(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤ素子を有する線状光源部と、
前記線状光源部に接続される放熱部と、
前記線状光源部及び前記放熱部と間隔をおいて形成された外壁、及び、前記線状光源部から出射した光を反射するための反射壁を有し、前記外壁及び前記反射壁が折り曲げ加工により形成されたケースと、を備え、
前記ケースは前記放熱部よりも熱伝導率が小さく、
前記反射壁は前記線状光源部と接触している構成の光源装置。
【請求項２】
前記線状光源部は、前記ＬＥＤ素子を封止するガラスからなるガラス封止部を有する請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記ケースは、前記反射壁と連続的に形成され前記放熱部を支持する支持部を有する請求項１に記載の光源装置。
【請求項４】
前記反射壁は、前記ケースよりも反射率の高い反射膜により被覆される請求項２または３に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のＬＥＤ素子を有する線状光源部及び該線状光源部と間隔をおいて形成された外壁を有するケースを備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤ素子を用いた光源装置として、特許文献１に記載されたＬＥＤ信号灯具が知られている。このＬＥＤ信号灯具は、ＬＥＤランプを保持する基板を少なくともＬＥＤランプの点灯時の発熱を伝導するのに充分な板厚を有する金属板で自立構造として形成し、ＬＥＤランプが取付けられた状態とした基板を絶縁性熱伝導シートを介して放熱フィン上に載置し、基板と絶縁性熱伝導シートとを、反射鏡を兼ねる構成とした樹脂製のプレッシャープレートで放熱フィンに圧接挟持して取付けた構成となっている。この構成により、大電力化され一個あたりの発熱量が増加したＬＥＤランプを光源として採用するときにも、基板の小型化により集中する発熱を熱伝導にバラツキのない状態で放熱可能とし、もって、ＬＥＤランプ使用数の低減により部品数、組立工数の低減を可能とし、この種のＬＥＤ信号灯具の生産性の向上とコストダウンとに極めて優れた効果を奏すると特許文献１に記載されている。
【０００３】
また、他の光源装置として、表面に凹部を有する金属板の当該凹部に、絶縁層及びパターン層がこの順に形成されており、パターン層上にＬＥＤチップが直接ボンディングされており、かつ、少なくともパターン層及びＬＥＤチップが封止層で封止されている光源モジュールを備えたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。この光源装置では、凹部が、底面と、この底面から金属板の表面側に広がる２つの対向傾斜面とで構成されているのが好ましく、ＬＥＤチップの両側に傾斜面を配置することで、ＬＥＤチップの放射光の反射性を高め、光の利用効率を高めることができるとされている。特許文献２の光源装置では、導光板及び光源モジュールが金属製ケーシング内に配設されており、光源モジュールが当該金属製ケーシングの内周面と密着するよう配置されている。放熱性に優れた金属製ケーシングに光源モジュールを密着させているので、ＬＥＤチップが発生する熱を金属製ケーシングを介して効率よく放熱することができ、従来のＬＥＤ面照明装置の多くが必要としていたヒートシンクが不要となり、大幅なコストダウン及び装置の小型化を実現することができる、と特許文献２に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９３２０６号公報
【特許文献２】特開２００６−６６３２８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、特許文献１に記載の光源装置は、放熱部が剥き出しとなっており、放熱部が他の部品に接触している場合は当該他の部品にまで熱が伝わってしまうし、装置を取り扱う際には放熱部に手を直接触れることとなり好ましくない。また、反射鏡をなすプレッシャープレートを設けているので部品点数が増大し、装置の製造コストが嵩むという問題点がある。
