JP2012156440A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】封止部材の量を減らすことで、照明装置の製造コストを抑え、暗部による輝度ムラのない発光装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】発光装置は、複数の発光素子３を複数列に並べて実装した基板２と、複数の発光素子を列毎に封止した複数列の封止部材４と、を有する。封止部材の列の間の距離は、各列の封止部材の幅の０．５〜２倍であり、封止部材の幅は、該封止部材の高さの２．０〜７．８倍である。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。

近年、光源として複数の発光ダイオードを使用した照明装置が実用化されている。この種の照明装置は、例えば室内の天井に直接取り付ける、いわゆる直付け(surface mounted)形の全般照明(general lighting)として用いられている。

発光ダイオードは、基板に実装されて、封止部材で封止される。封止部材として、例えば、透明シリコーン樹脂等に蛍光体を混入した材料が用いられる。

この場合、例えば、複数個の発光ダイオードが基板の表面にマトリックス状に並べて実装され、基板の表面全体が封止部材で封止される。しかし、このように、基板の表面全体を封止部材で覆うと、使用する封止部材の量が多くなり、その分、材料コストが高くなる。

このため、基板の表面に複数個の発光ダイオードを複数列に並べて実装し、各列の発光ダイオードをそれぞれ細長い封止部材で封止する方法が考えられる。この方法だと、封止部材の量を減らすことができ、その分、照明装置の製造コストを抑えることができる。

特開２００９−５４９８９号公報

しかし、この場合、照明装置を点灯したとき、封止部材の列の間に暗部ができてしまう可能性がある。

よって、このような暗部による輝度ムラのない発光装置及び照明装置の開発が望まれている。

実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子を複数列に並べて実装した基板と、複数の発光素子を列毎に封止した複数列の封止部材と、を有する。封止部材の列の間の距離は、各列の封止部材の幅の０．５〜２倍であり、封止部材の幅は、該封止部材の高さの２．０〜７．８倍である。

図１は、第１の実施形態に係る発光装置を表面側から見た概略図である。 図２は、図１の発光装置の基板上の導体パターンを示す概略図である。 図３は、図２の基板から第２の導体パターンを除去して、複数の発光ダイオードを実装した状態を示す概略図である。 図４は、図２の基板を裏面側から見た概略図である。 図５は、図１のＦ５−Ｆ５線に沿った断面図である。 図６は、複数の発光ダイオードの接続状態を示す結線図である。 図７は、図１の発光装置を搭載した照明装置の斜視図である。 図８は、図１の発光装置の封止部材の径／高さの比率と相関色温度差の関係を示す図である。 図９は、図１の発光装置の封止部材の径／高さの比率と発光効率の関係を示す図である。 図１０は、図１の発光装置の出射角度と相関色温度の関係を示す図である。 図１１は、第２の実施形態に係る発光装置を表面側から見た概略図である。 図１２は、図１１の発光装置の断面図である。 図１３は、第３の実施形態に係る発光装置の断面図である。 図１４は、第４の実施形態に係る発光装置を表面側から見た概略図である。 図１５は、第５の実施形態に係る発光装置を表面側から見た概略図である。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態について図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図６は、発光装置１を示しており、図７は、この発光装置１を用いた照明装置１００を示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。

照明用の光源としての発光装置１は、基板２、複数の発光素子３および一対の封止部材４ａ，４ｂを有している。基板２は、例えばガラスエポキシ樹脂のような合成樹脂材料により形成されている。基板２は、一対の長辺２ａ，２ｂおよび一対の短辺２ｃ，２ｄを有する細長い形状である。さらに、基板２は、第１の面５ａと、第１の面５ａの反対側に位置された第２の面５ｂと、第１の面５ａと第２の面５ｂとを結ぶ外周面５ｃとを有している。第１および第２の面５ａ，５ｂは、夫々フラットな面である。本実施形態によると、基板２は、長辺２ａ，２ｂに沿う長さ寸法が２３０ｍｍ、短辺２ｃ，２ｄに沿う幅寸法が３５ｍｍである。さらに、基板２の厚さ寸法は、０．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下が好ましい。本実施形態では、厚さ寸法が１．０ｍｍの基板２を使用している。

基板２の形状は、長方形状に限らず、正方形状や円形状のものでも良い。また、基板２の材料には、セラミックス材料又は他の合成樹脂材料を使用できる。さらに、各発光素子３の放熱性を高めるため、基板２として、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製の基板を用いても良い。

複数の貫通部６が基板２の長辺２ａ，２ｂを規定する端縁に形成されている。貫通部６は、基板２の外周面５ｃに開口された円弧状の切り欠きであって、基板２を厚さ方向に貫通している。さらに、貫通部６は、基板２の長手方向に間隔を存して並んでいる。

複数のねじ８が貫通部６に挿通されている。ねじ８は基板２を照明装置のベースに固定する固定具の一例であって、貫通部６を通ってベースにねじ込まれている。ねじ８をベースにねじ込んだ状態では、ねじ８の頭部とベースとの間で基板２の端縁が挟み込まれる。これにより、基板２がベースに固定される。

図２に示すように、第１の導体パターン１０および第２の導体パターン１１が基板２の第１の面５ａの上に形成されている。第１の導体パターン１０は、例えば９個のパッド１２、正側給電導体１３、負側給電導体１４および中継導体１５を有している。パッド１２は、四角い形状を有するとともに、基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。

各パッド１２は、スリット１２ａによって第１の実装領域１６ａおよび第２の実装領域１６ｂに区分けされている。スリット１２ａは、パッド１２の中央部を基板２の長手方向に直線状に延びているとともに、パッド１２の一端に開口されている。六つの凹部１７がパッド１２の第１の実装領域１６ａに形成されている。凹部１７は、パッド１２の一側縁に開口されているとともに、基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。同様に六つの凹部１７がパッド１２の第２の実装領域１６ｂに形成されている。凹部１７は、スリット１２ａに開口されているとともに、基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。

