(57)【要約】【課題】本発明は、堅固且つ高照度で長寿命のＬＥＤ発光装置を提供する。【解決手段】本発明は、基板１０に一つ以上の挿入孔１３を穿孔形成し、各挿入孔１３にＬＥＤ発光部４を設け、中央に凹所２１を形成した高光反射金属製の光反射体２０を前記挿入孔１３に嵌入して光反射体裏面２６を前記基板１０の基板裏面１０ｂから下方に露出するように配置し、前記凹所２１にＬＥＤチップ３０を装填し、前記光反射体裏面２６に面接触するように絶縁層４０を配置し、前記絶縁層４０の裏面４０ａに面接触するように放熱板４５を配置して前記ＬＥＤ発光部４を構成し、前記光反射体裏面２６と前記絶縁層４０と前記放熱板４５との面接触を圧接状態に保持する圧接手段を設け、前記ＬＥＤチップ３０からの発熱を前記光反射体裏面２６から前記絶縁層４０を介して前記放熱板４５に強力に誘導放熱させるＬＥＤ発光装置２である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に一つ以上の挿入孔を穿孔形成し、各挿入孔にＬＥＤ発光部を設け、中央に凹所を形成した高光反射金属製の光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入して光反射体裏面を前記基板の基板裏面から下方に露出するように配置し、前記凹所にＬＥＤチップを装填し、前記光反射体裏面に面接触するように絶縁層を配置し、前記絶縁層の下面に面接触するように放熱板を配置して前記ＬＥＤ発光部を構成し、前記光反射体裏面と前記絶縁層と前記放熱板との面接触を圧接状態に保持する圧接手段を設け、前記ＬＥＤチップからの発熱を前記光反射体裏面から前記絶縁層を介して前記放熱板に放熱させることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【請求項２】
絶縁板の上面に配線パターンを形成して前記基板を構成し、前記凹所の凹所底面に前記ＬＥＤチップを載設して前記ＬＥＤチップと前記配線パターンを電気的に接続させた電気的接続部を形成し、前記電気的接続部を含めて前記凹所に光透過性樹脂を充填して光透過性樹脂体を形成した請求項1に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項３】
前記挿入孔の上方開口部の周縁に沿って配線パターンが存在しない未配線部が形成され、前記未配線部の外側に前記配線パターンが形成され、前記未配線部の存在により前記光反射体と前記配線パターンとが電気的に短絡しないように構成される請求項２に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項４】
前記未配線部の周縁に沿って前記配線パターンの表面上に環状突部を形成し、前記環状突部の内側には内側環状縁部が残され、前記内側環状縁部には前記配線パターンの一部である配線電極部と前記未配線部が存在し、前記ＬＥＤチップと前記配線電極部を金属線によりワイヤボンディングして前記電気的接続部を形成し、前記電気的接続部を含めて前記環状突部により囲繞形成される領域を前記光透過性樹脂により充填して前記光透過性樹脂体を形成する請求項３に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項５】
前記光反射体の前記周壁の外周面に前記挿入孔の内周面を強圧する強圧手段を形成し、前記光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入する際に、前記強圧手段が前記挿入孔の内周面を強圧して前記光反射体を前記基板に対して固定させる請求項１〜４のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項６】
前記光反射体裏面の外周にフランジ部を一体に設け、前記フランジ部が前記挿入孔の下方開口部の周辺の基板裏面周縁部を支持して前記光反射体の上方への抜脱を防止し、前記フランジ部を前記基板と前記絶縁層及び前記放熱板で狭持し、前記圧接手段により前記基板と前記放熱板を相互に近接する方向に圧接することにより、前記光反射体裏面から前記放熱板への放熱を強化する請求項１〜５のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項７】
フランジ部裏面と前記光反射体裏面を面一に形成し、前記フランジ部裏面と前記光反射体裏面が共に前記絶縁層に面接触して前記放熱を行う請求項１〜６のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項８】
前記高光反射金属板を下側金型と上側金型によりプレスして複数個の光反射体を金属基板に列設した光反射体列設板を形成し、前記光反射体の夫々は前記金属基板に1個以上の連結架橋により固定され、前記連結架橋を切断して光反射体を前記金属基板から分離し、この光反射体を用いて構成された請求項１〜７に記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項９】
前記基板に２個以上の挿入孔を形成し、前記基板に２個以上のＬＥＤ発光部を設けた請求項１〜８のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【請求項１０】
