発光モジュール
【課題】 一対の電極面を有する実装面を多方向に備え、各実装面に発光体を実装することで、立体空間を均等な明るさで照明することができると共に、放熱性にも優れた発光モジュールを提供することである。
【解決手段】 複数の発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、複数の発光体を実装する複数の実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板１２とを備え、前記実装面は絶縁層１４を挟んで両側に一対の電極面１５ａ，１５ｂを有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されており、前記複数の実装面を多面体の対向する一対の電極面を除いた全ての面に形成した。
【解決手段】 複数の発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃと、複数の発光体を実装する複数の実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板１２とを備え、前記実装面は絶縁層１４を挟んで両側に一対の電極面１５ａ，１５ｂを有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されており、前記複数の実装面を多面体の対向する一対の電極面を除いた全ての面に形成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多面体からなる基板の外周面に発光体を実装して構成される発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に複数の発光体を実装することによって、広範囲且つ高輝度な発光を得るように構成された発光モジュールが知られている。このような発光モジュールは、一対の電極パターンが複数形成されてなる平板状の基板と、ＰＮ接合構造による複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）とで構成されている。前記基板は、平面的な実装スペースが限られているので、多数のＬＥＤを実装するには、間隔を詰めて高密度に配置する必要があった。
【０００３】
上記構成による発光モジュールによれば、平面的な発光効果は得られるものの、電球のように立体空間を照明するための光源としては不向きであった。このため、立体的な発光を得るために、電極パターンが形成された多面体形状のベース体の各面にＬＥＤを実装して構成された照明装置が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、前記ＬＥＤが実装される電極パターンは、アノード及びカソードからなる二極の電極面で構成されるため、一対の金属材料を接着剤等の絶縁部材で挟んだ構造の基板を用いる場合がある。例えば、特許文献２に開示されている発光ダイオードは、絶縁材料を挟んで一対の柱状の電極体を貼り合わせ、この貼り合わせた上面にＬＥＤを実装し、それぞれの電極体とボンディングワイヤで電気的に接続して形成されている。この発光ダイオードでは、ＬＥＤを実装する平面の小型化を図るため、貼り合わせた一対の電極体の上面を発光面として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−００４４１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されている発光装置にあっては、所定の発光方向に面した実装面を複数有したベース体を形成し、このベース体の表面に電極パターンをエッチング等によって形成する必要がある。このため、ＬＥＤの実装形態に適合するように、電極パターンを形成できるが、ベース体を形成する工程と、電極パターンを形成する工程が必要となるため、製造工数やコストが嵩むといった問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に開示されている発光ダイオードにあっては、一対の電極体を貼り合わせた上面が発光面となっているため、発光範囲が狭く反射効果も十分なものとはいえない。この発光面を広くするには、電極体そのものを大きく形成しなければならず、製造及び製品コストが高くなるといった問題がある。また、ＬＥＤを実装する面が一箇所であるため、複数のＬＥＤを立体的に配置する構造とはなっていない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、一対の電極面を有する実装面を多方向に備え、各実装面に発光体を実装することで、立体空間を均等な明るさで照明することができると共に、放熱性にも優れた発光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールは、複数の発光体と、複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る発光モジュールによれば、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板の各実装面に発光体が実装されているため、多方向を同時に照明することができる。また、前記各実装面が絶縁層を挟んだ一対の電極面によって形成されているため、前記一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極を載置することで容易に電気的接続を図ることができる。さらに、前記基板の形状を変えることによって、実装面の数や隣接する実装面同士の角度を規定することができるので、使用目的に合わせた形状の基板を選択して発光モジュールを構成することができる。
【００１１】
前記基板を五面体以上の多面体によって形成すると共に、全ての実装面の面積を略同一に形成することによって、広範囲をムラなく均一に照明することができる。
【００１２】
また、前記実装面の中間部に絶縁層を有するブロック状の金属体によって基板を構成することによって、放熱効果が高まり、各実装面に実装されている発光体から発する熱を効率よく外部に放出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の発光モジュールの斜視図である。
【図２】上記発光モジュールを構成する基板の斜視図である。
【図３】上記発光モジュールの実装形態を示す側面図である。
【図４】上記発光モジュールをＰＮ構造の発光素子で構成した断面図である。