図２に示すように、基板２の左端に位置された一つのパッド１２を除く残りのパッド１２は、夫々一対の延長部１９ａ，１９ｂを有している。延長部１９ａ，１９ｂは、パッド１２の一端から基板２の長手方向に直線状に延びているとともに、互いに間隔を存して平行に配置されている。延長部１９ａ，１９ｂは、夫々六つの給電端子２０を有している。給電端子２０は、延長部１９ａ，１９ｂから突出されているとともに、基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。

パッド１２の一方の延長部１９ａは、隣り合うパッド１２の一側縁に沿って延びている。延長部１９ａの給電端子２０は、パッド１２の一側縁に開口された凹部１７に挿入されている。延長部１９ａとパッド１２の一側縁とは、これら両者間に絶縁用の間隔を設けることで電気的に切り離されている。同様に、延長部１９ａの給電端子２０と凹部１７とは、これら両者間に絶縁用の間隙を設けることで電気的に切り離されている。

パッド１２の他方の延長部１９ｂは、隣り合うパッド１２のスリット１２ａに挿入されている。延長部１９ｂの給電端子２０は、スリット１２ａに開口された凹部１７に挿入されている。延長部１９ｂとパッド１２とは、スリット１２ａ内に位置された絶縁用の間隙を介して電気的に切り離されている。同様に、延長部１９ｂの給電端子２０と凹部１７とは、これら両者間に絶縁用の間隙を設けることで電気的に切り離されている。

したがって、図２から明らかなように、複数のパッド１２は、延長部１９ａ，１９ｂを基板２の幅方向に交互に反転させた形態で基板２の長手方向に一列に並べられている。

図２に示すように、正側給電導体１３は、基板２の長辺２ｂに沿うように基板２の全長に亘って延びている。負側給電導体１４は、基板２の長辺２ｂに沿うように基板２の長手方向に沿って延びている。負側給電導体１４の左端は、基板２の左端に位置された一つのパッド１２に接続されている。

正側給電導体１３は、正極端子２１を有している。同様に負側給電導体１４は、負極端子２２を有している。正極端子２１および負極端子２２は、基板２の左端部において互いに間隔を存して並んでいる。

中継導体１５は、基板２の長辺２ｂに沿うように基板２の長手方向に延びている。中継導体１５は、基板２の右端部に位置されている。中継導体１５は、一対の給電パターン２４ａ，２４ｂを有している。給電パターン２４ａ，２４ｂは、基板２の長手方向に直線状に延びているとともに、互いに間隔を存して平行に配置されている。給電パターン２４ａ，２４ｂは、夫々六つの給電端子２５を有している。給電端子２５は、給電パターン２４ａ，２４ｂから突出されているとともに、基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。

一方の給電パターン２４ａは、基板２の右端に位置されたパッド１２の一側縁に沿って延びている。給電パターン２４ａの給電端子２５は、パッド１２の一側縁に開口された凹部１７に挿入されている。給電パターン２４ａとパッド１２の一側縁とは、これら両者間に絶縁用の間隔を設けることで電気的に切り離されている。同様に、給電パターン２４ａの給電端子２５とパッド１２の凹部１７とは、これら両者間に絶縁用の間隙を設けることで電気的に切り離されている。

他方の給電パターン２４ｂは、基板２の右端に位置されたパッド１２のスリット１２ａに挿入されている。給電パターン２４ｂの給電端子２５は、スリット１２ａに開口された凹部１７に挿入されている。給電パターン２４ｂとパッド１２とは、スリット１２ａ内に位置された絶縁用の間隙を介して電気的に切り離されている。同様に、給電パターン２４ｂの給電端子２５とパッド１２の凹部１７とは、これら両者間に絶縁用の間隙を設けることで電気的に切り離されている。

図１および図２に示すように、電源コネクタ２６が正極端子２１および負極端子２２に半田付けされている。電源コネクタ２６は、基板２の第１の面５ａの上に位置されているとともに、リード線２６ａを介して電源回路に電気的に接続されている。さらに、負側給電導体１４と中継導体１５との間は、中継コネクタ２７を介して短絡されている。

図５に示すように、パッド１２を含む第１の導体パターン１０は、銅層２８、ニッケルめっき層２９および銀めっき層３０を有する三層構造となっている。銅層２８は、基板２の第１の面５ａの上に積層された銅箔をエッチングすることで形成されている。ニッケルめっき層２９は、銅層２８に電解めっきを施すことで銅層２８の上に形成されている。銀めっき層３０は、ニッケルめっき層２９に電解めっきを施すことでニッケルめっき層２９の上に形成されている。銀めっき層３０は、ニッケルめっき層２９を被覆するとともに、第１の導体パターン１０の表面に露出された反射層を構成している。よって、第１の導体パターン１０の表面は、光反射面となっている。この光反射面の全光線反射率は９０％程度である。

ニッケルめっき層２９は、膜厚を５μｍ以上とするのが好ましい。同様に銀めっき層３０は、膜厚は、１μｍ以上とするのが好ましい。このようにニッケルめっき層２９および銀めっき層３０の膜厚を規定することで、ニッケルめっき層２９および銀めっき層３０の膜厚のばらつきを解消でき、全てのパッド１２の光反射率を均一化することができる。

第２の導体パターン１１は、第１の導体パターン１０のパッド１２に電解めっきを施す際に、全てのパッド１２を同電位に維持するためのものである。具体的には、第２の導体パターン１１は、図２に示すような共通ライン３２と複数の枝ライン３３とを有している。共通ライン３２は、基板２の長辺２ａに沿うように基板２の全長に亘って直線状に延びている。それとともに、共通ライン３２は、基板２の長辺２ａを規定する基板２の端縁から予め決められた距離Ｄだけ離れている。

