JP2018206886A - 発光装置、及び、照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の発光素子の電気的な接続が容易な発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置10は、基板11と、基板11上に配置された第一発光素子列12aと、基板11上に配置された第一配線18aであって、第一発光素子列12aに含まれるLEDチップ12a1及びLEDチップ12a2の間に位置する第一配線18aと、一端がLEDチップ12a1に接続され、他端がLEDチップ12a2に接続されたボンディングワイヤ17aであって、第一配線18aを跨ぐボンディングワイヤ17aとを備える。
【選択図】図4

Description

本発明は、発光装置、及び、発光装置を用いた照明装置に関する。
従来、基板に実装されたLED(Light Emitting Diode)チップが蛍光体を含有する樹脂で形成された封止部材によって封止されたCOB(Chip On Board)構造の発光装置(発光モジュール)が知られている。特許文献1には、色度の調整が容易な発光装置が開示されている。
特開2012−4519号公報
ところで、発光装置において、正極端子及び負極端子に電圧を印加することによって一括して発光される複数の発光素子が基板上の離れた領域に配置されているような場合、複数の発光素子を電気的に接続することが難しい場合がある。
本発明は、複数の発光素子の電気的な接続が容易な発光装置及び照明装置を提供する。
本発明の一態様に係る発光装置は、基板と、前記基板上に配置された第一発光素子列と、前記基板上に配置された第一配線であって、前記第一発光素子列に含まれる隣り合う2つの発光素子の間を通る第一配線と、一端が前記2つの発光素子の一方に接続され、他端が前記2つの発光素子の他方に接続された第一ワイヤであって、前記第一配線を跨ぐ第一ワイヤとを備える。
本発明の一態様に係る照明装置は、前記発光装置と、前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える。
本発明によれば、複数の発光素子の電気的な接続が容易な発光装置及び照明装置が実現される。
図1は、実施の形態1に係る発光装置の外観斜視図である。 図2は、実施の形態1に係る発光装置の平面図である。 図3は、実施の形態1に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。 図4は、図2のIV−IV線における模式断面図である。 図5は、比較例に係る発光装置の模式断面図である。 図6は、第一配線が2つのLEDチップのうち一方寄りに配置される例を示す模式断面図である。 図7は、基板上の全てのLEDチップが一括封止された発光装置の外観斜視図である。 図8は、発光領域が直線状の発光装置の外観斜視図である。 図9は、両面電極構造のLEDチップを含む発光装置の第一の模式断面図である。 図10は、両面電極構造のLEDチップを含む発光装置の第二の模式断面図である。 図11は、実施の形態2に係る照明装置の断面図である。 図12は、実施の形態2に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略または簡略化される場合がある。
また、以下の実施の形態で説明に用いられる図面においては座標軸が示される場合がある。座標軸におけるZ軸方向は、例えば、鉛直方向であり、Z軸+側は、上側(上方)と表現され、Z軸−側は、下側(下方)と表現される。Z軸方向は、言い換えれば、発光装置が備える基板に垂直な方向である。また、X軸方向及びY軸方向は、Z軸方向に垂直な平面(水平面)上において、互いに直交する方向である。X軸方向は、第一方向の一例であり、Y軸方向は、第一方向と交差する第二方向の一例である。X−Y平面は、発光装置が備える基板の主面に平行な平面である。例えば、以下の実施の形態において、「平面視」とは、Z軸方向から見ることを意味する。
(実施の形態1)
[発光装置の構成]
まず、実施の形態1に係る発光装置の構成について図面を用いて説明する。図1は、実施の形態1に係る発光装置の外観斜視図である。図2は、実施の形態1に係る発光装置の平面図である。図3は、実施の形態1に係る発光装置の内部構造を示す平面図である。図4は、図2のIV−IV線における模式断面図である。なお、図3は、図2において第一封止部材13a及び第二封止部材13bを取り除き、LEDチップ12の配列及び配線パターンなどの内部の構造を示した平面図である。
図1〜図4に示されるように、実施の形態1に係る発光装置10は、基板11と、複数のLEDチップ12と、第一封止部材13aと、第二封止部材13bと、第一端子16aと、第二端子16bと、第三端子16cと、複数のボンディングワイヤ17と、配線18とを備える。複数のボンディングワイヤ17には、ボンディングワイヤ17a及びボンディングワイヤ17bなどが含まれる。配線18には、第一配線18a及び第二配線18bなどが含まれる。
発光装置10は、基板11に複数のLEDチップ12が直接実装された、COB構造のLEDモジュールであり、白色光を発する。発光装置10は、調色に対応した発光装置である。第一端子16a及び第二端子16bの間に直流電力が供給されると、第一封止部材13aから第一色温度の白色光が出射され、第一端子16a及び第三端子16cの間に直流電力が供給されると、第二封止部材13bから第二色温度の白色光が出射される。第一端子16a及び第二端子16bの間に供給される直流電力、及び、第一端子16a及び第三端子16cの間に供給される直流電力が制御されることにより、発光装置10が発する白色光の色温度が第一色温度〜第二色温度の範囲で変更される。
[基板]
まず、基板11の構成について説明する。基板11は、複数のLEDチップ12が配置される基板である。基板11は、例えば、メタルベース基板またはセラミック基板である。また、基板11は、樹脂を基材とする樹脂基板であってもよい。
セラミック基板としては、酸化アルミニウム(アルミナ)からなるアルミナ基板または窒化アルミニウムからなる窒化アルミニウム基板等が採用される。また、メタルベース基板としては、例えば、表面に絶縁膜が形成された、アルミニウム合金基板、鉄合金基板または銅合金基板等が採用される。樹脂基板としては、例えば、ガラス繊維とエポキシ樹脂とからなるガラスエポキシ基板等が採用される。
