JP3998027B2 - Ｌｅｄを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤを用いた照明器具に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光体（蛍光顔料、蛍光染料など）とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光装置の研究開発が各所で行われている。この種の発光装置としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光装置（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされている。

また、最近の白色ＬＥＤの高出力化に伴い、白色ＬＥＤを照明用途に展開する研究開発が盛んになってきているが、上述の白色ＬＥＤを一般照明などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、１つの白色ＬＥＤでは所望の光出力を得ることができないので、複数個の白色ＬＥＤを１枚の回路基板に実装したＬＥＤユニット（ＬＥＤモジュール）を一面が開口した器具本体内に配置し、器具本体の上記一面側に各白色ＬＥＤからの白色光を透過させる透光板を配置して所望の光出力を得るようにしているのが一般的である（例えば、特許文献１）。なお、上記特許文献１に開示された照明器具では、上記透光板に各白色ＬＥＤそれぞれからの光の配光を制御する複数のレンズが形成されている。

また、従来から、複数のＬＥＤチップと各ＬＥＤチップを実装する回路基板とを備えるＬＥＤユニットにおいて、各ＬＥＤチップのジャンクション温度の上昇を抑制して入力電力を大きくすることで光出力の高出力化を図るために、各ＬＥＤチップの発光部で発生した熱を効率良く外部に放熱させるための構造が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

上記特許文献２に開示されたＬＥＤユニットでは、図３１に示すように、回路基板３００として、金属板３０１上に絶縁樹脂層３０２を介して給電用の回路パターン３０３が形成された金属基板を採用しており、各ＬＥＤチップ１０’で発生した熱が熱伝達部材３１０を介して金属板３０１に伝熱されるようになっている。ここにおいて、各ＬＥＤチップ１０’は、ＧａＮ系化合物半導体材料からなる発光部が絶縁体であるサファイア基板からなる結晶成長用基板の一表面側に形成されたＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、回路基板３００にフリップチップ実装されており、結晶成長用基板の他表面が光取り出し面となっている。

また、上記特許文献３に開示されたＬＥＤユニットでは、図３２に示すように、図３１の構成と同様に回路基板３００として、金属板３０１上に絶縁樹脂層３０２を介して給電用の回路パターン３０３が形成された金属基板を採用しており、各ＬＥＤチップ１０”で発生した熱が金属板３０１に伝熱されるようになっている。ここにおいて、各ＬＥＤチップ１０”は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されたものであり、アノード電極とカソード電極とのうち回路基板３００に近い側の電極が第１の導体板３１２に電気的に接続されるとともに、回路基板３００から遠い側の電極が第２の導体板３１３に金属細線からなるボンディングワイヤ３１４を介して電気的に接続されており、第１の導体板３１２および第２の導体板３１３それぞれが回路基板３００の回路パターン３０３と接合されている。また、上記特許文献３には、回路パターン３０３の材料としてニッケルを採用し、回路パターン３０３の面積を広くすることで回路基板３００を照明器具の反射板として兼用することが記載されている。
特開２００３−５９３３２号公報 特開２００３−１６８８２９号公報（段落〔００３０〕、および図６） 特開２００１−２０３３９６号公報（図６）

ところで、図３１や図３２に示した構成のＬＥＤユニットを用いた照明器具では、器具本体を金属製としてＬＥＤユニットの回路基板３００における金属板３０１を器具本体に熱的に結合させることでＬＥＤユニットの熱をより効率的に放熱させることが考えられるが、耐雷サージ性を確保するために、回路基板３００の金属板３０１と金属製の器具本体との間に例えばシート状の絶縁部材を介在させる必要があり、各ＬＥＤチップ１０’，１０”の発光部から器具本体までの熱抵抗が大きくなってしまい、各ＬＥＤチップ１０’，１０”のジャンクション温度が最大ジャンクション温度を超えないように各ＬＥＤチップ１０’，１０”への入力電力を制限する必要があり、光出力の高出力化が難しかった。

また、図３１や図３２に示した構成のＬＥＤユニットを用いた照明器具では、各ＬＥＤチップ１０’，１０”から器具本体までの熱抵抗を小さくするために各ＬＥＤチップ１０’，１０”への給電用の回路パターン３０３を形成した回路基板３００として金属基板（金属ベースプリント配線板）を採用する必要があるので、コストが高くなってしまう。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ且つ回路基板のコストを低減可能なＬＥＤを用いた照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、金属製の器具本体と、ＬＥＤチップおよびＬＥＤチップの各電極がそれぞれ電気的に接続された一対のリード端子を有する複数のＬＥＤチップユニットと、ＬＥＤチップユニットと器具本体との間に介在し両者を電気的に絶縁し且つ両者を熱結合させる熱硬化性の固着材からなる絶縁層と、各ＬＥＤチップユニットへの給電用の回路パターンが形成されるとともに各ＬＥＤチップユニットそれぞれが挿通される複数の窓孔が形成され器具本体に対して各ＬＥＤチップユニットと同じ側に配置された回路基板とを備え、ＬＥＤチップユニットは、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップが実装される伝熱板と、ＬＥＤチップと伝熱板との間に介在し両者の線膨張率差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材と、伝熱板側とは反対の表面にＬＥＤチップの各電極それぞれと電気的に接続される一対の導体パターンが設けられるとともにサブマウント部材を露出させる窓孔が厚み方向に貫設され伝熱板に積層された絶縁性基板とを備え、各導体パターンそれぞれがリード端子を構成していることを特徴とする。

この発明によれば、従来に比べてＬＥＤチップの発光部から器具本体までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップのジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくできて光出力の高出力化を図れ、しかも、回路基板として例えばガラスエポキシ基板などのように金属基板に比べて安価な回路基板を採用することができるので、回路基板のコストの低減が可能になる。さらに、ＬＥＤチップユニットが、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップが実装される伝熱板と、ＬＥＤチップと伝熱板との間に介在し両者の線膨張率差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材とを備えているので、各ＬＥＤチップユニットにおいてＬＥＤチップで発生した熱をサブマウント部材および伝熱板を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップと伝熱板との線膨張率差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和することができ、また、伝熱板側とは反対の表面にＬＥＤチップの各電極それぞれと電気的に接続される一対の導体パターンが設けられるとともにサブマウント部材を露出させる窓孔が厚み方向に貫設され伝熱板に積層された絶縁性基板を備え、各導体パターンそれぞれがリード端子を構成しているので、器具本体とリード端子との間の絶縁距離を長くすることができ、信頼性が向上する。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記回路基板における前記器具本体との対向面とは反対側に配置され前記各ＬＥＤチップユニットからの可視光を透過させる透光部材を備え、前記回路基板における透光部材との対向面に可視光を反射するミラーが形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記各ＬＥＤチップユニットから放射された可視光のうち透光部材で全反射された可視光がミラーにより反射されるので、光出力をより高めることが可能となる。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記回路基板は、前記透光部材との対向面側に前記回路パターンと前記ミラーとが形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記回路パターンと前記ミラーとが別々なので、前記回路パターンのパターン設計の自由度が高くなるとともに、前記回路パターンおよび前記ミラーそれぞれの材料を適宜選択できるから、前記ミラーの材料としてより反射率の高い材料を選択することで光出力をさらに高めることができる。

