JPWO2013018175A1 - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

角度色差を改善して均質な照明光を出射する。実施形態によれば、発光モジュール(１５)を備え、この発光モジュール(１５)が、基板（２１）と、複数の半導体製の発光素子（４５）と、複数の封止部材（５４）を備える。各発光素子（４５）を基板（２１）上に配設する。各封止部材（５４）は蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としている。これら封止部材（５４）を、基板（２１）上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子（４５）を個々に埋めて形成する。封止部材（５４）の盛り上がりの高さＨに対する底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）を0.22から1.0とする。

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の半導体発光素子を有する発光装置、及びこの発光装置を光源として備える照明器具等の照明装置に関する。

近時、複数のＬＥＤを有した照明装置の光源（ＬＥＤ光源）の開発が進行している。この種の照明装置の光源として使用可能なＬＥＤアレイが知られている。このＬＥＤアレイは、プリント基板上に、第一の導電パターンと、第二の導電パターンと、ＬＥＤチップと、ボンディングワイヤと、透明樹脂を、夫々複数設けてなる。

プリント基板の表面は白色レジストで覆われている。第一、第二の導電パターンは、プリント基板の長手方向に沿って配設されている。第二の導電パターンは複数の第一の導電パターンに対し個別に隣接されている。第一の導電パターンはＬＥＤチップより大きい。各ＬＥＤチップは第一の導電パターンに夫々ダイボンドされている。ボンディングワイヤは、ＬＥＤチップと、これがダイボンドされた第一の導電パターンに隣接された第二の導電パターンとを接続している。透明樹脂は基板上にポッティングにより形成されている。この透明樹脂は、一個のＬＥＤチップ及びこれに接続されたボンディングワイヤ等を埋めて、これらを封止している。

基板上に滴下された未硬化の透明樹脂は、滴下直後ドーム状の凸を成すが、硬化されるまでの間にその裾が比較的容易に広がって、高さが低くなる。これにより、透明樹脂を所定形状にすることが難しい。

ところで、所望の色の照明光を得るために蛍光体が透明樹脂に混ぜられることが一般的である。例えば、ＬＥＤチップが青色の光を発する場合で、白色の照明光を得るには、青色の光で励起されて黄色系の光を放射する蛍光体が、透明樹脂に混ぜられる。

このように蛍光体が混ぜられている透明樹脂が所定形状とならない場合、この樹脂が封止したＬＥＤチップから透明樹脂の表面の各部までの距離が、一定以上にならない可能性が高い。前記距離が短すぎると、ＬＥＤチップの発光色が優る傾向が強まる。この逆に、前記距離が長すぎると、蛍光体から放射される色が勝る蛍光が強まる。

そのため、ＬＥＤ光源が視認される場合、それを見る角度によって色の差（これを角度色差という。）が生じることがある。

この角度色差を改善するには、透明樹脂を囲むバンクをプリント基板上に形成して、このバンクで未硬化の透明樹脂の広がりをせきとめればよい。しかし、このようにすることは、部品数が増えて構成が複雑化するので、コスト高となる。

特開平５−２９９７０２号公報

実施形態は、角度色差を改善して均質な照明光を出射することが可能な発光装置及び照明装置を提供することにある。

実施形態の発光装置は、基板と、複数の半導体製の発光素子と、複数の封止部材を備えた発光モジュールを具備する。各発光素子を基板上に配設する。各封止部材は蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としている。これら封止部材を、基板上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子を個々に埋めて形成する。封止部材の盛り上がりの高さＨに対する底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）を0.22から1.0とする。

図１は、実施例１に係る照明器具を示す斜視図である。 図２は、図１の照明器具を示す断面図である。 図３は、図１の照明器具のランプが有した複数の発光モジュールが並べられた状態を示す正面図である。 図４は、図３の発光モジュールの一つを示す正面図である。 図５は、図４中Ｆ５部分を拡大して示す正面図である。 図６は、図４中Ｆ６部分を拡大して示す正面図である。 図７は、図４中Ｆ７−Ｆ７線に沿って示す断面図である。 図８は、図４中Ｆ８−Ｆ８線に沿って示す断面図である。 図９は、図４の発光モジュールを各実装部品と封止部材とを除去した状態で示す正面図である。 図１０は、図９中Ｆ１０部分の拡大図である。 図１１は、図４中Ｆ１１部分の一部を切欠いて示す拡大図である。 図１２は、図４の発光モジュールが備える封止部材の構成を示す模式図である。

実施形態１の発光装置は発光モジュールを具備する。この発光モジュールが、基板と；この基板上に配設された複数の半導体製の発光素子と；蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としていて、前記基板上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子を個々に埋めて形成され、この盛り上がりの高さＨに対する前記底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が0.22から1.0である複数の封止部材と；を備える。

この実施形態１の発光装置は、例えば照明器具やディスプレイ装置等に搭載される光源として使用可能である。

実施形態１で、基板は、単層若しくは複層の樹脂基板を用いることもできる。更に、基板の反りを抑制すると共に基板からの放熱性を向上させるために、裏面にアルミニウム、鉄、銅等の金属箔が積層された構成の基板を用いることが好ましい。

実施形態１で、半導体製の発光素子は、代表的にはＬＥＤ（発光ダイオード）チップを挙げることができるが、半導体レーザ等を用いることも可能である。発光素子にＬＥＤチップを用いる場合、その発光色は、赤色、緑色、青色のいずれであってもよい。又、異なる発光色のＬＥＤチップを組み合わせて用いることも可能である。