なお、基板11として、例えば光反射率が高い(例えば光反射率が90%以上の)基板が採用されてもよい。基板11として光反射率の高い基板が採用されることで、LEDチップ12が発する光を基板11の表面で反射させることができる。この結果、発光装置10の光の取り出し効率が向上される。このような基板としては、例えばアルミナを基材とする白色セラミック基板が例示される。
また、基板11として、光透過率が高い透光性基板が採用されてもよい。このような基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミック基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板または透明樹脂材料からなる透明樹脂基板が例示される。
なお、平面視において、基板11は四角形(矩形)であるが、円形などその他の形状であってもよい。
[LEDチップ及び発光素子列]
基板11上には、複数のLEDチップ12が配置されている。LEDチップ12は、発光素子の一例である。LEDチップ12は、例えば、InGaN系の材料によって構成された、発光スペクトルのピーク波長が430nm以上480nm以下の青色LEDチップである。つまり、LEDチップ12は、青色光を発する。基板11上の複数のLEDチップ12のそれぞれは、主として上方(Z軸+方向)に向けて光を発する。
図4に示されるように、LEDチップ12は、ベース基板12d上に発光層12eが配置された構造を有する。ベース基板12dは、例えば、サファイア基板などの絶縁性を有する基板である。発光層12eは、例えば、InGaN系の材料によって形成された窒化物半導体層である。
また、LEDチップ12は、基板11に対向する第一面12d1、第一面12d1の反対側の第二面12e1、並びに、第二面12e1に配置されたアノード12f及びカソード12gを有する。つまり、LEDチップ12は、片面電極構造を有する。
発光装置10において、複数のLEDチップ12は、7つの発光素子列に分けられる。7つの発光素子列のそれぞれは、複数のLEDチップ12が直線状に配置されることにより構成される。7つの発光素子列のそれぞれは、具体的には、複数のLEDチップ12がX軸方向に沿って等間隔に並んで配置されることにより構成される。また、7つの発光素子列は、X軸方向に交差(直交)するY軸方向に並んで配置される。1つの発光素子列を構成する複数のLEDチップ12は、ボンディングワイヤ17によってチップトゥチップ(Chip To Chip)で直列接続される。1つの発光素子列の一番端に位置するLEDチップ12は、ボンディングワイヤ17によって基板11上に配置された配線18に接続される。
7つの発光素子列は、全体として略円形の発光領域を形成している。7つの発光素子列のうち4つの発光素子列は、第一封止部材13aによって封止される。第一封止部材13aによって封止される4つの発光素子列は、直列接続される。7つの発光素子列のうち他の3つの発光素子列は、第二封止部材13bによって封止される。第二封止部材13bによって封止される3つの発光素子列は、直列接続される。Y軸方向においては、第一封止部材13aに及び第二封止部材13bが交互に配置されている。つまり、Y軸方向においては、第一封止部材13aによって封止される発光素子列及び第二封止部材13bによって封止される発光素子列が交互に配置されている。
このような7つの発光素子列には、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cが含まれる。第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cは、X軸方向と交差(直交)するY軸方向に並んで配置され、第一発光素子列12aは、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cの間に位置する。
[封止部材]
次に、第一封止部材13a及び第二封止部材13bについて説明する。まず、第一封止部材13aについて説明する。第一封止部材13aは、例えば、第一発光素子列12aをX軸方向に沿って直線状に封止する。図4に示されるように、第一封止部材13aは、具体的には、第一発光素子列12a、ボンディングワイヤ17(ボンディングワイヤ17a、及び、ボンディングワイヤ17bを含む)、第一配線18aの一部、及び、第二配線18bの一部を封止する。第一封止部材13aは、第一発光素子列12a、ボンディングワイヤ17、第一配線18aの一部、及び、第二配線18bの一部を塵芥、水分、外力等から保護する機能を有する。
第一封止部材13aは、蛍光体を含む透光性樹脂材料(基材)からなる。第一封止部材13aの基材は、例えば、メチル系のシリコーン樹脂であるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などであってもよい。
第一封止部材13aには、例えば、緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rが含まれる。緑色蛍光体14gは、具体的には、例えば、発光ピーク波長が550nm以上570nm以下の、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)系の蛍光体、または、発光ピーク波長が540nm以上550nm以下のLuAl12:Ce3+蛍光体などである。である。赤色蛍光体14rは、具体的には、例えば、発光ピーク波長が610nm以上620nm以下の、CaAlSiN:Eu2+蛍光体、または、(Sr,Ca)AlSiN:Eu2+蛍光体などである。
第一封止部材13aに含まれる蛍光体は、特に限定されない。第一封止部材13aには、LEDチップ12が発する光によって励起されて発光する蛍光体が含まれればよい。また、第一封止部材13aには、フィラーが含まれてもよい。フィラーは、例えば、粒径が10nm程度のシリカである。フィラーが含まれることにより、フィラーが抵抗となって蛍光体が沈降しにくい。このため、第一封止部材13a内において、蛍光体を均一に分散して配置することができる。
第一発光素子列12aに含まれる複数のLEDチップ12が青色光を発すると、発せられた青色光の一部は、第一封止部材13aに含まれる緑色蛍光体14gによって緑色光に波長変換される。また、発せられた青色光の一部は、第一封止部材13aに含まれる赤色蛍光体14rによって赤色光に波長変換される。そして、緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rに吸収されなかった青色光と、緑色蛍光体14gによって波長変換された緑色光と、赤色蛍光体14rによって波長変換された赤色光とは、第一封止部材13a中で拡散及び混合される。これにより、第一封止部材13aからは、第一色温度の白色光が出射される。つまり、第一封止部材13aは、第一発光素子列12aが発光することにより第一色温度の白色光を発する。