前記光反射体が高光反射金属であるアルミニウムから形成される請求項１〜９のいずれかに記載のＬＥＤ発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＬＥＤを用いて発光するＬＥＤ発光装置に関し、更に詳細には、１個以上のＬＥＤを装填して照明するＬＥＤ照明器具や各種装置のＬＥＤ点灯付属装置等を含むＬＥＤ発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ＬＥＤ照明装置やＬＥＤ点灯付属装置において、ＬＥＤ発光時の発熱を効率的に熱伝達させて放熱する各種の研究が行われており、多くの公開特許公報が発行されている。
【０００３】
国際公開公報ＷＯ２０１０／０７３８４４号公報（特許文献１）には、本発明者らにより開発されたＬＥＤ発光装置が記載されている。特許文献１に記載されるＬＥＤ発光装置に用いられるＬＥＤ発光電子部品では、ＳＵＳ製リードフレームが使用され、ダイボンディングフレームとワイヤボンディングフレームを有している。ダイボンディングフレームには、ＬＥＤチップが銀ペーストにより接着されている。更に、ＬＥＤチップは、ワイヤボンディングによりワイヤボンディングフレームの銀下地層に接続されている。このワイヤボンディングフレームと前記ダイボンディングフレームは、ＬＥＤチップがダイボンディングされる部分とワイヤボンディングされる部分及び各々の端部に設けられた外部端子を除き、樹脂材により覆われ、固定されている。ＬＥＤチップの周囲には透過性樹脂が充填され、この透過性樹脂の周囲は前記樹脂材により囲われている。
特許文献１に記載されるＬＥＤ発光電子部品のリードフレームでは、その図１６及び図１８から分かるように、前記外部端子６０、７５のみが絶縁層９３に接触し、絶縁層９３の裏面に面接触した放熱板９４を介してＬＥＤチップからの発熱を放熱する構成になっている。外部端子６０、７５の面積は極めて小さいから絶縁層９３との接触面積は小さいことは当然である。
【０００４】
特開２００６−２６１３６６号公報（特許文献２）には、金属基板の表面に絶縁層を介して銅箔層が積層接着されたプリント配線板を基本とし、前記銅箔層にＬＥＤを実装したＬＥＤ実装プリント配線板が記載されている。特許文献２に記載されるＬＥＤ実装プリント配線板は、逆台形断面を有する円錐台状凹部にＬＥＤのベアチップが固定・配線されている。前記円錐台状凹部は、凸部冶具によって前記プリント配線板の銅箔層側から加圧成形することにより形成される。よって、前記円錐台状凹部の形成に伴い、プリント配線板の裏面には加圧により円錐台状凸部が形成される。また、ＬＥＤのベアチップの上面は、透明材料で充填され、又はガスを充填して外側が透明材料やガラス板で封止されている。
【０００５】
特開２００７−１５８０８６号公報（特許文献３）には、放熱金属基板の表面に直接ＬＥＤ素子を搭載し、その両側に配線回路用の銅張り積層板を載置し、この銅張り積層板の上に枠材料を載置したＬＥＤ素子の実装方法が記載されている。即ち、ＬＥＤ素子は、前記放熱金属基板と両側の前記銅張り積層板からなる階段状凹部の底面に固定され、前記銅張り積層板に配線されている。特許文献３には、前記金属基板の下に絶縁層や放熱板を配置することは全く記載されていない。また、前記階段状凹部を樹脂で封止することは記載されているが、その詳細は明記されていない。
【０００６】
特開２０１０−２８３４０１号公報（特許文献４）には、金属薄板に半導体発光素子を囲むように反射部材となる凸部を形成し、半導体発光素子とプリント基板とはワイヤ等で接続される。凸部は、例えば金属薄板を裏面から押し曲げて素子の周囲を囲うように、かつ半導体発光素子よりも高くなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開公報ＷＯ２０１０／０７３８４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２６１３６６号公報
【特許文献３】特開２００７−１５８０８６号公報
【特許文献４】特開２０１０−２８３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
引用文献１にはＳＵＳ製リードフレームが用いられ、このリードフレームの表面に樹脂材を配置して凹所を作り、凹所の底面である前記リードフレーム上面にＬＥＤをダイボンドして固定している。従って、リードフレーム上面での光反射は行えるが、樹脂材の内壁面側での光反射は不十分であった。また、特許文献１に記載されるＬＥＤ発光電子部品では、前記外部端子６０、７５のみが絶縁層９３に接触しており、外部端子６０、７５の面積が小さいため伝熱面積が小さくなり、絶縁層９３の下面に面接着された放熱板９４への熱伝達が不十分であり、放熱特性に問題を有していた。
【０００９】
引用文献２に記載されるＬＥＤ実装プリント配線板では、前記円錐台状凹部が凸部冶具によって前記プリント配線板の銅箔層側からプレス成型することにより形成される。従って、特許文献２に記載されるプリント配線板はプレス成型時に破損し易く、特に、上面と下面の薄い銅箔に亀裂が生じ易く、完成品の歩留まりを低下させる惧れがあった。また、前記銅箔層では光を高効率に反射することが困難であり、十分な光量を放射できなかった。更に、特許文献２の実施例では、側壁にニッケル金メッキを施し、反射光量を確保することが記載されているが、製造工程が複雑であり、製造コストを増大させていた。また、プリント配線板を用いているため、絶縁板が厚く、この厚い絶縁板を介してＬＥＤチップの発熱を下面銅箔まで熱伝達することは困難である。また、下面銅箔にプレス成型時に形成される前記円錐台状凸部が邪魔になり、装置構造として機械構造上の問題がある。
