WO2010098457A1 - 発光モジュールおよび照明装置 - Google Patents

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WO2010098457A1
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emitting diode
light
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友広 三瓶
大谷 清
泉 昌裕
村田 淳哉
斉藤 明子
裕美子 林田
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東芝ライテック株式会社
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    • Y10S362/00Illumination
    • Y10S362/80Light emitting diode

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting module having a plurality of light emitting diode elements. Furthermore, this invention relates to the illuminating device which uses the light emitting module which has a some light emitting diode element as a light source.
  • Patent Document 1 discloses a COB (chip on board) type lighting device.
  • This type of lighting device includes a resin substrate having a white surface, a plurality of light emitting diode rows, a reflector, and a sealing member.
  • the light emitting diode rows extend linearly along the surface of the resin substrate, and are arranged in parallel to each other in a direction orthogonal to the direction in which the light emitting diode rows extend.
  • the reflector is bonded to the surface of the resin substrate so as to surround the light emitting diode row.
  • the sealing member is made of a transparent silicone resin mixed with a phosphor. The sealing member is filled in a region surrounded by the reflector so as to seal the light emitting diode row.
  • Each light emitting diode array includes a plurality of light emitting diode elements.
  • the light emitting diode elements are arranged in a line at intervals.
  • Each light emitting diode element has a pair of element electrodes and is bonded to the surface of the resin substrate using a die bond material.
  • the light emitting diode elements adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode rows extend are electrically connected via bonding wires.
  • One end of the bonding wire is connected to the element electrode of one of the adjacent light emitting diode elements.
  • the other end of the bonding wire is connected to the element electrode of the other light emitting diode element.
  • the light emitting diode row has a configuration in which a plurality of light emitting diode elements are connected in series.
  • the element electrodes of the respective light emitting diode elements are arranged in the direction in which the light emitting diode rows extend. For this reason, even if it is a bonding wire, when the light emitting diode row is viewed in plan, it is wired straight along the extending direction of the light emitting diode row.
  • the total length of the plurality of light emitting diode rows is the same. These light emitting diode rows are arranged in parallel with a space between each other, so that a large number of light emitting diode elements are regularly arranged in a matrix over substantially the entire region surrounded by the reflector.
  • the illumination device having such a configuration, there is no need for a relay bonding pad to which a bonding wire is bonded between light emitting diode elements adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode row extends. Therefore, the pitch between adjacent light emitting diode elements can be reduced, which is suitable for arranging many light emitting diode elements at high density. At the same time, if the pitch between the adjacent light emitting diode elements is narrowed, the length of the bonding wire straddling between the adjacent light emitting diode elements is shortened when the light emitting diode array is viewed in plan. As a result, the bonding wire can be prevented from being deformed by the weight of the sealing member.
  • the light emitting diode element generally has a rectangular shape when viewed in plan.
  • a pair of element electrodes included in the light emitting diode element are arranged at intervals in the longitudinal direction of the light emitting diode element.
  • adjacent light emitting diode elements have side surfaces facing each other. An interval between side surfaces of adjacent light emitting diode elements is narrower than a pitch between adjacent light emitting diode elements.
  • the bonding wire straddling between the adjacent light emitting diode elements is along the direction in which the light emitting diode array extends when the light emitting diode array is viewed in plan. It is wired straight. For this reason, the length of the bonding wire becomes too short. If the bonding wire is too short, the workability when bonding the bonding wire to the device electrode is impaired, which is not preferable in manufacturing the light-emitting diode array. At the same time, bonding wires that are too short are difficult to deform, and handling of the bonding wires becomes poor.
  • the strength of the end portion of the bonding wire bonded to the element electrode is reduced by recrystallization. Therefore, when the sealing member that seals the bonding wire is thermally expanded and contracted due to the heat effect of the light emitting diode element, the expansion and contraction of the sealing member repeatedly acts as stress on the bonding wire. Therefore, the bonding wire may be broken at the weak end.
  • An object of the present invention is to obtain a light emitting module capable of maintaining good workability even under a condition in which a plurality of light emitting diode elements are arranged at high density, and improving manufacturing efficiency.
  • Another object of the present invention is to obtain an illuminating device provided with a light emitting module with improved manufacturing efficiency as a light source.
  • a light emitting module includes a module substrate, a light emitting diode array, and a sealing member.
  • the light-emitting diode array has an element electrode for an anode and an element electrode for a cathode, and electrically connects a plurality of light-emitting diode elements having a rectangular shape extending in a direction in which the element electrodes are arranged, and adjacent light-emitting diode elements.
  • a plurality of bonding wires connected in series; and the light emitting diode element is fixed to the module substrate.
  • the sealing member has translucency and is laminated on the module substrate so as to seal the light emitting diode row.
  • the plurality of light emitting diode elements are arranged at intervals in a direction intersecting a direction in which the element electrodes are arranged, and between adjacent light emitting diode elements, element electrodes having the same polarity are arranged in the arrangement direction of the light emitting diode elements. Are lined up next to each other.
  • the bonding wires are wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements so as to connect the element electrodes having different polarities of the adjacent light emitting diode elements.
  • the light-emitting diode element refers to a semiconductor light-emitting element composed of a bare chip.
  • the light emitting diode elements have a rectangular shape when viewed in plan from the direction of the element electrodes, and the element electrodes are arranged along the longitudinal direction of the light emitting diode elements.
  • the module substrate of the light emitting module has an insulating layer made of synthetic resin, glass or ceramic.
  • the insulating layer may be a single layer or a multilayer. Furthermore, in order to promote the heat dissipation of the module substrate, a configuration in which a metal plate is laminated on the back surface of the insulating layer may be employed.
  • the light emitting diode row of the light emitting module is preferably linear, but may have a shape having a plurality of bent portions bent at right angles between one end and the other end of the light emitting diode row, for example.
  • the bonding wire of the light emitting module may be a thin metal wire, and it is desirable to use a thin copper (Au) wire.
  • the sealing member transparent glass, a transparent silicone resin, a transparent urethane resin, a transparent acrylic resin, or the like, which is an example of a resin material having translucency, can be used.
  • a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light is mixed with a sealing member.
  • a red phosphor that emits red light when excited by ultraviolet rays and a green phosphor that emits green light when excited by ultraviolet rays.
  • a blue phosphor that emits blue light when excited by ultraviolet rays may be mixed in the sealing member.
  • a plurality of light emitting units each including three types of light emitting diode elements that emit red, green, and blue light may be mounted on the module substrate.
  • the light emitted from the three types of light emitting diode elements is mixed with each other and white light is emitted from each light emitting unit, it is not necessary to mix phosphors in the sealing member.
  • the plurality of light emitting diode elements constituting the light emitting diode array are arranged at intervals from each other in a direction intersecting the direction in which the pair of element electrodes are arranged. For this reason, for example, even under a condition where the space in the direction in which the light emitting diode rows extend is limited, the pitch between the light emitting diode elements adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode rows extend is narrowed to increase the number of light emitting diode rows in the extending direction.
  • the light emitting diode elements can be arranged. Therefore, the light emitting diode elements can be arranged on the module substrate with high density.
  • the element electrodes having the same polarity of the light emitting diode elements are arranged adjacent to each other in the arrangement direction of the light emitting diode elements.
  • the bonding wire which connects between the element electrodes of different polarities of the adjacent light emitting diode elements is wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements.
  • the plurality of light emitting diode elements may be supplied to the module substrate with the direction of the element electrodes having the same polarity aligned. In other words, it is not necessary to alternately reverse the directions of the light emitting diode elements so that the element electrodes having different polarities are adjacent to each other. Therefore, workability when mounting many light emitting diode elements on the module substrate is improved.
  • the length of the bonding wire when the light emitting module is viewed in plan can be ensured in comparison with the case where the bonding wire is wired straight along the arrangement direction of the light emitting diode elements. For this reason, the operation
  • the bonding wire since the bonding wire is easily deformed, the bonding wire follows the expansion and contraction of the sealing member even when the sealing member covering the bonding wire is thermally expanded and contracted due to the heat effect of the light emitting diode element. Deforms smoothly. Therefore, stress applied to the end portion of the bonding wire bonded to the element electrode can be reduced.
  • the bonding wire extends in an arc shape in a direction away from the module substrate between the adjacent light emitting diode elements.
  • the protruding height of the top of the bonding wire with respect to the light emitting diode element is specified to be 200 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • Copper wire is generally used as the bonding wire joined to the element electrode.
  • the strength of the region of the bonding wire from the element electrode to approximately 100 ⁇ m to 180 ⁇ m is reduced by recrystallization. Therefore, when the protruding height of the bonding wire is less than 200 ⁇ m, the bonding wire can be refracted without being able to withstand the stress associated with the expansion and contraction of the sealing member when the sealing member covering the bonding wire is thermally expanded and contracted. Increases nature.
  • the light emitting diode element and the bonding wire are covered with a sealing member.
  • the protruding height of the bonding wire exceeds 500 ⁇ m
  • the top of the bonding wire protrudes from the sealing member to the outside of the light emitting module, and it cannot be denied that the bonding wire is damaged.
  • the bonding wire is too long, a large stress is generated in the bonding wire when the sealing member is thermally expanded and contracted, which may cause the bonding wire to break.
  • the protruding height of the bonding wire within the range of 200 ⁇ m to 500 ⁇ m, it is possible to increase the strength of the bonding wire and prevent undesired damage and disconnection of the bonding wire.
  • the protruding height of the bonding wire with respect to the light emitting diode element becomes appropriate, and the sealing member is easily filled between the adjacent light emitting diode elements.
  • the bonding wire straddling between the adjacent light emitting diode elements can be prevented from obstructing the flow of the sealing member filled between the light emitting diode elements.
  • it is difficult for bubbles to be generated between adjacent light emitting diode elements and it is possible to avoid the bubbles from becoming voids and remaining in the sealing member.
  • the sealing member is formed of a resin material.
  • a transparent dimethyl silicone resin having a low bending elastic modulus can be used.
  • the resin material used for the sealing member is not limited to dimethyl silicone resin, and other translucent resin materials having similar properties can be used. Since the resin material having a low flexural modulus is rich in flexibility, even if the sealing member is thermally expanded and contracted, the stress applied to the bonding wire by the sealing member can be reduced.
  • the light emitting module according to claim 4 is a metal reflective layer having a light reflecting surface laminated on a module substrate; and a transparent layer that is interposed between the light emitting diode element and the light reflecting surface and adheres the light emitting diode element to the metal reflecting layer.
  • An optical die-bonding material; The die bond material is formed of a resin material having a gas permeability lower than that of the sealing member, and protrudes around the light emitting diode element on the metal reflective layer.
  • the metal reflective layer has a size capable of mounting a plurality of light emitting diode elements.
  • the metal reflection layer may be a single layer using one kind of metal material or a multilayer in which different metals are laminated. Furthermore, it is sufficient that at least one metal reflective layer is laminated on the module substrate.
  • the die bond material only needs to be able to individually bond a plurality of light emitting diode elements to the metal reflective layer, and the die bond materials corresponding to adjacent light emitting diode elements may be continuous with each other or may be separated from each other. Further, the die bond material may be provided so as to cover the entire region where at least a plurality of light emitting diode elements are arranged on the light reflection surface of the metal reflection layer.
  • the light emitting module of claim 4 when the light emitting diode element emits light, most of the heat generated by the light emitting diode element is transferred from the light emitting diode element to the metal reflection layer and diffused widely to every corner of the metal reflection layer. . Since the heat diffused to the metal reflection layer is transferred from the metal reflection layer to the module substrate, the heat dissipation of the light emitting diode element is improved.
  • the metal reflection layer reflects the light of the light emitting diode element incident on the light reflection surface in the light utilization direction. Thereby, the light extraction efficiency is increased, and the light can be effectively used without waste.
  • the die bond material interposed between the light emitting diode element and the metal reflective layer has lower gas permeability than the sealing member and projects around the light emitting diode element. For this reason, even if corrosive gas permeate
  • the die bond material with low gas permeability is unavoidably harder than the sealing member.
  • the hard die bond material is separated from the bonding wire of the light emitting diode array. For this reason, even if the die bond material thermally expands and contracts due to the heat cycle, the die bond material does not become a factor that gives stress to the bonding wire.
  • the sealing member is formed of a resin material softer than the die bond material. If the sealing member is flexible, the stress applied to the bonding wire by the sealing member can be reduced even when the sealing member is thermally expanded and contracted by the heat cycle.
  • the die bond material contains a phenyl silicone component.
  • the phenyl silicone resin has lower gas permeability than, for example, dimethyl silicone resin. Therefore, the die-bonding material containing a phenyl silicone component prevents the metal reflective layer from being exposed to the gas that has passed through the sealing member.
  • both the die bond material and the sealing member contain a phenyl silicone component.
  • the sealing member contains a phenyl silicone component, the gas is less likely to pass through the sealing member. At the same time, even if the gas permeates through the sealing member, it is possible to restrict the gas from reaching the metal reflection layer by the die bonding material containing the phenyl silicone component.
  • an illumination device includes a main body and a light emitting module supported by the main body.
  • the light emitting module includes a module substrate, a light emitting diode array, and a sealing member.
