JP5810793B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
ンクの発光素子を用いることで、発光素子の特性の均一化を図っている。
第1実施形態に係る発光装置100について、図1〜図3を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、まず発光装置100の全体構成について説明した後に、各構成について説明する。なお、説明の便宜上、図2における光反射樹脂6は、輪郭線のみを示している。また、同様に、図2における発光素子2を平面視した場合の構成は、当該発光素子2の向きを示すために、実装領域1a上における両端に配置されたものだけを具体的に図示し、その他の箇所では図示を省略している。
発光装置100は、例えば、LED電球、スポットライト等の照明器具等に利用できる装置である。発光装置100は、図1および図2に示すように、基板1と、基板1の実装領域1a上に複数配置された発光素子2と、基板1上に形成された正極3および負極4と、正極3に配置された保護素子5と、発光素子2や保護素子5等の電子部品と、正極3や負極4等とを電気的に接続するワイヤWと、基板1上に形成された光反射樹脂6と、光反射樹脂6内に充填された封止部材7と、を備えている。
基板1は、発光素子2や保護素子5等の電子部品を配置するためのものである。基板1は、図1および図2に示すように、矩形平板状に形成されている。また、基板1上には、図2に示すように複数の発光素子2を配置するための実装領域1aが区画されている。また、基板1上には、図1および図2に示すように、パッド部3aが正極3であることを示すアノードマークAMと、発光素子2のボンディング位置を認識するための認識マークMと、発光装置100の温度計測ポイントPが形成されている。これらは、いずれもめっき等によって形成された金属膜から構成される。なお、基板1のサイズや形状は特に限定されず、発光素子2の数や配列間隔等、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
実装領域1aは、複数の発光素子2を配置するための領域である。実装領域1aは、図2に示すように、基板1の中央の領域に区画されている。実装領域1aの周囲には、図2を平面視した場合において、実装領域1aの上側および右側の辺に沿って正極3の配線部3bが形成され、実装領域1aの左側の辺に沿って負極4の配線部4bが形成されている。すなわち、実装領域1aは、図2に示すように、少なくとも3辺が配線部3b,4bによって囲まれている。なお、ここでの実装領域1aの周囲とは、図2に示すように、実装領域1aの周縁と所定の間隔を置いた周囲のことを意味している。
発光素子2は、電圧を印加することで自発光する半導体素子である。発光素子2は、図2に示すように、基板1の実装領域1a上に複数配置され、当該複数の発光素子2が一体となって発光装置100の発光部20を構成している。なお、この発光部20とは、発光装置100において、発光素子2が載置されて発光する領域のことを示している。
以下、図2を参照しながら、実装領域1a上に配置される複数の発光素子2のそれぞれの接続状態について説明する。なお、以下の接続状態の説明では、前記した第1発光素子21と第2発光素子22とをそれぞれ区別せず、一括して「発光素子2」と表記して説明する。
以下、実装領域1a上における第1発光素子21および第2発光素子22の具体的な配置について、図3を参照しながら説明する。なお、ここでは説明の便宜上、図3に示すように、発光素子2が行方向および列方向にそれぞれ等間隔で配列されており、10行×6列(縦10個×横6個)の合計60個配置されている場合を例にとって説明する。また、図3において文字が上下逆に記載された発光素子2は、向きが上下逆であることを示している。
正極3および負極4は、基板1上の複数の発光素子2や保護素子5等の電子部品と、図示しない外部電源とを電気的に接続し、これらの電子部品に対して外部電源からの電圧を印加するためのものである。すなわち、正極3および負極4は、外部から通電させるための電極、またはその一部としての役割を担うものである。
光反射樹脂6は、発光素子2から出射された光を反射させるためのものである。光反射樹脂6は、図2に示すように、配線部3b,4b、保護素子5およびこれらに接続されるワイヤWを覆うように形成される。これにより、配線部3b,4bおよびワイヤWを、前記あるいは後記したように光を吸収しやすいAuで形成した場合であっても、発光素子2から出射された光が配線部3b,4bおよびワイヤWには到達せずに光反射樹脂6によって反射される。なお、この光反射樹脂6は省略してもよい。例えば、基板1として凹部が形成されたものを使用し、凹部の底面に発光素子2を配置し、凹部の内壁面を光反射面として利用することもできる。
封止部材7は、基板1に配置された発光素子2、保護素子5およびワイヤW等を、塵芥、水分、外力等から保護するためのものである。封止部材7は、図1に示すように、基板1上において、光反射樹脂6で囲った実装領域1a内に樹脂を充填することで形成される。封止部材7の材料としては、発光素子2からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を挙げることができる。
