JP2019021665A - 発光装置、照明装置、及び、実装基板 - Google Patents

発光装置、照明装置、及び、実装基板 Download PDF

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Abstract

【課題】発光素子の実装精度が向上された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上に配置された発光素子列12aと、発光素子列12aを封止する封止部材と、封止部材を囲む包囲部材と、基板11上に配置され少なくとも一部が包囲部材によって覆われる第一配線18であって、包囲部材に沿う形状を有する第一配線18と、基板11上の、第一配線18及び発光素子列12aの間に配置された第一パッド18aと、第一パッド18aと発光素子列12aとを電気的に接続するボンディングワイヤ17aと、第一パッド18aと第一配線18とを電気的に接続する接続ワイヤ17cとを備え、第一パッド18aの幅と接続ワイヤ17cの幅とは異なる。【選択図】図3

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、LED(Light Emitting Diode)チップなどの発光素子を、蛍光体を含有する封止部材で封止することにより白色光を出射する発光装置が知られている。特許文献1には、光反射材の位置ずれの可否判定を高精度で瞬時に行い得る発光装置が開示されている。
特開2012−015176号公報
上記のような発光装置においては、発光素子の実装精度の向上が課題となる。
本発明は、発光素子の実装精度が向上された発光装置、照明装置、及び、実装基板を提供する。
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発光素子列と、前記発光素子列を封止する封止部材と、前記封止部材を囲む包囲部材と、前記基板上に配置され少なくとも一部が前記包囲部材によって覆われる第一配線であって、前記包囲部材に沿う形状を有する第一配線と、前記基板上の、前記第一配線及び前記発光素子列の間に配置された第一パッドと、前記第一パッドと前記発光素子列とを電気的に接続する第一ワイヤと、前記第一パッドと前記第一配線とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、前記第一パッドの幅と前記第一接続部材の幅とは異なる。
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。
本発明の一態様に係る実装基板は、発光素子列及び前記発光素子列を囲む包囲部材が配置される実装基板であって、基板と、前記基板上に配置され少なくとも一部が前記包囲部材によって覆われる第一配線であって、前記包囲部材に沿う形状を有する第一配線と、前記基板上の、前記第一配線及び前記発光素子列の間に配置された第一パッドであって、前記発光素子列と第一ワイヤによって電気的に接続される第一パッドと、前記第一パッドと前記第一配線とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、前記第一パッドの幅と前記第一接続部材の幅とは異なる。
本発明は、発光素子の実装精度が向上された発光装置、照明装置、及び、実装基板を実現することができる。
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、実施の形態1に係る発光装置の電気的な接続関係の詳細を示す拡大平面図である。 図5は、図2のV−V線における発光装置の模式断面図である。 図6は、凹部を有する第一パッドの形状を示す平面図である。 図7は、凸部を有する第一パッドの形状を示す平面図である。 図8は、実施の形態1において、1つの第一パッドに対して2つの発光素子列が電気的に接続される例を示す平面図である。 図9は、実施の形態2に係る発光装置の配線パターンを示す平面図である。 図10は、実施の形態2に係る発光装置の電気的な接続関係の詳細を示す拡大平面図である。 図11は、第一パッド及び接続配線の全体形状の第一の変形例を示す平面図である。 図12は、第一パッド及び接続配線の全体形状の第二の変形例を示す平面図である。 図13は、第一パッド及び接続配線の全体形状の第三の変形例を示す平面図である。 図14は、第一パッド及び接続配線の全体形状の別の変形例を示す平面図である。 図15は、実施の形態2において、1つの第一パッドに対して2つの発光素子列が電気的に接続される例を示す平面図である。 図16は、実施の形態3に係る照明装置の断面図である。 図17は、実施の形態3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18は、実施の形態1に係る発光装置の製造方法のフローチャートの一例である。
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−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、実施の形態1に係る発光装置の電気的な接続関係の詳細を示す拡大平面図である。図5は、図2のV−V線における模式断面図である。
なお、図3及び図4は、図2において封止部材13及び包囲部材15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5においては、緑色蛍光体14の形状及び粒径などは、模式的に図示されており、正確ではない。
