(57)【要約】【課題】放熱効果を向上でき、輝度を高めることができる高効率ＬＥＤのパッケージングを提供する。【解決手段】導熱基板１０は、回路板１１と、金属板１３と、回路板１１と金属板１３の連接に用いられる連接ユニット１２とを含み、その上に回路板１１と金属板１３を貫通する若干の穿孔１４を有する。数多くの電気接続ピン２０は、穿孔１４に入り込み、一部分が穿孔１４から露出している。少なくとも一つの高効率ＬＥＤ３０は、金属板１３上に設置され、若干の金属リード線１５と電気接続ピン２０を介して回路板１１に電気的に接続される。金属板１３は、高反射率のアルミニウムプレートである。金属板１３上に高効率ＬＥＤ３０が適切に設置されているため、導熱効果を向上できる。また、高反射率のアルミニウムプレートにより光の利用率を向上し、高効率ＬＥＤ３０の輝度を高めることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路板と、金属板と、回路板と金属板の接合に用いられる接合ユニットと、を含み、回路板および金属板を貫通する穿孔を有する導熱基板と、
穿孔に入り込み、一部分が穿孔から露出する複数の電気接続ピンと、
金属板上に設置され、金属リード線および電気接続ピンを介して回路板に電気的に接続される少なくとも一つの高効率ＬＥＤと、
を含むことを特徴とする高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項２】
金属板は、真空めっきにより製作された高反射率のアルミニウムプレートであることを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項３】
接合ユニットは、テープであり、回路板と金属板を緊密に接合するために、回路板の頂面と金属板の底面との間に分布することを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項４】
導熱基板の穿孔は、金属板の頂面と回路板の底面とを貫通する第一穿孔と、回路板の頂面と底面とを貫通する第二穿孔と、を含み、第一穿孔および第二穿孔は非対応に配置され、電気接続ピンは第一接続ピンおよび第二接続ピンを有し、第一接続ピンは第一穿孔中に入り込み、金属リード線を介して高効率ＬＥＤに電気的に接続され、第二接続ピンは第二穿孔に位置付けられ、第二接続ピンの一端は回路板の底面に位置する第二穿孔から露出し、第二接続ピンと第一接続ピンとは電気的に接続されることを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項５】
接合ユニットは、複数のリベットであり、回路板と金属板の固定と接合に用いられることを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項６】
さらに金属板に被り、高効率ＬＥＤと金属リード線を被覆するキャップを含むことを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項７】
キャップは、シリコンから構成されるゴムであることを特徴とする請求項６に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項８】
回路板および電気接続ピンは、スズペーストにより接合されていることを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【請求項９】
金属板と回路板との間には絶縁層を有することを特徴とする請求項１に記載の高効率ＬＥＤのパッケージング。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高効率ＬＥＤのパッケージング、詳しく言えば、放熱性が良好な高効率ＬＥＤのパッケージングの構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般の高効率ＬＥＤ（発光ダイオード）のパッケージングは、図１に示すように、金属回路板１と高効率ＬＥＤ２を含み、そのうちの金属回路板１は金属板３、金属板３に分布する絶縁層４および絶縁層４の上に配置される回路層５を有し、高効率ＬＥＤ２は回路層５の上に設置され、若干の金属リード線６を介して回路層５に電気的に接続される（半田付けされる）ため、回路層５は高効率ＬＥＤ２の電源を導通させ、高効率ＬＥＤ２に光源を放射させることが可能である。
【０００３】
高効率ＬＥＤは、輝度が従来の小型ＬＥＤより高いが、その分発生する熱も多い。上述のパッケージング構造から考えてみると、高効率ＬＥＤ２に生じる熱エネルギーは直接回路層５に伝導するが、回路層５は電流の流通を維持しなければならないため、回路層５の温度はそれに相応して高くなり、高効率ＬＥＤ２の熱を伝導させることが難しい。また、金属板３は良好な導熱性を有するが、金属板３と回路層５との間には絶縁層４を有し、絶縁層４の導熱係数は極めて低いため、回路層５の熱は金属板３に伝導し難く、全体の導熱率を低下させてしまう。従って、高効率ＬＥＤ２の熱が外部に伝導せず（放熱せず）に持続的に上昇し、その影響を受けて、輝度が低くなる。また、高効率ＬＥＤ２の温度が長時間にわたって高温状態になり、使用寿命が大幅に短縮されてしまう。
【０００４】
