專利名稱：Led照明裝置和卡型led照明光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及LED照明裝置和卡型LED照明光源。更詳細(xì)地說，涉及使用安裝了多個(gè)LED的卡型LED照明光源的LED照明裝置和適合于用在該LED照明裝置中的卡型LED照明光源。
背景技術(shù)：
作為照明器具和廣告牌的光源，在現(xiàn)有技術(shù)中使用白熾燈、熒光燈、高壓放電燈等。作為替代這些光源的新的照明光源，LED照明光源的研究得到進(jìn)展。該LED照明光源存在比上述光源的壽命長的優(yōu)點(diǎn)，作為下一代的照明光源的希望越來越大。但是，在一個(gè)LED器件中，由于光通量較小，為了得到與白熾燈、熒光燈相同程度的光通量，需要配置多個(gè)LED器件來構(gòu)成LED照明光源。
下面，參照附圖來說明現(xiàn)有的LED照明光源。
圖1(a)和圖1(b)表示現(xiàn)有的LED照明光源的構(gòu)成，圖2(a)和圖2(b)表示表示該LED照明光源中的LED的剖面構(gòu)成。
該LED照明光源，如圖1(a)和圖1(b)所示的那樣，設(shè)有基板21，在該基板21上安裝多個(gè)LED裸芯片22。在本說明書中，所謂「LED裸芯片」是指在安裝前的階段中，LED尚未通過樹脂等被模鑄的狀態(tài)。而且，把在安裝前的階段中LED被模鑄而發(fā)光部等沒有露出的狀態(tài)的LED稱為「LED器件」，由此進(jìn)行區(qū)別。在圖1(a)所示的基板21上設(shè)置開有透過從LED裸芯片22射出的光的孔23a的板23。另一方面，在圖1(b)所示的基板21上形成透過從LED裸芯片22射出的光的層狀的樹脂24，LED裸芯片22由樹脂24覆蓋。
在這些LED照明光源中，如圖2(a)和圖2(b)所示的那樣，處于裸芯片狀態(tài)下的LED裸芯片22被安裝在基板21上。LED裸芯片22具有藍(lán)寶石和SiC、GaAs、GaP等器件基板31和形成在器件基板31上的發(fā)光部，發(fā)光部由層疊GaN類等的n型半導(dǎo)體層32、有源層33和p型半導(dǎo)體層34而構(gòu)成。n型半導(dǎo)體層32的電極32a和p型半導(dǎo)體層34的電極34a分別通過金的導(dǎo)線41和42而與基板21上的布線圖形21a電連接。而且，上述發(fā)光部的構(gòu)成僅是一例，LED也可以設(shè)有量子阱、凸形(plug)反射層、共振器構(gòu)造等。
在圖1(a)和圖2(a)所示的構(gòu)成中，由LED裸芯片22發(fā)生的光被相當(dāng)于設(shè)在板23上的孔(開口部)23b的內(nèi)周面的反射面23a所反射，向器件外射出。板23的孔23b中填充樹脂24，以便于模鑄LED裸芯片22與導(dǎo)線41和42。而且，在圖1(b)和圖2(b)所示的構(gòu)成中，由LED裸芯片22發(fā)生的光經(jīng)過模鑄樹脂24而向器件外射出。
當(dāng)在LED裸芯片22中的n型半導(dǎo)體層32的電極32a與p型半導(dǎo)體層34的電極34a之間施加正向的偏置電壓時(shí)，電子和空穴被注入半導(dǎo)體層內(nèi)，進(jìn)行再結(jié)合。通過該再結(jié)合，在有源層33上發(fā)生光，從有源層33射出光。在LED照明光源中，利用從安裝在基板上的多個(gè)LED裸芯片22所射出的光作為照明光。
LED裸芯片22伴隨著發(fā)光而發(fā)生大量的熱。希望發(fā)生的熱經(jīng)過器件基板31而從基板21散射。但是，隨著這樣的LED照明裝置的實(shí)用化，仍然還存在以下這樣的需要解決的問題如上述那樣，由于來自各個(gè)LED裸芯片22的光通量較小，為了得到所希望的亮度，必須在基板21上排列相當(dāng)數(shù)量的LED裸芯片22。因此，必須謀求安裝的LED裸芯片22的高密度化，才能設(shè)置大量的LED裸芯片22而不會(huì)使基板的尺寸大型化。
而且，為了使各個(gè)LED裸芯片22的光通量盡可能增加，需要在各個(gè)LED裸芯片22中流過比除照明之外的通常用途中的電流(例如，20mA左右；當(dāng)假定為0.3mm見方的LED裸芯片時(shí)，單位面積的電流密度為約222.2[mA/mm2])大的電流(過電流例如40mA左右；與上述相同，單位面積的電流密度為約444.4[mA/mm2])。當(dāng)在各個(gè)LED裸芯片22中流過大電流的情況下，來自LED裸芯片22的發(fā)熱量變大，因此，LED裸芯片22的溫度(裸芯片溫度)上升到高溫。裸芯片溫度對LED裸芯片的壽命具有較大的影響。具體地說，當(dāng)裸芯片溫度上升10℃時(shí)，裝入了LED裸芯片22的LED裝置的壽命減半。
因此，一般考慮延長LED的壽命，在把LED用于照明用途時(shí)，其常識不是通用的。而且，當(dāng)隨著發(fā)熱量的增加，裸芯片溫度變高時(shí)，存在LED裸芯片22的發(fā)光效率降低的問題。
根據(jù)以上原因，為了使以高密度安裝大量的LED裸芯片22的LED照明裝置實(shí)用化，必須實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有技術(shù)高的散熱性，來把裸芯片溫度抑制得較低。而且，為了盡可能不浪費(fèi)地使用從LED裸芯片22發(fā)出的光來作為照明光，需要提高光的利用效率。
為了解決這樣的課題，在現(xiàn)有技術(shù)中提出了各種集成LED裸芯片的LED照明光源的方案，但是，能夠充分地解決這些所有的課題的LED照明光源的出現(xiàn)仍未見到。
下面參照圖1(a)和圖1(b)以及圖2(a)和圖2(b)來說明現(xiàn)有的LED照明光源的問題。首先，通過LED的連續(xù)點(diǎn)亮，集成了大量的LED基板的中央部變熱，存在與LED基板的周邊部的溫差變大的問題。例如，在LED的點(diǎn)陣顯示器中采用圖1(a)和圖2(a)所示的構(gòu)成。在LED顯示器中，板23具有提高各個(gè)LED的發(fā)光與不發(fā)光的部分的對比度的功能。在顯示器的情況下，全部的LED不會(huì)始終在大輸出下成為點(diǎn)亮狀態(tài)，發(fā)熱不是大的問題，但是，當(dāng)作為照明裝置而使用時(shí)，為了維持全部LED長時(shí)間點(diǎn)亮狀態(tài)，發(fā)熱的問題顯著化。
在上述現(xiàn)有的構(gòu)成例中，使用樹脂作為基板21和板23的材料，使之一體化。因此，基板21和板23的各自的熱膨脹率大致相等，通常的樹脂材料的熱傳導(dǎo)率較低，熱容易滯留，因此，不適合于以大輸出一直點(diǎn)亮的照明裝置。
而且，由于一體化的基板21和板23的基板中央部與周圍部存在溫差，則通過材料的熱膨脹率差而在基板周圍部發(fā)生較大的應(yīng)力。當(dāng)在照明裝置中使用LED時(shí)，每當(dāng)重復(fù)LED的點(diǎn)亮·熄滅時(shí)，因加熱所產(chǎn)生的應(yīng)力發(fā)生，從而會(huì)導(dǎo)致LED的電極32a和電極34a的斷線。
而且，不單獨(dú)地構(gòu)成板23，而使用呈現(xiàn)與熱傳導(dǎo)率高的基板材料相同程度的熱傳導(dǎo)率的材料，在基板自身中形成相當(dāng)于板23的厚度的部分，在該基板上設(shè)置安裝LED裸芯片的凹部，在此情況下，對基板材料的熱傳導(dǎo)率要求散熱和均熱化的能力。
而且，在采用上述構(gòu)成的情況下，需要增厚基板自身，并且，由于不能減薄LED裸芯片22所安裝的基板，因此，即使熱傳導(dǎo)率變高，熱仍蓄積在基板中。因此，當(dāng)象照明裝置那樣在大電流下通電點(diǎn)亮狀態(tài)長時(shí)間持續(xù)時(shí)，安裝在基板中央的LED裸芯片的溫度上升，在基板中央與周圍之間發(fā)生較大的溫差。這樣，不充分利用具有高的熱傳導(dǎo)率的基板材料的特性，不能解決散熱的問題。而且，若不增大在基板表面形成的凹部，就不能確保安裝LED裸芯片22并且通過引線接合來對LED裸芯片22進(jìn)行布線的空間，因而還會(huì)造成光學(xué)系統(tǒng)大型化的問題。而且，從各種接合的毛細(xì)管和夾頭的尺寸的觀點(diǎn)看，將LED裸芯片22安裝在凹部內(nèi)是困難的。為了能夠在凹部內(nèi)插入毛細(xì)管和夾頭，必須加大凹部和光學(xué)系統(tǒng)(光出射區(qū)域)的尺寸。
另一方面，根據(jù)如圖1(b)和圖2(b)所示的構(gòu)成，由于模鑄樹脂24覆蓋基板21的一面，在模鑄樹脂24的固化時(shí)，在中央與周圍產(chǎn)生固化反應(yīng)的時(shí)間差，在樹脂內(nèi)部發(fā)生較大的殘留應(yīng)力。而且，從LED裸芯片22發(fā)出的光被其他的LED裸芯片22所吸收(由LED所產(chǎn)生的自吸收)，來自LED全體的光取出效率變低。而且，由于模鑄樹脂24起到保溫材料的作用，在基板中央部與周圍部發(fā)生溫差，由材料的熱膨脹率差而引起，在基板周圍部傳播模鑄樹脂24的應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是提供能夠同時(shí)解決這些所有的問題(高密度化、散熱性、光利用率)的LED照明光源和LED照明裝置。
本發(fā)明所涉及的LED照明裝置，包括至少一個(gè)連接器，連接到在基板的一面上安裝了LED的可裝卸的卡型LED照明光源上；點(diǎn)亮電路，經(jīng)過上述連接器與上述卡型LED照明光源電連接。
在最佳實(shí)施例中，上述基板是在上述LED所安裝的表面上設(shè)置絕緣層和導(dǎo)電性布線圖形的金屬基板。
在最佳實(shí)施例中，上述LED在裸芯片狀態(tài)下安裝到上述基板上。
在最佳實(shí)施例中，在上述基板中安裝了上述LED的基板表面的一端側(cè)形成供電電極，上述基板中安裝了上述上述LED的光出射區(qū)域的中心位置從上述基板的中心位置偏移。
在最佳實(shí)施例中，設(shè)有熱傳導(dǎo)部件，與上述基板上未安裝LED的基板表面熱接觸，從上述基板背面吸取熱。
在最佳實(shí)施例中，上述基板背面與上述熱傳導(dǎo)部件之間的接觸面積大于或等于上述基板上安裝上述LED的光出射區(qū)域的面積。
在最佳實(shí)施例中，進(jìn)一步具有用于從外部向上述點(diǎn)亮電路供給電能的供電插座。
在最佳實(shí)施例中，上述供電插座是電燈泡用燈口。
在最佳實(shí)施例中，設(shè)有在連接在上述連接器上的狀態(tài)下透過從上述卡型LED照明光源發(fā)出的光的蓋子。該蓋子具有各種光學(xué)特性，以便于進(jìn)行光的反射、折射、擴(kuò)散。
在最佳實(shí)施例中，包括能夠?qū)崿F(xiàn)上述卡型LED照明光源的固定和卸下的容納部和防止上述卡型LED從上述容納部脫落的防脫落裝置，上述防脫落裝置能夠這樣動(dòng)作通過人的手指從上述容納部卸下上述卡型LED照明光源。
在最佳實(shí)施例中，上述基板中安裝上述LED的基板表面的形狀為大致長方形，上述容納部具有進(jìn)行引導(dǎo)的導(dǎo)軌，以便于使上述卡型LED照明光源滑動(dòng)，在固定在上述容納部中的上述卡型LED照明光源接受來自上述連接器的供電的同時(shí)，上述卡型LED照明光源的上述基板背面與上述容納部熱接觸。
在最佳實(shí)施例中，設(shè)有動(dòng)作機(jī)構(gòu)，它具有把上述卡型LED照明光源固定在上述容納部中的固定部，在固定在上述容納部中的上述卡型LED照明光源接受來自上述連接器的供電的同時(shí)，上述卡型LED照明光源的上述基板背面與上述容納部熱接觸。
在最佳實(shí)施例中，上述卡型LED照明光源的未安裝LED的基板背面與上述LED之間的熱阻為10℃/W以下。
在最佳實(shí)施例中，設(shè)有使來自上述基板中未安裝上述LED的基板背面的熱進(jìn)行散熱的裝置。
本發(fā)明的卡型LED照明光源，包括金屬基板、安裝在上述金屬基板的一面上的多個(gè)LED裸芯片，其特征在于，可裝卸地支承在具有連接器和點(diǎn)亮電路的照明裝置上并且上述金屬基板中未安裝上述LED裸芯片的基板背面與上述照明裝置的一部分熱接觸，在上述金屬基板中安裝了上述LED裸芯片的上述基板一面上設(shè)置供電端子。
在最佳實(shí)施例中，在上述金屬基板中安裝了上述LED裸芯片的基板表面上設(shè)置開有圍繞各個(gè)LED裸芯片的孔的光學(xué)反射板，并且，各個(gè)LED裸芯片被密封。
在最佳實(shí)施例中，在上述光學(xué)反射板的上述孔中配置光學(xué)透鏡。
在最佳實(shí)施例中，在上述金屬基板與上述光學(xué)反射板之間配置應(yīng)力緩和裝置。
