JP2015060972A - 発光モジュール、照明装置および照明器具 - Google Patents

発光モジュール、照明装置および照明器具 Download PDF

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Abstract

【課題】点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに適した発光モジュールを提供する。【解決手段】第1の発光素子120は、当該第1の発光素子120の近傍に存する導電ランド163と第1のボンディングワイヤ170によって接続されており、前記第1の発光素子120とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子120よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子130は、当該第2の発光素子130の近傍に存する導電ランド163と第2のボンディングワイヤ180によって接続されており、前記第2のボンディングワイヤ180の線径は、第1のボンディングワイヤ170の線径より太い、発光モジュールとする。【選択図】図6

Description

本発明は、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子を利用した発光モジュール、照明装置および照明器具に関し、特に、そのような発光モジュールにおいて照明光の色ズレを改善する技術に関する。
従来から、青色LEDが発光する青色光の一部を、波長変換部材により緑色から黄色の領域の光に変換して、青色光と緑色から黄色の領域の光との混色により白色光を得るタイプの白色光源が実用化されており、そのような白色光源を用いた種々の発光モジュールが製品化されている。
しかしながら、上記白色光源を用いた照明器具の照明光は演色性が良好でない傾向にある。これは白色光源の照明光に赤色成分が不足しているからであり、赤色成分の不足により演色性が良好でなくなるのである。
そこで、白色光源と赤色光源とを組み合わせることで、白色光源の白色光に赤色光源の赤色光を加え、これによって赤色成分を補って、照明光による演色性を向上させることが提案されている(特許文献1)。
特開2012−64888号公報
新編色彩科学ハンドブック[第3版]日本色彩学会編
しかしながら、実際に白色光源と赤色光源とを組み合わせた発光モジュールを製造し点灯させてみたところ、赤色光源に赤色LEDが用いられている場合に、特定の点灯状況において照明光の色ズレが確認された。すなわち、白色光源と赤色LEDとを単に組み合わせただけでは、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持するのは困難であるとわかった。
本発明は、上記した課題に鑑み、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに適した発光モジュール、照明装置および照明器具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る発光モジュールは、基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太いことを特徴とする。
なお、本願において、白色、赤色、青色、黄色など光の色を特定する表現は、国際照明委員会(CIE)で規定されているような厳密なものではなく(例えば、国際照明委員会は、赤色の波長を700nm、青色の波長を435.8nm、黄色の波長を546.1nmと規定している。)、光の波長領域をおおよその範囲で特定するものに過ぎない。したがって、光の波長領域を厳密に特定する必要がある場合は、数値範囲を用いて波長領域を特定している。
本発明の一態様に係る発光モジュールの特定の局面では、前記第1の発光素子は青色光または紫外光を発し、前記第2の発光素子は、赤色光を発することを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの特定の局面では、前記第2のボンディングワイヤの線長は、前記第1のボンディングワイヤの線長よりも短いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの更に特定の局面では、前記第2の発光素子の高さは、前記第1の発光素子の高さよりも低いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの別の特定の局面では、前記第2のボンディングワイヤを構成する材料の熱伝導率は、前記第1のボンディングワイヤを構成する材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの別の特定の局面では、前記第2のボンディングワイヤを構成する材料の電気抵抗率は、前記第1のボンディングワイヤを構成する材料の電気抵抗率よりも低いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの別の特定の局面では、前記基板上における前記第1の発光素子と前記第2の発光素子との間であって前記第1の発光素子寄りに導電ランドが配置されており、当該導電ランドに、前記第1のボンディングワイヤと前記第2のボンディングワイヤとが接続されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの別の特定の局面では、前記第1の発光素子は、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を発し、前記第2の発光素子は、ピーク波長が615nm以上660nm以下の赤色光を発することを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの別の特定の局面では、前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子が発する光の一部を波長変換する波長変換材料を含んだ第1の封止部材により封止されており、前記第1の封止部材の表面からは、波長変換された光と波長変換されなかった光との混色により得られる白色光が発せられると共に、前記第2の発光素子は、無色透明の第2の封止部材により封止されており、前記第2の封止部材の表面からは赤色光が発せられることを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールの更に特定の局面では、前記第1のボンディングワイヤは、その全体が前記第1の封止部材に封止されていると共に、前記第2のボンディングワイヤは、その一部分が前記第2の封止部材に封止され、残りの部分が大気中に露出していることを特徴とする。
本発明の一態様に係る照明装置は、基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る照明器具は、基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太いことを特徴とする。
本発明の一態様に係る発光モジュールは、第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子に接続された第2のボンディングワイヤの線径が、第1の発光素子に接続された第1のボンディングワイヤの線径よりも太い。そのため、第1のボンディングワイヤの線径と第2のボンディングワイヤの線径とが同じ場合と比べて、第2の発光素子の熱が導電ランドおよび基板に伝わり易い。そうすると、点灯時に第2の発光素子の温度が上昇し難く、温度上昇による第2の発光素子の光出力の低下が起こり難いため、照明光の色ズレが起こり難い。したがって、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに適している。
本実施の形態に係る照明器具を示す断面図 本実施の形態に係る照明装置を示す斜視図 本実施の形態に係る照明装置を示す分解斜視図 本実施の形態に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図 図4(a)における二点鎖線Aで囲んだ部分の拡大図 図4(a)における二点鎖線Aで囲んだ部分の拡大正面図 LEDの温度がLEDの光出力に与える影響を示す図 変形例1に係る発光モジュールにおける導電ランドの位置を説明するための図 変形例2に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図 図9(a)における二点鎖線Bで囲んだ部分の拡大図 変形例3に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図 図11(a)における二点鎖線Cで囲んだ部分の拡大図 図11(a)における二点鎖線Dで囲んだ部分の拡大図 変形例4に係る照明装置を示す分解斜視図 変形例5に係る照明装置を示す断面図 変形例6に係る照明装置を示す断面図 変形例7に係る照明装置を示す分解斜視図
以下、本実施の形態に係る発光モジュール、照明装置および照明器具について、図面を参照しながら説明する。
<照明器具>
図1は、本実施の形態に係る照明器具を示す断面図である。図1に示すように、本実施の形態に係る照明器具1は、例えば、天井2に埋め込むようにして取り付けられるダウンライトであって、器具3、回路ユニット4、調光ユニット5および照明装置10を備えている。
