發(fā)光二極管裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】發(fā)光二極管裝置
[0001]本發(fā)明專利申請(qǐng)是發(fā)明名稱為“發(fā)光二極管裝置”、申請(qǐng)日為2010年6月23日、申請(qǐng)?zhí)枮椤?01010212330.9”的發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。
[0002]本發(fā)明以在2009年6月23日提出申請(qǐng)的第2009 — 148996號(hào)日本專利申請(qǐng)為基礎(chǔ)對(duì)其主張優(yōu)先權(quán)，并且該原專利申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用被包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及發(fā)光二極管裝置，其能夠集合多個(gè)發(fā)光二極管元件用作各種照明用光源。
【背景技術(shù)】
[0004]以往，作為化合物半導(dǎo)體的發(fā)光二極管元件(以下稱為L(zhǎng)ED元件)，發(fā)揮其壽命長(zhǎng)且小型化的特點(diǎn)，作為光源裝置被廣泛采用。并且，通過(guò)開(kāi)發(fā)由氮化鎵類化合物半導(dǎo)體等形成的藍(lán)色發(fā)光LED元件，推進(jìn)白色光和疑似白色光的光源裝置的產(chǎn)品化，進(jìn)而使研宄了 LED元件的散熱的高亮度高輸出的光源裝置也得到產(chǎn)品化。并且，在一個(gè)LED元件中，發(fā)光量是有限度的，所以在一個(gè)基板上安裝多個(gè)LED元件并使其點(diǎn)亮，能夠獲得大的光量，這種集合型的發(fā)光二極管(以下稱為L(zhǎng)ED)或LED光源單元已經(jīng)被公開(kāi)(例如，參照日本特開(kāi)2006 —295085號(hào)公報(bào)(第3頁(yè)，圖1))。
[0005]圖18表示現(xiàn)有的LED光源單元100。該LED光源單元100由細(xì)長(zhǎng)的絕緣基板101、在該絕緣基板101的一面沿長(zhǎng)度方向隔開(kāi)間隔配置成一列的多個(gè)LED元件110、和未圖示的被固定粘接在絕緣基板101的另一面上的金屬板等構(gòu)成。絕緣基板101具有在其兩側(cè)配置的兩個(gè)電極端子102a、102b，從各個(gè)電極端子102a、102b沿著LED元件110的列形成有電極104，連接電極103a、103b呈列狀配置在各個(gè)LED元件110的附近。
[0006]多個(gè)LED元件110通過(guò)連接線111與附近的連接電極103a、103b連接。由此，各個(gè)LED元件110相對(duì)于電極端子102a、102b并聯(lián)連接。在電極端子102a、102b被供給驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流流向各個(gè)LED元件110，全部LED元件110—起點(diǎn)亮。各個(gè)LED元件110被密封部件105密封，實(shí)現(xiàn)機(jī)械性及電氣性保護(hù)。這種現(xiàn)有的LED光源單元100能夠?qū)⒍鄠€(gè)LED元件配置成列狀，并使它們同時(shí)點(diǎn)亮，所以能夠獲得比較大的發(fā)光光量。并且，在這種現(xiàn)有的LED光源單元中，將多個(gè)LED光源單元配置成線狀或者配置成二維狀，由此能夠容易地形成各種形狀的光源。
[0007]但是，在上述現(xiàn)有的LED光源單元中，由于LED元件被配置成線狀，所以發(fā)光區(qū)域是細(xì)長(zhǎng)的長(zhǎng)方形狀，存在必須會(huì)聚來(lái)自光源單元的射出光等光學(xué)設(shè)計(jì)上的難題。并且，如果將多個(gè)光源單元排列形成大致四方形的發(fā)光區(qū)域，則比較容易進(jìn)行光學(xué)設(shè)計(jì)，但是由于在分體的多個(gè)光源單元之間存在間隙，所以很難提高LED元件的密度，獲得流明密度(lumendensity:光束總密度)高的光源裝置是有限度的。
