KR20200085854A - Led 조명용 실장 기판을 갖는 조명 장치 - Google Patents

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Abstract

고출력 CSP 디바이스를 사용한 SMD 타입의 조명 기구에 있어서의 글래어나 다중 그림자의 경감·방지. 복수개의 도전부를 갖는 기판과, 기판이 갖는 복수개의 도전부에 각각 접속하도록 실장된 개별로 밀봉된 복수개의 표면 실장형 LED 소자를 포함하고, 기판이, 복수개의 표면 실장형 LED 소자를 실장하는 측의 면의 적어도 일부를 덮는 제1 형광체를 포함한 형광체층을 포함하고, 제1 형광체가, 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개의 발광 파장에 의해 여기되는 것이며, 복수개의 표면 실장형 LED 소자가 일체적으로 밀봉되지 않는 조명 장치.

Description

LED 조명용 실장 기판을 갖는 조명 장치
본 발명은, 복수개의 표면 실장형 LED(Light Emitting Diode(발광 다이오드)) 소자가 실장되는 기판을 갖는 조명 장치에 관한 것이다.
LED 조명 기구(장치)의 보급이 진행됨에 따라서, 주택 실내용뿐만 아니라, 높은 천장용, 옥외용 등의 베리에이션도 풍부해지고 있다. 이에 따라서 LED 조명 기구의 대형화도 진행되고 있어, 아울러 대출력화도 진행되고 있다.
현행의 LED 조명용 소자는, 1 내지 4pcs(pieces) 정도의 LED 칩을 하나의 패키지에 수용하여, 이것을 복수개 PWB(Printed Wired Board(프린트 배선 기판))에 실장한 SMD(Surface Mounted Devices(표면 장착 디바이스)) 타입과, LED 칩을 하나의 기판에 복수개 탑재하여 일괄 밀봉하여 1 디바이스로 하여, 이 1 디바이스만으로 출력을 확보하는 COB(Chip On Board(칩 온 보드)) 타입으로 크게 구별되어 있다.
SMD 타입으로서는, 종래는 리드 프레임에 수지 성형된 패키지에 LED 칩을 탑재하고, 형광체를 넣은 수지로 밀봉하여 이루어지는 디바이스가 사용되어 왔지만, 고출력 LED 칩을 형광체 수지로 둘러싸서 LED 칩과 형광체 수지만의 구성으로 패키지레스로 한 CSP(Chip Scale Package(칩 스케일 패키지)) 타입의 디바이스 채용도 시작되고 있다. SMD 타입은, 디바이스를 분산시켜 탑재할 수 있는 점에서 조명 기구의 방열 설계에도 자유도가 있고, 가지각색의 디바이스 배열에 의한 디자인의 다양화를 생각할 수 있다.
SMD 타입의 LED 소자를 갖는 조명 기구로는, 그 개개의 소자가 각각 독립적으로 고출력의 발광을 하기 때문에, 조명 기구 전체로서 글래어나 다중 그림자가 현저해져버린다는 문제를 근본적으로 해결할 수 없었다. 또한 출력이 높은 CSP 소자를 사용하려고 하면, 그러한 글래어나 다중 그림자는 더욱 커져버리는 문제도 있다. 글래어나 다중 그림자를 방지하기 위해서, 조명 기구에 확산판(커버)을 붙여 대책을 마련하려는 일도 행해지고 있지만, 공들여 얻은 고출력이 그의 커버로 저해되어 저감되어버려, 의의는 희박하다.
또한 COB 타입은, 1 디바이스로 고출력화를 할 수 있으며, 또한 1 코어이기(하나의 밀봉체만을 포함함) 때문에, 광의 컨트롤(조명 설계)은 하기 쉬운 장점이 있다. 그러나 고출력의 조명 기구에서는, 열량의 1점 집중 정도가 높아지므로, COB 타입의 조명 기구에서는 집중되는 열량에 따라서 LED 소자의 사이즈나 출력에 따른 과대한 방열 부재가 필요해져버려, 기구 전체의 구조와 정합시킨 방열 설계가 곤란해지는 문제가 있다. 이 때문에, COB 타입 조명 기구에는 범용화에도 고출력화에도 한계가 있다.
또한, COB 타입 조명 기구에서 고출력화를 도모해가는 경우, LED 소자에 와이어를 사용하는 페이스업 타입을 사용하면, 방열성의 문제도 물론, 고출력화에 수반하여 칩수가 증가하고, 와이어 개수가 증가하므로 와이어 단선도 일어나기 쉽다는 우려가 있다. 이 때문에, 페이스업 타입보다도 플립 칩 타입의 LED 소자를 사용하는 것도 제안되어 있기는 하지만, 플립 칩 타입의 LED 소자에도 실장 시의 정션 리크의 우려가 있고, 또한 실장하기 위해서는 전용 설비가 필요해진다는 문제도 있어, COB 타입 조명 기구에서의 사용에는 장해가 있다.
