説明

発光体および照明装置

【課題】
封止樹脂を堰き止める専用の土手等を要せずに、封止樹脂が所定の形状に形成可能な発光体およびこの発光体を具備する照明装置を提供する。
【解決手段】
発光体1Aは、基板2と、基板2の一面2a側に設けられた一対の配線層6,6と、配線層6,6間の内側に位置して基板2の一面2a側に実装された半導体発光素子4と、半導体発光素子4を覆うとともに配線層6,6間の内側に設けられ配線層6,6よって堰き止められた透光性の封止樹脂5とを具備している。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の一実施形態は、半導体発光素子を光源とする発光体およびこの発光体を具備する照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種の発光体は、基板に実装された複数の半導体発光素子を土手(枠)で囲み、この土手内に充填した封止樹脂により半導体発光素子を封止している。そして、土手は、封止樹脂を堰き止めるために専用に設けられるものであり、白色のシリコーン樹脂などの合成樹脂からなっている。また、封止樹脂は、蛍光体が混じられた透光性を有するシリコーン樹脂等からなっている。そして、蛍光体には、半導体発光素子が発した青色光によって励起された黄色光を放射する黄色蛍光体が用いられている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
発光体は、青色光と、この青色光に対して補色関係にある黄色光が混じることによって白色光が形成される。そして、発光体は、白色光が封止樹脂の表面から光の利用方向に出射されるように、電球形ランプ、ダウンライトやスポットライトなどの各種照明装置に用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2011−54303号公報(第7頁、第2図)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
発光体は、封止樹脂を堰き止める専用の土手が設けられていると、土手の材料や形成の手間に要する費用分、コストアップするという欠点を有する。
【0006】
本発明の実施形態は、封止樹脂を堰き止める専用の土手等を要せずに、封止樹脂が所定の形状に形成可能な発光体およびこの発光体を具備する照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の実施形態の発光体は、基板、配線層、半導体発光素子および封止樹脂を有して構成される。
【0008】
基板は、その一面側に一対の配線層が設けられる。
【0009】
半導体発光素子は、配線層間の内側に位置して基板の一面側に実装される。半導体発光素子は、一対の配線層に電気接続される。
【0010】
封止樹脂は、透光性を有してなり、半導体発光素子を覆うとともに配線層間の内側に配線層によって堰き止められるように設けられる。
【発明の効果】
【0011】
本発明の実施形態によれば、半導体発光素子を覆う封止樹脂が配線層間の内側に設けられて配線層によって堰き止められるので、封止樹脂を充填する専用の部材を設けなくすることができ、その分、発光体を安価に形成できることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す発光体の概略上面図である。
【図2】同じく、発光体の概略側断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す発光体の概略側断面図である。
【図4】本発明の第3の実施形態を示す発光体の概略側断面図である。
【図5】本発明の第4の実施形態を示す管形発光ランプの概略正面図である。
【図6】同じく、照明器具の概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第1の実施形態について説明する。
【0014】
本実施形態の発光体1は、図1および図2に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。また、以下の実施形態においても同様である
【0015】
図1において、発光体1は、基板2、一対の配線パターン3,3、半導体発光素子としてのLEDベアチップ4および封止樹脂5を有して構成されている。
【0016】
基板2は、セラミックスからなり、長尺の長方形に形成されている。例えば、長手寸法が230mm、短手(幅)寸法が20mmである。また、基板2は、その板厚が0.5〜1.8mmのものが用いられており、ここでは1mmのものが使用されている。
【0017】
一対の配線パターン3,3は、それぞれ配線層6および保護層7からなっている。配線層6は、例えば10μmの金属箔例えば銀箔からなり、基板2の一面2a側に例えばスクリーン印刷により形成されている。そして、一対の配線層6,6は、基板2の長手方向に沿って互いに正対するように設けられている。すなわち、配線層6,6は、基板2の長手方向の図示しない中心線に対して左右対称に形成されており、その内側の間隔が例えば10mmとなっている。