在最佳實(shí)施例中，上述金屬基板的中心位置從上述金屬基板中安裝了上述LED裸芯片的光出射區(qū)域的中心位置偏移。
在最佳實(shí)施例中，上述金屬基板中未安裝上述LED裸芯片的基板背面與上述LED裸芯片之間的熱阻為10℃/W以下。
在最佳實(shí)施例中，在上述金屬基板中安裝了上述LED裸芯片的基板表面上形成絕緣層和導(dǎo)電性布線圖形，上述絕緣層由至少包含無機(jī)填料和樹脂組合物的復(fù)合材料所形成。
在最佳實(shí)施例中，上述絕緣層是白色的。
在最佳實(shí)施例中，設(shè)有經(jīng)過絕緣層而層疊的2層以上的布線層，具有在上述絕緣層的規(guī)定位置上相互連接上述兩層以上的布線層的構(gòu)造。
在最佳實(shí)施例中，上述多個(gè)LED裸芯片的至少一部分通過倒裝接合而連接在上述金屬基板的布線圖形上。
在最佳實(shí)施例中，接受從上述LED裸芯片發(fā)出的光的至少一部分而發(fā)出可見光的熒光體設(shè)在上述金屬基板上。
本發(fā)明的裝置設(shè)有給上述任一個(gè)卡型LED照明光源供電的連接器。
本發(fā)明的另一種卡型LED照明光源，分別在器件基板上具有發(fā)光部的多個(gè)LED裸芯片設(shè)置在散熱基板上，其特征在于，上述LED裸芯片設(shè)置在上述散熱基板上，以使上述發(fā)光部與上述散熱基板的距離小于上述器件基板與上述散熱基板的距離，上述LED裸芯片的上述器件基板的光出射表面形成邊緣部低于中央部的傾斜面形狀。
在最佳實(shí)施例中，上述LED裸芯片直接倒裝接合在上述散熱基板上。
在最佳實(shí)施例中，上述散熱基板是復(fù)合基板。
在最佳實(shí)施例中，在上述散熱基板上設(shè)置配置成分別圍繞上述LED裸芯片來控制來自上述LED裸芯片的光的方向的光學(xué)反射板。


圖1(a)是現(xiàn)有的LED照明光源的立體圖，圖1(b)是現(xiàn)有的另一個(gè)LED照明光源的立體圖；圖2(a)是圖1(a)的LED照明光源中的LED的部分剖面圖，圖2(b)是圖1(b)的LED照明光源中的LED的部分剖面圖；圖3(a)是表示本發(fā)明的平面型的LED照明裝置的一部分的立體圖，圖3(b)是表示本發(fā)明的燈泡型的LED照明裝置的一部分的立體圖；圖4(a)是本發(fā)明的卡型LED照明光源的一個(gè)實(shí)施例中的分解立體圖，圖4(b)是該LED照明光源的立體圖；圖5(a)和圖5(b)分別是本發(fā)明的卡型LED照明光源的實(shí)施例中的LED的剖面圖；圖6(a)和圖6(b)是表示卡型LED照明光源中的多個(gè)LED的連接例子的等效電路圖；圖7(a)和圖7(b)表示從LED射出的光的前進(jìn)路線的圖；圖8(a)和圖8(b)是表示對從LED射出的光的出射光通量的模擬結(jié)果的圖；圖9(a)和圖9(b)是表示LED中的器件基板的光射出側(cè)表面的另一個(gè)形狀例子的剖面圖；圖10是表示LED的另一個(gè)構(gòu)成例的剖面圖；圖11(a)～圖11(d)是表示圖10所示的LED中的晶片接合的接合部的構(gòu)成例的平面布局圖；圖12是表示本發(fā)明的卡型LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的分解立體圖；圖13是表示能夠用于本發(fā)明的LED照明光源的連接器的圖；圖14(a)是圖12的卡型LED照明光源中的LED所設(shè)置的區(qū)域的剖面圖，圖14(b)是設(shè)置供電電極的區(qū)域的剖面圖；圖15是表示圖12的卡型LED照明光源中的LED的連接構(gòu)成的等效電路圖；圖16是表示圖12的卡型LED照明光源所安裝的LED照明裝置的點(diǎn)亮電路的構(gòu)成的方框圖；圖17是表示圖12的卡型LED照明光源中的上層布線圖形的平面布局圖；圖18是表示圖12的卡型LED照明光源中的下層布線圖形的平面布局圖；圖19(a)是表示進(jìn)行倒裝芯片(FC)安裝的部分的布線圖形的平面圖，圖19(b)是表示進(jìn)行引線接合(WB)安裝的部分的布線圖形的平面圖，圖19(c)是進(jìn)行FC安裝的LED裸芯片的剖面圖，圖19(d)是進(jìn)行WB安裝的LED裸芯片的剖面圖；圖20是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示燈泡型的LED照明裝置；圖21是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示安裝了多個(gè)卡型LED照明光源的燈泡型的LED照明裝置；圖22是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示立式LED照明裝置；圖23是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示兩個(gè)卡型LED照明光源進(jìn)行裝卸的構(gòu)成的立式LED照明裝置；圖24是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示立式LED照明裝置的另一個(gè)實(shí)施例；圖25是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示手電筒和鋼筆型手電筒的LED照明裝置；圖26表示置換為使用現(xiàn)有的直管熒光燈的照明裝置的LED照明裝置；圖27是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示置換為使用現(xiàn)有的環(huán)形熒光燈的照明裝置的LED照明裝置；圖28是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示向下照光型的LED照明裝置；圖29是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示光軸可變型的LED照明裝置；圖30是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示卡型LED照明裝置；圖31是表示本發(fā)明的LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例的圖，表示鑰匙環(huán)型的LED照明裝置。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的LED照明裝置包括與可裝卸的卡型LED照明光源電連接的連接器、經(jīng)過該連接器與卡型LED照明光源電連接的點(diǎn)亮電路，通過安裝卡型LED照明光源，能夠放射照明光?？ㄐ蚅ED照明光源，如后面詳細(xì)說明的那樣，具有多個(gè)LED安裝在散熱性良好的基板的表面上的構(gòu)成。
如對現(xiàn)有的LED照明光源說明的那樣，在基板上高密度地安裝多個(gè)LED器件，并且，當(dāng)在各個(gè)LED器件中流過大電流時(shí)，存在LED的發(fā)熱量到達(dá)過大的水平上，而使LED的壽命縮短的問題，這妨礙了LED照明裝置的實(shí)用化。
在本發(fā)明中，通過可裝卸的卡狀構(gòu)造物來構(gòu)成照明裝置的光源部分，提高使各個(gè)LED發(fā)生的熱順利地散熱的效果，同時(shí)，能夠僅把壽命終結(jié)的光源更換為新的光源，由此，能夠長期使用LED照明裝置的光源之外的構(gòu)造體。
從提高散熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，LED最好作為裸芯片安裝在基板的一個(gè)表面上。這是為了使由LED發(fā)生的熱直接地傳遞到基板上，而發(fā)揮更高的散熱性。
通過把LED和供電電極集中在作為基板的一個(gè)主要表面的一面上，能夠使與該主要表面相對的另一面(里面)起到寬闊的散熱用熱傳導(dǎo)面的作用。因此，能夠使LED照明裝置中與熱傳導(dǎo)部件相接觸的面積大于或等于LED所安裝的光出射區(qū)域的面積。為了促進(jìn)熱傳導(dǎo)，最好由金屬形成未安裝LED的基板背面。
通過使卡型LED照明光源的尺寸和供電電極的位置標(biāo)準(zhǔn)化，能夠?qū)崿F(xiàn)多樣的照明裝置中的卡型LED照明光源的利用，能夠通過卡型LED照明光源的大量生產(chǎn)而降低成本。
從電極間的絕緣性與其他設(shè)備的電極的匹配的觀點(diǎn)出發(fā)，供電電極的間距被設(shè)定為例如0.3、0.5、0.8、1.25、1.27、1.5、2.45mm。在大量生產(chǎn)卡型LED照明光源的過程中，最好分割大的基板原料板來制作多個(gè)卡型LED照明光源的基板，但是，在切斷中存在加工誤差。對于裝卸卡型LED照明光源的LED照明裝置的連接器的尺寸，也會(huì)發(fā)生機(jī)械制造誤差。因此，當(dāng)電極間的間距過小時(shí)，在LED照明裝置的連接器部中，存在供電電極相互短路的可能性。根據(jù)以上內(nèi)容，電極間的間距最好設(shè)定為0.8mm以上的大小。
而且，由于LED在高溫下的正向電壓降低，從動(dòng)作穩(wěn)定性的觀點(diǎn)出發(fā)，最好采用恒流驅(qū)動(dòng)來代替恒壓驅(qū)動(dòng)。在進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)時(shí)，在卡型LED照明光源中需要用于恒流驅(qū)動(dòng)的與驅(qū)動(dòng)路徑數(shù)量對應(yīng)的接地線。最好，在基板上形成電氣獨(dú)立的多個(gè)接地供電電極。這樣，在與這樣的卡型LED照明光源相對應(yīng)的LED照明裝置中，最好設(shè)置多個(gè)接地電極連接器。當(dāng)在上述卡型LED光源上配置多個(gè)供電電極的情況下，電極間的間距最好設(shè)定為2mm以下，設(shè)定為1.25mm以下更好。
如后述的那樣，使用本發(fā)明的卡型LED光源和LED照明裝置，通過單獨(dú)地驅(qū)動(dòng)藍(lán)、綠(藍(lán)綠)、黃(橙)、紅、白的LED來進(jìn)行照明，在此情況下，最好對各色的LED設(shè)置兩個(gè)電極(共計(jì)10個(gè)電極)。
本發(fā)明的卡型LED光源可以設(shè)計(jì)成適合于恒壓驅(qū)動(dòng)和恒流驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行電氣獨(dú)立的多路徑的驅(qū)動(dòng)。在此情況下，卡型LED光源設(shè)有經(jīng)過絕緣層而層疊的兩層以上的布線層，最好具有相互連接上述兩層以上的布線層的構(gòu)造。
當(dāng)采用通孔構(gòu)造來作為相互連接兩層以上的布線層的構(gòu)造時(shí)，通孔的直徑可以在例如100μm至350μm之間任意設(shè)定。當(dāng)考慮通孔的開孔誤差時(shí)，卡型LED光源的供電電極的寬度最好具有通孔的直徑的2倍至3倍的大小，例如，具有200μm～1050μm的大小。
供電電極的長度最好設(shè)定為LED照明裝置的連接器不與通孔直接接觸。因此，供電電極的長度最好被設(shè)定為例如1mm以上。但是，為了使卡型LED光源小型化，最好把供電電極的長度抑制在5mm以下。
下面，參照附圖來說明本發(fā)明的LED照明裝置的實(shí)施例。
實(shí)施例1圖3(a)是表示本發(fā)明的LED照明裝置的一部分的立體圖，表示可裝卸的多個(gè)卡型LED照明光源10所嵌入的散熱片19。
卡型LED照明光源10通過設(shè)在散熱片19的側(cè)面的槽而插入到規(guī)定位置上。散熱片19與所安裝的卡型LED照明光源10的里面熱接觸，從卡型LED照明光源10的基板背面向外部散熱。
插入散熱片19中的卡型LED照明光源10與設(shè)在散熱片19內(nèi)的連接器(未圖示)電連接?？ㄐ蚅ED照明光源10經(jīng)過該連接器與未圖示的點(diǎn)亮電路電連接。而且，在本說明書中，「連接器」的術(shù)語廣泛地覆蓋了這樣的部件·零件通過可裝卸的機(jī)構(gòu)，進(jìn)行與卡型LED照明光源的電連接。作為連接器，存在具有各種存儲(chǔ)卡等進(jìn)行裝卸的多種構(gòu)成，但是，在本發(fā)明中，可以采用具有與這些現(xiàn)有的連接器大致相同的構(gòu)成的連接器。