実施形態１で、発光素子等を埋めた封止部材の主成分をなす樹脂には、透光性で熱可塑性の合成樹脂、例えば各種のエポキシ樹脂や各種のシリコーン樹脂等を用いることができる。実施形態１で、各封止部材が埋める発光素子の数は、一個に限らず、複数個であってもよい。

実施形態１では、発光素子を封止した各封止部材のアスペクト比（Ｈ／Ｄ）を以上のように規定したので、発光素子から封止部材の表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保できる。したがって、封止部材が硬化されるまでの間に広がらないようにするバンクを要することなく、角度色差を抑制可能である。

実施形態２の発光装置は、実施形態１において、前記封止部材が、レジン系シリコーン樹脂であり、その形成後の硬さがショア硬度で54以上94以下である。

実施形態２では、実施形態１において、更に、封止部材をなすレジン系シリコーン樹脂のショア硬度が（74±20）の範囲であるので、封止部材が硬化されるまでの間のチキソ性が向上される。それにより、封止部材が硬化されるまでの間に広がって封止部材の高さが低下することが抑制されて、発光素子から封止部材の表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保できる。これに対して、封止部材のショア硬度が５４未満の場合、チキソ性が低下して、発光素子から封止部材の表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保し難くなる。又、封止部材のショア硬度が９４を超えていると、未硬化の封止部材の流動性が規定値より低下する。これにより、封止部材を例えばポッティングにより形成する場合、適量のポッティングが難しくなって、ポッティング不良もたらされる可能性が高まる。

実施形態３の発光装置は、実施形態1において、前記基板上に配線パターンが形成され、この配線パターンの一部からなる実装パッドに前記発光素子が実装されているとともに、前記基板上に前記実装パッドに隣接するワイヤ接続部が形成されていて、これら実装パッドとワイヤ接続部とを接続したワイヤを備え、このワイヤの前記発光素子に接続された一端部が前記発光素子の厚み方向にこの素子から離れるように突出され、前記ワイヤ接続部に接続された前記ワイヤの他端部が斜めであり、かつ、前記一端部と他端部との間の前記ワイヤの中間部が前記一端部から曲がって前記発光素子と平行となるように形成されていて、この中間部の前記発光素子に対する突出高さが75μｍ以上125μｍ以下である。

実施形態３で、ワイヤは、ワイヤボンディングにより設けられるものであり、金属細線、例えば金の細線を好適に用いることができる。実施形態３で、ワイヤの中間部が、発光素子と平行となるようにワイヤの一端部から曲がって形成されているとは、中間部が発光素子と平行であることを含んでいる。しかし、実際には製造上のばらつきにより中間部が発光素子と完全に平行にならない場合がある。このようにばらついた態様も「平行となるように」なる文言の範囲に含まれている。このため、実施形態３で、ワイヤの中間部は発光素子と略平行であると言い換えることも可能である。したがって、ワイヤの中間部が、ワイヤの一端部から斜めに折れ曲がっていて、これら一端部と中間部とが挟む角度が鋭角になるように設けられた態様は、前記文言の範囲外である。

ところで、発光装置の発光とその停止に伴い封止部材は膨縮する。この膨縮を原因として、封止部材に埋められたワイヤにはストレスが加わる。しかし、実施形態３で、ワイヤの中間部は、発光素子に接続されたワイヤの一端部から曲がって発光素子と平行となるように形成されている。これとともに、ワイヤの中間部の発光素子に対する突出高さは75μｍ以上125μｍ以下に規定されている。

これにより、ワイヤに対する封止部材の膨縮の影響が低減されるに伴い、前記ストレスが低減される。よって、ワイヤの一端部と発光素子との接続部でワイヤが切れることを抑制できる。

実施形態４の発光装置は、実施形態３において、前記基板上に前記配線パターンを覆った樹脂製の保護部材が形成され、この封止部材で前記実装パッドが覆われているとともに、前記実装パッドの周部の少なくとも一個所に溝が形成されていて、この溝に充填された前記保護部材の充填部位が前記封止部材に接着されている。

実施形態４の発光装置では、実施形態３において、更に、樹脂製の封止部材と、これに覆われた金属製実装パッドとの接着性は、樹脂同士の接着性よりも劣る。これにより、封止部材が剥がれるおそれが考えられる。しかし、実装パッドの周部の溝に充填された樹脂製の保護部材の充填部位と実装パッドとは接着されている。このため、封止樹脂の保持性能が高められて、封止樹脂の剥がれを抑制できる。

実施形態５の発光装置は、実施形態１において、前記発光モジュールを収容した拡散透光性のパイプを更に備える。この実施形態でパイプが樹脂製である場合、その樹脂としては例えばポリカーボネート樹脂を挙げることができる。

実施形態５では、実施形態１において、更に、発光モジュールから出射された光を、パイプによって拡散させて、このパイプ外に照明光として出射できる。このため、実施形態５の発光装置は、パイプが真っ直ぐである場合、光源である直管形ランプとして実施でき。パイプが環状である場合、光源である環形ランプとして実施できる。

実施形態６の発光装置は、実施形態５において、前記パイプの透光率が８５％以下であり、前記発光素子の配設ピッチが５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。

この実施形態６で、パイプの透光率が８５％以下であるので、複数の発光素子が輝点となってパイプに写り込み難くできる。発光素子の配設ピッチが５ｍｍ未満であると、発光素子が高密度配置となり、コストアップの主な要因となる。発光素子の配設ピッチが９ｍｍを超えると、発光素子が低密度配置となり、前記写り込みの傾向が強まる。

