专利名称：发光装置以及照明装置的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种使用发光二极管(Light Emitting Diode, LED)等的发光元件的发光装置以及具备此发光装置的照明装置。
背景技术：
LED正逐渐被用作照明装置的光源。此光源是在基板上安装多个LED的裸芯片 (bare chip)，利用接合线(bonding wire)来电性连接各LED芯片，并且利用螺丝等的固定机构来将基板固定于安装构件而构成为发光装置。近来，在此种发光装置中，要求高输出化，要实现该高输出化，必须增大对LED供给的电流。但是，如果增大所供给的电流，则LED的温度将会上升，从而会在高温下进行动作，因而基板的温度也会随此而上升，在LED的点灯、熄灯的热循环(heat cycle)中，基板的热膨胀、收缩之差变大。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2008-227412号公报(段落W058])在如上所述的结构中，当基板利用螺丝等的固定机构而固定于安装构件时，会因以基板与安装构件的热膨胀率的差异作为开始的热特性之差而导致基板承受应力，从而有可能造成基板发生变形或产生裂纹而受到损伤。
发明内容
本发明是有鉴于上述问题而完成，其目的在于提供一种能够抑制基板的损伤的发光装置以及具备此发光装置的照明装置。本发明的发光装置具备基板，在一面侧安装有多个发光元件；以及安装构件，具备在与该基板的侧周围之间具有间隙地配设该基板的凹部。而且，本发明的发光装置具备机械固定机构，该机械固定机构具有与所述基板的一面侧接触的按压部，通过该按压部的从所述基板的一面侧朝向另一面侧的方向的弹性按压力来将所述基板保持于安装构件的该凹部内。本发明的一种照明装置，包括装置本体以及所述的发光装置，所述的发光装置配设在该装置本体内。(发明的效果)根据本发明，可提供一种能够抑制基板的损伤的发光装置以及具备此发光装置的照明装置。
图1是表示本发明的实施方式的发光装置的立体图。图2是表示本发明的实施方式的发光装置的基板上的配线图案的平面图。
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图3是表示在本发明的实施方式的发光装置的基板上安装有发光元件的状态的平面图。图4是在本发明的实施方式的发光装置的基板的完成状态下切开一部分而表示的平面图。图5是表示本发明的实施方式的发光装置的安装构件的立体图。图6是表示本发明的实施方式的机械固定机构的立体图。图7是沿图1中的X-X线而表示的剖面图。图8是表示基板的固定状态下的变形例的局部剖面图。图9是同样表示基板的固定状态下的变形例的局部剖面图。图10是表示本发明的实施方式的照明装置的立体图。附图标记1 发光装置2 基板3,3a 发光元件(LED芯片)4 安装构件5 机械固定机构(固定构件)6 连接器7 电容器8:导热构件10:照明装置/路灯11 支柱12 装置本体(灯具)13 罩21 供电导体21a:正极侧供电导体21b:负极侧供电导体22:供电端子22a:正极侧供电端子22b:负极侧供电端子23:点灯检查导体24 温度检查导体25 保护层26 框构件27 密封构件31 接合线41 配设面42:凹部42a 底面42b SM
43 定位突出部
44 螺丝孔
51 底座部
52 按压部
53 保护部
G:间隙
S:阶差
X-X 线