設(shè)有這樣的散熱片19和點(diǎn)亮電路的LED照明裝置容易實(shí)現(xiàn)薄型化，適合于作為面光源使用。而且，當(dāng)多個(gè)卡型LED照明光源10的任一個(gè)發(fā)生故障時(shí)，如果從散熱片19上取下發(fā)生故障的卡型LED照明光源10，并裝上新的(沒有故障或變差)卡型LED照明光源10，就能繼續(xù)作為照明裝置來使用。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，在卡型LED照明光源10的表面上設(shè)置供電電極，以便于不使用特別的工具·器具來簡單地進(jìn)行卡型LED照明光源10的裝卸，能夠通過僅把卡型LED照明光源10連接在連接器上來實(shí)現(xiàn)供電電極于連接器的電氣接觸和連接。作為這樣的卡型LED照明光源10的構(gòu)造的具體例子將在后面詳細(xì)說明。
如上述那樣，在圖3(a)的例子中，散熱片19于卡型LED照明光源10的基板背面(未安裝LED側(cè))熱接觸。這樣，該散熱片19起到從卡型LED照明光源的基板背面吸取熱的熱傳導(dǎo)部件的作用，但是，作為熱傳導(dǎo)部件也可以使用由硅潤滑油和凝膠等形成的散熱板，可以使用這些散熱板與散熱片的組合以及熱管與風(fēng)扇等的組合。而且，LED照明裝置的殼體自身可以作為熱傳導(dǎo)部件使用。
下面參照圖3(b)。
圖3(b)所示的LED照明裝置是能夠置換為公知的白熾燈泡的照明裝置，包括可裝卸地支持卡型LED照明光源的適配器20和覆蓋安裝狀態(tài)的卡型LED照明光源的透光蓋20a。在適配器20的內(nèi)部設(shè)置未圖示的點(diǎn)亮電路。在適配器20的下部設(shè)置用于從外部向內(nèi)部點(diǎn)亮電路供給電能的供電插座(螺絲口插座)。該供電插座的形狀和尺寸與設(shè)在通常的白熾燈泡上的供電插座的形狀和尺寸相等。因此，圖3(b)的LED照明裝置可以原封不動(dòng)地安裝到裝入白熾燈泡的現(xiàn)有的電氣器具上來使用。而且，可以采用針型插座來取代螺絲口插座。
在圖3(b)所示的LED照明裝置的適配器20中設(shè)置用于插入卡型LED照明光源10的槽。在該槽的深處配置未圖示的連接器，經(jīng)過該連接器進(jìn)行卡型LED照明光源10與點(diǎn)亮電路的電連接。而且，在所圖示的例子中，在適配器20上設(shè)置槽，經(jīng)過該槽來進(jìn)行卡型LED照明光源10的裝卸，但是，裝卸的形式并不僅限于此。對于未設(shè)槽的類型的實(shí)施例在后面說明。
如上述那樣，圖3(b)的卡型LED照明光源10具有相對于連接器進(jìn)行簡單地插拔的機(jī)構(gòu)，因此，能夠在與照明器具之間容易地進(jìn)行卸下更換。這樣，由于卡型LED照明光源10的卸下容易進(jìn)行，而具有以下的優(yōu)點(diǎn)首先，第一，通過更換LED的安裝密度不同的卡型LED照明光源10，能夠容易地提供發(fā)光光量不同的照明器具。第二，即使卡型LED照明光源10在短期間內(nèi)變差而作為光源的壽命變短，也能與通常的電燈泡、熒光燈的更換一樣，僅通過更換卡型LED照明光源10，來僅對光源部進(jìn)行更換。
第三，能夠使安裝在卡型LED照明光源10中的LED具有相關(guān)色溫低的光色用或者相關(guān)色溫高的光色用和藍(lán)、紅、綠、黃等單獨(dú)的光色。如果從這樣的卡型LED照明光源10中選擇適當(dāng)?shù)模b到對應(yīng)的LED照明裝置上，就能切換并控制LED照明裝置的發(fā)光光色。
而且，通過在卡型LED照明光源10中安裝多發(fā)光色(2種以上的光色)的LED，能夠通過一個(gè)卡型的卡型LED照明光源10來從相關(guān)色溫低的光色到相關(guān)色溫高的光色控制發(fā)光光色。在此情況下，當(dāng)使用兩種光色的2波長型時(shí)，雖然演色性低但能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的光源，當(dāng)相關(guān)色溫低時(shí)，最好采用紅和藍(lán)綠(綠)的發(fā)光的組合，當(dāng)相關(guān)色溫高時(shí)，最好采用藍(lán)和黃(橙)發(fā)光的組合。而且，在藍(lán)和紅的發(fā)光的LED的組合種。以藍(lán)來激發(fā)，在其中間的波長上加入發(fā)光峰值的某種熒光體(例如，YAG熒光體等)，在此情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率并且平均演色評價(jià)指數(shù)為80以上的光源。而且，在使用三種光色的三波長型的情況下，最好為藍(lán)和藍(lán)綠(綠)和紅發(fā)光的組合，在使用四種光色的四波長型的情況下，最好為藍(lán)和藍(lán)綠(綠)和黃(橙)和紅發(fā)光的組合，特別是，當(dāng)四波長型時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)平均演色評價(jià)指數(shù)超過90的高演色的光源。而且，在所安裝的LED裸芯片放射單色或者紫外線時(shí)以及在通過在LED裸芯片中激發(fā)熒光體和磷光材料來發(fā)出白光的情況下，都能使用本發(fā)明。而且，可以在基板中含有熒光體和磷光材料。而且，能夠把發(fā)藍(lán)光的LED和由藍(lán)光所激發(fā)的熒光體和磷光材料以及發(fā)紅光的LED進(jìn)行組合，而能夠同時(shí)滿足高效率·高演色。
上述卡型LED照明光源10具有正方形的卡型形狀，但是，本發(fā)明并不僅限于此。供電用的電極(供電電極)最好在卡型LED照明光源10的基板上形成在LED所排列的區(qū)域的周邊部。在更好的形態(tài)中，在基板周邊的一端(一邊)的附近排列多個(gè)供電電極。在供電電極的數(shù)量較多的情況下，可以采用延長基板的一邊的長方形。在此情況下，由于LED的集中中心(LED所排列的光出射區(qū)域的中心)與基板的中心相偏移，彎曲應(yīng)力沒有施加到具有光學(xué)系統(tǒng)的光出射區(qū)域的中心上，因此，使彎曲應(yīng)力變強(qiáng)。而且，通過把長方形形狀的拐角整圓，在用人的手指取出卡型LED時(shí)，能夠降低由基板拐角部劃破LED照明器具的可能性。
而且，通過切下、標(biāo)記基板的一部分或者設(shè)置凹凸，能夠使卡型LED照明光源10的方向變得明確。這樣，當(dāng)把卡型LED照明光源10裝到照明裝置中時(shí)，能夠正確并且容易地進(jìn)行卡型LED照明光源10對照明裝置的定位。
在上述例子中，采用在卡型LED照明光源上設(shè)置供電電極，來與連接器電極相連接的構(gòu)成，但是，也可以采用以下這樣的構(gòu)成構(gòu)成例1.在卡型LED照明光源的電極上安裝面安裝型的電纜連接器部件，而能夠在卡型LED光源本身中插拔供電電纜。
構(gòu)成例2.在卡型LED光源上直接接合供電電纜，在未與卡型LED光源相接合的一端上插拔電纜。
當(dāng)采用以上的構(gòu)成時(shí)，供電電纜最好是具有柔軟性的帶狀電纜。
實(shí)施例2下面說明本發(fā)明的卡型LED照明光源的實(shí)施例。
圖4(a)和(b)表示本實(shí)施例中的卡型LED照明光源的構(gòu)成。本實(shí)施例的卡型LED照明光源可以用于圖3的照明裝置中。
在本實(shí)施例的卡型LED照明光源中，如圖4(a)所示的那樣，在散熱基板1的一面上安裝多個(gè)LED裸芯片2。在圖中的例子中，LED裸芯片2排列成由行和列組成的矩陣型，但是，本發(fā)明并不僅限于此，LED裸芯片2的排列形式是任意的。
在安裝了LED裸芯片2的散熱基板1上進(jìn)一步組合圖4(a)的光學(xué)反射板3，構(gòu)成圖4(b)所示的卡型LED照明光源。在光學(xué)反射板3上形成與在散熱基板1上所排列的LED裸芯片2相對應(yīng)的開口部(孔)3b。因此，經(jīng)過光學(xué)反射板3的開口部3b，來自LED裸芯片2的光被取出到外部。而且，為了提高光取出效率，光學(xué)反射板的開口部(孔)在與散熱基板相對側(cè)的光出射部上的直徑最好大于散熱基板側(cè)的。
在本實(shí)施例中，作為卡型LED照明光源的散熱基板1，使用具有高熱傳導(dǎo)率(3.2W/(m·K)程度)的鋁復(fù)合基板。鋁復(fù)合基板制的散熱基板1是包括成為基礎(chǔ)的金屬板(厚度例如為0.5～3.0μm)和設(shè)在金屬板上的絕緣層的金屬基板。金屬板厚度從由熱引起的翹曲和彎曲強(qiáng)度的觀點(diǎn)出發(fā)，最好為0.7mm以上，從基板的切割觀點(diǎn)出發(fā)，最好為2.0mm以下。從提高散熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，最好把未安裝LED照明光源的LED裸芯片的基板背面與LED裸芯片之間的熱阻設(shè)定為10℃/W以下。
下面，參照圖5(a)和(b)來詳細(xì)說明卡型LED照明光源的剖面構(gòu)成。圖5(a)表示絕緣層為單層構(gòu)成(絕緣層1c)的例子的部分剖面，圖5(b)表示絕緣層1c為多層(絕緣層1c和1e的兩層)構(gòu)成的另一個(gè)例子的部分剖面。
如從圖5(a)和(b)所示的那樣，本實(shí)施例的散熱基板1包括金屬板1b和貼在金屬板1b上的絕緣層1c(和絕緣層1e)。絕緣層1c、1e最好由包含無機(jī)填料和樹脂復(fù)合物的復(fù)合材料所形成，絕緣層1c、1e的厚度被設(shè)定為例如合計(jì)100～400μm。圖5(b)表示了絕緣層的2層化的一例，但是，也可以是多層化的。
作為無機(jī)填料，最好使用從Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4和AlN中選擇的至少一種的填料。從提高填充率和熱傳導(dǎo)率的觀點(diǎn)出發(fā)，最好無機(jī)填料的粒形是球狀的。使無機(jī)填料被分散的樹脂復(fù)合物包含從環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、氰酸脂樹脂中選擇的至少一種，而且，最好由上述無機(jī)填料70～95％重量和上述樹脂復(fù)合物5～30重量％的混合所形成。
金屬板1b保持散熱基板1的機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)，賦予散熱基板1的均熱化。而且，金屬板1b的表面是平坦的，因此，通過與未圖示的散熱片部件等熱傳導(dǎo)率優(yōu)良的部件進(jìn)行熱接觸，能夠?qū)崿F(xiàn)高的散熱效果。
作為另一個(gè)實(shí)施例，取代對作為散熱基板1的基板金屬的金屬板1b之上的絕緣層1e具有上述構(gòu)成的方案，可以使用熱傳導(dǎo)率低于復(fù)合材料的低溫?zé)Y(jié)玻璃·陶瓷基板。而且，雖然更昂貴，但是，也可以使用熱傳導(dǎo)率高的陶瓷基板、空心基板、氮化鋁基板、氧化鈹基板等作為基材。但是，當(dāng)考慮散熱性和機(jī)械強(qiáng)度時(shí)，最好使用金屬板作為散熱基板1的基礎(chǔ)金屬。作為其絕緣層，可以選擇上述陶瓷基板等的基板，粘貼到金屬板上。在此情況下，粘貼在金屬板上的絕緣性基板的厚度變薄，并且，具有可粘貼的強(qiáng)度，例如，被設(shè)定為80μm～1000μm的范圍內(nèi)。這樣，能夠在基礎(chǔ)金屬上層疊材料和組成不同的絕緣層。
在散熱基板1上形成布線圖形1a(和1d)，該布線圖形1a(和1d)通過由復(fù)合材料所形成的絕緣層1c(和1e)而與金屬板1b電絕緣。
在圖5(b)的例子中，經(jīng)過形成在第一層的絕緣層1c上的通孔1f，形成在第二層的絕緣層1c上的布線圖形1a和形成在第二層的絕緣層1e上的布線圖形1d被電連接。
在圖5(a)所示的散熱基板1中，在為了進(jìn)行多色(例如2～4色)發(fā)光而在同一基板上排列多個(gè)LED的情況下，對于每個(gè)發(fā)光色，采用圖6(a)和(b)所示那樣的單純的串并聯(lián)連接或梯形連接。通過采用這樣的梯形連接，能夠抑制LED的電流電壓特性的偏差來進(jìn)行點(diǎn)亮。而且，在一個(gè)LED斷線的情況下，在圖6(a)的電路中，與該斷線的LED串聯(lián)連接的全部LED變?yōu)椴稽c(diǎn)亮，而在圖6(b)的電路中，僅該斷線的LED變?yōu)椴稽c(diǎn)亮。與此相對，根據(jù)圖5(b)這樣的多層構(gòu)成的散熱基板1，能夠?qū)崿F(xiàn)圖15所示那樣的使不同電系統(tǒng)的LED相鄰的配置，能夠更難于在電路系統(tǒng)中感到不亮和亮度偏差。而且，在多色的LED的混合光上是有利的。能夠?qū)崿F(xiàn)梯形連接。
在本實(shí)施例中，在散熱基板1上直接搭載裸芯片狀態(tài)的LED(「LED裸芯片」)2。該LED裸芯片2，如圖5(a)、(b)所示的那樣，在由藍(lán)寶石組成的器件基板11上設(shè)有發(fā)光部15。發(fā)光部15具有GaN類的n型半導(dǎo)體層12、有源層13和p型半導(dǎo)體層14被層疊的構(gòu)造。
