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JP2010073464A - Lighting system - Google Patents

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JP2010073464A
JP2010073464A JP2008239099A JP2008239099A JP2010073464A JP 2010073464 A JP2010073464 A JP 2010073464A JP 2008239099 A JP2008239099 A JP 2008239099A JP 2008239099 A JP2008239099 A JP 2008239099A JP 2010073464 A JP2010073464 A JP 2010073464A
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Japan
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substrate
light
heat
led
phosphor layer
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Pending
Application number
JP2008239099A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiyoshi Otani
清 大谷
Masahiro Izumi
昌裕 泉
Yumiko Hayashida
裕美子 林田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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    • H10W90/753

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  • Led Device Packages (AREA)
  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

【課題】本発明の目的は、半導体発光素子の放熱性能を向上し、さらに漏れ光を抑制して所望の白色光を容易に得ることができる照明装置を提供することにある。
【解決手段】請求項1の発明は、第1の面及びこの面に平行な第2の面とこれら面にわたる周面を有した電気絶縁性・透光性を有する基板部3、この基板部の周面に設けられた遮光部40、及びこの基板部により熱伝導率が高い材料で形成された放熱部4を備える基板2と;素子電極を有して前記第1の面に配設された複数の半導体発光素子7と;前記複数の半導体発光素子を覆うように第1の面のほぼ全面に設けられた蛍光体層18と;を具備したことを特徴とする。
【選択図】図2
An object of the present invention is to provide an illuminating device that can improve the heat dissipation performance of a semiconductor light emitting device and can easily obtain desired white light by suppressing leakage light.
The invention according to claim 1 includes a substrate portion 3 having a first surface, a second surface parallel to the surface, and a peripheral surface extending over these surfaces, and an electrically insulating and translucent substrate, and the substrate portion. A substrate 2 provided with a light shielding portion 40 provided on the peripheral surface of the substrate and a heat radiating portion 4 formed of a material having a high thermal conductivity by the substrate portion; and disposed on the first surface having an element electrode. A plurality of semiconductor light-emitting elements; and a phosphor layer provided on substantially the entire first surface so as to cover the plurality of semiconductor light-emitting elements.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、複数のLED(発光ダイオード)チップ等の半導体発光素子を有して、例えば照明器具やディスプレイ等に使用される照明装置に関する。   The present invention relates to a lighting device having a semiconductor light emitting element such as a plurality of LED (light emitting diode) chips and used for, for example, a lighting fixture or a display.

例えば、特開2006−98500号公報に記載されたLEDバックライトは、主に導光板及び導光板の端面に配置した光源体とからと構成される。すなわち、導光板側には、レンズシート、拡散シート、反射シートを含み、光源体に、発光ダイオードモジュールであるLED光源、絶縁基板、ヒートシンク機能を有するヒートシンク基板、熱伝導弾性シートを含んでいる。さらに、導光板の一方の主面(光が出射される面)が、液晶表示パネルの表示領域に対向するように配置されている。   For example, an LED backlight described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-98500 is mainly composed of a light guide plate and a light source body disposed on an end face of the light guide plate. That is, the light guide plate side includes a lens sheet, a diffusion sheet, and a reflection sheet, and the light source body includes an LED light source that is a light emitting diode module, an insulating substrate, a heat sink substrate having a heat sink function, and a heat conductive elastic sheet. Furthermore, one main surface (surface from which light is emitted) of the light guide plate is disposed so as to face the display area of the liquid crystal display panel.

そして、LEDバックライトを構成する導光板は、透明樹脂基板からなり、導光板の他方の主面には、光が拡散・反射される反射シートが配置されている。この反射シートは、導光板中を伝搬する光を一方主面側に放射させるためのものである。尚、反射シートの代わりに他方の主面に直接、拡散・反射させるための溝を形成したり、さらに、他方主面に拡散・反射機能を有する塗膜を形成して構わない。また、この反射シートは、導光板の4つの端面のうちLED光源が配置される端面を除く3つの端面にも形成してもよい。
特開2006−98500号公報(段落0045−0047、図1)
The light guide plate constituting the LED backlight is made of a transparent resin substrate, and a reflective sheet for diffusing and reflecting light is disposed on the other main surface of the light guide plate. This reflection sheet is for radiating light propagating through the light guide plate to the one main surface side. In addition, you may form the groove | channel for diffusing and reflecting directly on the other main surface instead of a reflection sheet, and may form the coating film which has a spreading | diffusion / reflection function in the other main surface. Moreover, you may form this reflection sheet also in three end surfaces except the end surface in which an LED light source is arrange | positioned among four end surfaces of a light-guide plate.
JP 2006-98500 A (paragraphs 0045-0047, FIG. 1)

特許文献1に記載のLEDバックライトでは、導光板の端面に配設されたLED光源から放射された光は導光板内部に入射し、反射を繰り返して液晶表示パネルに照射される。そして、反射シートは、導光板中を伝搬する光を一方主面側に放射させるためのものであり、不必要な部分から光が漏れるのを防止しようとするものである。   In the LED backlight described in Patent Document 1, the light emitted from the LED light source disposed on the end face of the light guide plate enters the light guide plate, and is repeatedly reflected and applied to the liquid crystal display panel. The reflection sheet is for radiating light propagating through the light guide plate to one main surface side, and is intended to prevent light from leaking from unnecessary portions.

