JP2018074015A - 照明装置モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】発光素子の実装数、実装密度、供給電力を増加させても、発光素子側の熱問題を解消して高い光量を得る照明装置モジュールを提供する。【解決手段】本発明の照明装置モジュールは、実装基板と、前記実装基板に実装される複数の発光素子と、前記複数の発光素子同士を電気的に接続する導電線と、前記複数の発光素子を封止する封止部と、を備え、前記導電線の少なくとも一部分は、前記封止部表面の外部に露出する。【選択図】図２

Description

本発明は、高密度による高い光量を実現しつつ、発光素子の熱問題を解決する照明装置モジュールに関する。

近年、蛍光灯や白熱電球を用いた照明装置から、ＬＥＤなどの半導体発光素子を用いた照明装置が使用されるようになっている。消費電力の低さや動作寿命の長さといった特性による。このような特性により、ランニングコストの低減や地球環境への負荷軽減などのメリットがあり、住居、企業、工場、公共施設などにおいて採用が進んでいる。

住居、企業、工場、公共施設などの内部の照明として、このような発光素子を用いた照明装置の使用が進むにつれて、内部の様々な場所に使用されるようになっている。室内などの狭い空間に使用されることもあるが、野球場、サッカースタジアム、港湾、橋梁、トンネル、空港、工場、屋外施設などの広い空間で使用されることも多くなっている。このような広い空間で使用される場合には、高い光量を実現する照明装置が求められている。あるいは、広い範囲を照射できる照明装置も求められている。

この高い光量を実現するために、照明装置に実装される発光素子の数を増やしたり、発光素子の実装密度を増加させたりすることが必要になる。このような屋外施設や交通関連施設においては、消費電力の小ささ、寿命の長さ、コスト低減、地球環境負荷の軽減などを目的として、従来の電球ではなく、ＬＥＤなどの発光素子での照明装置が求められているからである

もちろん、広い空間ではなく、一般的な室内のような狭い空間に使用される場合であっても、照明装置の小型化が必要となることが多い。小型化のために、照明装置での発光素子の実装密度を上げたりする必要がある。

このように、施設内部で使用される発光素子の照明装置には、発光素子の実装数の増加や実装密度の向上が求められている。

また、屋外施設や交通関連施設においては、複数の照明装置が使用されることもある。この場合においては、複数の照明装置のそれぞれでの照射特性が異なることが好適であることもある。この場合にも、照明装置は、高い実装密度を必要とすることも多い。

このような実装される発光素子の数を増加させたり、実装密度を上げたりするために、ＬＥＤなどの発光素子を、いわゆるベアチップの状態で実装したり、実装基板の配線構造の工夫を行ったりする技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００１−２４４６３８公報 特開２００４−２８１７２２号公報

特許文献１は、第１の混合物１０５と第２の混合物１０６とからなる電気絶縁性基板１０１と、電気絶縁性基板１０１の一主面及び他主面に形成された配線パターン１０２ａ・１０２ｂと、配線パターン１０２ａに接続され電気絶縁性基板１０１の内部に第２の混合物１０６により封止された回路部品１０３ａと、配線パターン１０２ａ及び１０２ｂを電気的に接続するインナービア１０４とにより回路部品内蔵モジュール１００を構成する回路部品内蔵モジュールを開示する。

特許文献１は、導電性ビアホールにより実装基板での配線密度を向上させて、電子部品の実装密度を向上させる技術を開示する。

しかしながら、特許文献１は、様々な種類や大きさの異なる電子部品を実装するに際して、配線密度の向上と、これに伴う電子部品の実装密度の向上を実現しようとするものであり、例えば、多数の同じ発光素子を高密度実装する技術には関連しない。

また、特許文献１は、実装密度を向上させるために、ベアチップ状態で電子部品を実装していない。このため、電子部品の実装密度の向上には限界がある。

特許文献２は、電子部品を搭載した少なくとも二枚以上の配線基板１２，１３を熱伝導率の高い熱拡散板１４に接着剤９，１０を介して固着されており、該配線基板１２，１３と熱拡散板１４の全体、および外部接続端子８の一部が熱硬化性樹脂組成物７により封止，一体成形されてなる電子回路装置を開示する。

