JP2008108871A

JP2008108871A - 半導体発光素子の実装構造

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Publication number: JP2008108871A
Application number: JP2006289643A
Authority: JP
Inventors: Teiichiro Takano; 貞一郎高野
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】簡単な構成により、別体の色変換フィルタを使用せずに、半導体発光素子を利用して、発光色の変換を行なう半導体発光素子の実装構造を提供する。
【解決手段】可撓性を備えた第一の透光性基材このベース基材上に貼り付けられた金属膜から成る導電パターン及び上記ベース基材上に上記導電パターンを挟むように載置された可撓性を備えた第二の透光性基材１１ｂを含むフレキシブル基板１１に対して半導体発光素子１２を搭載する半導体発光素子の実装構造において、上記フレキシブル基板が、上記導電パターンの半導体発光素子実装用の電極部間にて、それぞれの電極部に沿って前記第一及び第二の透光性基材に切り裂き部又はスリット部１３ｅ、１３ｆを形成してなり、上記半導体発光素子が、前記切り裂き部又はスリット部に挿入されて、その発光面が上記第一及び第二の透光性基材により覆われるように、半導体発光素子の実装構造を構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば照明灯具における光源としてのＬＥＤ等の半導体発光素子の実装構造に関する。

従来、例えばＬＥＤを使用した照明構造は、例えば特許文献１により開示されている。
特許文献１による電話機ダイヤルボタン照明構造は、図５に示すように、構成されている。
即ち、図５において、電話機ダイヤルボタン照明構造１は、上カバー２の内面の貼付け位置２ａに貼り付けられるＬＥＤ搭載用フレキシブル基板３上に設けられたＬＥＤ接続用ランド３ａに半田等により接続されたＬＥＤ４を照明用光源として備えている。
上記の上カバー２を本体（図示せず）に対して組み込むことにより、ＬＥＤ４が本体側のメイン基板に対向する向きで取り付けられることになる。

このような構成の照明構造によれば、ＬＥＤ４が電話機本体側のメイン基板に対向する向きで照明光を出射する。この照明光が電話機本体側のメイン基板で反射して、ほぼ均一に拡散しながら電話機のダイヤルボタン側に進む。これにより、ダイヤルボタンを間接的に均一にバック照明することになる。

また、このようなＬＥＤ４が実装されたフレキシブル基板３を応用して、図６に示すような電球型の照明灯具も構成され得る。
図６において、電球型照明灯具５は、ＬＥＤ４が実装されたフレキシブル基板３と、フレキシブル基板３を包囲するように配置された拡散レンズ６と、フレキシブル基板３上の各ＬＥＤ４を駆動するための駆動回路７と、を含んでいる。

ところで、上述した特許文献１による照明構造、そして図６に示す照明灯具５においては、図７に示すように、フレキシブル基板３は、ポリイミドフィルム等の絶縁シート内に電気的な配線パターンを備えており、各ＬＥＤ４の間にて、このような配線パターンが引き回される。これにより、個々のＬＥＤ４を駆動するための駆動回路が構成されるようになっている。

上記の各ＬＥＤ４が白色ＬＥＤであって、発光色を電球色に変換したい（例えば色温度６５００Ｋの白色光を色温度３６００Ｋの電球色光に変更したい）場合には、個々のＬＥＤ４の発光面上に塗布されている蛍光体の種類や配合比率を変更したり、あるいは図７に示すように、色変換フィルタ８を、上記フレキシブル基板３と拡散レンズ６との間に、ＬＥＤ４からの白色光が洩れないように、挿入する必要がある。
特開平０７−３１２１３８号

しかしながら、特許文献１による照明構造においても、また図６による照明灯具５においても、色変換フィルタ８により発光色を電球色に変換する場合に、フレキシブル基板３上に実装された各ＬＥＤ４の前方に、ＬＥＤ４からの光が洩れないように、色変換フィルタ８を配置することは、実装技術上、非常に困難であり、各ＬＥＤ４からの白色光の一部が外部に出射して、色ムラが発生してしまうことがある。

これに対して、個々のＬＥＤ４の発光面上に塗布されている蛍光体の種類や配合比率を変更して、各ＬＥＤ４からの発光色を電球色に変更する場合には、発光色の色温度毎に、蛍光体の種類や配合比率を変更して、ＬＥＤを作製する必要があり、製造コストが高くなってしまう。また、白色光を電球色に変更するための蛍光体の光変換効率が色変換フィルタ８と比較して著しく低いことから、灯具の照明光が暗くなってしまうということが既に明らかになっている。