이러한 사정으로부터, COB 타입 조명 기구에서는 충분한 고출력화는 실현할 수 없다.
LED 조명 기구의 발광 효율을 높이기 위해서라고 하여, 기판 표면에 반사재를 마련하는 제안도 되어 있지만(특허문헌 1), 다코어 구성이 되는 SMD 타입의 경우에는 특히, 반사재로부터의 반사광이 균일해지지 않기 때문에, 글래어나 다중 그림자의 문제를 충분히 해결할 수 없다.
중국 특허 공개 제106163113호 공보
상술한 종래 기술의 한계를 근거로 하여, COB 타입에서는 실현할 수 없을 정도의 고출력의 LED 조명 기구에 있어서, SMD 타입에서 발생해버리는 글래어·다중 그림자의 문제를 해결할 수 있는 신규의 방법이 희구되고 있다.
즉, 본 발명의 실시 형태에서는, 이하를 제공할 수 있다.
[1] 조명 장치이며,
복수개의 도전부를 갖는 기판과,
상기 기판이 갖는 상기 복수개의 도전부에 각각 접속하도록 실장된, 개별로 밀봉된 복수개의 표면 실장형 LED 소자
를 포함하고,
상기 기판이,
상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자를 실장하는 측의 면의 적어도 일부를 덮는, 제1 형광체를 포함한 형광체층
을 포함하고,
상기 제1 형광체가, 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개의 발광 파장에 의해 여기되는 것이며,
상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자가, 일체적으로 밀봉되지 않는
것을 특징으로 하는 조명 장치.
[2] 상기 기판이 반사층을 더 포함하는, [1]에 기재된 조명 장치.
[3] 상기 반사층이 상기 형광체층에 인접하는, [2]에 기재된 조명 장치.
[4] 상기 복수개의 도전부 중 적어도 1개가, 상기 기판의 두께 방향에 대하여, 상기 형광체층의 표면의 아래에 위치하는, [1] 내지 [3] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
[5] 상기 복수개의 도전부 중 적어도 1개가, 상기 기판의 두께 방향에 대하여, 상기 형광체층의 표면과 동일한 높이에 위치하거나 또는 상기 형광체층의 표면의 위에 위치하는, [1] 내지 [4] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
[6] 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자가, CSP 소자, SMD 소자 및 플립 칩 소자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 LED 소자인, [1] 내지 [5] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
[7] 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개가, 당해 LED 소자 자체를 밀봉하는 밀봉체를 갖는, [1] 내지 [6] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
[8] 상기 밀봉체가 제2 형광체를 포함하는, [7]에 기재된 조명 장치.
[9] 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개 이상이 플립 칩 소자이며,
상기 플립 칩 소자가 상기 기판과 접하는 측에 반사막을 갖지 않는
것을 특징으로 하는, [1] 내지 [8] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
[10] 상기 표면 실장형 LED 소자가, 제1 발광 파장을 갖는 제1 표면 실장형 LED 소자 및 제2 발광 파장을 갖는 제2 표면 실장형 LED 소자를 포함하고,
상기 형광체층이 포함하는 상기 제1 형광체가, 상기 제1 표면 실장형 LED 소자의 발광 및/또는 상기 제2 표면 실장형 LED 소자의 발광에 의해 여기되고,
상기 제1 형광체의 발광 파장과, 상기 제2 표면 실장형 LED 소자의 발광 파장이, CIE 색도 좌표에 있어서의 x값의 차가 1.0 이하이며, 또한 y값의 차가 1.0 이하인, [1] 내지 [9] 중 어느 한 항에 기재된 조명 장치.
본 발명의 실시 형태에 의해 제공되는 조명 장치는, 고출력이면서 글래어나 다중 그림자의 문제를 경감·억제할 수 있다는 효과를 발휘하는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(10)를 모식적으로 그린 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 조명 장치(20)를 모식적으로 그린 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 조명 장치(30)를 모식적으로 그린 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 조명 장치(40)를 모식적으로 그린 확대 단면도이다.
도 5는 비교예 1에 따른 공시체로부터 얻어진 조도비 분포 그래프이다.
도 6은 실시예 1에 따른 공시체로부터 얻어진 조도비 분포 그래프이다.
도 7은 실시예 2에 따른 공시체로부터 얻어진 조도비 분포 그래프이다.
