WO2014083777A1 - Substrate, light emitting apparatus, lighting light source, and substrate manufacturing method - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a substrate, a light emitting device, a light source for illumination, and a method of manufacturing a substrate, and in particular, a substrate for mounting a light emitting diode (LED) and a method of manufacturing the same, and a light emitting device using the substrate. And an illumination light source and the like.
- LED light emitting diode
- LEDs are expected as light sources (LED light sources) for various products because of their high efficiency and long life. For example, research and development of LED lamps using LEDs as light sources are underway.
- LED lamp examples include a bulb-shaped LED lamp (LED bulb) which substitutes for a bulb-type fluorescent lamp and an incandescent bulb, and a straight-tube-type LED lamp which substitutes for a straight-tube-type fluorescent lamp.
- LED bulb a bulb-shaped LED lamp
- incandescent bulb a bulb-shaped LED lamp
- straight-tube-type LED lamp which substitutes for a straight-tube-type fluorescent lamp.
- Patent Document 1 discloses a conventional bulb-shaped LED lamp.
- Patent Document 2 discloses a conventional straight tube type LED lamp.
- an LED module (light emitting device) configured by mounting a plurality of LEDs on a substrate is used as a light source.
- a bulb-shaped LED lamp having a configuration in which light distribution characteristics and appearance are simulated to an incandescent bulb has been studied.
- a bulb-shaped LED lamp configured to hold the LED module in a hollow state at a central position in the globe by using a globe (glass bulb) used for an incandescent lamp.
- a structure is considered in which the LED module is fixed to the top of the support using a support (stem) extending from the opening of the glove toward the center of the glove.
- a double-sided light emitting LED module that emits light to both the top side and the base side of the globe in order to bring the light distribution characteristic closer to the incandescent lamp.
- One way to construct a double-sided light emitting LED module is to mount the LEDs on both sides of the substrate. Thereby, light can be emitted from the front surface and the back surface of the substrate.
- a method of configuring a double-sided light emitting LED module there is a method of mounting an LED only on one side of a substrate using a substrate with high light transmittance such as a transparent substrate (for example, a substantially transparent substrate). is there.
- a transparent substrate for example, a substantially transparent substrate.
- the light emitted from the LED is emitted to the outside from the surface (surface) on which the LED is mounted, and is transmitted through the substrate to the outside from the surface (back surface) opposite to the surface on which the LED is mounted Released.
- the present invention has been made to solve such a problem, and even when a substrate having a low light transmittance such as a white substrate is used, the light emitting element is mounted on the side opposite to the mounting surface It is an object of the present invention to provide a substrate, a light emitting device, a light source for illumination, and a method of manufacturing a substrate capable of obtaining a sufficient amount of light.
- one aspect of a substrate according to the present invention is a substrate on which a light emitting element is mounted, and the substrate has translucency and a surface on which the light emitting element is mounted It has a concavo-convex part in the field on the opposite side, and the concavo-convex part is formed in the position which counters the light emitting element mounted.
- the substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains, and the surface shape of the exposed surface of the concavo-convex portion is the surface of the plurality of crystal grains. It may be a shape.
- one aspect of the light emitting device includes a light transmitting substrate and a light emitting element mounted on the first main surface of the substrate, and the substrate is a surface on which the light emitting element is mounted. It has an uneven part in the field on the opposite side, and the uneven part is formed in the position which counters the light emitting element.
- the substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains, and the surface shape of the uneven portion is a surface shape of the plurality of crystal grains. It may be
- a sealing member may be further provided which includes a wavelength conversion material and seals the light emitting element.
- the light emitting device may further include a wavelength conversion member that includes a wavelength conversion material and is formed so as to overlap the uneven portion.
- the uneven portion may be formed so as not to protrude from the wavelength conversion member.
- one aspect of the illumination light source according to the present invention includes the light emitting device according to any one of the above and a heat radiating body connected to the light emitting device, the heat radiating body being the above-mentioned in the substrate of the light emitting device.
- the semiconductor device is characterized in that it is connected to the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted, and the uneven portion is not formed on the connection surface between the heat dissipating member and the substrate.
- a globe covering the light emitting device is further provided, and the heat radiating body is provided to extend inward of the globe and supports the light emitting device. It may be a post.
- one aspect of a method of manufacturing a substrate according to the present invention is a method of manufacturing a substrate on which a light emitting element is mounted, wherein the substrate is a translucent polycrystalline ceramic substrate, and a predetermined region of the substrate An uneven portion is formed on the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted by etching the acid with an acid.
- a sufficient amount of light can be obtained from the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted.
- FIG.1 (a) is a top view of the light-emitting device using the board
- FIG.1 (b) is the same light-emitting device in the XX 'line of FIG. 1 (a).
- FIG. 1 (c) is a cross-sectional view of the same light-emitting device taken along the line YY 'in FIG. 1 (a).
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around an LED (LED chip) in the light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 3 is an enlarged sectional view of an essential part of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 4A is a surface SEM image of the substrate in the case where the surface of the unbaked polycrystalline ceramic substrate is etched.
- FIG. 4B is a surface SEM image of the substrate in the case where the surface of the polycrystalline ceramic substrate is scraped and then etched in order to adjust the thickness.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a method for measuring the transmittance of the translucent substrate.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the etching time and the light transmission amount in the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A.
- Fig.7 (a) is a top view of the light-emitting device based on Embodiment 2 of this invention
- FIG.7 (b) is sectional drawing of the same light-emitting device in the XX 'line of FIG.
- FIG. 7C is a cross-sectional view of the same light-emitting device taken along line YY ′ of FIG. 7A.
- FIG. 8 is a cross-sectional view of a light emitting device according to a modification of the second embodiment of the present invention.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a light bulb-shaped LED lamp according to Embodiment 3 of the present invention.
- Fig.10 (a) is a top view of the light-emitting device based on Embodiment 3 of this invention
- FIG.10 (b) is sectional drawing of the same light-emitting device in the XX 'line of FIG. 10 (a).
- FIG. 10 (c) is a cross-sectional view of the light emitting device taken along line YY 'in FIG. 10 (a), and FIG. 10 (d) is taken along the line ZZ' in FIG. 10 (a). It is sectional drawing of a light-emitting device.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a lighting device according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 1 is a view showing a configuration of a light emitting device using a substrate according to Embodiment 1 of the present invention
- FIG. 1 (a) is a plan view
- FIG. 1 (b) is an X--
- FIG. 1 (c) is a cross-sectional view taken along line YY ′ of FIG. 1 (a).
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around an LED (LED chip) in the light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the light emitting device 1 in the present embodiment is a light emitting module having a light emitting element, and emits light of a predetermined color (wavelength).
- the light emitting device 1 in the present embodiment is an LED module configured by LEDs.
- the light emitting device 1 includes a substrate 10 and an LED 20.
- the light emitting device 1 further includes a sealing member 30, a metal wire 40, a wire 50, and terminals 60a and 60b.
- the light emitting device 1 in the present embodiment has a COB (Chip On Board) structure in which a bare chip is directly mounted on the substrate 10.
- COB Chip On Board
- the substrate 10 is a light emitting element mounting substrate for mounting a light emitting element, and the first main surface 10 a (front side), which is a surface on which the LED 20 is mounted, and the surface facing the first main surface 10 a And a second main surface 10b (back side).
- a rectangular substrate having a rectangular plan view can be used as the substrate 10.
- substrate 10 not only a rectangle but the thing of other shapes, such as a square or a circle, can also be used.
- the substrate 10 is a light transmitting substrate having light transmitting property.
- the substrate 10 in the present embodiment is a substrate having a low light transmittance with respect to light emitted from the LED 20, for example, a substrate having a total transmittance of 10% or less.
- a white alumina substrate made of ceramic such as alumina or a resin substrate made of resin such as glass epoxy resin can be used.
- a polycrystalline alumina substrate (polycrystalline ceramic substrate) having a thickness of about 1 mm and configured by firing alumina particles (ceramic particles) is used as the substrate 10.
- a white alumina substrate having a thickness of 1 mm and a light reflectance of 94%, or a white alumina substrate having a thickness of 0.635 mm and a light reflectance of 88% can be used.
- the cost of the substrate can be suppressed.
- cost reduction can be realized by using an inexpensive white substrate among ceramic substrates.
- the ceramic substrate can be prepared by adding a binder to a mixture of ceramic raw materials such as alumina particles and the like and a scatterer and a sintering aid (additive), followed by pressure forming, and then firing.
- the raw material alumina particles (ceramic particles) grow and crystallize by firing to form alumina crystal grains having a particle diameter of several micrometers to several tens of micrometers.
- the substrate 10 has an uneven portion 11 on the second major surface 10b.
- the uneven portion 11 is a minute uneven structure, and is formed at a position facing at least the LED 20.
- the uneven portion 11 in the present embodiment is formed corresponding to the region where the sealing member 30 is formed, and the region where the uneven portion 11 is formed and the region where the sealing member 30 is formed are the same. ing. That is, the four concavo-convex portions 11 are formed in a long line along the longitudinal direction of the substrate 10.
- the LED 20 is an example of a light emitting element, and is a semiconductor light emitting element that emits light with a predetermined power.
- the plurality of LEDs 20 are all the same, and are all bare chips that emit monochromatic visible light.
- a blue light emitting LED chip that emits blue light when energized is used.
- the blue LED chip for example, a gallium nitride-based semiconductor light emitting device having a center wavelength of 440 nm to 470 nm, which is made of an InGaN-based material, can be used.
- the LEDs 20 are mounted only on the first major surface 10 a of the substrate 10, and a plurality of the LEDs 20 are mounted in a plurality of rows along the long side direction of the substrate 10. In the present embodiment, four rows of elements are arranged in parallel so that an element row in which a plurality of LEDs 20 are in one row is in parallel.
- the plurality of LEDs 20 are mounted, but the number of mounted LEDs 20 may be changed as appropriate according to the application of the light emitting device 1.
- the number of LEDs 20 may be one.
- the number of element rows of the LED 20 is not limited to four, and may be one to three, or five or more.
- FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view around an LED (LED chip) in the light emitting device according to Embodiment 1 of the present invention.
- the LED 20 includes a sapphire substrate 21 and a plurality of nitride semiconductor layers 22 stacked on the sapphire substrate 21 and having different compositions.
- a cathode electrode 23 and an anode electrode 24 are provided at both ends of the upper surface of the nitride semiconductor layer 22. Further, wire bonding portions 25 and 26 are provided on the cathode electrode 23 and the anode electrode 24, respectively.
- the cathode electrode 23 of one LED 20 and the anode electrode 24 of the other LED 20 are connected by wire bonding with the metal wiring 40 by the wire 50.
- the electrodes of the adjacent LEDs 20 may be directly connected by the wire 50 without the metal wiring 40. That is, a chip-to-chip connection may be used.
- Each LED 20 is mounted on the substrate 10 with a translucent chip bonding material 27 so that the surface on the sapphire substrate 21 side faces the first major surface 10 a of the substrate 10.
- a silicone resin containing a filler made of metal oxide can be used for the chip bonding material 27.
- the sealing member 30 is made of, for example, a resin, and is formed on the substrate 10 so as to cover the LED 20. As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the sealing member 30 is formed in a long shape so as to collectively seal one row of the plurality of LEDs 20. In the present embodiment, since the element rows of the LEDs 20 are mounted in four rows, four sealing members 30 are formed. Each of the four sealing members 30 is provided linearly on the first major surface 10 a of the substrate 10 along the arranging direction (row direction) of the plurality of LEDs 20.
- the sealing member 30 is mainly made of a translucent material, but if it is necessary to convert the wavelength of the light of the LED 20 to a predetermined wavelength, a wavelength conversion material is mixed in the translucent material.
- the sealing member 30 in the present embodiment is a wavelength conversion member that contains a phosphor as a wavelength conversion material and converts the wavelength (color) of light emitted by the LED 20.
- a sealing member 30 can be made of, for example, an insulating resin material (phosphor-containing resin) containing phosphor particles. The phosphor particles are excited by the light emitted by the LED 20 to emit light of a desired color (wavelength).
- a silicone resin can be used as the resin material constituting the sealing member 30.
- the light diffusion material may be dispersed in the sealing member 30.
- the sealing member 30 is not necessarily formed of a resin material, and may be formed of an inorganic material such as a low melting point glass or a sol-gel glass besides an organic material such as a fluorine resin.
- yellow phosphor particles of YAG type can be used as the phosphor particles contained in the sealing member 30 in order to obtain white light.
- part of the blue light emitted by the LED 20 is wavelength-converted to yellow light by the yellow phosphor particles contained in the sealing member 30.
- the blue light not absorbed by the yellow phosphor particles and the yellow light whose wavelength is converted by the yellow phosphor particles are diffused and mixed in the sealing member 30 so that the white light from the sealing member 30 It will be emitted.
- particles such as silica are used as the light diffusing material.
- the sealing member 30 in the present embodiment is a phosphor-containing resin in which predetermined phosphor particles are dispersed in a silicone resin, and is formed by applying and curing the first major surface 10 a of the substrate 10 by a dispenser. be able to.
- the shape in a cross section perpendicular to the longitudinal direction of the sealing member 30 is substantially semicircular.
- the sealing member 30 may be formed so as not to be linear but to be rectangular in plan view. In this case, the sealing member 30 may be formed, for example, to seal all the LEDs 20 on the substrate 10 at one time. Alternatively, the sealing member 30 may be formed to cover each of the LEDs 20 individually. In this case, the sealing member 30 can be formed, for example, in a substantially hemispherical shape.
- the metal wiring 40 is a conductive wiring through which a current for making the LED 20 emit light, and is pattern-formed in a predetermined shape on the first major surface 10 a of the substrate 10 as shown in FIG. 1A. Electric power supplied to the light emitting device 1 is supplied to each LED 20 by the metal wiring 40.
- the metal wiring 40 is formed to connect the plurality of LEDs 20 in each LED element row in series.
- the metal wiring 40 is formed in an island shape between adjacent LEDs.
- the metal wires 40 are formed to connect the element rows in parallel.
- Each LED 20 is electrically connected to the metal wiring 40 via the wire 50.
- the metal wiring 40 can be formed, for example, by patterning or printing a metal film made of a metal material.
- a metal material of the metal wiring 40 silver (Ag), tungsten (W), copper (Cu) etc. can be used, for example.
