JP2019021698A - Light emitting device and lighting device - Google Patents
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Abstract
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。 The present invention relates to a light emitting device and a lighting device using the light emitting device.
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。このような発光装置の一例として、特許文献1には、発光効率を向上させることができると共に、寿命の低下を防止することが可能な発光モジュールが開示されている。
Conventionally, a light emitting device that emits white light by sealing a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode) chip with a sealing member containing a phosphor is known. As an example of such a light-emitting device,
ところで、LEDチップの中には、上面及び下面のそれぞれに電極を有する両面電極構造のLEDチップ、及び、上面に2つの電極を有する片面電極構造のLEDチップが存在する。両面電極構造のLEDチップ(発光素子)を用いた発光装置においては、発光素子の高密度実装が難しい。 By the way, among LED chips, there are LED chips having a double-sided electrode structure having electrodes on the upper surface and the lower surface, and LED chips having a single-sided electrode structure having two electrodes on the upper surface. In a light emitting device using an LED chip (light emitting element) having a double-sided electrode structure, it is difficult to mount the light emitting elements at a high density.
本発明は、発光素子の高密度実装が容易な発光装置、及び、照明装置を提供する。 The present invention provides a light-emitting device and a lighting device in which light-emitting elements can be easily mounted at high density.
本発明の一態様に係る発光装置は、互いに背向するアノード及びカソードを有する第一発光素子及び第二発光素子と、前記基板に接続される接続面、並びに、前記接続面と反対側の面に配置されたアノード及びカソードを有する第三発光素子と、ワイヤとを備え、前記第一発光素子が有するアノード、及び、前記第二発光素子が有するカソードは、前記配線層に含まれる金属膜に電気的に接続され、前記ワイヤは、(a)前記第一発光素子が有するカソード、及び、前記第三発光素子が有するアノードを電気的に接続する、または、(b)前記第二発光素子が有するアノード、及び、前記第三発光素子が有するカソードを電気的に接続する。 A light-emitting device according to one embodiment of the present invention includes a first light-emitting element and a second light-emitting element having anodes and cathodes facing each other, a connection surface connected to the substrate, and a surface opposite to the connection surface. A third light-emitting element having an anode and a cathode disposed on each other, and a wire, and the anode included in the first light-emitting element and the cathode included in the second light-emitting element are formed on a metal film included in the wiring layer. The wire is electrically connected, and (a) the cathode of the first light emitting element and the anode of the third light emitting element are electrically connected, or (b) the second light emitting element is electrically connected. The anode having and the cathode of the third light emitting element are electrically connected.
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。 An illumination device according to one embodiment of the present invention includes the light-emitting device and a lighting device that supplies power to the light-emitting device to light the light-emitting device.
本発明は、発光素子の高密度実装が容易な発光装置及び照明装置を実現することができる。 The present invention can realize a light-emitting device and a lighting device in which light-emitting elements can be easily mounted at high density.
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。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connection forms of constituent elements, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
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。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, and the overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified.
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。 In the drawings used for explanation in the following embodiments, coordinate axes may be shown. The Z-axis direction in the coordinate axes is, for example, the vertical direction, the Z-axis + side is expressed as the upper side (upper), and the Z-axis-side is expressed as the lower side (lower). In other words, the Z-axis direction is a direction perpendicular to the substrate included in the light emitting device. The X-axis direction and the Y-axis direction are directions orthogonal to each other on a plane (horizontal plane) perpendicular to the Z-axis direction. The XY plane is a plane parallel to the main surface of the substrate included in the light emitting device. For example, in the following embodiments, “plan view” means viewing from the Z-axis direction.
