JP6485385B2

JP6485385B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP6485385B2
Application number: JP2016034877A
Authority: JP
Inventors: 朋弘三輪; 加藤　英昭; 英昭加藤; 加藤　大典; 大典加藤; 下西　正太; 正太下西
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2015-11-24
Filing date: 2016-02-25
Publication date: 2019-03-20
Anticipated expiration: 2036-02-25
Also published as: JP2017103443A

Description

本発明は、発光装置に関する。

従来、配線基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置であって、全ての発光素子が直列に接続された発光装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、従来、配線基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置であって、直列に接続された発光素子の群が複数含まれる、すなわち発光素子をそれぞれ直列に接続する複数の配線を有する発光装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１２−１６４７８３号公報特開２０１０−１０６８２号公報

一般的に、基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置においては、発光素子から発せられる熱が素子搭載領域の中心部に集中して篭もりやすく、装置の寿命や発光特性の低下を引き起こすおそれがある。

特許文献１に記載の発光装置によれば、全ての発光素子が直列に接続されているため、全ての発光素子に印加される電圧は等しい。このため、全ての発光素子の発する熱が等しく、素子搭載領域の中心部に熱が篭もる。

また、特許文献２に記載の発光装置によれば、発光素子を直列に接続する配線が２本含まれ、これら２本の配線の配線長は異なるが、素子搭載領域の中心に最も近い発光素子の半数が配線長の短い方の配線に接続されている。配線の長さによって配線抵抗が異なるため、配線長の短い方の配線に接続された発光素子には高い電圧が印加され、高い熱を発する。すなわち、特許文献２に記載の発光装置は、素子搭載領域の中心に最も近い位置に高い熱を発する発光素子を有する。このため、素子搭載領域の中心部に熱が篭もりやすい。

本発明の目的の一つは、基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置であって、素子搭載領域の中心部への熱篭もりを抑えることのできる発光装置を提供することにある。

本発明の一態様は、上記目的を達成するために、下記［１］〜［３］の発光装置を提供する。

［１］配線基板上に搭載された複数の発光素子と、前記配線基板に含まれ、前記複数の発光素子のうちの所定の発光素子をそれぞれ直列に接続する複数の配線と、を有し、前記複数の発光素子のうちの前記配線基板上の素子搭載領域の中心に最も近い位置に配置された発光素子を中心素子、前記中心素子を直列に接続する配線を中心素子接続配線とすると、前記中心素子接続配線の配線長が、前記複数の配線の配線長のうちで最も長く、前記中心素子に印加される電圧が、前記複数の発光素子に印加される電圧のうちで最も低い、発光装置。

［２］前記中心素子接続配線が、前記複数の配線の他の部分よりも小さい幅を有する細幅部を含む、上記［１］に記載の発光装置。

［３］ＣＯＢ型の発光装置である、上記［１］又は［２］に記載の発光装置。

本発明によれば、基板上に複数の発光素子が搭載された発光装置であって、素子搭載領域の中心部への熱篭もりを抑えることのできる発光装置を提供することができる。

図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る発光装置の平面図である。図２は、実施の形態に係る発光装置の回路図である。図３は、実施の形態に係る発光装置の変形例を示す平面図である。図４（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る発光装置の平面図である。図５は、比較例としての直列と並列の数が等しい回路構成を有する発光装置の平面図である。図６は、図５に示される発光装置の回路図である。図７は、搭載方向が他の発光素子と９０°又は１８０°異なる発光素子を有する発光装置の平面図である。図８は、図７に示される発光装置の回路図である。

〔実施の形態〕
（発光装置の構成）
図１（ａ）、（ｂ）は、実施の形態に係る発光装置１の平面図である。

発光装置１は、配線基板１０と、配線基板１０上に搭載された複数の発光素子２０（２０ａ〜２０ｘ）と、を有する。図１（ａ）は発光素子２０を搭載する前の状態を表し、図１（ｂ）は発光素子２０を搭載した後の状態を表す。

複数の発光素子２０には、直列に接続された発光素子の群が複数含まれる。すなわち、配線基板１０は、発光素子をそれぞれ直列に接続する複数の配線１１（１１ａ〜１１ｌ）を有する。

図２は、実施の形態に係る発光装置１の回路図である。図２に示されるように、発光装置１は、直列に接続された２つの並列回路１２ａ、１２ｂを有し、並列回路１２ａ、１２ｂの各々においては、２つの発光素子２０をそれぞれ直列に接続する６つの配線１１が並列に接続されている。

図１（ａ）、（ｂ）、図２に示されるように、配線１１に含まれる配線１１ａ〜１１ｌのうち、発光素子２０ｋと発光素子２０ｌを直列に接続する配線１１ｆと、発光素子２０ｗと発光素子２０ｘを直列に接続する配線１１ｌの配線長が最も長い。このため、発光素子２０ａ〜２０ｘに印加される電圧のうち、発光素子２０ｋ、２０ｌ、２０ｗ、２０ｘに印加される電圧が最も低い。

