(57)【要約】【課題】発光素子からの熱を一時的に蓄える蓄熱層を設けた発光装置においては、ストロボのフラッシュ光源として非常に大きい電流供給のもとで連続的パルス点灯を行うと、発生した熱は蓄熱層の熱容量をオーバする可能性があり、放熱効率が低いという課題がある。【解決手段】シリコン基板１１及びエピタキシャル層１２よりなるLED素子１が配線基板２上に実装される。LED素子１のシリコン基板１１の周辺部には、LED素子１のシリコン基板１１と同一高さの高熱伝導樹脂層６が設けられている。また、高熱伝導樹脂層６の外周部には配光制御レンズ７の固定用枠として作用する高熱伝導樹脂層８が設けられている。さらに、配光制御レンズ７の固定用枠として高熱伝導樹脂層８の一部の外側もストロボの制御回路チップ１０を樹脂封止するための高熱伝導樹脂層９でモールドされる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
該配線基板上に実装され、上方に光を発光する発光素子と、
前記配線基板上かつ前記発光素子側面に上面の高さを越えない位置で接するように周辺部に設けられた第１の熱伝導樹脂層と、
前記配線基板上かつ前記第１の熱伝導樹脂層の外周部に接し、かつ前記発光素子を上面以上の高さで囲むように設けられた第２の熱伝導樹脂層と
を具備する発光装置。
【請求項２】
前記発光素子は素子基板及び前記素子基板上に設けられたエピタキシャル層よりなる発光ダイオード素子であり、
前記第１の熱伝導樹脂層が前記発光ダイオード素子に接するのは前記素子基板側面である請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
さらに、前記配線基板上かつ前記第２の熱伝導樹脂層の一部と接するように外側に設けられた第３の熱伝導樹脂層を具備し、
前記第３の熱伝導樹脂層は前記発光素子を駆動するための制御回路チップを樹脂封止する請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第２の熱伝導樹脂層は配光制御レンズを固定する枠として作用する請求項１に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はたとえばストロボのフラッシュ光源として用いられる放熱効率の優れた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光装置としての発光ダイオード（LED）モジュールにおいては、LED素子が動作すると熱がモジュール内に籠り、この結果、LED内部の発光層の接合温度が上昇して発光効率が低下する。従って、放熱効率の良いLEDモジュールが要求される。特に、ストロボのフラッシュ光源として用いたLEDモジュールにおいては、非常に大きい電流供給のもとで連続的にパルス点灯を行って高輝度の光を発生させるので、短時間に大量の熱が発生し、放熱効率が問題となる。
【０００３】
ストロボのフラッシュ光源として用いた従来のLEDモジュールは、LED素子を搭載する絶縁性基板と、絶縁性基板の上面、側面、下面に沿って設けられたアノード電極及びカソード電極と、アノード電極及びカソード電極の絶縁性基板の上面側に設けられた１対の蓄熱層とを備えている（参照：特許文献１）。これにより、LED素子から発生した熱は一時的に蓄熱層に蓄えられ、その後、蓄熱層に蓄えられた熱はアノード電極及びカソード電極を介して放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述の従来のLEDモジュールにおいては、LED素子から蓄熱層まで放熱性はよくなく、かつ蓄熱層は放熱対策としては一時的にしか解決できず、しかも、ストロボのフラッシュ光源として非常に大きい電流供給のもとで連続的パルス点灯を行うと、発生した熱は蓄熱層の熱容量をオーバする可能性がある。また、蓄熱層に蓄えられた熱はアノード電極及びカソード電極によって拡散して伝達しているが、空気に対するアノード電極及びカソード電極の熱放射面積が小さく、主に絶縁性基板からしか放熱できない。従って、放熱効率が低いという課題がある。さらに、放熱効率が低いと、配光制御レンズが変形することもある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題を解決するために、本発明に係る発光装置は、配線基板と、配線基板上に実装され、上方に光を発光する発光素子と、配線基板上かつ発光素子側面に上面の高さを越えない位置で接するように周辺部に設けられた第１の熱伝導樹脂層と、配線基板上かつ第１の熱伝導樹脂層の外周部に接し、かつ発光素子を上面以上の高さで囲むように設けられた第２の熱伝導樹脂層とを具備するものである。これにより、発光素子からの熱は第１の熱伝導樹脂層を介して第２の熱伝導樹脂層に拡散する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発光素子からの熱は第１、第２の熱伝導樹脂層によって発光装置全体に拡散するので、放熱効率を大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明が適用される薄膜型LED素子の例を示し、（Ａ）は写真、（Ｂ）は断面図である。