(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、図2のIII−III線における模式断面図である。
(Embodiment 1)
[Configuration of light emitting device]
First, the structure of the light-emitting device according to
図1〜図3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、赤色LEDチップ21と、赤色LEDチップ22と、複数の青色LEDチップ23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、第一配線16cと、第二配線16dと、複数のボンディングワイヤ17とを備える。赤色LEDチップ21、赤色LEDチップ22、及び、複数の青色LEDチップ23は、発光素子列12を構成する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
発光装置10は、基板11に複数のLEDチップが直接実装された、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。
The
[基板]
基板11は、複数のLEDチップが配置される基板である。基材11a及び基材11a上に配置された配線層11bを含む。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11aとする樹脂基板であってもよい。
[substrate]
The
セラミック基板としては、酸化アルミニウム(アルミナ)を基材11aとしたアルミナ基板または窒化アルミニウムを基材11aとした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。
As the ceramic substrate, an alumina substrate using aluminum oxide (alumina) as the
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。
As the
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。
Further, as the
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。
In the plan view, the
[LEDチップ]
基板11の配線層11b上には、赤色LEDチップ21及び22が配置されている。赤色LEDチップ21は、第一発光素子の一例であり、赤色LEDチップ22は、第二発光素子の一例である。
[LED chip]
Red LED chips 21 and 22 are arranged on the
赤色LEDチップ21及び22は、赤色光を発するLEDチップである。赤色LEDチップ21及び22は、例えば、AlGaInP系の材料によって形成される。赤色LEDチップ21及び22の発光ピーク波長は、例えば、600nm以上640nm以下である。
The
赤色LEDチップ21及び22は、両面電極構造を有する。図3に示されるように、赤色LEDチップ21は、互いに背向するアノード21a及びカソード21kを有し、かつ、アノード21aに接続されたp型半導体層(図示せず)とカソード21kに接続されたn型半導体層(図示せず)との間に発光層(図示せず)を有する。赤色LEDチップ22は、互いに背向するアノード22a及びカソード22kを有し、かつ、アノード22aに接続されたp型半導体層(図示せず)とカソード22kに接続されたn型半導体層(図示せず)と間に発光層(図示せず)を有する。
The
アノード21a及び22aは、言い換えれば、p電極であり、金(Au)、銀(Ag)、または、銅(Cu)などの金属材料によって形成される。カソード21k及び22kは、言い換えれば、n電極であり、金、銀、または、銅などの金属材料によって形成される。
In other words, the
赤色LEDチップ21は、アノード21aが銀ペーストなどの導電性を有する接着材によって配線層11bに含まれる金属膜16eに接着される。赤色LEDチップ22は、カソード22kが導電性を有する接着材によって金属膜16eに接着される。
In the
また、基板11の基材11a上には、複数の青色LEDチップ23が配置されている。青色LEDチップ23は、第三発光素子の一例であって、青色光を発するLEDチップである。青色LEDチップ23は、例えば、InGaN系の材料によって形成される。青色LEDチップ23の発光ピーク波長は、例えば、430nm以上470nm以下である。青色LEDチップ23の発光ピーク波長は、赤色LEDチップ21及び22の発光ピーク波長よりも短い。
A plurality of
青色LEDチップ23は、片面電極構造を有する。図3に示されるように、青色LEDチップ23は、基板11に接続される接続面23sを含むベース基板23b、並びに、接続面23sと反対側の面に配置されたアノード23a及びカソード23kを有する。アノード23aに接続されたp型半導体層(図示せず)とカソード23kに接続されたn型半導体層(図示せず)との間に発光層(図示せず)を有する。アノード23aは、言い換えれば、p電極であり、金、銀、または、銅などの金属材料によって形成される。カソード23kは、言い換えれば、n電極であり、金、銀、または、銅などの金属材料によって形成される。ベース基板23b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。
The
青色LEDチップ23は、ダイボンド材などの絶縁性を有する接着材によって基材11aの表面に接着される。言い換えれば、青色LEDチップ23の接続面23sは、ダイボンド材などの接着材を介して基板11(基材11a)に接続される。
The
発光装置10は、赤色LEDチップ21、赤色LEDチップ22、及び、青色LEDチップ23を少なくとも1つずつ含む複数のLEDチップによって構成された発光素子列12を備える。発光素子列12は、複数のLEDチップがX軸に沿う直線状に配置されることによって構成されるが、複数のLEDチップが曲線に沿って配置されることによって構成されてもよい。発光素子列12を構成する複数のLEDチップは、電気的には直列接続される。
The
1つの発光素子列12に含まれる、赤色LEDチップの総数及び青色LEDチップ23の総数の比は、例えば、1:k(1≦k≦2)である。つまり、1つの発光素子列12において、赤色LEDチップの総数は、青色LEDチップ23の総数以下である。
The ratio of the total number of red LED chips and the total number of
詳細については図示されないが、発光装置10は、このような発光素子列12を複数備える。複数の発光素子列12は、電気的には並列接続される。なお、発光装置10は、発光素子列12を少なくとも1つ備えればよい。
Although not shown in detail, the