請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記回路基板は、前記透光部材との対向面とは反対側に前記回路パターンが形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記回路パターンと前記ミラーとが別々なので、前記回路パターンのパターン設計の自由度が高くなるとともに、前記回路パターンおよび前記ミラーそれぞれの材料を適宜選択できるから、前記ミラーの材料としてより反射率の高い材料を選択することで光出力をさらに高めることができる。また、請求項３の発明に比べて、ミラーの表面積を大きくすることができ、光出力をより一層高めることが可能となる。

請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記ミラーは、アルミニウムにより形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記ミラーの材料として従来のようにニッケルを採用する場合に比べて、可視光域の波長の光の反射率が高くなる。

請求項６の発明は、請求項２ないし請求項５の発明において、前記器具本体が一面に前記各ＬＥＤチップユニットおよび回路基板を収納する収納凹所を有する円盤状に形成され、前記回路基板の中央部で前記回路基板に電気的に接続される給電用の電線を挿通する電線挿通孔が前記器具本体の中央部において前記収納凹所の底部に貫設されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記器具本体の収納凹所内で電線を引き回すためのスペースを設ける必要がなく、前記器具本体の薄型化を図れる。

請求項７の発明は、請求項６の発明において、前記器具本体における前記収納凹所の周部に前記器具本体を造営材に取り付けるための複数の取付ねじそれぞれを前記一面側から挿通する複数のねじ挿通孔が貫設され、前記透光部材の光出射面側を露出させる開口窓を有し前記器具本体の前記一面側において前記収納凹所の周部および各取付ねじを覆う形で前記器具本体に取着される枠状の化粧カバーを備え、当該化粧カバーが金属により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記器具本体における前記収納凹所の周部に前記器具本体を造営材に取り付けるための複数の取付ねじそれぞれを前記一面側から挿通する複数のねじ挿通孔が貫設されいるので、例えば天井材などの造営材に取付ねじを用いて前記器具本体を取り付けることができ、また、前記器具本体の前記一面側において前記収納凹所の周部および各取付ねじを覆う形で前記器具本体に取着される枠状の化粧カバーを備えているので、前記器具本体の前記一面側から取付ねじが見えないようにすることができ、見栄えを良くすることができ、しかも、化粧カバーが金属により形成されているので、化粧カバーが合成樹脂により形成されている場合に比べて放熱性を高めることができ、前記ＬＥＤチップのジャンクション温度の温度上昇をより抑制できる。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７の発明において、前記透光部材は、前記各ＬＥＤチップユニットそれぞれに対向する各部位それぞれに、前記ＬＥＤチップユニットから放射された光の配光を制御するレンズ部を有し、各レンズ部以外の部位が金属により形成されてなることを特徴とする。

この発明によれば、前記透光部材が、前記各ＬＥＤチップユニットそれぞれに対向する各部位それぞれに、前記ＬＥＤチップユニットから放射された光の配光を制御するレンズ部を有しているので、前記各ＬＥＤチップユニットそれぞれから放射された光の配光を制御することができ、しかも、前記透光部材における各レンズ部以外の部位が金属により形成されているので、前記透光部材全体が合成樹脂やガラスなどにより形成されている場合に比べて放熱性を高めることができ、前記ＬＥＤチップのジャンクション温度の温度上昇をより抑制できる。

請求項１の発明では、ＬＥＤチップの温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ且つ回路基板のコストを低減可能になるという効果がある。

（実施形態１）
以下、本実施形態の照明器具について図１〜図５を参照しながら説明する。

本実施形態の照明器具は、例えばスポットライトとして用いられるものであり、支持台１００上に固定された回転基台１１０に一端部が軸ねじ１１１を用いて結合されたアーム１１２に対して金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体９０が結合ねじ１１３を用いて結合されている。

器具本体９０は、一面（前面）が開口した有底筒状（本実施形態では、有底円筒状）に形成されており、複数個のＬＥＤチップユニット（発光装置）１が収納されている。ここにおいて、器具本体９０は、底壁９０ａに各ＬＥＤチップユニット１がグリーンシートからなる絶縁層８０を介して実装され、開口部分が前カバー９１により閉塞されている。前カバー９１は、円板状のガラス板からなる透光板９１ａと、透光板９１ａを保持する円環状の窓枠９１ｂとからなり、窓枠９１ｂが器具本体９０に対して取り付けられている。なお、絶縁層８０は、グリーンシートのようなシート状に成形したセラミックスの未燒結体に限らず、例えば、熱硬化性の固着材（例えば、エポキシ樹脂など）を用いてもよい。また、透光板９１ａは、ガラス基板に限らず、透光性を有する材料により形成されていればよく、また、透光板９１ａに各ＬＥＤチップユニット１から放射された光の配光を制御するレンズを一体に設けてもよい。

ところで、器具本体９０内に配置された各ＬＥＤチップユニット１は、器具本体９０内に配置される回路基板２０により電気的に接続されている。なお、回路基板２０の外周形状は、円形の一部を切り欠いて直線部分を設けた形状に形成されている。

回路基板２０は、厚み方向の一面側に各ＬＥＤチップユニット１への給電用の回路パターン２２が形成されたガラスエポキシ基板により構成されており、各ＬＥＤチップユニット１それぞれが挿通される複数の矩形状の窓孔２３が厚み方向に貫設されている。なお、本実施形態では、上述の透光板９１ａが、回路基板２０における器具本体９０との対向面とは反対側に回路基板２０から離間して配置され各ＬＥＤチップユニット１からの可視光を透過させる透光部材を構成している。

ここで、回路基板２０における回路パターン２２は、複数個のＬＥＤチップユニット１を並列接続するようにパターン設計されており、複数個のＬＥＤチップユニット１の並列回路の両端の回路パターン２２に半田などにより接続されたリード線からなる給電用の電線（図示せず）が器具本体９０の底壁９０ａに貫設された電線挿通孔９０ｃに挿通され、複数個のＬＥＤチップユニット１の並列回路に図示しない電源回路から電力が供給されるようになっている。なお、電源回路としては、例えば、商用電源のような交流電源の交流出力を整流平滑するダイオードブリッジからなる整流回路と、整流回路の出力を平滑する平滑コンデンサとを備えた構成のものを採用すればよい。また、本実施形態では、器具本体９０内の複数個のＬＥＤチップユニット１を並列接続しているが、複数個のＬＥＤチップユニット１の接続関係は特に限定するものではなく、例えば、直列接続するようにしてもよいし、直列接続と並列接続とを組み合わせてもよい。

ＬＥＤチップユニット１は、矩形板状のＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きな矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０が搭載されたチップ搭載部材４１と、チップ搭載部材４１の一側縁に連続一体に形成された短冊状のリード端子４２と、チップ搭載部材４１における他側縁から離間して配置されたＴ字状のリード端子４３と、ＬＥＤチップ１０を囲むように配置されＬＥＤチップ１０の側面から放射された光をＬＥＤチップ１０の前方（図３における上方）へ反射させるリフレクタ（反射器）５０と、ＬＥＤチップ１０を覆う形でリフレクタ５０の前面側に取り付けられる保護カバー６０とを備えている。

