JPH0471349B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0471349B2 JPH0471349B2 JP59108931A JP10893184A JPH0471349B2 JP H0471349 B2 JPH0471349 B2 JP H0471349B2 JP 59108931 A JP59108931 A JP 59108931A JP 10893184 A JP10893184 A JP 10893184A JP H0471349 B2 JPH0471349 B2 JP H0471349B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor light
- light emitting
- emitting chip
- ceramic plate
- light source
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
- H10H20/00—Individual inorganic light-emitting semiconductor devices having potential barriers, e.g. light-emitting diodes [LED]
- H10H20/80—Constructional details
- H10H20/85—Packages
- H10H20/858—Means for heat extraction or cooling
- H10H20/8582—Means for heat extraction or cooling characterised by their shape
Landscapes
- Led Device Packages (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の技術分野）
この発明は、画像出力装置等に使用する半導体
光源の温度特性を安定化することにより、その発
光量を自熱効果に対して一定とすることができる
半導体光源装置に関する。
光源の温度特性を安定化することにより、その発
光量を自熱効果に対して一定とすることができる
半導体光源装置に関する。
（発明の技術的背景とその問題点）
第１図は半導体光源として広く用いられている
キヤンタイプ発光ダイオードの概略構成を示すも
のであり、半導体発光チツプ３が絶縁板４上に取
付けられて金属ケース１の中に固定されている。
そして、半導体発光チツプ３はリード線５Ａを介
して金属ケース１の低部に取付けられているリー
ド端子５に接続され、リード端子５から電力を供
給したときに半導体発光チツプ３が発光され、そ
の光が金属ケース１の頂部に嵌合されているレン
ズ２により収束され外部に照射されるようになつ
ている。第２図はこのような発光ダイオードに電
流を加えたときの発光量の変化を示すもので、同
図Ａに示すような短時間の矩形状電流パルスを
加えた場合、発光ダイオードの発光量Ｅは同図Ｂ
のように変化する。つまり、半導体発光チツプ３
に電流が供給されると自己発熱すると共に、半導
体発光チツプ３が負の温度特性をもつことから、
第２図Ｂのように発光量Ｅは次第に低下する。長
時間連続点灯していれば温度は安定したいくが、
画像出力装置のようにパルス電圧波形を加えて感
光材料を露光するような場合、光量の積分値で露
光量が決まることから、第２図Ｂのように途中か
らの発光量Ｅが低下してしまうと画像の出来上り
濃度に重大な影響が出てしまう。
キヤンタイプ発光ダイオードの概略構成を示すも
のであり、半導体発光チツプ３が絶縁板４上に取
付けられて金属ケース１の中に固定されている。
そして、半導体発光チツプ３はリード線５Ａを介
して金属ケース１の低部に取付けられているリー
ド端子５に接続され、リード端子５から電力を供
給したときに半導体発光チツプ３が発光され、そ
の光が金属ケース１の頂部に嵌合されているレン
ズ２により収束され外部に照射されるようになつ
ている。第２図はこのような発光ダイオードに電
流を加えたときの発光量の変化を示すもので、同
図Ａに示すような短時間の矩形状電流パルスを
加えた場合、発光ダイオードの発光量Ｅは同図Ｂ
のように変化する。つまり、半導体発光チツプ３
に電流が供給されると自己発熱すると共に、半導
体発光チツプ３が負の温度特性をもつことから、
第２図Ｂのように発光量Ｅは次第に低下する。長
時間連続点灯していれば温度は安定したいくが、
画像出力装置のようにパルス電圧波形を加えて感
光材料を露光するような場合、光量の積分値で露
光量が決まることから、第２図Ｂのように途中か
らの発光量Ｅが低下してしまうと画像の出来上り