特許文献２は、電子部品を実装した２枚以上の配線基板同士を、熱伝導させつつ固着して、全体の実装密度を向上させる技術を開示する。

しかしながら、特許文献２は、２枚以上の配線基板を固着させることで、電子機器全体の実装密度を向上させるに過ぎず、空間的（３次元的）な実装密度を向上させるに過ぎない。すなわち、一枚の配線基板における平面的（２次元的）な実装密度を向上させることはできない。

発光素子による照明装置では、ある面における（ある実装基板における）複数の発光素子の実装密度を向上させることが必要である。すなわち、２次元的な範囲での実装数や実装密度を上げることが必要であり、特許文献２の３次元的な実装密度向上の技術では対応できない問題がある。

特許文献１、２のように発光素子の実装密度を向上させる技術は、発光素子の実装密度を上げることに限界があるだけでなく、実装密度を上げるにつれて発光素子から生じる熱の問題が大きくなる。発光素子は、受ける電力によって、熱を生じる。この発光素子からの熱は、実装されている実装基板側に伝わる熱と、発光素子の光の照射方向である発光面側の熱との２つがある。

発光素子の実装密度が高くなる前であっても、実装基板側に伝わる熱の問題は大きい。電力供給を受けて発光する発光素子が、実装基板に伝える熱量が大きいからである。このような実装基板側の熱量の問題は、従来より検討されており、実装基板を、熱伝導性の高い素材で形成したり、実装基板にヒートパイプやヒートシンクを設けるなどで対策したりしている。

このように、実装基板側の熱については、検討やその対策が施されるようになってきている。

しかしながら、発光素子の実装数や実装密度が増加すると、発光素子側で生じる熱も無視できなくなってくる。発光素子のそれぞれは、電力を受けて発光すれば、発光面に対して熱を発生させる。実装される発光素子の数が少ない場合には、発光面に生じる熱は、懸念されるほど大きくない。あるいは、実装密度が低い場合も同様である。

しかしながら、上述したように、屋外施設や工場などで使用される場合には、実装数や実装密度を上げる必要がある。また、高い光量を実現するために、実装素子に高い電力を供給する必要がある。高い電力を供給すれば、それだけ発光素子の発熱が大きくなる。

このように、高い光量での照射を行わせる照明装置を実現するために、発光素子の実装数、実装密度、高い電力供給を行うことで、発光素子側の熱の問題が大きくなっていく。従来技術においては、光量の増加に対する要求度がそれほど高くなく、発光素子側の熱の問題については、考慮されていない状態であった。このため、発光素子側の発熱についてはその対応も検討されていない問題があった。

発光素子側の熱が大きすぎる状態では、発光素子、配線、その他に影響が生じ、照明装置の耐久性や実用性に問題が生じてしまう。また、照明装置全体が熱くなってしまい、照明装置としての使用においても問題が生じてしまう。

照明装置の光量の増加が要求される環境下では、発光素子側の熱によって、実装数、実装密度、発光量の増加を実現できない問題があった。

本発明は、これらの課題に鑑み、発光素子の実装数、実装密度、供給電力を増加させても、発光素子側の熱問題を解消して高い光量を得る照明装置モジュールを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、本発明の照明装置モジュールは、実装基板と、
実装基板に実装される複数の発光素子と、
複数の発光素子同士を電気的に接続する導電線と、
複数の発光素子を封止する封止部と、を備え、
導電線の少なくとも一部分は、封止部表面の外部に露出する。

本発明の照明装置モジュールは、実装数や実装密度を増加させた場合でも、発光素子側に生じる熱を、外部に放出できる。結果として、発光素子側の熱の問題を解決できる。

発光素子側で生じる高い熱量の熱の問題を解消できるので、発光素子の実装数、実装密度を上げることができることに加えて、供給電力も増加させることができ、高い光量を実現できる。

これらの結果、屋外施設、屋内施設、交通関連施設などにおいて、低消費電力で済む高い光量の照明装置を実現できる。

本発明の実施の形態１における照明装置モジュールの正面図である。 本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。 本発明の実施の形態１における発光素子の接続を示す模式図である。 本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。 本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。 本発明の実施の形態２における発光素子の正面図である。 本発明の実施の形態１における照明装置モジュールの側面図である。 実際に製作した本発明に係る照明装置モジュールの写真である。