【図５】上記発光モジュールを発光デバイスで構成した断面図である。
【図６】第２実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図７】第３実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図８】第４実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図９】第５実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図１０】本発明の発光モジュールを搭載したランプの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光モジュールの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図５には、本発明の第１実施形態に係る発光モジュール１１の構造が示されている。この発光モジュール１１は、多面体形状の基板１２と、この基板１２の外周面に実装される複数の発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃとで構成されている。
【００１５】
前記基板１２は、図２に示したように、絶縁層１４を挟んで形成される一対のブロック状の金属部材１５，１６によって六面体形状に形成されている。前記絶縁層１４は、絶縁性を有した接着剤による層になっており、この層によって前記一対の金属部材１５，１６は電気的に分離している。前記一対の金属部材１５，１６は、導電性に優れた銅材によって、断面が正方形となる横長の四角柱状に形成されている。このように、基板１２の略全体が外部との露出部分が広いブロック状の金属部材１５，１６によって構成されているので、後述するように、発光体１３を実装した際には熱伝導率が良好な放熱体（ヒートシンク）となる。
【００１６】
上記構成による基板１２は、前記絶縁層１４を挟んで対向する金属部材１５，１６による平面状の実装面１７ａ〜１７ｄを四方向に有しており、各実装面はそれぞれ直角に隣接し合っている。前記各実装面１７ａ〜１７ｄは、中央部を横断する絶縁層１４を挟んで対向する一対の電極面１５ａ，１６ａからなっている。また、前記各実装面１７ａ〜１７ｄと直交する基板１２の両側面１８ａ，１８ｂは、図３に示したように、前記一の実装面１７ｄをマザーボード等の外部基板１９に載置した際に、ハンダ２０の一部が塗布される電極面となる。
【００１７】
前記基板１２は、接着剤による絶縁層１４によって一対の金属部材１５，１６を貼り合わせるようにして形成したが、樹脂材による薄い絶縁板を介して形成することもできる。また、基板１２の他の形成方法としては、樹脂によって多面体形状のベース体を形成し、前記実装面となる各外周面の中央に帯状に樹脂面が露出する絶縁領域を設け、この絶縁領域を除いた全面を導電性の高い金属でメッキして形成することもできる。
【００１８】
前記基板１２は、実装面１７ａ〜１７ｄの任意の一面を外部基板１９に実装するための当接面にすることができる。図３に示した例では、実装面１７ｄを当接面とし、他の三方向の実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃを実装している。前記発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、それぞれ下面側に一対の電極部２６ａ，２６ｂが設けられ、この一対の電極部と前記基板１２の一対の電極面１５ａ，１６ａとが電気的に接続される。そして、前記一の実装面１７ｄを外部基板１９の電極パターン１９ａ，１９ｂに載置した際に、一対の側面１８ａ，１８ｂにハンダ２０の一部が塗布されることで、外部基板１９との電気的接続が図られる。前記外部基板１９に実装される基板１２は、一対の金属部材１５，１６の一方がアノード側、他方がカソード側となり、各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに実装される発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃはそれぞれ並列接続となる。
【００１９】
前記発光体１３には、図４に示すようなＰＮ接合構造の発光素子２１、又は図５に示すような前記発光素子２１をチップ基板２３上に透光性の樹脂体２５によって封止してなる発光デバイス（ＬＥＤ）２２を利用することができる。前記発光素子２１としては、一例として窒化ガリウム系化合物半導体やアルミニウムガリウムヒ素あるいはガリウムヒ素リン系の半導体が用いられる。これらの半導体は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にＰ型半導体、Ｎ型半導体を拡散成長させた拡散層（Ｐ層及びＮ層）とからなっている。前記Ｐ型半導体及びＮ型半導体はそれぞれＰ型電極，Ｎ型電極を備えており、このＰ型電極，Ｎ型電極の露出する部分が一対の素子電極２１ａ，２１ｂとなる。
【００２０】
前記発光素子２１を各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに直接実装する際は、図４に示したように、一対の電極面１５ａ，１６ａに対応するように各素子電極２１ａ，２１ｂを位置決めして載置される。そして、一対の電極面１５ａ，１６ａと各素子電極２１ａ，２１ｂとの間にバンプ状のハンダ２０を載せ、発光モジュール１１全体をリフロー処理することによって電気的接続が図られる。また、発光素子２１の上面を蛍光性プレートやシートで被覆することで発光色の色合を調整できる。
【００２１】
一方、図５に示したように、前記発光体が一対のチップ電極２４ａ，２４ｂを両端に有したチップ基板２３と、このチップ基板２３上に実装される発光素子２１及びこの発光素子２１を封止する樹脂体２５とからなる表面実装型のＬＥＤ２２として構成されている場合は、前記一対の電極面１５ａ，１６ａ上に一対のチップ電極２４ａ，２４ｂを対応させて載置した後、ハンダ２０あるいは導電性接着剤等を介して電気的に接続される。なお、本実施形態では、前記発光素子２１と一対のチップ電極２４ａ，２４ｂとをワイヤで接続したが、ハンダバンプを介して表面実装するタイプのＬＥＤであってもよく、前記基板１２の各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに形成されている一対の電極面１５ａ，１６ａに電気的に接続可能な発光体であればよい。また、前記樹脂体２５に蛍光剤を含有させることで発光色の色合調整が可能である。
