JP6072472B2

JP6072472B2 - Ｌｅｄ発光装置

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Publication number: JP6072472B2
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Inventors: 新下澤
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Filing date: 2012-08-27
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Description

本発明は、実装基板に設けられた素子実装領域に複数のＬＥＤ素子を実装するＬＥＤ発光装置に関するものであり、詳しくは前記素子実装領域に実装された複数のＬＥＤ素子を、異なる種類の蛍光体層で被覆して縞状又はモザイク状にグループ分けしたＬＥＤ発光装置に関する。

近年、半導体素子であるＬＥＤ素子は、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に広く利用されるようになってきた。

特に所定形状の素子実装領域に複数のＬＥＤ素子を実装して、高い輝度を得ると共に、複数のＬＥＤ素子をグループ分けし、各グループを異なる蛍光体層と組み合わせて高輝度で、演色性を良くしたＬＥＤ発光装置が提案されている。（例えば、特許文献１）

以下、従来の素子実装領域に複数のＬＥＤ素子を実装したＬＥＤ発光装置について説明する。なお、発明の趣旨を外さない範囲において、図面を一部簡略化し、また部品名称についても比較を容易にするため、一部本発明の部品名称にそろえている。
図１３は特許文献１に記載されたＬＥＤ発光装置における発光面側の平面図であり、図１４は図１３に示すＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。

図１３においてＬＥＤ発光装置１００は実装基板１０２の上面に第１素子実装領域１０３、第２素子実装領域１０４、第３素子実装領域１０５を有し、第１素子実装領域１０３と第２素子実装領域１０４とは各々複数のＬＥＤ素子１０１が実装された２つの発光ユニットＨ１、Ｈ２を構成し、第３素子実装領域１０５は第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４に実装されたＬＥＤ素子１０１に駆動電流を供給する駆動素子１０６が実装された駆動ユニットを構成している。

すなわち２つの発光ユニットＨ１，Ｈ２は各々複数のＬＥＤ素子１０１が実装された、第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４を取り囲む形状の封止枠１０３ａ、１０４ａが設けられ、封止枠１０３ａ、１０４ａ内には２種類の蛍光体層１０３ｂ、１０４ｂが充填されてＬＥＤ素子１０１を被覆している。これらのＬＥＤ素子１０１と蛍光体層１０３ａ、１０４ａの組み合わせは任意に行なうことができるが、事例として、ＬＥＤ素子としては青色ＬＥＤを使用し、蛍光体層１０３ｂには比較的低色温度の波長変換を行う蛍光樹脂を使用し、また蛍光体層１０４ｂには比較的高色温度の波長変換を行う蛍光樹脂を使用することによって、発光ユニットＨ１と発光ユニットＨ２との発光色を異ならせている。

第３素子実装領域１０５にはＬＥＤ素子１０１に所定の電流を供給するための電流制限用１Ｃ１０６を実装すると共に封止枠１０５ａを設け、封止枠１０５ａ内に非透光性樹脂を充填して流制限用１Ｃ１０６を保護している。図示は省略したが、第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４に実装された複数のＬＥＤ素子１０１は、各実装領域ごとに直列接続され、第３素子実装領域１０５に実装された電流制限用１Ｃ１０６に電気的に接続されることによって発光駆動される。

図１４に示すＡ−Ａ断面図において、実装基板１０２は樹脂基板１０２ａの下面側には金属等よりなる放熱層１０２ｂがもうけられ、上面側には図示を省略した配線パターンが設けられている。そして第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４に実装された複数のＬＥＤ素子は、配線パターンによって各々直列接続され、第３素子実装領域１０５に実装された電流制限用ＩＣ１０６に接続されている。

次に上記構成におけるＬＥＤ発光装置１００の動作を説明する。
図示しない定電圧供給手段から供給される定電圧を、電流制限用ＩＣ１０６を介して第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４に実装されたＬＥＤ素子群に駆動電流を供給することによって、異なる発光色の発光ユニットＨ１と発光ユニットＨ２とを発光させて混合色による照明を行うことができる。

特開２０１２−９４８６５号公報

特許文献１に記載されたＬＥＤ発光装置１００は、実装基板面にＬＥＤ素子群の形成領域を第１素子実装領域１０３及び第２素子実装領域１０４の如く大きく２分し、各ＬＥＤ素子実装領域に異なる蛍光体層を被覆することによって、異なる発光色の発光ユニットＨ１と発光ユニットＨ２とを形成している。この結果、異なる発光色を混合した発光色による照明が可能になるが、２つの発光ユニットすなわち、発光ユニットＨ１と発光ユニットＨ２とが離れて設けられているため、十分な混色状態ではなく、２つの発光色が分離して見えるという問題があり、また、２つの発光ユニットを同時点灯させているため、混色による１つの照明光しか得られないという問題もある。

