JP7089186B2 - 発光装置 - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置に関する。
例えば特許文献１に開示される発光装置では、所定の配線パターン上に、複数のＬＥＤが、直列や並列に接続されている。特に、要求される光量や駆動電圧等の仕様から、複数のＬＥＤの直列接続と並列接続が混在している。このため、個別に配線パターンを設計する必要がある。
本発明の一態様の目的の一は、共通の配線パターンで直列接続と並列接続を切り替え可能な発光装置を提供することにある。
本発明の一態様に係る発光装置は、所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、前記配線パターン上に実装され、該配線パターンを介して直列及び／又は並列に接続された複数の発光素子と、前記配線パターンの一部を、前記配線パターンの他の一部と電気的に接続するワイヤと、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部とを備える発光装置であって、前記配線パターンは、前記ワイヤにより、前記複数の発光素子を直列及び／又は並列に接続する直列接続数及び並列接続数を異ならせた複数の接続形態のいずれか一のパターンにて接続するための複数のワイヤ接続領域を、前記ワイヤで接続可能な距離だけ離間させて備えており、前記配線パターン上には、前記複数の発光素子の一部で構成される発光素子列が複数配置されており、前記配線パターンは、前記発光素子列同士の間でなく、前記発光素子列の外側に、延伸部を配置している。
本発明の一態様に係る発光装置は、所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、
前記配線パターンの配線間をつなぐワイヤと、前記配線パターン上に実装された複数の発光素子と、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部と、を備える発光装置であって、前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が直列に接続されており、前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に延伸部を備え、前記延伸部は前記発光素子列同士を直列に接続してなる。
前記配線パターンの配線間をつなぐワイヤと、前記配線パターン上に実装された複数の発光素子と、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部と、を備える発光装置であって、前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が直列に接続されており、前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に延伸部を備え、前記延伸部は前記発光素子列同士を直列に接続してなる。
本発明の一態様に係る発光装置は、所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、前記配線パターンの配線間をつなぐワイヤと、前記配線パターン上に実装された複数の発光素子と、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部と、を備える発光装置であって、前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が並列に接続されており、前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に延伸部を備え、前記延伸部は、前記第一反射部と同じかこれよりも厚く形成されてなる。
また、他の形態に係る発光装置用実装基板は、所定の配線パターンを上面に形成しており、該配線パターン上に複数の発光素子を実装可能とした発光装置用実装基板であって、前記配線パターンの一部を、前記配線パターンの他の一部と電気的に接続するワイヤと、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部とを備えており、前記配線パターンは、前記ワイヤにより、前記複数の発光素子を直列及び／又は並列に接続する直列接続数及び並列接続数を異ならせた複数の接続形態のいずれか一のパターンにて接続するための複数のワイヤ接続領域を、前記ワイヤで接続可能な距離だけ離間させて備えており、前記配線パターン上には、前記複数の発光素子の一部で構成される発光素子列が複数配置されており、前記配線パターンは、前記発光素子列同士の間でなく、前記発光素子列の外側に、延伸部を配置しており、前記延伸部は、隣接する前記発光素子列同士を直列に接続している。
本発明の一態様に係る発光装置によれば、共通の配線パターンを設けた実装基板を用いて、直列接続と並列接続を切り替えることが可能となる。
一実施形態に係る発光装置によれば、所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、前記配線パターンの配線間をつなぐワイヤと、前記配線パターン上に実装された複数の発光素子と、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部とを備える発光装置であって、前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が直列に接続されており、前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に延伸部を備え、前記延伸部は前記発光素子列同士を直列に接続している。上記構成により、発光素子列同士の間に配線パターンを走らせることを回避して、発光素子列同士を近接して配置することが可能となり、点光源に近い点灯パターンを得ることが可能となる。さらに、配線パターンで発光素子を直列や並列に接続することで、ワイヤの使用量を低減してワイヤによる光の吸収を抑制できる。