チップ搭載部材４１と各リード端子４２，４３とは金属板（例えば、銅板など）からなるリードフレームを用いて形成してあり、チップ搭載部材４１および各リード端子４２，４３は、絶縁性を有する矩形枠状の合成樹脂成形品からなる保持枠４５に同時一体に成形され当該保持枠４５の内側に各リード端子４２，４３のインナリード部４２ａ，４３ａおよびチップ搭載部材４１が配置されるとともに、保持枠４５の外側に各リード端子４２，４３のアウタリード部４２ｂ，４３ｂが配置されている。ここで、チップ搭載部材４１および各リード端子４２，４３と器具本体９０との間には上述の絶縁層８０が介在しており、絶縁層８０は、チップ搭載部材４１および各リード端子４２，４３と器具本体９０との両者を電気的に絶縁し且つ熱結合させる機能を有している。また、各リード端子４２，４３は、アウタリード部４２ｂ，４３ｂが回路基板２０の回路パターン２２と半田からなる接合部９５を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、保持枠４５と、チップ搭載部材４１と、各リード端子４２，４３と、リフレクタ５０と、保護カバー６０と、絶縁層８０とでＬＥＤチップ１０のパッケージを構成している。また、本実施形態では、絶縁層８０を各ＬＥＤチップユニット１毎に設けているが、器具本体９０の底壁９０ａよりもやや小さい１枚のグリーンシートを複数個のＬＥＤチップユニット１に対して共用してもよい。

上記リードフレームの材料は銅に限らず、例えば、リン青銅などでもよい。また、本実施形態では、チップ搭載部材４１および各リード端子４２，４３を保持枠４５に同時一体に成形してあるが、保持枠４５は必ずしも設ける必要はなく、チップ搭載部材４１とリード端子４２とを連続一体に形成する必要もない。ただし、チップ搭載部材４１とリード端子４２とを連続一体に形成するとともに上述の保持枠４５を備えている場合には、組立時などにおいてＬＥＤチップユニット１を個別部品として取り扱いやすくなり、各ＬＥＤチップユニット１を器具本体９０に実装する前に、容易に個別の検査を行うことができるという利点がある。

ＬＥＤチップ１０は、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板１１を用いており、導電性基板１１の主表面側にＧａＮ系化合物半導体材料により形成されて例えばダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部１２がエピタキシャル成長法（例えば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長され、導電性基板１１の裏面に図示しないカソード側の電極であるカソード電極（ｎ電極）が形成され、発光部１２の表面（導電性基板１１の主表面側の最表面）に図示しないアノード側の電極であるアノード電極（ｐ電極）が形成されている。要するに、ＬＥＤチップ１０は、一表面側にアノード電極が形成されるとともに他表面側にカソード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものではなく、良好なオーミック特性が得られる材料であればよく、例えば、Ａｌなどを採用してもよい。

なお、本実施形態では、上記一方のリード端子４２がカソード側リード端子を構成し、上記他方のリード端子４３がアノード側リード端子を構成している。また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりもチップ搭載部材４１から離れた側となるようにチップ搭載部材４１に搭載されているが、ＬＥＤチップ１０の発光部１２が導電性基板１１よりもチップ搭載部材４１に近い側となるようにチップ搭載部材４１に搭載するようにしてもよい。光取り出し効率を考えた場合には、発光部１２をチップ搭載部材４１から離れた側に配置することが望ましいが、本実施形態では導電性基板１１と発光部１２とが同程度の屈折率を有しているので、発光部１２をチップ搭載部材４１に近い側に配置しても光の取り出し損失が大きくなりすぎることはない。

また、リフレクタ５０は、円形状に開口した枠状の形状であって、ＬＥＤチップ１０の厚み方向においてＬＥＤチップ１０から離れるに従って開口面積が大きくなる形状に形成されており、絶縁性を有するシート状の接着フィルムからなる固着材５５により各リード端子４２，４３と固着されている。なお、リフレクタ５０および固着材５５の外周形状は、保持枠４５の内周形状よりもやや小さな矩形状に形成されている。

ここにおいて、リフレクタ５０の材料としては、ＬＥＤチップ１０から放射される光（ここでは、青色光）に対する反射率が比較的大きな材料（例えば、Ａｌなど）を採用すればよい。なお、固着材５５には、リフレクタ５０の開口部に対応する円形状の開口部５５ａが形成されている。また、リフレクタ５０の内側には、ＬＥＤチップ１０を封止する透明な封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂など）をポッティングして封止部を形成することが望ましい。

保護カバー６０は、ＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った中心線上に中心が位置するように配置されるドーム状のカバー部６２と、カバー部６２の開口部の周縁から側方に連続一体に突出したフランジ部６１とを備え、フランジ部６１におけるリフレクタ５０側の面の周部に環状の位置決めリブ６１ａが突設されており、リフレクタ５０に対して安定して位置決めすることができるようになっている。なお、保護カバー６０は、リフレクタ５０に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）を用いて接着すればよい。

また、保護カバー６０は、シリコーン樹脂のような透明材料とＬＥＤチップ１０から放射された青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。したがって、本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１は、保護カバー６０が、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する色変換部材を兼ねており、当該ＬＥＤチップユニット１全体として、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光との合成光からなる白色の光を出力する白色ＬＥＤを構成している。なお、保護カバー６０の材料として用いる透明材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、保護カバー６０の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。また、ＬＥＤチップ１０の発光色がＬＥＤチップユニット１の所望の発光色と同じ場合には透明材料に蛍光体を混合する必要はない。

ところで、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０として、上述のように発光色が青色の青色ＬＥＤチップを採用しており、導電性基板１１としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりにＧａＮ基板を用いてもよく、ＳｉＣ基板やＧａＮ基板を用いた場合には下記表１から分かるように、上記特許文献２のように結晶成長用基板として絶縁体であるサファイア基板を用いている場合に比べて、結晶成長用基板の熱伝導率が高く熱抵抗が小さい。また、ＬＥＤチップ１０の発光色は青色に限らず、例えば、赤色、緑色などでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１０の発光部１２の材料はＧａＮ系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１０の発光色に応じて、ＧａＡｓ系化合物半導体材料やＧａＰ系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、導電性基板１１もＳｉＣ基板に限らず、発光部１２の材料に応じて、例えば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。

また、ＬＥＤチップ１０は、上述のチップ搭載部材４１に、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０と伝熱板を兼ねるチップ搭載部材４１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和するサブマウント部材３０を介して搭載されている。サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をチップ搭載部材４１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有しており、チップ搭載部材４１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積はＬＥＤチップ１０におけるチップ搭載部材４１側の表面の面積よりも十分に大きいことが望ましい。例えば、０．３〜１．０ｍｍ角のＬＥＤチップ１０から廃熱を効率良く行うためには、チップ搭載部材４１と絶縁層８０との接触面積を大きくし、且つ、ＬＥＤチップ１０の熱が広範囲に亘って均一に熱伝導するようにして熱抵抗を小さくすることが好ましく、上記リードフレームを用いて形成されるチップ搭載部材４１におけるＬＥＤチップ１０側の表面の面積をＬＥＤチップ１０におけるチップ搭載部材４１側の表面の面積の１０倍以上とすることが望ましい。ここにおいて、サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能を有していればよく、厚み寸法を上記特許文献１〜３に記載されたＬＥＤユニットにおける回路基板の厚み寸法に比べて小さくすることができるから、熱伝導率が比較的大きな材料を採用することにより、熱抵抗を小さくすることができる。

本実施形態では、サブマウント部材３０の材料としてＣｕＷを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０およびチップ搭載部材４１を介して上記一方のリード端子４２のインナリード部４２ａと電気的に接続され、上記アノード電極が金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して上記他方のリード端子４３のインナリード部４３ａと電気的に接続されている。また、各リード端子４２，４３のアウタリード部４２ｂ，４３ｂには、それぞれ上述のリード線９３が半田からなる接合部９５を介して電気的に接続されている。