本発明の第１の発明に係る照明装置モジュールは、実装基板と、
実装基板に実装される複数の発光素子と、
複数の発光素子同士を電気的に接続する導電線と、
複数の発光素子を封止する封止部と、を備え、
導電線の少なくとも一部分は、封止部表面の外部に露出する。

この構成により、発光素子から導電線に伝導する熱を、効率的に外部に放出できる。さらに、このとき、発光素子の保護も両立できる。

本発明の第２の発明に係る照明装置モジュールでは、第１の発明に加えて、導電線は、複数の発光素子の表面同士を接続するとともに、中空に突出した状態である。

この構成により、封止部の外部に、導電線の一部が露出できる。特に、封止部が溶融樹脂などで形成される場合には、導電線の一部を露出する態様にすることが容易である。

本発明の第３の発明に係る照明装置モジュールでは、第２の発明に加えて、導電線の突出した部分が、封止部の表面から外部に露出する。

この構成により、導電線の一部は、確実に突出できる。突出する部分が中空の上方となることで、放熱効率も高い。

本発明の第４の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第３のいずれかの発明に加えて、封止部は、実装基板の表面であって発光素子が実装されている面に、形成され、封止部の厚みは、発光素子の厚みと導電線の高さとの合計よりも小さい。

この構成により、封止部の外部に、導電線の一部が必ず露出できる。

本発明の第５の発明に係る照明装置モジュールでは、第４の発明に加えて、封止部の厚みが、発光素子の厚みと導電線の最大高さとの合計よりも小さいことで、導電線の少なくとも一部分が、封止部の表面から外部に露出する。

この構成により、導電線の一部が、確実に封止部の外に露出できる。

本発明の第６の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第５のいずれかの発明に加えて、複数の発光素子は、実装基板上において、２次元配列で実装されており、二次元配列における中央部分での導電線の露出量は、二次元配列における周縁部分での導電線の露出量よりも大きい。

この構成により、熱が溜まりやすいと考えられる中央部分での放熱効率が、相対的に高まる。結果として、熱問題を解消できる。

本発明の第７の発明に係る照明装置モジュールでは、第６の発明に加えて、封止部の表面が、凹状の曲面を有する。

この構成により、中央部分の導電線の露出量が、周縁部よりも大きくなる。

本発明の第８の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第７のいずれかの発明に加えて、封止部は、複数の層を有する。

この構成により、発光度合いを変更したり、放熱効果を高めたりできる。

本発明の第９の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第８のいずれかの発明に加えて、発光素子の表面は、導電線を接続する電極領域を有し、電極領域の面積は、発光素子に供給される電流値の電流密度から定まる面積より大きい。

この構成により、電極領域からの放熱効果を高めることができる。

本発明の第１０の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第９のいずれかの発明に加えて、封止部は、複数の発光素子を完全に封止する。

この構成により、封止部による保護が実現できる。

本発明の第１１の発明に係る照明装置モジュールでは、第１から第１０のいずれかの発明に加えて、実装基板の熱を輸送する熱輸送部と、熱輸送部で輸送された熱を、外部に放出する放熱部と、を更に備える。

この構成により、実装基板側の熱も放出でき、全体としての熱問題を解消できる。

以下、図を用いて、本発明の実施の形態について説明する。

（実施の形態１）

（全体概要）
図１、図２を用いて、本発明の実施の形態１における照明装置モジュールの全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における照明装置モジュールの正面図である。図２は、本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。

照明装置モジュール１は、実装基板２、複数の発光素子３、封止部５を、備える。また、複数の発光素子３同士を電気的に接続する導電線６も備える。なお、図１、図２においては、図の見易さの為、同じ要素については、符号を省略している（例えば、発光素子については符号を省略）。また、照明装置モジュール１は、必要に応じて、封止枠４を備える。

実装基板２は、発光素子３の実装がなされる基体である。複数の発光素子３は、実装基板２に実装されている。図１では、複数の発光素子３が、格子状に実装されているが、格子状であってもよいし、千鳥格子状であってもよいし、ランダムな配置での実装であってもよい。いずれにしても、複数の発光素子３が、実装基板２に実装されていればよい。