在本實(shí)施例中，與圖1所示的現(xiàn)有例子不同，從器件基板11，向著發(fā)光部15接近于散熱基板1側(cè)來安裝LED裸芯片2。即，通過倒裝接合，p型半導(dǎo)體層14的電極14a直接連接在散熱基板1的布線圖形1a上。n型半導(dǎo)體層12的電極12a不經(jīng)過導(dǎo)線而通過突起16而連接在散熱基板1的布線圖形1a上。而且，電極12a和電極14a都能夠進(jìn)行各種突起接合，與布線圖形1a金屬接合的LED裸芯片2的這些電極12a、14a的面積越大，對散熱約有利。根據(jù)這點(diǎn)，本實(shí)施例這樣的構(gòu)成是有利的從器件基板11側(cè)取出光，在發(fā)光部15側(cè)取得大的金屬接觸面積。
各個(gè)LED裸芯片2的尺寸，考慮到LED裸芯片的現(xiàn)狀，縱和橫為250～350μm左右，厚度為90～350μm左右是現(xiàn)實(shí)的，但是，本發(fā)明并不僅限于此。
如本實(shí)施例那樣，通過倒裝連接把LED裸芯片2與布線圖形進(jìn)行連接，使LED裸芯片2大于或等于縱和橫1mm程度，在使從一個(gè)LED裸芯片2取出的光量增加時(shí)具有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
在LED裸芯片為500μm以上的大型化的情況下，與電極相接合并供電的p型半導(dǎo)體、n型半導(dǎo)體的電阻及其電流密度分布成為原因，在電極附近發(fā)出強(qiáng)光而在遠(yuǎn)離電極的位置上發(fā)光變?nèi)?。象本發(fā)明這樣，通過把大型的LED裸芯片作為倒裝片構(gòu)成，使該LED裸芯片的電極成為器件面積的50％以上的大型化，而能夠解決該問題。該解決由LED裸芯片的光取出面與供電面成為對置的這樣本發(fā)明特有的構(gòu)成來實(shí)現(xiàn)。而且，不是使LED裸芯片的電極成為p型、n型的一對，而成為多數(shù)，由此，能夠抑制LED裸芯片內(nèi)的電流密度不均。當(dāng)以現(xiàn)有的線接合來實(shí)現(xiàn)該多數(shù)對的構(gòu)成時(shí)，導(dǎo)線的繞回變長，而存在線接合的次數(shù)增加等問題。
而且，在本實(shí)施例中，器件基板11即LED裸芯片的基板表面(光出射側(cè)表面)不是完全的平面，成為中央部高而向著周邊部變低的形狀(作為一例，為圓頂狀)。
在圍繞LED裸芯片2的位置上具有控制由LED裸芯片2發(fā)生的光的前進(jìn)方向的反射面3a，在各個(gè)LED裸芯片2的設(shè)置位置上開出孔3b的金屬(鋁)制的光學(xué)反射板3被設(shè)在散熱基板1上。而且，在該孔3b中填充樹脂4(環(huán)氧、樹脂、硅或者它們的組合)，以便于模鑄LED裸芯片2。該填充的樹脂4起透鏡作用。
通過這樣的構(gòu)成，當(dāng)在電極12a、電極14a之間施加正向的偏置電壓時(shí)，通過注入n型半導(dǎo)體層12中的電子和注入p型半導(dǎo)體層14中的空穴的再結(jié)合，從有源層13射出光，利用該出射光作為照明。而且，通過光學(xué)反射板3的反射面3a把出射到圖5(a)、(b)的橫向上的光向上方反射，來謀求光利用效率的提高。
在本實(shí)施例的情況下，伴隨著LED裸芯片2的發(fā)光動(dòng)作，發(fā)生大量的熱，但是，該發(fā)生的熱直接從發(fā)光部15散射到散熱基板1上。同時(shí)，金屬制的光學(xué)反射板3提供散熱基板1的均熱化，起到抑制向散熱基板1中央部的熱集中的效果。
本實(shí)施例的LED裸芯片2例如通過下列工序來制造首先，在直徑2英寸的藍(lán)寶石基板上，例如通過CVD法依次層疊形成GaN類的n型半導(dǎo)體層、有源層和p型半導(dǎo)體層，接著形成電極12a、14a，制造半導(dǎo)體晶片。接著，對制造的半導(dǎo)體晶片組合噴沙處理和切割處理，來制作各個(gè)LED裸芯片2。
在把藍(lán)寶石基板作為上邊的半導(dǎo)體晶片上吹附細(xì)的陶瓷粒和金屬粒，在從藍(lán)寶石基板側(cè)形成每個(gè)器件的分離槽之后，進(jìn)一步分割該分離槽，而切割成多個(gè)LED裸芯片2。通過這樣處理，制造出器件基板11的光出射側(cè)本發(fā)明成為圓頂狀的多個(gè)LED裸芯片2。其中，通過控制吹附的陶瓷粒或金屬粒的流量、流速，能夠控制器件基板11的表面形狀。此外，把切割用刀刃的不同形狀進(jìn)行組合，首先切削形成傾斜部，然后用具有其他刃型的切割用刀來完全地進(jìn)行切分。
在本實(shí)施例中，與現(xiàn)有的在LED裸芯片的上下構(gòu)成電極的情況不同，采用倒裝片構(gòu)成，同時(shí)，LED裸芯片的上表面小于下表面。因此，當(dāng)進(jìn)行上述加工時(shí)，不需要擔(dān)心上表面電極的大小和損傷。而且，由于在LED裸芯片的上表面沒有導(dǎo)線，能夠避免由導(dǎo)線所產(chǎn)生的放射的影響(妨害)，能夠避免由導(dǎo)線引起的發(fā)光的畸變和光輸出的降低。
在本實(shí)施例中，以藍(lán)寶石基板為例，但是，也可以使用SiC基板和GaN基板等。重要的是不限于可見光，也可以使用透過LED輻射的光的基板。而且，可以通過在現(xiàn)有的通孔器件(炮彈型器件等)和面安裝器件(SMD(表面安裝器件)和芯片型器件等)器件中裝入LED裸芯片來使用。
把電極12a、14a連接到散熱基板1的布線圖形1a、1a上，而把這樣制造的多個(gè)LED裸芯片2矩陣狀地配置在散熱基板1上。而且，在覆蓋了光學(xué)反射板3之后，用樹脂4模鑄各個(gè)LED裸芯片2。而且，當(dāng)在該光學(xué)反射板3的孔3b中封入樹脂4時(shí)，進(jìn)行由印刷法完成的樹脂封裝，在此情況下，能夠一次實(shí)現(xiàn)大量的樹脂透鏡的形成，而提高批量效果。
在本發(fā)明的卡型LED照明光源中，把發(fā)光部15作為散熱基板1側(cè)而設(shè)置各個(gè)LED裸芯片2，因此，不需要設(shè)置圖1所示的現(xiàn)有例子中見到的供電用導(dǎo)線，則線接合所需要的區(qū)域就不需要了，因此，能夠縮窄相鄰設(shè)置的LED裸芯片2、2的間隔，能夠謀求LED裸芯片2的高集成化。而且，這點(diǎn)對使用發(fā)光色不同的多個(gè)LED裸芯片2(或者裸芯片)的混合光是有利的。
而且，由發(fā)光部15發(fā)生的熱經(jīng)過熱傳導(dǎo)率高的散熱基板1而有效地散射到外部。此時(shí)，在各個(gè)散熱基板1中，發(fā)生熱的發(fā)光部15直接連接在散熱基板1上，因此，不必象圖1所示的現(xiàn)有例子那樣經(jīng)過器件基板來散熱，由發(fā)光部15發(fā)生的熱直接通過散熱基板1而散射到外部，該散熱性優(yōu)良。這樣，散熱性優(yōu)良，即使大量的熱發(fā)生，也能使該發(fā)生的熱容易地散射，來抑制LED裸芯片2的溫度上升，因此，能夠在各個(gè)LED裸芯片2中流過強(qiáng)電流，而得到大的光通量。
而且，由于LED裸芯片2的器件基板11(藍(lán)寶石)的折射率和樹脂4(環(huán)氧樹脂或硅樹脂)的折射率不同，因此，在器件基板11的光出射側(cè)表面上，從發(fā)光部15發(fā)出的光的一部分通過折射率之差而發(fā)生全反射。該全反射的光進(jìn)到LED裸芯片2側(cè)，因此，不會(huì)提供給照明用。這樣，為了有效利用發(fā)生的光，需要盡可能抑制該全反射。
在本實(shí)施例中，把各個(gè)LED裸芯片2的器件基板11的光出射側(cè)表面的形狀加工成相對于發(fā)光面不是水平而是圓頂狀。由此，降低了由發(fā)光部15發(fā)出的光的全反射的比例。圖7(a)是表示光出射側(cè)表面成為圓頂狀的本發(fā)明中的光的前進(jìn)路徑的圖，圖7(b)是表示光出射側(cè)表面成為水平面的比較例中的光的前進(jìn)路徑的圖。
在光出射側(cè)表面成為水平面的情況下，在其周邊部，入射角變大，到達(dá)臨界角的光(圖7(b)的B)的比例變多，容易引起全反射。與此相對，在光出射側(cè)表面成為圓頂狀的情況下，在其周邊部，光的入射角到達(dá)臨界角的比例變少，從發(fā)光部15發(fā)生的大部分的光(圖7(a)的A)不會(huì)被全反射，而出射到外部。
在圖8(a)、(b)中表示了把器件基板11的光出射側(cè)表面的形狀加工成型為圓頂狀的LED裸芯片2(本發(fā)明例子)和器件基板11的光出射側(cè)表面為水平形狀的LED裸芯片2(比較例子)中的光的出射光通量的模擬結(jié)果。當(dāng)比較圖8(a)、(b)時(shí)，在本發(fā)明例子中，與比較例子相比，向能夠作為照明光而提供的上方的光通量增大，有效地進(jìn)行光的外部取出。根據(jù)本發(fā)明人的測定，在本發(fā)明中，與比較例子相比，能夠把光取出效率提高到1.6倍。
這樣，在本發(fā)明的卡型LED照明光源中，把器件基板11的光出射側(cè)表面作為圓頂狀，因此，能夠使發(fā)生的光不浪費(fèi)地取出到外部，能夠把發(fā)生光中的照明光的利用效率提高到極高。
而且，在上述例子中，把器件基板11的光出射側(cè)表面作為圓頂狀，但是，如果是難于引起全反射的形狀(中央部高而周邊部變低的傾斜表面狀)，就能設(shè)定為任意的形狀。例如，如圖9(a)所示的那樣，與上述例子相反，可以在發(fā)光部15側(cè)使用傾斜面形成為凸?fàn)畹男螤?、圖9(b)所示的那樣的傾斜角為一定的傾斜面(錐面)所形成的形狀。
但是，在傾斜面不是曲面而是平面或者多面體的情況下，其效果較低。傾斜面最好是圓頂狀，在此情況下，具有由LED裸芯片2本身形成透鏡的效果。由于LED裸芯片2本身具有透鏡效果，LED裸芯片2本身的配光集中到透鏡前面，向LED裸芯片2側(cè)方出射的光量較低。由此，裝入了LED裸芯片2的光學(xué)系統(tǒng)的漫射光成分減少，其結(jié)果，提高了作為卡型LED照明光源全體的光利用效率。
在上述例子中，對使用以GaN類的n型半導(dǎo)體層/藍(lán)寶石器件基板構(gòu)成來發(fā)出藍(lán)色光的LED裸芯片2的藍(lán)色光的卡型LED照明光源進(jìn)行了說明，但是，也可以是使用發(fā)出其他的紅色光的LED裸芯片、發(fā)出綠色光的LED裸芯片或者發(fā)出黃色光的LED裸芯片的卡型LED照明光源，同樣能夠使用本發(fā)明。而且，在混合配置這4種LED器件，對它們的發(fā)色光進(jìn)行配光控制來提供白色光和可變色光的白色卡型LED照明光源中，也能使用本發(fā)明。
作為另一個(gè)實(shí)施例，存在呈現(xiàn)藍(lán)色發(fā)光、綠(藍(lán)綠)發(fā)光的SiC基板、GaN基板等不同的器件基板上構(gòu)成的GaN類LED，但是，由于在此情況下器件基板自身具有導(dǎo)電性，則除在夾著圖5(a)、(b)中的有源層13的n型、p型半導(dǎo)體層12、14上形成電極之外，也可以為把一方的電極作為器件基板本身的構(gòu)成。
此外，在呈現(xiàn)黃(橙)色、紅色的發(fā)光的AlInGaP類的LED裸芯片(器件)的情況下，作為器件基板，使用相對于這些發(fā)光色的透過率高的GaP基板，而取同樣的構(gòu)成。
而且，通過在形成透明電極的藍(lán)寶石基板、玻璃基板等透明基板上對AlInGaP類的LED裸芯片的發(fā)光部進(jìn)行晶片接合，能夠取同樣的構(gòu)成。
而且，如圖10所示的那樣，在形成具有光學(xué)開口部的金屬電極18的藍(lán)寶石基板、玻璃基板等透明的器件基板11上，對同樣形成具有光學(xué)開口部的金屬電極的AlInGaP類的LED裸芯片(器件)的發(fā)光部15進(jìn)行金屬接合(例如，使用超聲波接合等的金屬接合)，由此，能夠取同樣的構(gòu)成。在此情況下，晶片接合的接合部能夠取各種形狀，在圖11(a)～(d)中表示了其一例。
AlInGaP類的LED裸芯片的情況下，在不除去成長基板的狀態(tài)下，首先，可以把具有裸芯片的開口部的金屬電極與在晶片接合的透明器件基板11上具有開口部的金屬電極進(jìn)行金屬接合。在此情況下，在金屬接合后，進(jìn)行除去LED裸芯片的成長基板的工序。器件基板11的形狀加工可以在晶片接合工序的前后的時(shí)刻進(jìn)行，也可以在除去LED裸芯片的成長基板的工序前后的時(shí)刻進(jìn)行。
而且，使用光學(xué)透明的粘接裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)透明基板與LED裸芯片的發(fā)光部的晶片接合。