さらに、共通ライン３２は、基板２の貫通部６に対応する位置に複数の曲線部３４を有している。曲線部３４は、貫通部６の縁から遠ざかる方向に円弧を描いて湾曲されている。このため、共通ライン３２は、曲線部３４の存在により、貫通部６に対応する箇所においても少なくとも前記距離Ｄと同じ寸法だけ貫通部６の縁から離れている。

枝ライン３３は、共通ライン３２から分岐されてパッド１２に向けて直線状に延びている。枝ライン３３は、基板２の長手方向に互いに間隔を存して並んでいる。枝ライン３３の先端は、全てのパッド１２および中継導体１５の給電パターン２４ａに電気的に接続されている。言い換えると、全てのパッド１２および中継導体１５は、枝ライン３３を介して共通ライン３２に電気的に接続されている。

第２の導体パターン１１は、基板２の第１の面５ａの上に第１の導体パターン１０と同時に形成したものであり、第１の導体パターン１０と同様の三層構造となっている。そのため、第２の導体パターン１１の表面は銀めっき層で構成されて、光反射性を有している。

複数の発光素子３は、発光ダイオード（ＬＥＤ）のベアチップである。本実施形態では、発光装置１を介して白色系の光を発光させるため、青色の光を発する発光素子３を用いた。ＬＥＤのベアチップ３は、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されている。発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成された正側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成された負側電極とで構成されている。

発光素子３は、各パッド１２の第１の実装領域１６ａおよび第２の実装領域１６ｂにシリコーン樹脂系の接着剤３６を介して接着されている。具体的には、６個の発光素子３がパッド１２の第１の実装領域１６ａに基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいるとともに、６個の発光素子３がパッド１２の第２の実装領域１６ｂに基板２の長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。そのため、各パッド１２は、１２個の発光素子３を有している。

すなわち、基板２の長手方向に９つのパッド１２が並ぶと、各列５４個ずつの発光素子３が基板２の長手方向に並ぶことになる。このように、基板２の長手方向に沿って２列に並んだ各列の発光素子３は、図１に示すように細長い封止部材４ａ、４ｂでそれぞれ封止される。本実施形態では、基板２の長手方向に沿って２列の発光素子３を並べたが、発光素子３の列は３列以上にしても良い。

図３および図５に示すように、発光素子３の正側電極は、発光素子３が接着されたパッド１２にボンディングワイヤ３８を介して電気的に接続されている。発光素子３の負側電極は、隣り合うパッド１２の給電端子２０および給電パターン２４ａ，２４ｂの給電端子２５に他のボンディングワイヤ３９を介して電気的に接続されている。これらボンディングワイヤ３８、３９は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため、金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。

すなわち、図６に示すように、発光装置１は、１２個の発光素子３が並列に接続された９個の並列回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ，４０ｉを有するとともに、９個の並列回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ，４０ｉが互いに直列に接続されている。

さらに、本実施形態では、発光装置１の誤作動を防止するため、９個の並列回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ，４０ｉの夫々にコンデンサ４１が接続されている。それとともに、並列回路４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ，４０ｅ，４０ｆ，４０ｇ，４０ｈ，４０ｉを直列に接続する回路にもコンデンサ４１が接続されている。コンデンサ４１は、基板２の第１の面５ａに実装されている。

本実施形態では、ボンディングワイヤ３９が接続される給電端子２０，２５は、隣り合うパッド１２の凹部１７に挿入されている。言い換えると、給電端子２０，２５が第１および第２の実装領域１６ａ，１６ｂの中央部に向けて進出するので、ボンディングワイヤ３８，３９の長さを変えることなく発光素子３を第１および第２の実装領域１６ａ，１６ｂの中央部に接着することができる。そのため、発光素子３が発する熱を第１および第２の実装領域１６ａ，１６ｂの広範囲に伝えて、パッド１２から効率よく放出することができる。

全てのパッド１２を同電位に維持する第２の導体パターン１１は、第１の導体パターン１０に電解めっきを施した以降は無用となる。そのため、本実施形態では、第１の導体パターン１０に電解めっきを施した後、第２の導体パターン１１の共通ライン３２を除去して、第２の導体パターン１１によるパッド１２の電気的な接続を遮断している。

図３および図５に示すように、凹部４５が基板２の第１の面５ａに形成されている。凹部４５は、共通ライン３２を除去した後に残った痕跡であって、基板２の長辺２ａに沿って延びている。凹部４５は、底面４５ａと、一対の側面４５ｂ，４５ｃとで規定された溝であって、基板２の第１の面５ａに開口されている。

さらに、凹部４５は、基板２の貫通部６に対応する位置に複数の湾曲部４６を有している。湾曲部４６は、貫通部６を迂回するように共通ライン３２の曲線部３４と合致する形状に形成されている。このような凹部４５は、基板２の長辺２ａを規定する基板２の端縁とパッド１２との間に位置されて、基板２の端縁から予め決められた距離だけ離れている。本実施形態によると、凹部４５は幅寸法が１ｍｍであり、深さ寸法が０．３ｍｍである。

このような凹部４５の存在により、第２の導体パターン１１は、枝ライン３３のみが基板２の第１の面５ａの上に残っている。残った枝ライン３３は、電気的に切り離されている。さらに、基板２の長辺２ａを規定する基板２の端縁からパッド１２に至る沿面距離は、凹部４５の側面４５ｂ，４５ｃの高さ寸法を加えた値となる。よって、沿面距離は、基板２の端縁からパッド１２に至る空間距離よりも凹部４５の深さ分だけ長くなる。凹部４５の形状は本実施形態に限らない。例えば、凹部４５は、基板２の長手方向と直交する方向の断面形状がＶ字形あるいはＵ字形でもよい。

