照明装置
【課題】 広範囲を照らすことが可能な照明装置であって、各半導体発光素子の消費電力を抑えることで、製品寿命を長くすることが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 照明装置１であって、開口部Ｈを有するフレーム２と、フレーム２内に設けられた、第１半導体発光素子３が設けられる第１実装面Ｒ１および第２半導体発光素子４が設けられる第２実装面Ｒ２を有し、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置され、且つ断面視して第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２とが交差するとともに、当該交差個所に凹部Ｃが形成された屈曲基板５と、開口部Ｈの縁に沿って設けられた、屈曲基板５を覆う透光性カバー６と、を備えている。
【解決手段】 照明装置１であって、開口部Ｈを有するフレーム２と、フレーム２内に設けられた、第１半導体発光素子３が設けられる第１実装面Ｒ１および第２半導体発光素子４が設けられる第２実装面Ｒ２を有し、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置され、且つ断面視して第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２とが交差するとともに、当該交差個所に凹部Ｃが形成された屈曲基板５と、開口部Ｈの縁に沿って設けられた、屈曲基板５を覆う透光性カバー６と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする照明装置の開発が進められている。そして、複数の半導体発光素子を設けることで、広範囲を照らし出すことが可能な照明装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。ところが、一つの基板に複数の半導体発光素子を実装した場合は、半導体発光素子が発光時に発生する熱が、隣接する半導体発光素子に伝えわることで、熱が伝わった半導体発光素子の輝度が変化し、ひいては発光効率が低下するとともに消費電力が大きくなり、製品寿命が短くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２００１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、広範囲を照らすことが可能な照明装置であって、各半導体発光素子の消費電力を抑えることで、製品寿命を長くすることが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、開口部を有するフレームと、前記フレーム内に設けられた、第１半導体発光素子が設けられる第１実装面および第２半導体発光素子が設けられる第２実装面を有し、前記第１実装面および前記第２実装面が前記開口部に向かって配置され、且つ断面視して前記第１実装面と前記第２実装面とが交差するとともに、当該交差個所に凹部が形成された屈曲基板と、前記開口部の縁に沿って設けられた、前記屈曲基板を覆う透光性カバーと、を備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、広範囲を照らすとともに、各半導体発光素子の消費電力を抑えることで、製品寿命を長くすることが可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。
【図２】図１に示す照明装置のＸ−Ｘ’に沿った断面図である。
【図３】図２に示した照明装置のフレームを示す断面図である。
【図４】図２に示す照明装置の一部Ａを拡大した断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置の屈曲基板を示した概観斜視図である。
【図６】図５に示す屈曲基板のＹ−Ｙ’に沿った断面図である。
【図７】照明装置を構成する半導体発光素子の内部を示した概観斜視図である。
【図８】図７に示す半導体発光素子のＺ−Ｚ’に沿った断面図である。
【図９】一変形例に係る照明装置の断面図であって、図２の断面に相当する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる照明装置の実施形態を説明する。なお、本
発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
図１は、照明装置の平面視した平面図であって、一対のライン上のそれぞれに、複数の半導体発光素子の光源が並んでいる。図２は、照明装置の内部を示した断面図である。図３は、照明装置の内部の構成を取り外したフレームを示している。図４は、照明装置の一部を拡大した断面図であって、フレームに屈曲基板を取り付けた個所を示している。図５は、屈曲基板のみを示した概観斜視図である。図６は、屈曲基板の断面図であって、半導体発光素子と屈曲基板との配置関係を示している。図７は、半導体発光素子の内部を示した概観斜視図である。図８は、半導体発光素子の内部を示した断面図である。
【００１０】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１１】
照明装置１は、開口部Ｈを有するフレーム２と、フレーム２内に設けられた、第１半導体発光素子３が設けられる第１実装面Ｒ１および第２半導体発光素子４が設けられる第２実装面Ｒ２を有し、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置され、且つ断面視して第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２とが交差するとともに、当該交差個所に凹部Ｃが形成された屈曲基板５と、開口部Ｈの縁に沿って設けられた、屈曲基板５を覆う透光性カバー６と、を備えている。
【００１２】
フレーム２は、各部材を保持する機能と、各半導体発光素子の発する熱を外部に放散させる機能を有している。フレーム２は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチップまたは樹脂等から構成され、平面視して直方体形状であって、開口部Ｈを有している。そして、開口部Ｈ内に、屈曲基板５、リフレクター７が設けられており、開口部Ｈの縁に透光性カバー６が設けられている。
【００１３】
また、フレーム２の外形は、略円筒状の筒体の一部を当該筒の長手方向に沿って開口したものである。フレーム２は、平面視したときに一辺の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。フレーム２は、図２に示すように、上下方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
フレーム２は、半導体発光素子の発する熱を効率よく外部に放散することによって、フレーム２内の温度が高温になるのを抑制することができ、フレーム２内に設置されるリフレクター７の反射率や透光性カバー６の透過率が熱によって低下するのを抑えることができる。フレーム２の熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下で設定されている。
【００１５】
フレーム２の開口部Ｈの縁に、透光性カバー６を保持する保持部２１が設けられている。また、フレーム２の内壁面には、内方に向かって突出する凸部２２が設けられている。凸部２２は、リフレクター７を引掛けるものである。また、フレーム２の内壁面に屈曲基板５が一体化して固定されている。
【００１６】
保持部２１は、開口部Ｈの縁に設けられた、透光性カバー６の厚み分の大きさに切り欠いた溝であって、透光性カバー６を平面方向にスライドさせて嵌め合わせることができる。そして、保持部２１は、透光性カバー６を嵌め合わせた状態で、透光性カバー６が落下しないように支持することができる。
【００１７】
透光性カバー６は、フレーム２の開口縁に設けられる。フレーム２の屈曲基板５に半導
体発光素子を設けた状態で、透光性カバー６をフレーム２に嵌め合わせることで、フレーム２内の各半導体発光素子を外部から保護することができる。なお、透光性カバー６は、半導体発光装置３から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透光性の材料から構成される板体である。
【００１８】
凸部２２は、下方から上方に向かってリフレクター７を嵌め合わせて、リフレクター７の端部を引掛けることができる。凸部２２は、リフレクター７を嵌め合わせた状態で、リフレクター７が落下しないように引っ掛けることができる。