また、他の実施形態に係る発光装置によれば、所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、前記配線パターンの配線間をつなぐワイヤと、前記配線パターン上に実装された複数の発光素子と、前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部とを備える発光装置であって、前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が並列に接続されており、前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に延伸部を備え、前記延伸部は、前記第一反射部と同じかこれよりも厚く形成されている。上記構成により、配線パターンに電気接続に使用しない延伸部を含めつつ、光反射性樹脂の堰き止めに有効利用することが可能となる。
さらに、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記発光素子列は、複数の発光素子を直列に接続して構成されている。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記配線パターンは、前記複数の発光素子のそれぞれを配置する実装位置を予め規定している。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記配線パターンは、前記実装位置においてそれぞれ、前記発光素子の姿勢を一定方向に規定している。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、前記実装基板の上面を、前記複数の発光素子を囲むように被覆する第二反射部を備え、前記第二反射部で前記ワイヤを含む前記配線パターンを被覆するよう構成している。上記構成により、接続の切り替えにワイヤを用いつつ、このワイヤを第二反射部に埋設することで、ワイヤの耐衝撃性等の機械的安定性を向上できる。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記ワイヤは、前記配線パターンの一部を跨いでワイヤボンディングされている。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記複数の発光素子は、行列状に配置されている。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記ワイヤが、複数本でもって前記配線パターンの一部を接続している。上記構成により、ワイヤ一本への負荷を低減すると共に、断線などに対する信頼性を向上できる。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、さらに、前記配線パターンの一部に配置された保護素子を備えている。
さらにまた、他の実施形態に係る発光装置によれば、上記何れかの構成に加えて、前記複数の接続形態が、直列数及び並列数の異なる直列及び並列の接続形態を含むことができる。
以下、本発明に係る実施形態を、図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下のものに限定されるものでない。また各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細な説明を適宜省略する。また、複数の図面に表れる同一符号の部分は同一もしくは同等の部分又は部材を示す。さらに、本発明に係る実施形態を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施形態において説明された内容は、他の実施形態等に利用可能なものもある。さらに、以下の説明では、必要に応じて特定の方向や位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」および、それらの用語を含む別の用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した発明の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が制限されるものではない。なお、本明細書において「備える」とは、別部材として備えるもの、一体の部材として構成するものの何れをも含む意味で使用する。
［実施形態１］
［実施形態１］
本発明の実施形態１に係る発光装置を、図１～図６に示す。これらの図において、図１は実施形態１に係る発光装置１００を示す平面図、図２は図１のＩＩ－ＩＩ線における断面図、図３は図１の実装基板１０を示す透視平面図、図４は図１のＬＥＤの電極を示す底面図、図５は図１の実装基板において４個の発光素子を４直に接続した配線例を示す透視平面図、図６は図１の実装基板において４個の発光素子を２直２並列に接続した配線例を示す透視平面図を、それぞれ示している。これらの図に示す発光装置１００は、実装基板１０と、複数の発光素子１と、第一反射部３０と、ワイヤ４０と、第二反射部５０と、被覆部材６０を備えている。