[정의]
본 명세서에 있어서는, 표면 실장형 LED 소자(SMD 타입)란, LED 베어 칩이 패키지화된 표면 실장형의 LED 소자를 가리키고, COB 타입(일괄 밀봉된 LED 소자)의 것은 포함하지 않는다고 정의한다. 즉 본 발명의 실시 형태에 따른 조명 장치는, 개별로 밀봉된 복수개의 SMD 타입의 LED 소자를 갖는다.
본 명세서에 있어서는, SMD 타입에는, CSP 타입의 소자와 플립 칩(소자)이 포괄된다. 여기에서 말하는 플립 칩(소자)에는, 후술하는 바와 같이 하층 반사막을 갖지 않는 형태의 것도 포괄된다.
본 명세서에 있어서의 「형광체층」이란, 소위 무기 형광체를 포함하는 층을 가리킨다. 본 발명에 대하여는, 이 「형광체층」이 별도로 유기 형광 염료(소위 형광 증백제)를 포함하고 있는 실시 형태가 있어도 된다. 그러나, 유기 형광 염료를 포함하지만 무기 형광체를 포함하지 않는 층(예를 들어 반사재층)은, 본 명세서에 있어서의 「형광체층」에는 포함되지 않는 것으로 한다.
본 명세서에 있어서의 수치 범위는, 특별한 언급이 없는 한, 상한값 및 하한값을 포함하는 것으로 한다.
본 명세서에 있어서의 기판의 두께 방향에 대한 상하란, 특별한 언급이 없는 한, 표면 실장형 LED 소자가 실장되는 측의 면이 있는 쪽을 상, 다른 쪽을 하라고 정의한다. 원칙으로서 도면에 있어서도, 표면 실장형 LED 소자가 실장되는 측의 면을 위로 하여 그리고 있다.
[제1 실시 형태]
도 1에는, 본 발명이 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(10)를 모식적으로 도시한다. 도 1은 조명 장치(10)의 단면도이다. 또한 각 도면은 이해하기 쉽게 하기 위해 특징과 두께 방향의 크기를 극단적으로 과장하여 그리고 있는 것에 유의하기를 바란다. 이 조명 장치(10)는, 복수개의 도전부(14)를 갖는 기판(12)을 갖고 있으며, 이 복수개의 도전부(14)의 각각에 대하여 복수개의 표면 실장형 LED 소자(16)가 접속하도록 실장되어 있다. 복수개의 도전부(14)의 각각에는 도선을 포함한 실장 패턴(도시하지 않음)이 연결되어 있으며, 표면 실장형 LED 소자(16)의 각각에 급전할 수 있게 되어 있다. 표면 실장형 LED 소자(16)의 각각은 밀봉재(도시하지 않음)로 개별로 밀봉되어 있어도 되지만, 복수개가 통합되어 일체적으로 밀봉되는 일은 없다(즉, COB 타입이 아님). 또한 도 1에서는 표면 실장형 LED 소자(16)와 도전부(14)의 개수가 각각 3개이지만, 이것은 어디까지나 예시이며, 당연하며 이보다 많거나 적은 개수여도 된다. 또한, 표면 실장형 LED 소자(16)의 개수가, 도전부(14)의 개수보다 적은(즉, 도전부가 남아서 사용되지 않는) 실시 형태가 있어도 된다.
상술한 밀봉재로서는 당해 기술 분야에서 알려진 임의의 재료를 사용할 수 있지만, 예를 들어 실리콘 수지를 투광성·내열성의 면에서 바람직하게 사용할 수 있다. 다른 실시 형태에서는 그러한 밀봉재를 사용하지 않아도 된다. 또 다른 실시 형태에서는 표면 실장형 LED 소자(16) 중의 일부만이 밀봉되고, 나머지는 밀봉되지 않아도 된다.
어떤 실시 형태에서는, 상술한 밀봉재가 또한, 형광체층(18)에 포함되는 형광체(제1 형광체)와는 별도로, 제2 형광체를 포함하고 있어도 된다. 제2 형광체는 제1 형광체와 동일한 물질이어도 되고, 다른 물질이어도 된다. 이렇게 밀봉재에도 형광체를 포함함으로써, 또한 발광 효율의 향상이나 색도 조정을 도모하는 것이 가능해진다.
