JP2014067816A

JP2014067816A - 発光装置

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Publication number: JP2014067816A
Application number: JP2012211038A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Takeda; 重郎武田; Tomohiro Miwa; 朋弘三輪; Shota Shimonishi; 正太下西; Hiroyuki Tajima; 博幸田嶌
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2012-09-25
Filing date: 2012-09-25
Publication date: 2014-04-17
Anticipated expiration: 2032-09-25
Also published as: US20140084311A1; JP5857928B2; US8921873B2

Abstract

【課題】配線パターン及びＬＥＤチップの対称性を高くし、発光装置からその周囲へ光を均一にムラなく放射する。
【解決手段】配線パターン３を設けた基板２のチップ実装面６に複数のＬＥＤチップ７を実装した発光装置において、配線パターン３を次の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けた。
（ア）配線パターンが、チップ実装面６をその中心から少なくとも３つの分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに放射状分割するとともに、各分割エリアを囲むように、配線パターンは放射状要素３ｒと周状要素３ｃとを含む。
（イ）各分割エリアからみて、それを囲む２つの放射状要素及び１つの周状要素のうちいずれか１つ又は２つが正極パターン４の一部であり、残りが負極パターン５の一部である。
（ウ）隣り合う分割エリアの間の放射状要素は１つのみである。
【選択図】図１

Description

本発明は、配線パターンを設けた基板のチップ実装面に複数のＬＥＤチップを実装した発光装置に関するものである。

配線パターンを設けた基板のチップ実装面に複数のＬＥＤチップを実装した発光装置においては、ＬＥＤチップの実装数及び実装回路の並列数が多くなるほど、ＬＥＤチップと配線パターンとの間の電気的接続を図るために、配線パターンの工夫が必要になる。

図４に示す従来例の発光装置９１は、ＣＯＢ（ＣｈｉｐｏｎＢｏａｒｄ）タイプの発光モジュールであり、基板９２と、配線パターン９３としての正極パターン９４及び負極パターン９５と、チップ実装面９６と、チップ実装面９６に実装された複数のＬＥＤチップ９７と、チップ実装面９６の周囲の枠９８と、枠９８の内側に充填されてＬＥＤチップ９７を封止した封止材（図示略）と、枠９８の外側の電極としての正電極１００及び負電極１０１とを備えている。

この図示例のＬＥＤチップ９７の実装個数は１６個であり、２個ずつ直列にしていて、並列数は８である。このような場合、配線パターン９３をチップ実装面９６の周縁に沿って設けただけでは、ボンディングワイヤ１０３が長くなるなど電気的接続が難しいため、配線パターン９３をチップ実装面９６内に拡張する必要がある。その例として、チップ実装面９６の中央に正極パターン９４の拡張部９４ａと負極パターン９５の拡張部９５ａとを並べて設け、これらの拡張部９４ａ，９５ａによりチップ実装面９６を左右のエリア９６ａ，９６ｂに２分割し、各エリアに９６ａ，９６ｂにＬＥＤチップ９７を実装し、前記の電気的接続を図るようにしたものがある。

特開２００８−２２７４１２号公報特開２００８−１２４４３６号公報

しかしながら、チップ実装面９６を左右のエリア９６ａ，９６ｂに２分割し、各エリアに９６ａ，９６ｂにＬＥＤチップ９７を実装した場合、発光装置９１を「いずれの方向から見ても配線パターン９３の対称性が高い」とはいえず、発光装置９１からその周囲へ光を均一にムラなく放射することが難しい。

また、正極パターン９４の拡張部９４ａと負極パターン９５の拡張部９５ａとが並んでいるため、エリア９６ａ，９６ｂどうしが大きく離れ、よってエリア９６ａのＬＥＤチップ７とエリア９６ｂのＬＥＤチップ７も大きく離して実装することになり、ＬＥＤチップ７の対称性も高いとはいえないから、この点からも光のムラが大きくなる。

