JP5496757B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベアチップ状態のＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を始めとする発光素子を実装するのに必要な封止枠や封止材を利用しつつ、発光素子から生じる熱を放出できる照明装置に関する。

従来の蛍光灯や白熱電球に代わる新しい光源としてＬＥＤを始めとする発光素子が照明装置に用いられることが多くなっている。ＬＥＤを始めとする半導体を利用した発光素子は、小型であること、消費電力が小さいことおよび発光色や発光パターンを容易に制御できること、などのメリットを提供できる。

従来においては、単数のＬＥＤであってパッケージに封止されたＬＥＤが、樹脂等で外形を施されて発光を制御することが行なわれている（例えば特許文献１参照）。加えて、液晶画面のバックライトに用いるＬＥＤを、液晶画面に集光させる技術を開示する文献もある（例えば、特許文献２参照）。

一方で、様々な発光色や発光パターンを容易に生成するためには、複数のＬＥＤをまとめて実装するほうが都合がよい。単数のＬＥＤを個々に封止した発光ユニットを配列する場合には、個々のＬＥＤの封止状態のばらつきによって、制御側が想定する通りの発光パターンや発光色が得られないデメリットがあるからである。

近年では、多くのＬＥＤを配列し、コンピュータープログラムによって複雑な発光色や発光パターンを制御することが行なわれており、個別にパッケージ化されて封止されたＬＥＤを配列する場合には、封止ばらつきによる悪影響が生じる。これらは、特に、信号装置などの分野で顕著である。

このため、複数のＬＥＤを実装し、実装された複数のＬＥＤをまとめて封止することおよび封止した複数のＬＥＤの発光を制御することが求められていた。特に、実装コストおよび封止コストを低減するために、複数のＬＥＤを封止すると共にＬＥＤの光を制御することを同時に実現することが求められていた。

このような状況下において、複数の発光素子を実装する技術が提案されている（例えば、特許文献３、４参照）。また、発光素子を実装しつつ発光素子からの熱を排出する技術も提案されている（例えば、特許文献５参照）。

特開２００７−８８０９８号公報 特開２００６−１００５７５公報 特開平１１−１６２２３２号公報 特開２００７−２２７６７９号公報 特開２００５−３１１１７０号公報

特許文献１、２は、単数のＬＥＤを封止する技術を開示する。特許文献１は、単数のＬＥＤを砲弾型のケースによって封止する技術を開示する。砲弾型のケースを樹脂やレンズを用いて構成する技術を開示するが、砲弾型ケースは単数のＬＥＤにしか適用できず、複数のＬＥＤの封止を行なうことは困難である。

また、特許文献２は、単数のＬＥＤの前方に凹レンズを設けて、ＬＥＤからの光を液晶画面に集光させる技術を開示する。この技術も、複数のＬＥＤを封止しつつ集光を制御することに適用することは困難である。

特許文献３は、複数のベアチップ状態であるＬＥＤを実装し、実装されたＬＥＤに樹脂の封止材とマイクロレンズを形成する技術を開示する。特許文献１は、樹脂による封止材で複数のＬＥＤを実装するとの解決と、複数のＬＥＤ素子のそれぞれに対応する位置に配置されるレンズ群（レンズ群がマイクロレンズとなる）を配置することで、個々のＬＥＤの発光を外部に導くという解決を図っている。

しかしながら、マイクロレンズの個々のレンズが複数のＬＥＤのそれぞれのＬＥＤに対応して光を制御するため、制御のばらつきが生じる問題がある。信号や集魚灯などのように、複数のＬＥＤ全体に基づく発光色や発光パターンを生成する必要性に対しては、個々のレンズのばらつきが悪影響を及ぼす問題がある。

加えて、マイクロレンズを用いることでコストが上昇する問題がある。

特許文献３は、ＬＥＤを封止する機構と光を制御する機構とを別々に捉えており、光の制御のばらつきやコスト上昇といった問題に対処できない。

特許文献４は、複数のＬＥＤを封止する大型のレンズ板を基礎に、レンズ板の内部においてＬＥＤと接触する部分に樹脂を充填して、この樹脂がＬＥＤを保護する構成を開示する。

しかしながら、特許文献４の技術は、レンズ板を基準にして複数のＬＥＤを封止するので、ＬＥＤの発光制御がレンズ板の精度に依存する問題がある。加えて、ＬＥＤの封止もレンズ板の大きさや耐久性に依存する問題があり、多くのＬＥＤをまとめて封止しつつ発光を制御することには適していない問題がある。

特許文献５は、発光素子を封止する樹脂内部に金属メッシュを配置して、発光素子の熱を排出する技術を開示する。

しかしながら、他の特許文献と同様に、発光素子を封止する機構と光を制御する機構とが別々であって、光の制御がばらつく問題を有している。加えて、金属メッシュが発光素子からの熱を外部に排出する機構を有しておらず、排熱は不十分である問題がある。加えて、封止枠に金属メッシュから熱を伝えても、その熱を排出する必要があるが、特許文献５は、これらの機構を開示していない。仮に封止枠の表面から排熱する場合には、封止枠が大型化して、発光素子の発行制御に悪影響を与えるなどの問題も生じる。

以上のように、従来技術の照明装置は、複数のＬＥＤを封止する機構と光を制御する機構とを別々に構成しており、光の制御がばらついたりコストが上昇したりする問題を有している。特に、信号装置や集魚灯などのように複数のＬＥＤ全体で照明を制御する場合には、複数のＬＥＤをまとめて封止しつつ複数のＬＥＤの発光をばらつきなく制御することが求められる。従来技術は、このような要請に対応できない問題がある。

また、複数のＬＥＤを封止して照明装置とする場合には、信号装置、工事用照明機械や集魚灯などのように、高い輝度を必要とする装置に適用されることが求められる。

このように照明装置が高い輝度を持つ光を発する場合には、そのＬＥＤの個数の多さと相まって、非常な高熱を発する。ＬＥＤは、実装されている実装基板と封止している封止材との両方に熱を伝える。この内、実装基板に伝導される熱は、熱伝導を可能とする実装基板が放出できる。実装基板は、その素材や構造上、熱を放出することが可能だからである。

一方で、ＬＥＤが発光面である封止材側に伝える熱は、放出されるのが困難である。封止材は、ＬＥＤを封止する構造やその素材（樹脂であることが多い）の特性上、熱を放出することが難しいからである。

以上のように、従来技術の照明装置は、複数のＬＥＤをまとめて封止しつつ発光をばらつきなく制御できないだけでなく、複数のＬＥＤが発する熱を放出できない問題があった。熱を放出できない場合には、高い輝度でＬＥＤを発光させることが困難であり、ＬＥＤを用いた照明装置の用途が限られる問題があった。

本発明は、以上の課題に鑑み、信号装置や集魚灯などに最適であって、実装コストを下げつつ複数のＬＥＤの最適な発光制御を実現すると共に高い輝度で発光しても発光素子の熱を放出できる照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の照明装置は、実装基板と、実装基板にベアチップ状態で実装される複数の発光素子と、実装基板上に設けられ、複数の発光素子の周囲を囲む封止枠と、封止枠内部に充填され、発光素子と接触しつつ発光素子を封止する封止材と、封止材内部に設けられ、発光素子および封止材の少なくとも一部からの熱を伝導する熱伝導部材と、を備え、封止材は、透明もしくは半透明であると共にその上面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有し、封止材は、発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行ない、熱伝導部材は、封止枠に熱を伝導し、封止枠は、外部に伝導された熱を排出し、熱伝導部材は、熱伝導性の素材で形成された格子形状を有する。

本発明の照明装置は、封止枠、封止材およびレンズ板によって、ベアチップ状態である発光素子を封止することと発光素子からの光を制御することとを両立させることができる。この結果、発光素子の実装コストを低減できる。封止に必要な要素と発光制御に必要な要素とを兼用したことによって、封止と発光制御を両立させつつコスト削減も実現できる。特に、実装工程が簡略化されるので、実装コスト削減が更に進む。

