JP5804550B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種照明機器等に使用する発光装置に関するものであり、特に、複数の発光素子を直線状に配列したライン状光源となる発光装置に関するものである。

従来、この種の発光装置としては、図２７及び図２８に示すものがあった。この発光装置では、細長い直方体形状の基台１の中央に多数のＬＥＤ素子２が直線状に並べて実装されていた。また、中央に貫通長穴３ａが設けられた基板３が基台１の上に接合されており、ＬＥＤ素子２は基台１の短手方向等その周囲が基板３によって囲まれた状態になっていた（例えば、特許文献１、図１、図３参照）。

また、基板に設けられた長手方向に延伸する凹部内に発光素子を配置した発光装置も提案されていた（例えば、特許文献２参照）。

上記従来技術においては、何れの発光装置でも発光素子が貫通長穴等の凹部内に収められていた。このため、発光素子の周囲、特にライン状光源の短手方向に向かう光の照射が、凹部の壁で妨げられていた。このようにライン状光源の短手方向への光の照射が妨げられると、ライン状光源の側面（特に、長手方向に伸びる側面）から基板の横及び裏面方向に光が照射されなくなる。従って、このライン状光源を使用した発光装置を天井や壁に設置すると、発光装置の横や裏面方向にある天井や壁に当たって反射される光が足りず、発光装置周辺や横方向が暗くなるという問題があった。このため、指向性を広げてより広い範囲を明るくすることが望まれていた。

特開２００６−２９５０８５号公報 特開２００８−２４３８６４号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記従来技術の問題点を解決し、指向性の広いライン状光源となる発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、略直方体をなす金属基板と、その表面上の中央且つ長手方向に配置された配線部を有する基板と、その配線部上に形成され、独立した２つの配線からなる配線パターンと、配線パターンにそれぞれ連通する独立した２つのパターンからなり、金属基板の長手方向の端部から突出する基板の端子部に設けられた導電パターンと、配線部によって中央が長手方向に仕切られ且つ上方及び短手方向の両方の端部が解放されている金属基板の素子実装面の上に配線部を挟んで長手方向にそれぞれ直線状に配列され配線パターンに接続された複数の発光素子と、この発光素子を封止する封止樹脂と、を備えている。この発光装置では、配線部によって中央が長手方向に仕切られ且つ上方及び短手方向が解放されている素子実装面上に発光素子が実装されている。このため、発光素子は、その上方だけでなく側方にも光を照射することになる。

この発光装置における基板の端子部は、配線部の長手方向の両端部にそれぞれ設けられ、配線パターンの独立したパターンが１つずつ設けられている。また、基板の端子部は、配線部の長手方向の一端部に設けられ、配線パターンの独立したパターンが２つ設けられている。このように、基板の端子部は長手方向の端部に設けられているため、側方への光の照射を妨げることがない。

また、基板の端子部は、短手方向に張り出した張出部を有し、金属基板は、配線部の長手方向に対面する張出部間に設けられる金属膜からなる。このように、張出部を利用して薄い金属膜の両端の強度を補うことで、金属基板に代えて配線パターンと同様に形成される金属膜を用いている。

本発明の発光装置では、金属基板の中央且つ長手方向に基板の配線部を配置し、その配線部により仕切られると共に上方及び短手方向端部が解放されている金属基板の素子実装面に、配線部を挟むように発光素子を配列させている。これにより、発光素子が発する光は、金属基板の上方だけでなく短手方向の端部、即ち側方にも照射され、指向性を広げて発光装置周囲も照明することができる。

また、基板の端子部を配線部の長手方向の端部に設けているため、発光素子が側方から広く照射する光を遮ることなく発光装置を複数連結したり、電源等に接続することができる。

また、基板の端子部に短手方向（側方）に張り出す張出部を設けており、この張出部を利用することで金属基板より薄い金属膜を使用することができる。これにより、発光装置をより薄く形成することができる。