図1〜図5に示されるように、実施の形態1に係る発光装置10は、主として、基板11と、各々が複数のLEDチップ12を含む複数の発光素子列(例えば、発光素子列12a)と、第一配線18と、複数の第一パッド18aと、第二配線19と、複数の第二パッド19aと、封止部材13と、包囲部材15と、第一端子16aと、第二端子16bと、複数のボンディングワイヤ17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、ボンディングワイヤ17b、接続ワイヤ17c、及び、接続ワイヤ17d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(Chip On Board)構造のLEDモジュールであり、白色光を発する。以下、発光装置10の各構成要素について説明する。
[基板]
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、光の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は矩形(四角形)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。
基板11上には、各々が複数のLEDチップ12によって構成される複数の発光素子列が配置されている。複数の発光素子列の各々は、複数のLEDチップ12がボンディングワイヤ17によってチップトゥチップで直列接続されることによって構成される。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。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。
複数の発光素子列は、全体として略円形の発光領域を形成している。複数の発光素子列の各々は、一方の端部に位置するLEDチップ12がボンディングワイヤ17によって第一パッド18aに電気的に接続され、他方の端部に位置するLEDチップ12がボンディングワイヤ17によって第二パッド19aに電気的に接続される。
例えば、発光素子列12aは、複数のLEDチップ12がY軸方向に沿う直線状に配置されることによって構成されている。発光素子列12aは、Y軸+側の端部に位置するLEDチップ12がボンディングワイヤ17aによって第一パッド18aに電気的に接続され、Y軸−側の端部に位置するLEDチップ12がボンディングワイヤ17bによって第二パッド19aに電気的に接続される。なお、発光装置10は、発光素子列を少なくとも1つ備えればよい。
[封止部材]
次に、封止部材13について説明する。封止部材13は、基板11上に配置された複数の発光素子列を一括して封止する。図5に示されるように、封止部材13は、具体的には、複数の発光素子列、及び、複数のボンディングワイヤ17を封止する。封止部材13は、複数の発光素子列、及び、複数のボンディングワイヤ17を塵芥、水分、外力等から保護する機能を有する。
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14が含まれる。緑色蛍光体14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。
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、封止部材13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、封止部材13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。
発光素子列に含まれる複数の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、封止部材13に含まれる緑色蛍光体14によって緑色光に波長変換される。緑色蛍光体14に吸収されなかった青色光と、緑色蛍光体14によって波長変換された緑色光とは、封止部材13中で拡散及び混合される。これにより、封止部材13からは、白色光が出射される。つまり、封止部材13は、複数の発光素子列が発光することにより白色光を発する。
[端子、配線、及び、パッド]
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、及び、第二端子16bが配置される。第一端子16a、及び、第二端子16bは、例えば、基板11の四隅のうち対角線上に位置する2箇所に配置される。
第一端子16a及び第二端子16bは、発光装置10の外部から複数の発光素子列に電力供給を行うための端子である。第一端子16a及び第二端子16bの一方は、正極端子であり、第一端子16a及び第二端子16bの他方は、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、複数の発光素子列が発光する。
また、基板11上には、第一端子16aに電気的に接続された第一配線18が配置されている。第一配線18は、第一端子16a及び複数の発光素子列を電気的に接続するための電源配線である。第一配線18と第一端子16aとは、他の配線によって電気的に接続される。
第一配線18は、基板11上に配置され、少なくとも一部が包囲部材15によって覆われる配線である。第一配線18は、円環状に沿う形状を有する。第一配線18は、具体的には、円弧状(略半円弧状)である。第一配線18は、環状に沿う配線であればよく、矩形環状に沿う配線であってもよいし、レーストラック形状に沿う配線であってもよい。第一配線18の配線幅は、包囲部材15の径方向における幅とほぼ同一かやや広いが、特に限定されない。
複数の第一パッド18aのそれぞれは、第一配線18及び発光素子列の電気的な接続に用いられる島状の金属膜(ボンディングパッド)である。例えば、基板11上の、第一配線18及び発光素子列12aの間に配置された第一パッド18aは、発光素子列12aとボンディングワイヤ17aによって電気的に接続され、第一配線18と接続ワイヤ17cによって電気的に接続される。
接続ワイヤ17cは、第一接続部材の一例であり、接続ワイヤ17cの幅(線径)は、第一パッド18aの幅と異なる。接続ワイヤ17cの幅は、具体的には、第一パッド18aの幅よりも狭い。なお、この場合の幅は、例えば、発光素子列12aにおける複数のLEDチップ12の並び方向(Y軸方向)と交差する方向(X軸方向)の長さを意味する。