サブマウント部材３０の材料はＣｕＷに限らず、例えば下記表２から分かるように、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、Ｗ、ＡｌＮ、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。ただし、サブマウント部材３０としてＡｌＮや複合ＳｉＣのような絶縁体を採用する場合には、例えば、サブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に上記アノード電極と接合される適宜の導体パターンを設けておき、当該導体パターンと上記一方のリード端子４２のインナリード部４２ａとをボンディングワイヤを介して電気的に接続すればよい。

ここにおいて、チップ搭載部材４１の材料がＣｕである場合、サブマウント部材３０として、ＣｕＷもしくはＷを採用すれば、サブマウント部材３０とチップ搭載部材４１とを直接接合することが可能なので、例えば下記表３に示すように、サブマウント部材３０とチップ搭載部材４１とをろう材を用いて接合する場合に比べて、サブマウント部材３０とチップ搭載部材４１との接合面積を大きくできてサブマウント部材３０とチップ搭載部材４１との接合部の熱抵抗を低減できる。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合されている。

また、サブマウント部材３０の材料としてＷを採用してサブマウント部材３０とチップ搭載部材４１とを直接接合した場合、下記表４から分かるように、サブマウント部材３０とチップ搭載部材４１とを銀ろうを用いて接合した場合に比べて熱伝導率が大きくなり、熱抵抗を低減できる。なお、チップ搭載部材４１の材料がＣｕであり、サブマウント部材３０の材料としてＡｌＮ、複合ＳｉＣなどを採用した場合には、チップ搭載部材４１とサブマウント部材３０とは、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合すればよい。

ところで、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具では、上述の回路基板２０における透光板９１ａとの対向面に、可視光を反射する反射膜（例えば、Ａｌ膜などの金属膜）からなるミラー２４が形成されており、各ＬＥＤチップユニット１から放射された可視光のうち透光板９１ａで全反射された可視光がミラー２４により反射されるので、ミラー２４を設けていない場合に比べて光出力をより高めることが可能となる。ここにおいて、回路基板２０は、透光板９１ａとの対向面側に回路パターン２２とミラー２４とが別々に形成されているので、回路パターン２２のパターン設計の自由度が高くなるとともに、回路パターン２２およびミラー２４それぞれの材料を適宜選択できるから、ミラー２４の材料としてより反射率の高い材料を選択することで光出力をさらに高めることができ、例えば、ミラー２４の材料としてＡｌを採用すれば、Ｎｉを採用する場合に比べて可視光域の波長の光の反射率を高めることができ、光出力を高めることができる。なお、回路パターン２２の材料としては、Ａｕを採用しているが、Ａｕに限らず、例えば、Ｃｕなどを採用してもよい。

以上説明した本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具では、点灯時に各ＬＥＤチップユニット１で発生した熱を図３１や図３２に示した回路基板３００を通すことなくグリーンシートのような絶縁層８０を介して金属製の器具本体９０へ伝熱して放熱することができるので、図３１や図３２に示したＬＥＤユニットの回路基板３００を器具本体９０の底壁９０ａにシート状の絶縁部材を介して熱結合させるような従来の照明器具の構成に比べて、ＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体９０までの距離および熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０の発光部１２のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくでき、光出力の高出力化を図れる。また、従来のＬＥＤを用いた照明器具の構成と同じ光出力で使用する場合には従来のＬＥＤを用いた照明器具の構成に比べてＬＥＤチップ１０のジャンクション温度を低減できてＬＥＤチップ１０の寿命が長くなるという利点がある。

しかも、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具では、回路基板２０として従来のような金属基板（金属ベースプリント配線板）を用いる必要がなく、例えばガラスエポキシ基板などのように金属基板に比べて安価な回路基板を採用することができるので、回路基板２０のコストの低減が可能になる。

なお、上述のようにＬＥＤチップ１０とチップ搭載部材４１との間に介在させているサブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０とチップ搭載部材４１との線膨張率の差が比較的小さい場合には必ずしも設ける必要はなく、ＬＥＤチップ１０とチップ搭載部材４１との間にサブマウント部材３０を介在させない場合の方が、ＬＥＤチップ１０と金属製の器具本体９０の底壁９０ａとの間の距離が短くなって、ＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体９０までの熱抵抗をより小さくすることができ、放熱性がさらに向上するので、光出力のより一層の高出力化を図れる。

（実施形態２）
本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具の構成は実施形態１と略同じであって、図６〜図８に示すように、ＬＥＤチップユニット１の構造が相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図示していないが、本実施形態においても、実施形態１と同様の前カバー９１（図４参照）を備えている。

本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１では、実施形態１におけるチップ搭載部材４１および各リード端子４２，４３および保持枠４５を設ける代わりに、ＬＥＤチップ１０が一面側に搭載される矩形板状の導電性プレート７１および当該導電性プレート７１の上記一面側に絶縁膜７２を介して形成されＬＥＤチップ１０のアノード電極およびカソード電極がそれぞれ電気的に接続される導体パターンからなるリード端子７３，７３を有する実装基板（チップ搭載部材）７０を備えており、伝熱板として機能する導電性プレート７１とＬＥＤチップ１０との間にサブマウント部材３０を介在させ、導電性プレート７１と器具本体９０の底壁９０ａとの間に絶縁層８０を介在させている点などが相違する。なお、導電性プレート７１の材料としては、例えば、銅、リン青銅などの導電性を有し熱伝導率が比較的高い材料を採用すればよく、リード端子７３，７３の材料としては、例えば、銅を採用すればよい。また、導電性プレート７１は、ＬＥＤチップ１０を搭載するリードフレームと同様の厚みを有していればよいから、厚み寸法を上記特許文献１〜３に記載されたＬＥＤユニットにおける回路基板の厚み寸法に比べて小さくすることができる。

また、本実施形態では、リフレクタ５０に、保護カバー６０のフランジ部６１から突設された環状の位置決めリブ６１ａが載置される載置部５１を一体に設けてあり、保護カバー６０をリフレクタ５０に対して安定して位置決めすることができるようになっている。

また、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０の一表面側（図７における上面側）のアノード電極（図示せず）がボンディングワイヤ１４を介して一方のリード端子７３の一端部（インナリード部）に電気的に接続され、ＬＥＤチップ１０の他表面側（図７における下面側）のカソード電極（図示せず）がボンディングワイヤ１４を介して他方のリード端子７３の一端部（インナリード部）に電気的に接続され、各リード端子７３の他端部が回路基板２０の回路パターン２２に半田からなる接合部９５を介して電気的に接続されている。なお、本実施形態では、上述のチップ搭載部材７０とリフレクタ５０と保護カバー６０とでＬＥＤチップ１０のパッケージを構成している。

以上説明した本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具においても、実施形態１と同様に、従来に比べてＬＥＤチップ１９の発光部１２から器具本体９０までの熱抵抗を小さくできて放熱性が向上し、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇を抑制できるから、入力電力を大きくできて光出力の高出力化を図れ、しかも、回路基板２０として例えばガラスエポキシ基板などのように金属基板に比べて安価な回路基板を採用することができるので、回路基板２０のコストの低減が可能になる。