【００２２】
前記発光体が発光素子２１の場合とＬＥＤ２２の場合とで、実装スペースが異なるので、各態様に合わせて基板１２のサイズや各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに設けられる一対の電極面１５ａ，１６ａのサイズが規定される。なお、前記各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、それぞれ一つの発光体１３を配置したが、同一実装面に複数の発光素子２１やＬＥＤ２２からなる発光体１３を複数並列に配置することができる。
【００２３】
本実施形態の発光モジュール１１によれば、図１に示したように、基板１２の三方向に面した実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃにそれぞれ実装されている発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって、上方及び左右方向を中心とした約１８０度に広がる空間領域を照射範囲とすることができる。また、前記発光体が実装されない一対の側面１８ａ，１８ｂに光反射率の高いニッケルメッキや銀メッキ等を施すことによって、両側面１８ａ，１８ｂに面した空間領域の明るさも確保することができる。
【００２４】
前記第１実施形態では基板の隣接する実装面の所定角度が９０度の場合について説明したが、本発明の発光モジュールでは基板の多面体形状が上記六面体以外の様々な形状を取り得ることから、それに応じて９０度以外の所定角度からなる基板をベースにして構成することができる。以下それらの場合について説明する。なお、図６乃至図９は、本発明の発光モジュールの各種の変形例であり、各実装面に沿った断面形状を示したものである。以下、各実施形態において、複数の発光体１３、外部基板１９は共通とし、各基板の実装面をＡ、Ｂ、Ｃ・・・と称して説明する。
【００２５】
図６は、断面四角形状の基板によって構成される第２実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、四面の実装面Ａ〜Ｄを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの３つの実装面に発光体１３を実装することができる。図６（ａ）は上記第１実施形態で示した正四角柱状の基板１２ａによる基本構成であり、各実装面Ａ〜Ｄのなす角度αは９０度となっている。図６（ｂ）は実装面Ｄを広くした台形状の基板１２ｂを基に形成したものである。この基板１２ｂによれば、左右の実装面Ｂ，Ｃに実装されている発光体１３が前方を向くように傾斜しているので、実装面Ａに配置されている発光体１３を中心とした照射範囲に重なるような発光効果を得ることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１２０度、実装面（Ｄ−Ｂ），（Ｄ−Ｃ）のなす角度βはそれぞれ約６０度にすることができる。図６（ｃ）は実装面Ｄが上方の実装面Ａより狭い逆台形状となっているので、実装面Ａに面した前方方向の部分発光と、左右方向から外部基板１９側に向かう部分発光とを有した照明効果が得られる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約８０度、実装面（Ｄ−Ｂ），（Ｄ−Ｃ）のなす角度βはそれぞれ約１００度にすることができる。
【００２６】
図７は、断面三角形状の基板３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって構成される第３実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、三面の実装面Ａ〜Ｃを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの２つの実装面に発光体１３を実装することができる。ここでは、実装面Ａ，Ｂを発光体１３の実装用とし、実装面Ｃを外部基板１９への当接用としている。図７（ａ）に示した基板３２ａは、断面が正三角形状となっているため、２つの実装面Ａ，Ｂに実装された発光体１３からは、それぞれ約１２０度の範囲を照射することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｃのなす角度αは６０度となる。図７（ｂ）に示した基板３２ｂは、実装面Ｃが広い二等辺三角形状となっているので、（ａ）よりも実装面Ａ，Ｂの傾斜角が浅くなり、平面に近い照明効果となる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約９０度、実装面（Ｃ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）のなす角度βはそれぞれ約４５度にすることができる。また、図７（ｃ）に示した基板３２ｃは、実装面Ｃが狭い二等辺三角形状となっているので、（ａ）よりも実装面Ａ，Ｂの傾斜角が深くなり、略相反する二方向を照射する用途に適したものとなる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約３０度、実装面（Ｃ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）のなす角度βはそれぞれ約７５度にすることができる。
【００２７】