また、複数の第一パッド18aのそれぞれは、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17を実装するための目印となるアライメントマーク(認識マーク)としても機能する。
平面視において、複数の第一パッド18aのそれぞれは、X軸方向に長い矩形である。複数の第一パッド18aは、基板11上の第一配線18の内周側に、第一配線18に沿って並んで配置される。複数の第一パッド18aのそれぞれは、各発光素子列の端部に対応する場所に位置する。これにより、複数の第一パッド18aのそれぞれは、発光素子列の実装位置を示すアライメントマークとして機能する。
このように、第一配線18と分離した複数の第一パッド18aは、第一配線18と一体化された凸状配線パターンまたは凹状配線パターンよりも、製造装置(カメラ)によってアライメントマークとして認識されやすい。このため、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。
また、発光装置10のように複数の第一パッド18aが全て同一形状かつ同一姿勢で配置されていれば、画像認識用の比較対象パターンを少なくする(例えば、1つにする)ことができる。したがって、カメラの画像認識処理の処理量を低減することができる。なお、ここでの同一とは、厳密に同一であることを意味するわけではなく実質的に同一であることを意味し、例えば、製造上の誤差等を含んで同一であることを意味する。
なお、複数の第一パッド18aの中には、第一配線18及び発光素子列の電気的な接続に用いられない第一パッド18aが含まれてもよい。例えば、図3に示される第一パッド18a1は、ボンディングワイヤ17が接続されておらず、アライメントマークとしての機能のみを有する。
また、基板11上には、第二端子16bに電気的に接続された第二配線19が配置されている。第二配線19は、第二端子16b及び複数の発光素子列を電気的に接続するための電源配線であり、第一配線18とは絶縁されている。第二配線19と第二端子16bとは、他の配線によって電気的に接続される。
第二配線19は、基板11上に第一配線18とは離れて配置され、少なくとも一部が包囲部材15によって覆われる配線である。第二配線19は、円環状に沿う形状を有する。第二配線19は、具体的には、円弧状(略半円弧状)である。第二配線19は、環状に沿う配線であればよく、矩形環状に沿う配線であってもよいし、レーストラック形状に沿う配線であってもよい。第二配線19の配線幅は、包囲部材15の径方向における幅とほぼ同一かやや広いが、特に限定されない。
複数の第二パッド19aのそれぞれは、第二配線19及び発光素子列の電気的な接続に用いられる島状の金属膜(ボンディングパッド)である。例えば、基板11上の、第二配線19及び発光素子列12aの間に配置された第二パッド19aは、発光素子列12aとボンディングワイヤ17bによって電気的に接続され、第二配線19と接続ワイヤ17dによって電気的に接続される。
接続ワイヤ17dは、第二接続部材の一例であり、接続ワイヤ17dの幅(線径)は、第二パッド19aの幅と異なる。接続ワイヤ17dの幅は、具体的には、第二パッド19aの幅よりも狭い。
また、複数の第二パッド19aのそれぞれは、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17を実装するための目印となるアライメントマーク(認識マーク)としても機能する。
平面視において、複数の第二パッド19aのそれぞれは、X軸方向に長い矩形である。複数の第二パッド19aは、基板11上の第二配線19の内周側に、第二配線19に沿って並んで配置される。複数の第二パッド19aのそれぞれは、各発光素子列の端部に対応する場所に位置する。これにより、複数の第二パッド19aのそれぞれは、発光素子列の実装位置を示すアライメントマークとして機能する。
このように、第二配線19と分離した複数の第二パッド19aは、第二配線19と一体化された凸状配線パターンまたは凹状配線パターンよりも、カメラによってアライメントマークとして認識されやすい。このため、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。
また、発光装置10のように複数の第二パッド19aが全て同一形状かつ同一姿勢で配置されていれば、画像認識用の比較対象パターンを少なくする(例えば、1つにする)ことができる。したがって、カメラの画像認識処理の処理量を低減することができる。
なお、複数の第二パッド19aの中には、第二配線19及び発光素子列の電気的な接続に用いられない第二パッド19aが含まれてもよい。例えば、図3に示される第二パッド19a1は、ボンディングワイヤ17が接続されておらず、アライメントマークとしての機能のみを有する。
以上説明した第一端子16a、第二端子16b、第一配線18、複数の第一パッド18a、第二配線19、及び、複数の第二パッド19aは、基板11上にパターン形成される。第一端子16a、第二端子16b、第一配線18、複数の第一パッド18a、第二配線19、及び、複数の第二パッド19aは、例えば、銅または銀等の金属部材が金メッキ処理されることによって形成される。この場合、第一端子16a、第二端子16b、第一配線18、複数の第一パッド18a、第二配線19、及び、複数の第二パッド19aは、基板11に近いほうから順に銅(または銀)、ニッケル(Ni)、パラジウム(Pd)、及び、金が積層された構造を有する。これにより、銅または銀などの金属部材の腐食等が抑制される。
なお、発光装置10においては、第一端子16a、第二端子16b、第一配線18、複数の第一パッド18a、第二配線19、及び、複数の第二パッド19aは、カバーレジスト等の絶縁膜によって覆われていないが、露出が必要な部分を除いて絶縁膜に覆われていてもよい。
[包囲部材]