したがって、実施形態６では、実施形態５において、更に、複数の発光素子が輝点となってパイプに写り込むことを低コストで抑制できるとともに、パイプを略均一な明るさに光らせることが可能である。

実施形態７の照明装置は、器具本体と；前記器具本体に取付けられた少なくとも一対のソケットと：拡散透光性の真っ直ぐなパイプ、このパイプが延びる方向に長く形成されて前記パイプに収容された発光モジュール、及び前記パイプの長手方向両端に取付けられた口金を備えて、前記ソケットに取外し可能に支持される直管形の発光装置と；を具備する照明装置であって、前記発光モジュールが以下の構成を備える。

発光モジュールは、基板と；この基板上に配設された複数の半導体製の発光素子と；蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としていて、前記基板上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子を個々に埋めて形成され、この盛り上がりの高さＨに対する前記底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が0.22から1.0である複数の封止部材と；を備える。

この実施形態７は、発光装置を光源である直管形ランプとして備えた照明装置であって、その発光装置が、実施形態１に記載された発光モジュールを備えている。このため、発光素子から封止部材の表面の各位置までの距離が１ｍｍ以上確保されることで、角度色差を改善して均質な照明光を出射することが可能な照明装置を提供できる、という効果を期待できる。

以下、実施例１の発光装置と、及びこれを光源として備えた照明装置例えば照明器具について、図１〜図１２を参照して詳細に説明する。

図１及び図２中符号１は直付け形の一灯用照明器具を例示している。この照明器具１は、器具本体（装置本体）２と、点灯装置３と、対をなすソケット４と、反射部材５と、発光装置として例えば光源をなす直管形のランプ１１等を具備している。

図２に示した器具本体２は例えば細長い形状の金属板で作られている。器具本体２は、図２を描いた紙面の表裏方向に延びている。この器具本体２は例えば屋内の天井に図示しない複数のねじを用いて固定される。

点灯装置３は器具本体２の長手方向の中間部に固定されている。この点灯装置３は商用交流電源を受けて直流出力を生成するように構成されていて、その直流出力を後述のランプ１１に供給する。

なお、器具本体２に、図示しない電源端子台、複数の部材支持金具、及び一対のソケット支持部材等が夫々取付けられている。電源端子台には天井裏から引き込まれた商用交流電源の電源線が接続される。更に、電源端子台は図示しない器具内配線を経由して点灯装置３及び後述のソケット４に電気的に接続されている。

ソケット４は、前記ソケット支持部材に連結されて器具本体２の長手方向両端部に夫々配設されている。両ソケット４は、後述するランプ１１が備える例えばＧ１３タイプの口金１３に適合する既存のソケットである。しかし、これに制約されず口金の種類に適合したタイプのソケットを用いることができる。

これらのソケット４は、後述の端子ピン１３ａ，１３ｂが接続される図示しない一対の給電端子等を備えている。後述のランプ１１に電源を供給するために、片側のソケット４の給電端子のみに器具内配線が接続されている。他方のソケット４には給電用の配線は接続されていない。

反射部材５は、例えば金属製の底板部５ａと、側板部５ｂと、一対の端板５ｃ（図１に一方のみ図示する。）を有していて、上面が開放されたトラフ形状をなしている。

底板部５ａは平らである。側板部５ｂは、底板部５ａの幅方向両端から斜め上向きに折り曲げられている。一対の端板５ｃは底板部５ａと側板部５ｂの長手方向の端が作る端面開口を夫々閉じている。底板部５ａと側板部５ｂをなす金属板は、表面が白色系の色を呈するカラー鋼板からなる。このため、底板部５ａと側板部５ｂの表面は反射面となっている。底板部５ａの長手方向両端部に、図示しないがソケット通孔が夫々開けられている。

反射部材５は器具本体２及びこれに取付けられた各部品を覆っている。この状態は取外し可能な化粧ねじ（図１参照）６により保持されている。化粧ねじ６は、工具を用いることなく手回し操作することが可能であり、底板部５ａを上向きに貫通して前記部材支持金具にねじ込まれている。ソケット４は前記ソケット通孔を通って底板部５ａの下側に突出されている。

照明器具１は一灯用に制約されず、ソケット４を二対備えて、次に説明するランプ１１を二本支持することが可能な二灯用の照明器具として実施することも可能である。

ソケット４に取外し可能に支持されるランプ１１を図２〜図１２を参照して以下説明する。

ランプ１１は、既存の蛍光ランプと同様な寸法と外径を有している。このランプ１１は、パイプ１２と、このパイプ１２の端に取付けられた口金１３と、梁１４と、少なくとも一個例えば４個の発光モジュール１５を具備している。なお、４個の発光モジュール１５を区別する場合は、添字ａ〜ｄを付して図示するとともに説明する。

パイプ１２は、透光性の樹脂材料で例えば真っ直ぐに形成されている。パイプ１２をなす樹脂材料には、拡散材が混ぜられたポリカーボネート樹脂を好適に使用できる。このパイプ１２の拡散透過率は９０％〜９５％である。図２に示すようにパイプ１２は、その使用状態で上部となる部位の内面に一対の凸部１２ａを有している。