【００１９】
リフレクター７は、屈曲基板５と透光性カバー６の間に設けられている。そして、リフレクター７は、フレーム２の内壁面に設けられた凸部２２に引掛けて設けられ、各半導体発光素子のそれぞれと対応する個所に導光孔７ｈが設けられている。
【００２０】
リフレクター７は、各半導体発光素子の側面を取り囲むように設けられている。リフレクター７は、各半導体発光素子から出射された光を反射させるものであり、例えば、アルミ二ウム、銅またはステンレス等の熱伝導性の優れた良導体から構成されている。また、リフレクター７は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター７の内壁面に、アルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。なお、リフレクター７の熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下で設定されている。
【００２１】
リフレクター７の導光孔７ｈは、各半導体発光素子からリフレクター７の出射口に向かうにつれて広がって形成されている。リフレクター７は、いわゆるパラボラ形状の円筒体である。リフレクター７で囲まれる領域が、リフレクター７の出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター７によって各半導体発光素子から水平方向に発する光を透光性カバー６の方向に反射させることができるとともに、各半導体発光素子から透光性カバー６の方向に発する光を遮りにくくすることができ、各半導体発光素子の発する光の照射面を明るくすることができるとともに広くすることができる。
【００２２】
リフレクター７は、導光孔７ｈが外方に向かって広がるように形成されており、リフレクター７の端部は、屈曲基板５に向かって折れ曲った引掛部７１が設けられている。その引掛部７１が、フレーム２の凸部２２に引っ掛けられる。
【００２３】
屈曲基板５は、フレーム２の内壁面に固定されている。屈曲基板５は、複数の半導体発光素子を設けることができる。屈曲基板５は、矩形状の板体を長手方向に沿って折れ曲げて形成したものである。折れ曲げる前の矩形状の板体は、一辺の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、その厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００２４】
屈曲基板５は、図２に示すように、下方に向かって第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置されている。凹部Ｃは、屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が設けられる側とは反対の裏面側に位置している。そして、凹部Ｃは、屈曲基板５の長手方向に沿って溝となるように形成されている。
【００２５】
凹部Ｃは、図２に示すように、上下方向の深さが、例えば０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、図２に示すように、平面方向の大きさが、例えば０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、平面視したときの長さが、例えば１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。
【００２６】
屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２には、第１半導体発光素子３を実装
する実装基板８が設けられている。実装基板８は、直方体形状であって、その長手方向寸法がフレーム２の開口部Ｈと略同じ長さを有した長尺の板体である。実装基板８は、例えば、樹脂からなるプリント配線基板等の樹脂基板、あるいは開口部Ｈ側の一面に配線パターンが形成されたガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板が用いられる。そして、実装基板８に複数の半導体発光素子を実装することができる。
【００２７】
実装基板８および屈曲基板５のそれぞれには、両者を貫通する螺子孔が設けられており、螺子９を介して実装基板８と屈曲基板５とを固定することができる。実装基板８には、複数の半導体発光素子が等間隔に実装されている。
【００２８】
屈曲基板５の裏面には、実装基板８を介して各半導体発光素子を駆動する駆動部１０が設けられている。駆動部１０は、屈曲基板５の一部に孔を空けて当該孔から配線を引き回して、実装基板８と電気的に接続されている。
【００２９】
駆動部１０は、各半導体発光素子と電気的に接続されている。駆動部１０は、外部電源と電気的に接続されており、外部電源から電気が供給される。なお、駆動部１０の設けられる箇所は、半導体発光装置３の発光素子３３と電気的に接続されるのであれば、例えば第１実装面Ｒ１または第２実装面Ｒ２側に設けられてもよい。
【００３０】
＜半導体発光素子の構成＞
半導体発光素子は、基板３１と、基板３１上に設けられる発光チップ３２と、発光チップ３２を取り囲む枠体３３と、枠体３３で囲まれる領域に設けられる封止樹脂３４と、枠体３３によって支持され、接着樹脂３５を介して枠体３３に接続される波長変換部材３６を備えている。
【００３１】
発光チップ３２は、例えば、発光ダイオードであって、発光チップ３２内のｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、発光チップ３２から外部に向かって光として放出される。なお、発光チップ３２は、指向性が優れている。
【００３２】
基板３１は、実装基板８上に設けられる。実装基板８と基板３１とは、半田または導電性接着剤を介して電気的に導通されるように接合される。基板３１は、例えば、アルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、基板３１は、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。
【００３３】
基板３１の表面が拡散面である場合、発光チップ３２から発せられる光が、基板３１の表面にて照射されて拡散反射する。そして、発光チップ３２が発する光を拡散反射によって多方向に放射し、発光チップ３２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００３４】
ここで、基板３１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して実装基板８と電気的に接続されている。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板３１に所定パターンで印刷することにより得られる。
【００３５】
発光チップ３２は、基板３１上であって実装領域Ｒに実装される。具体的には、発光チップ３２は、基板３１上に形成される配線導体上に、例えば、半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００３６】
発光チップ３２は、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコ
ンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光チップ３２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００３７】
発光チップ３２は、第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層と、から構成されている。第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化
物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光チップ３２では、例えば、３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００３８】
基板３１上には、発光チップ３２を取り囲むように枠状の枠体３３が設けられている。枠体３３は、基板３１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体３３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体３３は、多孔質材料からなり、枠体３３の表面は微細な孔が多数形成される。