本発明の目的は、複数のＬＥＤ素子と異なる蛍光体層を組み合わせたＬＥＤ発光装置において、高い混色性が得られると共に、一様な照明状態のもとで発光色の異なる複数の照明が可能なＬＥＤ発光装置を提供することである。

上記目的を達成するための本発明における構成は、所定形状の素子実装領域を有する実装基板上に複数のＬＥＤ素子を実装し、前記素子実装領域の対向位置に複数対の対向電極を設けて、前記ＬＥＤ素子と前記対向電極とを接続するＬＥＤ発光装置において、前記素子実装領域に実装された複数のＬＥＤ素子は、縞状又はモザイク状に同数の前記ＬＥＤ素子を直列接続して複数のＬＥＤ素子グループを構成し、前記各ＬＥＤ素子グループごとに異なる少なくとも２種類の第1蛍光体層、第２蛍光体層で被覆し、前記第１蛍光体層の周囲の側面を前記第２蛍光体層で覆い、前記第１蛍光体層と前記第２蛍光体層とにより同じ平面内で、前記素子実装領域の全体を被覆するとともに、同じ蛍光体層の前記ＬＥＤ素子グループ同士を直列接続した２種類のＬＥＤ素子群を構成し、前記２種類のＬＥＤ素子群を各々前記異なる対向電極に接続し、前記第１蛍光体層をＹＡＧ系＋赤系の蛍光体層とし、前記第２蛍光体層をＹＡＧ系＋緑系の蛍光体層とし、前記第１蛍光体層で波長変換した暖色系の白色発光と、前記第２蛍光体層で波長変換した寒色系の白色発光とが混色されて色度調整された照明がおこなわれたことを特徴とする。

上記構成によれば、縞状又はモザイク状にグループ分けされたＬＥＤ素子グループを、異なる蛍光体層で発光させるので、各ＬＥＤ素子グループの異なる発光色による混色がむらのない一様な照明光となる。また、各ＬＥＤ素子群の構成も単純な直列接続によって行うことができるため、混色により色度調整されたＬＥＤ発光装置を廉価に提供することができる。

上記構成によれば、異なるＬＥＤ素子グループを独立に駆動することが出来るので、異なるＬＥＤ素子グループの単独駆動と、異なるＬＥＤ素子グループの同時駆動とを組み合わせることによって、単色発光と混色発光とを行うことが出来る。

前記実装基板上の素子実装領域に実装された複数のＬＥＤ素子は、モザイク状に同数の前記ＬＥＤ素子を直列接続して構成した複数のＬＥＤ素子グループ、前記各ＬＥＤ素子グループごとにモザイク状に被覆した、異なる少なくとも２種類の第１蛍光体層及び第２蛍光体層とを有し、前記第１蛍光体層の周囲は第２蛍光体層で覆われ、前記第１蛍光体層と第２蛍光体層とにより同じ平面内で、前記素子実装領域の全体が被覆され、同じ蛍光体層で被覆した前記ＬＥＤ素子グループ同士を直列接続して構成した２種類のＬＥＤ素子群、前記２種類のＬＥＤ素子群は各々前記異なる対向電極に接続されていると良い。

実装基板上の素子実装領域に中継電極を設け、同じ蛍光体層のＬＥＤ素子グループ同士の直列接続を、前記中継電極を中継して行うと良い。

上記構成によれば、平面状の素子実装領域において、モザイク状に配置された同じ蛍光体層によるＬＥＤ素子グループ同士を、容易に直列接続することが出来る。

実装基板は開口部を有し、開口部の周囲に対向電極を有する上基板と、上基板の開口部を塞ぐように設けられた下基板とによって構成されており、下基板を素子実装領域としてＬＥＤ素子を実装し、ＬＥＤ素子を上基板に設けられた対向電極に接続すると良い。

下基板は金属基板であり、金属基板にダイボンディングされた複数のＬＥＤ素子を、ワイヤーボンディングすることによって各ＬＥＤ素子グループ及び各ＬＥＤ素子群を構成すると良い。