第一色温度は、第一封止部材13aに含まれる緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rの量(第一封止部材13aの緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rの含有率)が調整されることにより、例えば、2700Kとされる。
次に、第二封止部材13bについて説明する。第二封止部材13bは、例えば、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cのそれぞれをX軸方向に沿って直線状に封止する。第二封止部材13bは、具体的には、複数のLEDチップ12の他に、ボンディングワイヤ17、及び、配線18の一部などを封止する。第二封止部材13bは、複数のLEDチップ12、ボンディングワイヤ17、及び、配線18の一部を塵芥、水分、外力等から保護する機能を有する。
第一封止部材13aと同様に、第二封止部材13bは、蛍光体を含む透光性樹脂材料(基材)からなる。第二封止部材13bの基材は、例えば、メチル系のシリコーン樹脂であるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などであってもよい。
第二封止部材13bには、例えば、緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rが含まれる。第二封止部材13bに含まれる蛍光体は、特に限定されない。第二封止部材13bには、LEDチップ12が発する光によって励起されて発光する蛍光体が含まれればよい。また、第二封止部材13bには、フィラーが含まれてもよい。
第二発光素子列12bまたは第三発光素子列12cに含まれるLEDチップ12が青色光を発すると、発せられた青色光の一部は、第二封止部材13bに含まれる緑色蛍光体14gによって緑色光に波長変換される。また、発せられた青色光の一部は、第二封止部材13bに含まれる赤色蛍光体14rによって赤色光に波長変換される。そして、緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rに吸収されなかった青色光と、緑色蛍光体14gによって波長変換された緑色光と、赤色蛍光体14rによって波長変換された赤色光とは、第二封止部材13b中で拡散及び混合される。これにより、第二封止部材13bからは、第二色温度の白色光が出射される。つまり、第二封止部材13bは、第二発光素子列12bまたは第三発光素子列12cが発光することにより第二色温度の白色光を発する。
第二色温度は、第一色温度と異なる。第二色温度は、第二封止部材13bに含まれる緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rの量(第二封止部材13bの緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rの含有率)が調整されることにより、例えば、8000Kとされる。なお、調色可能な色温度の範囲を考慮すると、第一色温度及び第二色温度は、例えば、少なくとも1000K以上異なればよい。
[端子、配線、及び、ボンディングワイヤ]
次に、基板11上に配置された端子について説明する。発光装置10に外部から電力を供給するための給電用の端子として、基板11上には、第一端子16a、第二端子16b、及び、第三端子16cが配置される。第一端子16a、第二端子16b、及び、第三端子16cは、例えば、基板11の四隅のうち3箇所に配置される。
第一端子16a、第二端子16b、及び、第三端子16cは、複数のLEDチップ12に電力供給を行うための端子である。第一端子16aは、共通に用いられる正極端子であり、第二端子16b及び第三端子16cは、負極端子である。
第一端子16a及び第二端子16bの間に直流電力が供給されると、第一発光素子列12aなどの第一封止部材13aによって封止された発光素子列が発光する。第一端子16a及び第三端子16cの間に直流電力が供給されると、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cなどの第二封止部材13bによって封止された発光素子列が発光する。つまり、第一端子16a、第二端子16b、及び、第三端子16cの3つの端子によって、第一封止部材13aによって封止された発光素子列、及び、第二封止部材13bによって封止された発光素子列が独立して発光制御される。
なお、第一端子16aは、共通に用いられる負極端子であってもよい。第二端子16b及び第三端子16cは、正極端子である。また、発光装置10は、共通に用いられる端子を備えず、例えば、第一封止部材13aによって封止された発光素子列、及び、第二封止部材13bによって封止された発光素子列が、4つの端子によって独立して発光制御されてもよい。
なお、第一封止部材13aによって封止された発光素子列に含まれるLEDチップ12の数と、第二封止部材13bによって封止された発光素子列に含まれるLEDチップ12の数とは同一である。つまり、第一端子16a及び第二端子16bの間に直列接続されるLEDチップ12の数と、第一端子16a及び第三端子16cの間に直列接続されるLEDチップ12の数とは同一である。
よって、第一端子16a及び第二端子16bの間に印加される電圧と、第一端子16a及び第三端子16cの間に印加される電圧とは等しくてよい。これにより、第一端子16a及び第二端子16bの間に電圧を印加する点灯装置(点灯回路)と同種の点灯装置を、第一端子16a及び第三端子16cの間に電圧を印加する点灯装置にも適用することができる。つまり、2つの点灯装置の構成を共通化することができる。
また、基板11上には、複数のLEDチップ12を電気的に接続するための配線18が配置されている。例えば、基板11上には、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cを電気的に接続する第一配線18aが配置されている。第一配線18aは、第一発光素子列12aに含まれる2つのLEDチップ12であるLEDチップ12a1及びLEDチップ12a2の間を通る。また、基板11上には、第一発光素子列12a及び第一封止部材13aによって封止された第一発光素子列12a以外の他の発光素子列を電気的に接続する第二配線18bが配置されている。