또한 기판(12)에는, 표면 실장형 LED 소자(16)가 실장되는 측의 면에 형광체층(18)이 마련되어 있다. 이 형광체층(18)은, 표면 실장형 LED 소자(16)로부터 출력된 광에 의해 여기되는 형광체를 포함하고 있다. 그리고 당해 형광체로부터의 발광(형광)에 의해, 형광체층(18)의 적어도 일부(바람직하게는 전체)가 발광하므로, 의사(疑似)적인 1 코어 발광 구성을 실현할 수 있다. 즉 형광체층(18)의 존재에 의해, 종래의 SMD 타입의 조명 기구에서는 해결할 수 없었던 글래어와 다중 그림자를 저감·방지하는 것이 가능해지고, 게다가 COB 타입의 조명 기구의 결점을 갖지 않는다는 현저한 효과가 발휘된다.
또한 도 1에서는 일렬로 도전부(14)와 표면 실장형 LED 소자(16)가 배열되어 있는 형태를 그리고 있지만, 이것은 어디까지나 예시이며, 도전부(14)와 표면 실장형 LED 소자(16)가 복수열을 이루어 배열하는 실시 형태가 있어도 된다. 조명 기구 전체로서의 출력 향상의 관점에서는, 표면 실장형 LED 소자(16)가 mxn의 매트릭스(m, n은 2 이상의 정수임)를 구성하는 것이 바람직하다. 당해 매트릭스는 임의의 구성이면 되고, 예를 들어 표준(직교형)의 것, 혹은 바둑판(interstitial)의 것이어도 상관없다.
기판(12)의 재질로서는, 당해 기술 분야에 있어서 PWB(프린트 기판)에 사용되는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 우레아 수지, 에폭시 수지, 불소 수지, 유리, 금속(알루미늄, 구리, 철, 스테인리스강 등)과 같은 것을 사용할 수 있다. 바람직하게는 내열성의 관점에서, 폴리이미드 수지나 실리콘 수지나 유리나 금속(베이스 메탈로서 알루미늄이나 구리를 사용하고, 절연층을 마련한 소위 「메탈 기판」으로서의 것 등)을 사용할 수 있다. 또한 방열성의 관점에서는 상기와 동일한 금속을 바람직하게 사용할 수 있다. 기판(12)의 두께는 조명 기구에 사용할 수 있는 범위라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 0.1 내지 100mm 또는 1 내지 10mm 정도로 해도 된다.
도전부(14)는, 표면 실장형 LED 소자(16)와 접속하여, 전원으로부터 공급되는 전력을 표면 실장형 LED 소자(16)에 공급하는 기능을 갖는다. 그의 접속 방법은, 땜납이나 도전성 페이스트에 의한 접합이어도 되고, 소켓·플러그식의 탈착 가능한 접속이어도 상관없다. 또한 도전부(14)에 복수의 전극(n 전극과 p 전극 등)이 포함되어 있어도 된다(도 1에서는 생략되어 있음). 도전부(14)는 도전성 물질(은이나 구리 등)로부터 제작할 수 있으며, 통상은 기판(12)이 갖는 실장 패턴(도시하지 않음)에 연결되어 있다. 도 1에서는 도전부(14)가 형광체층(18)의 표면과 하면보다도 더욱 아래에 있는 양태를 나타내고 있다(즉, 기판(12)의 두께 방향에 대하여 형광체층(18)의 표면의 아래에 위치하고 있음). 다른 실시 형태에서는, 도전부(14)가, 기판(12)의 두께 방향에 대하여 형광체층(18)의 표면과 동일한 높이에 위치하고 있어도 되고, 혹은 형광체층(18)의 표면보다도 위에 위치하고 있어도 된다. 또한 다른 실시 형태에서는, 도전부(14)의 각각이, 기판(12)의 두께 방향에 대하여 각각 개개의 높이에 위치하는 구성을 취하고 있어도 된다.
표면 실장형 LED 소자(16)로서는 예를 들어, CSP 소자, SMD 소자 및 플립 칩 소자가 포함된다. 플립 칩 소자를 사용하는 경우에는, 재차 후술하지만, 그의 하층 반사막(기판에 실장하는 측의 면에 통상 존재하는 반사막)을 구성하지 않고 사용해도 된다.
표면 실장형 LED 소자(16)의 발광색·색도에는 조명 기구에 사용할 수 있는 임의의 것을 선택할 수 있고, 형광체층(18)의 발광색·색도와 조합한 조명 기구 전체로서의 발광색을 적절히 조절할 수 있다. 조명 기구로서의 색도 조정을 적절하게 행할 수 있도록, 표면 실장형 LED 소자(16)의 발광 파장에 의해, 여기 발광하는 형광체를 형광체층(18)이 포함하는 것이 보다 바람직하다. 예를 들어 어떤 실시 형태에서는, 표면 실장형 LED 소자(16)의 발광과, 형광체층(18)의 발광이, 동일한 CIE값을 갖게 해도 되고, 또는 그들의 CIE 색도 좌표에 있어서의 x값과 y값의 차가 각각 0.1 이하가 되도록 해도 된다.