封止部材４ａ、４ｂは、二列に並んだ発光素子３およびボンディングワイヤ３８，３９をパッド１２の上に封止している。封止部材４ａ，４ｂは、例えばＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体が適量混ぜられた透明なシリコーン樹脂製であり、その断面形状が扁平な山形になるように塗布されて、基板２の長手方向に沿って直線状に延びている。封止部材４ａ、４ｂの望ましい断面形状については、後に詳しく説明する。

蛍光体は、発光素子３が発する光で励起されて、発光素子３が発する光の色とは異なる色の光を放射する。本実施形態では、発光素子３が青色光を発するため、発光装置１が白色系の光を出射できるように、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体を使用した。

図１および図５に示すように、基板２の第１の面５ａは、発光素子３およびコンデンサ４１のような部品が実装される領域を除いて白色のレジスト層４８で覆われている。少なくとも発光素子３（ＬＥＤのベアチップ）が接着される部分、すなわち、発光素子３の実装部は、このレジスト層４８が形成されていない領域となる。この領域は、図１および図５に示すように、封止部材４ａ、４ｂで埋められて封止される。

レジスト層４８は、光反射性を有している。レジスト層４８は、上記領域を除いて、第１の導体パターン１０、枝ライン３３および凹部４５を連続して覆い隠している。そのため、基板２の第１の面５ａの上の第１の導体パターン１０、枝ライン３３および凹部４５は、視覚的に見え難くなっている。

図５に示すように、基板２の第１面５ａ上には、パッド１２が形成され、その上にレジスト層４８が積層される。レジスト層４８は、白色のフォトレジスト材料によって形成されている。そして、このレジスト層４８は、発光素子３から放出された光を前方（図５で上方）に反射する機能、およびパッド１２や給電導体１３、１４などの金属層の腐食を防止する機能を担う。発光素子３の光をレジスト層４８の表面で反射するためには、発光素子３の上面は、少なくともレジスト層４８の表面より高くする必要がある。換言すれば、レジスト層４８の表面は、発光素子３の上面より低い位置に形成することが望ましい。

このため、本実施形態では、パッド１２の厚さを３５μｍに設定し、レジスト層４８の厚さを４０μｍに設定し、発光素子３の高さを８０μｍに設定した。レジスト層４８の厚さは、３０〜４０μｍに設定することが望ましく、例えばレジスト層４８の厚さを３０μｍに変更する場合には、パッド１２の厚さを３０μｍ未満にすれば良い。

図４および図５に示すように、１８個の四角い放熱シート５０が基板２の第２の面５ｂに積層されている。放熱シート５０は導電体の一例であって、熱伝導性に優れた銅箔で構成されている。放熱シート５０は、第１の面５ａの上のパッド１２に対応するように、基板２の長手方向に互いに間隔を存して二列に並んでいる。隣り合う放熱シート５０は、基板２の長手方向に延びる第１のスリット５１および基板２の長手方向と直交する短手方向に延びる複数の第２のスリット５２によって熱的に切り離されている。さらに、放熱シート５０および基板２の第２の面５ｂは、レジスト層５３で覆われている。

基板２の第２の面５ｂに放熱シート５０を積層したことで、発光素子３の熱を受ける基板２の温度分布を均等化することができる。そのため、基板２の放熱性能を高めることができる。特に、隣り合う放熱シート５０の間に基板２の長手方向と直交する短手方向に沿う第２のスリット５２を設けたことで、熱による基板２の反りや変形を抑制できる。

次に、発光装置１を製造する工程について、図１ないし図３、および図５を参照して説明する。なお、ここでは、基板２の第２面５ｂに放熱シート５０を積層する工程についての説明は省略する。

まず、基板２の第１の面５ａの上に第１の導体パターン１０および第２の導体パターン１１を形成する。具体的には、第１の面５ａに積層された銅箔をエッチングすることで、第１および第２の導体パターン１０，１１の銅層２８を形成する。第１の導体パターン１０の銅層２８のうちパッド１２を構成する部分は、第２の導体パターン１１の銅層２８を介して電気的に接続されている。このため、第１の導体パターン１０の銅層２８のうちパッド１２を構成する部分は、同電位に維持されている。

この状態で、第１の導体パターン１０の銅層２８に電解めっきを施すことにより、銅層２８の上にニッケルめっき層２９を形成する。引き続いて、ニッケルめっき層２９に電解めっきを施すことにより、ニッケルめっき層２９の上に銀めっき層３０を形成する。電解めっきを実行する工程では、第１の導体パターン１０の銅層２８のうちパッド１２を構成する全ての部分が同電位に維持されている。そのため、第１の導体パターン１０の銅層２８を負極とし、めっきと同一の金属を正極として両極間に電流を流すことで、第１の導体パターン１０の銅層２８の上にニッケルめっき層２９および銀めっき層３０が形成される。ニッケルめっき層２９および銀めっき層３０は、第２の導体パターン１１の銅層２８の上にも同時に形成される。この状態を図２に示す。

この後、図３に示すように、第２の導体パターン１１の共通ライン３２を基板２の第１の面５ａから取り除く。具体的には、第１の面５ａの上の共通ライン３２を削り取る。この結果、第１の導体パターン１０のパッド１２と第２の導体パターン１１との電気的な接続が遮断され、パッド１２が電気的に独立した状態に保持される。

共通ライン３２を第１の面５ａの上から削り取ると、第１の面５ａの上に溝状の凹部４５が形成される。凹部４５は、基板２の貫通部６に対応した位置に貫通部６を迂回するように湾曲された湾曲部４６を有している。

凹部４５は、共通ライン３２から分岐された枝ライン３３の付け根を横切っている。この結果、枝ライン３３は、互いに電気的に切り離された状態で基板２の第１の面５ａの上に残っている。