【図２】本発明に係るLEDモジュールの実施の形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図３】図２の高熱伝導樹脂層の熱伝導率を説明するための図である。
【図４】図２の熱伝導動作を説明するための図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図２のLEDモジュールの変更例を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は本発明が適用される薄膜型LED素子の一例を示し、（Ａ）は写真、（Ｂ）は断面図である。
【００１０】
図１において、LED素子１は、シリコン基板１１、及びシリコン基板１１上にGaNよりなるエピタキシャル層１２により構成されている。エピタキシャル層１２は、その詳細を図示しないが、ｎ型GaN層、活性層、ｐ型GaN層等を含んで構成される。シリコン基板１１の厚さは500μm程度であるが、エピタキシャル層１２の厚さは6μm程度であるので、エピタキシャル層１２の側面の面積は小さい。従って、エピタキシャル層１２の上面から光量が主でエピタキシャル層１２の側面からの光量は少ない。
【００１１】
図２は本発明に係るLEDモジュールの実施の形態を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１２】
図２において、図１のLED素子１が配線基板２上に実装され、ボンディングワイヤ３によって配線基板２上の電極層４に電気的に接続される。LED素子１上には蛍光体層５が設けられ、LED素子１が青色LEDであれば、蛍光体層５により白色光に変換される。
【００１３】
LED素子１のシリコン基板１１の周辺部には、LED素子１のシリコン基板１１と同一高さの高熱伝導樹脂層６が設けられている。高熱伝導樹脂層６がLED素子１のシリコン基板１１より高いと、蛍光体層５からの放射された光が高熱伝導樹脂層６によって遮断されて光学的効率が低下する。逆に、高熱伝導樹脂層６がLED素子１のシリコン基板１１より低いと、高熱伝導樹脂層６の熱伝導効率が低下する。すなわち、光学的効率から高熱伝導樹脂層６が接するのはシリコン基板１１の側面であってエピタキシャル層１２の側面は解放されていることが好ましく、さらに熱伝導効率から高熱伝導樹脂層６はLED素子１のシリコン基板１１と同一高さを有するのが最適である。
【００１４】
高熱伝導樹脂層６の外周部には配光制御レンズ７の固定用枠として作用する高熱伝導樹脂層８がLED素子１を、その上面よりも高く設けられ包囲している。高熱伝導樹脂層６、８は熱が伝わるよう接した状態となっている。
【００１５】
配光制御レンズ７の固定用枠としての高熱伝導樹脂層８の外側の一部と接するように高熱伝導樹脂層９が形成され、その内側にはストロボの制御回路チップ１０が樹脂封止される。
【００１６】
図２の高熱伝導樹脂層６、８、９の材料としては、熱可塑性プラスチックであるポリフェミレン・スルフィド（PPS）たとえば出光製KW-158（商標）を用いる。図３に示すごとく、通常の樹脂たとえばアクリル樹脂、ポリカーボネート（PC）の熱伝導率は0.19W/m・Kと小さいのに対し、KW-158は2W/m・Kと非常に大きいことが分る。他に高熱伝導樹脂層に用いる樹脂にはNT-783などが適用可能である。本発明における高熱伝導樹脂層とは図３にあるように1.0W/m・K以上の熱伝導率を持つものをさす。
【００１７】
図４は図２のLEDモジュールにおける熱伝導動作を説明するための図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１８】
図４に示すように、LED素子１のシリコン基板１１より発生した熱は高熱伝導樹脂層６を介して全周囲に放熱され、また、高熱伝導樹脂層８を介して外周部に放熱され、さらに、高熱伝導樹脂層８の一部を通過した熱は高熱伝導樹脂層９を介して放熱される。このとき、空気に対する高熱伝導樹脂層６、８、９の熱放射面積が大きい。尚、電極層４も熱伝導効果を有する。このように、LED素子１から発生した熱はLEDモジュール全体に拡散されて放熱されるので、放熱効率が高くなる。また、配光制御レンズ７は熱の影響による変形を受けにくくなる。
【００１９】
図５は図２のLEDモジュールの変更例を示す。図５においては、図２の蛍光体層５代りに蛍光体層５’を設けてある。図１に示すごとく、LED素子１のエピタキシャル層１２の側壁も僅かな光を発生する。このため、蛍光体層５’はLED素子１のエピタキシャル層１２の側面まで覆うことにより色むらを防止する。本発明で使用する発光素子は図１の薄膜型LED素子に限らないが、少なくとも高熱伝導樹脂層６は発光の妨げにならないように発光面である上面の高さを越えないように設けられる。
【００２０】
尚、本発明はLEDモジュール以外でも上方に光を放出する発光装置に適用し得る。
【符号の説明】
【００２１】
１：LED素子 
１１：シリコン基板
１２：エピタキシャル層
２：配線基板
３：ボンディングワイヤ
４：電極層
５、５’：蛍光体層
６：高熱伝導樹脂層 
７：配光制御レンズ
８、９：高熱伝導樹脂層
１０：制御回路チップ
【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１】
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