어떤 실시 형태에 있어서는, 표면 실장형 LED 소자(16)와 형광체층(18)의 발광이 모두 백색 또는 의사 백색(황색과 청색의 조합에 의한 것 등)이 되게 구성할 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 표면 실장형 LED 소자(16)에, 적색 혹은 녹색의 단색 발광을 하는 제1 표면 실장형 LED 소자와, 청색 단색 발광을 하는 제2 표면 실장형 LED 소자가 포함되어 있어도 되고, 형광체층(18)에 포함되는 형광체가, 그 제1 표면 실장형 LED 소자의 발광 혹은 제2 표면 실장형 LED 소자의 발광 중 어느 것에서 여기 발광하도록 해도 된다. 형광체층(18)이 포함하는 형광체의 발광색은 예를 들어 적색이나 녹색이나 청색으로 할 수 있다. 또한 이와 같은 구성을 취한 결과적으로, LED 소자의 발광색과 형광체의 발광색의 조합을 적절히 조정함으로써, 조명 기구 전체로서는 백색 또는 의사 백색의 발광을 하도록 할 수도 있다.
형광체층(18)이 포함할 수 있는 형광체(무기 형광체)는, 당해 기술 분야에 있어서 사용할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 소위 사이알론 형광체(α-SiAlON이나 β-SiAlON 등), CASN 형광체, γ-AlON 형광체, YAG 형광체, TAG 형광체, BOS 형광체 등을, 얻고자 하는 발광색에 따라서 선택하여 사용할 수 있다.
형광체층(18)의 기판(12)의 표면에 대한 점유 면적은, 발광 효율의 관점에서는 기판(12) 표면의 실질적인 모두(즉, 도전부(14)와 표면 실장형 LED 소자(16)가 점유하는 개소를 제외한 모두)인 것이 바람직하다. 이렇게 함으로써 기판(12) 전체가 발광하여, 의사 1 코어 구성을 바람직하게 실현할 수 있다. 다른 실시 형태에서는, 형광체층(18)이 기판(12)의 표면의 일부분(예를 들어 80％, 70％, 60％, 혹은 절반)을 점유하게 되어 있어도 된다. 그러한 경우에는, 형광체층(18)이 점유하는 부분이 기판(12) 상의 1 구획을 구성하게 되어 있어도 되고, 혹은 형광체층(18)을 불균일하게(예를 들어 체크 무늬와 같이) 기판(12) 상에 마련해도 된다.
다른 실시 형태에 있어서는, 기판(12)이 형광체층(18)을 겸하는 것이어도 된다. 즉 기판(12)을, 형광체를 혼련한 재료로 형성하도록 하는 것도 가능하다. 그러한 재료로서는 예를 들어, 주지된 유리 바인더(아사히 가라스사제의 YPT531E 등)나 아크릴 바인더 수지를 사용할 수 있다.
형광체층(18)의 두께는, 그의 발광 기능을 발휘할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어 0.1㎛ 내지 10.0mm 정도의 범위 중의 두께이면 되고, 보다 바람직하게는 0.05mm 내지 1.0mm 정도의 두께, 더욱 바람직하게는 0.1mm 내지 0.5mm 정도의 두께로 할 수 있다. 형광체층(18)을 기판(12) 상에 형성하기 위해서는 임의의 방법을 채용할 수 있지만, 예를 들어 형광체를 임의의 수지 재료(실리콘 수지 등) 중에 혼합하고 나서 기판(12) 상에 코팅(인쇄)하도록 해도 되고, 혹은 형광체와 수지 재료로 형성한 시트(도전부(14)의 기능을 저해하지 않도록 천공해도 됨)를 기판(12) 상에 얹어도 되고, 혹은 형광체 분말을 기판(12) 상에 직접 도포·접착하도록 해도 상관없다. 형광체층(18)의 형성은, 표면 실장형 LED 소자(16)를 실장하기 전에 행해도 되고, 가능하면 표면 실장형 LED 소자(16)를 실장한 후에 행해도 된다. 예를 들어 어떤 실시 형태에서는, 상술한 바와 같은 시트를, 이미 표면 실장형 LED 소자(16)가 실장된 기판(12)에 대하여 표면 실장형 LED 소자(16)가 드러나도록 구멍에 통과시켜 덮어 첩부함으로써, 형광체층(18)을 용이하게 마련하는 것도 가능하다.
