JP2012209366A - 両面発光ユニットおよび照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能な両面発光ユニットおよび照明装置を提供する。
【解決手段】両面発光ユニット１は、厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板２１，２４と、各伝熱板２１，２４における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子３，３とを備えている。また、両面発光ユニット１は、両伝熱板２１，２４の間に配置され各固体発光素子３，３が電気的に接続される配線パターン２２と、各伝熱板２１，２４と配線パターン２２との各々の間に介在する一対の絶縁層２３，２５とを備えている。ここで、各伝熱板２１，２４は、第１金属板により形成されており、配線パターン２２は、第２金属板により形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、両面発光ユニットおよび照明装置に関するものである。

従来から、可視光発光ダイオードチップ（可視光ＬＥＤチップ）を利用した面光源として、図１５に示す構成の光源装置が提案されている（特許文献１）。

光源装置は、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３と、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３が実装される第１の透明基板１６１と、第１の透明基板１６１に設けられ第１の可視光ＬＥＤチップ１０３へ給電する第１の透明電極１７１とを備えている。また、光源装置は、第２の可視光ＬＥＤチップ１０４と、第１の透明基板１６１の実装面側に対向配置され第２の可視光ＬＥＤチップ１０４が実装される第２の透明基板１６２と、第２の透明基板１６２に設けられ第２の可視光ＬＥＤチップ１０４へ給電する第２の透明電極１７２とを備えている。

上述の光源装置では、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３からの光を第２の透明電極１７２および第２の透明基板１６２を通して外部へ取り出すことができ、且つ、第２の可視光ＬＥＤチップ１０４からの光を第１の透明電極１７１および第１の透明基板１６１を通して外部へ取り出すことができる。

また、従来から、図１６に示すように、ＬＥＤ発光体２０３を内蔵してなる照明装置２００が提案されている（特許文献２）。

この照明装置２００の発光部本体２０２は、一対の取付基板２０４，２０４と、取付基板２０４，２０４同士を一体に連結固定し取付基板２０４，２０４間に空隙２１０を形成するスペーサ２１１とを備えている。また、発光部本体２０２は、取付基板２０４，２０４の表面に貼り付け一体に装着したＬＥＤ発光体２０３のためのプラスチック製の配線基板２０８，２０８と、取付基板２０８，２０８の表面側に装着される透光性のカバー２０５，２０５とを備えている。なお、取付基板２０４は、長尺な薄肉の帯板状をなすもので、アルミニウムの押出型材が使用されている。また、配線基板２０８は、図１６および図１７に示すように、複数のＬＥＤ発光体２０３が所定の間隔で配置されている。

特開平１１−１６２２３３号公報 特開２００９−２６６４３２号公報

図１５の構成の光源装置では、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３で発生した熱が、主に第１の透明電極１７１と第１の透明基板１６１とを通して放熱され、第２の可視光ＬＥＤチップ１０４で発生した熱が、主に第２の透明電極１７２および第２の透明基板１６２を通して放熱されるものと考えられる。このため、この光源装置では、例えば、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３および第２の可視光ＬＥＤチップ１０４の光出力の増加などによって光源装置全体の光出力の高出力化を図った場合に、第１の可視光ＬＥＤチップ１０３および第２の可視光ＬＥＤチップ１０４の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述の光源装置では、光出力の高出力化が制限されてしまう可能性がある。

また、図１６に示した構成の発光部本体２０２および照明装置２００では、ＬＥＤ発光体２０３で発生した熱が、主に配線基板２０８と取付板２０４とを通して放熱されるものと考えられる。このため、発光部本体２０２および照明装置２００では、ＬＥＤ発光体２０３の光出力の増加などによって発光部本体２０２全体および照明装置２００全体の光出力の高出力化を図った場合に、ＬＥＤ発光体２０３の温度上昇を十分に抑制できなくなる懸念がある。このため、上述の発光部本体２０２および照明装置２００では、光出力の高出力化が制限されてしまう可能性がある。

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、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能な両面発光ユニットおよび照明装置を提供することにある。

本発明の両面発光ユニットは、第１金属板により形成されてなり厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板と、前記各伝熱板における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子と、第２金属板により形成されてなり前記両伝熱板の間に配置され前記各固体発光素子が電気的に接続される配線パターンと、前記各伝熱板と前記配線パターンとの各々の間に介在する一対の絶縁層とを備えることを特徴とする。

この両面発光ユニットにおいて、前記固体発光素子は、ＬＥＤチップであることが好ましい。

この両面発光ユニットにおいて、前記伝熱板は、前記第１金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることが好ましい。

この両面発光ユニットにおいて、前記ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて前記ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることが好ましい。

この両面発光ユニットにおいて、前記各ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に第１電極と第２電極とが設けられたものであり、前記第１電極および前記第２電極の各々がワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなり、前記伝熱板は、前記各ワイヤの各々を通す貫通孔が形成されてなることが好ましい。