ここにおいて、上述のようにＬＥＤチップ１０とチップ搭載部材７０の導電性プレート７１との間に介在させているサブマウント部材３０は、ＬＥＤチップ１０と導電性プレート７１との線膨張率の差が比較的小さい場合には必ずしも設ける必要はなく、ＬＥＤチップ１０と導電性プレート７１との間にサブマウント部材３０を介在させない場合の方が、ＬＥＤチップ１０と金属製の器具本体９０の底壁９０ａとの間の距離が短くなって、ＬＥＤチップ１０の発光部１２から器具本体９０までの熱抵抗をより小さくすることができ、放熱性がさらに向上するので、光出力のより一層の高出力化を図れる。

また、本実施形態でも、組立時などにおいてＬＥＤチップユニット１を個別部品として取り扱いやすくなり、各ＬＥＤチップユニット１を器具本体９０に実装する前に、容易に個別の検査を行うことができるという利点がある。

（実施形態３）
本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具の構成は実施形態１と略同じであって、図９〜図１１に示すように、回路基板２０の構造が相違している。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。また、図示していないが、本実施形態においても、実施形態１と同様の前カバー９１（図４参照）を備えている。

本実施形態における回路基板２０は、透光板９１ａ（図４参照）との対向面とは反対側に回路パターン２２が形成されている点が相違する。ここで、回路パターン２２における各ＬＥＤチップユニット１との接続部位は窓孔２３の内面に沿って透光板９１ａとの対向面まで延設されており、半田などからなる接合部９５を介してリード端子４２，４３と電気的に接続されている。

しかして、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具では、実施形態１に比べて、回路基板２０における透光板９１ａとの対向面に形成するミラー２４の表面積を大きくすることができ、光出力をより一層高めることが可能となる。なお、実施形態２における回路基板２０の代わりに、本実施形態における回路基板２０を用いてもよい。

（実施形態４）
以下、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具について、図１２〜図２５を参照しながら説明する。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具は、シーリングライトであり、天井材のような造営材１８０に取り付けられる金属（例えば、Ａｌ、Ｃｕなどの熱伝導率の高い金属）製の器具本体１９０を備えている。器具本体１９０は、図１２〜図１５に示すように円盤状に形成され、当該器具本体１９０における造営材１８０側とは反対側の一面（図１２（ａ）の下面）に円形状に開口した凹所１９１が形成され、さらに凹所１９１の内底面に、複数個（本実施形態では、８個）のＬＥＤチップユニット１および円板状の回路基板２０を収納する収納凹所１９２が形成されている。ここにおいて、回路基板２０は、各ＬＥＤチップユニット１それぞれの一部が挿通される複数（本実施形態では、８つ）の円形状の窓孔２３（図２５参照）が形成されており、器具本体１９０の収納凹所１９２の内底面と対向する一表面側に、ＬＥＤチップユニット１への給電用の回路パターン２２（図２５（ａ）参照）が形成されており、器具本体１９０に対して各ＬＥＤチップユニット１と同じ側に配置されている。なお、図２５（ａ）における回路パターン２２は、８個のＬＥＤチップユニット１を直列接続するように形成されている。

器具本体１９０の他面（図１２（ａ）の上面）の中央部には造営材１８０に形成された円形状の取付孔１８１に挿入される円柱状の埋込部１９３が突設されており、器具本体１９０は、回路基板２０への給電用の電線９６，９６を収納凹所１９２内へ導入するための電線挿通孔１９４が、埋込部１９３の先端面と収納凹所１９２の内底面の中央部との間の部位に貫設されている。要するに、器具本体１９０は、収納凹所１９２の底部に電線挿通孔１９４が貫設されている。なお、各電線９６，９６における回路基板２０に接続される一端側とは反対の他端側には、別置の電源ユニット（図示せず）の出力用の第１のコネクタに着脱自在に接続される第２のコネクタ９７が設けられている。

これに対し、回路基板２０は、給電用の電線９６，９６を電気的に接続する一対の電線接続用スルーホール配線２６，２６（図２５参照）が中央部に形成されている。なお、各電線接続用スルーホール配線２６，２６は、回路基板２０の厚み方向に貫通したスルーホールの内面と回路基板２０の両面における当該スルーホールの周部とに跨って形成されており、半田を用いて電線９６，９６を接続するようになっている。したがって、器具本体１９０の収納凹所１９２内で電線９６，９６を引き回すためのスペースを設ける必要がなく、器具本体１９０の薄型化を図れる。なお、各電線接続用スルーホール配線２６，２６は、回路基板２０の上記一表面側において、回路パターン２２と接続されている。

ここで、ＬＥＤチップユニット１について図２０〜図２４を参照しながら説明する。

ＬＥＤチップユニット１は、ＬＥＤチップ１０と、ＬＥＤチップ１０が実装された実装基板１２０と、実装基板１２０におけるＬＥＤチップ１０の実装面側でＬＥＤチップ１０を囲んだ枠体１４０と、枠体１４０の内側でＬＥＤチップ１０およびＬＥＤチップ１０に接続されたボンディングワイヤ１４，１４を封止した透光性材料（封止樹脂）からなる封止部１５０と、封止部１５０および枠体１４０に重なる形で配置されたレンズ１６０と、ＬＥＤチップ１０から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１０の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透明材料とともに成形した成形品であってレンズ１６０の光出射面１６０ｂおよび枠体１４０の外側面との間に空気層１８０が形成される形で配設されるドーム状の色変換部材１７０とを備えている。

実装基板１２０は、金属板１２１と、金属板１２１側とは反対の表面にＬＥＤチップ１０の図示しない両電極それぞれと電気的に接続される一対の導体パターンからなるリードパターン１２３，１２３が設けられ金属板１２１に積層されたガラスエポキシ（ＦＲ４）基板からなる絶縁性基板１２２とで構成され、絶縁性基板１２２においてＬＥＤチップ１０に対応する部位に窓孔１２４が設けられており、ＬＥＤチップ１０で発生した熱が絶縁性基板１２２を介さずに金属板１２１に伝熱できるようになっている。ここにおいて、金属板１２１の材料としてはＣｕを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Ｃｕに限らず、Ａｌなどを採用してもよい。なお、本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１では、金属板１２１が、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップ１０が実装される伝熱板を構成し、各リードパターン１２３，１２３が、ＬＥＤチップ１０の各電極それぞれに電気的に接続されたリード端子を構成している。

また、金属板１２１と絶縁性基板１２２とは、絶縁性基板１２２における金属板１２１との対向面に形成された金属材料（ここでは、Ｃｕ）からなる接合用金属層１２５（図２０および図２４参照）を介して固着されている。また、各リードパターン１２３，１２３は、Ｃｕ膜とＮｉ膜とＡｇ膜との積層膜により構成されている。絶縁性基板１２２における金属板１２１側とは反対の表面側には、各リードパターン１２３，１２３を覆う形で白色系の樹脂からなるレジスト層１２６（図２４参照）が積層されており、レジスト層１２６は、中央部に両リードパターン１２３，１２３のインナリード部１２３ａ，１２３ａを露出させる円形状の開口窓１２６ａが形成され、周部に各リードパターン１２３，１２３のアウタリード部１２３ｂ，１２３ｂそれぞれを露出させる円形状の開口窓１２６ｂ，１２６ｂが形成されている。