具体实施例方式以下，参照图1至图9来说明本发明的实施方式的发光装置。另外，在各图中，对于相同部分标注相同符号并省略重复说明。如图1以及图7代表性所示，发光装置1具备基板2 ；多个发光元件3，安装在该基板2的一面侧即表面侧；安装构件4，配设该基板2 ；以及机械固定机构5，将基板2保持于安装构件4。基板2具有绝缘性，且由白色系的氧化铝或氮化铝等的陶瓷(ceramics)材料形成。基板2形成为大致四边形状的多边形状，各角部呈R形状。另外，基板2的材料可适用氮化硼(boron nitride)、氮化硅、氧化镁、镁橄榄石 (forsterite)、块滑石(steatite)、低温烧结陶瓷等，并不特别限定于特定的材料。而且，基板2的形状并不限于四边形状，也可为圆形或六边形等的多边形，可根据设计来适当选择。如图2所示，在基板2的表面侧，形成有配线图案(pattern)，该配线图案是由供电导体21以及供电端子22构成。供电导体21是由正极侧供电导体21a以及负极侧供电导体21b构成，供电端子22是由正极侧供电端子22a以及负极侧供电端子22b构成。正极侧供电导体21a是在基板2的表面上的中央部呈直线状延伸而形成，在其一端部(附图上的左侧)，一体地连续形成有正极侧供电端子22a。负极侧供电导体21b是使正极侧供电导体21a位于中央部而以包围该正极侧供电导体21a的方式形成为四边形状，在其一端部(附图上的左下侧)，一体地连续形成有正极侧供电端子22a。另外，虽省略详细说明，但在基板2的表面上，形成有点灯确认测试用的点灯检查导体23或温度测定用的温度检查导体M等。供电导体21以及供电端子22是通过在基板2上对例如银(Ag)或以银(Ag)为主成分的合金进行丝网(screen)印刷而形成。另外，也可取代丝网印刷而通过镀敷处理来形成。而且，对于该形成材料，可适用铜(Cu)、金(Au)等的导电性优异的金属。如图3代表性所示，在配线图案上，部分(附图上的左右两侧)地形成着由玻璃浆料(glass paste)等构成的电绝缘材料的保护层25。该保护层25是通过丝网印刷而形成， 主要对未被后述的密封构件27所密封的供电导体21以及供电端子22的部分进行包覆。由此，可抑制供电导体21以及供电端子22的劣化。在基板2的表面上，安装着多个发光元件3。发光元件3是由LED的裸芯片(bare chip)构成，且直接粘接在基板2的表面上。对于LED的裸芯片，例如使用发出蓝色光的LED裸芯片，以使发光部发出白色系的光。如图3所示，所述多个发光元件3以正极侧供电导体21a为边界而排列成矩阵 (matrix)状，从而形成多个列(发光元件列)。LED的裸芯片例如是InGaN系的元件，在透光性的蓝宝石(sapphire)元件基板上层叠有发光层，发光层是使η型氮化物半导体层、InGaN发光层和ρ型氮化物半导体层依序层叠而形成为大致长方体形状。并且，用于使电流流经发光层的电极设在上表面侧，且由正 (plus)侧电极和负(minus)侧电极构成，所述正侧电极是在ρ型氮化物半导体层上由ρ型电极焊垫(pad)所形成，所述负侧电极是在η型氮化物半导体层上由η型电极焊垫所形成。 这些电极通过接合线31而电性连接着。接合线31由金(Au)的细线构成，并经由以金(Au) 为主成分的凸块(bump)而连接，以提高安装强度和降低LED裸芯片的损伤。另外，对于接合线31，例如可适用铜线、铝线以及钼线等的金属细线。具体而言，LED的裸芯片是以正极侧供电导体21a为边界，而形成朝向与该正极侧供电导体21a相向的负极侧供电导体21b的方向的多个发光元件列。因此，在附图上，所述 LED的裸芯片由上侧的矩阵状区块(block)和下侧的矩阵状区块构成。在各个发光元件列中，在该列所延伸的方向上邻接的发光元件3的异极的电极彼此间，即，邻接的发光元件3中的一个发光元件3的正侧电极、与邻接的发光元件3中的另一个发光元件3的负侧电极，利用接合线31而依序连接着。由此，构成各个发光元件列的多个发光元件3电性串联连接着。进而，在各个发光元件列中，特定的发光元件，即，配置在列的端部的发光元件3a 的电极利用接合线31而连接于正极侧供电导体21a或负极侧供电导体21b。因此，在一个发光元件列中，串联连接着7个发光元件3，在上侧的矩阵状区块中，形成有12列该发光元件列，而且，同样地，在下侧的矩阵状区块中，形成有12列发光元件列，串联连接有7个发光元件3的M个串联电路并联连接着，以使得多个发光元件3在通电状态下一齐发光。