- the surface of the metal wire 40 may be plated with nickel (Ni) / gold (Au) or the like.
- the metal wires 40 exposed from the sealing member 30 are preferably covered with a glass film (glass coat film) of a glass material or a resin film (resin coat film) of a resin material except for the terminals 60a and 60b. . Thereby, the insulation in the light emitting device 1 can be improved, and the reflectance of the surface of the substrate 10 can be improved.
- the wire 50 is a conductive wire such as a gold wire, for example. As shown in FIG. 1 (b), the wire 50 connects the LED 20 and the metal wiring 40. As described in FIG. 2, the wire bonding portion 25 (or the cathode electrode 23 (or the anode electrode 24) provided on the upper surface of the LED 20 and the metal wiring 40 formed adjacent to both sides of the LED 20 by the wire 50. 26) through wire bonding.
- the wire 50 is entirely embedded in the sealing member 30 so as not to be exposed from the sealing member 30.
- the terminals 60 a and 60 b are external connection terminals for receiving DC power for causing the LED 20 to emit light from the outside of the light emitting device 1.
- the terminals 60 a and 60 b are power feeding parts of the light emitting device 1, and the DC power received by the terminals 60 a and 60 b is supplied to the respective LEDs 20 via the metal wiring 40 and the wire 50.
- the terminals 60 a and 60 b are formed on the first major surface 10 a of the substrate 10 in a predetermined shape. Specifically, the terminals 60 a and 60 b are formed continuously with the metal wire 40 and are electrically connected to the metal wire 40. Therefore, the terminals 60 a and 60 b can be simultaneously patterned with the metal wire 40 using the same metal material as the metal wire 40.
- the light emitting device 1 configured as described above includes the substrate 10 on which the uneven portion 11 is formed.
- the concavo-convex portion 11 is a concavo-convex structure directly formed on the substrate 10, and is constituted by innumerable concave and convex portions formed on the surface of the second major surface 10b of the substrate 10.
- FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of an essential part of the light emitting device according to the first embodiment of the present invention, and schematically showing the cross-sectional configuration of the ceramic substrate.
- the substrate 10 which is a polycrystalline ceramic substrate (ceramic sintered substrate)
- a plurality of ceramic crystal grains (sintered particles) 11a serving as a matrix are connected to adjacent ceramic crystal grains 11a.
- the binder 11b is an inorganic material such as a glass material.
- the surface shape (concave / convex shape) of the concavo-convex portion 11 is the surface shape of the exposed ceramic crystal grain 11a as shown in FIG. That is, the surface shape of the concavo-convex portion 11 is a shape along the unevenness of the plurality of exposed ceramic crystal grains 11 a.
- the uneven portion 11 having a minute uneven structure configured in this manner can be formed, for example, by using a polycrystalline ceramic substrate as the substrate 10 and performing surface treatment on the polycrystalline ceramic substrate with an acid.
- the surface of the second major surface 10b of the substrate 10 is etched with an acid such as hot sulfuric acid.
- an acid such as hot sulfuric acid.
- the binder 11b in the vicinity of the surface of the second major surface 10b of the substrate 10 is dissolved, and the interface portion of the ceramic crystal grain 11a in which the binder 11b was present appears as a groove (concave portion). That is, before the surface treatment with an acid, the ceramic crystal grains 11a and the binder 11b are exposed on the surface of the substrate 10 (polycrystalline ceramic substrate), but the surface treatment with an acid exposes the surface Binder 11b selectively dissolves. Thereby, the recess can be formed on the surface of the substrate 10. As a result, ceramic crystal grains 11 a appear as protrusions on the surface of the substrate 10. Thus, the uneven portion 11 is formed on the surface of the substrate 10.
- the etching process by an acid is performed.
- the concavo-convex portion 11 is formed at a position facing the sealing member 30 on the second main surface 10 b of the substrate 10, the sealing member 30 on the second main surface 10 b
- the etching process is performed after masking other than the opposite position. Thereby, the uneven part 11 can be formed only in the position which opposes the sealing member 30 in 2nd main surface 10b.
- the uneven part 11 can be formed also by methods other than surface treatment by an acid.
- the uneven portion 11 can be formed by polishing the surface of the substrate 10 using a polishing means such as sand paper. In this case, it is preferable to clean the polished surface.
- the uneven portion 11 can be formed by sandblasting the surface of the substrate 10.
- the concavo-convex portion 11 on the substrate 10 it is possible to produce a polycrystalline ceramic substrate having the concavo-convex portion 11 by forming the concavo-convex portion at the stage of the mold before firing and then firing. is there.
- the concavo-convex part is formed in the mold stage, the thermal contraction rate differs between the part where the concavo-convex part is present and the part where the concavo-convex part is not present when firing.
- the mounting of the LED 20 may be difficult. Therefore, in order to form the concavo-convex part 11 in the polycrystalline ceramic substrate, it is preferable to form the concavo-convex part 11 after producing a polycrystalline ceramic substrate having flat surfaces on both sides.
- the concavo-convex portion 11 can be formed by forming the concave portion on the second major surface 10b.
- concavo-convex part 11 is formed in a position which counters LED20 in the 2nd principal surface 10b of substrate 10.
- the LED 20 mounted on the first major surface 10 a emits light in all directions around the LED 20. Therefore, when the substrate 10 has translucency, the light of the LED 20 enters the substrate 10 from the first major surface 10a, passes through the substrate 10, and travels toward the second major surface 10b. In this case, even when the light reflectance of the substrate 10 is 80% or more and the light transmittance is low, the light of the LED 20 is transmitted as leak light through the substrate 10 and emitted from the second major surface 10b to the outside. .
- the second major surface 10b is a flat surface without forming the concavo-convex portion 11
- the light traveling in the substrate 10 toward the second major surface 10b is oblique to the second major surface 10b.
- a part of the light incident from the point is reflected by the second major surface 10 b and is not extracted to the outside of the substrate 10.
- light totally reflected by the second major surface 10 b is not extracted to the outside of the substrate 10.
- the concavo-convex portion 11 when the concavo-convex portion 11 is formed, light obliquely incident on the second major surface 10 b is easily extracted to the outside through the concavo-convex structure of the concavo-convex portion 11. As a result, in the region where the concavo-convex portion 11 is formed, the light extraction amount can be increased as compared with the region where the concavo-convex portion 11 is not formed.
- the uneven portion 11 is formed at the position facing the LED 20.
- the amount of light transmission from the two major surfaces 10b can be increased.
- FIG. 4A is a surface SEM image of the substrate in the case where the surface of the unbaked polycrystalline ceramic substrate is etched.
- FIG. 4B is a surface SEM image of the substrate in the case where the surface of the polycrystalline ceramic substrate is scraped and then subjected to etching processing in order to adjust the thickness.
- an alumina substrate having a thickness of 1 mm was used as the polycrystalline ceramic substrate, and hot sulfuric acid was used as the etching solution.
- the binder between the alumina crystal grains is dissolved, and a concavo-convex portion along the surface shape of the alumina crystal grains is formed on the surface of the polycrystalline ceramic substrate.
- FIG. 5 is a diagram for explaining a method for measuring the transmittance of the translucent substrate.
- the surface of a polycrystalline ceramic substrate to be measured is irradiated with reference blue light through a slit, and light transmitted through the polycrystalline ceramic substrate by a detector (integrating sphere + spectrometer) Amount of light (light transmission amount) was measured.
- the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A when comparing the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A and the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4B, the polycrystalline ceramic substrate of FIG. It can be seen that a deeper recess is formed than the polycrystalline ceramic substrate.
- FIG. 4A when the unbaked polycrystalline ceramic substrate is etched has a greater amount of etching depending on the etching time than FIG. 4B (when the surface of the polycrystalline ceramic substrate is etched and then etched). Since it is easy to control, the desired uneven portion 11 can be formed. As a result, the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A is easier to control the amount of light transmission depending on the etching time than the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4B.
- FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the etching time and the light transmission amount in the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A.
- the horizontal axis represents the etching time
- the vertical axis represents the light output ratio with respect to the light transmission amount (output of light passing through the back surface) of the polycrystalline ceramic substrate at the initial stage (before processing) before etching. ing.
- the amount of light transmission was increased by 6% as compared to the polycrystalline ceramic substrate without etching (initial).
- the amount of light transmission increased by 12% and 56%, respectively.
- the thickness itself of the polycrystalline ceramic substrate did not change even if the etching time was increased. This is because the substance dissolved by etching is mainly the binder, not the base alumina crystal grains.
- grooved part 11 is formed in the position which opposes LED20 in 2nd main surface 10b.
- the amount of light transmission from the second major surface 10 b can be increased by the uneven portion 11.
- a double-sided light emitting device LED module
- the uneven portion 11 is formed by surface-treating the polycrystalline ceramic substrate with an acid. As described above, by using the polycrystalline ceramic substrate as the substrate 10, the uneven portion 11 can be formed by a simple method.
- FIG. 7 is a view showing the configuration of the light emitting device according to the second embodiment of the present invention
- FIG. 7 (a) is a plan view
- FIG. 7 (b) is a line XX ′ in FIG. 7 (a).
- FIG. 7 (c) is a cross-sectional view taken along the line YY 'in FIG. 7 (a).
- the light emitting device 2 in the present embodiment further includes a wavelength conversion member 70 (second wavelength conversion member) in addition to the light emitting device 1 shown in FIG. Equipped with
- the wavelength conversion member 70 is formed on the second main surface 10 b of the substrate 10 at a position facing the LED 20. Since the concavo-convex portion 11 is formed at a position facing the LED 20, the wavelength conversion member 70 is formed to overlap the concavo-convex portion 11 in a plan view of the substrate 10. In the present embodiment, the wavelength conversion member 70 is formed at a position facing the sealing member 30 via the substrate 10. That is, four wavelength conversion members 70 are formed in a long shape.
- the wavelength conversion member 70 contains a wavelength conversion material such as a phosphor, and converts the wavelength (color) of the light of the LED 20 that has been transmitted through the substrate 10.
- the wavelength conversion member 70 in the present embodiment is the same material as the sealing member 30, and is, for example, a phosphor-containing resin in which yellow phosphor particles for converting blue light into yellow light are dispersed in silicone resin.
- the wavelength conversion member 70 can be formed by application using a dispenser, as with the sealing member 30.
- the wavelength conversion member 70 is formed at the position facing the LED 20 (the region where the concavo-convex portion 11 is formed), so the substrate 10 is transmitted and emitted from the second major surface 10b.
- the light of the LED 20 is converted to a predetermined wavelength.
- the LED 20 emits blue light
- the wavelength conversion member 70 wavelength converts blue light to yellow light.
- part of the blue light transmitted through the substrate 10 and emitted from the second major surface 10b is wavelength-converted to yellow light by the wavelength conversion member 70 and is not wavelength-converted by the yellow light and the wavelength conversion member 70.
- the blue light is mixed and emitted from the wavelength conversion member 70 as white light. Therefore, a light emitting device capable of emitting white light from both sides can be realized.
- the wavelength conversion member 70 is formed so as to overlap with the concavo-convex portion 11 which increases the light transmission amount, it is possible to increase the light quantity of white light emitted from the second major surface 10b toward the outside. .
- the concavo-convex portion 11 when the concavo-convex portion 11 is formed to protrude from the wavelength conversion member 70, the light from the concavo-convex portion 11 that has protruded is not subjected to color conversion, and the light transmission amount becomes large. As a result, color unevenness occurs. Therefore, it is preferable that the uneven portion 11 be formed so as not to protrude from the wavelength conversion member 70. That is, it is preferable to form the wavelength conversion member 70 so as to cover the uneven portion 11, and it is preferable to make the area in which the uneven portion 11 is formed the same as the area in which the wavelength conversion member 70 is formed.
- the wavelength conversion member 70 may be a phosphor film (phosphor layer) which is a sintered body of phosphor particles and an inorganic binder (binder) such as glass.
- phosphor film phosphor layer
- binder inorganic binder
- FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration of a light emitting device according to a modification of the second embodiment of the present invention. 8 corresponds to the cross-sectional view of FIG. 7 (c).
- the light emitting device 2A in this modification is a device in which the width of the wavelength conversion member 70 in the light emitting device 2 of the second embodiment is increased.
- the length in the width direction orthogonal to the thickness direction of the substrate 10 in the wavelength conversion member 70A is longer than the length in the same width direction of the sealing member 30.
- the light (blue light) of the LED 20 which spreads and travels in the substrate 10 is the wavelength as it is Leakage from the second major surface 10 b of the substrate 10 can be suppressed without being converted.
- the width of the wavelength conversion member 70A it is preferable to increase the area in which the concavo-convex portion 11 is formed.
- the area in which the concavo-convex portion 11 is formed is It is good to make it the same as the field in which wavelength conversion member 70A was formed.
- a bulb-shaped LED lamp (LED bulb) 100 will be described as an example of a light source for illumination.
- FIG. 9 is a cross-sectional view of a light bulb-shaped LED lamp according to Embodiment 3 of the present invention.
- the alternate long and short dash line drawn along the vertical direction of the drawing shows the lamp axis J (central axis) of the light bulb shaped lamp 100, and in the present embodiment, the lamp axis J is identical to the glove axis. I do.
- the lamp axis J is an axis serving as a rotation center when attaching the light bulb shaped lamp 100 to a socket of a lighting device (not shown), and coincides with the rotation axis of the base 180.
- the drive circuit 140 is shown not in cross section but in side view.
- the light bulb shaped lamp 100 is a light bulb shaped LED lamp which is a substitute for a light bulb shaped fluorescent lamp or an incandescent lamp, and comprises a light emitting device (LED module) 110 as a light source.
- a second casing 170 configured to surround the first casing 160 and forming an outer shell, a cap 180 for receiving power from the outside, and a screw 190.
- an envelope is constituted by the globe 120, the second housing 170 and the base 180. That is, the globe 120, the second housing 170, and the base 180 are exposed to the outside, and the respective outer surfaces are exposed to the outside air (the atmosphere).
- the light emitting device 110 is a double-sided light emitting LED module. As shown in FIG. 9, the light emitting device 110 is disposed inward of the globe 120, and is located at the central position of the spherical shape formed by the globe 120 (e.g., inside the large diameter portion of the large diameter of the globe 120). It is preferred to be arranged. As described above, by arranging the light emitting device 110 at the center position of the globe 120, it is possible to realize light distribution characteristics similar to an incandescent lamp using a conventional filament coil.
