(57)【要約】  実装ケース、複数のＬＥＤチップと実装蓋を含むことを特徴とした発光ダイオードマルチチップ表面実装部品（１）。そのチップは発射平面において上から下へ一列で配列する。その実装ケースに大面積の電極を設けている。実装蓋は光を透過するシリカゲルからなり、表面実装部品に大きな光エネルギーを発射させ、実装蓋を通して高い照度を実現し、チップによる熱は電極によって速やかに伝導され、放散する。複数の表面実装部品と電気基板（２）を含み、各表面実装部品（１）に四つのＬＥＤマルチチップ表面実装部品（１）と一電流制限器の直列接続回路があり、各直列接続回路が相互に並列接続し、電気基板（２）がプリント基板で、表面実装部品のチップに最適な熱放散構造を提供することを特徴とした当該表面実装部品のライトバー（２０）。
2012501068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記の項目からなることを特徴とした発光ダイオードマルチチップ表面実装部品：
上表面にＬＥＤ光線発射平面の取付に用いる楕円形の底面を有する溝がある耐高温プラスチック又はセラミックからなる実装ケース；
一列で発射平面に取り付けた複数の発光ダイオードチップ；
発光ダイオードチップに対応した数の電極：当該電極は実装ケースの下表面に設置し、中心線をもって対称で下表面の両側に配置し、チップリード線で電極と接続する；
シリカゲルで溝に充填し、複数の発光ダイオードチップをカバーすることで形成された実装蓋。
【請求項２】
一列で取付平面に取り付けられた複数の発光ダイオードチップが正方形で、２枚〜８枚からなり、チップセンター間の距離が０．８ミリで、その幾何的中心接続線が実装ケースの中心線００’と完全に一致することを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項３】
前記の電極がそれぞれ実装ケースの下表面から両側壁の下部まで延伸したことを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項４】
前記の実装ケースの各電極が下表面で水平に分布し、且つ面積が同一であることを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項５】
前記の実装ケースの各電極が下表面及び二つの側壁の下部で直角に分布し、且つ面積が同一であることを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項６】
前記の実装ケースの外形が角形又は矩形で、前記の実装ケースの溝が角形、矩形又は楕円形のものであることを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項７】
前記の複数の発光ダイオードチップは一対で並列接続され、並列接続された正、負極がそれぞれ一つの電極に溶接されることを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項８】
前記の実装ケースの高さが２ミリ以下、前記の実装蓋の厚さが１ミリ以下であることを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項９】
前記の実装ケースの下表面両側にある電極の中間位置にキー型溝を設けたことを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項１０】
前記の対称で下表面両側に配置された電極に隣接した面は同じ高さのプラスチック突起で仕切り、位置決めされたことを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項１１】
下記の項目からなることを特徴とした発光ダイオードマルチチップ表面実装部品で製造されたライトバー：
それぞれの表面実装部品に直列接続した四つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品と一つの電流制限器からなる多数個の表面実装部品、各個の表面実装部品は並列で接続している；
その表面に高さで上下二部分に分けられ、上部に電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点及び負極通し穴溶接接点があり、下部に複数の発光ダイオード表面実装部品の電源電極ボンディングパッドがある；もう一つの表面では、発光ダイオード電源電極位置とは反対の部分に放熱性銅シートがあることを特徴としたストリップ状の電気基板；