本発明の照明装置は、前記両面発光ユニットを備えることを特徴とする。

本発明の発光ユニットにおいては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

本発明の照明装置においては、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

（ａ）は実施形態１の両面発光ユニットの要部概略斜視図、（ｂ）は実施形態１の両面発光ユニットの一部破断した要部斜視図である。 実施形態１の両面発光ユニットの概略斜視図である。 実施形態１の両面発光ユニットにおける実装基板の概略分解斜視図である。 実施形態１の両面発光ユニットの概略断面図である。 実施形態１の両面発光ユニットにおける実装基板の要部斜視図である。 実施形態１の両面発光ユニットにおける実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態１の両面発光ユニットにおける実装基板の製造方法の説明図である。 実施形態１の両面発光ユニットの他の構成例の概略断面図である。 実施形態１の両面発光ユニットの更に他の構成例の概略断面図である。 実施形態１の両面発光ユニットの別の構成例の概略断面図である。 実施形態１の両面発光ユニットの更に別の構成例の一部破断した要部斜視図である。 実施形態１の照明装置の概略斜視図である。 実施形態２の両面発光ユニットの概略斜視図である。 実施形態２の照明装置の概略分解斜視図である。 従来例の光源装置の概略構成図である。 従来例の照明装置の要部断面図である。 従来例の発光部本体における取付基板の一部切り欠いた平面図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の両面発光ユニット１について図１〜図７に基づいて説明する。

両面発光ユニット１は、厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板２１，２４と、各伝熱板２１，２４における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子３，３とを備えている。また、両面発光ユニット１は、両伝熱板２１，２４の間に配置され各固体発光素子３，３が電気的に接続される配線パターン２２と、各伝熱板２１，２４と配線パターン２２との各々の間に介在する一対の絶縁層２３，２５とを備えている。ここで、各伝熱板２１，２４は、第１金属板により形成されており、配線パターン２２は、第２金属板により形成されている。なお、本実施形態では、一対の伝熱板２１，２４と一対の絶縁層２３，２５と配線パターン２２とで、全ての固体発光素子３が実装される実装基板２を構成している。

以下、両面発光ユニット１の各構成要素について詳細に説明する。

各伝熱板２１，２４は、長尺状（ここでは、細長の矩形板状）に形成されている。また、各伝熱板２１，２４は、上記一面側において、複数の固体発光素子３が、各伝熱板２１，２４の長手方向に沿って配置されている。

各伝熱板２１，２４の基礎となる第１金属板の材料としては、アルミニウム、銅などの熱伝導率の高い金属が好ましい。ただし、第１金属板の材料は、これらに限らず、例えば、ステンレスやスチールなどでもよい。

また、各伝熱板２１，２４は、反射板としての機能を有することが好ましく、第１金属板の材料としてアルミニウムを採用することが、より好ましい。また、各伝熱板２１，２４は、第１金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における絶縁層２３，２５側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されていることが好ましい。ここで、２種類の誘電体膜としては、例えば、ＳｉＯ_２膜とＴｉＯ_２膜とを採用することが好ましい。このような伝熱板２１，２４を用いることにより、可視光に対する反射率を９５％以上とすることが可能となる。このような伝熱板２１，２４としては、例えば、アラノッド（alanod）社のＭＩＲＯ２やＭＩＲＯ（登録商標）などを用いることができる。上述のアルミニウム板としては、表面が陽極酸化処理されたものを用いてもよい。なお、各伝熱板２１，２４の厚みは、例えば、０．２〜３ｍｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。

固体発光素子３としては、ＬＥＤチップを用いているが、これに限らず、例えば、ＬＥＤチップがパッケージに収納されたものでもよい。また、固体発光素子３としては、例えば、レーザダイオード（半導体レーザ）や、有機ＥＬ素子などを用いてもよい。

各伝熱板２１，２４に搭載される固体発光素子３は、図４に示すように、厚み方向の一面側に第１電極（アノード電極）３１と第２電極（カソード電極）３２とが設けられており、厚み方向の他面側が接合部３５を介して伝熱板２１，２４に接合されている。そして、固体発光素子３は、第１電極３１および第２電極３２の各々がワイヤ（ボンディングワイヤ）２６を介して配線パターン２２と電気的に接続されている。ここにおいて、伝熱板２１，２４は、各ワイヤ２６の各々を通す貫通孔２１ｂ，２４ｂが形成されている。貫通孔２１ｂ，２４ｂは、伝熱板２１，２４の幅方向において固体発光素子３の搭載領域の両側に形成してある。貫通孔２１ｂ，２４ｂは、開口形状を円形状としてある。貫通孔２１ｂ，２４ｂの内径は、０．５ｍｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではない。貫通孔２１ｂ，２４ｂの形状は、円形状に限らず、例えば、矩形状、楕円形状などでもよい。固体発光素子３がＬＥＤチップの場合、接合部３５は、ダイボンド材により形成すればよい。

ＬＥＤチップは、青色光を放射するＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、基板としてサファイア基板を備えたものを用いている。ただし、ＬＥＤチップの基板は、サファイア基板に限らず、例えば、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板などでもよい。なお、ＬＥＤチップの構造は特に限定するものではない。

