JP7007569B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
光源部において、配線基板に複数の発光素子を並べた発光装置が提案されている(特許文献2及び3)。また、長方形の基板の長手方向に発光素子を並べ、その両端部の照度低下を防止するために、両端部における発光素子の数を増加させた配置が提案されている(特許文献4)。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、小型化を図り、照度のムラを低減することができる発光装置及び発光モジュールを提供することを目的とする。
この実施形態の発光装置10は、図1A及び1Bに示すように、その一表面に配線部2、3が形成された基板1と、配線部2、3上に配置された複数の発光素子11a、12a、13a、14a・・・とから構成される。
このように、複数の発光素子を並べることにより、所望の長さ及び大きさで、意図する照度を有する発光装置を得ることができる。
基板1は、発光素子を載置するためのものであり、表面が平坦な板状部材によって構成されている。基板1は絶縁性、導電性又はこれらを組み合わせたものの単層構造及び積層構造のいずれであってもよい。基板1の形状は適宜設定することができるが、例えば、四角形が好ましく、長方形がより好ましい。例えば、基板1の大きさは数mm~数十センチ×数mm~数十センチが挙げられる。
図1Aにおいては、基板1は、例えば、9×18mmの長方形である。
基板1の一表面には、図2に示すように、配線部2、3が配置されている。配線部2、3は、導電性の材料によって、所定の形状で配置されている。配線部2、3は、正負に対応して少なくとも一対配置されている。配線部2、3の形状は適宜設定することができ、それぞれ、基板1上に部分的に形成されている。この一対のいずれかの配線部、例えば、正又は負に対応する配線部2は、第1接続部2aと第2接続部2bとを有する。第1接続部2aと第2接続部2bは、互いに平行に、かつ基板1の一対の辺に対して平行に延長していることが好ましい。第1接続部2aと第2接続部2bとは、基板1の一端側で連結している。ただし、第1接続部2a及び第2接続部2bは、全体として平行に延長している部分を有していればよく、その一辺が直線でなくてもよく、湾曲していてもよいし、凹凸を有していてもよい。第1接続部2a及び第2接続部2bの幅及び長さは適宜設定することができ、例えば、基板1の幅の3~20%程度が挙げられ、基板の長さの20~90%程度が挙げられる。第1接続部2a及び第2接続部2bが連結した部位の幅及び長さは、例えば、基板1の幅の80~100%程度が挙げられ、基板の長さの10~80%程度が挙げられる。
また、配線部3の第1接続部2a及び第2接続部2bに沿って延長する部位のうち、後述する第1発光素子群及び第4発光素子群が配置される部位の幅は、後述する発光素子を載置できるものであればよく、例えば、1.4mmである。第1接続部2a及び第2接続部2bの間に配置する部位は、幅W1及び/又はW2の2倍以上であることが好ましく、3mmである。
図1Bにおいては、W11は0.5mmであり、W12は0.5mmである。
なお、配線層2は、第1接続部2a及び第2接続部2b以外の表面が、被覆層によって被覆されていてもよい。また、配線部3は、発光素子が載置される領域以外の表面が、被覆層によって被覆されていてもよい。被覆層は、例えば、樹脂等によって形成することができる。
発光素子11a、12a、13a、14a・・・は、配線部2上に複数、列状に配置されている。列の数は、適宜設定することができ、2列以上であればよく、3列又は4列であることが好ましい。
距離D1と距離D4とは異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
このような間隔に設定することによって、後述する複数の基板を配列した発光モジュールを構成する場合に、照度ムラを防止することができ、発光モジュール全体において、より均一な照度を得ることができる。
図1Bにおいて、距離D1は0.5mmであり、距離D4は、0.5mmである。