また、特許文献２に記載の光源装置においても、ケーシングの外周面を放熱部としているので、ケーシングが他の部品に接触している場合は当該他の部品にまで熱が伝わってしまうし、装置を取り扱う際にはケーシングの外周面に手を直接触れることとなり好ましくない。また、絶縁層及びパターン層が形成される金属板に、放射光の反射性を高める傾斜面を配置しているので、金属板の加工が面倒であり、装置の製造コストが嵩むという問題点がある。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、放熱部が剥き出しとならないようにしつつ、ＬＥＤ素子から生じる熱を的確に放散するとともに、装置の製造コストを低減することのできる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、複数のＬＥＤ素子を有する線状光源部と、前記線状光源部に接続される放熱部と、前記線状光源部及び前記放熱部と間隔をおいて形成された外壁、及び、前記線状光源部から出射した光を反射するための反射壁を有し、前記外壁及び前記反射壁が折り曲げ加工により形成されたケースと、を備え、前記ケースは前記放熱部よりも熱伝導率が小さく、前記反射壁は前記線状光源部と接触している構成の光源装置が提供される。
【０００７】
上記光源装置において、前記線状光源部は、前記ＬＥＤ素子を封止しガラスからなるガラス封止部を有することが好ましい。
【０００９】
上記光源装置において、前記ケースは、前記反射壁と連続的に形成され前記放熱部を支持する支持部を有することが好ましい。
【００１０】
上記光源装置において、前記反射壁は、前記ケースよりも反射率の高い反射膜により被覆されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の光源装置によれば、放熱部が剥き出しとならないようにしつつ、ＬＥＤ素子から生じる熱を的確に放散するとともに、装置の製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１から図６は本発明の第１の実施形態を示し、図１は光源装置の外観斜視図である。
【００１３】
図１に示すように、光源装置１は、複数のガラス封止ＬＥＤ２が上面に搭載される線状光源部３と、線状光源部３の下面に接続され線状光源部３から下方向へ延びる放熱部４と、線状光源部３及び放熱部４を収容するケース５と、を備えている。ケース５は、放熱部４よりも熱伝導率が小さく、線状光源部３及び放熱部４と間隔をおいて形成される一対の側壁５ａと、各側壁５ａの下端を連結し線状光源部３及び放熱部４と間隔をおいて形成される底壁５ｂと、を有している。ケース５の各側壁５ａには、ケース５の内外を連通する通気口５ｃが形成されている。
【００１４】
図２は線状光源部の外観斜視図である。
図２に示すように、線状光源部３は、前後方向へ延びる実装基板３１と、実装基板３１の上面に一列に実装される複数のガラス封止ＬＥＤ２と、を有している。本実施形態においては、計８つのガラス封止ＬＥＤ２が電気的に直列に実装されている。各ガラス封止ＬＥＤ２は、それぞれ、後述するセラミック基板２１上に３つのＬＥＤ素子２２が前後方向に並んで搭載され、各ＬＥＤ素子２２が電気的に直列に接続されている。各ＬＥＤ素子２２は、順方向が４．０Ｖ、順電流が１００ｍＡの場合に、ピーク波長が４６０ｎｍの光を発する。この線状光源部３は、計２４個のＬＥＤ素子２２が直列に接続されていることから、家庭用のＡＣ１００Ｖの電源を利用すると、各ＬＥＤ素子２２に約４．０Ｖの順方向電圧が印加され、各ＬＥＤ素子２２が所期の動作をするようになっている。
【００１５】
図３は線状光源部の縦断面図である。
図３に示すように、ガラス封止ＬＥＤ２は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２２と、ＬＥＤ素子２２を搭載するセラミック基板２１と、セラミック基板２１に形成されＬＥＤ素子２２へ電力へ供給するための回路パターン２４と、ＬＥＤ素子２２をセラミック基板２１上にて封止するガラス封止部２３と、を備えている。
【００１６】
ＬＥＤ素子２２は、ＧａＮからなる成長基板の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、ｎ型層と、ＭＱＷ層と、ｐ型層とがこの順で形成されている。このＬＥＤ素子２２は、７００℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は６００℃以上であり、低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、ＬＥＤ素子２２は、ｐ型層の表面に設けられるｐ側電極と、ｐ側電極上に形成されるｐ側パッド電極と、を有するとともに、ｐ型層からｎ型層にわたって一部をエッチングすることにより露出したｎ型層に形成されるｎ側電極を有する。ｐ側パッド電極とｎ側電極には、それぞれバンプ２５が形成される。本実施形態においては、ＬＥＤ素子２２は、厚さ２５０μｍで３４６μｍ角に形成される。また、ＬＥＤ素子２２の成長基板の厚さ寸法は、ＬＥＤ素子２２の１辺の寸法の１／２以上となっている。
【００１７】