[0008]其中，在普通光源中，如果該流明密度良好，則在進(jìn)行會(huì)聚射出光的透鏡等的光學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)非常有利，并且能夠容易地實(shí)現(xiàn)高亮度高輸出而且發(fā)光效率良好的光源。為此，對(duì)將流明密度高的光源裝置作為各種照明用光源的要求日益強(qiáng)烈。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于，提供一種LED裝置，能夠獲得發(fā)光部小、光學(xué)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、而且總體流明密度高的光源裝置。
[0010]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例涉及的發(fā)光二極管裝置具有:具有熱傳導(dǎo)性的基座，所述基座具有上表面、與上表面相對(duì)的下表面以及上表面和下表面之間的周緣側(cè)面；多個(gè)基座安裝區(qū)域，利用具有形成有電極的上表面、與上表面相對(duì)的下表面以及貫通該上表面和下表面的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)貫通孔的絕緣性基板，將該基板的下表面安裝在該基座的上表面上，所述基座的上表面的一部分從基板的多個(gè)貫通孔露出而形成該多個(gè)基座安裝區(qū)域；多個(gè)發(fā)光二極管元件，其被安裝在該多個(gè)基座安裝區(qū)域的各個(gè)基座安裝區(qū)域中；以及框體，其被配置成包圍所述多個(gè)基座安裝區(qū)域的周圍，形成發(fā)光區(qū)域，設(shè)于所述基板的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)貫通孔被配置成在其長(zhǎng)度方向平行，而且在與長(zhǎng)度方向垂直的寬度方向隔開(kāi)間隔，設(shè)于所述基板上表面的電極與相鄰的貫通孔平行且獨(dú)立地設(shè)置在寬度方向相鄰的多個(gè)貫通孔之間，并與該多個(gè)發(fā)光二極管元件電連接。
[0011]在另一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)光二極管裝置具有:具有熱傳導(dǎo)性的基座，所述基座具有上表面、與上表面相對(duì)的下表面以及上表面和下表面之間的周緣側(cè)面；至少一個(gè)基座安裝區(qū)域，利用具有形成有電極的上表面、與上表面相對(duì)的下表面以及貫通該上表面和下表面的貫通孔的絕緣性基板，將該基板的下表面安裝在該基座的上表面上，所述基座的上表面的一部分從基板的貫通孔露出而形成該至少一個(gè)基座安裝區(qū)域；多個(gè)發(fā)光二極管元件，其被安裝在所述基座安裝區(qū)域上，而且各個(gè)發(fā)光二極管元件與沿著所述貫通孔的兩側(cè)設(shè)置的電極相互電連接；以及框體，其被配置成包圍所述基座安裝區(qū)域的周圍，形成發(fā)光區(qū)域，所述框體包含硅酮和氧化鈦混合而成的材料。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置的剖面圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置的發(fā)光區(qū)域的放大圖。
[0015]圖4是說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置的LED元件的連接的電路圖。
[0016]圖5是說(shuō)明本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置的動(dòng)作的立體圖。
[0017]圖6是表示在本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置上安裝了散熱部件的狀態(tài)的側(cè)視圖。
[0018]圖7是本發(fā)明的第2實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0019]圖8是本發(fā)明的第2實(shí)施例的LED裝置的發(fā)光區(qū)域的放大俯視圖。
[0020]圖9是說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例的LED裝置的LED元件的連接的電路圖。