  • the light-emitting diode array has an element electrode for an anode and an element electrode for a cathode, and electrically connects a plurality of light-emitting diode elements having a rectangular shape extending in a direction in which the element electrodes are arranged, and adjacent light-emitting diode elements.
  • a plurality of bonding wires connected in series; and the light emitting diode element is fixed to the module substrate.
  • the sealing member has translucency and is laminated on the module substrate so as to seal the light emitting diode row.
  • the plurality of light emitting diode elements are arranged at intervals in a direction intersecting a direction in which the element electrodes are arranged, and between adjacent light emitting diode elements, element electrodes having the same polarity are arranged in the arrangement direction of the light emitting diode elements. Are lined up next to each other.
  • the bonding wires are wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements so as to connect the element electrodes having different polarities of the adjacent light emitting diode elements.
  • the main body includes a heat sink and a heat receiving portion thermally connected to the heat sink.
  • the module substrate of the light emitting module is fixed to the heat receiving portion and is thermally connected to the heat receiving portion.
  • the heat of the light emitting diode element transmitted to the module substrate of the light emitting module is transmitted from the module substrate to the heat sink via the heat receiving portion. Therefore, the heat dissipation of the light emitting module can be enhanced using the main body of the lighting device.
  • a plurality of light emitting diode elements can be arranged on the module substrate with high density under the condition that the space in the extending direction of the light emitting diode row is limited. Furthermore, the plurality of light emitting diode elements may be supplied to the module substrate in a state where the direction of the element electrodes having the same polarity is aligned. For this reason, it is not necessary to alternately reverse the directions of the light emitting diode elements, and the work of mounting the light emitting diode elements on the module substrate becomes easy. At the same time, since the plurality of bonding wires are arranged according to a certain rule, it is possible to recognize at a glance whether there is a defect in the wiring of the bonding wires. Therefore, the manufacturing efficiency of the light emitting module can be increased and the cost can be reduced.
  • the light emitting module of claim 2 it is possible to increase the strength of the bonding wire and prevent undesired damage and disconnection of the bonding wire.
  • voids that scatter light hardly remain in the sealing member filled between adjacent light emitting diode elements, and appropriate light distribution can be obtained.
  • the sealing member even if the sealing member is thermally expanded and contracted, the stress applied to the bonding wire by the sealing member can be reduced.
  • the heat dissipation of the light emitting diode element can be improved and the light emitting efficiency of the light emitting diode element can be maintained well.
  • the sealing member even if the sealing member is thermally expanded and contracted, the stress applied to the bonding wire by the sealing member can be alleviated. Therefore, the reliability of electrical connection between the bonding wire and the light emitting diode element can be ensured.
  • the gas directed from the die bond material to the metal reflection layer can be surely cut off, and the deterioration of the light reflection performance due to the corrosion of the metal reflection layer can be prevented.
  • the gas is difficult to permeate both the sealing member and the die bond material, corrosion of the metal reflection layer and deterioration of the light reflection performance can be surely prevented.
  • a light emitting module with improved manufacturing efficiency can be used as a light source, and the manufacturing cost of the lighting device can be reduced and an inexpensive lighting device can be provided.
  • the illuminating device of claim 9 it is possible to improve the heat dissipation of the light emitting module and prevent the light emission efficiency from being lowered due to overheating of the light emitting module.
  • FIG. 1 is a plan view of the light emitting module according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line F2-F2 of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of the light emitting module showing an enlarged portion indicated by F3 in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the metal reflective layer laminated on the module substrate in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a plan view of the light emitting diode element used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view of the light-emitting diode element used in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing a state where a pair of adjacent light emitting diode elements are connected by a bonding wire in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a comparative example for clarifying the superiority of the first embodiment of the present invention, and is a plan view showing a state in which a pair of adjacent light emitting diode elements are connected by a bonding wire.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of a light emitting module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a plan view of a light emitting module according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a plan view of a light emitting module according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a plan view schematically showing a state where an uncured die bond material is stamped on the surface of the light reflecting layer in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a plan view schematically showing a state in which the light emitting diode element is bonded to the pad portion of the die bond material in the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of a light emitting module according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a perspective view of a lighting apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view of a lighting device according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the light emitting module 1 is disposed at the focal point of a projection lens group of a spotlight and used as a light source of the spotlight.
  • the light emitting module 1 includes a module substrate 2 serving as a base. As shown in FIG. 1, the module substrate 2 has a rectangular shape having a pair of long sides 2a and 2b and a pair of short sides 2c and 2d. The long sides 2a and 2b are parallel to each other, and the short sides 2c and 2d are also parallel to each other. Further, the module substrate 2 has four corners. Mounting holes 2 e are opened at each corner of the module substrate 2.
  • the module substrate 2 is composed of a synthetic resin insulating layer 3 and a metal plate 4.
  • the insulating layer 3 has a first surface 3a and a second surface 3b.
  • the second surface 3b is located on the opposite side of the first surface 3a.
  • the metal plate 4 is made of, for example, aluminum or an alloy thereof, and is laminated on the second surface 3b of the insulating layer 3.
  • first to fifth metal reflective layers 6 to 10 are laminated on the module substrate 2.
  • the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 have an elongated rectangular shape extending in the direction along the long sides 2a and 2b of the module substrate 2 and have the same size.
  • the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 are arranged in parallel in the direction of the short sides 2c and 2d of the module substrate 2 with a space therebetween.
  • the first metal reflection layer 6 includes a copper layer 5a laminated on the first surface 3a of the insulating layer 3, a nickel layer 5b laminated on the copper layer 5a, and a nickel layer. It is comprised with the silver layer 5c laminated
  • the silver layer 5 c constitutes a surface layer of the first metal reflective layer 6 so as to be exposed to the outside of the first metal reflective layer 6. Therefore, the surface of the first metal reflection layer 6 is a light reflection surface 5d.
  • the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 are not limited to the three-layer structure as described above, and may be, for example, a single silver layer or a two-layer structure in which a silver layer is laminated on a copper layer. Also good. Further, the surface layer of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 is not limited to the silver layer 5c. For example, an aluminum layer, a gold layer, or a nickel layer can be used instead of the silver layer 5c.
  • first to tenth wiring conductors 11 to 20 are laminated on the module substrate 2.
  • the first to tenth wiring conductors 11 to 20 have a three-layer structure similar to that of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10, and the surface layer is composed of a silver layer.
  • the first to tenth wiring conductors 11 to 20 may be a single layer or two layers as long as at least the surface layer is a silver layer.
  • the first to tenth wiring conductors 11 to 20 are formed simultaneously with the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 by, for example, etching or plating.
  • the first to tenth wiring conductors 11 to 20 each have a pair of conductor patterns. One conductor pattern is for the anode and the other conductor pattern is for the cathode.
  • the first to fifth wiring conductors 11 to 15 and the second to tenth wiring conductors 16 to 20 are lined with the center line A of the module substrate 2 passing between the short sides 2c and 2d of the module substrate 2 as a boundary. They are arranged symmetrically.
  • the conductor patterns of the first wiring conductors 11 are arranged in parallel with each other with the first metal reflective layer 6 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the first metal reflective layer 6 in a state where a predetermined insulating distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the first metal reflective layer 6.
  • the conductor pattern of the first wiring conductor 11 has terminal portions 11a and 11b, respectively.
  • the conductor patterns of the second wiring conductors 12 are arranged in parallel with each other with the second metal reflection layer 7 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the second metal reflective layer 7 in a state where a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the second metal reflective layer 7.
  • the conductor pattern of the second wiring conductor 12 has terminal portions 12a and 12b, respectively.
  • the conductor patterns of the third wiring conductors 13 are arranged in parallel with each other with the third metal reflection layer 8 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the third metal reflective layer 8 in a state in which a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the third metal reflective layer 8.
  • the conductor pattern of the third wiring conductor 13 has terminal portions 13a and 13b, respectively.
  • the conductor patterns of the fourth wiring conductors 14 are arranged in parallel with each other with the fourth metal reflection layer 9 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the fourth metal reflection layer 9 in a state in which a predetermined insulating distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the fourth metal reflection layer 9.
  • the conductor pattern of the fourth wiring conductor 14 has terminal portions 14a and 14b, respectively.
  • the conductor patterns of the fifth wiring conductors 15 are arranged in parallel to each other with the fifth metal reflection layer 10 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the fifth metal reflection layer 10 in a state in which a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the fifth metal reflection layer 10.
  • the conductor pattern of the fifth wiring conductor 15 has terminal portions 15a and 15b, respectively.
  • the terminal portions 11a to 15a and 11b to 15b of the first to fifth wiring conductors 11 to 15 have one end along the longitudinal direction of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 and one short side of the module substrate 2, respectively. 2c and are arranged in a line at intervals in the direction of the short side 2c.
  • the conductor patterns of the sixth wiring conductor 16 are arranged in parallel with each other with the first metal reflective layer 6 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the first metal reflective layer 6 in a state where a predetermined insulating distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the first metal reflective layer 6.
  • the conductor pattern of the sixth wiring conductor 16 has terminal portions 16a and 16b, respectively.
  • the conductor patterns of the seventh wiring conductor 17 are arranged in parallel with each other with the second metal reflection layer 7 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the second metal reflective layer 7 in a state where a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the second metal reflective layer 7.
  • the conductor pattern of the seventh wiring conductor 17 has terminal portions 17a and 17b, respectively.
  • the conductor patterns of the eighth wiring conductors 18 are arranged in parallel with each other with the third metal reflective layer 8 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the third metal reflective layer 8 in a state in which a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the third metal reflective layer 8.
  • the conductor pattern of the eighth wiring conductor 18 has terminal portions 18a and 18b, respectively.
  • the conductor patterns of the ninth wiring conductor 19 are arranged in parallel with each other with the fourth metal reflection layer 9 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the fourth metal reflection layer 9 in a state in which a predetermined insulating distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the fourth metal reflection layer 9.
  • the conductor pattern of the ninth wiring conductor 19 has terminal portions 19a and 19b, respectively.
  • the conductor patterns of the tenth wiring conductor 20 are arranged in parallel with each other with the fifth metal reflection layer 10 interposed therebetween.
  • the conductor pattern extends along the side edge of the fifth metal reflection layer 10 in a state in which a predetermined insulation distance is secured between the conductor pattern and the side edge of the fifth metal reflection layer 10.
  • the conductor pattern of the tenth wiring conductor 20 has terminal portions 20a and 20b, respectively.
  • the terminal portions 16a to 20a, 16b to 20b of the sixth to tenth wiring conductors 16 to 20 are connected to the other end along the longitudinal direction of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 and the other short side of the module substrate 2, respectively. It is located between the side 2d and is arranged in a line at intervals in the direction of the short side 2d.
  • the conductive patterns of the first to tenth wiring conductors 11 to 20 and the first to sixth metal reflecting layers 6 to 10 are the first of the insulating layer 3 of the module substrate 2. Are alternately arranged along the direction of the short sides 2c and 2d of the module substrate 2 on the surface 3a. For this reason, the conductor patterns of the first to tenth wiring conductors 11 to 20 and the first to sixth metal reflecting layers 6 to 10 constitute a plurality of protrusions protruding from the first surface 3a of the module substrate 2. is doing. Similarly, gaps formed between the conductor pattern and the first to sixth metal reflective layers 6 to 10 constitute a plurality of recesses on the first surface 3 a of the module substrate 2.
  • the step S is formed.
  • first to fifth metal reflective layers 6 to 10 in the region between one end of the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 and the center line A of the module substrate 2.
  • First to fifth light emitting units 21 to 25 are provided, respectively.
  • the sixth metal reflective layers 6 to 10 are respectively disposed in the regions between the other ends of the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 and the center line A of the module substrate 2.
  • tenth light emitting units 26 to 30 are provided.
  • the third light emitting unit 23 and the eighth light emitting unit 28 corresponding to the third metal reflective layer 8 located in the center of the module substrate 2 are respectively connected to the long sides 2a, The total length in the direction along 2b is the longest.
  • the third light emitting unit 23 and the eighth light emitting unit 28 are arranged symmetrically with respect to the center line A of the module substrate 2.
  • the fifth light emitting unit 25 and the tenth light emitting unit 30 corresponding to the layer 10 have the shortest overall lengths along the long sides 2a and 2b of the module substrate 2, respectively.
  • the first light emitting unit 21 and the sixth light emitting unit 26 are arranged symmetrically with respect to the center line A of the module substrate 2.
  • the fifth light emitting unit 25 and the tenth light emitting unit 30 are arranged symmetrically with respect to the center line A of the module substrate 2.
  • the second light emitting unit 22 and the seventh light emitting unit 27 corresponding to the second metal reflective layer 7, and the fourth light emitting unit 24 and the ninth light emitting unit 29 corresponding to the fourth metal reflective layer 9. are shorter than the total lengths of the third and eighth light emitting portions 23 and 28 in the direction along the long sides 2a and 2b of the module substrate 2, respectively, and the first, fifth, sixth and tenth light emitting portions 21 are provided. , 25, 26 and 30 are longer than the entire length.
  • the second light emitting unit 22 and the seventh light emitting unit 27 are arranged symmetrically with respect to the center line A of the module substrate 2.