包囲部材15は、基板11上に設けられた、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る。また、包囲部材15は、第一配線18の少なくとも一部、及び、第二配線19の少なくとも一部を覆うことにより、第一配線18及び第二配線19を保護する機能も有する。
図5に示されるように、包囲部材15は、例えば、第一配線18の外周側、及び、第二配線19の外周側を覆う。この場合、包囲部材15によって覆われていない第一配線18の内周側に接続ワイヤ17cが接続され、包囲部材15によって覆われていない第二配線19の内周側に接続ワイヤ17dが接続されれば、接続ワイヤ17c及び接続ワイヤ17dの全体を封止部材13によって封止することができる。
接続ワイヤ17cが封止部材13及び包囲部材15にまたがって配置されると、封止部材13及び包囲部材15の熱膨張係数の違いにより、信頼性試験において接続ワイヤ17cが破損または変形する可能性がある。これに対し、接続ワイヤ17cの全体が封止部材13によって単独で封止されれば、信頼性試験による接続ワイヤ17cの破損または変形が抑制される。接続ワイヤ17dについても同様である。
包囲部材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、包囲部材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。
包囲部材15は、発光装置10の光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、実施の形態1では、包囲部材15には、白色の樹脂が用いられる。なお、包囲部材15の光反射性を高めるために、包囲部材15の中には、TiO、Al、ZrO、及びMgO等の粒子が含まれてもよい。
包囲部材15は、複数の発光素子列及び封止部材13を側方から囲む円環状である。包囲部材15の下には、第一配線18及び第二配線19の大半が位置する。なお、包囲部材15は、環状であればよく、矩形環状であってもよいし、レーストラック形状であってもよい。
[変形例1]
平面視における第一パッド18aの形状は、矩形状に限定されない。例えば、平面視における第一パッド18aの形状は、凹部または凸部を有する形状であってもよい。図6は、凹部を有する第一パッドの平面図である。図7は、凸部を有する第一パッドの平面図である。
図6に示される第一パッド18bは、平面視においてV字状の凹部を有する形状である。また、図7に示される第一パッド18cは、平面視において凸字状である。このような特徴的な形状の第一パッドは、カメラによって認識されやすい。したがって、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。図示されないが、第二パッド19aが図6及び図7に示されるような形状であっても同様の効果が得られる。
なお、第一パッド18aの平面視形状は、円形状または矩形状以外の多角形状などであってもよい。第二パッド19aの平面視形状についても同様である。
[変形例2]
上記実施の形態1では、1組の第一パッド18a及び第二パッド19aに対して1つの発光素子列が電気的に接続された。しかしながら、図8に示されるように、1つの第一パッド18a(1組の第一パッド18a及び第二パッド19a)に対して2以上の発光素子列が電気的に接続されてもよい。図8は、1つの第一パッド18aに対して2つの発光素子列12a及び12bが電気的に接続される例を示す平面図である。また、上記図3に示される第一パッド18a1のように、発光装置10は、発光素子列の電気的接続に使用されない(ボンディングワイヤ17が接続されない)第一パッド18aを備えてもよい。
このように、第一パッド18aが複数の発光素子列によって共用化されたり、複数の第一パッド18aのうち一部のみが発光素子列の電気的接続に使用されたりすることで、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)の配置の多用化を図ることができる。言い換えれば、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)の配置に柔軟性を持たせることができる。なお、図示されないが、第二パッド19aについても同様である。
(実施の形態2)
実施の形態1では、第一配線18及び第一パッド18aは、接続ワイヤ17cによって電気的に接続された。しかしながら、第一配線18及び第一パッド18aは、接続配線によって電気的に接続されてもよい。この場合も第一パッド18aの幅と接続配線の幅とが異なることで、カメラによる第一パッド18aの認識のしやすさを向上させることができる。同様に、第二配線19及び第二パッド19aは、接続配線によって電気的に接続されてもよい。
以下、このような実施の形態2に係る発光装置の配線パターンについて説明する。図9は、実施の形態2に係る発光装置の配線パターンを示す平面図である。図10は、実施の形態2に係る発光装置の電気的な接続関係の詳細を示す拡大平面図である。なお、以下の実施の形態2では、実施の形態1との相違点について説明が行われ、既出事項についての説明は適宜省略される。
図9及び図10に示されるように、実施の形態2に係る発光装置10aは、基板11と、第一配線18と、複数の第一パッド18aと、複数の接続配線18dと、第二配線19と、複数の第二パッド19aと、複数の接続配線19dと、第一端子16aと、第二端子16bとを備える。なお、図9では図示されないが、発光装置10aは、発光装置10と同様に、各々が複数のLEDチップ12を含む複数の発光素子列(例えば、発光素子列12a)と、封止部材13と、包囲部材15と、複数のボンディングワイヤ17とを備える。
複数の第一パッド18aのそれぞれは、第一配線18及び発光素子列の電気的な接続に用いられる島状の金属膜(ボンディングパッド)である。例えば、基板11上の、第一配線18及び発光素子列12aの間に配置された第一パッド18aは、発光素子列12aとボンディングワイヤ17aによって電気的に接続され、第一配線18と接続配線18dによって電気的に接続される。