- the light emitting device 110 is held in the hollow of the globe 120 by the support member 130, and emits light by the power supplied from the drive circuit 140 through the lead wires 143a and 43b.
- FIG. 10 is a diagram showing the configuration of the light emitting device according to the third embodiment of the present invention
- FIG. 10 (a) is a plan view
- FIG. 10 (b) is an XX ′ line in FIG. 10 (a).
- 10 (c) is a cross-sectional view taken along line YY 'in FIG. 10 (a)
- FIG. 10 (d) is a cross-sectional view taken along line ZZ' in FIG. 10 (a).
- the light emitting device 110 in the present embodiment is different from the light emitting device 1 shown in FIG. 1 in the substrate 10 through the through holes 80a, 80b and 81.
- the structure is provided with
- the through holes 80a and 80b are configured to electrically connect the light emitting device 110 to the two lead wires 143a and 143b.
- the lead wire 143a (143b) has its tip end inserted through the through hole 80a (80b) and soldered to the terminal 60a (60b) of the substrate 10.
- the through hole 81 is configured to be fitted with the convex portion 131 a provided on the top of the support member 130. The light emitting device 110 and the support member 130 are connected by fitting the convex portion 131 a to the through hole 81.
- connection surface that is a connection portion (contact portion) between the substrate 10 of the light emitting device 110 and the top of the support 131 of the support member 130.
- the uneven portion 11 is not formed.
- the globe 120 is a substantially hemispherical translucent cover for extracting the light emitted from the light emitting device 110 to the outside of the lamp.
- the globe 120 in the present embodiment is a glass bulb (clear bulb) made of silica glass that is transparent to visible light. Therefore, the light emitting device 110 housed in the glove 120 can be viewed from the outside of the glove 120.
- the light emitting device 110 is covered by a globe 120. Thereby, the light of the light emitting device 110 that has entered the inner surface of the globe 120 is transmitted through the globe 120 and extracted to the outside of the globe 120.
- the globe 120 is configured to house the light emitting device 110.
- the shape of the globe 120 is a shape in which one end is closed spherically and the other end has an opening 121. Specifically, the shape of the globe 120 is such that a part of a hollow sphere is narrowed while extending in a direction away from the center of the sphere, and the opening 121 is located at a position away from the center of the sphere. It is formed.
- a glass bulb having the same shape as a general bulb fluorescent lamp or an incandescent bulb can be used.
- a glass bulb such as A-shaped, G-shaped or E-shaped can be used as the globe 120.
- the opening 121 of the glove 120 is located between the support member 130 and the second housing 170.
- the glove 120 is fixed by applying an adhesive such as silicone resin between the support member 130 and the second housing 170.
- the globe 120 does not necessarily have to be transparent to visible light, and the globe 120 may have a light diffusing function.
- a milky white light diffusion film can be formed by applying a resin containing a light diffusion material such as silica or calcium carbonate, a white pigment, or the like on the entire inner surface or outer surface of the glove 120.
- a resin containing a light diffusion material such as silica or calcium carbonate, a white pigment, or the like
- the shape of the globe 120 is not limited to the A-shape or the like, and may be a spheroid or a spheroid.
- the material of the glove 120 is not limited to the glass material, and a resin such as acrylic (PMMA) or polycarbonate (PC) may be used.
- the support member 130 is a support for supporting the light emitting device 110, and the light emitting device 110 is attached to the support member 130.
- the support member 130 can be made of metal or resin.
- the support member 130 can be made of a colored resin material such as white or the like, or can be made of a light-transmitting resin material.
- the support member 130 also functions as a heat dissipating member (heat sink) for dissipating the heat generated in the light emitting device 110 (LED 20). Therefore, the support member 130 is preferably made of a metal material mainly composed of aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe) or the like, or a resin material having a high thermal conductivity. Thus, the heat generated in the light emitting device 110 can be efficiently conducted to the first housing 160 through the support member 130.
- the support member 130 is mainly composed of a support column 131 located inside the glove 120 and a pedestal 132 mainly surrounded by the first housing 160.
- each of the columns 131 and the pedestals 132 is formed using aluminum.
- the post 131 is provided to extend from the vicinity of the opening 121 of the glove 120 toward the inside of the glove 120.
- the post 131 functions as a holding member for holding the light emitting device 110.
- one end of the support 131 is connected to the light emitting device 110, and the other end of the support 131 is connected to the pedestal 132.
- a fixing surface for fixing the substrate 10 of the light emitting device 110 is formed on the top of the support column 131, and the fixing surface is a contact surface in contact with the back surface of the substrate 10.
- the light emitting device 110 is, for example, mounted on a fixed surface and bonded to the fixed surface by an adhesive or the like.
- a protrusion 131a that protrudes from the fixing surface is provided on the top of the support column 131.
- the convex portion 131 a is configured to be fitted with the through hole 81 (see FIG. 10A) provided in the substrate 10 of the light emitting device 110.
- the convex portion 131a functions as a position restricting portion that restricts the position of the light emitting device 110, and is configured to have a rectangular shape in plan view.
- the pedestal 132 is a member for supporting the support column 131, and is configured to close the opening 121 of the glove 120.
- the pedestal 132 is a disk-like member having a stepped portion, and includes a small diameter portion 132a having a small diameter and a large diameter portion 132b having a large diameter.
- the difference in diameter between the small diameter portion 132a and the large diameter portion 132b constitutes a step portion of the pedestal 132, and the opening portion 121 of the globe 120 is in contact with the step portion (upper surface of the large diameter portion 132b). Thereby, the opening 121 of the glove 120 is closed.
- silicone resin or the like may be formed around these.
- an adhesive (not shown), the support member 130, the first housing 160, and the opening 121 of the glove 120 can be fixed.
- the small diameter portion 132 a is a disk-shaped portion of the pedestal 132, and is configured to support the column 131 and to close the opening 121 of the glove 120.
- the post 131 is disposed at the center of the small diameter portion 132a.
- the small diameter portion 132a is provided with two through holes for inserting the lead wires 143a and 143b.
- the large diameter portion (fin) 32 b is a portion to be fitted to the first housing 160, and the support member 130 contacts the outer circumferential surface of the large diameter portion 132 b with the inner circumferential surface of the first housing 160. Connected to body 160. Thereby, the heat of the support member 130 (the pedestal 132) can be efficiently conducted to the first housing 160.
- the large diameter portion 132 b is configured to extend from the small diameter portion 132 a toward the die, and has, for example, a substantially cylindrical structure in which the outer diameter gradually changes.
- the large diameter portion 132b can be configured, for example, such that the outer surface is the surface of a truncated cone.
- four concave portions are formed in the upper portion (the light emitting device side end portion) of the large diameter portion 132 b as a guide hole when caulking a part of the first housing 160.
- the recess is formed by cutting out a part of the upper end portion of the large diameter portion 132b.
- the drive circuit (circuit unit) 140 is a lighting circuit for causing the light emitting device 110 (LED 20) to emit light (lighting), and supplies predetermined power to the light emitting device 110.
- the drive circuit 140 converts AC power supplied from the base 180 through the pair of lead wires 143c and 43d into DC power, and applies the DC power to the light emitting device 110 through the pair of lead wires 143a and 43b. It is a power supply circuit for supplying.
- the drive circuit 140 is configured of a circuit board 141 and a plurality of circuit elements (electronic components) 142 mounted on the circuit board 141.
- the circuit board 141 is a printed wiring board on which metal wiring is pattern-formed, and electrically connects the plurality of circuit elements 142 mounted on the circuit board 141.
- the circuit board 141 is disposed in a posture in which the main surface is orthogonal to the lamp axis.
- the circuit board 141 is sandwiched and held by the case body 151 and the cap 152.
- the circuit element 142 is, for example, a capacitive element such as various capacitors, a resistive element, a rectifier circuit element, a coil element, a choke coil (choke transformer), a noise filter, a semiconductor element such as a diode or an integrated circuit element. Most of the circuit elements 142 are mounted on one main surface of the circuit board 141.
- the drive circuit 140 configured in this way is housed in the circuit case 150, and is fixed to the circuit case 150 by, for example, screwing, bonding, or engagement.
- the drive circuit 140 is insulated by being covered by the circuit case 150.
- a dimmer circuit, a booster circuit, or the like may be appropriately selected and combined with the drive circuit 140.
- the drive circuit 140 and the light emitting device 110 are electrically connected by a pair of lead wires 143a and 143b. Further, the drive circuit 140 and the base 180 are electrically connected by a pair of lead wires 143c and 143d.
- These four lead wires 143a to 143d are, for example, alloy copper lead wires, and each consist of a core wire made of alloy copper and an insulating resin film for covering the core wire.
- the lead wire 143 a is a conducting wire (plus side output terminal wire) for supplying a high voltage from the drive circuit 140 to the light emitting device 110
- the lead wire 143 b is from the drive circuit 140 to the light emitting device 110.
- Lead wire (minus side output terminal line) for supplying the low voltage side voltage to the The lead wires 143a and 143b are inserted into the through holes provided in the support member 130 and are drawn out to the light emitting device side (inside the globe 120).
- Each end (core) of the lead wire 143a (143b) is inserted into the through hole 80a (80b) of the substrate 10 of the light emitting device 110 and soldered to the terminals 60a and 60b.
- the other ends (cores) of the lead wires 143a and 143b are electrically connected to the metal wiring of the circuit board 141 by solder or the like.
- the lead wires 143 c and 143 d are electric wires for supplying the power for lighting the light emitting device 110 from the base 180 to the drive circuit 140.
- One end (core wire) of each of the lead wires 143c and 143d is electrically connected to the base 180 (shell portion 181 or eyelet portion 183), and the other end (core wire) of each of the lead wires 143c and 143d is a power input portion of the circuit board 141 (Metal wiring) and solder or the like are electrically connected.
- the circuit case 150 is an insulating case for housing the drive circuit 140, and is housed in the first housing 160 and the base 180.
- the circuit case 150 is configured of a case body 151 and a cap 152.
- the case body 151 is an insulating case (housing) having openings on both sides, and is connected to the first case 151a having a large diameter cylindrical shape substantially the same as the first case 160 and the first case 151a.
- the second case portion 151 b has a small diameter cylindrical shape substantially the same as the base 180.
- the first case portion 151 a located on the glove side is housed in the first housing 160. Most of the drive circuit 140 is covered by the first case portion 151a.
- the second case portion 151b located on the cap side is housed in the cap 180, and the cap 180 is externally fitted to the second case portion 151b.
- the opening on the base of the circuit case 150 (case body 151) is closed.
- a screwing portion for screwing with the mouthpiece 180 is formed on the outer peripheral surface of the second case portion 151b, and the mouthpiece 180 is screwed into the second case portion 151b. It is fixed to the case body 151).
- the case body 151 can be configured using, for example, an insulating resin material such as polybutylene terephthalate (PBT).
- the cap portion 152 is an insulating substantially bottomed cylindrical member configured in a cap shape. Similarly to the case main body portion 151, the cap portion 152 can also be configured using, for example, an insulating resin material such as PBT.
- the top surface shape of the cap portion 152 is configured to follow the inner surface shape of the pedestal 132 of the support member 130. As a result, the cap portion 152 is fitted into the pedestal 132 and tightened and fixed to the support member 130 (basis 132) by the screw 190.
- the circuit case 150 may be configured of only the case main portion 151 without providing the cap portion 152.
- the circuit case 150 configured in this manner is disposed between the first case portion 151 a and the first housing 160 so as to have a predetermined interval. That is, the outer surface of the first case portion 151a and the inner surface of the first housing 160 are not in contact with each other.
- the first housing 160 is configured to surround the drive circuit 140. That is, the drive circuit 140 is disposed inward of the first housing 160. In the present embodiment, the first housing 160 encloses the drive circuit 140 via the circuit case 150.
- the first housing 160 functions as a heat sink (radiator) and is connected to the support member 130 in a state of being in contact with the support member 130. Thereby, the heat generated by the light emitting device 110 is conducted to the first housing 160 through the support member 130. Thus, the heat of the light emitting device 110 can be dissipated.
- the first housing 160 is preferably made of a material having a high thermal conductivity, and can be, for example, a metal member made of metal.
- the first housing 160 in the present embodiment is formed using aluminum.
- the first housing 160 may be formed using a non-metal material such as resin instead of metal. In this case, it is preferable that the first casing 160 be made of a nonmetallic material having high thermal conductivity.
- the first casing 160 is configured to be fitted to the pedestal 132 of the support member 130, and the fitted portion of the first casing 160 is a taper having a predetermined taper angle. It is a part.
- the inner peripheral surface of the first housing 160 and the outer peripheral surface of the pedestal 132 of the support member 130 are in surface contact.
- the first housing 160 is a cylinder having an opening (first opening) on the glove side and an opening (second opening) on the mouthpiece side, and the opening on the glove side is configured to be larger than the opening on the mouthpiece side It is done.
- the first housing 160 is a substantially cylindrical member having a constant thickness and gradually changing the inner diameter and the outer diameter, and is, for example, formed in a skirt shape so that the inner surface and the outer surface become the surface of a truncated cone.
- the first housing 160 in the present embodiment is configured such that the inner diameter and the outer diameter gradually decrease toward the base 180. Therefore, the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the first housing 160 are tapered surfaces (inclined surfaces) configured to be inclined with respect to the lamp axis J.
- the first case 160 configured in this manner has a predetermined gap between the circuit case 150 (first case portion 151a) and the second case 170 so that the circuit case 150 and the second case 160 can be separated. It is arranged between 170 and. That is, between the inner peripheral surface of the first housing 160 and the outer peripheral surface of the circuit case (first case portion 151a), and between the outer peripheral surface of the first housing 160 and the inner peripheral surface of the second housing 170. In between, an air layer exists. Thereby, even if the first housing 160 made of metal having a different thermal expansion coefficient and the second housing 170 or the circuit case 150 made of resin thermally expand, the first housing 160 and the second housing 170 or the circuit The thermal expansion difference with the case 150 can be absorbed by the gap. As a result, the occurrence of cracks in the second housing 170 and the circuit case 150 can be suppressed.
- the second housing 170 is an insulating cover configured to surround the first housing 160. By covering the metal second housing 170 with the insulating second housing 170, the insulation of the light bulb shaped lamp 100 can be improved.
- the second housing 170 can be made of, for example, an insulating resin material such as PBT.