また、ＬＥＤチップ１０は、上述の金属板１２１に、ＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも大きなサイズの矩形板状に形成されＬＥＤチップ１０と伝熱板である金属板２１との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和するサブマウント部材３０を介して実装されている。サブマウント部材３０は、上記応力を緩和する機能だけでなく、ＬＥＤチップ１０で発生した熱を金属板１２１においてＬＥＤチップ１０のチップサイズよりも広い範囲に伝熱させる熱伝導機能を有している。本実施形態では、サブマウント部材３０の材料として熱伝導率が比較的高く且つ絶縁性を有するＡｌＮを採用しており、ＬＥＤチップ１０は、上記カソード電極がサブマウント部材３０におけるＬＥＤチップ１０側の表面に設けられ上記カソード電極と接続される導体パターン３１（図２３参照）および金属細線（例えば、金細線、アルミニウム細線など）からなるボンディングワイヤ１４を介して一方のリードパターン１２３と電気的に接続され、上記アノード電極がボンディングワイヤ１４を介して他方のリードパターン１２３と電気的に接続されている。なお、ＬＥＤチップ１０とサブマウント部材３０とは、例えば、ＳｎＰｂ、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの半田や、銀ペーストなどを用いて接合すればよいが、ＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて接合することが好ましい。また、サブマウント部材３０は、導体パターン３１の周囲に、ＬＥＤチップ１０から放射された光を反射する反射膜（例えば、Ｎｉ膜とＡｇ膜との積層膜）３２が形成されている。

サブマウント部材３０の材料はＡｌＮに限らず、線膨張率が導電性基板１１の材料である６Ｈ−ＳｉＣに比較的近く且つ熱伝導率が比較的高い材料であればよく、例えば、複合ＳｉＣ、Ｓｉなどを採用してもよい。本実施形態では、ＬＥＤチップ１０がサブマウント部材３０を介して金属板１２１に実装されているので、ＬＥＤチップ１０で発生した熱をサブマウント部材１３０および金属板１２１を介して効率良く放熱させることができるとともに、ＬＥＤチップ１０と金属板１２１との線膨張率差に起因してＬＥＤチップ１０に働く応力を緩和することができる。

上述の封止部１５０の透光性材料としては、シリコーン樹脂を用いているが、シリコーン樹脂に限らず、アクリル樹脂などを用いてもよい。

これに対して、枠体１４０は、円筒状の形状であって、透明樹脂の成形品により構成されているが、当該成形品に用いる透明樹脂としては、シリコーン樹脂を採用している。要するに、本実施形態では、封止部１５０の透光性材料の線膨張率と同等の線膨張率を有する透光性材料により枠体１４０を形成してある。ここに、本実施形態では、枠体１４０を実装基板１２０に固着した後で枠体１４０の内側に封止部１５０の透光性材料を充填（ポッティング）して熱硬化させることで封止部１５０を形成してある。なお、封止部１５０の透光性材料としてシリコーン樹脂に代えてアクリル樹脂を用いている場合には、枠体１４０をアクリル樹脂の成形品により構成することが望ましい。また、枠体１４０は、絶縁性基板１２２における金属板１２１側とは反対側でＬＥＤチップ１０およびサブマウント部材３０を囲む形で配設されている。

レンズ１６０は、封止部１５０側の光入射面１６０ａおよび光出射面１６０ｂそれぞれが凸曲面状に形成された両凸レンズにより構成されている。ここにおいて、レンズ１６０は、シリコーン樹脂の成形品により構成してあり、封止部１５０と屈折率が同じ値となっているが、レンズ１６０は、シリコーン樹脂の成形品に限らず、例えば、アクリル樹脂の成形品により構成してもよい。

ところで、レンズ１６０は、光出射面１６０ｂが、光入射面１６０ａから入射した光を光出射面１６０ｂと上述の空気層１８０との境界で全反射させない凸曲面状に形成されている。ここで、レンズ１６０は、当該レンズ１６０の光軸がＬＥＤチップ１０の厚み方向に沿った発光部１２の中心線上に位置するように配置されている。なお、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光は封止部１５０および空気層１８０を伝搬して色変換部材１７０まで到達し色変換部材１７０の蛍光体を励起したり蛍光体には衝突せずに色変換部材１７０を透過したりする。

色変換部材１７０は、シリコーン樹脂のような透明材料とＬＥＤチップ１０から放射され封止部１５０を透過した青色光によって励起されてブロードな黄色系の光を放射する粒子状の黄色蛍光体とを混合した混合物の成形品により構成されている。したがって、本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１は、ＬＥＤチップ１０から放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光とが色変換部材１７０の外面１７０ｂを通して放射されることとなり、白色光を得ることができる。なお、色変換部材１７０の材料として用いる透明材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、色変換部材１７０の材料として用いる透明材料に混合する蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材１７０は、内面１７０ａがレンズ１６０の光出射面１６０ｂに沿った形状に形成されている。したがって、レンズ１６０の光出射面１６０ｂの位置によらず法線方向における光出射面１６０ｂと色変換部材１７０の内面１７０ａとの間の距離が略一定値となっている。なお、色変換部材１７０は、位置によらず法線方向に沿った肉厚が一様となるように成形されている。色変換部材１７０は、開口部の周縁を絶縁性基板１２２に対して、例えば接着剤（例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂など）からなる接合部（図示せず）を介して固着すればよい。

本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１では、上述のようにサブマウント部材３０がＬＥＤチップ１０よりも平面サイズが大きな平板状に形成されるとともに、ＬＥＤチップ１０の接合部位となる導体パターン３１の周囲にＬＥＤチップ１０の側面から放射された光を反射する反射膜３２が設けられており、当該反射膜３２の表面が色変換部材１７０における絶縁性基板１２２側の端縁よりも金属板１２１から離れて位置するように厚み寸法が設定されているので、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光が絶縁性基板１２２に吸収されるのを防止することができて外部への光取り出し効率を向上することができ、しかも、ＬＥＤチップ１０の側面から放射された光が色変換部材１７０と絶縁性基板１２２との上記接合部を通して出射されるのを防止することができ、色むらを低減できるとともに、外部への光取り出し効率を向上による光出力の向上を図れる。

ここにおいて、ＬＥＤチップ１０は、平面視における各辺それぞれがサブマント部材３０の一対の対角線のいずれか一方の対角線に交差する形でサブマウント部材３０の中央部に配置されているので、ＬＥＤチップ１０の各側面それぞれからサブマウント部材３０側へ放射された光を反射膜３２により効率良く反射することができ、外部への光取り出し効率の向上による光出力の向上を図れる。なお、本実施形態では、ＬＥＤチップ１０とサブマント部材３０とを厚み方向に沿った中心軸が略一致し、且つ、ＬＥＤチップ１０の平面視における各辺それぞれがサブマウント部材３０の上記一方の対角線と略４５度の角度をなすように配置してある。また、本実施形態では、実装基板１２０が上述の金属板１２１と絶縁性基板１２２との積層構造を有しているので、実施形態１に比べて、器具本体１９０とリード端子たるリードパターン１２３，１２３との間の絶縁距離を長くすることができ、信頼性が向上する。