複数の接続配線18dは、複数の第一パッド18aと1対1で対応して配置される。接続配線18dは、第一接続部材の一例であり、接続配線18dの幅は、第一パッド18aの幅と異なる。接続配線18dの幅は、具体的には、第一パッド18aの幅よりも狭い。なお、この場合の幅は、例えば、発光素子列12aにおける複数のLEDチップ12の並び方向(Y軸方向)と交差する方向(X軸方向)の長さを意味する。
また、複数の第一パッド18aのそれぞれは、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17を実装するための目印となるアライメントマーク(認識マーク)としても機能する。
平面視において、複数の第一パッド18aのそれぞれは、X軸方向に長い矩形であり、複数の接続配線18dのそれぞれは、Y軸方向に長い矩形(略矩形)である。第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状は、T字状である。
複数の第一パッド18aは、基板11上の第一配線18の内周側に、第一配線18に沿って並んで配置される。複数の第一パッド18aのそれぞれは、各発光素子列の端部に対応する場所に位置する。これにより、複数の第一パッド18aのそれぞれは、発光素子列の実装位置を示すアライメントマークとして機能する。
このように、第一配線18に接続配線18dによって接続された第一パッド18aは、当該第一パッド18aの幅が接続配線18dの幅と異なるため、カメラによってアライメントマークとして認識されやすい。第一配線18に接続配線18dによって接続された第一パッド18aによれば、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。
また、発光装置10aのように複数の第一パッド18aが全て同一形状かつ同一姿勢で配置されていれば、画像認識用の比較対象パターンを少なくする(例えば、1つにする)ことができる。したがって、カメラの画像認識処理の処理量を低減することができる。
なお、実施の形態1と同様に、複数の第一パッド18aの中には、第一配線18及び発光素子列の電気的な接続に用いられず、アライメントマークとしてのみ用いられる第一パッド18aが含まれてもよい。
複数の第二パッド19aのそれぞれは、第二配線19及び発光素子列の電気的な接続に用いられる島状の金属膜(ボンディングパッド)である。第二パッド19aは、第二配線19と接続配線19dによって電気的に接続される。
複数の接続配線19dは、複数の第二パッド19aと1対1で対応して配置される。接続配線19dは、第二接続部材の一例であり、接続配線19dの幅は、第二パッド19aの幅と異なる。接続配線19dの幅は、具体的には、第二パッド19aの幅よりも狭い。
また、複数の第二パッド19aのそれぞれは、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17を実装するための目印となるアライメントマーク(認識マーク)としても機能する。
平面視において、複数の第二パッド19aのそれぞれは、X軸方向に長い矩形であり、複数の接続配線19dのそれぞれは、Y軸方向に長い矩形(略矩形)である。第二パッド19a及び接続配線19dの全体形状は、T字状である。
複数の第二パッド19aは、基板11上の第二配線19の内周側に、第二配線19に沿って並んで配置される。複数の第二パッド19aのそれぞれは、各発光素子列の端部に対応する場所に位置する。これにより、複数の第二パッド19aのそれぞれは、発光素子列の実装位置を示すアライメントマークとして機能する。
このように、第二配線19に接続配線19dによって接続された第二パッド19aは、当該第二パッド19aの幅が接続配線19dの幅と異なるため、カメラによってアライメントマークとして認識されやすい。第二配線19に接続配線19dによって接続された第二パッド19aによれば、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。
また、発光装置10aのように複数の第二パッド19aが全て同一形状かつ同一姿勢で配置されていれば、画像認識用の比較対象パターンを少なくする(例えば、1つにする)ことができる。したがって、カメラの画像認識処理の処理量を低減することができる。
なお、実施の形態1と同様に、複数の第二パッド19aの中には、第二配線19及び発光素子列の電気的な接続に用いられず、アライメントマークとしてのみ用いられる第二パッド19aが含まれてもよい。
[実施の形態2の変形例1]
平面視における第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状は、T字状に限定されない。図11に示されるように、第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状は、L字状であってもよい。また、図12に示されるように、第一パッド18eは、V字状であり、第一パッド18e及び接続配線18dの全体形状は、Y字状であってもよい。図13に示されるように、第一パッド18fは、E字状であり、第一パッド18f及び接続配線18dの全体形状は、フォーク状であってもよい。図11〜図13は、第一パッド及び接続配線18dの全体形状の変形例を示す平面図である。
このように第一パッド及び接続配線18dの全体形状、または、第一パッドの形状が特徴的であれば、カメラによって認識されやすい。したがって、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。図示されないが、第二パッド19a及び接続配線19dの全体形状が図11〜図13に示されるような形状であっても同様の効果が得られる。
