JPH08116096A

JPH08116096A - 発光装置

Info

Publication number: JPH08116096A
Application number: JP24957694A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Okuyama; 欣宏奥山; Mitsutaka Takemura; 光隆武村; Akimasa Tanaka; 章雅田中; Fumio Yamazaki; 文雄山崎; Akira Kurahashi; 明倉橋; Masayuki Adachi; 真之安立
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1996-05-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複数のＬＥＤチップを有する発光装置を汎用
の放熱器等に容易に取り付けるための手段を提供するこ
とを主目的とする。【構成】表面に所定のパターンで電極（２０）が形成
されると共に、該電極上にＬＥＤチップ（１４）が取り
付けられている基板（１２）と、前記ＬＥＤチップを覆
うようにして基板（１２）の表面上に固定されるカバー
（２８）とを備える発光装置（１０）において、カバー
の基板側の面に突起（３０）を設けると共に、裏面側の
部分（３３）が拡径されている段付きの貫通孔（３２）
を基板に設け、この貫通孔の拡径部分内で突起の先端を
押し潰すことによりカバーを固定したことを特徴とす
る。この構成においては、基板の裏面から突起が突出し
ないため、基板の裏面を実質的に平坦なものとすること
ができ、よって、汎用の放熱器の平面部分に発光装置を
容易に取り付けることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空間伝送用の光信号発
光源等に用いられる発光装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空間伝送用の発光装置としては、
図８及び図９に示すように、複数個の発光ダイオード
（ＬＥＤ）１を支持枠体２の穴３に挿着して成るものが
知られている。また、このような発光装置においては、
複数個のＬＥＤ１を使用しているため、発熱量も相当に
大きく、放熱器（図示しない）を備えているのが一般的
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の発光装置では、放熱器との熱結合を良く
するためにＬＥＤ１を相互に結線しておく必要があり、
また、裏面側の形状が凹凸となっているので専用の放熱
器を製作する必要があった。従って、従来の発光装置の
製造には手間及び費用がかかるという問題点があった。

【０００４】また、従来の発光装置は、個々独立のＬＥ
Ｄ１をそれぞれ支持枠体２の対応の穴３に挿入してアレ
イ構造としているため、隣接するＬＥＤ１間には一定の
スペースが形成されている。このため、ＬＥＤ１から出
射された光線の放射指向特性を調整するためのレンズ４
の径が制限され、有効に使われない発光光が相当にあっ
た。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その主目的は、汎用の放熱器等への取付けを
容易に行い得る発光装置を提供することにある。

【０００６】また、本発明の他の目的は、発光された光
を有効に使用することのできる発光装置を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、第１の面に所定のパターンで電極が形成
されると共に、該電極上にＬＥＤチップが取り付けられ
ている基板と、前記ＬＥＤチップを覆うようにして基板
の第１の面上に固定されるカバーとを備える発光装置に
おいて、カバーの基板側の面に突起を設け、カバーを基
板上の所定位置に配置した場合に前記突起が挿入される
貫通孔であって、前記第１の面とは反対側の部分が拡径
されている段付きのものを基板に設け、この貫通孔の拡
径された部分内で突起の先端が押し潰されて抜止めとさ
れていることを特徴としている。

【０００８】また、基板の第１の面とは反対側の第２の
面に放熱器を取り付けることが好適である。かかる場
合、放熱性を向上させるために、基板は熱伝導性の良好
な材料から作られることが有効である。

【０００９】更に、ＬＥＤチップが取り付けられる電極
の部分を、このＬＥＤからの光を反射するための反射面
を構成するように凹面に形成することが好ましい。ま
た、ＬＥＤチップからの光の放射指向特性を調整するた
めに、レンズをカバーに形成するのがよい。