기판(12)이, 형광체층(18)에 더하여 또한, 광 취출 효율을 보다 높이기 위한 반사층(도시하지 않음)을 포함하고 있어도 된다. 반사층에는, 예를 들어 유기 형광 염료나 유리 쇄편 등을 포함해도 되지만, 글래어나 다중 그림자의 문제를 야기하지 않는 것으로 하는 것이 당연하면서 바람직하다. 당해 반사층은 임의의 위치에 설치할 수 있지만, 예를 들어 형광체층(18)에 인접(접촉)하여 배치할 수 있고, 형광체층(18)의 바로 아래에 인접하게 배치하는 것이 광 취출 효율의 향상을 감안하여 바람직하다. 반사층에는, 절연성을 갖게 하는 것이 조명 장치의 전기적 안정성을 감안하여 보다 바람직하다.
[제2 실시 형태]
도 2에는, 본 발명의 제2 실시 형태에 따른 조명 장치(20)의 단면도를 모식적으로 도시한다. 조명 장치(20)는, 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(10)와 동일하게, 복수개의 도전부(24)를 갖는 기판(22)을 갖고 있으며, 이 복수개의 도전부(24)의 각각에 대하여 복수개의 표면 실장형 LED 소자(26)가 접속하도록 실장되어 있다.
도전부(24)는 실장 패턴(도시하지 않음)에 연결되어 있으며, 도전부(24)와 실장 패턴이 모두 형광체층(28) 상에 위치하고 있는 것이 조명 장치(10)와 상이하다. 즉, 이 제2 실시 형태에서는, 기판(22) 상에 형광체층(28)을 마련하고 나서, 또한 그 위에 실장 패턴을 마련하고 있는 경우가 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 도전부(24)를 피하도록 구멍 개방의 상태에서 형광체층(28)을 마련할 필요가 없어, 제조 시의 작업성이 좋다는 효과가 얻어진다. 조명 장치(20)의 기타 특징에 대하여는 제1 실시 형태에 대하여 상술한 것과 마찬가지로 구성 가능하다.
[제3 실시 형태]
도 3에는, 본 발명의 제3 실시 형태에 따른 조명 장치(30)의 단면도를 모식적으로 도시한다. 조명 장치(30)는, 제1 실시 형태에 따른 조명 장치(10)와 동일하게, 복수개의 도전부(34)를 갖는 기판(32)를 갖고 있으며, 이 복수개의 도전부(34)의 각각에 대하여 복수개의 표면 실장형 LED 소자(36)가 접속하도록 실장되어 있다.
도전부(34)는, 기판(32) 상에 형성된 실장 패턴(35)에 접속되어 있다. 실장 패턴(35)의 상에는 형광체층(38)이 마련되어 있다. 도전부(34)는 형광체층(38) 상에 드러나는 것과 같은 구성을 취하고 있다. 이러한 구성으로 함으로써, 실장 패턴(35)의 두께를 크게 취할 수 있고, 통전에 의해 발생하는 열을 효율적으로 방열할 수 있다는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 도전부(34)가 형광체층(38) 상에 나와 있으므로, 표면 실장형 LED 소자(36)의 실장도 용이해진다는 효과도 얻어진다. 조명 장치(30)의 기타 특징에 대하여는 제1 실시 형태에 대하여 상술한 것과 마찬가지로 구성 가능하다.
[제4 실시 형태]
도 4는, 본 발명의 제4 실시 형태에 따른 조명 장치(40)이며, 특수 구성을 취하는 플립 칩 소자를 사용한 것을 그린 모식도이다. 도 4는 도 1 내지 3과는 달리, 복수의 표면 실장형 LED 소자(46) 중 1개만의 주변만을 극단적으로 확대한 도면으로 되어 있음을 이해하기 바란다.
조명 장치(40)는 기판(42)을 갖고, 기판(42) 상에 형광체층(48)을 갖는다. 플립 칩 소자인 표면 실장형 LED 소자(46)는, 그 자체가 패키지 기판(사파이어 기판 등)(47)과, 발광부·결정층(49)과, p 전극(44a) 및 n 전극(44b)을 갖고 있다. 이 p 전극(44a) 및 n 전극(44b)이 기판(42)의 도전부(도시하지 않음)를 통해 실장 패턴(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 플립 칩 소자(46)는, 종래 기술에 있어서는 하층 반사막을 기판에 실장하는 측의 면에 갖는 것이지만, 본 실시 형태에서는 그러한 반사막을 갖지 않는다. 이것은, 통상의 플립 칩 소자라면 발광부가 하면(실장되는 측의 면)의 근방(일반적으로는 기판면으로부터 수㎛의 거리)에 있기 때문에, 광 취출을 위해 그러한 반사막이 필요해져버리는 것에 비해, 본 실시 형태에서는 형광체층(48)이 그 광 취출의 역할을 담당할 수 있기 때문에, 반사막이 불필요해지는 것이다. 이와 같은 구성에 의해, 제조 공정을 대폭 간이화할 수 있다는 현저한 효과가 발휘된다. 또한 다른 실시 형태에 있어서는, 플립 칩 소자에 종래와 같은 하층 반사막을 마련하는 것도 가능하다.