図８は、断面五角形状の基板４２ａ，４２ｂ，４２ｃによって構成される第４実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、五角構成の実装面Ａ〜Ｅを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの４つの実装面に発光体１３を実装することができる。図８（ａ）は実装面Ｅから略直角に立ち上がる左右の実装面Ｃ，Ｄと、この実装面Ｃ，Ｄの上端辺から山型に延びる一対の実装面Ａ，Ｂによって形成されているため、外部基板１９と平行な左右の側面方向に向かう発光と、上方を中心とした発光効果が得られる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約１２０度、実装面（Ｂ−Ｃ），（Ａ−Ｄ）のなす角度βはそれぞれ約１２０度、実装面（Ｅ−Ｃ），（Ｅ−Ｄ）のなす角度θはそれぞれ約９０度にすることができる。図８（ｂ）は実装面Ｅを広くすることによって、前記左右の実装面Ｃ，Ｄを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、上方に位置している一対の実装面Ａ，Ｂからの発光範囲をより明るく照射させることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約１２０度、実装面（Ｂ−Ｃ），（Ａ−Ｄ）のなす角度βはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｅ−Ｃ），（Ｅ−Ｄ）のなす角度θはそれぞれ約８０度にすることができる。図８（ｃ）は正五角形に近い形状となっているので、どの実装面Ａ〜Ｅも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このため、外部基板１９に近い範囲の明るさも確保することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｅのなす角度αは１０８度となる。
【００２８】
図９は、断面六角形状の基板５２ａ，５２ｂ，５２ｃによって構成される第５実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、六角構成の実装面Ａ〜Ｆを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの５つの実装面に発光体１３を実装することができる。図９（ａ）は実装面Ｆから略直角に立ち上がる左右の実装面Ｄ，Ｅと、この実装面Ｄ，Ｅの上端辺から傾斜して延びる一対の実装面Ｂ，Ｃ及びこの実装面Ｂ，Ｃの両端に掛かり、前記実装面Ｆと平行な実装面Ａによって形成されている。これによって、外部基板１９と平行な左右の側面方向に向かう発光と、実装面Ａを中心として左右の傾斜した実装面Ｂ，Ｃから上方に向けた発光効果を得ることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｂ−Ｄ），（Ｃ−Ｅ）のなす角度βはそれぞれ約１４０度、実装面（Ｆ−Ｄ），（Ｆ−Ｅ）のなす角度θはそれぞれ約９０度にすることができる。図９（ｂ）は実装面Ｆを広くすることによって、左右の実装面Ｄ，Ｅを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、実装面Ａ及びこの実装面Ａから傾斜下降している一対の実装面Ｂ，Ｃからの発光をより高めることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｂ−Ｄ），（Ｃ−Ｅ）のなす角度βはそれぞれ約１５０度、実装面（Ｆ−Ｄ），（Ｆ−Ｅ）のなす角度θはそれぞれ約８０度にすることができる。図９（ｃ）は正六角形に近い形状となっているので、どの実装面Ａ〜Ｆも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｆのなす角度αは１２０度となる。このため、外部基板１９に近い範囲の明るさも確保することができると共に、上記図８（ｃ）で示した断面正五角形よりも実装面Ａ〜Ｅの全周を連続的にムラなく照明することができる。
【００２９】
上記図６乃至図９に示した形態の発光モジュールは、いずれも当接面となる一の実装面を基準とした断面形状が左右対称形になっており、また、各実装面の面積も略均一になっているので、各実装面に面した空間領域をムラなく均等に照明することができる。
【００３０】
前記各実装面に対しては、一つの発光体を実装したが、配置が可能であれば複数個の発光体を並列に配置させることもできる。さらに、基板の形状を変形して、所定の一対の実装面が広くなるように広く設定し、この拡張したスペースに複数の発光体を並べて実装することで、ある方向に面した空間を部分的に明るく照明するといったことが可能となる。
【００３１】
図１０は、本発明の発光モジュールをランプ型の照明装置６０の光源として組み込んだ応用例を示したものである。ここで使用される発光モジュール６１は、図１に示した基板１２を変形して、実装面Ｄから直交して延びる左右の実装面Ｂ，Ｃを他の実装面Ａよりも長くした基板６２が用いられている。このように左右の実装面Ｂ，Ｃが上方に長く延びているので、同一実装面上に発光体１３を複数並べて実装することができる。このため、小型の蛍光管に近い縦長の空間を照明するのに適している。また、発光体の実装数も多くなるので全体的に明るく、特に左右の側面方向の発光範囲を広げることができる。さらに、前記基板６２がブロック状の一対の金属部材１５，１６で形成されているため、放熱性も十分確保することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１ 発光モジュール
１２ 基板
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 発光体
１４ 絶縁層
１５，１６ 金属部材
１５ａ，１６ａ 電極面
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 実装面
１８ａ，１８ｂ 側面
１９ 外部基板
１９ａ，１９ｂ 電極パターン
２０ ハンダ
２１ 発光素子
２１ａ，２１ｂ 素子電極
２２ ＬＥＤ
２３ チップ基板
２４ａ，２４ｂ チップ電極
２５ 樹脂体
２６ａ，２６ｂ 電極部
６０ 照明装置
６１ 発光モジュール
６２ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多面体からなる基板の外周面に発光体を実装して構成される発光モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、基板上に複数の発光体を実装することによって、広範囲且つ高輝度な発光を得るように構成された発光モジュールが知られている。このような発光モジュールは、一対の電極パターンが複数形成されてなる平板状の基板と、ＰＮ接合構造による複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）とで構成されている。前記基板は、平面的な実装スペースが限られているので、多数のＬＥＤを実装するには、間隔を詰めて高密度に配置する必要があった。
【０００３】
上記構成による発光モジュールによれば、平面的な発光効果は得られるものの、電球のように立体空間を照明するための光源としては不向きであった。このため、立体的な発光を得るために、電極パターンが形成された多面体形状のベース体の各面にＬＥＤを実装して構成された照明装置が開示されている（特許文献１）。