また、基板11上の発光素子列を構成する複数のLEDチップ12は、ボンディングワイヤ17によってチップトゥチップで接続される。具体的には、ボンディングワイヤ17の一端は、隣り合う2つのLEDチップ12の一方のカソードに接続され、ボンディングワイヤ17の他端は、隣り合う2つのLEDチップ12の他方のアノードに接続される。
例えば、ボンディングワイヤ17aは、一端がLEDチップ12a1に接続され、他端がLEDチップ12a2に接続される。また、ボンディングワイヤ17bは、一端が第一発光素子列12aを構成する複数のLEDチップ12のうち一番端に位置するLEDチップ12a1に接続され、他端が基板11上に配置された第二配線18bに接続される。
以上説明した端子(第一端子16a、第二端子16b、及び、第三端子16c)、配線18(第一配線18a及び第二配線18b)、並びに、ボンディングワイヤ17(ボンディングワイヤ17a及びボンディングワイヤ17b)は、例えば、金(Au)、銀(Ag)、または銅(Cu)等の金属材料によって形成される。
なお、端子及び配線18は、基板11上に一体的にパターン形成される。発光装置10においては、基板11上の端子及び配線18は、カバーレジスト等の絶縁膜によって覆われていない。しかしながら、基板11上の端子及び配線18は、露出が必要な部分を除いてカバーレジスト等の絶縁膜によって覆われていてもよい。
[ボンディングワイヤ及び配線の立体交差]
複数のLEDチップ12を電気的に接続するために、基板11上でボンディングワイヤ17と配線18とを立体交差させる場合がある。このような立体交差は、基板11が配線層を1層だけ有する単層基板である場合に特に有用となる。
図4に示されるように、発光装置10においては、隣り合う2つのLEDチップ12であるLEDチップ12a1及びLEDチップ12a2を電気的に接続するボンディングワイヤ17aが第一配線18aを跨ぐ。言い換えれば、ボンディングワイヤ17aの下を第一配線18aが通っている。このような構成によって得られる効果について比較例に係る発光装置を参照しながら説明する。図5は、比較例に係る発光装置の模式断面図である。
図5に示される比較例に係る発光装置10aにおいては、LEDチップ12a1及び第二配線18bを電気的に接続するボンディングワイヤ17bが第一配線18aを跨いでいる。この場合、第二配線18bは、LEDチップ12に比べて厚みが薄いため、第一配線18a及びボンディングワイヤ17bが近接してしまう場合がある。具体的には、図5の距離Dが短くなってしまう場合がある。つまり、第一配線18a及びボンディングワイヤ17bの絶縁性の確保に課題がある。なお、第二配線18bの厚みは、例えば、20μm程度であり、LEDチップ12の厚みは、例えば、200μm程度である。
これに対し、発光装置10においては、LEDチップ12a1及びLEDチップ12a2を電気的に接続するボンディングワイヤ17aが第一配線18aを跨いでいる。この場合、LEDチップ12a1及びLEDチップ12a2のそれぞれが第二配線18b(配線18)よりも分厚いため、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの近接が抑制され、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの絶縁性の確保が容易である。
また、比較例に係る発光装置10aにおいては、ボンディングワイヤ17bが第一配線18aを跨ぐために、ボンディングワイヤ17bが長くなってしまう。そうすると、第一封止部材13aの端部に形成される明るさが十分でない領域A(暗い領域A)が比較的大きくなってしまうことが課題となる。領域Aが大きくなると、発光装置10aを備える照明装置の照明領域に輝度むらが生じる可能性がある。
これに対し、発光装置10では、ボンディングワイヤ17bの全長は、ボンディングワイヤ17aの全長よりも短い。また、発光装置10では、平面視において、ボンディングワイヤ17bのX軸方向の長さLbは、ボンディングワイヤ17aのX軸方向の長さLaよりも短い。つまり、発光装置10においては、ボンディングワイヤ17bを短くすることによって、第一封止部材13aの端部に形成される明るさが十分でない領域(暗い領域)を小さくすることができる。
なお、第一配線18aは光を吸収するため、第一配線18aが第一発光素子列12aのX軸方向における中央付近に配置されると、発光装置10からの光の取り出し効率が低下する可能性がある。そこで、発光装置10では、第一配線18aは、第一発光素子列12aにおいて一番端に位置するLEDチップ12a1と、端から二番目に位置するLEDチップ12a2との間に配置される。つまり、第一配線18aは、第一発光素子列12aの端部に位置する2つのLEDチップ12の間に配置されている。これにより、発光装置10からの光の取り出し効率の低下を抑制することができる。
また、ボンディングワイヤ17は、当該ボンディングワイヤ17の一端及び他端のボンディング順序により、ボンディングワイヤ17のうち基板11の表面からの高さが最も高くなる部分が偏る。例えば、LEDチップ12a1に接続される端部がボンディングされた後、LEDチップ12a2に接続される端部がボンディングされると、ボンディングワイヤ17aのうち基板11の表面からの高さが最も高くなる部分Pは、LEDチップ12a2よりもLEDチップ12a1寄りに位置する。
このような場合、第一配線18aは、LEDチップ12a1及びLEDチップ12a2の間の真ん中ではなく、LEDチップ12a1寄りに位置してもよい。図6は、第一配線18aがLEDチップ12a1寄りに配置される例を示す模式断面図である。
図6に示されるように、第一配線18aがLEDチップ12a1寄りに配置されれば、距離D1と距離D2とのバランスが取れるため、効果的に絶縁性を確保することができる。なお、距離D1は、ボンディングワイヤ17aのうち基板11の表面からの高さが最も高くなる部分Pから第一配線18aまでの距離である。距離D2は、ボンディングワイヤ17aのうちLEDチップ12a2寄りの、基板11の表面からの高さが比較的低い部分から第一配線18aまでの距離である。
なお、第一配線18aは、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cを電気的に接続する配線に限定されない。第一配線18aは、例えば、基板11上の発光素子列と端子とを電気的に接続する配線であってもよい。
[変形例]