実装基板１０は、その上面に基板主面を有する。基板主面には、所定の配線パターン２０を形成している。実装基板１０は、絶縁性の母材と、母材の表面に発光素子１を実装する配線パターン２０を備えている。実装基板１０を構成する絶縁性の母材としては、セラミック、樹脂（ガラスエポキシ樹脂のような強化剤を含む樹脂を含む）等が挙げられる。セラミック基板としては、アルミナ、窒化アルミニウム等が挙げられる。樹脂としては、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ＢＴレジン、ポリイミド樹脂などの熱硬化性樹脂や、ポリフタルアミド樹脂、ナイロン樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。また、母材は単層構造でも積層構造でもよい。この例では、窒化アルミニウムの単層基板としている。一般的に窒化アルミニウムは樹脂よりも放熱性が高いので、母材に窒化アルミニウムを使用することで発光装置の放熱性を向上させることができる。また、これらの母材には、当該分野で公知の着色剤、充填剤、強化剤等を含有させてもよい。特に、着色剤は、反射率の良好な材料が好ましく、酸化チタン、酸化亜鉛等の白色のものが好ましい。充填剤としては、シリカ、アルミナ等が挙げられる。強化剤としては、ガラス、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム等が挙げられる。
さらに図２の例では、母材の表面に第一反射部３０を設けている（詳細は後述）。また配線パターン２０は、導電性を有する部材である。配線パターン２０は、銅等の金属材料で構成される。この例では、電解めっきで形成された３０μｍのＣｕと、無電解めっきで形成されたＮｉ／Ｐｄ／Ａｕで構成している。Ｃｕ層を厚くすることで、電流容量と反射率を確保している。
（発光素子１）
（発光素子１）
複数の発光素子１は、それぞれ配線パターン２０上に実装される。複数の発光素子１は、この配線パターン２０を介して直列や並列に接続される。このため配線パターン２０は、複数の発光素子１のそれぞれを配置する実装位置２１を予め規定している。図５、図６等に示す透視平面図では、実装位置２１を枠状に示している。またこれらの例では、４個の実装位置２１を行列状に配置して発光素子１の実装領域２２を形成している。これら実装位置２１に各発光素子１を実装することで、これらの発光素子１を直列や並列に電気接続できる。
（導電部材）
（導電部材）
各発光素子１は、配線パターン２０上に導電部材を介してフリップチップ実装されている。導電部材としては、バンプを用いることができ、バンプの材料としては、Ａｕあるいはその合金、他の導電部材として、共晶ハンダ（Ａｕ－Ｓｎ）、Ｐｂ－Ｓｎ、鉛フリーハンダ等を用いることができる。また導電部材はバンプに限定されず、例えば導電ペーストであってもよい。
各発光素子１は、図４に示すように、その裏面側に正負の端子を設けている。このような発光素子１を実装位置２１に実装して、発光素子１同士を直列や並列に接続できるように、配線パターン２０は正負の電極の距離に応じて離間された素子接続領域２３を形成している。また実装位置２１に実装される各発光素子１は、実装時における回転方向の向き（ここでは「姿勢」と呼ぶ。）を一定方向に規定している。図５、図６の例では、各素子接続領域２３において、上側にｐ電極２、下側にｎ電極３となるようにフリップチップ実装されている。これにより、図５の配線パターン２０の接続形態によって図７の直列接続が、図６の配線パターン２０の接続形態によって図８の直列及び並列接続が、それぞれ形成される。
発光素子１としては、発光ダイオードが好ましく、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、後述する波長変換部材６２を効率良く励起できる短波長が発光可能な窒化物半導体（ＩｎXＡｌYＧａ1-X-YＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を挙げることができる。半導体層の材料やその混晶度によって発光波長を種々選択することができる。発光素子１は、３８０ｎｍ以上４７０ｎｍ以下の範囲内に主波長を有する。
（ワイヤ４０）
（ワイヤ４０）
ワイヤ４０は、配線パターン２０の一部を、配線パターン２０の他の一部と電気的に接続するための部材である。この配線パターン２０は、ワイヤ４０により配線パターン２０の一部を他の一部と電気的に接続する位置を変更することにより、配線パターン２０の接続状態を変更できる。ワイヤ４０には、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ等が利用できる。
またワイヤ４０は、複数本でもって配線パターン２０の一部を接続している。これにより、ワイヤ一本への負荷を低減すると共に、断線などに対する信頼性を向上できる。図５、図６の例では、ワイヤ接続領域に２本のワイヤ４０を設けている。
（第一反射部３０）
（第一反射部３０）
第一反射部３０は、図２の断面図に示すように、実装基板１０上における配線パターン２０が形成されていない領域、すなわち配線パターン２０以外の領域を被覆するための部材である。第一反射部３０によって、発光素子１が発する光の内、実装基板１０の基板主面に向かう成分を反射させて、発光主面側への光の取り出し効率を改善できる。特に、実装基板１０の母材として透光性材料を用いる場合に、発光素子１から下面側に放出された光が実装基板１０を透過して裏面側から漏れないように、基板主面側であって導電性の配線パターン２０を表出させる部位を残して、第一反射部３０で被膜する。このような第一反射部３０には、反射率の高い白色の粒子を樹脂に分散させた白色レジストなどが挙げられる。樹脂材料としてシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂等、フィラーとしては酸化チタン、シリカ等が利用できる。例えば、白色レジストを印刷により実装基板１０上に形成する。