【００１０】
特許文献３には、前記金属基板の下に絶縁層や放熱板を配置することは全く記載されておらず、ＬＥＤチップから発生する大量の熱をどのように放熱するかが全く不明である。また、前記階段状凹部を樹脂で封止することは記載されているが、その詳細は明記されていない。更に、放熱金属板に関する詳細が記載されておらず、どのような金属から形成されるか不明であり、絶縁材からなる枠材の詳細も記載されていない。仮に、熱伝導率の良い金属が用いられることが示唆されているとしても、光学的な特性は記載されていない。従って、ＬＥＤ素子からの発光を高効率に反射し、所定の方向に十分な光量を放射することが可能か判断することができない。更に、引用文献３に記載の凹部構造では、十分な光量を放射できない。また、ＬＥＤ素子からの光を所定方向に反射するために、凹部の側壁には金属被膜面を設けることが記載されており、十分な光量を放射するためには、さらに加工を施す必要があることを示しており、製造工程が複雑になり、製造コストを増大させていた。
【００１１】
前述したように、特許文献４では、金属薄板に円形状の凸部を形成して反射部材を構成し、この凸部で囲われた底面に発光素子を配置し、円形上の凸部をプリント基板の円形孔に単に嵌め込むだけである。従って、凸部はプリント基板と当接するだけで、プリント基板と固く結合することはできず、簡単に外れてしまう弱点を有する。また、ＬＥＤ発光素子からの発熱は金属薄板に直接伝わるが、金属薄板からどのように外部に放出されるかについては、全く開示されていない。従って、特許文献４では、反射部材とプリント基板との一体的な組立に弱点があり、しかも放熱構造にも弱点がある。
【００１２】
従って、本発明は、簡単な構造を有し、低コストで製造することができ、且つ、光反射体と基板を簡易に一体連結でき、しかもＬＥＤチップからの放熱を高効率に行うことのできるＬＥＤ発光装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために完成されたものであり、本発明の第１の形態は、基板に一つ以上の挿入孔を穿孔形成し、各挿入孔にＬＥＤ発光部を設け、中央に凹所を形成した高光反射金属製の光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入して光反射体裏面を前記基板の基板裏面から下方に露出するように配置し、前記凹所にＬＥＤチップを装填し、前記光反射体裏面に面接触するように絶縁層を配置し、前記絶縁層の下面に面接触するように放熱板を配置して前記ＬＥＤ発光部を構成し、前記光反射体裏面と前記絶縁層と前記放熱板との面接触を圧接状態に保持する圧接手段を設け、前記ＬＥＤチップからの発熱を前記光反射体裏面から前記絶縁層を介して前記放熱板に放熱させることを特徴とするＬＥＤ発光装置。
【００１４】
本発明の第２の形態は、前記第１形態において、絶縁板の上面に配線パターンを形成して前記基板を構成し、前記凹所の凹所底面に前記ＬＥＤチップを載設して前記ＬＥＤチップと前記配線パターンを電気的に接続させた電気的接続部を形成し、前記電気的接続部を含めて前記凹所に光透過性樹脂を充填して光透過性樹脂体を形成したＬＥＤ発光装置である。
【００１５】
本発明の第３の形態は、前記第２形態において、前記挿入孔の上方開口部の周縁に沿って配線パターンが存在しない未配線部が形成され、前記未配線部の外側に前記配線パターンが形成され、前記未配線部の存在により前記光反射体と前記配線パターンとが電気的に短絡しないように構成されるＬＥＤ発光装置である。
【００１６】
本発明の第４の形態は、前記第３形態において、前記未配線部の周縁に沿って前記配線パターンの表面上に環状突部を形成し、前記環状突部の内側には内側環状縁部が残され、前記内側環状縁部には前記配線パターンの一部である配線電極部と前記未配線部が存在し、前記ＬＥＤチップと前記配線電極部を金属線によりワイヤボンディングして前記電気的接続部を形成し、前記電気的接続部を含めて前記環状突部により囲繞形成される領域を前記光透過性樹脂により充填して前記光透過性樹脂体を形成するＬＥＤ発光装置である。
【００１７】
本発明の第５の形態は、前記第１〜第４形態のいずれかにおいて、前記光反射体の前記周壁の外周面に前記挿入孔の内周面を強圧する強圧手段を形成し、前記光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入する際に、前記強圧手段が前記挿入孔の内周面を強圧して前記光反射体を前記基板に対して固定させるＬＥＤ発光装置である。
【００１８】
本発明の第６の形態は、前記第１〜第５形態のいずれかにおいて、前記光反射体裏面の外周にフランジ部を一体に設け、前記フランジ部が前記挿入孔の下方開口部の周辺の基板裏面周縁部を支持して前記光反射体の上方への抜脱を防止し、前記光反射体を前記基板と前記絶縁層及び前記放熱板で狭持し、前記圧接手段により前記基板と前記放熱板を相互に近接する方向に圧接することにより、前記光反射体裏面から前記放熱板への放熱を強化するＬＥＤ発光装置である。
【００１９】
本発明の第７の形態は、前記第１〜第６形態のいずれかにおいて、フランジ部裏面と前記光反射体裏面を面一に形成し、前記フランジ部裏面と前記光反射体裏面が共に前記絶縁層に面接触して前記放熱を行うＬＥＤ発光装置である。
【００２０】