口金１３のタイプはＧ１３であり、口金１３はパイプ１２の長手方向両端部に夫々取付けられている。これらの口金１３はソケット４に取外し可能に接続される。この接続によってソケット４に支持されたランプ１１は、反射部材５の底板部５ａの直下に配置される。ランプ１１から外部に出射される光の一部は、反射部材５の側板部５ｂに入射される。

夫々の口金１３は、図２で代表するように端子ピン１３ａ，１３ｂを有している。これらの端子ピン１３ａ，１３ｂは、口金１３の外部に突出されている。端子ピン１３ａ，１３ｂは互に電気的に絶縁されている。各口金１３の端子ピン１３ａ，１３ｂが各ソケット４に接続されることによって、ランプ１１がソケット４に支持される。この支持状態で、片側のソケット４内の給電端子とこれに接した端子ピン１３ａ，１３ｂとにより、ランプ１１への給電が可能である。

図２に示すように梁１４はパイプ１２に収容されている。この梁１４は、機械的強度に優れたバー材であり、例えば軽量化のためにアルミニウム合金で形成されている。梁１４の長手方向両端は、口金１３に電気的に絶縁されて連結されている。梁１４は例えばリブ状をなした基板支持部１４ａを複数（一つのみ図２に図示する。）有している。

図３に示すように４個の発光モジュール１５ａ〜１５ｄは、いずれも細長い長方形に形成されていて、真っ直ぐな列をなして並べられている。この列の長さは梁１４の全長と略等しい。各発光モジュール１５ａ〜１５ｄは、これを通って梁１４にねじ込まれた図示しないねじで固定されている。

このため、発光モジュール１５ａ〜１５ｄは梁１４と共にパイプ１２に収容されている。この支持状態で、各発光モジュール１５ａ〜１５ｄの幅方向両端部は、パイプ１２の凸部１２ａに載置されている。それによって、各発光モジュール１５ａ〜１５ｄは、パイプ１２内の最大幅部より上側で略水平に配設されている。

図７及び図８に示すように各発光モジュール１５は、基板２１と、配線パターン２５と、保護部材４１と、複数の発光素子４５と、第一のワイヤ５１と、第二のワイヤ５２と、封止部材５４と、各種の電気部品５５〜５９を備えている。

基板２１は、ベース２２と、金属箔２３と、カバー層２４を有している。

ベース２２は、樹脂製、例えばガラスエポキシ樹脂製である。このガラスエポキシ樹脂製の基板(ＦＲ−４）は、熱伝導性が低く比較的安価である。ベース２２は、ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）又はその他の合成樹脂材料で形成しても良い。

図７及び図８に示すように金属箔２３は、基板２１の裏面に積層されていて、例えば銅箔よりなる。カバー層２４は金属箔２３及びベース２２の周部裏面にわたって積層されている。このカバー層２４は絶縁材料例えば合成樹脂製のレジスト層からなる。基板２１は、その裏面に積層された金属箔２３及びカバー層２４によって、反ることがないように補強されている。

配線パターン２５は、図７及び図８に示すように三層構造をなしてベース２２の表面（つまり、基板２１の表面）に形成されている。第一層Ｕはベース２２の表面にめっきされた銅で形成されている。第二層Ｍは、第一層Ｕ上にめっきされていて、ニッケルで形成されている。第三層Ｔは、第二層Ｍ上にめっきされていて、銀で形成されている。

従って、配線パターン２５の表面は銀製である。この銀製の第三層Ｔは反射面をなしており、その全光線反射率は９０％以上である。

保護部材４１には電気絶縁性の合成樹脂を主成分とした例えば白色のレジスト層を好適に用いることができる。この白色レジスト層は光の反射率が高い反射層として機能する。保護部材４１は、配線パターン２５の大部分を覆って基板２１上に形成されている。つまり、保護部材４１は、配線パターン２５の複数個所を実装パッド２６として残して配線パターン２５を覆っている。これとともに、保護部材４１は、配線パターン２５の複数個所をワイヤ接続部２７として残して配線パターン２５を覆っている。更に、保護部材４１は、後述する電気部品５５〜５９の実装箇所を残して配線パターン２５を覆っている。

各実装パッド２６及び各ワイヤ接続部２７は、基板２１上に保護部材４１が形成された段階で、この保護部材４１で覆われることなく第三層Ｔが露出された部分で形成されている。図９に示すように各実装パッド２６は基板２１の長手方向に並べられている。各ワイヤ接続部２７は、各実装パッド２６と対をなしてこれら実装パッド２６の近傍に夫々配設されている。そのため、各ワイヤ接続部２７は、実装パッド２６の配設ピッチと同じ配設ピッチで基板２１の長手方向に並べられている。

図１０及び図１１に示すように実装パッド２６は、その周部少なくとも一箇所例えば四箇所に溝２６ａ〜２６ｄを有している。各溝２６ａ〜溝２６ｂは、互に９０度隔てられている。これらの溝２６ａ〜溝２６ｂの奥行きは後述するパッド径Ｄ１の1／10〜1／5である。更に、実装パッド２６の周縁は、９０度毎に円弧状をなした縁部２６ｅを有している。各縁部２６ｅは溝２６ａ〜２６ｄのうちで実装パッド２６の周方向に隣接した溝間に形成されている。

実装パッド２６が溝２６ａ〜溝２６ｂと縁部２６ｅを有したことにより、この実装パッド２６は略クローバー形状をなしている。溝２６ａは他の三個の溝２６ｂ〜２６ｄよりも大きく、その内側にワイヤ接続部２７が配設されている。実装パッド２６は、その中心とワイヤ接続部２７を通る直線Ｌ（図１０に一点鎖線で示す。）を基準として左右対称に形成されている。