複数の発光素子列12は、封止部材13によって封止されることにより、全体として略円形の発光領域(以下、発光部とも記載する)を形成している。複数の発光素子列12の各々は、例えば、X軸−側の端部に位置するLEDチップがボンディングワイヤ17によって第一配線16cに電気的に接続され、X軸+側の端部に位置するLEDチップがボンディングワイヤ17によって第二配線16dに電気的に接続される。図3の例では、発光装置10において、X軸−側の端部に位置するLEDチップは、青色LEDチップ23であるが、赤色LEDチップであってもよい。X軸+側の端部に位置するLEDチップについても同様である。
The plurality of light emitting
[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12(赤色LEDチップ21、赤色LEDチップ22、及び、青色LEDチップ23、及び、複数のボンディングワイヤ17)を一括して封止する。封止部材13は、複数の発光素子列12、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。
[Sealing member]
Next, the sealing
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。
The sealing
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Lu3Al5O12:Ce3+蛍光体などである。
The sealing
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。
The phosphor included in the sealing
発光素子列12に含まれる青色LEDチップ23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、赤色LEDチップ21及び22によって発せられた赤色光とは封止部材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12が発光することにより白色光を発する。
When the
なお、発光装置10が白色光を発するためには、赤色LEDチップ21及び22によって発せられた赤色光は必須ではないが、赤色光の成分を含む白色光により発光装置10の演色性が高められる。
In addition, in order for the light-emitting
[端子、配線、及び、金属膜]
次に、基板11の配線層11bに含まれる、端子、配線、及び、金属膜について説明する。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。
[Terminal, wiring, and metal film]
Next, terminals, wirings, and metal films included in the
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。発光装置10においては、第一端子16aはアノード端子であり、第二端子16bはカソード端子である。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12が発光する。
The first terminal 16 a and the
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16cが配置されている。第一配線16cは、第一端子16a及び複数の発光素子列12を電気的に接続するための電源配線である。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16dが配置されている。第二配線16dは、第二端子16b及び複数の発光素子列12を電気的に接続するための電源配線であり、第一配線16cとは絶縁されている。
On the
金属膜16eは、赤色LEDチップ21及び22を電気的に接続するためのパッドである。金属膜16eには、具体的には、赤色LEDチップ21が有するアノード21a、及び、赤色LEDチップ22が有するカソード21kが銀ペーストなどの導電性を有する接着材によって電気的に接続される。
The
以上説明した第一端子16a、第二端子16b、第一配線16c、第二配線16d、及び、金属膜16eは、例えば、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16c、第二配線16d、及び、金属膜16eは、例えば、金、銀、または、銅などの金属材料によって形成される。第一端子16a、第二端子16b、第一配線16c、第二配線16d、及び、金属膜16eは、例えば、銀または銅など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てもよく、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。
The
[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16cの少なくとも一部、及び、第二配線16dの少なくとも一部を覆うことにより、第一配線16c及び第二配線16dを保護する機能も有する。
[Enclosure]
The surrounding
包囲部材15は、複数の発光素子列12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16c及び第二配線16d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。
The surrounding
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。
For the surrounding
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、TiO2、Al2O3、ZrO2、及びMgO等の粒子が含まれてもよい。
The surrounding
[複数のLEDチップの接続関係]
このような構成によって得られる効果について比較例を参照しながら説明する。図4は、比較例に係る発光装置における、複数のLEDチップの接続関係を示す模式断面図である。
[Connection of multiple LED chips]
The effect obtained by such a configuration will be described with reference to a comparative example. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a connection relationship between a plurality of LED chips in a light emitting device according to a comparative example.