因此， 即使各发光元件列中的任一列有时因接合不良等导致无法再发光，发光装置1整体的发光也不会停止。如图4所示，在基板2的表面上设有框构件26。该框构件沈为白色的合成树脂制且涂布成大致四边形状，在由内周面所包围的框构件26的内侧，配设有各发光元件3。艮口， 发光元件3的安装区域成为由框构件沈所包围的状态。在框构件沈的内侧，填充有密封构件27且密封构件27设于基板2上。密封构件 27为透光性合成树脂，例如透明硅酮(silicone)树脂制，且对发光元件3的安装区域进行密封。而且，密封构件27含有适量的荧光体。荧光体受到发光元件3发出的光激发而放射出与发光元件3发出的光的颜色为不同颜色的光。在发光元件3发出蓝色光的本实施方式中，为了能够出射白色光，对荧光体使用放射出与蓝色光存在补色关系的黄色系光的黄色荧光体。密封构件27是在未硬化的状态下向框构件沈的内侧注入规定量之后进行加热硬化而设。而且，在基板2的表面上，安装着连接器(connector) 6以及电容器(condenser) 7。 连接器6具有由光的吸收性较少的白色的合成树脂制的盒体(case)，且从其一侧面突出有一对端子销(Pin)。该端子销通过焊接而电性连接于正极侧供电端子22a以及负极侧供电端子22b。并且，在该连接器6上，连接着连接于电源侧的导线，由此，经由连接器6来对各发光元件3供给电力。电容器7安装有2个，起到防止“噪声(noise)重叠于电源而被施加至各发光元件 3”的作用。以上述方式构成的基板2安装在图5所示的安装构件4上。安装构件4由导热良好的铝材料等形成，将角部设为R形状，并呈四边形状即多边形状，且在中央部具有稍稍倾斜的基板2的配设面41，在该配设面41上，形成有载置基板2的大致四边形状的凹部42。 该凹部42是以底面4 形成为平坦状，且侧面42b从底面的周围竖立设置的方式而形成。 凹部42的形状是与基板2的外形大致相似，且形成得稍大于基板2。而且，在凹部42的对角线上，形成有配设后述的机械固定机构5的大致U字状的定位突出部43以及螺丝孔44。进而，在安装构件4的两侧，形成有用于将该安装构件4安装于照明装置的本体等的螺丝贯通孔。另外，该安装构件4也可以是散热器(heat sink)、装置的本体、被称作盒体或罩(cover)等的构件。总之，该安装构件4是指安装着基板2的构件。如图1以及图7所示，基板2是将安装构件4的凹部42作为引导部(guide)来定位并配置，且以另一面侧即背面侧密接于凹部42的底面42a的方式而安装着。S卩，通过机械固定机构5来赋予从基板2的表面侧朝向背面侧的方向的弹性按压力来安装该基板2。 另外，凹部42的形状是与基板2的外形大致相似，且形成得稍大于基板2，因此容易进行基板2的定位。机械固定机构5是板簧状的固定构件，且在安装构件4的表面(上表面)由定位突出部43进行定位，并从表面侧通过螺丝等的固定机构而固定于安装构件4的表面上。因此，机械固定机构5是在基板2的大致对角线上配设有一对。如图6代表性所示，固定构件是由金属制的板状材料形成，由具有弹性的不锈钢构成，且具备底座(base)部51、按压部52及保护部53。底座部51具有规定的宽度尺寸， 且形成有螺丝等的固定机构所贯通的贯通孔。从该底座部51的大致中央部延伸有宽度较窄的按压部52，该按压部52为了赋予附图上的纸面方向的弹性按压力而弯曲地形成，且其前端侧接触基板2的表面侧。而且，保护部53以与按压部52并列设置的方式而延伸。保护部53以比按压部52 更宽的宽度而呈直线状地延伸。该保护部53在组装作业等中操作固定构件时成为能够握持状，且避免“按压部52承受外力而产生变形”等，从而具有保护按压部52的功能。假设未设置保护部53，则有可能要握持按压部52来进行操作，从而会发生按压部52的变形等的问题。另外，保护部53的延伸长度尺寸优选与按压部52的延伸长度尺寸等同或形成得比其更长。由此，能够确实地保护按压部52。