本発明の第８の形態は、前記第１〜第７形態のいずれかにおいて、前記高光反射金属板を下側金型と上側金型によりプレスして複数個の光反射体を金属基板に列設した光反射体列設板を形成し、前記光反射体の夫々は前記金属基板に1個以上の連結架橋により固定され、前記連結架橋を切断して光反射体を前記金属基板から分離し、この光反射体を用いて構成されたＬＥＤ発光装置である。
【００２１】
本発明の第９の形態は、前記第１〜第８形態のいずれかにおいて、前記基板に２個以上の挿入孔を形成し、前記基板に２個以上のＬＥＤ発光部を設けたＬＥＤ発光装置である。
【００２２】
本発明の第１０の形態は、前記第１〜第９形態のいずれかにおいて、前記光反射体が高光反射金属であるアルミニウムから形成されるＬＥＤ発光装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の第１の形態によれば、基板に一つ以上の挿入孔を穿孔形成して各挿入孔にＬＥＤ発光部を設けるから、基板１枚に装着するＬＥＤ発光部の個数設計を容易にできる特徴がある。
また、前記ＬＥＤ発光部を組み立てるには、中央に凹所を形成した高光反射金属製の光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入して光反射体裏面を前記基板の基板裏面から下方に露出するように配置し、前記凹所にＬＥＤチップを装填するだけであるから、工程が単純であり組立が容易にできる。
更に、前記光反射体裏面に面接触するように絶縁層を配置し、前記絶縁層の下面に面接触するように放熱板を配置して前記ＬＥＤ発光部を構成しているから、光反射体と絶縁層と放熱板が面接触状態で密着状に積層されており、ＬＥＤチップからの発熱が効率的に放熱板から放熱される効果がある。光反射体裏面を基板裏面から下方に露出するように配置しているから、光反射体と絶縁層との面密着性が保証され、しかもＬＥＤチップからの発生熱が光反射体裏面の全面から放熱板へと伝熱するから、放熱性を効率化できる。絶縁層を、高電気絶縁性を有し、且つ高伝熱特性を有した素材から形成すると、特に上記効果が発現できる。絶縁層を薄く形成すれば伝熱特性は一層向上し、放熱特性の向上につながる。
また更に、前記光反射体裏面と前記絶縁層と前記放熱板との面接触を圧接状態に保持する圧接手段を設けているから、前記面接触は加圧状態で面密着しており、前記ＬＥＤチップからの発熱は前記光反射体裏面から前記絶縁層を介して前記放熱板に確実に伝熱し、放熱板から外部に効率的に放熱させることができる。当該圧接手段には、ボルトナット方式、浮上がり防止金具、クリップ方式、クサビ止め金具、パネル固定金具、瞬間接着剤固定方式など各種手段が存在する。
【００２４】
本発明の第２の形態によれば、絶縁板の上面に配線パターンを形成して前記基板を構成しているから、光反射体を実質的に絶縁板で支持しており、光反射体を強固かつ確実に支持できる。
また、前記凹所の凹所底面に前記ＬＥＤチップを載設して前記ＬＥＤチップと前記配線パターンを電気的に接続させた電気的接続部を形成するから、基本的に電気配線は光反射体の上面側で行うことができ、配線接続が容易になる。
更に、前記電気的接続部を含めて前記凹所に光透過性樹脂を充填して光透過性樹脂体を形成しているから、ＬＥＤチップを光透過性樹脂体で確実に固定でき、またＬＥＤチップから発生する光線は光透過性樹脂体で上方へ透過誘導することができる。
また、光透過性樹脂体に蛍光剤を分散させれば、ＬＥＤ発光の光線色を適宜調整できる。同時に、光透過性樹脂体に光拡散材を分散させれば、光線が光透過性樹脂体の全体に隈なく広がり、ＬＥＤに特有のギラギラ感が無くなり、目に優しいＬＥＤ発光装置を提供できる。
【００２５】
前記第３の形態によれば、前記挿入孔の上方開口部の周縁に沿って配線パターンが存在しない未配線部が形成され、前記未配線部の外側に前記配線パターンが形成されているから、前記未配線部の存在により前記光反射体と前記配線パターンとが電気的に短絡しないように構成される特徴がある。光反射体は高光反射金属製であり、電気導通性能を有する。従って、光反射体と配線パターンとは電気的に短絡しないように、光反射体と配線パターンとを前記未配線部により遮断し、電気的に短絡不能に構成しているのである。
【００２６】
本発明の第４の形態によれば、前記未配線部の周縁に沿って前記配線パターンの表面上に環状突部を形成し、前記環状突部の内側には内側環状縁部が残され、前記内側環状縁部には前記配線パターンの一部である配線電極部と前記未配線部が存在し、前記ＬＥＤチップと前記配線電極部を金属線によりワイヤボンディングして前記電気的接続部を形成するから、前述した部品の組立の容易性に加えて、ワイヤボンディングを基板の上面側で容易に行えるように構成している。
また、環状突部の内側領域に電気的接続部を孤立状に集中化させているから、ＬＥＤ発光部をコンパクトに設計できる構成になっている。
更に、前記電気的接続部を含めて前記環状突部により囲繞形成される領域を前記光透過性樹脂により充填して前記光透過性樹脂体を形成しているから、前記光透過性樹脂体により電気的接続部は外部と電気的に絶縁され、ＬＥＤ発光部の安全性と機械的強度を維持できる構成となっている。
【００２７】