前記各個の表面実装部品の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品は一定の距離ごとに順次電気基板の発光ダイオード電源電極に設置され、発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の正極と負極はそれぞれ電源端子通し穴接点と負極通し穴溶接接点に接続され、電流制限器を電流制限器通し穴溶接接点に溶接し、且つ、各個の表面実装部品に直列接続した二つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の間に接続する。
【請求項１２】
前記の電流制限器の通し穴溶接接点は架空の溶接脚であることを特徴とした請求項１に記載されたライトバー。
【請求項１３】
前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点と負極通し穴接続線溶接接点を設けた上部と複数の発光ダイオード電源電極を設けた下部はそれぞれ上表面面積の２０〜５０％と８０〜５０％を占めたことを特徴とした請求項１に記載されたライトバー。
【請求項１４】
前記の発光ダイオード電源電極は銅製ボンディングパッドであり、前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点と負極接続線通し穴溶接接点は通し穴のボンディングパッドであることを特徴とした請求項１に記載されたライトバー。
【請求項１５】
前記の電気基板はベークライトボードを基層とし、熱放散用のシートと複数の発光ダイオード表面実装部品用の電源電極として使用される一部の銅片が両面に覆われた複合ボード或いはプリント基板であり、当該電気基板の厚さ1ミリ未満であることを特徴とした請求項１に記載されたライトバー。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔産業上の利用分野〕
本発明は発光ダイオード（ＬＥＤ）、特に断面プリズム反射板に使われ、複数の発光ダイオードチップ実装からなるＬＥＤマルチチップ表面実装部品及び当該表面実装部品を取り付けて製造したライトバーに関するものである。
〔従来の技術〕
世界のエネルギーの供給不足、価格上昇の圧力を受け、照明分野では、照明と個電、省エネの総合的効果がとても高い照明器具が求められている。この背景でＬＥＤ照明器具が誕生し、ＬＥＤ照明器具で白熱灯とコンパクト型蛍光灯を代替する。ＬＥＤ照明器具の普及と応用を図るために、本分野と関係分野の技術者たちはＬＥＤ光源の研究開発に取り組んだ。今までの長い間に、彼らの目標は高出力ＬＥＤ光源の開発研究であり、大量の研究論文と実験報告書を発表している。以上の実践と既に試作又は販売した製品の現状から、ＬＥＤの高出力設計及び応用は、発光効率、放熱などの面において大きな技術障害が存在していることが判明した。
【０００２】
ＬＥＤを照明分野で応用する場合において、ＬＥＤ本質への理解が不足したのは重大な問題である。我々は、通常、ＬＥＤ実装のルーメン（光束）値だけにこだわり、しばしばＬＥＤの放熱についてどのように対処するかを無視している。ＬＥＤ照明器具はどのように理想的なルーメンを実現し、どのように放熱するか、どのようにそのルーメンを維持するかは我々の研究方向である。
【０００３】
本出願人は今までの断面プリズム反射板と円盤状ライト等の発明特許出願において、ＬＥＤ等の様々な照明器具を光源とし、且つ、反射板と円盤状ライトの面光源光学エンジンとして使うことを提案している。反射板と円盤状ライトの要求に対応するために、若干のＬＥＤを一つの電気基板に取り付けた照明ユニットがＬＥＤ光源として使われた。最初に提案したＬＥＤ光源とライトユニットはＬＥＤ応用における照明効果と省エネを実現したが、放熱と発光効率等の総合的な性能は不足し、更に強化する必要があった。
〔発明内容〕
本発明は従来の技術の不足を克服し、断面プリズム反射板、特に等断面不等辺プリズム反射板と円盤状ライト構造を組み合わせた極小型で、複数の発光ダイオードチップ実装からなるＬＥＤマルチチップ表面実装部品及び当該表面実装部品を取り付けて製造されたライトバーを提供することを目的とする。
【０００４】
前記の目的を実現する技術案は下記の通りである。
本発明の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品は下記のことを含む：
上表面にＬＥＤ光線発射平面の取付に用いる楕円形の底面を有する溝がある耐高温プラスチック又はセラミックからなる実装ケース；
一列で発射平面に取り付けた複数の発光ダイオードチップ；
発光ダイオードチップに対応した数の電極：当該電極は実装ケースの下表面に設置し、中心線をもって対称で下表面の両側に配置し、チップリード線で電極と接続する；
シリカゲルで溝に充填し、複数の発光ダイオードチップをカバーすることで形成された実装蓋。
【０００５】
