JP2009071269A - 発光ダイオード装置 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程の大幅な変更を必要とせず、構造の簡素化を進め、しかも放熱効果に優れた発光ダイオード装置を提供する。
【解決手段】少なくともヒートシンクと、発光ダイオードチップと、複数本のリード線と、複数の導電性フレームと、絶縁体と、封止充填物と、レンズとを備えている発光ダイオード装置である。発光ダイオードチップはリード線を介して導電性フレームおよびヒートシンクにそれぞれ電気的に接続されるとともに、ヒートシンクは他の導電性フレームに電気的に接続されている。このように必要なリード線の長さを短縮して、発光ダイオード装置の製品としての信頼性を高めている。
【選択図】図２

Description

本発明は発光ダイオード装置に関し、しかも特にリード線の長さを短縮して素子の信頼性を高める発光ダイオード装置に関する。

チップ製造技術の進歩に伴って、発光ダイオードチップの動作電力は照明光源の基礎とすることができるほど日増しの勢いで向上してきており、発光ダイオード装置の放熱設計はこの発展の趨勢においてますます重要になってきている。

発光ダイオード装置の発光時に生じる熱を、発光ダイオードチップから発光ダイオード装置の外部にスムーズに伝熱させるために、従来技術の方法では、チップの下方に金属ブロックを設けて、チップ発光時に生じる熱を吸収させている。放熱効率が向上できるように、通常は体積が大きな金属ブロックを設けているため、発光ダイオード装置が大型化してしまううえ、発光ダイオードチップと外部とを接続するリード線も相対的に長さが必要になる。

前記発光ダイオード装置の封止構造は激しい温度変化の環境で、各種封止材質間における熱膨張率の差により、リード線が引っ張られて断線してしまい、ひいては発光ダイオード装置の製品としての信頼性が損なわれるという問題があった。

従来の発光ダイオード装置の概略断面図を示す図１を参照する。発光ダイオード装置１００は少なくともヒートシンク１１０と、発光ダイオードチップ１２０と、第１のリード線１３１と、第２のリード線１３２と、第１の導電性フレーム１４１と、第２の導電性フレーム１４２と、絶縁体１５０と、封止充填物１６０と、レンズ１７０とを備えている。絶縁体１５０は絶縁性の合成樹脂製の構造体である。

発光ダイオードチップ１２０はヒートシンク１１０上に固定されるとともに、二本の第１のリード線１３１および第２のリード線１３２を介して、第１の導電性フレーム１４１および第２の導電性フレーム１４２にそれぞれ電気的に接続されている。更に、ヒートシンク１１０、第１の導電性フレーム１４１および第２の導電性フレーム１４２を絶縁体１５０で固定した後、封止充填物１６０を発光ダイオードチップ１２０がある絶縁体１５０内側に注入し充填して、封止充填物１６０で発光ダイオードチップ１２０、第１のリード線１３１および第２のリード線１３２を被覆して、最後にレンズ１７０を絶縁体１５０上に設けるとともに、絶縁体１５０、封止充填物１６０およびヒートシンク１１０で密封構造の発光ダイオード装置１００を形成する。

ヒートシンク１１０が過度に大きい場合、封止充填物１６０と、ヒートシンク１１０、第１のリード線１３１および第２のリード線１３２との両者の間の熱膨張率の差により、長すぎる第１のリード線１３１および第１のリード線１３１は引っ張られて断線してしまい、製品としての信頼性が損なわれてしまう。