しかしながら、透光性基板上に青色発光する複数の半導体発光素子を配設し、この素子を黄色発光する蛍光体層で被覆し、両者が加色することによって面状に白色発光する照明装置では、所定の青色光に対して所定の蛍光体層となるように構成することによって白色光を得るものであり、単に漏れ光を低減するように透光性基板の周面に遮光体を配設すれば良いというものではない。   However, in a lighting device in which a plurality of semiconductor light emitting elements that emit blue light are disposed on a translucent substrate, this element is covered with a phosphor layer that emits yellow light, and both are colored to emit white light in a planar shape. The white light is obtained by constituting a predetermined phosphor layer with respect to a predetermined blue light, and a light-shielding body is disposed on the peripheral surface of the translucent substrate so as to reduce leakage light. It's not a good thing.

このような照明装置では、青色光の発光部分が蛍光体層とほぼ同等の面積を有するようにして青色光と黄色光の強度を所定の範囲に制御し、この条件で青色光が低減しないように、漏れを抑制すること及び放熱性を向上させること等が要求される。   In such an illuminating device, the intensity of blue light and yellow light is controlled within a predetermined range so that the light emitting portion of blue light has approximately the same area as the phosphor layer, and blue light is not reduced under these conditions. In addition, it is required to suppress leakage and improve heat dissipation.

本発明の目的は、半導体発光素子の放熱性能を向上し、さらに漏れ光を抑制して所望の白色光を容易に得ることができる照明装置を提供することにある。   The objective of this invention is providing the illuminating device which can improve the thermal radiation performance of a semiconductor light-emitting element, and also can suppress desired light and can obtain desired white light easily.

請求項1の発明は、第1の面及びこの面に平行な第2の面とこれら両面にわたる周面を有した電気絶縁性・透光性を有する基板部、この基板部の周面に設けられた遮光部、及びこの基板部により熱伝導率が高い材料で形成された放熱部を備える基板と;素子電極を有して前記第1の面に配設された複数の半導体発光素子と;前記複数の半導体発光素子を覆うように第1の面のほぼ全面に設けられた蛍光体層と;を具備したことを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrically insulating and translucent substrate portion having a first surface, a second surface parallel to the first surface, and a peripheral surface extending over both surfaces, and provided on the peripheral surface of the substrate portion. A light-shielding portion formed thereon, and a substrate provided with a heat-dissipating portion formed of a material having a high thermal conductivity by the substrate portion; a plurality of semiconductor light-emitting elements disposed on the first surface having element electrodes; And a phosphor layer provided on substantially the entire first surface so as to cover the plurality of semiconductor light emitting elements.

請求項1の発明で、基板部の電気絶縁性・透光性の絶縁材料としては透明ガラスや透明アクリル樹脂或いは透光性セラミック等を挙げることができる。また、蛍光体層は第1の面のほぼ全面に設けられることを規定しているが、例えば、基板部の端部に蛍光体層を形成するための枠体が配設されるような場合には、蛍光体層の設置面積は基板部の第1の面の面積よりも若干狭くなることがあり、この程度は許容されるものである。   In the first aspect of the invention, examples of the electrically insulating / translucent insulating material for the substrate portion include transparent glass, transparent acrylic resin, and translucent ceramic. Further, it is specified that the phosphor layer is provided on almost the entire first surface. For example, in the case where a frame for forming the phosphor layer is provided at the end of the substrate portion. In some cases, the installation area of the phosphor layer may be slightly narrower than the area of the first surface of the substrate portion, which is acceptable.

請求項1の発明では、基板部の面積は、青色光の発光部分が蛍光体層とほぼ同等の面積を有することで青色光と黄色光の強度を所定の範囲に制御し、この条件で青色光が低減しないように、遮光部で漏れ光を抑制し、また放熱部で放熱性を向上させている。   According to the first aspect of the present invention, the area of the substrate portion is such that the blue light emitting portion has an area substantially equal to that of the phosphor layer so that the intensity of blue light and yellow light is controlled within a predetermined range. In order not to reduce light, leakage light is suppressed by the light shielding portion, and heat dissipation is improved by the heat dissipation portion.

請求項2の発明は、請求項1に記載の照明装置において、前記放熱部は、前記第2の面又は前記基板部の内部に配設された複数の排熱部材であることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the illumination device according to the first aspect, the heat radiating portion is a plurality of heat exhaust members disposed inside the second surface or the substrate portion. .

基板部の内部又は半導体発光素子が実装されない面に排熱部材を設けた基板を採用した場合、複数の半導体発光素子が発光した状態で、各半導体発光素子から基板に伝導される熱を、排熱部材で導いて、これら排熱部材の端部から基板の外部に排出できる。それにより、基板部を有した基板の温度上昇を抑制できるに伴い、この基板への半導体発光素子からの放熱が維持されて、各半導体発光素子の温度過昇を抑制できる。   When a substrate provided with a heat exhausting member is used inside the substrate section or on the surface where the semiconductor light emitting element is not mounted, heat conducted from each semiconductor light emitting element to the substrate is exhausted in a state where the plurality of semiconductor light emitting elements emit light. It can guide | induct with a thermal member and can discharge | emit it to the exterior of a board | substrate from the edge part of these exhaust heat members. Thereby, as the temperature rise of the substrate having the substrate portion can be suppressed, the heat radiation from the semiconductor light emitting element to the substrate is maintained, and the temperature rise of each semiconductor light emitting element can be suppressed.