次に、本発明の第1の実施形態に係る発光装置100の製造方法について、簡単に説明する。発光装置100の製造方法は、基板作製工程と、めっき工程と、発光素子配置工程と、保護素子接合工程と、ワイヤボンディング工程と、光反射樹脂形成工程と、封止部材充填工程と、を含む。
基板作製工程は、めっき用配線が形成された基板1を作製する工程である。基板作製工程では、基板1上の実装領域1aや、正極3および負極4となる部位を所定の形状にパターニングすることで形成する。また、基板作製工程では、めっきによって基板1上の実装領域1aに金属膜を形成するためのめっき用配線を形成する。
めっき工程は、前記めっき配線が形成された基板1上に、少なくとも正極3および負極4を構成する金属部材を形成する工程であり、好ましくは無電解めっきにより正極3および負極4を構成する金属部材を形成するとともに、基板1上の実装領域1a上に、電解めっきにより金属膜を形成する工程である。また、中継配線部8を設ける場合、正極3および負極4と同様の工程で金属部材が形成される。
発光素子分類工程は、同一系統の色を発光する複数の発光素子2を、各発光素子2の明るさによって複数のランクに分類する工程である。第1実施形態では、第1群と、前記第1群よりも小さい出力を有する第2群と、に分類する。この場合、各発光素子2に一定の電流を流して出力を測定し、その平均値付近を境界として高出力の第1群と低出力の第2群に分類することができる。例えば、発光波長が450nm〜452.4nmの範囲であり、出力が、その平均値を1としたときに約0.8〜1.2の範囲に分布している複数の発光素子2を、出力の平均値である1を境界として高出力の第1群と低出力の第2群に分類する。なお、各群は発光素子2に一定の電流を流した際の明るさを基準に分類されればよく、出力の他に光度や放射強度を測定し、これによって分類することもできる。また、発光素子2の光度等の光の明るさに波長等を考慮した変換式を掛け合わせた数値によって分類することもできる。
発光素子配置工程は、基板1(金属膜)上に発光素子2を配置する工程である。発光素子配置工程は、実装領域1a上の金属膜に、図示しない接合部材を介して発光素子2を載置し、発光素子2を実装領域1a上の金属膜上に接合することで、基板1上に発光素子2を配置する。発光素子配置工程では、具体的には、実装領域1a上の金属膜に、第1群から選択された第1発光素子21と、2群から選択された第2発光素子22とを、それぞれ1行分連続して配置し、かつ、第1発光素子21のみが配置された行と、第2発光素子22のみが配置された行とを、1行ごとに交互に配置する。さらに、発光素子配置工程では、第1発光素子21または第2発光素子22を、一行ごとに交互に向きが反転されるように配置する。
保護素子接合工程は、正極3の配線部3b上に保護素子5を載置して接合する工程である。ここで、保護素子5を載置および接合する方法は、前記した発光素子配置工程と同様であるので、ここでは説明を省略する。
ワイヤボンディング工程は、前記発光素子配置工程の後に、発光素子2同士をワイヤWによって接続するとともに、発光素子2と正極3、あるいは、発光素子2と負極4をワイヤWによって電気的に接続する工程である。ワイヤボンディング工程では、より具体的には、まず行方向に配置された第1発光素子21のp電極2aまたはn電極2bと、第2発光素子22のn電極2bまたはp電極2aとをワイヤWで電気的に接続することで、行方向に配置された発光素子2同士を直列接続する(図2参照)。
光反射樹脂形成工程は、前記ワイヤボンディング工程の後に、前記実装領域1aの周縁に沿って、少なくとも配線部3b,4bの一部を覆うように光反射樹脂6を形成する工程である。光反射樹脂6の形成は、例えば、固定された基板1の上側において、基板1に対して上下方向あるいは水平方向などに移動(可動)させることができる樹脂吐出装置を用いて行うことができる(特開2009−182307号公報参照)。
封止部材充填工程は、前記光反射樹脂6の内側に、前記発光素子2および前記金属膜を被覆する透光性の封止部材7を充填する工程である。すなわち、発光素子2、保護素子5、実装領域1a上の金属膜およびワイヤW等を被覆する封止部材7を、基板1上に形成された光反射樹脂6からなる壁部の内部に樹脂を注入し、その後加熱や光照射等によって硬化する工程である。
第2実施形態に係る発光装置101について、図5を参照しながら説明する。発光装置101は、図5に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第3実施形態に係る発光装置102について、図6を参照しながら説明する。発光装置102は、図6に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第4実施形態に係る発光装置103について、図7を参照しながら説明する。発光装置103は、図7に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第5実施形態に係る発光装置104について、図8を参照しながら説明する。発光装置104は、図8に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第6実施形態に係る発光装置105について、図9を参照しながら説明する。発光装置105は、図9に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第7実施形態に係る発光装置106について、図10を参照しながら説明する。発光装置106は、図10に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。