発光装置10においては、基板11上に配置された複数のLEDチップ12は、第一封止部材13aまたは第二封止部材13bによって封止された。しかしながら、基板11上に配置された全てのLEDチップ12が1種類の封止部材によって一括封止されてもよい。図7は、基板11上の全てのLEDチップ12が一括封止された発光装置の外観斜視図である。
図7に示される発光装置10bは、封止部材13を備え、基板11上の全てのLEDチップ12は、封止部材13によって一括封止される。つまり、封止部材13は、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cを一括封止する。発光装置10bが備える基板11上の配線パターン、及び、複数のLEDチップ12の配置は、発光装置10と同様である。
第一封止部材13a及び第二封止部材13bと同様に、封止部材13は、蛍光体を含む透光性樹脂材料(基材)からなる。封止部材13の基材は、例えば、メチル系のシリコーン樹脂であるが、エポキシ樹脂またはユリア樹脂などであってもよい。
封止部材13には、例えば、緑色蛍光体14g及び赤色蛍光体14rが含まれる。封止部材13に含まれる蛍光体は、特に限定されない。封止部材13には、LEDチップ12が発する光によって励起されて発光する蛍光体が含まれればよい。また、第二封止部材13bには、フィラーが含まれてもよい。
また、発光装置10bは、基板11上に配置された複数のLEDチップ12、及び、封止部材13を囲む環状部材15を備える。
また、環状部材15は、封止部材13をせき止めるためのダム材として機能する部材であり、封止部材13よりも先に基板11上に配置される。環状部材15は、例えば、円環状であるが、矩形環状などその他の形状であってもよい。環状部材15には、例えば、絶縁性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂等が用いられる。より具体的には、環状部材15には、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイミドトリアジン樹脂、またはポリフタルアミド(PPA)樹脂などが用いられる。
環状部材15は、発光装置10bからの光の取り出し効率を高めるために、光反射性を有することが望ましい。そこで、環状部材15には、白色の樹脂(いわゆる白樹脂)が用いられる。なお、環状部材15の光反射性を高めるために、環状部材15の中には、TiO、Al、ZrO、及び、MgO等の粒子が含まれてもよい。
このような発光装置10bにおいても、LEDチップ12a1及びLEDチップ12a2を電気的に接続するボンディングワイヤ17aが第一配線18aを跨ぐ構成により、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの絶縁性の確保が容易となる。
なお、発光装置10bは、調色機能を有していない。このように、本発明は、調色機能を有していない発光装置として実現されてもよい。しかしながら、基板11上の複数のLEDチップ12の中に青色光を発するLEDチップ12と、赤色光を発するLEDチップ12とが混在していれば、発光装置10bに調色機能を与えることも可能である。具体的には、第一端子16a及び第二端子16bに電圧が印加されたときの出射光の色温度と、第一端子16a及び第三端子16cに電圧が印加されたときの出射光の色温度とが異なるように、赤色光を発するLEDチップ12が含まれればよい。
また、発光装置10及び発光装置10bは、発光領域が略円形であったが、本発明は、発光領域が円形以外の形状の発光装置として実現されてもよい。例えば、本発明は、発光領域が矩形の発光装置として実現されてもよいし、発光領域が直線状の発光装置として実現されてもよい。図8は、発光領域が直線状の発光装置の外観斜視図である。
図8に示される発光装置10cは、長尺状の基板11cと、基板11c上に配置された第一発光素子列12c1とを備える。第一発光素子列12c1を構成する複数のLEDチップ12は、ボンディングワイヤ17によってチップトゥチップで電気的に接続される。
このような発光装置10cにおいても、2つのLEDチップ12を電気的に接続するボンディングワイヤ17が配線(図8で図示せず)を跨ぐことにより、配線及びボンディングワイヤ17の絶縁性の確保が容易となる。
なお、実施の形態1では、発光素子列は、直線に沿って並んで配置された複数のLEDチップ12によって構成された。しかしながら、発光素子列は、並んで配置された複数のLEDチップ12によって構成されればよく、例えば、曲線に沿って並んで配置された複数のLEDチップ12によって構成されてもよい。
また、発光装置10においては、複数のLEDチップ12のそれぞれは、片面電極構造であった。しかしながら、複数のLEDチップ12は、一部または全部が両面電極構造のLEDチップであってもよい。この場合、図9に示されるように、第一配線18aを跨ぐボンディングワイヤ17aは、一端が片面電極構造のLEDチップ12a1に接続され、他端が両面電極構造のLEDチップ112に接続されていてもよい。図9は、両面電極構造のLEDチップ112を含む発光装置10dの模式断面図である。
発光装置10dが備える両面電極構造のLEDチップ112は、上面電極112a及び下面電極112bを備える。発光装置10dにおいて、ボンディングワイヤ17aの一端は、片面電極構造LEDチップ12a1の電極に接続され、ボンディングワイヤ17aの他端は、上面電極112aに接続される。下面電極112bは、基板11上に配置された配線18cに銀ペーストなどの導電性部材によって電気的に接続される。
このような発光装置10dにおいては、基板11が単層基板であっても複数のLEDチップの電気的な接続が容易となる。なお、発光装置10dにおいては、第一配線18a及び配線18cの絶縁性が確保されるように、第一配線18a及び配線18cの間の距離が定められる。例えば、第一配線18aは、LEDチップ12a1寄りに配置される。
また、図10に示されるように、第一配線18aを跨ぐボンディングワイヤ17aは、一端及び他端の両方が両面電極構造のLEDチップ(LEDチップ112及びLED112c)に接続されていてもよい。図10は、両面電極構造のLEDチップ112を含む発光装置10eの模式断面図である。
発光装置10eにおいて、LEDチップ112cは、両面電極構造を有し、下面電極が第二配線18bに電気的に接続され、上面電極がボンディングワイヤ17aの一端に接続される。ボンディングワイヤ17aの他端は、LEDチップ112の上面電極112aに接続される。つまり、ボンディングワイヤ17aは、一端がLEDチップ112cの上面電極に接続され、他端がLEDチップ112の上面電極112aに接続される。