このように実装パッド２６が略クローバー形状であり、その溝２６ａ内にワイヤ接続部２７が設けられていることは、後述する封止部材５４の直径Ｄを小さくすることに貢献できる。実装パッド２６のパッド径Ｄ１は例えば3.6ｍｍである。パッド径Ｄ１は、実装パッド２６の中心を境に対をなして位置された縁部２６ｅ間の寸法である。

各溝２６ａ〜溝２６ｂに保護部材４１が充填されている。溝２６ａ〜溝２６ｂに充填された保護部材４１の部分を充填部位４２（図７及び図１１参照）と称する。各充填部位４２は実装パッド２６の中心に向けて突出された凸部をなしている。これら充填部位４２は、配線パターン２５の積層方向に関して第三層Ｔの表面より突出されている（図７参照）。各充填部位４２のうちの少なくとも一個は、実装パッド２６に後述する発光素子４５を実装する際、その実装位置を割り出す基準として用いられる。溝２６ａに対する充填部位４２は、ワイヤ接続部２７を避けて溝２６ａに充填されている。

各溝２６ａ〜溝２６ｂに保護部材４１が充填されている。溝２６ａ〜溝２６ｂに充填された保護部材４１の部分を充填部位４２（図７及び図１１参照）と称する。充填部位４２は、配線パターン２５の積層方向に関して第三層Ｔの表面より突出されている（図７参照）。溝２６ａに対する充填部位４２は、ワイヤ接続部２７を避けて溝２６ａに充填されている。

複数の発光素子４５は、ＬＥＤのベアチップからなる。このベアチップには、例えば青色の光を発光するＬＥＤのベアチップが用いられている。ＬＥＤのベアチップは、サファイヤ製の素子基板の一面に発光層を備えていて、平面形状は長方形である。図１１に示すように発光層に、アノードをなす素子電極４５ｂとカソードをなす素子電極４５ａが、例えばＬＥＤのベアチップの長手方向に並べて設けられている。

これら発光素子４５は、前記一面と反対側の素子基板の他面を、反射面である実装パッド２６に接着剤４６（図７及び図８参照）を用いて固定されている。この場合、各発光素子４５は、その素子電極４５ａ，４５ｂの並びを実装パッド２６の溝２６ａ，２６ｃの並びに一致させて、実装パッド２６上に夫々接着されている。こうして各実装パッド２６上に実装された発光素子４５は、基板２１の長手方向（中心軸線が延びる方向）に並べられた発光素子列を形成している。これ列において発光素子４５の配設ピッチは５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。

発光素子４５の接着箇所は実装パッド２６の中央部であることが好ましい。これにより、発光素子４５の周りの反射面領域で、発光素子４５から放射されて実装パッド２６に入射した光を反射できる。

この場合、実装パッド２６に入射される光は、発光素子４５に近い程強く、この強い光を前記反射面領域で反射できる。溝２６ａ〜２６ｄは、前記強い光を反射する反射面領域から外れている。このため、実装パッド２６の表面（反射面）の面積は実装パッド２６の周部の溝２６ａ〜２６ｄにより減らされているが、このことは、実装パッド２６の反射性能を実質的に低下させることにはならず、無視できる。

ＬＥＤのベアチップからなる発光素子４５の発光は、半導体のｐ−ｎ接合に順方向電流を流すことで実現されるので、この発光素子４５は電気エネルギーを直接光に変換する固体素子である。こうした発光原理で発光する発光素子４５は、通電によりフィラメントを高温に白熱させて、その熱放射により可視光を放射させる白熱電球と比較して、省エネルギー効果を有する。

接着剤４６は、接着の耐久性を得る上で耐熱性を有し、更に発光素子４５の直下でも反射ができるようにするために透光性を有していることが好ましい。このような接着剤４６として、シリコーン樹脂系の接着剤を好適に用いることができる。

第一のワイヤ５１と第二のワイヤ５２は、金属細線例えば金の細線からなり、ボンディングマシンを用いて配線される。

図７に示すように第一のワイヤ５１は、発光素子４５と配線パターン２５とを電気的に接続して設けられている。この場合、ファーストボンディングにより、第一のワイヤ５１の一端部５１ａが発光素子４５の素子電極４５ａに接続される。セカンドボンディングにより、第一のワイヤ５１の他端部５１ｂが配線パターン２５のワイヤ接続部２７に接続される。

第一のワイヤ５１の一端部５１ａは、発光素子４５の厚み方向にこの発光素子４５から離れる方向に突出されている。ワイヤ接続部２７は、発光素子４５の厚み方向を基準に、この発光素子４５の素子電極４５ａ，４５ｂよりも基板２１側に寄っている。このワイヤ接続部２７に対して第一のワイヤ５１の他端部５１ｂは斜めに接続されている。

第一のワイヤ５１の中間部５１ｃは、一端部５１ａと他端部５１ｂとの間を占めた部位である。この中間部５１ｃは、図７に示すように一端部５１ａから曲がって発光素子４５と平行となるように形成されている。発光素子４５に対する中間部５１ｃの突出高さｈは、75μｍ以上125μｍ以下、好ましくは、60μｍ以上100μｍ以下に規定されている。これにより、ワイヤボンディングされた第一のワイヤ５１は、発光素子４５を基準とする高さを低く保持して配線されている（この配線構造を、本明細書では低配線ループと称する。）。