請求項1および2の発明の照明装置によれば、半導体発光素子の放熱性能を向上し、さらに漏れ光を抑制して所望の白色光を容易に得ることができる。   According to the illuminating device of the first and second aspects of the invention, it is possible to improve the heat dissipation performance of the semiconductor light emitting element, further suppress leakage light, and easily obtain desired white light.

図1及び図2を参照して本発明の第1実施形態を説明する。図1及び図2中符号1はLEDパッケージを形成する照明装置を示している。この照明装置1は、基板2、複数の半導体発光素子例えばLEDチップ(以下LEDと略称する。)7、金属導体例えばボンディングワイヤ11,12、第1の枠体14、第2の枠体16、第1の蛍光体層18、及び第2の蛍光体層20を備えて形成されている。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Reference numeral 1 in FIGS. 1 and 2 denotes an illumination device that forms an LED package. The lighting device 1 includes a substrate 2, a plurality of semiconductor light emitting elements such as LED chips (hereinafter abbreviated as LEDs) 7, metal conductors such as bonding wires 11 and 12, a first frame body 14, a second frame body 16, The first phosphor layer 18 and the second phosphor layer 20 are provided.

基板2の平面視形状は例えば図1に示すように四角形である。この基板2は、基板部3と、放熱部4としての複数の排熱部材4と、一対の電極パターン5と、遮光部40とを有している。   The planar view shape of the substrate 2 is, for example, a quadrangle as shown in FIG. The substrate 2 includes a substrate portion 3, a plurality of heat exhausting members 4 as heat radiating portions 4, a pair of electrode patterns 5, and a light shielding portion 40.

基板部3は、図2に示すように第1の面3a及びこの面に平行な第2の面3bと、これら両面にわたる周面3cを有している。この基板部3は、電気絶縁性及び透光性を有し、電気絶縁材料、例えば透明なガラス板で作られている。具体的には、蛍光体層としての第1の蛍光体層18及び第2の蛍光体層20を100℃〜150℃で硬化処理するのに耐えるように、厚み0.5mm〜1.5mmの透明な石英ガラスで基板部3が作られている。石英ガラスの基板部3の第2の面には、フロスト処理を施して光拡散部(光拡散層)を設けてもよいし、プリズムカットを施してもよい。そうすると、LED7から発光される青色光の残像(つぶつぶ感)が緩和される。   As shown in FIG. 2, the substrate part 3 has a first surface 3a, a second surface 3b parallel to the first surface 3a, and a peripheral surface 3c extending over both surfaces. This board | substrate part 3 has electrical insulation and translucency, and is made from an electrical insulation material, for example, a transparent glass plate. Specifically, a thickness of 0.5 mm to 1.5 mm is provided so as to withstand the first phosphor layer 18 and the second phosphor layer 20 as the phosphor layers at 100 ° C. to 150 ° C. The substrate part 3 is made of transparent quartz glass. The second surface of the quartz glass substrate portion 3 may be subjected to a frost treatment to provide a light diffusion portion (light diffusion layer) or may be subjected to prism cut. As a result, the afterimage (crushing feeling) of the blue light emitted from the LED 7 is alleviated.

遮光部40は、本実施形態では基板3の周面3cに遮光及び放熱性を有する遮光・放熱部材40を設けている。そして、前記排熱部材4の端部4aは前記遮光・放熱部材40に機械的に接続している。したがって、各LED7からの光は基板3内部で反射などが繰り返されるが、基板3の周面3cに設けられた遮光・放熱部材40が前記周面3cから反射光が外部へ放射されるのを抑制する。また、前記遮光・放熱部材40は前記排熱部材4から伝導された熱を放熱できる。なお、遮光部40は放熱性を特に有していなくてもよい。   In this embodiment, the light-shielding part 40 is provided with a light-shielding / heat-dissipating member 40 having light-shielding and heat-dissipating properties on the peripheral surface 3 c of the substrate 3. The end 4 a of the heat exhausting member 4 is mechanically connected to the light shielding / radiating member 40. Therefore, the light from each LED 7 is repeatedly reflected inside the substrate 3, but the light shielding / heat dissipating member 40 provided on the peripheral surface 3 c of the substrate 3 radiates the reflected light from the peripheral surface 3 c to the outside. Suppress. Further, the light shielding / radiating member 40 can radiate the heat conducted from the heat exhausting member 4. In addition, the light-shielding part 40 does not need to have heat dissipation in particular.