なお、発光装置10eにおいては、LEDチップ112は、配線18cによって両面電極構造のLEDチップ112dに電気的に接続される。具体的には、配線18cには、LEDチップ112の下面電極112b及びLEDチップ112dの下面電極が接続される。この場合、LEDチップ112の下面電極112b及びLEDチップ112dの下面電極の一方は、カソードであり、他方は、アノードである。
このような発光装置10eにおいては、基板11が単層基板であっても複数のLEDチップの電気的な接続が容易となる。なお、発光装置10eにおいては、第一配線18a及び第二配線18bの絶縁性が確保されるように、第一配線18a及び第二配線18bの間の距離が定められる。また、第一配線18a及び配線18cの絶縁性が確保されるように、第一配線18a及び配線18cの間の距離が定められる。
なお、両面電極構造のLEDチップ112、LEDチップ112c、及び、LEDチップ112dのそれぞれは、青色光を発するLEDチップであってもよいし、赤色光を発するLEDチップであってもよい。
[効果等]
以上説明したように、発光装置10は、基板11と、基板11上に配置された第一発光素子列12aと、基板11上に配置された第一配線18aであって、第一発光素子列12aに含まれる隣り合う2つのLEDチップ12の間を通る第一配線18aと、一端が2つのLEDチップ12の一方に接続され、他端が2つのLEDチップ12の他方に接続されたボンディングワイヤ17aであって、第一配線18aを跨ぐボンディングワイヤ17aとを備える。LEDチップ12は、発光素子の一例であり、ボンディングワイヤ17aは、第一ワイヤの一例である。2つのLEDチップ12は、例えば、LEDチップ12a1及びLEDチップ12a2である。
これにより、基板11が単層基板であっても複数のLEDチップ12の電気的な接続が容易となる。つまり、複数のLEDチップ12の電気的な接続が容易な発光装置10が実現される。また、発光装置10においては、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの近接が抑制され、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの絶縁性の確保が容易となる。
また、発光装置10は、さらに、一端が第一発光素子列12aを構成する複数のLEDチップ12のうち一番端に位置するLEDチップ12に接続され、他端が基板11上に配置された第二配線18bに接続されるボンディングワイヤ17bを備えてもよい。平面視において、ボンディングワイヤ17bは、ボンディングワイヤ17aよりも短くてもよい。ボンディングワイヤ17bは、第二ワイヤの一例である。複数のLEDチップ12のうち一番端に位置するLEDチップ12は、例えば、LEDチップ12a1である。
これにより、第一発光素子列12aがボンディングワイヤ17bを含めて第一封止部材13aによって封止された場合に、第一封止部材13aの端部に形成される明るさが十分でない領域を小さくすることができる。
また、2つのLEDチップ12のそれぞれは、片面電極構造を有してもよい。具体的には、2つのLEDチップ12のそれぞれは、基板11に対向する第一面12d1、第一面12d1の反対側の第二面12e1、並びに、第二面12e1に配置されたアノード12f及びカソード12gを有してもよい。ボンディングワイヤ17aの一端は、2つのLEDチップ12の一方(例えば、LEDチップ12a1)のカソード12gに接続され、ボンディングワイヤ17aの他端は、2つのLEDチップ12の他方(例えば、LEDチップ12a2)のアノード12fに接続されてもよい。
これにより、第一配線18aと、片面電極構造を有する2つのLEDチップ12を接続するボンディングワイヤ17aとの絶縁性の確保が容易となる。
また、発光装置10dのように、2つのLEDチップ12の一方は、片面電極構造を有し、2つのLEDチップ12の他方は、両面電極構造を有してもよい。
これにより、片面電極構造のLEDチップ12及び両面電極構造のLEDチップ12がボンディングワイヤ17aによって電気的に接続されることによって、複数のLEDチップ12の電気的な接続が容易となる。
また、発光装置10eのように、2つのLEDチップ12のそれぞれは、両面電極構造を有してもよい。
これにより、両面電極構造の2つのLEDチップ12がボンディングワイヤ17aによって電気的に接続されることによって、複数のLEDチップ12の電気的な接続が容易となる。
また、2つのLEDチップ12の一方(例えば、LEDチップ12a1)は、第一発光素子列12aにおいて一番端に位置し、2つのLEDチップ12の他方(例えば、LEDチップ12a2)は、第一発光素子列12aにおいて端から二番目に位置してもよい。
これにより、発光装置10は、第一配線18aを跨ぐボンディングワイヤ17aによって接続される2つのLEDチップ12が発光素子列の中央部に位置する発光装置よりも、光の取り出し効率の低下が抑制される。
また、ボンディングワイヤ17aのうち基板11の表面からの高さが最も高くなる部分Pは、2つのLEDチップ12の一方(例えば、LEDチップ12a1)寄りに位置してもよい。第一配線18aは、2つのLEDチップ12の間の、2つのLEDチップ12の当該一方寄りに位置してもよい。
これにより、第一配線18aからボンディングワイヤ17aまでの距離のバランスが取れるため、効果的に絶縁性を確保することができる。
また、発光装置10は、さらに、基板11上に配置された第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cを備えてもよい。第一発光素子列12aは、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cの間に位置し、第一配線18aは、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cを電気的に接続してもよい。
これにより、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cを電気的に接続する第一配線18aとボンディングワイヤ17aとの絶縁性の確保が容易となる。
また、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cのそれぞれは、第一方向に沿って直線状に配置された複数のLEDチップ12によって構成されてもよい。第一方向は、例えば、実施の形態1のX軸方向である。