下基板はセラミック基板であり、セラミック基板にダイボンディングされた複数のＬＥＤ素子を、ワイヤーボンディングすることによって各ＬＥＤ素子グループ及び各ＬＥＤ素子群を構成すると良い。

上記の如く本発明によれば、縞状又はモザイク状にグループ分けされたＬＥＤ素子グループを、異なる蛍光体層で発光させるので、各ＬＥＤ素子グループの異なる発光色による混色がむらのない一様な照明光となる。また、各ＬＥＤ素子群の構成も単純な直列接続によって行うことができるため、混色により色度調整されたＬＥＤ発光装置を廉価に提供することができる。

本発明におけるＬＥＤ発光装置の第１実施形態を示す平面図である。図１に示すＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。本発明におけるＬＥＤ発光装置の第２実施形態を示す平面図である。図３に示すＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。図３に示す素子実装領域５ａの平面図である。本発明におけるＬＥＤ発光装置の第３実施形態を示す平面図である。図６に示すＬＥＤ発光装置の構成を示すブロック線図である。本発明におけるＬＥＤ発光装置の第４実施形態を示す平面図である。図８に示すＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。図８に示す素子実装領域の平面図であり、各ＬＥＤ素子グループの配置を示すものである。図８に示す素子実装領域の平面図であり、各ＬＥＤ素子群の配置と配線状態を示すものである。図８に示すＬＥＤ発光装置の構成を示すブロック線図である。従来のＬＥＤ発光装置の平面図である。図１３に示すＬＥＤ発光装置のＡ−Ａ断面図である。

（第１実施形態）
以下図面により、本発明の実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を説明する。
図１、図２は本発明の第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を示すものであり、図１は第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１０の平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１、図２においてＬＥＤ発光装置１０の構成は、ＬＥＤ素子１を実装する下基板である金属基板５と、この金属基板５の中央位置に円形の開口部２ａを有する上基板である回路基板２を積層して実装基板３を構成している。そして上記金属基板５における、回路基板２の開口部２ａから露出した円形部分が素子実装領域５ａを構成している。この金属基板５としては反射性の良いアルミ板を使用し、必要により表面には高反射処理層や絶縁層を形成して金属基板５の保護及び反射性の向上をはかることが望ましい。

また回路基板２上には開口部２ａの周囲には、１対の対向電極として金メッキ層を形成したＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂが設けられ、回路基板２上の外周部にはＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂと接続電極６ｃ、６ｄによって接続された電源接続電極６ｅ、６ｆが形成されている。また本実施形態において使用するＬＥＤ素子１は上電極型のＬＥＤ素子であり、ＬＥＤ素子１の電極同士及びＬＥＤ素子１とＬＥＤ接続電極６ａ，６ｂとはワイヤー８によって接続されている。

次に素子実装領域５ａにおける複数のＬＥＤ素子１の配置及び接続配線と、蛍光体層による被覆について説明する。また、本発明における言葉の定義としては、一対の対向電極である、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に電気的に直列接続された一群のＬＥＤ素子をＬＥＤ素子群とし、一種類の蛍光体層で被覆された一群のＬＥＤ素子をＬＥＤ素子グループとし、さらにＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に直列配置された一群のＬＥＤ素子をＬＥＤ素子列とする。

まず、ＬＥＤ素子列及びＬＥＤ素子群の構成について説明する。図１に示す如く、素子実装領域５ａにおける複数のＬＥＤ素子１の配置は、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に直列配置された、各々７個のＬＥＤ素子１からなる７個のＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７があり、これらのＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７はワイヤーボンディングによって電気的に接続されることにより、７個のＬＥＤ素子群となっている。すなわち各ＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７を構成する各７個のＬＥＤ素子１はワイヤー８によって直列接続され、さらにワイヤー８によってＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂに接続されることにより、並列接続された７個のＬＥＤ素子群を構成している、すなわちＬＥＤ発光装置１０においては、７個のＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７が７個のＬＥＤ素子群となっている。また、ＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７の内、両端の２個のＬＥＤ素子列Ｌ１，Ｌ７を３個と４個の２列によって構成することにより、全体的に円形に近似した形状にＬＥＤ素子群を配置している。