また、本発明の照明装置は、封止枠、封止材およびレンズ板によって、複数の発光素子の光を一体的に制御できるので、発光状態のばらつきを生じさせず、信号装置や集魚灯などに最適に適用できる。

また、封止材が備える熱伝導部材が、発光素子の発光面等から封止材に伝導する熱を外部に伝導して放出できる。

加えて、複数の発光素子をまとめて封止することによって生じうる発熱を、封止枠を通じて外部に放出できる。この結果、発光素子に対して高い電力を付与できるので、本発明の照明装置は高い輝度の光を用いることができる。

特に、高い輝度を必要とする信号装置、工事用照明機械や集魚灯に最適に適用できる。

本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の正面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の発熱制御を示す説明図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置の製造工程図である。 本発明の実施の形態２における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態２における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態３における照明装置の側面図である。 本発明の実施の形態３における照明装置の正面図である。 本発明の実施の形態４における信号装置３０のブロック図である。

本発明の第１の発明に係る照明装置は、実装基板と、実装基板にベアチップ状態で実装される複数の発光素子と、実装基板上に設けられ、複数の発光素子の周囲を囲む封止枠と、封止枠内部に充填され、発光素子と接触しつつ発光素子を封止する封止材と、封止材内部に設けられ、発光素子および封止材の少なくとも一部からの熱を伝導する熱伝導部材と、を備え、封止材は、透明もしくは半透明であると共にその上面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有し、封止材は、発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行ない、熱伝導部材は、封止枠に熱を伝導し、封止枠は、外部に伝導された熱を排出し、熱伝導部材は、熱伝導性の素材で形成された格子形状を有する。

この構成により、照明装置は、複数の発光素子を一つの封止枠および封止材で一体的に封止すると共に、封止枠および封止材によって、複数の発光素子からの光を集光もしくは拡散できる。このため、製造コストが下がると共にばらつきがなくなって、高い輝度の光を得ることができる。また、熱伝導部材が、発光素子から封止材に伝わる熱を、封止枠に伝導させて外部に放出できる。この結果、発光素子は高い輝度で発光できる。この構成により、熱伝導部材は、封止材内部の熱を、効率よく封止枠に伝導できる。

本発明の第２の発明に係る照明装置では、第１の発明に加えて、封止材の上層に積層されるレンズ板を更に備え、封止材およびレンズ板は、透明もしくは半透明であって、封止材およびレンズ板の積層は、発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう。

この構成により、照明装置は、レンズ板と封止材とによって、発光素子からの光を集光したり拡散したりできる。

本発明の第３の発明に係る照明装置では、第１又は第２の発明に加えて、封止枠の高さおよび面積の少なくとも一方は、発光素子の個数に応じて定まる。

この構成により、封止枠および封止材は、発光素子からの光を最適に外部に照射できる。

本発明の第４の発明に係る照明装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、レンズ板が凸レンズであって、封止材のレンズ板との積層面は凹形状である。

この構成により、照明装置は、複数の発光素子の光を集光しつつ外部に照射できる。

本発明の第５の発明に係る照明装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、レンズ板が凹レンズであって、封止材のレンズ板との積層面は、凸形状である。

この構成により、照明装置は、複数の発光素子の光を拡散しつつ外部に照射できる。

本発明の第６の発明に係る照明装置では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、封止材とレンズ板との積層面は、空隙を有する封止材とレンズ板との積層面は、空隙を有する。

この構成により、照明装置は、発光素子の光を乱反射させて、より様々な発光パターンを形成できる。また、照明装置は、発光素子の光を均一に外部に照射できる。

本発明の第７の発明に係る照明装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、封止材とレンズ板のそれぞれの透過率および屈折率の少なくとも一部が異なる。

この構成により、照明装置は、発光素子の光を乱反射させて、より様々な発光パターンを形成できる。また、照明装置は、発光素子の光を均一に外部に照射できる。

本発明の第８の発明に係る照明装置では、第１から第７のいずれかの発明に加えて、封止枠の側面は、レンズ板側から実装基板側にかけて傾斜する傾斜面を有し、傾斜面は、発光素子の光を反射する。

この構成により、照明装置は、傾斜面を利用して発光素子からの光を外部に反射させて、発光素子の発する光の大半を効率的に外部への照射に用いることができる。

本発明の第９の発明に係る照明装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、複数の発光素子のそれぞれの光は、隣接する発光素子の側面で反射する。

この構成により、照明装置は、隣接する発光素子での反射を利用して、発光素子が発する光の大半を、効率的に外部へ照射できる。

本発明の第１０の発明に係る照明装置では、第１から第９のいずれかの発明に加えて、熱伝導部材は、金属もしくは合金製のメッシュ形状を有する。

この構成により、熱伝導部材は、封止材内部の熱を効率よく封止枠に伝導できると共に、発光素子からの光の照射を妨げない。

本発明の第１１の発明に係る照明装置では、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、熱伝導部材は、封止枠に熱的に接触する。

この構成により、熱伝導部材は、封止枠に熱を伝導できる。

本発明の第１２の発明に係る照明装置では、第１から第１１のいずれかの発明に加えて、封止枠は、熱伝導部材からの熱を放出する放熱機構を更に備える。

この構成により、照明装置は、熱伝導部材から伝わる熱を、効率的に外部に放出できる。結果として、発光素子に付与できる電流値や電圧値を上げることができ、発光素子が発する光の輝度を増加させることができる。

本発明の第１３の発明に係る照明装置では、第１２の発明に加えて、放熱機構は、封止枠の表面および側面の少なくとも一部に設けられた放熱フィンを含む。

この構成により、照明装置は、発光素子や封止材の熱を、効率的に外部に放出できる。

本発明の第１４の発明に係る照明装置では、第１３の発明に加えて、放熱フィンは、封止枠と一体で形成されている。

この構成により、放熱フィンと封止枠との間の熱抵抗が小さくなり、放熱フィンは、効率よく熱を放出できる。

本発明の第１５の発明に係る照明装置では、第１２から第１４のいずれかの発明に加えて、熱伝導部材および放熱機構は、発光素子が発光面において発する熱を、外部に放出する。

この構成により、照明装置は、発光素子の発熱を抑制できる。結果として、高い輝度での光の照射を可能とする。

（実施の形態１）

実施の形態１について説明する。

（全体概要）

まず、図１を用いて、実施の形態１における照明装置の全体概要を説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。図１は、照明装置を側面から見た状態を示しており、封止枠や封止材の内部に存在する発光素子を可視状態にして示している。また、図２は、照明装置を上から見た状態を示しており、封止枠や封止材の内部に存在する発光素子を可視状態にして示している。

照明装置１は、実装基板２と、実装基板２にベアチップ状態で実装される複数の発光素子３と、複数の発光素子３の周囲を囲む封止枠４と、封止枠４内部で発光素子３と接触しつつ発光素子３を封止する封止材５と、封止材５内部に設けられた熱伝導部材５０、を備える。

また、封止材５は、透明もしくは半透明であって、封止材５の表面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有する。この構成によって、封止材５は、発光素子３の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう。この構成によって、照明装置１は、発光素子を封止する部材を活用して、ベアチップ状態で実装された複数の発光素子３が発する光を、適切に外部に照射できる。

また、封止材５内部に熱伝導部材５０が備えられている。熱伝導部材５０は、封止材５内部に封止されている状態である。例えば、封止材５を形成する溶融樹脂が封止枠４内部に充填される際に、予め熱伝導部材５０が設置されて、熱伝導部材５０がそのまま封止材５内部で封止されることで、熱伝導部材５０が封止材５内部に設けられれば良い。

熱伝導部材５０は、発光素子３および封止材５の少なくとも一部からの熱を、封止枠４に伝導する。この結果、熱伝導部材５０は、発光素子３からの熱およびこの発光素子３からの熱を蓄積している封止材５からの熱を、外部に放出できる。