ＬＥＤチップのチップサイズは、特に限定するものではなく、例えば、チップサイズが０．３ｍｍ□や０．４５ｍｍ□や１ｍｍ□のものなどを用いることができる。

また、ＬＥＤチップの発光層の材料や発光色は特に限定するものではない。すなわち、ＬＥＤチップとしては、青色ＬＥＤチップに限らず、例えば、紫色光ＬＥＤチップ、紫外光ＬＥＤチップ、赤色ＬＥＤチップ、緑色ＬＥＤチップなどを用いてもよい。

ダイボンド材としては、例えば、シリコーン系のダイボンド材、エポキシ系のダイボンド材、銀ペーストなどを用いることができる。

また、ワイヤ２６としては、例えば、金ワイヤ、アルミニウムワイヤなどを用いることができる。

ところで、両面発光ユニット１は、固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いている場合、例えば図４に示すように、伝熱板２１，２４の上記一面側において固体発光素子３およびワイヤ２６を封止した封止部３６を備えることが好ましい。図４では、封止部３６の材料として、第１透光性材料であるシリコーン樹脂を用いている。第１透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどを用いてもよい。

また、両面発光ユニット１は、固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いている場合、高出力の白色光を得るためには、ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する波長変換材料を有する色変換部３７を備えていることが好ましい。このような色変換部３７としては、例えば、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を波長変換材料として用い、蛍光体および第２透光性材料を含むものが好ましい。

両面発光ユニット１は、例えば、ＬＥＤチップとして青色ＬＥＤチップを用い、色変換部３７の蛍光体として黄色蛍光体を用いれば、白色光を得ることが可能となる。すなわち、両面発光ユニット１は、ＬＥＤチップ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３７の表面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。色変換部３７の材料として用いる第２透光性材料として、シリコーン樹脂を用いているが、これに限らず、例えば、アクリル樹脂、ガラス、有機成分と無機成分とがｎｍレベルもしくは分子レベルで混合、結合した有機・無機ハイブリッド材料などを採用してもよい。また、色変換部３７の材料として用いる蛍光体も黄色蛍光体に限らず、例えば、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを用いたり、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを用いることにより、演色性を高めることが可能となる。また、色変換部３７の材料として用いる蛍光体は、１種類の黄色蛍光体に限らず、発光ピーク波長の異なる２種類の黄色蛍光体を用いてもよい。

また、ＬＥＤチップ単体で白色光を放射できる場合や、封止部３６に蛍光体を分散させている場合や、両面発光ユニット１で得たい光の色がＬＥＤチップの発光色と同じである場合には、色変換部３７を備えていない構造を採用することができる。

両面発光ユニット１は、色変換部３７が、伝熱板２１，２４に接していることが好ましい。これにより、両面発光ユニット１は、ＬＥＤチップで発生した熱だけでなく、色変換部３７で発生した熱も伝熱板２１，２４を通して放熱させることが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。図４に示した例では、色変換部３７が、半円筒状の形状に形成されており、伝熱板２１，２４の上記一面側において伝熱板２１，２４との間にＬＥＤチップおよび封止部３６などを囲む形で配設されている。更に説明すれば、色変換部３７は、伝熱板２１の上記一面側において封止部３６との間に気体層（例えば、空気層）３８が形成されるように配設されている。両面発光ユニット１は、図８に示すように、色変換部３７を半球状の形状として、色変換部３７により固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。また、両面発光ユニット１は、図９に示すように、色変換部３７をドーム状の形状として、色変換部３７により、固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。また、両面発光ユニット１は、図１０に示すように、色変換部３７を、層状の形状として、色変換部３７により、固体発光素子３であるＬＥＤチップおよびワイヤ２６を封止するようにしてもよい。なお、図４や図９のような色変換部３７は、成形したものを用い、伝熱板２１，２４側の端縁（開口部の周縁）を伝熱板２１，２４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）を用いて固着すればよい。また、図８に示すような色変換部３７は、例えば、成形法により形成することができる。また、図１０に示すような色変換部３７は、例えば、ディスペンサを用いた塗布法や、スクリーン印刷法などにより形成することが可能である。

配線パターン２２は、上述のように伝熱板２１，２４とは線膨張率の異なる第２金属板により形成されている。ここで、第２金属板は、金属フープ材に対してプレスによる打ち抜き加工を施すことにより形成したリードフレーム１２０（図７（ｃ）参照）を用いている。

第２金属板の材料としては、金属の中で熱伝導率が比較的高い銅（銅の熱伝導率は、３９８Ｗ／ｍ・Ｋ程度）が好ましいが、銅に限らず、例えば、リン青銅などでもよいし、銅合金（例えば、４２アロイなど）などでもよい。また、第２金属板の厚みは、例えば、１００μｍ〜１５００μｍ程度の範囲で設定することが好ましい。