これにより、直線状の第二発光素子列12b及び直線状の第三発光素子列12cを電気的に接続する第一配線18aとボンディングワイヤ17aとの絶縁性の確保が容易となる。
また、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cは、第一方向と交差する第二方向に並んで配置されてもよい。第二方向は、例えば、実施の形態1のY軸方向である。
これにより、直線状の第二発光素子列12b及び直線状の第三発光素子列12cを電気的に接続する第一配線18aとボンディングワイヤ17aとの絶縁性の確保が容易となる。
また、発光装置10は、さらに、第一発光素子列12aを第一方向に沿って直線状に封止する第一封止部材13aと、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cのそれぞれを第一方向に沿って直線状に封止する第二封止部材13bとを備えてもよい。
これにより、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cを保護することができる。
また、第一封止部材13a、及び、第二封止部材13bのそれぞれは、蛍光体を含有してもよい。第一封止部材13aは、第一発光素子列12aが発光することにより第一色温度の白色光を出射し、第二封止部材13bは、第二発光素子列12bまたは第三発光素子列12cが発光することにより第一色温度と異なる第二色温度の白色光を出射してもよい。
これにより、第一発光素子列12aと、第二発光素子列12b及び第三発光素子列12cとが独立して発光制御されることにより、発光装置10の調色が可能となる。
また、発光装置10bは、さらに、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cを一括封止する封止部材13を備える。
これにより、第一発光素子列12a、第二発光素子列12b、及び、第三発光素子列12cを保護することができる。
(実施の形態2)
次に、実施の形態2に係る照明装置について、図11及び図12を用いて説明する。図11は、実施の形態2に係る照明装置の断面図である。図12は、実施の形態2に係る照明装置及びその周辺部材の外観斜視図である。
図11及び図12に示されるように、実施の形態2に係る照明装置200は、例えば、住宅等の天井に埋込配設されることにより下方(廊下または壁等)に光を照射するダウンライト等の埋込型照明装置である。
照明装置200は、発光装置10を備える。照明装置200はさらに、基部210と枠体部220とが結合されることで構成される略有底筒状の器具本体と、当該器具本体に配置された、反射板230及び透光パネル240とを備える。
基部210は、発光装置10が取り付けられる取付台であるとともに、発光装置10で発生する熱を放熱するヒートシンクである。基部210は、金属材料を用いて略円柱状に形成されており、実施の形態2ではアルミニウムにより形成される。
基部210の上部(天井側部分)には、上方に向かって突出する複数の放熱フィン211が一方向に沿って互いに一定の間隔をあけて設けられている。これにより、発光装置10で発生する熱を効率よく放熱させることができる。
枠体部220は、内面に反射面を有する略円筒状のコーン部221と、コーン部221が取り付けられる枠体本体部222とを有する。コーン部221は、金属材料を用いて成形されており、例えば、アルミニウム合金等を絞り加工またはプレス成形することによって作製することができる。枠体本体部222は、硬質の樹脂材料または金属材料によって成形されている。枠体部220は、枠体本体部222が基部210に取り付けられることによって固定されている。
反射板230は、内面反射機能を有する円環枠状(漏斗状)の反射部材である。反射板230は、例えばアルミニウム等の金属材料を用いて形成することができる。なお、反射板230は、金属材料ではなく、硬質の白色樹脂材料によって形成してもよい。
透光パネル240は、光拡散性及び透光性を有する透光部材である。透光パネル240は、反射板230と枠体部220との間に配置された平板プレートであり、反射板230に取り付けられている。透光パネル240は、例えば、アクリル及びポリカーボネート等の透明樹脂材料によって円盤状に形成することができる。
なお、照明装置200は、透光パネル240を備えなくてもよい。透光パネル240を備えないことで、照明装置200から出射される光の光束を向上させることができる。
また、図12に示されるように、照明装置200には、発光装置10に、当該発光装置10を点灯させるための電力を供給する点灯装置250と、商用電源からの交流電力を点灯装置250に中継する端子台260とが接続される。点灯装置250は、具体的には、端子台260から中継される交流電力を直流電力に変換して発光装置10に出力する。また、点灯装置250は、第一端子16a及び第二端子16bの間に供給される直流電力と、第一端子16a及び第三端子16cの間に供給される直流電力とを独立して制御する制御部を有する。制御部は、マイクロコンピュータ、プロセッサ、または回路などによって実現される。
点灯装置250及び端子台260は、器具本体とは別体に設けられた取付板270に固定される。取付板270は、金属材料からなる矩形板状の部材を折り曲げて形成されており、その長手方向の一端部の下面に点灯装置250が固定されるとともに、他端部の下面に端子台260が固定される。取付板270は、器具本体の基部210の上部に固定された天板280と互いに連結される。
以上説明したように、照明装置200は、発光装置10と、発光装置10に、当該発光装置10を点灯させるための電力を供給する点灯装置250とを備える。このような照明装置200においても、発光装置10における複数のLEDチップ12の電気的な接続が容易となる。また、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの近接が抑制され、第一配線18a及びボンディングワイヤ17aの絶縁性の確保が容易となる。なお、照明装置200は、発光装置10に代えて、発光装置10bを備えてもよい。
なお、実施の形態2では、照明装置として、ダウンライトが例示されたが、本発明は、スポットライトなどの他の照明装置として実現されてもよい。
(他の実施の形態)
以上、実施の形態に係る発光装置、及び、照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。