複数の排熱部材4は、断面が円形や角形の金属線からなり、図2に示されるように基板部3の内部に縦横に一定間隔で並べて埋められていて、井桁格子状に組み合わされて配設されている。したがって、縦横に並べられた排熱部材4が作る井桁格子の目、言い換えれば、隣り合った排熱部材4間は図1に示すように正方形をなしている。各排熱部材4の端部4aは周面3cに対して突出されている。   The plurality of heat exhaust members 4 are made of metal wires having a circular or square cross section, and are embedded in the substrate portion 3 at regular intervals in the vertical and horizontal directions as shown in FIG. It is arranged. Therefore, as shown in FIG. 1, the grid of grids formed by the exhaust heat members 4 arranged vertically and horizontally, in other words, a space between the adjacent heat exhaust members 4 forms a square. The end 4a of each heat exhaust member 4 protrudes with respect to the peripheral surface 3c.

排熱部材4と基板部3とが剥がれないようにするために、これら排熱部材4と基板部3との線膨張係数は略同じとしてある。具体的には、排熱部材4として表面を酸化させたタングステン線が採用されている。   In order to prevent the heat removal member 4 and the substrate portion 3 from being peeled off, the linear expansion coefficients of the heat removal member 4 and the substrate portion 3 are substantially the same. Specifically, a tungsten wire whose surface is oxidized is adopted as the exhaust heat member 4.

後述のようにLED7が第1の面3aに実装される関係で、基板部3に対して図1において横(左右)方向に延びて配設された複数本の排熱部材4は、好ましくは図2に示すように基板部3に対してその厚み方向略1/2の位置に埋設されている。これとともに、基板部3に対して図1において縦(上下)方向に延びて配設された複数本の排熱部材4は、図2に示すように前記横方向に延びた排熱部材4と第2の面3bとの間に埋設されている。   As will be described later, the plurality of heat exhaust members 4 disposed in the lateral (left-right) direction in FIG. As shown in FIG. 2, the substrate portion 3 is buried at a position approximately half the thickness direction. At the same time, the plurality of heat exhausting members 4 disposed so as to extend in the vertical (vertical) direction in FIG. 1 with respect to the substrate unit 3 are the heat exhausting members 4 extending in the lateral direction as shown in FIG. It is buried between the second surface 3b.

したがって、第1の面3aと各排熱部材4との間の距離は、第2の面3bと排熱部材4との間の距離より大きい。それにより、第1の面3aの排熱部材4の真上に対応する部位が、排熱部材4を原因として膨れることを抑制して、LED7が実装される第1の面3aが平坦となるようにしてある。   Accordingly, the distance between the first surface 3 a and each heat exhaust member 4 is larger than the distance between the second surface 3 b and the heat exhaust member 4. Accordingly, the first surface 3a on which the LED 7 is mounted becomes flat by suppressing the portion of the first surface 3a corresponding to the portion directly above the heat exhaust member 4 from swelling due to the heat exhaust member 4. It is like that.

一対の電極パターン5は、基板部3の第1の面3aの左右両端部に夫々設けられている。これらの電極パターン5は、銅箔等からなり、図1に示すように櫛歯状に作られていて、左右対称である。一方の電極パターン5は正極用であり、他方の電極パターン5は負極用である。これらの電極パターン5には図示しない電源回路から供給される直流の電流を導く図示しない電線が接続される。   The pair of electrode patterns 5 are respectively provided at the left and right end portions of the first surface 3 a of the substrate portion 3. These electrode patterns 5 are made of copper foil or the like, and are formed in a comb shape as shown in FIG. One electrode pattern 5 is for the positive electrode, and the other electrode pattern 5 is for the negative electrode. These electrode patterns 5 are connected to electric wires (not shown) for guiding a direct current supplied from a power supply circuit (not shown).

各LED7には例えば窒化物半導体を用いてなるダブルワイヤー型のものが採用されている。これらLED7は、サファイア等からなる透光性の素子基板の一面に半導体発光層を設けて形成されている。半導体発光層は例えば青色の光を発する。又、これら青色発光をするLED7は、その半導体発光層側に図示しないが正極用及び負極用の一対の素子電極を有している。   For each LED 7, for example, a double wire type using a nitride semiconductor is employed. These LEDs 7 are formed by providing a semiconductor light emitting layer on one surface of a translucent element substrate made of sapphire or the like. The semiconductor light emitting layer emits blue light, for example. The LED 7 emitting blue light has a pair of element electrodes for positive electrode and negative electrode (not shown) on the semiconductor light emitting layer side.

図1に示すように各LED7は、基板部3の第1の面3aに縦横に列をなして二次元的に配設されている。各LED7の基板部3への実装は、半導体発光層が積層された一面と平行でかつ半導体発光層が積層されていない素子基板の他面を、図示しない透光性のダイボンド材を用いて第1の面3aに接着することでなされている。   As shown in FIG. 1, the LEDs 7 are two-dimensionally arranged in rows and columns on the first surface 3 a of the substrate unit 3. Each LED 7 is mounted on the substrate portion 3 by using a light-transmitting die bond material (not shown) on the other surface of the element substrate that is parallel to one surface on which the semiconductor light emitting layer is stacked and on which the semiconductor light emitting layer is not stacked. 1 is bonded to the surface 3a.