【０００４】
また、前記ＬＥＤが実装される電極パターンは、アノード及びカソードからなる二極の電極面で構成されるため、一対の金属材料を接着剤等の絶縁部材で挟んだ構造の基板を用いる場合がある。例えば、特許文献２に開示されている発光ダイオードは、絶縁材料を挟んで一対の柱状の電極体を貼り合わせ、この貼り合わせた上面にＬＥＤを実装し、それぞれの電極体とボンディングワイヤで電気的に接続して形成されている。この発光ダイオードでは、ＬＥＤを実装する平面の小型化を図るため、貼り合わせた一対の電極体の上面を発光面として構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−００４４１５号公報
【特許文献２】特開２００２−２８９９２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されている発光装置にあっては、所定の発光方向に面した実装面を複数有したベース体を形成し、このベース体の表面に電極パターンをエッチング等によって形成する必要がある。このため、ＬＥＤの実装形態に適合するように、電極パターンを形成できるが、ベース体を形成する工程と、電極パターンを形成する工程が必要となるため、製造工数やコストが嵩むといった問題があった。
【０００７】
一方、特許文献２に開示されている発光ダイオードにあっては、一対の電極体を貼り合わせた上面が発光面となっているため、発光範囲が狭く反射効果も十分なものとはいえない。この発光面を広くするには、電極体そのものを大きく形成しなければならず、製造及び製品コストが高くなるといった問題がある。また、ＬＥＤを実装する面が一箇所であるため、複数のＬＥＤを立体的に配置する構造とはなっていない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、一対の電極面を有する実装面を多方向に備え、各実装面に発光体を実装することで、立体空間を均等な明るさで照明することができると共に、放熱性にも優れた発光モジュールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発光モジュールは、複数の発光体と、複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る発光モジュールによれば、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板の各実装面に発光体が実装されているため、多方向を同時に照明することができる。また、前記各実装面が絶縁層を挟んだ一対の電極面によって形成されているため、前記一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極を載置することで容易に電気的接続を図ることができる。さらに、前記基板の形状を変えることによって、実装面の数や隣接する実装面同士の角度を規定することができるので、使用目的に合わせた形状の基板を選択して発光モジュールを構成することができる。
【００１１】
前記基板を五面体以上の多面体によって形成すると共に、全ての実装面の面積を略同一に形成することによって、広範囲をムラなく均一に照明することができる。
【００１２】
また、前記実装面の中間部に絶縁層を有するブロック状の金属体によって基板を構成することによって、放熱効果が高まり、各実装面に実装されている発光体から発する熱を効率よく外部に放出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態の発光モジュールの斜視図である。
【図２】上記発光モジュールを構成する基板の斜視図である。
【図３】上記発光モジュールの実装形態を示す側面図である。
【図４】上記発光モジュールをＰＮ構造の発光素子で構成した断面図である。
【図５】上記発光モジュールを発光デバイスで構成した断面図である。
【図６】第２実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図７】第３実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図８】第４実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図９】第５実施形態の発光モジュールの断面図である。
【図１０】本発明の発光モジュールを搭載したランプの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づいて本発明に係る発光モジュールの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図５には、本発明の第１実施形態に係る発光モジュール１１の構造が示されている。この発光モジュール１１は、多面体形状の基板１２と、この基板１２の外周面に実装される複数の発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃとで構成されている。
【００１５】
前記基板１２は、図２に示したように、絶縁層１４を挟んで形成される一対のブロック状の金属部材１５，１６によって六面体形状に形成されている。前記絶縁層１４は、絶縁性を有した接着剤による層になっており、この層によって前記一対の金属部材１５，１６は電気的に分離している。前記一対の金属部材１５，１６は、導電性に優れた銅材によって、断面が正方形となる横長の四角柱状に形成されている。このように、基板１２の略全体が外部との露出部分が広いブロック状の金属部材１５，１６によって構成されているので、後述するように、発光体１３を実装した際には熱伝導率が良好な放熱体（ヒートシンク）となる。
【００１６】
上記構成による基板１２は、前記絶縁層１４を挟んで対向する金属部材１５，１６による平面状の実装面１７ａ〜１７ｄを四方向に有しており、各実装面はそれぞれ直角に隣接し合っている。前記各実装面１７ａ〜１７ｄは、中央部を横断する絶縁層１４を挟んで対向する一対の電極面１５ａ，１６ａからなっている。また、前記各実装面１７ａ〜１７ｄと直交する基板１２の両側面１８ａ，１８ｂは、図３に示したように、前記一の実装面１７ｄをマザーボード等の外部基板１９に載置した際に、ハンダ２０の一部が塗布される電極面となる。
【００１７】