本発明の第５の形態によれば、前記光反射体の前記周壁の外周面に前記挿入孔の内周面を強圧する強圧手段を形成しておき、前記光反射体の周壁を前記挿入孔に嵌入する際に、前記強圧手段が前記挿入孔の内周面を強圧して前記光反射体を前記基板に対して固定させることができる。前記基板としてプリント基板、例えば紙フェノール基板、紙エポキシ基板、ガラス・エポキシ基板、ガラス・コンポジット基板、プラスチック基板などを用いれば、金属歯は前記プリント基板に噛み込んで強圧することができる。例えば、前記強圧手段として、前記周壁の軸方向と同方向に、前記外周面に多数のギヤ状歯を形成すると、ギヤ状歯は前記挿入孔の内周面の軸方向に噛み込みながら前進し、多数のギヤ状歯が内周面を強圧し、光反射体が基板に保持固定される。また、前記強圧手段として、前記周壁の軸方向と同方向に、前記外周面に複数本の突条を突設形成すると、突条は前記挿入孔の内周面を強圧し、無理嵌め状態で光反射体が基板に保持固定される。更に、前記強圧手段として、前記外周面に複数個の突部を突設形成すると、突部は前記挿入孔の内周面を強圧し、無理嵌め状態で光反射体が基板に保持固定される。また、前記外周面を傾斜角の小さな傾斜面に末広がり状に形成すれば、傾斜面が前記内周面を強圧して、光反射体が基板に保持固定される。このように、光反射体を基板に保持固定するための強圧手段には各種存在し、適宜選択されることができる。
【００２８】
本発明の第６の形態によれば、前記光反射体裏面の外周にフランジ部を一体に設け、前記フランジ部が前記挿入孔の下方開口部の周辺の基板裏面周縁部を支持して前記光反射体の上方への抜脱を防止しており、しかも光反射体の裏面は絶縁層と放熱板の面接合により規制されているから、光反射体は上方及び下方から狭持され、上下方向に抜脱することができず、光反射体の装填後に光反射体の落下などの不測事態が生じず、光反射体の組立が容易になる利点がある。
また、前記光反射体は前記基板と前記絶縁層・前記放熱板で狭持され、前記圧接手段により前記基板と前記放熱板が相互に近接する方向に圧接されているから、光反射体裏面と絶縁層と放熱板とが強力に面密着しており、ＬＥＤ発光体から発生した熱量は、前記光反射体裏面から前記放熱板に効率的に伝熱し、放熱板からの放熱特性を強化することができる。
【００２９】
本発明の第７の形態によれば、フランジ部裏面と前記光反射体裏面を面一に形成し、前記フランジ部裏面と前記光反射体裏面が共に前記絶縁層に面接触して前記放熱を行うことができる。即ち、フランジ部裏面と前記光反射体裏面を面一に形成しているから、フランジ部裏面と前記光反射体裏面が絶縁層に全面接着し、フランジ部の面積だけ伝熱面積を増大できる。フランジ部の大きさについては適宜設計でき、放熱特性に応じて自在に設計できる構成となっている。
【００３０】
本発明の第８の形態によれば、前記高光反射金属板を下側金型と上側金型によりプレスして複数個の光反射体を金属基板に列設した光反射体列設板を形成し、前記光反射体の夫々は前記金属基板に1個以上の連結架橋により固定され、前記連結架橋を切断して光反射体を前記金属基板から分離して、この光反射体を用いてＬＥＤ発光装置を構成することができる。前記高光反射金属板は例えば１枚のアルミニウム金属板であり、この高光反射金属板を上下金型に挟んでプレスし、本体の金属基板に連結架橋で連結された複数個の光反射体を形成し、同時に一定幅で切断して光反射体列設板を多数形成しておく。ＬＥＤ発光装置を組み立てる際に、前記光反射体列設板から例えば手で連結架橋を折って光反射体を取り出し、ＬＥＤ発光装置側の挿入孔に嵌入させれば、ＬＥＤ発光装置を効率的に組み立てることが可能になる。
【００３１】
本発明の第９の形態によれば、前記基板に２個以上の挿入孔を形成し、前記基板に２個以上のＬＥＤ発光部を設けたＬＥＤ発光装置を提供できる。ＬＥＤ発光装置を照明器具として用いる場合には、ＬＥＤの個数を増加させればよいが、本発明では、一枚の基板に穿孔形成する挿入孔の個数を自在に設計でき、大光度、大照度を持ちながらも、高密度にＬＥＤ発光部を配置したＬＥＤ発光装置を提供できる。
【００３２】
本発明の第１０の形態によれば、前記光反射体が高光反射金属であるアルミニウムから形成されるＬＥＤ発光装置を提供できる。アルミニウムを鏡面仕上げすることによって高光反射率を有し、しかも耐腐蝕性に優れた金属で、比較的安価である特徴を有している。このアルミニウムを光反射体の形成素材として用いることによって、大容量のＬＥＤ発光装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】図１は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施形態の断面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視方向の断面図でもある。
【図２】図２は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施形態の分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の各種配置パターンを示すパターン図である。
【図４】図４は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の他の実施形態の分解斜視図である。
【図５】図５は、本発明に係るＬＥＤ発光装置に用いられる光反射体の金型成形法の一例を示す模式図である。
【図６】図６は、図５で成形された複数の光反射体を列設した光反射体列設板の模式図である。