このように配線された第一のワイヤ５１の中間部５１ｃと他端部５１ｂは、発光素子４５が列を形成する方向と直交する方向に延びている。こうした配線は実装パッド２６に対する発光素子４５の既述の配置により実現される。この配線により、第一のワイヤ５１の長さを短くできる。このため、平面視において第一のワイヤ５１が発光素子に対し斜めに配線される場合に比較して、第一のワイヤ５１のコストを低減できる。

第二のワイヤ５２は、ワイヤボンディングにより発光素子４５と実装パッド２６を接続して設けられている。この場合、ファーストボンディングにより、第二のワイヤ５２の一端部が発光素子４５の素子電極４５ｂに接続される。セカンドボンディングにより、第二のワイヤ５１の他端部が実装パッド２６に接続される。

封止部材５４は、図１２で模式的に示すように主成分である樹脂５４ａに、蛍光体５４ｂとフィラー５４ｃとを夫々適量混ぜて形成されている。

樹脂５４ａには透光性を有するレジン系シリコーン樹脂又はハイブリット系シリコーン樹脂が用いられている。レジン系シリコーン樹脂及びハイブリット系シリコーン樹脂は、三次元架橋された組織となっているので、透光性のシリコーンゴムよりも硬い
蛍光体５４ｂは、発光素子４５が発した光によって励起されて、発光素子４５が発する光の色とは異なる色の光を放射する。実施例１では、発光素子４５が青色の光を発するので、前記励起によって、青色の光に対し補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。これにより、発光装置であるランプ１１の出力光として白色光を出射させることができる。

封止部材５４は、実装パッド２６、ワイヤ接続部２７、発光素子４５、第一のワイヤ５１、及び第二のワイヤ５２を埋めることによって、これらを封止して、基板２１上に形成されている。この封止部材５４は、未硬化の状態で発光素子４５を目掛けて滴下され、この後に加熱処理されることによって、硬化して形成される。封止部材５４の滴下（ポッティング）にはディスペンサ等が用いられる。

硬化された封止部材５４は、基板２１上にこの基板２１の長手方向に所定間隔で並べられて、発光素子４５の列に準じて封止部材列を形成して配設される。硬化された封止部材５４は基板２１上に接着されている。つまり、本実施例の場合、基板２１上に形成された配線パターン２５の実装パッド２６、及びこの実装パッド２６の周囲の保護部材４１に、封止部材５４の底面が接着されている。各封止部材５４は、その底面から盛り上がって発光素子４５を個々に埋めて形成され、ドーム形状ないしは富士山形状をなしている。

封止部材５４の直径Ｄ（図７参照）はパッド径Ｄ１の1.0倍〜1.4倍に規定され、実施例１の場合直径Ｄは4.0ｍｍ〜5.0ｍｍである。これにより、封止部材５４から実装パッド２６の一部が食み出ることがない。これとともに、実装パッド２６に対し封止部材５４が多過ぎることがなく、後述のアスペクト比を保持しつつ封止部材５４の使用量を適正にできる。なお、封止部材５４の底面からの盛り上がりの高さＨと前記底面の直径Ｄを規定するために発光素子４５等を囲む枠等は存在しない。そのため、封止部材５４の直径Ｄと高さＨは、封止部材５４の滴下量と、硬度と、硬化されるまでの時間によって制御されるようになっている。

発光素子４５を基準とする封止部材５４の盛り上がりの高さＨは1.0ｍｍ以上である。この1.0ｍｍ以上の高さＨを確保するために封止部材５４のアスペクト比は、0.22〜1.00に設定されている。ここに、封止部材５４のアスペクト比とは、発光素子４５を埋めた封止部材５４の盛り上がりの高さＨに対する封止部材５４の底面の直径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）である。

更に、封止部材５４の直交径の比は、0.55〜1.00である。ここで、直交径の比とは、図１１に示すように基板２１に接着された封止部材５４の底面の互いに直交する直径Ｘ，Ｙの比を指している。直径Ｘは、発光素子４５の中心を通って任意に描かれる前記底面の直径である。直径Ｙは、直径Ｘに直交して描かれる前記底面の直径である。

図４から図６のいずれかに示す電気部品５５はコンデンサである。電気部品５６はコネクタである。電気部品５７は整流用ダイオードである。電気部品５８は抵抗である。電気部品５９は入力コネクタである。

コンデンサからなる電気部品５５は、４個の発光モジュール１５の夫々に実装されている。このコンデンサは各発光モジュール１５の配線パターン２５にノイズが重畳されることを抑制し、それによって発光素子４５が誤発光することを防止する。

図３に示すようにコネクタからなる電気部品５６は、４個の発光モジュール１５がなしたモジュール列の長手方向両端部に配設された発光モジュール１５ａ、１５ｄについては、それらの一端部のみに実装されている。更に、電気部品５６は、発光モジュール１５ａ、１５ｄ間に配設された発光モジュール１５ｂ、１５ｃについては、それらの長手方向両端部に夫々実装されている。隣接した発光モジュール１５の電気部品５６同士はこれらに渡る図示しない電線により接続される。それによって、各発光モジュール１５が電気的に直列に接続される。

図５に示すように電気部品５７〜５９はいずれも発光モジュール１５ａの他端部に実装されている。入力コネクタからなる電気部品５９は、発光モジュール１５の配線パターン２５に接続されている。電気部品５９に接続された図示しない電線は、この電気部品５９に近い方に配設されている口金１３の端子ピン１３ａ，１３ｂに夫々接続されている。