【0018】
保護層7は、ガラスなどの電気絶縁材料からなり、例えばスクリーン印刷により配線層6を覆うように形成されている。その厚さは、例えば10μmである。保護層7は、配線層6が空気に触れることを阻止して、配線層6の表面劣化を防止している。
【0019】
そして、配線層6,6は、基板2の長手方向の一端部2cに設けられた接続コネクタ8に電気接続されている。接続コネクタ8は、雌コネクタであり、基板2の一面2aにはんだ付けされて取り付けられているとともに、図示しない一対の接続端子が配線層6,6にはんだ付けにより電気接続されている。そして、接続コネクタ8は、基板2の長手方向に沿うようにして図示しない雄コネクタが接続されるように形成されている。接続コネクタ8の接続端子は、雄コネクタの接続ピンに電気接続される。
【0020】
なお、基板2の他端部2dに他の発光体1の接続コネクタ8に接続する雄コネクタを設けて、当該雄コネクタに配線層6,6を接続してもよい。これにより、長手方向に並設される複数個の発光体1を順次電気接続することができる。
【0021】
LEDベアチップ4は、既知の構成により、例えば略直方体の形状に形成されて青色光を放射するように形成されている。LEDベアチップ4は、その複数個が配線層6,6間の内側に位置して基板2の一面2aに接着されて実装されている。また、複数個のLEDベアチップ4は、配線パターン3,3(配線層6,6)間の中間の位置において、配線パターン3,3に沿って等間隔で並設されている。LEDベアチップ4,4同士の間隔は、例えば5〜20mmに設定され、ここでは10mmとしている。
【0022】
封止樹脂5は、透光性を有する例えばシリコーン樹脂からなり、一対の配線パターン3,3間の内側の基板2の一面2a側に設けられている。また、封止樹脂5は、黄色蛍光体9が所定の比率で混合されている。封止樹脂5は、当初、所定の流動性(粘度)を有するものであり、一対の配線パターン3,3間の基板2の一面2a側に滴下されて、固化することにより当該一面2a側に設けられる。
【0023】
そして、封止樹脂5は、並設された複数個のLEDベアチップ4を覆うことができて、一対の配線パターン3,3間の断面形状が所定の形状例えば半球形に形成される所定量が一対の配線パターン3,3の長手方向の形成範囲に亘って滴下される。滴下された封止樹脂5は、基板2の短手方向において、一対の配線パターン3,3の保護層7,7によって堰き止められ、表面張力により蒲鉾形の形状となっている。
【0024】
そして、封止樹脂5は、図2に示すように、固化することにより、断面半球形の形状に形成されている。封止樹脂5は、基板2の一面2aでの幅寸法W1が保護層7,7間の間隔の約10mmであり、基板2の一面2aからの高さ寸法H1が例えば2.5mmとなっている。
【0025】
なお、封止樹脂5は、LEDベアチップ4の大きさ、一対の配線パターン3,3間の内側の間隔、配線層6や保護層7のそれぞれの厚さなどに応じて、前記幅寸法W1が1〜10mmの範囲に、前記高さ寸法H1が0.5〜5mmの範囲にそれぞれ設定される。また、封止樹脂2の断面形状は、半球形に限らす、砲弾形や半楕円形など、所定の形状に形成されればよい。
【0026】
また、封止樹脂5の粘度は、一対の配線パターン3,3(一対の保護層7,7)に堰き止められた状態で、一対の配線パターン3,3の外側に垂れたり、だれたりしない所定の粘度値に設定されるものであり、配線層6や保護層7のそれぞれの厚さ、一対の配線パターン3,3間の封止樹脂5の総量などに応じて適宜設定される。そして、当該粘度は、10〜80ポアズ(P)の範囲に設定されるのが好適であり、さらに好ましくは20〜60ポアズ(P)に設定されるのがよい。ここでは、例えば40ポアズ(P)の封止樹脂5が用いられている。
【0027】
次に、本発明の第1の実施形態の作用について述べる。
【0028】
封止樹脂5は、流動性を有した状態で、一対の配線パターン3,3間の中間の基板2の一面2a上に連続的に滴下される。基板2上の封止樹脂5は、封止樹脂5が滴下されるにしたがい、基板2の一面2aに広がっていき、一対の配線パターン3,3の保護層7,7に到達する。配線層6および保護層7のそれぞれの厚さは、10μmであり、保護層7の上面の基板2の一面2aからの突出長は、20μmとなっているので、封止樹脂5は、一対の配線パターン3,3の保護層7,7により堰き止められる。封止樹脂5には、一対の配線パターン3,3から広がろうとする広がり力に対する抗力が作用する。
【0029】
そして、封止樹脂5の滴下総量が大きくなって、基板2上の封止樹脂5が保護層7の上面ラインに達すると、保護層7を乗り越えて一対の配線パターン3,3の外側に広がろうとする。ここで、封止樹脂5は、所定の粘度例えば40ポアズ(P)を有していて相応に広がりにくくなっていることに加え、一対の配線パターン3,3の保護層7,7に堰き止められて一対の配線パターン3,3から前記抗力を受けることにより、一対の配線パターン3,3の外側への広がり(移動)が阻止される。
【0030】