【００１０】尚、基板上に取り付けられるＬＥＤチップ
は１個に限られず、複数個のＬＥＤチップを基板に取り
付けることができる。

【００１１】

【作用】上記構成においては、基板の貫通孔の拡径部分
内でカバーの突起の先端部が押し潰されて抜止めとなる
ため、基板の裏面（第２の面）から突起が突出すること
はない。従って、基板の裏面を実質的に平坦なものとす
ることができ、汎用の放熱器の平面部分に容易に取り付
けることができる。

【００１２】また、本発明の発光装置は、従来のように
単独で機能するＬＥＤを使用せず、基板上にＬＥＤチッ
プを取り付ける構成を採るため、複数のＬＥＤチップを
比較的自由なレイアウトで且つ従来よりも高密度で配置
することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図面と共に本発明の好適な実施例につ
いて詳細に説明する。尚、以下の説明において、
「上」、「下」等の語は図面の位置状態に基づいて便宜
的に付したものであることに注意されたい。

【００１４】図１は、本発明による発光装置１０の一実
施例を示す斜視図であり、図２はその分解斜視図、図３
はその部分縦断面図である。図１〜図３において、符号
１２は複数個（図示実施例では８個）のＬＥＤチップ１
４がマウントされた矩形の基板を示している。この基板
１２は、図３に明示するように、高熱伝導性の材料、好
ましくはアルミニウム板１６をベースとして成り、その
上面にポリイミド絶縁層１８が形成され、更に、その上
に適当なパターンで電極２０が形成されている。この電
極２０は、図では示さないが、金メッキ層／ニッケルメ
ッキ層／銅箔部という層構造となっている。

【００１５】ＬＥＤチップ取付部分は、ＬＥＤチップ１
４の側面から放出される光を前面（図面の上方）に効率
よく反射させるために、凹構造となっている。この凹部
２２は、電極パターン形成後に基板１２の上面（第１の
面）を鏡面研磨した金型でプレスすることにより形成さ
れるのが好ましく、その場合、凹面はリフレクタとして
機能するに十分な光沢を有するようになる。この凹部２
２の形状としては種々考えられるが、図４に示す寸法形
状（単位はｍｍ）とした場合、高い反射率が得られる。

【００１６】ＬＥＤチップ１４はこの凹部２２の底に位
置する電極２０上にダイボンディングされている。各Ｌ
ＥＤチップ１４を直列接続するために、ＬＥＤチップ１
４の基板１２側のＮ型電極は導通性ダイボンディング樹
脂により基板１２上の電極２０に電気的に接続され、ま
た、ＬＥＤチップ１４の上側のＰ型電極は金ワイヤ２４
により基板１２上の隣接の電極２０にワイヤボンディン
グされている。このようにして取り付けられたＬＥＤチ
ップ１４は縦横に所定の間隔をもって二次元的に配列さ
れている。

【００１７】基板１２の上面には、ＬＥＤチップ１４や
金ワイヤ２４等を保護するために、ポッティングが施さ
れている。このポッティングは、適当な透明樹脂２６を
各ＬＥＤチップ１４上から滴下することにより行われ
る。

【００１８】更に、基板１２の上面には、そのほぼ全面
を覆うようにして、適当な樹脂から作られた平板状の透
明カバー２８が取り付けられている。図２から分かるよ
うに、カバー２８の下面には複数個の円柱形の突起３０
が形成されており、これらの突起３０を基板１２に形成
された対応の段付きの貫通孔３２に挿入し、後述の治具
を用いて貫通孔３２内で圧潰することで、カバー２８が
基板１２に所望の位置で固定されるようになっている。
尚、このカバー固定の際において、ポッティング樹脂２
６を仮止め用接着剤として用いるのが好適である。

【００１９】図５及び図６は、カバー２８の固定方法の
一例を概略的に示す部分断面図であるが、これらの図か
ら理解されるように、貫通孔３２は、基板１２の下面
（第２の面）側の部分３３が拡径されている。以下、こ
の拡径された部分を拡径部分３３と称し、その上の部分
を小径部分３４と称することとする。