前記構成の直管形のランプ１１を照明器具１のソケット４に支持させて、ランプ１１への給電がされると、各発光素子４５が夫々発光する。これに伴い、封止部材５４から出射された白色光は、パイプ１２で拡散されるとともにパイプ１２を透過して外部に出射される。これにより、ランプ１１の下方空間が照明される。これとともに、パイプ１２から出射された白色光の一部は、反射部材５の側板部５ｂで反射されてランプ１１よりも上側の空間を照明する。

こうした照明の光源をなすランプ１１が備えた発光モジュール１５の実装パッド２６は、表面が銀製の配線パターン２５の一部で形成されている。これにより、発光素子４５が夫々実装された各実装パッド２６は光の反射面として機能する。

これとともに、実装パッド２６、発光素子４５、ワイヤ接続部２７、第一のワイヤ５１等を埋めてこれらを封止した封止部材５４は、レジン系のシリコーン樹脂で形成されている。レジン系シリコーン樹脂は、その架橋構造が三次元である。このため、シリコーンオイルやシリコーンゴムと比較して、酸素や水蒸気等のガスが透過する性能が低い。ちなみに、封止部材５４の酸素透過性は１２００ｃｍ^３（ｍ^２・day・atm）以下であり、水蒸気透過性は35ｇ／ｍ^２以下である。この水蒸気透過性は20ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

このようにガス透過性が低いレジン系シリコーン樹脂で、表面が銀の反射層である実装パッド２６が封止されている。これにより、大気中のガスが封止部材５４を透過することを原因とする実装パッド２６の変色により反射性能の劣化が抑制される。よって、光束維持率を向上できる。

ちなみに、従来提供されている直管形のＬＥＤランプの光束維持率は４万時間で７０％程度である。これと比較して、実施例１のランプ１１は、光束維持率を４万時間で９４％に向上できることが、本発明者の試験により確かめられた。

ところで、ランプ１１の点灯と消灯が繰り返される度に、封止部材５４は膨縮する。これに伴い、ストレスが封止部材５４に埋められた第一のワイヤ５１に加えられる。一方、レジン系シリコーン樹脂は、シリコーンゴムと比較して硬度が高い。封止部材５４の硬度が高いと、第一のワイヤ５１の発光素子４５に対する突出高さｈが高い程、第一のワイヤ５１に加えられるストレスは増大する。

しかし、第一のワイヤ５１は低配線ループを形成して配線されている。つまり、第一のワイヤ５１の中間部５１ｃは、発光素子４５に接続された第一のワイヤ５１の一端部５１ａから曲がって発光素子４５と平行となるように形成されている。これとともに、発光素子４５に対する中間部５１ｃの突出高さｈは75μｍ以上125μｍ以下である。このように発光素子４５とワイヤ接続部２７とにわたる第一のワイヤ５１は、その高さを低く規定して配線されている。

これにより、封止部材５４の膨縮に伴い第一のワイヤ５１に与えられるストレスを軽減することが可能である。このため、ランプ１１の点灯・消灯に基づくヒートサイクルによって、第一のワイヤ５１の一端部５１ａと発光素子４５との接続部で第一のワイヤ５１が切れることが抑制される。

以上のように実施例1のランプ１１によれば、発光素子４５に接続された第一のワイヤ５１の断線を抑制しつつ光束維持率を向上することが可能である。

更に、実施例１のランプ１１が備えた封止部材５４には蛍光体５４ｂが混ぜられている。これとともに、発光素子４５を基準とする封止部材５４の盛り上がりの高さＨに対する封止部材５４の底面の直径Ｄとの関係を表すアスペクト比（Ｈ／Ｄ）は、0.22から1.00に規定されている。こうしたアスペクト比の規定により、発光素子４５から封止部材５４の表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保することが可能である。

それにより、角度色差が抑制されて、封止部材５４から出射された光で照らされるパイプ１２、及びこのパイプ１２を透過した光で照らされる反射部材５の側板部５ｂ等の部位の色むらを抑制可能である。言い換えれば、発光素子４５の発光色が強く青みが勝って照らされる領域と、蛍光体５４ｂからの放射光が強く黄色味が勝って照らされる領域とが、混在して目立つことを抑制可能である。

しかも、実施例１では、封止部材５４の形成後の硬さがショア硬度で54以上94に規定されている。これにより、前記角度色差を抑制することが可能である。

即ち、封止部材５４がフィラー５４ｃを含有することで、封止部材５４の硬度が上がり、ポッティングにより設けられる封止部材５４の未硬化の状態でのチキソ性が向上される。このため、ポッティングされた封止部材がこの後加熱されて硬化されるまでの間に広がって高さＨが低くなることが抑制される。

したがって、前記した所定のアスペクト比（Ｈ／Ｄ）が確保されて、発光素子４５から封止部材５４の表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保できる。

なお、これに対して、フィラー５４ｃ混入されていないと、チキソ性が低下する。これに伴い、封止部材５４はそれが硬化されるまでの間に容易に広がって、封止部材５４の高さが低くなる。よって、発光素子４５から封止部材の５４表面の各位置までの距離を１ｍｍ以上確保し難くなる。又、フィラー５４ｃの含有率が多すぎると、未硬化の封止部材の流動性が規定値より低下する。このため、適量のポッティングが難くなり、ポッティング不良がもたらされる可能性が高まる。