  • the fourth light emitting part 24 and the ninth light emitting part 29 are arranged symmetrically with respect to the center line A of the module substrate 2.
  • the first to tenth light emitting units 21 to 30 are composed of the first group having the longest length, the second group having the shortest total length, and the intermediate length between the two groups. Into a third group.
  • the first to tenth light emitting units 21 to 30 have different overall lengths, their basic configurations are the same. Therefore, in the present embodiment, the configuration of the sixth light emitting unit 26 shown mainly in FIG. 2 will be described as a representative.
  • the sixth light emitting unit 26 includes a plurality of light emitting diode rows 31.
  • the light emitting diode rows 31 extend linearly in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the first metal reflective layer 6 and are arranged in parallel with each other in the longitudinal direction of the first metal reflective layer 6. ing.
  • Each of the light emitting diode rows 31 includes a plurality of light emitting diode elements 32 and a plurality of bonding wires 37.
  • each light emitting diode element 32 is a bare chip having a substrate 32a and a light emitting layer 32b.
  • substrate 32a is comprised with the insulating material which has translucency like sapphire glass, for example.
  • the light emitting layer 32b is laminated on the substrate 32a and emits, for example, blue light when energized.
  • the light-emitting diode element 32 has an element electrode 33 for anode and an element electrode 34 for cathode on the light-emitting layer 32b.
  • the light emitting diode element 32 has a rectangular shape when viewed in plan from the direction of the element electrodes 33 and 34.
  • the device electrodes 33 and 34 are arranged at intervals in the longitudinal direction of the light emitting diode device 32.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 are arranged in a line on the light reflecting surface 5d of the first metal reflective layer 6 along a direction orthogonal to the longitudinal direction of the first metal reflective layer 6. In other words, the plurality of light emitting diode elements 32 are arranged in a line so as to cross the first metal reflective layer 6 in the width direction.
  • the light emitting diode element 32 has a posture in which the direction in which the two element electrodes 33 and 34 are aligned with the longitudinal direction of the first metal reflective layer 6 and is orthogonal to the longitudinal direction of the first metal reflective layer 6. Are arranged at a predetermined pitch P1.
  • a pitch P1 between adjacent light emitting diode elements 32 is, for example, 0.75 mm.
  • each light-emitting diode element 32 has a first side surface 32c and a second side surface 32d along the longitudinal direction thereof.
  • the second side surface 32d is located on the opposite side of the first side surface 32c.
  • the first side surfaces 32c of the two light emitting diode elements 32 adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode row 31 extends are separated so as to be parallel to each other.
  • reference symbol B ⁇ b> 1 indicates a distance between the first side surfaces 32 c of the two adjacent light emitting diode elements 32
  • reference symbol C ⁇ b> 1 indicates between the second side surfaces 32 d of the two adjacent light emitting diode elements 32.
  • the interval is shown.
  • the interval B1 is smaller than the pitch P1 between the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the interval C1 is larger than the pitch P1 between the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 are arranged such that the anode element electrode 33 and the cathode element electrode 34 are adjacent to each other along the arrangement direction of the light emitting diode elements 32.
  • each light emitting diode element 32 is located on the short side 2 d side of the module substrate 2 with respect to the light emitting diode element 32.
  • the element electrode 34 of each light emitting diode element 32 is located on the short side 2 c side of the module substrate 2 with respect to the light emitting diode element 32.
  • each light emitting diode row 31 the element electrode 33 for anode and the element electrode 34 for cathode are arranged in a line along the arrangement direction of the light emitting diode elements 32. Yes.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 constituting the light emitting diode row 31 are bonded onto the light reflecting surfaces 5d of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 using a die bonding material 35, respectively.
  • a die bond material 35 a translucent silicone resin is used.
  • the plurality of light emitting diode rows 31 constituting the first to tenth light emitting portions 21 to 30 are arranged at intervals in the direction orthogonal to the direction in which the light emitting diode rows 31 extend.
  • each of the plurality of light emitting diode rows 31 has the same number of light emitting diode devices 32, and these light emitting diode devices 32 are arranged in a row in the direction in which the light emitting diode rows 31 extend.
  • the numerous light emitting diode elements 32 included in the first to tenth light emitting portions 21 to 30 are arranged in a matrix on the module substrate 2. They are lined up regularly.
  • the bonding wire 37 electrically connects the light emitting diode elements 32 adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode row 31 extends.
  • the bonding wire 37 for example, a gold thin wire is used.
  • One end of each bonding wire 37 is bonded to the anode element electrode 33 of one of the two adjacent light emitting diode elements 32.
  • the other end of each bonding wire 37 is bonded to the cathode element electrode 34 of the other light emitting diode element 32.
  • the bonding wire 37 straddles between the adjacent light emitting diode elements 32 so as to connect between the element electrodes 33 and 34 having different polarities of the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the light emitting diode elements 32 are electrically connected in series for each light emitting diode row 31.
  • the plurality of bonding wires 37 included in the light emitting diode row 31 are wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements 32 when the light emitting diode row 31 is viewed in plan.
  • the inclination directions of the plurality of bonding wires 37 are the same.
  • a symbol L1 in FIG. 7 indicates the length of the bonding wire 37 when the light emitting diode row 31 is viewed in plan.
  • the length L1 of the bonding wire 37 is longer than the pitch P1 between the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the bonding wire 37 extends in an arc shape in a direction away from the module substrate 2 between the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the protruding height H1 of the top portion 37a of the bonding wire 37 with respect to the light emitting diode element 32 is defined within a range of 200 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the plurality of light emitting diode rows 31 are respectively connected to the fifth and tenth via the pair of end bonding wires 41a and 41b.
  • the wiring conductors 15 and 20 are electrically connected to the conductor pattern.
  • end bond wires 41a and 41b for example, gold thin wires are used.
  • One end bonding wire 41a electrically connects the anode element electrode 33 of the light emitting diode element 32 located at one end of each light emitting diode row 31 and one conductor pattern.
  • the other end bonding wire 41 b electrically connects between the cathode element electrode 34 of the light emitting diode element 32 located at the other end of each light emitting diode row 31 and the other conductor pattern.
  • the end bonding wires 41 a and 41 b are wired so as to project in an arc in a direction away from the module substrate 2.
  • the plurality of light emitting diode rows 31 are electrically connected in parallel to the conductor pattern of the fifth wiring conductor 15. This connection relationship is the same for the other light emitting units 21 to 24 and 26 to 30.
  • a protective layer 42 is laminated on the outer peripheral portion of the first surface 3 a of the insulating layer 3.
  • the protective layer 42 is a resist layer having electrical insulation and surrounds the first to fifth metal reflective layers 6 to 10.
  • the protective layer 42 has a plurality of through holes 42a that expose the mounting holes 2e and the terminal portions 11a to 20a, 11b to 20b.
  • the frame body 44 is fixed on the protective layer 42.
  • the frame 44 is made of an insulating material such as synthetic resin.
  • the frame 44 includes first to fifth metal reflecting layers 6 to 10, first to tenth wiring conductors 11 to 20, first to tenth light emitting portions 21 to 30, a bonding wire 37, and an end bonding body.
  • the gwires 41a and 41b are collectively surrounded.
  • the sealing member 48 is filled in a region surrounded by the frame body 44.
  • the sealing member 48 is made of a light-transmitting resin material, and in this embodiment, a transparent dimethyl silicone resin is used.
  • the sealing member 48 includes first to fifth metal reflective layers 6 to 10, conductor patterns of the first to tenth wiring conductors 11 to 20, first to tenth light emitting portions 21 to 30, and a bonding wire 37.
  • the end bonding wires 41 a and 41 b are sealed on the module substrate 2. Therefore, the sealing member 48 is continuously laminated on the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 and the module substrate 2.
  • the thickness T of the sealing member 48 is, for example, 1 mm.
  • the sealing member 48 is injected into a region surrounded by the frame body 44 in a liquid state.
  • the sealing member 48 is cured by heating.
  • the bottom 48a of the cured sealing member 48 is formed on the first surface 3a of the module substrate 2 by the first to sixth metal reflecting layers 6 to 10 and the conductor pattern.
  • the formed step S is entered to fill the step S.
  • the cured sealing member 48 includes the insulating layer 3 of the module substrate 2, the first to sixth metal reflecting layers 6 to 10, the conductor patterns of the first to tenth wiring conductors 11 to 20 and the protective layer. Adhered to 42, these elements are continuously covered.
  • the bottom portion 48a of the sealing member 48 bites into the step S on the module substrate 2, and the bottom portion 48a of the sealing member 48 can function as an anchor for the module substrate 2.
  • the sealing member 48 is difficult to peel from the module substrate 2.
  • the sealing member 48 is thermally expanded and contracted in a direction intersecting with the direction in which the conductor patterns of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 and the first to tenth wiring conductors 11 to 20 extend.
  • the engagement portion between the bottom 48 a of the sealing member 48 and the step S counters the expansion and contraction of the sealing member 48.
  • the influence of the expansion and contraction of the sealing member 48 on the frame body 44 surrounding the sealing member 48 can be reduced. Therefore, the stress acting between the frame 44 and the sealing member 48 can be reduced, which is preferable in increasing the adhesive strength of the sealing member 48 to the module substrate 2.
  • the phosphor is mixed in the sealing member 48.
  • the phosphors are evenly dispersed in the sealing member 48.
  • a yellow phosphor that emits yellow light when excited by blue light emitted from the light emitting diode element 32 is used.
  • the phosphor mixed in the sealing member 48 is not limited to the yellow phosphor.
  • a red phosphor that emits red light when excited by blue light or a green phosphor that emits green light is added to the sealing member 48. You may do it.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 have a long and narrow rectangular shape in the direction in which the element electrodes 33 and 34 are arranged.
  • the light emitting diode elements 32 are arranged in a line at a predetermined pitch P1 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. For this reason, even under the condition that the space along the arrangement direction of the light emitting diode elements 32 is limited, the many light emitting diode elements 32 can be arranged in the direction in which the light emitting diode rows 31 extend. Therefore, the light emitting diode elements 32 can be arranged on the module substrate 2 with high density.
  • FIG. 8 shows a comparative example with respect to the present embodiment.
  • two light emitting diode elements 32 are arranged in a line at intervals in the longitudinal direction.
  • the bonding wires 37 that connect the element electrodes 33 and 34 of the adjacent light emitting diode elements 32 are wired in a straight line along the direction in which the light emitting diode elements 32 are arranged.
  • the size of the light emitting diode element 32 and the distance B1 between the side surfaces 32e of the adjacent light emitting diode elements 32 facing each other are the same as in the present embodiment shown in FIG.
  • the pitch P1 between the light emitting diode elements 32 in the present embodiment is narrower than the pitch P2 between the light emitting diode elements 32 in the comparative example.
  • the interval C1 between the second side surfaces 32d of the light emitting diode element 32 in the present embodiment is shorter than the interval C2 of the comparative example corresponding to the interval C1. Therefore, according to the present embodiment, a larger number of light emitting diode elements 32 can be arranged at a higher density than in the comparative example.
  • the longitudinal direction of the light emitting diode elements 32 matches the arrangement direction of the light emitting diode elements 32.
  • the interval B1 between the side surfaces 32e of the adjacent light emitting diode elements 32 becomes extremely narrow. For this reason, it is difficult for the sealing member 48 to flow between the adjacent light emitting diode elements 32.
  • the sealing member 48 flows smoothly between the adjacent light emitting diode elements 32, and bubbles are hardly generated between the light emitting diode elements 32. Therefore, it is possible to prevent a void that scatters light from remaining in the sealing member 48 and to obtain an appropriate light distribution.
  • the bonding wire 37 is wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements 32 when the light emitting diode row 31 is viewed in plan. Therefore, the length L1 of the bonding wire 37 shown in FIG. 7 can be secured longer than the length L2 of the bonding wire 37 of the comparative example shown in FIG. As a result, the bonding wire 37 can be easily routed, and the bonding wire 37 can be easily bonded to the device electrodes 33 and 34.
  • the bonding wire 37 becomes longer, the bonding wire 37 is easily deformed. For this reason, for example, even when the sealing member 48 covering the bonding wire 37 is thermally expanded and contracted due to the thermal influence of the light emitting diode element 32, the bonding wire 37 is smooth so as to follow the expansion and contraction of the sealing member 48. Transforms into
  • the stress applied to the end portion of the bonding wire 37 bonded to the element electrodes 33 and 34 can be reduced.
  • the reliability of the connection between the bonding wire 37 and the device electrodes 33 and 34 of the light emitting diode device 32 is increased, and the durability of the light emitting module 1 is improved.
  • a voltage is applied to the first to tenth light emitting units 21 to 30 through the terminal portions 11 a to 20 a and 11 b to 20 b of the first to tenth wiring conductors 11 to 20.
  • the light emitting diode elements 32 of the first to tenth light emitting portions 21 to 30 emit light all at once. Blue light emitted from the light emitting diode element 32 is incident on the sealing member 48. Part of the blue light incident on the sealing member 48 is absorbed by the yellow phosphor dispersed in the sealing member 48. The remaining blue light passes through the sealing member 48 without hitting the yellow phosphor and is emitted outside the light emitting module 1.