【００３９】
枠体３３は、発光チップ３２と間を空けて、発光チップ３２の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体３３は、傾斜する内壁面が下端から上端に従い外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体３３の内壁面が、発光チップ３２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体３３の内壁面が拡散面である場合には、発光チップ３２から発せられる光が、枠体３３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光チップ３２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００４０】
また、枠体３３の傾斜する内壁面は、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光チップ３２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体３３の内壁面の傾斜角度は、基板３１の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。
【００４１】
枠体３３で囲まれる領域には、封止樹脂３４が充填されている。封止樹脂３４は、発光チップ３２を封止するとともに、発光チップ３２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止樹脂３４は、枠体３３の内方に発光チップ３２を収容した状態で、枠体３３で囲まれる領域であって、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。
【００４２】
波長変換部材３６は、枠体３３に支持されるとともに、発光チップ３２と間を空けて対向するように設けられる。つまり、波長変換部材３６は、発光チップ３２を封止する封止樹脂３４と空隙を介して枠体３３に設けられる。
【００４３】
波長変換部材３６は、接着樹脂３５を介して枠体３３に接合されている。接着樹脂３５は、波長変換部材３６の下面の端部から波長変換部材３６の側面、さらに波長変換部材３６の上面の端部にかけて被着している。
【００４４】
接着樹脂３５は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性
樹脂を使用することができる。また、接着樹脂３５は、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００４５】
接着樹脂３５の材料は、枠体３３の熱膨張率と波長変換部材３６の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料を選択される。接着樹脂３５の材料として、このような材料を選択することで、枠体３３と波長変換部材３６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して、両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ止めることができる。
【００４６】
接着樹脂３５が、波長変換部材３６の下面の端部にまで被着することで、接着樹脂３５が被着する面積を大きくし、枠体３３と波長変換部材３６とを強固に接続することができる。その結果、枠体３３と波長変換部材３６の接続強度を向上させることができ、波長変換部材３６の撓みが抑制される。そして、発光チップ３２と波長変換部材３６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００４７】
波長変換部材３６は、発光チップ３２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材３６には、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成り、その樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材３６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材３６の厚みは、例えば０．５以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００４８】
また、波長変換部材３６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材３６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材３６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材３６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材３６における輝度むらを抑制することができる。
【００４９】
本実施形態に係る照明装置１は、屈曲基板５のそれぞれの実装面に半導体発光素子を設け、相互の熱の伝達経路となる個所に凹部Ｃを設けている。また、屈曲基板５が折れ曲がっていることで、第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２が異なる仮想面と対向させることができ、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４の照らし出す領域を異ならせている。
【００５０】
各半導体発光素子は、発光時に熱が発生する。半導体発光素子は、熱が必要以上に加わることで発光効率が低下し、半導体発光素子から発せられる光出力が低下するとともに、半導体発光素子に入力される電気エネルギーから変換される熱量が増加する。そして、半導体発光素子は、さらに温度が上昇することで、発光効率もさらに低下するために光出力がさらに低下し、製品寿命が短くなる傾向にある。複数の半導体発光素子を実装した照明装置の場合は、第１半導体発光素子３から第２半導体発光素子４に熱が伝わると、第２半導体発光素子４の温度が高くなり、所望している発光効率より低下することにより、第２半導体発光素子４からの光出力が低下するとともに、第２半導体発光素子４の温度がさらに上昇する。その結果、複数の半導体発光素子の中で光出力が低下し、輝度が異なるものが存在し、照明装置として輝度むらが発生してしまう。
【００５１】
一方、本実施形態に係る照明装置１は、屈曲基板５に凹部Ｃを設け、第１半導体発光素子３から第２半導体発光素子４に熱が伝わるのを抑制するとともに、同時に第２半導体発
光素子４から第１半導体発光素子３に熱が伝わるのを抑制することができる。そして、各半導体発光素子の温度が必要以上に高温になるのを抑えることができ、輝度むらを抑えることが可能な照明装置を提供することができる。さらに、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４からの熱は、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２を介して一様に屈曲基板５に伝達される。結果、屈曲基板５は、局所的に温度が上昇することが抑制され、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４から放射される光出力のバラツキが有効に抑制される。
【００５２】
また、凹部Ｃは、屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が設けられない裏面に設けることで、フレーム２の開口部Ｈ側から塵や埃、水滴等が侵入したとしても、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２の交差部に集積されることはなく、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２に実装される実装基板８との間の電気的な短絡や、実装基板８上面への付着が抑制され、照明装置の信頼性を維持することができるという作用効果を奏する。
【００５３】