結果として、照明装置１は、その発熱を抑えることができるので、発光素子3に対して高い電流値や電圧値を与えることができるようになり、高い輝度で外部を照射できる。

（照明装置の発光）

発光素子３の発光と照明装置１による光の照射について説明する。

複数の発光素子３は、実装基板２にワイヤボンディングやボールグリッドによって実装されている。この実装によって、発光素子３には、電力が供給される。この供給される電力によって、発光素子３は、発光する。また、複数の発光素子３のそれぞれは、青色、赤色、緑色などの固有色を有している。それぞれの固有色を有する発光素子３に電力が供給されることで、複数の発光素子３は、青色、赤色、緑色、混合色の光を発する。

複数の発光素子３の周囲には封止枠４が設けられており、この封止枠４内部には樹脂などを素材とする封止材５が投入される。封止材５は、複数の発光素子３の表面や側面と接触した上で、複数の発光素子３を封止する。この封止によって、封止材５は、発光素子３を保護する。また、封止枠４が設置された上で、封止材５が投入されるので、封止材５は、封止枠４の形状、大きさに応じた形状や大きさを有する。

封止材５の表面（上面）は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有することで、複数の発光素子３からの光を集光および拡散の少なくとも一方を行ないながら、外部に発する。すなわち、封止材５は、発光素子３の発光制御機能を発揮して、発光素子３からの光を外部に照射する。

封止枠４、封止材５は、ベアチップ状態である発光素子３を外部露出から保護するための封止機能を持っており、本来的には、この封止機能が封止枠４などの役割である。しかし、封止枠４や封止材５は、封止機能に加えて、封止枠４、封止材５は、複数の発光素子３が発する光の集光や拡散を制御する機能を備える。

すなわち、余分な部材を追加することなく、封止と発光を実現できるので、照明装置１は、余分なコストを必要としない。加えて、照明装置１は、複数の発光素子３をまとめて封止した上で発光を制御できるので、発光素子３毎に発光や封止のばらつきが生じない。加えて、封止と発光制御とが同時に同一の部材で実現できるので、封止と発光制御とがアンバランスになることが無くなり、発光のばらつきも防止される。特に、複数の発光素子３をまとめて封止することがそのまま発光制御につながるので、照明装置１は、複数の発光素子３をまとめて発光させた上で集光や拡散を実現できる。

また、照明装置１は、封止材５の上にレンズ板６を積層する構成を有してもよい。レンズ板６を有することで、封止材５とレンズ板６とが、より確実に複数の発光素子３からの光を集光したり拡散したりできるようになる。結果として、照明装置１は、複数の発光素子３による外部への照射をより確実に制御できる。

図２は、本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。図２は、封止材５の上にレンズ板６が積層されている構成を示している。

図２に示されるようにレンズ板６は、封止材５の上に積層される。レンズ板６は、凸レンズや凹レンズ形状を有しており、封止材５の積層面において、レンズ板６のカーブに応じた形状で積層される。封止材５は、封止枠４に投入される際には、溶融樹脂などであるので、レンズ板６の形状に応じて、封止材５の積層面の形状が容易に対応できる。この結果、封止材５とレンズ板６とは、スムーズな曲面で接触する。

封止材５およびレンズ板６は、半透明もしくは透明であって、発光素子３からの光を透過させる。このとき、封止材５およびレンズ板６が形成する屈折カーブに従って、発光素子３は、発する光を外部に照射する。このとき、封止材５およびレンズ板６は、カーブ形状に従って、発光素子３の光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう。すなわち照明装置１は、複数の発光素子３の光を一つの集光機能や拡散機能によってまとめた上で、外部に照射する。

すなわち、封止材５とレンズ板６とが合わさって、複数の発光素子３の光を制御して外部に照射させる。封止材５だけの場合よりも、レンズ板６が合わさることで、より精細な発光制御が可能となる。

加えて、レンズ板６が封止材５の上層に積層されることで、レンズ板６は、封止材５を保護する役割も果たす。これらの結果、封止材５およびレンズ板６によって、照明装置１は、複数の発光素子３をまとめて封止すると共にまとめて発光制御して、外部へ光を照射できる。

図３を用いて、照明装置１の上面（正面）から見た状態での照明装置１による光の照射を説明する。図３は、本発明の実施の形態１における照明装置の正面図である。図３は、照明装置を上から見た状態を示しており、封止枠４や封止材４の内部に存在する発光素子３を可視状態にして示している。

図３に示される照明装置１では、封止枠４が複数の発光素子３を一体とした周囲を囲む。ここで、封止枠４は、上面から見た際に略円形を有している。略円形の封止枠４の内部に複数の発光素子３が実装されているので、複数の発光素子３が発する光は、略円形から拡散したり集光したりすることになり、照明装置１は、発光方向や発光角度を調整しやすくなる。もちろん、封止枠４は、略楕円形状や多角形状を有していてもよい。

また、上面から見た場合には、レンズ板６、封止材５、発光素子３の順に積層されているが、レンズ板６および封止材５が半透明若しくは透明であるので、発光素子３が透過して見える。この結果、発光素子３の発する光は、レンズ板６および封止材５を透過して外部に照射される。このとき、レンズ板６および封止材５によって形成されるカーブによって、発光素子３の発する光は拡散したり集光したりする。

また、実装基板２に封止枠４からレンズ板６までが実装された状態で照明装置１が構成されるので、照明装置１は、可搬性に優れており、一つのユニットとして様々な機器に組み込まれる。

照明装置１は、複数の発光素子３をまとめて封止すると共にまとめてその発光を制御するので、信号装置や集魚灯などの詳細な画像を示すよりも、発光量や発光パターンを必要とする機器に最適に組み込まれる。

以上のように、実施の形態１の照明装置１は、複数の発光素子３をまとめて一つの封止枠４内部に封止することで、封止における発光素子３ごとのばらつきを防止できる。また、封止枠４内部に封止材５とレンズ板６とが積層されることで、複数の発光素子３の発する光をまとめて制御できる。特に、封止枠４、封止材５およびレンズ板６とがそれぞれ接触した（物理的に厳密な接触を必要とするのではなく、明らかに離隔している状態ではないことを示す）状態であることによって、封止枠４、封止材５およびレンズ板６は、複数の発光素子３を封止するという機能と発光を制御するという機能を両立させる。

以上より、照明装置１は、発光素子３の封止機能と発光制御機能を、少ない部材で実現できる。結果としてコストも低減できる。

なお、図１〜図３においては、図の明瞭を確保するために、複数の発光素子のうち一つの発光素子に符号「３」を付している。

（発光素子の発熱制御）

次に、照明装置１における発光素子３の発熱制御について、図４も参照しながら説明する。図４は、本発明の実施の形態１における照明装置の発熱制御を示す説明図である。図４は、照明装置の側面を示しており、内部を透視状態として示している。また、矢印５１、５２は、熱の伝導経路を示す。

照明装置１は、高い輝度を必要とする信号装置、工事用照明機械および集魚灯などに適用されることが求められる。このため、発光素子３が高い輝度で発光を行なうために、発光素子３には、高い電流値や高い電圧値が付与される。このような高い輝度での発光によって、発光素子３は、高い熱を発生させる。

複数の発光素子３は、実装面、発光面および側面から、熱を発する。

発光素子３が発するこれらの熱の内、実装面から発せられる熱は、実装基板２を通じて外部に放出される。複数の発光素子３は、実装基板２にワイヤボンディングやボールグリッド等によって実装されており、発光素子３の実装面と実装基板２とは、熱的に接触しているからである。矢印５１は、発熱素子３の実装面から実装基板２に伝導する熱の状態を示している。

一方、発光素子３が発するこれらの熱の内、発光面および側面から発する熱は、封止材５に伝導する。封止材５は、発光素子３の発光面および側面を封止することで、発光素子３の発光面および側面と熱的に接触するからである。このため、封止材５は、発光素子３からの熱を受けることになる。

また、封止材５は、発光素子３を封止する目的上、溶融樹脂などが用いられる。溶融樹脂などは、金属などに比較して熱伝導性が悪いので、封止材５は、発光素子３からの熱を蓄積してしまうことが多い。封止材５が発光素子３からの熱を蓄積してしまうと、照明装置１は、誤動作を生じさせたり、損傷や故障を生じさせたりする。このような問題を回避するためには、発光素子３へ与える電流値や電圧値を下げる必要がある。しかし、発光素子３へ与える電流値や電圧値を下げると、発光素子３の発光輝度が低くなり、照明装置１を、高い輝度を必要とする信号装置、工事用照明機械および集魚灯などに適用することが難しくなる。