リードフレーム１２０は、外枠部１２１の内側に支持片１２２（図７（ｄ）参照）を介して配線パターン２２が支持されたものである。

配線パターン２２は、固体発光素子３の第１電極３１が接続される第１パターン２２ａと第２電極３２が接続される第２パターン２２ｂとが、伝熱板２１，２４の幅方向に並んで配置されている。また、配線パターン２２は、第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂの各々を規定数（例えば、１６個）ずつ備えており、第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂそれぞれが、伝熱板２１，２４の長手方向に並んで配置されている（図５参照）。第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂは、長方形状に形成されており、伝熱板２１，２４と長手方向が一致するように配置されている。そして、配線パターン２２は、伝熱板２１，２４の長手方向に並んだ第１パターン２２ａが、２個ずつの組に分けられ、組をなす第１パターン２２ａ同士が連結片２２ｃにより連結されている。また、配線パターン２２は、伝熱板２１，２４の長手方向に並んだ規定数（例えば、１６個）の第２パターン２２ｂが、２個ずつの組に分けられ、組をなす第２パターン２２ｂ同士が連結片２２ｄにより連結され電気的に接続されている。連結片２２ｃ，２２ｄは、伝熱板２１，２４の幅方向に沿って配置された直線状の第１部位２２ｃａ，２２ｄａと、当該第１部位２２ｃａ，２２ｄａの長手方向の両端部から伝熱板２１の長手方向において逆向きに延設された第２部位２２ｃｂ，２２ｄｂおよび第３部位２２ｃｃ，２２ｄｃとで構成されている。また、連結片２２ｃは、第１パターン２２ａよりも幅狭に形成され、連結片２２ｄは、第２パターン２２ｂよりも幅狭に形成されている。ここで、配線パターン２２は、組をなす２個の第１パターン２２ａと、これら２個の第１パターン２２ａを連結した連結片２２ｃと、組をなす２個の第２パターン２２ｂと、これら２個の第２パターン２２ｂを連結した連結片２２ｄとで、１つの単位パターン２２ｕを構成している。上述のリードフレーム１２０は、複数の単位ユニット２２ｕが、外枠部１２１の長さ方向に沿って配列されている。また、配線パターン２２は、伝熱板２１，２４の長手方向において隣り合う単位パターン２２ｕ同士において、一方の単位パターン２２ｕの第１パターン２２ａと他方の単位パターン２２ｕの第２パターン２２ｂとが連絡片２２ｅにより連結され電気的に接続されている。連絡片２２ｅは、第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂよりも幅狭に形成されている。

配線パターン２２は、単位パターン２２ｕごとに、伝熱板２１，２４の長手方向に並んで配置される所定数（例えば、６個）の固体発光素子３を並列接続して並列回路を構成できるようになっており、隣り合う単位パターン２２ｕごとに形成される並列回路を直列接続できるようになっている。したがって、伝熱板２１，２４の長手方向の一端部の第１パターン２２ａと他端部の第２パターン２２ｂとの間に給電することにより、全ての固体発光素子３に対して給電することができる。

また、絶縁層２３，２５は、シリカやアルミナなどのフィラーからなる充填材を含有し且つ加熱時に低粘度化するとともに流動性が高くなる性質を有するＢステージのエポキシ樹脂層（熱硬化性樹脂）とプラスチックフィルム（ＰＥＴフィルム）とが積層された熱硬化型のシート状接着剤（例えば、東レ株式会社製の接着剤シートＴＳＡなど）のエポキシ樹脂層を熱硬化させることにより形成されている。フィラーとしては、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂よりも熱伝導率の高い絶縁性材料を用いればよい。ここにおいて、シート状接着剤のエポキシ樹脂層は、電気絶縁性を有するとともに熱伝導率が高く加熱時の流動性が高く凹凸面への密着性が高いという性質を有している。したがって、絶縁層２３，２５と伝熱板２１，２４および配線パターン２２との間に空隙が発生するのを防止することができて密着信頼性が向上するとともに、密着不足による熱抵抗の増大やばらつきの発生を抑制することが可能となる。しかして、伝熱板２１，２４と配線パターン２２との間にサーコン（登録商標）のようなゴムシート状の放熱シートなどを挟む場合に比べて、各固体発光素子３から配線パターン２２までの熱抵抗を低減できるとともに、熱抵抗のばらつきを低減できて、放熱性が向上し、各固体発光素子３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ることが可能となる。上述のエポキシ樹脂層の厚みは、１００μｍに設定してあるが、この値は一例であり、特に限定するものではなく、例えば、５０μｍ〜１５０μｍ程度の範囲で適宜設定すればよい。なお、上述のエポキシ樹脂層の熱伝導率は、４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。また、シート状接着剤のプラスチックフィルムは、配線パターン２２と伝熱板２１，２４とを重ね合わせる前に、エポキシ樹脂層から剥離する。要するに、エポキシ樹脂層におけるプラスチックフィルム側とは反対側の一面を対象物に固着した後、プラスチックフィルムを剥離する。

ここで、絶縁層２３，２５の形成にあたっては、伝熱板２１，２４とエポキシ樹脂層と配線パターン２２を有するリードフレーム１２０とを重ね合わせた状態で適宜加圧するようにしてもよい。

絶縁層２３，２５の外形サイズは、リードフレーム１２０の外形サイズに基づいて適宜設定すればよい。ここで、絶縁層２３，２５は、電気絶縁性および熱伝導性を有し、伝熱板２１，２４と配線パターン２２とを電気的に絶縁する機能および熱結合する機能を有している。