  • the yellow phosphor that has absorbed blue light is excited to emit mainly yellow light.
  • the yellow light passes through the sealing member 48 and is emitted outside the light emitting module 1.
  • the yellow light and the blue light are mixed with each other to become white light, and this white light is used for illumination.
  • a part of the light directed from the light emitting layer 32b of the light emitting diode element 32 to the module substrate 2 is: The light passes through the substrate 32a and the die bond material 35 and is incident on the silver layer 5c of the first to fifth metal reflecting layers 6-10.
  • the remaining light from the light emitting layer 32b toward the module substrate 2 is directly incident on the silver layer 5c of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 without passing through the substrate 32a and the die bonding material 35.
  • the widths of the first to tenth light emitting units 21 to 30 are the same. Further, the plurality of light emitting diode rows 31 constituting the first to tenth light emitting portions 21 to 30 have the same number of light emitting diode elements 32 connected in series. For this reason, the voltages applied to the light emitting diode rows 31 of the first to tenth light emitting portions 21 to 30 can be made equal, and variations in the light emission intensity of the light emitting diode elements 32 can be suppressed.
  • the total length of the third and eighth light emitting units 23 and 28 located at the center of the module substrate 2 is the longest, and the third light emitting unit 23
  • the second light emitting unit 22 and the fourth light emitting unit 24 adjacent to each other are shorter than the third light emitting unit 23, and the seventh light emitting unit 27 and the ninth light emitting unit adjacent to the eighth light emitting unit 28 are included.
  • the total length of 29 is shorter than the total length of the eighth light emitting unit 28.
  • the total length of the first light emitting unit 21 adjacent to the second light emitting unit 22 is shorter than that of the second light emitting unit 22, and the total length of the sixth light emitting unit 26 adjacent to the seventh light emitting unit 27 is seventh.
  • the total length of the fifth light emitting unit 25 adjacent to the fourth light emitting unit 24 is shorter than that of the fourth light emitting unit 24, and the total length of the tenth light emitting unit 30 adjacent to the ninth light emitting unit 29 is the first. 9 light-emitting portions 29 are shorter.
  • the total length of the first to tenth light emitting portions 21 to 30 is shortened from the center of the module substrate 2 in the direction of the long sides 2a and 2b of the module substrate 2. For this reason, when the light emitting module 1 is viewed in plan as shown in FIG. 1, the shape of the light emitting region in which the first to tenth light emitting units 21 to 30 are combined can be made to be a shape similar to a circle.
  • the shape of the light distribution pattern projected from the spotlight to the light irradiation region can be a shape similar to a circle.
  • the plurality of light emitting diode rows 31 included in the first to tenth light emitting portions 21 to 30 are connected in parallel to the conductor patterns of the first to tenth wiring conductors 11 to 20. Has been. For this reason, even if a specific light emitting diode row 31 cannot emit light, the other light emitting diode rows 31 continue to emit light. Therefore, the light emission of the first to tenth light emitting units 21 to 30 does not stop.
  • the light emitting module 1 includes first to tenth light emitting units 21 to 30 distributed so as to be line symmetric with respect to the center line A of the module substrate 2, and the first to tenth light emitting units 21 are provided.
  • the power distribution system for ⁇ 30 is independent. Therefore, for example, even if the first light emitting unit 21 stops emitting light, the remaining second to tenth light emitting units 22 to 30 continue to emit light. Therefore, the entire light emission of the light emitting module 1 does not stop.
  • the light emitting diode element 32 generates heat during light emission.
  • the heat generated by the light emitting diode element 32 is transmitted from the insulating layer 3 of the module substrate 2 to the heat sink (not shown) via the metal plate 4 and is released to the outside of the light emitting module 1 through this heat sink.
  • the light-emitting diode element 32 is thermally connected to the silver layer 5c of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 through a die bond material 35. Accordingly, the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 function as a heat spreader, and the heat of the light emitting diode element 32 is diffused to every corner of the first to fifth metal reflective layers 6 to 10. .
  • the heat of the light emitting diode element 32 can be transmitted to the module substrate 2 in a diffused state over a wide range. Therefore, the heat dissipation of the light emitting diode element 32 can be improved and the light emission efficiency of the light emitting diode element 32 can be maintained satisfactorily.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 are arranged so that the element electrodes 33 and 34 having the same polarity are adjacent to each other in the arrangement direction of the light emitting diode elements 32. Yes. Accordingly, the bonding wires 37 that connect the element electrodes 33 and 34 of the adjacent light emitting diode elements 32 are wired obliquely with respect to the arrangement direction of the light emitting diode elements 32.
  • the plurality of light emitting diode elements 32 may be supplied onto the module substrate 2 with the direction of the element electrodes 33 and 34 having the same polarity aligned. In other words, it is not necessary to alternately reverse the direction of the light emitting diode element 32 so that the element electrodes 33 and 34 having different polarities are adjacent to each other. As a result, the work of mounting a large number of light emitting diode elements 32 on the module substrate 2 can be easily performed, and the manufacturing efficiency of the light emitting module 1 can be increased.
  • this configuration is advantageous in inspecting whether or not the bonding wires 37 are correctly wired, and this also contributes to the improvement of the manufacturing efficiency of the light emitting module 1.
  • the bonding wire 37 is composed of a thin copper wire.
  • the bonding wire 37 made of copper is bonded to the device electrodes 33 and 34 of the light emitting diode device 32, the strength of the region from the device electrodes 33 and 34 to approximately 100 ⁇ m to 180 ⁇ m is reduced by recrystallization. Since the bonding wire 37 is covered with the sealing member 48, when the sealing member 48 is thermally expanded and contracted due to the thermal influence of the light emitting diode element 32, the bonding wire 37 is subjected to stress accompanying expansion and contraction of the sealing member 48. The bonding wire 37 may break or break without being able to withstand.
  • the bonding wire 37 projects in an arc shape in a direction away from the module substrate 2 between the adjacent light emitting diode elements 32, and the top portion 37 a of the bonding wire 37 with respect to the module substrate 2.
  • the overhang height H1 is defined in the range of 200 ⁇ m to 500 ⁇ m.
  • the entire length of the bonding wire 37 exceeds the length of the region where the strength is reduced by recrystallization. Therefore, the original strength of the bonding wire 37 can be ensured.
  • the top portion 37a of the bonding wire 37 can be reliably sealed inside the sealing member 48 having a thickness T of 1 mm. For this reason, the top portion 37a of the bonding wire 37 does not protrude out of the sealing member 48, and damage to the bonding wire 37 can be prevented.
  • the bonding wire 37 having an appropriate length can be sealed in the sealing member 48 even though the thickness T of the sealing member 48 is set to 1 mm in order to reduce the thickness of the light emitting module 1. it can. For this reason, even if the sealing member 48 is thermally expanded and contracted due to the thermal influence of the light emitting diode element 32, it is possible to prevent a large stress from being generated in the bonding wire 37. Therefore, damage to the bonding wire 37 can be avoided, and the reliability of the connection between the bonding wire 37 and the light emitting diode element 32 is improved.
  • the protruding height H1 of the bonding wire 37 with respect to the light emitting diode element 32 becomes appropriate, so that the flow of the sealing member 48 filled with the bonding wire 37 between the light emitting diode elements 32 can be prevented.
  • the light emitting module is not limited to a light source for a spotlight, but can also be applied as a light source for a road lighting device, for example.
  • the light emitting diode element is bonded onto the light reflecting surface of the metal reflecting layer.
  • the metal reflective layer is not an essential component, and the light emitting diode element may be bonded onto the insulating layer of the module substrate by omitting the metal reflective layer.
  • the second embodiment is different from the first embodiment in matters relating to the die bond material for adhering the light emitting diode element to the first to fifth metal reflective layers.
  • the basic configuration of the light emitting module excluding the die bonding material is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the die bond material 35 is applied so as to cover the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10, and between the silver layer 5 c and the substrate 32 a of each light emitting diode element 32. Is intervened.
  • the die bond material 35 covers the entire area except for the side edge of the silver layer 5c.
  • the die-bonding material 35 continuously covers a region corresponding to the plurality of light-emitting diode elements 32 in the silver layer 5c, a region between adjacent light-emitting diode elements 32, and a region between adjacent light-emitting diode rows 31. ing. As a result, the die bond material 35 protrudes around the light emitting diode element 32 on the silver layer 5c.
  • the die bond material 35 is made of a resin material having optical transparency.
  • This resin material contains a phenyl silicone component and has, for example, a water vapor transmission rate of 100 cc / m 2 ⁇ day.
  • the resin material containing the phenyl silicone component has lower gas permeability than the dimethyl silicone resin constituting the sealing member 48.
  • dimethyl silicone resin has a lower flexural modulus than a resin material containing a phenyl silicone component. For this reason, the sealing member 48 using dimethyl silicone resin is richer in flexibility than the die bond material 35 containing a phenyl silicone component.
  • the sealing member 48 of the light emitting module 1 is thermally expanded and contracted by a heat cycle based on light emission and light emission stop of the light emitting diode element 32.
  • the sealing member 48 is made of a dimethyl silicone resin that is softer than the die bond material 35. For this reason, even if the sealing member 48 covering the bonding wire 37 expands and contracts due to the heat effect of the light emitting diode element 32, the stress applied to the bonding wire 37 can be reduced.
  • the bonding portion between the bonding wire 37 and the element electrodes 33 and 34 of the light emitting diode element 32 is hardly damaged, and the reliability of the electrical connection between the bonding wire 37 and the light emitting diode element 32 can be maintained.
  • the flexible sealing member 48 has higher gas permeability than the die bond material 35. Therefore, for example, when the light emitting module 1 is used in an environment where a lot of corrosive gas and water vapor is generated, the corrosive gas and water vapor pass through the sealing member 48 and enter the first to fifth metal reflective layers 6 to 10. Can be reached.
  • the die bond material 35 for bonding the light emitting diode element 32 on the silver layer 5c of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 has a gas permeability higher than that of the sealing member 48. It is composed of a resin material containing a low phenyl silicone component. Moreover, the die bond material 35 continuously covers the region corresponding to the plurality of light emitting diode elements 32 in the silver layer 5c, the region between the adjacent light emitting diode elements 32, and the region between the adjacent light emitting diode rows 31. The corrosive gas and water vapor that permeate the sealing member 48 reach the die bond material 35.
  • the corrosive gas and water vapor that permeate the sealing member 48 reach the die bond material 35.
  • the corrosive gas and the water vapor are blocked by the die bonding material 35 and hardly reach the silver layer 5c.
  • the silver layer 5c that reflects the light of the light emitting diode element 32 can be prevented from being discolored by being exposed to corrosive gas or water vapor. Therefore, the light reflection performance of the silver layer 5c constituting the light reflection surface 5d can be maintained satisfactorily, and the light traveling from the light emitting diode 32 toward the module substrate 2 can be efficiently reflected in the light utilization direction. it can.
  • the discoloration of the silver layer 5c is prevented even in an environment where corrosive gas or water vapor is high, and the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 are prevented. Light reflection performance can be maintained satisfactorily.
  • the present inventor conducted the following test in order to verify the effect when the die bond material 35 having a gas permeability lower than that of the sealing member 48 was used.
  • the light emitting module 1 was accommodated in a 100 cc glass bottle together with 50 g of sulfur powder and left at a temperature of 80 ° C. for 24 hours.
  • the light emitting module 1 is exposed to sulfur oxide (Sox) generated by the sulfur powder by being left at a constant temperature.
  • Corrosive gas such as sulfur oxide passes through the sealing member 48 of the light emitting module 1 and reaches the silver layer 5c forming the light reflecting surface 5d.
  • a resin material containing a phenyl silicone component having a gas permeability lower than that of the sealing member 48 as the die bond material 35, it becomes difficult for the corrosive gas to pass through the die bond material 35. If the corrosive gas is blocked by the die bond material 35, the corrosive gas is less likely to adhere to the silver layer 5c, and a decrease in the luminous flux maintenance factor of the light emitting module 1 due to the discoloration of the silver layer 5c can be prevented.
  • the light emitting module 1 using the die bond material 35 containing a phenyl silicone component and having a water vapor transmission rate of 100 cc / m 2 ⁇ day has a luminous flux maintenance factor of 90 even when left at a constant temperature for 24 hours. % Or more was confirmed.
  • the die bond material 35 is harder than the sealing member 48 because the gas permeability is lower than that of the sealing member 48. However, the die bond material 35 is only interposed between the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 and the substrate 32 a of the light emitting diode element 32, and is separated from the bonding wire 37. Therefore, even if the die bond material 35 expands and contracts with the heat cycle, the die bond material 35 does not give stress to the bonding wire 37.
  • a resin material containing a phenyl silicone component is used as the die bond material.
  • both the die bond material and the sealing member may contain the phenyl silicone component.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in matters relating to the die bond material for adhering the light emitting diode element to the first to fifth metal reflective layers.
  • the basic configuration of the light emitting module excluding the die bonding material is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 3 of the first embodiment, and mainly shows the states of the fifth and tenth light emitting portions 25 and 30 bonded on the fifth metal reflective layer 10. Show.