セラミック基板２１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ方向（上下方向）寸法が０．２５ｍｍ、長手方向（前後方向）寸法が３．２５ｍｍ、幅方向（左右方向）寸法が０．９ｍｍに形成される。図４に示すように、回路パターン２４は、セラミック基板２１の上面に形成されてＬＥＤ素子２２と電気的に接続される上面パターン２４ａと、セラミック基板２１の下面に形成されて実装基板３１と電気的に接続される電極パターン２４ｂと、上面パターン２４ａと電極パターン２４ｂを電気的に接続するビアパターン２４ｃと、を有している。電極パターン２４ｂはセラミック基板２１の長手方向両端に形成され、一方が正電極、他方が負電極をなす。また、セラミック基板２１の裏面における各電極パターン２４ｂの間には、放熱パターン２６が形成される。
【００１８】
上面パターン２４ａ、電極パターン２４ｂ及び放熱パターン２６は、セラミック基板２１の表面に形成されるＷ層と、Ｗ層の表面を覆う薄膜状のＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層の表面を覆う薄膜状のＡｇメッキ層と、を含んでいる。ビアパターン２４ｃは、Ｗからなり、セラミック基板２１を厚さ方向に貫通するビアホールに設けられる。本実施形態においては、電極パターン２４ｂ及び放熱パターン２６は、平面視にて矩形状に形成される。各電極パターン２４ｂは、セラミック基板２１の長手方向に０．４ｍｍ、セラミック基板２１の幅方向に０．６５ｍｍの寸法となるよう形成される。また、放熱パターン２６は、セラミック基板２１の長手方向に１．８ｍｍ、セラミック基板２１の幅方向に０．６５ｍｍの寸法となるよう形成される。各電極パターン２４ｂと放熱パターン２６は、セラミック基板２１の長手方向に０．２ｍｍ離れて形成されている。本実施形態においては、放熱パターン２６は、平面視にて各ＬＥＤ素子２２と重なるように、各ＬＥＤ素子２２の真下に形成されている。
【００１９】
ガラス封止部２３は、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではなく、例えば、熱融着ガラスは、Ｌｉ２Ｏを含有していなくてもよいし、任意成分としてＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を含んでいてもよい。さらに、熱融着ガラスは、金属アルコキシドを出発原料としたゾルゲルガラスであってもよい。図３に示すように、ガラス封止部２３は、セラミック基板２１上に直方体状に形成され、セラミック基板２１の上面からの高さが０．５ｍｍとなっている。ガラス封止部２３の側面は、ホットプレス加工によってセラミック基板２１と接着された板ガラスが、セラミック基板２１とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、ガラス封止部２３の上面は、ホットプレス加工によってセラミック基板２１と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃、１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）が６×１０−６／℃、屈折率が１．７となっている。
【００２０】
また、ガラス封止部２３には蛍光体２３ａが分散されている。蛍光体２３ａは、ＭＱＷ層から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体である。本実施形態においては、蛍光体２３ａとしてＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられる。尚、蛍光体２３ａは、珪酸塩蛍光体や、ＹＡＧと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等であってもよい。
【００２１】
図３に示すように、実装基板３１は、金属からなる基板本体３２と、基板本体３２上に形成され樹脂からなる絶縁層３３と、絶縁層３３上に形成され金属からなる回路パターン３４と、回路パターン３４上に形成され樹脂からなるレジスト層３５と、を有している。
【００２２】
基板本体３２は、例えば銅（熱伝導率：３８０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６とはんだ材３６を介して接続される。絶縁層３３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等からなり、導電性を有する基板本体３２と回路パターン３４との絶縁を図る。回路パターン３４は、例えば表面（上面）に薄膜状の金を有する銅からなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の電極パターン２４ｂとはんだ材３７を介して接続される。レジスト層３５は、例えば酸化チタンのフィラーが混入されたエポキシ系の樹脂からなり、白色を呈する。これにより、線状光源部３の上面の反射率の向上が図られている。