また、絶縁層２３，２５は、伝熱板２１，２４の各貫通孔２１ｂ，２４ｂの各々に連通する貫通孔２３ｂ，２５ｂが形成されている。したがって、両面発光ユニット１の製造時には、ワイヤ２６を伝熱板２１，２４の貫通孔２１ｂ，２４ｂと絶縁層２３，２５の貫通孔２３ｂ，２５ｂとを通して配線パターン２２にボンディングすることができる。ここで、両面発光ユニット１の製造時には、固体発光素子３の第１電極３１および第２電極３２それぞれと第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂとをワイヤ２６を介して接続した後に、例えば、ディスペンサなどにより、貫通孔２１ｂ，２４ｂおよび貫通孔２３ｂ，２５ｂに封止部３６（図４参照）の材料を充填してワイヤ２６が第１金属板に接触しないようにし、その後、封止部３６を形成すればよい。

ところで、配線パターン２２は、第２金属板に比べて耐酸化性および耐腐食性の高い金属材料からなり絶縁層２３，２５との密着性の高い表面処理層（図示せず）が形成されていることが好ましい。第２金属板の材料がＣｕの場合、表面処理層としては、例えば、Ｎｉ膜、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜、Ｎｉ膜とＰｄ膜とＡｕ膜との積層膜などを形成することが好ましい。なお、表面処理層は、例えば、めっき法により形成すればよい。

ところで、伝熱板２１，２４の熱容量の大きさによっては、上述のエポキシ樹脂層の加熱温度を１７０℃程度まで上げて硬化させると、伝熱板２１，２４と配線パターン２２との固着性能が低下し、加熱温度を１５０℃程度まで下げて硬化させると伝熱板２１，２４と配線パターン２２との間の電気絶縁性が低下する懸念がある。すなわち、固着性能と電気絶縁性とがトレードオフの関係を有している。そこで、本実施形態では、後述のように、シート状接着剤１２３，１３３（図６（ｂ）および図７（ａ）参照）のエポキシ樹脂層１２３ａ，１３３ａ（図６（ｃ）および図７（ｂ）参照）を重ね合わせるようにし、一方のエポキシ樹脂層１２３ａを１７０℃で硬化させることにより電気絶縁性および熱伝導性を確保し、他方のエポキシ樹脂層１３３ａを１５０℃で硬化させることにより固着性能および熱伝導性を確保するようにしている。さらに説明すれば、一方のエポキシ樹脂層１２３ａを対象物である伝熱板２１に１７０℃で固着させた後、他方のエポキシ樹脂層１３３ａおよびリードフレーム１２０を重ね合わせて当該他方のエポキシ樹脂層１３３ａを１５０℃で硬化させるようにすればよい。これにより、本実施形態の両面発光ユニット１の製造にあたっては、伝熱板２１，２４の熱容量に関わらず、固着性能と電気絶縁性との両方の要求を満足させることが可能となる。

以下、伝熱板２１と配線パターン２２との接合方法について図６および図７を参照しながら簡単に説明する。

まず、伝熱板２１に貫通孔２１ｂなどを形成することによって、図６（ａ）に示す構造を得る。

その後、図６（ｂ）に示すように、伝熱板２１の上記他面側にシート状接着剤１２３をエポキシ樹脂層１２３ａが伝熱板２１に接するように重ねて、円柱状のゴムローラ１４０により所定圧力（例えば、０．５ＭＰａ）で加圧するとともにエポキシ樹脂層１２３ａの硬化温度よりも低い第１規定温度（例えば、１１０℃〜１２０℃）で加熱してシート状接着剤１２３を伝熱板２１に仮固着する。続いて、シート状接着剤１２３を適当な長さで切断する。

その後、シート状接着剤１２３が仮固着されている伝熱板２１を自然冷却させる。続いて、図６（ｃ）に示すように、エポキシ樹脂層１２３ａからプラスチックフィルム１２３ｂを剥がす。

その後、エポキシ樹脂層１２３ａが仮固着されている伝熱板２１を乾燥炉（図示せず）内に投入しエポキシ樹脂層１２３ａを上記硬化温度以上の温度（例えば、１７０℃）で加熱して硬化させることでエポキシ樹脂層１２３ａを伝熱板２１に本固着する。

その後、エポキシ樹脂層１２３ａにシート状接着剤１３３をエポキシ樹脂層１３３ａがエポキシ樹脂層１２３ａに接するように重ねて、円柱状のゴムローラ１４０により所定圧力（例えば、０．５ＭＰａ）で加圧するとともにエポキシ樹脂層１３３ａの硬化温度よりも低い第１規定温度（例えば、１１０℃〜１２０℃）で加熱してシート状接着剤１３３をエポキシ樹脂層１２３ａに仮固着する。続いて、シート状接着剤１３３を適当な長さで切断する。

その後、エポキシ樹脂層１２３ａとエポキシ樹脂層１３３ａとの積層構造において、絶縁層２３の貫通孔２３ｂに対応する各領域に、図７（ａ）に示すように、例えばレーザ装置１５０により貫通孔１３４を形成する。なお、貫通孔１３４を形成する手段は、レーザ装置１５０に限らず、例えば、ドリルなどを用いてもよい。