器具3は、例えば、金属製であって、回路収容部3a、光源収容部3bおよび外鍔部3cを有する。回路収容部3aは、例えば有底筒状であって、内部に回路ユニット4が収容されている。光源収容部3bは、例えば筒状であって回路収容部3aの下端に延設されており、内部に照明装置10が収容されている。外鍔部3cは、例えば円環状であって、光源収容部3bの下側開口部に外方へ向けて延設されている。器具3は、回路収容部3aおよび光源収容部3bが天井2に貫設された埋込穴2aに埋め込まれ、外鍔部3cが天井2の下面2bにおける埋込穴2aの周部に当接された状態で、例えば取付ねじ(不図示)によって天井2に取り付けられる。
回路ユニット4は、外部からの電源供給を受けて、照明装置10を点灯させるためのものであって、照明装置10と電気的に接続される電源線4aを有し、当該電源線4aの先端には照明装置10のリード線71のコネクタ72と着脱自在に接続されるコネクタ4bが取り付けられている。なお、電源は、直流電源および交流電源のいずれであってもよい。
調光ユニット5は、ユーザーが照明装置10の照明光の輝度を調整するためのものであって、回路ユニット4と電気的に接続されており、ユーザーの操作を受けて調光信号を回路ユニット4に出力する。
<照明装置>
図2は、本実施の形態に係る照明装置を示す斜視図である。図2に示すように、本実施の形態に係る照明装置10は、例えば略円盤状の外観形状を有するランプユニットであって、内部に発光モジュール100が収容されている。
図3は、本実施の形態に係る照明装置を示す分解斜視図である。図3に示すように、照明装置10は、発光モジュール100以外に、ベース20、ホルダ30、化粧カバー40、カバー50、カバー押え部材60および配線部材70等を備えている。
発光モジュール100は、基板110と、当該基板110上に設けられた光源部101とを有する。発光モジュール100の詳細については後述する。
ベース20は、例えば、円板状のアルミダイキャスト加工品であって、上面側の中央に搭載部21を有し、当該搭載部21に発光モジュール100が搭載されている。また、ベース20の上面側には、搭載部21を挟んだ両側に、ホルダ30固定用の組立ねじ35を螺合させるためのねじ孔22が設けられている。さらに、ベース20の周部には、挿通孔23、ボス孔24および切欠部25が設けられている。
ホルダ30は、例えば、有底円筒状であって、円板状の押え板部31と、当該押え板部31の周縁からベース20側に延設された円筒状の周壁部32とを有する。発光モジュール100は、ホルダ30の押え板部31で発光モジュール100の基板110をベース20の搭載部21に押えつけることによって、ベース20に固定されている。押え板部31の中央には、発光モジュール100の光源部101を露出させるための窓孔33が形成されている。また、押え板部31の周部には、発光モジュール100に接続されたリード線71がホルダ30に干渉するのを防止するための開口部34が、窓孔33と連通した状態で形成されている。さらに、ホルダ30の押え板部31の周部には、ベース20のねじ孔22に対応する位置に、組立ねじ35を挿通するための挿通孔36が貫設されている。
化粧カバー40は、例えば、白色不透明の樹脂等の非透光性材料からなる円環状であって、ホルダ30とカバー50との間に配置されており、開口部34から露出したリード線71や組立ねじ35等を覆い隠している。化粧カバー40の中央には、光源部101を露出させるための窓孔41が形成されている。
カバー50は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラス等の透光性材料により形成されており、光源部101の表面から発せられた光はカバー50を透過して照明装置10の外部へ取り出される。当該カバー50は、光源部101を覆うドーム状であってレンズ機能を有する本体部51と、当該本体部51の周縁部から外方へ延設された外鍔部52とを有し、当該外鍔部52がベース20に固定されている。外鍔部52には、カバー押え部材60のボス部61に対応する位置に、ボス部61を避けるための半円状の切欠部53が形成されている。さらに、外鍔部52には、ベース20の挿通孔23に対応する位置に、挿通孔23に挿通される取付ねじ(不図示)を避けるための半円状の切欠部54が形成されている。
カバー押え部材60は、例えば、アルミニウム等の金属や白色不透明の樹脂のような非透光性材料からなり、カバー50の本体部51から発せられる光を妨げないように円環板状になっている。カバー押え部材60でカバー50の外鍔部52をベース20に押えつけることによって、カバー50はベース20に固定されている。カバー押え部材60の下面側には、ベース20のボス孔24に対応する位置に、円柱状のボス部61が設けられている。カバー押え部材60は、カバー押え部材60のボス部61をベース20のボス孔24に挿通させた状態で当該ボス部61の先端部分を潰して行う所謂カシメ留めによって、ベース20に固定されている。カバー押え部材60の周縁部には、ベース20の挿通孔23に対応する位置に、挿通孔23に挿通される取付ねじ(不図示)を避けるための半円状の切欠部62が形成されている。
配線部材70は、発光モジュール100と電気的に接続された一組のリード線71を有し、それらリード線71の発光モジュール100に接続された側とは反対側の端部にはコネクタ72が取り付けられている。発光モジュール100に接続された配線部材70のリード線71は、ベース20の切欠部25を介して照明装置10の外部へ導出されている。
<発光モジュール>
[発光モジュールの基本構成]
図4は、本実施の形態に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図4(a)に示すように、発光モジュール100は、基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、封止部材140、枠体150、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備えている。光源部101は、複数の第1の発光素子120と、複数の第2の発光素子130と、封止部材140とで構成されている。
基板110は、例えば、略方形板状であって、セラミック基板や熱伝導樹脂等からなる絶縁層とアルミ板等からなる金属層との2層構造を有する。基板110の上面111には、第1の発光素子120および第2の発光素子130が、COB(Chip on Board)技術を用いてフェイスアップ実装されている。なお、第1の発光素子および第2の発光素子は、COB技術を用いてフェイスアップ実装されたものに限定されず、例えばSMD(Surface Mount Device)型のものが基板に搭載されていてもよい。
第1の発光素子120と第2の発光素子130とは、例えばマトリクス状に配置されている。具体的には、6個の第1の発光素子120と6個の第2の発光素子130との合計12個の発光素子120,130からなる直線状の素子列102が、両端を揃え6条平行に並べて配置されている。各素子列102では、第1の発光素子120と第2の発光素子130とが交互に等間隔を空けながら一列に並べられている。その結果、素子列102に沿った方向において、同じ発光色の発光素子120,130が連続して並んでおらず、光源部101の色むらが抑制されている。
また、6条の素子列102は、発光素子120,130が第1、第2、第1・・・の順で並べられたものと、発光素子120,130が第2、第1、第2・・・の順で並べられたものとが、交互に配置されている。したがって、素子列102と直交する方向においても、同じ発光色の発光素子120,130が連続して並んでおらず、結果として第1の発光素子120と第2の発光素子130とは千鳥配置になっており、光源部101の色むらがより抑制されている。
各第1の発光素子120は、例えば、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を出射する青色LEDである。なお、第1の発光素子120は、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を発する青色LEDに限定されず、それ以外の波長の青色光を発する青色LEDであってもよいし、紫外光を発するLEDであってもよい。紫外光の場合は、紫外光を白色光に変換する封止部材と組み合わされる。また、第1の発光素子120は、LED以外の固体発光素子であってもよく、例えば、LD(レーザダイオード)、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)等であってもよい。
各第2の発光素子130は、第1の発光素子120とは異なる色の光を発し、且つ第1の発光素子120よりも温度上昇による光出力の低下が大きい発光素子である。具体的には、例えば、ピーク波長が615nm以上660nm以下の赤色光を出射する赤色LEDである。なお、第2の発光素子130は、ピーク波長が615nm以上660nm以下の赤色光を発する赤色LEDに限定されず、それ以外の波長の赤色光を発する赤色LEDであってもよい。また、例えば緑色等、赤色光以外の波長の光を発するLEDであってもよい。なお、GaN系のLEDとGaAs系のLEDとの組み合わせの場合には、温度上昇による光出力の低下の差が大きいため、第1の発光素子120および第2の発光素子130にそれぞれ適用することが好ましい。例えば、第1の発光素子としてGaN系の青色LEDまたは紫色LEDを用い、第2の発光素子130としてGaAs系の赤色LEDまたは緑色LEDを用いることができる。また、本実施の形態に係る第2の発光素子130は、LED以外の固体発光素子であってもよく、例えば、LD、EL素子等であってもよい。