熱伝導部材５０は、封止材５内部に設けられており封止枠４と熱的に接触する。このため、熱伝導部材５０は、封止材５からの熱を（すなわち発光素子３からの熱を）封止枠４に伝導できる。封止枠４は、外部に露出されており、熱伝導部材５０から受け取った熱を、外部に放出できる。特に、封止枠４は、金属、合金あるいは熱伝導性の高い樹脂などで形成されるので、封止枠４は、伝導された熱を外部に放出できる。この結果、発光素子３の発光面および側面の少なくとも一部から発せられる熱は、封止材５内部に蓄積することなく、熱伝導部材５０および封止枠４を経由して外部に放出される。これは、図４における矢印５２によって示される。

矢印５２は、発光素子３から封止材５に伝導した熱が、熱伝導部材５０を通じて封止枠４に伝導する状態を示している。また、封止枠４は、伝導された熱を、外部に放出する。

このように、熱伝導部材５０は、熱の溜まりやすい封止材５内部の熱を、効率的に外部に放出できる。

発光素子３の発する熱の内、発光面および側面からの熱が、外部に放出されることで、照明装置１の発熱が抑えられる。この結果、発光素子３には、高い電流値や電圧値を与えることが可能となり、発光素子３は（すなわち照明装置１は）、高い輝度で光を照射できる。

なお、信号装置、工事用照明機械および集魚灯は、照明装置１が適用される機器の一例であり、これに限られるものではない。

次に、各部の詳細について説明する。

（実装基板）

まず、実装基板について説明する。

実装基板２は、複数の発光素子３を実装する。実装基板２は、ガラスエポキシ基板のように、汎用に電子部品や半導体集積回路を実装できる基板であって、電気信号のやり取りを行なえる配線層を備えているものであればよい。

実装基板２は、照明装置１として利用される複数の発光素子３のみを実装しても良いし、発光素子３以外の電子部品や半導体集積回路を実装しても良い。例えば、実装基板２は、制御機能やプロセッシング機能を有する半導体集積回路と必要な電子部品を実装しており、これ等以外の領域において複数の発光素子３を実装しても良い。

また、実装基板２は、発光素子３をワイヤボンディング、フリップチップあるいはボールグリッドなどによって電気的に実装し、実装基板２の内外に設けられる他の回路からの電気信号を、発光素子３に与えることができる。

すなわち、実装基板２は、照明装置１の基本形状を形成すると共に、複数の発光素子３に電気信号を与える。実装基板２の形状や大きさは、複数の発光素子３の個数に応じてもよいし、照明装置１として使用される状態に応じてもよい。また、実装基板２は、発光素子３に加えて封止枠４を実装できるような接着面を有していることも好適である。

（発光素子）

次に、発光素子３について説明する。

発光素子３は、電気信号を受けて光を発する素子である。電気信号を受けて発光する機能を有する素子であればなんでもよいが、実装や制御の容易性から、ＬＥＤが用いられるのが好適である。ＬＥＤは、付与される電気信号の電流・電圧によって、発光状態を制御でき、青色、赤色、緑色などの固有色を有することで、発光色のパターンを容易に制御できるメリットを有するからである。

複数の発光素子３が、実装基板２に実装される。発光素子３の個数は、照明装置１の仕様に応じて適宜定められれば良く、数個から数百個（あるいは数千個）の発光素子３が実装基板２に実装される。発光素子３は、実装基板２に対して、ワイヤボンディングやボールグリッドによって実装され、実装基板２に対して（更には、実装基板２に実装されている他の電子部品に対して）電気的に接続される。この電気的な接続によって、発光素子３は、電気信号を受けて発光する。

発光素子３は、受ける電気信号の電流値・電圧値や、信号の波形パターンに応じて発光し、発光素子３が備えている固有色に基づいた発光を行なう。これらの発光変化に基づいて、発光素子３は、種々の発光パターンを実現する。実装基板２もしくは実装基板２とは別に設けられた制御機能に基づいて、発光素子３は、色、発光レベル、発光間隔などの様々な基準に応じた発光を実現する。

発光素子３のそれぞれは、ベアチップ状態で実装基板２に実装される。ベアチップ状態で実装されることで、発光素子３のコストや体積が削減でき、照明装置１のコストや体積を削減できる。加えて、発光素子３がベアチップ状態で実装されることで、発光素子３の発する光を、封止材５およびレンズ板６が直接受け取ることができ、余分な発光制御が不要となる。このため、発光素子３は、ベアチップ状態で実装されることが好適である。

また、発光素子３がベアチップ状態であることで、発光素子３は、表面、裏面および側面を有することになる。裏面は、実装基板２との実装面になり、表面および側面の少なくとも一部から、光を発する。また、実装基板２に複数の発光素子３が実装されるので、発光素子３は、隣接する発光素子との間での光の反射を生じさせることもある。

なお、発光素子３は、それぞれに固有色を有しており、加えられる電流値および電圧値に応じて発光する。固有色の同じ発光素子３がまとめられて配列されても良いし、異なる固有色毎に配列されても良い。また、複数の発光素子３のそれぞれは、並列接続されても良いし直列接続されても良い。もちろん、並列接続と直列接続とが混在した状態で、複数の発光素子３が電気的に接続されても良い。

このように、実装基板２に複数の発光素子３がベアチップ状態で実装されることにより、複数の発光素子３は、様々な発光色、発光レベル、発光パターンを作り出せる。

（封止枠）
次に、封止枠４について説明する。

封止枠４は、実装基板２上において実装される複数の発光素子３の周囲を囲む。図２に示されるように、封止枠４は、実装される複数の発光素子３の周囲をぐるりと囲んでいる。封止枠４は、略円形、略楕円形を形成しつつ発光素子３の周囲を囲むことが好ましいが、方形や多角形を形成しつつ発光素子３の周囲を囲んでもよい。

封止枠４は、照明装置１の外形を形成する。すなわち、照明装置１は、封止枠４、封止材５およびレンズ板６によって、発光素子３の集光や拡散を実行する。封止枠４は、この集光や拡散を実行する機構の基本的な外形を形成する。このため封止枠４は、複数の発光素子３の集光や拡散の仕様に応じた形状や外形を有する。

また、封止枠４の高さおよび開口面積の少なくとも一方は、発光素子３の個数に応じて定まる。発光素子３の個数が多ければ封止枠４の外周は大きくなるので、封止枠４の開口面積は大きくなる。加えて、発光素子３の個数が多ければ発光素子３からの発光量が多くなるので、多くの光を反射させるために封止枠４の高さが高くなる。

封止枠４には封止材５が投入されるので、封止枠４の外周は、閉鎖されていることが好ましい。封止材５は、溶融樹脂であることが多く、投入される溶融樹脂が封止枠４の外部にもれ出ることを防止するためである。このため、封止枠４は、枠材であって、この枠材が実装基板２上に設置されればよい。

封止枠４は、樹脂、金属、合金などで形成されれば良く、実装基板２上に接着あるいは溶着される。接着においては接着剤が用いられれば良い。封止枠４は、熱伝導部材５０から伝導される熱を外部に放出するので、熱伝導性の高い素材で形成されるのが好適である。

封止枠４は、透明もしくは半透明でも良いが、発光素子３からの光を封止材５やレンズ板６に反射させるために光を反射可能なように非透明であることも好ましい。封止枠４は、封止材５を投入する際の枠となると共に発光素子３が発する光の反射部位となるからである。

封止枠４が設置されると、この封止枠４で囲われた領域に、封止材５（溶融された樹脂など）が流し込まれる。

（封止材）

封止材５は、封止枠４で囲まれた領域を充填する。封止材５は、溶融された樹脂などで構成されており、溶融された樹脂が流し込まれて凝固することで、封止枠４内部に封止材５が形成される。