一列で取付平面に取り付けられた複数の発光ダイオードチップが正方形で、２枚〜８枚からなり、チップセンター間の距離が０．５−１．１ミリで、その幾何的中心接続線が実装ケースの中心線００’と完全に一致することを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
【０００６】
前記の電極がそれぞれ実装ケースの下表面から両側壁の下部まで延伸したことを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
前記の実装ケースの各電極が下表面で水平に分布し、且つ面積が同一であることを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
【０００７】
前記の実装ケースの各電極が下表面及び二つの側壁の下部で直角に分布し、且つ面積が同一であることを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
前記の実装ケースの外形が角形又は矩形で、前記の実装ケースの溝が角形、矩形又は楕円形のものであることを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
【０００８】
前記の複数の発光ダイオードチップは一対で並列接続され、並列接続された正、負極がそれぞれ一つの電極に溶接されることを特徴とした前記のマルチチップ表面実装部品。
本発明の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品を取り付けて製造されたライトバーは下記のことを含む：
それぞれの表面実装部品に直列接続した四つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品と一つの電流制限器からなる複数個の表面実装部品、各個の表面実装部品は並列で接続している；
その表面に高さで上下二部分に分けられ、上部に電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点及び負極通し穴溶接接点があり、下部に複数の発光ダイオード表面実装部品の電源電極ボンディングパッドがある；もう一つの表面では、発光ダイオード電源電極位置とは反対の部分に放熱性銅シートがあることを特徴としたストリップ状の電気基板；
前記各個の表面実装部品の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品は一定の距離ごとに順次電気基板の発光ダイオード電源電極に設置され、発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の正極と負極はそれぞれ電源端子通し穴接点と負極通し穴溶接接点に接続され、電流制限器を電流制限器通し穴溶接接点に溶接し、且つ、各個の表面実装部品に直列接続した二つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の間に接続する。
【０００９】
前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点と負極通し穴接続線溶接接点を設けた上部と複数の発光ダイオード電源電極を設けた下部はそれぞれ上表面面積の２０〜５０％と８０〜５０％を占めたことを特徴とした前記のライトバー。
【００１０】
前記の発光ダイオード電源電極は銅製ボンディングパッドであり、前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点と負極接続線通し穴溶接接点は通し穴のボンディングパッドであることを特徴とした前記のライトバー。
【００１１】
前記の電気基板はベークライトボードを基層とし、熱放散用のシートと複数の発光ダイオード表面実装部品用の電源電極として使用される一部の銅片が両面に覆われた複合ボード或いはプリント基板であり、当該電気基板の厚さ１ミリ未満であることを特徴とした前記のライトバー。
【００１２】
以上のように、本発明の表面実装部品は実装ケース、複数の発光ダイオードチップ、及び実装蓋からなり、そのうち、チップは上下一列で発射平面に取り付けられ、実装ケースは下表面に大面積の電極があり、実装蓋は透過性が優れたシリカゲルで製造され、各表面実装部品に大きな光エネルギーを放射させ、実装蓋経由で殆ど透過することで高い照度を実現する。また、チップが通電時に生じた熱も速やかに下部にある電極に伝導され、表面実装部品の熱放散に役立つことができる。本発明の前記の表面実装部品を取り付けて製造されたライトバーは、複数の表面実装部品と電気基板からなり、各表面実装部品は四つのＬＥＤマルチチップ表面実装部品と一つの電流制限器の直列接続回路を持ち、各表面実装部品の直列接続回路は相互に並列接続する。前記の電気基板はプリント基板で、各面は高さによって上下二部分にわけ、上部に電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点と負極接続線通し穴溶接接点を設けている。また、下部には、放熱性銅シートからなる複数の発光ダイオード表面実装部品電源電極ボンディングパッドを設けるとともに、発光ダイオード電源電極ボンディングパッドの位置の背面には導電部と熱放散部を設けており、表面実装部品のチップに最適な熱放散構造を提供できる。