また、本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１では、色変換部材１７０がレンズ１６０の光出射面１６０ｂおよび枠体１４０との間に空気層１８０が形成される形で配設するようにしてあり、色変換部材１７０をレンズ１６０および枠体１４０に密着させる必要がないので、色変換部材１７０の寸法精度や位置決め精度に起因した歩留まりの低下を抑制できる。また、本実施形態におけるＬＥＤチップユニット１では、色変換部材１７０とレンズ１６０との間に空気層１８０が形成されているので、色変換部材１７０に外力が作用したときに色変換部材１７０が変形してレンズ１６０に当接する可能性が低くなって上記外力により色変換部材１７０に発生した応力がレンズ１６０および封止部１５０を通してＬＥＤチップ１０や各ボンディングワイヤ１４，１４に伝達されるのを抑制でき、上記外力によるＬＥＤチップ１０の発光特性の変動や各ボンディングワイヤ１４，１４の断線が起こりにくくなるから、信頼性が向上するという利点がある。また、色変換部材１７０とレンズ１６０との間に上記空気層１８０が形成されていることにより、外部雰囲気中の水分がＬＥＤチップ１０に到達しにくくなるという利点がある。

また、色変換部材１７０とレンズ１６０との間に上記空気層１８０が形成されていることにより、ＬＥＤチップ１０から放射され封止部１５０およびレンズ１６０を通して色変換部材１７０に入射し当該色変換部材１７０中の黄色蛍光体の粒子により散乱された光のうちレンズ１６０側へ散乱されてレンズ１６０を透過する光の光量を低減できてＬＥＤチップユニット１全体としての外部への光取り出し効率を向上できるという利点がある。

上述の各ＬＥＤチップユニット１は、器具本体１９０の収納凹所１９２の内底面に例えばグリーンシートからなる絶縁層８０を介して実装されている。しかして、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具においても、他の実施形態と同様に、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ且つ回路基板２０のコストを低減可能になる。

ところで、図２５に示した回路基板２０における上述の窓孔２３は、ＬＥＤチップユニット１の色変換部材１７０を挿通可能な開口サイズの円形状に形成されており、回路基板２０は、各窓孔２３の周部において、ＬＥＤチップユニット１の各アウタリード部１２３ｂそれぞれに重なる部位に、アウタリード部１２３ｂと回路パターン２２とを半田などのろう材を用いて電気的に接続するためのユニット接続用スルーホール配線２７が形成されている。なお、各ユニット接続用スルーホール配線２７は、回路基板２０の厚み方向に貫通したスルーホールの内面と回路基板２０の両面における当該スルーホールの周部とに跨って形成されており、回路基板２０の上記一表面側において、回路パターン２２と接続されている。なお、回路基板２０において後述の透光部材２００との対向面には、実施形態２と同様にミラー２４（図９参照）を設けてもよいし、白色系のレジスト層を光反射膜として設けるようにしてもよい。

また、上述の器具本体１９０には、当該器具本体１９０を造営材１８０に取り付けるための複数（本実施形態では、２つ）の取付ねじ１９８それぞれを上記一面側から挿通する複数（本実施形態では、２つ）のねじ挿通孔１９５が凹所１９１の内底面と器具本体１９０の上記他面との間の部位に貫設されている。したがって、天井材などの造営材１８０に取付ねじ１９８を用いて器具本体１９０を取り付けることができる。

また、回路基板２０における器具本体１９０の収納凹所１９２の内底面との対向面とは反対側に配置され各ＬＥＤチップユニット１からの可視光を透過させる透光部材２００を備えている。

透光部材２００は、透光性材料（例えば、アクリル樹脂など）の成形品により構成されており、図１２および図１６に示すように、回路基板２０の上記他表面側において回路基板２０から離間して配置される前板部２０１と、前板部２０１の周縁から器具本体１９０の収納凹所１９１の内底面側へ連続一体に突出した円環状の側板部２０２とを備えている。また、器具本体１９０には透光部材２００を固定するための固定ねじ１９９を挿通する２つのねじ挿通孔１９７が形成されており、透光部材２００には、器具本体１９０の上記他面側から器具本体１９０のねじ挿通孔１９７に挿通された固定ねじ１９９の先端部が螺合するねじ孔２０４を有する２つのボス部２０３が連続一体に形成されている。なお、回路基板２０の周部において各ボス部２０３それぞれに対応する部位には、切欠部２８が形成されている。

また、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具は、透光部材２００の光出射面側（図１２（ａ）の下面側）を露出させる円形状の開口窓２１１（図１８参照）を有し器具本体１９０の上記一面側において収納凹所１９２の周部および各取付ねじ１９８を覆う形で器具本体１９０に取着される枠状の化粧カバー２１０を備えている。したがって、器具本体１９０を取付ねじ１９８を用いて造営材１８０に取り付けた後で、器具本体１９０に化粧カバー２１０を取り付ければ、器具本体１９０の上記一面側から取付ねじが見えなくなるので、見栄えを良くすることができる。ここにおいて、化粧カバー２１０は、弾性を有する合成樹脂（例えば、ＰＢＴ、ＡＢＳなど）を用いて形成されており、器具本体１９０に形成された複数の係合孔１９６それぞれに係合する複数の係止突起２１２が器具本体１９０との対向面から突設されている。すなわち、化粧カバー２１０は、各係止突起２１２それぞれを器具本体１９０の各係合孔１９６それぞれに挿入して各係合孔１９６の周部に係合させることにより器具本体１９０に取着される。

ところで、上述の化粧カバー２１０は合成樹脂の成形品により構成されているが、化粧カバー２１０を金属により形成すれば、化粧カバー２１０が合成樹脂により形成されている場合に比べて放熱性を高めることができ、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇をより抑制できる。なお、化粧カバー２１０を金属により形成する場合には、例えば、板ばねを利用して器具本体１９０に取り付けるような構造を採用することで器具本体１９０に対して着脱自在としてもよいし、器具本体１９０にねじ込んで取り付けるような構造を採用して器具本体１９０に対して着脱自在としてもよい。

ところで、上述の透光部材２００は、前板部２０１が平板状の形状となっているが、図１７に示すように、各ＬＥＤチップユニット１それぞれに対向する各部位それぞれに、ＬＥＤチップユニット１から放射された光の配光を制御するレンズ部２０５を有する透光性材料（例えば、アクリル樹脂、ガラスなど）の成形品とすれば、各ＬＥＤチップユニット１それぞれから放射された光の配光を制御することができる。ここにおいて、各レンズ部２０５は、フレネルレンズであり、ＬＥＤチップユニット１の色変換部材７０を収納する凹所２０６を有してＬＥＤチップユニット１のレンズ１６０に光軸が一致する形で配置される。また、各レンズ部２０５は、凹所２０６の内側面２０６ｂから入射した光を外側面２０５ｂで反射して当該レンズ部２０５の光出射面２０５ａ側に導く機能を有している。

また、図１７に示した構成の透光部材２００において、各レンズ部２０５以外の部位を金属により形成すれば、透光部材２００全体が合成樹脂やガラスなどにより形成されている場合に比べて放熱性を高めることができ、ＬＥＤチップ１０のジャンクション温度の温度上昇をより抑制できる。

（実施形態５）
本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具は、図２６および図２７に示すように、金属製の器具本体２９０の形状が実施形態４と相違し、ＬＥＤチップユニット１の構成は実施形態４と同じである。なお、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態における器具本体２９０は、帯板状（細長の矩形板状）に形成されており、一面に複数個（図示例では、８個）のＬＥＤチップユニット１および帯板状の回路基板２０を収納する収納凹所２９０ａが形成されている。ここにおいて、複数個のＬＥＤチップユニット１は、器具本体２９０の長手方向において所定間隔で並設されている。なお、各ＬＥＤチップユニット１は、実施形態４と同様に、例えばグリーンシートからなる絶縁層８０（図２０参照）を介して器具本体２９０の収納凹所２９０ａの内底面に実装されている。