例えば、封止枠４が設置された後で、溶融した樹脂が封止枠４の内部に流し込まれる。流し込みの際には、空気層や空気泡が生じないように、自動投入装置が用いられる。流し込まれた後で、温度の低下によって、溶融した樹脂は凝固し、封止枠４の外形に合わせて固体の封止材５が形成される。

また、封止材５は、熱伝導部材５０が予め設置された後で、充填されてもよい。封止材５が、封止枠４に充填される溶融樹脂である場合には、予め熱伝導部材５０が設置された後で溶融樹脂が充填されれば、凝固することによって封止材５が発光素子３を封止すると共に熱伝導部材５０を封止するからである。

もちろん、熱伝導部材５０を封止した状態の封止材５を封止枠４内部に充填（あるいは設置）することで、封止材５が形成されても良い。

封止材５は単体でもしくは封止枠４およびレンズ板６と合わせて、発光素子３の光を集光したり拡散したりする。このため、封止材５は、発光素子３の光の集光や拡散をさせる基本的な部材となる。

封止材５は、透明もしくは半透明であり、透明もしくは半透明であることで、発光素子３が発する光を透過させる。透過した光は、後述のレンズ板６の集光もしくは拡散作用によって外部に放射され、複数の発光素子３からの光が外部に放射される。封止材５は、このように発光素子３の光を透過させることによって、照明装置１が光を出力する機能を実現する。

封止材５は、凹形状もしくは凸形状の上面（表面）を有する。複数の発光素子３からの光を集光および拡散のいずれかを行なうためである。封止材５の上面が、凹形状である場合には、封止材５は、発光素子３の光を集光する。逆に、封止材５の上面が凸形状である場合には、封止材５は、発光素子３の光を拡散する。

あるいは、後述のレンズ板６の形状に合わせて上層面の形状が定まってもよい。レンズ板６が封止材５の上層に積層される場合には、このレンズ板６の形状によって封止材５の上面形状が定まるからである。

レンズ板６が積層される場合には、封止材５は、レンズ板６の形状に合わせてその形状が定まる。このレンズ板６の形状と封止材５の形状とによって、照明装置１は、発光素子３の光を集光させるか拡散させるかを切り分けることができる。

（熱伝導部材）

次に、熱伝導部材５０について説明する。

熱伝導部材５０は、封止材５内部に設けられる。熱伝導部材５０は、発光素子３から封止材５に伝わる熱を、封止枠４に伝導させる。封止枠４に伝導した熱は、封止枠４から外部に放出される。

熱伝導部材５０は、封止材５内部に存在する熱を封止枠４に伝導するため、封止枠４と熱的に接触する。このため、例えば熱伝導部材５０の端部は、封止枠４と接触していることも好適である。

熱伝導部材５０は、発光素子３から封止材５に伝わる熱を、封止枠４に伝導させるので、熱伝導性の高い素材で形成されることが好ましい。例えば、金属、合金などである。一例として、熱伝導部材５０は、銅、アルミニウム、銀、アルミニウム合金、鉄、鉄合金、ステンレスなどの熱伝導率の高いあるいは防錆性（あるいは耐久性）の高い金属で形成されることが好ましい。

また、熱伝導部材５０は、封止材５の熱を封止枠４に伝導する機能を担うが、発光素子３からの光が外部に照射されるのを阻害することは不都合である。このため、熱伝導部材５０は、図３に示されるように熱伝導性の素材で形成された格子形状を有することも好適である。例えば、熱伝導部材５０は、金属、合金もしくは熱伝導性の高い樹脂で形成されたメッシュ形状を有することでもよい。

熱伝導部材５０が、格子形状を有することで、封止材５の熱を封止枠４に伝導できると共に発光素子３からの光を阻害することがない。発光素子３からの光は、格子形状の空き領域をもれ出て行くからである。特に、発光素子３に高い電流値や電圧値が付与されて、高い輝度で発光素子３が発光する場合には、格子形状の熱伝導部材５０は、発光における阻害とはなりにくい。特に、照明装置１が信号装置、工事用照明機械および集魚灯などのように、輝度を要求するが高精細な発光や発色を要求しない機器に用いられる場合には、熱伝導部材５０は、発光素子３からの光の阻害要因とはなりにくい。

なお、熱伝導部材５０が格子形状を有する場合には、発光素子３の個数、発光素子３の配列間隔に合わせた格子形状を有すればよい。例えば、格子形状における空き領域の個数や面積は、発光素子３の配列間隔に合わせることも好適である。

また、熱伝導部材５０は、方形の枠からなる格子形状以外であっても、円形、楕円形、多角形等の枠からなる格子形状を有してもよい。もちろん、封止材５の熱を伝導できると共に発光素子３からの光の照射を阻害しない形状であれば、どのような形状を有してもよい。

熱伝導部材５０は、封止材５内部に設けられれば良いが、封止材５において、発光素子３と上面との間のいずれかの位置において設けられればよい。例えば、発光素子３と上面とのおよそ中間位置において、熱伝導部材５０が封止材５内部において設けられればよい。

以上のように、熱伝導部材５０は、封止材５内部に設けられて、発光素子３および封止材５の少なくとも一部からの熱を、封止枠４に伝導する。

（レンズ板）

次に、レンズ板６について説明する。レンズ板６は、必要に応じて封止材５の上層に積層される。あるいは、レンズ板６は、封止材５の表面形状を形成するために、照明装置１の製造時に使用される。

レンズ板６は、封止材５の上層に積層される。レンズ板６は、封止枠４および封止材５と合わせて、複数の発光素子３からの光を集光させたり拡散させたりする。レンズ板６の形状および構造が、発光素子３からの光を制御する。

レンズ板６は、ガラスや樹脂などで構成される。レンズ板６は、透明もしくは半透明であって、封止材５と共に、発光素子３の光を透過させる。この光の透過の過程において、封止材５およびレンズ板６の形状によって、照明装置１は、発光素子３の光を集光もしくは拡散させて外部に出力する。

レンズ板６は、封止枠４の外周に合わせた外周を有してもよいし、封止枠４の外周より小さい外周を有していてもよい。但し、レンズ板６は、封止枠４の外周に合わせた形状を有することで、封止材５は、封止枠４とレンズ板６とに封止されるので、照明装置１の耐久性や強度が向上するメリットがある。

レンズ板６は、封止材５の上層に積層されるので、レンズ板６の形状によって、封止材５の形状（封止材５のレンズ板６との積層面の形状）が定まる。また、レンズ板６と封止材５とが合わさった形状によって、複数の発光素子３の光は、集光されるか拡散されるかが決まる。

例えば、レンズ板６が凸レンズである場合には、封止材５のレンズ板６との積層面は、凹形状となる。図５は、本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。

図５は、レンズ板６が凸レンズであって、封止材５のレンズ板６との積層面が凹形状である形態を示している。図５中の矢印は、発光素子３の光の進む向きを示している。発光素子３の光は、透明もしくは半透明である封止材５内部を直進する。直進した光は、封止材５からレンズ板６に到達する。レンズ板６は、凸レンズであるので、矢印の通り、光はレンズ板６によって集光される。集光されることで、複数の発光素子３からの光が所定領域に集められることになり、非常に高い輝度を所定領域に実現できる。

例えば、遠くからでも光を視認しやすいことが求められる照明装置に適用される。例えば信号装置や集魚灯などに、図５に示される照明装置１は、適用される。

また、図５では、レンズ板６は、凸レンズであって、これに合わせて封止材５の積層面は凹形状となっているが、レンズ板６は、上面のみが凸形状を有し積層面は平坦である形状でも良い。このような形状によって、照明装置１は、発光素子３の光を緩やかに集光させることができる。

あるいは、レンズ板６は、平坦形状を有しており、封止材５の積層面も平坦形状であってもよい。この場合には、照明装置１は、発光素子３の光をほぼ直進させることができる。

また、レンズ板６は、図６に示されるように凹レンズであって、封止材５のレンズ板６との積層面は、凸形状であってもよい。図６は、本発明の実施の形態１における照明装置の側面図である。また、図６中の矢印は、発光素子３からの光の進行方向を示している。