在上述例子中，通過噴沙處理來形成器件基板11的表面形狀，但是，也可以通過由噴水所進(jìn)行的加工或者選擇性化學(xué)腐蝕處理來形成其表面形狀，可以使具有與器件基板11同等的折射率的光學(xué)透鏡彎曲。而且，如對GaN類的LED裸芯片的加工描述的那樣，通過使用分割刀的刃的切削，能夠得到器件基板11的表面形狀。而且，可以把進(jìn)行了這些加工的倒裝片用裸芯片裝入現(xiàn)有的炮彈型和SMD等器件中來使用。
由于上述構(gòu)成不使用導(dǎo)線接合，而提供了光學(xué)系統(tǒng)的小型化和高效率化。
在使用AlInGaP類的LED的情況下，通過增大位于安裝LED裸芯片的基板(散熱基板)附近的LED電極的面積，而使向著安裝用基板的光被反射，提高光取出效率。
而且，散熱基板1除了使用圖5(a)、(b)所示那樣的金屬基板之外，也可以通過金屬芯基板等來制造。但是，在采用金屬基板的情況下，基板下表面是金屬的，同時(shí)，能夠在基板上配置金屬制的光學(xué)反射板，因此，能夠進(jìn)行來自基板上表面和下表面的兩面散熱，進(jìn)一步提高散熱效果。
實(shí)施例3下面說明本發(fā)明的卡型LED照明光源的另一個(gè)實(shí)施例。
首先，參照圖12來說明本實(shí)施例的卡型LED照明光源。
本實(shí)施例的卡型LED照明光源，如圖12所示的那樣，包括金屬板50、多層布線板51、金屬制的光學(xué)反射板52。金屬板50和多層布線板51作為全體構(gòu)成一個(gè)「卡型LED照明光源」。
金屬板50是散熱基板的基板金屬。金屬板50和光學(xué)反射板52可以由鋁、銅、不銹鋼、鐵或者它們的合金來制造。金屬板50和光學(xué)反射板52的處理可以不同。當(dāng)排列從熱傳導(dǎo)率的觀點(diǎn)出發(fā)的好的材料時(shí)，為銅、鋁、鐵、不銹鋼的順序。另一方面，當(dāng)排列從熱膨脹率的觀點(diǎn)出發(fā)的好的材料時(shí)，為不銹鋼、鐵、銅、鋁的順序。從防銹處理等的方便出發(fā)，鋁類處理較好，從避免由熱膨脹引起的可靠性變差的觀點(diǎn)出發(fā)，不銹鋼類材料較好。
金屬板50的內(nèi)表面是平坦的，可以于熱傳導(dǎo)性好的部件(未圖示)的平坦面相接觸。
如果對于金屬板50通過電解研磨、氧化鋁膜處理、非電解電鍍或者電鍍進(jìn)行絕緣處理，則即使金屬板50直接接觸到布線圖形上，也不會(huì)發(fā)生電短路。
而且，在金屬板50的表面上，至少對反射從LED裸芯片所散射的光的部分進(jìn)行用于提高反射率的處理。在用于提高反射率的處理中包含多層層疊折射率不同的多個(gè)物質(zhì)層的增反射處理和提高金屬板50的表面上的鏡面性的處理。
多層布線板51與實(shí)施例2相同，具有由無機(jī)填充物和樹脂復(fù)合物的混合物組成的第一絕緣層和第二絕緣層的兩層構(gòu)造。在第一絕緣層與第二絕緣層之間形成下層布線，在第二絕緣層上形成上層布線。通過設(shè)在第二絕緣層上的通孔，上層布線與下層布線進(jìn)行電連接。
在光學(xué)反射板52的孔中填充LED封裝樹脂，能夠形成由樹脂構(gòu)成的凹透鏡或凸透鏡，而且，通過用樹脂埋住孔部分，能夠進(jìn)行平坦化。但是，由于光學(xué)反射板52的面積小于多層布線板51的面積，能夠用樹脂來模鑄光學(xué)反射板52的全體。如果用樹脂完全覆蓋光學(xué)反射板52，能夠提高密封性。
設(shè)在照明裝置側(cè)的連接器，如圖13所示的那樣，包括具有使卡型LED照明光源滑動(dòng)并導(dǎo)向的導(dǎo)軌部55；與卡型LED照明光源電連接的多個(gè)連接器電極56；熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的金屬板(底板)57；把連接器電極連接到電路(點(diǎn)亮電路等)上的布線軟線58。
插入連接器中的卡型LED照明光源的供電電極54與對應(yīng)的連接器電極56相接觸，并導(dǎo)通。從散熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，當(dāng)在連接器中插入卡型LED照明光源時(shí)，金屬板50的里面的全部或一部分最好與連接器的金屬板57熱接觸。
在本實(shí)施例中，如圖12所示的那樣，由于供電電極54集中排列在多層布線板51的上表面的四個(gè)邊中的一個(gè)邊側(cè)，則卡型LED照明光源在圖中的箭頭A的方向上被壓，而插入到連接器中。
如從圖12所看到的那樣，多層布線板51的尺寸比光學(xué)反射板52的尺寸大了設(shè)置供電電極54的區(qū)域的寬度。因此，在本實(shí)施例中，LED裸芯片53安裝成矩陣狀的區(qū)域(光出射區(qū)域或者LED組區(qū)域)的中心位置(光學(xué)中心)與基板的中心位置不一致，卡型LED照明光源的彎曲的應(yīng)力中心也與光學(xué)系統(tǒng)的中心不一致，則強(qiáng)度提高。而且，通過使供電電極54集中在基板的一端，與多層布線板51的上表面的其他三個(gè)邊相對應(yīng)的端部不一定完全嵌入連接器的內(nèi)部，則形狀等的設(shè)計(jì)自由度提高。
通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定多層布線板51(和金屬板50)的長邊方向尺寸(與箭頭A相平行的邊的尺寸)，能夠任意調(diào)節(jié)光學(xué)中心的位置。
光學(xué)反射板52基本上具有與圖4(a)所示的光學(xué)反射板3相同的構(gòu)成，具有與LED裸芯片53的排列相對應(yīng)的多個(gè)開口部。最好在光學(xué)反射板52的開口部中形成樹脂透鏡，通過該樹脂透鏡來封裝LED裸芯片53，因此，LED裸芯片53與多層布線板51的連接變得更堅(jiān)固。這樣，當(dāng)LED裸芯片53與多層布線板51的連接變得堅(jiān)固時(shí)，為了把卡型LED照明光源螺栓緊固到散熱用部件上，在卡型LED照明光源的卡上設(shè)置螺栓緊固用的孔，或者，在卡的基板的邊緣的一部分上設(shè)置螺栓緊固用的圓弧。
參照圖14(a)和圖14(b)，更詳細(xì)地說明本實(shí)施例的卡型LED照明光源的構(gòu)成。圖14(a)表示有源層在面向下的狀態(tài)下倒裝安裝的LED裸芯片53。如后述的那樣，在本實(shí)施例中，采用根據(jù)LED裸芯片53的種類而不同的安裝方式。
LED裸芯片53與多層布線板51的布線圖形59相連接，并且，安裝成固定到多層布線板51上。金屬制的光學(xué)反射板52在LED裸芯片53安裝到多層布線板51上之后，被粘貼到多層布線板51上。
在多層布線板51上形成兩層的布線圖形59，不同層中的布線圖形59通過通孔63相連接。最上層的布線圖形59經(jīng)過Au突起61與LED裸芯片53的電極相連接。布線圖形59通過由例如以銅、鑷、鋁或它們的金屬為主要成分的合金形成的布線圖形而構(gòu)成。
在這樣的多層布線板51中，如上述那樣，包含由具有絕緣性的樹脂復(fù)合物和無機(jī)填充物的混合物構(gòu)成的絕緣層，該混合物最好包含熱固性樹脂。通過適當(dāng)?shù)剡x擇構(gòu)成絕緣層的樹脂復(fù)合物和無機(jī)填充物的種類·含量，能夠調(diào)節(jié)絕緣層的熱傳導(dǎo)性、線膨脹系數(shù)、介電常數(shù)等。絕緣層的優(yōu)選熱傳導(dǎo)率為1～10(W/m·K)。絕緣層最好為白色的。通過采用白色的絕緣層，能夠提高絕緣層的露出部分所產(chǎn)生的可見光反射率，而進(jìn)一步改善光的利用率。
作為無機(jī)填充物，最好使用從由熱傳導(dǎo)性優(yōu)良的Al2O3、MgO、BN、SiO2、SiC、Si3N4和AlN組成的群中所選擇至少一種的填充物。無機(jī)填充物的平均粒徑最好設(shè)定為0.1～100μm的范圍中。當(dāng)平均粒徑超出該范圍時(shí)，填充物的填充性和基板的散熱性降低。
作為熱固性樹脂，最好使用從環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、氰酸脂樹脂組成的群中所選擇的至少一種樹脂。這些樹脂固化后呈現(xiàn)的電絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度、耐熱性優(yōu)于其他的樹脂固化物。樹脂復(fù)合物根據(jù)需要可以加入耦合劑、分散劑、著色劑、脫模劑等添加劑。
使用由二氧化鋁填充物的復(fù)合材料組成的厚度為160μm的片，準(zhǔn)備具有合計(jì)320μm的絕緣層的兩層布線的多層布線基板，通過粘貼到鋁金屬基板上的方法，來制造卡型LED照明光源的試制品。在上述鋁金屬基板的二氧化硫復(fù)合2層基板上直接安裝LED裸芯片，測定LED裸芯片與基板金屬之間的熱阻，得到約1[℃/W]的熱阻。
在對于上述試制品在無風(fēng)狀態(tài)下進(jìn)行由散熱片產(chǎn)生的自然散熱的情況下，當(dāng)以40mA(額定的2倍電流，電流密度為約444[mA/mm2])來驅(qū)動(dòng)約0.3mm的方的LED裸芯片(64個(gè))時(shí)，為了把LED裸芯片的溫度保持在約80℃，則要求約300[cm2]的散熱片表面積。而且，在進(jìn)行自然空冷的情況下，當(dāng)想要以這樣大的電流動(dòng)作時(shí)，需要把LED裸芯片與基板金屬之間的熱阻設(shè)定為約10[℃/W]以下。
在進(jìn)行自然冷卻的情況下，當(dāng)LED裸芯片的溫度超過80～120℃時(shí)，LED裸芯片的封裝樹脂(環(huán)氧樹脂和硅等樹脂)的熱劣化和光劣化變得劇烈，最好不這樣。
如果熱阻為約5[℃/W]以下時(shí)，不是具有理想大小的面積的散熱片，即使在使用具有實(shí)際的有限面積的散熱片的情況下，也能進(jìn)行由自然空冷所產(chǎn)生的充分的散熱。而且，如果熱阻為約2～1[℃/W]以下，用小型的散熱片也能進(jìn)行充分的散熱。
而且，能夠減薄絕緣層厚度，或者，不使用具有約2～4[W/mK]的熱傳導(dǎo)率的二氧化硫復(fù)合材料的絕緣層而使用具有約3至5[W/mK]的熱傳導(dǎo)率硼類復(fù)合材料的絕緣層，能夠?qū)崿F(xiàn)具有1[℃/W]以下的熱阻的系統(tǒng)，在此情況下，即使進(jìn)一步把散熱片面積小型化，也能得到同樣的效果。
而且，在使用具有1～2.5[W/mK]的熱傳導(dǎo)率的二氧化硅復(fù)合材料的絕緣層的情況下，與使用熱傳導(dǎo)率更高的絕緣層的情況相比，通過減薄絕緣層，能夠?qū)崿F(xiàn)上述范圍的熱阻。
多層布線板51的布線圖形59可以這樣形成例如，在有機(jī)薄膜等的脫模載體上形成布線圖形，然后，從脫模載體把布線圖形轉(zhuǎn)印到上述絕緣層上。脫模載體的布線圖形通過粘接劑而把銅箔等金屬箔粘接到脫模載體上，或者，進(jìn)一步在該金屬箔上通過電解電鍍或非電解電鍍來把金屬層堆積成金屬層，然后，通過化學(xué)腐蝕等，對金屬進(jìn)行刻圖來制造。但是，在從金屬箔形成布線圖形時(shí)，為了提高金屬箔的粘接強(qiáng)度，最好時(shí)絕緣層的表面被粗糙化。
上述布線圖形59可以用其他的方法制造。而且，布線圖形59可以埋設(shè)再絕緣層中，也可以粘接到平坦的絕緣層表面上。而且，連接不同的層中的布線圖形59的通孔63通過在絕緣層中形成的孔(通孔)的內(nèi)部設(shè)置電鍍和導(dǎo)電性樹脂復(fù)合部來制造。
具有這樣構(gòu)成的多層布線板51的上表面的大半由光學(xué)反射板52覆蓋，一部分露出。在多層布線板51上的露出區(qū)域形成多個(gè)供電電極54。該供電電極54經(jīng)過卡型LED照明光源插入的連接器而與照明裝置的點(diǎn)亮電路電連接。
在光學(xué)反射板52與多層布線板51之間設(shè)置未充滿(應(yīng)力緩和層)60。通過該未充滿60，由金屬制的光學(xué)反射板52與多層布線板51之間存在熱膨脹差引起的應(yīng)力被緩和，同時(shí)，光學(xué)反射板52與多層布線板51上的上層布線之間的電絕緣得以確保。
光學(xué)反射板3的全體最好由金屬形成。通過用基板金屬和金屬反射板夾住絕緣層(基板絕緣層)，能夠?qū)崿F(xiàn)來自基板兩側(cè)的散熱，而且，能夠得到使作為發(fā)熱體的LED的安裝側(cè)的中央部的熱相對于周邊部而均熱化的效果。而且，可以附加地期待從基板絕緣層的兩側(cè)壓入相互的金屬板的效果。
而且，如果用由樹脂復(fù)合物和無機(jī)填充物組成的復(fù)合材料來形成基板絕緣層，通過這樣的復(fù)合材料具有的彈性，能夠謀求兩方的金屬的應(yīng)力緩和。其結(jié)果，能夠提高作為在高溫高輸出下被點(diǎn)亮的照明裝置的可靠性。