この後、図３に示すように、パッド１２の第１および第２の実装領域１６ａ，１６ｂの上に、夫々６個の発光素子３を接着する。引き続いて発光素子３の正側電極を、当該発光素子３が接着されたパッド１２にボンディングワイヤ３８で電気的に接続する。同様に、発光素子３の負側電極を、隣り合うパッド１２の給電端子２０および給電パターン２４ａ，２４ｂの給電端子２５に夫々ボンディングワイヤ３９で接続する。

さらにこの後、図１および図５に示すように、導体パターン１０、１１の上に、レジスト層４８のパターンを形成する。前述したように、このレジスト層４８のパターンは、発光素子３の実装領域や他の電子部品の実装部分を除いた基板表面に形成される。本実施形態では、レジスト層４８を白色のフォトレジスト材料を用いて形成した。このため、レジスト層４８に紫外線を照射して露光および現像することで、領域のパターンを形成するようにした。

このレジスト層４８のパターンを形成する工程は、上述した第２の導体パターン１１の除去工程の前に行うこともできる。本実施形態では、第２の導体パターン１１を除去した後にレジスト層４８を積層したため、図１および図５に示すように、第２の導体パターン１１を削り取った後の凹部４５がレジスト層４８で埋められる。しかし、レジスト層４８を積層した後に、このレジスト層４８とともに第２の導体パターン１１を削り取ることで、凹部４５が発光装置１の表面に露出する。

最後に、二列に並んだ発光素子３およびボンディングワイヤ３８，３９を封止部材４ａ，４ｂを用いてパッド１２の上に封止する。このことにより、図１および図５に示すような、発光装置１が形成される。

この際、封止部材４ａ、４ｂは、適当な粘度に調整され、不用意に流れ出すことなく、図５に断面を示す扁平な山形状を保持するように、未硬化の状態で、各列の発光素子３およびボンディングワイヤ３８、３９の上に図１のように直線状に塗布される。そして、封止部材４ａ、４ｂを加熱して硬化させた後、或いは所定時間放置した後、封止部材４ａ、４ｂが硬化されてレジスト層４８の上述した領域に固定される。

次に、図７を参照して上述した発光装置１を組み込んだ照明装置１００について説明する。ここで説明する照明装置１００は、例えば、部屋の天井に設置して使用される天井直付タイプの照明装置である。

照明装置１００は、細長で略直方体形状の本体ケース１０１を備えており、この本体ケース１０１内には、上述した発光装置１が複数個、本実施形態では２個接続されて、長手方向に並べて配設されている。また、図示しない電源回路を備えた図示しない電源ユニットは、本体ケース１０１に内蔵されている。なお、本体ケース１０１の下方開口部には、光拡散性を有する前面カバー１０２が取り付けられている。

電源回路により２つの発光装置１に通電されると、複数の発光素子３が一斉に点灯されて、複数の発光素子３それぞれから光が出射される。複数の発光素子３から出射された光は、封止部材４ａ、４ｂ、および前面カバー１０２を順に透過して、白色の照明光として利用される。すなわち、当該照明装置１００は、面状光源として使用される。

照明装置１００の点灯中において、パッド１２は、各発光素子３が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能する。また、発光装置１の発光中、発光素子３が放射した光のうち基板２側に向かった光は、パッド１２の表の反射層で主として光の利用方向に反射される。そのため、光の取り出し効率を良好なものとすることができる。

また、このとき、複数の発光素子３を封止した封止部材４ａ、４ｂは、各発光素子３から出射された光を拡散する役割を担う。さらに、前面カバー１０２は、該カバーを透過する光をさらに拡散する役割を担う。つまり、封止部材４ａ、４ｂ、および前面カバー１０２を設けることで、点状光源を使用した発光装置１に特有な輝度ムラを抑制している。

しかし、本実施形態のように発光ダイオードの列を細長い封止部材４ａ、４ｂで封止した構造を採用すると、発光ダイオードの輝度や指向性などの特性に起因して、照明装置１００からの照明光に輝度ムラを生じ易い。つまり、本実施形態のように、封止部材の塗布量を少なくするため、図１および図５に示すように、２列に分割した細長い封止部材４ａ、４ｂを設けると、封止部材の列の間の離間部４ｃにおいて暗部を生じ易い。この場合、線状の暗部による縞状の輝度ムラを生じ易くなり、照明装置１００としての見栄えが悪くなる。

このような輝度ムラを無くす方法として、発光素子３の列を３列に増やして封止部材の列の間を狭める方法が考えられる。しかし、この方法を採用すると、発光素子３の必要数が多くなり、消費電力も多くなってしまう。代りに、暗部を目立たなくするため、２列の発光素子３の間隔Ｂを狭めると、その分、照明装置１００から放射される照明光の幅も狭くなり、所望の配光範囲が得られなくなる。

つまり、本実施形態のように、２列の発光素子３（封止部材４ａ、４ｂ）を備えた発光装置１において、縞状の輝度ムラが無く、且つ十分に満足のいく広い配光範囲を有する照明光を得るには、各列の封止部材４ａ、４ｂの幅Ａを適切な値に設計するとともに、２列の封止部材４ａ、４ｂ間の間隔Ｂを適当な値に設計する必要がある。すなわち、基板２の幅が決まっていることを前提にすると、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａとその間隔Ｂを適当な割合に設計する必要がある。

本発明者等は、この適当な割合を調べるため、２列の封止部材４ａ、４ｂの幅Ａ、およびその間隔Ｂを種々変更して、照明光の輝度ムラおよび配光範囲について観察した。その結果、間隔Ｂを幅Ａの０．５〜２倍にした場合、より好ましくは、０．５〜１倍にした場合に、輝度ムラの無い所望の配光範囲の照明光を得られることを見い出した。例えば、設計の都合で、発光素子３のレイアウトが決まっている場合、すなわち発光素子３の列の間隔が決まっている場合、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａおよびその塗布位置をコントロールすることで、上述した割合Ｂ／Ａを適切な値に設定できる。