- the outer surface of the second housing 170 is exposed to the outside of the lamp (in the air).
- the inner circumferential surface of the second housing 170 faces the outer circumferential surface of the first housing 160.
- a gap is provided between the outer peripheral surface of the second housing 170 and the inner peripheral surface of the first housing 160.
- the second housing 170 is a substantially cylindrical member having a constant thickness and a gradually changing inner diameter and outer diameter, and can be, for example, formed in a skirt shape so that the inner surface and the outer surface are surfaces of a truncated cone. In the present embodiment, the second housing 170 is configured such that the inner diameter and the outer diameter gradually decrease toward the base 180.
- the base 180 is a power receiving unit that receives power for making the light emitting device 110 (the LED 20) emit light from the outside of the lamp.
- the base 180 is attached to, for example, a socket of a luminaire.
- the base 180 can receive power from the socket of the lighting apparatus when lighting the light bulb shaped lamp 100.
- AC power is supplied to the base 180 from a commercial power supply of AC 100V.
- the cap 180 in the present embodiment receives AC power at two contacts, and the power received by the cap 180 is input to the power input portion of the drive circuit 140 through the pair of lead wires 143 c and 43 b.
- the base 180 has a cylindrical shape with a bottom and made of metal, and includes a shell portion 181 whose outer peripheral surface is an external thread, and an eyelet portion 183 attached to the shell portion 181 via an insulating portion 182.
- a screwing portion for screwing the socket of the lighting apparatus is formed on the outer peripheral surface of the base 180. Further, a screwing portion for screwing with the screwing portion of the case portion 51 (second case portion 151b) of the circuit case 150 is formed on the inner peripheral surface of the base 180.
- the type of the base 180 is not particularly limited, but in the present embodiment, a screw-in type Edison type (E-type) base is used.
- examples of the base 180 include E26 or E17 or E16.
- an E17 base is used.
- a base having another structure, such as a plug-in base may be used as the base 180.
- the light emitting device 110 of double-sided light emission having the concavo-convex portion 11 since the light emitting device 110 of double-sided light emission having the concavo-convex portion 11 is used, the light emitted by the light emitting device 110 It radiates in all directions as the center. As a result, it is possible to realize a bulb-shaped LED lamp having light distribution characteristics of a wide light distribution angle similar to an incandescent lamp.
- the concavo-convex portion 11 is formed on the substrate 10 of the light emitting device 110, but the concavo-convex portion 11 is formed at the connection portion between the light emitting device 110 (substrate 10) and the support member 130 (post 131). Has not been formed. Thereby, since the thermal contact between the light emitting device 110 and the support member 130 can be made favorable, it is possible to suppress the decrease in the heat dissipation property of the light emitting device 110 due to the uneven portion 11.
- the light emitting device 110 has the same configuration as the light emitting device 1 of the first embodiment, the light emitting device having the same configuration as that of the second embodiment or its modification is used. I do not care. As a result, white light is emitted from both sides of the light emitting device, and illumination light closer to an incandescent lamp can be obtained.
- FIG. 11 is a cross-sectional view of a lighting device according to Embodiment 4 of the present invention.
- a lighting device 300 is, for example, mounted on a ceiling of a room and used, and includes a light bulb shaped lamp 100 according to the third embodiment and a lighting fixture 200.
- the lighting fixture 200 is for turning off and lighting the bulb-shaped lamp 100, and includes a fixture body 210 mounted on a ceiling, and a translucent lamp cover 220 covering the bulb-shaped lamp 100.
- the instrument body 210 has a socket 211.
- the base 180 of the light bulb shaped lamp 100 is screwed into the socket 211. Power is supplied to the light bulb shaped lamp 100 through the socket 211.
- the light bulb shaped lamp 100 can be used as a light source of a lighting device.
- the substrate and the method for manufacturing the same, the light emitting device, the light source for illumination, and the illumination device according to the present invention have been described based on the embodiment and the modified examples. It is not limited.
- the light-emitting device may be used as a light source of lighting equipment such as a downlight, a spotlight, or a base light, and the light-emitting device may be used as a light source of various lighting devices.
- the light emitting device may be used not only as a light source for illumination but also as a light source for other products such as a display light source.
- the light-emitting device (LED module) was comprised so that white light might be emitted with blue LED chip and yellow fluorescent substance, it does not restrict to this.
- a red phosphor or a green phosphor may be further mixed.
- the LED chip may use an LED chip that emits a color other than blue.
- an LED chip that emits ultraviolet light a combination of phosphor particles that emit light in three primary colors (red, green and blue) can be used as the phosphor particles.
- wavelength conversion materials other than phosphor particles may be used.
- a wavelength conversion material a semiconductor, a metal complex, an organic dye, a pigment, etc. absorbs light of a certain wavelength and the wavelength is different from the absorbed light
- a material containing a substance that emits light may be used.
- an LED is exemplified as a light emitting element, but other solid light emitting elements such as a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser, organic EL (Electro Luminescence) or inorganic EL may be used. .
- the present invention can be widely used in a substrate on which a light emitting element is mounted, a light emitting device provided with the same, a lamp provided with the light emitting device, a lighting device, and the like.
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Abstract
Description
本発明は、基板、発光装置、照明用光源及び基板の製造方法に関し、特に、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)を実装するための基板及びその製造方法、並びに、当該基板を用いた発光装置及び照明用光源等に関する。 The present invention relates to a substrate, a light emitting device, a light source for illumination, and a method of manufacturing a substrate, and in particular, a substrate for mounting a light emitting diode (LED) and a method of manufacturing the same, and a light emitting device using the substrate. And an illumination light source and the like.
LEDは、高効率及び長寿命であることから様々な製品の光源(LED光源)として期待されており、例えば、LEDを光源とするLEDランプの研究開発が進められている。 LEDs are expected as light sources (LED light sources) for various products because of their high efficiency and long life. For example, research and development of LED lamps using LEDs as light sources are underway.
LEDランプとしては、電球形蛍光灯や白熱電球に代替する電球形LEDランプ(LED電球)、あるいは、直管形蛍光灯に代替する直管形LEDランプ等がある。例えば、特許文献1には、従来の電球形LEDランプが開示されている。また、特許文献2には、従来の直管形LEDランプが開示されている。
Examples of the LED lamp include a bulb-shaped LED lamp (LED bulb) which substitutes for a bulb-type fluorescent lamp and an incandescent bulb, and a straight-tube-type LED lamp which substitutes for a straight-tube-type fluorescent lamp. For example,
LEDランプには、光源として、基板上に複数のLEDが実装することで構成されたLEDモジュール(発光装置)が用いられる。 For the LED lamp, an LED module (light emitting device) configured by mounting a plurality of LEDs on a substrate is used as a light source.
近年、配光特性や外観を白熱電球に模した構成の電球形LEDランプが検討されている。例えば、白熱電球に用いられるグローブ(ガラスバルブ)を用いて、当該グローブ内の中心位置にLEDモジュールを中空状態で保持する構成の電球形LEDランプが提案されている。より具体的には、グローブの開口からグローブの中心に向かって延設された支柱(ステム)を用いて、この支柱の頂部にLEDモジュールを固定する構成のものが考えられている。この場合、配光特性を白熱電球に近づけるために、グローブの頂部側にも口金側にも光を放出するような両面発光のLEDモジュールを用いることが好ましい。 In recent years, a bulb-shaped LED lamp having a configuration in which light distribution characteristics and appearance are simulated to an incandescent bulb has been studied. For example, there has been proposed a bulb-shaped LED lamp configured to hold the LED module in a hollow state at a central position in the globe by using a globe (glass bulb) used for an incandescent lamp. More specifically, a structure is considered in which the LED module is fixed to the top of the support using a support (stem) extending from the opening of the glove toward the center of the glove. In this case, it is preferable to use a double-sided light emitting LED module that emits light to both the top side and the base side of the globe in order to bring the light distribution characteristic closer to the incandescent lamp.
両面発光のLEDモジュールを構成するには、基板の両面にLEDを実装するという方法がある。これにより、基板の表面からも裏面からも光を放出させることができる。 One way to construct a double-sided light emitting LED module is to mount the LEDs on both sides of the substrate. Thereby, light can be emitted from the front surface and the back surface of the substrate.
しかしながら、基板の両面にLEDを実装するには複雑な製造設備が必要となり、製造コストが高くなるという問題がある。そこで、片面にのみLEDが実装された基板を2つ用いて、この基板の裏面同士を貼り合わせるという方法も考えられる。しかしながら、この場合は、2枚の基板が必要となるので、材料コストが高くなるという問題がある。 However, mounting the LEDs on both sides of the substrate requires complicated manufacturing equipment, and there is a problem that the manufacturing cost becomes high. Then, the method of bonding the back surfaces of this board | substrate together is also considered using two board | substrates with which LED was mounted only in single side | surface. However, in this case, since two substrates are required, there is a problem that the material cost becomes high.
また、両面発光のLEDモジュールを構成する他の方法として、透明基板等の光透過率が高い基板(例えば概略透明基板)を用いて、当該基板の一方の面にのみLEDを実装するという方法がある。この場合、LEDが発する光は、LEDが実装された面(表面)から外部に放出されるとともに、基板を透過してLEDが実装される面とは反対側の面(裏面)からも外部に放出される。 In addition, as another method of configuring a double-sided light emitting LED module, there is a method of mounting an LED only on one side of a substrate using a substrate with high light transmittance such as a transparent substrate (for example, a substantially transparent substrate). is there. In this case, the light emitted from the LED is emitted to the outside from the surface (surface) on which the LED is mounted, and is transmitted through the substrate to the outside from the surface (back surface) opposite to the surface on which the LED is mounted Released.
しかしながら、光透過率が高い基板は、光透過率が高くなればなるほど基板が高価になり、一方、光透過率が低くなればなるほど基板の裏面から外部に放射される光の量が少なくなり十分な光量を得ることができないという問題がある。 However, in a substrate with high light transmittance, the higher the light transmittance, the more expensive the substrate becomes. On the other hand, the lower the light transmittance, the smaller the amount of light emitted from the back surface of the substrate to the outside. There is a problem that it is not possible to obtain a great amount of light.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、白色基板等の光透過率が低い基板を用いた場合であっても、発光素子の実装面とは反対側の面からも十分な光量を得ることができる、基板、発光装置、照明用光源及び基板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and even when a substrate having a low light transmittance such as a white substrate is used, the light emitting element is mounted on the side opposite to the mounting surface It is an object of the present invention to provide a substrate, a light emitting device, a light source for illumination, and a method of manufacturing a substrate capable of obtaining a sufficient amount of light.
上記目的を達成するために、本発明に係る基板の一態様は、発光素子が実装される基板であって、前記基板は、透光性を有するとともに、前記発光素子が実装される面とは反対側の面に凹凸部を有し、前記凹凸部は、実装される前記発光素子と対向する位置に形成されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, one aspect of a substrate according to the present invention is a substrate on which a light emitting element is mounted, and the substrate has translucency and a surface on which the light emitting element is mounted It has a concavo-convex part in the field on the opposite side, and the concavo-convex part is formed in the position which counters the light emitting element mounted.
また、本発明に係る基板の一態様において、前記基板は、複数の結晶粒が結合してなる多結晶セラミック基板であり、前記凹凸部の露出面の表面形状は、前記複数の結晶粒の表面形状である、としてもよい。 In one aspect of the substrate according to the present invention, the substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains, and the surface shape of the exposed surface of the concavo-convex portion is the surface of the plurality of crystal grains. It may be a shape.
また、本発明に係る発光装置の一態様は、透光性を有する基板と、前記基板の第1主面に実装された発光素子とを備え、前記基板は、前記発光素子が実装された面とは反対側の面に凹凸部を有し、前記凹凸部は、前記発光素子と対向する位置に形成されていることを特徴とする。 Further, one aspect of the light emitting device according to the present invention includes a light transmitting substrate and a light emitting element mounted on the first main surface of the substrate, and the substrate is a surface on which the light emitting element is mounted. It has an uneven part in the field on the opposite side, and the uneven part is formed in the position which counters the light emitting element.
また、本発明に係る発光装置の一態様において、前記基板は、複数の結晶粒が結合してなる多結晶セラミック基板であり、前記凹凸部の表面形状は、前記複数の結晶粒の表面形状である、としてもよい。 In one aspect of the light emitting device according to the present invention, the substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains, and the surface shape of the uneven portion is a surface shape of the plurality of crystal grains. It may be
また、本発明に係る発光装置の一態様において、さらに、波長変換材を含むとともに前記発光素子を封止する封止部材を備える、としてもよい。 In one aspect of the light emitting device according to the present invention, a sealing member may be further provided which includes a wavelength conversion material and seals the light emitting element.
また、本発明に係る発光装置の一態様において、さらに、波長変換材を含むとともに前記凹凸部と重なるように形成された波長変換部材を備える、としてもよい。 In one aspect of the light emitting device according to the present invention, the light emitting device may further include a wavelength conversion member that includes a wavelength conversion material and is formed so as to overlap the uneven portion.
また、本発明に係る発光装置の一態様において、前記凹凸部は前記波長変換部材からはみ出さないように形成されている、としてもよい。 In the light emitting device according to one aspect of the present invention, the uneven portion may be formed so as not to protrude from the wavelength conversion member.
また、本発明に係る照明用光源の一態様は、上記いずれかに記載の発光装置と、前記発光装置に接続される放熱体とを備え、前記放熱体は、前記発光装置の前記基板における前記発光素子が実装される面とは反対側の面に接続されており、前記凹凸部は、前記放熱体と前記基板との接続面には形成されていないことを特徴とする。 Further, one aspect of the illumination light source according to the present invention includes the light emitting device according to any one of the above and a heat radiating body connected to the light emitting device, the heat radiating body being the above-mentioned in the substrate of the light emitting device. The semiconductor device is characterized in that it is connected to the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted, and the uneven portion is not formed on the connection surface between the heat dissipating member and the substrate.
また、本発明に係る照明用光源の一態様において、さらに、前記発光装置を覆うグローブを備え、前記放熱体は、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられるともに前記発光装置を支持する支柱である、としてもよい。 Further, in one aspect of the illumination light source according to the present invention, a globe covering the light emitting device is further provided, and the heat radiating body is provided to extend inward of the globe and supports the light emitting device. It may be a post.