その後、図７（ｂ）に示すように、エポキシ樹脂層１３３ａからプラスチックフィルム１３３ｂを剥がす。

その後、図７（ｃ）に示すように、リードフレーム１２０をエポキシ樹脂層１３３ａ上に載置して適宜の荷重を印加した後、乾燥炉（図示せず）内においてエポキシ樹脂層１３３ａを上記硬化温度以上の温度（例えば、１５０℃）で硬化させることでリードフレーム１２０とエポキシ樹脂層１３３ａとを本固着する。これにより、絶縁層２３が形成される。

その後、配線パターン２２をリードフレーム１２０の支持片１２２から切断し、図７（ｄ）に示すように、リードフレーム１２０のうち配線パターン２２以外の部分を取り外す。

その後、伝熱板２１と配線パターン２２とを絶縁層２３を介して接合したのと同様にして、伝熱板２４と配線パターン２２とを絶縁層２５を介して接合することにより、実装基板２を得ることができる。

両面発光ユニット１の製造にあたっては、伝熱板２１，２４の上記一面側に固体発光素子３を接合してから、各固体発光素子３の第１電極３１および第２電極３２それぞれと第１パターン２２ａおよび第２パターン２２ｂとをワイヤ２６を介して電気的に接続すればよい。その後、必要に応じて封止部３６、色変換部３７を伝熱板２１，２４の上記一面側に設ければよい。

本実施形態の両面発光ユニット１は、上述のように、第１金属板により形成されてなり厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板２１，２４と、各伝熱板２１，２４における互いの対向面とは反対の上記一面側に搭載された固体発光素子３，３と、第２金属板により形成されてなり両伝熱板２１，２４の間に配置され各固体発光素子３が電気的に接続される配線パターン２２と、各伝熱板２１，２４と配線パターン２２との各々の間に介在する一対の絶縁層２３，２５とを備えている。これにより、本実施形態の両面発光ユニット１は、各固体発光素子３で発生した熱を、伝熱板２１，２４により横方向に効率よく伝熱させて放熱させることが可能となる。したがって、本実施形態の両面発光ユニット１では、放熱性を向上させることが可能で各固体発光素子３の温度上昇を抑制でき、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

また、本実施形態の両面発光ユニット１では、固体発光素子３をＬＥＤチップとすることにより、ＬＥＤチップで発生した熱を伝熱板２１，２４により横方向へ伝熱させて効率良く放熱させることが可能となる。

また、本実施形態の両面発光ユニット１では、伝熱板２１の基礎となる第１金属板がアルミニウム板であり、アルミニウム板における第１絶縁層２３側とは反対側にアルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されているので、ＬＥＤチップから放射され伝熱板２１，２４の上記一面に入射した光を効率良く反射することが可能となる。要するに、両面発光ユニット１は、伝熱板２１，２４として、反射板としての機能を有するものを用いることにより、伝熱板２１，２４での光損失を低減することが可能となり、光出力の高出力化を図ることが可能となる。特に、両面発光ユニット１は、固体発光素子３として、ＬＥＤチップを用いている場合に、ＬＥＤチップで発生した熱を効率よく放熱させることが可能となって光出力の高出力化を図れ、そのうえ、ＬＥＤチップから放射された光の利用効率の向上を図ることが可能となる。また、両面発光ユニット１は、色変換部３７（図４など参照）を備えている場合、色変換部３７の波長変換材料である蛍光体から伝熱板２１，２４側へ放射された光や、ＬＥＤチップから放射され蛍光体で伝熱板２１，２４側へ散乱された光などを反射させることが可能なので、光の利用効率の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態の両面発光ユニット１は、伝熱板２１，２４とリードフレーム１２０を用いて形成される配線パターン２２とを備えていることにより、固体発光素子３を２枚の金属ベースプリント配線板に実装して用いる場合に比べて、低コスト化で光出力の高出力化を図ることが可能となる。

また、本実施形態の両面発光ユニット１では、固体発光素子３がＬＥＤチップであり、厚み方向の一面側に第１電極３１と第２電極３２とが設けられており、第１電極３１および第２電極３２の各々がワイヤ２６を介して配線パターン２２と電気的に接続されてなり、伝熱板２１，２４に、各ワイヤ２６の各々を通す貫通孔２１ｂ，２４ｂが形成されているので、ＬＥＤチップを伝熱板２１，２４にダイボンドすることができ、ＬＥＤチップで発生した熱が伝熱板２１，２４の横方向へ伝熱されやすくなり、放熱性を向上させることが可能となる。