【００１３】
照明分野で必要とされているのはスポット光源ではなく、面光源であることがわかった。出願人の前記発明は反射板と円盤状ライトにおいて光学プリズム部分として使用される等断面を有する不等辺のプリズムに面光源式照明を実現できる光学エンジンを提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１ａ】図１ａは六つのＬＥＤチップをもった楕円形実装表面実装部品の断面図、主に実装ケースにおけるチップの配列構造を表すものである。
【図１ｂ】図１ｂは図１ａのＣ−Ｃ線に沿って作った断面図である。
【図１ｃ】図１ｃは図１ａの底面図である。
【図２ａ】図２ａは四つのＬＥＤチップをもった楕円形実装表面実装部品の断面図、主に実装ケースにおけるチップの配列構造を表すものである。
【図２ｂ】図２ｂは図２ａのＡ−Ａ線に沿って作った断面図である。
【図２ｃ】図２ｃは図２ａの底面図である。
【図３】図３は本発明において１６ミリ幅のストリップ状電気基板と複数のＬＥＤマルチチップ表面実装部品から製造されたライトバーの一つの組立図である。
【図４】図４は本発明において８ミリ幅のストリップ状電気基板と複数のＬＥＤマルチチップ表面実装部品から製造されたライトバーの一つの組立図である。
【図５】図５は四つのＬＥＤマルチチップ表面実装部品と一つの電流制限器で一つの表面実装部品となる直列接続及び若干の同じ表面実装部品の並列接続と並列接続後の入力と出力側がＬＥＤ駆動装置へ接続する回路図である。
【図６】図６は図５の回路図に示されたＬＥＤマルチチップ表面実装部品を３セット採用したものの駆動構造図であり、一つの断面プリズム反射板に３つの独立した表面実装部品の直列接続と若干の表面実装部品の並列接続ができる駆動回路を表すものである。
【図７】図７は本発明の１６ミリ幅の電気基板に実装されたＬＥＤマルチチップ表面実装部品を取り付ける時の配線、溶接接点等の配列図である。
【図８】図８は本発明の８ミリ幅の電気基板に実装されたＬＥＤマルチチップ表面実装部品を取り付ける時の配線、溶接接点等の配列図である。
【図９】図９は図７の電気基板裏側の構造配置図である。
【図１０】図１０は図８の電気基板裏側の構造配置図である。
【図１１ａ】図１１ａは、図３に示されたライトバーを等断面不等辺の三角形定方向プリズム円形反射板に取り付け、円盤状ライトに組み立てた断面図である。
【図１１ｂ】図１１ｂは、図１１ａに示すライトバーから熱放散蓋を取り除いた後の平面図である。
【図１２ａ】図１２ａは、図４に示されたライトバーを、等断面不等辺三角形プリズムを有する指向性の円形反射板に取り付け、板状ライトに組み立てた断面図である。
【図１２ｂ】図１２ｂは、図１２ａに示すライトバーから熱放散蓋を取り除いた後の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
〔具体的な実施例〕
図１ａ〜図２ｃは本発明であるＬＥＤマルチチップ表面実装部品実装の二種類の構造分布がそれぞれ提供した三つの図面を示した。図１ａ〜図１ｃは表面実装部品に６つのＬＥＤチップを取り付けた分布構造で、図２ａ〜図２ｃは表面実装部品に４つのＬＥＤチップを取り付けた分布構造である。６チップと４チップからなる表面実装部品はマルチチップ表面実装部品におけるチップ数量の違いによる電極数量と発生した光エネルギーの違いだけで、体積とサイズ以外に、構造上で同じなので、本実施例において６つの発光ダイオードチップを例として説明する。
【００１６】
よって、本発明の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品１は実装ケース１１、６つの発光ダイオードチップ１２、電極１３と実装蓋１４からなり、そのうち、実装ケース１１の上表面１１１中央部にＬＥＤの光線発射平面の取付に用いる楕円形の底面を有する溝１１２があり、溝１１２は楕円形で、対応の底面平面も楕円形である。一般的に、実装ケース１１は耐高温プラスチック或いはセラミック材料で製造されたものである。
【００１７】
６つの発光ダイオードチップ１２は配列方式で、上下一列で発射平面に取り付け、且つ楕円形平面の軸対称中心にある。更にいえば、本実施例では、６つのＬＥＤチップとも正方形で、その幾何的中心接続線が実装ケースの中心線００’と完全に一致している。要求に応じて、例えば６つのチップの中間距離を０．８ミリに配置し、且つ各チップが水平面と垂直した直列実装を実現することができる。