封止枠４は、実装されている複数の発光素子３の周囲に枠を形成する。この枠は、封止部５を充填する領域を形成する役割も果たす。例えば、封止部５は、溶融樹脂などで形成される。封止枠４で囲まれた内部領域に、溶融樹脂が流し込まれる。この流し込まれた溶融樹脂が硬化して、封止部５が形成されることでもよい。この場合に、封止枠４は、溶融樹脂を流し込む領域と硬化のための領域を形成できる。

封止部５は、上述のように、封止枠４内部に充填された材料となる溶融樹脂が硬化して形成されればよい。もちろん、他の態様で形成されてもよい。封止部５は、発光素子３を封止して、保護する。発光素子３は、例えば、ＬＥＤのベアチップである。ベアチップであると、外部に露出していることは、その保護の観点から好ましくない。

封止枠４内部に封止部５を形成する材料が充填されることで、封止部５が形成される。この結果、封止部５は、封止枠４内部に形成されて、上部においては、表面を有した形態となる。

封止部５は、発光素子３を封止することで発光素子３が外部に露出することを防止できる。この防止によって、発光素子３を保護できる。

複数の発光素子３は、図１のように二次元配列（もしくは一次元配列）で並んで実装されている。発光素子３は、電流の供給を受けて発光する。電源からの電流は、複数の発光素子３に数珠つなぎのように供給される。このため、図２のように導電線６が発光素子３同士を電気的に接続している。

ここで、導電線６の少なくとも一部は、封止部５表面の外部に露出する。封止部５は、発光素子３を封止しているので、発光素子３に接続されている導電線６も封止部５によって封止される。この封止において、導電線６の全てが封止されず、少なくとも一部は封止されないままである。この結果、図２のように、導電線６の少なくとも一部は、封止部５の外部に露出した状態となる。すなわち、導電線６の一部は、封止部５表面の外部に突出しているとの把握でもよい。

なお、露出している導電線６の少なくとも一部は、封止部５が形成される際の材料である溶融樹脂などが、その表面に付着していることもありえるが、この状態でも、本発明での露出と同義である。すなわち、露出部分の導電線６の表面に封止部５の材料などが付着している状態も、本発明に含む。

導電線６は、導電性のある素材（銅、金、銀など）で形成される。電流を通すと共に、発光素子３の熱を伝導する。発光素子３は、電流を受けて発光する電気機能を示す過程で、熱を発生する。この熱は、導電線６に伝導する。特に、導電線６は、熱伝導率の高い素材であるので、発光素子３からの熱を効率的に伝導できる。

ここで、導電線６の全てが封止部５に封止されている場合には、導電線６に電動された熱は、封止部５によって放出されにくくなる。封止部５によって封止されていることで、導電線６は、外部に熱を放出しにくいからである。

発光素子３が発生する熱の内、実装側に発生させる熱は、実装基板２を介して外部に放出できる。しかしながら、発光素子３の発光側の熱は、導電線６に伝導される。この導電線６が、外部に熱を放出できないと、発光側の熱が外部に放出できないことになってしまう。

導電線６の少なくとも一部が封止部５の外部に露出していることで、導電線６に電動された熱は、外部に放出できる。この放出によって、発光素子３から導電線６に伝導される熱は、外部に放出される。すなわち、発光素子３の発光側の熱も、適切に外部に放出されて、発光素子３による熱の問題を、実装側と合わせて解決できる。

特に、図１に示すように、複数の発光素子３が実装される場合において、実装密度を上げる場合や実装数を上げる場合がある（光度を上げるため）。あるいは、個々の発光素子３に供給する電流値を高くする場合がある。このような場合には、発光素子３全体から発生する熱が極めて大きくなる。この場合には、実装側に伝導して実装基板２から放出されるだけでは、熱の放出が不足する。

この場合に、実施の形態１の照明装置モジュール１は、導電線６の少なくとも一部が封止部５の外部に露出している。導電線６には、発光素子３からの熱が多く伝導し、これによって露出している導電線６の一部から熱が放出される。このようにして、実装密度などが上がっている場合にも対応できる。

次に、各部の詳細について説明する。

（実装基板）
実装基板２は、金属製であることが好適である。金属製であることで、発光素子３から伝導される熱を効率的に拡散して、外部に放出できるからである。金属製とは、単一金属、合金、これらの混合素材、金属を主成分とする素材などを含む。