実際には、２列の封止部材４ａ、４ｂの間の離間部４ｃには、レジスト層４８の表面が露出している。このレジスト層４８の表面は、両側の列の各発光素子３から放出された光の一部を前面側へ反射する。レジスト層４８の表面は、上述したように、高い反射率を有するため、この離間部４ｃにおける反射光は、暗部を目立たなくする役割の一端を担うことになる。つまり、この離間部４ｃにあるレジスト層４８の表面は、輝度ムラを抑制するための中間部材として機能する。

また、一方で、上述したように扁平な山形状の断面を有する封止部材４ａ、４ｂを用いた場合、以下に説明するような角度色差の問題も考慮することが望ましい。

つまり、発光装置１の角度色差は、封止部材４ａ、４ｂの断面形状から影響を受ける。このため、本実施形態の構成では、封止部材４ａ、４ｂが、例えば直径と高さの比が２．０〜７．８：１の略球面状に形成されている。このような構成によれば、発光装置１の角度色差を低減することができる。この内容について、図８乃至図１０を参照して詳しく説明する。なお、相関色温度差が小さいことは、角度色差が小さいことを意味する。

図１０は、径／高さの比率が異なるいくつかの場合の、出射角度と相関色温度との間係を示す。なお、ここでいう「径」とは、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａのことである。また、ここでいう「高さ」とは、発光素子３の発光面から封止部材４ａ、４ｂの頂部表面までの距離Ｃ（図５）のことである。本実施形態では、発光素子３の発光面がレジスト層４８の表面よりわずかに高く或いは略同等に設定されていることから、封止部材４ａ、４ｂの「高さ」は、レジスト層４８表面からの封止部材４ａ、４ｂの突出高さに相当するものと考えられる。

すなわち、径／高さの比率が２．０である場合、封止部材４ａ、４ｂの断面形状は半球状をしている。そして、径／高さの比率が大きくなるに従い、封止部材４ａ、４ｂの断面形状はより扁平状になる。「出射角度」は、鉛直下方を基準（０°）とし、この基準に対して光が出射される方向がなす角度である。

図８は、径／高さの比と、相関色温度差との間係を示す。「相関色温度差」とは、出射角度が０°から所定角度（例えば７５°）までにおける相関色温度の最大値と最小値との差のことである。例えば図８中におけるＡ点は、径／高さの比が約２．０８のときに相関色温度差が約１０００Ｋであることを示す。これは図１０中において、径／高さの比が２．０８のグラフ線において最大値と最小値との差ｄが約１０００Ｋであることから求められている。

なお、利用者に届く光の大部分が出射角度７５°以下で出射される光であるので、出射角度が０°〜７５°の範囲の相関色温度差が重要になる。ここで、相関色温度差が１０００Ｋを超えると、色むらが比較的目立ち始める。すなわち、利用者が違和感ない相関色温度差の最大許容値は、１０００Ｋであるといえる。

図８に示すように、封止部材４ａ、４ｂの直径と高さの比が２．０〜７．８：１となる範囲では、相関色温度差が１０００Ｋ以下に収まる。この範囲であれば、利用者は角度色差が気になりにくい。

ここで、各照射角度における相関色温度は、発光ダイオード３から封止部材４ａ、４ｂの表面までの光路の長さによるものと一般的に考えられている。その場合、封止部材４ａ、４ｂの断面形状が半球状（すなわち直径／高さが２．０）のときに、各部での光路長が等しくなるため、最も角度色差が少なくなるはずである。

それにも関わらず、上記分析結果は、封止部材４ａ、４ｂが扁平状のときに角度色差が最も少なくなることを示している。例えば封止部材４ａ、４ｂの直径と高さの比が４．４〜６．２：１となる範囲では、相関色温度差が６００Ｋを下回るので、より角度色差を小さくすることができる。

なお、図８乃至図１０の分析の実験条件は、蛍光体重量密度１０％、相関色温度５０００Ｋである。なお、相関色温度を一定に設定する場合において、異なる蛍光体密度を採用する場合、封止部材４ａ、４ｂの形状を相似的に大小変化させることになる。そのため、蛍光体重量密度が異なっても、角度色差に関しては上記実験条件と同じ傾向が得られる。また、白色といわれる色温度の全て（例えば４０００〜６０００Ｋ）で上記実験条件と同じ傾向が得られることが本発明者らにより確認されている。すなわち封止部材４ａ、４ｂの直径と高さの比を２．０〜７．８：１の範囲にすることで角度色差の低減を図ることができるのは、上記実験条件に限定されるものではない。

なお図９は、径／高さの比と、発光効率との間係を示す。図９に示すように、径／高さの比を大きく変化させても、発光効率はほとんど変わらない。すなわち、相関色温度差をより小さくするために、封止部材４ａ、４ｂの形状を変更しても、発光装置１の発光効率はほとんど低下しない。

なお、発光効率を考慮すると、封止部材４ａ、４ｂの直径と高さの比が２．０〜５．２：１となる範囲が、わずかであるが発光効率も高く維持されるので好ましいともいえる。またロバスト性を考慮すると、封止部材４ａ、４ｂの直径と高さの比が５．２〜７．８：１となる範囲が好ましい。例えば直径４ｍｍ、高さ０．６７５ｍｍの場合、径／高さの比は５．９３である。この場合において、径および高さがそれぞれ±０．１ｍｍの範囲で変化しても、比率のばらつきは５．２９〜６．７８であり、変動が小さく抑えられる。