そして、封止樹脂5は、その表面張力により、その外面5a側が一対の配線パターン3,3間の内側の中間を頂点として略円弧状に形成される。こうして、封止樹脂5は、一対の配線パターン3,3側において垂れることやだれることなどが防止される。そして、封止樹脂5は、所定量が滴下されて固化することにより、断面半球形である蒲鉾形の形状に形成される。
【0031】
発光体1は、基板2に設けた接続コネクタ8に所定の電力が供給されると、LEDベアチップ4が発光して青色光が放射される。この青色光の一部は、封止樹脂5に混合されている黄色蛍光体9により黄色光に波長変換される。そして、青色光と黄色光が混合した白色光が封止樹脂5の外面5aから外方に出射される。封止樹脂5の断面形状は、所定の形状例えば半球形に形成されているので、白色光は、封止樹脂5の外面5aから所定の方向に向かって出射される。
【0032】
そして、複数個のLEDベアチップ4は、一対の配線パターン3,3(一対の配線層6,6)に沿って等間隔で並設されているので、一対の配線パターン3,3の長手方向に亘って略一定の白色光が放射される。
【0033】
ここで、一対の配線パターン3,3の長手方向両端のそれぞれの間は、開放されていて、封止樹脂5を堰き止めるものがない。しかし、前記長手方向両端間の仮想ラインと最端のLEDベアチップ4との間隔を相応に大きくすることにより、最端のLEDベアチップ4近辺の封止樹脂5の断面形状が所定の形状例えば半球形からずれることが抑制される。したがって、最端のLEDベアチップ4近辺の封止樹脂5の外面5aからも所定の方向に白色光が放射される。
【0034】
なお、発光体1が青色光を放射させるものであるときには、封止樹脂5に黄色蛍光体9などが混合されないものである。
【0035】
本実施形態によれば、LEDベアチップ4を覆う封止樹脂5が一対の配線パターン3,3の保護層7,7間の内側に設けられて保護層7,7によって堰き止められているので、封止樹脂5を充填する専用の部材を要せず、その分、発光体1を安価に形成することができるという効果を有する。また、封止樹脂5が保護層7,7によって堰き止められることによって、一対の配線パターン3,3側で基板2の一面2a側に垂れにくくなり、封止樹脂5の断面形状を所定の形状例えば半球形に形成でき、これにより、封止樹脂5からの放射光を所定の方向に向かって出射することができるという効果を有する。
【0036】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図3に示す発光体1Aは、本発明の第2の実施形態を示し、図1および図2に示す発光体1において、一対の配線パターン3,3が一対の配線層6,6のみにより形成されている。すなわち、配線層6,6を覆う保護層7,7が設けられていなく、配線層6,6は、基板2の一面2a側に露出するように形成されている。
【0037】
そして、封止樹脂5は、配線層6,6間の内側に設けられて配線層6,6によって堰き止められている。ここで、配線層6,6は、封止樹脂5を完全に堰き止めるように、保護層7,7が設けられるときよりも、その厚さを幾分厚くするとよい。また、封止樹脂5は、配線層6,6の外側に垂れたり、だれたりしないように、その粘度を幾分大きくするとよい。
【0038】
本実施形態によれば、封止樹脂5が一対の配線層6,6間の内側に設けられて配線層6,6によって堰き止められているので、封止樹脂5を充填する専用の部材を用いない分、発光体1Aを安価に形成できるという効果を有する。また、封止樹脂5が配線層6,6によって堰き止められることによって、一対の配線層6,6側で基板2の一面2a側に垂れにくくなり、封止樹脂5の断面形状を所定の形状例えば半球形に形成でき、これにより、封止樹脂5からの放射光を所定の方向に向かって出射することができるという効果を有する。
【0039】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。
図4に示す発光体1Bは、本発明の第3の実施形態を示し、図2に示す発光体1において、基板2が基板11に、一対の配線パターン3,3が一対の配線パターン12a,12bに形成されている。その他の構成は、発光体1とほぼ同様である。
【0040】
基板11は、合成樹脂例えばガラスエポキシ材により形成されている。この材質が異なる点を除いて、基板2と同様に形成されている。
【0041】
一対の配線パターン12a,12bは、一対の配線層13a,13bおよび一対の保護層14a,14bを有して形成されている。
【0042】
配線層13a,13bは、それぞれ例えば10μmの金属箔例えば銅箔からなり、例えばスクリーン印刷によって基板11の一面11aに形成されている。また、配線層13aは、配線層13bよりも幅広に形成されている。そして、配線層13a,13bは、基板11の長手方向に沿って互いに正対するとともに、それらの隙間15が所定値例えば1〜2mmとなるように設けられている。
【0043】