また、凹部Ｃは、屈曲基板５に溝として形成されることで、溝を中心線として両側に配置される各半導体発光素子同士の間で熱が伝わるのを効果的に抑制することができる。同じライン上に配置された半導体発光素子は実装基板８を共通にして、一つの実装基板８に対して複数の半導体発光素子を設けることで、同じライン上の半導体発光素子同士は、上昇する温度を同程度にすることができ、同じライン上の半導体発光素子同士の輝度むらを発生しにくくすることができる。そして、仮に、溝を中心線とすることで、両側に発光色の異なる半導体発光素子を設けた場合は、ライン状に発光する色が明瞭に異ならせることができ、第１ライン上に配置された半導体発光素子の熱を第２ライン上に配置された半導体発光素子に伝わるのを抑制することができ、ライン毎に輝度むらが発生するのを抑えることができる。
【００５４】
また、リフレクター７を屈曲基板５と透光性カバー６の間に配置し、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４のそれぞれに対して対応する導光孔７ｈを設ける。その結果、第１半導体発光素子３の発する光と第２半導体発光素子４の発する光をそれぞれ別々の方向に導光することができ、半導体発光素子の発する光が他の半導体発光素子の発する光に混じるのを抑えることができる。ひいては、輝度むらが発生しにくい照明装置１を提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、図９に示すように、屈曲基板５に設けられる凹部Ｃの位置を、屈曲基板５の裏面でなく、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２と同じ側の主面に設けてもよい。凹部Ｃを屈曲基板５の主面に設けることで、各半導体発光素子に近い第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２の主面を介して各半導体発光素子に伝達される熱量が小さくなり、各半導体発光素子の熱による干渉を抑制することができ、所望の光を各半導体発光素子から放射することができるという作用効果を奏する。また、上述した実施形態では、実装基板８を屈曲基板５に対して螺子９を介して固定し、リフレクター７をフレーム２に対して嵌合して固定したが、それぞれの固定方法はこれに限られない。例えば、実装基板８を屈曲基板５に対して接着部材を介して固定し、リフレクター７をフレーム２に対して螺子止めして固定してもよい。
【００５６】
また、照明装置１は、フレーム２の両端を塞ぐカバー体が、カバー体に設けられた螺子孔を介してフレーム２に螺子止め固定される場合、カバー体は螺子が凹部Ｃに挿入固定されるようにフレーム２に固定されてもよい。凹部Ｃの一部が螺子によって塞がれることにより、フレーム２は、長手方向に水平な辺に作用する力に対する剛性が向上し、長手方向に水平な辺に作用する力によるフレーム２の変形や折れ曲がりを抑制することができる。なお、凹部Ｃに挿入される螺子は、長さが第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２に実装さ
れる第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４と重ならないように挿入固定されてもよい。結果、第１半導体発光素子３および第２半導体発光素子４からの熱は、屈曲基板５から螺子を介して対向する第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２への伝達を抑制することができる。
【００５７】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、半導体発光素子を準備する。基板３１および枠体３３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５８】
基板３１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体３３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前の基板３１および枠体３３が取り出される。
【００５９】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出した基板３１となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体３３は、所望の温度で焼結されることにより形成される。
【００６０】
次に、基板３１上の配線パターンに発光チップ３２を半田を介して電気的に実装した後、発光チップ３２を取囲むように枠体３３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体３３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、シリコーン樹脂を硬化させることで、封止樹脂３４を形成する。
【００６１】
次に、波長変換部材３６を準備する。波長変換部材３６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えば、ドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて、作製することができる。例えば、波長変換部材３６は、未硬化の波長変換部材３６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることが出来る。
【００６２】
そして、準備した波長変換部材３６を枠体３３上に、例えば樹脂からなる接着樹脂３５を介して接着することで、半導体発光素子を作製することができる。
【００６３】
次に、フレーム２を準備する。フレーム２は、例えば、押出成形法により一体に成形されている。しかしながら必ずしも一体成形で形成する必要はなく、各部材を別個に製造して、これらをネジ等の締結手段で締結してもよく、また、各部材を接着剤で接着して一体化させてもよい。
【００６４】
さらに、実装基板８を準備する。実装基板８は、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、実装基板８に半導体発光素子を半田を介して電気的に実装する。さらに、フレーム２に対して、実装基板８を螺子９を介して固定し、フレーム２の屈曲基板５の裏面に駆動部１０を実装する。次に、フレーム２に透光性カバー６をスライドさせて取り付けることで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 照明装置
２ フレーム
２１ 保持部
２２ 凸部
３ 第１半導体発光素子
３１ 基板
３２ 発光チップ
３３ 枠体
３４ 封止樹脂
３５ 接着樹脂
３６ 波長変換部材
４ 第２半導体発光素子
５ 屈曲基板
６ 透光性カバー
７ リフレクター
７１ 引掛け部
７ｈ 導光孔
８ 実装基板
９ 螺子
１０ 駆動部
Ｈ 開口部
Ｒ１ 第１実装面
Ｒ２ 第２実装面
Ｃ 凹部
Ｓ 螺子孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を含む照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光ダイオード(ＬＥＤ：Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とする照明装置の開発が進められている。そして、複数の半導体発光素子を設けることで、広範囲を照らし出すことが可能な照明装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。ところが、一つの基板に複数の半導体発光素子を実装した場合は、半導体発光素子が発光時に発生する熱が、隣接する半導体発光素子に伝えわることで、熱が伝わった半導体発光素子の輝度が変化し、ひいては発光効率が低下するとともに消費電力が大きくなり、製品寿命が短くなる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２００１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、広範囲を照らすことが可能な照明装置であって、各半導体発光素子の消費電力を抑えることで、製品寿命を長くすることが可能な照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態に係る照明装置は、開口部を有するフレームと、前記フレーム内に設けられた、第１半導体発光素子が設けられる第１実装面および第２半導体発光素子が設けられる第２実装面を有し、前記第１実装面および前記第２実装面が前記開口部に向かって配置され、且つ断面視して前記第１実装面と前記第２実装面とが交差するとともに、当該交差個所に凹部が形成された屈曲基板と、前記開口部の縁に沿って設けられた、前記屈曲基板を覆う透光性カバーと、を備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、広範囲を照らすとともに、各半導体発光素子の消費電力を抑えることで、製品寿命を長くすることが可能な照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。