【図７】図７は、複数のＬＥＤ発光部を装填したＬＥＤ発光装置の概略断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に図面を示し、本発明の実施形態について詳細に説明する。尚、同一部材又は同一機能を有する部材には、同一符号を付しており、特別な説明が必要でない限り、説明を省略する。
図１は、本発明に係るＬＥＤ発光装置２の実施形態の断面図であり、図２のＡ−Ａ線矢視方向の断面図である。本発明のＬＥＤ発光装置２は１つ以上のＬＥＤ発光部４を有しておればよいが、図１では２個以上のＬＥＤ発光部４を有した実施形態が開示されている。ＬＥＤ発光部４は同一構造を有するため、１つのＬＥＤ発光部４の構造について詳細に説明する。基板１０には一つ以上の挿入孔１３が形成され、各挿入孔１３にＬＥＤ発光部４が設けられている。前記ＬＥＤ発光部４では、中央に凹所２１を形成した高光反射金属製の光反射体２０が前記挿入孔１３に嵌入状に嵌め込まれ、光反射体裏面２６が前記基板１０の基板裏面１０ｂから下方に露出するように配置されている。前記光反射体裏面２６の外周にフランジ部２５が一体に設けられ、前記フランジ部２５が前記挿入孔１３における下方開口部１３ｂの周辺の基板裏面周縁部１０ｄを支持し、前記光反射体２０の上方への抜脱を防止する。更に、フランジ部上面２５ａは、前記基板１０に接触して前記フランジ部２５を支持している。
【００３５】
図１のＬＥＤ発光部４では、前記光反射体２０の凹所底面２３にＬＥＤチップ３０が載設されており、前記凹所２１にＬＥＤチップ３０が固定配置される。前記基板１０は、絶縁板１１の絶縁板上面１１ａに配線パターン１２を形成して構成されており、前記ＬＥＤチップ３０と前記配線パターン１２を電気的に接続させた電気的接続部１９ａ、１９ｂを形成している。図１に示した実施形態では、光反射体上面２４が前記絶縁板上面１１ａと面一に形成されている。前記配線パターン１２の表面上には、環状突部１６が設けられ、前記環状突部１６の内側であって前記電気的接続部１９ａ、１９ｂを含めて、前記凹所２１に光透過性樹脂を充填して、前記環状突部１６の上面と面一になるまで光透過性樹脂体３５が形成される。前記光反射体２０は、高光反射金属であるアルミニウムから形成されることが好ましい。アルミニウムを鏡面仕上げすることによって光反射体表面の光反射率を高光反射率に調整し、しかもアルミニウムは耐腐蝕性に優れた金属で、比較的安価である特徴を有している。このアルミニウムを光反射体の形成素材として用いることによって、大容量のＬＥＤ発光装置を提供できる。前記光反射体２０には傾斜壁２２が設けられ、ＬＥＤチップ３０から発光される光線が前記光反射体２０の上方に集中反射し、ＬＥＤ発光の放出光量を増加している。
【００３６】
更に、図１に示す実施形態では、前記挿入孔１３の上方開口部１３ａの周縁である上方開口部周縁１３ｃに沿って配線パターン１２が存在しない未配線部１２ａが形成されている。即ち、前記絶縁板１１における内側環状縁部１４の上面では、前記未配線部１２ａ、１２ｂが形成されるとともに、その外側に前記配線パターン１２が形成されており、この配線パターン１２を配線電極部１２ｂと称する。即ち、前記内側環状縁部１４に前記配線電極部１２ｂと前記未配線部１２ａが存在し、前記未配線部１２ａの存在により前記光反射体２０と前記配線パターン１２とが電気的に短絡しないように構成される。前記環状突部１６は、その内側に前記内側環状縁部１４が残されるよう配置構成されている。
【００３７】
前記電気的接続部１９ａ、１９ｂは、前記ＬＥＤチップ３０のチップ端子３１、３２と前記配線電極部１２ｂ、１２ｂの上に設けられた金属メッキ部１７ａ、１７ｂを、金属線１８ａ、１８ｂによりワイヤボンディングして構成されている。前述のように、前記電気的接続部１２ｂを含めて前記環状突部１６により囲繞形成される領域を前記光透過性樹脂により充填し、前記光透過性樹脂体３５を形成する。
【００３８】
前記光反射体裏面２６に全面接触するように絶縁層４０を配置し、前記絶縁層裏面４０ａに全面接触するように放熱板４５が配置されている。よって、前記ＬＥＤ発光部４では、前記ＬＥＤチップ３０からの発熱が前記絶縁層４０を伝熱し、前記放熱板４５から放熱される。前記フランジ部２５の外周には、前記フランジ部２５の厚さに応じて間隙２７が設けられている。図１の実施形態では、フランジ部裏面２５ｂと前記光反射体裏面２６が面一に形成され、前記フランジ部裏面２５ｂと前記光反射体裏面２６が共に前記絶縁層４０に全面接触して前記放熱を行う。よって、図１の実施形態では、フランジ部裏面と前記光反射体裏面が絶縁層に全面接着し、フランジ部の面積だけ伝熱面積を増大できる。従って、放熱効率を増加させるには、前記光反射体裏面２６の面積を増大させると同時に、フランジ部裏面２５ｂの面積を増大させることによって達成される。
【００３９】
図１のＬＥＤ発光装置２では、ＬＥＤ発光部４の左右が圧接手段により固定されている。前記圧接手段としてはボルトナット方式が採用され、ボルト３７とナット３８から構成される。即ち、基板１０において配線パターン１２が存在しない絶縁板１１の上面からボルト３７を挿通し、放熱板４５の下面からナット３８配置して、ボルト・ナットを固く締付固定する。基板１０と絶縁層４０の間には間隙２７が存在するから、ボルト・ナットの締付固定を前記間隙２７がやや縮小する程度まで強固に締結すると、光反射体２０と断熱層４０と放熱板４５の面密着性は極めて強力になる。このとき、ＬＥＤチップ３０から発生した熱量は、光反射体裏面２６から絶縁層４０を介して放熱板４５に強力に伝熱誘導され、外部に高効率に放熱することができる。