また、図１（ｂ）に示されるように、発光素子２０ａ〜２０ｘのうち、発光素子２０ｌと発光素子２０ｗが配線基板１０上の素子搭載領域の中心に最も近い位置、すなわち最も熱が篭りやすい位置に配置されている。ここで、素子搭載領域とは、素子の搭載される領域であり、図１（ａ）、（ｂ）に示される例では、発光素子２０ａ、２０ｉ、２０ｎ、２０ｖの搭載位置を直線で結んで形成される四角形の領域である。

以下、素子搭載領域の中心に最も近い位置にある素子を中心素子と呼ぶことがある。上述のように、発光素子２０ｌと発光素子２０ｗは発光装置１の中心素子である。また、中心素子を直列に接続する配線を中心素子接続配線と呼ぶことがある。配線１１ｆと配線１１ｌは発光装置１の中心素子接続配線である。

すなわち、発光装置１においては、最も熱が篭りやすい素子搭載領域の中心に最も近い位置に配置された中心素子（発光素子２０ｌと発光素子２０ｗ）を直列に接続する中心素子接続配線（配線１１ｆと配線１１ｌ）の配線長が最も長く、配線抵抗が最も大きい。

このため、発光素子２０ａ〜２０ｘに印加される電圧のうち、中心素子（発光素子２０ｌと発光素子２０ｗ）に印加される電圧が最も低く、発光素子２０ａ〜２０ｘの発する熱のうち、中心素子（発光素子２０ｌと発光素子２０ｗ）の発する熱が最も小さい。このため、発光装置１は、素子搭載領域の中心における熱篭もりを効果的に抑制することができる。

配線基板１０は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３基板、ＡｌＮ基板等のセラミック基板、表面が絶縁膜で覆われたＡｌ基板やＣｕ基板等の金属基板、又はガラスエポキシ基板であり、その表面に銅等からなる配線１１を有する。

発光素子２０は、例えば、ＬＥＤチップ又はレーザーダイオードチップである。また、発光素子２０は、フェイスアップ型とフェイスダウン型のいずれであってもよい。

図１（ａ）、（ｂ）に示される例では、発光装置１はＣＯＢ（Chip On Board）型の発光装置である。発光装置１に搭載された発光素子２０の数が多いほど熱篭もりが生じやすいため、発光装置１がＣＯＢ型の発光装置のような多数の発光素子が搭載された発光装置である場合に、熱篭もりを抑制する効果が特に効果的に発揮される。

図３は、実施の形態に係る発光装置１の変形例を示す平面図である。この変形例においては、中心素子接続配線である配線１１ｆと配線１１ｌが、配線１１ａ〜１１ｌの他の部分よりも幅の小さい細幅部１３を含む。なお、当然ながら、“配線１１ａ〜１１ｌの他の部分”には、ボンディングパッドは含まれない。

細幅部１３の配線抵抗は他の部分の配線抵抗よりも大きくなるため、中心素子である発光素子２０ｌと発光素子２０ｗに印加される電圧がより小さくなり、素子搭載領域の中心における熱篭もりをより効果的に抑制することができる。

図４（ａ）、（ｂ）は、比較例に係る発光装置２の平面図である。

発光装置２は、配線基板３０と、配線基板３０上に搭載された複数の発光素子４０（４０ａ〜４０ｐ）と、を有する。図４（ａ）は発光素子４０を搭載する前の状態を表し、図４（ｂ）は発光素子４０を搭載した後の状態を表す。

発光装置２においては、発光素子４０ａ〜４０ｈが直列に接続され、また、発光素子４０ｉ〜４０ｐが直列に接続されている。そして、発光素子４０ａ〜４０ｈを直列に接続する配線３１ａの配線長と、発光素子４０ｉ〜４０ｐを直列に接続する配線３１ｂの配線長は等しい。

このため、発光素子４０ａ〜４０ｐに印加される電圧は等しい。したがって、発光装置２の中心素子である発光素子４０ｆ、４０ｇ、４０ｊ、４０ｋに印加される電圧は、その他の発光素子に印加される電圧と等しい。

すなわち、発光装置２の中心素子である発光素子４０ｆ、４０ｇ、４０ｊ、４０ｋの発する熱の大きさは、その他の発光素子の発する熱の大きさと等しい。このため、発光素子２においては、素子搭載領域の中心部に熱が篭りやすい。

さらに、実施の形態に係る発光装置１は、４直列×６並列という直列と並列の数が異なる回路構成を有しながら、回路パターンの形状が正方形に近い。以下、この点について、比較例を用いて説明する。

図５は、比較例としての直列と並列の数が等しい回路構成を有する発光装置３の平面図である。また、図６は、発光装置３の回路図である。

発光装置３は、配線基板５０と、配線基板５０上に搭載された複数の発光素子６０（６０ａ〜６０ｙ）と、を有する。配線基板５０は、複数の発光素子６０が接続された配線５１を有する。