【図２】図１に示す照明装置のＸ−Ｘ’に沿った断面図である。
【図３】図２に示した照明装置のフレームを示す断面図である。
【図４】図２に示す照明装置の一部Ａを拡大した断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る照明装置の屈曲基板を示した概観斜視図である。
【図６】図５に示す屈曲基板のＹ−Ｙ’に沿った断面図である。
【図７】照明装置を構成する半導体発光素子の内部を示した概観斜視図である。
【図８】図７に示す半導体発光素子のＺ−Ｚ’に沿った断面図である。
【図９】一変形例に係る照明装置の断面図であって、図２の断面に相当する。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、本発明にかかる照明装置の実施形態を説明する。なお、本
発明は以下の実施形態に限定されないものである。
【０００９】
図１は、照明装置の平面視した平面図であって、一対のライン上のそれぞれに、複数の半導体発光素子の光源が並んでいる。図２は、照明装置の内部を示した断面図である。図３は、照明装置の内部の構成を取り外したフレームを示している。図４は、照明装置の一部を拡大した断面図であって、フレームに屈曲基板を取り付けた個所を示している。図５は、屈曲基板のみを示した概観斜視図である。図６は、屈曲基板の断面図であって、半導体発光素子と屈曲基板との配置関係を示している。図７は、半導体発光素子の内部を示した概観斜視図である。図８は、半導体発光素子の内部を示した断面図である。
【００１０】
＜照明装置の構成＞
照明装置１は、天井または壁等の室内に直接取り付けるか、あるいは、屋外にて使用するものである。そして、照明装置１から発せられる光は、室内または屋外を照らすことができる。
【００１１】
照明装置１は、開口部Ｈを有するフレーム２と、フレーム２内に設けられた、第１半導体発光素子３が設けられる第１実装面Ｒ１および第２半導体発光素子４が設けられる第２実装面Ｒ２を有し、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置され、且つ断面視して第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２とが交差するとともに、当該交差個所に凹部Ｃが形成された屈曲基板５と、開口部Ｈの縁に沿って設けられた、屈曲基板５を覆う透光性カバー６と、を備えている。
【００１２】
フレーム２は、各部材を保持する機能と、各半導体発光素子の発する熱を外部に放散させる機能を有している。フレーム２は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチップまたは樹脂等から構成され、平面視して直方体形状であって、開口部Ｈを有している。そして、開口部Ｈ内に、屈曲基板５、リフレクター７が設けられており、開口部Ｈの縁に透光性カバー６が設けられている。
【００１３】
また、フレーム２の外形は、略円筒状の筒体の一部を当該筒の長手方向に沿って開口したものである。フレーム２は、平面視したときに一辺の長さが、例えば２００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。フレーム２は、図２に示すように、上下方向の長さが、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下に設定されている。
【００１４】
フレーム２は、半導体発光素子の発する熱を効率よく外部に放散することによって、フレーム２内の温度が高温になるのを抑制することができ、フレーム２内に設置されるリフレクター７の反射率や透光性カバー６の透過率が熱によって低下するのを抑えることができる。フレーム２の熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下で設定されている。
【００１５】
フレーム２の開口部Ｈの縁に、透光性カバー６を保持する保持部２１が設けられている。また、フレーム２の内壁面には、内方に向かって突出する凸部２２が設けられている。凸部２２は、リフレクター７を引掛けるものである。また、フレーム２の内壁面に屈曲基板５が一体化して固定されている。
【００１６】
保持部２１は、開口部Ｈの縁に設けられた、透光性カバー６の厚み分の大きさに切り欠いた溝であって、透光性カバー６を平面方向にスライドさせて嵌め合わせることができる。そして、保持部２１は、透光性カバー６を嵌め合わせた状態で、透光性カバー６が落下しないように支持することができる。
【００１７】
透光性カバー６は、フレーム２の開口縁に設けられる。フレーム２の屈曲基板５に半導
体発光素子を設けた状態で、透光性カバー６をフレーム２に嵌め合わせることで、フレーム２内の各半導体発光素子を外部から保護することができる。なお、透光性カバー６は、半導体発光装置３から発せられる光が透過する材料からなり、例えば樹脂またはガラス等の光透光性の材料から構成される板体である。
【００１８】
凸部２２は、下方から上方に向かってリフレクター７を嵌め合わせて、リフレクター７の端部を引掛けることができる。凸部２２は、リフレクター７を嵌め合わせた状態で、リフレクター７が落下しないように引っ掛けることができる。
【００１９】
リフレクター７は、屈曲基板５と透光性カバー６の間に設けられている。そして、リフレクター７は、フレーム２の内壁面に設けられた凸部２２に引掛けて設けられ、各半導体発光素子のそれぞれと対応する個所に導光孔７ｈが設けられている。
【００２０】
リフレクター７は、各半導体発光素子の側面を取り囲むように設けられている。リフレクター７は、各半導体発光素子から出射された光を反射させるものであり、例えば、アルミ二ウム、銅またはステンレス等の熱伝導性の優れた良導体から構成されている。また、リフレクター７は、金型によって成型されたポリカーボネート樹脂から成るリフレクター７の内壁面に、アルミニウムを蒸着することによって構成されてもよい。なお、リフレクター７の熱伝導率は、例えば、１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上５００Ｗ／ｍ・Ｋ以下で設定されている。
【００２１】
リフレクター７の導光孔７ｈは、各半導体発光素子からリフレクター７の出射口に向かうにつれて広がって形成されている。リフレクター７は、いわゆるパラボラ形状の円筒体である。リフレクター７で囲まれる領域が、リフレクター７の出射口に向かうにつれて大きくなることで、リフレクター７によって各半導体発光素子から水平方向に発する光を透光性カバー６の方向に反射させることができるとともに、各半導体発光素子から透光性カバー６の方向に発する光を遮りにくくすることができ、各半導体発光素子の発する光の照射面を明るくすることができるとともに広くすることができる。
【００２２】
リフレクター７は、導光孔７ｈが外方に向かって広がるように形成されており、リフレクター７の端部は、屈曲基板５に向かって折れ曲った引掛部７１が設けられている。その引掛部７１が、フレーム２の凸部２２に引っ掛けられる。
【００２３】
屈曲基板５は、フレーム２の内壁面に固定されている。屈曲基板５は、複数の半導体発光素子を設けることができる。屈曲基板５は、矩形状の板体を長手方向に沿って折れ曲げて形成したものである。折れ曲げる前の矩形状の板体は、一辺の長さが、例えば２０ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であって、その厚みは、例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下に設定されている。
【００２４】