封止部材140は、例えば、平面視略正方形のブロック状であって、72個全ての発光素子120,130がその内部に封止されている。なお、平面視とは、基板110を上方から上面111と直交する方向に向けて見下ろした状態を言い、以下においても「平面視」と表現した場合は同様である。
封止部材140は、波長変換材料が混入された透光性材料で形成されている。第1の発光素子120が発する青色光の一部は、封止部材140によって、例えばピーク波長が535nm以上555nm以下の黄色光に波長変換される。一方、第2の発光素子130が発する赤色光は、封止部材140によって波長変換されない。第1の発光素子120が発する青色光と封止部材140で波長変換後の黄色光との混色により白色光が生成され、その白色光に第2の発光素子130が発する赤色光が加わって、光源部101から赤味成分が補われた白色光が発せられる。本実施の形態において、光源部101から発せられる白色光の色温度は、例えば2500K以上6000K以下であり、このような白色光は照明用の光として好適である。
波長変換材料としては、例えば、サイアロン蛍光体等の酸窒化物蛍光体、硫化物蛍光体、シリケート系蛍光体、および、それら蛍光体のうちの2種類以上を混合した混合物等を用いることができる。透光性材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッソ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、ユリア樹脂等を用いることができる。なお、封止部材140の透光性材料には、拡散材等が混入されていてもよい。
枠体150は、例えば略方形の環状であって、図4(a)〜(c)に示すように、封止部材140を囲繞するように基板110の上面111に設けられており、固化前の封止部材140の形状を維持する役割を果たす。なお、本発明に係る発光モジュールにとって枠体150は必ずしも必要ではなく、枠体150が設けられていない構成であってもよい。
導体パターン160は、第1および第2の発光素子120,130に駆動電流を供給するためのものであって、基板110の上面111に形成されている。図4(a)に示すように、当該導体パターン160は、一対の外部接続端子161,162、複数の導電ランド163,164、および一対の電力供給線165,166で構成されている。
一対の外部接続端子161,162は、基板110の上面111における周縁部に形成されており、それぞれリード線71によって回路ユニット4と接続される。複数の導電ランド163,164は、ワイヤボンディング用の導電ランドである。それら導電ランド163,164は、各素子列102における隣り合う発光素子120,130間に1つずつ配置されている複数の導電ランド163と、各素子列102の両端の外側に1つずつ配置されている一対の導電ランド164とで構成されている。電力供給線165,166は、各素子列102の一対の導電ランド164と外部接続端子161,162とを電気的に接続している。
図5は、図4(a)における二点鎖線Aで囲んだ部分の拡大図であって、封止部材140は図示していない。図6は、図4(a)における二点鎖線Aで囲んだ部分の拡大正面図であって、封止部材140は図示していない。図5に示すように、各第1の発光素子120は、平面視略方形であって、素子列102と直交する方向の幅W1が0.52mm、素子列102に沿った方向の幅W2が0.39mmである。各第2の発光素子130は、平面視における形状が略方形であって、素子列102と直交する方向の幅W3が0.30mm、素子列102に沿った方向の幅W4が0.30mmである。各導電ランド163は、平面視における形状が略方形であって、素子列102と直交する方向の幅W5が0.4mm、素子列102に沿った方向の幅W6が0.25mmである。第1の発光素子120、第2の発光素子130および導電ランド163は、それぞれの中心を結んだ線が直線となり、且つ、その直線が素子列102と平行になるように配置されている。
図5および図6に示すように、各第1のボンディングワイヤ170は、一端171が第1の発光素子120の上面121に接続されており、他端172が導電ランド163,164(図5および図6に導電ランド164は示されていない)に接続されている。より具体的には、各第1の発光素子120に対して、第1のボンディングワイヤ170が2本ずつ接続されており、各第1のボンディングワイヤ170は、各第1の発光素子120の近傍に存する導電ランド163または導電ランド164に接続されている。
各第2のボンディングワイヤ180は、一端181が第1の発光素子130の上面131に接続されており、他端182が導電ランド163,164(図5および図6に導電ランド164は示されていない)に接続されている。より具体的には、各第2の発光素子130に対して、2本の第2のボンディングワイヤ180が接続されており、各第2のボンディングワイヤ180は、各第2の発光素子130の近傍に存する導電ランド163または導電ランド164に接続されている。
各第1のボンディングワイヤ170および各第2のボンディングワイヤ180は、いずれも発光素子120,130が発する光を遮り難い態様で接続されている。具体的には、図5に示すように、各ボンディングワイヤ170,180の一端171,181は、発光素子120,130の上面121,131における周縁部に接続されており、上面121,131における中央部には接続されていない。また、各ボンディングワイヤ170,180は、平面視において、発光素子120,130の上面121,131における周縁部と重なり、上面121,131における中央部とは重ならないような経路で引き回されている。
以上のような構成により、第1の発光素子120と第2の発光素子130とは混在して電気的に接続されている。具体的には、各素子列102の12個の発光素子120,130は、導電ランド163,164およびボンディングワイヤ170,180によって直列接続されている。また、6条の素子列102は、電力供給線165,166によって並列接続されている。よって、発光素子120,130は、12直6並で所謂直並列接続されている。
[発光モジュールの要部構成]
(ボンディングワイヤの線径)
本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2の発光素子130に接続されている第2のボンディングワイヤ180の線径が、第1の発光素子120に接続されている第1のボンディングワイヤ170の線径よりも太い。具体的には、例えば、第1のボンディングワイヤ170の線径が25μmであるのに対して、第2のボンディングワイヤ180の線径は75μmである。したがって、第2のボンディングワイヤ180の断面積(ボンディングワイヤを線径方向に沿って切断した断面の面積)は、第1のボンディングワイヤ170の断面積の9倍である。なお、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180の線径は上記に限定されないが、第1のボンディングワイヤ170の線径は、20〜30μm、第2のボンディングワイヤ180の線径は、70〜80μmであることが好ましい。また、第2のボンディングワイヤ180の線径が、第1のボンディングワイヤ170の線径の3〜4倍であることが好ましい。
第2のボンディングワイヤ180の線径が太くなると、第2のボンディングワイヤ180の断面積が大きくなる。そうすると、第2の発光素子130の熱が第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わる放熱経路について、第2のボンディングワイヤ180における熱抵抗が小さくなる。その結果、第2の発光素子130の熱が、第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わり易くなり、引いては基板110に伝わり易くなる。したがって、第2の発光素子130の温度が上昇し難くなる。要するに、第2のボンディングワイヤ180の線径を太くすると、第2の発光素子130の温度が上昇し難くなる。
本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2のボンディングワイヤ180の線径を太くすることで、第2の発光素子130の温度を上昇し難くして、第2の発光素子130が発する赤色光の光出力の低下を抑制している。一方で、第1のボンディングワイヤ170の線径は太くしておらず、第1の発光素子120の温度は上昇し難くなっていない。そのため、第1の発光素子120は従来と同じように温度が上昇するのに対して、第2の発光素子130は従来よりも温度が上昇し難い構成となっている。
上記構成とすれば、赤色成分の不足による照明光の色ズレが起こり難い。まずは、色ズレが起こる原因について説明する。発明者は、赤色LEDの方が青色LEDよりも、温度上昇による光出力の低下の割合が大きいことを実験により突き止めた。その実験では、青色LEDと赤色LEDのそれぞれについて、LEDの温度がLEDの光出力にどのような影響を受けるのかを調べた。実験の結果を図7に示す。