【００１８】
６つの電極１３は実装ケースの下表面に設置され、中心線００’をもって対称的に下表面の両側に配置される。ここでは、表面実装部品の電極は電源の溶接脚でもある。各電極１３の幅は同じなので、チップが入力された電流も同じである。各チップは金糸１５等のチップリード線経由で電極１３と接続する。本実施例では、６つの発光ダイオードチップは二つずつペアで並列接続し、並列接続により３つの正極と３つの負極、計６極が形成されるため、それぞれ６つの電極１３の一つに溶接する。前記の実装ケース１１の各電極１３は下表面にあり、その外表面は平面形分布で設置しており、面積も同じである。また、電極１３はそれぞれ実装ケース１１の下表面から二つの側壁の下部まで延伸するため、実装ケース１１の各電極は下表面と二つの側壁の下部で二つの垂直平面による直角分布電極を形成しており、且つ面積も同じである。このように、チップとして入力された電流は同じである、一方、ＰＮ接合が金属電極に密着しているため、ＰＮ接合で熱が生じたと同時に、金属電極から熱が伝導される。それに、電極は平面分布なので、伝導される熱も多い。
【００１９】
実装蓋１４はシリカゲル（できるだけ光の発射に有利で、熱放散性ある光学充填剤であるシリカゲル）を溝に充填し、６つの発光ダイオードチップ１２を覆ったことで形成されたものである。従って、プラスチック或いはセラミックで実装した実装ケース１の楕円形平面におけるチップ発射面に、薄いシリカゲル層が覆われている。
【００２０】
前記の６つの発光ダイオードチップ１２は一対で並列接続してから、正負極の各溶接脚を電極に溶接する。しかし、６つの発光ダイオードチップ１２を先に並列接続しないと、１２個の正負極になり、実装ケースの底面に１２個の電極を設置する必要がある。この場合、電極の総面積が減少し、熱放散に不利である。
【００２１】
通常、実装ケース１１の高さは２ミリ以下で、前記の実装蓋の厚さは１ミリ以下である。実装ケース下表面両側の電極１３の中間位置にキー型溝１７を設けている。対称で下表面両側に配置された電極１３に隣接した面は同じ高さのプラスチック突起で仕切り、位置決めしている。
【００２２】
上記の工程によれば、低出力および低電流の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品が形成される。各発光ダイオードマルチチップ表面実装部品は、０．０１から０．５ワット（Ｗ）の出力を有する。これにより、不等辺三角形の等断面を有し、異なるサイズおよび異なる出力を有するマイクロプリズム反射板の要求に適合することができる。
【００２３】
図３〜図６は本発明である前記の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品を取り付けて製造されたライトバー２０で、多数個の表面実装部品Ｎ、ストリップ状の電気基板（Printed circuit board（プリント回路基板），ＰＣＢ）２からなり、そのうち、多数個の表面実装部品Nにおける各表面実装部品１０には、直列接続された四つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品１と一つの電流制限器Ｒが含まれ、各個の表面実装部品Ｎは並列接続を採用する。マルチチップ表面実装部品には６つと４つの発光ダイオードチップがあり、チップ数量と構造、大きさの違いだけで、原理は同じである。そのため、本実施例では、６つの発光ダイオードチップを例として説明し、４つの発光ダイオードチップの図面は参考までに示す。
【００２４】
図５と図６はＬＥＤマルチチップ実装表面実装部品１及びこれで製造されたライトバー２０の典型的な回路図である。これは直列接続−並列接続回路であり、照明器具の電圧要求が低圧なので、ここの駆動電圧はＤＣ１２Ｖである。各個の表面実装部品回路１０はＺ１，Ｚ２，・・・・・・，Ｚｎ（並列接続回路のサブ回路）であり、ＬＥＤマルチチップ表面実装部品１はサブ回路で直列接続し、Ｒはサブ回路における電流制限器である。この回路のメリットは、一つのＬＥＤが稼働しなくなった場合は一つのサブ回路だけが稼働停止し、他のサブ回路が依然として正常に稼働できることである。図６は３つの駆動装置に駆動された回路で、コストはやや高いが、本発明では、アルミナ枠による均一な熱放散の条件を提供しているため、各サブ回路の電流は均一のものである。三つ又はこれ以上の駆動装置を設けるメリットは、個別の駆動装置が故障した場合でも、他の駆動回路が依然として稼働できることである。
【００２５】