第2発光素子群12を構成する発光素子の間隔は、それぞれ異なっていてもよいが、等しいことが好ましい。この発光素子間の領域を、例えば、第2領域R2と称する。
第3発光素子群13を構成する発光素子の間隔は、それぞれ異なっていてもよいが、等しいことが好ましい。この発光素子間の領域を、例えば、第3領域R3と称する。
第4発光素子群14を構成する発光素子の間隔は、それぞれ異なっていてもよいが、等しいことが好ましい。この発光素子間の領域を、例えば、第4領域R4と称する。
第2領域R2は、第3領域R3と異なる大きさであってもよいが、同じ大きさであることが好ましい。
基板の側方から見た場合、第1領域R1と第2領域R2とは、図1Bに示すように、ずれるように配置されていることが好ましい。この場合、第2領域R2は、第1発光素子群11を構成する発光素子11aに重なっていることが好ましく、第1発光素子群11を構成する発光素子11aの中央部分に重なっていることがより好ましい。同様に、第3領域R3と第4領域R4とは、ずれるように配置されていることが好ましい。この場合、第3領域R3は、第4発光素子群14を構成する発光素子14aに重なっていることが好ましく、第4発光素子群14を構成する発光素子14aの中央部分に重なっていることがより好ましい。
また、図1Cに示した発光装置10Xに示すように、基板の側方から見た場合、第1領域R1と第2領域R2とは重なっていてもよい。この場合、例えば、各発光素子群において、Y方向に配列する発光素子のうちの一番端の発光素子が、一端で直線を描くように配置されていることを意味する。同様に、第3領域R3と第4領域R4とは、重なっていてもよい。この場合、例えば、各発光素子群において、Y方向に配列する発光素子のうち一番端の発光素子が、一端で直線を描くように配置されていることを意味する。
発光素子は、配線部を跨いでフリップチップ実装によって、半田等の接合材を介して接続されていてもよいが、図1Aに示すように、ワイヤによって接続部と電気的に接続されていることが好ましい。この場合のワイヤボンディングの位置は、適宜設定することができる。
第3発光素子群13と第4発光素子群14との間に配置された第2接続部2bは、第3発光素子群13の発光素子13a・・・及び第4発光素子群14の発光素子14a・・・とワイヤによって接続されている。つまり、第2接続部2b上には、発光素子13a・・・及び発光素子14a・・・と接続されたワイヤの接続点が配置されている。
このような発光素子のワイヤによる接続によって、Y方向における発光素子群の隣接する発光素子間において、ワイヤボンディングのための間隔を設ける必要がなくなるため、全体として、配線部2、3の間隔を狭めることができる。また、第1発光素子群11の発光素子11aに接続するワイヤと、第2発光素子群12の発光素子12aに接続するワイヤを第1接続部2aに集約し、第3発光素子群13の発光素子13aに接続するワイヤと、第4発光素子群14の発光素子14aに接続するワイヤを第2接続部2bに集約することにより、第1発光素子群11を構成する発光素子11aと基板の対向する辺との間、第4発光素子群14を構成する発光素子14aと基板の対向する辺との間、及び第2発光素子群12を構成する発光素子12aと第3発光素子群13を構成する発光素子13aとの間において、ワイヤボンディングのための間隔を設ける必要がなくなるため、配線2、3の幅を狭めることができる。その結果、基板の幅を縮小することができ、発光装置の小型化を図ることができる。
発光素子は、一面に正負の両電極が配置されてもよいが、異なる面にそれぞれ一方が配置されたものが好ましい。これにより、一面は、発光素子を配線部に載置することにより、例えば、半田等の接合部材により固定するとともに電気的接続を図り、他面は、上述したようにワイヤボンドにより、接続部と電気的接続を取ることができる。
この実施形態の発光モジュール20は、図3に示したように、上述した発光装置10が、第2方向(X方向)に複数配列されている。この場合、X方向に延びる複数の基板の辺は、略直線状に配置されていることが好ましいが、用いる反射部材等によって、略階段状等に配置されていてもよい。
図3においては、例えば、9個配列している。