  • the die bonding material 35 for bonding the light emitting diode elements 32 of the light emitting diode row 31 to the light reflecting surface 5 d of the fifth metal reflecting layer 10 has a plurality of pad portions 51.
  • the pad portion 51 corresponds to each light emitting diode element 32 and has a larger shape than each light emitting diode element 32.
  • each pad portion 51 is circular.
  • the diameter D of each pad portion 51 is substantially equal to the pitch P ⁇ b> 1 between the adjacent light emitting diode elements 32. Further, the diameter D of each pad portion 51 is desirably 1.5 to 2.0 times the longitudinal dimension of the light emitting diode element 32.
  • the light emitting diode element 32 is placed at the center of the pad portion 51. For this reason, the pad portion 51 does not protrude slightly from the outer peripheral edge of the substrate 32 a of the light emitting diode element 32, but actively protrudes largely toward the periphery of the light emitting diode element 32.
  • the pad portions 51 adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode rows 31 extend are arranged so that the outer peripheral edge portions thereof are partially continuous. Similarly, even in the pad portions 51 adjacent to each other in the direction orthogonal to the direction in which the light emitting diode rows 31 extend, the outer peripheral edge portions are arranged so as to be partially continuous.
  • the pad portion 51 forms a number of irregularities on the fifth metal reflective layer 10.
  • a part of the sealing member 48 filled on the module substrate 2 enters the gap G and is in contact with the light reflecting surface 5d. For this reason, the sealing member 48 is apparently cut into irregularities, which is preferable in increasing the bonding strength of the sealing member 48 to the module substrate 2.
  • a stamp device (not shown) with a circular stamp.
  • an uncured die bond material is applied onto the light reflecting surface 5d of the fifth metal reflecting layer 10 using a stamp device.
  • a plurality of circular application parts 51a are arranged on the light reflecting surface 5d so as to be adjacent to each other at a close distance.
  • the light emitting diode elements 32 are supplied one by one to the center of the coating part 51a. Subsequently, the module substrate 2 is accommodated in a heating furnace to cure the application part 51a. Thereby, the light emitting diode element 32 is bonded onto the light reflecting surface 5d of the fifth metal reflecting layer 10. The procedure for adhering the light emitting diode element 32 to the light reflecting surface 5d is the same for the other metal reflecting layers 6-9.
  • each application part 51a flows so that the outer periphery part may spread toward the outside along a diameter direction.
  • the outer peripheral edge portions of the adjacent application portions 51a are partially continuous, and a plurality of pad portions 51 are formed on the light reflecting surface 5d.
  • a plurality of gaps G surrounded by a plurality of adjacent pad portions 51 are formed on the light reflecting surface 5d.
  • the pad portion 51 of the die bond material 35 protrudes greatly around the individual light emitting diode elements 32. Therefore, most of the light traveling from the light emitting diode element 32 toward the module substrate 2 can be reflected by the pad portion 51 in the light utilization direction.
  • the first to fifth metal reflective layers are located at the positions corresponding to the individual light emitting diode elements 32 and their surroundings. Corrosive gas or water vapor directed to the 6 to 10 silver layers 5c can be blocked by the individual pad portions 51 of the die bond material 35.
  • the light reflecting surface 5d is not covered with the die bonding material 35, and the sealing member 48 is in direct contact with the light reflecting surface 5d. Therefore, it cannot be denied that the corrosive gas or water vapor that has passed through the sealing member 48 reaches the light reflecting surface 5d and the silver layer 5c is discolored.
  • the gap G is away from the light emitting diode element 32, even if the silver layer 5c changes color at the position of the gap G, the light reflection performance of the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 is adversely affected. There is nothing. Therefore, the light emitted from the light emitting diode element 32 can be efficiently extracted out of the light emitting module 1.
  • FIG. 14 discloses a fourth embodiment of the present invention.
  • the fourth embodiment is related to the third embodiment.
  • the light emitting diode elements 32 of the light emitting diode array 31 are individually bonded to the light reflecting surface 5 d of the fifth metal reflecting layer 10 via the pad portions 51 of the die bond material 35.
  • the pad portions 51 adjacent to each other in the direction in which the light emitting diode row 31 extends are arranged so that the outer peripheral portion thereof is partially continuous.
  • the outer peripheral edge portions of the pad portions 51 adjacent to each other in the direction orthogonal to the extending direction of the light emitting diode rows 31 are separated from each other. Therefore, a gap 61 is formed between the light emitting diode rows 31 adjacent to each other in the longitudinal direction of the fifth metal reflective layer 10.
  • the gap 61 extends in the width direction of the fifth metal reflection layer 10.
  • the relationship among the light emitting diode row 31, the pad portion 51, and the gap 61 is the same in the other metal reflective layers 6-9.
  • the corrosive gas or water vapor that passes through the sealing member 48 and travels toward the silver layer 5c of the first to fifth metal reflective layers 6 to 10 can be blocked by the individual pad portions 51 of the die bond material 35. Therefore, discoloration of the silver layer 5c of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 can be prevented, and the light reflecting performance of the first to fifth metal reflecting layers 6 to 10 can be maintained well.
  • the light reflecting surface 5d is not covered with the die bonding material 35, and the sealing member 48 is in direct contact with the light reflecting surface 5d. Therefore, it cannot be denied that the corrosive gas or water vapor that has passed through the sealing member 48 reaches the light reflecting surface 5d and the silver layer 5c is discolored.
  • the gap 61 is separated from the light emitting diode element 32, even if the silver layer 5c is discolored at a position corresponding to the gap 61, the light reflection performance of the first to fifth metal reflection layers 6 to 10 is adversely affected. Will not occur. Therefore, the light emitted from the light emitting diode element 32 can be efficiently extracted out of the light emitting module 1.
  • the shape of the pad portion of the die bond material is not limited to a circle.
  • the shape of each pad may be, for example, a rhombus or a hexagon.
  • the fifth embodiment discloses a specific configuration of a spotlight 100 that is an example of a lighting device.
  • the spotlight 100 includes a pair of light emitting modules 101a and 101b, a main body 102, and a reflecting mirror 103.
  • the light emitting modules 101a and 101b have the same configuration as the light emitting module 1 of the first embodiment, and each have a module substrate 104.
  • a sealing member 105 is stacked on the module substrate 104.
  • the sealing member 105 is light transmissive and seals a plurality of light emitting diode elements and conductor patterns (both not shown) on the module substrate 104.
  • the surface of the module substrate 104 opposite to the sealing member 105 is made of a metal plate having excellent thermal conductivity, such as aluminum or copper.
  • the main body 102 of the spotlight 100 includes a heat sink 107 and a heat receiving portion 108.
  • the heat sink 107 is made of a lightweight metal material having excellent thermal conductivity, such as aluminum.
  • the heat sink 107 includes a disk-shaped base portion 109 and a plurality of heat radiation fins 110 protruding from the back surface of the base portion 109.
  • the heat radiating fins 110 have a flat plate shape and are arranged in parallel with a space therebetween.
  • the heat receiving portion 108 is made of a metal having excellent thermal conductivity such as aluminum or copper, and has a square plate shape having a predetermined thickness.
  • the heat receiving portion 108 is fixed to the center portion of the surface of the base portion 109 via a screw 111. Therefore, the heat receiving portion 108 protrudes from the surface of the base portion 109 toward the opposite side of the heat radiation fin 110 and is thermally connected to the base portion 109.
  • the heat receiving portion 108 has a first side surface 113a and a second side surface 113b.
  • the first and second side surfaces 113a and 113b are parallel to each other and extend along the vertical direction.
  • the module substrates 104 of the light emitting modules 101a and 101b are fixed to the first and second side surfaces 113a and 113b of the heat receiving unit 108 via screws (not shown), respectively.
  • the module substrate 104 has its metal plate facing the first and second side surfaces 113a and 113b of the heat receiving portion 108, and is transmitted between these metal plate and the first and second side surfaces 113a and 113b, respectively.
  • a thermal sheet 114 is interposed. The heat transfer sheet 114 thermally connects the module substrate 104 and the heat receiving unit 108.
  • a concave mirror is used as the reflecting mirror 103.
  • the reflecting mirror 103 has a pair of reflecting plates 115a and 115b.
  • the reflecting mirrors 115a and 115b are fixed to the surface of the base portion 109 of the heat sink 107 with screws 116, respectively.
  • the reflecting mirrors 115a and 115b are arranged symmetrically with the heat receiving portion 108 interposed therebetween. Therefore, the light emitting module 101a fixed to the first side surface 113a of the heat receiving unit 108 faces the light reflecting surface 117a of the reflecting plate 115a, and the light emitting module 101b fixed to the second side surface 113b of the heat receiving unit 108 is reflected to the reflecting plate 115b. It faces the light reflecting surface 117b.
  • the centers of the light emitting areas of the light emitting modules 101a and 101b are the reflecting mirrors 115a and 115b. Located at the focal point.
  • the cover 120 includes a cylindrical main body 121. One end of the main body 121 abuts on the outer peripheral portion of the surface of the base portion 109 of the heat sink 107 coaxially.
  • a flare portion 122 is coaxially formed at the other end of the main body portion 121.
  • the flare part 122 is expanded toward the outer side along the radial direction of the main body 121 as the distance from the main body 121 increases.
  • the flare part 122 is in contact with the outer peripheral part of the reflecting mirror 103 adjacent to the opening end of the reflecting mirror 103 from the outside.
  • the spotlight 100 having such a configuration, when the light emitting modules 101a and 101b emit light, white light transmitted through the sealing member 105 is incident on the light reflecting surfaces 117a and 117b of the reflecting plates 115a and 115b.
  • the light incident on the light reflecting surfaces 117 a and 117 b is reflected by the light reflecting surfaces 117 a and 117 b so as to be parallel to the optical axis L of the spotlight 100, and is emitted from the opening end of the reflecting mirror 103 toward the irradiation target. Is done.
  • the light emitting modules 101a and 101b that are the light sources of the spotlight 100 have the same configuration as the light emitting module 1 of the first embodiment. Therefore, it is possible to use the light emitting modules 101a and 101b having high manufacturing efficiency and advantageous in terms of cost as the light source of the spotlight 100. Therefore, the manufacturing cost of the spotlight 100 can be reduced, and the inexpensive spotlight 100 can be provided.
  • the heat generated by the light emitting diode element when the light emitting modules 101 a and 101 b emit light is transmitted from the metal plate of the module substrate 104 to the heat receiving portion 108 of the main body 102.
  • the heat of the light emitting diode element transmitted to the heat receiving portion 108 is transferred from the heat receiving portion 108 to the base portion 109 of the heat sink 107 and is released from the heat radiation fins 110 of the heat sink 107 to the atmosphere.
  • the heat of the light emitting modules 101a and 101b can be actively released using the main body 102 of the spotlight 100. Therefore, an excessive temperature rise of the light emitting diode elements included in the light emitting modules 101a and 101b can be prevented, and the light emission efficiency of the light emitting modules 101a and 101b can be favorably maintained.
  • the lighting device according to the present invention is not limited to a spotlight, and can be similarly applied to other lighting devices such as a downlight, a security light, a bracket light, and a pendant light.