また、本発明に係る基板の製造方法の一態様は、発光素子が実装される基板の製造方法であって、前記基板は、透光性を有する多結晶セラミック基板であり、前記基板の所定領域を酸によってエッチングすることにより、前記発光素子が実装される面とは反対側の面に、かつ前記発光素子と対向する位置に、凹凸部を形成することを特徴とする。 Further, one aspect of a method of manufacturing a substrate according to the present invention is a method of manufacturing a substrate on which a light emitting element is mounted, wherein the substrate is a translucent polycrystalline ceramic substrate, and a predetermined region of the substrate An uneven portion is formed on the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted by etching the acid with an acid.
本発明によれば、白色基板等の光透過率が低い基板を用いた場合であっても、発光素子が実装された面とは反対側の面からも十分な光量を得ることができる。 According to the present invention, even when a substrate having a low light transmittance such as a white substrate is used, a sufficient amount of light can be obtained from the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted.
以下、本発明の実施の形態に係る基板、発光装置、照明用光源及び基板の製造方法等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, a substrate, a light emitting device, a light source for illumination, a method of manufacturing the substrate, and the like according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Each of the embodiments described below shows a preferable specific example of the present invention. Therefore, numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of the components, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. Therefore, among the components in the following embodiments, components that are not described in the independent claims indicating the highest concept of the present invention are described as optional components.
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。 Each drawing is a schematic view and is not necessarily strictly illustrated. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected about the same structural member.
(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係る基板10及び発光装置1の構成について、図1及び図2を用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る基板を用いた発光装置の構成を示す図であり、図1(a)は平面図、図1(b)は図1(a)のX-X’線における断面図、図1(c)は図1(a)のY-Y’線における断面図である。図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置におけるLED(LEDチップ)周辺の拡大断面図である。
Hereinafter, the configurations of the
本実施の形態における発光装置1は、発光素子を有する発光モジュールであって、所定の色(波長)の光を放出する。本実施の形態における発光装置1は、LEDによって構成されたLEDモジュールである。
The
図1(a)~図1(c)に示すように、発光装置1は、基板10とLED20とを備える。発光装置1は、さらに、封止部材30と、金属配線40と、ワイヤー50と、端子60a及び60bとを有する。本実施の形態における発光装置1は、ベアチップが基板10上に直接実装されたCOB(Chip On Board)構造である。
As shown in FIGS. 1A to 1C, the
以下、発光装置1の各構成要素について詳述する。
Hereinafter, each component of the
(基板)
基板10は、発光素子を実装するための発光素子実装用基板であって、LED20が実装される面である第1主面10a(表側面)と、当該第1主面10aに対向する面である第2主面10b(裏側面)とを有する。図1(a)に示すように、基板10は、例えば、平面視が長方形の矩形状のものを用いることができる。なお、基板10の平面視形状としては、長方形に限らず、正方形又は円形等、他の形状のものを用いることもできる。
(substrate)
The
基板10は、光透性を有する光透性基板である。本実施の形態における基板10は、LED20から発せられる光に対して光透過率が低い基板、例えば全透過率が10%以下の基板である。このような基板10としては、アルミナ等のセラミックからなる白色アルミナ基板又はガラスエポキシ樹脂等の樹脂からなる樹脂基板を用いることができる。
The
本実施の形態では、基板10として、アルミナ粒子(セラミック粒子)を焼成させることによって構成された厚みが1mm程度の多結晶アルミナ基板(多結晶セラミック基板)を用いている。例えば、厚さ1mmで光の反射率が94%の白色アルミナ基板、又は、厚さ0.635mmで光の反射率が88%の白色アルミナ基板を用いることができる。
In the present embodiment, a polycrystalline alumina substrate (polycrystalline ceramic substrate) having a thickness of about 1 mm and configured by firing alumina particles (ceramic particles) is used as the
このように、基板10として光透過率が低いものを用いることにより、基板のコストを抑えることができる。特に、セラミック基板の中でも安価な白色基板を用いることで、低コスト化を実現することができる。
Thus, by using a substrate having a low light transmittance as the
セラミックス基板は、アルミナ粒子等のセラミックス原料と散乱体や焼結助剤(添加剤)とを混合したものにバインダを加えて加圧成形し、その後、焼成することにより作製することができる。なお、原料のアルミナ粒子(セラミックス粒子)は、焼成することによって粒成長して結晶化し、粒径が数μmから数十μmのアルミナ結晶粒となる。 The ceramic substrate can be prepared by adding a binder to a mixture of ceramic raw materials such as alumina particles and the like and a scatterer and a sintering aid (additive), followed by pressure forming, and then firing. The raw material alumina particles (ceramic particles) grow and crystallize by firing to form alumina crystal grains having a particle diameter of several micrometers to several tens of micrometers.
また、図1(b)及び図1(c)に示すように、基板10は、第2主面10bに凹凸部11を有する。凹凸部11は、微小凹凸構造であり、少なくともLED20と対向する位置に形成されている。本実施の形態における凹凸部11は、封止部材30が形成される領域に対応して形成されており、凹凸部11が形成される領域と封止部材30が形成される領域とは同じにしている。つまり、凹凸部11は、基板10の長手方向に沿って、長尺状に4列形成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), the
(LED)
LED20は、発光素子の一例であって、所定の電力により発光する半導体発光素子である。複数のLED20は全て同じものが用いられており、いずれも単色の可視光を発するベアチップである。本実施の形態では、通電されれば青色光を発する青色発光LEDチップを用いている。青色LEDチップとしては、例えばInGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm~470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。
(LED)
The
また、LED20は、基板10の第1主面10aのみに実装されており、基板10の長辺方向に沿って複数の列をなすようにして複数個実装されている。本実施の形態では、複数個のLED20を一列とする素子列が並行するように4列で配置されている。
The
なお、本実施の形態では、複数のLED20を実装したが、LED20の実装数は、発光装置1の用途に応じて適宜変更すればよい。例えば、豆電球等に代替する低出力タイプのLEDランプに用いる場合、LED20は1個としてもよい。一方、高出力タイプのLEDランプに用いる場合は、1つの素子列内におけるLED20の実装数をさらに増やしてもよい。また、LED20の素子列は、4列に限らず、1~3列としてもよいし、5列以上としてもよい。
In the present embodiment, the plurality of
ここで、本実施の形態で用いられるLED20について、図2を用いて説明する。図2は、本発明の実施の形態1に係る発光装置におけるLED(LEDチップ)周辺の拡大断面図である。
Here, the
図2に示すように、LED20は、サファイア基板21と、当該サファイア基板21上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層22とを有する。
As shown in FIG. 2, the
窒化物半導体層22の上面の両端部には、カソード電極23とアノード電極24とが設けられている。また、カソード電極23及びアノード電極24の上には、ワイヤーボンド部25及び26がそれぞれ設けられている。
A
互いに隣り合うLED20において、一方のLED20のカソード電極23及び他方のLED20のアノード電極24のそれぞれは、ワイヤー50によって金属配線40とワイヤボンディングされることで接続されている。なお、金属配線40を介さずに、隣り合うLED20の電極同士を直接ワイヤー50によって接続してもよい。つまり、Chip-to-Chip接続としてもよい。
In the
各LED20は、サファイア基板21側の面が基板10の第1主面10aと対向するように、透光性のチップボンディング材27により基板10の上に実装されている。チップボンディング材27には、酸化金属からなるフィラーを含有したシリコーン樹脂などを用いることができる。チップボンディング材27に透光性材料を使用することにより、LED20の側面から出る光の損失を低減することができ、チップボンディング材27による影の発生を抑制することができる。
Each
(封止部材)
封止部材30は、例えば樹脂からなり、LED20を覆うように基板10上に形成されている。封止部材30は、図1(a)及び図1(b)に示すように、複数のLED20の一列分を一括封止するように長尺状に形成されている。本実施の形態では、LED20の素子列が4列で実装されているので、4本の封止部材30が形成される。4本の封止部材30の各々は、複数のLED20の並び方向(列方向)に沿って基板10の第1主面10a上に直線状に設けられている。
(Sealing member)
The sealing
封止部材30は、主として透光性材料からなるが、LED20の光の波長を所定の波長に変換する必要がある場合には、波長変換材料が透光性材料に混入される。
The sealing
本実施の形態における封止部材30は、波長変換材として蛍光体を含み、LED20が発する光の波長(色)を変換する波長変換部材である。このような封止部材30としては、例えば、蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料(蛍光体含有樹脂)によって構成することができる。蛍光体粒子は、LED20が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する。
The sealing
封止部材30を構成する樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。また、封止部材30には、光拡散材を分散させてもよい。なお、封止部材30は、必ずしも樹脂材料によって形成する必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材のほか、低融点ガラスやゾルゲルガラス等の無機材によって形成してもよい。
For example, a silicone resin can be used as the resin material constituting the sealing
封止部材30に含有させる蛍光体粒子としては、例えば、LED20が青色光を発光する青色LEDである場合、白色光を得るために、例えばYAG系の黄色蛍光体粒子を用いることができる。これにより、LED20が発した青色光の一部は、封止部材30に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、封止部材30中で拡散及び混合されることにより、封止部材30から白色光となって出射される。また、光拡散材としては、シリカなどの粒子が用いられる。
For example, when the
本実施の形態における封止部材30は、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂としており、ディスペンサーによって基板10の第1主面10aに塗布して硬化させることで形成することができる。この場合、図1(c)に示すように、封止部材30の長手方向に垂直な断面における形状は、略半円形となる。
The sealing
なお、封止部材30は、直線状ではなく、平面視が矩形状となるように形成してもよい。この場合、封止部材30は、例えば、基板10上の全てのLED20を一括封するように形成してもよい。あるいは、封止部材30は、各LED20を個別に覆うように形成してもよい。この場合、封止部材30は、例えば、略半球状に形成することができる。
The sealing
(金属配線)
金属配線40は、LED20を発光させるための電流が流れる導電性配線であって、図1(a)に示すように、基板10の第1主面10aに所定形状でパターン形成されている。金属配線40によって、発光装置1に給電された電力が各LED20に供給される。
(Metal wiring)
The
金属配線40は、各LED素子列における複数のLED20同士を直列接続するために形成されている。例えば、金属配線40は、隣り合うLEDの間に島状に形成されている。また、金属配線40は、各素子列同士を並列接続するために形成されている。各LED20は、ワイヤー50を介して金属配線40と電気的に接続されている。
The
金属配線40は、例えば、金属材料からなる金属膜をパターニングしたり、印刷したりすることによって形成することができる。金属配線40の金属材料としては、例えば、銀(Ag)、タングステン(W)又は銅(Cu)等を用いることができる。なお、金属配線40の表面に、ニッケル(Ni)/金(Au)等のメッキ処理を施しても構わない。
The
また、封止部材30から露出する金属配線40については、端子60a及び60bを除いて、ガラス材によるガラス膜(ガラスコート膜)又は樹脂材による樹脂膜(樹脂コート膜)によって被覆することが好ましい。これにより、発光装置1における絶縁性を向上させたり、基板10の表面の反射率を向上させたりすることができる。
The
(ワイヤー)
ワイヤー50は、例えば金ワイヤー等の導電線である。図1(b)に示すように、ワイヤー50は、LED20と金属配線40とを接続する。図2で説明したように、ワイヤー50により、LED20の上面に設けられたカソード電極23(又はアノード電極24)とLED20の両側に隣接して形成された金属配線40とがワイヤーボンド部25(又は26)を介してワイヤボンディングされている。
(wire)
The
なお、本実施の形態のように、ワイヤー50は、封止部材30から露出しないように、全体が封止部材30の中に埋め込まれている。
As in the present embodiment, the
(端子)
端子60a及び60bは、LED20を発光させるための直流電力を、発光装置1の外部から受電するための外部接続端子である。また、端子60a及び60bは、発光装置1の給電部であり、端子60a及び60bで受電した直流電力は、金属配線40とワイヤー50とを介して各LED20に供給される。
(Terminal)
The
端子60a及び60bは、基板10の第1主面10aに所定形状で形成されている。具体的には、端子60a及び60bは、金属配線40と連続して形成されており、金属配線40と電気的に接続されている。したがって、端子60a及び60bは、金属配線40と同じ金属材料を用いて、金属配線40と同時にパターン形成することができる。
The
(本発明の特徴)
このように構成される発光装置1は、凹凸部11が形成された基板10を備えている。凹凸部11は、基板10に直接形成された凹凸構造であり、基板10の第2主面10bの表面に形成された無数の凹部及び凸部によって構成されている。
(Features of the present invention)
The
本実施の形態における凹凸部11は、セラミック基板を構成するセラミック結晶粒の形状に従って形成されている。以下、この点について、図3を用いて詳述する。図3は、本発明の実施の形態1に係る発光装置の要部拡大断面図であり、セラミック基板の断面構成を模式的に示している。
The
図3に示すように、多結晶セラミック基板(セラミック焼結基板)である基板10は、母体となる複数のセラミック結晶粒(焼結粒子)11aと、隣接するセラミック結晶粒11a同士を結合するためのバインダ11bとによって構成されている。例えば、基板10が多結晶アルミナ基板である場合、セラミック結晶粒11aはアルミナ結晶粒であり、バインダ11bはガラス材等の無機材料である。
As shown in FIG. 3, in the
本実施の形態において、凹凸部11の表面形状(凹凸形状)は、図3に示すように、露出するセラミック結晶粒11aの表面形状となっている。つまり、凹凸部11の表面形状は、露出する複数のセラミック結晶粒11aの起伏に沿った形状となっている。
In the present embodiment, the surface shape (concave / convex shape) of the concavo-
このように構成される微小凹凸構造の凹凸部11は、例えば、基板10として多結晶セラミック基板を用いて、この多結晶セラミック基板を酸で表面処理を行うことによって形成することができる。
The
具体的には、基板10(多結晶セラミック基板)の第2主面10bの表面を熱硫酸等の酸でエッチング処理を行う。これにより、基板10の第2主面10bの表面付近のバインダ11bが溶解し、バインダ11bが存在していたセラミック結晶粒11aの界面部分が溝(凹部)となってあらわれる。つまり、酸による表面処理を行う前は、基板10(多結晶セラミック基板)の表面にはセラミック結晶粒11aとバインダ11bとが露出しているが、酸による表面処理を行うことによって、表面に露出するバインダ11bが選択的に溶解する。これにより、基板10の表面に凹部を形成することができる。この結果、基板10の表面にはセラミック結晶粒11aが凸部となってあらわれる。このようにして、基板10の表面に凹凸部11が形成される。