なお、第一パッド18aの平面視形状は、円形状または他の多角形状などであってもよい。第二パッド19aの平面視形状についても同様である。
また、図11〜図13の変形例では、接続配線18dの幅は、第一パッド18aの幅よりも狭い。しかしながら、図14に示されるように、接続配線18gの幅は、第一パッド18aの幅よりも広くてもよい。図14は、第一パッド18a及び接続配線18gの全体形状の別の変形例を示す平面図である。第一パッド18a及び接続配線18gの全体形状は凸字状である。
接続配線18gの幅が第一パッド18aの幅よりも広い場合も、接続配線18gの幅が第一パッド18aの幅と異なるため、第一パッド18aがカメラによって認識されやすい。したがって、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)、及び、複数のボンディングワイヤ17の実装精度を向上することができる。図示されないが、接続配線19dが第二パッド19aの幅よりも広い場合も同様の効果が得られる。
[実施の形態2の変形例2]
上記実施の形態2では、例えば、1組の第一パッド18a及び第二パッド19aに対して1つの発光素子列が電気的に接続されるが、図15に示されるように、1つの第一パッド18a(1組の第一パッド18a及び第二パッド19a)に対して2以上の発光素子列が電気的に接続されてもよい。図15は、1つの第一パッド18aに対して2つの発光素子列12a及び12bが電気的に接続される例を示す平面図である。また、上述のように、発光装置10は、発光素子列の電気的接続に使用されない(ボンディングワイヤ17が接続されない)第一パッド18aを備えてもよい。
このように、第一パッド18aを複数の発光素子列によって共用化したり、複数の第一パッド18aのうち一部を発光素子列の電気的接続に使用したりすることで、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)の配置の多用化を図ることができる。言い換えれば、複数の発光素子列(複数のLEDチップ12)の配置に柔軟性を持たせることができる。なお、図示されないが、第二パッド19aについても同様である。
なお、1つの第一パッド18aに2以上の発光素子列を電気的に接続する場合、第一パッド18aの幅が接続配線18dの幅よりも広い構成が有用である。
(実施の形態3)
次に、実施の形態3に係る照明装置について、図16及び図17を用いて説明する。図16は、実施の形態3に係る照明装置の断面図である。図17は、実施の形態3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16及び図17に示されるように、実施の形態3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の空間(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3ではアルミダイカスト製である。
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、例えばアクリルや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17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。
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。これにより、第一パッド18a及び第二パッド19aの少なくとも一方がアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された照明装置200が実現される。
なお、照明装置200は、発光装置10に代えて、発光装置10aを備えてもよい。この場合も、発光素子列12aの実装精度が向上された照明装置200が実現される。
なお、実施の形態3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。
(まとめ)
以上説明したように、発光装置10は、基板11と、基板11上に配置された発光素子列12aと、発光素子列12aを封止する封止部材13と、封止部材13を囲む包囲部材15と、基板11上に配置され少なくとも一部が包囲部材15によって覆われる第一配線18であって、包囲部材15に沿う形状を有する第一配線18と、基板11上の、第一配線18及び発光素子列12aの間に配置された第一パッド18aと、第一パッド18aと発光素子列12aとを電気的に接続するボンディングワイヤ17aと、第一パッド18aと第一配線18とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、第一パッド18aの幅と第一接続部材の幅とは異なる。ボンディングワイヤ17aは、第一ワイヤの一例である。
このような第一パッド18aは、当該第一パッド18aの幅が第一接続部材の幅と異なるため、カメラによって認識されやすいアライメントマークとして使用できる。第一パッド18aがアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された発光装置10が実現される。
また、第一パッド18aの幅は、第一接続部材の幅よりも広くてもよい。
このような第一パッド18aは、当該第一パッド18aの幅が第一接続部材の幅よりも広いため、カメラによって認識されやすいアライメントマークとして使用できる。第一パッド18aがアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された発光装置10が実現される。
また、実施の形態1のように、第一接続部材は、接続ワイヤ17cであってもよい。
これにより、第一配線18と離れて配置された第一パッド18aを接続ワイヤ17cによって第一配線18に電気的に接続することができる。
また、平面視において、第一パッド18aは、凸部または凹部を有する形状であってもよい。