図4に示される発光装置10aにおいては、赤色LEDチップ21が有するカソード21kは導電性を有する接着材によって金属膜16fに電気的に接続され、赤色LEDチップ22が有するカソード22kは、導電性を有する接着材によって金属膜16fとは別の金属膜16gに電気的に接続される。そうすると、赤色LEDチップ21及び22を電気的に接続するために、金属膜16g及び赤色LEDチップ21のカソード21kをボンディングワイヤ17によって接続する必要がある。このように、両面電極構造を有する赤色LEDチップ21及び22の電気的接続にボンディングワイヤ17が用いられる場合、金属膜16gにボンディングワイヤ17を接続するためのスペースが必要となる。このため、赤色LEDチップ21及び22の間隔が空いてしまう。
In the
また、発光装置10aにおいては、赤色LEDチップ21、及び、赤色LEDチップ21と隣り合う青色LEDチップ23とを電気的に接続するためには、金属膜16f及び青色LEDチップ23のアノード23aをボンディングワイヤ17によって接続する必要がある。このように、両面電極構造を有する赤色LEDチップ21及び片面電極構造を有する青色LEDチップ23の電気的接続にボンディングワイヤ17が用いられる場合、金属膜16fを大きくしてボンディングワイヤ17を接続するためのスペースを設けることが必要となる。このため、赤色LEDチップ21及び青色LEDチップ23の間隔が空いてしまう。
Further, in the
以上説明したように、発光装置10aにおいては、複数のLEDチップの間隔が空いてしまうため、複数のLEDチップの高密度実装が難しいことが課題となる。
As described above, in the
これに対し、発光装置10においては、赤色LEDチップ21及び22は、隣り合って配置され、金属膜16eを介して電気的に接続される。具体的には、赤色LEDチップ21が有するアノード21a、及び、赤色LEDチップ22が有するカソード22kのそれぞれは、銀ペーストなどの導電性を有する接着材によって配線層11bに含まれる金属膜16eに電気的に接続される。発光装置10においては、赤色LEDチップ21及び22の電気的接続のために、金属膜16eにボンディングワイヤ17を接続するためのスペースを設ける必要がない。このため、赤色LEDチップ21及び22の間隔を狭めることができる。
On the other hand, in the
また、発光装置10においては、赤色LEDチップ21、及び、赤色LEDチップ21と隣り合う青色LEDチップ23は、ボンディングワイヤ17によって電気的に接続される。具体的には、ボンディングワイヤ17の一端は、青色LEDチップ23のアノード23aに接続され、ボンディングワイヤ17の他端は、赤色LEDチップ21のカソード21kに接続される。つまり、赤色LEDチップ21、及び、赤色LEDチップ21と隣り合う青色LEDチップ23は、配線層11bに配置された金属膜を介さずに電極同士がボンディングワイヤ17によって直接接続される。このため、赤色LEDチップ21及び青色LEDチップ23の間隔を狭めることができる。
In the
以上説明したように、発光装置10においては、複数のLEDチップの間隔を狭めることができるため、複数のLEDチップの高密度実装が容易である。
As described above, in the
なお、発光装置10において、両面電極構造を有する赤色LEDチップ21及び22に代えて、片面電極構造を有する赤色LEDチップを用い、ボンディングワイヤ17によるチップトゥチップ接続により高密度実装を実現することも考えられる。ここで、片面電極構造の赤色LEDチップは、温度の上昇にともなう発光強度の低下が両面電極構造の赤色LEDチップよりも大きいため、発光強度の低下の抑制が課題となる。
In the
一般に、赤色LEDチップは、青色LEDチップに比べて温度が上昇したときの発光強度の低下率が大きい。図5は、青色LEDチップ及び赤色LEDチップの温度特性の違いを示す図である。なお、図5における縦軸は、青色LEDチップ及び赤色LEDチップのそれぞれについて、所定の温度(例えば25℃)における発光強度を1とした場合の、相対的な発光強度を示している。 In general, the red LED chip has a larger reduction rate of the light emission intensity when the temperature rises than the blue LED chip. FIG. 5 is a diagram illustrating a difference in temperature characteristics between the blue LED chip and the red LED chip. In addition, the vertical axis | shaft in FIG. 5 has shown the relative light emission intensity when the light emission intensity in predetermined temperature (for example, 25 degreeC) is set to 1 about each of a blue LED chip and a red LED chip.
図5に示すように、青色LEDチップ及び赤色LEDチップはともに、ジャンクション温度(Tj)の上昇とともに、発光強度が低下する。赤色LEDチップの発光強度が温度の上昇とともに低下率Drで低下するとした場合、青色LEDチップの発光強度は、温度の上昇とともに低下率Drよりも小さい低下率Dbで発光強度が低下する。つまり、赤色LEDチップは、青色LEDチップと比べて、温度が低下したときの発光強度の低下率Drが大きいことが課題となる。 As shown in FIG. 5, the emission intensity of both the blue LED chip and the red LED chip decreases as the junction temperature (Tj) increases. When the emission intensity of the red LED chip decreases with a decrease rate Dr as the temperature increases, the emission intensity of the blue LED chip decreases with a decrease rate Db smaller than the decrease rate Dr as the temperature increases. That is, the problem with the red LED chip is that the decrease rate Dr of the light emission intensity when the temperature decreases is larger than that of the blue LED chip.