更に、実施例１のランプ１１が有した実装パッド２６には、その周部に溝２６ａ〜２６ｄが形成されていて、これらの溝２６ａ〜２６ｄに充填された保護部材４１の充填部位４２が封止部材５４で覆われてこの封止部材５４に接着されている。これとともに、封止部材５４の周部は保護部材４１に接着されている。

実施例１で、シリコーン樹脂製の封止部材５４と、これに覆われた実装パッド２６の銀製の表面との接着性は、樹脂同士の接着性よりも劣る。そのため、封止部材５４の直径Ｄを小さくする場合、封止部材５４が基板２１から剥がれるおそれが高められる。

しかし、既述のように実装パッド２６の溝２６ａ〜２６ｄへの樹脂製の保護部材４１の充填部位４２は、樹脂製の実装パッド２６に接着されている。これにより、実装パッド２６等を封止した封止部材５４の基板２１に対する保持性能が高められる。

したがって、実装パッド２６が小径化された場合であっても、実装パッド２６の剥がれが抑制される。このため、封止部材５４の使用量を低減することが可能となる。これとともに、例えば、実装パッド２６及び発光素子４５の配設密度を高める場合に適している。

更に、実施例１で、発光モジュール１５を収容した拡散透光性を有する樹脂製のパイプ１２は、発光モジュール１５から出射された光を拡散させて、外部に照明光として出射する。しかも、パイプ１２は真っ直ぐであり、このパイプ１２の長手方向両端に夫々口金１３が取付けられている。このため、実施例１のランプ１１は、光源である直管形ランプとして実施できる。

しかも、パイプ１２の透光率は８５％以下であり、発光素子４５の配設ピッチは５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。

パイプ１２の透光率が８５％を超えて光透過性が高まる場合は、基板２１の長手方向に並べられた複数の発光素子４５が、輝点となってパイプ１２に写り込む傾向が高まる。発光素子４５の配設ピッチが５ｍｍ未満であると、それに伴い基板２１の長手方向に沿って発光素子４５が高密度配置となるので、コストアップの主な要因となる。この逆に、発光素子４５の配設ピッチが９ｍｍを超えると、それに伴い基板２１の長手方向に沿って発光素子４５が低密度配置となるので、前記写り込みの傾向が高まる。

したがって、既述のようにパイプ１２の拡散透光率と発光素子４５の配設ピッチを規定した実施例１では、複数の発光素子４５が輝点となってパイプ１２に写り込むことを低コストで抑制できる。これとともに、パイプ１２を略均一な明るさに光らせて照明することが可能である。

実施例１は以上のように構成したが、本発明の実施形態は、実施例１に限定されない。例えば、実施例１では、口金を有するランプとして発光装置を説明したが、口金を備えない発光装置として実施することが可能である。

Claims (7)

1. 発光モジュールを具備する発光装置であって、
   前記発光モジュールが、
   基板と；
   この基板上に配設された複数の半導体製の発光素子と；
   蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としていて、前記基板上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子を個々に埋めて形成され、この盛り上がりの高さＨに対する前記底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が0.22から1.0である複数の封止部材と；
   を備える。
2. 請求項１に記載の発光装置において、前記封止部材が、レジン系シリコーン樹脂であり、その形成後の硬さがショア硬度で54以上94以下である。
3. 請求項１に記載の発光装置において、前記基板上に配線パターンが形成され、この配線パターンの一部からなる実装パッドに前記発光素子が実装されているとともに、前記基板上に前記実装パッドに隣接するワイヤ接続部が形成されていて、これら実装パッドとワイヤ接続部とを接続したワイヤを備え、このワイヤの前記発光素子に接続された一端部が前記発光素子の厚み方向にこの素子から離れるように突出され、前記ワイヤ接続部に接続された前記ワイヤの他端部が斜めであり、かつ、前記一端部と他端部との間の前記ワイヤの中間部が前記一端部から曲がって前記発光素子と平行となるように形成されていて、この中間部の前記発光素子に対する突出高さが75μｍ以上125μｍ以下である。
4. 請求項３に記載の発光装置において、前記基板上に前記配線パターンを覆った樹脂製の保護部材が形成され、この封止部材で前記実装パッドが覆われているとともに、前記実装パッドの周部の少なくとも一個所に溝が形成されていて、この溝に充填された前記保護部材の充填部位が前記封止部材に接着されている。
5. 請求項１に記載の発光装置において、前記発光モジュールを収容した拡散透光性のパイプを更に備えている。
6. 請求項５に記載の発光装置において、前記パイプの透光率が８５％以下であり、前記発光素子の配設ピッチが５ｍｍ以上９ｍｍ以下である。
7. 装置本体と；
   前記装置本体に取付けられた少なくとも一対のソケットと：
   拡散透光性の真っ直ぐなパイプ、このパイプが延びる方向に長く形成されて前記パイプに収容された発光モジュール、及び前記パイプの長手方向両端に取付けられた口金を備えて、前記ソケットに取外し可能に支持される直管形の発光装置と；
   を具備する照明装置であって、
   前記発光モジュールが、
   基板と；
   この基板上に配設された複数の半導体製の発光素子と；
   蛍光体が混ぜられた透光性の樹脂を主成分としていて、前記基板上に接着された底面から盛り上がって一個以上の前記発光素子を個々に埋めて形成され、この盛り上がりの高さＨに対する前記底面の径Ｄの比（Ｈ／Ｄ）が0.22から1.0である複数の封止部材と；
   を備える。

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