回路基板２０における収納凹所２９０ａの内底面との対向面側には、ＬＥＤチップユニット１を直列接続する回路パターン（図示せず）が形成されており、器具本体２９０の電線挿通孔（図示せず）を通して収納凹所２９０ａ内へ導入された電線（図示せず）が適宜接続されるようになっている。また、回路基板２０には、実施形態４と同様に、各ＬＥＤチップユニット１に対応する部位ごとに１つの窓孔２３と２つのユニット接続用スルーホール配線２７とが形成されている。

しかして、本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具においても、実施形態４と同様に、ＬＥＤチップ１０の温度上昇を抑制できて光出力の高出力化を図れ且つ回路基板２０のコストを低減可能になる。なお、本実施形態における回路基板２０としては、ガラスエポキシ基板に限らず、例えば、フレキシブルプリント配線板（ＦＰＣ）を用いてもよい。

（実施形態６）
本実施形態のＬＥＤを用いた照明器具の基本構成は実施形態５と略同じであって、実施形態５では、１枚の回路基板２０で器具本体２９０内の全てのＬＥＤチップユニット１を接続していたのに対して、本実施形態では、図２８〜図３０に示すように、複数枚の回路基板２０を用いて全てのＬＥＤチップユニット１を接続するようにしている点が相違する。なお、本実施形態では、１つの回路基板２０で器具本体２９０の長手方向に並設された２つのＬＥＤチップユニット１を接続し、上記長手方向に並ぶ回路基板２０間をリード線（図示せず）により接続している。他の構成は実施形態５と同じなので説明を省略する。

なお、他の実施形態においても１枚の回路基板２０を複数の回路基板に分割して適宜接続するようにしてもよい。

なお、上記各実施形態では、回路基板２０としてガラスエポキシ基板を例示したが、例えば、セラミック製のＭＩＤ基板を用いて、ＬＥＤチップユニット１と重ならない部位に器具本体側へ突出して器具本体に当接する部位を設ければ、さらに放熱性を向上させることが可能となる。

実施形態１を示す要部概略分解斜視図である。 同上における要部概略斜視図である。 同上における要部概略断面図である。 同上における一部破断した概略側面図である。 同上における要部分解斜視図である。 実施形態２を示す要部概略分解斜視図である。 同上における要部概略断面図である。 同上における要部概略分解斜視図である。 実施形態３を示す要部概略分解斜視図である。 同上における要部概略斜視図である。 同上における要部概略断面図である。 実施形態４を示し、（ａ）は一部破断した概略正面図、（ｂ）は概略下面図である。 同上における器具本体を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。 同上における器具本体を示し、（ａ）は一部破断した断面図、（ｂ）は要部平面図である。 同上における器具本体の斜視図である。 同上における透光部材を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部破断した断面図、（ｃ）は要部断面図である。 同上における透光部材の他の構成例を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。 同上における化粧カバーを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。 同上における化粧カバーの斜視図である。 同上におけるＬＥＤチップユニットを器具本体に実装した状態の概略断面図である。 同上の要部分解斜視図である。 同上におけるＬＥＤチップユニットの要部平面図である。 同上におけるサブマウント部材の斜視図である。 同上における絶縁性基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ断面図、（ｃ）は一部破断した下面図である。 同上における回路基板を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は下面図である。 実施形態５を示し、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は（ａ）の要部拡大図である。 同上を示す概略分解斜視図である。 実施形態６を示す概略斜視図である。 同上の要部拡大斜視図である。 同上を示す概略分解斜視図である。 従来例を示すＬＥＤユニットの概略断面図である。 他の従来例を示すＬＥＤユニットの概略構成図である。

符号の説明

１ ＬＥＤチップユニット（発光装置）
１０ ＬＥＤチップ
１１ 導電性基板
１２ 発光部
２０ 回路基板
２２ 回路パターン
２３ 窓孔
２４ ミラー
４２ リード端子
４３ リード端子
８０ 絶縁層
９０ 器具本体
９０ａ 底壁
９１ 前カバー
９１ａ 透光板
９１ｂ 窓枠

Claims (8)

1. 金属製の器具本体と、ＬＥＤチップおよびＬＥＤチップの各電極がそれぞれ電気的に接続された一対のリード端子を有する複数のＬＥＤチップユニットと、ＬＥＤチップユニットと器具本体との間に介在し両者を電気的に絶縁し且つ両者を熱結合させる熱硬化性の固着材からなる絶縁層と、各ＬＥＤチップユニットへの給電用の回路パターンが形成されるとともに各ＬＥＤチップユニットそれぞれが挿通される複数の窓孔が形成され器具本体に対して各ＬＥＤチップユニットと同じ側に配置された回路基板とを備え、ＬＥＤチップユニットは、熱伝導性材料からなりＬＥＤチップが実装される伝熱板と、ＬＥＤチップと伝熱板との間に介在し両者の線膨張率差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材と、伝熱板側とは反対の表面にＬＥＤチップの各電極それぞれと電気的に接続される一対の導体パターンが設けられるとともにサブマウント部材を露出させる窓孔が厚み方向に貫設され伝熱板に積層された絶縁性基板とを備え、各導体パターンそれぞれがリード端子を構成していることを特徴とするＬＥＤを用いた照明器具。
2. 前記回路基板における前記器具本体との対向面とは反対側に配置され前記各ＬＥＤチップユニットからの可視光を透過させる透光部材を備え、前記回路基板における透光部材との対向面に可視光を反射するミラーが形成されてなることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤを用いた照明器具。
3. 前記回路基板は、前記透光部材との対向面側に前記回路パターンと前記ミラーとが形成されてなることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤを用いた照明器具。
4. 前記回路基板は、前記透光部材との対向面とは反対側に前記回路パターンが形成されてなることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤを用いた照明器具。
5. 前記ミラーは、アルミニウムにより形成されてなることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれかに記載のＬＥＤを用いた照明器具。
6. 前記器具本体が一面に前記各ＬＥＤチップユニットおよび回路基板を収納する収納凹所を有する円盤状に形成され、前記回路基板の中央部で前記回路基板に電気的に接続される給電用の電線を挿通する電線挿通孔が前記器具本体の中央部において前記収納凹所の底部に貫設されてなることを特徴とする請求項２ないし請求項５記載のＬＥＤを用いた照明器具。
7. 前記器具本体における前記収納凹所の周部に前記器具本体を造営材に取り付けるための複数の取付ねじそれぞれを前記一面側から挿通する複数のねじ挿通孔が貫設され、前記透光部材の光出射面側を露出させる開口窓を有し前記器具本体の前記一面側において前記収納凹所の周部および各取付ねじを覆う形で前記器具本体に取着される枠状の化粧カバーを備え、当該化粧カバーが金属により形成されてなることを特徴とする請求項６記載のＬＥＤを用いた照明器具。
8. 前記透光部材は、前記各ＬＥＤチップユニットそれぞれに対向する各部位それぞれに、前記ＬＥＤチップユニットから放射された光の配光を制御するレンズ部を有し、各レンズ部以外の部位が金属により形成されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のＬＥＤを用いた照明器具。

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