（配線パターン２０）
（配線パターン２０）
配線パターン２０は、複数の発光素子１を直列や並列に接続する接続形態を規定する。通常の配線パターンは、予め一定のパターンに規定されており、異なる接続形態に変更することはできないものが一般的である。これに対し本実施形態に係る発光装置１００では、ワイヤ４０を用いて配線パターン２０の一部を接続することにより、異なる接続形態に変更できる。本実施形態に係る発光装置１００は、実装基板１０上に形成された配線パターン２０を固定としつつ、ワイヤ４０で接続位置を変更することにより、複数の発光素子を直列や並列に接続する際の直列接続数と並列接続数を異ならせた接続形態に変更することができる。なお、直列接続数や並列接続数には１も含む。すなわち、直列接続のみの場合は、並列接続数が１であり、並列接続のみの場合は、直列接続数が１となる。
（ワイヤ接続領域）
（ワイヤ接続領域）
配線パターン２０は、ワイヤ４０を打つためのワイヤ接続領域を設けている。ワイヤ接続領域は、配線パターン２０中に複数設けられており、いずれかのワイヤ接続領域同士を接続したり、ワイヤ接続領域を未接続とすることで、配線パターン２０で導電される経路を変更し、発光素子１の直列や並列を切り替えることができる。このため配線パターン２０は、この配線パターン２０に実装する複数の発光素子１の内、所定数を直列に接続し、所定数を並列に接続する接続形態を複数、予め規定している。そして、これら複数の接続形態を、複数設けられたワイヤ接続領域の内、どのワイヤ接続領域同士をワイヤ４０で接続し、他のワイヤ接続領域を未接続とするかによって選択可能としている。本明細書において「ワイヤを用いて配線パターンの一部を接続する」とは、このような配線パターンに設けられた複数のワイヤ接続領域同士をワイヤで接続する形態を含む。
各ワイヤ接続領域は、配線パターン２０の一部で、離間すなわち互いに絶縁された状態に、２以上のワイヤ接続領域同士を近接させて構成される。また、離間されたワイヤ接続領域同士の離間距離は、これらワイヤ接続領域同士をワイヤ４０で接続可能な距離とする。すなわち、ワイヤボンダでワイヤボンディングが可能な距離の範囲内とする。
例えば、図３の配線パターン２０においては、第一ワイヤ接続領域４１、第二ワイヤ接続領域４２、第三ワイヤ接続領域４３を近接させて設けており、これら３つのワイヤ接続領域でもって第一接続領域群４６を形成している。この第一接続領域群４６は、４個の実装位置２１で構成される発光素子１の実装領域２２の左上に配置されている。一方、別のワイヤ接続領域として、第四ワイヤ接続領域４４及び第五ワイヤ接続領域４５を近接させて第二接続領域群４７を構成すると共に、この第二接続領域群４７を実装領域２２の下部中央に配置している。
ここで、図５に示すように、第一接続領域群４６において、第一ワイヤ接続領域４１と第三ワイヤ接続領域４３をワイヤ４０で、第二ワイヤ接続領域４２を跨ぐように接続する一方、第二接続領域群４７においてはワイヤで接続しないことにより、配線パターン２０の各実装位置２１に実装された４個の発光素子１を、図７の回路図に示すように直列に接続できる。
一方、図６に示すように、第一接続領域群４６において、第一ワイヤ接続領域４１と第二ワイヤ接続領域４２をワイヤ４０で接続すると共に、第二接続領域群４７において第四ワイヤ接続領域４４と第五ワイヤ接続領域４５をワイヤ４０で接続することにより、図８の回路図に示すように、配線パターン２０の各実装位置２１に実装された４個の発光素子１を、２個を直列（２直）に接続した発光素子列４を、２本並列（２並）に接続した２直２並列に接続できる。このように、各接続領域群におけるワイヤの接続の仕方、あるいはワイヤの未接続を組み合わせることで、同じ配線パターンを使用しつつも、複数の発光素子を異なる接続形態に組み替えること可能となる。これによって、複数の発光素子の接続形態に応じた配線パターンを、それぞれ準備することなく、共通の配線パターンでもって異なる接続形態に対応させることが可能となり、部材の共通化による製造コスト削減や部材の設計、維持管理等の省力化が図られる。
（延伸部２４）
（延伸部２４）
この配線パターン２０は、線状に延長された延伸部２４を備えている。延伸部２４は、配線パターン２０の外周側に配置されている。いいかえると、延伸部２４は、配線パターン２０上に規定された実装位置２１同士の間でなく、実装位置２１の外側に配置されている。仮に、図１３に示すように、発光素子９１を直列接続した発光素子列９０同士の間に、配線９４を配置すると、発光素子列９０同士の間の間隔が大きくなってしまい、複数の発光素子を用いた発光装置の発光パターンが点光源から遠ざかる。点光源に近い発光パターンを得るには、極力発光素子同士の間隔を小さくすることが好ましい。かといって、複数の発光素子列９０を直列に接続するには、隣接する発光素子列９０同士の間に、配線９４）のスペースを設ける必要があり、これらはトレードオフの関係にあった。
これに対して本実施形態に係る発光装置１００では、隣接する発光素子列４の間に延伸部２４を配置せず、実装位置２１すなわち実装領域２２の外側に延伸部２４を配置している。一方で、このような配線パターン２０とすれば、配線パターン２０が部分的に交差してしまい、接続ができなくなる。そこで、本実施形態においては図５に示すようにワイヤ４０を用いて、配線パターン２０の一部を飛び越えて接続している。このように、配線パターン２０の一部に、その上方にワイヤ４０を交差させるワイヤ交差領域４８を設けることで、実装基板１０上に形成する配線パターン２０自体を交差させることなく、ワイヤ４０をワイヤ交差領域４８の上方に渡して配線パターン２０のワイヤ接続領域同士を接続して、絶縁状態で交差させた電気接続を確立でき、隣接する発光素子列４同士の間に配線を通さずにこれらの発光素子列４を直列接続する構成を実現している。