【００２０】図５に示すように、カバー２８を基板１２
上の所定位置に配置した場合、各突起３０は対応の貫通
孔３２に挿入され、その先端部は拡径部分３３内に達す
る。この後、図５に示す治具３６を用いて、突起３０の
先端部を加熱溶融すると共に押し潰す。

【００２１】この治具３６は、貫通孔３２の小径部分３
４の内径よりも小さな径、好ましくは約半分の径の拡開
部分３８と、この拡開部分３８の下部に一体的に且つ同
軸に設けられた押圧部分４０とを備えている。拡開部分
の先端は円錐形とされている。また、押圧部分４０は、
貫通孔３２の拡径部分３３の内径よりも若干小さな径と
されている。更に、この治具３６は、図示しないが電気
ヒータ等の熱源を有し、拡開部分３８及び押圧部分４０
を加熱できるようになっている。

【００２２】このような治具３６の使用方法は概ね次の
通りである。まず、治具３６を貫通孔３２及び突起３０
に対して同軸となるようにして貫通孔３２の下方に配置
した後、熱源を作動させて拡開部分３８及び押圧部分４
０を加熱する。そして、拡開部分３８及び押圧部分４０
が所定温度に達したならば、治具３６を上昇させる。拡
開部分３８の先端が突起３０の先端面の中心に接し、治
具３６を更に上昇させると、突起３０は溶融しながら放
射方向に押し開かれていく（図５の二点鎖線を参照）。
更に、治具３６を上昇させると、突起３０の先端部は治
具３６の押圧部分４０により貫通孔３２の拡径部分３３
内で押し潰され、その押し潰された部分４２が突起３０
の抜止めとして機能するようになる。この場合、押し潰
された部分４２は溶融されるので、突起３０は基板１２
に融着され、固定がより確実に行われる。また、貫通孔
３２の小径部分３４に位置している突起３０の部分は、
治具３６の拡開部分３８により径方向に押し広げられ、
図６に示すように、その外周面は小径部分３４の内周面
に密着する。従って、突起３０の挿入を容易にするため
に突起３０の外径を貫通孔３２の小径部分３４の内径よ
りも小さいものとしても、固定作業終了後はガタの発生
が防止され、所望の位置に正確にカバー２８が固定され
ることとなる。

【００２３】カバー２８の上面には、ＬＥＤチップ１４
から発光された光線の放射指向特性を調整するためのレ
ンズ、好ましくはフレネルレンズ４４が、ＬＥＤチップ
１４毎に形成されている。これらのフレネルレンズ４４
はＬＥＤチップ１４と同一の配列でカバー２８に形成さ
れ、各フレネルレンズ４４の光軸上に対応のＬＥＤチッ
プ１４が配置されるようになっている。尚、図１及び図
２から分かるように、本発明の発光装置１０は従来のよ
うな単独で機能するＬＥＤを配列したものでないため、
隣接するフレネルレンズ４４間にスペースを形成する必
要はなく、レンズ径を可能な限り大きくすることができ
る。これは、ＬＥＤチップ１４からの光の有効利用を可
能とするものである。

【００２４】このような構成において、基板１２の下面
には突出物が存在せず、下面は全体としてほぼ平坦な面
となる。従って、この発光装置１０を他の装置或は機器
類の平面部分に容易に設置することができる。図７は、
この発光装置１０を汎用型の放熱器５０の平面部分に設
置した状態を示す図であるが、この図から、放熱器５０
に特別な加工（ねじ穴の加工は除く）を施さなくとも、
本発明の発光装置１０をねじ止めできることは容易に理
解されよう。

【００２５】尚、図１、図２及び図７において、符号４
６，４８は、それぞれ、発光装置１０の基板１２の各短
辺から延びる突起片を示しており、この突起片４６，４
８にはねじ５２を挿通するための溝４７，４９が形成さ
れている。一方の突起片４６の上面には、発光装置１０
の各ＬＥＤチップ１４に電力を与えるための電極２０が
露出して配置されている。また、他方の突起片４８は、
短辺の半分以下の幅であり、基板１２の長手方向軸線よ
りも片方の側に偏倚して配置されている。従って、図７
に示すように、複数個の発光装置１０を２列に並べる場
合、この幅の狭い突起片４８を対向させて噛み合わせる
よう配置すると、２列配置された発光装置１０の長辺側
の長さを短くすることができる。