実装基板２は、複数の発光素子３を実装できる。このため、板状の部材であることが好ましい。また、照明装置モジュール１が組み込まれる照明装置や投光機器の形状に応じて、実装基板２は、円形、楕円形、方形、多角形などの形状を有していればよい。

また、実装する発光素子３への電力や制御信号などの供給のための配線層などを備えていることも好適である。配線は、独立した導電線による配線でもよいし、いわゆるプリント基板などのように、実装基板３の表面、裏面、内層にプリントされた配線であってもよい。

実装基板２は、発光素子２を実装すると共に照明装置モジュール１の骨格を形成する。実装基板２が、照明装置モジュール１の骨格を形成するので、実装基板２の構造に合わせて照明装置等に、照明装置モジュール１が組み込まれる。

（発光素子）
発光素子３は、ＬＥＤなどの半導体発光素子である。もちろん、半島体発光素子以外の素材であってもよい。発光素子３は、実装基板２に固定されて実装される。更に、発光素子３同士を接続する導電線６によって、電力等が供給される。電力等の供給においては、電源パッドなどに導電線６の端部が接続されればよい。もちろん、グランドパッドにも導電線６の端部が接続されればよい。

また、複数の発光素子３が並んでいる場合には、隣接する発光素子３同士が数珠つなぎに配線接続される。更に、並んでいる複数の発光素子３の両端では、電力等のやり取りのための配線が、実装基板２に接続されている。

発光素子３は、図１のように行方向、列方向に二次元的に並んだマトリクス配列でもよく、行方向や列方向に一列となる配列でもよく、千鳥格子配列でも、ランダムあるいは別途の形態での配列でもよい。

また、複数の発光素子３は、高密度に実装されることも好適である。高密度で実装されることで、高い光量で、遠方までを照射できるようになる。また、二次元配列や一次元配列される複数の発光素子３同士の間隔は、発光素子３のサイズ以下であることも好適である。隣接する発光素子２同士の間隔が、発光素子３のサイズ以下であることで、＜１＞発光素子３のそれぞれから照射される光の重複範囲の割合が大きくなる、＜２＞ある発光素子３から照射される光が、隣接する発光素子３の側面で反射するようになること、の２点が実現される。この２点が実現されることで、複数の発光素子２から照射される光は、側面での反射と重複とが相まって、あたかも単一光源のような光の照射が可能となる。

発光素子３は、図２で示されるように、封止部５によって封止されている。すなわち、封止部５によって保護された状態であり、外部からの接触による損傷などの問題にさらされにくい。もちろん、封止部５が透明もしくは半透明であることで、発光素子３が封止されていても、その光は外部に照射できる。

（導電線）
導電線６は、発光素子３同士を電気的に接続する。発光素子３は、電流を受けることで発光する。導電線６は、実装基板２に設けられる電極と接続された上で、発光素子３を直列、あるいは並列に電気接続する。電極からの電流を、複数の発光素子３のそれぞれに、供給できるようになる。

図３は、本発明の実施の形態１における発光素子の接続を示す模式図である。図３のように、複数の発光素子３は、直列接続で導電線６によって電気的に接続される。ここで、導電線６は、電極パッド８とグランドパッド９とに接続している。この電極パッド８とグランドパッド９との接続により、電極パッド８から電流が、複数の発光素子３のそれぞれに供給される。

導電線６は、金、銀、銅、あるいは合金などの、導電性の高い素材で形成されている。発光素子３のそれぞれに設けられるボンディング領域に接続される。この接続によって、導電線６が電流を通電させることができる。

ここで、図２に示されるように、導電線６は、発光素子３の表面同士を接続すると共に、中空に突出した状態である。この中空に突出した状態であることで、封止部５の外部に、少なくともその一部を露出させることができる。

図２では、導電線６は、中空に突出している（上方に湾曲しながら突出している）。すなわち、導電線６の一部は、発光素子３の表面よりも高い位置に到達できる。封止部５は、発光素子３の表面を覆う位置まで到達する。この位置まで到達しても、導電線６の中空に突出した部分は、封止部５の上にある。この結果、導電線６の少なくとも一部が、封止部５の外部に露出できるようになる。

