| 【発明の名称】 |
発光装置および滑走路警戒灯 |
| 【発明者】 |
【氏名】長谷川 潤治
【氏名】井手 勝幸
【氏名】神戸 晋
【氏名】石田 康史
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| 【要約】 |
【課題】複数の発光ダイオードを用いて所望の光度を得ることが容易な発光装置および滑走路警戒灯を提供すること。
【解決手段】発光装置および滑走路警戒灯は、基板に複数の発光ダイオード１を実装してなる発光ダイオードモジュール４において発光ダイオード１と接続する電極に孔２ａ、２ｂを形成し発光ダイオード１とは反対側に放熱電極３ａ、３ｂを設け発光ダイオードのベアチップ搭載用端子電極３ａがワイヤボンディング用端子電極３ｂより電極面積が大きい回路基板２とを有する発光ダイオードモジュール４と前記モジュールの点滅を制御する点滅制御手段７と前記モジュールおよび点滅制御手段７を収容する発光装置本体８とを具備している。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第１の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔と、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第１の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積の大きい複数の各電極を有する回路基板と、を備えた発光ダイオードモジュールと；前記モジュールの点滅を制御する点滅制御手段と；前記モジュールおよび点滅制御手段を収容する発光装置本体と；を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項２】発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔が、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極が面積の大きいことを有し、第１の電極および第２の電極を基板上に交互に配置している回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；前記モジュールの点滅を制御する点滅制御手段と；前記モジュールおよび点滅制御手段を収容する発光装置本体と；を具備していることを特徴とする発光装置。
【請求項３】発光装置本体は発光ダイオードモジュールの回路基板の第１の電極、第２の電極を有する面を冷却するファンを収納していること；を特徴とする請求項１または２のいずれか一記載の発光装置。
【請求項４】発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、外形ほぼ四角形状の基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔、基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは少なくとも反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積が大きい複数の各電極を有し、複数の発光ダイオードをほぼ円形状に実装する回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；発光ダイオードモジュールを少なくとも２モジュール有してなる灯火部と；前記複数の発光ダイオードの配列に応じて形成された複数の貫通孔を有し、貫通孔に発光ダイオードを挿入することにより前記発光ダイオードの配列を整えるとともに発光ダイオードの光を反射することのできる発光ダイオード制御板と；前記灯火部のとなりあう２モジュールを交互に点滅させるように制御する点滅制御手段と；前記灯火部、発光ダイオード制御板および点滅制御手段を収容する発光装置本体と；空港における滑走路と誘導路との交差点近傍に設置される発光装置本体支持装置と；を具備していることを特徴とする滑走路警戒灯。
【請求項５】発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、外形ほぼ四角形状の基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積が大きい複数の各電極を有し、複数の発光ダイオードをほぼ円形状に第１の電極と第２の電極を基板本体に交互に配置する実装する回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；発光ダイオードモジュールを少なくとも２モジュール有してなる灯火部と；前記複数の発光ダイオードの配列に応じて形成された複数の貫通孔を有し、貫通孔に発光ダイオードを挿入することにより前記発光ダイオードの配列を整えるとともに発光ダイオードの光を反射することのできる発光ダイオード制御板と；前記灯火部のとなりあう２モジュールを交互に点滅させるように制御する点滅制御手段と；前記灯火部、発光ダイオード制御板および点滅制御手段を収容する発光装置本体と；空港における滑走路と誘導路との交差点近傍に設置される発光装置本体支持装置と；を具備していることを特徴とする滑走路警戒灯。
【請求項６】発光装置本体は発光ダイオードモジュールの回路基板の第１の電極、第２の電極を有する面を冷却するファンを収納していること；を特徴とする請求項４または５いずれか一記載の滑走路警戒灯。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードを有する発光装置および滑走路警戒灯に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の発光装置は、例えば、信号灯器として特開平２−２２６６０４号公報に記載された発光装置（従来例１）がある。発光ダイオードは固体光源であって寿命が長いので、交換間隔を長くできて、しかも長期間にわたって高信頼性を呈する光源として注目され、すでに必要光量を得られるようになった赤色または黄色の発光ダイオードは従来の白熱電球に替わって信号灯に実用されつつある。
