(57)【要約】【課題】本発明は、基板や樹脂層の反り等の変形を防止または低減することができると共に、放熱量を増大させることができる発光ダイオード装置および照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】請求項１に記載の発明は、表面および段部３ｅ，３ｆを有する基板部３ならびに基板部間に設けられたスリット部６を有してなる基板２と；前記基板部表面に複数形成された凹部１１と前記スリット部を介して基板部裏面の段部を被覆する嵌合部１２ａ２，１２ｂ２とを有し、嵌合部と基板部裏面との間に空間部１２ａ３，１２ｂ３を形成してなる樹脂層１２と；前記基板部に配設された導電層８ａ；前記凹部内に配設されるとともに前記導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップ９と；を具備することを特徴とする。【選択図】図４
2007088253.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面および段部を有する基板部ならびに基板部間に設けられたスリット部を有してなる基板と；
前記基板部表面に複数形成された凹部と前記スリット部を介して基板部裏面の段部を被覆する嵌合部とを有し、嵌合部と基板部裏面との間に空間部を形成してなる樹脂層と；
前記基板部に配設された導電層；
前記凹部内に配設されるとともに前記導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；
を具備することを特徴とする発光ダイオード装置。
【請求項２】
照明器具本体と；
前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接して配設された請求項１記載の発光ダイオード装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光ダイオード装置および照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発光ダイオード装置の一例としては、発光ダイオードチップを配設した樹脂製ケース内に、合成樹脂を充填して発光ダイオードチップをケース内に封止する面実装タイプのものが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、この種の発光ダイオード装置の中には、発光ダイオードチップを一対の金属板にそれぞれ電気的に接続し、これら複数の発光ダイオードチップと複数対の金属板を、透光性エポキシ樹脂等よりなる封止樹脂等の樹脂層により一体に被覆しているものもある（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−４３６２５号公報
【特許文献２】特開２００３−６０２４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この特許文献２記載の発光ダイオード装置では、樹脂層の熱膨張率の方が金属板の熱膨張率よりも大きいという熱膨張差があるので、発光ダイオードチップの発熱により樹脂層が金属板に対して凸の円弧状に湾曲する反り等の変形が発生する。このために、樹脂層が金属板から浮き上がり、金属板と樹脂層との間に間隙が形成されるという課題がある。
【０００５】
これにより、樹脂層の浮き上がり量の大きい箇所と小さい箇所とでは、金属板と樹脂層との間隙の大きさが相違し、これら間隙内に封止樹脂の一部が侵入するので、発光ダイオードチップを覆う蛍光体入りの封止樹脂の充填量が一定せず、また、封止樹脂の投光面の傾きが相違して投光方向が相違するので、色むらや輝度むらを生じるという課題がある。さらに、発熱する発光ダイオードチップの全体を封止樹脂により被覆しているので、放熱量が少なく、発光ダイオード装置全体が高温に昇温するという課題がある。
【０００６】
本発明は、基板や樹脂層の反り等の変形を防止または低減することができると共に、放熱量を増大させることができる発光ダイオード装置および照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、表面および段部を有する基板部ならびに基板部間に設けられたスリット部を有してなる基板と；前記基板部表面に複数形成された凹部と前記スリット部を介して基板部裏面の段部を被覆する嵌合部とを有し、嵌合部と基板部裏面との間に空間部を形成してなる樹脂層と；前記基板部に配設された導電層；前記凹部内に配設されるとともに前記導電層に電気的に接続された発光ダイオードチップと；を具備することを特徴とする。