導電線６の少なくとも一部が封止部５の外部に露出することで、導電線６に伝導される熱は、外部に放出できる。この放出によって、発光素子３から発生して発光面側に生じる熱は、外部に放出できる。なお、発光素子３から発生して、実装基板側に生じる熱は、実装基板２から拡散、放出できる。実装基板２が、導電性の高い素材であるからである。

導電線６は、中空への突出が大きければ、封止部５の外部に露出する量が大きくなるので、中空への突出量が大きいことも好適である。露出量が大きければ、導電線６から外部への熱放出がより効率化されるからである。

（封止部）
封止部５は、実装基板２に実装された発光素子３を封止する。実装基板２には、発光素子３が実装されている。封止部５は、この実装基板２に実装されている発光素子３を封止する。すなわち、封止部５は、実装基板２の表面であって、発光素子３が実装されている面に形成される。

ここで、封止部５は、図２のように一定の厚みを有する。この厚みが、発光素子３の厚みと導電線６の最大高さとの合計よりも小さい。この関係性の厚みを持つことにより、導電線６の少なくとも一部が、封止部５の外部に露出する。

すなわち、封止部５の厚みを調整することで、導電線６の一部を、封止部５の外部に露出させることができる。

ここで、実装基板２に実装された発光素子３の周囲に、封止枠４が設けられることも好適である。封止枠４が設けられることで、溶融樹脂などによって封止部５を形成できる。例えば、封止枠４内部に封止部５となる溶融樹脂が流し込まれる。この流し込みにおいて、封止部５の厚みを調整できる。溶融樹脂の投入量を調整すればよいからである。

投入された溶融樹脂が硬化することで、封止部５が形成される。量が調整されていることで、発光素子３を封止しつつ導電線６の一部を露出させる封止部５が形成できる。封止部５は、複数の発光素子３を完全に封止することが好ましい。

このように、溶融樹脂が投入されることで厚みの調整が容易となり、発光素子３を封止しつつ導電線６の一部を外部に露出させる形態を実現できる。封止部５は、透明もしくは半透明であることで、発光素子３からの光の照射を妨げない。また、封止部５が、色味を有することで、照射される光に色味を付与することもできる。

このようにして構成される照明装置モジュール１は、適宜、様々な照明装置に組み込まれればよい。

以上のように、実施の形態１の照明装置モジュール１は、発光素子３の実装数や実装密度が増加する場合でも、発生する熱を外部に放出できる。特に、実装側の熱は、実装基板２を介して放出され、発光面側の熱は露出した導電線６から放出される。熱が確実に放出されることで、実装数や実装密度を上げることができる。また、供給電力を増加することもできる。これらの結果、熱問題を解消した照明装置モジュール１は、高い光量を実現できる。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、種々のバリエーションについて説明する。

（封止部と導電線の露出）
導電線６の少なくとも一部は、図２のように封止部５の外部に露出している。図２では、複数の発光素子３のそれぞれに接続されている導電線６のそれぞれが、封止部５から同じ露出量で露出している。これは、封止部５の表面がほぼ平坦（実装基板２と略平行である）であることで、複数の導電線６のそれぞれの露出量は同等になるからである。

このように、同じ露出量であることは、製造の容易性の点から好適である。また、同じ露出量であることで、いずれの導電線６からも、同レベルで熱を放出できる。

図４は、本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。照明装置モジュール１に設けられる封止部５は、発光素子３が実装された領域の中央部分で厚みが薄く、周縁部分で厚みが大きい。

図１に示されるように、実装基板２に複数の発光素子３が実装される。この複数の発光素子３は、２次元配列で実装されることも多い。マトリクス状、千鳥格子状、ランダム配列など様々の２次元配列で実装される。この二次元配列で複数の発光素子３が実装されるので、発光素子３の実装領域には、中央部分と周縁部分とがある。

複数の発光素子３のそれぞれに導電線６が接続されているので、複数の導電線６も、発光素子３の実装領域に対応して、中央部分と周縁部分とがある。図４のような封止部５の形態により、複数の導電線６での、実装領域の中央部分での封止部５からの露出量は、周縁部分での封止部５からの露出量よりも大きくなる。

二次元配列で実装された複数の発光素子３は、隣接する発光素子３の数が多くなる中央部分ほど、熱が大きくなる可能性がある。周縁部分では、封止枠４などで熱の放出が増加しやすい傾向もある。このため、中央部分での発光素子３からの熱をより多く外部に放出することが適当である。