このように、複数の発光装置10を一列に並べることにより、所望の長さ、大きさの発光モジュール20とすることができ、光度、輝度等を適宜調整することができる。
発光モジュール20においては、隣接する基板1同士は、接触していてもよいし、離間していてもよい。なかでも、若干離間する程度が好ましく、基板1間の距離が数mm程度であることがより好ましい。
反射部31は、X方向に直交する断面形状が放物線の形状等であることが挙げられる。
設置台32は、金属(例えば、銅、アルミニウム)、窒化アルミをはじめとするセラミックス、カーボン等の熱伝導性が高い材料から構成されていることが好ましい。これにより、設置台32は、発光モジュール20の発熱を効率的に放熱することができる。
なお、比較のために、図5Bに示すように発光素子を、X方向に等間隔で配列させた、さらに、X方向に垂直な方向に等間隔で配列させた光源(合計発光素子数:32×4コ)を準備した。この光源を用いて、上記と同様にシミュレーションを行った。その照度分布図を図5Cに示す。
これらの結果から、発光モジュールを用いた光源30においては、Y方向における照度ムラを低減することができることがわかる。
2 配線部
2a 第1接続部
2b 第2接続部
3 配線部
3c 貫通孔
10 発光装置
10A、10B、10C、10X 発光装置
11 第1発光素子群
11a、12a、13a、14a 発光素子
12 第2発光素子群
13 第3発光素子群
14 第4発光素子群
20 発光モジュール
30 光源
31 反射部
32 設置台
D1 距離
D4 距離
R1 第1領域
R2 第2領域
R3 第3領域
R4 第4領域
W 間隔
W11 距離
W12 距離
Claims (4)
- 配線部が形成された基板と、
前記配線部上に配置された複数の発光素子と、を備え、
前記複数の発光素子は、第1方向にそれぞれ配列された第1発光素子群、第2発光素子群、第3発光素子群及び第4発光素子群を有し、
前記第1発光素子群、第2発光素子群、第3発光素子群及び第4発光素子群は、前記第1方向とは異なる第2方向に順に配列され、
前記配線部は、第1接続部と第2接続部とを有しており、
前記第1接続部は、前記第1発光素子群と第2発光素子群との間に配置され、前記第1発光素子群の発光素子及び前記第2発光素子群の発光素子とワイヤによって接続されており、
前記第2接続部は、前記第3発光素子群と前記第4発光素子群との間に配置され、前記第3発光素子群の発光素子及び前記第4発光素子群の発光素子とワイヤによって接続されており、
前記第2方向において、前記第2発光素子群と第3発光素子群との間隔は、前記第1接続部の幅及び第2接続部の幅よりも狭く、
前記第1発光素子群と、該第1発光素子群に対して前記第1接続部と反対側に位置する前記基板の外縁との距離を、前記第1発光素子群と前記第2発光素子群との間隔よりも小さくし、
前記第4発光素子群と、該第4発光素子群に対して前記第2接続部と反対側に位置する前記基板の外縁との距離を、前記第3発光素子群と前記第4発光素子群との間隔よりも小さくし、
前記第1発光素子群の発光素子の数が、前記第2発光素子群の発光素子の数よりも多く、前記第4発光素子群の発光素子の数が、前記第3発光素子群の発光素子の数よりも多く、
各発光素子に同じ電流が供給される発光装置。 - 前記第1発光素子群の発光素子の数が、前記第3発光素子群の発光素子の数よりも多く、前記第4発光素子群の発光素子の数が、前記第2発光素子群の発光素子の数よりも多い請求項1に記載の発光装置。
- 前記第2方向において、前記第1発光素子群と前記第2発光素子群とは、前記第1発光素子群における発光素子間の間隔である第1領域が、前記第2発光素子群における発光素子間の間隔である第2領域とずれるように配置されている請求項1又は2に記載の発光装置。
- 前記第2方向において、前記第3発光素子群と前記第4発光素子群とは、前記第3発光素子群における発光素子間の間隔である第3領域が、前記第4発光素子群における発光素子間の間隔である第4領域とずれるように配置されている請求項1から3のいずれか一項に記載の発光装置。
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