屈曲基板５は、図２に示すように、下方に向かって第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が開口部Ｈに向かって配置されている。凹部Ｃは、屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が設けられる側とは反対の裏面側に位置している。そして、凹部Ｃは、屈曲基板５の長手方向に沿って溝となるように形成されている。
【００２５】
凹部Ｃは、図２に示すように、上下方向の深さが、例えば０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、図２に示すように、平面方向の大きさが、例えば０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下に設定されている。また、凹部Ｃは、平面視したときの長さが、例えば１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。
【００２６】
屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２には、第１半導体発光素子３を実装
する実装基板８が設けられている。実装基板８は、直方体形状であって、その長手方向寸法がフレーム２の開口部Ｈと略同じ長さを有した長尺の板体である。実装基板８は、例えば、樹脂からなるプリント配線基板等の樹脂基板、あるいは開口部Ｈ側の一面に配線パターンが形成されたガラス基板、あるいはアルミ基板等の金属板が用いられる。そして、実装基板８に複数の半導体発光素子を実装することができる。
【００２７】
実装基板８および屈曲基板５のそれぞれには、両者を貫通する螺子孔が設けられており、螺子９を介して実装基板８と屈曲基板５とを固定することができる。実装基板８には、複数の半導体発光素子が等間隔に実装されている。
【００２８】
屈曲基板５の裏面には、実装基板８を介して各半導体発光素子を駆動する駆動部１０が設けられている。駆動部１０は、屈曲基板５の一部に孔を空けて当該孔から配線を引き回して、実装基板８と電気的に接続されている。
【００２９】
駆動部１０は、各半導体発光素子と電気的に接続されている。駆動部１０は、外部電源と電気的に接続されており、外部電源から電気が供給される。なお、駆動部１０の設けられる箇所は、半導体発光装置３の発光素子３３と電気的に接続されるのであれば、例えば第１実装面Ｒ１または第２実装面Ｒ２側に設けられてもよい。
【００３０】
＜半導体発光素子の構成＞
半導体発光素子は、基板３１と、基板３１上に設けられる発光チップ３２と、発光チップ３２を取り囲む枠体３３と、枠体３３で囲まれる領域に設けられる封止樹脂３４と、枠体３３によって支持され、接着樹脂３５を介して枠体３３に接続される波長変換部材３６を備えている。
【００３１】
発光チップ３２は、例えば、発光ダイオードであって、発光チップ３２内のｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、発光チップ３２から外部に向かって光として放出される。なお、発光チップ３２は、指向性が優れている。
【００３２】
基板３１は、実装基板８上に設けられる。実装基板８と基板３１とは、半田または導電性接着剤を介して電気的に導通されるように接合される。基板３１は、例えば、アルミナ、ムライトまたはガラスセラミックス等のセラミック材料、あるいはこれらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から構成することができる。また、基板３１は、金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。
【００３３】
基板３１の表面が拡散面である場合、発光チップ３２から発せられる光が、基板３１の表面にて照射されて拡散反射する。そして、発光チップ３２が発する光を拡散反射によって多方向に放射し、発光チップ３２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００３４】
ここで、基板３１には、配線導体が設けられており、配線導体を介して実装基板８と電気的に接続されている。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。配線導体は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板３１に所定パターンで印刷することにより得られる。
【００３５】
発光チップ３２は、基板３１上であって実装領域Ｒに実装される。具体的には、発光チップ３２は、基板３１上に形成される配線導体上に、例えば、半田または導電性接着剤等の接着材料、あるいはボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される。
【００３６】
発光チップ３２は、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、シリコ
ンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等の基体に有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、半導体層を成長させることによって作製される。なお、発光チップ３２の厚みは、例えば３０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００３７】
発光チップ３２は、第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層と、から構成されている。第１半導体層、発光層および第２半導体層は、例えば、III族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のIII−Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のIII族窒化
物半導体などを用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下である。発光層の厚みは、例えば、２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下である。第２半導体層の厚みは、例えば、５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光チップ３２では、例えば、３７０ｎｍ以上４２０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。
【００３８】
基板３１上には、発光チップ３２を取り囲むように枠状の枠体３３が設けられている。枠体３３は、基板３１上に例えば半田または接着剤を介して接続される。枠体３３は、セラミック材料であって、例えば酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の多孔質材料からなる。枠体３３は、多孔質材料からなり、枠体３３の表面は微細な孔が多数形成される。
【００３９】
枠体３３は、発光チップ３２と間を空けて、発光チップ３２の周りを取り囲むように形成されている。また、枠体３３は、傾斜する内壁面が下端から上端に従い外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体３３の内壁面が、発光チップ３２から発せられる励起光の反射面として機能する。また、枠体３３の内壁面が拡散面である場合には、発光チップ３２から発せられる光が、枠体３３の内壁面にて拡散反射する。そして、発光チップ３２から発せられる光が特定箇所に集中するのを抑制することができる。
【００４０】
また、枠体３３の傾斜する内壁面は、例えば、タングステン、モリブデン、銅または銀等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成る鍍金金属層を形成してもよい。この鍍金金属層は、発光チップ３２の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体３３の内壁面の傾斜角度は、基板３１の上面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。
【００４１】
枠体３３で囲まれる領域には、封止樹脂３４が充填されている。封止樹脂３４は、発光チップ３２を封止するとともに、発光チップ３２から発せられる光が透過する機能を備えている。封止樹脂３４は、枠体３３の内方に発光チップ３２を収容した状態で、枠体３３で囲まれる領域であって、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂が用いられる。