以下、上述した第１の実施形態の効果について説明する。
第１の導体パターン１０のパッド１２を同電位に維持する第２の導体パターン１１は、共通ライン３２と、共通ライン３２から分岐されてパッド１２に至る複数の枝ライン３３とで構成されている。そのため、共通ライン３２を基板２から除去することで、第２の導体パターン１１によるパッド１２間の電気的な接続を遮断することができる。

よって、パッド１２の間の電気的な接続を遮断する作業を効率よく容易に行うことができ、発光装置１の生産性を高めることができる。

しかも、共通ライン３２を削り取った後に残る凹部４５は、基板２の端縁から予め決められた距離だけ離れているとともに、基板２の端縁とパッド１２との間に位置されている。この結果、基板２の端縁とパッド１２との間を結ぶ沿面距離が、基板２の端縁とパッド１２との間を結ぶ空間距離よりも凹部４５の深さに相当する分だけ長くなり、基板２の端縁からパッド１２に至る絶縁距離を確保できる。

加えて、凹部４５は、基板２の貫通部６に対応した位置に、貫通部６を迂回するように湾曲された湾曲部４６を有している。そのため、貫通部６の縁から湾曲部４６までの絶縁距離を同等に確保することができ、基板２の絶縁耐圧(dielectric strength)が向上する。よって、貫通部６を通るねじ８が金属製である場合でも、ねじ８とパッド１２との間の絶縁性を十分に確保でき、発光装置１の電気的絶縁の信頼性を向上できる。

また、本実施形態では、レジスト層４８の表面は、発光素子３の上面の高さより低い位置に形成されているので、レジスト層４８が発光素子３から出射される光の障害となることを軽減でき、発光効率を高めることができる。

また、本実施形態では、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａに対する封止部材４ａ、４ｂの間隔Ｂの比率Ｂ／Ａを、０．５〜２、より好ましくは０．５〜１にしたため、封止部材４ａ、４ｂの間で暗部を生じることを抑制でき、縞状の輝度ムラを抑制できる。特に、本実施形態では、封止部材４ａ、４ｂ間の離間部４ｃにあるレジスト層４８の表面が高い反射率を有する反射面として機能するため、封止部材４ａ、４ｂの間の暗部をより目立たなくすることができる。

また、本実施形態によると、発光装置１の角度色差を無くすため、封止部材４ａ、４ｂの径、すなわち幅Ａと高さＣの比を２．０〜７．８：１にした。これにより、角度色差のほとんど無い良好な照明光を得ることができた。

さらに、本実施形態の照明装置１００のように、下方開口部に前面カバー１０２を設けたことにより、上記のように輝度ムラを抑制し且つ角度色差を目立たなくした光をさらに拡散させることができ、均一で良質な照明光を照射することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る発光装置６０について、図１１および図１２を参照して説明する。本実施形態の発光装置６０は、封止部材４ａ、４ｂ間の離間部４ｃにあるレジスト層４８の表面上に、基板２の長手方向に沿って延びた細長い中間部材６２を有する以外、上述した第１の実施形態の発光装置１と同じ構造を有する。このため、ここでは、第１の実施形態と同様に機能する構成要素について、同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

なお、図１１は、図１に対応する平面図であり、図１２は、図５に対応する断面図である。また、この発光装置６０は、第１の実施形態の発光装置１と同様に、図７に示すように、２個つなげて照明装置１００に組み込まれる。

中間部材６２は、透光性を有するシリコーン樹脂を、図１１に示すように、封止部材４ａ、４ｂと略同じ長さで、離間部４ｃに塗布することで構成されている。つまり、中間部材６２は、図１２に示すように、封止部材４ａ、４ｂの内側表面に密着し、離間部４ｃを埋めるように設けられている。なお、中間部材６２の表面の高さは、その両側にある封止部材４ａ、４ｂの頂部の高さと同等またはそれ以上であることが望ましい。

本実施形態の発光装置６０によると、各列の発光素子３から出射された光の一部が中間部材６２に入射される。この中間部材６２に入射された光は、中間部材６２を介して導光されて拡散され、その一部が離間部４ｃのレジスト層の表面で反射される。この反射光を含む、中間部材６２で拡散された光は、中間部材６２の表面から出射される。

このため、本実施形態によると、中間部材６２を設けない第１の実施形態と比較して、封止部材４ａ、４ｂ間の輝度をより高めることができ、離間部４ｃにおける暗部による縞状の輝度ムラをさらに目立たなくすることができる。

なお、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、離間部４ｃの幅Ｂを封止部材４ａ、４ｂの幅Ａの０．５〜２倍に設定した。また、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａを高さＣの２．０〜７．８倍に設定した。このため、本実施形態でも、上述したような輝度ムラや角度色差を抑制することができた。

特に、本実施形態の発光装置６０は封止部材４ａ、４ｂの間に中間部材６２を有するため、離間部４ｃの幅Ｂが封止部材４ａ、４ｂの幅Ａの２倍を超えても輝度ムラが生じ難い。つまり、中間部材６２を設けることで、離間部４ｃにおける輝度を高めることができるため、離間部４ｃの幅Ｂを多少広くしても輝度ムラを生じる心配がない。言い換えると、中間部材６２を設けることで、封止部材４ａ、４ｂ間の離間部４ｃの幅Ｂを僅かに広げることができ、照明装置１００としての配光範囲を広げることもできる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る発光装置７０について、図１３を参照して説明する。本実施形態の発光装置７０は、封止部材４ａ、４ｂ間の離間部４ｃにレジスト層４８が無い以外、上述した第２の実施形態の発光装置６０と略同じ構造を有する。このため、ここでは、第２の実施形態と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

なお、図１３は、図１２に対応する断面図である。また、この発光装置７０も、第１の実施形態の発光装置１と同様に、図７に示すように、２個つなげて照明装置１００に組み込まれる。