本発明の一実施例に係る発光装置を示す平面図である。 図１に示す発光装置のＡ−Ａ断面図である。 図１に示す発光装置のＢ−Ｂ断面図である。 図１に示す発光装置を並べて実装した状態を示す平面図である。 図２に示す金属基板の原形となる大型金属基板を示す裏面図である。 図１に示す基板の原形となる大型基板を示す裏面図である。 図５及び図６に示す大型金属基板と大型基板を張り合わせて形成した集合基板を示す裏面図である。 図７に示す集合基板の平面図である。 図８に示す集合基板の要部横断面図である。 図８に示す集合基板の要部縦断面図である。 図８に示す集合基板に発光素子を実装した状態を示す平面図である。 図１１に示す発光素子を封止樹脂で封止した状態を示す平面図である。 図１２に示す集合基板を分割した状態を示す平面図である。 本発明の発光装置の端子部を片側のみに設けるように変更した例を示す平面図である。 図１４に示す発光装置のＣ−Ｃ断面図である。 図１４に示す発光装置のＤ−Ｄ断面図である。 図１４に示す発光装置を並べて実装した状態を示す平面図である。 図１４に示す金属基板と基板の原形となる大型金属基板と大型基板を張り合わせて形成した集合基板を示す平面図である。 図１８に示す集合基板の要部横断面図である。 図１８に示す集合基板の要部縦断面図である。 図１８に示す集合基板に発光素子を実装した状態を示す平面図である。 図２１に示す発光素子を封止樹脂で封止した状態を示す平面図である。 図２２に示す集合基板を分割した状態を示す平面図である。 図１に示す発光装置における金属基板を金属膜に変更した例を示す平面図である。 図２４に示す発光装置のＥ−Ｅ断面図である。 図２４に示す発光装置のＦ−Ｆ断面図である。 従来の発光装置を示す平面図である。 図２７に示す発光装置の要部断面図である。

図１は本発明の一実施例に係る発光装置の平面図、図２及び図３はそのＡ−Ａ断面図とＢ−Ｂ断面図、図４は複数並べて実装した状態を示す平面図である。図１乃至図４に示す発光装置１０は、金属基板１１と、基板１２とを備えている。金属基板１１は、熱伝導率が高く放熱性に優れた金属、合金からなるものであり、板形状等の略直方体をなすものである。基板１２は、アルミナ、樹脂等からなるものであり、配線部１３と端子部１４，１５とを有している。この配線部１３は、金属基板１１の長手方向の長さとほぼ同じかわずかに短い長さに設定され、金属基板１１の短手方向の長さの約３分の１程度の幅に設定されている。また、端子部１４，１５は、配線部１３の長手方向の両端部に設けられており、金属基板１１の短手方向の長さとほぼ同じ長さだけ短手方向に張り出した張出部１４ａ、１４ｂ、１５ａ、１５ｂを有している。基板１２は、その配線部１３を金属基板１１の表面の中央且つ長手方向に配置するように金属基板１１上に貼り付けられている。このときに、基板１２の端子部１４，１５は、金属基板１１の長手方向の端部から外方に突出した状態になる。

１６，１７は基板１２の配線部１３上の長手方向に設けられた配線パターンであり、それぞれ独立した平行な直線状の配線からなる。１８，１９は基板１２の端子部１４，１５にそれぞれ設けられた導電パターンである。本実施例における導電パターン１８，１９は、配線パターン１６，１７にそれぞれ連通し、端子部１４，１５の表面側だけでなく、スルーホール１８ａ，１９ａを介して裏面側にも回り込むように形成されている。

２０，２１はそれぞれ金属基板１１の素子実装面１１ａ，１１ｂ上に配列されて実装されたＬＥＤ等の複数の発光素子である。金属基板１１の素子実装面１１ａ，１１ｂは、金属基板１１の表面において基板１２の配線部１３によって長手方向に仕切られ、それぞれ上方及び短手方向の端部が解放された面となっている。発光素子２０，２１は、この素子実装面１１ａ，１１ｂ上に配線部１３を挟むと共にそれぞれ長手方向に一列に配列されてボンディングされている。また、この発光素子２０，２１は、配線部１３の配線パターン１６，１７にそれぞれワイヤーボンディングされている。なお、図１には発光素子２０，２１が配線部１３に対して対称位置に同数設けられているが、その位置及び数は任意に変更・設定することが可能なものである。