一方で本実施形態に係る発光装置１００は、発光素子列同士の直列接続のみならず、並列接続も、同じ配線パターン２０を用いて実現できる。このような直列接続形態と並列接続状態の切り替えは、接続領域群においてワイヤ接続領域同士をワイヤ４０で接続する組み合わせを選択することによって実現できることは上述の通りである。
加えて、延伸部２４はこのような電気接続経路の形成以外に、第一反射部３０を堰き止める機能を持たせてもよい。このため延伸部２４は、第一反射部３０と同じかこれよりも厚く形成されている。この構成により、配線パターン２０に電気接続に使用しない延伸部２４を含めつつ、光反射性樹脂の堰き止めに有効利用することが可能となる。図２の断面図に示すように、実装基板１０の基板主面側には、延伸部２４を含む配線パターン２０は、所定の厚さに形成されている。一方で上述した通り、実装基板１０上には、配線パターン２０を表出させる部位を除いて、第一反射部３０を設けている。この第一反射部３０を実装基板１０上に形成するには、未硬化の樹脂を印刷や塗布等によって基板主面に形成する。この際、未硬化の樹脂が意図しない領域にまで拡がらないように、延伸部２４でもって樹脂の拡散や滲み出しを堰き止めるダムのように機能させることができる。このように延伸部２４は、電気接続のため以外にも、第一反射部３０の堰き止めに活用することもできる。奈緒、この例では第一反射部３０となる白色レジストを印刷後に研磨して、配線パターンにめっきをするため、めっきの分だけ配線パターンの領域が厚くなっている。
（第二反射部５０）
（第二反射部５０）
第二反射部５０は、実装基板１０の上面を、複数の発光素子１を囲むように被覆するための部材である。図２の断面図に示すように、第二反射部５０は枠状に形成される。この第二反射部５０は、白色樹脂で構成できる。
第二反射部５０は、図３に示すようにワイヤ４０を含む配線パターン２０を被覆することが好ましい。この構成により、接続の切り替えにワイヤ４０を用いつつ、このワイヤ４０を第二反射部５０に埋設することで、ワイヤ４０の耐衝撃性等の機械的安定性を向上できる。
（被覆部材６０）
（被覆部材６０）
被覆部材６０は、発光素子１の周囲及び上面を被覆する。この被覆部材６０は、第二反射部５０で構成された枠内に充填されて、枠内の部材を封止する。この被覆部材６０は、樹脂を含む。樹脂として、例えば、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、ポリフタルアミド樹脂やシリコーン樹脂等が利用できる。また被覆部材６０は、樹脂中に波長変換部材６２（詳細は後述）を含んでいる。
また、被覆部材６０とともに、アンダーフィルを使用してもよい。アンダーフィルは、実装基板１０上に配置された発光素子１、導電部材等を、塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。発光素子１と実装基板１０の隙間にアンダーフィルを設けてもよい。アンダーフィルの材料としては、例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。また、このような材料に加えて、必要に応じて着色剤、光拡散剤、フィラー、蛍光部材等を含有させることもできる。このようにアンダーフィルを発光素子１と実装基板１０の間に配置することで、発光素子１の下面側から漏れる光を発光素子１や波長変換部材６２の側へ反射させることができるので、発光装置の上面からの光取り出し効率を高めることができる。また、アンダーフィルに着色剤、光拡散剤、フィラー、蛍光部材等を含有させることにより、被覆部材６０の手前で被覆部材６０を透過する光を抑制する効果が高められるので、発光装置の発光観測方位による色度の変化を抑制することができる。
（波長変換部材６２）
（波長変換部材６２）
波長変換部材６２は、好適には蛍光体が利用できる。蛍光体としては、組成式が（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕで表される蛍光体、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕで表される蛍光体が挙げられる。その他、赤色に発光する蛍光体として、例えば（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ、Ｋ2（Ｓｉ，Ｔｉ，Ｇｅ）Ｆ6：Ｍｎ、３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ2・ＧｅＯ2：Ｍｎ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＬｉＡｌ3Ｎ4：Ｅｕ等が挙げられる。ここで、特別な場合を除き、蛍光体の組成を示す組成式中において、カンマ（，）で区切られて記載されている複数の元素は、これら複数の元素のうち少なくとも一種の元素を組成中に含むことを意味しており、これら複数の元素から二種以上を組み合わせて含んでいてもよい。また、本明細書において、蛍光体の組成を示す式中、コロン（：）の前は母体結晶を構成する元素及びそのモル比を表し、コロン（：）の後は賦活元素を表す。「モル比」は、蛍光体の組成の１モル中の元素のモル量を表す。