図7は、LEDの温度がLEDの光出力に与える影響を示す図である。図7において、X軸は基板の温度を示し、Y軸はLEDの温度が25℃の時の光出力を100とした場合の相対的な光出力(光出力比)を示す。実験において、LEDに投入する電流量はLEDの温度にかかわらず一定である。また、基板の温度として、基板におけるLEDが実装されている部分の下面(LEDが実装されている上面とは反対側の面)の温度を測定した。
図7に示すように、青色LEDの光出力比も、赤色LEDの光出力比も、基板の温度が上昇するほど低下した。但し、温度上昇による光出力比の低下の割合は、青色LEDよりも赤色LEDの方が大きかった。
仮に、青色LEDの光出力比の低下の割合と、赤色LEDの光出力比の低下の割合とが同じであれば、基板の温度が上昇しても、青色光と赤色光のバランスは一定に保たれるため、照明光に色ズレは生じ難いと考えられる。しかしながら、図7に示すように、青色LEDの光出力比の低下の割合よりも、赤色LEDの光出力比の低下の割合が大きいと、青色光に対して赤色光が不足して、照明光に色ズレが生じると考えられる。従来の発光モジュールは、温度上昇により赤色光が不足することを想定して製造されていなかったため、発光モジュールの温度が上昇すると、照明光に色ズレが生じていたと考えられる。
本実施の形態に係る発光モジュール100では、温度上昇による光出力の低下の割合が大きい第2の発光素子130については温度上昇が抑制されており、温度上昇による光出力の低下の割合が小さい第1の発光素子120については温度上昇が抑制されていない。そのため、第1の発光素子120と比べると、第2の発光素子130は温度が上昇し難い構成となっている。この構成により、青色光と赤色光における光出力の低下の割合の差が緩和されているため、青色光に対して赤色光が不足することが抑制されており、その結果、照明光に色ズレが生じ難くなっている。
図7に示すように、赤色光の光出力比が不足しても許容できる範囲は、青色光の光出力比に対して18%以下の範囲である。青色光の光出力比に対し、赤色光の光出力比が18%を超えて不足すれば、照明光の色ズレが顕著になるため好ましくない。
第2のボンディングワイヤ180の線径が、第1のボンディングワイヤ170の線径と同じ25μmである場合(図7における「赤色LED:線径細い」を参照)、基板の温度が約70℃になると許容範囲外となってしまう。したがって、点灯時の基板の好適温度の範囲は約70℃以下である。一方、第2のボンディングワイヤ180の線径が第1のボンディングワイヤ170の線径よりも太い75μm場合(図7における「赤色LED:線径太い」を参照)、約80℃まで許容範囲外とならない。したがって、点灯時の基板の好適温度の範囲は約80℃以下である。この結果からわかるように、第2のボンディングワイヤ180の線径を第1のボンディングワイヤ170の線径よりも太くすれば、それらの線径が同じ場合と比べて、色ズレが生じ難い好適温度の範囲が広がる。
以上のように、本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2のボンディングワイヤ180の線径を第1のボンディングワイヤ170の線径より太くすることによって、赤色光の不足による照明光の色ズレが抑制されている。そのため、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに適した発光モジュール100となっている。
(ボンディングワイヤの線長)
本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2のボンディングワイヤ180の線長が、第1のボンディングワイヤ170の線長よりも短い。具体的には、例えば、第1のボンディングワイヤ170の線長が100μmであるのに対して、第2のボンディングワイヤ180の線長は80μmである。なお、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180の線長は上記に限定されないが、第1のボンディングワイヤ170の線長は、80〜120μm、第2のボンディングワイヤ180の線長は、70〜90μmが好ましい。
なお、ボンディングワイヤ170,180がボールボンディングにより発光素子120,130および導電ランド163,164に接続されている場合は、ボンディングワイヤ170,180の両端のボール部分の長さは線長に含めるものとする。ボール部分とは、線径が太くなった部分のことである。また、ボンディングワイヤ170,180がボールボンディングされている場合に、ボンディングワイヤの線径とは、ボール部分以外の部分の線径、すなわち線状の部分の線径を意味するものとする。
図5に示すように、第1の発光素子120と導電ランド163との間の距離D1と、第2の発光素子130と導電ランド163との間の距離D2とは同じであって、導電ランド163は第1の発光素子120と第2の発光素子130の間の中間に位置する。具体的には、例えば距離D1および距離D2は、それぞれ0.48mmである。一方、図6に示すように、第2の発光素子130の高さH2は、第1の発光素子120の高さH1よりも低い。具体的には、例えば、第1の発光素子120の高さH1は0.2mmであって、第2の発光素子130の高さH2は0.1mmである。距離D1と距離D2は同じであるが、高さH2が高さH1よりも低いため、第2のボンディングワイヤ180の線長は、第1のボンディングワイヤ170の線長よりも短くなっている。
第2のボンディングワイヤ180の線長が短くなると、第2の発光素子130の熱が第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わる放熱経路が短くなる。そうすると、第2の発光素子130の熱が第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わり易くなるため、第2の発光素子130の温度が上昇し難くなる。その結果、赤色光の不足による照明光の色ズレが抑制されて、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに更に適した構成となる。
なお、本実施の形態に係る発光モジュール100は、必ずしも、第2のボンディングワイヤ180の線長が第1のボンディングワイヤ170の線長よりも短い構成である必要はなく、各ボンディングワイヤ170,180の線長は任意である。
(ボンディングワイヤの材料)
本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2のボンディングワイヤ180を構成する材料の熱伝導率が、第1のボンディングワイヤ170を構成する材料の熱伝導率よりも高い。具体的には、例えば、第1のボンディングワイヤ170を構成する材料は金であって、熱伝導率が320W/(m・K)である。一方、第2のボンディングワイヤ180を構成する材料は銅であって、熱伝導率が398W/(m・K)である。
なお、第1のボンディングワイヤ170と第2のボンディングワイヤ180との材料の組み合わせは上記に限定されない。他の組み合わせとしては、例えば、第1のボンディングワイヤ170の材料はアルミニウムであって、熱伝導率が236W/(m・K)、第2のボンディングワイヤ180の材料は金であって、熱伝導率が320W/(m・K)でもよい。また、例えば、第1のボンディングワイヤ170の材料はアルミニウムであって、熱伝導率が236W/(m・K)、第2のボンディングワイヤ180の材料は銅であって、熱伝導率が398W/(m・K)でもよい。
また、本実施の形態に係る発光モジュール100では、第2のボンディングワイヤ180を構成する材料の電気抵抗率が、第1のボンディングワイヤ170を構成する材料の電気抵抗率よりも低い。具体的には、例えば、第1のボンディングワイヤ170を構成する材料は金であって、電気抵抗率が2.21×10-8Ω・mである。一方、第2のボンディングワイヤ180を構成する材料は銅であって、電気抵抗率が1.68×10-8Ω・mである。
なお、第1のボンディングワイヤ170と第2のボンディングワイヤ180との材料の組み合わせは上記に限定されない。他の組み合わせとしては、例えば、第1のボンディングワイヤ170の材料はアルミニウムであって、電気抵抗率が2.65×10-8Ω・m、第2のボンディングワイヤ180の材料は金であって、電気抵抗率が2.21×10-8Ω・mでもよい。また、例えば、第1のボンディングワイヤ170の材料はアルミニウムであって、電気抵抗率が2.65×10-8Ω・m、第2のボンディングワイヤ180の材料は銅であって、電気抵抗率が1.68×10-8Ω・mでもよい。
第2のボンディングワイヤ180を構成する材料の熱伝導率や電気抵抗率が高くなると、第2の発光素子130の熱が第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わり易くなる。そうすると、第2の発光素子130の熱が第2のボンディングワイヤ180を介して導体パターン160に伝わり易くなるため、第2の発光素子130の温度が上昇し難くなる。その結果、赤色光の不足による照明光の色ズレが抑制されて、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに更に適した構成となる。