而且，為了進(jìn)一步緩和應(yīng)力，進(jìn)一步提高可靠性，最好在光學(xué)反射板與基板絕緣層之間設(shè)置由與這些材料不同的材料構(gòu)成的應(yīng)力緩和層。在絕緣層上的布線上形成突起，或者，除了布線之外設(shè)置突起用的凸區(qū)，由此，在絕緣層與光學(xué)反射板之間設(shè)置空隙，在該空隙內(nèi)填充上述未充滿和用于LED模鑄的樹脂(環(huán)氧樹脂和硅樹脂)，來緩和應(yīng)力。當(dāng)設(shè)置這樣的應(yīng)力緩和裝置時(shí)，即使在由閃爍試驗(yàn)的熱沖擊所產(chǎn)生的應(yīng)力被施加的嚴(yán)酷條件下，也能抑制不點(diǎn)亮和可靠性降低。
在光學(xué)反射板52的開口部中，由模鑄的樹脂62形成透鏡。從提高散熱性的觀點(diǎn)出發(fā)，光學(xué)反射板52最好由鋁等的金屬板所形成，但是，也可以使用由其他絕緣性材料所形成的板。在此情況下，在開口部的內(nèi)周壁面的至少一部分(最好全部)設(shè)置由反射率比絕緣性板高的材料例如Ni、Al、Pt、Ag、Al等金屬或者以這些金屬為主要成分的合金形成的反射膜。由此，從LED向側(cè)向射出的光通過反射膜進(jìn)行適當(dāng)反射，而能夠提高光的利用率。
貼在里面的金屬板50的材料并不僅限于鋁，也可以是銅。金屬板50的里面最好是平坦的，以便于與設(shè)在連接器等上的熱傳導(dǎo)性良好的部件相接觸而提高散熱性，但是，也可以在里面的一部分上設(shè)置用于散熱的散熱片和線狀凹凸。在此情況下，在與金屬板50的里面接觸的部件的表面上最好設(shè)置與散熱片和線狀凹凸相對應(yīng)的凹凸形狀。在采用使卡型LED照明光源滑動(dòng)而與連接器相連接的構(gòu)成的情況下，設(shè)在金屬板的里面的散熱片和線狀凹凸最好沿著滑動(dòng)方向延伸，以免阻礙滑動(dòng)。在此情況下，當(dāng)散熱片和線狀凹凸起到導(dǎo)軌的作用時(shí)，得到接觸面積增加的效果。
為了提高熱傳導(dǎo)部件與卡型LED照明光源的熱接觸，最好采用把熱傳導(dǎo)部件壓緊到卡型LED照明光源上的機(jī)構(gòu)。這樣的壓緊能夠通過具有彈性的供電端子來進(jìn)行。但是，為了得到充分的壓緊力，需要充分加強(qiáng)供電端子的彈性。用于提供與供電端子的電接觸而需要的機(jī)械壓緊力在每個(gè)端子50～100g左右的情況下，最好追加提供比其更強(qiáng)的壓緊力的壓緊裝置。作為這樣的壓緊裝置，能夠配置對卡型LED照明光源中的供電端子之外的部分進(jìn)行200g以上的加壓的彈性部件?？梢栽O(shè)置多個(gè)這樣的壓緊裝置。
如果設(shè)置上述壓緊裝置，就不需要使對供電端子的機(jī)械壓緊過大，因此，能夠通過人的手指來容易地進(jìn)行卡型LED照明光源的裝卸。用戶在把卡型LED照明光源裝到LED照明裝置的連接器上之后，可以通過上述壓緊裝置把卡型LED照明光源的基板背面堅(jiān)固地壓到熱傳導(dǎo)部件上。通過該壓接，卡型LED照明光源成為被鎖定到LED照明裝置上的狀態(tài)，能夠防止卡型LED照明光源從裝置意外拔出的情況。
圖14(b)表示處于與連接器相連接的狀態(tài)下的卡型LED照明光源的端部剖面。在圖中，連接器用虛線表示。為了說明方便，圖14(b)的卡型LED照明光源記載得薄于圖14(a)攝氏度卡型LED照明光源。
如從圖14(b)所看到的那樣，在多層布線板51的連接器側(cè)的端部上形成供電電極54，供電電極54直接或者通過通孔于布線圖形59電連接。多層布線板51中形成供電電極54的區(qū)域未被光學(xué)反射板52所覆蓋，因此，連接器電極56能夠容易地于供電電極54接觸。
連接器電極56與供電電極54的電連接/非連接能夠通過把卡型LED照明光源相對于連接器進(jìn)行插拔來簡單地實(shí)現(xiàn)。在卡型LED照明光源插入的連接器側(cè)設(shè)置檢測卡型LED照明光源的插拔的開關(guān)，如果防止卡型LED照明光源未被插入時(shí)的通電，就能提高安全性。在此情況下，開關(guān)可以設(shè)在卡的下表面、側(cè)面以及上表面的任何位置上。
而且，在圖13中，圖示了從外部看連接器電極56的樣子，但是，實(shí)際的連接器電極56為圖14(b)所示的那樣，被設(shè)計(jì)成不會(huì)使人的手指接觸。
而且，在本實(shí)施例中，在一個(gè)基板上分別配置每種16個(gè)發(fā)出紅色(R)、綠色(G)、藍(lán)色(B)和黃色(Y)的光的4種LED裸芯片?；宄叽鐬槔玳L邊28.5mm×短邊23.5mm×厚度1.3mm，排列了64個(gè)LED的矩形區(qū)域的尺寸為例如20mm×20mm×厚度1mm。在該例中，配置LED的區(qū)域(存在反射板的區(qū)域)具有約2cm見方的尺寸的原因是在低功率的小型電燈泡中，通過提供與一般的小球電燈泡和小型氪燈的燈泡尺寸同等的發(fā)光面積，能夠與這些現(xiàn)有的低功率電燈泡進(jìn)行替換。而且，如果是小球電燈泡，用約5W至10W的功率而得到約20至50lm的全光通量，如果是小型氪燈，用約22W至38W的功率而得到約250至500lm的全光通量。
根據(jù)本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)，在使用白色LED的實(shí)施例中，在自然空冷下，在室溫為25℃的情況下，得到約100～300lm的光通量，用與小型電燈泡同等的發(fā)光部尺寸得到同等的光量。而且，在把卡型LED照明光源裝入相當(dāng)于光通量電燈泡的殼體中，而容納在光通量型的兩色鹵素?zé)襞莸闹睆街械那闆r下，如果使設(shè)置反射板的光出射區(qū)域(發(fā)光區(qū)域)的中心于電燈泡的光軸中心相一致，從上述發(fā)光部中心到大致方形的卡的長邊的端面(供電電極側(cè))的距離為以下這樣在直徑35mm的情況下約13mm在直徑40mm的情況下約15mm在直徑50mm的情況下約23mm而且，最好在基板周邊部中確保與上述導(dǎo)軌部相接觸的平坦部分。而且，為了樹脂封裝反射板的全體，最好在基板周邊部配置不設(shè)置LED的區(qū)域。這樣的區(qū)域設(shè)在約2cm方形尺寸的光出射區(qū)域的兩側(cè)，各自的區(qū)域的寬度被設(shè)定為1～3mm。在把該區(qū)域(空白部)設(shè)定得較大的情況下，需要縮小從發(fā)光部中心到上述端面的距離。
在插卡型的使用形式和設(shè)置卡來壓緊的類型的使用形式下，在對應(yīng)于照明器具和燈泡的兩方的用途的情況下，把供電電極集中在卡型LED照明光源的一面上，但是，從適合于各種方式的插拔的觀點(diǎn)出發(fā)，最好配置成反射鏡板(光出射區(qū)域)從基板的幾何中心偏離。
而且，為了有效地進(jìn)行來自卡型LED照明光源的基板背面的散熱，最好把供電電極集中設(shè)置在基板的光出射側(cè)的表面上，但是，為了確保于基板背面的寬闊范圍的表面上的熱傳導(dǎo)部件(散熱裝置)的熱接觸，不僅進(jìn)行由供電端子所產(chǎn)生的壓接，也進(jìn)行由其他的壓緊裝置所產(chǎn)生的壓接。在基板主要表面上設(shè)置用于進(jìn)行這樣的壓緊的空間來作為空白部。
從上述發(fā)光部中心到不存在供電電極的基板端面的距離可以設(shè)定得短于存在供電電極的側(cè)的距離。如果使該距離于光出射區(qū)域兩側(cè)的空白部的寬度相一致，例如，當(dāng)緊密配置成每兩邊連接4個(gè)卡型LED照明光源時(shí)，能夠用等距離并且盡可能短地設(shè)定反射鏡板(光出射區(qū)域)的間隔。
從以上說明的觀點(diǎn)出發(fā)，制作從卡型LED照明光源中的光出射區(qū)域的中心(發(fā)光部中心)到基板端面(供電電極側(cè)的端面)的距離為約16.5mm，從上述發(fā)光部中心到基板端面(于供電電極相對的端面)的距離為約12mm的試驗(yàn)品。通過把于供電電極相對側(cè)的空間(寬度)設(shè)定為足夠大，在反射板(光出射區(qū)域)的外側(cè)(基板的空白部)中，能夠進(jìn)行于下層布線層的通孔連接。在此情況下，通過使該部分為部分單層，不使用通孔而通過上下層的導(dǎo)線連接等來取得導(dǎo)通。反之，能夠使供電電極側(cè)成為部分單層。而且，僅在基板上的一部分中，進(jìn)行部分多層化，能夠提高布線的跳線的自由度。在此情況下，上述空白部成為有效的空間。
在本實(shí)施例中，供電電極，考慮對與連接器電極的接觸的機(jī)械誤差和通孔的制造誤差，而設(shè)計(jì)成具有大致方形的形狀，設(shè)定成寬0.8mm，長度2.5mm，供電電極間的中心與中心的距離為1.25mm。為了在卡型LED照明光源的基板上，形成盡可能多的獨(dú)立的電路，最好供電電極的數(shù)量更多。在本實(shí)施例的構(gòu)成例中，能夠設(shè)置16個(gè)供電電極。
當(dāng)為了恒電流驅(qū)動(dòng)用而設(shè)置相同數(shù)量的正極電極和負(fù)極電極時(shí)，給藍(lán)、綠(藍(lán)綠)、黃(橙)、紅和白分別分配供電電極，由此，設(shè)置6個(gè)(3路徑)的預(yù)備端子。
在本實(shí)施例中，為了確保供電電極與金屬基板之間的最小絕緣距離，把供電電極的邊緣與基板端面的距離最小設(shè)定為2mm。為了進(jìn)一步提高該絕緣性，使供電電極之間不是平面而是立體地，由絕緣層形成肋條。
在圖15中表示了設(shè)在一個(gè)卡型LED照明光源中的64個(gè)LED裸芯片的相互連接狀態(tài)的等效電路。在圖15中，R(+)代表發(fā)出紅色光的LED裸芯片的正極，R(-)代表發(fā)出紅色光的LED裸芯片的負(fù)極。對于其他顏色(Y、G、B)也是同樣的。
圖16是表示LED點(diǎn)亮電路的構(gòu)成例的方框圖。在圖示的構(gòu)成例中，卡型LED照明光源的點(diǎn)亮電路70包括整流/平滑電路71、降壓電路72和恒流電路73。整流/平滑電路71連接在AC100V的電源上，是具有把交流進(jìn)行直流化的功能的公知電路。而且，電源并不僅限于AC100V，也可以使用DC電源。在使用DC電源的情況下，可以使用電壓變換電路(降壓·升壓電路)來取代組合平滑電路和降壓電路的整流/平滑電路71。
降壓電路72把直流化的電壓降低到適合于LED的發(fā)光的電壓(例如，18V)上。恒流電路73由用于藍(lán)色、綠色、黃色和紅色的LED控制器恒流電路所構(gòu)成。LED控制器恒流電路具有把供給卡型LED照明光源75中的各色的LED群76的電流調(diào)節(jié)為恒定值的功能。恒流電路73與LED群76之間的電連接通過把卡型LED照明光源75插入照明裝置的連接器中來達(dá)到。具體地說，在卡型LED照明光源75的基板上所形成的供電電極通過與連接器內(nèi)相對應(yīng)的供電電極相接觸，來電氣導(dǎo)通。
這樣的點(diǎn)亮電路70包含電解電容器作為電路部件的一部分。由于電解電容器的溫度在約100℃下壽命顯著縮短，則需要把電解電容器附近的溫度充分降低到100℃以下。根據(jù)本實(shí)施例，在卡型LED照明光源75中發(fā)生的熱經(jīng)過卡型LED照明光源75的金屬板，通過照明裝置內(nèi)的散熱部件，從散熱裝置進(jìn)行散熱，因此，點(diǎn)亮電路的電解電容器附近的溫度維持在80℃以下，起到延長點(diǎn)亮電路的壽命的作用。
在本實(shí)施例中，為了給藍(lán)色、綠(藍(lán)綠)色、黃(橙)色和紅色的各個(gè)LED群76進(jìn)行恒流驅(qū)動(dòng)，而分別提供接地電位。因此，本實(shí)施例中的卡LED照明光源75的供電電極數(shù)為8個(gè)。8個(gè)供電電極中的一半作為正極電極，另一半作為負(fù)極電極。
下面，參照圖17和圖18來說明本實(shí)施例中的卡型LED照明光源的多層布線圖形。圖17表示多層布線基板中的上層布線圖形的布局，圖18表示下層布線圖形的布局。
在圖17和圖18中，在布線圖形78上所示的小的圓形區(qū)域79表示連接上下布線圖形的通孔的位置。而且，在圖1 7和圖18中，為了簡化，在各圖中，僅在一處分別表示了標(biāo)號「78」、「79」，但是，實(shí)際上，形成多個(gè)布線圖形和通孔。
在圖17中，在由代表性地表示的虛線圍繞的區(qū)域85a和85b中安裝LED裸芯片。圖19(a)和(b)放大表示區(qū)域85a和85b。在圖19(a)所示的部分中，以倒裝(FC)安裝形式來安裝LED裸芯片。另一方面，在圖19(b)所示的部分中，以導(dǎo)線接合(WB)安裝形式來安裝LED裸芯片。圖19(c)表示進(jìn)行FC安裝的LED裸芯片的剖面，圖19(d)表示進(jìn)行WB安裝的LED裸芯片的剖面。