本発明は、配線パターンを設けた基板のチップ実装面に複数のＬＥＤチップを実装した発光装置において、配線パターンを次の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けたことを特徴とする。
（ア）配線パターンが、チップ実装面をその中心から少なくとも３つの分割エリアに放射状分割するとともに、各分割エリアを囲むように、配線パターンは放射状要素と周状要素とを含む。
（イ）各分割エリアからみて、それを囲む２つの放射状要素及び１つの周状要素のうちいずれか１つ又は２つが正極パターンの一部であり、残りが負極パターンの一部である。
（ウ）隣り合う分割エリアの間の放射状要素は１つのみである（２つ以上が並んで設けられることはない。）。

本発明の発光装置によれば、ＬＥＤチップの実装数及び実装回路の並列数が多くても、ＬＥＤチップと配線パターンとの間の電気的接続を図ることができるというだけでなく、配線パターン及びＬＥＤチップの対称性が高くなり、発光装置からその周囲へ光を均一にムラなく放射することができるという優れた効果を奏する。

（ａ）は実施例１の発光装置をその封止樹脂の一部を除いて見た斜視図、（ｂ）は同発光装置をその封止樹脂の全部を除いて見た平面図である。（ａ）は実施例２の発光装置をその封止樹脂の全部を除いて見た平面図、（ｂ）は実施例３の発光装置をその封止樹脂の全部を除いて見た平面図である。実施例４の発光装置をその封止樹脂の全部を除いて見た平面図である。従来例の発光装置をその封止樹脂の全部を除いて見た平面図である。

配線パターンを設けた基板のチップ実装面に複数のＬＥＤチップを実装した発光装置において、配線パターンを次の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けたことを特徴とする。
（ア）配線パターンが、チップ実装面をその中心から少なくとも３つの分割エリアに放射状分割するとともに、各分割エリアを囲むように、配線パターンは放射状要素と周状要素とを含む。
（イ）各分割エリアからみて、それを囲む２つの放射状要素及び１つの周状要素のうちいずれか１つ又は２つが正極パターンの一部であり、残りが負極パターンの一部である。
（ウ）隣り合う分割エリアの間の放射状要素は１つのみである（２つ以上が並んで設けられることはない。）。

図１に示す実施例１の発光装置１は、ＣＯＢ（ＣｈｉｐｏｎＢｏａｒｄ）タイプの発光モジュールであり、基板２と、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５と、チップ実装面６と、チップ実装面６に実装された複数のＬＥＤチップ７と、チップ実装面６の周囲の枠８と、枠８の内側に充填されてＬＥＤチップ７を封止した封止材９と、枠８の外側の電極としての正電極１０及び負電極１１とを備えている。なお、負極パターン５には、正極パターン４との別を分かりやすくするために、図中に斜線を付した（以下、同じ）。

さらに、発光装置１は、必要に応じて、枠８の外側に電極の極性表示１２、Ｔｃ（ケース温度）測定部位１３、アライメントマーク１４等を備えている。

基板２の材料はセラミックであるが、熱伝導性であれば特に限定されず、樹脂、金属等も例示できる。基板２の形状は四角形であるが、特に限定されず、円形、三角形等も例示できる。基板２の隅には取付用の穴１５が形成されているが、切欠でもよいし、これらがなくてもよい。基板２の下面は、放熱器（図示略）に熱的に結合される。基板２の上面には、前述した配線パターン等（３〜１２）が設けられる。

配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５は、次の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けられている。
（ア）配線パターン３が、チップ実装面６をその中心から少なくとも３つ（本例は４つ）の分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに放射状分割するとともに、各分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを囲むように、配線パターン３は放射状要素３ｒと周状要素３ｃとを含む。
（イ）各分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄからみて、それを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうちいずれか１つ又は２つが正極パターン４の一部であり、残りが負極パターン５の一部である。
（ウ）隣り合う分割エリア（例えば６ａと６ｂ）の間の放射状要素３ｒは１つのみである（２つ以上が並んで設けられることはない）。