本実施形態では、封止部材４ａ、４ｂ間にレジスト層４８を設ける代りに、中間部材７２を設けた。この中間部材７２は、上述した第２の実施形態の中間部材６２と同様に、透光性を有するシリコーン樹脂により形成されている。また、この中間部材７２の表面の高さも、その両側にある封止部材４ａ、４ｂの頂部の高さと同等またはそれ以上であることが望ましい。なお、本実施形態では、中間部材７２は、パッド１２の銀めっき層３０の表面に接触して設けられている。このため、本実施形態では、各列の発光素子３から出射された光のうち中間部材７２に入射された一部の光は、銀めっき層３０の表面で反射されることになる。

つまり、本実施形態によると、中間部材７２に入射された光の一部が、より反射率の高い銀めっき層３０で反射されることになり、離間部４ｃにおける中間部材７２に輝度をより高くすることができる。特に、本実施形態によると、離間部４ｃにレジスト層４８を設けないことで、レジスト層４８で遮られる光を少なくすることができ、その分、中間部材７２のある離間部４ｃにおける輝度をより高めることができる。

なお、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、離間部４ｃの幅Ｂを封止部材４ａ、４ｂの幅Ａの０．５〜２倍に設定した。また、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａを高さＣの２．０〜７．８倍に設定した。このため、本実施形態でも、上述したような輝度ムラや角度色差を抑制することができた。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る発光装置８０について、図１４を参照して説明する。本実施形態の発光装置８０は、封止部材４ａ、４ｂの代りに、発光素子３を個々に被覆して封止する封止部材４ｄを設けた以外、上述した第１の実施形態の発光装置１と略同じ構造を有する。よって、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。

各発光素子３を個別に封止した複数の封止部材４ｄは、同じ形および同じサイズを有し、基板２の長手方向に沿って２列に並べて塗布されている。すなわち、基板２の短手方向（幅方向）に沿った各封止部材４ｄの幅Ａおよび高さＣは、全て同じサイズになっている。また、この場合、各列の封止部材４ｄの間の離間部４ｃは、図示のような幅Ｂに設定されている。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、離間部４ｃの幅Ｂを封止部材４ａ、４ｂの幅Ａの０．５〜２倍に設定した。また、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａを高さＣの２．０〜７．８倍に設定した。このため、本実施形態でも、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、上述したような輝度ムラや角度色差を抑制することができた。

特に、本実施形態によると、封止部材４ｄを各発光素子３毎に点在させたため、第１の実施形態と比較して、封止部材の材料を少なくでき、その分、材料コストを低減することもできる。

なお、本実施形態では、発光素子３毎に封止部材４ｄを設けたが、これに限らず、複数の発光素子３をブロック分けして、各ブロック毎に封止部材で封止するようにしても良い。

（第５の実施形態）
図１５には、第５の実施形態に係る発光装置９０の平面図を示してある。この発光装置９０は、封止部材４ｄの列間に、上述した第２の実施形態の中間部材６２と同じ中間部材９２を設けた以外、上述した第４の実施形態の発光装置８０と同じ構造を有する。このため、ここでは、第４の実施形態の発光装置８０と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、離間部４ｃの幅Ｂを封止部材４ａ、４ｂの幅Ａの０．５〜２倍に設定した。また、封止部材４ａ、４ｂの幅Ａを高さＣの２．０〜７．８倍に設定した。このため、本実施形態でも、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができ、上述したような輝度ムラや角度色差を抑制することができた。

また、本実施形態によると、第４の実施形態の発光装置８０と同様の効果を奏することができることに加え、中間部材９２を設けたことで、離間部４ｃにおける輝度をより高くすることができ、第２の実施形態と同様に、封止部材４ｄの列間を少し広げることもできる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

例えば、上述した実施形態では、中間部材６２、７２、９２を、透光性のシリコーン樹脂で形成したが、中間部材の材料は、この材料に限定されるものではなく、例えば、アクリル樹脂など、他の透明な樹脂を用いても良い。いかなる材料を用いたとしても、発光素子３を封止する封止部材４ａ、４ｂ、４ｄとの間の相対的な輝度の差を少なくできれば良い。

また、上述した実施形態では、流動性のあるシリコーン樹脂を離間部４ｃに塗布することで中間部材６２、７２、９２を形成したが、これに限らず、中間部材を流動性の無い硬い材料で形成しても良い。この場合、中間部材が接触する封止部材４ａ、４ｂ、４ｄを弾性を有する材料で形成すれば良く、それにより、両者の密着性を高めることができる。

また、上述した実施形態では、中間部材６２、７２、９２を、単に、透光性のシリコーン樹脂で形成したが、中間部材に拡散剤を混入させても良い。拡散剤として、例えば、アルミナやシリカなどがある。このように、拡散剤を中間部材６２、７２、９２に混入させることにより、中間部材における光の拡散効果を高めることができる。

さらに、照明装置としては、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置の光源などに適用可能である。

１…発光装置、２…基板、３…発光素子（ＬＥＤチップ）、４ａ、４ｂ、４ｄ…封止部材、４８、６２、７２、９２…中間部材、１００…照明装置。

Claims (3)

1. 複数の発光素子と；
   これら複数の発光素子を複数列に並べて実装した基板と；
   上記複数の発光素子を上記列に沿って封止した複数列の封止部材と；を有し、
   上記封止部材の列の間の距離は、各列の封止部材の幅の０．５〜２倍であり、
   上記封止部材の幅は、該封止部材の高さの２．０〜７．８倍である発光装置。
2. 装置本体と；
   装置本体に配設された請求項１の発光装置と；
   を有する照明装置。
3. 上記発光装置の前面を覆うように上記装置本体に取り付けられた光拡散性の前面カバーをさらに有する請求項２の照明装置。

Images