如图7所示，在基板2配设于凹部42内并由机械固定机构5所保持的状态下，在基板2的侧周围与凹部42的侧面42b之间，形成间隙G。具体而言，遍及基板2的整周而形成约Imm的间隙G。另外，该间隙G的尺寸并无特别限定。而且，间隙G优选遍及基板2的整周而均等， 但未必需要均等。例如，基板2的侧周围的一部分也可处于与凹部42的侧面42b接触的状态。总而言之，当如后所述般基板2可向水平方向移动时，只要存在能够吸收基板2的热膨胀的间隙G即可。进而，在该间隙G内，例如也可介隔着缓冲垫(cushion)构件等的弹性材料。此时，也能够吸收基板2的热膨胀。而且，机械固定机构5安装在安装构件4的比凹部42的底面4 高的位置即表面侧，按压部52在比安装构件4的表面侧更靠近凹部42的底面4 侧的位置来与基板2的一面侧接触。即，在固定构件固定于安装构件4的固定状态下，按压部52的前端侧在安装构件4的上表面更下侧(凹部42侧)具有阶差S而与基板2的表面接触。因此，按压部52 的弹性按压力可有效地作用于基板2的表面，并且即使随着年份的经过，仍可维持规定的弹性按压力。除此以外，能够减轻因固定构件的螺丝等造成固定部分承受过度的应力。由此，对基板2施加固定构件中的按压部52的从基板2的表面侧朝向背面侧的方向的弹性按压力，从而将基板2保持于安装构件4。机械固定机构5的弹性按压力(弹性荷重)优选设定为180g 350g，此时，可通过将所述阶差S设定为0.1mm 0.6mm来实现。即，当阶差S较小时，弹性按压力(弹性荷重)将变大，当阶差S较大时，弹性按压力(弹性荷重)将变小。图8以及图9表示调整阶差S的尺寸来设定弹性按压力(弹性荷重)的情况。图 8中，减小阶差S的尺寸，例如调整为0. 1mm，以将弹性按压力(弹性荷重)设定为350g。图 9中，增大阶差S的尺寸，例如调整为0. 6mm,以将弹性按压力(弹性荷重)设定为180g。在这些情况下，调整凹部42的深度尺寸且调整阶差S的尺寸，但并不限于该形态。 例如，通过调整基板2的厚度尺寸也能够进行阶差S的尺寸调整。通过如此般调整阶差S 的尺寸，可根据设计来适当地设定适宜弹性按压力(弹性荷重)。而且，在基板2的背面侧与凹部42的底面4 之间，介隔着导热构件8。由此，基板2与凹部42的底面4 的密接性提高，可将来自基板2的热传导至安装构件4以促进散热。具体而言，导热构件8是具有规定的粘度和流动性的润滑脂(grease)，且涂布于凹部 42的底面4 而设置着。当通过点灯电路来对上述结构的发光装置1供给电力时，从连接器6经过正极侧供电端子22a，从正极侧供电导体21a经过接合线31、多个发光元件3，从负极侧供电导体 21b、负极侧供电端子22b向连接器6通电，被密封构件27覆盖的各发光元件3 —齐发光， 发光装置1被用作出射白色光的面状光源。在该点灯过程中，各发光元件3发出的热主要从基板2的背面侧经由导热构件8 而传导至安装构件4并得以散热。而且，在发光装置1的点灯过程中，发光元件3放射出的光中的朝向基板2侧的光被白色系的基板2的表面主要反射向光的利用方向。而且，在发光元件3的点灯、熄灯的热循环中，基板2将反复热膨胀、收缩，但由于基板2相对于安装构件4的保持并非通过螺固等而固定，而是由机械固定机构5以弹性按压力予以保持着，且在基板2的侧周围与凹部42的侧面42b之间形成有间隙G，因此能够利用该间隙G来吸收基板2的热膨胀，从而可抑制基板2承受应力而在陶瓷制的基板2上产生裂纹。除此以外，例如能够使螺丝等带来的紧固力直接作用于基板2而导致基板2产生裂纹的情况受到抑制。进而，通过基板2的热膨胀或振动等，能够吸收基板2所承受的垂直方向以及水平方向的应力。这是因为，基板2并未通过螺固等而固定，而是采用了允许能够向垂直方向以及水平方向移动(游动)的结构。由此，能够抑制基板2的裂纹等的损伤。