前記基板１２は、接着剤による絶縁層１４によって一対の金属部材１５，１６を貼り合わせるようにして形成したが、樹脂材による薄い絶縁板を介して形成することもできる。また、基板１２の他の形成方法としては、樹脂によって多面体形状のベース体を形成し、前記実装面となる各外周面の中央に帯状に樹脂面が露出する絶縁領域を設け、この絶縁領域を除いた全面を導電性の高い金属でメッキして形成することもできる。
【００１８】
前記基板１２は、実装面１７ａ〜１７ｄの任意の一面を外部基板１９に実装するための当接面にすることができる。図３に示した例では、実装面１７ｄを当接面とし、他の三方向の実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃを実装している。前記発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃには、それぞれ下面側に一対の電極部２６ａ，２６ｂが設けられ、この一対の電極部と前記基板１２の一対の電極面１５ａ，１６ａとが電気的に接続される。そして、前記一の実装面１７ｄを外部基板１９の電極パターン１９ａ，１９ｂに載置した際に、一対の側面１８ａ，１８ｂにハンダ２０の一部が塗布されることで、外部基板１９との電気的接続が図られる。前記外部基板１９に実装される基板１２は、一対の金属部材１５，１６の一方がアノード側、他方がカソード側となり、各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに実装される発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃはそれぞれ並列接続となる。
【００１９】
前記発光体１３には、図４に示すようなＰＮ接合構造の発光素子２１、又は図５に示すような前記発光素子２１をチップ基板２３上に透光性の樹脂体２５によって封止してなる発光デバイス（ＬＥＤ）２２を利用することができる。前記発光素子２１としては、一例として窒化ガリウム系化合物半導体やアルミニウムガリウムヒ素あるいはガリウムヒ素リン系の半導体が用いられる。これらの半導体は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にＰ型半導体、Ｎ型半導体を拡散成長させた拡散層（Ｐ層及びＮ層）とからなっている。前記Ｐ型半導体及びＮ型半導体はそれぞれＰ型電極，Ｎ型電極を備えており、このＰ型電極，Ｎ型電極の露出する部分が一対の素子電極２１ａ，２１ｂとなる。
【００２０】
前記発光素子２１を各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに直接実装する際は、図４に示したように、一対の電極面１５ａ，１６ａに対応するように各素子電極２１ａ，２１ｂを位置決めして載置される。そして、一対の電極面１５ａ，１６ａと各素子電極２１ａ，２１ｂとの間にバンプ状のハンダ２０を載せ、発光モジュール１１全体をリフロー処理することによって電気的接続が図られる。また、発光素子２１の上面を蛍光性プレートやシートで被覆することで発光色の色合を調整できる。
【００２１】
一方、図５に示したように、前記発光体が一対のチップ電極２４ａ，２４ｂを両端に有したチップ基板２３と、このチップ基板２３上に実装される発光素子２１及びこの発光素子２１を封止する樹脂体２５とからなる表面実装型のＬＥＤ２２として構成されている場合は、前記一対の電極面１５ａ，１６ａ上に一対のチップ電極２４ａ，２４ｂを対応させて載置した後、ハンダ２０あるいは導電性接着剤等を介して電気的に接続される。なお、本実施形態では、前記発光素子２１と一対のチップ電極２４ａ，２４ｂとをワイヤで接続したが、ハンダバンプを介して表面実装するタイプのＬＥＤであってもよく、前記基板１２の各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに形成されている一対の電極面１５ａ，１６ａに電気的に接続可能な発光体であればよい。また、前記樹脂体２５に蛍光剤を含有させることで発光色の色合調整が可能である。
【００２２】
前記発光体が発光素子２１の場合とＬＥＤ２２の場合とで、実装スペースが異なるので、各態様に合わせて基板１２のサイズや各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃに設けられる一対の電極面１５ａ，１６ａのサイズが規定される。なお、前記各実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃには、それぞれ一つの発光体１３を配置したが、同一実装面に複数の発光素子２１やＬＥＤ２２からなる発光体１３を複数並列に配置することができる。
【００２３】
本実施形態の発光モジュール１１によれば、図１に示したように、基板１２の三方向に面した実装面１７ａ，１７ｂ，１７ｃにそれぞれ実装されている発光体１３ａ，１３ｂ，１３ｃによって、上方及び左右方向を中心とした約１８０度に広がる空間領域を照射範囲とすることができる。また、前記発光体が実装されない一対の側面１８ａ，１８ｂに光反射率の高いニッケルメッキや銀メッキ等を施すことによって、両側面１８ａ，１８ｂに面した空間領域の明るさも確保することができる。
【００２４】
前記第１実施形態では基板の隣接する実装面の所定角度が９０度の場合について説明したが、本発明の発光モジュールでは基板の多面体形状が上記六面体以外の様々な形状を取り得ることから、それに応じて９０度以外の所定角度からなる基板をベースにして構成することができる。以下それらの場合について説明する。なお、図６乃至図９は、本発明の発光モジュールの各種の変形例であり、各実装面に沿った断面形状を示したものである。以下、各実施形態において、複数の発光体１３、外部基板１９は共通とし、各基板の実装面をＡ、Ｂ、Ｃ・・・と称して説明する。
【００２５】