特に、片面電極構造の赤色LEDチップが基板11上に配置される場合には、発光層及び基板11の間にベース基板(青色LEDチップ23のベース基板23bに相当する基板)が介在することにより放熱性が悪化する。このため、片面電極構造の赤色LEDチップは、両面電極構造の赤色LEDチップよりも温度が上昇したときに大きく発光強度が低下してしまう。また、片面電極構造の赤色LEDチップは、両面電極構造の赤色LEDチップよりもコストが高いというデメリットもある。
In particular, when a red LED chip having a single-sided electrode structure is disposed on the
これに対し、発光装置10では、片面電極構造の赤色LEDチップに代えて両面電極構造の赤色LEDチップ(赤色LEDチップ21及び22)を用いて複数のLEDチップの高密度実装が実現可能である。つまり、発光装置10では、温度が上昇したときの赤色LEDチップの発光強度の低下を抑制し、赤色LEDチップを含む複数のLEDチップの高密度実装を低コストで実現することができる。
On the other hand, in the
[変形例1]
発光装置10においては、第一端子16a、第二端子16b、第一配線16c、第二配線16d、及び、金属膜16eなどの配線層11bに配置された金属材料は、カバーレジスト等の絶縁層によって覆われていないが、配線層11b(配線層11bに配置された金属材料)は、露出が必要な部分を除いて絶縁層に覆われていてもよい。図6は、このような変形例1に係る発光装置の模式断面図である。
[Modification 1]
In the
図6に示されるように、発光装置10bが備える基板11dは、基材11a及び配線層11bに加えて、絶縁層11cを含む。絶縁層11cは、具体的には、例えば、カバーレジスト層である。
As shown in FIG. 6, the
絶縁層11cは、配線層11bの一部を覆う。絶縁層11cは、例えば、金属膜16eの一部を覆う。赤色LEDチップ21が有するアノード21a、及び、赤色LEDチップ22が有するカソード22kは、金属膜16eのうち絶縁層11cによって覆われていない部分に電気的に接続される。また、青色LEDチップ23の接続面23sは、基板11dのうち絶縁層11cに接続される。
The insulating
このように、配線層11bは、露出が必要な部分を除いて絶縁層11cに覆われていてもよい。配線層11bが絶縁層11c覆われれば、配線層11bの腐食などを抑制することができる。
As described above, the
[変形例2]
発光装置10において、赤色LEDチップ21及び22は、金属膜16eではなく、第一配線16cに電気的に接続されてもよい。図7は、このような変形例1に係る発光装置10cの模式断面図である。
[Modification 2]
In the
図7に示される発光装置10cのように、発光素子列12のX軸方向における両端部に位置するLEDチップが両面電極構造のLEDチップ24であれば、当該両面電極構造のLEDチップ24のアノード24a(またはカソード24k)を第一配線16c(または第二配線16d)に直接接続することができる。これにより、配線層11bに配置された金属材料とLEDチップの電極とを電気的に接続するボンディングワイヤ17(チップトゥリード接続を行うボンディングワイヤ17)を減らすことができる。
If the LED chips located at both ends in the X-axis direction of the light emitting
一般的には、配線層11bに配置された金属材料にボンディングワイヤ17を接続する場合、当該金属材料は金メッキ処理される。チップトゥリード接続を行うボンディングワイヤ17が減らされれば、金属材料への金メッキ処理を減らし、発光装置10cの低コスト化を図ることができる。両面電極構造のLEDチップ24を発光素子列12の端部に用いれば、チップトゥリード接続を行うボンディングワイヤ17を1つも備えない発光装置10cを実現することも可能である。なお、LEDチップ24は、例えば、赤色LEDチップであるが、青色LEDチップであってもよい。
Generally, when the
[変形例3]
また、発光装置10、発光装置10b、及び、発光装置10cは、発光部が略円形であったが、本発明は、発光部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、発光部が矩形の発光装置として実現されてもよいし、直線状(ライン状)の発光部を備える発光装置として実現されてもよい。図8は、このような変形例2に係る発光装置の外観斜視図である。
[Modification 3]
In addition, although the
図8に示される発光装置10dは、長尺状の基板11eと、基板11e上に配置された直線状の発光素子列12と、発光素子列12を封止する直線状の封止部材13aとを備える。発光素子列12を構成する複数のLEDチップの接続関係は、上述の通りである。また、封止部材13aは、封止部材13と同様に、蛍光体を含む透光性樹脂材料によって形成される。
A
このような発光装置10cにおいても、両面電極構造の赤色LEDチップ(赤色LEDチップ21及び22)を用いて複数のLEDチップの高密度実装が実現可能である。
Also in such a
なお、図9に示されるように、発光装置10dは、複数の直線状の発光部を備えてもよい。図9は、複数の直線状の発光部を備える発光装置10dの外観斜視図である。
As illustrated in FIG. 9, the
発光装置10dが備える複数の直線状の発光部のそれぞれは、封止部材13aによって封止された発光素子列12によって形成される。2つの発光部は、スペースをあけて並走している。
Each of the plurality of linear light emitting units provided in the
ここで、2つの発光部は、同じ色温度の白色光を発してもよいが、2つの発光部が発する一方の直線状の発光部から発せられる白色光の色温度と、他方の直線状の発光部から発せられる白色光の色温度とが異なれば、調色可能な発光装置10cが実現される。なお、2つの発光部の色温度を変えるためには、2つの発光素子列12に含まれる赤色LEDチップの数、2つの封止部材13aに含まれる蛍光体の含有量、2つの封止部材13aに含まれる蛍光体の種類などを異ならせればよい。
Here, the two light emitting units may emit white light having the same color temperature, but the color temperature of the white light emitted from one linear light emitting unit emitted by the two light emitting units and the other linear light If the color temperature of the white light emitted from the light emitting unit is different, the