更に、図７と図９は、高さがそれぞれ１６ｍｍと８ｍｍのストリップ状電気基板２であり、その表面に高さで上下二部分にわけ、上部に電源端子接点２１、電流制限器溶接接点２２、及び負極接続線溶接接点２３を設け、下部に複数の発光ダイオード表面実装部品電源電極ボンディングパッド２４を設けた。もう一つの表面が発光ダイオード電源電極ボンディングパッドの位置とは反対の部分に熱放散部２５を設けている。前記の電源端子接点２１、電流制限器溶接接点２２、及び負極接続線溶接接点２３は通し穴のボンディングパッドである。
【００２６】
各個の表面実装部品１０を電気基板２に溶接する時に、各個の表面実装部品１０の発光ダイオードマルチチップ表面実装部品１は表面実装部品順序で一定の距離ごとに電気基板の発光ダイオード電源電極ボンディングパッド２４に設置し、発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の正極と負極は、それぞれ電源端子接点２１と負極溶接接点２２に接続し、電流制限器Ｒを電流制限器溶接接点２３に溶接し、且つ、各個の表面実装部品に直列接続した二つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の間に接続する。
【００２７】
マルチチップ表面実装部品ＰＣＢライトバー２０を組み立てた後、当該ライトバー２０は、以下で詳しく説明するＬＥＤ等断面不等辺プリズム板状ライトと円盤状ライトの重要な部品となる。取り付けようとするライトバー２０のＬＥＤ等断面不等辺プリズム板状ライトと円盤状ライトを大きなＬＥＤ実装部品と見なすと、マルチチップ実装の表面実装部品１及び製造されたＰＣＢライトバー２０は、前記の板状ライトと円盤状ライトの分割不能の一部分となる。マルチチップ実装表面実装部品ライトバーの全ての特性は、プリズム反射板と円盤状ライトに従属し、面光源光学エンジンの光の動力源としての役割を果たすことができる。
【００２８】
理解すべきなのは、板状ライト或いは円盤状ライトのライトタンクの需要に対応するために、前記の板状ライトにおけるライトバー２０は直線形ライトタンクに取り付けられ、長さはＬで計量し、円盤状ライトにおけるライトバー２は環状ライトタンクに取り付けられ、長さは周長のＣで計量する。照明器具の特殊な回路デザインにより、回路を多数個の表面実装部品Ｎに区分し、このＮ個の表面実装部品回路はＤＣ１２Ｖの低電圧で並列接続し、各表面実装部品における４つの表面実装部品と一つの電流制限器は直列接続である。すると、板状ライト或いは円盤状ライトのライトバー２の長さＬ或いは周長Ｃは各表面実装部品の長さδ或いはライトタンク直径Ｄ（ライトタンクと組み合わせた電気基板の直径でもある）で計算することができる。例えば、板状ライトのライトバーは公式Ｌ＝δ×Ｎ、円盤状ライトのライトバーは公式Ｃ＝π×Ｄで計算できる。円盤状ライトの周長がＮ個の表面実装部品長さの和（δ×Ｎ，δ＝３０ミリが既知で、Ｎは２０)に等しい場合、等式のπ×Ｄ＝Ｎ×δでライトタンクにマッチングした電気基板の直径Ｄ＝Ｎ・δ／πを求めることができる。明らかなことに、円盤状ライト或いは板状ライトは出力を決定して初めて、長さと直径を決定することができる。各表面実装部品の長さ（単一表面実装部品の長さ）の制限により、照明器具の出力の決定には、表面実装部品長さの要因も考慮する必要がある。
【００２９】
ここのＬＥＤマルチチップ表面実装部品の幅はＡで、通常４Ａ≠δで、Ａは広すぎてはならない。図３と図４に示されたように、広すぎると、照明器具の出力分布及び直径の小さい円盤状ライトの成形に影響する。
【００３０】
ストリップ状のＬＥＤチップ表面実装部品ＰＣＢライトバー２０について、発光する同一性から、我々はエジソンが発明した白熱灯のフィラメントを想像することができるが、ここのライトバー２０は従来のタングステン・フィラメントと全く違う。このライトバーはＮ個のライトバーから任意に組み合わせることができる。ライトバーとライトケース（板状ライト或いは円盤状ライト）を分離し、“内部修復”を実施できるが、従来の白熱灯フィラメントは絶対にライトケースと自由に分離できない。
【００３１】
前記のＬＥＤチップの一列による垂直実装というデザインはＬＥＤ照明器具の設計要求に対応したものである。前記の図３の説明で言った通り、マルチチップを楕円形で実装された表面実装部品は照明器具の発光源である。本出願人による“等断面定方向プリズム円形反射板及びその製造された円盤状ライト”の特許出願明細書に記載された“前記の発光ダイオードの発射平面がプリズム面における各断面三角形頂点の接続線と９０°−αの鋭角で交差する”ことと同じである。これは光学設計の需要によるものである。また、マルチチップ楕円形ＬＥＤ表面実装部品実装の対称的な設計は光学上の要求以外に、給電と熱放散の要求も満たす。
【００３２】