保護層14a,14bは、電気絶縁性の例えば白色レジストからなり、それぞれ配線層13a,13bの一部を覆うように基板11の一面11a側に例えばスクリーン印刷により形成されている。そして、保護層14a,14bは、配線層13a,13bの形成領域、配線層13a,13bの隙間15の領域および図示しない接続コネクタ8の配設領域を除く基板11のほぼ一面11aに形成されている。そして、保護層14a,14bの厚さは、配線層13a,13bで例えば10μm、基板11で例えば20μmとなっている。
【0044】
LEDベアチップ4は、透明であって絶縁性を有する接着材16により、幅広の配線層13aに実装されている。複数個のLEDベアチップ4は、配線層13aに沿って等間隔で並設されており、図示しないボンディングワイヤにより電気的に直列接続されている。そして、並設された最両端側のLEDベアチップ4,4(図4中、一方のみを示す。)は、それぞれボンディングワイヤ17,17により、配線層13a,13bに電気接続されている。
【0045】
このように、LEDベアチップ4は、配線層13aを介して基板11の一面11a側に実装されている。また、LEDベアチップ4は、保護層14a,14b間の内側に位置して基板11の一面11a側に実装されている。
【0046】
なお、LEDベアチップ4は、本実施形態に限らず、配線層間の内側および保護層間の内側のいずれか一方または両方に位置して設けられていればよいものである。
【0047】
封止樹脂5は、透光性であって電気絶縁性を有する例えばシリコーン樹脂であり、LEDベアチップ4およびボンディングワイヤ17,17を覆って配線パターン12a,12bの保護層14a,14b間の内側に設けられて保護層14a,14bによって堰き止められている。このとき、封止樹脂5は、配線層13a,13bの隙間15を充填して、配線層13a,13b間の電気絶縁を向上させている。封止樹脂5は、保護層14a,14bの表面側に垂れることやだれることが阻止されていて、所定の断面形状例えば半球形に形成されている。
【0048】
発光体1Bは、封止樹脂5の外面5aから放射される白色光の一部が保護層14a,14bで反射されて、基板11の一面11aの前方側に出射される。保護層14a,14bは、白色レジストからなり高い反射率を有するとともに、基板11のほぼ一面11aに設けられているので、白色光の出射効率が向上しているものである。
【0049】
本実施形態によれば、合成樹脂からなる基板11の一面11a側において、封止樹脂5が一対の配線パターン12a,12bの一対の保護層14a,14b間の内側に設けられて保護層14a,14bによって堰き止められているので、封止樹脂5を充填する専用の部材を必要とせず、その分、発光体1Bを安価に形成できるという効果を有する。また、封止樹脂5が保護層14a,14bによって堰き止められることによって、一対の保護層14a,14b側に垂れにくくなって、封止樹脂5の断面形状を所定の形状例えば半球形に形成でき、これにより、封止樹脂5からの放射光を所定の方向に向かって出射することができるという効果を有する。
【0050】
次に、本発明の第4の実施形態について説明する。
図5および図6は、本発明の第4の実施形態を示し、図5は直管形発光ランプの概略正面図、図6は照明器具の概略斜視図である。なお、図1と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
【0051】
図5に示す直管形発光ランプ21は、本発明の照明装置を形成しており、図1に示す発光体1、装置本体としての取付け体22、管体23および一対の口金24,25を有して形成されている。
【0052】
取付け体22は、軽量であって高熱伝導率を有する金属例えばアルミニウム(Al)からなり、略蒲鉾形に形成されている。すなわち、取付け体22は、平面部22aおよび管体23の内面23bに沿う円弧状面22bを有する円弧状柱体に形成されている。
【0053】
そして、取付け体22は、その円弧状面22bが管体23の内面23bに載置するように設けられ、その平面部22aに発光体1を取り付けている。発光体1は、その基板2の一面2aと反対側の他面が面接触するようにして、基板2が図示しないねじにより平面部22aに取り付けられている。また、発光体1は、その複数個が平面部22aの長手方向に並設されている。
【0054】
管体23は、透光性の合成樹脂例えばポリカーボネート(PC)樹脂からなり、例えば外径25mm、肉厚1mmの円筒状に形成されている。そして、その長手方向に亘って取付け体22および取付け体22に取り付けられた発光体1を収容している。
【0055】
一対の口金24,25は、電気絶縁性の合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂からなり、管体23と同外径を有する有底の円筒状に成型され、それぞれ管体23の両端部23c,23d側に設けられている。すなわち、一対の口金24,25は、管体23を挟むようにして、端面24a,25a側から図示しないねじが取付け体22に螺着されて、取付け体22に取り付けられている。
【0056】