【００２３】
図４は実装基板の上面図である。
実装基板３１は、長手方向が８９．５ｍｍ、幅方向が５．０ｍｍ、厚さ方向が１．０ｍｍに形成される。すなわち、実装基板３１は、上面に搭載されるガラス封止ＬＥＤ２よりも幅方向寸法が大きい。図４に示すように、実装基板３１は、長手方向（前後方向）両端に回路パターン３４が露出する第１パターン露出部３１ａを有する。本実施形態においては、実装基板３１の長手方向両端に、幅方向（左右方向）に間隔をおいて一対の第１パターン露出部３１ａが形成される。各第１パターン露出部３１ａは、前後方向へ延びる矩形状に形成される。
【００２４】
また、実装基板３１は、ガラス封止ＬＥＤ２が搭載される部位に、回路パターン３４が露出する第２パターン露出部３１ｂと、基板本体３２が露出する放熱用露出部３１ｃと、を有する。第２パターン露出部３１ｂはガラス封止ＬＥＤ２の電極パターン２４ｂに対応して形成され、放熱用露出部３１ｃはガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６に対応して形成される。放熱用露出部３１ｃは実装基板３１の幅方向中央にて長手方向へ延び、放熱用露出部３１ｃの長手方向外側に一対の第２パターン露出部３１ｂが形成されている。各放熱用露出部３１ｃ及び各第２パターン露出部３１ｂは、各ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６及び各電極パターン２４ｂと平面視にて同寸法に形成される。本実施形態においては、隣接する放熱用露出部３１ｃ同士の中央部間の距離は１１．５ｍｍであり、長手方向両端の放熱用露出部３１ｃの中央部における実装基板３１の長手方向端部からの距離は４．５ｍｍである。
【００２５】
図５は線状光源部及び放熱部の側面図である。
図５に示すように、放熱部４は、金属からなり線状光源部３の実装基板３１の下面に図示しないはんだ材を介して固定される放熱部材４１を有する。本実施形態においては、放熱部材４１は、銅からなり、線状光源部３と接続され上面視にて実装基板３１と同形状の接続部４２と、板面を線状光源部３の長手方向に向けた複数のフィン４３と、を有している。各フィン４３は、接続部４２の下面から下方へ延び、互いに平行に並んでいる。
【００２６】
図６は光源装置の正面図である。
図６に示すように、各フィン４３は、ケース５の底壁５ｂに形成され放熱部４へ向かって突出する凸部５ｄと当接する。凸部５ｄは、線状光源部３の長手方向へ延びる突条であり、各フィン４３の延在方向と凸部５ｄの延在方向とは直交している。
【００２７】
ケース５は、例えばステンレス鋼（熱伝導率：２５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、線状光源部３及び放熱部４の幅方向外側を覆う一対の外壁としての側壁５ａと、各側壁５ａの下端を連結し線状光源部３及び放熱部４の下側を覆う外壁としての底壁５ｂと、各側壁５ａの上端から実装基板３１へ向かって斜め下方へ延びる一対の反射壁５ｅと、各反射壁５ｅの下端から実装基板３１及び放熱部材４１に沿って下方へ延びる一対の下方延在部５ｆと、を有し、ケース５と放熱部４とにより空隙が形成されている。ケース５は、一枚のステンレス鋼板を折り曲げることにより、側壁５ａ、底部５ｂ、反射壁５ｅ、下方延在部５ｆが形成されている。本実施形態においては、各反射壁５ｅは、正面視にて直線状に形成され、実装基板３１の幅方向外側と接触している。また、各下方延在部５ｆは、実装基板３１及び放熱板４１の幅方向外側と接触し、放熱部４を支持する支持部をなしている。また、各反射壁５ｅの上面には、ケース５よりも反射率の高い反射膜５１が形成される。本実施形態においては、反射膜５１は、アルミニウムからなり、例えば蒸着により形成される。尚、反射膜５１の材質は、ケース５よりも反射率の高い材質であれば任意に選択することができる。
【００２８】
以上のように構成された光源装置１では、線状光源部３の第１パターン露出部３１ａに電圧を印加すると、各ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２から青色光が発せられる。そして、青色光の一部が蛍光体２３ａにより黄色に変換され、各ガラス封止ＬＥＤ２からは青色光と黄色光の組合せにより白色光が発せられる。各ガラス封止ＬＥＤ２は実装基板３１に前後方向に並べられているので線状光源部３は線状に発光する。本実施形態においては、各ガラス封止ＬＥＤ２の内部においても複数のＬＥＤ素子２２が前後方向に並べられているので、線状光源部３をはじめ装置全体を左右方向に薄型とすることができる。
【００２９】