在本實(shí)施例中，對于發(fā)出藍(lán)色或者綠(藍(lán)綠)色的光的LED裸芯片，進(jìn)行FC安裝，對于發(fā)出黃(橙)色或者紅色光的LED裸芯片，進(jìn)行WB安裝。
發(fā)出紅色或者黃(橙)色的光(波長相對較長的光)的LED裸芯片(器件)通常形成在包含發(fā)光層的層疊構(gòu)造為GaAs基板上。GaAs基板難于透過紅色和黃色光，安裝成位于發(fā)光層的下方。因此，這樣的LED裸芯片不能在面向下的狀態(tài)下進(jìn)行安裝。
在圖19(c)所示的FC安裝的情況下，在存在LED裸芯片的發(fā)光層的一側(cè)形成n電極和p電極，這些電極與多層布線基板上的布線(上層布線)的連接經(jīng)過金突起來進(jìn)行。
而且，在本實(shí)施例中，基板上的布線圖形在銅箔上進(jìn)行鍍鎳，在其上進(jìn)行鍍金來制造。通過把上述銅箔的厚度設(shè)定為35μm以下，形成倒裝安裝所需要的橫向尺寸為50μm以下的部分精細(xì)圖形。通過形成部分精細(xì)圖形，把基板整個(gè)表面的圖形設(shè)計(jì)規(guī)則中的線下空間維持為較大的值，能夠縮短進(jìn)行倒裝安裝的位置上的電極間隔。因此，能夠有效地制作布線圖形，提高基板的制造成品率。
而且，由于布線圖形在基板上離散地存在，在某些條件下，以非電解電鍍來形成，在試驗(yàn)品中，鍍鎳的厚度設(shè)定為約6μm，其上形成的鍍金的厚度設(shè)定為0.6μm。這樣，通過把鍍金的厚度設(shè)定得足夠大，能夠彌補(bǔ)在與LED裸芯片進(jìn)行金屬接合時(shí)產(chǎn)生的金的消耗所產(chǎn)生的接合強(qiáng)度不足。
而且，為了提高在未安裝LED裸芯片的區(qū)域中的反射率，可以在布線圖形和基板表面上配置由反射率高的材料組成的層或部件。
另一方面，在發(fā)出藍(lán)色或者綠(藍(lán)綠)色的光(波長相對較短的光)的LED裸芯片中，通常，在藍(lán)寶石基板上形成包含發(fā)光層的層疊構(gòu)造。由于藍(lán)寶石基板透過藍(lán)色和綠色的光，則可以在發(fā)光層的下方或上方以任意的配置進(jìn)行安裝。FC安裝適合于高密度化，因此，在本實(shí)施例中，通過FC安裝把藍(lán)色LED裸芯片和綠色LED裸芯片搭載在基板上。在圖19(d)所示的WB安裝的情況下，在基板背面和LED裸芯片的發(fā)光層存在的一側(cè)，分別形成n電極和p電極，p電極經(jīng)過多層布線基板上的布線(上層布線)和接合導(dǎo)線進(jìn)行連接。n電極經(jīng)過導(dǎo)電性膏、突起、金屬接合、各向異性導(dǎo)電性粘接劑等，與多層布線基板上的布線(上層布線)進(jìn)行連接。而且，為了更堅(jiān)固地連接它們，可以使用未充滿材料。
而且，各色的LED的構(gòu)造和安裝形式并不僅限于本實(shí)施例中的方案。一個(gè)基板上的全部的LED可以以一種安裝形式搭載，也可以以三種以上的安裝形式搭載。根據(jù)采用的LED的構(gòu)造，以最適當(dāng)?shù)陌惭b形式搭載各個(gè)LED。而且，從提高與器件的接合可靠性的觀點(diǎn)出發(fā)，至少基板的布線圖形的表面由金屬形成。為了使對金的金屬接合變得確實(shí)，最好把金層的厚度設(shè)定為0.5μm以上，設(shè)定為1μm以上更好。
在同一基板上排列不同種類的LED，或者，以多種安裝方法在同一基板上排列LED，在此情況下，發(fā)光層的位置隨著LED而變化。因此，最好根據(jù)由LED的發(fā)光位置和發(fā)光顏色而產(chǎn)生的色差來優(yōu)化設(shè)在每個(gè)LED上的透鏡的幾何學(xué)的形狀(焦點(diǎn)位置和開口率)。
參照圖17和圖18來說明布線的布局。
圖17所示的電極80a，80b，80c和80d分別是例如給紅色、藍(lán)色、綠色和黃色的各個(gè)LED群提供正電位的供電電極。另一方面，電極90a，90b，90c和90d分別是例如給紅色、藍(lán)色、綠色和黃色的各個(gè)LED群提供負(fù)電位(接地電位)的供電電極。
電極80a，80b，80c和80d分別經(jīng)過通孔與圖18所示的布線81a，81b，81c和81d相連接。另一方面，圖17所示的電極90a，90b，90c和90d分別經(jīng)過通孔與圖18所示的布線92a，92b，92c和92d相連接。
通過圖17和圖18所示的多層布線構(gòu)成，形成與圖15的電路實(shí)質(zhì)上相等的電路，但是，布線圖形的布局可以是任意的，并不僅限于圖17和圖18所示的構(gòu)成。
在本實(shí)施例中，在圖17的下方所示的區(qū)域中把全部的供電電極(正電極和負(fù)電極)80a～80d，90a～90d排列成一條直線，由于供電電極集中在基板的一邊附近，卡型LED照明光源與連接器的連接變得容易。這樣，在每個(gè)發(fā)出不同顏色的LED群中，地線分離并且使供電電極集中在基板的一邊的理由是為了采用上述這樣的多層布線構(gòu)造。
如上述那樣，在本實(shí)施例中，在卡型LED照明光源的金屬板的里面不存在供電電極，金屬板里面是平坦的。因此，能夠確保該金屬板與導(dǎo)熱性優(yōu)良的部件(設(shè)在照明裝置上)的較大的接觸面積，促進(jìn)從卡型LED照明光源向外部的散熱。該接觸面積最好具有LED所排列的區(qū)域(光出射區(qū)域或者LED群區(qū)域)的面積以上的大小。
在本實(shí)施例中，在一個(gè)基板上排列發(fā)出不同波長的光的4種LED裸芯片，但是，本發(fā)明并不僅限于此。發(fā)出的光的顏色(波長頻帶)可以為1～3種，也可以為5種以上。而且，可以分別使用發(fā)出多個(gè)光的LED裸芯片和通過添加熒光體而發(fā)出白色光的的LED裸芯片。而且，可以不使用發(fā)出白色光的LED裸芯片，一般來說，為了發(fā)出白光，需要在LED裸芯片的周圍覆蓋熒光體。在此情況下，如果把熒光體封入由基板和反射板所形成的空間內(nèi)，能夠?qū)崿F(xiàn)由LED所產(chǎn)生的熒光體激發(fā)。取代其，可以把使熒光體分散的片撐在反射板的上表面上。而且，可以用透明的樹脂材料與卡型LED照明光源一體地形成使上述熒光體分散的片本身。
實(shí)施例4
以下參照圖20至圖31來說明本發(fā)明的LED照明裝置的各種實(shí)施例。
首先，參照圖20。圖20表示電燈泡型的LED照明裝置。該LED照明裝置基本上具有與圖3所示的LED照明裝置相同的構(gòu)成，但是，把卡型LED照明光源裝入照明裝置中的方式不同。圖20的LED照明裝置是在照明裝置本體96中組合透光性蓋97來使用，但是，卡型LED照明光源95卸下是在從本體96暫時(shí)卸下透光性蓋97的狀態(tài)下來進(jìn)行的。在本體96的上表面上設(shè)置嵌入卡型LED照明光源95的容納部98，本體96設(shè)有從上表面壓入容納部98中所嵌入的卡型LED照明光源95的固定蓋99。固定蓋99把其一端附近作為轉(zhuǎn)動(dòng)軸進(jìn)行支承，以便于進(jìn)行開閉，具有與卡型LED照明光源95上的供電電極95a相接觸的連接器電極99a。該連接器電極99a與本體96內(nèi)的點(diǎn)亮電路(未圖示)相連接。連接器電極99a和容納部98通過其組合，起到一個(gè)「連接器」的作用。
固定蓋99具有開放容納在容納部98中的卡型LED照明光源95的光出射區(qū)域并且壓緊供電電極95a和其他的部分的構(gòu)造。在關(guān)閉固定蓋99的狀態(tài)下，卡型LED照明光源95的基板背面與容納部98熱接觸。容納部98的底面由導(dǎo)熱性優(yōu)良的材料(例如，鋁等金屬材料)所形成。該導(dǎo)熱性優(yōu)良的材料起到散熱片的作用，散射由卡型LED照明光源95產(chǎn)生的熱，能夠抑制過度的升溫。
在優(yōu)選的實(shí)施例中，透光性蓋97的卸下和固定蓋99的開閉構(gòu)成為不使用特別的工具，能夠用人的手和手指來簡單地進(jìn)行。因此，卡型LED照明光源95的更換(裝卸)能夠容易地進(jìn)行。而且，透光性蓋97可以具有光擴(kuò)散層。而且，可以使用有著色材料、熒光材料、磷光材料制作的其他蓋板97a來取代透光性蓋97。而且，可以采用雙面凸透鏡97b和光擴(kuò)散蓋板97c?；蛘撸梢圆捎镁哂卸鄠€(gè)透鏡和反射材料或者把上述各種光學(xué)部件相組合的功能的蓋板。
在圖20的照明裝置中，一個(gè)卡型LED照明光源95進(jìn)行裝卸，但是，對一個(gè)照明裝置進(jìn)行裝卸的卡型LED照明光源的個(gè)數(shù)可以為多個(gè)。圖21表示多個(gè)卡型LED照明光源所安裝的電燈泡型的LED照明裝置?？ㄐ蚅ED照明光源通過可以開閉的一對固定蓋來進(jìn)行遮擋、固定。
在圖20和圖21中，表示了能夠與電燈泡型電燈互換的LED照明裝置，但是，使用本發(fā)明的卡型LED照明光源也可以實(shí)現(xiàn)能夠與直管熒光燈和環(huán)形熒光燈互換的LED照明光源。如果制作具有與直管熒光燈和環(huán)形熒光燈相同的形態(tài)的LED照明光源，對于現(xiàn)有的裝置，可以安裝使用本發(fā)明的LED照明光源來取代直管或環(huán)形的熒光燈。
圖22表示立式LED照明裝置。在圖22所示的照明裝置本體96中設(shè)置用于容納卡型LED照明光源95的容納部98。該容納部98具有導(dǎo)軌，進(jìn)行引導(dǎo)以使卡型LED照明光源95滑動(dòng)。如果把設(shè)有供電電極95a的部分作為頂端，把卡型LED照明光源95插入照明裝置的容納部98中，就能在卡型LED照明光源95安裝的狀態(tài)下，完成供電電極95a與連接器電極的連接。所安裝的卡型LED照明光源95通過摩擦力進(jìn)行固定，不會(huì)意外脫落。而且，由于卡型LED照明光源95的基板背面與容納部98熱接觸，則該接觸部分最好有導(dǎo)熱性優(yōu)良的材料形成。
在圖22的立式照明裝置中，一個(gè)卡型LED照明光源95進(jìn)行裝卸，但是，對一個(gè)照明裝置進(jìn)行裝卸的卡型LED照明光源的個(gè)數(shù)可以有多個(gè)。圖23表示兩個(gè)卡型LED照明光源進(jìn)行裝卸的構(gòu)成的立式LED照明裝置。
圖24表示立式LED照明裝置的另一個(gè)實(shí)施例。在該LED照明裝置中，采用圖21所示類型的連接器?？ㄐ蚅ED照明光源通過固定蓋而固定在照明裝置上。該固定蓋的開閉可以用人的手指簡單地執(zhí)行。
圖25表示作為手電筒和鋼筆型手電筒的便攜式LED照明裝置。在該照明裝置中設(shè)有用于裝卸卡型LED照明光源95的槽100。但是，卡型LED照明光源95的裝卸可以采用不設(shè)置槽來完成的構(gòu)成。圖25的LED照明裝置可以用干電池和充電電池來使卡型LED照明光源動(dòng)作，具有能夠手持移動(dòng)的構(gòu)成。
圖26表示置換為使用現(xiàn)有的直管熒光燈的照明裝置的LED照明裝置。在該LED照明裝置的本體101中設(shè)置能夠裝卸多個(gè)卡型LED照明光源95的連接器，經(jīng)過本體101的槽100來進(jìn)行卡型LED照明光源95的裝卸。
圖26的照明光源不是能夠與直管熒光燈互換的LED光源，而是能夠與使用直管熒光燈的立式照明裝置互換的LED照明光源。
圖27表示置換為使用現(xiàn)有的環(huán)形熒光燈的照明裝置的LED照明裝置。在LED照明裝置的本體102中，設(shè)置能夠裝卸多個(gè)卡型LED照明光源95的連接器，經(jīng)過本體102的槽100來進(jìn)行卡型LED照明光源95的裝卸。
圖28表示向下照光型的LED照明裝置。本發(fā)明的LED照明裝置容易薄型化，因此，容易作為向下照光而配置在房間和車輛的頂棚上。
圖29表示光軸可變型的LED照明裝置。通過把安裝卡型LED照明光源的部分以特定軸為中心旋轉(zhuǎn)任意角度，能夠容易地把光出射方向設(shè)定到所希望的方位上。
圖30表示卡型LED照明裝置。采用紐扣電池等薄型電池作為電源，而把照明裝置本身薄型化。這樣的LED照明裝置通過薄型·輕量化，容易攜帶。
圖31表示鑰匙環(huán)型的LED照明裝置。該LED照明裝置用紐扣電池等薄型電池來工作，能夠小型輕量化，因此，便于手持移動(dòng)。
以上參照圖20至圖31來說明了本發(fā)明的LED照明裝置的各種實(shí)施例，但是，本發(fā)明的實(shí)施例并不僅限于此，能夠采用多種形態(tài)。