Specifically, the surface of the second
また、基板10の表面の一部のみの所定領域に凹凸部11を形成する場合、基板10の表面のうち凹凸部11を形成しない領域にマスキングを施してから酸によるエッチング処理を行う。本実施の形態では、図3に示すように、基板10の第2主面10bにおける封止部材30と対向する位置に凹凸部11を形成するので、第2主面10bにおける封止部材30と対向する位置以外をマスキングしてからエッチング処理を行っている。これにより、第2主面10bにおける封止部材30と対向する位置にのみ凹凸部11を形成することができる。
Moreover, when forming the
なお、凹凸部11は、酸による表面処理以外の方法によっても形成することができる。例えば、サンドペーパー等の研磨手段を用いて基板10の表面を研磨加工することによって凹凸部11を形成することもできる。この場合、研磨加工した表面を洗浄することが好ましい。あるいは、基板10の表面にサンドブラストを施すことによって凹凸部11を形成することもできる。
In addition, the
また、基板10に凹凸部11を形成する他の方法として、焼成前の型の段階で凹凸部を形成してから焼成することで凹凸部11を有する多結晶セラミック基板を作製することも可能である。但し、型の段階で凹凸部を形成すると、焼成する際に、凹凸部が存在する箇所と凹凸部が存在しない箇所とで熱収縮率が異なってしまうので、LED20を実装する面に無用の凹凸が生じてLED20の実装が難しくなるおそれがある。したがって、多結晶セラミック基板に凹凸部11を形成するには、両面が平面の多結晶セラミック基板を作製した後で凹凸部11を形成することが好ましい。
Further, as another method of forming the concavo-
また、基板10として樹脂基板を用いた場合であっても、第2主面10bに凹部を形成することによって凹凸部11を形成することができる。
In addition, even when a resin substrate is used as the
そして、本実施の形態において、凹凸部11は、基板10の第2主面10bにおけるLED20と対向する位置に形成されている。これにより、凹凸部11が形成されていない場合と比べて、第1主面10aに実装されたLED20が発する光のうち第2主面10bに向かう光の取り出し量を増加させることができる。この点について、以下簡単に説明する。
And in this embodiment, concavo-
第1主面10aに実装されたLED20は、LED20を中心として全方向に光を発する。したがって、基板10が透光性を有する場合、LED20の光は、第1主面10aから基板10内に入射して基板10を透過して第2主面10bにも向かうことになる。この場合、基板10の光反射率が80%以上で光透過率が低いような場合であっても、LED20の光は漏れ光として基板10を透過して第2主面10bから外部に出射する。
The
このとき、凹凸部11が形成されておらず第2主面10bが平坦面である場合、基板10内を進行して第2主面10bに向かう光のうち第2主面10bに対して斜めから入射する光の一部は、第2主面10bで反射して基板10の外部に取り出されない。例えば、第2主面10bで全反射する光は、基板10の外部に取り出されない。
At this time, if the second
一方、凹凸部11が形成されている場合、第2主面10bに対して斜めから入射する光は、凹凸部11の凹凸構造を介して外部に取り出されやすくなる。これにより、凹凸部11が形成された領域は、凹凸部11が形成されていない領域と比べて、光の取り出し量を増加させることができる。
On the other hand, when the concavo-
このように、基板10の第2主面10bに凹凸部11を設けた場合は、凹凸部11を設けない場合と比べて、基板10の内部を透過して第2主面10bから取り出される光の割合を大きくすることができる。
Thus, when the concavo-
したがって、基板10として透光性を有する白色基板を用いて第1主面10aにしかLED20を配置しないような構成であっても、LED20と対向する位置に凹凸部11を形成することによって、第2主面10bからの光透過量を増加させることができる。
Therefore, even if the configuration is such that the
ここで、実際に形成した凹凸部11の構造について、図4A及び図4Bを用いて説明する。図4Aは、焼きっぱなしの多結晶セラミック基板の表面をエッチング処理した場合における基板の表面SEM像である。また、図4Bは、厚みを調整するために多結晶セラミック基板の表面を削ってからエッチング処理した場合における基板の表面SEM像である。なお、図4A及び図4Bでは、いずれも多結晶セラミック基板として厚みが1mmのアルミナ基板を用い、エッチング処理液として熱硫酸を用いた。
Here, the structure of the concavo-
図4A及び図4Bに示すように、いずれの場合においても、アルミナ結晶粒の間のバインダが溶解されて、多結晶セラミック基板の表面にはアルミナ結晶粒の表面形状に沿った凹凸部が形成されていることが分かる。 As shown in FIGS. 4A and 4B, in any case, the binder between the alumina crystal grains is dissolved, and a concavo-convex portion along the surface shape of the alumina crystal grains is formed on the surface of the polycrystalline ceramic substrate. Know that
また、図4A及び図4Bの多結晶セラミック基板について、透過率を測定した。なお、透過率の測定は、図5に示す方法によって行った。図5は、透光性基板の透過率を測定するための方法を説明するための図である。 Moreover, the transmittance | permeability was measured about the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A and 4B. In addition, the measurement of the transmittance | permeability was performed by the method shown in FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining a method for measuring the transmittance of the translucent substrate.
図5に示すように、測定対象となる多結晶セラミック基板の表面に対して、スリットを介して基準青色光を照射し、ディテクタ(積分球+分光測定器)によって多結晶セラミック基板を透過する光の量(光透過量)を測定した。 As shown in FIG. 5, the surface of a polycrystalline ceramic substrate to be measured is irradiated with reference blue light through a slit, and light transmitted through the polycrystalline ceramic substrate by a detector (integrating sphere + spectrometer) Amount of light (light transmission amount) was measured.
この結果、図4A及び図4Bのいずれの多結晶セラミック基板についても、凹凸部が形成されていない場合と比べて、光透過量が増加することが確認できた。 As a result, it was confirmed that the light transmission amount was increased in any of the polycrystalline ceramic substrates of FIGS. 4A and 4B as compared with the case where the concavo-convex portion was not formed.
また、バインダが溶解することによって形成される凹部の深さについて、図4Aの多結晶セラミック基板と図4Bの多結晶セラミック基板とを比べると、図4Aの多結晶セラミック基板の方が図4Bの多結晶セラミック基板よりも、より深い凹部が形成されていることが分かる。 Further, when comparing the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A and the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4B, the polycrystalline ceramic substrate of FIG. It can be seen that a deeper recess is formed than the polycrystalline ceramic substrate.
したがって、図4A(焼きっぱなしの多結晶セラミック基板をエッチングした場合)のの方が、図4B(多結晶セラミック基板の表面を削ってからエッチング処理した場合)よりも、エッチング時間によってエッチング量をコントロールしやすいので、所望の凹凸部11を形成できる。この結果、図4Aの多結晶セラミック基板は、図4Bの多結晶セラミック基板よりも、エッチング時間によって光透過量をコントロールしやすい。
Therefore, FIG. 4A (when the unbaked polycrystalline ceramic substrate is etched) has a greater amount of etching depending on the etching time than FIG. 4B (when the surface of the polycrystalline ceramic substrate is etched and then etched). Since it is easy to control, the desired
ここで、図6を用いて、図4Aの多結晶セラミック基板におけるエッチング時間と光透過量との関係について説明する。図6は、図4Aの多結晶セラミック基板におけるエッチング時間と光透過量との関係を説明するための図である。なお、図6において、横軸はエッチング時間を表しており、縦軸はエッチング前の初期(加工前)の多結晶セラミック基板の光透過量(裏面に抜ける光の出力)に対する光出力比を表している。 Here, the relationship between the etching time and the light transmission amount in the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the etching time and the light transmission amount in the polycrystalline ceramic substrate of FIG. 4A. In FIG. 6, the horizontal axis represents the etching time, and the vertical axis represents the light output ratio with respect to the light transmission amount (output of light passing through the back surface) of the polycrystalline ceramic substrate at the initial stage (before processing) before etching. ing.
図6に示すように、多結晶セラミック基板(アルミナ基板)を熱硫酸によって2時間エッチングすると、エッチングしない場合(初期)の多結晶セラミック基板と比べて、光透過量が6%増加した。また、同様にして、4時間、12時間エッチングすると、光透過量はそれぞれ12%、56%増加した。このように、エッチング時間を長くすることによって、光透過量が増加することが分かる。なお、エッチング時間を長くしても、多結晶セラミック基板の厚みそのものは変化しなかった。これは、エッチングによって溶解するのは、母体となるアルミナ結晶粒ではなく主としてバインダであるからである。 As shown in FIG. 6, when the polycrystalline ceramic substrate (alumina substrate) was etched by thermal sulfuric acid for 2 hours, the amount of light transmission was increased by 6% as compared to the polycrystalline ceramic substrate without etching (initial). Similarly, when etching was performed for 4 hours and 12 hours, the amount of light transmission increased by 12% and 56%, respectively. Thus, it can be seen that the light transmission amount is increased by prolonging the etching time. The thickness itself of the polycrystalline ceramic substrate did not change even if the etching time was increased. This is because the substance dissolved by etching is mainly the binder, not the base alumina crystal grains.
以上、本実施の形態に係る基板10によれば、第2主面10bにおけるLED20と対向する位置に凹凸部11が形成されている。これにより、第1主面10aの片面にしかLED20を配置しない場合であっても、凹凸部11によって第2主面10bからの光透過量を増加させることができる。これにより、第1主面10aから光を放出するだけではなく、第2主面10bからも十分な量の光を放出することができる。したがって、低コストの白色基板を用いて両面発光の発光装置(LEDモジュール)を実現することができる。
As mentioned above, according to the board |
また、本実施の形態では、多結晶セラミック基板を酸で表面処理することによって凹凸部11を形成している。このように、基板10として多結晶セラミック基板を用いることにより、簡単な工法で凹凸部11を形成することができる。
Further, in the present embodiment, the
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2に係る発光装置2について、図7を用いて説明する。図7は、本発明の実施の形態2に係る発光装置の構成を示す図であり、図7(a)は平面図、図7(b)は図7(a)のX-X’線における断面図、図7(c)は図7(a)のY-Y’線における断面図である。
Second Embodiment
Next, a
図7(a)~図7(c)に示すように、本実施の形態における発光装置2は、図1に示す発光装置1に対して、さらに、波長変換部材70(第2波長変換部材)を備える。
As shown in FIGS. 7 (a) to 7 (c), the
波長変換部材70は、基板10の第2主面10bにおいて、LED20と対向する位置に形成されている。LED20と対向する位置には凹凸部11が形成されているので、波長変換部材70は、基板10の平面視において凹凸部11と重なるように形成されている。本実施の形態において、波長変換部材70は、基板10を介して封止部材30と対向する位置に形成されている。つまり、波長変換部材70は、長尺状に4本形成されている。
The
波長変換部材70は、蛍光体等の波長変換材を含み、基板10を透過したLED20の光の波長(色)を変換する。本実施の形態における波長変換部材70は、封止部材30と同じ材料であり、例えば、青色光を黄色光に波長変換する黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂である。この場合、波長変換部材70は、封止部材30と同様に、ディスペンサーによって塗布して形成することができる。
The
このように、本変形例では、LED20と対向する位置(凹凸部11が形成された領域)に波長変換部材70が形成されているので、基板10を透過して第2主面10bから放出するLED20の光は所定の波長に変換される。本実施の形態では、LED20は青色光を放出し、また、波長変換部材70は青色光を黄色光に波長変換する。これにより、基板10を透過して第2主面10bから出射する青色光の一部は、波長変換部材70によって黄色光に波長変換され、この黄色光と波長変換部材70によって波長変換されなかった青色光とが混合して波長変換部材70から白色光となって放出される。したがって、両面から白色光を放出することのできる発光装置を実現することができる。
As described above, in the present modification, the
しかも、波長変換部材70は、光透過量を増加させる凹凸部11と重なるように形成されているので、第2主面10bから外部に向かって放出される白色光の光量を増加させることができる。
Moreover, since the
また、凹凸部11が波長変換部材70からはみ出して形成されていると、はみ出した凹凸部11からの光は、色変換されずに、しかも光透過量が大きくなる。この結果、色ムラが生じてしまう。したがって、凹凸部11は波長変換部材70からはみ出さないように形成されていることが好ましい。つまり、波長変換部材70は、凹凸部11を覆うように形成することが好ましく、凹凸部11が形成された領域と波長変換部材70が形成された領域とを同じにするとよい。
In addition, when the concavo-
なお、本変形例では、波長変換部材70として蛍光体含有樹脂を用いたが、これに限らない。例えば、波長変換部材70として、蛍光体粒子とガラス等の無機結合材(バインダ)の焼結体である蛍光体膜(蛍光体層)とすることもできる。
In this modification, although fluorescent substance containing resin was used as
(実施の形態2の変形例)
次に、本発明の実施の形態2の変形例に係る発光装置2Aについて、図8を用いて説明する。図8は、本発明の実施の形態2の変形例に係る発光装置の構成を示す断面図である。なお、図8は、図7(c)の断面図に対応する。
(Modification of Embodiment 2)
Next, a
本変形例における発光装置2Aは、実施の形態2の発光装置2における波長変換部材70の幅を太くしたものである。
The
具体的には、図8に示すように、本変形例における発光装置2Aでは、波長変換部材70Aにおける基板10の厚み方向と直交する幅方向の長さ(本変形例では、基板10の短手方向の長さ)が、封止部材30の同幅方向の長さよりも長くなっている。
Specifically, as shown in FIG. 8, in the
このように、波長変換部材70Aの幅方向の長さを封止部材30の幅方向の長さよりも長くすることによって、基板10内を広がって進行するLED20の光(青色光)が、そのまま波長変換されずに基板10の第2主面10bから漏れ出すことを抑制することができる。
Thus, by making the length in the width direction of the
また、波長変換部材70Aの幅を大きくすることに伴って凹凸部11を形成する領域も大きくすることが好ましく、例えば、上述の実施の形態2と同様に、凹凸部11を形成する領域を、波長変換部材70Aが形成された領域と同じにするとよい。
Further, as the width of the
(実施の形態3)
次に、本発明の実施の形態3に係る照明用光源について説明する。本実施の形態では、照明用光源の一例として、電球形LEDランプ(LED電球)100について説明する。
Third Embodiment
Next, the illumination light source according to Embodiment 3 of the present invention will be described. In the present embodiment, a bulb-shaped LED lamp (LED bulb) 100 will be described as an example of a light source for illumination.