なお、固体発光素子３としてＬＥＤチップを用いる場合、固体発光素子３と伝熱板２１，２４との線膨張率の差に起因してＬＥＤチップに働く応力を緩和するサブマウント部材を介して伝熱板２１，２４にダイボンドするようにしてもよい。ここで、サブマウント部材は、ＬＥＤチップのチップサイズよりも大きな平面サイズに形成したものを用いることが好ましい。なお、ＬＥＤチップがＧａＮ系青色ＬＥＤチップであり、第１金属板がアルミニウム板の場合、サブマウント部材の材料としては、例えば、ＡｌＮ、複合ＳｉＣ、Ｓｉ、ＣｕＷなどを採用することができる。また、サブマウント部材は、ＬＥＤチップが接合される側の表面におけるＬＥＤチップとの接合部位（つまり、ＬＥＤチップに重なる部位）の周囲に、ＬＥＤチップから放射された光を反射する反射膜が形成されていることが好ましい。また、ＬＥＤチップとして厚み方向の両面に電極が設けられたものを用いる場合には、サブマウント部材に、ＬＥＤチップにおいてサブマウント部材側に配置される第１電極３１あるいは第２電極３２に電気的に接続される導体パターンを設けておき、当該導体パターンと第１パターン２２ａあるいは第２パターン２２ｂとをワイヤ２６を介して電気的に接続するようにすればよい。

また、上述の両面発光ユニット１では、貫通孔２１ｂを、伝熱板２１の幅方向において固体発光素子３の搭載領域の両側に形成してある。言い換えれば、伝熱板２１の幅方向において並ぶ２つの貫通孔２１ｂの間の部位に固体発光素子３を搭載してある。しかし、これらに限らず、例えば、図１１に示すように、伝熱板２１の幅方向において並ぶ２つの貫通孔２１ｂの組のうち伝熱板２１の長手方向に並ぶ２つの組の間に、固体発光素子３を配置するようにしてもよい。なお、伝熱板２４へ搭載する固体発光素子３についても、図１１と同様の配置としてもよい。

本実施形態の両面発光ユニット１は、種々の照明装置の光源として用いることが可能である。例えば、本実施形態の両面発光ユニット１を備えた照明装置の一例として、図１２に示すような直管形ＬＥＤランプ３００を構成することができる。なお、一般的な直管形ＬＥＤランプについては、例えば、社団法人日本電球工業会により、「Ｌ型ピン口金ＧＸ１６ｔ−５付直管形ＬＥＤランプシステム（一般照明用）」（ＪＥＬ ８０１）が規格化されており、図１２の直管形ＬＥＤランプ３００は、ＪＥＬ ８０１の規格を満足するように設計してある。

図１２の直管形ＬＥＤランプ３００は、透光性材料（例えば、ガラスなど）により形成された直管状の管本体３０２と、管本体３０２の長手方向の一端部および他端部それぞれに設けられた口金３０３，３０４とを備え、管本体３０２内に上述の両面発光ユニット１（図１など参照）が収納されている。

管本体３０２の長手方向の一端部に設けられた口金３０３には、照明器具の第１ランプソケットおよび第２ランプソケットのうち第１ランプソケットに保持されるとともに管本体３０２内の両面発光ユニット１へ給電するための２本の第１ランプピン（端子）３１４が設けられている。また、管本体３０２の長手方向の他端部の口金３０４には、第２ランプソケットに保持されるアース用の１本の第２ランプピン（端子）３１５が設けられている。

２本の第１ランプピン３１４は、口金３０３の端面（第１の口金基準面）から管本体３０２側とは反対側へ突出している。ここで、第１ランプピン３１４は、管本体３０２内に収納されている両面発光ユニット１の配線パターン２２と電気的に接続されている。

各第１ランプピン３１４は、口金３０３の端面から突出した部分の形状がＬ字状であり、管本体３０２の長手方向に沿って突出したピン本体３１４ａと、ピン本体３１４ａの先端部から管本体３０２の１つの径方向に沿って延設された鍵部３１４ｂとで構成されている。ここで、２つの鍵部３１４ｂは、互いに離れる向きに延設されている。なお、第１ランプピン３１４は、細長の導電板を折曲することにより形成されている。

第２ランプピン３１５は、口金３０４の端面（第２の口金基準面）から管本体３０２側とは反対側へ突出している。ここで、第２ランプピン３１５は、口金３０４の端面から突出した部分の形状がＴ字状であり、管本体３０２の長手方向に沿って突出したピン本体３１５ａと、ピン本体３１５ａの先端部に設けられた正面視長円状の端子部３１５ｂとで構成されている。

本実施形態の直管形ＬＥＤランプ３００では、従来の直管形ＬＥＤランプや、図１６に示した照明装置に比べて、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

本実施形態の両面発光ユニット１を備えた照明装置は、上述の直管形ＬＥＤランプ３００に限らず、例えば、両面発光ユニット１を収納する器具本体を備えた照明器具でもよい。ここにおいて、両面発光ユニット１は、伝熱板２１，２４における幅方向の両側縁の各々に、半円状の切欠部２１ｃ，２４ｃが、伝熱板２１，２４の長手方向に離間して略等間隔で形成されている。したがって、両面発光ユニット１の伝熱板２１，２４における切欠部２１ｃ，２４ｃを、両面発光ユニット１を器具本体に取り付けるための螺子の円形状の頭部よりも半径の小さな半円状としておけば、螺子の頭部と器具本体とで両面発光ユニット１を挟持することができる。この照明装置では、各固体発光素子３や各接合部３５にかかる応力を低減することが可能となる。

以上説明した本実施形態の照明装置では、上述の両面発光ユニット１を備えていることにより、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