【００２６】このようにして放熱器５０に取り付けられ
た発光装置１０は、基板１２が熱伝導性の良いアルミニ
ウム板１６から成り、放熱器５０との接触面も広いた
め、放熱効率が大幅に向上される。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、発
光装置の裏面がほぼ平坦な面となるので、放熱器等の他
の機器類の平面部分に容易に設置することができる。

【００２８】特に、放熱器への設置に際しては、ＬＥＤ
間の結線を行う必要がなく、また、専用の放熱器を製作
する必要もないので、容易に放熱器付きの発光装置を製
造することが可能となる。また、放熱器との接触面も広
くなることから、放熱効率が大幅に向上され、発光装置
の性能向上にも寄与する。

【００２９】更に、ＬＥＤチップを基板上に配置するこ
ととしたので、個々独立のＬＥＤを用いた従来の発光装
置に比して、ＬＥＤチップの配置レイアウトの自由度が
大きく、発光部を高密度化することができる。また、カ
バーにレンズを設ける場合にも、隣接のレンズとの間に
スペースを設ける必要がないので、レンズ径を可能な限
り大きくすることができ、発光装置の発光効率を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による発光装置の一実施例を示す斜視図
である。

【図２】図１の発光装置の分解斜視図である。

【図３】図１の発光装置の一部を示す縦断面図である。

【図４】図１の発光装置における基板上のＬＥＤチップ
取付部分を拡大して示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は縦断面図である。

【図５】カバーの固定方法の一例を示す概略説明図であ
る。

【図６】カバー固定後の突起と貫通孔の状態を示す概略
説明図である。

【図７】本発明の発光装置を放熱器に設置したところを
示す斜視図である。

【図８】従来一般の発光装置を示す平面図である。

【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿っての断面図である。

【符号の説明】

１０…発光装置、１２…基板、１４…ＬＥＤチップ、２
０…電極、２２…凹部、２８…カバー、３０…突起、３
２…貫通孔、３３…拡径部分、３４…小径部分、３６…
治具、４４…フレネルレンズ、５０…放熱器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山崎文雄静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者倉橋明静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内 (72)発明者安立真之静岡県浜松市市野町1126番地の１浜松ホトニクス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の面に所定のパターンで電極が形成
されると共に、該電極上に発光ダイオードチップが取り
付けられている基板と、前記発光ダイオードチップを覆うようにして前記基板の
前記第１の面上に固定されるカバーと、を備える発光装
置において、前記カバーの前記基板側の面に突起を設け、前記カバー
を前記基板上の所定位置に配置した場合に前記突起が挿
入される貫通孔であって、前記第１の面とは反対側の部
分が拡径されている段付きのものを、前記基板に設け、
前記貫通孔の前記拡径された部分内で前記突起の先端が
押し潰されて抜止めとされていることを特徴とする、発
光装置。
【請求項２】前記基板の前記第１の面とは反対側の第
２の面に放熱器が取り付けられていることを特徴とす
る、請求項１記載の発光装置。
【請求項３】前記基板は熱伝導性の良好な材料から作
られていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光
装置。
【請求項４】前記発光ダイオードチップが取り付けら
れる電極の部分が、該発光ダイオードからの光を反射す
るための反射面を構成するように凹面となっていること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の発光
装置。
【請求項５】前記発光ダイオードチップからの光の放
射指向特性を調整するためのレンズが前記カバーに形成
されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１
項に記載の発光装置。
【請求項６】複数個の前記発光ダイオードチップが前
記基板に取り付けられていることを特徴とする請求項１
〜５のいずれか１項に記載の発光装置。