조명 장치(40)의 기타 특징에 대하여는 제1 실시 형태에 대하여 상술한 것과 마찬가지로 구성 가능하다.
또한, 제4 실시 형태와 같이 플립 칩 소자를 기초로 한 CSP를 LED 소자로서 사용할 때, 그 CSP 타입의 LED 소자의 주위를, 제1 실시 형태에 대하여 상술한 바와 같은 형광체를 함유한 밀봉재를 사용하여 밀봉하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, CSP 타입의 LED 소자를 실장할 때의 정션 리크을, 밀봉재에 의해 억제하는 것이 가능해진다. 이렇게 실장이 용이하기 때문에, 전용 설비의 필요성을 낮출 수도 있고, COB 타입에서는 실현 곤란한 고출력도 얻어지게 된다.
실시예
이하, 또한 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 설명하지만, 이것이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.
[비교예 1]
실리콘 수지(도레이 다우코닝사제의 OE6630, A, B재를 A/B=1/4 중량비로 배합한 것)에, 산화지르코늄(다이이치 기겐소 가가쿠 고교사제의 HSY-3W)을 50vol％ 혼합하였다. 다이프리 GA-7550(다이킨 고교사제)을 이형제로 하여 도포한 50mm×50mm, 깊이 3mm의 스테인리스제의 형에, 당해 원료 수지 혼합물을 유입하여, 1차 경화 조건으로서 100℃에서 1시간 가열하고, 그 후 2차 경화 조건으로서 150℃에서 1시간 가열하여 경화를 행하고, 백색 기판을 얻었다.
Ag 페이스트(무로마치 케미컬사제의 EPS-110A)를 사용하고, SUS200 메쉬 3D의 스크린판을 통해, 5직렬 5병렬(5x5)의 매트릭스 패턴을 상기 백색 기판 상에 인쇄하여, 1차 경화 조건으로서 80℃에서 30분간 가열하고, 그 후 2차 경화 조건으로서 150℃에서 2시간 가열하여, 실장 패턴을 백색 기판 상에 형성하였다.
당해 백색 기판 상에, CSP로서 WICOP SZ8-Y15-WW-C8(서울 반도체사제)을 실장하고, Ag 페이스트(무로마치 케미컬사제의 EPS-110A)를 사용하여 접합하여, 비교예 1에 따른 공시체를 얻었다.
[실시예 1]
상기 원료 수지 혼합물의 제작 시에, 실리콘 수지에 대하여 또한, 녹색 형광체로서 ALONBRIGHT GRMW540K8SD(덴카사제) 및 적색 형광체로서 ALONBRIGHT KR2K01(덴카사제)을 중량비 1:3으로 혼합한 것을 30vol％ 혼련한 것 이외에는, 비교예 1과 동일하게 하여, 실시예 1에 따른 공시체를 얻었다.
[실시예 2]
50mm×50mm, 두께 3mm의 유리 기판을 준비하였다. 당해 유리 기판의 표면에 대하여, 형광체로서 ALONBRIGHT GRMW540K8SD(덴카사제) 및 ALONBRIGHT KR2K01(덴카사제)을 중량비 1:3으로 혼합한 것을 30vol％로 혼합한 유리 바인더 도료(시판품)를, 두께 200㎛로 도포하여, 형광체층을 형성하였다.
Ag 페이스트(무로마치 케미컬사제의 EPS-110A)를 사용하고, SUS200 메쉬 3D의 스크린판을 통해, 5직렬 5병렬(5x5)의 매트릭스 패턴을 상기 유리 기판 상에 인쇄하여, 1차 경화 조건으로서 80℃에서 30분간 가열하고, 그 후 2차 경화 조건으로서 150℃에서 2시간 가열하여, 실장 패턴을 유리 기판 상에 형성하였다.
당해 유리 기판 상에, CSP로서 WICOP SZ8-Y15-WW-C8(서울 반도체사제)을 실장하고, Ag 페이스트(무로마치 케미컬사제의 EPS-110A)를 사용하여 접합하여, 실시예 2에 따른 공시체를 얻었다.