また波長変換部材６２として、二種類以上の蛍光体を含めてもよい。例えば、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ3：Ｅｕ（以下、明細書中で、「ＳＣＡＳＮ」と略記することがある。）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕで示す組成式の蛍光体を利用できる。
さらに、組成が（Ｌｕ，Ｙ，Ｇｄ，Ｔｂ）3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅで表されるＹＡＧ系蛍光体（以下、明細書中で、「ＹＡＧ」と略記することがある。）が挙げられる。
その他、追加して利用可能な蛍光体として、例えば、Ｓｉ6-zＡｌzＯzＮ8-z：Ｅｕ（０＜ｚ＜４．２）、Ｃａ3Ｓｃ2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、（Ｌａ，Ｙ，Ｇｄ）3（Ａｌ，Ｓｉ）6Ｎ11：Ｃｅ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）8ＭｇＳｉ4Ｏ16（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）3Ｓｉ6Ｏ9Ｎ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）3Ｓｉ6Ｏ12Ｎ2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ)Ｓｉ2Ｏ2Ｎ2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｇａ2Ｓ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｆ，Ｃｌ，Ｂｒ，Ｉ，ＯＨ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕ、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ、（Ｓｉ,Ａｌ）6（Ｏ,Ｎ）8：Ｅｕ等が挙げられる。
波長変換部材６２は、好ましくは被覆部材６０に分散させている。例えば発光装置の製造時に、被覆部材６０を構成する樹脂に、波長変換部材６２として蛍光体を混入させた状態で、第二反射部５０で囲まれた領域内に充填し、蛍光体を沈降させることで、図２に示すように各発光素子１の表面に波長変換部材６２を層状に形成できる。あるいは、波長変換部材６２を被覆部材６０中に均一に分散させてもよい。このような波長変換部材６２の配置状態は、被覆部材６０を構成する樹脂の硬化前の粘性などによって調整できる。
なお本発明に係る実施形態では、波長変換部材を、被覆部材６０中に混入させた蛍光体に限定するものでなく、例えば樹脂からなる板状の蛍光体層と、ガラス等の透光体で構成したり、蛍光体とセラミックスの混合物を焼結させた蛍光体セラミックス、樹脂に蛍光体を混ぜてシート状にした蛍光体シート、蛍光体を含有させたガラス等も、波長変換部材として使用できる。
（保護素子７０）
（保護素子７０）
さらに発光装置１００は、配線パターン２０の一部に保護素子７０を備えている。保護素子７０は、静電気や高電圧サージから発光素子１を保護するための素子である。具体的には、ツェナーダイオードが挙げられる。保護素子７０は、光吸収を抑えるために、白色樹脂などの光反射部材（第二反射部５０）により被覆されていてもよい。図５、図６に示す例では、保護素子７０の上面はワイヤ４９を介して配線パターン２０と電気的に接続している。
［実施形態２］
［実施形態２］
以上の例では、発光素子１の数を２行×２列の４個とする例を説明したが、本発明の実施形態は発光素子の数や行数、列数、配線パターンをこれに限定するものでない。すなわち、より多くの発光素子を直列や並列に接続してもよいし、３個以下の発光素子を用いてもよい。また、直列接続と並列接続の組み合わせは必須でなく、直列接続のみ、あるいは並列接続のみを接続形態としてもよい。一例として、図９に示す実施形態２に係る発光装置２００では、発光素子１を２個とし、配線パターン２０Ｂの実装位置２１Ｂを１行×２列としている。このような発光装置２００においても、実施形態１と同様に、第一接続領域群４６において、第一ワイヤ接続領域４１と第三ワイヤ接続領域４３をワイヤ４０で、第二ワイヤ接続領域４２を跨ぐように接続する一方、第二接続領域群４７においてはワイヤで接続しないことにより、配線パターン２０の各実装位置２１に実装された２個の発光素子１を直列に接続できる。一方、第一接続領域群４６において、第一ワイヤ接続領域４１と第二ワイヤ接続領域４２をワイヤ４０で接続すると共に、第二接続領域群４７において第四ワイヤ接続領域４４と第五ワイヤ接続領域４５をワイヤ４０で接続することにより、２個の発光素子１を並列に接続できる。このように、配線パターン２０Ｂは複数の接続形態として、直列接続のみと並列接続のみを提示しており、ワイヤの接続部位を変更することによってこれらを切り替え可能としている。
［実施形態３］
［実施形態３］