レンズ板６は、凹レンズであって、この形状に合わせて封止材５のレンズ板６との積層面は凸形状となっている。図６の矢印に示されるように、発光素子３の光は封止材５を透過してレンズ板６に到達する。レンズ板６が凹レンズであるので、矢印に示されるようにレンズ板６は、発光素子３の光を拡散させる。この拡散によって、照明装置１は、発光素子３の光を広い範囲に照射することが可能となる。

例えば、様々な角度からでも光を視認しやすいことが求められる照明装置に適用される。夜間の作業において、広い範囲を均一に明るくする必要がある機器などに適用される。

また、封止枠４は、封止材５を進む光の進行方向を調整する機能を有しているので、封止枠４とレンズ板６との形状の組み合わせによっても、発光素子３の光の進行方向は調整される。

レンズ板６は、封止枠４および封止材５と共に、発光素子３の光を透過させつつ、集光もしくは拡散させる。また、封止材５は、本来的にはベアチップ状態で実装される発光素子３を保護する機能を有しており、レンズ板６との積層によって、保護に加えて光の照射方向を制御する機能を有する。このように、封止材５およびレンズ板６は、複数の機能を少ない部材で実現できる。結果として、照明装置１の製造工程が簡略化されて、製造コストも低減できる。

以上のように、照明装置１は、発光素子３の光を集光させたり拡散させたりしつつ、外部に多くの光を照射させる。

加えて、複数の発光素子３が一つの封止枠４および封止材５で封止されているので、耐久性に優れると共にばらつきがなく、高い電流値や高い電圧値を、発光素子３に付与できる。この結果、発光素子３は、高い輝度で発光できる。

（製造工程）
次に、照明装置１の製造工程を説明する。

図７は、本発明の実施の形態１における照明装置の製造工程図である。

図７は、上から順に各工程を示している。なお、図７は、レンズ板６を積層する場合を示しているが、レンズ板６を積層しない場合には、最終工程を省略して把握すればよい。あるいは、レンズ板６を封止材５に押し当てた後で、レンズ板６を取り外して、封止材５の表面形状を成型する工程が追加されても良い。

まず、実装基板２が設置される。

次いで、実装基板２に、ベアチップ状態である複数の発光素子３が実装される。実装においては、ワイヤボンディングなどで、発光素子３に電気的な接続が実現される。複数の発光素子３の個数や種類は、照明装置１の仕様に応じて定められる。

更に、実装された複数の発光素子３の周囲を囲むように、封止枠４が実装される。封止枠４は、接着や溶着によって、実装基板２に設置される。

次に、封止枠４内部に熱伝導部材５０が設置される。

熱伝導部材５０は、発光素子３より上であって、封止材５によって覆われる程度の高さに設置されることが適当である。封止枠４は、予め熱伝導部材５０を設置する位置に切り込みを有しており、熱伝導部材５０は、この切り込みに合わせて設置されることでもよい。こうすると、熱伝導部材５０の設置が確実になるだけでなく、熱伝導部材５０が封止枠４と熱的に接触できるからである。

次いで、封止枠４の内部に溶融した樹脂などが充填される。溶融した樹脂は、封止材５として、ベアチップ状態である発光素子３を保護し、熱伝導部材５０を封止する。封止材５は、透明もしくは半透明の素材で形成され、固化することで、発光素子３の光を透過させつつ外部に照射させることができる。

封止材５が充填されると、封止材５は、発光素子３と熱伝導部材５０とを合わせて封止する。

更に、封止材５の上層にレンズ板６が積層される。レンズ板６が積層されることで、封止材５の表面形状が定まる。更には、レンズ板６と封止材５との積層によって、照明装置１は、発光素子３の光を外部に出力できる。更に、封止材５とレンズ板６の形状および積層構造に基づいて、照明装置１は、発光素子３の光を集光もしくは拡散できる。

このように、照明装置１は、それぞれの部材が順次組み合わされることで、製造される。

以上のように、実施の形態１の照明装置１は、複数の発光素子３を封止する要素だけで複数の発光素子の発光を一括して制御する。合わせて、照明装置１は、発光素子３の発光面や側面からの熱であって封止材５に伝わる熱を、封止枠４に効率的に伝導させて外部に放出できる。このように照明装置１は、熱伝導部材５０によって発光素子３（および照明装置１そのもの）の発熱を制御できるので、発光素子３には高い電流値や電圧値を与えることができ、照明装置１は、高い輝度で光を照射できる。
（実施の形態２）

次に、実施の形態２について説明する。

実施の形態２では、封止材５およびレンズ板６の形態によって、発光素子３からの光を更に細かく制御する照明装置を説明する。

（封止材とレンズ板との積層面に空隙が存在する態様）

図８は、本発明の実施の形態２における照明装置の側面図である。図１と同じ符号を付しているものは、実施の形態１で説明した場合と同様の構成や機能を有する。

図８においては、照明装置１は、封止材５とレンズ板６との積層面に空隙１０を有する。空隙１０は、封止材５とレンズ板６との積層の段階において形成されても良いし、封止材５が予め隙間となるような形状を有していることで形成されても良い。

封止材５とレンズ板６との積層面が、空隙１０を備えていることで、発光素子３からの光は、この空隙１０において乱反射する。この乱反射によって、照明装置１は、発光素子３からの光をより拡散できるようになる。

照明装置１は、信号装置や集魚灯に好適に用いられる。信号装置や集魚灯は、広い角度に渡って出力することが望まれる。空隙１０において、発光素子３からの光が乱反射することで、レンズ板６を透過して出力される光は、より広い範囲にわたって拡散されることになる。この結果、照明装置１から出力される光は、広い範囲を照らすことができる。

また、空隙１０において発光素子３からの光が乱反射することで、照明装置１は、艶やかな光を発することができる。特に、空隙１０の形状によって、発光素子３からの光の乱反射が様々に制御されることになり、照明装置１は、様々な発光を実現できる。

このような空隙１０が封止材５とレンズ板６との間に設けられると、熱伝導性の悪い空気層が、封止材５とレンズ板６との間に形成されることになる。このため、封止材５からレンズ板６へ熱が伝導しにくくなるので、発光素子３の発光面や側面からの熱が、封止材５内部に留まりやすくなってしまう。

このような場合にも、熱伝導部材５０が封止材５の内部に設けられることで、熱伝導部材５０が封止材５内部に蓄積される熱を受け取って、封止枠４に伝導させることができる。

なお、空隙１０は、空気層となってもよいが、封止材５と異なる素材の充填材が充填されても良い。例えば、封止材５と屈折率や透過率の異なる充填材が充填されることで、発光素子３からの光は、封止材５、充填材、レンズ板６の順序で透過する。この際に、それぞれで異なる屈折率や透過率に応じて光の進行方向が定められることで、照明装置１は、更に種々の発光を実現できる。

（封止材とレンズ板との透過率）

また、封止材５とレンズ板６との透過率および屈折率の少なくとも一方が異なる照明装置１も好適である。

封止枠４の内部に封止材５およびレンズ板６が積層される場合には、発光素子３の光は、封止材５を透過して次いでレンズ板６を透過する。すなわち、発光素子３の光は、２つの部材を連続して透過することになる。

このため、発光素子３からの光は、封止材５およびレンズ板６の透過率や屈折率に従って、外部に出力することになる。言い換えると、照明装置１は、封止材５およびレンズ板６の透過率や屈折率に基づいて、外部に光を照射する。

このとき、封止材５とレンズ板６のそれぞれの透過率および屈折率の少なくとも一方が異なる場合には、発光素子３の光の集光や拡散にバリエーションが広がる。

このバリエーションの広がりによって、照明装置１は、均一に光を拡散したり、不均一に光を拡散したりできる。あるいは、このバリエーションの広がりによって、照明装置１は、光を特定の領域に集光したり、集光と拡散とをバランスよく行なったりすることもできる。