図７と図８に示された実際に使用される電気基板２はベークライトボードを基層とし、熱放散用のシートと複数の発光ダイオード表面実装部用の品電源電極として使用される一部の銅片が両面に覆われた複合ボードであり、当該電気基板の厚さ１ミリ未満である。加工処理により、電気基板で電源端子接点２１、電流制限器溶接接点２２、負極接続線溶接接点２３の上部と複数の発光ダイオード電源電極ボンディングパッド２４の下部を形成し、上部と下部はそれぞれ上表面面積の２０〜５０％と８０〜５０％を占める。本実施例では、電気基板２に示された高さＨはＬＥＤ表面実装部品の溶接ゾーンである。基板全体にとって、Ｈ部は五分の三を占めており、当該部分はＬＥＤ表面実装部品の溶接ゾーンでありながら、ＬＥＤの電源電極でもあり、ＬＥＤの放熱領域でもある。表面実装部品ライトバーの厚さが０．８ｍｍで、ＬＥＤ節点に熱が生じた場合、直ちに電極１３からＰＣＢボンディングパッドに伝導され、更にＰＣＢのベークライト層を通して裏側の放熱性銅シート２５に伝導される。また、基板の電気抵抗ボンディングパッドが前後に貫通しているため、これも熱を裏側の銅板に伝導することができる。ここの電流制限器Ｒは架空溶接を採用し、ＬＥＤの熱蓄積をできるだけ避けた。
【００３３】
図９と図１０はＬＥＤマルチチップ楕円形表面実装部品ＰＣＢライトバーの電気基板の裏側であり、高さＨの斜線部分は回路の正極リード線で、ここにおいてＬＥＤ放熱性銅シートの働きもあり、ＰＣＢ電気基板から伝導された熱を広い面積でその裏側で支えられたアルミ合金のライト枠に伝え、更にライト枠と外部空気の対流により熱放散を実現する。図７、図８をまとめると、ここは熱放散性を“拡大する”という方針を採用し、できるだけＬＥＤ接合の接触、伝導、熱放散面積を拡大している。本設計は従来の直径が５ミリの銃弾型実装発光ダイオード設計に比べ、熱放散面積は数十倍も拡大した。したがって、このような熱放散システムは効果が優れている。
【００３４】
図１１は本発明を円盤状ライトで応用した実例である。前記の円盤状ライトにはライトバー２０のほか、円形反射板３０、熱放散枠４０、熱放散板５０、反射ライニング材６０も含まれている。これから、スポット光源、スポット数、面光源等の面から説明する。
【００３５】
直径が１８０ｍｍの円盤状ライトの場合、その出力は５Ｗであり、その周りのライトタンク５２に２０個のＬＥＤ楕円形表面実装部品が分布している。各個に４枚の表面実装部品があり、各枚の表面実装部品平面に６つのチップスポット光源がある。つまり、直径が１８０ｍｍの円盤状ライト周長に６×４×２０＝４８０のスポット光源がある。直径が１８０ｍｍの円盤状ライトに３３本の等断面不等辺プリズムリングを彫刻している。ＬＥＤマルチチップライトバーが点灯すると、円盤状ライトの周辺にある各表面実装部品のＬＥＤチップ発光点から板状ライトのプリズムリングに照射し、プリズム面で全て反射すると、４８０×３３＝１５８４０の反射光束が生じ、円盤状ライト平面が形成される。直径（φ）１８０ｍｍの円盤状ライトの通光穴径は２５４ｃｍ2である。１５８４０÷２５４＝６２、即ち、一平方センチに６２の光束が反射される。これは、５Ｗのライトから１５８４０光束への光学的及び数学的変化であり、スポット光源から面光源ヘの変化でもある。
【００３６】
図１２に示されたのは矩形の板状ライトで、ライトバー２００のほか、直線型プリズム反射板３００、熱放散枠４００、熱放散板５００、反射ライニング材６００も含まれている。出力は５Ｗで、その両側のライトタンク５２０に若干のＬＥＤ表面実装部品が分布している。各個に４枚の表面実装部品があり、各枚の表面実装部品平面に６つのチップスポット光源がある。
【００３７】
図１１と図１２からわかるように、ＬＥＤマルチチップ表面実装部品ライトバーは等断面不等辺プリズム板状ライトと円盤状ライトの中核である。等断面不等辺プリズム板と円盤は、優れたメカニズムによって駆動される優れた構造を有する。また、応用の実例として、板状ライトと円盤状ライトの中心に穴を開け、ネジ７０、７００で天井に設置されたストリップ状板８０、８００に取り付け、平天井の照明器具又はペンダント式照明器具になる。
【００３８】
理論から実践へと進み、ＬＥＤ半導体照明が従来の白熱灯、コンパクト型蛍光灯に取って代わる時代が近づいており、従来の照明器具設計の拘束から脱出し、険しい道のりで努力し、ある程度の成果も取得しており、近いうちに、省エネで地球に優しく、高照度のＬＥＤ半導体照明器具が利用出来るようになる。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年8月4日(2011.8.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上表面にＬＥＤ光線発射平面の取付に用いる楕円形の底面を有する溝がある耐高温プラスチック又はセラミックからなる実装ケースと、