次にＬＥＤ素子グループの構成について説明する。図１に示す如く、ＬＥＤ素子列Ｌ２、Ｌ４、Ｌ６は斜線ハッチングで示すように、第１の発光色を有する第１蛍光体層７ａで被覆されており、同一の蛍光体層による３個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３を構成している。また、ＬＥＤ素子列Ｌ１、Ｌ３、Ｌ５、Ｌ７は梨地ハッチングで示すように、第２の発光色を有する第２蛍光体層７ｂで被覆されており、ＬＥＤ素子グループＡとは異なる発光色の蛍光体層による４個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４を構成している。すなわちＬＥＤ発光装置１０においては、３個と４個にグループ分けされて、異なる蛍光体層で被覆されたＬＥＤ素子グループＡと、ＬＥＤ素子グループＢとが交互の縞状に配置されている。

次にＬＥＤ発光装置１０の発光動作を説明する。回路基板２上に設けられた電源接続電極６ｅ、６ｆに、各ＬＥＤ素子群を構成する直列接続された７個のＬＥＤ素子１に対応する電圧を供給すると、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に並列接続された７個のＬＥＤ素子群は全て点灯される。このときの発光状態は、ＬＥＤ素子グループＡを構成する３個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３と、ＬＥＤ素子グループＢを構成する４個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が同時に発光するため、この異なる発光色の２種類の発光が縞状の配置で行われることによって、むらのない一様な混色照明光となって出射される。

上記ＬＥＤ発光装置１０の事例として、ＬＥＤ素子１を青色ＬＥＤを使用し、蛍光体層としては第１蛍光体層７ａをＹＡＧ系＋赤系の蛍光体層とし、第２蛍光体層７ｂをＹＡＧ系＋緑系の蛍光体層を使用すると、青色ＬＥＤの出射光を第１蛍光体層７ａで波長変換した暖色系の白色発光と、青色ＬＥＤの出射光を第２蛍光体層７ｂで波長変換した寒色系の白色発光とが混色されて色度調整された照明がおこなわれる。しかも、暖色系の白色発光と寒色系の白色発光とが縞状に発光しているので、その混色はむらのない一様な照明光となる。

（第２実施形態）
次に本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を説明する。図３、図４、図５は本発明の第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を示すものであり、図３はＬＥＤ発光装置２０の平面図、図４は図３のＡ−Ａ断面図、図５は図３に示す素子実装領域５ａの平面図であり、各ＬＥＤ素子グループの配置を示すものである。第２実施形態におけるＬＥＤ発光装置２０の基本的構成は第１実施形態におけるＬＥＤ発光装置１０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

ＬＥＤ発光装置２０がＬＥＤ発光装置１０と異なるところは、ＬＥＤ素子列の違いと、ＬＥＤ素子グループの構成である。すなわちＬＥＤ発光装置１０においては７個のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ素子列を、Ｌ１〜Ｌ７までの７個並列接続して構成していたのに対し、ＬＥＤ発光装置２０では図３に示す如く８個のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ素子列を、Ｌ１〜Ｌ６までの６個並列接続して構成している。すなわちＬＥＤ発光装置２０においてはＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ６が６個のＬＥＤ素子群を構成している。

そしてＬＥＤ素子グループの構成は図５に示す如く、両端の２つのＬＥＤ素子列Ｌ１とＬ６とは、各々４個のＬＥＤ素子１により２個のＬＥＤ素子グループＢ４、Ａ５とＬＥＤ素子グループＡ２，Ｂ３を構成し、中央の２つのＬＥＤ素子列Ｌ２とＬ３とは、各々ＬＥＤ素子列Ｌ２における２個のＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子列Ｌ３における２個のＬＥＤ素子１とを組み合わせた４個のＬＥＤ素子１により４個のＬＥＤ素子グループＢ１、Ａ４、Ｂ５、Ａ６を構成している。同様に中央の２つのＬＥＤ素子列Ｌ４とＬ５とは、各々ＬＥＤ素子列Ｌ４における２個のＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子列Ｌ５における２個のＬＥＤ素子１とを組み合わせた４個のＬＥＤ素子１により４個のＬＥＤ素子グループＡ１、Ｂ２、Ａ３、Ｂ６を構成している。

すなわち、ＬＥＤ発光装置２０においては、中央のＬＥＤ素子列Ｌ２、Ｌ３及びＬＥＤ素子列Ｌ４，Ｌ５においては異なるＬＥＤ素子列を構成するＬＥＤ素子同士を一つの蛍光体層で被覆して各ＬＥＤグループを構成しているので、異なる蛍光体層によるＬＥＤ素子グループがモザイク状に配置されている。なお図５においては、ＬＥＤ素子グループの番号を見易くするため、ＬＥＤ素子１や配線部分を細い点線で示し、ＬＥＤ素子グループの番号と、ＬＥＤ素子グループの仕切り線を実線で示している。