また、配線パターン２０において実装位置２１を行列状に配置する構成に限らず、千鳥状や斜めに交差させた配置、一重の環状や多重の環状、渦巻き状などとしてもよい。また実装領域２２の外形は、四角形状や八角形状等の多角形状の他、円形状や楕円形状としてもよい。さらに、配線パターンの一部をワイヤで接続することにより切り替えられる複数の接続形態として、図５に示した直列接続と図６に示した直列及び並列接続の二者択一に限られず、発光素子を直列及び並列に接続する接続形態において、直列数及び並列数を異ならせた接続形態を選択することもできる。この意味で、図５の例は４直１並列、図６は２直２並列の接続形態の選択と捉えることもできる。さらにまた、発光素子列は、必ずしも直線状とする必要はなく、一部を折曲させたり、湾曲状に配置してもよい。一例として、実施形態３に係る発光装置３００を図１０に示す。この図に示す発光装置３００は、配線パターン２０Ｃを構成する実装位置２１Ｃを、４個、５個、７個、８個、８個、７個、５個、４個、それぞれ横方向に並べると共に、各行を等間隔に縦方向に並べて、全体で４８個の実装位置２１Ｃを八角形状に構成している。このような配線パターン２０Ｃにおいて、図１１に示すように１６直３並列の接続形態、図１２に示すように１２直４並列の接続形態のいずれかを、ワイヤの接続部位によって選択可能としている。なおこれらの図において、複数の発光素子が直列接続されて発光素子列を構成するものについては、視認性を高めるため同じハッチングパターンを付している。また発光素子列は、直線状でなく、途中で折曲させて、八角形状の実装領域２２Ｃの範囲内に収めている。
図１２の接続形態を選択した例においては、第一接続領域群４６Ｃにおいて、第一ワイヤ接続領域４１Ｃと第三ワイヤ接続領域４３Ｃをワイヤ４０で、第二ワイヤ接続領域４２Ｃを跨ぐように接続すると共に、第二接続領域群４７Ｃにおいて第四ワイヤ接続領域４４Ｃと第五ワイヤ接続領域４５Ｃをワイヤ４０で接続している。加えて、第六ワイヤ接続領域１０６と第七ワイヤ接続領域１０７、第八ワイヤ接続領域１０８と第九ワイヤ接続領域１０９、第十ワイヤ接続領域１１０と第十一ワイヤ接続領域１１１、第十三ワイヤ接続領域１１３と第十五ワイヤ接続領域１１５、第十六ワイヤ接続領域１１６と第十七ワイヤ接続領域１１７、第十八ワイヤ接続領域１１８と第十九ワイヤ接続領域１１９を、それぞれワイヤ４０で接続し、第二十ワイヤ接続領域１２０と第二十一ワイヤ接続領域１２１はワイヤで接続しないことにより、配線パターン２０Ｃの各実装位置２１Ｃに実装された４８個の発光素子を１２直４並列に接続している。またこの例においても、延伸部２４Ｃは同様に、発光素子列同士の間でなく、実装領域２２Ｃの外側に設けている。
一方、図１１の接続形態を選択した例においては、第一接続領域群４６Ｃにおいて、第一ワイヤ接続領域４１Ｃと第二ワイヤ接続領域４２Ｃをワイヤ４０で接続する一方、第二接続領域群４７Ｃにおいては第四ワイヤ接続領域４４Ｃと第五ワイヤ接続領域４５Ｃをワイヤで接続しない。加えて、第十一ワイヤ接続領域１１１と第十二ワイヤ接続領域１１２、第十三ワイヤ接続領域１１３と第十四ワイヤ接続領域１１４、第二十ワイヤ接続領域１２０と第二十一ワイヤ接続領域１２１を、それぞれワイヤ４０で接続しつつ、他はワイヤで接続しないことにより、配線パターン２０Ｃの各実装位置２１Ｃに実装された４８個の発光素子を１６直３並列に接続している。
なお、図１１、図１２のいずれの接続形態においても、第二十二ワイヤ接続領域１２２と第二十三ワイヤ接続領域１２３は、ワイヤ４０Ｃで接続している。このように、異なる接続形態において必ずしもすべてのワイヤの接続部位を異ならせる必要はなく、一部のワイヤの接続位置を共通としてもよい。特に配線を飛び越えさせる必要のある部位では、ワイヤを用いたワイヤ交差領域を適宜採用して、配線パターンの自由度を増すことができる。
このように、共通の配線パターン２０を設けた実装基板１０を用いて、直列接続と並列接続を切り替えることが可能となり、接続形態に応じて異なる配線パターン２０の実装基板１０を用意する必要性を無くせる。また、発光素子列同士の間に配線パターンを走らせることを回避して、発光素子列同士を近接して配置することが可能となり、点光源に近い点灯パターンが得られる。加えて、配線パターン２０で発光素子１を直列や並列に接続することで、ワイヤの使用量を低減してワイヤによる光の吸収を抑制できる。
本発明に係る発光装置は、いわゆるＣＯＢとして、照明器具やスポットライト、ヘッドライト、液晶ディスプレイのバックライト光源、大型ディスプレイ、広告や行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置などに利用することができる。
１００、２００、３００…発光装置
１、９１…発光素子
２…ｐ電極
３…ｎ電極
４…発光素子列
１０…実装基板
２０、２０Ｂ、２０Ｃ…配線パターン
２１、２１Ｂ、２１Ｃ…実装位置
２２、２２Ｃ…実装領域
２３…素子接続領域
２４、２４Ｃ…延伸部
３０…第一反射部
４０、４０Ｃ…ワイヤ
４１、４１Ｃ…第一ワイヤ接続領域
４２、４２Ｃ…第二ワイヤ接続領域
４３、４３Ｃ…第三ワイヤ接続領域
４４、４４Ｃ…第四ワイヤ接続領域
４５、４５Ｃ…第五ワイヤ接続領域
４６、４６Ｃ…第一接続領域群
４７、４７Ｃ…第二接続領域群
４８…ワイヤ交差領域
４９…ワイヤ
５０…第二反射部
６０…被覆部材
６２…波長変換部材
７０…保護素子
９０…発光素子列
９４…配線
１０６…第六ワイヤ接続領域
１０７…第七ワイヤ接続領域
１０８…第八ワイヤ接続領域
１０９…第九ワイヤ接続領域
１１０…第十ワイヤ接続領域
１１１…第十一ワイヤ接続領域
１１２…第十二ワイヤ接続領域
１１３…第十三ワイヤ接続領域
１１４…第十四ワイヤ接続領域
１１５…第十五ワイヤ接続領域
１１６…第十六ワイヤ接続領域
１１７…第十七ワイヤ接続領域
１１８…第十八ワイヤ接続領域
１１９…第十九ワイヤ接続領域
１２０…第二十ワイヤ接続領域
１２１…第二十一ワイヤ接続領域
１２２…第二十二ワイヤ接続領域
１２３…第二十三ワイヤ接続領域
１、９１…発光素子
２…ｐ電極
３…ｎ電極
４…発光素子列
１０…実装基板
２０、２０Ｂ、２０Ｃ…配線パターン
２１、２１Ｂ、２１Ｃ…実装位置
２２、２２Ｃ…実装領域
２３…素子接続領域
２４、２４Ｃ…延伸部
３０…第一反射部
４０、４０Ｃ…ワイヤ
４１、４１Ｃ…第一ワイヤ接続領域
４２、４２Ｃ…第二ワイヤ接続領域
