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JP4698643B2 - 両方向放熱の発光ダイオード装置 - Google Patents

両方向放熱の発光ダイオード装置 Download PDF

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Description

本発明は発光ダイオード装置に関し、特に発光ダイオード装置のパッケージ構造に関する。
技術の進歩に伴い、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）は、低動作電圧、低消費電力、高発光効率、高速反応、高発光色純度、強固な構造、耐衝撃性、耐振動性、性能安定性、軽量、小体積、低コストなどの特長を備えるため、テキストやグラフィックスを表示する大面積のフルカラースクリーン、状態表示、標識照明、信号表示、液晶表示装置のバックライト光源、車内照明など、利用分野は徐々に広がっている。
従来の発光ダイオード装置の放熱部材は、一方の表面に発光ダイオードチップが搭載され、他方の表面に回路基板が貫設され、放熱基板と接触されている。発光ダイオードが発生する熱は、放熱部材を介して放熱基板に放熱される。
従来の発光ダイオード装置は、放熱部材を介してしか発光ダイオードチップが発生する熱を基板へ伝達させることができなかった。しかし、発光ダイオードチップの出力が大きくなるに従い、熱の発生が速くなり、１つの熱伝達ルートだけでは放熱を迅速に行うことができず、発光ダイオードチップが損壊してしまうことがあった。
そのため、発光ダイオードチップの熱を有効に放熱することのできる発光ダイオード装置が求められていた。
本発明の目的は、放熱ルートを増やして発光ダイオードチップの熱を有効に放熱する両方向放熱の発光ダイオード装置を提供することにある。
本発明の両方向放熱の発光ダイオード装置は、発光ダイオードチップ、放熱部材、プラスチック製カバー、回路基板、放熱基板及び階段状放熱係合部材を備え、一方側に前記発光ダイオードチップが配置され他方側に前記放熱基板が配置される両方向放熱の発光ダイオード装置であって、前記放熱部材は、前記発光ダイオードチップが搭載された本体部と、該本体部に接続された延伸部とを有し、前記放熱部材は、前記回路基板と前記発光ダイオードチップの間に配置され、前記延伸部の前記一方側表面は、一部が大気に露出し、前記プラスチック製カバーは、前記回路基板と前記延伸部の間に配置され、前記回路基板は、前記プラスチック製カバーを収容する凹部を有し、前記本体部が前記回路基板の第１の中空領域及び前記プラスチック製カバーの第２の中空領域に貫設されて前記放熱基板に接触し、前記階段状放熱係合部材は、前記放熱部材の前記延伸部及び前記放熱基板に係合され、前記発光ダイオードチップの熱は、前記延伸部から前記一方側へ放熱され、前記放熱部材及び前記階段状放熱係合部材を介して前記一方側へ放熱され、且つ、前記放熱部材及び前記放熱基板を介して前記他方側へ放熱されることを特徴とする。
また本発明は請求項１に記載の発明において、前記階段状放熱係合部材は、金属又は非金属からなることを特徴とする。
また本発明は請求項１に記載の発明において、前記放熱基板は、プリント回路基板、金属コアプリント回路基板又はセラミックス基板であることを特徴とする。
また本発明は請求項１に記載の発明において、前記放熱部材は、金属又はセラミックスからなることを特徴とする。
本発明によれば、放熱部材の放熱ルートを増やし、発光ダイオードチップが発生する熱を放熱部材を介して有効に放熱させ、発光ダイオードチップの損壊を防ぐことができる両方向放熱の発光ダイオード装置を提供することができる。
本実施形態の両方向放熱の発光ダイオード装置は、放熱部材の本体部及び延伸部を介し、発光ダイオードチップが発生する熱を放熱基板及び外部へ放熱する。また、発光ダイオード、放熱部材及び放熱基板を密着させて放熱効率を向上させるために、放熱部材の延伸部と放熱基板との係合せを行う放熱係合部材を加えてもよい。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１及び図２を参照する。図１は、本発明の第１実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す断面図である。両方向放熱の発光ダイオード装置は、放熱部材１０５と、放熱部材１０５上に配置された発光ダイオードチップ２１１とを含む。放熱部材１０５は、発光ダイオードチップ２１１を搭載した本体部１０５ａと、本体部１０５ａに接続された延伸部１０５ｂとを含む。放熱部材１０５は、金属又はセラミックスからなる。
放熱部材１０５の本体部１０５ａは、円柱状であり、凹部１１９を有する。発光ダイオードチップ２１１は、本体部１０５ａの凹部１１９上に配置され、発光ダイオードチップ２１１及び本体部１０５ａがレンズ構造１０１により覆われている。レンズ構造１０１は、ポリカーボネート（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）、シリコン（ｓｉｌｉｃｏｎｅ）樹脂又は樹脂からなる。レンズ構造１０１には、円形状又は楕円形状のプラスチック環１１７が周設されている。
両方向放熱の発光ダイオード装置は、回路基板１０７と、回路基板１０７上に配置されたプラスチック製カバー１０３とをさらに含む。回路基板１０７は、プラスチック製カバー１０３を収容する凹部１２３を有する。プラスチック製カバー１０３には、放熱部材１０５の延伸部１０５ｂが搭載され、延伸部の一部１０５’が空気に露出されている。放熱部材１０５の本体部１０５ａは、プラスチック製カバー１０３の第２の中空領域１０３ａ及び回路基板１０７の第１の中空領域１０７ａに貫設されている。
発光ダイオードチップ２１１は、放熱部材１０５上に配置されているため、発光ダイオードチップ２１１の熱は、放熱部材１０５の延伸部１０５ｂを介して空気中に放熱されたり、放熱部材１０５の本体部１０５ａを介して外部に伝達されたりする。また、発光ダイオードチップ２１１上の電極１１１は、導線１２１を介して回路基板１０７上の回路１０９に接続されてもよい。
（第２実施形態）
図３及び図４を参照する。図３は、本発明の第２実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す斜視図である。図４は、本発明の第２実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す断面図である。第２実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置には、第１実施形態による構造に階段状放熱係合部材３１３及び放熱基板３１５が選択的に付加されている。
図３に示すように、放熱基板３１５には、図１に示す両方向放熱の発光ダイオード装置が搭載されている。発光ダイオードチップ２１１の熱は、放熱部材１０５の本体部１０５ａを介して放熱基板３１５まで伝達されて放熱される。放熱基板３１５は、金属又は非金属からなってもよい。また放熱基板３１５は、プリント回路基板、金属コアプリント回路基板（Ｍｅｔａｌ Ｃｏｒｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ：ＭＣＰＣＢ）又はセラミックス基板でもよい。
階段状放熱係合部材３１３は、放熱部材１０５の延伸部１０５ｂと放熱基板３１５とを係合せる。発光ダイオードチップ２１１の熱は、本体部１０５ａを介して放熱基板３１５に伝達される他、延伸部１０５ｂ及び階段状放熱係合部材３１３を介して外部へ伝達される。また、階段状放熱係合部材３１３は、放熱部材１０５、プラスチック製カバー１０３、回路基板１０７及び放熱基板３１５を同時に接着させるため、下向きの圧力を加えて放熱部材１０５、プラスチック製カバー１０３、回路基板１０７及び放熱基板３１５の間を密着させ、発光ダイオードチップの熱を放熱基板又は外部へ有効に伝達させることができる。階段状放熱係合部材３１３は、金属又は非金属からなる。
本発明の両方向放熱の発光ダイオード装置は、放熱部材の本体部及び延伸部を介し、発光ダイオードチップが発生する熱を放熱基板及び外部へ放熱させることができる。また、両方向放熱の発光ダイオード装置は、発光ダイオード、放熱部材及び放熱基板を密着させて放熱効率を向上させるために、放熱部材の延伸部と放熱基板とを係合せる放熱係合部材を加えてもよい。
当該分野の技術を熟知するものが理解できるように、本発明の好適な実施の形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の主旨と範囲を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本発明の特許請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。
本発明の第１実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す断面図である。 本発明の第２実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態による両方向放熱の発光ダイオード装置を示す断面図である。
符号の説明
１０１ レンズ構造
１０３ プラスチック製カバー
１０３ａ 第２の中空領域
１０５ 放熱部材
１０５ａ 本体部
１０５ｂ 延伸部
１０５’ 延伸部の一部
１０７ 回路基板
１０７ａ 第１の中空領域
１０９ 回路
１１１ 電極
１１７ プラスチック環
１１９ 凹部
１２１ 導線
１２３ 凹部
２１１ 発光ダイオードチップ
３１３ 階段状放熱係合部材
３１５ 放熱基板