濃度に重大な影響が出てしまう。
そこで、一般的には発光ダイオードキヤンの上
から円筒状の放熱フイン６を図示のように被せる
等の対策により、放熱効果を上げて半導体発光チ
ツプ３の温度上昇を少なくしようとしている。し
かしながら、半導体発光チツプ３と絶縁板４の部
分で既に熱抵抗は大きくなつてしまつているため
に放熱フイン６の効果は薄く、第２図Ｂの発光量
Ｅの低下はほとんど防ぐことが出来ず、画像出力
装置による仕上り画像の濃度については満足でき
るものが得られなかつた。
から円筒状の放熱フイン６を図示のように被せる
等の対策により、放熱効果を上げて半導体発光チ
ツプ３の温度上昇を少なくしようとしている。し
かしながら、半導体発光チツプ３と絶縁板４の部
分で既に熱抵抗は大きくなつてしまつているため
に放熱フイン６の効果は薄く、第２図Ｂの発光量
Ｅの低下はほとんど防ぐことが出来ず、画像出力
装置による仕上り画像の濃度については満足でき
るものが得られなかつた。
（発明の目的）
この発明の目的は、半導体発光チツプを直接熱
容量の大きい金属に取付けて熱抵抗を小さくし、
半導体発光チツプの温度上昇を小さくすることに
より温度を早期の安定化して、画像出力装置等の
仕上り画像の色調を完全なものにするために最適
な半導体光源装置を提供することにある。
容量の大きい金属に取付けて熱抵抗を小さくし、
半導体発光チツプの温度上昇を小さくすることに
より温度を早期の安定化して、画像出力装置等の
仕上り画像の色調を完全なものにするために最適
な半導体光源装置を提供することにある。
（発明の概要）
この発明は画像出力装置等に用いられる半導体
光源装置に関するもので、円筒形状ケースと、こ
のケースの頂部に設けられたレンズと、頂部に半
導体発光チツプが装着されると共に半導体発光チ
ツプの一つの電極リードを兼ねる金属フインと、
この金属フインを支持するセラミツクス板とから
成り、上記セラミツクス板が上記円筒形状ケース
内に取着されていることにより、熱抵抗を小さく
し、半導体発光チツプの発光時の温度特性を安定
させるようにしたものである。
光源装置に関するもので、円筒形状ケースと、こ
のケースの頂部に設けられたレンズと、頂部に半
導体発光チツプが装着されると共に半導体発光チ
ツプの一つの電極リードを兼ねる金属フインと、
この金属フインを支持するセラミツクス板とから
成り、上記セラミツクス板が上記円筒形状ケース
内に取着されていることにより、熱抵抗を小さく
し、半導体発光チツプの発光時の温度特性を安定
させるようにしたものである。
（発明の実施例）
この発明の半導体光源装置は第３図に示すよう
に、半導体発光チツプ３が円板の裏面に電極柱７
Ａを立設されている金属フイン７の上面に装着さ
れ、この金属フイン７は円板状のセラミツクス板
８に嵌着されている。金属フイン７は銅、白銅、
金等の熱伝導性が良く、伝導性のよい材料で形成
されており、セラミツクス板８はセラミツクスの
熱伝導性が良く、電気的には絶縁である特性を有
しており、セラミツクス板８の表面（半導体発光
チツプ３側）は黒色に着色されている。そして、
半導体発光チツプ３と電極柱７Ａにはそれぞれリ
ード線９Ａ及び９Ｂが接続されており、リード線
９Ａ及び９Ｂに電位差を与えることにより半導体
発光チツプ３が所定の色には発光するようになつ
ている。また、セラミツクス板８は円筒形状をし
た内面がネジピツチ１０Ａに螺刻されたケース１
０内に収められ、ネジピツチ１０Ａの終端に設け
られているストツパ１１で支えられると共に、ネ
ジピツチ１０Ａに螺合するリング状のリングネジ
１２で裏面を支持させている。なお、半導体発光
チツプ３で発光された光は、ケース１０に設けら
れているレンズ（図示せず）によつて収束される
ようになつており、リード線９Ａ及び９Ｂはリー
ド端子（図示せず）に接続されている。
に、半導体発光チツプ３が円板の裏面に電極柱７
Ａを立設されている金属フイン７の上面に装着さ
れ、この金属フイン７は円板状のセラミツクス板
８に嵌着されている。金属フイン７は銅、白銅、
金等の熱伝導性が良く、伝導性のよい材料で形成
されており、セラミツクス板８はセラミツクスの
熱伝導性が良く、電気的には絶縁である特性を有
しており、セラミツクス板８の表面（半導体発光
チツプ３側）は黒色に着色されている。そして、
半導体発光チツプ３と電極柱７Ａにはそれぞれリ
ード線９Ａ及び９Ｂが接続されており、リード線
９Ａ及び９Ｂに電位差を与えることにより半導体
発光チツプ３が所定の色には発光するようになつ
ている。また、セラミツクス板８は円筒形状をし
た内面がネジピツチ１０Ａに螺刻されたケース１
０内に収められ、ネジピツチ１０Ａの終端に設け
られているストツパ１１で支えられると共に、ネ
ジピツチ１０Ａに螺合するリング状のリングネジ
１２で裏面を支持させている。なお、半導体発光