図9は、本発明の実施の形態3に係る電球形LEDランプの断面図である。なお、図9において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ100のランプ軸J(中心軸)を示しており、本実施の形態において、ランプ軸Jは、グローブ軸と一致している。また、ランプ軸Jとは、電球形ランプ100を照明装置(不図示)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金180の回転軸と一致している。また、図9において、駆動回路140は断面図ではなく側面図で示されている。
FIG. 9 is a cross-sectional view of a light bulb-shaped LED lamp according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 9, the alternate long and short dash line drawn along the vertical direction of the drawing shows the lamp axis J (central axis) of the light bulb shaped
図9に示すように、本実施の形態に係る電球形ランプ100は、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形LEDランプであって、光源である発光装置(LEDモジュール)110と、グローブ120と、発光装置110を支持する支持部材130と、発光装置1を発光させるための駆動回路140と、駆動回路140を囲むように構成された回路ケース150と、回路ケース150を囲むように構成された第1筐体160と、第1筐体160を囲むように構成されるとともに外郭をなす第2筐体170と、外部から電力を受電する口金180と、ネジ190とを備える。
As shown in FIG. 9, the light bulb shaped
なお、電球形ランプ100は、グローブ120と第2筐体170と口金180とによって外囲器が構成されている。すなわち、グローブ120と第2筐体170と口金180とは外部に露出しており、それぞれの外面は外気(大気)に曝されている。
In the light bulb shaped
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ100の各構成要素について、図9を参照しながら詳細に説明する。
Hereinafter, each component of the light bulb shaped
(発光装置)
発光装置110は、両面発光のLEDモジュールである。図9に示すように、発光装置110は、グローブ120の内方に配置されており、グローブ120によって形成される球形状の中心位置(例えば、グローブ120の内径が大きい径大部分の内部)に配置されることが好ましい。このように、グローブ120の中心位置に発光装置110が配置されることにより、従来のフィラメントコイルを用いた白熱電球と近似した配光特性を実現することができる。
(Light-emitting device)
The
また、発光装置110は、支持部材130によってグローブ120内の中空に保持されており、リード線143a及び43bを介して駆動回路140から供給される電力によって発光する。
The
ここで、本実施の形態に係る発光装置110の各構成要素について、図10を用いて説明する。図10は、本発明の実施の形態3に係る発光装置の構成を示す図であり、図10(a)は平面図、図10(b)は図10(a)のX-X’線における断面図、図10(c)は図10(a)のY-Y’線における断面図、図10(d)は図10(a)のZ-Z’線における断面図である。
Here, each component of the
図10(a)~図10(d)に示すように、本実施の形態における発光装置110は、図1に示す発光装置1に対して、さらに、基板10に、貫通孔80a、80b及び81を設けた構造となっている。
As shown in FIGS. 10 (a) to 10 (d), the
貫通孔80a及び80bは、発光装置110と2本のリード線143a及び143bとの電気的接続を行うための構成である。図9に示すように、リード線143a(143b)は、先端部が貫通孔80a(80b)に挿通されて基板10の端子60a(60b)と半田接続されている。また、貫通孔81は、支持部材130の頂部に設けられた凸部131aと嵌合させるための構成である。凸部131aと貫通孔81とを嵌合させることによって、発光装置110と支持部材130とが接続される。
The through
そして、図10(a)に示すように、本実施の形態では、少なくとも、発光装置110の基板10と支持部材130の支柱131の頂部との接続部分(接触部分)である接続面(接触面)には、つまり図10(a)の破線で囲まれる領域には、凹凸部11が形成されていない。これにより、発光装置110と放熱体である支持部材130との熱接触を良好なものとすることができる。
Then, as shown in FIG. 10A, in the present embodiment, at least a connection surface (contact surface) that is a connection portion (contact portion) between the
(グローブ)
図9に戻り、グローブ120は、発光装置110から放出される光をランプ外部に取り出すための略半球状の透光性カバーである。本実施の形態におけるグローブ120は、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ(クリアバルブ)である。したがって、グローブ120内に収納された発光装置110は、グローブ120の外側から視認することができる。
(Glove)
Returning to FIG. 9, the
発光装置110は、グローブ120によって覆われている。これにより、グローブ120の内面に入射した発光装置110の光は、グローブ120を透過してグローブ120の外部へと取り出される。本実施の形態において、グローブ120は、発光装置110を収納するように構成されている。
The
グローブ120の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部121を有する形状である。具体的には、グローブ120の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に伸びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部121が形成されている。このような形状のグローブ120としては、一般的な電球形蛍光灯や白熱電球と同様の形状のガラスバルブを用いることができる。例えば、グローブ120として、A形、G形又はE形等のガラスバルブを用いることができる。
The shape of the
また、グローブ120の開口部121は、支持部材130と第2筐体170との間に位置する。この状態で、支持部材130と第2筐体170との間にシリコーン樹脂等の接着剤を塗布することによってグローブ120が固定される。
Also, the
なお、グローブ120は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ120に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ120の内面又は外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成することができる。このように、グローブ120に光拡散機能を持たせることにより、発光装置110からグローブ120に入射する光を拡散させることができるので、ランプの配光角を拡大することができる。
The
また、グローブ120の形状としては、A形等に限らず、回転楕円体又は偏球体であってもよい。グローブ120の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の樹脂等を用いてもよい。
Further, the shape of the
(支持部材)
支持部材130は、発光装置110を支持する支持台であり、支持部材130には、発光装置110が取り付けられる。支持部材130は、金属又は樹脂によって構成することができる。支持部材130を樹脂によって構成する場合、白色等の有色の樹脂材料によって構成したり、透光性を有する樹脂材料によって構成したりすることができる。
(Supporting member)
The
支持部材130は、発光装置110(LED20)で発生する熱を放熱させるための放熱部材(ヒートシンク)としても機能する。したがって、支持部材130は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)又は鉄(Fe)等を主成分とする金属材料又は熱伝導率の高い樹脂材料によって構成することが好ましい。これにより、支持部材130を介して発光装置110で発生した熱を効率良く第1筐体160に伝導させることができる。
The
支持部材130は、主にグローブ120の内部に位置する支柱131と、主に第1筐体160に囲まれる台座132とによって構成されている。本実施の形態において、支柱131及び台座132は、いずれもアルミニウムを用いて成形されている。
The
支柱131は、グローブ120の開口部121の近傍からグローブ120の内方に向かって延びるように設けられている。支柱131は、発光装置110を保持する保持部材として機能する。このように、グローブ120の内方に向かって延伸する支柱131に発光装置110が設けられることにより、広配光角の配光特性を実現することができるので、白熱電球と同様の配光特性を得ることができる。
The
また、支柱131の一端は発光装置110に接続され、支柱131の他端は台座132に接続されている。
Further, one end of the
支柱131の頂部には、発光装置110の基板10を固定するための固定面が形成されており、当該固定面は、基板10の裏面と接触する接触面である。発光装置110は、例えば、固定面に載置されて接着剤等によって固定面に接着される。本実施の形態では、支柱131の頂部には、固定面から突出する凸部131aが設けられている。凸部131aは、発光装置110の基板10に設けられた貫通孔81(図10(a)参照)と嵌合するように構成されている。凸部131aは、発光装置110の位置を規制する位置規制部として機能し、平面視形状が長方形となるように構成されている。
A fixing surface for fixing the
台座132は、支柱131を支持する部材であり、グローブ120の開口部121を塞ぐように構成されている。台座132は、段差部を有する円盤状部材であって、直径が小さい径小部132aと直径が大きい径大部132bとによって構成されている。径小部132aと径大部132bとの直径の差によって台座132の段差部が構成され、当該段差部(径大部132bの上面)にはグローブ120の開口部121が当接している。これにより、グローブ120の開口部121が塞がれる。
The
また、台座132の段差部において、支持部材130と第1筐体160のグローブ側の開口端部との間にグローブ120の開口部121が挟まれた状態で、これらの周辺にシリコーン樹脂等の接着剤(不図示)を塗布することによって、支持部材130と第1筐体160とグローブ120の開口部121とを固着することができる。
Further, in a state where the
径小部132aは、台座132における円板状に構成された部分であり、支柱131を支持するとともに、グローブ120の開口部121を塞ぐように構成されている。支柱131は径小部132aの中央部に配置されている。なお、径小部132aには、リード線143a及び143bを挿通するための2つの貫通孔が設けられている。
The
径大部(フィン)32bは、第1筐体160と嵌め合わされる部分であり、支持部材130は径大部132bの外周面が第1筐体160の内周面に接することで第1筐体160に接続されている。これにより、支持部材130(台座132)の熱を第1筐体160に効率良く伝導させることができる。
The large diameter portion (fin) 32 b is a portion to be fitted to the
径大部132bは、径小部132aから口金側に向かって延設された構造となっており、例えば、外径が漸次変化する略円筒構造である。径大部132bは、例えば外面が円錐台の表面となるように構成することができる。
The
また、径大部132bの上部(発光装置側端部)には、第1筐体160の一部をかしめる時のガイド穴として4つの凹部が形成されている。凹部は、径大部132bの上端部の一部を切り欠くようにして形成されている。
Further, four concave portions are formed in the upper portion (the light emitting device side end portion) of the
(駆動回路)
駆動回路(回路ユニット)140は、発光装置110(LED20)を発光(点灯)させるための点灯回路であって、発光装置110に所定の電力を供給する。例えば、駆動回路140は、一対のリード線143c及び43dを介して口金180から供給される交流電力を直流電力に変換し、一対のリード線143a及び43bを介して当該直流電力を発光装置110に供給するための電源回路である。
(Drive circuit)
The drive circuit (circuit unit) 140 is a lighting circuit for causing the light emitting device 110 (LED 20) to emit light (lighting), and supplies predetermined power to the
駆動回路140は、回路基板141と、回路基板141に実装された複数の回路素子(電子部品)142とによって構成されている。
The
回路基板141は、金属配線がパターン形成されたプリント配線基板であり、当該回路基板141に実装された複数の回路素子142同士を電気的に接続する。本実施の形態において、回路基板141は、主面がランプ軸と直交する姿勢で配置されている。回路基板141は、ケース本体部151とキャップ部152とによって挟持されて保持されている。
The
回路素子142は、例えば、各種コンデンサ等の容量素子、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオード又は集積回路素子等の半導体素子等である。回路素子142の多くは、回路基板141の一方の主面に実装されている。
The
このように構成される駆動回路140は、回路ケース150内に収納されており、例えば、ねじ止め、接着又は係合などにより回路ケース150に固定されている。このように、駆動回路140は、回路ケース150に覆われることで絶縁性が確保されている。なお、駆動回路140には、調光回路や昇圧回路などを適宜選択して組み合わせてもよい。
The
駆動回路140と発光装置110とは、一対のリード線143a及び143bによって電気的に接続されている。また、駆動回路140と口金180とは、一対のリード線143c及び143dによって電気的に接続されている。これら4本のリード線143a~143dは、例えば合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とからなる。
The
本実施の形態において、リード線143aは、駆動回路140から発光装置110に高圧側電圧を供給するための導線(プラス側出力端子線)であり、リード線143bは、駆動回路140から発光装置110に低圧側電圧を供給するための導線(マイナス側出力端子線)である。リード線143a及び143bは、支持部材130に設けられた貫通孔に挿通されて発光装置側(グローブ120内)に引き出されている。
In the present embodiment, the
なお、リード線143a(143b)の各々の一端(芯線)は、発光装置110の基板10の貫通孔80a(80b)に挿通されて端子60a及び60bと半田接続されている。一方、リード線143a及び143bの各々の他端(芯線)は、回路基板141の金属配線と半田等によって電気的に接続されている。
Each end (core) of the
一方、リード線143c及び143dは、発光装置110を点灯させるための電力を、口金180から駆動回路140に供給するための電線である。リード線143c及び143dの各々の一端(芯線)は、口金180(シェル部181又はアイレット部183)と電気的に接続されるとともに、各々の他端(芯線)は、回路基板141の電力入力部(金属配線)と半田等によって電気的に接続されている。
On the other hand, the
(回路ケース)
回路ケース150は、駆動回路140を収納するための絶縁ケースであって、第1筐体160及び口金180内に収納される。回路ケース150は、ケース本体部151とキャップ部152とによって構成されている。
(Circuit case)
The
ケース本体部151は、両側が開口を有する絶縁性のケース(筐体)であり、第1筐体160と略同形の大径円筒状の第1ケース部151aと、第1ケース部151aに連結され、口金180と略同形の小径円筒状の第2ケース部151bとで構成されている。
The
グローブ側に位置する第1ケース部151aは第1筐体160内に収納されている。駆動回路140の大部分は、この第1ケース部151aによって覆われている。
The
一方、口金側に位置する第2ケース部151bは口金180内に収納されており、第2ケース部151bには口金180が外嵌されている。これにより、回路ケース150(ケース本体部151)の口金側の開口が塞がれる。本実施の形態では、第2ケース部151bの外周面には口金180と螺合するための螺合部が形成されており、口金180は第2ケース部151bにねじ込まれることによって回路ケース150(ケース本体部151)に固定される。ケース本体部151は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の絶縁性樹脂材料等を用いて構成することができる。
On the other hand, the
キャップ部152は、キャップ状に構成された絶縁性の略有底円筒部材である。キャップ部152も、ケース本体部151と同様に、例えばPBT等の絶縁性樹脂材料等を用いて構成することができる。
The
キャップ部152の上面形状は、支持部材130の台座132の内面形状に沿うように構成されている。これにより、キャップ部152は台座132に嵌め込まれて、ネジ190によって支持部材130(台座132)に締め付け固定される。
The top surface shape of the
なお、本実施の形態において、回路ケース150にはキャップ部152を設けたが、キャップ部152を設けずに、ケース本体部151のみによって回路ケース150を構成しても構わない。
Although the
このように構成される回路ケース150は、第1ケース部151aと第1筐体160との間に所定の間隔を空けるようにして配置されている。すなわち、第1ケース部151aの外面と第1筐体160の内面とは非接触状態となっている。
The
(第1筐体)
第1筐体160は、駆動回路140を囲むように構成されている。すなわち、第1筐体160の内方には駆動回路140が配置されている。本実施の形態において、第1筐体160は、回路ケース150を介して駆動回路140を囲っている。
(First case)
The
また、第1筐体160は、ヒートシンク(放熱体)として機能し、支持部材130に接触した状態で支持部材130に接続されている。これにより、発光装置110で発生した熱は、支持部材130を介して第1筐体160に伝導する。これにより、発光装置110の熱を放熱させることができる。
In addition, the
第1筐体160は、熱伝導率が高い材料によって構成することが好ましく、例えば、金属製の金属部材とすることができる。本実施の形態における第1筐体160は、アルミニウムを用いて成形されている。なお、第1筐体160は、金属ではなく、樹脂等の非金属材料を用いて形成されていてもよい。この場合、第1筐体160は、熱伝導率の高い非金属材料を用いることが好ましい。
The
本実施の形態において、第1筐体160は、支持部材130の台座132と嵌め合わされるように構成されており、第1筐体160の当該嵌め合わされる部分は、所定のテーパ角を有するテーパ部となっている。本実施の形態では、第1筐体160の内周面と支持部材130の台座132の外周面とが面接触している。
In the present embodiment, the
第1筐体160は、グローブ側の開口(第1開口)と口金側の開口(第2開口)とを有する筒体であり、グローブ側の開口は口金側の開口よりも大きくなるように構成されている。具体的に、第1筐体160は、肉厚が一定で、内径及び外径が漸次変化する略円筒部材であり、例えば内面及び外面が円錐台の表面となるようにスカート状に構成されている。本実施の形態における第1筐体160は、口金180側に向かって漸次内径及び外径が小さくなるように構成されている。したがって、第1筐体160の内周面及び外周面は、ランプ軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ面(傾斜面)となっている。
The
このように構成される第1筐体160は、回路ケース150(第1ケース部151a)及び第2筐体170との間に所定の隙間を空けるようにして、回路ケース150と第2筐体170との間に配置されている。つまり、第1筐体160の内周面と回路ケース(第1ケース部151a)の外周面との間、及び、第1筐体160の外周面と第2筐体170の内周面との間には、空気層が存在する。これにより、熱膨張係数の異なる金属製の第1筐体160と樹脂製の第2筐体170又は回路ケース150とが熱膨張したとしても、第1筐体160と第2筐体170又は回路ケース150との熱膨張差を当該隙間によって吸収することができる。これにより、第2筐体170や回路ケース150にクラックが発生することを抑制することができる。
The
(第2筐体)
第2筐体170は、第1筐体160の周囲を囲むように構成された絶縁性カバーである。絶縁性を有する第2筐体170によって金属製の第2筐体170を覆うことによって、電球形ランプ100の絶縁性を向上させることができる。第2筐体170は、例えば、PBT等の絶縁性樹脂材料によって構成することができる。
(Second case)
The
第2筐体170の外面は、ランプ外部(大気中)に露出している。一方、第2筐体170の内周面は、第1筐体160の外周面と対面している。本実施の形態において、第2筐体170の外周面と第1筐体160の内周面との間には隙間が設けられている。
The outer surface of the
第2筐体170は、肉厚一定で、内径及び外径が漸次変化する略円筒部材であり、例えば内面及び外面が円錐台の表面となるようにスカート状に構成することができる。本実施の形態において、第2筐体170は、口金180側に向かって漸次内径及び外径が小さくなるように構成されている。
The
(口金)