図６は、断面四角形状の基板によって構成される第２実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、四面の実装面Ａ〜Ｄを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの３つの実装面に発光体１３を実装することができる。図６（ａ）は上記第１実施形態で示した正四角柱状の基板１２ａによる基本構成であり、各実装面Ａ〜Ｄのなす角度αは９０度となっている。図６（ｂ）は実装面Ｄを広くした台形状の基板１２ｂを基に形成したものである。この基板１２ｂによれば、左右の実装面Ｂ，Ｃに実装されている発光体１３が前方を向くように傾斜しているので、実装面Ａに配置されている発光体１３を中心とした照射範囲に重なるような発光効果を得ることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１２０度、実装面（Ｄ−Ｂ），（Ｄ−Ｃ）のなす角度βはそれぞれ約６０度にすることができる。図６（ｃ）は実装面Ｄが上方の実装面Ａより狭い逆台形状となっているので、実装面Ａに面した前方方向の部分発光と、左右方向から外部基板１９側に向かう部分発光とを有した照明効果が得られる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約８０度、実装面（Ｄ−Ｂ），（Ｄ−Ｃ）のなす角度βはそれぞれ約１００度にすることができる。
【００２６】
図７は、断面三角形状の基板３２ａ，３２ｂ，３２ｃによって構成される第３実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、三面の実装面Ａ〜Ｃを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの２つの実装面に発光体１３を実装することができる。ここでは、実装面Ａ，Ｂを発光体１３の実装用とし、実装面Ｃを外部基板１９への当接用としている。図７（ａ）に示した基板３２ａは、断面が正三角形状となっているため、２つの実装面Ａ，Ｂに実装された発光体１３からは、それぞれ約１２０度の範囲を照射することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｃのなす角度αは６０度となる。図７（ｂ）に示した基板３２ｂは、実装面Ｃが広い二等辺三角形状となっているので、（ａ）よりも実装面Ａ，Ｂの傾斜角が浅くなり、平面に近い照明効果となる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約９０度、実装面（Ｃ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）のなす角度βはそれぞれ約４５度にすることができる。また、図７（ｃ）に示した基板３２ｃは、実装面Ｃが狭い二等辺三角形状となっているので、（ａ）よりも実装面Ａ，Ｂの傾斜角が深くなり、略相反する二方向を照射する用途に適したものとなる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約３０度、実装面（Ｃ−Ａ），（Ｃ−Ｂ）のなす角度βはそれぞれ約７５度にすることができる。
【００２７】
図８は、断面五角形状の基板４２ａ，４２ｂ，４２ｃによって構成される第４実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、五角構成の実装面Ａ〜Ｅを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの４つの実装面に発光体１３を実装することができる。図８（ａ）は実装面Ｅから略直角に立ち上がる左右の実装面Ｃ，Ｄと、この実装面Ｃ，Ｄの上端辺から山型に延びる一対の実装面Ａ，Ｂによって形成されているため、外部基板１９と平行な左右の側面方向に向かう発光と、上方を中心とした発光効果が得られる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約１２０度、実装面（Ｂ−Ｃ），（Ａ−Ｄ）のなす角度βはそれぞれ約１２０度、実装面（Ｅ−Ｃ），（Ｅ−Ｄ）のなす角度θはそれぞれ約９０度にすることができる。図８（ｂ）は実装面Ｅを広くすることによって、前記左右の実装面Ｃ，Ｄを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、上方に位置している一対の実装面Ａ，Ｂからの発光範囲をより明るく照射させることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ）のなす角度αは約１２０度、実装面（Ｂ−Ｃ），（Ａ−Ｄ）のなす角度βはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｅ−Ｃ），（Ｅ−Ｄ）のなす角度θはそれぞれ約８０度にすることができる。図８（ｃ）は正五角形に近い形状となっているので、どの実装面Ａ〜Ｅも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このため、外部基板１９に近い範囲の明るさも確保することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｅのなす角度αは１０８度となる。
【００２８】
図９は、断面六角形状の基板５２ａ，５２ｂ，５２ｃによって構成される第５実施形態の発光モジュールの例である。この実施形態によれば、六角構成の実装面Ａ〜Ｆを得ることができるので、いずれか一の実装面を外部基板１９への当接面とし、残りの５つの実装面に発光体１３を実装することができる。図９（ａ）は実装面Ｆから略直角に立ち上がる左右の実装面Ｄ，Ｅと、この実装面Ｄ，Ｅの上端辺から傾斜して延びる一対の実装面Ｂ，Ｃ及びこの実装面Ｂ，Ｃの両端に掛かり、前記実装面Ｆと平行な実装面Ａによって形成されている。これによって、外部基板１９と平行な左右の側面方向に向かう発光と、実装面Ａを中心として左右の傾斜した実装面Ｂ，Ｃから上方に向けた発光効果を得ることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｂ−Ｄ），（Ｃ−Ｅ）のなす角度βはそれぞれ約１４０度、実装面（Ｆ−Ｄ），（Ｆ−Ｅ）のなす角度θはそれぞれ約９０度にすることができる。図９（ｂ）は実装面Ｆを広くすることによって、左右の実装面Ｄ，Ｅを若干上向きとなるように傾斜させたものである。これによって、実装面Ａ及びこの実装面Ａから傾斜下降している一対の実装面Ｂ，Ｃからの発光をより高めることができる。このときの前記実装面（Ａ−Ｂ），（Ａ−Ｃ）のなす角度αはそれぞれ約１３０度、実装面（Ｂ−Ｄ），（Ｃ−Ｅ）のなす角度βはそれぞれ約１５０度、実装面（Ｆ−Ｄ），（Ｆ−Ｅ）のなす角度θはそれぞれ約８０度にすることができる。図９（ｃ）は正六角形に近い形状となっているので、どの実装面Ａ〜Ｆも当接面とすることができ、この当接面を除く略全方向を均等に照射することができる。このときの各実装面Ａ〜Ｆのなす角度αは１２０度となる。このため、外部基板１９に近い範囲の明るさも確保することができると共に、上記図８（ｃ）で示した断面正五角形よりも実装面Ａ〜Ｅの全周を連続的にムラなく照明することができる。