照明装置１は、信号装置や集魚灯に最適に用いられるので、信号装置や集魚灯に必要となる仕様に対応した発光を実現できることが好ましい。発光素子３からの光の進行方向は、封止材５とレンズ板６との形状によって定まるが、それぞれの透過率や屈折率が異なることによっても定まる。すなわち、封止材５とレンズ板６の透過率や屈折率のアンバランスを調整することで、発光素子３からの光の進行方向は、様々に調整される。

（封止枠に基づく反射）

封止枠４の側面が、レンズ板６から実装基板２側にかけて傾斜する傾斜面１１を備えることも好適である。図９は、本発明の実施の形態２における照明装置の側面図である。図９では、封止枠４は、傾斜面１１を有している。

封止枠４は、複数の発光素子３の周囲を囲んで設置される。このため、封止枠４の内側には、複数の発光素子３が並ぶことになる。このため、発光素子３からの光の一部は、封止枠４に衝突する。

このとき、封止枠４が実装基板２に対して略垂直である場合には、発光素子３からの光は、衝突しても封止材５内部に反射される。このため、発光素子３の光の一部が照明装置１の外部に出力できないことになる。照明装置１が十分な発光量を確保する必要がある場合には、発光素子３の光の一部が照明装置１内部に留まることはデメリットである。

これに対して、封止枠４が傾斜面１１を有する場合には、図９中の矢印１２のように、発光素子３からの光が傾斜面１１で反射しつつレンズ板６を通じて外部に出力する。すなわち、発光素子３からの光が傾斜面１１での反射を利用して、照明装置１の外部に出力できる。

複数の発光素子３は、配置される位置によっては、発する光の大半は、封止材５およびレンズ板６を直接透過して外部に出力する。一方、複数の発光素子３の内、封止枠４に近接して配置される発光素子３の光は、その一部が封止枠４に衝突する。傾斜面１１は、この衝突する光を、照明装置１の外部に出力できる。

また、発光素子３の光は、隣接する発光素子３において反射する可能性もある。この他の発光素子３によって反射した光も、封止枠４に衝突する可能性がある。このようにして封止枠４に衝突した光も、傾斜面１１によって、封止材５内部ではなく、封止材５やレンズ板６を透過して外部に出力されるようになる。

封止枠４が備える傾斜面１１によって、複数の発光素子３からの光の大半が、照明装置１の外部に出力されるようになる。結果として、照明装置１は、複数の発光素子３が発することのできる発光能力を、十分に活用して光を照射できる。照明装置１は、高い輝度での照射を実現できる。

また、複数の発光素子３のそれぞれが発する光は、隣接する発光素子３の側面において反射して、照明装置１の外部に出力する。

図９における矢印１３は、隣接する発光素子３の側面において反射する発光素子３からの光である。隣接する発光素子３の側面が、隣接する発光素子３からの光を反射させることで、発光素子３からの光の大半が、照明装置１の外部に出力できるようになる。この場合にも、照明装置１は、複数の発光素子３が発光できる発光能力を最大限活用した光の照射を実現できる。

なお、複数の発光素子３は、隣接する発光素子３からの光をその側面において反射させることができるような距離間隔で配置されることが好ましい。例えば、隣接する発光素子３同士の間隔は、発光素子３のサイズ以下となるようにするなどである。

以上のように、実施の形態２における照明装置１は、複数の発光素子３の発光能力を最大限に活用して、外部に高い輝度の光を照射できる。

（実施の形態３）

次に、実施の形態３に付いて説明する。

実施の形態３では、封止枠４が、発光素子３および封止材５の少なくとも一部からの熱を放出する放熱機構を備える場合を説明する。この放熱機構は、熱伝導部材５０から封止枠４に伝導した熱を、外部に効率よく放出できる。

封止枠４は、熱伝導性の高い素材で形成されているので、封止枠４はそれ自体が伝導された熱を外部に放出できる。しかしながら、封止枠４が複数の発光素子３の周囲を囲む形状のみを有している場合では、封止枠４は、熱を十分に放出できないこともある。放熱機構は、封止枠４の放熱を促進させる。

発光素子３に、電流や電圧が加えられることによって、発光素子３が発光する。照明装置１は、高い輝度を必要とする信号装置や集魚灯に好適に用いられる。このため、発光素子３には、高い電流値や電圧値が付与される。高い電流値や電圧値によって、発光素子３の輝度が高まるからである。

このように、発光素子３に高い電流値や電圧値が加わる場合には、発光素子３は、高い熱を生じさせる。発光素子３は、付与された電流値や電圧値の一部を熱エネルギーに変えるからである。この熱エネルギーによって、発光素子３は、高い熱を生じさせる。

照明装置１は、発光素子３を封止する封止材５を備え、発光素子３が発する熱の一部は、発光素子３の発光面や側面から封止材５に伝導する。すなわち、発光素子３および封止材５は、熱を有することになる。この熱が高くなりすぎると、発光素子３の実装に悪影響が生じたり、照明装置１に悪影響が生じたりする。たとえば、発光素子３の実装が外れたり、発光素子３そのものが故障したりする。

この発光素子３の発光面や側面からの熱は、封止材５に伝導する。封止材５は、熱伝導部材５０を備えており、この熱伝導部材５０は、封止材５内部の熱（発光素子３および封止材５の少なくとも一部からの熱）を受け取る。更に、熱伝導部材５０は、受け取った熱を封止枠４に伝導する。

封止枠４の放熱機構は、封止枠４に伝導された熱を効率的に外部に放出する。この結果、照明装置１の故障や劣化を未然に防止できるようになる。

放熱機構は、種々の形態を有することが考えられるが、一例を図１０に示す。

図１０は、本発明の実施の形態３における照明装置の側面図である。

図１０に示されるとおり、封止枠４は、その側面および表面の少なくとも一部に、放熱フィン２０、２１を備える。また、熱伝導部材５０が封止枠４と熱的に接触しており、熱伝導部材５０が封止材５内部の熱（すなわち発光素子３の発光面や側面からの熱）を、封止枠４に伝導させる。放熱フィン２０、２１は、この熱伝導部材５０から封止枠４に伝導した熱を、外部に放出する。

放熱フィン２０は、封止枠４の側面から突出しており、放熱フィン２１は、封止枠４の表面から突出している。なお、図１０では、放熱フィン２０および放熱フィン２１が表示されているが、実際の照明装置１は、放熱フィン２０および放熱フィン２１のいずれか一方だけを備えても良いし、両方を備えても良い。また、放熱フィン２０は、封止枠４の側面の少なくとも一部から突出しても良い。

図１１は、図１０に示される照明装置１を正面から見た状態を示す。図１１は、本発明の実施の形態３における照明装置の正面図である。放熱フィン２０は、図１１に示されるように、封止枠４の両サイドから突出してもよい。このような形状により、実装基板２の大きさや形状を小さくできるメリットがある。もちろん、封止枠４の側面の全体に渡って放熱フィン２０が設けられても良い。

放熱フィン２０は、熱伝導部材５０から封止枠４に伝導した熱を外部に放出する。封止枠４は、封止材５の外周を覆っており、熱伝導部材５０は、格子形状を有することで、封止枠４の内周の多くの位置において、封止枠４と熱的に接触できる。このため、熱伝導部材５０は、封止材５から受け取った発光素子３の熱を、広い範囲にわたって封止枠４に伝導できる。

この結果、封止枠４と放熱フィン２０、２１は、効率的に外部に熱を放出できる。封止枠４への熱伝導に偏りが少ないからである。特に、封止枠４の側面に、熱伝導部材５０からの熱が到達しやすいので、封止枠４の側面から突出する放熱フィン２０が、外部に熱を放出しやすい。

放熱フィン２０は、その表面積が大きいことによって、その表面から外部に熱を伝えることで熱を放出できる。加えて、放熱フィン２０の柱状部材同士の間において熱の対流を生じさせることで、外部に熱を放出できる。放熱フィン２０は、このように伝導や対流によって、外部に熱を放出できる。また、必要に応じて、放熱フィン２０に風を送る送風ファンを更に備えることで、放熱フィン２０による放熱能力が更に高まる。

