金属基板４の配電回路４ａが設けられた側の放熱に対する関与の度合いを検討してみると、こちら側の面は前記樹脂レンズ６に覆われているものであり、直接に大気中に熱を放射する作用はそれ程に期待できないものとなっている。
【００２３】
よって、この実施形態においては、図５に示すように金属基板４の樹脂レンズ６が取付けられる側には、プリント基板などと称されている絶縁基板８ａ上に銅箔などにより形成された配電回路８ｂが貼着された回路基板８が取付けられているものである。なお、図示は省略するが、この実施形態においてもレンズ取付穴、シリコーン注入穴などは必要に応じて設けられるものであり、そして設けられる場合には金属基板４と回路基板８とを貫通している。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明により、上面に電気的に絶縁された配電回路が形成された金属基板と、該金属基板に直接に取付けられＬＥＤチップが搭載される金属ベースと、前記配電回路と前記ＬＥＤチップとを接続する金線と、少なくとも前記金線を含み前記金属ベースの部分をＬＥＤチップ側から覆う樹脂レンズとから成る大電流駆動用発光ダイオードとしたことで、ＬＥＤチップを取付けた金属ベースおよび金属基板が外気に広い面積で接触し、これにより効率良く放熱が行える構成は維持したままで、ＬＥＤチップに対する配線は金属基板とは分離された配電回路により少ない熱量で行えるものとして、配線時の劣化を防止し、この種の発光ダイオードの信頼性の向上に極めて優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る大電流駆動用発光ダイオードの実施形態を示す平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】同じ実施形態の要部を拡大して示す断面図である。
【図４】同じ実施形態の背面図である。
【図５】同じく本発明に係る大電流駆動用発光ダイオードの別の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１……大電流駆動用発光ダイオード
２……ＬＥＤチップ
３……金属ベース
４……金属基板
４ａ……配電回路
４ｂ……薄膜
４ｃ……レンズ取付穴
４ｄ……シリコーン注入穴
５……金線
６……樹脂レンズ
６ａ……凹部
７……シリコーン樹脂
８……回路基板
８ａ……絶縁基板
８ｂ……配電回路
【図１】
2004342870.tif 000003
【図２】
2004342870.tif 000004
【図３】
2004342870.tif 000005
【図４】
2004342870.tif 000006
【図５】
2004342870.tif 000007