【０００８】
前記基板部は、長手方向に複数個配列されていてもよいし、マトリクス上に配列されていてもよく、前記スリット部はこの基板部間に形成される空間をいう。
【０００９】
前記段部は、基板部裏面に長手方向に沿って連続的に形成されていてもよいし、断続的でもよい。また前記段部は、凹部、凸部等であってもよく、前記樹脂層の一部が基板部の一部に入り込むような構成であって、樹脂層が基板部から浮かないように構成されいてればよい。
【００１０】
前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部は、放熱通路となり得る構成であれば、どのような構造であってもよい。
【００１１】
前記樹脂層は、スリット部の全域に樹脂層が充填されていてもよいし、空隙を有していてもよい。スリット部全域に充填される場合には、基板全体の強度がアップするとともに、樹脂層が基板から剥離して浮き上がりにくくなる。また、スリットに空隙を有する場合には、この空隙から発光ダイオードチップの熱が放熱され、樹脂層と基板との熱膨張差による、基板から樹脂層の浮き上がりを抑制することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、照明器具本体と；前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接して配設された請求項１記載の発光ダイオード装置と；を具備することを特徴とする。
【００１３】
前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接することによって、発光ダイオードチップの熱を伝導する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明によれば、複数の基板部同士の間において、基板にスリットを形成しているので、基板と樹脂層との熱膨張差により、樹脂層および基板に反り等の変形が発生しようとしても、前記樹脂層の一部が基板部の一部に入り込んで樹脂層が基板部から浮かないようにできる。さらに、前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部から発光ダイオードチップの熱を放熱でき、基板と樹脂層の熱膨張差による前記反り等の変形を低減することができる。この結果、樹脂層に形成された凹部の変形に起因する色むらや輝度むらを防止または低減することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明によれば、前記基板部裏面を前記照明器具本体に当接することによって、前記嵌合部と基板部裏面との間に形成される空間部は、放熱通路となり、発光ダイオードチップの熱を放熱する。すなわち、前記空間部は、基板部の長手方向等に貫通する構成となるので、空気流通路を増大させ、スリットに隣り合う基板部と樹脂層を冷却させることができる。これにより、発光ダイオード発光部の高温昇温を防止または抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の発光ダイオード装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置の平面図、図２は同じく基板の平面図、図３は図１のＡ−Ａ線要部断面図、図４は図１のＢ−Ｂ線要部断面図、図５は図１のＣ−Ｃ線要部断面図、図６は他の実施形態に係る発光ダイオード装置であって、図１のＢ−Ｂ線に相当する部分で切断した要部断面図である。
【００１７】
図において、発光ダイオード装置１は、ほぼ正方形平板の基板２の上面２ａ上に1列状の複数の基板部３と、端子部４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ、そしてスリット部６を形成している。これら基板部３は、基板２の表面２ａ上にて、複数の発光ダイオード発光部１３を図１中横方向に１列状に配列して形成されている。この基板部３は、所要の間隔であるスリット部６を置いて、例えば１６行で配設されている。
【００１８】
基板２は、放熱性と剛性を有するアルミニウム（Ａｌ）やニッケル（Ｎｉ）等の金属製平板からなり、隣り合う基板部３のほぼ同じ長さまたは若干短い長さの貫通孔である所定幅のスリット部６を形成している。各基板部３上には、図３で示すように電気絶縁層７を介して導電層の一例である回路パターン８が配設されている。