【００４２】
波長変換部材３６は、枠体３３に支持されるとともに、発光チップ３２と間を空けて対向するように設けられる。つまり、波長変換部材３６は、発光チップ３２を封止する封止樹脂３４と空隙を介して枠体３３に設けられる。
【００４３】
波長変換部材３６は、接着樹脂３５を介して枠体３３に接合されている。接着樹脂３５は、波長変換部材３６の下面の端部から波長変換部材３６の側面、さらに波長変換部材３６の上面の端部にかけて被着している。
【００４４】
接着樹脂３５は、例えば、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シアネート樹脂、シリコーン樹脂またはビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性
樹脂を使用することができる。また、接着樹脂３５は、例えば、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂またはポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００４５】
接着樹脂３５の材料は、枠体３３の熱膨張率と波長変換部材３６の熱膨張率との間の大きさの熱膨張率の材料を選択される。接着樹脂３５の材料として、このような材料を選択することで、枠体３３と波長変換部材３６とが熱膨張するときに、両者の熱膨張率の差に起因して、両者が剥離しようとするのを抑制することができ、両者を良好に繋ぎ止めることができる。
【００４６】
接着樹脂３５が、波長変換部材３６の下面の端部にまで被着することで、接着樹脂３５が被着する面積を大きくし、枠体３３と波長変換部材３６とを強固に接続することができる。その結果、枠体３３と波長変換部材３６の接続強度を向上させることができ、波長変換部材３６の撓みが抑制される。そして、発光チップ３２と波長変換部材３６との間の光学距離が変動するのを効果的に抑制することができる。
【００４７】
波長変換部材３６は、発光チップ３２から発せられる励起光が内部に入射して、内部に含有される蛍光体が励起されて、光を発するものである。ここで、波長変換部材３６には、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等から成り、その樹脂中に、例えば４３０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下の蛍光を発する青色蛍光体、例えば５００ｎｍ以上５６０ｎｍ以下の蛍光を発する緑色蛍光体、例えば５４０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の蛍光を発する黄色蛍光体、例えば５９０ｎｍ以上７００ｎｍ以下の蛍光を発する赤色蛍光体が含有されている。なお、蛍光体は、波長変換部材３６中に均一に分散するように含有されている。なお、波長変換部材３６の厚みは、例えば０．５以上３ｍｍ以下に設定されている。
【００４８】
また、波長変換部材３６の端部の厚みは一定に設定されている。波長変換部材３６の厚みは、例えば０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下に設定されている。ここで、厚みが一定とは、厚みの誤差が０．１ｍｍ以下のものを含む。波長変換部材３６の厚みを一定にすることにより、波長変換部材３６にて励起される光の量を一様になるように調整することができ、波長変換部材３６における輝度むらを抑制することができる。
【００４９】
本実施形態に係る照明装置１は、屈曲基板５のそれぞれの実装面に半導体発光素子を設け、相互の熱の伝達経路となる個所に凹部Ｃを設けている。また、屈曲基板５が折れ曲がっていることで、第１実装面Ｒ１と第２実装面Ｒ２が異なる仮想面と対向させることができ、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４の照らし出す領域を異ならせている。
【００５０】
各半導体発光素子は、発光時に熱が発生する。半導体発光素子は、熱が必要以上に加わることで発光効率が低下し、半導体発光素子から発せられる光出力が低下するとともに、半導体発光素子に入力される電気エネルギーから変換される熱量が増加する。そして、半導体発光素子は、さらに温度が上昇することで、発光効率もさらに低下するために光出力がさらに低下し、製品寿命が短くなる傾向にある。複数の半導体発光素子を実装した照明装置の場合は、第１半導体発光素子３から第２半導体発光素子４に熱が伝わると、第２半導体発光素子４の温度が高くなり、所望している発光効率より低下することにより、第２半導体発光素子４からの光出力が低下するとともに、第２半導体発光素子４の温度がさらに上昇する。その結果、複数の半導体発光素子の中で光出力が低下し、輝度が異なるものが存在し、照明装置として輝度むらが発生してしまう。
【００５１】
一方、本実施形態に係る照明装置１は、屈曲基板５に凹部Ｃを設け、第１半導体発光素子３から第２半導体発光素子４に熱が伝わるのを抑制するとともに、同時に第２半導体発
光素子４から第１半導体発光素子３に熱が伝わるのを抑制することができる。そして、各半導体発光素子の温度が必要以上に高温になるのを抑えることができ、輝度むらを抑えることが可能な照明装置を提供することができる。さらに、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４からの熱は、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２を介して一様に屈曲基板５に伝達される。結果、屈曲基板５は、局所的に温度が上昇することが抑制され、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４から放射される光出力のバラツキが有効に抑制される。
【００５２】
また、凹部Ｃは、屈曲基板５の第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２が設けられない裏面に設けることで、フレーム２の開口部Ｈ側から塵や埃、水滴等が侵入したとしても、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２の交差部に集積されることはなく、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２に実装される実装基板８との間の電気的な短絡や、実装基板８上面への付着が抑制され、照明装置の信頼性を維持することができるという作用効果を奏する。
【００５３】
また、凹部Ｃは、屈曲基板５に溝として形成されることで、溝を中心線として両側に配置される各半導体発光素子同士の間で熱が伝わるのを効果的に抑制することができる。同じライン上に配置された半導体発光素子は実装基板８を共通にして、一つの実装基板８に対して複数の半導体発光素子を設けることで、同じライン上の半導体発光素子同士は、上昇する温度を同程度にすることができ、同じライン上の半導体発光素子同士の輝度むらを発生しにくくすることができる。そして、仮に、溝を中心線とすることで、両側に発光色の異なる半導体発光素子を設けた場合は、ライン状に発光する色が明瞭に異ならせることができ、第１ライン上に配置された半導体発光素子の熱を第２ライン上に配置された半導体発光素子に伝わるのを抑制することができ、ライン毎に輝度むらが発生するのを抑えることができる。
【００５４】
また、リフレクター７を屈曲基板５と透光性カバー６の間に配置し、第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４のそれぞれに対して対応する導光孔７ｈを設ける。その結果、第１半導体発光素子３の発する光と第２半導体発光素子４の発する光をそれぞれ別々の方向に導光することができ、半導体発光素子の発する光が他の半導体発光素子の発する光に混じるのを抑えることができる。ひいては、輝度むらが発生しにくい照明装置１を提供することができる。