【００２９】
上記図６乃至図９に示した形態の発光モジュールは、いずれも当接面となる一の実装面を基準とした断面形状が左右対称形になっており、また、各実装面の面積も略均一になっているので、各実装面に面した空間領域をムラなく均等に照明することができる。
【００３０】
前記各実装面に対しては、一つの発光体を実装したが、配置が可能であれば複数個の発光体を並列に配置させることもできる。さらに、基板の形状を変形して、所定の一対の実装面が広くなるように広く設定し、この拡張したスペースに複数の発光体を並べて実装することで、ある方向に面した空間を部分的に明るく照明するといったことが可能となる。
【００３１】
図１０は、本発明の発光モジュールをランプ型の照明装置６０の光源として組み込んだ応用例を示したものである。ここで使用される発光モジュール６１は、図１に示した基板１２を変形して、実装面Ｄから直交して延びる左右の実装面Ｂ，Ｃを他の実装面Ａよりも長くした基板６２が用いられている。このように左右の実装面Ｂ，Ｃが上方に長く延びているので、同一実装面上に発光体１３を複数並べて実装することができる。このため、小型の蛍光管に近い縦長の空間を照明するのに適している。また、発光体の実装数も多くなるので全体的に明るく、特に左右の側面方向の発光範囲を広げることができる。さらに、前記基板６２がブロック状の一対の金属部材１５，１６で形成されているため、放熱性も十分確保することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１１ 発光モジュール
１２ 基板
１３ａ，１３ｂ，１３ｃ 発光体
１４ 絶縁層
１５，１６ 金属部材
１５ａ，１６ａ 電極面
１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄ 実装面
１８ａ，１８ｂ 側面
１９ 外部基板
１９ａ，１９ｂ 電極パターン
２０ ハンダ
２１ 発光素子
２１ａ，２１ｂ 素子電極
２２ ＬＥＤ
２３ チップ基板
２４ａ，２４ｂ チップ電極
２５ 樹脂体
２６ａ，２６ｂ 電極部
６０ 照明装置
６１ 発光モジュール
６２ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光体と、
複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、
前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記複数の実装面は、多面体の対向する一対の電極面を除いた全ての面に形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記複数の実装面は、全ての実装面の平面形状の面積が略同一である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記複数の実装面は、一の実装面がマザーボードとの電気的な当接面となり、残りの実装面にはそれぞれ少なくとも１つの発光体が実装される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記基板は、五面体以上の多面体によって形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記基板は、前記実装面の中間部に前記絶縁層を有するブロック状の金属体によって形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記発光体は、ＰＮ構造の発光素子又は該発光素子を基板上に樹脂封止して構成される発光デバイスである請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記実装面には、複数の発光体が配列される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項１】
複数の発光体と、
複数の発光体を実装する複数の実装面を有し、隣接する実装面が所定の角度を有している多面体からなる基板とを備え、
前記実装面は絶縁層を挟んで両側に一対の電極面を有し、この一対の電極面に前記発光体の一対の端子電極が電気的に接続されることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
前記複数の実装面は、多面体の対向する一対の電極面を除いた全ての面に形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
前記複数の実装面は、全ての実装面の平面形状の面積が略同一である請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項４】
前記複数の実装面は、一の実装面がマザーボードとの電気的な当接面となり、残りの実装面にはそれぞれ少なくとも１つの発光体が実装される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項５】
前記基板は、五面体以上の多面体によって形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記基板は、前記実装面の中間部に前記絶縁層を有するブロック状の金属体によって形成される請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記発光体は、ＰＮ構造の発光素子又は該発光素子を基板上に樹脂封止して構成される発光デバイスである請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記実装面には、複数の発光体が配列される請求項１に記載の発光モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−６９８３７（Ｐ２０１３−６９８３７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０７０４３（Ｐ２０１１−２０７０４３）
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【出願人】（０００１３１４３０）シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】（０００００１９６０）シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]