【０００３】しかし、この種の発光ダイオードは発光ダイオードベアチップから発熱した熱が蓄積されることにより発光ダイオードに流れる電流が制限され光度を十分に高めることができなくなる。このため発光ダイオードの熱を低減させるため、特開平１１−５２３６９号公報には、回路基板の設置する発光ダイオードとは反対側の面に放熱電極を設けた発光ダイオードを用いた表示装置が（従来例２）記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年この種の発光装置は装置の薄型化、小型化、高光度化が求められているため多数の発光ダイオードを配列させる面発光を利用するのが一般的であり、単位面積あたりの発光ダイオード数が増加する傾向にある。この場合、発光ダイオードの発熱により温度上昇が懸念され温度上昇による発光ダイオードに流れる電流が制限され光度が低下する。
【０００５】特に、たとえば空港用として使用する場合等には、設置が屋外となり防雨、防湿などの目的から器具本体を密閉する必要がある。外気による冷却が行なわれにくいため内部温度が上昇し発光ダイオードの光度が低下する。このため、発光ダイオードの放熱を促進し温度の上昇を抑える必要がある。
【０００６】上記目的のため従来技術１では回路基板の発光ダイオードと反対側に放熱電極を設け放熱を促進している。しかし、発光装置の所望の光度を得るために発光ダイオードを密に実装するため発光ダイオードおよび発光ダイオードモジュールの発熱量が大きくなる。このため、発光ダイオードの放熱を促進するため放熱電極を大きくする必然が現れた。しかしながら放熱電極を単純に大きくすることは、基板における放熱電極の面積が大きくなることにより、発光ダイオードの間隔が広くなってしまう。そのことから単位面積あたりの発光ダイオードの数が減少し、発光ダイオードモジュールとしての所望の配光、光度を得ることが困難となる。
【０００７】本発明は所望の配光および光度を得ることが容易な発光装置および滑走路警戒灯を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の発光装置は、発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔が、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積の大きい複数の各電極を有する回路基板と、を備えた発光ダイオードモジュールと；前記モジュールの点滅を制御する点滅制御手段と；前記モジュールおよび点滅制御手段を収容する発光装置本体と；を具備していることを特徴としている。
【０００９】請求項２の発明の発光装置は、発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔が、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極がの各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積の大きい複数の各電極を有し、第１の電極および第２の電極を基板上に交互に配置されている回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；前記モジュールの点滅を制御する点滅制御手段と； 前記モジュールおよび点滅制御手段を収容する発光装置本体と；を具備していることを特徴としている。
【００１０】請求項３の発明の発光装置本体は発光ダイオードモジュールの回路基板の第１の電極、第２の電極を有する面を冷却するファンを収納していること；を特徴とする請求項１または２のいずれか一記載の発光装置である。
【００１１】請求項４の発明の滑走路警戒灯は、発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、外形ほぼ四角形状の基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔、基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは少なくとも反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積が大きい複数の各電極を有し、複数の発光ダイオードをほぼ円形状に実装する回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；発光ダイオードモジュールを少なくとも２モジュール有してなる灯火部と；前記複数の発光ダイオードの配列に応じて形成された複数の貫通孔を有し、貫通孔に発光ダイオードを挿入することにより前記発光ダイオードの配列を整えるとともに発光ダイオードの光を反射することのできる発光ダイオード制御板と；前記灯火部のとなりあう２モジュールを交互に点滅させるように制御する点滅制御手段と；前記灯火部、発光ダイオード制御板および点滅制御手段を収容する発光装置本体と；空港における滑走路と誘導路との交差点近傍に設置される発光装置本体支持装置と；を具備していることを特徴としている。