上記実施の形態では、発光装置は、青色光を発するLEDチップと緑色蛍光体及び赤色蛍光体との組み合わせによって白色光を放出したが、白色光を放出するための構成はこれに限らない。
例えば、青色光を発するLEDチップと、赤色蛍光体及び黄色蛍光体とが組み合わされてもよい。つまり、封止部材は、赤色蛍光体及び黄色蛍光体を含んでもよい。あるいは、青色光を発するLEDチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外LEDチップと、主に紫外光により励起されることで青色光、赤色光及び緑色光を発する、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び赤色蛍光体とが組み合わされてもよい。つまり、LEDチップは、紫外光を発し、第一封止部材及び第二封止部材のそれぞれは、青色蛍光体、緑色蛍光体、及び、赤色蛍光体を含んでもよい。
また、発光装置は、白色以外の色の光を発してもよい。例えば、発光装置が青色光を発する場合には、封止部材には蛍光体が含まれなくてもよい。
また、上記実施の形態では、発光装置に用いる発光素子としてLEDチップが例示された。しかしながら、半導体レーザ等の半導体発光素子、または、有機EL(Electro Luminescence)もしくは無機EL等のEL素子等の他の種類の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
10、10b、10c、10d、10e 発光装置
11、11c 基板
12、12a1、12a2、112、112c、112d LEDチップ
12a、12c1 第一発光素子列
12b 第二発光素子列
12c 第三発光素子列
12d1 第一面
12e1 第二面
12f アノード
12g カソード
13 封止部材
13a 第一封止部材
13b 第二封止部材
14g 緑色蛍光体
14r 赤色蛍光体
17 ボンディングワイヤ
17a ボンディングワイヤ(第一ワイヤ)
17b ボンディングワイヤ(第二ワイヤ)
18a 第一配線
18b 第二配線
200 照明装置
250 点灯装置

Claims (15)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された第一発光素子列と、
    前記基板上に配置された第一配線であって、前記第一発光素子列に含まれる隣り合う2つの発光素子の間を通る第一配線と、
    一端が前記2つの発光素子の一方に接続され、他端が前記2つの発光素子の他方に接続された第一ワイヤであって、前記第一配線を跨ぐ第一ワイヤとを備える
    発光装置。
  2. さらに、一端が前記第一発光素子列を構成する複数の発光素子のうち一番端に位置する発光素子に接続され、他端が前記基板上に配置された第二配線に接続される第二ワイヤを備え、
    平面視において、前記第二ワイヤは、前記第一ワイヤよりも短い
    請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記2つの発光素子のそれぞれは、片面電極構造を有する
    請求項1または2に記載の発光装置。
  4. 前記2つの発光素子のそれぞれは、前記基板に対向する第一面、前記第一面の反対側の第二面、並びに、前記第二面に配置されたアノード及びカソードを有し、
    前記第一ワイヤの前記一端は、前記2つの発光素子の一方のカソードに接続され、前記第一ワイヤの前記他端は、前記2つの発光素子の他方のアノードに接続される
    請求項3に記載の発光装置。
  5. 前記2つの発光素子の一方は、片面電極構造を有し、
    前記2つの発光素子の他方は、両面電極構造を有する
    請求項1または2に記載の発光装置。
  6. 前記2つの発光素子のそれぞれは、両面電極構造を有する
    請求項1または2に記載の発光装置。
  7. 前記2つの発光素子の一方は、前記第一発光素子列において一番端に位置し、
    前記2つの発光素子の他方は、前記第一発光素子列において端から二番目に位置する
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。
  8. 前記第一ワイヤのうち前記基板の表面からの高さが最も高くなる部分は、前記2つの発光素子の一方寄りに位置し、
    前記第一配線は、前記2つの発光素子の間の、前記2つの発光素子の当該一方寄りに位置する
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. さらに、前記基板上に配置された第二発光素子列及び第三発光素子列を備え、
    前記第一発光素子列は、前記第二発光素子列及び前記第三発光素子列の間に位置し、
    前記第一配線は、前記第二発光素子列及び前記第三発光素子列を電気的に接続する
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10. 前記第一発光素子列、前記第二発光素子列、及び、前記第三発光素子列のそれぞれは、第一方向に沿って直線状に配置された複数の発光素子によって構成される
    請求項9に記載の発光装置。
  11. 前記第一発光素子列、前記第二発光素子列、及び、前記第三発光素子列は、前記第一方向と交差する第二方向に並んで配置される
    請求項10に記載の発光装置。
  12. さらに、
    前記第一発光素子列を前記第一方向に沿って直線状に封止する第一封止部材と、
    前記第二発光素子列及び第三発光素子列のそれぞれを前記第一方向に沿って直線状に封止する第二封止部材とを備える
    請求項10または11に記載の発光装置。
  13. 前記第一封止部材、及び、前記第二封止部材のそれぞれは、蛍光体を含有し、
    前記第一封止部材は、前記第一発光素子列が発光することにより第一色温度の白色光を出射し、
    前記第二封止部材は、前記第二発光素子列または前記第三発光素子列が発光することにより前記第一色温度と異なる第二色温度の白色光を出射する
    請求項12に記載の発光装置。
  14. さらに、前記第一発光素子列、前記第二発光素子列、及び、前記第三発光素子列を一括封止する封止部材を備える
    請求項10または11に記載の発光装置。
  15. 請求項1〜14のいずれか1項に記載の発光装置と、
    前記発光装置に、当該発光装置を点灯させるための電力を供給する点灯装置とを備える
    照明装置。
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