【００１９】
また、基板部３には、その幅方向両側に、例えば角形の切欠３ｂ，３ｃが形成され、これら一対の切欠３ｂ，３ｃを長手方向に所定のピッチで複数対形成されている。さらに、基板部３は、樹脂層１２を形成する一面（図中上面）の反対側である裏面３ｄ側において、基板部３の幅方向両側に所要形状の左右一対の段部３ｅ，３ｆを形成している。これら一対の段部３ｅ，３ｆは基板部３の長手方向の全長に亘って連続的に形成されている。
【００２０】
図５は基板２の上面（表面）２ａ上に形成された回路パターン８を主に示す平面図である。回路パターン８は、銅（Ｃｕ）箔上に、とニッケル（Ｎｉ）めっき、さらに金（Ａｕ）めっきすることにより形成され、各基板部３上にそれぞれ形成される複数の基板部用回路パターン８ａと、これら基板部用回路パターン８ａの長手方向両端部にそれぞれ電気的に接続される接続用回路パターン８ｂ，８ｃとを有する。これら複数の基板部用回路パターン８ａは、接続用回路パターン８ｂ，８ｃに対して電気的に並列に接続されている。
【００２１】
また、これら接続用回路パターン８ｂ，８ｃは、その一端が上部端子部４ａ，５ａに接続し、他端は、下部端子部４ｂ，５ｂに接続している。なお、接続用回路パターン８ｂ，８ｃは、ＰＢＴやＰＰＡ，ＰＣ等の樹脂により被覆されて電気的に絶縁してもよい。そして、端子部４ａ，５ａの一方は直流電圧の例えば陽極側が印加され、端子部４ｂ，５ｂの一方は、直流電圧の陰極側が供給されるようになっている。すなわち、端子部４ａ，５ａ同士間と、端子部４ｂ，５ｂ同士間のいずれかに直流電圧を適宜印加し得るようになっている。
【００２２】
図２に示すように、基板部用回路パターン８ａは、基板部の幅とほぼ等しい幅または若干狭い幅に形成され、この基板部上に、複数の小回路パターン８ａ１を基板部３の長手方向に所要の電気絶縁用間隙８ｄを介して順次配設し、この長手方向両端部には、接続用回路パターン８ｂ，８ｃにそれぞれ接続される接続端子８ａ２，８ａ３をそれぞれ設けている。
【００２３】
小回路パターン８ａ１は、各基板部３の長手方向で隣り合う回路パターン８ａ１側へ突出する矩形の突出端部上に、発光ダイオードチップ９を載置させて、ダイボンディング等により底面電極に電気的に接続する一方、発光ダイオードチップ９の上面電極にボンディングワイヤ１０を介して電気的に接続される回路パターンである。なお、発光ダイオードチップ９は、例えば青色光を発光する窒化ガリウム（ＧａＮ）系から構成されている。また、発光ダイオードチップ９は、２本のボンディングワイヤ１０により長手方向で隣り合う小回路パターン８ａ１にそれぞれ電気的に接続されるものでもよい。
【００２４】
すなわち、これら小回路パターン８ａ１は各基板部３毎に、複数、例えば１６個の発光ダイオードチップ９を順次直列に接続している。基板部３は基板２上に例えば１６行配列されているので、発光ダイオードチップ９は基板２上に１６行１６列でマトリクス状に配設されている。
【００２５】
そして、図１示すように各基板部３は、その基板部３上に樹脂層１２を設け、発光ダイオードチップ９の周囲を取り囲み、漸次拡開する逆円錐台状の凹部１１を発光ダイオードチップ９毎に一体に形成している。各凹部１１は、その凹部内面に反射面１１ａを形成し、凹部１１に配設された発光ダイオードチップ９毎に１単位の発光ダイオード発光部１３をそれぞれ構成することになる。
【００２６】
また、各凹部１１の内部には、透光性を有するシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性透明樹脂を注入し、凹部１１開口端とほぼ面一になるように充填し、封止樹脂１４としてそれぞれ形成している。さらに、この封止樹脂１４内には、例えば黄色発光の蛍光体が混入されている。
【００２７】
樹脂層１２は、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＰＡ（ポリフタルアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等の合成樹脂により形成されている。この樹脂層１２は、基板部の幅方向両側を挟持する一対の側面部１２ａ，１２ｂを一体に連成して断面コ字状に形成されている。なお、図６に示すように、スリット部６が全て樹脂層１２で充填されていてもよい。
【００２８】