次にＬＥＤ発光装置２０の発光動作を説明する。図３において回路基板２上に設けられた電源接続電極６ｅ、６ｆに、各ＬＥＤ素子群を構成する直列接続された８個のＬＥＤ素子１に対応する電圧を供給すると、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に並列接続された６個のＬＥＤ素子群は全て点灯される。このときの発光状態は、図５に示すようにＬＥＤ素子グループＡを構成する６個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６と、ＬＥＤ素子グループＢを構成する６個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２、Ｂ３，Ｂ４、Ｂ５，Ｂ６が同時に発光するため、この異なる発光色の２種類の発光がモザイク状の配置で行われることによって、むらのない一様な混色照明光となって出射される。

（第３実施形態）
次に本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を説明する。図６は本発明の第３実施形態におけるＬＥＤ発光装置３０の構成を示す平面図である。図６に示すＬＥＤ発光装置３０の基本的構成は、図１に示すＬＥＤ発光装置１０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。またＬＥＤ発光装置３０の断面図は、図２に示すＬＥＤ発光装置１０の断面図と同じなので図示を省略する。

ＬＥＤ発光装置３０がＬＥＤ発光装置１０と異なるところは、ＬＥＤ発光装置１０は素子実装領域５ａの対向位置に、１対の対向電極としてＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂを設け、７個のＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７を全てこのＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に並列接続していたのに対し、ＬＥＤ発光装置３０では２対の対向電極としてＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂの外側に第２のＬＥＤ接続電極６ｇ，６ｈと、ＬＥＤ接続電極６ｇ、６ｈと接続電極６ｉ、６ｊによって接続された電源接続電極６ｎ、６ｍが形成されている。

そして、７個のＬＥＤ素子列Ｌ１〜Ｌ７の内の第１蛍光体層７ａで被覆された３個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３はＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に並列接続され、また、第２蛍光体層７ｂで被覆された４個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４はＬＥＤ接続電極６ｇ、６ｈ間に並列接続されている。すなわち、ＬＥＤ発光装置３０においては、第１蛍光体層７ａで被覆された３個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３と、第２蛍光体層７ｂで被覆された４個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４とが、それぞれ電源接続電極６ｅ、６ｆと電源接続電極６ｍ、６ｎとに供給される電圧によって独立に点灯させることができる。

次にＬＥＤ発光装置３０の発光動作を説明する。図７はＬＥＤ発光装置３０の構成を示すブロック線図であり、３つの出力端子Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３を備えた制御回路９０を有し、第１出力端子Ｏ１には素子実装領域５ａのＬＥＤ接続電極６ｅを介して３個のＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２，Ａ３が並列接続され、また第２出力端子Ｏ２には素子実装領域５ａのＬＥＤ接続電極６ｇを介して第２蛍光体層７ｂで被覆された４個のＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４が並列接続されている。また第３の出力端子Ｏ３にはＬＥＤ素子グループープＡとＬＥＤ素子グループープＢとの対向電極６ｂ、６ｈが接続されている。

上記構成におけるＬＥＤ発光装置３０において、制御回路９０は第１出力端子Ｏ１と第２出力端子Ｏ２との独立指定及び同時指定とを選択することができるように構成されており、第１出力端子Ｏ１を独立指定したときにはＬＥＤ素子グループープＡのみが点灯して暖色系の照明を行い、また第２出力端子Ｏ２を独立指定したときにはＬＥＤ素子グループープＢのみが点灯して寒色系の照明を行い、さらに第１出力端子Ｏ１及び第２出力端子Ｏ２を同時指定したときはＬＥＤ素子グループープＡ及びＬＥＤ素子グループープＢが全て点灯し、混色された明るい照明を行うことができる。

（第４実施形態）
図８、図９、図１０、図１１は本発明の第４実施形態におけるＬＥＤ発光装置の構成を示すものであり、図８は第４実施形態におけるＬＥＤ発光装置４０の平面図、図９は図８のＡ−Ａ断面図、図１０、図１１は図８の素子実装領域の平面図であり、各ＬＥＤ素子グループの配置、及び各ＬＥＤ素子群の配置と配線状態を示すものである。なお図８に示す第４実施形態のＬＥＤ発光装置４０の基本的構成は、図６に示す第３実施形態のＬＥＤ発光装置３０と同じであり、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