これらLED7は、既述のように井桁格子状に配設された排熱部材4との位置関係において、図1に示すように井桁格子の目の好ましくはこの目の中央部に対向して配設されている。なお、各排熱部材4とLED7との距離L(図2において下側の排熱部材4とLED7との距離で代表する。)は0.2mm以上であることが好ましい。このようにすることで、仮に、基板部3に埋め込まれた排熱部材4を原因として第1の面3aに膨れを生じていたとしても、この膨れから外れた位置にLED7を実装できる。これにより、実装されたLED7が前記膨れに従って傾くことがないので、所望とする配光を得ることができる。   As described above, these LEDs 7 are arranged so as to face the center portion of the grid of the grid as shown in FIG. 1 in the positional relationship with the heat exhaust members 4 arranged in a grid pattern. It is installed. The distance L between each heat exhaust member 4 and the LED 7 (represented by the distance between the lower heat exhaust member 4 and the LED 7 in FIG. 2) is preferably 0.2 mm or more. By doing in this way, even if the first surface 3a is swollen due to the heat exhausting member 4 embedded in the substrate section 3, the LED 7 can be mounted at a position deviated from the swollenness. Thereby, since mounted LED7 does not tilt according to the said swelling, the desired light distribution can be obtained.

ボンディングワイヤ11,12は金属細線例えばAuの線材からなる。前記電極パターン5間に配設されて基板2の左右方向に列をなした並べられたLED7同士は、その素子電極にワイヤボンディングにより接続されるボンディングワイヤ11で電気的に直列に接続されている。   The bonding wires 11 and 12 are made of fine metal wires such as Au wires. The LEDs 7 arranged between the electrode patterns 5 and arranged in the horizontal direction of the substrate 2 are electrically connected in series with bonding wires 11 connected to the element electrodes by wire bonding. .

このようにボンディングワイヤ11で直列接続された複数のLED7がなすLED列の一端に位置されたLED7の素子電極と一方の電極パターン5の櫛歯部分は、ボンディングワイヤ12により電気的に接続されている。同様に、各LED列の他端に位置されたLED7の素子電極と他方の電極パターン5の櫛歯部分も、ボンディングワイヤ12により電気的に接続されている。   Thus, the element electrode of the LED 7 positioned at one end of the LED array formed by the plurality of LEDs 7 connected in series by the bonding wire 11 and the comb-tooth portion of the one electrode pattern 5 are electrically connected by the bonding wire 12. Yes. Similarly, the element electrode of the LED 7 positioned at the other end of each LED row and the comb tooth portion of the other electrode pattern 5 are also electrically connected by the bonding wire 12.

図1に示すように第1の枠体14は、合成樹脂等の電気絶縁材料により全てのLED7を内側に収める大きさの四角枠形状をなしていて、基板部3の第1の面3aに接着剤を用いて装着されている。この第1の枠体14は、一対の電極パターン5の櫛歯部分を横切って第1の面3aに接着されている。   As shown in FIG. 1, the first frame body 14 has a square frame shape that is large enough to accommodate all LEDs 7 with an electrically insulating material such as a synthetic resin, and is formed on the first surface 3 a of the substrate portion 3. It is mounted using an adhesive. The first frame body 14 is bonded to the first surface 3 a across the comb tooth portions of the pair of electrode patterns 5.

第2の枠体16も合成樹脂等の電気絶縁材料で作られている。第2の枠体16は、第1の枠体14と同じ大きさであるが、その厚みは第1の枠体14と比較して薄い。この第2の枠体16は基板部3の第2の面3bに接着剤を用いて装着されている。   The second frame 16 is also made of an electrically insulating material such as a synthetic resin. The second frame body 16 is the same size as the first frame body 14, but its thickness is thinner than that of the first frame body 14. The second frame 16 is attached to the second surface 3b of the substrate unit 3 using an adhesive.

第1の蛍光体層18は、第1の枠体14内に略満杯状態に充填されていて、この第1の枠体14に収容された全てのLED7及びボンディングワイヤ11,12等を封止して、これらを湿気や外気等から保護して照明装置1の寿命低下を防止している。また、蛍光体層18は第1の面3aのほぼ全面に設けられるものである。本実施形態では、基板部3の端部に蛍光体層18を形成するための枠体14が配設される場合には、設置面積は基板部3の第1の面3aの面積よりも若干狭くなることがあり、この程度は許容される。   The first phosphor layer 18 is filled in the first frame body 14 in a substantially full state, and seals all the LEDs 7 and bonding wires 11, 12, etc. accommodated in the first frame body 14. Thus, these are protected from moisture, outside air, and the like to prevent a decrease in the lifetime of the lighting device 1. The phosphor layer 18 is provided on almost the entire first surface 3a. In the present embodiment, when the frame body 14 for forming the phosphor layer 18 is disposed at the end of the substrate unit 3, the installation area is slightly larger than the area of the first surface 3 a of the substrate unit 3. This degree can be tolerated.

したがって、LED7からの青色光の発光部分(基板部3の第1の面3a)が蛍光体層18とほぼ同等の面積を有するようになり、LED7の青色光と蛍光体層18の黄色光の強度を所定の範囲に制御できる。さらに、遮光部40がLED7の青色光の漏れを抑制するともに、放熱部4でLED7の放熱性能を向上して所望の白色光を容易に得ることができるものである。   Therefore, the blue light emitting portion (first surface 3a of the substrate unit 3) from the LED 7 has an area substantially equal to that of the phosphor layer 18, and the blue light of the LED 7 and the yellow light of the phosphor layer 18 The intensity can be controlled within a predetermined range. Furthermore, while the light shielding part 40 suppresses the blue light leakage of the LED 7, the heat radiation part 4 can improve the heat radiation performance of the LED 7 and easily obtain desired white light.