また、このような不具合は、発光体としてＬＥＤ４を使用した場合だけでなく、他の種類の半導体発光素子を使用している場合についても、同様に発生する。

本発明は、以上の点から、簡単な構成により、別体の色変換フィルタを使用することなく、白色光を発生する半導体発光素子を利用して、発光色の変換を行なうことができるようにした、半導体発光素子の実装構造を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、可撓性を備えた第一の透光性基材（ベース基材），このベース基材上に貼り付けられた金属膜から成る導電パターン及び上記ベース基材上に上記導電パターンを挟むように載置された可撓性を備えた第二の透光性基材（カバー基材）を含むフレキシブル基板に対して半導体発光素子を搭載する半導体発光素子の実装構造において、上記フレキシブル基板が、上記導電パターンの半導体発光素子実装用の電極部間にて、それぞれの電極部に沿って前記第一及び第二の透光性基材に切り裂き部又はスリット部を形成してなり、上記半導体発光素子が、前記切り裂き部又はスリット部に挿入されて、その発光面が上記第一及び第二の透光性基材により覆われることを特徴とする、半導体発光素子の実装構造により、達成される。

本発明による半導体発光素子の実装構造は、好ましくは、上記フレキシブル基板の第二の透光性基材には、前記電極部に対応して開口部が設けられている。

本発明による半導体発光素子の実装構造は、好ましくは、上記フレキシブル基板の第一及び第二の透光性基材の少なくとも一方が、透過光に対して所定の分光特性を付与するように、適宜の顔料が分散添加されている。

上記構成によれば、上記半導体発光素子が、上記フレキシブル基板の切り裂き部又はスリット部に挿入され、電極部に対して電気的に接続される。これにより、従来と同様に駆動され発光し、その発光面が、その上方に位置する第一及び第二の透光性基材により覆われることになる。
従って、上記半導体発光素子から出射した光は、すべて第一の透光性基材及び第二の透光性基材を透過して外部に出射することになり、これらの第一及び第二の透光性基材を通らずに外部に洩れるようなことはない。
さらに、フレキシブル基板自体の構成は、従来のフレキシブル基板と同じ構成であることから、コストが大幅に上昇してしまうようなことはない。

上記フレキシブル基板の第二の透光性基材には、前記電極部に対応して開口部が設けられており、上記半導体発光素子が、この開口部により上記フレキシブル基板の導電パターンと電気的な接続がなされるものである。通常、フレキシブル基板の電極部は、第二の透光性樹脂により覆われていることはないので、そのような場合には、あえて上記開口部を設ける必要はない。上記のように開口部を設けた場合には、フレキシブル基板に半導体発光素子を電気的に接続する半田付け等の通常の手段を用いることが可能である。

上記フレキシブル基板の第一及び第二の透光性基材の少なくとも一方が、透過光に対して所定の分光特性を付与するように、適宜の顔料が分散添加されている場合には、上記フレキシブル基板の第一及び第二の透光性基材が、色変換フィルタとして機能することになり、上記間隙内に挿入された半導体発光素子の発光面からの光が、実質的にすべて上記第一の透光性基材及び第二の透光性基材を透過して外部に出射し、色変換され得ることになる。
この場合、色変換が従来公知の色変換フィルタと同様に行なわれることから、高い色変換効率が得られることになり、例えば明るい照明灯具が得られることになる。
また、別体の色変換フィルタを半導体発光素子の前に配置する必要がないことから、例えば照明灯具等の全体が小型に構成され得ることになる。

このようにして、本発明によれば、フレキシブル基板を構成する第一及び第二の透光性基材の少なくとも一方に適宜の顔料を分散添加して、これらの透光性基材に色変換フィルタの機能を持たせる。これにより、半導体発光素子の発光面からの光が実質的にすべて上記第一及び第二の透光性基材を透過して、色変換されることになる。
従って、色変換されない直接光が外部に出射することが実質的に阻止される。これにより、色ムラがなく、また従来の色変換フィルタと同様に色変換が行なわれ、明るい照射光が得られることになる。

以下、この発明の好適な実施形態を図１から図４を参照しながら、詳細に説明する。
尚、以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は、本発明を適用したＬＥＤの実装構造の一実施形態の構成を示している。
図１において、ＬＥＤの実装構造１０は、フレキシブル基板１１と、半導体発光素子としての複数個（図示の場合、五個）のＬＥＤ１２と、から構成されている。