このような特徴的な形状の第一パッド18aは、カメラによって認識されやすいアライメントマークとして使用できる。このような第一パッド18aがアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された発光装置10が実現される。
また、封止部材13は、さらに、接続ワイヤ17cの全体を封止してもよい。
これにより、接続ワイヤ17cが封止部材13及び包囲部材15にまたがって配置される場合よりも、発光装置10の信頼性を高めることができる。
また、実施の形態2のように、第一接続部材は、基板11上に配置された接続配線18dであってもよい。
これにより、第一配線18、第一接続部材(接続配線18d)、及び、第一パッド18aを1つの配線パターンとして一体形成することができる。
また、第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状は、T字状、L字状、Y字状、または、フォーク状であってもよい。
このように第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状が特徴的であれば、カメラによって認識されやすい。したがって、第一パッド18a及び接続配線18dの全体形状がアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された発光装置10aが実現される。
また、発光装置10は、発光素子列12a、第一パッド18a、ボンディングワイヤ17a、及び、第一接続部材の組を複数備え、複数の第一パッド18aは、第一配線18の内周側に、第一配線18に沿って並んで配置されてもよい。
これにより、複数の第一パッド18aを複数の発光素子列12aに1対1で対応するアライメントマークとして使用することができる。
また、発光装置10は、さらに、発光装置10の外部から発光素子列12aに電力を供給するための第一端子16aを備えてもよい。第一端子16aは、基板11上の包囲部材15の外側に配置され、第一配線18に電気的に接続されてもよい。
これにより、外部から発光装置10への電力の供給が容易となる。
また、発光装置10は、さらに、基板11上に第一配線18と離れて配置され少なくとも一部が包囲部材15に覆われた第二配線19であって、包囲部材15に沿う形状を有する第二配線19と、基板11上の、第二配線19及び発光素子列12aの間に配置された第二パッド19aと、第二パッド19aと発光素子列12aとを電気的に接続するボンディングワイヤ17bと、第二パッド19aと第二配線19とを電気的に接続する第二接続部材とを備え、第二パッド19aの幅と第二接続部材の幅とは異なる。ボンディングワイヤ17bは、第二ワイヤの一例である。
このような第二パッド19aは、当該第二パッド19aの幅が第一接続部材の幅と異なるため、カメラによって認識されやすいアライメントマークとして使用できる。第二パッド19aがアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された発光装置10が実現される。
また、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。
これにより、第一パッド18a及び第二パッド19aの少なくとも一方がアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された照明装置200が実現される。
また、本発明は、実装基板(第一配線18、第一パッド18a、第二配線19、第二パッド19a、第一端子16a、及び、第二端子16b等が形成され、発光素子列12a、封止部材13、及び、包囲部材15などが実装(配置)される前の基板)として実現されてもよい。このような実装基板は、発光素子列12a及び発光素子列12aを囲む包囲部材15が配置される実装基板である。実装基板は、基板11と、基板11上に配置され少なくとも一部が包囲部材15によって覆われる第一配線18であって、包囲部材15に沿う形状を有する第一配線18と、基板11上の、第一配線18及び発光素子列12aの間に配置された第一パッド18aであって、発光素子列12aとボンディングワイヤ17aによって電気的に接続される第一パッド18aと、第一パッド18aと第一配線18とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、第一パッド18aの幅と第一接続部材の幅とは異なる。
このような第一パッド18aは、当該第一パッド18aの幅が第一接続部材の幅と異なるため、カメラによって認識されやすいアライメントマークとして使用できる。第一パッド18aがアライメントマークとして使用されれば、発光素子列12aの実装精度が向上された実装基板が実現される。
また、本発明は、発光装置10の製造方法として実現されてもよい。図18は、発光装置10の製造方法のフローチャートの一例である。発光装置10の製造方法は、第一配線18、第一パッド18a、及び、接続配線18dが形成された基板11を準備する工程(S11)と、第一パッド18aをアライメントマークとして、基板11上に発光素子列12aを実装する工程(S12)と、実装された発光素子列12a及び第一パッド18aをボンディングワイヤ17aによって電気的に接続する工程と(S13)、発光素子列12aを囲み、かつ、第一配線18の少なくとも一部を覆うように包囲部材15を形成する工程(S14)と、封止部材13によって発光素子列12aを封止する工程(S15)とを含む。なお、図18のフローチャートは一例であり、工程の順序は変更されてもよいし、一部の工程が省略されてもよい。
また、本発明は、発光装置10aの製造方法として実現されてもよい。発光装置10aの製造方法は、上記発光装置10の製造方法の各工程に加えて、第一パッド18a及び第一配線18を接続ワイヤ17cによって電気的に接続する工程が含まれる。