また、第1の蛍光体層18は、透光性材料、例えば透光性樹脂、具体的には熱硬化性のシリコーン樹脂からなる。この第1の蛍光体層18は未硬化の液状状態で第1の枠体14内に所定量注入された後に加熱炉で加熱されることにより硬化される。この第1の蛍光体層18内には図示しない蛍光体が好ましくは均一に分散された状態に混入されている。蛍光体は、各LED7から放出された光の一部により励起されてLED7から放出された光の色とは異なる色の光を放射し、それによって、照明装置1から出射される照明光の色を規定するために用いられている。本実施形態では、照明装置1から出射される照明光の色を白色光とするために、各LED7が放出する青色の光に対して補色の関係にある黄色の光を放射する蛍光体が使用されている。   The first phosphor layer 18 is made of a translucent material such as a translucent resin, specifically, a thermosetting silicone resin. The first phosphor layer 18 is cured by being injected into the first frame 14 in a non-cured liquid state and then heated in a heating furnace. In the first phosphor layer 18, phosphors (not shown) are preferably mixed in a uniformly dispersed state. The phosphor is excited by a part of the light emitted from each LED 7 and emits light of a color different from the color of the light emitted from the LED 7, and thereby the color of the illumination light emitted from the illumination device 1. Is used to define In the present embodiment, in order to change the color of the illumination light emitted from the illumination device 1 to white light, a phosphor that emits yellow light that is complementary to the blue light emitted by each LED 7 is used. Has been.

また、透光性基板30は石英ガラスで形成され、第1の蛍光体層18を覆うように設けられる。また、石英ガラス30の表面側(外側)には、フロスト処理を施して光拡散部(光拡散層)を設けてもよいし、プリズムカットを施してもよい。そうすると、LED7から発光される青色光の残像(つぶつぶ感)が緩和され、また、水分等が前記LED7および第1の蛍光体層18に付着するのを防止するものである。   The translucent substrate 30 is made of quartz glass and is provided so as to cover the first phosphor layer 18. Further, on the surface side (outside) of the quartz glass 30, a light diffusing portion (light diffusing layer) may be provided by performing a frost treatment, or a prism cut may be performed. Then, the afterimage (crushing feeling) of the blue light emitted from the LED 7 is alleviated, and moisture or the like is prevented from adhering to the LED 7 and the first phosphor layer 18.

第2の蛍光体層20は、第2の枠体16内に略満杯状態に充填されている。第2の蛍光体層20は、透光性材料、例えば透光性樹脂、具体的には熱硬化性のシリコーン樹脂からなる。この第2の蛍光体層20は未硬化の液状状態で第2の枠体16内に所定量注入された後に加熱炉で加熱されることにより硬化される。   The second phosphor layer 20 is filled in the second frame 16 in a substantially full state. The second phosphor layer 20 is made of a translucent material, for example, a translucent resin, specifically, a thermosetting silicone resin. The second phosphor layer 20 is cured by being heated in a heating furnace after being injected into the second frame 16 by a predetermined amount in an uncured liquid state.

この第2の蛍光体層20内にも図示しない蛍光体が好ましくは均一に分散された状態に混入されている。蛍光体には、第1の蛍光体層18に混ぜられた蛍光体と同様に照明装置1から出射される照明光の色を白色光とするために、各LED7が放出する青色の光に対して補色の関係にある黄色の光を放射する蛍光体が使用されている。この第2の蛍光体層20を覆うように、石英ガラスを設けてもよく、この場合には、水分等が第2の蛍光体層20に付着するのを防止できるものである。又、図示しないが基板2より大きい枠状に形成された金属製の放熱部材を有し、この放熱部材に前記排熱部材4の端部4aを接続してもよい。   Also in the second phosphor layer 20, phosphors (not shown) are preferably mixed in a uniformly dispersed state. In order to change the color of the illumination light emitted from the illumination device 1 to white light in the same manner as the phosphor mixed in the first phosphor layer 18, the phosphor is made of blue light emitted from each LED 7. Thus, a phosphor that emits yellow light having a complementary color relationship is used. Quartz glass may be provided so as to cover the second phosphor layer 20. In this case, moisture or the like can be prevented from adhering to the second phosphor layer 20. Although not shown, a metal heat radiating member formed in a frame shape larger than the substrate 2 may be provided, and the end 4a of the exhaust heat member 4 may be connected to the heat radiating member.

前記構成の照明装置1の各LED列に電極パターン5を通じて給電することにより、これらLED列に含まれる複数のLED7が一斉に発光する。そのため、各LED7から図2中上方向に放出された青色の光と、その一部により第1の蛍光体層18内で励起された蛍光体から放射された黄色の光とが混合されることにより生成された白色光が、図2中上方向に出射される。   By supplying power to each LED row of the illumination device 1 having the above-described configuration through the electrode pattern 5, a plurality of LEDs 7 included in these LED rows emit light all at once. Therefore, the blue light emitted upward in FIG. 2 from each LED 7 and the yellow light emitted from the phosphor excited in the first phosphor layer 18 by a part thereof are mixed. 2 is emitted upward in FIG. 2.