また、樹脂層１２において、図１、図３示すように上方側に向けて開口する有底の溝１５が基板部３全幅に亘って形成されている。各溝１５は、回路パターン８の一部を外部に露出させて形成されている。また、この樹脂層１２は、溝１５部分における基板部２の幅方向の両側においても一対の側面部１２ａ，１２ｂを形成している。これら一対の側面部１２ａ，１２ｂは、図４に示すように、基板部３を幅方向で挟持するように配設され、樹脂層１２の幅方向の両側面部と一体に連結されて断面形状がほぼコ字状基板に形成されている。
【００２９】
図４、図５に示すように、樹脂層１２の一対の側面部１２ａ，１２ｂは、基板部３の幅方向の両側を、幅方向で挟持するように所要厚でそれぞれ被覆し、図１に示すように基板部３の長手方向の全長に亘って連続的に連成されている。また、一対の側面部１２ａ，１２ｂは、図４で示す基板部３の切欠３ｂ，３ｃにそれぞれ係合する角柱状の係合凸部１２ａ１，１２ｂ１をそれぞれ形成している。これら係合凸部１２ａ１，１２ｂ１は隣り合う凹部１１間に形成される溝１５と同一位置に形成されている。また、図５に示すように、各係合凸部１２ａ１，１２ｂ１の厚さ方向上端は基板部３の表面２ａとほぼ面一に形成されている。
【００３０】
図４，図５に示すように、樹脂層１２の一対の側面部１２ａ，１２ｂは、各下端部を基板部３裏面３ｄ側へほぼ直角にそれぞれ屈曲し、基板部３裏面３ｄ側の左右一対の段部３ｅ，３ｆにそれぞれ嵌合する嵌合部１２ａ２，１２ｂ２を一体に連成している。これにより、これら一対の側面部１２ａ，１２ｂの一対の嵌合部１２ａ２，１２ｂ２が基板部裏面３ｄ側の一対の段部３ｅ，３ｆに嵌合することにより、樹脂層１２に形成された一対の側面部１２ａ，１２ｂにより基板部３を厚さ方向に抱え持ちしている。すなわち、樹脂層１２と一対の側面部１２ａ，１２ｂにより、基板部３を表裏方向と幅方向の３方向で挟持すると共に、基板部３の長手方向で係止しているので、樹脂層１２を基板部３上の所定の位置に強固に固定することができる。
【００３１】
上述した樹脂層１２を射出成形により基板２に形成する場合には、各溝１５を形成するための成形型の左右両側に、隣り合う凹部１１同士を連結する左右一対の側面部１２ａ，１２ｂを設けているので、これら凹部１１を射出成形により形成する場合には、その配列方向に樹脂を射出することにより、その樹脂を、各溝１５の一対の側面部１２ａ１，１２ｂ１を通して列方向他端側の隅々まで行き渡らせることができる。このために、複数の凹部１１を射出成形によりほぼ同時に形成することができると共に、その成形性を向上させることができる。
【００３２】
また事前に、一対の側面部１２ａ，１２ｂ等を含む樹脂層１２を弾性樹脂により形成する場合には、基板部３の回路パターン８上に一対の側面部１２ａ，１２ｂの下面開口１２ｃ端を載置し、樹脂層１２を基板部３側へ押し込むことにより、簡単迅速かつ確実に取り付けることができる。
【００３３】
すなわち、樹脂層１２側を基板部３側へ押し込むと、一対の側面部１２ａ，１２ｂの下端が次第に拡大するように弾性変形して行き、さらに、樹脂層１２を基板部３側へ押し込み続けるとやがて基板部３裏面３ｄへ進み、この基板部３裏面３ｄへ到達したときに、一対の側面部１２ａ，１２ｂの嵌合部１２ａ２，１２ｂ２が基板部３裏面３ｄの段部３ｅ，３ｆに嵌合される。
【００３４】
さらに、樹脂層１２の側面部１２ａ，１２ｂは、その各対の係合凸部１２ａ１，１２ｂ１を、基板部３の各切欠３ｂ，３ｃに係合させているので、これら側面部１２ａ，１２ｂに一体に連成されている樹脂層１２が基板部３の長手方向に変位するのを防止することができ、その反射面１１ａの変位に起因する光学的性能の変動を防止することができる。
【００３５】
そして、この発光ダイオード装置１は、基板２の上面（表面）２ａ上に、複数の基板部３を設けることにより、複数の発光ダイオードチップ９を基板２上面２ａ上に全面的に配設しているので、面状に発光させることができる。
【００３６】
また、発光ダイオード装置１は、１枚の基板２上に、１列状の基板部３の複数個を形成しているので、これら基板部３毎にプレス剪断等により打ち抜くことにより、１列状の複数の基板部３をほぼ同時に形成することができる。また、基板部３は、複数の発光ダイオードチップ９を電気的に直列に接続しているので、これら発光ダイオードチップ９の輝度をほぼ等しくすることができる。さらに、複数の基板部３を端子部４ａ，５ａまたは４ｂ，５ｂに対して電気的に並列に接続しているので、万一、これら基板部３の一部の発光ダイオードチップ９が故障等により点灯しない事態が発生しても、他の基板部３の発光ダイオードチップ９を通電し、点灯させることができる。