一列で発射平面に取り付けた複数の発光ダイオードチップと、
前記発光ダイオードチップに対応した数の電極であって、当該電極は実装ケースの下表面に設置され、中心線をもって対称で下表面の両側に配置され、チップリード線で前記発光ダイオードチップと接続される、電極と、
シリカゲルで溝に充填し、複数の前記発光ダイオードチップをカバーすることで形成された実装蓋と、
を備えることを特徴とした発光ダイオードマルチチップ表面実装部品。
【請求項２】
一列で取付平面に取り付けられた複数の前記発光ダイオードチップが正方形で、２枚〜８枚からなり、チップセンター間の距離が０．８ミリで、その幾何的中心接続線が前記実装ケースの中心線００’と完全に一致することを特徴とした請求項１に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項３】
前記の実装ケースの各電極が下表面及び二つの側壁の下部で直角に分布し、且つ面積が同一であることを特徴とした請求項１または２に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項４】
前記の複数の発光ダイオードチップは一対で並列接続され、並列接続された正、負極がそれぞれ一つの電極に溶接されることを特徴とした請求項１から３の何れか１項に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項５】
前記の実装ケースの下表面両側にある電極の中間位置にキー型溝を設けたことを特徴とした請求項１から４の何れか１項に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項６】
前記の対称で下表面両側に配置された電極に隣接した面は同じ高さのプラスチック突起で仕切り、位置決めされたことを特徴とした請求項１から５の何れか１項に記載されたマルチチップ表面実装部品。
【請求項７】
直列接続した四つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品と一つの電流制限器とからなる多数個の表面実装部品を備え、各個の表面実装部品は並列で接続しており、
その表面に高さで上下二部分に分けられ、上部に電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点及び負極通し穴溶接接点があり、下部に複数の発光ダイオード表面実装部品の電源電極ボンディングパッドがあり、かつ、もう一つの表面では、発光ダイオード電源電極位置とは反対の部分に放熱性銅シートがあることを特徴としたストリップ状の電気基板を有し、
前記各個の表面実装部品の前記発光ダイオードマルチチップ表面実装部品は、一定の距離ごとに順次前記電気基板の発光ダイオード電源電極に設置され、前記発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の正極と負極は、それぞれ前記電源端子通し穴接点と前記負極通し穴溶接接点とに接続され、前記電流制限器は、前記電流制限器通し穴溶接接点に溶接されるとともに、各個の表面実装部品に直列接続した二つの発光ダイオードマルチチップ表面実装部品の間に接続されている、
ことを特徴とした発光ダイオードマルチチップ表面実装部品で製造されたライトバー。
【請求項８】
前記の電流制限器の通し穴溶接接点は架空の溶接脚であることを特徴とした請求項７に記載されたライトバー。
【請求項９】
前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点、及び負極通し穴溶接接点を設けた上部と、複数の発光ダイオード電源電極を設けた下部とは、それぞれ上表面面積の２０〜５０％と８０〜５０％を占めたことを特徴とした請求項７または８に記載されたライトバー。
【請求項１０】
前記の発光ダイオード電源電極は銅製ボンディングパッドであり、前記の電源端子通し穴接点、電流制限器通し穴溶接接点、及び負極接続線通し穴溶接接点は、通し穴のボンディングパッドであることを特徴とした請求項７から９の何れか１項に記載されたライトバー。
【請求項１１】
前記の電気基板は、ベークライトボードを基層とし、熱放散用のシートと複数の発光ダイオード表面実装部品用の電源電極として使用される一部の銅片が両面に覆われた複合ボード或いはプリント基板であり、当該電気基板の厚さが1ミリ未満であることを特徴とした請求項７から１０の何れか１項に記載されたライトバー。
【請求項１２】
請求項７から１１の何れか１項に記載されたライトバーを備える照明器具。
【国際調査報告】
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