【００４０】
前記基板１０はプリント配線基板でも良く、この場合には配線パターン１２は銅箔を所望の電極パターンに設計して構成される。また、ワイヤボンディングされる金属線１８ａ、１８ｂとしては金線が用いられることが多く、この場合には配線電極部１２ｂ上の金属メッキ部１７ａ、１７ｂは金メッキにより形成された金メッキ部になる。
【００４１】
放熱板４５としては熱伝導の大きな物質、例えば金属や高熱伝導性樹脂、炭素繊維系材料などが利用でき、熱伝導特性と安価性からアルミニウム等が特に使用される。
絶縁層４０としては、絶縁板でも絶縁シートでも良く、伝熱特性を増大させるために薄く形成することが好ましい。近年、電気絶縁性を有し、しかも伝熱特性の良い絶縁材が開発されている。例えば、電気絶縁性を有した樹脂中に熱伝導性充填材（粉体）を混合充填させた高熱伝導性樹脂材料や、前記熱伝導性充填材（粉体）を低融点合金でつないだ高熱伝導性樹脂材料が好ましい。低融点合金が成形時の加熱により液体になるので、樹脂中に均一に前記熱伝導性充填材と低融点合金が分散する。
【００４２】
図２は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の実施形態の分解斜視図である。前述のように、図１は、図２に示したＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ線矢視方向の断面図であり、分解した状態ではなく、組み立てられた状態の断面図である。図２の分解斜視図に示すように、前記挿入孔１３が円筒状に穿孔形成され、前記環状突部１６が四角状の構造を有している。環状突部１６は円形であってもよい。前記挿入孔１３には、フランジ部上面２５ａに基板裏面１０ｂが当接するまで、光反射体２０が嵌入され、環状突部１６の内側が満たされるまで光透過性樹脂が充填される。また、前記配線パターン１２は、前記絶縁板上面１１ａの全面に亘って形成されるものではなく、前記未配線部１２ａを除くと共に、電源と電気的に導通するよう前記絶縁板上面１１ａに所定形状の配線パターン１２が形成されている。ＬＥＤチップ３０の各チップ端子３１、３２は、上述した金属線１８ａ、１８ｂにより、前記金属メッキ部１７ａ、１７ｂにワイヤボンディングされて配線パターン１２、１２に接続され、電気的接続部１９ａ、１９ｂが形成される。ＬＥＤチップ３０からの発熱は、絶縁層４０を介して放熱板４５に放出され、放熱板４５から放熱される。光反射体２０と絶縁層４０と放熱板４５が全面接触状態で密着状に積層され、前記ＬＥＤチップ３０からの発熱は、効率的に放熱板から放熱される。
【００４３】
図３は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の各種配置パターンを示すパターン図である。図３の（３Ａ）は、５個のＬＥＤ発光部４を１枚の矩形の基板１０に配置したＬＥＤ発光装置２のパターン図である。各ＬＥＤ発光部４は、正極電源端子４７と負極電源端子４８の間に、配線パターン１２により直列接続よって、各ＬＥＤ発光部４に同じ電圧を印加することができる。（３Ａ）に示した実施形態では、５つのＬＥＤ発光部４が矩形の基板１０に一列に配列されているが、並列に接続されても良く、配線パターン１２は任意に設計することができる。
図３の（３Ｂ）に示した配線パターン１２では、直列した３個のＬＥＤ発光部４が並列に３つ接続されている。正極電源端子４７と負極電源端子４８の間に印加した１／３の電源電圧が各ＬＥＤ発光部４に印加される。図３の（３Ｃ）に示した配線パターン１２では、５個のＬＥＤ発光部４が１枚の円形の基板１０に配置されている。（３Ｃ）の配線パターンにおいても、正極電源端子４７と負極電源端子４８の間に印加した電源電圧が各ＬＥＤ発光部４に印加される。
上述のように、１枚の基板１０に多数の挿入孔１３を穿孔形成して、各挿入孔１３にＬＥＤ発光部４を夫々形成すれば、高密度配置したＬＥＤ発光装置２を提供できる。
【００４４】
図４は、本発明に係るＬＥＤ発光装置の他の実施形態の分解斜視図である。図４において、図２と同一部材については同一符号を付し、同一の作用効果を有するから、その説明を省略する。ここでは、新たに付した符号についてのみ以下に説明する。基板１０はプリント基板からなり、基板１０の挿入孔１３の内周面１３ｄは、円形穿孔しただけのフラットな面である。他方、光反射体２０の周壁２８の外周面２８ａには、前記周壁２８の軸方向に平行に多数のギヤ状歯２９が形成されている。光反射体２０の最大直径は、一方側のギヤ状歯の先端から反対側のギヤ状歯の先端に至る距離である。前記光反射体２０の最大直径は、挿入孔１３の直径よりもやや小さく形成されている。前記光反射体２０を前記挿入孔１３に嵌入させると、ギヤ状歯２９の歯先は挿入孔１３の内周面１３ｄに噛み込み又は食い込みながら進入する。その結果、ギヤ状歯２９が内周面１３ｄを強力に強圧して、光反射体２０は挿入孔１３の所定位置で固定保持されることができ、光反射体２０は基板１０から脱落することは無い。光反射体２０を挿入孔に嵌入した後、各種作業を行うが、この固定保持によって光反射体２０は挿入孔１３から脱落することが無いので、作業効率が飛躍的に向上する。
【００４５】