Abstract

 発光モジュール(1)は、モジュール基板(2)、発光ダイオード列(31)および封止部材(48)を備える。発光ダイオード列(31)は、複数の発光ダイオード素子(32)と、発光ダイオード素子(32)の間を接続する複数のボンディングワイヤ(37)と含む。発光ダイオード素子(32)は、一対の素子電極(33, 34)を有するとともに、素子電極(33, 34)が並ぶ方向に延びる矩形状である。封止部材(48)は、発光ダイオード列(31)を封止するようにモジュール基板(2)に積層されている。発光ダイオード素子(32)は、素子電極(33, 34)が並ぶ方向と交差する方向に間隔を存して配列され、隣り合う発光ダイオード素子(32)の間では、同じ極性を有する素子電極(33, 34)が発光ダイオード素子(32)の配列方向に隣り合うように並んでいる。ボンディングワイヤ(37)は、隣り合う発光ダイオード素子(32)の異なる極性の素子電極(33, 34)の間を接続するように発光ダイオード素子(32)の配列方向に対して斜めに配線されている。

Description

発光モジュールおよび照明装置
 本発明は、複数の発光ダイオード素子を有する発光モジュールに関する。さらに、本発明は、複数の発光ダイオード素子を有する発光モジュールを光源として用いる照明装置に関する。
 例えば特許文献1は、COB(chip on board)型の照明装置を開示している。この種の照明装置は、白色の表面を有する樹脂基板、複数の発光ダイオード列、リフレクタおよび封止部材を備えている。
 発光ダイオード列は、樹脂基板の表面に沿って直線状に延びているとともに、発光ダイオード列が延びる方向と直交する方向に互いに間隔を存して平行に配置されている。リフレクタは、発光ダイオード列を取り囲むように樹脂基板の表面に接着されている。封止部材は、蛍光体が混ぜられた透明なシリコーン樹脂で構成されている。封止部材は、発光ダイオード列を封止するようにリフレクタで囲まれた領域に充填されている。
 発光ダイオード列は、夫々複数の発光ダイオード素子を備えている。発光ダイオード素子は、互いに間隔を存して一列に並んでいる。各発光ダイオード素子は、一対の素子電極を有するとともに、ダイボンド材を用いて樹脂基板の表面に接着されている。
 発光ダイオード列が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子は、ボンディングワイヤを介して電気的に接続されている。ボンディングワイヤの一端は、隣り合う発光ダイオード素子のうちの一方の発光ダイオード素子の素子電極に接続されている。ボンディングワイヤの他端は、他方の発光ダイオード素子の素子電極に接続されている。このため、発光ダイオード列は、複数の発光ダイオード素子を直列に接続した構成となっている。
 従来の照明装置によると、各発光ダイオード素子の素子電極は、発光ダイオード列が延びる方向に並んでいる。このため、ボンディングワイヤにしても発光ダイオード列を平面的に見た場合に、発光ダイオード列が延びる方向に沿って真っ直ぐに配線されている。
 さらに、複数の発光ダイオード列の全長は、いずれも同等となっている。これら発光ダイオード列が互いに間隔を存して平行に配列されることで、数多くの発光ダイオード素子が前記リフレクタで囲まれた領域の略全域に亘ってマトリクス状に規則的に配列されている。
 このような構成の照明装置によれば、発光ダイオード列が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子の間に、ボンディングワイヤが接合される中継用のボンディングパッドを必要としない。そのため、隣り合う発光ダイオード素子の間のピッチを狭くすることができ、数多くの発光ダイオード素子を高密度に配置する上で適している。それとともに、隣り合う発光ダイオード素子の間のピッチが狭くなれば、発光ダイオード列を平面的に見た時に、隣り合う発光ダイオード素子の間に跨るボンディングワイヤの長さが短くなる。この結果、ボンディグワイヤが封止部材の重みで変形するのを抑制できる。
特開2008-277561号公報
 発光ダイオード素子は、平面的に見た時の形状が矩形であるのが一般的である。発光ダイオード素子が有する一対の素子電極は、発光ダイオード素子の長手方向に間隔を存して並べられている。このため、特許文献1に記載された照明装置において、発光ダイオード列が延びる方向のスペースが制限されている場合、以下の課題がある。
 発光ダイオード列では、複数の発光ダイオード素子が一列に並んでいるので、隣り合う発光ダイオード素子は、夫々互いに向かい合う側面を有している。隣り合う発光ダイオード素子の側面の間の間隔は、隣り合う発光ダイオード素子の間のピッチよりも狭くなっている。
 したがって、複数の発光ダイオード素子を配列するに際して、隣り合う発光ダイオード素子の側面の間の間隔のサイズを優先すると、制限されたスペースに配置できる発光ダイオード素子の数が減少する。よって、複数の発光ダイオード素子を高密度に配列する上で好ましくない。
 これに対し、複数の発光ダイオード素子を配列するに際して、制限されたスペースに配置すべき発光ダイオード素子の数を優先すると、隣り合う発光ダイオード素子の側面の間の間隔が非常に狭くなる。このため、発光ダイオード素子を封止する封止部材が隣り合う発光ダイオード素子の間に流入し難くなって、隣り合う発光ダイオード素子の間に気泡が発生するのを否めない。気泡は、ボイドとなって封止部材の中に残留する。ボイドは、発光ダイオード素子からの光が入射された時に光を散乱させるため、適正な配光を乱すことがある。
 加えて、発光ダイオード素子を高密度に配列する条件の下でも、隣り合う発光ダイオード素子の間に跨るボンディングワイヤは、発光ダイオード列を平面的に見た時に、発光ダイオード列が延びる方向に沿って真っ直ぐに配線されている。このため、ボンディングワイヤの長さが短くなり過ぎてしまう。ボンディングワイヤが短過ぎると、ボンディングワイヤを素子電極にボンディングする時の作業性が損なわれてしまい、発光ダイオード列を製造する上で好ましくない。それとともに、短過ぎるボンディングワイヤは変形し難いので、ボンディングワイヤの取り扱いが悪くなる。
 さらに、素子電極に接合されたボンディングワイヤの端部は、再結晶化により強度が低下するのを避けられない。そのため、ボンディングワイヤを密封している封止部材が発光ダイオード素子の熱影響を受けて熱的に伸び縮みすると、封止部材の伸び縮みがボンディングワイヤにストレスとして繰り返し作用する。よって、ボンディングワイヤが強度の弱い端部で折れる虞がある。
 本発明の目的は、複数の発光ダイオード素子を高密度に配列する条件の下でも、作業性を良好に維持することができ、製造効率を高めることができる発光モジュールを得ることにある。
 本発明の他の目的は、製造効率を高めた発光モジュールを光源として備える照明装置を得ることにある。
 前記目的を達成するため、請求項1の発明に係る発光モジュールは、モジュール基板、発光ダイオード列および封止部材を備えている。発光ダイオード列は、アノード用の素子電極およびカソード用の素子電極を有するとともに、前記素子電極が並ぶ方向に延びる矩形状をなす複数の発光ダイオード素子と、隣り合う発光ダイオード素子の間を電気的に直列に接続する複数のボンディングワイヤと、含んでおり、前記発光ダイオード素子が前記モジュール基板に固定されている。封止部材は、透光性を有するとともに、前記発光ダイオード列を封止するように前記モジュール基板に積層されている。
 前記複数の発光ダイオード素子は、前記素子電極が並ぶ方向と交差する方向に間隔を存して配列され、隣り合う発光ダイオード素子の間では、同じ極性を有する素子電極が前記発光ダイオード素子の配列方向に互いに隣り合うように並んでいる。前記ボンディングワイヤは、前記隣り合う発光ダイオード素子の異なる極性の素子電極の間を接続するように前記発光ダイオード素子の配列方向に対して斜めに配線されている。
 請求項1の発光モジュールにおいて、発光ダイオード素子とはベアチップからなる半導体発光素子のことを指している。発光ダイオード素子は、素子電極の方向から平面的に見た時の形状が長方形であって、素子電極は発光ダイオード素子の長手方向に沿うように並べられている。
 発光モジュールのモジュール基板は、合成樹脂、ガラスあるいはセラミック製の絶縁層を備えている。絶縁層は、単層でもよいし、多層であってもよい。さらに、モジュール基板の放熱性を促進させるために、絶縁層の裏面に金属板を積層した構成を採用してもよい。
 発光モジュールの発光ダイオード列は、直線状であることが望ましいが、例えば発光ダイオード列の一端と他端との間に、直角に折り曲げられた複数の曲げ部を有する形状としてもよい。発光モジュールのボンディングワイヤは金属細線であればよく、銅(Au)の細線を用いることが望ましい。
 請求項1の発光モジュールにおいて、封止部材としては、透明ガラスおよび透光性を有する樹脂材料の一例である透明シリコーン樹脂、透明ウレタン樹脂、透明アクリル樹脂などを用いることができる。
 請求項1の発光モジュールにおいて、青色の光を発する発光ダイオード素子を用いて白色の光を得るためには、青色の光で励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を封止部材に混ぜるとよい。同様に、紫外線を発する発光ダイオード素子を用いて白色の光を得るためには、紫外線で励起されて赤色の光を放射する赤色蛍光体、紫外線で励起されて緑色の光を放射する緑色蛍光体および紫外線で励起されて青色の光を放射する青色蛍光体を封止部材に混ぜるとよい。さらに、赤色、緑色および青色の光を発する三種類の発光ダイオード素子を一組とする複数の発光ユニットをモジュール基板の上に実装してもよい。この場合、三種類の発光ダイオード素子が発する光が互いに混じり合って、各発光ユニットから白色の光が放射されるので、封止部材に蛍光体を混ぜる必要はない。
 請求項1の発光モジュールによると、発光ダイオード列を構成する複数の発光ダイオード素子は、一対の素子電極が並ぶ方向と交差する方向に互いに間隔を存して配列されている。このため、例えば発光ダイオード列が延びる方向のスペースが制限された条件の下においても、発光ダイオード列が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子の間のピッチを狭めて、発光ダイオード列が延びる方向に数多くの発光ダイオード素子を並べることが可能となる。よって、モジュール基板の上に発光ダイオード素子を高密度に配置できる。
 さらに、請求項1の発光モジュールでは、発光ダイオード素子の同じ極性を有する素子電極が発光ダイオード素子の配列方向に隣り合うように並んでいる。これにより、隣り合う発光ダイオード素子の異なる極性の素子電極の間を接続するボンディングワイヤは、発光ダイオード素子の配列方向に対して斜めに配線されている。
 したがって、複数の発光ダイオード素子は、同じ極性を有する素子電極の向きを揃えた状態でモジュール基板に供給すればよい。言い換えると、極性が異なる素子電極が隣り合うように発光ダイオード素子の向きを交互に反転させる必要はない。よって、数多くの発光ダイオード素子をモジュール基板に実装する際の作業性が向上する。
 加えて、発光モジュールを平面的に見た時に、発光ダイオード素子の間に跨る全てのボンディングワイヤが同一の方向に傾斜している。この結果、複数のボンディングワイヤが一定の規則に則って配列されるので、ボンディングワイヤの配線に欠陥があるか否かを容易に確認できる。
 さらに、ボンディングワイヤが発光ダイオード素子の配列方向に沿って真っ直ぐに配線されている場合との比較において、発光モジュールを平面的に見た時のボンディングワイヤの長さを確保できる。このため、ボンディングワイヤを素子電極にボンディングする作業を容易に行なえる。
 それとともに、ボンディングワイヤが変形し易くなるので、ボンディングワイヤを覆う封止部材が発光ダイオード素子の熱影響を受けて熱的に伸び縮みした場合でも、ボンディングワイヤが封止部材の伸び縮みに追従するように滑らかに変形する。よって、素子電極に接合されたボンディングワイヤの端部に加わるストレスを軽減できる。
 請求項2の発光モジュールでは、ボンディングワイヤが隣り合う発光ダイオード素子の間でモジュール基板から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出している。発光ダイオード素子に対するボンディングワイヤの頂部の張り出し高さは、200μm~500μmに規定されている。
 素子電極に接合されたボンディングワイヤは、一般に銅の細線が用いられている。銅製のボンディングワイヤを素子電極にボンディングすると、ボンディングワイヤのうち素子電極から概ね100μm~180μmまでの領域の強度が再結晶化により低下する。そのため、ボンディングワイヤの張り出し高さが200μmを下回ると、ボンディングワイヤを覆う封止部材が熱的に伸び縮みした時に、ボンディングワイヤが封止部材の伸び縮みに伴うストレスに耐え切れずに屈折する可能性が高くなる。
 一方、発光ダイオード素子およびボンディングワイヤは、封止部材で覆われている。そのため、ボンディングワイヤの張り出し高さが500μmを上回ると、ボンディングワイヤの頂部が封止部材から発光モジュールの外に食み出してしまい、ボンディングワイヤが損傷するのを否めない。それとともに、ボンディングワイヤがあまり長過ぎるので、封止部材が熱的に伸び縮みした時にボンディングワイヤに大きな応力が生じ、ボンディングワイヤの断線を招く原因となることがあり得る。
 そのため、ボンディングワイヤの張り出し高さを200μm~500μmの範囲内とすることで、ボンディングワイヤの強度を高めて、ボンディングワイヤの不所望な損傷および断線を防止できる。
 加えて、発光ダイオード素子に対するボンディングワイヤの張り出し高さが適正となって、隣り合う発光ダイオード素子の間に封止部材が充填され易くなる。言い換えると、隣り合う発光ダイオード素子の間に跨るボンディングワイヤが、発光ダイオード素子の間に充填される封止部材の流れを妨げるのを防止できる。この結果、隣り合う発光ダイオード素子の間に気泡が発生し難くなり、気泡がボイドとなって封止部材の中に残るのを回避できる。
 請求項3の発光モジュールでは、封止部材が樹脂材料で形成されている。封止部材としては、例えば曲げ弾性率が低い透明なジメチルシリコーン樹脂を用いることができる。封止部材に用いる樹脂材料は、ジメチルシリコーン樹脂に限らず、同様の性質を有するその他の透光性樹脂材料を用いることができる。曲げ弾性率が低い樹脂材料は、柔軟性に富んでいるので、封止部材が熱的に伸び縮みしたとしても、封止部材がボンディングワイヤに与えるストレスを軽減できる。
 請求項4の発光モジュールは、モジュール基板に積層された光反射面を有する金属反射層と;発光ダイオード素子と光反射面との間に介在されて、発光ダイオード素子を金属反射層に接着する透光性ダイボンド材と;をさらに備えている。前記ダイボンド材は、前記封止部材よりもガス透過性が低い樹脂材料で形成されているとともに、前記金属反射層の上で前記発光ダイオード素子の周囲に張り出している。
 請求項4の発光モジュールにおいて、金属反射層の光反射面とは、発光ダイオード素子から放射された光を反射させて、光を効率よく取り出すためのものである。金属反射層は、複数の発光ダイオード素子を実装できる大きさを有している。金属反射層は、一種類の金属材料を用いた単層でもよいし、あるいは異種金属を積層した多層でもよい。さらに、金属反射層は、モジュール基板の上に少なくとも一つ積層されていればよい。
 請求項4の発光モジュールにおいて、ダイボンド材を構成する樹脂材料としては、例えば水蒸気透過率が100cc/m2・day以下である透明なシリコーン樹脂を用いることが好ましい。それとともに、ダイボンド材は、複数の発光ダイオード素子を個々に金属反射層に接着できればよく、隣り合う発光ダイオード素子に対応するダイボンド材が互いに連続していてもよいし、互いに離れていてもよい。さらに、ダイボンド材は、金属反射層の光反射面のうち、少なくとも複数の発光ダイオード素子が配列される領域を全面的に覆うように設けてもよい。