上記フレキシブル基板１１は、図２及び図３に示すように、可撓性の透光性材料から成る第一の基材（ベース基材）１１ａ及び第二の基材（カバー基材）１１ｂと、これらの基材１１ａ，１１ｂの間に配置された導電パターン１３と、から構成されている。

上記基材１１ａ，１１ｂは、例えばポリイミド等からフィルム状に構成されており、後述する導電パターン１３を挟むように、互いに重ねられ、接着等により固定されるようになっている。

上記ＬＥＤ１２は、所謂チップタイプの白色ＬＥＤであって、駆動されたとき、白色光を出射するようになっている。

上記導電パターン１３は、図２に示すように、例えば銅等の金属膜から構成され、第一の基材１１ａ上に貼り付けられており、各ＬＥＤ１２に対して給電を行なうように、引き回されている。
さらに、上記導電パターン１３は、各ＬＥＤ１２の実装部の両側に設けられた電極部１３ａ，１３ｂを有している。また、外部の駆動回路に接続するための接続端子１３ｃ，１３ｄを有している。
尚、上記導電パターン１３は、図示の場合、各ＬＥＤ１２を互いに直列に接続するように、形成されている。

以上の構成は、従来のＬＥＤの実装構造と同様の構成であるが、本発明実施形態によるＬＥＤの実装構造１０においては、以下の点で異なる構成になっている。
即ち、上記基材１１ａ，１１ｂは、本発明実施形態においては、適宜の顔料、例えば黄色やオレンジ色の顔料が分散添加されることにより、色変換フィルタとして機能するようになっている。
ここで、上記基材１１ａ，１１ｂは、例えば図４に示すような分光特性を備えており、例えば各ＬＥＤ１２から入射する白色光を電球色光に変換するようになっている。

さらに、本発明実施形態においては、上記フレキシブル基板１１は、図２及び図３に示すように、各ＬＥＤ１２の実装用の電極部１３ａ，１３ｂの間の領域にて、各電極部１３ａ，１３ｂの内側に、スリット部１３ｅ，１３ｆが形成されている。
これらスリット部１３ｅ，１３ｆは、図３（Ｂ）に示すように、上記フレキシブル基板１１を上下に貫通している、即ち第一の基材１１ａ及び第二の基材１１ｂを上下に貫通している。なお、このスリット部１３ｅ，１３ｆに換えて、単なる切り裂き部とすることも可能である。

さらに、前記導電パターン１３の電極部１３ａ，１３ｂ上に位置する第二の基材１１ｂには開口部を形成し、電極部１３ａ及び１３ｂが露出するものとなっている。通常、この種のフレキシブル基板の場合、この電極部１３ａ及び１３ｂ上は、電気的な接続を行なうための接続端子となるため、第二の基材１１ｂは予め取り除かれており、このような場合は、あえて開口部を設ける必要はないものである。

本発明実施形態によるＬＥＤの実装構造１０は、以上のように構成されており、個々のＬＥＤ１２を上記フレキシブル基板１１に対して実装する場合、図３（Ｃ）に示すように、各ＬＥＤ１２が上記フレキシブル基板１１のＬＥＤ実装部の領域に設けられたスリット部１３ｅまたは１３ｆの一方から第一及び第二の基材の可撓性を利用して挿入され、第一の基材１１ａ及び第二の基材１１ｂの背面側を通り、他方のスリット部１３ｅまたは１３ｆから前記ＬＥＤ１２の一端部が突出するよう設置され、このＬＥＤ１２の両端部に設けられた電極が、上記導電パターン１３の電極部１３ａ、１３ｂに対してハンダ付け等により接続される。このようにして、各ＬＥＤ１２が上記フレキシブル基板１１に対して実装される。

このようにして各ＬＥＤ１２が実装された上記フレキシブル基板１１の導電パターン１３の接続端子１３ｃ，１３ｄに対して、図示しない外部の駆動回路から駆動電圧が印加されることにより、各ＬＥＤ１２が発光する。
上記の各ＬＥＤ１２の発光面から出射した光は、上記フレキシブル基板１１の第一の基材１１ａおよび第二の基材１１ｂを通って、外部に出射することになる。
この場合、各ＬＥＤ１２は、その発光面が、上記第一の基材１１ａおよび第二の基材１１ｂにより実質的に覆われている。このため、各ＬＥＤ１２からの出射光は、実質的にすべて上記第一の基材１１ａおよび第二の基材１１ｂを透過することになる。