チツプ３で発光された光は、ケース１０に設けら
れているレンズ（図示せず）によつて収束される
ようになつており、リード線９Ａ及び９Ｂはリー
ド端子（図示せず）に接続されている。
このような構成において、電極を兼ねる金属フ
イン７は大きな熱容量をもち、またセラミツクス
板８は電気絶縁対が良いうえに良熱伝導体であ
り、セラミツクス板８がケース１０に収納されて
いることから、半導体発光チツプ３からケースに
至るまでの熱抵抗を小さくおさえることができ
る。このため第４図に示すように、同図Ａの一定
電流のパルス信号に対して発光量Ｅは同図Ｂの
ようにほぼ一定なものとなる。これは、半導体発
光チツプ３が発光して温度上昇しようとしても、
熱伝導体の良い金属フイン７及びセラミツクス板
８によつて吸収されてしまい、温度が安定化する
ためである。また、セラミツクス板８の表面は黒
色に着色されているので、反射光が少なく、半導
体発光チツプ３からの光の収束効果を上げること
ができる。
イン７は大きな熱容量をもち、またセラミツクス
板８は電気絶縁対が良いうえに良熱伝導体であ
り、セラミツクス板８がケース１０に収納されて
いることから、半導体発光チツプ３からケースに
至るまでの熱抵抗を小さくおさえることができ
る。このため第４図に示すように、同図Ａの一定
電流のパルス信号に対して発光量Ｅは同図Ｂの
ようにほぼ一定なものとなる。これは、半導体発
光チツプ３が発光して温度上昇しようとしても、
熱伝導体の良い金属フイン７及びセラミツクス板
８によつて吸収されてしまい、温度が安定化する
ためである。また、セラミツクス板８の表面は黒
色に着色されているので、反射光が少なく、半導
体発光チツプ３からの光の収束効果を上げること
ができる。
ここで、金属フイン７の材質としては熱伝導の
良いものであればある程良く、又各寸法も出来る
だけ大きくとることによりさらに効果を増すこと
ができる。そして、セラミツクス板８は半導体発
光チツプ３とケース１０を電気的に絶縁する必要
があり、併せて熱伝導性も良い材質ということか
らセラミツクス材料が選定されている。さらに、
このセラミツクスは容易に着色も可能であるの
で、たとえば黒色に着色しておくことにより反射
光を少なくできる利点を有している。なお、上述
では金属フイン７の上に１つの半導体発光チツプ
３を装着する例を示したが、第５図に示すように
たとえば４個のチツプ３Ａ〜３Ｄに分割して装着
するようにしても良い。この場合、各チツプ３Ａ
〜３Ｄにリード線を接続して直列又は並列に発光
することになるが、放熱効果は一層向上する。ま
た、１チツプを複数個に分割するのではなく、複
数個の半導体発光チツプを金属フイン７に装着し
て光源装置を構成すれば、より発光量の多い光源
を実現できる。さらに、金属フイン７の形状は
種々変更することができ、上部に半導体発光チツ
プを装着できるセラミツクス板に取付可能なもの
であればよい。
良いものであればある程良く、又各寸法も出来る
だけ大きくとることによりさらに効果を増すこと
ができる。そして、セラミツクス板８は半導体発
光チツプ３とケース１０を電気的に絶縁する必要
があり、併せて熱伝導性も良い材質ということか
らセラミツクス材料が選定されている。さらに、
このセラミツクスは容易に着色も可能であるの
で、たとえば黒色に着色しておくことにより反射
光を少なくできる利点を有している。なお、上述
では金属フイン７の上に１つの半導体発光チツプ
３を装着する例を示したが、第５図に示すように
たとえば４個のチツプ３Ａ〜３Ｄに分割して装着
するようにしても良い。この場合、各チツプ３Ａ
〜３Ｄにリード線を接続して直列又は並列に発光
することになるが、放熱効果は一層向上する。ま
た、１チツプを複数個に分割するのではなく、複
数個の半導体発光チツプを金属フイン７に装着し
て光源装置を構成すれば、より発光量の多い光源
を実現できる。さらに、金属フイン７の形状は
種々変更することができ、上部に半導体発光チツ
プを装着できるセラミツクス板に取付可能なもの
であればよい。
（発明の効果）
以上のようにこの発明の光源装置によれば、半
導体発光チツプに対して直接的な放熱を行なうよ
うにしているので、短時間の一定電流パルスが入
力されたときにも発光量を安定化することができ
る。このため、画像出力装置等による仕上り画像
の濃度を完全なものとすることができ、高性能画
像出力装置を提供することが可能となる。
導体発光チツプに対して直接的な放熱を行なうよ
うにしているので、短時間の一定電流パルスが入
力されたときにも発光量を安定化することができ
る。このため、画像出力装置等による仕上り画像
の濃度を完全なものとすることができ、高性能画
像出力装置を提供することが可能となる。
第１図は従来の発光ダイオードの概略構造の一