 請求項4の発光モジュールによると、発光ダイオード素子が発光した時に、発光ダイオード素子が発する熱の多くは、発光ダイオード素子から金属反射層に伝わるとともに、金属反射層の隅々にまで広く拡散される。金属反射層に拡散された熱は、金属反射層からモジュール基板に伝わるので、発光ダイオード素子の放熱性が向上する。
 しかも、金属反射層は、光反射面に入射した発光ダイオード素子の光を光の利用方向に反射させる。これにより、光の取り出し効率が高まり、光を無駄なく有効に活用できる。
 請求項4の発光モジュールによると、発光ダイオード素子と金属反射層との間に介在されたダイボンド材は、封止部材よりもガス透過性が低いとともに、発光ダイオード素子の周囲に張り出している。このため、例えば腐食性ガスが封止部材を透過したとしても、金属反射層のうち発光ダイオード素子に対応する位置および発光ダイオード素子の周囲を含む領域に封止部材を透過した腐食性ガスが到達し難くなる。したがって、腐食性ガスによる金属反射層の変色が抑制されて、金属反射層の光反射性能を良好に維持できる。
 ガス透過性が低いダイボンド材は、封止部材よりも硬くなるのを避けられない。しかしながら、硬質なダイボンド材は、発光ダイオード列のボンディングワイヤから離れている。このため、ダイボンド材がヒートサイクルによって熱的に伸び縮みしたとしても、ダイボンド材がボンディングワイヤにストレスを与える因子とはならない。
 請求項5の発光モジュールでは、封止部材がダイボンド材よりも柔らかい樹脂材料で形成されている。封止部材が柔軟であれば、たとえ封止部材がヒートサイクルによって熱的に伸び縮みしたところで、封止部材がボンディングワイヤに与えるストレスを軽減できる。
 請求項6の発光モジュールでは、ダイボンド材がフェニルシリコーン成分を含有している。フェニルシリコーン樹脂は、例えばジメチルシリコーン樹脂よりもガス透過性が低い。そのため、フェニルシリコーン成分を含むダイボンド材は、金属反射層が封止部材を透過したガスに晒されるのを防ぐ。
 請求項7の発光モジュールでは、ダイボンド材および封止部材が共にフェニルシリコーン成分を含有している。封止部材がフェニルシリコーン成分を含むことで、ガスが封止部材を透過し難くなる。それとともに、たとえガスが封止部材を透過したとしても、フェニルシリコーン成分を含むダイボンド材によってガスが金属反射層に到達するのを制限することができる。
 前記目的を達成するため、請求項8の発明に係る照明装置は、本体と、前記本体に支持された発光モジュールと、で構成されている。前記発光モジュールは、モジュール基板、発光ダイオード列および封止部材を備えている。発光ダイオード列は、アノード用の素子電極およびカソード用の素子電極を有するとともに、前記素子電極が並ぶ方向に延びる矩形状をなす複数の発光ダイオード素子と、隣り合う発光ダイオード素子の間を電気的に直列に接続する複数のボンディングワイヤと、含んでおり、前記発光ダイオード素子が前記モジュール基板に固定されている。封止部材は、透光性を有するとともに、前記発光ダイオード列を封止するように前記モジュール基板に積層されている。
 前記複数の発光ダイオード素子は、前記素子電極が並ぶ方向と交差する方向に間隔を存して配列され、隣り合う発光ダイオード素子の間では、同じ極性を有する素子電極が前記発光ダイオード素子の配列方向に互いに隣り合うように並んでいる。前記ボンディングワイヤは、前記隣り合う発光ダイオード素子の異なる極性の素子電極の間を接続するように前記発光ダイオード素子の配列方向に対して斜めに配線されている。
 請求項9の照明装置では、本体が、ヒートシンクと、ヒートシンクに熱的に接続された受熱部とを備えている。発光モジュールのモジュール基板は、前記受熱部に固定されて、この受熱部に熱的に接続されている。
 請求項9の照明装置によると、発光モジュールのモジュール基板に伝えられた発光ダイオード素子の熱は、モジュール基板から受熱部を経由してヒートシンクに伝わる。そのため、照明装置の本体を利用して発光モジュールの放熱性を高めることができる。
 請求項1の発光モジュールによれば、発光ダイオード列が延びる方向のスペースが制限された条件の下で、複数の発光ダイオード素子をモジュール基板の上に高密度に配置できる。さらに、複数の発光ダイオード素子は、同じ極性を有する素子電極の向きを揃えた状態でモジュール基板に供給すればよい。このため、発光ダイオード素子の向きを交互に反転させる必要はなく、発光ダイオード素子をモジュール基板に実装する作業が容易となる。それとともに、複数のボンディングワイヤが一定の規則に則って配置されるので、ボンディングワイヤの配線に欠陥があるか否かを一目で認識することができる。よって、発光モジュールの製造効率を高めて、コストの低減が可能となる。
 請求項2の発光モジュールによれば、ボンディングワイヤの強度を高めて、ボンディングワイヤの不所望な損傷および断線を防止できる。加えて、隣り合う発光ダイオード素子の間に充填された封止部材の中に光を散乱させるボイドが残留し難くなり、適切な配光を得ることができる。
 請求項3の発光モジュールによれば、封止部材が熱的に伸び縮みしたとしても、封止部材がボンディングワイヤに与えるストレスを軽減できる。
 請求項4の発光モジュールによれば、発光ダイオード素子の放熱性を改善して、発光ダイオード素子の発光効率を良好に維持できる。それとともに、封止部材を透過したガスによる金属反射層の光反射面の変色を抑制して、金属反射層の光反射性能を良好に維持することができ、光の取り出し効率を高めることができる。
 請求項5の発光モジュールによれば、封止部材が熱的に伸び縮みしたとしても、封止部材がボンディングワイヤに与えるストレスを緩和できる。そのため、ボンディングワイヤと発光ダイオード素子との間の電気的な接続の信頼性を確保できる。
 請求項6の発光モジュールによれば、ダイボンド材から金属反射層に向かうガスを確実に遮断して、金属反射層の腐食に伴う光反射性能の劣化を防止できる。
 請求項7の発光モジュールによれば、ガスが封止部材およびダイボンド材の双方を透過し難くなるので、金属反射層の腐食および光反射性能の劣化を確実に防止できる。
 請求項8の照明装置によれば、製造効率を高めた発光モジュールを光源とすることができ、照明装置の製造コストを低減して安価な照明装置を提供できる。
 請求項9の照明装置によれば、発光モジュールの放熱性を高めて、発光モジュールの過熱に伴う発光効率の低下を防止できる。
図1は、本発明の第1の実施の形態に係る発光モジュールの平面図である。 図2は、図1のF2-F2線に沿う断面図である。 図3は、図1のF3で示す部分を拡大して示す発光モジュールの平面図である。 図4は、本発明の第1の実施の形態において、モジュール基板の上に積層された金属反射層の断面図である。 図5は、本発明の第1の実施の形態で用いる発光ダイオード素子の平面図である。 図6は、本発明の第1の実施の形態で用いる発光ダイオード素子の側面図である。 図7は、本発明の第1の実施の形態において、隣り合う一対の発光ダイオード素子の間をボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図である。 図8は、本発明の第1の実施の形態の優位性を明らかにするための比較例であって、隣り合う一対の発光ダイオード素子の間をボンディングワイヤで接続した状態を示す平面図である。 図9は、本発明の第2の実施の形態に係る発光モジュールの断面図である。 図10は、本発明の第2の実施の形態に係る発光モジュールの平面図である。 図11は、本発明の第3の実施の形態に係る発光モジュールの平面図である。 図12は、本発明の第3の実施の形態において、未硬化のダイボンド材が光反射層の表面にスタンプされた状態を概略的に示す平面図である。 図13は、本発明の第3の実施の形態において、発光ダイオード素子がダイボンド材のパッド部に接着された状態を概略的に示す平面図である。 図14は、本発明の第4の実施の形態に係る発光モジュールの平面図である。 図15は、本発明の第5の実施の形態に係る照明装置の斜視図である。 図16は、本発明の第5の実施の形態に係る照明装置の断面図である。
 以下本発明の第1の実施の形態を図1ないし図8に基づいて説明する。
 図1および図2は、COB(chip on board)型の発光モジュール1を開示している。発光モジュール1は、例えばスポットライトの投影レンズ群の焦点に配置されて、スポットライトの光源として用いられる。
 発光モジュール1は、ベースとなるモジュール基板2を備えている。図1に示すように、モジュール基板2は、一対の長辺2a,2bおよび一対の短辺2c,2dを有する矩形状である。長辺2a,2bは、互いに平行であるとともに、短辺2c,2dも互いに平行である。さらに、モジュール基板2は、四つの角部を有している。取り付け孔2eがモジュール基板2の各角部に開口されている。
 図2に示すように、モジュール基板2は、合成樹脂製の絶縁層3と金属板4とで構成されている。絶縁層3は、第1の面3aと第2の面3bとを有している。第2の面3bは、第1の面3aの反対側に位置されている。金属板4は、例えばアルミニウム又はその合金で構成されているとともに、絶縁層3の第2の面3bに積層されている。
 図1に示すように、第1ないし第5の金属反射層6~10がモジュール基板2の上に積層されている。第1ないし第5の金属反射層6~10は、モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向に延びる細長い長方形状であるとともに、互いに同じ大きさを有している。第1ないし第5の金属反射層6~10は、モジュール基板2の短辺2c,2dの方向に互いに間隔を存して平行に並べられている。
 第1ないし第5の金属反射層6~10は、互いに共通の構成を有するため、第1の金属反射層6を代表して説明する。図4に示すように、第1の金属反射層6は、絶縁層3の第1の面3aに積層された銅層5aと、銅層5aの上に積層されたニッケル層5bと、ニッケル層5bの上に積層された銀層5cとで構成されている。銀層5cは、第1の金属反射層6の外に露出するように、第1の金属反射層6の表層を構成している。そのため、第1の金属反射層6の表面は、光反射面5dとなっている。
 第1ないし第5の金属反射層6~10は、前記のような三層構造に限らず、例えば銀の単層でもよいとともに、銅層の上に銀層を積層した二層構造であってもよい。さらに、第1ないし第5の金属反射層6~10の表層は銀層5cに限らない。例えば銀層5cの代わりにアルミニウム層、金層あるいはニッケル層を用いることができる。
 図1に示すように、第1ないし第10の配線導体11~20がモジュール基板2の上に積層されている。第1ないし第10の配線導体11~20は、第1ないし第5の金属反射層6~10と同様の三層構造であり、その表層が銀層により構成されている。第1ないし第10の配線導体11~20は、少なくとも表層が銀層であれば、単層又は二層でも差し支えない。第1ないし第10の配線導体11~20は、例えばエッチングやめっき処理等により前記第1ないし第5の金属反射層6~10と同時に形成される。
 第1ないし第10の配線導体11~20は、夫々一対の導体パターンを有している。一方の導体パターンはアノード用であり、他方の導体パターンはカソード用である。第1ないし第5の配線導体11~15と第2ないし第10の配線導体16~20とは、モジュール基板2の短辺2c,2dの間を通るモジュール基板2の中心線Aを境として線対称に配置されている。
 具体的に述べると、第1の配線導体11の導体パターンは、第1の金属反射層6を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第1の金属反射層6の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第1の金属反射層6の側縁に沿うように延びている。第1の配線導体11の導体パターンは、夫々端子部11a,11bを有している。
 第2の配線導体12の導体パターンは、第2の金属反射層7を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第2の金属反射層7の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第2の金属反射層7の側縁に沿うように延びている。第2の配線導体12の導体パターンは、夫々端子部12a,12bを有している。
 第3の配線導体13の導体パターンは、第3の金属反射層8を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第3の金属反射層8の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第3の金属反射層8の側縁に沿うように延びている。第3の配線導体13の導体パターンは、夫々端子部13a,13bを有している。
 第4の配線導体14の導体パターンは、第4の金属反射層9を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第4の金属反射層9の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第4の金属反射層9の側縁に沿うように延びている。第4の配線導体14の導体パターンは、夫々端子部14a,14bを有している。
 第5の配線導体15の導体パターンは、第5の金属反射層10を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第5の金属反射層10の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第5の金属反射層10の側縁に沿うように延びている。第5の配線導体15の導体パターンは、夫々端子部15a,15bを有している。
 第1ないし第5の配線導体11~15の端子部11a~15a,11b~15bは、第1ないし第5の金属反射層6~10の長手方向に沿う一端とモジュール基板2の一方の短辺2cとの間に位置されているとともに、短辺2cの方向に互いに間隔を存して一列に並んでいる。
 第6の配線導体16の導体パターンは、第1の金属反射層6を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第1の金属反射層6の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第1の金属反射層6の側縁に沿うように延びている。第6の配線導体16の導体パターンは、夫々端子部16a,16bを有している。
 第7の配線導体17の導体パターンは、第2の金属反射層7を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第2の金属反射層7の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第2の金属反射層7の側縁に沿うように延びている。第7の配線導体17の導体パターンは、夫々端子部17a,17bを有している。
 第8の配線導体18の導体パターンは、第3の金属反射層8を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第3の金属反射層8の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第3の金属反射層8の側縁に沿うように延びている。第8の配線導体18の導体パターンは、夫々端子部18a,18bを有している。
 第9の配線導体19の導体パターンは、第4の金属反射層9を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第4の金属反射層9の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第4の金属反射層9の側縁に沿うように延びている。第9の配線導体19の導体パターンは、夫々端子部19a,19bを有している。