中央部分での導電線６の、封止部５からの露出量が相対的に大きいことで、このような中央部分での熱の放出を、より促進させることができる。この結果、熱の問題が大きくなりやすい中央部分の放熱が効率化できる。このとき、封止部５の表面が、凹状の曲面を有していることもよい。図４は、このような例である。

凹状の曲面を有していれば、中央部分の導電線６の露出量が、周縁部での導電線６の露出量よりも大きくなる。これらの結果、中央部分での発熱を、効率的に外部に放出でき、熱問題をより適切に解決できる。

（封止部の多層）
封止部５は、複数の層を有することも好適である。図５は、本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。図５に示されるように、封止部５は、複数の層を有している。例えば、別の板材としての封止部が積層されることで、図５のような態様が形成できる。

あるいは、溶融樹脂の硬化によって封止部５が形成される場合には、異なる種類の溶融樹脂が、順々に積層されることで、図５のような態様が形成できる。

封止部５が複数であることで、放熱をより効果的に行える。導電線６の熱を徐々に上方の層に伝える役割と、外部に放出する役割とのそれぞれを実現できるからである。

あるいは、色味や透明度の異なる層であることで、照射する光の色味や集光（あるいは拡散）を変化させることができる。更には、封止部５の耐久性を向上させて、発光素子３の保護をより確実にすることができる。

また、複数の層で封止部５を形成することで、まず発光素子３を封止する層が形成され、次いで、導電線６の一部が封止される層が形成されることで、導電線６の少なくとも一部が、確実に封止部４の外部に露出できるようになる。

あるいは、上述のように、異なる屈折特性や色味特性を有する複数の層であることで、照明装置としてのバリエーションを広げることもできる。

（発光素子の電極）
発光素子３は、導電線６によって電気的に接続される。発光素子３の表面同士が、導電線６によって接続される。このため、発光素子３の表面には、導電線６を接続する電極領域が形成される。図６は、本発明の実施の形態２における発光素子の正面図である。

発光素子３は、その表面に電極領域３１を有する。電極領域３１に、導電線６が接続される。電極領域３１の面積は、発光素子３に供給される電流値の制約から定まる面積よりも大きい。通常は、電極領域３１の面積は、供給される電流値の大きさによって定まる。電流密度に対応できる面積があれば十分でああるからである。

これに対して、図６の発光素子３では、電極領域３１の面積は、この電流密度で定まる面積よりも大きい。電極領域３１の面積が電流密度で定まる面積よりも大きいことで、導電線６に発光素子３の熱が伝わりやすい。発光素子３の熱は、導電線６に伝わって、導電性６が外部に放出する。このため、電極領域３１から導電線６に伝わる熱量が大きいほど、封止部５から露出している導電線６からの放熱効率が高まる。

（熱輸送）
図７は、本発明の実施の形態２における照明装置モジュールの側面図である。

実装基板２には、熱輸送部８が接続されている。熱輸送部８は、実装基板２の熱を輸送する。例えば、熱伝導率の高い金属や合金で、熱輸送部８は形成されている。あるいは、ヒートパイプで、熱輸送部８は形成されている。

このような態様を有することで、発光素子３から実装基板２伝導する熱や、配線などによって実装基板２に発生する熱は、熱輸送部８によって離隔した場所に輸送される。

熱輸送部８には、放熱部９が接続されている。放熱部９は、熱輸送部８が輸送した熱を外部に放出する。放熱部９は、実装基板２から離隔した位置に設けられるので、放熱部９は、実装基板２から輸送された熱を、離隔した位置で放出できる。この結果、実装基板２側の熱も、確実に放出できる。特に、離隔した位置で放出できることで、実装基板２での熱負担を軽減できる。

このように、熱輸送部８と放熱部９との組み合わせにより、実装基板側で発生する熱も放出できる。導電線６からの放熱とあいまって、発光側および実装側のそれぞれの熱を放出できる。結果として、照明装置モジュール１で生じうる熱問題をすべて解消できる。