[0021]圖10是本發(fā)明的第3實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0022]圖11是本發(fā)明的第3實(shí)施例的LED裝置的發(fā)光區(qū)域的放大俯視圖。
[0023]圖12是本發(fā)明的第4實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0024]圖13是本發(fā)明的第4實(shí)施例的LED裝置的發(fā)光區(qū)域的放大俯視圖。
[0025]圖14是本發(fā)明的第5實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0026]圖15是說(shuō)明本發(fā)明的第5實(shí)施例的LED裝置的LED元件的連接的電路圖。
[0027]圖16是本發(fā)明的第6實(shí)施例的LED裝置的俯視圖。
[0028]圖17是說(shuō)明本發(fā)明的第6實(shí)施例的LED裝置的LED元件的連接的電路圖。
[0029]圖18是現(xiàn)有的LED光源單元的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]下面，參照附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
[0031]【第I實(shí)施例】
[0032]圖1?圖6表示本發(fā)明的第I實(shí)施例的LED裝置。該第I實(shí)施例的LED裝置I具有如下構(gòu)造，設(shè)定發(fā)光區(qū)域，在該發(fā)光區(qū)域的內(nèi)側(cè)設(shè)定基座安裝區(qū)域，在基座安裝區(qū)域中安裝多個(gè)LED元件。
[0033]具體地講，該LED裝置I例如具有:基座2，其具有上表面、與上表面相對(duì)的下表面、以及上表面和下表面之間的周緣側(cè)面，并具有熱傳導(dǎo)性Γ薄板狀的基板10，其是具有形成有電極lla、llb、18a、18b的上表面、與上表面相對(duì)的下表面、以及貫通該上表面和下表面的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)貫通孔13a、13b、13c的絕緣性基板10，該基板10的下表面被固定粘接在該基座2的上表面上；以及設(shè)于該基板10上的框體14 (參照?qǐng)D1和圖2)。另外，基座2利用例如鋁材等具有較高的熱傳導(dǎo)性的金屬板構(gòu)成。
[0034]設(shè)于基板10的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)貫通孔13a、13b、13c被配置成在其長(zhǎng)度方向平行，而且在與長(zhǎng)度方向垂直的寬度方向上隔開(kāi)間隔，設(shè)于基板上表面的電極18a、18b與相鄰的貫通孔平行且獨(dú)立地設(shè)置在沿寬度方向相鄰的多個(gè)貫通孔13a、13b、13c之間，并與多個(gè)LED元件20電連接。另外，在寬度方向上配置的間隔是用于在貫通孔13a、13b、13c之間配置獨(dú)立的電極18a、18b的間隔。
[0035]并且，在本實(shí)施例中，貫通基板10的上表面和下表面的貫通孔13a、13b、13c是細(xì)長(zhǎng)形狀的貫通孔，在其長(zhǎng)度方向平行，而且在與長(zhǎng)度方向垂直的寬度方向上隔開(kāi)間隔配置，設(shè)于基板上表面的電極18a、18b與相鄰的貫通孔平行且獨(dú)立地設(shè)置在沿寬度方向相鄰的多個(gè)貫通孔之間，并與安裝在露出于多個(gè)貫通孔的多個(gè)基座安裝區(qū)域中的該多個(gè)LED元件20電連接。
[0036]另外，在與長(zhǎng)度方向平行配置的多個(gè)貫通孔的寬度方向的外側(cè)兩側(cè)配置有分別獨(dú)立的電極I la、I lb。
[0037]基板10例如是利用BT樹(shù)脂或玻璃環(huán)氧樹(shù)脂材料等構(gòu)成的印刷基板，電極包括設(shè)于該基板的上表面的利用銅箔等形成的電極lla、llb、18a、18b(參照?qǐng)D1和圖2)。在本實(shí)施例中，電極IlaUlb利用阻焊劑23覆蓋除了需要連接的部分之外的部分，并分別具有在對(duì)角的角部附近露出于外側(cè)，與外部連接來(lái)接受驅(qū)動(dòng)電壓的供給的連接部分12a、12b (參照?qǐng)D1)，在不設(shè)置阻焊劑23的情況下，不限于電極IlaUlb的角部，也能夠從電極的任意位置接受驅(qū)動(dòng)電壓的供給。