また、ＬＥＤの放熱基板としてセラミックス基板を使用すれば、良好な熱伝導率と低誘電率を得ることが可能であるが、セラミックス基板は値段が高いという欠点があるため、まだ汎用化されず、グレードの高い製品にのみ応用されている。従って、従来のパッケージング構造は、放熱効果が不良か、コストが比較的高いという問題点を有することが一般的である。
また、従来の放熱基板は、回路製造工程が原因で、良好な反射面を呈することができないため、ＬＥＤチップに生じる光反射効果はあまりよくなく、ＬＥＤより発光した光は有効に利用されない。つまり、ＬＥＤの光利用率を向上させることができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の主な目的は、良好な導熱性により放熱効果を向上させる高効率ＬＥＤのパッケージングを提供することである。
本発明のもう一つの目的は、輝度を高めることを可能にする高効率ＬＥＤのパッケージングを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明による高効率ＬＥＤのパッケージングは、導熱基板、複数の電気接続ピン、少なくとも一つの高効率ＬＥＤおよびキャップを含む。導熱基板は回路板、金属板および回路板と金属板の接合に用いられる接合ユニットを有し、金属板は高反射率と良好な導熱効果を有するアルミニウムプレートである。また、導熱基板は、回路板と金属板を貫通する若干の穿孔を有する。電気接続ピンは、穿孔中に入り込み、そのうちの一部分が穿孔から露出する。高効率ＬＥＤは、金属板上に設置され、若干の金属リード線と電気接続ピンを介して回路板に電気的に接続される。キャップは、金属板に被り、高効率ＬＥＤと金属リード線を被覆する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
（第一実施例）
図２に示すように、本発明の第一実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造１００は、導熱基板１０、若干の電気接続ピン２０および数多くの高効率ＬＥＤ（発光ダイオード）３０を含む。
導熱基板１０は、回路板１１、接合ユニット１２および金属板１３を有する。金属板１３は、高反射率と良好な導熱効果を有する材質、例えば、アルミニウム、マグネシウム、銅またはチタンから構成される。本実施例は、真空めっきにより製作された高反射率のアルミニウムプレートを採用する。また、本実施例では、接合ユニット１２は、電気的絶縁効果を有するテープである。接合ユニット１２は、回路板１１の頂面と金属板１３の底面との間に分布するため、回路板１１と金属板１３は接合ユニット１２を介して緊密に接合され、回路板１１と金属板１３との間には電気的絶縁が生じる。また、回路板１１と金属板１３は、金属板１３の頂面と回路板１１の底面を貫通する若干の穿孔１４を有する。
【０００８】
電気接続ピン２０は、穿孔１４中に入り込み、そのうちの一端が回路板１１の底面に突出し、かつ回路板１１は底面にスズペースト１６が塗られることによって電気接続ピン２０を接合固定する。
高効率ＬＥＤ３０は、金属板１３の頂面に設置されるチップ型の高効率ＬＥＤである。本実施例は、ワイヤボンディング技術により高効率ＬＥＤ３０と金属板１３の穿孔１４中に位置する電気接続ピン上に金属リード線１５を接合することにより、高効率ＬＥＤ３０と電気接続ピン２０を電気的に導通させる。
【０００９】
以上は、本実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造１００のユニットと組み立て方法についての説明である。続いて、その特徴について説明を進める。
電気接続ピン２０が回路板１１から露出する部分と電源が導通した場合、高効率ＬＥＤ３０は発光し、高効率ＬＥＤ３０に生じる熱は接触した金属板１３を介して伝導し、金属板１３は高効率ＬＥＤ３０が生じる熱エネルギーを迅速かつ均等に伝導させるため、高効率ＬＥＤ３０の温度が高すぎる現象を防止し、高効率ＬＥＤ３０の使用寿命を延ばすことが可能である。
【００１０】
また、金属板１３は高反射率のアルミニウムプレートであるため、高効率ＬＥＤ３０が発光した後、高効率ＬＥＤ３０から金属板１３上に放射された光線はより反射し、輝度と光利用率を向上させることが可能である。
本実施例は、上述の構造により直接アルミニウムプレートを導熱媒体として使用するため、現在よく使用されている導熱基板と比べて導熱効果が明らかに向上する。また、コストの面では、材料は安く、製造工程は簡単であるため、金属モジュールと比べて、コストを６０％までカットすることが可能である。また、実験結果から、本実施例により提示された導熱基板に対してＬＥＤのパワーが２．１９６Ｗという条件下で測定して得た熱抵抗値は、１．２３℃／Ｗであることが判明した。従って、本実施例により提示された導熱基板は、高効率ＬＥＤのパッケージング材料に非常に適すると考えられるだけでなく、導熱性が高く、かつ異なる応用状況によって反射率が異なるアルミニウムプレートを使用することが可能である。特に、高反射率のアルミニウムプレートは、一般の陽極表面処理によるアルミニウムプレートと比べて、光の利用率を３０％向上させることが実験から証明されている。
【００１１】
（第二実施例）
図３に示すように、本発明の第二実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造２００は、第一実施例と同じように、導熱基板４０、若干の電気接続ピン５０および数多くの高効率ＬＥＤ（発光ダイオード）６０を含む。第一実施例との違いは、下記の通りである。