４３、４３Ｃ…第三ワイヤ接続領域
４４、４４Ｃ…第四ワイヤ接続領域
４５、４５Ｃ…第五ワイヤ接続領域
４６、４６Ｃ…第一接続領域群
４７、４７Ｃ…第二接続領域群
４８…ワイヤ交差領域
４９…ワイヤ
５０…第二反射部
６０…被覆部材
６２…波長変換部材
７０…保護素子
９０…発光素子列
９４…配線
１０６…第六ワイヤ接続領域
１０７…第七ワイヤ接続領域
１０８…第八ワイヤ接続領域
１０９…第九ワイヤ接続領域
１１０…第十ワイヤ接続領域
１１１…第十一ワイヤ接続領域
１１２…第十二ワイヤ接続領域
１１３…第十三ワイヤ接続領域
１１４…第十四ワイヤ接続領域
１１５…第十五ワイヤ接続領域
１１６…第十六ワイヤ接続領域
１１７…第十七ワイヤ接続領域
１１８…第十八ワイヤ接続領域
１１９…第十九ワイヤ接続領域
１２０…第二十ワイヤ接続領域
１２１…第二十一ワイヤ接続領域
１２２…第二十二ワイヤ接続領域
１２３…第二十三ワイヤ接続領域
Claims (15)
- 所定の配線パターンを上面に形成した実装基板と、
前記配線パターン上に実装され、該配線パターンを介して直列及び／又は並列に接続された複数の発光素子と、
前記配線パターンの一部を、前記配線パターンの他の一部と電気的に接続するワイヤと、
を備える発光装置であって、
前記配線パターンは、前記ワイヤにより、前記複数の発光素子を直列及び／又は並列に接続する直列接続数及び並列接続数を異ならせた複数の接続形態のいずれか一のパターンにて接続するための複数のワイヤ接続領域を、前記ワイヤで接続可能な距離だけ離間させて備えており、
前記配線パターン上には、前記複数の発光素子の一部で構成される発光素子列が複数配置されており、
前記配線パターンは、前記発光素子列の外側に、延伸部を配置しており、
前記発光素子列同士の間には、隣接する発光素子同士を接続する配線を除いて、前記配線パターンが存在しない発光装置。 - 請求項１に記載の発光装置であって、
前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、
前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が直列に接続されており、
前記延伸部は前記発光素子列同士を直列に接続してなる発光装置。 - 請求項１に記載の発光装置であって、
前記複数の発光素子を構成する一部の発光素子を直列に接続した発光素子列が複数並ぶように配置しており、
前記配線パターンは、前記ワイヤによって前記発光素子列同士が並列に接続されてなる発光装置。 - 請求項１～３のいずれか一項に記載の発光装置であって、さらに、
前記実装基板上における前記配線パターン以外の領域を被覆する第一反射部を備えてなる発光装置。 - 請求項４に記載の発光装置であって、
前記延伸部は、前記第一反射部と同じかこれよりも厚く形成されてなる発光装置。 - 請求項１～５のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記発光素子列は、複数の発光素子を直列に接続して構成されてなる発光装置。 - 請求項１～６のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記配線パターンは、前記複数の発光素子のそれぞれを配置する実装位置を予め規定してなる発光装置。 - 請求項７に記載の発光装置であって、
前記配線パターンは、前記実装位置においてそれぞれ、前記発光素子の姿勢を一定方向に規定してなる発光装置。 - 請求項１～８のいずれか一項に記載の発光装置であって、さらに、
前記実装基板の上面を、前記複数の発光素子を囲むように被覆する第二反射部を備え、
前記第二反射部で前記ワイヤを含む前記配線パターンを被覆するよう構成してなる発光装置。 - 請求項１～９のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記ワイヤは、前記配線パターンの一部を跨いでワイヤボンディングされてなる発光装置。 - 請求項１～１０のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記複数の発光素子は、行列状に配置されてなる発光装置。 - 請求項１～１１のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記ワイヤが、複数本でもって前記配線パターンの一部を接続してなる発光装置。 - 請求項１～１２のいずれか一項に記載の発光装置であって、さらに、
前記配線パターンの一部に配置された保護素子を備えてなる発光装置。 - 請求項１～１３のいずれか一項に記載の発光装置であって、
前記複数の接続形態が、直列数及び並列数の異なる直列及び並列の接続形態を含んでなる発光装置。 - 所定の配線パターンを上面に形成しており、該配線パターン上に複数の発光素子を実装可能とした発光装置用実装基板であって、
前記配線パターンの一部を、前記配線パターンの他の一部と電気的に接続するワイヤと、
を備えており、
前記配線パターンは、前記ワイヤにより、前記複数の発光素子を直列及び／又は並列に接続する直列接続数及び並列接続数を異ならせた複数の接続形態のいずれか一のパターンにて接続するための複数のワイヤ接続領域を、前記ワイヤで接続可能な距離だけ離間させて備えており、
前記配線パターン上には、前記複数の発光素子の一部で構成される発光素子列が複数配置されており、
前記発光素子列同士の間には、隣接する発光素子同士を接続する配線を除いて、前記配線パターンが存在しない発光装置用実装基板。
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