なお、本実施の形態に係る発光モジュール100は、必ずしも、第2のボンディングワイヤ180の材料の熱伝導率が第1のボンディングワイヤ170の材料の熱伝導率よりも大きい構成である必要はない。また、本実施の形態に係る発光モジュール100は、必ずしも、第2のボンディングワイヤ180の材料の電気抵抗率が第1のボンディングワイヤ170の材料の電気抵抗率よりも小さい構成である必要もない。
<変形例>
以下に、本発明に係る発光モジュール、照明装置および照明器具の変形例について説明する。
[発光モジュールの変形例]
本発明に係る発光モジュールは、上記実施の形態に係る発光モジュール100に限定されない。例えば、以下のような変形例が考えられる。
(変形例1)
図8は、変形例1に係る発光モジュールにおける導電ランドの位置を説明するための図である。上記実施の形態では、第1の発光素子120と導電ランド163との間の距離D1と、第2の発光素子130と導電ランド163との間の距離D2とが同じであったが、必ずしも距離D1と距離D2とは同じでなくてもよい。変形例1では、距離D1が距離D2よりも短くなっている。すなわち、導電ランド163は、第1の発光素子120と第2の発光素子130との中間位置よりも第1の発光素子120寄りに配置されている。
各導電ランド163には、ボンディングワイヤ170,180を介して発光素子120,130の熱が伝わる。そのため、導電ランド163は、比較的高温になり易い部分である。このような比較的高温になり易い導電ランド163が、第2の発光素子130から離れた位置に配置されていると、第2の発光素子130に導電ランド163の熱が伝わり難いため、第2の発光素子130の温度がより上昇し難い。また、このような比較的高温になり易い導電ランド163が、第1の発光素子120に近い位置に配置されていると、第1の発光素子120に導電ランド163の熱が伝わり易いため、第1の発光素子120の温度がより上昇し易い。そうすると、第2の発光素子130が第1の発光素子120と比べてより低温となるため、赤色光の不足による照明光の色ズレが抑制されて、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持することに更に適した構成となる。
(変形例2)
図9は、変形例2に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図10は、図9(a)における二点鎖線Bで囲んだ部分の拡大図である。上記実施の形態では、全ての発光素子120,130が1つの封止部材140によって封止されていたが、図9(a)に示すように、変形例2では、各発光素子120,130がそれぞれ個別の封止部材240,250に封止されている。
発光モジュール200は、基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、第1の封止部材240、第2の封止部材250、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備えている。白色光源部201は、第1の発光素子120と第1の封止部材240とで構成されており、赤色光源部202は、第2の発光素子130と第2の封止部材250とで構成されている。
基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180は、上記実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
各第1の封止部材240は、例えば、図9(a)〜図9(c)に示すように略半球状である。各第2の封止部材250も、例えば、略半球状であって、その径は第1の封止部材240の径よりも小さい。なお、封止部材240,250の形状は略半球状に限定されず任意であって、例えば略直方体形状であってもよい。
各第1の封止部材240は、波長変換材料が混入された透光性材料で形成されている。波長変換材料および透光性材料については、上記実施の形態と同じである。白色光源部201からは、第1の発光素子120が発する青色光と、第1の封止部材240で波長変換後の黄色光との混色により得られる白色光が発せられる。
各第2の封止部材250は、波長変換材料が混入されていない透光性材料で形成されている。透光性材料については、上記実施の形態と同じである。赤色光源部202からは、第2の発光素子130が発する赤色光がそのまま発せられる。そして、白色光源部201から発せられる白色光に、第2の発光素子130から発せられる赤色光が加わって、赤味成分が補われた白色光が得られる。
このように、第2の発光素子130が、波長変換材料が混入されていない透光性材料からなる封止部材250で封止されていると、波長変換材料による赤色光の減衰が生じないため赤色光の取り出し効率がよい。
図10に示すように、第1の封止部材240は、第1の発光素子120の全体と、当該第1の発光素子120に接続されている2本の第1のボンディングワイヤ170の全体と、それら第1のボンディングワイヤ170が接続されている導電ランド163の一部を覆っている。第2の封止部材250は、第2の発光素子130の全体と、当該第2の発光素子130に接続されている2本の第2のボンディングワイヤ180の一端181側とを覆っている。第2のボンディングワイヤ180における他端182側の部分は、第2の封止部材250によって覆われておらず、大気中に露出している。また、導電ランド163も、第2の封止部材250によっては覆われておらず、大気中に露出している。
第1のボンディングワイヤ170は、その全体が第1の封止部材240に封止されており大気中には全く露出していないのに対して、第2のボンディングワイヤ180は、その一部が第2の封止部材250から大気中に露出している。したがって、第2のボンディングワイヤ180では、第2のボンディングワイヤ180の熱を大気中に逃がすことができる。そのため、第2の発光素子130は、温度がより上昇し難くなっている。
さらに、第2の封止部材250が導電ランド163を覆っていないため、導電ランド163の熱が第2の封止部材250に伝わり難くなっている。したがって、第2の封止部材250の温度が上昇し難く、引いては第2の封止部材250に封止されている第2の発光素子130の温度も上昇し難くなっている。なお、第2のボンディングワイヤ180が大気中に露出する量は、例えば第2の封止部材250の大きさ(半径)を調整することによって調整することができる。
また、変形例2は、上記実施の形態と同様に、第1のボンディングワイヤ170の線径よりも第2のボンディングワイヤ180の線径の方が太いため、第1の発光素子120よりも第2の発光素子130の方が温度が上昇し難い。また、第2のボンディングワイヤ180の一部分が第2の封止部材250から大気中に露出しているため、更に第1の発光素子120よりも第2の発光素子130の方が温度が上昇し難い。そのため、赤色光の不足による照明光の色ズレが効率的に抑制され、赤色成分の不足による照明光の色ズレが起こり難い構成となっている。
なお、変形例2において、第1のボンディングワイヤ170は必ずしも第1の封止部材240にその全体が封止されている必要はなく、一部が第1の封止部材240から大気中に露出していてもよい。但し、第1のボンディングワイヤ170よりも第2のボンディングワイヤ180の方が、大気中に露出している部分の長さが長いことが好ましい。
(変形例3)
図11は、変形例3に係る発光モジュールを示す図であって、(a)は平面図、(b)は右側面図、(c)は正面図である。図12は、図11(a)における二点鎖線Cで囲んだ部分の拡大図であって、封止部材340は図示していない。図13は、図11(a)における二点鎖線Dで囲んだ部分の拡大図であって、封止部材340は図示していない。上記実施の形態では、各素子列102が第1の発光素子120と第2の発光素子130の両方で構成されていた。一方、図11(a)に示すように、変形例3では、各素子列303,304が、第1の発光素子120または第2の発光素子130のどちらか一方のみで構成されている。
発光モジュール300は、基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、第1の封止部材340、第2の封止部材350、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備えている。白色光源部301は、複数の第1の発光素子120と、1つの第1の封止部材340とで構成されており、赤色光源部302は、複数の第2の発光素子130と、1つの第2の封止部材350とで構成されている。
基板110、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180は、上記実施の形態と同じであるため、説明を省略する。
素子列303,304は、12個の第1の発光素子120からなる素子列303と、12個の第2の発光素子130からなる素子列304との2種類が存在し、それら2種類の素子列303,304は、交互に、両端を揃えた状態で、等間隔を空けて、平行に並べて配置されている。
第1の発光素子120からなる素子列303は、第1の封止部材340で封止されている。第2の発光素子130からなる素子列304は、第2の封止部材350で封止されている。第1の封止部材340および第2の封止部材350は、それぞれ長尺状であって(図11(a)参照)、長手方向と直交する仮想面で切断した断面の形状が略半楕円形であり(図11(b)参照)、長手方向両端部がR形状、具体的には略四半球形である(図11(c)参照)。