Claims (5)

  1. 発光ダイオードチップ、放熱部材、プラスチック製カバー、回路基板、放熱基板及び階段状放熱係合部材を備え、一方側に前記発光ダイオードチップが配置され他方側に前記放熱基板が配置される両方向放熱の発光ダイオード装置であって、
    前記放熱部材は、前記発光ダイオードチップが搭載された本体部と、該本体部に接続された延伸部とを有し、前記放熱部材は、前記回路基板と前記発光ダイオードチップの間に配置され、
    前記延伸部の前記一方側表面は、一部が大気に露出し、
    前記プラスチック製カバーは、前記回路基板と前記延伸部の間に配置され、
    前記回路基板は、前記プラスチック製カバーを収容する凹部を有し、前記本体部が前記回路基板の第１の中空領域及び前記プラスチック製カバーの第２の中空領域に貫設されて前記放熱基板に接触し、
    前記階段状放熱係合部材は、前記放熱部材の前記延伸部及び前記放熱基板に係合され、
    前記発光ダイオードチップの熱は、前記延伸部から前記一方側へ放熱され、前記放熱部材及び前記階段状放熱係合部材を介して前記一方側へ放熱され、且つ、前記放熱部材及び前記放熱基板を介して前記他方側へ放熱されることを特徴とする両方向放熱の発光ダイオード装置。
  2. 前記階段状放熱係合部材は、金属又は非金属からなることを特徴とする請求項１に記載の両方向放熱の発光ダイオード装置。
  3. 前記放熱基板は、プリント回路基板、金属コアプリント回路基板又はセラミックス基板であることを特徴とする請求項１に記載の両方向放熱の発光ダイオード装置。
  4. 前記放熱部材は、金属又はセラミックスからなることを特徴とする請求項１に記載の両方向放熱の発光ダイオード装置。
  5. 前記階段状放熱係合部材は、前記放熱部材、前記プラスチック製カバー、前記回路基板、及び、前記放熱基板を密着して接着させる請求項１に記載の両方向放熱の発光ダイオード装置。
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