発光装置３は、発光素子６０ａ〜６０ｅが直列に接続された直列回路と、発光素子６０ｆ〜６０ｊが直列に接続された直列回路と、発光素子６０ｋ〜６０ｏが直列に接続された直列回路と、発光素子６０ｐ〜６０ｔが直列に接続された直列回路と、発光素子６０ｕ〜６０ｙが直列に接続された直列回路とが並列に接続された、５直列×５並列の回路構成を有する。

発光装置３は、直列と並列の数が等しい回路構成を有するため、正方形に近い形状の回路パターンを設計することができる。

一方、図４（ａ）、（ｂ）に示される発光装置２は、８直列×２並列という直列と並列の数が異なる回路構成を有するため、発光素子４０ｄと発光素子４０ｅの間の配線、及び発光素子４０ｌと発光素子４０ｍの間の配線を、発光素子間を引き回すように配置することにより、回路パターンの形状を正方形に近くしている。

このように、通常、列と並列の数が異なる回路構成を有する発光装置の回路パターンの形状を正方形に近くするためには、発光素子間に配線を引き回す必要があり、その結果、発光装置の面積が大きくなってしまう。

しかしながら、上述のように、実施の形態に係る発光装置１は、４直列×６並列という直列と並列の数が異なる回路構成を有しながら、回路パターンの形状が正方形に近い。これは、発光素子の搭載方向が一定でなく、他の発光素子に対して９０°回転して搭載された発光素子を含むことによる。

発光装置１においては、発光素子２０ｋ、２０ｌ、２０ｗ、２０ｘが、他の発光素子に対して９０°回転して搭載されている。このため、発光素子間に配線を引き回すことなく正方形に近い形状の回路パターンを設計することができる。また、これにより、発光装置１の小型化を図ることができる。このように、直列と並列の数が異なる回路構成を有する場合であっても、搭載方向が他の発光素子と９０°又は１８０°異なる発光素子を含めることにより、正方形に近い形状の回路パターンを設計することができる。

図７は、搭載方向が他の発光素子と９０°又は１８０°異なる発光素子を有する発光装置４の平面図である。また、図８は、発光装置４の回路図である。

発光装置４は、配線基板７０と、配線基板７０上に搭載された複数の発光素子８０（８０ａ〜８０ｘ）と、を有する。配線基板７０は、複数の発光素子８０が接続された配線７１を有する。

発光装置４は、発光素子８０ａ〜８０ｌが直列に接続された直列回路と、発光素子８０ｍ〜８０ｘが直列に接続された直列回路とが並列に接続された、１２直列×２並列の回路構成を有する。

発光装置４においては、発光素子８０ｈ、８０ｑが、他の発光素子に対して９０°回転して搭載されている。また、発光素子８０ｄ〜８０ｆ、８０ｉ、８０ｊ、８０ｏ、８０ｐ、８０ｓ〜８０ｕが、他の発光素子に対して１８０°回転して搭載されている。このため、１２直列×２並列という直列と並列の数が異なる回路構成を有しながら、発光素子間に配線を引き回すことなく正方形に近い形状の回路パターンを設計することができる。

（実施の形態の効果）
上記実施の形態に係る発光装置によれば、素子搭載領域の中心に最も近い位置に配置された発光素子に印加される電圧を最も小さくして発熱を抑えることにより、素子搭載領域の中心部への熱篭もりを抑えることができる。その結果、発光装置の寿命や発光特性の低下を抑えることができる。

また、直列と並列の数が異なる回路構成を有する場合であっても、搭載方向が他の発光素子と９０°又は１８０°異なる発光素子を含めることにより、正方形に近い形状の回路パターンを設計することができる。また、これにより、発光装置の小型化を図ることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々変形実施が可能である。

例えば、配線パターンや発光素子の配置等の回路構成は、上記実施の形態において説明したものに限られない。

また、上記の実施の形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、実施の形態の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。

１発光装置
１０配線基板
１１（１１ａ〜１１ｌ）配線
１３細幅部
２０（２０ａ〜２０ｘ）発光素子

Claims

配線基板上に搭載された複数の発光素子と、
前記配線基板に含まれ、前記複数の発光素子のうちの所定の発光素子をそれぞれ直列に接続する複数の配線と、
を有し、
前記複数の発光素子のうちの前記配線基板上の素子搭載領域の中心に最も近い位置に配置された発光素子を中心素子、前記中心素子を直列に接続する配線を中心素子接続配線とすると、
前記中心素子接続配線の配線長が、前記複数の配線の配線長のうちで最も長く、
前記中心素子に印加される電圧が、前記複数の発光素子に印加される電圧のうちで最も低い、
発光装置。
前記中心素子接続配線が、前記複数の配線の他の部分よりも小さい幅を有する細幅部を含む、
請求項１に記載の発光装置。
ＣＯＢ型の発光装置である、
請求項１又は２に記載の発光装置。