(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、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、封止部材は、緑色蛍光体及び赤色蛍光体を含んでもよい。また、緑色蛍光体に代えて、または、緑色蛍光体に加えて黄色蛍光体が組み合わされてもよい。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、封止部材は、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、基板に実装されたLEDチップは、他のLEDチップとボンディングワイヤによって、チップトゥチップで接続された。しかしながら、LEDチップは、ボンディングワイヤによって基板上に設けられた配線(金属膜)に接続され、当該配線を介して他のLEDチップと電気的に接続されてもよい。
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等の固体発光素子が、発光素子として採用されてもよい。
また、発光装置には、発光色が異なる2種類以上の発光素子が用いられてもよい。例えば、発光装置は、演色性を高めるなどの目的で、青色光を発するLEDチップに加えて赤色光を発するLEDチップを備えてもよい。
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、10a 発光装置
11 基板
12a 発光素子列
13 封止部材
15 包囲部材
16a 第一端子
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)
17c 接続ワイヤ(第一接続部材)
17d 接続ワイヤ(第二接続部材)
18 第一配線
18a、18a1、18b、18c、18e、18f 第一パッド
18d、18g 接続配線(第一接続部材)
19 第二配線
19a、19a1 第二パッド
19d 接続配線(第二接続部材)
200 照明装置
250 点灯装置

Claims (12)

  1. 基板と、
    前記基板上に配置された発光素子列と、
    前記発光素子列を封止する封止部材と、
    前記封止部材を囲む包囲部材と、
    前記基板上に配置され少なくとも一部が前記包囲部材によって覆われる第一配線であって、前記包囲部材に沿う形状を有する第一配線と、
    前記基板上の、前記第一配線及び前記発光素子列の間に配置された第一パッドと、
    前記第一パッドと前記発光素子列とを電気的に接続する第一ワイヤと、
    前記第一パッドと前記第一配線とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、
    前記第一パッドの幅と前記第一接続部材の幅とは異なる
    発光装置。
  2. 前記第一パッドの幅は、前記第一接続部材の幅よりも広い
    請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第一接続部材は、ワイヤである
    請求項2に記載の発光装置。
  4. 平面視において、前記第一パッドは、凸部または凹部を有する形状である
    請求項3に記載の発光装置。
  5. 前記封止部材は、さらに、前記ワイヤの全体を封止する
    請求項3または4に記載の発光装置。
  6. 前記第一接続部材は、前記基板上に配置された接続配線である
    請求項1または2に記載の発光装置。
  7. 前記第一パッド及び前記接続配線の全体形状は、T字状、L字状、Y字状、または、フォーク状である
    請求項6に記載の発光装置。
  8. 前記発光装置は、前記発光素子列、前記第一パッド、前記第一ワイヤ、及び、前記第一接続部材の組を複数備え、
    複数の前記第一パッドは、前記第一配線の内周側に、前記第一配線に沿って並んで配置される
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。
  9. さらに、前記発光装置の外部から前記発光素子列に電力を供給するための第一端子を備え、
    前記第一端子は、前記基板上の前記包囲部材の外側に配置され、前記第一配線に電気的に接続される
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の発光装置。
  10. さらに、
    前記基板上に前記第一配線と離れて配置され少なくとも一部が前記包囲部材に覆われた第二配線であって、前記包囲部材に沿う形状を有する第二配線と、
    前記基板上の、前記第二配線及び前記発光素子列の間に配置された第二パッドと、
    前記第二パッドと前記発光素子列とを電気的に接続する第二ワイヤと、
    前記第二パッドと前記第二配線とを電気的に接続する第二接続部材とを備え、
    前記第二パッドの幅と前記第二接続部材の幅とは異なる
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の発光装置。
  11. 請求項1〜10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。
  12. 発光素子列及び前記発光素子列を囲む包囲部材が配置される実装基板であって、
    基板と、
    前記基板上に配置され少なくとも一部が前記包囲部材によって覆われる第一配線であって、前記包囲部材に沿う形状を有する第一配線と、
    前記基板上の、前記第一配線及び前記発光素子列の間に配置された第一パッドであって、前記発光素子列と第一ワイヤによって電気的に接続される第一パッドと、
    前記第一パッドと前記第一配線とを電気的に接続する第一接続部材とを備え、
    前記第一パッドの幅と前記第一接続部材の幅とは異なる
    実装基板。
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