このため、放熱フィン２０は、棒状部材であってもよいし板状部材であっても良いし、これらの部材が混在した状態でも良い。

放熱フィン２１は、封止枠４の表面から突出する。

放熱フィン２１は、封止枠４から突出することで、封止枠４の表面に到達する熱を放出すると共に、封止枠４の側面から表面に伝導する熱を放出する。封止枠４は、複数の発光素子３の周囲を囲むので、封止枠４の側面に伝導する熱量が大きい。このため、側面から突出する放熱フィン２０による放熱効果が高いが、表面から突出する放熱フィン２１は、放熱フィンを形成する部材同士の間で生じさせる対流を生じさせやすい。

この対流によって、放熱フィン２１は、熱伝導部材５０から伝導される熱を、効率的に放出できる。

このように、封止枠４の側面より突出する放熱フィン２０と封止枠４の表面より突出する放熱フィン２１とが組み合わさって設けられることで、発光素子３および封止材５の少なくとも一部からの熱が、効率的に放出される。放熱フィン２１は、棒状部材であってもよいし板状部材であってもよい。

また、放熱フィン２０および放熱フィン２１の少なくとも一部は、封止枠４と一体で形成されても良い。一体で形成されることで、封止枠４から放熱フィン２０、２１への熱伝導の際の熱抵抗が小さくなり、放熱フィン２０、２１による熱の放出効率が高まるからである。

もちろん、放熱フィン２０および放熱フィン２１の少なくとも一部は、封止枠４と別体で形成されても良い。製造コストが低減するからである。

以上のように、封止枠４は、放熱フィン２０、放熱フィン２１などの放熱機構を備えることで、熱伝導部材５０から伝導する熱を放出できる。この結果、発光素子３や照明装置１そのものでの発熱の問題が解消されて、照明装置１は、その発光素子３に高い電流値や電圧値を加えることができ、より高い輝度の照射を実現できる。

このような照明装置１は、高い輝度を必要とする信号装置、工事用照明機械および集魚灯に最適に適用される。

なお、放熱フィン２０、２１は、放熱機構の一例であるが、放熱フィン以外でも、放熱機構は、液冷機構や強制空冷機構などを含む。

（実施の形態４）

次に、図１２を用いて実施の形態４について説明する。

実施の形態４では、実施の形態１〜３で説明した照明装置１と、照明装置１を格納する筐体３２と、照明装置１に電力を供給する電力供給部３１と、を備える信号装置３０について説明する。

図１２は、本発明の実施の形態４における信号装置３０のブロック図である。図１２は、筐体３２に照明装置１が格納されている状態を模式的に表している。

照明装置１は、筐体３２に格納されると共に、電力供給部３１より電力の供給を受ける。電力供給部３１は、バッテリーや蓄電池などの電力を供給できる機能に合わせて、発光素子３に対して所定の電流値や電圧値を与える制御機能を有している。この電力供給部３１からの電力を受けて、発光素子３は光を発し、照明装置１は、封止枠４、封止材５およびレンズ板６によって、外部に光を照射する。もちろん、レンズ板６を用いない場合には、照明装置１は、封止枠４および封止材５によって、発光素子３の光を外部に照射する。

また、熱伝導部材５０が封止材５内部に設けられ、発光素子３の発光面や側面から封止材５に伝わる熱を受け取って、封止枠４に伝導させる。

発光素子３は、電力供給部３１より与えられる電力の変化パターンに応じた発光パターンで発光可能である。このような電力供給部３１による制御によって、照明装置１は、様々な発光パターンで光を外部に照射できる。また、照明装置１は、実施の形態１〜３で説明したように、低コストで製造されるので、信号装置３０のコストも低減できる。特に、複数の発光素子３の封止と集光などの制御が一体的に行なわれるので、発光素子３ごとのばらつきが少なくなり、照明装置１全体での発光が最適に制御される。

加えて、熱伝導部材５０を通じて、発光素子３の発光面や側面からの熱が外部へ放出されるので、発熱が抑制される。加えて、封止枠４が備える放熱機構が、外部への放熱を更に促進する。この結果、発光素子３には高い電流値や電圧値を与えることができるので、照明装置１は、高い輝度で光を照射できる。

照明装置１全体での発光が一体的に制御できることで、信号装置３０は、最適な発光パターンを形成できる。当然ながら、高い輝度で発光できるので、信号装置３０は、様々な用途に適用される。

以上、実施の形態１〜４で説明された照明装置および信号装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 照明装置
２ 実装基板
３ 発光素子
４ 封止枠
５ 封止材
６ レンズ板
１０ 空隙
１１ 傾斜
１２、１３ 矢印
２０、２１ 放熱フィン
３０ 信号装置
３１ 電力供給部
３２ 筐体
５０ 熱伝導部材

Claims (16)

1. 実装基板と、
   前記実装基板にベアチップ状態で実装される複数の発光素子と、
   前記実装基板上に設けられ、前記複数の発光素子の周囲を囲む封止枠と、
   前記封止枠内部に充填され、前記発光素子と接触しつつ前記発光素子を封止する封止材と、
   前記封止材内部に設けられ、前記発光素子および前記封止材の少なくとも一部からの熱を伝導する熱伝導部材と、を備え、
   前記封止材は、透明もしくは半透明であると共にその上面は、凹形状および凸形状の少なくとも一つを有し、
   前記封止材は、前記発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行ない、
   前記熱伝導部材は、前記封止枠に熱を伝導し、前記封止枠は、外部に伝導された熱を排出し、
   前記熱伝導部材は、熱伝導性の素材で形成された格子形状を有する、照明装置。
2. 前記封止材の上層に積層されるレンズ板を更に備え、
   前記封止材および前記レンズ板は、透明もしくは半透明であって、
   前記封止材および前記レンズ板の積層は、前記発光素子の発する光を拡散および集光の少なくとも一方を行なう、請求項１記載の照明装置。
3. 前記封止枠の高さおよび面積の少なくとも一方は、前記発光素子の個数に応じて定まる請求項１又は２記載の照明装置。
4. 前記レンズ板が凸レンズであって、前記封止材の前記レンズ板との積層面は凹形状である請求項１から３のいずれか記載の照明装置。
5. 前記レンズ板が凹レンズであって、前記封止材の前記レンズ板との積層面は、凸形状である請求項１から３のいずれか記載の照明装置。
6. 前記封止材と前記レンズ板との積層面は、空隙を有する請求項１から５のいずれか記載の照明装置。
7. 前記封止材と前記レンズ板のそれぞれの透過率および屈折率の少なくとも一部が異なる、請求項１から６のいずれか記載の照明装置。
8. 前記封止枠の側面は、レンズ板側から実装基板側にかけて傾斜する傾斜面を有し、前記傾斜面は、前記発光素子の光を反射する請求項１から７のいずれか記載の照明装置。
9. 前記複数の発光素子のそれぞれの光は、隣接する発光素子の側面で反射する請求項１から８のいずれか記載の照明装置。
10. 前記熱伝導部材は、金属もしくは合金製のメッシュ形状を有する、請求項１から９のいずれか記載の照明装置。
11. 前記熱伝導部材は、前記封止枠に熱的に接触する請求項１から１０のいずれか記載の照明装置。
12. 前記封止枠は、前記熱伝導部材からの熱を放出する放熱機構を更に備える請求項１から１１のいずれか記載の照明装置。
13. 前記放熱機構は、前記封止枠の表面および側面の少なくとも一部に設けられた放熱フィンを含む請求項１２記載の照明装置。
14. 前記放熱フィンは、前記封止枠と一体で形成されている請求項１３記載の照明装置。
15. 前記熱伝導部材および前記放熱機構は、前記発光素子が発光面において発する熱を、外部に放出する請求項１２から１４のいずれか記載の照明装置。
16. 請求項１から１５のいずれか記載の照明装置と、
    前記照明装置を格納する筐体と、
    前記照明装置に電力を供給する電力供給部と、を備え、
    前記発光素子は、高い輝度で発光する信号装置。