[変形例4]
発光装置10において、発光素子列12が1種類の封止部材13で一括封止されることは必須ではない。例えば、発光素子列12に含まれる赤色LEDチップ21及び22は、蛍光体を含有しない透明の樹脂材料によって封止され、青色LEDチップ23は、蛍光体を含有する封止部材13によって封止されてもよい。
[Modification 4]
In the
これにより、赤色LEDチップ21及び22が発する赤色光が蛍光体によって散乱されて減衰してしまうことが抑制される。つまり、発光装置10において、赤色光の光取り出し効率を向上することができる。発光装置10b、発光装置10c、及び、発光装置10dについても同様である。
Thereby, it is suppressed that the red light emitted from the
また、発光装置10が備える発光素子列12には、片面電極構造の青色LEDチップ23及び、両面電極構造の赤色LEDチップ21及び22が含まれたが、発光素子列12には、片面電極構造のLEDチップ、及び、両面電極構造のLEDチップが含まれればよい。例えば、発光素子列12に含まれる片面電極構造のLEDチップが赤色LEDチップであり、発光素子列12に含まれる両面電極構造のLEDチップが青色LEDチップであってもよい。また、両面電極構造のLEDチップ及び片面電極構造のLEDチップのそれぞれが青色LEDチップであってもよい。発光装置10b、発光装置10c、及び、発光装置10dについても同様である。
The light emitting
[効果等]
以上説明したように、発光装置10は、基材11a及び基材11a上に配置された配線層11bを含む基板11と、互いに背向するアノード及びカソードを有する第一発光素子(例えば、赤色LEDチップ21)及び第二発光素子(例えば、赤色LEDチップ22)と、基板11に接続される接続面(例えば、接続面23s)、並びに、接続面と反対側の面に配置されたアノード(例えば、アノード23a)及びカソード(例えば、カソード23k)を有する第三発光素子(例えば、青色LEDチップ23)と、ボンディングワイヤ17とを備える。
[Effects]
As described above, the
第一発光素子が有するアノード(例えば、アノード21a)、及び、第二発光素子が有するカソード(例えば、カソード22k)は、配線層11bに含まれる金属膜16eに電気的に接続される。ボンディングワイヤ17は、(a)第一発光素子が有するカソード(例えば、カソード21k)、及び、第三発光素子が有するアノード(例えば、アノード23a)を電気的に接続する、または、(b)第二発光素子が有するアノード(例えば、アノード22a)、及び、第三発光素子有するカソード(例えば、カソード23k)を電気的に接続する。
The anode (for example, the
これにより、第一発光素子及び第二発光素子を電気的に接続するために金属膜16eにボンディングワイヤ17を接続するためのスペースを設ける必要がないため、第一発光素子及び第二発光素子の間隔を狭めることができる。したがって、発光装置10においては、複数の発光素子の高密度実装が容易となる。
Thereby, it is not necessary to provide a space for connecting the
また、第一発光素子の発光ピーク波長及び第二発光素子の発光ピーク波長のそれぞれは、第三発光素子の発光ピーク波長と異なってもよい。 Further, each of the emission peak wavelength of the first light emitting element and the emission peak wavelength of the second light emitting element may be different from the emission peak wavelength of the third light emitting element.
これにより、発光装置10においては、第一発光素子及び第二発光素子、並びに、第一発光素子及び第二発光素子と発光ピーク波長が異なる(発光色が異なる)第三発光素子を含む複数の発光素子の高密度実装が容易となる。
Thereby, in the light-emitting
また、第一発光素子及び第二発光素子のそれぞれは、赤色光を発し、第三発光素子は、青色光を発してもよい。 Each of the first light emitting element and the second light emitting element may emit red light, and the third light emitting element may emit blue light.
これにより、発光装置10においては、赤色光を発する第一発光素子及び第二発光素子、並びに、青色光を発する第三発光素子を含む複数の発光素子の高密度実装が容易となる。
Thereby, in the light-emitting
また、第一発光素子は、温度が上昇すると第一低下率で発光強度が低下し、第二発光素子は、温度が上昇すると第二低下率で発光強度が低下し、第三発光素子は、温度が上昇すると第一低下率及び第二低下率のいずれよりも小さい第三低下率で発光強度が低下してもよい。なお、第一低下率及び第二低下率は、同じであってもよいし、異なってもよい。 Further, the first light-emitting element has a lower emission intensity at a first decrease rate when the temperature rises, the second light-emitting element has a lower emission intensity at a second decrease rate when the temperature is increased, and the third light-emitting element is When the temperature rises, the emission intensity may decrease at a third decrease rate that is smaller than either the first decrease rate or the second decrease rate. The first reduction rate and the second reduction rate may be the same or different.