而且，导热构件8不仅提高了基板2与凹部42的底面42a的密接性，还起到以下作用，即，既能通过其粘度和流动性来提高密接性，而且所述基板2向水平方向的移动变得平滑。进而，机械固定机构5中的按压部52的前端侧在安装构件4的上表面更下侧具有阶差S而与基板2的表面接触，因此，按压部52的弹性按压力可有效地作用于基板2的表面，并且即使随着年份的经过，仍可维持规定的弹性按压力。进而，陶瓷制的基板2例如若在基板2上仍残留有尖头状的角部，则在因冲击等而承受外力时，角部有可能易破裂而发生破损，但在本实施方式中，基板2的角部呈R形状而带有弧形，因此可抑制因外力造成的破损。例如，当在组装作业等中操作基板2时，可有效地防止因外力造成的破损。除此以外，由于允许基板2在凹部42内游动，因此，基板2有时会因振动等而在凹部42内游动，但即使在此情况下，由于基板2的角部呈R形状，因此可有效地抑制破损。其次，图10示出路灯10作为配设有多个上述发光装置1的照明装置。路灯10是在支柱11的上端部安装灯具12而构成。支柱11竖立设置在道路旁边，通过从灯具12照射的光来对道路上进行照明。在灯具12内，配设有上述发光装置1，来自发光装置1的光透过透光性的罩13而放射。根据此种照明装置，能够实现上述发光装置1所起到的作用效果，而且，尤其发光装置1会被置于易受振动的环境下，但此时也能够抑制基板2的损伤。另外，本发明并不限定于上述实施方式的结构，在不脱离发明的主旨的范围内可进行各种变形。例如，作为基板，也可适用在铝等的导热性良好且散热性优异的基底板的一面层叠有绝缘层的金属制的基底基板。此时，可期待抑制基板变形的效果。而且，发光元件可适用LED等的固态发光元件。进而，发光元件的安装个数并无特别限制。而且，上述实施方式的发光装置可装入路灯或车辆用的照明装置、作为LED灯 (lamp)的光源或在室内或室外使用的各种照明器具、显示器(display)装置等的装置本体内而构成为照明装置。
权利要求
1.一种发光装置，其特征在于包括 基板，在一面侧安装有多个发光元件；安装构件，具备在与该基板的侧周围之间具有间隙地配设该基板的凹部；以及机械固定机构，具有与所述基板的一面侧接触的按压部，通过该按压部的从所述基板的一面侧朝向另一面侧的方向的弹性按压力来将所述基板保持于安装构件的凹部内。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，所述机械固定机构安装在安装构件的比该凹部的底面高的位置即表面侧，所述按压部在比安装构件的表面侧更靠近该凹部的底面侧的位置而与基板的一面侧相接触。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述机械固定机构由具有弹性的金属制的板状材料形成，且具备底座部、从该底座部延伸的按压部、及以与该按压部并列设置的方式而延伸的保护部。
4.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于， 所述基板为陶瓷制且形成为角部呈R形状的多边形状。
5.一种照明装置，其特征在于包括 装置本体；以及根据权利要求1至4中任一项所述的发光装置，配设在该装置本体内。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制基板的损伤的发光装置以及具备此发光装置的照明装置。本发明是一种发光装置(1)，包括基板(2)，在一面侧安装有多个发光元件(3)；安装构件(4)，具备在与该基板(2)的侧周围之间具有间隙(G)地配设该基板(2)的凹部(42)；以及机械固定机构(5)，具有与所述基板(2)的一面侧接触的按压部(52)，通过该按压部(52)的从所述基板(2)的一面侧朝向另一面侧的方向的弹性按压力来将所述基板(2)保持于安装构件(4)的凹部(42)内。
文档编号H01L33/62GK102347425SQ20111021423
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月28日 优先权日2010年7月29日
发明者小柳津刚, 川岛净子, 武井春树 申请人:东芝照明技术株式会社