[0038]沿各個(gè)貫通孔的寬度方向并列設(shè)置的至少兩個(gè)LED元件安裝在從各個(gè)貫通孔露出的基座安裝區(qū)域中，并且串聯(lián)連接到沿各個(gè)貫通孔的寬度方向相鄰配置的兩個(gè)獨(dú)立的電極上。并且，在各個(gè)貫通孔的長(zhǎng)度方向上設(shè)置有多個(gè)由串聯(lián)連接的并列設(shè)置的LED元件構(gòu)成的串聯(lián)連接的單元，形成多個(gè)串聯(lián)連接的單元，安裝在從各個(gè)貫通孔露出的基座安裝區(qū)域中的多個(gè)串聯(lián)連接的單元互相并聯(lián)連接到沿各個(gè)貫通孔的寬度方向相鄰配置的兩個(gè)獨(dú)立的電極上。
[0039]框體14例如具有厚度較薄的環(huán)狀形狀，利用在硅酮中混合有氧化鈦的材料構(gòu)成，在基板10的大致中央部，跨越電極lla、llb利用適當(dāng)?shù)氖侄喂潭ㄕ辰釉陔姌Olla、llb的表面上(參照?qǐng)D1)。該框體14在其內(nèi)側(cè)形成例如圓形的發(fā)光區(qū)域21?？蝮w14的形狀和發(fā)光區(qū)域21的形狀不限于圓形，能夠設(shè)定為任意的形狀。另外，該發(fā)光區(qū)域21及發(fā)光區(qū)域21的內(nèi)部的具體結(jié)構(gòu)將在后面敘述。
[0040]在該發(fā)光區(qū)域21的內(nèi)側(cè)，在基板10上設(shè)有至少一個(gè)基座安裝區(qū)域(參照?qǐng)D1)。在一個(gè)實(shí)施例中，該基座安裝區(qū)域利用貫通基板10設(shè)置的至少一個(gè)貫通孔形成，以使基座的一面的一部分露出。
[0041]在該基座安裝區(qū)域中配置有多個(gè)LED元件20，這些LED元件20被安裝在基座2上，而且各個(gè)LED元件20通過(guò)例如金屬細(xì)線即連接線19互相電連接。
[0042]在圖示的實(shí)施例中，還設(shè)有與一個(gè)基座安裝區(qū)域不同的多個(gè)例如3個(gè)基座安裝區(qū)域17a、17b、17c(參照?qǐng)D3)，這些基座安裝區(qū)域分別利用具有大致長(zhǎng)方形狀的形狀、互相并列配置的3個(gè)貫通孔13a、13b、13c形成，在通過(guò)這些貫通孔而露出的基座2的表面上直接安裝有多個(gè)LED元件20 (參照?qǐng)D1和圖2)。另外，多個(gè)基座安裝區(qū)域17a、17b、17c將在后面敘述。
[0043]這里，多個(gè)LED元件20在框體14的內(nèi)側(cè)的圓形區(qū)域中發(fā)光，所以把該圓形區(qū)域稱為發(fā)光區(qū)域21。
[0044]在框體14的內(nèi)側(cè)即發(fā)光區(qū)域21設(shè)有密封LED元件20等的密封部件15 (參照?qǐng)D1和圖2)。該密封部件15例如被填充在發(fā)光區(qū)域21中而固化。該密封部件15具有透光性，以使LED元件20的發(fā)光射出到外部。另外，該密封部件15在圖1和圖3中被表示為透明的，以便容易理解發(fā)光區(qū)域21內(nèi)部。在一個(gè)示例中，框體14的內(nèi)徑約為11mm，因此，發(fā)光區(qū)域21的直徑約為11_，但該框體的尺寸不限于該示例，能夠任意設(shè)定。
[0045]在基座2和基板10的對(duì)角部設(shè)有安裝部16a、16b (參照?qǐng)D1)。該安裝部16a、16b用于利用例如螺釘(未圖示)將LED裝置I安裝在后面敘述的散熱部件等上。另外，電極lla、llb避開(kāi)該安裝部16a、16b而形成。并且，在基板10的表面上，在電極端子12a、12b和發(fā)光區(qū)域21的外側(cè)區(qū)域設(shè)有例如白色阻焊劑23(參照?qǐng)D2)。另外，在圖1中，省略圖示所述白色阻焊劑23。
[0046]下面，參照?qǐng)D3更具體地說(shuō)明上述第I實(shí)施例的LED裝置的發(fā)光區(qū)域21。
[0047]如圖3所示，發(fā)光區(qū)域21是如上所述的圓形狀。并且，該發(fā)光區(qū)域21如圖1所示其周圍被框體14包圍。在發(fā)光區(qū)域21內(nèi)的基板10上，如前面所述，以大致相等間隔并列地形成有電極IlaUlb及貫通基