このように、温度上昇に対する発光強度の低下率が比較的大きい第一発光素子及び第二発光素子の電極が金属膜16eに直接接続されれば、第一発光素子及び第二発光素子の放熱性を高められる。このため、第一発光素子及び第二発光素子の温度上昇に対する発光強度の低下を抑制することができる。
As described above, if the electrodes of the first light emitting element and the second light emitting element, which have a relatively large decrease rate of the light emission intensity with respect to the temperature rise, are directly connected to the
また、発光装置10bにおいて、基板11dは、さらに、配線層11bの一部を覆う絶縁層11cを含み、接続面23sは、絶縁層11cに接続される。
In the
これにより、配線層11bを絶縁層11cによって保護することができる。
Thereby, the
また、発光装置10bにおいて、絶縁層11cは、金属膜16eの一部を覆い、第一発光素子が有するアノード、及び、第二発光素子が有するカソードは、金属膜16eのうち絶縁層11cによって覆われていない部分に電気的に接続される。
In the
これにより、金属膜16eのうち、露出が不要な部分を絶縁層11cによって保護することができる。
Thereby, a portion of the
また、発光装置10は、第一発光素子、第二発光素子、及び、第三発光素子を含む発光素子列12を複数備えてもよい。複数の発光素子列12は、並列接続されてもよい。
In addition, the
これにより、発光装置10において、並列接続された複数の発光素子列を構成する複数の発光素子を高密度に実装することができる。
Thereby, in the light-emitting
また、発光装置10は、さらに、第一発光素子、第二発光素子、及び、第三発光素子を一括して封止する封止部材13を備えてもよい。
Moreover, the light-emitting
これにより、封止部材13によって、第一発光素子、第二発光素子、及び、第三発光素子を保護することができる。
Thereby, the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element can be protected by the sealing
また、発光装置10は、さらに、封止部材13を囲む包囲部材15を備えてもよい。
The
これにより、包囲部材15で囲まれた領域において複数の発光素子を高密度に実装することができる。
Thereby, a plurality of light emitting elements can be mounted with high density in the region surrounded by the surrounding
(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10及び図11を用いて説明する。図10は、実施の形態2に係る照明装置の断面図である。図11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。
(Embodiment 2)
Next, the lighting device according to Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a cross-sectional view of the lighting apparatus according to Embodiment 2. FIG. 11 is an external perspective view of the lighting device and its peripheral members according to Embodiment 2. FIG.
図10及び図11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。
As shown in FIGS. 10 and 11, the
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。
The
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ではアルミダイカスト製である。
The
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。
A plurality of radiating
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。
The
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。
The
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。
The
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。
Note that the
また、図11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。
As shown in FIG. 11, the
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。
The
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、複数のLEDチップの高密度実装が容易な照明装置が実現される。なお、照明装置200は、発光装置10に代えて、発光装置10b、発光装置10c、または、発光装置10dを備えてもよい。
As described above, the
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。 In the second embodiment, the downlight is exemplified as the lighting device, but the present invention may be realized as another lighting device such as a spotlight.
(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。
(Other embodiments)
Although the light-emitting device and the lighting device according to the embodiment have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment.
上記実施の形態では、発光装置は、青色LEDチップ、赤色LEDチップ、及び、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LEDチップ、赤色LEDチップ、緑色蛍光体、及び、赤色蛍光体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。 In the above embodiment, the light emitting device emits white light by a combination of a blue LED chip, a red LED chip, and a green phosphor, but the configuration for emitting white light is not limited thereto. For example, a blue LED chip, a red LED chip, a green phosphor, and a red phosphor may be combined. That is, the sealing member may include a green phosphor and a red phosphor. Further, a yellow phosphor may be combined in place of the green phosphor or in addition to the green phosphor.
あるいは、青色光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。 Alternatively, an ultraviolet LED chip that emits ultraviolet light having a shorter wavelength than blue light, and a blue phosphor, a green phosphor that emits blue light, red light, and green light by being mainly excited by ultraviolet light, and A red phosphor may be combined. That is, the LED chip emits ultraviolet light, and the sealing member may include a blue phosphor, a green phosphor, and a red phosphor.
また、発光装置は、白色以外の色の光を発してもよい。この場合、封止部材には蛍光体が含まれなくてもよい。 The light emitting device may emit light of a color other than white. In this case, the sealing member may not include the phosphor.
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。 Moreover, in the said embodiment, the LED chip was illustrated as a light emitting element used for a light-emitting device. However, a semiconductor light emitting element such as a semiconductor laser, or a solid light emitting element such as an organic EL (Electro Luminescence) or an inorganic EL may be adopted as the light emitting element.