ＬＥＤ発光装置４０のＬＥＤ発光装置３０と異なるところは、ＬＥＤ素子グループの構成及びＬＥＤ素子群の構成である。図８、図９によるＬＥＤ発光装置４０の説明の前に、ＬＥＤ発光装置４０の特徴であるＬＥＤ素子グループの構成及びＬＥＤ素子群の構成を図１０及び図１１により説明する。なお、ＬＥＤ発光装置４０の素子実装領域５ａにおけるＬＥＤ素子１の全体配置は図３に示すＬＥＤ発光装置２０と同じであり、ＬＥＤ素子グループの配置も図５に示すＬＥＤ発光装置２０と同じなので同一要素には同一番号を付す。

以下、図１０及び図１１によりＬＥＤ発光装置４０の、ＬＥＤ素子グループの配置、及び各ＬＥＤ素子群の配置と配線状態を説明する。
図１０に示すように、ＬＥＤ発光装置４０のＬＥＤ素子グループの配置は図５に示すＬＥＤ発光装置２０のＬＥＤ素子グループの配置とおなじであり、両端の２つのＬＥＤ素子列Ｌ１とＬ６とは、各々４個のＬＥＤ素子１により２個のＬＥＤ素子グループＢ４、Ａ５とＡ２、Ｂ３を構成し、中央の２つのＬＥＤ素子列Ｌ２とＬ３とは、各々ＬＥＤ素子列Ｌ２における２個のＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子列Ｌ３における２個のＬＥＤ素子１とを組み合わせた４個のＬＥＤ素子１により４個のＬＥＤ素子グループＢ１、Ａ４、Ｂ５、Ａ６を構成している。同様に中央の２つのＬＥＤ素子列Ｌ４とＬ５とは、各々ＬＥＤ素子列Ｌ４における２個のＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子列Ｌ５における２個のＬＥＤ素子１とを組み合わせた４個のＬＥＤ素子１により４個のＬＥＤ素子グループＡ１、Ｂ２、Ａ３、Ｂ６を構成している。

次に図１１により各ＬＥＤ素子１間の配線とＬＥＤ素子グループの構成及び、各ＬＥＤ素子グループの接続によるＬＥＤ素子群の構成に付いて説明する。このＬＥＤ発光装置４０におけるＬＥＤ素子グループは、図１０に示すように４個のＬＥＤ素子１を直列接続し、この直列接続された４個のＬＥＤ素子１を１種類の蛍光体層で被覆することによって１個のＬＥＤ素子グループを構成している。この結果図１０に示すようにＡ１〜Ａ６及びＢ１〜Ｂ６の１２個のＬＥＤ素子グループを構成している。

そして、同じ蛍光体層を有するＬＥＤ素子グループ同士を３個づつ直列接続して１つのＬＥＤ素子群を構成している。すなわち第１蛍光体層で被覆されたＬＥＤ素子グループＡ１，Ａ２、Ａ３を直列接続してＬＥＤ素子群Ｇａ１を構成し、ＬＥＤ素子グループＡ４，Ａ５，Ａ６を直列接続してＬＥＤ素子群Ｇａ２を構成し、さらに第２蛍光体層で被覆されたＬＥＤ素子グループＢ１，Ｂ２，Ｂ３を直列接続してＬＥＤ素子群Ｇｂ１を構成し、ＬＥＤ素子グループＢ４，Ｂ５，Ｂ６を直列接続してＬＥＤ素子群Ｇｂ２を構成している。なお素子実装領域５ａに設けられた中継電極Ｔ１〜Ｔ４はＬＥＤ素子グループ同士を接続する場合に交叉配線部が生じるので、この交叉配線部を中継するためと、ＬＥＤ素子グループとＬＥＤ接続電極との距離が遠くて直接接続し難い場合に中継するための電極であり、素子実装領域５ａを構成する金属基板５の表面に、絶縁層を介して電極層を形成している。

次に図８により、図１０及び図１１で説明したＬＥＤ素子グループと、ＬＥＤ素子群よりなる素子実装領域５ａを備えたＬＥＤ発光装置４０の全体構成を説明する。前述の如くＬＥＤ発光装置４０の実装基板３の構成及び回路基板２の電極配置は図６に示すＬＥＤ発光装置３０と同じなので説明を省略し、図１０、図１１で説明した実装領域５ａと回路基板２の電極との接続に付いて説明する。