口金180は、発光装置110(LED20)を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金180は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。これにより、口金180は、電球形ランプ100を点灯させる際に、照明器具のソケットから電力を受けることができる。口金180には、例えばAC100Vの商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態における口金180は二接点によって交流電力を受電し、口金180で受電した電力は、一対のリード線143c及び43bを介して駆動回路140の電力入力部に入力される。
(Base)
The base 180 is a power receiving unit that receives power for making the light emitting device 110 (the LED 20) emit light from the outside of the lamp. The base 180 is attached to, for example, a socket of a luminaire. Thus, the base 180 can receive power from the socket of the lighting apparatus when lighting the light bulb shaped
口金180は、金属製の有底筒体形状であって、外周面が雄ネジとなっているシェル部181と、シェル部181に絶縁部182を介して装着されたアイレット部183とを備える。口金180の外周面には、照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金180の内周面には、回路ケース150のケース部51(第2ケース部151b)の螺合部に螺合させるための螺合部が形成されている。
The base 180 has a cylindrical shape with a bottom and made of metal, and includes a
口金180の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。例えば、口金180として、E26形又はE17形、あるいはE16形等が挙げられる。本実施の形態では、E17形の口金を用いている。なお、口金180としては、差し込み型の口金等、他の構造の口金を用いてもよい。 The type of the base 180 is not particularly limited, but in the present embodiment, a screw-in type Edison type (E-type) base is used. For example, examples of the base 180 include E26 or E17 or E16. In the present embodiment, an E17 base is used. Note that as the base 180, a base having another structure, such as a plug-in base, may be used.
以上のように構成される本実施の形態に係る電球形ランプ100によれば、凹凸部11を有する両面発光の発光装置110が用いられているので、発光装置110が発する光は発光装置110を中心として全方位に放射される。これにより、白熱電球に近似した広配光角の配光特性を有する電球形LEDランプを実現することができる。
According to the light bulb-shaped
さらに、本実施の形態では、発光装置110の基板10に凹凸部11が形成されているが、凹凸部11は、発光装置110(基板10)と支持部材130(支柱131)との接続部分には形成されていない。これにより、発光装置110と支持部材130との熱接触を良好なものとすることができるので、凹凸部11によって発光装置110の放熱性が低下することを抑制することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the concavo-
なお、本実施の形態では、発光装置110として実施の形態1の発光装置1と同様の構成のものを用いたが、実施の形態2又はその変形例と同様の構成の発光装置を用いても構わない。これにより、発光装置の両面から白色光が放出されるので、より白熱電球に近似した照明光を得ることができる。
In the present embodiment, although the
(実施の形態4)
次に、本発明の実施の形態4に係る照明装置について、図11を用いて説明する。図11は、本発明の実施の形態4に係る照明装置の断面図である。
Embodiment 4
Next, a lighting apparatus according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view of a lighting device according to Embodiment 4 of the present invention.
図11に示すように、本実施の形態に係る照明装置300は、例えば、室内の天井に装着されて使用され、上記実施の形態3に係る電球形ランプ100と、点灯器具200とを備える。
As shown in FIG. 11, a
点灯器具200は、電球形ランプ100を消灯及び点灯させるものであり、天井に取り付けられる器具本体210と、電球形ランプ100を覆う透光性のランプカバー220とを備える。
The
器具本体210は、ソケット211を有する。ソケット211には、電球形ランプ100の口金180がねじ込まれる。このソケット211を介して電球形ランプ100に電力が供給される。
The
このように、上述の実施の形態に係る電球形ランプ100は照明装置の光源として利用することができる。
Thus, the light bulb shaped
(その他)
以上、本発明に係る、基板及びその製造方法、発光装置、照明用光源並びに照明装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。
(Others)
As described above, the substrate and the method for manufacturing the same, the light emitting device, the light source for illumination, and the illumination device according to the present invention have been described based on the embodiment and the modified examples. It is not limited.
例えば、上記の実施の形態において、発光装置を電球形ランプに適用した例を示したが、上記発光装置を、直管形ランプ等の他の種類のランプの光源として利用してもよいし、ダウンライトやスポットライト、又はベースライト等の照明器具の光源として利用してもよいし、その他にも上記発光装置を種々の照明装置の光源として利用してもよい。また、上記発光装置は、照明用光源としてだけではなく、ディスプレイ用光源等、他の製品の光源として利用してもよい。 For example, although the example which applied a light-emitting device to a light bulb shaped lamp was shown in said embodiment, you may utilize the said light-emitting device as a light source of other types of lamps, such as a straight tube | pipe type lamp, The light-emitting device may be used as a light source of lighting equipment such as a downlight, a spotlight, or a base light, and the light-emitting device may be used as a light source of various lighting devices. The light emitting device may be used not only as a light source for illumination but also as a light source for other products such as a display light source.
また、上記の実施の形態及び変形例において、発光装置(LEDモジュール)は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、演色性を高めるために、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、黄色蛍光体を用いずに、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色LEDチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成することもできる。 Moreover, in said embodiment and modification, although the light-emitting device (LED module) was comprised so that white light might be emitted with blue LED chip and yellow fluorescent substance, it does not restrict to this. For example, in order to improve color rendering, in addition to the yellow phosphor, a red phosphor or a green phosphor may be further mixed. In addition, it is also possible to use a phosphor-containing resin containing a red phosphor and a green phosphor without using a yellow phosphor and to emit white light by combining this with a blue LED chip. it can.
また、上記の実施の形態及び変形例において、LEDチップは、青色以外の色を発光するLEDチップを用いても構わない。例えば、紫外線発光のLEDチップを用いる場合、蛍光体粒子としては、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものを用いることができる。さらに、蛍光体粒子以外の波長変換材を用いてもよく、例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。 In the above-described embodiment and modification, the LED chip may use an LED chip that emits a color other than blue. For example, in the case of using an LED chip that emits ultraviolet light, a combination of phosphor particles that emit light in three primary colors (red, green and blue) can be used as the phosphor particles. Furthermore, wavelength conversion materials other than phosphor particles may be used. For example, as a wavelength conversion material, a semiconductor, a metal complex, an organic dye, a pigment, etc. absorbs light of a certain wavelength and the wavelength is different from the absorbed light A material containing a substance that emits light may be used.
また、上記の実施の形態及び変形例において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、有機EL(Electro Luminescence)又は無機EL等、その他の固体発光素子を用いてもよい。 Further, in the above embodiment and modifications, an LED is exemplified as a light emitting element, but other solid light emitting elements such as a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser, organic EL (Electro Luminescence) or inorganic EL may be used. .
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the embodiments can be realized by various combinations that each person skilled in the art may think of for each embodiment, or by combining components and functions in each embodiment without departing from the scope of the present invention. The present invention also includes the form
本発明は、発光素子を実装する基板及びこれを備える発光装置、並びに発光装置を備えるランプや照明装置等において広く利用することができる。 The present invention can be widely used in a substrate on which a light emitting element is mounted, a light emitting device provided with the same, a lamp provided with the light emitting device, a lighting device, and the like.
1、2、2A、110 発光装置
10 基板
10a 第1主面
10b 第2主面
11 凹凸部
11a セラミック結晶粒
11b バインダ
20 LED
21 サファイア基板
22 窒化物半導体層
23 カソード電極
24 アノード電極
25、26 ワイヤーボンド部
27 チップボンディング材
30 封止部材
40 金属配線
50 ワイヤー
60a、60b 端子
70、70A 波長変換部材
80a、80b、81 貫通孔
120 グローブ
121 開口部
130 支持部材
131 支柱
131a 凸部
132 台座
132a 径小部
132b 径大部
140 駆動回路
141 回路基板
142 回路素子
143a、143b、143c、143d リード線
150 回路ケース
151 ケース本体部
151a 第1ケース部
151b 第2ケース部
152 キャップ部
160 第1筐体
170 第2筐体
180 口金
181 シェル部
182 絶縁部
183 アイレット部
190 ネジ
200 点灯器具
210 器具本体
211 ソケット
220 ランプカバー
300 照明装置
1, 2, 2A, 110 light emitting
Claims (10)
前記基板は、透光性を有するとともに、前記発光素子が実装される面とは反対側の面に凹凸部を有し、
前記凹凸部は、実装される前記発光素子と対向する位置に形成されている
基板。 A substrate on which the light emitting element is mounted,
The substrate has translucency, and has an uneven portion on the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted.
The uneven portion is formed at a position facing the light emitting element to be mounted.
前記凹凸部の露出面の表面形状は、前記複数の結晶粒の表面形状である
請求項1に記載の基板。 The substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains,
The substrate according to claim 1, wherein a surface shape of the exposed surface of the uneven portion is a surface shape of the plurality of crystal grains.
前記基板の第1主面に実装された発光素子とを備え、
前記基板は、前記発光素子が実装された面とは反対側の面に凹凸部を有し、
前記凹凸部は、前記発光素子と対向する位置に形成されている
発光装置。 A translucent substrate,
A light emitting element mounted on the first main surface of the substrate;
The substrate has an uneven portion on the surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted,
The light emitting device, wherein the uneven portion is formed at a position facing the light emitting element.
前記凹凸部の表面形状は、前記複数の結晶粒の表面形状である
請求項3に記載の発光装置。 The substrate is a polycrystalline ceramic substrate formed by bonding a plurality of crystal grains,
The light emitting device according to claim 3, wherein a surface shape of the uneven portion is a surface shape of the plurality of crystal grains.
請求項3又は4に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 3, further comprising a sealing member that includes a wavelength conversion material and seals the light emitting element.
請求項5に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 5, further comprising a wavelength conversion member that includes a wavelength conversion material and is formed so as to overlap the uneven portion.
請求項6に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 6, wherein the uneven portion is formed so as not to protrude from the wavelength conversion member.
前記発光装置に接続される放熱体とを備え、
前記放熱体は、前記発光装置の前記基板における前記発光素子が実装される面とは反対側の面に接続されており、
前記凹凸部は、前記放熱体と前記基板との接続面には形成されていない
照明用光源。 A light emitting device according to any one of claims 3 to 7;
And a heat sink connected to the light emitting device.
The heat dissipating member is connected to the surface of the substrate of the light emitting device opposite to the surface on which the light emitting element is mounted.
The uneven portion is not formed on the connection surface between the heat dissipating member and the substrate.
前記放熱体は、前記グローブの内方に向かって延びるように設けられるともに前記発光装置を支持する支柱である
請求項8に記載の照明用光源。 And a glove covering the light emitting device.
The illumination light source according to claim 8, wherein the heat dissipating member is a support provided so as to extend inward of the globe and supporting the light emitting device.
前記基板は、透光性を有する多結晶セラミック基板であり、
前記基板の所定領域を酸によってエッチングすることにより、前記発光素子が実装される面とは反対側の面に、かつ前記発光素子と対向する位置に、凹凸部を形成する
基板の製造方法。 A method of manufacturing a substrate on which a light emitting element is mounted, comprising
The substrate is a translucent polycrystalline ceramic substrate,
A method of manufacturing a substrate, comprising forming a concavo-convex portion on a surface opposite to the surface on which the light emitting element is mounted by etching a predetermined region of the substrate with an acid, and at a position facing the light emitting element.
Priority Applications (2)
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