導熱基板４０は、金属板４３の頂面と回路板４１の底面を貫通する第一穿孔４４と、回路板４１の頂面と底面を貫通する第二穿孔４６とを有し、第一穿孔４４と第二穿孔４６は非対応に配置される。
【００１２】
電気接続ピン５０は第一接続ピン５１と第二接続ピン５２を有し、第一接続ピン５１は第一穿孔４４中に入り込み、金属リード線４５を介して高効率ＬＥＤ６０に電気的接続され、第二接続ピン５２は第二穿孔４６に位置付けられ、かつ第二接続ピン５２の一端は回路板４１底面に位置する第二穿孔４６から露出する。また、第二接続ピン５２と第一接続ピン５１は電気的に接続され（本実施例では、回路板上に予め設けられた回路により電気的に接続され）、第二接続ピン５２は外部の電源に接続することにより、電源を高効率ＬＥＤ６０へ導通させる。
【００１３】
また、本実施例は、第一接続ピン５１と第二接続ピン５２を異なる位置に配置し、別々に高効率ＬＥＤ６０と外部の電源を電気的に接続し、かつ高効率ＬＥＤ６０と外部の電源を導通させるため、第二接続ピン５２の形を現有のＬＥＤのパッケージング構造を差し込むための差込座（図中未表示）の形に一致させることが可能である。言い換えれば、回路板４１に回路の空間変換器を形成することにより、ＬＥＤのパッケージング構造を差し込むための様々な差込座の形に応じ、第二接続ピン５２の設置方法を調整し、本実施例の適用可能な範囲を広げることが可能である。      
【００１４】
（第三実施例）
図４に示すように、本発明の第三実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造３００は、第二実施例と同じように、導熱基板７０、若干の電気接続ピン８０および数多くの高効率ＬＥＤ（発光ダイオード）９０を含む。第二実施例との違いは、下記の通りである。
導熱基板７０の接合ユニット７２は数多くのリベットであり、接合ユニット７２は回路板７１と金属板７３を接合固定するために回路板７１と金属板７３上に取り付けられる。本実施例では、回路板７１と金属板７３との間に絶縁層７４を配置することにより、金属板７３と回路板７１との間に電気的干渉が生じることを防止することが可能である。
【００１５】
また、高効率ＬＥＤのパッケージング３００は、さらにキャップ９１を含み、キャップ９１は金属板７３に被り、高効率ＬＥＤ９０と金属リード線７５を被覆するため、外部から汚染されることを防止することが可能である。本実施例では、キャップ９１はシリコン（Silicone）から構成されるゴムである。
上述した通り、本実施例は、金属板上にＬＥＤを適切に設置するため、現在よく使用されている導熱基板と比べて、導熱効果が明らかに向上する。また、コストの面において材料の価額は安く、製造工程は簡単であるため、高効率ＬＥＤパッケージング工程に非常に適すると考えられる。また、この構造は導熱性が高く、かつ異なる応用状況に応じて反射率が異なる金属板を使用することが可能である。特に、高反射率のアルミニウムプレートにより光の利用率を向上させ、ＬＥＤモジュールの輝度を高めることは確実であることが実験から証明されている。
【００１６】
上述したものをまとめてみると、本発明は、同類の製品と比べて、進歩性と実用性を兼ね備え、かつ特許出願を請求する前に同じものが刊行物により公開されたり、使用されたりする例がないため、特許要件を満たすと考えられる。
また、上述したものは本発明の比較的好ましい一例に過ぎないため、本発明の明細書と請求範囲を応用した上で効果が同等な構造変更を行うことは本発明の特許請求の範囲に属するべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の高効率ＬＥＤのパッケージング構造を示す模式図である。
【図２】本発明の第一実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造を示す模式図である。
【図３】本発明の第二実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造を示す模式図である。
【図４】本発明の第三実施例による高効率ＬＥＤのパッケージング構造を示す模式図である。
【符号の説明】
【００１８】
１：金属回路板、２：高効率ＬＥＤ、３：金属板、４：絶縁層、５：回路層、６：金属リード線、１０：導熱基板、１１：回路板、１２：接合ユニット、１３：金属板、１４：穿孔、１５：金属リード線、１６：スズペースト、２０：電気接続ピン、３０：高効率ＬＥＤ、４０：導熱基板、４１：回路板、４３：金属板、４４：第一穿孔、４５：金属リード線、４６：第二穿孔、５０：電気接続ピン、５１：第一接続ピン、５２：第二接続ピン、６０：高効率ＬＥＤ、７０：導熱基板、７１：回路板、７２：接合ユニット、７３：金属板、７４：絶縁層、７５：金属リード線、８０：電気接続ピン、９０：高効率ＬＥＤ、９１：キャップ、１００：高効率ＬＥＤのパッケージング構造、２００：高効率ＬＥＤのパッケージング構造、３００：高効率ＬＥＤのパッケージング構造
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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