例を示す断面構造図、第２図Ａ及びＢは従来の発
光ダイオードに電流を印加したときの発光量応答
例を説明するための図、第３図はこの発明の一実
施例を示す断面構造図、第４図はこの発明の半導
体光源に電流を印加したときの発光量の応答の例
を示す図、第５図は半導体発光チツプの一改善例
を示す図である。 １…金属ケース、２…レンズ、３…半導体発光
チツプ、４…絶縁板、５…リード線、６…放熱フ
イン、７…金属フイン、８…セラミツクス板、９
Ａ，９Ｂ…リード線、１０…ケース、１１…スト
ツパ。
例を示す断面構造図、第２図Ａ及びＢは従来の発
光ダイオードに電流を印加したときの発光量応答
例を説明するための図、第３図はこの発明の一実
施例を示す断面構造図、第４図はこの発明の半導
体光源に電流を印加したときの発光量の応答の例
を示す図、第５図は半導体発光チツプの一改善例
を示す図である。 １…金属ケース、２…レンズ、３…半導体発光
チツプ、４…絶縁板、５…リード線、６…放熱フ
イン、７…金属フイン、８…セラミツクス板、９
Ａ，９Ｂ…リード線、１０…ケース、１１…スト
ツパ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 円筒形状ケースと、このケースの頂部に設け
られたレンズと、頂部に半導体発光チツプが装着
されると共に前記半導体発光チツプの一つの電極
リードを兼ねる金属フインと、この金属フインを
支持するセラミツクス板とから成り、前記セラミ
ツクス板が前記円筒形状ケース内に取着されてい
ることを特徴とする半導体光源装置。 ２ 前記半導体発光チツプが複数個に分離されて
設けられている特許請求の範囲第１項に記載の半
導体光源装置。 ３ 前記セラミツクス板の表面を黒色に着色した
特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の半導体
光源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59108931A JPS60253284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 半導体光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59108931A JPS60253284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 半導体光源装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60253284A JPS60253284A (ja) | 1985-12-13 |
| JPH0471349B2 true JPH0471349B2 (ja) | 1992-11-13 |
Family
ID=14497282
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59108931A Granted JPS60253284A (ja) | 1984-05-29 | 1984-05-29 | 半導体光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60253284A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2751576B2 (ja) * | 1990-06-14 | 1998-05-18 | 日立電線株式会社 | 発光ダイオード・マイクロチップの実装方法 |
| JP2002223007A (ja) * | 2000-11-22 | 2002-08-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 光源ユニット及びこれを用いた半導体発光照明装置 |
| US6481874B2 (en) * | 2001-03-29 | 2002-11-19 | Gelcore Llc | Heat dissipation system for high power LED lighting system |
| JP4740682B2 (ja) * | 2005-08-01 | 2011-08-03 | 三菱電機株式会社 | Ｌｅｄ照明装置 |
-
1984
- 1984-05-29 JP JP59108931A patent/JPS60253284A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60253284A (ja) | 1985-12-13 |
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