如上述實(shí)施例的說明所看到的那樣，對于一個(gè)照明裝置使用一個(gè)或者多個(gè)卡型LED照明光源來設(shè)計(jì)各種照明裝置，在此情況下，標(biāo)準(zhǔn)化的預(yù)定卡型LED照明光源容易普及。例如，在圖21的照明裝置的情況下，與使用一個(gè)大面積的卡型LED照明光源相比，對于圖20的照明裝置，可以原樣使用多個(gè)可以裝卸的卡型LED照明光源來構(gòu)成。這樣，通過卡型LED照明光源的批量生產(chǎn)效果，能夠得到容易降低單件的價(jià)格的重要的效果。而且，當(dāng)隨著照明裝置的種類和生產(chǎn)商的不同而使可以使用的卡型LED照明光源不同時(shí)，互換性變差，用戶的不滿強(qiáng)烈，因此，對于卡型LED照明光源的主要部分，最好具有標(biāo)準(zhǔn)化的功能和尺寸。
而且，在上述實(shí)施例中的卡型LED照明光源中，都使用了安裝LED裸芯片的方案，但是，也可以采用形成有機(jī)EL膜的卡型LED照明光源。本說明書中的「在基板的一面上安裝LED的可裝卸的卡型LED照明光源」廣泛地包含在散熱基板上設(shè)置有機(jī)EL的卡型LED照明光源。
如上述那樣，本發(fā)明的LED照明裝置通過使用卡型LED照明光源作為能夠簡單地裝卸的部件，能夠延長作為照明裝置的壽命，與現(xiàn)有的照明裝置互換。在這樣的LED照明裝置中最好使用圖12所示的構(gòu)成的卡型LED照明光源，但是，用于本發(fā)明的LED照明裝置的卡型LED照明光源并不僅限于上述實(shí)施例。
這樣，作為在本發(fā)明的LED照明裝置中裝卸的卡型LED照明光源，能夠采用具有各種構(gòu)成的方案，并不僅限于參照附圖而說明的卡型LED照明光源的實(shí)施例。
而且，本發(fā)明的卡型LED照明光源可以用于照明裝置之外的裝置中。例如，可以使用與照明裝置同樣需要亮度高的光的出射的設(shè)備和其他裝置的光源部分的本發(fā)明這樣的可裝卸的卡型LED照明光源。
而且，可以在基板上接合LED裸芯片被模鑄狀態(tài)下的LED器件(最好是面安裝型的)，來取代在基板上直接安裝LED裸芯片。在此情況下，在LED被模鑄的狀態(tài)下分別被制作，因此，與直接安裝LED裸芯片的情況相比，基板與LED裸芯片之間的熱阻變高。但是，如果采用上述基板構(gòu)成，即使在把LED器件設(shè)置在基板上的情況下，也能實(shí)現(xiàn)優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的散熱性，能夠提高LED器件集成時(shí)的散熱性。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的LED照明裝置和卡型LED光源具有與可裝卸的卡型LED光源相連接的連接器和與其對應(yīng)的供電電極。而且，LED照明裝置設(shè)有點(diǎn)亮電路，卡型LED光源設(shè)有金屬基板和多個(gè)LED，基板背面的金屬基板表面與照明裝置的一部分熱接觸。
此時(shí)，在金屬基板上設(shè)置兼用做封裝樹脂透鏡、光學(xué)反射板和散熱器的帶孔金屬板，每個(gè)上述反射板在基板上封住LED。
而且，LED裸芯片直接安裝在基板上，基板的布線層具有多層，并且，在一面的一邊上具有多個(gè)供電端子。而且，在優(yōu)選的實(shí)施例中，供電端子具有多個(gè)接地電極。
根據(jù)本發(fā)明的LED照明裝置，通過由可裝卸的卡狀構(gòu)造物來構(gòu)成光源部分，而提高了使光源中的各個(gè)LED器件產(chǎn)生的熱被平滑地散熱的效果，同時(shí)，可以僅把壽命終結(jié)的光源更換為新的光源，由此，能夠長期使用照明裝置的光源之外的構(gòu)造體。
根據(jù)本發(fā)明的卡型LED照明光源，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)LED器件的高密度化、良好的散熱性和發(fā)生的光的利用效率的提高，能夠?qū)崿F(xiàn)卡型LED照明光源的實(shí)用化。
權(quán)利要求
1.一種LED照明裝置，包括連接到在基板的一面上安裝了LED的可裝卸的卡型LED照明光源上的至少一個(gè)連接器；和經(jīng)過所述連接器與所述卡型LED照明光源電連接的點(diǎn)亮電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述基板是在所述LED所安裝的表面上設(shè)置絕緣層和導(dǎo)電性布線圖形的金屬基板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的LED照明裝置，其特征在于，所述LED在裸芯片狀態(tài)下安裝到所述基板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的LED照明裝置，其特征在于，在所述基板中安裝了所述LED的基板表面的一端側(cè)形成供電電極，所述基板中安裝有所述LED的光出射區(qū)域的中心位置偏離所述基板的中心位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的LED照明裝置，其特征在于，設(shè)有與所述基板上未安裝所述LED的基板背面熱接觸，并從所述基板背面吸取熱的熱傳導(dǎo)部件。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的LED照明裝置，其特征在于，所述基板背面與所述熱傳導(dǎo)部件之間的接觸面積大于或等于所述基板上安裝所述LED的光出射區(qū)域的面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，進(jìn)一步具有用于從外部向所述點(diǎn)亮電路供給電能的供電插座。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的LED照明裝置，其特征在于，所述供電插座是電燈泡用燈口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的LED照明裝置，其特征在于，設(shè)有透過從與所述連接器連接的狀態(tài)的所述卡型LED照明光源所發(fā)出的光的蓋子。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，包括能夠?qū)崿F(xiàn)所述卡型LED照明光源的固定和卸下的容納部；和防止所述卡型LED從所述容納部脫落的防脫落裝置，所述防脫落裝置能夠這樣動(dòng)作通過人的手指從所述容納部卸下所述卡型LED照明光源。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED照明裝置，其特征在于，所述基板中安裝有所述LED的基板面的形狀為長方形，所述容納部具有進(jìn)行引導(dǎo)的導(dǎo)軌，以便于使所述卡型LED照明光源滑動(dòng)，固定在所述容納部中的所述卡型LED照明光源接受來自所述連接器的供電的同時(shí)，所述卡型LED照明光源的所述基板背面與所述容納部熱接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的LED照明裝置，其特征在于，設(shè)有具有把所述卡型LED照明光源固定在所述容納部中的固定部的動(dòng)作機(jī)構(gòu)，固定在所述容納部中的所述卡型LED照明光源接受來自所述連接器的供電的同時(shí)，所述卡型LED照明光源的所述基板背面與所述容納部熱接觸。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，所述卡型LED照明光源的未安裝LED的基板背面與所述LED之間的熱阻為10℃/W以下。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，設(shè)有使來自所述基板中未安裝所述LED的基板背面的熱進(jìn)行散熱的裝置。
15.一種卡型LED照明光源，包括金屬基板、安裝在所述金屬基板的一面上的多個(gè)LED裸芯片，其特征在于，可裝卸地受到具有連接器和點(diǎn)亮電路的照明裝置的支承并且所述金屬基板中未安裝所述LED裸芯片的基板背面與所述照明裝置的一部分熱接觸，在所述金屬基板中安裝了所述LED裸芯片的所述基板一面上設(shè)置供電端子。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述金屬基板中安裝了所述LED裸芯片的基板面上，設(shè)置有開設(shè)有包圍各個(gè)LED裸芯片的孔的光學(xué)反射板，并且，各個(gè)LED裸芯片被密封。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述光學(xué)反射板的所述孔中配置有光學(xué)透鏡。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述金屬基板與所述光學(xué)反射板之間配置有應(yīng)力緩和裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述金屬基板的中心位置從所述金屬基板中安裝有所述LED裸芯片的光出射區(qū)域的中心位置偏離。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述金屬基板中未安裝所述LED裸芯片的基板背面與所述LED裸芯片之間的熱阻為10℃/W以下。
21.根據(jù)權(quán)利要求14至20中任一項(xiàng)所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述金屬基板中安裝有所述LED裸芯片的基板面上形成有絕緣層和導(dǎo)電性布線圖形，所述絕緣層由至少包含無機(jī)填料和樹脂組合物的復(fù)合材料所形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述絕緣層是白色的。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的卡型LED照明光源，其特征在于，設(shè)有經(jīng)過絕緣層而層疊的2層以上的布線層，具有在所述絕緣層的規(guī)定位置上相互連接所述兩層以上的布線層的構(gòu)造。
24.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述多個(gè)LED裸芯片的至少一部分，通過倒裝接合而連接在所述金屬基板的布線圖形上。
25.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述金屬基板上設(shè)有接受從所述LED裸芯片發(fā)出的光的至少一部分而發(fā)出可見光的熒光體。
26.一種裝置，其特征在于，具有給權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的卡型LED照明光源供電的連接器。
27.一種卡型LED照明光源，在散熱基板上設(shè)置有分別在器件基板上具有發(fā)光部的多個(gè)LED裸芯片，其特征在于，所述LED裸芯片設(shè)置在所述散熱基板上，并使所述發(fā)光部與所述散熱基板之間的距離小于所述器件基板與所述散熱基板之間的距離，所述LED裸芯片的所述器件基板的光出射表面，形成為邊緣部低于中央部的傾斜面形狀。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述LED裸芯片直接倒裝接合在所述散熱基板上。
29.根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的卡型LED照明光源，其特征在于，所述散熱基板是復(fù)合基板。
30.根據(jù)權(quán)利要求28所述的卡型LED照明光源，其特征在于，在所述散熱基板上設(shè)置有配置成分別包圍所述LED裸芯片從而控制來自所述LED裸芯片的光的方向的光學(xué)反射板。
全文摘要
一種LED照明裝置，包括至少與在基板的一面上安裝了LED的可裝卸的卡型LED照明光源相連接的一個(gè)連接器和經(jīng)過該連接器與卡型LED照明光源電連接的點(diǎn)亮電路?？ㄐ蚅ED照明光源最好具有金屬基板和安裝在金屬基板的一面上的多個(gè)LED，金屬基板中的未安裝LED的基板背面與照明裝置的一部分熱接觸。與連接器電連接的供電端子設(shè)在金屬基板中安裝了LED的基板一面上。
文檔編號H01L33/64GK1464953SQ02802577
公開日2003年12月31日 申請日期2002年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月9日
發(fā)明者清水正則, 矢野正, 瀨戶本龍海, 松井信幸, 田村哲志 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社