第8実施形態に係る発光装置100Aについて、図11を参照しながら説明する。発光装置100Aは、図11に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の配置以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。なお、説明の便宜上、図11における光反射樹脂6は、輪郭線のみを示している。また、同様に、図11における発光素子2を平面視した場合の構成は、当該発光素子2の向きを示すために、実装領域1a上における両端に配置されたものだけを具体的に図示し、その他の箇所では図示を省略している。
第9実施形態に係る発光装置100Bについて、図12を参照しながら説明する。発光装置100Bは、図12に示すように、実装領域1aの形状と、正極3および負極4の配線部3b,4bの形状以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。なお、説明の便宜上、図12において、光反射樹脂6は図示を省略している。また、同様に、図12における発光素子2を平面視した場合の構成は、当該発光素子2の向きを示すために、実装領域1a上における両端に配置されたものだけを具体的に図示し、その他の箇所では図示を省略している。
第10実施形態に係る発光装置100Cについて、図13を参照しながら説明する。発光装置100Cは、図13に示すように、発光素子2の配置と、正極3および負極4の配線部3b,4bと、保護素子5の数以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。なお、説明の便宜上、図13において、光反射樹脂6は図示を省略している。また、同様に、図13における発光素子2を平面視した場合の構成は、当該発光素子2の向きを示すために、実装領域1a上における両端に配置されたものだけを具体的に図示し、その他の箇所では図示を省略している。
第11実施形態に係る発光装置200について、図14および図15を参照しながら説明する。発光装置200は、図14および図15に示すように、発光素子2の接続状態と、発光素子2が配置される方向と、正極3および負極4の配線部3b,4bの形状と、中継配線部8を備える以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置100と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置100と重複する構成については、説明を省略する。なお、説明の便宜上、図14における光反射樹脂6は、輪郭線のみを示している。また、同様に、図14における発光素子2を平面視した場合の構成は、当該発光素子2の向きを示すために、実装領域1a上における両端に配置されたものだけを具体的に図示し、その他の箇所では図示を省略している。
複数の発光素子2は、図14に示すように、実装領域1a上において、それぞれの行内に配置された10個の発光素子2が互いに直列接続され、各行ごとに10直列からなる直列素子群を形成している。
発光装置200は、前記した発光装置100と同様に、予め出力の異なる2種類の第1発光素子21と第2発光素子22とが用意され、図15に示すように、複数の第1発光素子21と複数の第2発光素子22とが、行方向または列方向に同数交互に配置されている。
第12実施形態に係る発光装置201について、図16を参照しながら説明する。発光装置201は、図16に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第2実施形態に係る発光装置101と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置101と重複する構成については、説明を省略する。
第13実施形態に係る発光装置202について、図17を参照しながら説明する。発光装置202は、図17に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第3実施形態に係る発光装置102と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置102と重複する構成については、説明を省略する。
第14実施形態に係る発光装置203について、図18を参照しながら説明する。発光装置203は、図18に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第1実施形態に係る発光装置103と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置103と重複する構成については、説明を省略する。