これと同時に、各LED7から図2中下方向に放出された青色の光が、透明なダイボンド材及び同じく透明な基板部3を透過するので、青色光と、その一部により第2の蛍光体層20内で励起された蛍光体から放射された黄色の光とが混合されることにより生成された白色光が、図2中下方向に出射される。   At the same time, since the blue light emitted downward from each LED 7 in FIG. 2 passes through the transparent die-bonding material and the transparent substrate portion 3, the second phosphor is formed by the blue light and a part thereof. White light generated by mixing yellow light emitted from the phosphor excited in the layer 20 is emitted downward in FIG.

以上のように照明装置1は、基板2の両面から白色光を取出すことができるので、こうした両面発光が必要な照明用途に好適に使用できる。   As described above, since the lighting device 1 can extract white light from both surfaces of the substrate 2, it can be suitably used for lighting applications that require such double-sided light emission.

この照明装置1では、複数の排熱部材4がなした井桁格子の目に対向してLED7が配設されていて、LED7が発する直進性の高い光の光路上に排熱部材4が配置されていない。そのため、排熱部材4に妨げられることなく、基板2の第2の面3b側から光を効率よく取出すことができる。   In this illuminating device 1, the LEDs 7 are disposed so as to face the eyes of the grid pattern formed by the plurality of heat exhaust members 4. Not. Therefore, light can be efficiently taken out from the second surface 3b side of the substrate 2 without being obstructed by the heat exhausting member 4.

以上の照明中において各LED7は発熱を伴う。これらLED7が発した熱は、電気絶縁性の基板部3に伝導するが、この基板部3には排熱部材4が格子状に埋め込まれている。そのため、各LED7から基板2に伝導された熱を、格子状の排熱部材4で導いて、これら排熱部材4の端部4aから基板2外の放熱部材に速やかに排出できる。それにより、電気絶縁性の基板部3を有した基板2の温度上昇を抑制できるに伴い、基板2へのLED7からの放熱が維持されて、各LED7の温度過昇を抑制できる。したがって、各LED7の発光効率の低下が抑制される。   During the above illumination, each LED 7 generates heat. The heat generated by these LEDs 7 is conducted to the electrically insulating substrate 3, and the heat exhaust member 4 is embedded in the substrate 3 in a lattice shape. Therefore, the heat conducted from each LED 7 to the substrate 2 can be guided by the lattice-shaped heat exhaust member 4, and can be quickly discharged from the end 4 a of the heat exhaust member 4 to the heat radiating member outside the substrate 2. Thereby, as the temperature rise of the substrate 2 having the electrically insulating substrate portion 3 can be suppressed, the heat dissipation from the LED 7 to the substrate 2 is maintained, and the temperature rise of each LED 7 can be suppressed. Therefore, a decrease in light emission efficiency of each LED 7 is suppressed.

ちなみに、既述のように石英ガラス製の基板部3にタングステン線からなる複数の排熱部材4を井桁格子状に埋め込んだ照明装置1に、定格電流(20mA)を流して点灯した本実施形態では、排熱部材がない構成に比較して、基板温度を10℃〜20℃低減できることが確かめられた。   Incidentally, as described above, the present embodiment in which a lighting device 1 in which a plurality of heat exhaust members 4 made of tungsten wire are embedded in a lattice pattern in a quartz glass substrate portion 3 is turned on by flowing a rated current (20 mA). Then, it was confirmed that the substrate temperature can be reduced by 10 ° C. to 20 ° C. as compared with the configuration without the exhaust heat member.

又、既述のように複数の排熱部材4がなした井桁格子の目の中央部に対向して各LED7が配設されているので、一つのLED7を囲むように位置している縦横の排熱部材4と、これが囲んだLED7までの距離は等しい。そのため、各LED7から排熱部材4への放熱のばらつきが抑制される。これに伴い、各LED7の温度のばらつきが抑制されるので、結果的に各LED7の発光輝度のばらつきも抑制できる。   Moreover, since each LED 7 is arrange | positioned facing the center part of the eye of the grid of the plurality of heat exhausting members 4 as described above, the vertical and horizontal positions located so as to surround one LED 7 are arranged. The distance between the exhaust heat member 4 and the LED 7 that it surrounds is equal. Therefore, the dispersion | variation in the heat dissipation from each LED7 to the exhaust heat member 4 is suppressed. As a result, variations in the temperature of each LED 7 are suppressed, and as a result, variations in the light emission luminance of each LED 7 can also be suppressed.

図3及び図4は本発明の第2実施形態を示している。第2実施形態は、以下説明する事項以外は第1実施形態と同じ構成であるので、同じ構成部分については第1実施形態と同一符号を付してその説明を省略する。   3 and 4 show a second embodiment of the present invention. Since the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment except for the matters described below, the same components are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and description thereof is omitted.