また、ＬＥＤ素子２２は、当該素子の幅に対し１／２以上の厚さとなるＧａＮ基板を用いてフリップ実装され、さらに高屈折率（ｎ＝１．７）のガラスによって封止されている。これにより、ＬＥＤ素子２２の発光層（ＭＱＷ層）から上側に放射された光は、再び発光層に戻ることなく、当該素子の上面か側面に達する。そして、当該素子の上面及び側面に電極、ワイヤ等の光を遮るものがなく、ＧａＮ（ｎ＝２．４）に対し臨界角が約４５°となるガラスとの界面から、ガラス内へ効率よく外部放射される。これによって、ＬＥＤ素子２２内での光の吸収による発熱を抑えることができる。また、ＧａＮ基板上へのＧａＮ結晶成長では、結晶性がよく、ＬＥＤ素子２２の耐熱温度の高いものができる。さらに、ＧａＮ基板は導電性があるため、電流の発光層面への拡散性を高めることができ、通電電流を上げても発光効率の維持率が高くなる。尚、ＬＥＤ素子２２からの光取り出しや電流の発光層面での拡散性については、例えばＳｉＣ基板等のようなＧａＮ基板以外の基板を用いても同様の効果を得ることができる。また、ガラスは、Ｂｉを加えるなどして、さらに屈折率を高めたものを用いてもよい。
【００３０】
ガラス封止ＬＥＤ２から発せられた白色光のうち、反射膜５１の表面へ入射するものは、当該表面にて反射して上方へ向かうよう制御される。反射膜５１は、ケース５よりも反射率が高いので、光を効率良く反射させることができる。これにより、左右方向に所定の幅をもった白色光が光源装置１から外部へ照射される。尚、ガラス封止ＬＥＤ２から発せられた白色光のうち、僅かながら実装基板３１へ入射するものも存在するが、白色のレジスト層３４の表面で反射するので光学的な損失は殆どない。本実施形態の光源装置１では、線状光源部３の長さあたりの光束が３ｌｍ／ｍｍ以上で、蛍光灯の長さあたりの光束よりも高い値を実現でき、かつ、光源装置１の幅を蛍光灯の１／３０とすることができる。
【００３１】
ここで、ＬＥＤが従来のように樹脂封止であれば、光のみならず熱によっても黄変等の劣化が生じるため、経時的に光量低下や色度変化が生じる。また、封止材の熱膨張率が大きい（例えば、シリコーンでは１５０〜２００×１０−６／℃）ことにより、温度変化による膨張収縮が生じるため、ＬＥＤ素子等の電気接続箇所にて断線が生じてしまう。
これに対し、本実施形態のようなガラス封止であれば、光や熱に対して劣化がなく、また熱膨張率がＬＥＤ素子２２と比較的近い値であるため、電気的断線が生じない。尚、ガラスは低融点のガラスに限定されず、例えば、アルコキシドを出発原料として形成されるゾルゲルガラスであってもよい。
【００３２】
また、放熱部４に用いられる放熱部材４１の金属部材の加工に加工油が用いられ、この加工油に含まれている有機成分が微量ながら放熱部４に残存している場合がある。この場合、光源装置１の使用時の発熱により、有機成分が揮発するが、ガラス封止ＬＥＤ２は封止部材がガラスであることから、有機成分が封止部材に浸透して封止部材が劣化するようなことはない。また、セラミック基板２１とガラス封止部２３とは酸化物を介した化学結合により接合されているので、これらの界面へ揮発した有機成分が侵入することはなく、セラミック基板２１とガラス封止部２３の界面における剥離は生じない。従って、本実施形態の光源装置１は、長期にわたって所期の特性が維持される。
これに対し、従来の樹脂封止のＬＥＤを用いた場合、揮発した有機成分が樹脂封止部材に浸透するため、封止部材の劣化が加速される。また、樹脂材料と基板とは、ガラス封止のような酸化物を介した接合ではなく、互いに密着しているのみの状態であるため、有機成分がこれらの界面に浸入し当該界面の剥離が促進される。すなわち、本実施形態の光源装置１は、樹脂封止のＬＥＤと金属の放熱部とを用いた際の従来の課題を解決したものである。ただし、ゾルゲルガラスの場合、熱融着のガラスに対して気密性が劣るため、高温高湿度環境等におけるマイグレーションの問題が生じることがあるので、熱融着ガラスの方が電気的短絡防止の観点から望ましい。
【００３３】
また、各ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は、放熱パターン２６を介して基板本体３２に伝達される。このとき、ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２は、放熱パターン２６の形成部位の真上に位置しており、さらに熱抵抗が大きな絶縁層２３を介さず基板本体３２と接合されているので、各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は的確に放熱パターン２６から基板本体３２へ伝達される。そして、基板本体３２へ伝達された熱は、放熱部４の放熱部材４１へ伝達される。このとき、基板本体３２及び放熱部材４１は、ともに熱伝導率の比較的高い銅により形成され金属材料で接合されていることから、これらの間でスムースに熱が伝達される。また、ＬＥＤ素子２２と放熱部材４１との間で熱抵抗が小さくＬＥＤ素子２２と放熱部材４１との温度差が小さいため、放熱部材４１は高温になっている。そして、放熱部材４１は複数のフィン４３を有しているので、放熱部４と空気との接触面積を大きくすることができ、高い放熱効果を得ることができる。また、ケース５の側壁５ａに通気口５ｃが形成されていることから、ケース５の内側と外側とで空気が流出入しやすく、放熱部４における空気との熱交換を促進することができる。