より具体的には本例では、正電極１０に接続する正極パターン４が、枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに半周状に延び、その先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延び、その先端から前記半周状とは反対側へ９０度折曲して半径状に延びている。また、負電極１１に接続する負極パターン５が、正極パターン４とは１８０度反対側より枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに半周状に延び、その先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延び、その先端から前記半周状とは反対側へ折曲して半径状に延びている。

・第１の分割エリア６ａを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。
・第２の分割エリア６ｂを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、２つの放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第３の分割エリア６ｃを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第４の分割エリア６ｄを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、２つの放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。

勿論、正極パターン４と負極パターン５との間には、必要な絶縁距離が設けられている。よって、上記の「囲む」とは、この絶縁距離又はその他の理由により生じるパターンの離間を容認するものである。

チップ実装面６の形状は、特に限定されず、円形、四角形（正方形、長方形、菱形、隅を丸くしたものも含む。）、樽形、三角形等を例示できるが、図示例は円形である。

ＬＥＤチップ７は、表面実装型が好ましく、特に限定されないが、図示例はフェース・アップ実装タイプのＬＥＤチップ７である。よって、ＬＥＤチップ７と配線パターン３との間、また、ＬＥＤチップ７どうしの間の電気的接続を図るためには、ＬＥＤチップ７の上面に形成されたＰ型電極パッドとＮ型電極パッドにボンディングワイヤ１７でワイヤボンデングされる。ＬＥＤチップ７の発光色は、特に限定されないが、例えば青色発光をするものが用いられている。

ＬＥＤチップ７の実装個数は、特に限定されないが、本例では各分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに４個のＬＥＤチップ７が実装されており、よって総数は１６個である。この４個のＬＥＤチップ７は、特に限定されないが、例えば２個ずつ直列にしその２つを並列に配線する例を図示している。この場合、正極パターン４に対して２箇所のボンデングが必要であり、負極パターン５に対しても２箇所のボンデングが必要であるが、本発明によれば、いずれの分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄも正極パターン４の一部と負極パターン５の一部とで囲まれているので、これら一部にボンデング箇所を容易に確保することができる。

また、チップ実装面６をその中心から４つの分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄに放射状分割（好ましくは等角分割）して、各分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにＬＥＤチップ７を実装しているので、発光装置１をいずれの方向から見ても配線パターン３の対称性が高く、発光装置１からその回りへ光を均一にムラなく放射することができる。

また、隣り合う分割エリア（例えば６ａと６ｂ）の間の放射状要素３ｒは１つのみである（２つ以上が並んで設けられることはない）ため、隣り合う分割エリアどうしは互いに近接し、よって隣り合う分割エリアのＬＥＤチップ７も大きく離れないように実装できるから、ＬＥＤチップ７の対称性も高くなり、この点からも光のムラが少なくなる。

封止材９の材料は、特に限定されず、樹脂、ガラス等を例示できる。封止材９には、取り出す光の色等の必要に応じて、蛍光体を含ませることができる。例えば、前述の青色発光のＬＥＤチップ７を用いる場合、封止材９に蛍光体を含ませなければ、青色光がそのまま取り出され、青色光によって励起されて黄色光を発する蛍光体を含ませれば、補色関係にある両光が合成された白色光が取り出される。

図２（ａ）に示す実施例２の発光装置２１は、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５の具体的設け方においてのみ実施例１と相違し、その他は共通である。特に、本例でも、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５は、上記の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けられている点は共通である。そこで、相違する点のみ説明する。

具体的には本例では、正電極１０に接続する正極パターン４が、枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに半周状に延び、その半周の中央からチップ実装面６の中心に向かって分岐して半径状に延びている。また、負電極１１に接続する負極パターン５が、正極パターン４とは１８０度反対側より枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに半周状に延び、その半周の基端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延びる一方、前記半周の先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延びている。