２２はエポキシ樹脂、シリコン樹脂等からなる封止樹脂であり、発光素子２０，２１を封止している。なお、本実施例における封止樹脂２２は、発光素子２０，２１とワイヤーを全て封止するため、素子実装面１１ａ，１１ｂと基板１２の配線部１３上を覆うように形成されている。

上記構成からなる発光装置１０では、その素子実装面１１ａ，１１ｂが、基板１２の配線部１３によって中央で仕切られてはいるが、その上方及び短手方向のそれぞれの端部が解放されている。このため、その素子実装面１１ａ，１１ｂに実装されている発光素子２０，２１が発する光は、上方及び短手方向の端部（側方）から照射される。従って、この発光装置１０は、その上方だけでなく、周囲も照射することができ、指向性を広げることができる。

また、この発光素子１０は、長手方向の両端部に端子部１４，１５を備えているため、図４に示すように、隣接する発光装置の端子部を突き合わせるように一列に並べてマザーボード等に実装することができる。このように一列に並べて実装すると、任意に長さの設定が可能な線状の光源を形成することができる。この場合、長辺となる短手方向端の端辺から広く光が照射され、周辺を広く照明することができる。

また、端子部１４，１５が金属基板１１から突出していると共に、その表裏面に導電パターン１８，１９が形成されているので、端子部１４，１５の表裏面どちらでもマザーボード等に実装することが可能である。なお、この発光装置１０は、図４に示す配列だけでなく、実装するときの方向や接続を変えるだけで直列、並列あるいは個々に複数実装することが可能である。

次に図５乃至図１３に基づいて発光装置１０の製造時の状態を説明する。はじめに、金属基板１１を複数個取りすることができる大型金属基板３１（図５）と基板１２を複数個取りすることができる大型基板３２（図６）を用意し、図７乃至図１０に示すように、それらを重ねて張り合わせる。大型金属基板３１には、大型基板３２に設けられた図中縦に並ぶ複数の端子部３２ａに対応する部分に長孔３１ａが設けられている。大型基板３２には、図中縦につながった複数の端子部３２ａと、その端子部３２ａの図中横方向間に桟のように形成された複数の配線部３２ｂが設けられている。この大型基板３２における複数の端子部３２ａと配線部３２ｂには、スルーホールを含む導電パターン３２ｃと配線パターン３２ｄがそれぞれ形成されている。

図７乃至図１０に示すように、大型金属基板３１と大型基板３２を張り合わせた集合基板３０には、大型基板３２の配線部３２ｂの間に大型金属基板３１の表面の一部が表出されており、図１１に示すように、そこに複数の発光素子３３を実装する。この発光素子３３は配線パターン３２ｄにそれぞれワイヤーボンディングされる。

その後、図１２に示すように封止樹脂３４によって、大型基板３２の端子部３２ａの上面を除く集合基板３０の表面を覆って、発光素子３３を封止する。このように封止した後、図１３に示すように、大型基板３２の端子部３２ａを縦にダイシングによって切断すると共に、配線部３２ｂ間における発光素子３３の列の間を横にダイシングによって切断することで個々の発光装置に分割する。これにより、一度に多数の発光装置を製造することができる。

本実施例における集合基板３０を切断する場合、図１３中横方向に切断するときには、大型金属基板３１と大型基板３２を切断し、縦方向に切断するときには、ほとんど大型基板のみを切断することになる。このため、金属基板の四方を切断しなければならない場合に比べてダイシングに用いるブレードの寿命が延び、ブレードの交換時期を延ばして製造コストを下げることができる。

図１４は上述した発光装置１０における端子部を配線部１３の片側のみに設けるように変更した一部変更例を示す平面図、図１５及び図１６はそのＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図、図１７はその発光装置を並べて実装した状態を示す平面図である。図１４乃至図１７に示す発光装置４０では、基板１２の配線部１３において長手方向端の片側（図中右端）のみに端子部４４を設けている。この端子部４４は金属基板１１から外方に突出しており、配線部１３上の配線パターン１６，１７にそれぞれ連通する独立した導電パターン４８，４９を有している。この導電パターン４８，４９は、それぞれスルーホールを介して端子部４４の裏面に回り込むように形成されている。尚、金属基板１１、基板１２の配線部１３、発光素子２０，２１及び封止樹脂２２は、図１に示す発光装置１０と同一の構成からなる。