（実験結果）

発明者は、実施の形態１〜２で説明された照明装置モジュールによる熱解消の効果の確認実験を行った。図８は、実際に製作した本発明に係る照明装置モジュールの写真である。

図８においては、実際に製作された照明装置モジュールが示されている。照明装置モジュールは、５５２個のマトリクス状に実装されたＬＥＤを有している。これらが封止部によって封止されており、５８０Ｗの出力能力を有している。図８に示される照明装置モジュールでは、封止部によって実際に実装されているＬＥＤは、見えない状態である。

発明者は、このような数と出力の多数のＬＥＤを実装した照明装置モジュールにおいて、従来技術のようにＬＥＤ同士を接続する導電線を封止部内部に完全に封じてしまっている（封止部の表面内部から露出や突出せず、内部に閉じ込められた状態）ものと、実施の形態１〜２で説明したように、導電線が封止部表面から露出しているものとの、両方を製作した。

このような従来技術の照明装置モジュールと本発明の照明装置モジュールと、それぞれでの封止部表面での温度上昇結果を測定した。この結果、本発明の照明装置モジュールでは、温度上昇が１３℃も低く抑えられた。従来技術での照明装置モジュールでの温度上昇に比較して、１３℃低いレベルに抑えられた。

このように、実際の製作例での実験から、本発明の照明装置モジュールのように、封止部から導電線の一部が露出することで、多数の発光素子を備えていても、発光面側の温度上昇を抑制できることが確認された。

なお、１３℃の温度上昇の抑制ができることで、当然にＬＥＤに対して付与できる電力レベルを上げることができ、結果として、光量を上げることができる。特に、１３℃の温度上昇の抑制ができれば、一般的なＬＥＤのジャンクション温度「１２５℃」に対して、十分な余裕を取ることができ、ＬＥＤそのものあるいは電気回路における負担が減少するからである。あるいは、照明装置モジュールの耐久性を向上させることができる。同じ電力供給であれば、１３℃の温度上昇抑制ができれば、それだけＬＥＤや電気系統での負担が減少するからである。

以上、実施の形態１〜２で説明された照明装置モジュールは、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 照明装置モジュール
２ 実装基板
３ 発光素子
４ 封止枠
５ 封止部
６ 導電線
８ 熱輸送部
９ 放熱部

Claims (11)

1. 実装基板と、
   前記実装基板に実装される複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子同士を電気的に接続する導電線と、
   前記複数の発光素子を封止する封止部と、を備え、
   前記導電線の少なくとも一部分は、前記封止部表面の外部に露出する、照明装置モジュール。
2. 前記導電線は、前記複数の発光素子の表面同士を接続するとともに、中空に突出した状態である、請求項１記載の照明装置モジュール。
3. 前記導電線の突出した部分が、前記封止部の表面から外部に露出する、請求項２記載の照明装置モジュール。
4. 前記封止部は、前記実装基板の表面であって前記発光素子が実装されている面に、形成され、
   前記封止部の厚みは、前記発光素子の厚みと前記導電線の最大高さとの合計よりも小さい、請求項１から３のいずれか記載の照明装置モジュール。
5. 前記封止部の厚みが、前記発光素子の厚みと前記導電線の最大高さとの合計よりも小さいことで、前記導電線の少なくとも一部分が、前記封止部の表面から外部に露出する、請求項４記載の照明装置モジュール。
6. 前記複数の発光素子は、前記実装基板上において、２次元配列で実装されており、
   前記二次元配列における中央部分での前記導電線の露出量は、前記二次元配列における周縁部分での前記導電線の露出量よりも大きい、請求項１から５のいずれか記載の照明装置モジュール。
7. 前記封止部の表面が、凹状の曲面を有する、請求項６記載の照明装置モジュール。
8. 前記封止部は、複数の層を有する、請求項１から７のいずれか記載の照明装置モジュール。
9. 前記発光素子の表面は、前記導電線を接続する電極領域を有し、
   前記電極領域の面積は、前記発光素子に供給される電流値の電流密度から定まる面積より大きい、請求項１から８のいずれか記載の照明装置モジュール。
10. 前記封止部は、前記複数の発光素子を完全に封止する、請求項１から９のいずれか記載の照明装置モジュール。
11. 前記実装基板の熱を輸送する熱輸送部と、
    前記熱輸送部で輸送された熱を、外部に放出する放熱部と、を更に備える、請求項１から１０のいずれか記載の照明装置モジュール。