[평가]
공시체의 실장면 위로부터 5mm 이격하여 두께 3mm의 관찰용 유리판을 설치하고, 그 관찰용 유리판 상에 두께 0.1mm의 확산 시트(기모토사제의 75PBA)를 선포하였다. 당해 확산 시트 위로부터 316mm 이격하여, S-MOS 카메라를 설치하였다.
공시체에 12V(5직렬), 0.8mA/each로 전압을 인가하여 통전하고, CSP를 발광시킨 상태에서, 상기 카메라로 촬영하였다. 얻어진 사진으로부터, CSP열 상에 해당하는 선 위의 조도를 측정하고, 조도비(％)와 주(主) 주사 방향 치수(pixel)의 그래프를 각각 작성하였다. 비교예 1을 도 5, 실시예 1을 도 6, 실시예 2를 도 7에 각각 나타내었다. 그래프상의 파선은 조도비의 극대부와 극소부를 각각 피팅 근사한 곡선이다.
비교예 1에서는, CSP끼리의 간극에 해당하는 부분에서의 조도비의 저조가 크고, CSP TOP면에 대하여 약 88％ 정도로 되어 있었다. 따라서 종래 기술에 따른 비교예 1에서는, 글래어·다중 그림자의 문제가 발생해버리는 것이 시사되었다.
한편, 실시예 1 및 실시예 2는 모두 CSP의 간극에 있어서의 조도비의 저조가 작고, CSP TOP면에 대하여 약 95％ 정도에 머물렀다. 따라서 본 발명에 따른 실시예 1 및 실시예 2에서는, 글래어·다중 그림자의 문제가 경감 방지되는 효과를 발휘하는 것을 확인할 수 있었다.
10 조명 장치
12 기판
14 도전부
16 표면 실장형 LED 소자
18 형광체층
20 조명 장치
22 기판
24 도전부
26 표면 실장형 LED 소자
28 형광체층
30 조명 장치
32 기판
34 도전부
35 실장 패턴
36 표면 실장형 LED 소자
38 형광체층
40 조명 장치
42 기판
44a p 전극
44b n 전극
46 표면 실장형 LED 소자(플립 칩 소자)
47 패키지의 기판
48 형광체층
49 발광부·결정층

Claims (10)

  1. 조명 장치이며,
    복수개의 도전부를 갖는 기판과,
    상기 기판이 갖는 상기 복수개의 도전부에 각각 접속하도록 실장된, 개별로 밀봉된 복수개의 표면 실장형 LED 소자
    를 포함하고,
    상기 기판이,
    상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자를 실장하는 측의 면의 적어도 일부를 덮는, 제1 형광체를 포함한 형광체층
    을 포함하고,
    상기 제1 형광체가, 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개의 발광 파장에 의해 여기되는 것이며,
    상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자가, 일체적으로 밀봉되지 않는
    것을 특징으로 하는 조명 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판이 반사층을 더 포함하는 조명 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 반사층이 상기 형광체층에 인접하는 조명 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도전부 중 적어도 1개가, 상기 기판의 두께 방향에 대하여, 상기 형광체층의 표면의 아래에 위치하는 조명 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 도전부 중 적어도 1개가, 상기 기판의 두께 방향에 대하여, 상기 형광체층의 표면과 동일한 높이에 위치하거나 또는 상기 형광체층의 표면의 위에 위치하는 조명 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자가, CSP 소자, SMD 소자 및 플립 칩 소자로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 LED 소자인 조명 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개가, 당해 LED 소자 자체를 밀봉하는 밀봉체를 갖는 조명 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 밀봉체가 제2 형광체를 포함하는 조명 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수개의 표면 실장형 LED 소자 중 적어도 1개 이상이 플립 칩 소자이며,
    상기 플립 칩 소자가 상기 기판과 접하는 측에 반사막을 갖지 않는
    것을 특징으로 하는 조명 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 표면 실장형 LED 소자가, 제1 발광 파장을 갖는 제1 표면 실장형 LED 소자 및 제2 발광 파장을 갖는 제2 표면 실장형 LED 소자를 포함하고,
    상기 형광체층이 포함하는 상기 제1 형광체가, 상기 제1 표면 실장형 LED 소자의 발광 및/또는 상기 제2 표면 실장형 LED 소자의 발광에 의해 여기되고,
    상기 제1 형광체의 발광 파장과, 상기 제2 표면 실장형 LED 소자의 발광 파장이, CIE 색도 좌표에 있어서의 x값의 차가 1.0 이하이며, 또한 y값의 차가 1.0 이하인 조명 장치.
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