第2実施形態では、井桁格子状に組み合わされる複数の排熱部材4を基板部3に埋設するのではなく、基板部3のLED実装面(第1実装面)とは反対側の面、つまり、基板部3の第2の面3bに、排熱部材4が接着止により配設されている。そのため、排熱部材4の両方の端部4a間の部位、つまり、第2の枠体16内に位置された中間部は、第2の蛍光体層20で埋められている。   In the second embodiment, the plurality of heat removal members 4 combined in a grid pattern are not embedded in the board part 3, but the surface of the board part 3 opposite to the LED mounting surface (first mounting surface), that is, The heat exhausting member 4 is disposed on the second surface 3b of the substrate unit 3 by adhesion. Therefore, a portion between both end portions 4 a of the heat exhausting member 4, that is, an intermediate portion located in the second frame body 16 is filled with the second phosphor layer 20.

更に、第2実施形態では、図3において上下方向に延びる排熱部材4に対向させて各LED7が基板2の第1の面3aに配設されている。なお、これに代えて、各LED7の配置は、縦横の排熱部材4の交差部に対向させて配設することもできるとともに、第1実施形態と同じに隣り合った排熱部材4間に対向させた配置とすることもできる。   Furthermore, in 2nd Embodiment, each LED7 is arrange | positioned by the 1st surface 3a of the board | substrate 2 facing the heat exhausting member 4 extended in an up-down direction in FIG. Instead of this, the arrangement of each LED 7 can be arranged so as to oppose the intersecting portion of the vertical and horizontal heat exhaust members 4, and between the adjacent heat exhaust members 4 as in the first embodiment. It is also possible to arrange them facing each other.

第2実施形態の構成は以上説明した事項以外は第1実施形態と同じである。したがって、第2実施形態は、第1実施形態で既に説明した理由によって本発明の課題を解決できる。しかも、第2実施形態では、排熱部材4を第2の面3bに格子状に配設したことにより、第1の面3aの平坦度が保証され易い。又、排熱部材4に対向させて各LED7を配設したので、第2の面3b側からの光りの取出し性は低下するものの、各LED7から基板部3を経て排熱部材4に効率よく熱を取出して、それを排出できる点で好ましい。   The configuration of the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the matters described above. Therefore, 2nd Embodiment can solve the subject of this invention for the reason already demonstrated in 1st Embodiment. Moreover, in the second embodiment, the flatness of the first surface 3a is easily ensured by disposing the heat exhausting members 4 on the second surface 3b in a lattice pattern. Further, since each LED 7 is disposed so as to face the heat exhausting member 4, the light extraction property from the second surface 3 b side is lowered, but the LED 7 efficiently passes through the substrate portion 3 to the heat exhausting member 4. It is preferable in that heat can be taken out and discharged.

本発明の第1実施形態に係る照明装置を一部切欠いた状態で示す正面図。The front view shown in the state which partly cut away the illuminating device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図1中矢印F2−F2線に沿って示す照明装置の断面図。Sectional drawing of the illuminating device shown along the arrow F2-F2 line | wire in FIG. 本発明の第2実施形態に係る照明装置を一部切欠いた状態で示す正面図。The front view shown in the state which partly cut away the illuminating device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図3中矢印F4−F4線に沿って示す照明装置の断面図。Sectional drawing of the illuminating device shown along the arrow F4-F4 line | wire in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…照明装置、2…基板、3…基板部、3a…基板部の第1の面、3b…基板部の第2の面、3c…基板部の周面、4…排熱部材(放熱部)、4a…排熱部材の端部、7…LED(半導体発光素子)、11…ボンディングワイヤ、18…蛍光体層、30…透光性基板、40…遮光部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device, 2 ... Board | substrate, 3 ... Board | substrate part, 3a ... 1st surface of a board | substrate part, 3b ... 2nd surface of a board | substrate part, 3c ... Peripheral surface of a board | substrate part, 4 ... Heat exhaust member (radiation part) 4a ... an end of the heat exhausting member, 7 ... an LED (semiconductor light emitting element), 11 ... a bonding wire, 18 ... a phosphor layer, 30 ... a translucent substrate, 40 ... a light shielding part.

Claims (2)

第1の面及びこの面に平行な第2の面とこれら両面にわたる周面を有した電気絶縁性・透光性を有する基板部、この基板部の周面に設けられた遮光部、及びこの基板部により熱伝導率が高い材料で形成された放熱部を備える基板と;
素子電極を有して前記第1の面に配設された複数の半導体発光素子と;
前記複数の半導体発光素子を覆うように第1の面のほぼ全面に設けられた蛍光体層と;
を具備したことを特徴とする照明装置。
A first surface, a second surface parallel to the first surface, and a substrate portion having electrical insulation and translucency having a peripheral surface extending over both surfaces; a light shielding portion provided on the peripheral surface of the substrate portion; and A substrate provided with a heat dissipation portion formed of a material having a high thermal conductivity by the substrate portion;
A plurality of semiconductor light emitting devices having device electrodes and disposed on the first surface;
A phosphor layer provided on substantially the entire first surface so as to cover the plurality of semiconductor light emitting elements;
An illumination device comprising:
前記放熱部は、前記第2の面又は前記基板部の内部に配設された複数の排熱部材であることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。   2. The lighting device according to claim 1, wherein the heat dissipating unit is a plurality of heat exhausting members disposed inside the second surface or the substrate unit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5073107B2 (en) * 2010-12-24 2012-11-14 パナソニック株式会社 Light bulb shaped lamp and lighting device

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