【００３４】
このように、本実施形態の光源装置１によれば、放熱部４が剥き出しとならないようにしつつ、線状光源部３の放熱性能を格段に向上させて、線状に配置された複数のガラス封止ＬＥＤ２から生じる熱を的確に放散することができる。従って、各ＬＥＤ素子２２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子２２を密集させるなど発熱量が増大する構成をとることができ、各ＬＥＤ素子２２の性能を十分に引き出すことができる。
【００３５】
また、ケース５の一部によりガラス封止ＬＥＤ２から出射した光を反射する反射壁５ｅを形成したので、光学制御に関する部品を省略して、部品点数の低減を図ることができる。さらに、ケース５を折り曲げることにより反射壁５ｅが形成されるので、装置の製造が簡単容易であり、製造コストの低減を図ることができる。また、ケース５の反射壁５ｅが線状光源部３と接触するようにしたので、線状光源部３及び放熱部４をケース５に対して位置決めすることができる。
【００３６】
ここで、仮に放熱部材４１が存在しない構成とすると、ＬＥＤ素子２２の温度が信頼性に影響を及ぼす程度に上昇するおそれがある。信頼性に影響を及ぼす温度は、ＬＥＤ素子２２によって異なるが、例えば１５０℃以上、２００℃以上等である。また、ＬＥＤ素子２２は、高温になるほど発光効率が低下するため、ＬＥＤ素子２２の温度が過度に上昇すると安定した光量を得ることができない。また、実装基板３１そのもので放熱性能を確保しようとしても、実装基板３１の厚さは製造上の要件により制限される（例えば、幅寸法の２倍程度）ので、放熱面積が小さくなってしまう。これにより、ＬＥＤ素子２２への供給電力が制限され、大光量を得ることができない。
これに対し、本実施形態のように放熱部材４１を備えることにより、ＬＥＤ素子２２自体の信頼性に影響が生じず大光量を得るものとできる。尚、放熱部材４１は、ＬＥＤ素子２２自体の信頼性に影響がない範囲で高温になっており、雰囲気温度との差によって放熱効果を得ている。
【００３７】
また、ケース５が放熱部４よりも熱伝導率の小さいステンレス鋼により形成されているので、放熱部４からケース５への熱の伝達が抑制される。従って、ケース５の温度上昇を抑制することができ、例えば、ケース５を手で直接把持しても安全である。
【００３８】
尚、前記実施形態においては、実装基板３１の厚さ方向を上下方向、長手方向を前後方向、幅方向を左右方向として説明しているが、光源装置１は任意の姿勢で使用することができ、例えば下方向、水平方向等に光を出射する姿勢としてもよいことは勿論である。
【００３９】
また、前記実施形態においては、ケース５の反射壁５ｅに反射膜５１を形成したものを示したが、例えば図７に示すように、ケース１０５の反射部１０５ｅに反射膜５１を形成しない構成としてもよい。図７の光源装置１０１は、ケース１０５がアルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、ケース１０５の反射部１０５ｅの表面にてガラス封止部ＬＥＤ２から出射した光を反射する。ケース１０５は、各側壁１０５ｅの上端から水平に延びる上壁１０５ｇを有し、反射部１０５ｅは上壁１０５ｇの端部から線状光源部１０３の実装基板１３１へ向かって斜め下方へ延びている。
【００４０】
また、前記実施形態においては、複数のフィン４３を有する放熱部材４１が実装基板３１の下面に接続されるものを示したが、放熱部４の構成は任意である。例えば、図７に示すように、放熱部１０４が実装基板１３１の下面に接続される放熱板１４１を有するものであってもよい。放熱板１４１は、線状光源部１０３の幅方向に板面を向け、端面が線状光源部１０３と接続される。この光源装置１０１は、線状光源部１０３の実装基板１３１の幅方向寸法が１．０ｍｍであり、放熱板１４１の厚さ寸法が１．０ｍｍであり、実装基板１３１と放熱板１４１とは面一となっている。また、一対の下方延在部１０５ｆは、各反射壁１０５ｅの下端から実装基板１３１と放熱板１４１に沿って下方へ延び、放熱板１４１の左右方向外側を殆ど覆っている。
【００４１】