各第1の封止部材340は、波長変換材料が混入された透光性材料で形成されている。波長変換材料および透光性材料については、上記実施の形態と同じである。白色光源部301からは、第1の発光素子120が発する青色光と、第1の封止部材340で波長変換後の黄色光との混色により得られる白色光が発せられる。
各第2の封止部材350は、波長変換材料が混入されていない透光性材料で形成されている。透光性材料については、上記実施の形態と同じである。赤色光源部302からは、第2の発光素子130が発する赤色光がそのまま発せられる。そのため、白色光源部301から発せられる白色光に、第2の発光素子130から発せられる赤色光が加わって、赤味成分が補われた白色光が得られる。
このように、第2の発光素子130が、波長変換材料が混入されていない透光性材料からなる封止部材350で封止されていると、波長変換材料による赤色光の減衰が生じないため赤色光の取り出し効率がよい。また、12個の発光素子120,130からなる素子列303,304を1つの封止部材340,350で封止するため、変形例2のように発光素子120,130を個別に封止部材240,250で封止する場合よりも、製造が容易である。
変形例3は、上記実施の形態と同様に、第1のボンディングワイヤ170の線径よりも第2のボンディングワイヤ180の線径の方が太いため、第1の発光素子120よりも第2の発光素子130の方が温度が上昇し難い。そのため、赤色光の不足による照明光の色ズレが効率的に抑制され、赤色成分の不足による照明光の色ズレが起こり難い構成となっている。
(その他)
本発明の一態様に係る発光モジュールにおいて、各発光素子に接続するボンディングワイヤの数は任意である。したがって、各発光素子にそれぞれ1本のボンディングワイヤが接続されている構成でもよいし、2本のボンディングワイヤが接続された発光素子と、1本しかボンディングワイヤが接続されていない発光素子とが混在している構成でもよい。いずれの場合であっても、第1のボンディングワイヤよりも線径の太い第2のボンディングワイヤが1本でも存在していればよい。なお、各第1の発光素子にそれぞれ1本ずつ第1のボンディングワイヤを接続し、各第2の発光素子にそれぞれ2本ずつ第2のボンディングワイヤを接続すれば、更に第1の発光素子よりも第2の発光素子の方が温度上昇し難い構成とすることができる。
また、本発明の一態様に係る発光モジュールにおいて、第1の発光素子と第2の発光素子との組み合わせは、第1の発光素子が青色光または紫外光を発する発光素子であって、第2の発光素子が赤色光を発する発光素子である組み合わせに限定されない。第2の発光素子が、第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい発光素子であればよい。そのような組み合わせであれば、点灯状況に左右されず照明光の色度を良好に維持できるという効果が期待できる。
また、本発明の一態様に係る発光モジュールにおいて、第1の発光素子および第2の発光素子の数は任意であり、少なくとも1つの第1の発光素子と、少なくとも1つの第2の発光素子が発光モジュールに存在すればよい。
また、本発明の一態様に係る発光モジュールにおいて、第1の発光素子および第2の発光素子の平面視における大きさ(面積)は任意である。平面視における大きさが大きいほど、電流量当たりの電流密度が低下するため、例えば、第1の発光素子よりも第2の発光素子の方が大きければ、第1の発光素子よりも第2の発光素子の方が温度上昇し難い構成とすることができる。また、発光素子の熱は、発光素子の下面から基板へも伝導するため、発光素子の大きさが大きいと、基板との接触面積が大きくなって、発光素子の熱がより基板に伝導し易くなり、第2の発光素子の温度がより上昇し難くなる。
[照明装置の変形例]
本発明に係る照明装置は、上記実施の形態に係る照明装置10に限定されない。
例えば、上記実施の形態は、本発明の一態様に係る照明装置をダウンライト用のランプユニットに応用する形態であったが、照明装置の形態は上記実施の形態に限定されない。例えば、以下に説明するような直管形蛍光灯などの代替として期待される直管形LEDランプや、LED電球に応用してもよい。なお、直管形LEDランプとは、電極コイルを用いた従来の一般直管蛍光灯と略同形のLEDランプをいう。LED電球とは、従来の白熱電球と略同形のLEDランプをいう。
(変形例4)
図14は、変形例4に係る照明装置を示す分解斜視図である。図14に示すように、変形例3に係る照明装置400は、発光モジュール401、筐体402、基台403、および一対の口金404,405を備える。
発光モジュール401は、基板410、複数の第1の発光素子120、複数の第2の発光素子130、封止部材440、導体パターン460、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備えている。
基板410は、例えば、長尺板状であって、セラミック基板や熱伝導樹脂等からなる絶縁層とアルミ板等からなる金属層との2層構造を有する。基板410の上面411には、第1の発光素子120および第2の発光素子130が、COB技術を用いてフェイスアップ実装されている。
第1の発光素子120および第2の発光素子130は、上記実施の形態と同じものである。第1の発光素子120と第2の発光素子130とは、交互に等間隔を空けながら一本の直線状に並べられている。
封止部材440は、例えば、長尺状であって、長手方向と直交する仮想面で切断した断面の形状が略半楕円形であり、長手方向両端部がR形状、具体的には略四半球形である。複数の第1の発光素子120と、複数の第2の発光素子130と、封止部材440とで構成されている光源部406も、封止部材440と全く同じ形状であり、長尺状である。
封止部材440は、波長変換材料が混入された透光性材料で形成されており、全ての発光素子120,130を封止している。波長変換材料および透光性材料については、上記実施の形態と同じである。第1の発光素子120が発する青色光と封止部材140で波長変換後の黄色光との混色により白色光が生成され、その白色光に第2の発光素子130が発する赤色光が加わって、赤味成分が補われた白色光が光源部406から発せられる。
導体パターン460は、第1および第2の発光素子120,130に駆動電流を供給するためのものであって、基板110の上面111に形成されている。導体パターン460は、一対の外部接続端子、複数の導電ランド463,464、および一対の電力供給線で構成されている。図14では外部接続端子および電力供給線は図示されていないが、それらの機能は上記実施の形態と同じである。複数の導電ランド463,464は、隣り合う発光素子120,130間に1つずつ配置されている導電ランド463と、各素子列102の両端の外側に1つずつ配置されている一対の導電ランド464(一端側のみ図示)とで構成されている。
第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180は、上記実施の形態と同じものである。各第1のボンディングワイヤ170は、一端が第1の発光素子120に接続されており、他端が導電ランド463,464に接続されている。各第2のボンディングワイヤ180は、一端が第1の発光素子130に接続されており、他端が導電ランド463,464に接続されている。
変形例4でも、上記実施の形態と同様に、第1のボンディングワイヤ170の線径よりも第2のボンディングワイヤ180の線径の方が太い。そのため、第1の発光素子120よりも第2の発光素子130の方が温度が上昇し難い。したがって、赤色光の不足による照明光の色ズレが効率的に抑制されており、赤色成分の不足による照明光の色ズレが起こり難い構成となっている。
筐体402は、両端部に開口を有する長尺筒状であって、基台403および発光モジュール401が内部に収容されている。筐体402の材質は特に限定されるものではないが、透光性材料であることが好ましく、透光性材料としては、例えばプラスチックのような樹脂やガラス等が挙げられる。なお、筐体402の横断面形状は特に限定されず、円環状であってもよいし、多角形の環状であってもよい。
基台403は、両端が一対の口金404,405の近傍にまで延びた長尺板状であって、その長手方向の長さは、筐体402の長手方向の長さと略同等である。基台403は、発光モジュール401の熱を放熱するためのヒートシンクとして機能することが好ましく、そのためには金属等の高熱伝導性材料によって形成されていることが好ましい。
一対の口金404,405は、筐体402の両端部に設けられており、照明器具(不図示)のソケットに接続される。照明装置400を照明器具に取り付けた状態において、一対の口金404,405を介して発光モジュール401への給電が行われる。また、発光モジュール401で生じた熱が、基台403および一対の口金404,405を介して照明器具に伝わる。
(変形例5)
図15は、変形例5に係る照明装置を示す断面図である。図15に示すように、変形例5に係る照明装置500は、発光モジュール100、ホルダ520、回路ユニット530、回路ケース540、口金550、グローブ560および筐体570を主な構成とするLED電球である。
発光モジュール100は、上記実施の形態に係る発光モジュール100と同じものである。当該発光モジュール100は、図4(a)に示すように、基板110、第1の発光素子120、第2の発光素子130、封止部材140、枠体150、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備える。