【００３７】
次に、この発光ダイオード装置１の作用を説明する。まず、図２において、左右一対の端子部４ａ、５ａ間または端子部４ｂと５ｂ間に所定の直流電圧が印加されると、この直流電圧が一対の接続用回路パターン８ａ，８ｂを介して各基板部３の各発光ダイオードチップ９に印加されて発光ダイオードチップ９が青色に発光する。この青色発光は透明の封止樹脂１４内の黄色発光の蛍光体を励起し、黄色を発光させると共に発光ダイオードチップ９の青色光と混色することにより白色光となって、反射面１１ａにより反射されて開口から外部へ放射される。
【００３８】
これら発光ダイオードチップ９は発光するとともに発熱し、発光ダイオード装置１全体に伝導するが、基板部３に伝導された熱の一部は、各溝１５の外部露出底面である基板部３上面３ｂの一部から外部へ放出されるので、その昇温を抑制することができる。
【００３９】
さらに、発光ダイオードチップ９の熱は、前記嵌合部１２ａ２，１２ｂ２と基板部３裏面３ｄとの間に形成される空間部１２ａ３，１２ｂ３から放熱でき、基板２と樹脂層１２の熱膨張差による前記反り等の変形を低減することができる。この結果、樹脂層１２に形成された凹部１１の変形に起因する色むらや輝度むらを防止または低減することができる。
【００４０】
前記樹脂層１２は、図６に示すように、スリット部６の全域に樹脂が充填されていてもよいし、図４および図５に示すように、空隙を有していてもよいが、スリット部６に空隙を有する場合には、この空隙から発光ダイオードチップ９の熱が放熱され、樹脂層１２と基板２との熱膨張差による、基板２から樹脂層１２の浮き上がりを抑制することができる。
【００４１】
次に、上記発光ダイオード装置を使用した照明装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。図７は本発明に係る一実施形態の照明装置であって、図１のＣ−Ｃ線に相当する部分で切断した要部断面図である。
【００４２】
図において、照明装置は、前記発光ダイオード装置１の基板部３裏面３ｄを照明器具本体３０に当接することによって、前記嵌合部１２ａ２，１２ｂ２と基板部３裏面３ｄとの間に形成される空間部１２ａ３，１２ｂ３は、放熱通路となり、発光ダイオードチップ９の熱を放熱する。すなわち、前記空間部１２ａ３，１２ｂ３は、基板部３の長手方向等に貫通する構成となるので、空気流通路を増大させ、スリット部6に隣り合う基板部３と樹脂層１２を冷却させることができる。これにより、発光ダイオード発光部１３の高温昇温を防止または抑制することができる。
【００４３】
また、樹脂層１２は、樹脂製であり、金属製の基板２および基板部３よりも熱膨張率が大きいので、その熱膨張差により、これらに反り等の変形が発生しようとするが、上述した放熱等により樹脂層１２の変形を防止または低減することができる。
【００４４】
このために、樹脂層１２の反射面１１ａや封止樹脂１４の変形により投光方向がずれて色むらや輝度むら（明るさのむら）が発生するのを防止または低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施形態に係る発光ダイオード装置の平面図。
【図２】同じく基板の平面図。
【図３】図１のＡ−Ａ線要部断面図。
【図４】図１のＢ−Ｂ線要部断面図。
【図５】図１のＣ−Ｃ線要部断面図。
【図６】他の実施形態に係る発光ダイオード装置であって、図１のＢ−Ｂ線に相当する部分で切断した要部断面図。
【図７】本発明の一実施形態に係る照明装置であって、図１のＣ−Ｃ線に相当する部分で切断した要部断面図。
【符号の説明】
【００４６】
１…発光ダイオード装置、２…基板、３…基板部、３ｂ，３ｃ…切欠、３ｅ，３ｆ…段部、４ａ，４ｂ、５ａ，５ｂ…端子部、６…スリット部、７…絶縁層、８…回路パターン、８ａ…基板部用回路パターン、８ｂ，８ｃ…接続用回路パターン、９…発光ダイオードチップ、１１…凹部、１１ａ…反射面、１２…樹脂層、１４…封止樹脂、１５…溝、１２ａ，１２ｂ…一対の側面部、１２ａ１，１２ｂ１…係合凸部、１２ａ２，１２ｂ２…嵌合部、１２ａ３，１２ｂ３…空間部、１３…発光ダイオード発光部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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