放熱部１０４は、放熱板１４１に加えて、各下方延在部１０５ｆと連続的に形成され、各下方延在部１０５ｆの下端からそれぞれ左右方向外側へ延びる一対の左右延在部１０５ｈと、各左右延在部１０５の左右外側端部から上方へ延びる上方延在部１０５ｉと、を有している。この光源装置１０１では、各ガラス封止ＬＥＤ２にて生じた熱は、放熱板１４１に伝達され、さらに下方延在部１０５ｆを介して左右延在部１０５ｈ及び上方延在部１０５ｉへ伝達される。これにより、放熱部１０４と空気との接触面積を大きくすることができ、高い放熱効果を得ることができる。この光源装置１０１においても、ケース１０５の側壁１０５ａに通気口（図示せず）が形成されていることから、ケース１０５の内側と外側とで空気が流出入しやすく、放熱部１０４における空気との熱交換を促進することができる。尚、ケース１０５の底壁１０５ｂ及び凸部１０５ｄは、前記実施形態と同様に形成されている。
【００４２】
また、前記実施形態においては、ケース５の各反射壁５ｅが線状光源部３と接触するものを示したが、例えば図８に示すように、ケース２０５の各反射壁２０５ｅと線状光源部２０３とが接触しないようにしてもよい。ケース２０５はステンレス鋼からなり、反射壁２０５ｅの表面にはアルミニウムからなる反射膜２５１が形成される。図８に示す光源装置２０１は、ケース２０５の側壁２０５ａと放熱部２０４との間に介在する一対のばね材２０６を備えている。ばね材２０６は、ケース２０５の側壁２０５ａと当接する上下一対の当接端２６３を有し、放熱板２４１の側面に固定される固定端２６２から上側の当接端２６３へ向かって延びる第１傾斜部２６４と、固定端２６２から下側の当接端２６３へ向かって延びる第２傾斜部２６５と、を有している。このばね材２０６は、鉄合金（熱伝導率：５０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、上下対称に形成され、当接端２６３の下端が底壁２０５ｂと当接している。
【００４３】
図８の光源装置２０１の線状光源部２０３は、３つのガラス封止ＬＥＤ２０２が実装基板２３１に等間隔で搭載され、１つのガラス封止ＬＥＤ２０２に前後及び左右に３列ずつ並ぶ計９つのＬＥＤ素子が搭載される。放熱部２０４は放熱板２４１からなり、左右一対のばね材２０６がリベット２０７により放熱板２４１に固定されている。また、底壁２０５ｂには放熱部２０４へ向かって突出し放熱部２０４と当接する凸部２０５ｄが形成されている。凸部２０５ｄの上面は、放熱板２４１を受容するよう凹形状をなしている。
【００４４】
この光源装置２０１によれば、ばね材２０６によりケース２０５の側壁２０５ａと放熱部２０４とが接続されるので、放熱部２０４を側壁２０５ａに対して左右方向について位置決めすることができる。さらに、ばね材２０６が弾性変形することで、各部品の寸法誤差、各部品を組み付ける際の組み付け誤差等を吸収することができ、装置の歩留まりを向上させることができる。さらにまた、各ガラス封止ＬＥＤ２０２にて生じた熱により、放熱部２０４の各部品が熱膨張した際に、ばね材２０６が弾性変形することにより、各部品の内部に生じる応力を緩和することができる。特に、ばね材２０６はケース２０５に対して拘束されず、ばね材２０６に過度の負荷が生じた場合は、ばね材２０６の当接端２６３が側壁２０５ａに対して摺動することができ、過大な応力がばね材２０６をはじめ、放熱部２０４、ケース２０５等に生じることはない。従って、各ガラス封止ＬＥＤ２０２の通電時に生じる各部品の応力を低減して、各部品の変形を抑制することができるし、通電時及び非通電時の繰り返し応力の差を低減して、各部品の信頼性を向上させることができる。尚、ばね材２０６の当接端２６３に対応し、ケース２０５にばね材２０６との位置合わせのための凹凸形状を形成してもよい。尚、ばね材２０６の形状は任意であるし、板状に限らずコイル状、皿状等のものを用いてもよい。
【００４５】
また、前記実施形態においては、実装基板３１として基板本体３２が銅である銅ベース基板を示したが、実装基板は例えばアルミベース基板のように他の金属をベースとした基板であってもよい。さらに、実装基板を、ポリイミドや液晶ポリマーをベースとしたフレキシブル基板とし、ガラス封止ＬＥＤ２と放熱部材４１との間に配置してもよい。実装基板として比較的薄いフィルム状の基板を用いる場合、ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６に対応した位置に孔を形成する等により、ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６と放熱部材４１とをはんだ等を介して直接接合することが、放熱性の観点から好ましい。ここで、銅やアルミニウムなどの金属ベース基板の絶縁層や、ポリイミドや液晶ポリマーなどの比較的薄いフィルム状の絶縁部は、ガラスエポキシ基板などの板厚が比較的大きい絶縁部に比べると、孔形成のための形状制約が小さい。このため、前記実施形態のように、サイズが比較的小さいガラス封止ＬＥＤの放熱パターンや、幅が比較的狭い実装基板に対応した孔形成をすることができる。