変形例5でも、上記実施の形態と同様に、第1のボンディングワイヤ170の線径よりも第2のボンディングワイヤ180の線径の方が太いため、第1の発光素子120よりも第2の発光素子130の方が温度が上昇し難い。そのため、赤色光の不足による照明光の色ズレが効率的に抑制され、赤色成分の不足による照明光の色ズレが起こり難い構成となっている。
ホルダ520は、モジュール保持部521と回路保持部522とを備える。モジュール保持部521は、発光モジュール100を筐体570に取り付けるための略円板状の部材であって、アルミニウムなどの良熱伝導性材料からなり、その材料特性により、発光モジュール100からの熱を筐体570へ熱を伝導する熱伝導部材としても機能する。回路保持部522は、例えば合成樹脂で形成された略円形皿状であって、ねじ523によってモジュール保持部521に固定されている。回路保持部522の外周には回路ケース540に係合させるための係合爪524が設けられている。
回路ユニット530は、回路基板531と当該回路基板531に実装された複数個の電子部品532とからなり、前記回路基板531が回路保持部522に固定された状態で筐体570内に収納されており、発光モジュール100と電気的に接続されている。回路ユニット530は、上記実施の形態に係る回路ユニット4に相当する。
回路ケース540は、回路ユニット530を内包した状態で回路保持部522に取り付けられている。回路ケース540には、回路保持部522の係合爪524と係合する係合孔541が設けられており、前記係合爪524を前記係合孔541に係合させることにより、回路保持部522に回路ケース540が取り付けられている。
口金550は、JIS(日本工業規格)で規定された口金、例えばE型口金の規格に適合する口金であり、一般白熱電球用のソケット(不図示)に装着するために使用される。口金550は、筒状胴部とも称されるシェル551と円形皿状をしたアイレット552とを有し、回路ケース540に取り付けられている。シェル551とアイレット552とは、ガラス材料からなる絶縁体部553を介して一体となっている。シェル551は、回路ユニット530の一方の給電線533と電気的に接続されており、アイレット552は、回路ユニット530の他方の給電線534と電気的に接続されている。
グローブ560は、略ドーム状であって、発光モジュール100を覆うようにして、その開口端部561が接着剤562により筐体570およびモジュール保持部521に固定されている。
筐体570は、例えば円筒状であって、一方の開口側に発光モジュール100が配置され、他方の開口側に口金550が配置されている。当該筐体570は、発光モジュール100からの熱を放散させる放熱部材(ヒートシンク)として機能させるために、熱伝導性の良い材料、例えばアルミニウムを基材として形成されている。
(変形例6)
図16は、変形例6に係る照明装置を示す断面図である。図16に示すように、変形例6に係る照明装置600は、発光モジュール610、グローブ620、ステム630、支持部材640、ケース650、回路ユニット660および口金670を主な構成とするLED電球である。
発光モジュール610は、基板611が透光性材料で構成された透光性の基板である以外は、上記実施の形態に係る発光モジュール100と同様の構成である。当該発光モジュール610は、基板611以外に、図4(a)に示すような第1の発光素子120、第2の発光素子130、封止部材140、枠体150、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備える。第1の発光素子120と、第2の発光素子130と、封止部材140とで光源部101が構成されている。なお、図16には枠体150しか示していない。
変形例6でも、第2のボンディングワイヤ180の線径を太くすることで、第2の発光素子130の温度を上昇し難くして、第2の発光素子130が発する赤色光の光出力の低下を抑制している。一方で、第1のボンディングワイヤ170の線径は太くしておらず、第1の発光素子120の温度上昇は抑制されていない。したがって、温度上昇による赤色光の出力の低下による照明光の色ズレが抑制されている。
グローブ620は、一般的な白熱電球のガラスバルブと略同じ形状であって、内部に発光モジュール610が収容されている。当該グローブ620は、シリカガラス、アクリル樹脂などの透光性材料で構成されており、透明であるため内部に収容された発光モジュール610は外部から視認可能である。発光モジュール610はグローブ620の内部の略中央に配置されているため、照明装置600は白熱電球に近似した配光特性を有する。さらに、基板611が透光性の基板であるため、基板611の上面611aに設けられた光源部101から発せられた光が基板611を透過して口金670側にも照射され、照明装置600はより白熱電球と近似した配光特性を有する。なお、グローブ620は、必ずしも透明である必要はなく、例えばシリカからなる乳白色の拡散膜が内面に形成された半透明のグローブであってもよい。また、基板611の下面611bにも光源部101が実装されていてもよい。
ステム630は、棒状形状であって、グローブ620の開口部621の近傍からグローブ620内に向かって延びるように配置されており、基端が支持部材640に固定され、先端に発光モジュール610が取り付けられている。当該ステム630は、発光モジュール610の熱を支持部材640に伝導させる役割を果たすため、発光モジュール610の基板611よりも熱伝導率の大きい材料で構成されていることが好ましい。例えば、Al、Al合金などの金属材料、セラミックなどの無機材料によって構成されていることが好ましい。発光モジュール610のステム630への取り付けは、発光モジュール610の基板611を、ステム630の先端に設けられた搭載部631に、例えば接着剤、接着シートなどの固着材によって固着することにより行われている。接着剤としては、例えば、金属微粒子をシリコーン樹脂に分散させてなる高熱伝導性の接着剤が挙げられる。接着シートとしては、例えば、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどの熱伝導性のフィラーをエポキシ樹脂に分散させてシート状に形成し、その両面に接着剤を塗布してなる高熱伝導性の接着シートが挙げられる。それら高熱伝導性の接着剤および接着シートは、発光モジュール610の熱をステム630に効率良く伝導させることができるため好適である。なお、ステム630の表面に研磨処理による鏡面仕上げなどによって反射面を形成することで、配光制御を行ってもよい。
支持部材640は、円形板状であって、第1の支持部641と第2の支持部642とを備える。発光モジュール610側に位置する第1の支持部641は、口金670側に位置する第2の支持部642よりも径が小さく、その径の差によって支持部材640の外周には段差が生じている。その段差にグローブ620の開口部621を当接させた状態で、グローブ620と支持部材640とが接着剤622により接着され、グローブ620の開口部621が第2の支持部642によって塞がれている。支持部材640は、ステム630と同様に熱伝導率の大きい材料、例えば金属材料または無機材料によって構成されている。なお、第1の支持部641の表面に研磨処理による鏡面仕上げなどによって反射面を形成することで、配光制御を行ってもよい。
ケース650は、内部に回路ユニット660が収容された筒状の部材であって、ガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレート(PBT)などの絶縁性材料で構成されており、グローブ620側に位置する第1のケース部651と、口金670側に位置する第2のケース部652とを備える。ケース650と支持部材640とは、支持部材640に第1のケース部651を外嵌させた状態で接着剤622により固定されている。第2のケース部652の外周面にはねじ溝が形成されており、そのねじ溝を利用して口金670が第2のケース部652に螺合されている。
回路ユニット660は、回路基板661と当該回路基板661に実装された複数個の電子部品662とからなり、ケース650内に収納されている。当該回路ユニット660は、上記実施の形態に係る回路ユニット4に相当する。発光モジュール610と回路ユニット660とは、例えば、熱伝導率が高い銅(Cu)を含む金属線で構成される給電線663により電気的に接続されている。各給電線663の一端は、発光モジュール610の外部接続端子(不図示)と半田などにより電気的に接続されており、各給電線663の他端は、回路ユニット660と電気的に接続されている。
口金670は、JISで規定された口金、例えばE型口金の規格に適合する口金であり、一般白熱電球用のソケット(不図示)に装着するために使用される。口金670は、筒状胴部とも称されるシェル671と円形皿状をしたアイレット672とを有する。シェル671と回路ユニット660、アイレット672と回路ユニット660は、それぞれ給電線664,665を介して電気的に接続されている。
(変形例7)
図17は、変形例7に係る照明装置を示す分解斜視図である。図17に示すように、変形例7に係る照明装置700は、電源回路内蔵型のLEDユニット(ライトエンジン)であって、発光モジュール100、載置部材710、ケース720、カバー730、熱伝導シート740,750、固定用ネジ760、反射鏡770および回路ユニット780を備える。