・第１の分割エリア６ａを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。
・第２の分割エリア６ｂを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第３の分割エリア６ｃを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第４の分割エリア６ｄを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。

よって、本例によっても、実施例１と同様の作用効果を得ることができる。

図２（ｂ）に示す実施例３の発光装置３１は、チップ実装面６をその中心から３つの分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃに放射状分割したことと、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５の具体的設け方においてのみ実施例１と相違し、その他は共通である。特に、本例でも、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５は、上記の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けられている点は共通である。そこで、相違する点のみ説明する。

具体的には本例では、正電極１０に接続する正極パターン４が、枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに１／３周状に延び、その先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延び、その先端から前記１／３周とは反対側へ６０度折曲して半径状に延びている。また、負電極１１に接続する負極パターン５が、正極パターン４とは１８０度反対側より枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに半周状に延び、その半周の基端からチップ実装面６の中心に向かって９０度折曲して半径状に延び、それとは別に枠８の内側に入ってからチップ実装面６の周縁に沿って時計回りに１／６周状に延びている。

・第１の分割エリア６ａを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、２つの放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第２の分割エリア６ｂを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第３の分割エリア６ｃを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。

図３に示す実施例４の発光装置４１は、チップ実装面６をその中心から６つの分割エリア６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆに放射状分割したことと、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５の具体的設け方と、ＬＥＤチップ７の実装個数とその接続においてのみ実施例１と相違し、その他は共通である。特に、本例でも、配線パターン３としての正極パターン４及び負極パターン５は、上記の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けられている点は共通である。そこで、相違する点のみ説明する。

具体的には本例では、正電極１０に接続する正極パターン４が、枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに１／６周状に延び、別にチップ実装面６の周縁に沿って時計回りに１／６周状に延び、さらに別にチップ実装面６の中心に向かって半径状に延び、その先端から左右に６０度ずつ分岐して半径状に延びている。また、負電極１１に接続する負極パターン５が、正極パターン４とは１８０度反対側より枠８の内側に入ってから、チップ実装面６の周縁に沿って反時計回りに１／３周状に延び、その先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延び、それとは別に枠８の内側に入ってからチップ実装面６の周縁に沿って時計回りに１／３周状に延び、その先端からチップ実装面６の中心に向かって折曲して半径状に延び、さらに別に枠８の内側に入ってからチップ実装面６の中心に向かって半径状に延びている。

・第１の分割エリア６ａを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第２の分割エリア６ｂを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第３の分割エリア６ｃを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。
・第４の分割エリア６ｄを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。
・第５の分割エリア６ｅを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒが負極パターン５の一部である。
・第６の分割エリア６ｆを囲む２つの放射状要素３ｒ及び１つの周状要素３ｃのうち、一方の放射状要素３ｒが正極パターン４の一部であり、他方の放射状要素３ｒ及び周状要素３ｃが負極パターン５の一部である。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

１発光装置
２基板
３配線パターン
３ｃ周状要素
３ｒ放射状要素
４正極パターン
５負極パターン
６チップ実装面
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ分割エリア
７ＬＥＤチップ
８枠
９封止材
１０正電極
１１負電極
１７ボンディングワイヤ
２１発光装置
３１発光装置
４１発光装置

Claims

配線パターンを設けた基板のチップ実装面に複数のＬＥＤチップを実装した発光装置において、配線パターンを次の条件（ア）、（イ）及び（ウ）を満たすように設けたことを特徴とする発光装置。
（ア）配線パターンが、チップ実装面をその中心から少なくとも３つの分割エリアに放射状分割するとともに、各分割エリアを囲むように、配線パターンは放射状要素と周状要素とを含む。
（イ）各分割エリアからみて、それを囲む２つの放射状要素及び１つの周状要素のうちいずれか１つ又は２つが正極パターンの一部であり、残りが負極パターンの一部である。
（ウ）隣り合う分割エリアの間の放射状要素は１つのみである。