また、各ガラス封止ＬＥＤ２が電気的に直列に接続されるものを示したが、各ガラス封止ＬＥＤ２が並列に接続されるものであってもよい。また、ガラス封止ＬＥＤ２と放熱部材４１とが絶縁層２３を介さずに接合されている例を示したが、通電電流等の制約は大きくなるものの、絶縁層やフレキシブル基板を介したものであってもよい。
【００４６】
また、前記実施形態においては、ケース５として金属を用いたものを示したが、例えば樹脂材を用いてもよく、ケース５，１０５，２０５の材質は任意である。
【００４７】
また、前記各実施形態においては、ガラス封止ＬＥＤ２から白色光が発せられるものを示したが、例えば、ガラス封止部２３に蛍光体２３ａが含まれない構成として、ガラス封止ＬＥＤから青色光が発せられるようにしてもよい。また、ＬＥＤ素子２２をフリップチップ型としたものを示したが、フェイスアップ型としてもよい。さらに、１つのガラス封止ＬＥＤ２に搭載されるＬＥＤ素子２２の個数、ＬＥＤ素子２２の配置状態は任意である。さらにまた、ＬＥＤ素子２２は、成長基板として例えばサファイア基板を用いたものであってもよいし、窒化物半導体層を形成した後に成長基板を除去したものであってもよい。このように、ガラス封止ＬＥＤの細部構成、発光色等については適宜に変更が可能である。さらにまた、ガラス封止のＬＥＤより信頼性等が劣るものの、樹脂封止のＬＥＤを用いてもよい。
【００４８】
また、前記実施形態においては、１つの線状光源部３が備えられた光源装置１を例示したが、例えば、互いに平行な複数の線状光源部が備えられた光源装置であってもよい。また、ケース５の各反射壁５ｅが直線状に形成されたものを示したが、反射壁の形状は任意であり、例えば反射壁を正面視にてガラス封止ＬＥＤを焦点とした放物線形状として反射壁により反射される光を上方へ向かう平行な光としてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す光源装置の外観斜視図である。
【図２】線状光源部の外観斜視図である。
【図３】線状光源部の縦断面図である。
【図４】実装基板の上面図である。
【図５】線状光源部及び放熱部の側面図である。
【図６】光源装置の正面図である。
【図７】変形例を示す光源装置の正面図である。
【図８】変形例を示す光源装置の正面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１        光源装置
２        ガラス封止ＬＥＤ
３        線状光源部
４        放熱部
５        ケース
５ａ      側壁
５ｂ      底壁
５ｃ      通気口
５ｄ      凸部
５ｅ      反射壁
５ｆ      下方延在部
２１      セラミック基板
２２      ＬＥＤ素子
２３      ガラス封止部
２３ａ    蛍光体
２４      回路パターン
２４ａ    上面パターン
２４ｂ    電極パターン
２４ｃ    ビアパターン
２５      バンプ
２６      放熱パターン
３１      実装基板
３１ａ    第１パターン露出部
３１ｂ    第２パターン露出部
３１ｃ    放熱用露出部
３２      基板本体
３３      絶縁層
３４      回路パターン
３５      レジスト層
３６      はんだ材
３７      はんだ材
４１      放熱部材
４２      接続部
４３      フィン
５１      反射膜
１０１    光源装置
１０２    ガラス封止ＬＥＤ
１０３    線状光源部
１０４    放熱部
１０５    ケース
１０５ａ  側壁
１０５ｂ  底壁
１０５ｄ  凸部
１０５ｅ  反射壁
１０５ｆ  下方延在部
１０５ｇ  上壁
１０５ｈ  左右延在部
１０５ｉ  上方延在部
１３１    実装基板
１４１    放熱板
２０１    光源装置
２０２    ガラス封止ＬＥＤ
２０３    線状光源部
２０４    放熱部
２０５    ケース
２０５ａ  側壁
２０５ｂ  底壁
２０５ｄ  凸部
２０５ｅ  反射壁
２０６    ばね材
２０７    リベット
２３１    実装基板
２４１    放熱板
２６２    固定端
２６３    当接端
２６４    第１傾斜部
２６５    第２傾斜部
２５１    反射膜
【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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【図８】
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