ここで、第一の基材１１ａ及び第二の基材１１ｂは、前述したように顔料が分散添加されている。これにより、色変換フィルタとして機能するので、各ＬＥＤ１２からの白色光は、これら第一の基材１１ａ及び第二の基材１１ｂを透過する際に、例えば電球色光に色変換され、外部に出射することになる。
その際、各ＬＥＤ１２からの出射光が実質的にすべて上記第一の基材１１ａおよび第二の基材１１ｂを透過する。このため、各ＬＥＤ１２からの直接光（白色光）が外部に洩れて、照射光における色ムラの発生を引き起こすようなことはない。

また、本発明実施形態によるＬＥＤの実装構造１０は、従来のフレキシブル基板を利用した照明灯具と比較して、別体の色変換フィルタを備える必要がないことから、照明灯具全体が小型に構成され得る。また、コストも低減され得ることになる。

このようにして、本発明実施形態によるＬＥＤの実装構造１０によれば、簡単な構成により、別体の色変換フィルタを使用することなく、白色光を発生する半導体発光素子を利用して、発光色の変換を行なうことができる。

上述した実施形態においては、フレキシブル基板１１上に五個のＬＥＤ１２が実装されているが、これに限らず、一個から四個、または六個以上のＬＥＤ１２が実装されていてもよいことは明らかである。

また、上述した実施形態においては、フレキシブル基板１１は、平坦に形成されているが、これに限らず、例えば照明灯具等の構成に合わせて、適宜の形状に形成され、あるいは適宜に折曲げられ、あるいは複数に分割されていてもよいことは明らかである。

さらに、上述した実施形態においては、半導体発光素子としてＬＥＤを使用する場合について説明したが、これに限らず、例えばレーザー素子等の他の種類の半導体発光素子を使用する場合にも本発明を適用し得ることは明らかである。

また、上述した実施形態においては、単にＬＥＤの実装構造について説明したが、このＬＥＤの実装構造は、半導体発光素子が実装されるフレキシブル基板から成るものであれば、各種照明灯具あるいは他の灯具にも本発明を適用し得ることは明らかである。

このようにして、本発明によれば、簡単な構成により、別体の色変換フィルタを使用することなく、白色光を発生する半導体発光素子を利用して、発光色の変換を行なうことができる半導体発光素子の実装構造が提供されることになる。

本発明によるＬＥＤの実装構造の一実施形態の構成を示す概略斜視図である。図１のＬＥＤの実装構造で使用されるフレキシブル基板の概略斜視図である。図２のフレキシブル基板を示す（Ａ）平面図及び（Ｂ）断面図及び（Ｃ）ＬＥＤを搭載した断面図である。図２のフレキシブル基板を構成する第一及び第二の基材の透過光に対する分光特性を示すグラフである。従来のＬＥＤの実装構造の一例の構成を示す分解斜視図である。従来のＬＥＤの実装構造の他の例の構成を示す分解斜視図である。従来の色変換フィルタにより色変換を行なうようにしたＬＥＤの実装構造の一例の構成を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０ＬＥＤの実装構造
１１フレキシブル基板
１１ａ第一の基材（ベース基材）
１１ｂ第二の基材（カバー基材）
１２ＬＥＤ（半導体発光素子）
１３導電パターン
１３ａ，１３ｂ電極部
１３ｃ，１３ｄ接続端子
１３ｅ，１３ｆスリット部

Claims

可撓性を備えた第一の透光性基材（ベース基材），このベース基材上に貼り付けられた金属膜から成る導電パターン及び上記ベース基材上に上記導電パターンを挟むように載置された可撓性を備えた第二の透光性基材（カバー基材）を含むフレキシブル基板に対して半導体発光素子を搭載する半導体発光素子の実装構造において、
上記フレキシブル基板が、上記導電パターンの半導体発光素子実装用の電極部間にて、それぞれの電極部に沿って前記第一及び第二の透光性基材に切り裂き部又はスリット部を形成してなり、
上記半導体発光素子が、前記切り裂き部又はスリット部に挿入されて、その発光面が上記第一及び第二の透光性基材により覆われる
ことを特徴とする、半導体発光素子の実装構造。
上記フレキシブル基板の第二の透光性基材には、前記電極部に対応して開口部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の半導体発光素子の実装構造。
上記フレキシブル基板の第一及び第二の透光性基材の少なくとも一方が、透過光に対して所定の分光特性を付与するように、適宜の顔料が分散添加されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の半導体発光素子の実装構造。