図５は、本発明に係るＬＥＤ発光装置に用いられる光反射体の金型成形法の一例を示す模式図である。高光反射金属板５０は、例えばアルミニウムの１枚板であり、前記高光反射金属板５０を下側金型５１と上側金型５２の間の設定位置まで進入させる。その後、上側金型５２が矢印ａ方向に下降して下側金型５１とが協働し、上下金型５１、５２の間で前記高光反射金属板５０に複数の光反射体２０を成形し、所定幅に裁断されたを連続的に製造してゆく。
【００４６】
図６は、図５で成形された複数の光反射体を列設した光反射体列設板の模式図である。高光反射金属板５０から、次々と矢印ｂ方向に光反射体列設板５３が製造される。前記光反射体列設板５３には複数個の光反射体２０が成形されている。光反射体２０の周囲には複数の円弧孔５５が形成され、光反射体２０は金属基板５４と小さな連結架橋５６によって連結されているだけである。連結架橋５６は、光反射体２０を指又は治具で押しこむことによって容易に折れる程度の強度を有している。従って、前述したように、基板１０の挿入孔１３に嵌入させる直前に、光反射体２０を光反射体列設板５３から分離すればよく、小さな光反射体２０だけで集積しておく必要がないから、光反射体２０の紛失が無いだけで無く、効率よくＬＥＤ発光装置の組立作業が行える。
【００４７】
図７は、複数のＬＥＤ発光部を装填したＬＥＤ発光装置の概略断面模式図である。このＬＥＤ発光装置２は、複数個のＬＥＤ発光部４から構成され、各ＬＥＤ発光部４は上方から基板１０により、且つ下方から絶縁層４０と放熱板４５により狭持されている。即ち、各ＬＥＤ発光部４のフランジ部２５は基板１０によって押下されているから、ＬＥＤ発光部４は基板１０から抜脱したり脱落することが無く、逆に上下から固定されて安定して配置できる。
しかも、前記ＬＥＤ発光装置２の左右両端部はボルト３７とナット３８からなる圧接手段により固定され、このボルトナットを強固に締結することによって、ＬＥＤ発光部４の裏面、即ち前述した光反射体２０の裏面２６と絶縁層４０と放熱板４５とは強力に全面圧着し、光反射体２０と断熱層４０と放熱板４５の面密着性は極めて強力になる。このとき、ＬＥＤチップ３０から発生した熱量は、光反射体裏面２６から絶縁層４０を介して放熱板４５に強力に伝熱誘導され、外部に高効率に放熱することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明によれば、前述のように、基板に一つ以上の挿入孔を穿孔形成して各挿入孔にＬＥＤ発光部を設けるから、基板１枚に装着するＬＥＤ発光部の個数設計を容易にでき、前記ＬＥＤ発光部を組み立てるには、中央に凹所を有する高光反射金属製の光反射体を前記挿入孔に嵌入し、光反射体裏面を基板裏面から下方に露出するように配置し、前記凹所にＬＥＤチップを装填するだけであるから、工程が単純であり組立が容易にできる。また、高光反射金属製の光反射体が用いられるから、高効率にＬＥＤチップからの発光を利用することができる。
更に、前記光反射体裏面に面接触するように絶縁層を配置し、前記絶縁層の下面に面接触するように放熱板を配置して前記ＬＥＤ発光部を構成しているから、光反射体と絶縁層と放熱板が面接触状態で密着状に積層されており、ＬＥＤチップからの発熱を効率的に放熱板から放熱することができる。
また更に、前記光反射体裏面と前記絶縁層と前記放熱板との面接触を圧接状態に保持する圧接手段を設けるから、前記ＬＥＤチップからの発熱を前記光反射体裏面から前記絶縁層を介して前記放熱板に強力に誘導放熱させることできる高放熱特性のＬＥＤ発光装置を提供できる。従って、組立が簡単且つ堅固であり、放熱性が高い長寿命のＬＥＤ発光装置を提供することを可能にする。
【符号の説明】
【００５０】
２        ＬＥＤ発光装置
４        ＬＥＤ発光部
１０      基板
１０ｂ    基板裏面
１０ｄ    基板裏面周縁部
１１      絶縁板
１１ａ    絶縁板上面
１２      配線パターン
１２ａ    未配線部
１２ｂ    配線電極部
１３      挿入孔
１３ａ    上方開口部
１３ｂ    下方開口部
１３ｃ    上方開口部周縁
１３ｄ    内周面
１４      内側環状縁部
１６      環状突部
１７ａ    金属メッキ部
１７ｂ    金属メッキ部
１８ａ    金属線
１８ｂ    金属線
１９ａ    電気的接続部
１９ｂ    電気的接続部
２０      光反射体
２１      凹所
２２      傾斜壁
２３      凹所底面
２４      光反射体上面
２５      フランジ部
２５ａ    フランジ部上面
２５ｂ    フランジ部裏面
２６      光反射体裏面
２７      間隙
３１      チップ端子
２８      周壁
２８ａ    外周面
２９      ギヤ状歯
３０      ＬＥＤチップ
３２      チップ端子
３５      光透過性樹脂体
３７      ボルト
３８      ナット
４０      絶縁層
４０ａ    絶縁層裏面
４５      放熱板
４７      正極電源端子
４８      負極電源端子
５０      高光反射金属板
５１      下側金型
５２      上側金型
５３      光反射体列設板
５４      金属基板
５５      円弧孔
５６      連結架橋
【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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