したがって、製造工程の大幅な変更を必要とせず、構造の簡素化を進め、しかも放熱効果に優れた発光ダイオード装置を提供することがかなり重要となっている。

本発明の目的は、放熱効果に優れた発光ダイオード装置を提供するところにある。

本発明の上記目的を達成するため、以下の発光ダイオード装置を提供する。

（１） 発光ダイオード装置であって、少なくとも、ヒートシンクと、前記ヒートシンク上に設けられている発光ダイオードチップと、第１の導電性フレームと、第２の導電性フレームとを有する複数の導電性フレームと、前記発光ダイオードチップおよび前記第１の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続されている第１のリード線と、前記発光ダイオードチップおよび前記ヒートシンクにそれぞれ電気的に接続されている第２のリード線と、前記ヒートシンクおよび前記第２の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続されている第３のリード線とを有する複数本のリード線と、前記ヒートシンク、前記第１の導電性フレームおよび前記第２の導電性フレームを結合させて固定する絶縁体と、前記絶縁体の内側に注入されて充填されるとともに、前記発光ダイオードチップ、前記第１のリード線、前記第２のリード線および前記第３のリード線を被覆する封止充填物と、前記絶縁体上に設けられているレンズと、を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード装置。

（２） 前記ヒートシンクは、導電性および熱伝導性材質であり、銅、アルミニウム、銅合金およびアルミニウム合金を含む、ことを特徴とする（１）に記載の発光ダイオード装置。

（３） 前記ヒートシンクは、導電性配線が内設されているセラミック基材であり、前記絶縁体は、絶縁性の合成樹脂体である、ことを特徴とする（１）に記載の発光ダイオード装置。

上記した構造により、従来技術と比較すると、本発明は以下のような長所を備えている。本発明の実施態様では複数本のリード線を直接発光ダイオードチップおよびヒートシンクに電気的に接続し、更にヒートシンクと導電性フレームとを接続することで、必要なリード線の長さを短縮して、発光ダイオード装置の信頼性を高めることができる。

本発明の好ましい実施態様によれば、発光ダイオード装置は、少なくともヒートシンクと、発光ダイオードチップと、複数本のリード線と、複数の導電性フレームと、絶縁体と、封止充填物と、レンズとを備えている。

発光ダイオードチップはヒートシンク上に設けられている。複数の導電性フレームは第１の導電性フレームと第２の導電性フレームとを有している。複数本のリード線は第１のリード線と、第２のリード線と、第３のリード線とを有している。第１のリード線は発光ダイオードチップおよび第１の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続され、第２のリード線は発光ダイオードチップおよびヒートシンクにそれぞれ電気的に接続され、第３のリード線はヒートシンクおよび第２の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続されている。

絶縁体はヒートシンク、第１の導電性フレームおよび第２の導電性フレームを結合させて固定するためのものである。封止充填物は前記絶縁体の内側に注入されて充填されるとともに、発光ダイオードチップ、第１のリード線、第２のリード線および第３のリード線を被覆している。レンズは前記絶縁体上に設けられている。

本発明の好ましい実施態様に係る発光ダイオード装置の概略断面図を示す図２を参照する。発光ダイオード構造体２００は少なくともヒートシンク２１０と、発光ダイオードチップ２２０と、第１のリード線２３１と、第２のリード線２３２と、第１の導電性フレーム２４１と、第２の導電性フレーム２４２と、絶縁体２５０と、封止充填物２６０と、レンズ２７０とを備えている。本実施態様において、絶縁体２５０は絶縁性の合成樹脂製の構造体である。

ヒートシンク２１０の材質は導電性および熱伝導性が優れた、例えば銅、アルミニウム、銅合金およびアルミニウム合金などの金属、または導電性配線が内設されているセラミック基材である。

発光ダイオードチップ２２０はヒートシンク２１０上に設けられ、第１のリード線２３１を介して第１の導電性フレーム２４１に電気的に接続されるとともに、第２のリード線２３２でヒートシンク２１０に電気的に接続されている。また、更に第３のリード線２３３で第２の導電性フレーム２４２に電気的に接続されている。

更に絶縁体２５０で、ヒートシンク２１０、第１の導電性フレーム２４１および第２の導電性フレーム２４２を緊密に固定した後、封止充填物２６０を発光ダイオードチップ２２０がある絶縁体２５０内側に注入し充填して、封止充填物２６０で発光ダイオードチップ２２０、第１のリード線２３１、第２のリード線２３２および第３のリード線２３３を被覆して、最後にレンズ２７０を絶縁体２５０上に設けるとともに、絶縁体２５０、封止充填物２６０およびヒートシンク２１０で密封構造の発光ダイオード構造体２００を形成する。