【００１２】請求項５の発明の滑走路警戒灯は、発光ダイオードベアチップ、ベアチップ搭載用端子およびワイヤボンディング用端子を有する複数の発光ダイオードと、外形ほぼ四角形状の基板本体、基板本体に形成され各ベアチップ搭載端子が装着される複数の第1の孔、基板本体に形成され各ワイヤボンディング端子が装着される複数の第２の孔、少なくとも基板本体の発光ダイオードが設けられた側とは反対側の各第1の孔の周囲に被着された複数の第1の電極が各第２の孔の周囲に被着された第２の電極よりも面積が大きい複数の各電極を有し、複数の発光ダイオードをほぼ円形状に第１の電極と第２の電極を基板本体に交互に配置する実装する回路基板を備えた発光ダイオードモジュールと；発光ダイオードモジュールを少なくとも２モジュール有してなる灯火部と；前記複数の発光ダイオードの配列に応じて形成された複数の貫通孔を有し、貫通孔に発光ダイオードを挿入することにより前記発光ダイオードの配列を整えるとともに発光ダイオードの光を反射することのできる発光ダイオード制御板と；前記灯火部のとなりあう２モジュールを交互に点滅させるように制御する点滅制御手段と；前記灯火部、発光ダイオード制御板および点滅制御手段を収容する発光装置本体と；空港における滑走路と誘導路との交差点近傍に設置される発光装置本体支持装置と；を具備している。
【００１３】請求項６の発明の滑走路警戒灯は、発光装置本体に発光ダイオードモジュールの回路基板の第１の電極、第２の電極を有する面を冷却するファンを収納していること；を特徴としている。
【００１４】以上の発明において、発光ダイオードは、発光ダイオードベアチップが搭載されている発光ダイオードベアチップ搭載用端子と、上記ダイオードベアチップに接続されたワイヤボンディング用端子を光透過性樹脂またはガラスで封止されているもので構成されている。発光ダイオードベアチップとしては通常ガリウム・砒素・リン、ガリウム・リンなどが使用され、これを発光ダイオードベアチップ搭載端子に導通ペーストまたは半田などにより搭載する。次いで発光ダイオードベアチップ上部の電極から金線、銅線、アルミニウム線等の金属線を用いたワイヤービンボンディングによりワイヤボンディング用端子に接続している。
【００１５】また、この発光ダイオードベアチップはそれぞれ１つまたは複数であってもかまわない。また、上記発光ダイオードを１個または複数個づつ光透過性樹脂レンズの中に埋設してあるもののほかに、基板と一体に複数の発光ダイオード素子を光透過性樹脂で成形したものでもよい。
【００１６】また、合成樹脂レンズ内に埋設するにあたり、発光ダイオード素子を微小反射体と組み合わせたものを使用してもよい。さらにまた、発光ダイオードには狭角配光形と広角配光形があり、所望の配光が出るように組み合わせて使用してもよい。
【００１７】また、第１の孔、第２の孔は、基板に複数掲載されており発光ダイオードのベアチップ搭載端子、ワイヤボンディング用端子がそれぞれ挿入され、支持される。
【００１８】これらの孔は、発光ダイオードのベアチップ搭載端子、ワイヤボンディング用端子がそれぞれ挿入できる大きさであれば良く、通電のためにスルーホールやハトメが形成されていてもかまわない。
【００１９】また、第１の電極、第２の電極は基板に複数形成されている上記孔周辺にそれぞれ設けられていて、半田等の通電接着剤を用いて発光ダイオードの支持および通電を行なえるものであればよく、いわゆるランドと呼ばれる通電パターンを許容する。これらの電極の面積は、通常、通電電流によって決定するが、本発明では、第１の電極の面積は第２の電極の面積は、より大きく形成されていることを特徴としている。また、これらの電極の形状については、円形であっても円形以外の形状、例えば多角形、三日月形状であってもかまわない。
【００２０】また、第１の電極、第２の電極が形成される孔の周囲とは、近接する発光ダイオードもしくは同じ回路基板に実装する駆動回路の実装および設置などにかからない範囲とする。
【００２１】本発明によれば、前記発光ダイオードモジュールにおいて発光ダイオードベアチップから発生した熱がベアチップ搭載端子から回路基板の発光ダイオードとは反対側に設けられた第１の電極に伝導される。この第１の電極の面積を広くすることにより放熱が促進され、発光ダイオードの温度を抑えることができる。それにより発光ダイオードに流れる電流が制限されることがなくまた、光度を充分高めることができる。またワイヤボンディング端子は熱があまり伝達することないので、基板上の第２の電極は大きくしても効果が少ない。このため複数の発光ダイオードを配列したときに必要な配光および光度が得られるだけの単位面積あたりの発光ダイオード数を配列することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の発光装置の発光ダイオードモジュールの一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】図１（ａ）は本発明の一実施の形態を示す発光ダイオードモジュールの一部断面図、図１（ｂ）は同じく発光ダイオードモジュール基板の一部底面図を示した図である。図２は発光ダイオードモジュールの正面図。図３は滑走路警戒灯の正面図、図４は滑走路警戒等の側面図である。
【００２４】図１において、発光ダイオード１はベアチップ１ａが搭載されているベアチップ端子１ｂと上記ベアチップ１ｂに接続されたワイヤボンディング１ｃを接続するワイヤボンディング用端子１ｄを光透過樹脂１ｅで封止されて構成されている。
【００２５】また、回路基板２は前記発光ダイオード１を複数保持および通電を行なっているものである。回路基板２は、ベアチップ端子１ｂが装着される第１の孔２ａおよびワイヤボンディング用端子１ｄが装着される第２の孔２ｂが設けられている。また、回路基板２の発光ダイオード１を設けた側とは反対側にベアチップ搭載端子１ｃ用の第１の電極３ａ、ワイヤボンディング用端子１ｄ用の第２の電極３ｂを設けたものである。ここでは、発光ダイオード１の直径を５ｍｍ、定格動作電流３０ｍＡ、定格動作電圧２Ｖのもの使用した。ここで、第１の電極３ａは直径約２．５ｍｍの円形状、第２の電極３ｂ直径約１．３ｍｍの円形状により形成されており、第１の電極３ａは第２の電極３ｂよりも面積が大きくなるように形成されている。