【００５５】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、図９に示すように、屈曲基板５に設けられる凹部Ｃの位置を、屈曲基板５の裏面でなく、第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２と同じ側の主面に設けてもよい。凹部Ｃを屈曲基板５の主面に設けることで、各半導体発光素子に近い第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２の主面を介して各半導体発光素子に伝達される熱量が小さくなり、各半導体発光素子の熱による干渉を抑制することができ、所望の光を各半導体発光素子から放射することができるという作用効果を奏する。また、上述した実施形態では、実装基板８を屈曲基板５に対して螺子９を介して固定し、リフレクター７をフレーム２に対して嵌合して固定したが、それぞれの固定方法はこれに限られない。例えば、実装基板８を屈曲基板５に対して接着部材を介して固定し、リフレクター７をフレーム２に対して螺子止めして固定してもよい。
【００５６】
また、照明装置１は、フレーム２の両端を塞ぐカバー体が、カバー体に設けられた螺子孔を介してフレーム２に螺子止め固定される場合、カバー体は螺子が凹部Ｃに挿入固定されるようにフレーム２に固定されてもよい。凹部Ｃの一部が螺子によって塞がれることにより、フレーム２は、長手方向に水平な辺に作用する力に対する剛性が向上し、長手方向に水平な辺に作用する力によるフレーム２の変形や折れ曲がりを抑制することができる。なお、凹部Ｃに挿入される螺子は、長さが第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２に実装さ
れる第１半導体発光素子３と第２半導体発光素子４と重ならないように挿入固定されてもよい。結果、第１半導体発光素子３および第２半導体発光素子４からの熱は、屈曲基板５から螺子を介して対向する第１実装面Ｒ１および第２実装面Ｒ２への伝達を抑制することができる。
【００５７】
＜照明装置の製造方法＞
ここで、図１に示す照明装置の製造方法を説明する。まず、半導体発光素子を準備する。基板３１および枠体３３が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムの原料粉末に、有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して混合物を得る。
【００５８】
基板３１は、混合物がシート状のセラミックグリーンシートに成形され、枠体３３は、型枠内に混合物が充填されて乾燥され、焼結前の基板３１および枠体３３が取り出される。
【００５９】
また、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属粉末を準備し、この粉末に有機バインダー、可塑剤または溶剤等を添加混合して金属ペーストを得る。そして、取り出した基板３１となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層するとともに焼成され、所定の形状に切断される。また、枠体３３は、所望の温度で焼結されることにより形成される。
【００６０】
次に、基板３１上の配線パターンに発光チップ３２を半田を介して電気的に実装した後、発光チップ３２を取囲むように枠体３３を基板上にアクリル樹脂等の接着剤を介して接着する。そして、枠体３３で囲まれた領域に、例えばシリコーン樹脂を充填して、シリコーン樹脂を硬化させることで、封止樹脂３４を形成する。
【００６１】
次に、波長変換部材３６を準備する。波長変換部材３６は、未硬化の樹脂に蛍光体を混合して、例えば、ドクターブレード法、ダイコーター法、押し出し法、スピンコート法またはディップ法等のシート成形技術を用いて、作製することができる。例えば、波長変換部材３６は、未硬化の波長変換部材３６を型枠に充填し、硬化して取り出すことによって、得ることが出来る。
【００６２】
そして、準備した波長変換部材３６を枠体３３上に、例えば樹脂からなる接着樹脂３５を介して接着することで、半導体発光素子を作製することができる。
【００６３】
次に、フレーム２を準備する。フレーム２は、例えば、押出成形法により一体に成形されている。しかしながら必ずしも一体成形で形成する必要はなく、各部材を別個に製造して、これらをネジ等の締結手段で締結してもよく、また、各部材を接着剤で接着して一体化させてもよい。
【００６４】
さらに、実装基板８を準備する。実装基板８は、例えばプリント配線基板を用いることができる。そして、実装基板８に半導体発光素子を半田を介して電気的に実装する。さらに、フレーム２に対して、実装基板８を螺子９を介して固定し、フレーム２の屈曲基板５の裏面に駆動部１０を実装する。次に、フレーム２に透光性カバー６をスライドさせて取り付けることで、照明装置１を作製することができる。
【符号の説明】
【００６５】
１ 照明装置
２ フレーム
２１ 保持部
２２ 凸部
３ 第１半導体発光素子
３１ 基板
３２ 発光チップ
３３ 枠体
３４ 封止樹脂
３５ 接着樹脂
３６ 波長変換部材
４ 第２半導体発光素子
５ 屈曲基板
６ 透光性カバー
７ リフレクター
７１ 引掛け部
７ｈ 導光孔
８ 実装基板
９ 螺子
１０ 駆動部
Ｈ 開口部
Ｒ１ 第１実装面
Ｒ２ 第２実装面
Ｃ 凹部
Ｓ 螺子孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するフレームと、
前記フレーム内に設けられた、第１半導体発光素子が設けられる第１実装面および第２半導体発光素子が設けられる第２実装面を有し、前記第１実装面および前記第２実装面が前記開口部に向かって配置され、且つ断面視して前記第１実装面と前記第２実装面とが交差するとともに、当該交差個所に凹部が形成された屈曲基板と、
前記開口部の縁に沿って設けられた、前記屈曲基板を覆う透光性カバーと、を備えた照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記凹部は、前記屈曲基板の前記第１実装面および前記第２実装面が設けられている側とは反対の裏面側に位置していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記屈曲基板は、矩形状の板体を長手方向に沿って折り曲げて形成したものであって、前記凹部は、前記屈曲基板の長手方向に沿った溝となるように形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記屈曲基板と前記透光性カバーとの間には、前記フレーム内の内壁面に引っ掛けて設けられた、前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子のそれぞれと対応する個所に導光孔を有するリフレクターをさらに備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１】
開口部を有するフレームと、
前記フレーム内に設けられた、第１半導体発光素子が設けられる第１実装面および第２半導体発光素子が設けられる第２実装面を有し、前記第１実装面および前記第２実装面が前記開口部に向かって配置され、且つ断面視して前記第１実装面と前記第２実装面とが交差するとともに、当該交差個所に凹部が形成された屈曲基板と、
前記開口部の縁に沿って設けられた、前記屈曲基板を覆う透光性カバーと、を備えた照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記凹部は、前記屈曲基板の前記第１実装面および前記第２実装面が設けられている側とは反対の裏面側に位置していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記屈曲基板は、矩形状の板体を長手方向に沿って折り曲げて形成したものであって、前記凹部は、前記屈曲基板の長手方向に沿った溝となるように形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の照明装置であって、
前記屈曲基板と前記透光性カバーとの間には、前記フレーム内の内壁面に引っ掛けて設けられた、前記第１半導体発光素子および前記第２半導体発光素子のそれぞれと対応する個所に導光孔を有するリフレクターをさらに備えたことを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８９５４５（Ｐ２０１３−８９５４５Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１３６５（Ｐ２０１１−２３１３６５）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【出願人】（０００００６６３３）京セラ株式会社 (13,660)
【Ｆターム（参考）】
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