そして、口金24は、一対の給電用接触子26,26(図5中、一方のみを示す。)を配設し、口金25は、1個の接地用接触子27を配設している。一対の給電用接触子26,26は、図示しない雄コネクタ等を介して発光体1の接続コネクタ8に接続されている。接地用接触子27は、図示しないリード線により取付け体22に接続されている。
【0057】
直管形発光ランプ21は、図示しない点灯装置から一対の給電用接触子26,26に所定の電力が供給されると、発光体1のLEDベアチップ4が点灯(発光)して封止樹脂5の外面5aから白色光が放射される。白色光は、透光性の管体23を透過して管体23の外面23aから外部空間に出射される。
【0058】
本実施形態の直管形発光ランプ21は、安価に形成されるとともに、所定の方向に放射光(白色光)を放射する発光体1を具備しているので、安価に形成できるとともに、所定の方向に放射光を出射して被対象物や被照明空間を照明することができるという効果を有する。
【0059】
そして、直管形発光ランプ21は、図6に示す照明装置としての照明器具28に装着される。照明器具28は、天井面に直付けされるものであり、直管形発光ランプ21、装置本体としての器具本体29および点灯装置30を有して構成されている。器具本体29は、冷間圧延鋼板等によって形成され、ソケット31a,31bを除いて従来の直管形蛍光ランプが装着される既存の構成を成している。
【0060】
器具本体29は、その長手方向の両端側29a,29bに直管形発光ランプ21が着脱されるソケット31a,31bを取り付けている。一方のソケット31aは、直管形発光ランプ21の口金24に設けた一対の給電用接触子26,26(図示しない。)が差し込まれて接続される構造に形成されている。また、他方のソケット31bは、直管形発光ランプ21の口金25に設けた1個の接地用接触子27(図示しない。)が差し込まれて接続される構造に形成されている。
【0061】
また、器具本体29は、天井面にねじ等により取り付けられる図示しない基台と、この基台に図示しない取付け部材を介して図示しないねじにより固定された反射体32を備えている。基台は、長形の略長方形に形成され、反射体32は、長形であって長手方向と直交する断面が略五角形である箱状に形成されている。
【0062】
点灯装置30は、基台に取り付けられている。点灯装置30は、図示しない入力線が外部の商用交流電源に接続されている。そして、図示しない一対の出力線が一方のソケット31aに接続され、図示しないアース線が他方のソケット31bに接続されている。こうして、点灯装置30は、器具本体29に配設されている。そして、点灯装置30は、直管形発光ランプ21に所定の電流を供給して、発光体1のLEDベアチップ4を点灯する既知の構成により形成されている。
【0063】
本実施形態の照明器具28は、発光体1の放射光を所定の方向に出射する安価に形成可能な直管形発光ランプ21を具備するので、ランニングコストを安価にできるとともに、所定の照明領域に照明光を効率的に照射して当該照明領域を明るく照明することができるという効果を有する。
【符号の説明】
【0064】
1,1A,1B…発光体、 2,11…基板、 4…半導体発光素子としてのLEDベアチップ、 5…封止樹脂、 6,6、13a,13b…配線層、 7,7、14a,14b…保護層、 28…照明装置としての照明器具、 29…装置本体としての器具本体、 30…点灯装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板と;
この基板の一面側に設けられた一対の配線層と;
この配線層間の内側に位置して前記基板の一面側に実装された半導体発光素子と;
この半導体発光素子を覆うとともに前記配線層間の内側に設けられ前記配線層によって堰き止められた透光性の封止樹脂と;
を具備していることを特徴とする発光体。
【請求項2】
前記配線層は、保護層により覆われており、前記封止樹脂は、前記保護層によって堰き止められていることを特徴とする請求項1記載の発光体。
【請求項3】
前記配線層は、前記基板の長手方向に沿って互いに正対するように設けられ、前記半導体発光素子は、その複数個が前記配線層に沿って並設されていることを特徴とする請求項1または2記載の発光体。
【請求項4】
請求項1ないし3いずれか一記載の発光体と;
この発光体を配設している装置本体と;
前記半導体発光素子を点灯する点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明装置。

【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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【公開番号】特開2013−4704(P2013−4704A)
【公開日】平成25年1月7日(2013.1.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−133826(P2011−133826)
【出願日】平成23年6月16日(2011.6.16)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】