なお、照明装置における両面発光ユニット１の配置は特に限定するものではない。例えば、照明装置では、複数の両面発光ユニット１を一直線上に並べて配置してもよく、この場合、隣り合う両面発光ユニット１の配線パターン２２同士を、例えば、送り配線用の電線（図示せず）やコネクタ（図示せず）などにより電気的に接続するようにすればよい。これにより、複数の両面発光ユニット１を備えた照明装置では、両面発光ユニット１の直列回路に対して、１つの電源ユニットから電力を供給して、各両面発光ユニット１の全ての固体発光素子３を発光させることが可能となる。

（実施形態２）
以下、本実施形態の両面発光ユニット１について図１３に基づいて説明する。

本実施形態の発光ユニット１の基本構成は実施形態１と略同じであり、実装基板２の形状などが相違する。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省略する。

本実施形態の両面発光ユニット１では、伝熱板２１，２４の平面視形状が、八角形状であり、各伝熱板２１，２４の上記一面側の各々において、複数個（図示例では、１２×６個）の固体発光素子３が２次元アレイ状に配置されている。ここで、伝熱板２１，２４の形状は、八角形状に限らず、例えば、他の多角形状でもよいし、円形状、楕円形状などでもよい。

なお、本実施形態の両面発光ユニット１における配線パターン２２もリードフレーム（図示せず）を用いて形成されている。そして、両面発光ユニット１は、配線パターン２２の第１端子パターン２２ｆおよび第２端子パターン２２ｇそれぞれに半田などにより電線６３，６３（図１４参照）を接続して電源ユニットから電力を供給することができる。

本実施形態の両面発光ユニット１では、実施形態１の両面発光ユニット１と同様、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

ここで、上述の面状発光ユニット１を備えた照明装置の一例として、図１４に示す構成の照明器具４０を例示する。

図１４に示した構成の照明器具４０は、厚み方向の一面に両面発光ユニット１を収納する収納凹所５１が形成された偏平な第１カバー部材５０と、第１カバー部材５０の収納凹所５１に両面発光ユニット１を覆うように収納される第２カバー部材６０とで、器具本体を構成している。なお、両面発光ユニット１と第１カバー部材５０および第２カバー部材６０との間の各々には、スペーサ（図示せず）を設けてある。また、第１カバー部材５０には、両面発光ユニット１への給電用の電線６３，６３を挿通する切欠部５４が形成されている。ここで、各電線６３，６３において、両面発光ユニット１の第１端子パターン２２ｆおよび第２端子パターン２２ｇに接続される一端側とは反対側には、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（図示せず）に着脱自在に接続される第２のコネクタ７０が設けられている。

第１カバー部材５０および第２カバー部材６０は、例えば、全体を透光性材料により形成してもよいし、両面発光ユニット１から放射される光を取り出す部位のみを、透光性材料により形成してもよい。また、照明装置を構成する照明器具は、器具本体の形状や構成も特に限定するものではない。また、照明装置は、照明器具４０に限らず、例えば、表示装置などでもよい。

以上説明した本実施形態の照明装置では、上述の両面発光ユニット１を備えていることにより、放熱性を向上させることが可能で、且つ、光出力の高出力化を図ることが可能となる。

１ 両面発光ユニット
３ 固体発光素子（ＬＥＤチップ）
２１ 伝熱板
２１ｂ 貫通孔
２２ 配線パターン
２３ 絶縁層
２４ 伝熱板
２４ｂ 貫通孔
２５ 絶縁層
２６ ワイヤ
３１ 第１電極
３２ 第２電極
３７ 色変換部
４０ 照明器具（照明装置）
３００ 直管形ＬＥＤランプ（照明装置）

Claims (6)

1. 第１金属板により形成されてなり厚み方向に離間して配置される一対の伝熱板と、前記各伝熱板における互いの対向面とは反対の一面側に搭載された固体発光素子と、第２金属板により形成されてなり前記両伝熱板の間に配置され前記各固体発光素子が電気的に接続される配線パターンと、前記各伝熱板と前記配線パターンとの各々の間に介在する一対の絶縁層とを備えることを特徴とする両面発光ユニット。
2. 前記固体発光素子は、ＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１記載の両面発光ユニット。
3. 前記伝熱板は、前記第１金属板がアルミニウム板であり、前記アルミニウム板における前記絶縁層側とは反対側に前記アルミニウム板よりも高純度のアルミニウム膜が積層され、前記アルミニウム膜に屈折率の異なる２種類の誘電体膜からなる増反射膜が積層されてなることを特徴とする請求項２記載の両面発光ユニット。
4. 前記ＬＥＤチップから放射された光によって励起されて前記ＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体および透光性材料を含む色変換部を備え、前記色変換部は、前記伝熱板に接していることを特徴とする請求項２または請求項３記載の両面発光ユニット。
5. 前記各ＬＥＤチップは、厚み方向の一面側に第１電極と第２電極とが設けられたものであり、前記第１電極および前記第２電極の各々がワイヤを介して前記配線パターンと電気的に接続されてなり、前記伝熱板は、前記各ワイヤの各々を通す貫通孔が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１項に記載の両面発光ユニット。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の両面発光ユニットを備えることを特徴とする照明装置。

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