【００２６】以上の実施例の作用について説明する。この発光ダイオード１のベアチップ１ａでの発熱がベアチップ搭載端子１ｂから伝導され第１の電極３ａにより放熱されることによって発光ダイオード１が冷却され発光ダイオード１の光度が低下することなく必要光度を得ることが可能となる。また、ワイヤボンディング用端子１ｄの第２の電極３ｂについては伝導される熱量が少ないため特に放熱のために面積を大きくしても効果が少ない。このため、所望の光度を得るために発光ダイオード１を多数実装する必要のあることから、隣接する発光ダイオード１の配列、配連および熱伝導を考慮するし、第１の電極３ａが第２の電極３ｂより面積を大きくすることにより、発光ダイオード１の放熱を促進させる。また、図２の発光ダイオードモジュール４の様にほぼ四角形の回路基板２上に発光ダイオード１ほぼ円形上に実装されている。また、発光ダイオード１は駆動回路部５により電源および信号などを供給されている。ここでは、φ約２００ｍｍの円形状に発光ダイオード１が７００個が近接して実装させることができる発光ダイオードモジュール４が提供できる。
【００２７】図３、４は発光装置である、例えば滑走路警戒灯は、発光ダイオードモジュール４である灯火部６、灯火部の点滅を制御する点滅制御手段７、灯火部６および点滅制御手段７を収容する発光装置本体８および発光装置本体支持装置９を有して構成されている。
【００２８】灯火部６は、発光ダイオードモジュール４を少なくとも２モジュールを有してなる。
【００２９】点滅制御手段７は、灯火部６の少なくとも２モジュールを交互に点滅させるように制御している。また、灯火の明るさの階調制御も行うこともでき、この場合には、パルス幅制御を行うようにしている。
【００３０】発光装置本体８は、灯火部６および点滅制御手段７を収容するものであり、灯火部６に対向して投光窓が形成されカバー６ａが液密に配置されている。また、発光装置本体８に発光ダイオードモジュール４の回路基板２の第１の電極３ａ、第２の電極３ｂを有している面を冷却するファンを有することもでき、発光ダイオード１の放熱を促進させることもできる。
【００３１】発光装置本体支持装置９は、発光装置本体８を固定するものであり、空港における滑走路と誘導路との交差点近傍に設置されるものである。これにより、航空機が誘導路から滑走路に移動する際に、航空機のパイロットから滑走路警戒灯の灯火の点滅が確実に視認でき、滑走路手前で確実に待機することができる。
【００３２】本発明の発光ダイオードモジュール４の第２の実施例について図５を用いて説明する。また、図１と同一部分については同一符号を付してある。図５は発光ダイオードモジュール４基板の第１の電極３ａ、第２の電極３ｂ側の一部分を示した図である。 回路基板２は前記発光ダイオード１を複数保持し発光ダイオード１に通電を行なっているものであり回路基板２に孔を形成し発光ダイオード１を設けた側とは反対側にベアチップ搭載端子１ｂ用の第１の電極３ａ、ワイヤボンディング用端子１ｄ用の第２の電極３ｂを設けたものである。ここでは、発光ダイオード１の直径を５ｍｍのもの使用した。ここで、第１の電極３ａは長辺約５ｍｍ、短辺約２．５ｍｍの長方形状、第２の電極３ｂは１辺約１．３ｍｍの四角状により形成されており、第１の電極３ａは第２の電極３ｂよりも面積が大きくなる用に形成されている。このように電極を多角形状に形成したときには、さらに第１の電極３ａの面積が広く取れ放熱効果が増し、また隣接する電極との絶縁距離が得られる。
【００３３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、基板回路に発光ダイオードベアチップ搭載端子にワイヤボンディング用端子よりも面積大きいの電極を設けることにより発光ダイオードの放熱が促進され、また多数の発光ダイオードを実装することができ発光装置光度が十分得られる。
【００３４】請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、隣接する電極間の絶縁距離が充分に得られる。
【００３５】請求項３の発明によれば、請求項１ないし２の発明の効果に加えて、さらに、発光ダイオードの放熱性を高めることができる。
【００３６】請求項４ないし６の発明によれば、請求項１ないし３の発明の効果に加えて、航空機が誘導路から滑走路に移動する際に、航空機のパイロットから滑走路警戒灯の灯火の点滅が確実に視認でき、滑走路手前で確実に待機することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３７５７
【氏名又は名称】東芝ライテック株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年６月１日（１９９９．６．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０１８３４
【弁理士】
【氏名又は名称】和泉 順一
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| 【公開番号】 |
特開２０００−３４８５０１（Ｐ２０００−３４８５０１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１２月１５日（２０００．１２．１５） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−１５３２６４ |
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