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。例えば、本発明は、発光装置の製造方法(LEDチップの配置方法)として実現されてもよい。 In addition, it is realized by variously conceiving various modifications conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention. For example, the present invention may be realized as a method for manufacturing a light emitting device (an LED chip arrangement method).
10、10b、10c、10d 発光装置
11、11d、11e 基板
11a 基材
11b 配線層
11c 絶縁層
12 発光素子列
13、13a 封止部材
15 包囲部材
16e 金属膜
17 ボンディングワイヤ
21 赤色LEDチップ(第一発光素子)
21a、22a、23a アノード
21k、22k、23k カソード
22 赤色LEDチップ(第二発光素子)
23 青色LEDチップ(第三発光素子)
23s 接続面
200 照明装置
250 点灯装置
10, 10b, 10c, 10d
21a, 22a,
23 Blue LED chip (third light emitting device)
Claims (10)
互いに背向するアノード及びカソードを有する第一発光素子及び第二発光素子と、
前記基板に接続される接続面、並びに、前記接続面と反対側の面に配置されたアノード及びカソードを有する第三発光素子と、
ワイヤとを備え、
前記第一発光素子が有するアノード、及び、前記第二発光素子が有するカソードは、前記配線層に含まれる金属膜に電気的に接続され、
前記ワイヤは、(a)前記第一発光素子が有するカソード、及び、前記第三発光素子が有するアノードを電気的に接続する、または、(b)前記第二発光素子が有するアノード、及び、前記第三発光素子が有するカソードを電気的に接続する
発光装置。 A substrate including a base material and a wiring layer disposed on the base material;
A first light-emitting element and a second light-emitting element having an anode and a cathode facing each other;
A third light emitting element having a connection surface connected to the substrate, and an anode and a cathode disposed on a surface opposite to the connection surface;
With wires,
The anode of the first light emitting element and the cathode of the second light emitting element are electrically connected to the metal film included in the wiring layer,
The wire is (a) electrically connecting a cathode of the first light emitting element and an anode of the third light emitting element, or (b) an anode of the second light emitting element, and A light emitting device for electrically connecting a cathode of a third light emitting element.
請求項1に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 1, wherein each of an emission peak wavelength of the first light emitting element and an emission peak wavelength of the second light emitting element is different from an emission peak wavelength of the third light emitting element.
前記第三発光素子は、青色光を発する
請求項2に記載の発光装置。 Each of the first light emitting element and the second light emitting element emits red light,
The light emitting device according to claim 2, wherein the third light emitting element emits blue light.
前記第二発光素子は、温度が上昇すると第二低下率で発光強度が低下し、
前記第三発光素子は、温度が上昇すると前記第一低下率及び前記第二低下率のいずれよりも小さい第三低下率で発光強度が低下する
請求項1に記載の発光装置。 When the temperature rises, the first light-emitting element has a light emission intensity reduced at a first reduction rate,
The second light emitting element, when the temperature rises, the light emission intensity decreases at a second decrease rate,
The light-emitting device according to claim 1, wherein the third light-emitting element has a light emission intensity that decreases at a third decrease rate that is smaller than both the first decrease rate and the second decrease rate when the temperature increases.
前記接続面は、前記絶縁層に接続される
請求項1〜4のいずれか1項に記載の発光装置。 The substrate further includes an insulating layer covering a part of the wiring layer,
The light emitting device according to claim 1, wherein the connection surface is connected to the insulating layer.
前記第一発光素子が有するアノード、及び、前記第二発光素子が有するカソードは、前記金属膜のうち前記絶縁層によって覆われていない部分に電気的に接続される
請求項5に記載の発光装置。 The insulating layer covers a part of the metal film,
The light emitting device according to claim 5, wherein an anode included in the first light emitting element and a cathode included in the second light emitting element are electrically connected to a portion of the metal film that is not covered with the insulating layer. .
複数の前記発光素子列は、並列接続される
請求項1〜6のいずれか1項に記載の発光装置。 The light emitting device includes a plurality of light emitting element rows including the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element,
The light emitting device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting element arrays are connected in parallel.
前記第一発光素子、前記第二発光素子、及び、前記第三発光素子を一括して封止する封止部材を備える
請求項1〜7のいずれか1項に記載の発光装置。 further,
The light emitting device according to claim 1, further comprising a sealing member that collectively seals the first light emitting element, the second light emitting element, and the third light emitting element.
請求項8に記載の発光装置。 The light emitting device according to claim 8, further comprising an enclosing member surrounding the sealing member.
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。 The light emitting device according to any one of claims 1 to 9,
A lighting device comprising: a lighting device that supplies power for lighting the light emitting device to the light emitting device.
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