ＬＥＤ素子グループＡ１、Ａ２、Ａ３を構成する各ＬＥＤ素子グループは直列接続されてＬＥＤ素子群Ｇａ１を構成し、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に接続されている。この接続においてＬＥＤ素子グループＡ３とＬＥＤ接続電極６ｂとの距離が遠いので、中継電極Ｔ４を経由して接続されている。またＬＥＤ素子グループＡ４、Ａ５、Ａ６を構成する各ＬＥＤ素子グループは直列接続されてＬＥＤ素子群Ｇａ２を構成し、ＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂ間に接続されている。この接続においてＬＥＤ素子グループＡ４とＬＥＤ接続電極６ａとの距離が遠いので、中継電極Ｔ１を経由して接続されている。

また、ＬＥＤ素子グループＢ１、Ｂ２、Ｂ３を構成する各ＬＥＤ素子グループは直列接続されてＬＥＤ素子群Ｇｂ１を構成し、ＬＥＤ接続電極６ｇ、６ｈ間に接続されている。この接続においてＬＥＤ素子グループＢ２、Ｂ３間は、ＬＥＤ素子群Ｇａ１にけるＬＥＤ素子グループＡ２、Ａ３間の接続と交差しているため、中継電極Ｔ３を経由して接続している。さらに、ＬＥＤ素子グループＢ４、Ｂ５、Ｂ６を構成する各ＬＥＤ素子グループは直列接続されてＬＥＤ素子群Ｇｂ２を構成し、ＬＥＤ接続電極６ｇ、６ｈ間に接続されている。この接続においてＬＥＤ素子グループＢ４、Ｂ５間は、ＬＥＤ素子群Ｇａ２にけるＬＥＤ素子グループＡ４、Ａ５間の接続と交差しているため、中継電極Ｔ２を経由して接続している。

すなわち、ＬＥＤ発光装置４０においては、３個のＬＥＤ素子グループを直列接続した４個のＬＥＤ素子群Ｇａ１，Ｇａ２、Ｇｂ１、Ｇｂ２が並列に構成され、それぞれ蛍光体層が異なる２組がＬＥＤ接続電極６ａ、６ｂとＬＥＤ接続電極６ｇ、６ｈに分かれて接続されている。また、素子実装領域５ａの全面に蛍光体層の異なるＬＥＤ素子グループがモザイク状に配置されている。

次に図１２によりＬＥＤ発光装置４０の発光動作を説明する。基本的な発光動作は図７に示すＬＥＤ発光装置３０の発光動作と同じであり、ＬＥＤ発光装置３０の発光動作と異なる部分に付いて説明する。図１２において３つの出力端子Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３を備えた制御回路９０の、第１出力端子Ｏ１には素子実装領域５ａのＬＥＤ接続電極６ｅを介してＬＥＤ素子グループＡ１〜Ａ３とＬＥＤ素子グループＡ４〜Ａ６によるＬＥＤ素子群Ｇａ１、Ｇａ２が並列接続され、また第２出力端子Ｏ２には素子実装領域５ａのＬＥＤ接続電極６ｇを介して第２蛍光体層７ｂで被覆されたＬＥＤ素子グループＢ１〜Ｂ３とＬＥＤ素子グループＢ４〜Ｂ６によるＬＥＤ素子群Ｇｂ１、Ｇｂ２が並列接続されている。また第３の出力端子Ｏ３には対向電極６ｂ、６ｈが接続されている。

上記構成におけるＬＥＤ発光装置４０において制御回路９０は、図７に示すＬＥＤ発光装置３０と同様に、第１出力端子Ｏ１と第２出力端子Ｏ２との独立指定、及び同時指定とを選択することができるように構成されており、第１出力端子Ｏ１を独立指定したときにはＬＥＤ素子グループＡのみが点灯して暖色系の照明を行い、また第２出力端子Ｏ２を独立指定したときにはＬＥＤ素子グループＢのみが点灯して寒色系の照明を行い、さらに第１出力端子Ｏ１及び第２出力端子Ｏ２を同時指定したときはＬＥＤ素子グループＡ及びＬＥＤ素子グループＢが全て点灯し、混色された明るい照明を行うことができる。そして、ＬＥＤ発光装置４０においては、発光色の異なるＬＥＤ素子グループがモザイク状に配置されているため、暖色系又は寒色系の単独照明においては素子実装領域５ａの全面にバランスの良い照明が行われ、また同時照明においては、混色性の良い照明を行うことができる。