発光モジュール100は、上記実施の形態に係る発光モジュール100と同じものである。当該発光モジュール100は、図4(a)に示すように、基板110、第1の発光素子120、第2の発光素子130、封止部材140、枠体150、導体パターン160、第1のボンディングワイヤ170および第2のボンディングワイヤ180を備える。第1の発光素子120、第2の発光素子130および封止部材140で光源部101が構成されている。
変形例7でも、第2のボンディングワイヤ180の線径を太くすることで、第2の発光素子130の温度を上昇し難くして、第2の発光素子130が発する赤色光の光出力の低下を抑制している。一方で、第1のボンディングワイヤ170の線径は太くしておらず、第1の発光素子120の温度上昇は抑制されていない。したがって、温度上昇による赤色光の出力の低下による照明光の色ズレが抑制されている。
載置部材710は、照明装置700を装置設置面に固定するための固定部材として機能する。また、当該載置部材710は、発光モジュール100の基板110が取り付けられる台座として機能する。載置部材710は、例えば、Alなどの熱伝導性が高い材料で構成されている。
ケース720は、発光モジュール100を囲う円筒形状の筐体であって、光出射側に開口が形成されており、例えば、PBTなどの絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂筐体で構成されている。ケース720の内部には、発光モジュール100、熱伝導シート740、反射鏡770および回路ユニット780が収容されている。
カバー730は、ケース720の内部に収容された発光モジュール100などを保護する役割を果たす部材であって、ケース720の光出射側に形成された開口を塞ぐように、接着剤、リベットまたはネジなどによってケース720に取り付けられている。カバー730は、発光モジュール100から発せられる光を効率良く透光できるように、ポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂で構成されており、カバー730越しにケース720の内部が透けて見える。
熱伝導シート740は、発光モジュール100と載置部材710との間に配置されている。当該熱伝導シート740は、基板110と載置部材710とを熱的に接続する熱伝導シートであって、例えば、シリコーンゴムシート或いはアクリルシートなどで構成されており、発光モジュール100の熱を載置部材710へ効率良く伝導させる役割を果たす。
熱伝導シート750は、載置部材710と装置設置面(不図示)との間に配置されている。当該熱伝導シート750も、例えば、シリコーンゴムシート或いはアクリルシートなどで構成されており、熱伝導シート740および載置部材710を介して熱伝導シート750に伝導する発光モジュール100の熱を装置設置面に逃がす役割を果たす。
載置部材710とケース720とは固定用ネジ760によって互いに固定されている。
反射鏡770は、発光モジュール100からの光を外部に効率良く取り出すための光学部材であって、カバー730に向かって径が漸次拡大した筒状形状を有し、ポリカーボネートなどの反射率の高い材料によって構成されている。なお、反射率を向上させるために、反射鏡770の内面に反射膜をコーティングしてもよい。
回路ユニット780は、回路基板と当該回路基板に実装された複数個の電子部品とからなり、図面では電子部品が省略されている。当該回路ユニット780は、円形状の開口が形成された円環状の形状をしており、ケース720の内部であって反射鏡770の外周の空間に配置されている。
[照明器具の変形例]
本発明に係る照明器具は、上記実施の形態に係る照明器具1に限定されない。
例えば、上記実施の形態では、発光モジュールが照明装置の一部として照明器具に組み込まれていたが、発光モジュールは、照明装置の一部としてではなく、それ単体として照明装置を介さずに、照明器具に直接組み込まれていてもよい。
[その他の変形例]
以上、本発明の構成を、上記実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施の形態およびその変形例に限られない。例えば、上記実施の形態およびその変形例の部分的な構成を、適宜組み合わせてなる構成であってもよい。また、上記実施の形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、構成に適宜変更を加えることは可能である。
本発明は、照明用途全般に広く利用可能である。
1 照明器具
10,400,500,600,700 照明装置
100,200,300,401,610 発光モジュール
110,410,611 基板
120 第1の発光素子
130 第2の発光素子
163,164,463,464 導電ランド
165,166 電力供給線
170 第1のボンディングワイヤ
180 第2のボンディングワイヤ
240,340 第1の封止部材
250,350 第2の封止部材

Claims (12)

  1. 基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、
    前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太い
    ことを特徴とする発光モジュール。
  2. 前記第1の発光素子は青色光または紫外光を発し、前記第2の発光素子は、赤色光を発することを特徴とする請求項1記載の発光モジュール。
  3. 前記第2のボンディングワイヤの線長は、前記第1のボンディングワイヤの線長よりも短いことを特徴とする請求項1または2に記載の発光モジュール。
  4. 前記第2の発光素子の高さは、前記第1の発光素子の高さよりも低いことを特徴とする請求項3に記載の発光モジュール。
  5. 前記第2のボンディングワイヤを構成する材料の熱伝導率は、前記第1のボンディングワイヤを構成する材料の熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の発光モジュール。
  6. 前記第2のボンディングワイヤを構成する材料の電気抵抗率は、前記第1のボンディングワイヤを構成する材料の電気抵抗率よりも低いことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の発光モジュール。
  7. 前記基板上における前記第1の発光素子と前記第2の発光素子との間であって前記第1の発光素子寄りに導電ランドが配置されており、当該導電ランドに、前記第1のボンディングワイヤと前記第2のボンディングワイヤとが接続されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載の発光モジュール。
  8. 前記第1の発光素子は、ピーク波長が450nm以上470nm以下の青色光を発し、前記第2の発光素子は、ピーク波長が615nm以上660nm以下の赤色光を発することを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載の発光モジュール。
  9. 前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子が発する光の一部を波長変換する波長変換材料を含んだ第1の封止部材により封止されており、前記第1の封止部材の表面からは、波長変換された光と波長変換されなかった光との混色により得られる白色光が発せられると共に、
    前記第2の発光素子は、無色透明の第2の封止部材により封止されており、前記第2の封止部材の表面からは赤色光が発せられることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の発光モジュール。
  10. 前記第1のボンディングワイヤは、その全体が前記第1の封止部材に封止されていると共に、前記第2のボンディングワイヤは、その一部分が前記第2の封止部材に封止され、残りの部分が大気中に露出していることを特徴とする請求項9に記載の発光モジュール。
  11. 基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、
    前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太い
    ことを特徴とする照明装置。
  12. 基板上に配された一対の電力供給線の間に、第1の発光素子と、前記第1の発光素子とは異なる色の光を発し、且つ前記第1の発光素子よりも温度上昇による光出力の低下が大きい第2の発光素子とが混在して電気的に接続された状態で設けられ、
    前記第1の発光素子は、当該第1の発光素子の近傍に存する導電ランドと第1のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2の発光素子は、当該第2の発光素子の近傍に存する導電ランドと第2のボンディングワイヤによって接続されており、
    前記第2のボンディングワイヤの線径は、第1のボンディングワイヤの線径より太い
    ことを特徴とする照明器具。
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