第15実施形態に係る発光装置204について、図19を参照しながら説明する。発光装置204は、図19に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第5実施形態に係る発光装置104と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置104と重複する構成については、説明を省略する。
第16実施形態に係る発光装置205について、図20を参照しながら説明する。発光装置205は、図20に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第6実施形態に係る発光装置105と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置105と重複する構成については、説明を省略する。
第17実施形態に係る発光装置206について、図21を参照しながら説明する。発光装置206は、図21に示すように、発光素子2(第1発光素子21、第2発光素子22)の接続状態以外は、前記した第7実施形態に係る発光装置106と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置106と重複する構成については、説明を省略する。
1a 実装領域
2 発光素子
2a p電極
2b n電極
3 正極
3a パッド部
3b 配線部
4 負極
4a パッド部
4b 配線部
5 保護素子
6 光反射樹脂
7 封止部材
8 中継配線部
20 発光部
21 第1発光素子
22 第2発光素子
100,101,102,103,104,105,106,100A,100B,100C,200,201,202,203,204,205,206 発光装置
AM アノードマーク
CM カソードマーク
M 認識マーク
P 温度計測ポイント
W ワイヤ
Claims (8)
- 基板の実装領域上に複数の発光素子が行方向および列方向に配置された発光装置であって、
前記複数の発光素子は、第1発光素子と、当該第1発光素子よりも低出力である第2発光素子と、からなり、
前記第1発光素子のみが配置された直列素子群と、前記第2発光素子のみが配置された直列素子群とが、1行ごと又は複数行ごとに交互に配置され、
前記直列素子群は、互いに直列接続されていることを特徴とするに記載の発光装置。 - 基板の実装領域上に複数の発光素子が行方向および列方向に配置された発光装置であって、
前記複数の発光素子は、第1発光素子と、当該第1発光素子よりも低出力である第2発光素子と、からなり、
前記第1発光素子のみが配置された直列素子群と、前記第2発光素子のみが配置された直列素子群とが、1行ごと又は複数行ごとに交互に配置され、
前記直列素子群は、互いに並列接続されていることを特徴とする発光装置。 - 前記第1発光素子の直列素子群と前記第2発光素子の直列素子群とが1行ごとに交互に配置された場合、前記第1発光素子または前記第2発光素子の向きが、1行ごとに交互に反転されて配置されることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
- 前記実装領域上における前記列方向の中央には、前記第1発光素子のみが配置された行が、前記列方向に複数行連続して配置されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の発光装置。
- 前記実装領域上には、前記第1発光素子または前記第2発光素子が、1行ごとに前記行方向に交互に位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の発光装置。
- 基板の実装領域上に複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置された発光装置であって、
前記実装領域上には、前記第1発光素子または前記第2発光素子が、1行ごとに交互に配置されると共に、前記第1発光素子または前記第2発光素子の向きが、1行ごとに交互に反転されて配置され、かつ、それぞれの行内に配置された前記複数の前記第1発光素子または前記第2発光素子が、互いに直列接続されることで、行ごとに第1直列素子群が複数形成され、
前記行ごとに形成された前記複数の第1直列素子群は、前記列方向に隣接する他の第1直列素子群と互いに直列接続されることで、第2直列素子群を構成し、
前記第2直列素子群は、互いに並列接続され、
前記複数の発光素子は、第1発光素子と、当該第1発光素子よりも低出力である第2発光素子と、からなることを特徴とする発光装置。 - 前記実装領域上に配置される第2直列素子群は、行方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項6に記載の発光装置。
- 前記実装領域上に前記複数の発光素子が配置された前記基板と、
前記基板上に形成され、前記複数の発光素子に電圧を印加する正極および負極と、
前記複数の発光素子の周囲を囲うように前記基板上に形成された光反射樹脂と、
を備えることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の発光装置。
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