上記の如く本発明のＬＥＤ発光装置においては、素子実装領域５ａに配置された複数のＬＥＤ素子を、異なる蛍光体層で被覆したＬＥＤ素子グル−プを縞状又はモザイク状に配置して発光させているので、混色性の良い照明を行うことができる。また、対向電極を有する回路基板に設けたか開口に、放熱性の良い金属基板やセラミック基板を積層して素子実装領域を構成し、素子実装領域に配置した複数のＬＥＤ素子を直列接続して複数のＬＥＤ素子群を構成し、複数のＬＥＤ素子群を対向電極間に並列接続するという単純な構成としているので、金属基板やセラミック基板によりＬＥＤ素子の放熱特性を良くできると共に、構成の単純化によって廉価にＬＥＤ発光装置を提供することができる。また、蛍光体層の異なるＬＥＤ素子グループを異なる対向電極に接続して、単独点灯と同時点灯とを選択可能にすることによって照明に変化をもたせることができる。

１、１０１ＬＥＤ素子
２回路基板
２ａ開口部
３、１０２実装基板
５金属基板
５ａ素子実装領域
６ａ、６ｂ、６ｇ，６ｈＬＥＤ接続電極
６ｃ、６ｄ、６ｉ、６ｊ接続電極
６ｅ、６ｆ、６ｎ、６ｍ電源接続電極
７ａ第１蛍光体層
７ｂ第２蛍光体層
８ワイヤー
１０、２０，３０、４０、１００ＬＥＤ発光装置
９０制御回路
１０３第１素子実装領域
１０４第２素子実装領域
１０５第３素子実装領域
１０３ａ、１０４ａ，１０５ａ封止枠
１０３ｂ、１０４ｂ蛍光体層
１０６電流制限用ＩＣ
Ｌ１〜ｌ７ＬＥＤ素子列
Ａ１〜Ａ４、Ｂ１〜Ｂ４ＬＥＤ素子グループ
Ｇａ１，Ｇａ２、Ｇｂ１，Ｇｂ２ＬＥＤ素子群
Ｔ１〜Ｔ４中継電極

Claims

所定形状の素子実装領域を有する実装基板上に複数のＬＥＤ素子を実装し、前記素子実装領域の対向位置に複数対の対向電極を設けて、前記ＬＥＤ素子と前記対向電極とを接続するＬＥＤ発光装置において、前記素子実装領域に実装された複数のＬＥＤ素子は、縞状又はモザイク状に同数の前記ＬＥＤ素子を直列接続して複数のＬＥＤ素子グループを構成し、前記各ＬＥＤ素子グループごとに異なる少なくとも２種類の第1蛍光体層、第２蛍光体層で被覆し、前記第１蛍光体層の周囲の側面を前記第２蛍光体層で覆い、前記第１蛍光体層と前記第２蛍光体層とにより同じ平面内で、前記素子実装領域の全体を被覆するとともに、同じ蛍光体層の前記ＬＥＤ素子グループ同士を直列接続した２種類のＬＥＤ素子群を構成し、前記２種類のＬＥＤ素子群を各々前記異なる対向電極に接続し、前記第１蛍光体層をＹＡＧ系＋赤系の蛍光体層とし、前記第２蛍光体層をＹＡＧ系＋緑系の蛍光体層とし、前記第１蛍光体層で波長変換した暖色系の白色発光と、前記第２蛍光体層で波長変換した寒色系の白色発光とが混色されて色度調整された照明がおこなわれたことを特徴とするＬＥＤ発光装置。
前記実装基板上の素子実装領域に接続用電極部を設け、前記同じ蛍光体層のＬＥＤ素子グループ同士の直列接続を、前記接続用電極部を中継して行うことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光装置。
前記実装基板は開口部を有し、前記開口部の周囲に対向電極を有する上基板と、前記上基板の開口部を塞ぐように設けられた下基板とによって構成されており、前記下基板を前記素子実装領域として前記ＬＥＤ素子を実装し、前記ＬＥＤ素子を上基板に設けられた対向電極に接続することを特徴とする請求項１又は２項に記載のＬＥＤ発光装置。
前記下基板は金属基板であり、前記金属基板にダイボンディングされた複数のＬＥＤ素子を、ワイヤーボンディングすることによって前記各ＬＥＤ素子グループ及び前記各ＬＥＤ素子群を構成することを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ発光装置。
前記下基板はセラミック基板であり、前記セラミック基板にダイボンディングされた複数のＬＥＤ素子を、ワイヤーボンディングすることによって前記各ＬＥＤ素子グループ及び前記各ＬＥＤ素子群を構成することを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ発光装置。