このように、基板１２の配線部１３の長手方向片側のみに端子部４４を設けることで、発光装置４０を小型化することができる。

また、隣接する発光装置４０の端子部４４を突き合わせたり、図１７に示すように、端子部４４をずらして突き合わせることで同じ導電パターン４８（あるいは導電パターン４９）同士が接触するように並べてマザーボード等に実装することで、指向性が広い面光源形成することができる。

この発光装置４０では、前述した発光装置１０と同様に製造することが可能である。即ち、図５に示す大型金属基板３１と同様の大型金属基板５１と、図６に示す大型基板３２における配線パターン及び導電パターンを変えた大型基板５２とを張り合わせて、図１８乃至図２０に示す集合基板５０を形成する。次に、図２１に示すように発光素子５３を集合基板５０に実装し、図２２に示すように発光素子５３を封止樹脂５４で封止する。その後、図２３に示すように集合基板５０を縦横に分割して、個々の発光装置４０に分離する。このように、配線パターンと導電パターンを変えるだけで、発光装置１０，４０を同様の工程で製造することができる。

図２４乃至図２６は、図１に示す発光装置１０の金属基板１１を金属膜６１に変更した例を示す平面図、Ｅ−Ｅ断面図及びＦ−Ｆ断面図である。この金属膜６１は、配線パターン１６，１７と同様に形成あるいは構成されたものであり、金属基板１１薄く小型化が可能なものであるが、強度が低いものとなっている。本変更例においては、この金属膜６１の四隅を、基板１２の端子部１４，１５における短手方向に張り出した張出部１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂによって支えることで、金属膜６１の形状を維持し、発光素子２０，２１の実装が可能な十分な強度を有する構造にしている。

１ 基台
２ ＬＥＤ素子
３ 基板
３ａ 貫通長穴
１０ 発光装置
１１ 金属基板
１１ａ，１１ｂ 素子実装面
１２ 基板
１３ 配線部
１４，１５ 端子部
１４ａ，１４ｂ，１５ａ，１５ｂ 張出部
１６，１７ 配線パターン
１８，１９ 導電パターン
１８ａ，１９ａ スルーホール
２０，２１ 発光素子
２２ 封止樹脂
３０ 集合基板
３１ 大型金属基板
３１ａ 長孔
３２ 大型基板
３２ａ 端子部
３２ｂ 配線部
３２ｃ 導電パターン
３２ｄ 配線パターン
３３ 発光素子
３４ 封止樹脂
４０ 発光装置
４４ 端子部
４８，４９ 導電パターン
５１ 大型金属基板
５２ 大型基板
５３ 発光素子
５４ 封止樹脂
６１ 金属膜

Claims (4)

1. 略直方体をなす金属基板と、
   該金属基板の表面上の中央且つ長手方向に配置された配線部を有する基板と、
   該基板の配線部上に形成され、独立した２つの配線からなる配線パターンと、
   前記配線パターンにそれぞれ連通する独立した２つのパターンからなり、前記金属基板の長手方向の端部から突出する基板の端子部に設けられた導電パターンと、
   前記配線部により中央が長手方向に仕切られ且つ上方及び短手方向の両方の端部が解放されている前記金属基板の素子実装面上に、前記配線部を挟んで長手方向にそれぞれ直線状に配列され、且つ前記配線パターンにそれぞれ接続された複数の発光素子と、
   該発光素子を封止する封止樹脂と、
   を備えていることを特徴とする発光装置。
2. 前記基板の端子部は、前記配線部の長手方向の両端部にそれぞれ設けられ、前記配線パターンの独立したパターンが１つずつ設けられている請求項１に記載の発光装置。
3. 前記基板の端子部は、前記配線部の長手方向の一端部に設けられ、前記配線パターンの独立したパターンが２つ設けられている請求項１に記載の発光装置。
4. 前記基板の端子部は、前記配線部の短手方向に張り出した張出部を有し、前記金属基板は前記配線部の長手方向に対面する前記張出部間に設けられる金属膜からなる請求項１に記載の発光装置。

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