上記した接続構造は、ヒートシンク２１０が過度に大きい場合に、発光ダイオードチップ２２０、第１の導電性フレーム２４１および第２の導電性フレーム２４２を接続するに必要なリード線の長さが過度に長くなるのを防止するためのものである。

ヒートシンク２１０が過度に大きい場合には、発光ダイオードチップ２２０はヒートシンク２１０における第１の導電性フレーム２４１近傍の箇所に設けるとともに、第１のリード線２３１で電気的に接続し、そして第２のリード線２３２でヒートシンク２１０および発光ダイオードチップ２２０を電気的に接続して、最後に、第３のリード線２３３でヒートシンク２１０および第２の導電性フレーム２４２を電気的に接続することができる。

したがって、第２のリード線２３２および第３のリード線２３３の長さは、ヒートシンク２１０の大型化に伴って長くする必要はなくなり、そして発光ダイオードチップ２２０、リード線（第１のリード線２３１、第２のリード線２３２および第３のリード線２３３を含む）、導電性フレーム（第１の導電性フレーム２４１および第２の導電性フレーム２４２を含む）と封止充填物２６０との間の熱膨張率の差が引き起こす引張現象を効果的に低減することができる。

確かに本発明では好ましい実施態様を上記のように開示したが、これは本発明を限定するためのものではなく、当業者であれば、本発明の技術的思想および範囲を逸脱することなく、各種の変更および付加を行うことができるので、本発明の保護範囲は別紙の特許請求の範囲による限定を基準と見なす。

本発明の上記およびその他目的、特徴、長所および実施態様をより明確に理解できるよう、添付の図面の詳細な説明を下記のとおり行う。
従来の発光ダイオード装置の概略断面図である。 本発明の好ましい実施態様に係る発光ダイオード装置の概略断面図である。

符号の説明

１００…発光ダイオード装置、
１１０…ヒートシンク、
１２０…発光ダイオードチップ、
１３１…第１のリード線、
１３２…第２のリード線、
１４１…第１の導電性フレーム、
１４２…第２の導電性フレーム、
１５０…絶縁体、
１６０…封止充填物、
１７０…レンズ、
２００…発光ダイオード構造体、
２１０…ヒートシンク、
２２０…発光ダイオードチップ、
２３１…第１のリード線、
２３２…第２のリード線、
２３３…第３のリード線、
２４１…第１の導電性フレーム、
２４２…第２の導電性フレーム、
２５０…絶縁体、
２６０…封止充填物、
２７０…レンズ。

Claims (3)

1. 発光ダイオード装置であって、少なくとも、
   ヒートシンクと、
   前記ヒートシンク上に設けられている発光ダイオードチップと、
   第１の導電性フレームと、第２の導電性フレームとを有する複数の導電性フレームと、
   前記発光ダイオードチップおよび前記第１の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続されている第１のリード線と、前記発光ダイオードチップおよび前記ヒートシンクにそれぞれ電気的に接続されている第２のリード線と、前記ヒートシンクおよび前記第２の導電性フレームにそれぞれ電気的に接続されている第３のリード線とを有する複数本のリード線と、
   前記ヒートシンク、前記第１の導電性フレームおよび前記第２の導電性フレームを結合させて固定する絶縁体と、
   前記絶縁体の内側に注入されて充填されるとともに、前記発光ダイオードチップ、前記第１のリード線、前記第２のリード線および前記第３のリード線を被覆する封止充填物と、
   前記絶縁体上に設けられているレンズと、を備えた、ことを特徴とする発光ダイオード装置。
2. 前記ヒートシンクは、導電性および熱伝導性材質であり、銅、アルミニウム、銅合金およびアルミニウム合金を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
3. 前記ヒートシンクは、導電性配線が内設されているセラミック基材であり、前記絶縁体は、絶縁性の合成樹脂体である、ことを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード装置。
   

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