 第10の配線導体20の導体パターンは、第5の金属反射層10を間に挟んで互いに平行に配置されている。導体パターンは、第5の金属反射層10の側縁との間に所定の絶縁距離を確保した状態で、第5の金属反射層10の側縁に沿うように延びている。第10の配線導体20の導体パターンは、夫々端子部20a,20bを有している。
 第6ないし第10の配線導体16~20の端子部16a~20a,16b~20bは、第1ないし第5の金属反射層6~10の長手方向に沿う他端とモジュール基板2の他方の短辺2dとの間に位置されているとともに、短辺2dの方向に互いに間隔を存して一列に並んでいる。
 図1および図2に示すように、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンと第1ないし第6の金属反射層6~10とは、モジュール基板2の絶縁層3の第1の面3aの上でモジュール基板2の短辺2c,2dの方向に沿って交互に並んでいる。このため、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンおよび第1ないし第6の金属反射層6~10は、モジュール基板2の第1の面3aから突出する複数の凸部を構成している。同様に、導体パターンと第1ないし第6の金属反射層6~10との間に生じた隙間は、モジュール基板2の第1の面3aの上に複数の凹部を構成している。
 言い換えると、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンおよび第1ないし第6の金属反射層6~10は、互いに協働してモジュール基板2の第1の面3aの上に数多くの段差Sを形成している。
 図1に示すように、第1ないし第5の金属反射層6~10のうち、第1ないし第5の金属反射層6~10の一端とモジュール基板2の中心線Aとの間の領域に夫々第1ないし第5の発光部21~25が設けられている。同様に、第1ないし第5の金属反射層6~10のうち、第1ないし第5の金属反射層6~10の他端とモジュール基板2の中心線Aとの間の領域に夫々第6ないし第10の発光部26~30が設けられている。
 本実施の形態によると、モジュール基板2の中央に位置された第3の金属反射層8に対応する第3の発光部23および第8の発光部28は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が最も長くなっている。第3の発光部23および第8の発光部28は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
 モジュール基板2の長辺2aに最も近い第1の金属反射層6に対応する第1の発光部21および第6の発光部26と、モジュール基板2の長辺2bに最も近い第5の金属反射層10に対応する第5の発光部25および第10の発光部30は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が最も短くなっている。第1の発光部21および第6の発光部26は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。同様に、第5の発光部25および第10の発光部30は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
 さらに、第2の金属反射層7に対応する第2の発光部22および第7の発光部27と、第4の金属反射層9に対応する第4の発光部24および第9の発光部29は、夫々モジュール基板2の長辺2a,2bに沿う方向の全長が第3および第8の発光部23,28の全長よりも短く、第1、第5、第6および第10の発光部21,25,26,30の全長よりも長くなっている。第2の発光部22および第7の発光部27は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。同様に、第4の発光部24および第9の発光部29は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称に配置されている。
 したがって、図1に示すように、第1ないし第10の発光部21~30は、全長が最も長い第1のグループと、全長が最も短い第2のグループと、全長が前記二つのグループの中間となる第3のグループとに分けられている。
 第1ないし第10の発光部21~30は、全長が異なってはいるものの、その基本的な構成は互いに同一である。そのため、本実施の形態では、主に図2に示す第6の発光部26の構成を代表して説明する。
 第6の発光部26は、複数の発光ダイオード列31を備えている。発光ダイオード列31は、第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に直線状に延びているとともに、第1の金属反射層6の長手方向に互いに間隔を存して平行に配列されている。
 発光ダイオード列31は、夫々複数の発光ダイオード素子32と、複数のボンディングワイヤ37とを備えている。図5および図6に示すように、各発光ダイオード素子32は、基板32aおよび発光層32bを有するベアチップである。基板32aは、例えばサファイアガラスのような透光性を有する絶縁材で構成されている。発光層32bは、基板32aの上に積層されて、通電により例えば青色の光を発する。
 発光ダイオード素子32は、発光層32bの上にアノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34を有している。発光ダイオード素子32は、素子電極33,34の方向から平面的に見た時の形状が矩形である。素子電極33,34は、発光ダイオード素子32の長手方向に間隔を存して並んでいる。
 複数の発光ダイオード素子32は、第1の金属反射層6の光反射面5dの上に第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に沿って一列に並べられている。言い換えると、複数の発光ダイオード素子32は、第1の金属反射層6を幅方向に横断するように一列に並べられている。
 さらに、発光ダイオード素子32は、二つの素子電極33,34が並ぶ方向を第1の金属反射層6の長手方向と一致させた姿勢で、第1の金属反射層6の長手方向と直交する方向に所定のピッチP1で並べられている。隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1は、例えば0.75mmである。
 図7に示すように、各発光ダイオード素子32は、その長手方向に沿う第1の側面32cおよび第2の側面32dを有している。第2の側面32dは、第1の側面32cの反対側に位置されている。発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合う二つの発光ダイオード素子32の第1の側面32cは、互いに平行となるように離れている。
 図7の中の符号B1は、隣り合う二つの発光ダイオード素子32の第1の側面32cの間の間隔を示し、符号C1は、隣り合う二つの発光ダイオード素子32の第2の側面32dの間の間隔を示している。間隔B1は、隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1よりも小さい。間隔C1は、隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1よりも大きい。
 加えて、複数の発光ダイオード素子32は、そのアノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34が、発光ダイオード素子32の配列方向に沿って互いに隣り合うように並べられている。
 具体的には、各発光ダイオード素子32の素子電極33は、発光ダイオード素子32に対しモジュール基板2の短辺2dの側に位置されている。各発光ダイオード素子32の素子電極34は、発光ダイオード素子32に対しモジュール基板2の短辺2cの側に位置されている。
 この結果、図3に最もよく示されるように、各発光ダイオード列31においては、アノード用の素子電極33およびカソード用の素子電極34が夫々発光ダイオード素子32の並び方向に沿って一列に並んでいる。
 発光ダイオード列31を構成する複数の発光ダイオード素子32は、夫々ダイボンド材35を用いて第1~第5の金属反射層6~10の光反射面5dの上に接着されている。ダイボンド材35としては、透光性を有するシリコーン樹脂が用いられている。
 第1ないし第10の発光部21~30を構成する複数の発光ダイオード列31は、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に互いに間隔を存して並んでいる。しかも、複数の発光ダイオード列31は、夫々同じ数の発光ダイオード素子32を有するとともに、これら発光ダイオード素子32は、発光ダイオード列31が延びる方向に間隔を存して一列に並んでいる。
 この結果、図1に示すように発光モジュール1を平面的に見た時に、第1ないし第10の発光部21~30が有する数多くの発光ダイオード素子32は、モジュール基板2の上でマトリクス状に規則的に並んでいる。
 図2および図3に示すように、前記ボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合う発光ダイオード素子32の間を電気的に接続している。ボンディングワイヤ37としては、例えば金の細線を用いている。各ボンディングワイヤ37の一端は、隣り合う二つの発光ダイオード素子32のうちの一方の発光ダイオード素子32のアノード用素子電極33にボンディングされている。各ボンディングワイヤ37の他端は、他方の発光ダイオード素子32のカソード用素子電極34にボンディングされている。
 言い換えると、ボンディングワイヤ37は、隣り合う発光ダイオード素子32の互いに異なる極性の素子電極33,34の間を接続するように、隣り合う発光ダイオード素子32の間に跨っている。
 この結果、発光ダイオード素子32は、各発光ダイオード列31毎に電気的に直列に接続されている。発光ダイオード列31が有する複数のボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31を平面的に見た時に、発光ダイオード素子32の配列方向に対して斜めに配線されている。複数のボンディングワイヤ37の傾斜方向は、互いに同一である。図7の符号L1は、発光ダイオード列31を平面的に見た時のボンディングワイヤ37の長さを示している。ボンディングワイヤ37の長さL1は、隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1よりも長い。
 さらに、図2に示すように、ボンディングワイヤ37は、隣り合う発光ダイオード素子32の間でモジュール基板2から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出している。発光ダイオード素子32に対するボンディングワイヤ37の頂部37aの張り出し高さH1は、200μm~500μmの範囲内に規定されている。
 図3に第5および第10の発光部25,30を代表して示すように、複数の発光ダイオード列31は、夫々一対の端部ボンディグワイヤ41a,41bを介して第5および第10の配線導体15,20の導体パターンに電気的に接続されている。
 端部ボンディグワイヤ41a,41bとしては、例えば金の細線を用いている。一方の端部ボンディグワイヤ41aは、各発光ダイオード列31の一端に位置する発光ダイオード素子32のアノード用素子電極33と一方の導体パターンとの間を電気的に接続している。他方の端部ボンディグワイヤ41bは、各発光ダイオード列31の他端に位置する発光ダイオード素子32のカソード用素子電極34と他方の導体パターンとの間を電気的に接続している。端部ボンディングワイヤ41a,41bは、モジュール基板2から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出すように配線されている。
 この結果、例えば第5の発光部25においては、複数の発光ダイオード列31が第5の配線導体15の導体パターンに対し電気的に並列に接続されている。この接続関係は、その他の発光部21~24,26~30についても同様である。
 図1および図2に示すように、絶縁層3の第1の面3aの外周部に保護層42が積層されている。保護層42は、電気絶縁性を有するレジスト層であり、第1ないし第5の金属反射層6~10を取り囲んでいる。保護層42は、前記取り付け孔2eおよび前記端子部11a~20a,11b~20bを露出させる複数の通孔42aを有している。
 枠体44が保護層42の上に固定されている。枠体44は、例えば合成樹脂のような絶縁材で構成されている。枠体44は、第1ないし第5の金属反射層6~10、第1ないし第10の配線導体11~20、第1ないし第10の発光部21~30、ボンディグワイヤ37および端部ボンディグワイヤ41a,41bを一括して取り囲んでいる。
 図1および図2に示すように、封止部材48が枠体44で囲まれた領域に充填されている。封止部材48は、光透過性を有する樹脂材料によって構成され、本実施の形態では、透明なジメチルシリコーン樹脂を使用している。封止部材48は、第1ないし第5の金属反射層6~10、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターン、第1ないし第10の発光部21~30、ボンディグワイヤ37および端部ボンディグワイヤ41a,41bをモジュール基板2の上に封止している。したがって、封止部材48は、第1ないし第5の金属反射層6~10およびモジュール基板2の上に連続して積層されている。封止部材48の厚さTは、例えば1mmである。
 封止部材48は、液状の状態で枠体44が取り囲む領域に注入される。封止部材48は、加熱することで硬化される。硬化された封止部材48の底部48aは、図2に部分的に示すように、第1ないし第6の金属反射層6~10および導体パターンによりモジュール基板2の第1の面3aの上に形成された段差Sに入り込んで、段差Sを埋めている。この結果、硬化された封止部材48は、モジュール基板2の絶縁層3、第1ないし第6の金属反射層6~10、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンおよび保護層42に接着されて、これら要素を連続して覆っている。
 このような構成によれば、封止部材48の底部48aがモジュール基板2の上の段差Sに食い込んだ形態となり、封止部材48の底部48aをモジュール基板2に対するアンカーとして機能させることができる。
 このため、モジュール基板2に積層された第1ないし第5の金属反射層6~10と封止部材48との間の接着性が悪くとも、第1ないし第5の金属反射層6~10と封止部材48との間の接着強度を前記封止部材48のアンカー機能により補うことができる。よって、封止部材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて熱的に伸び縮みしたとしても、封止部材48がモジュール基板2から剥離し難くなる。
 加えて、第1ないし第5の金属反射層6~10および第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンが延びる方向と交差する方向に前記封止部材48が熱的に伸び縮みをした場合、封止部材48の底部48aと段差Sとの係合部分が封止部材48の伸び縮みに対抗する。このため、封止部材48を取り囲んでいる枠体44に対する封止部材48の伸び縮みの影響を緩和することができる。したがって、枠体44と封止部材48との間に作用するストレスを軽減でき、モジュール基板2に対する封止部材48の接着強度を高める上で好ましいものとなる。
 本実施の形態の発光モジュール1によると、蛍光体が封止部材48に混ぜられている。蛍光体は、封止部材48の中に均等に分散されている。蛍光体としては、発光ダイオード素子32が発する青色の光によって励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を用いている。
 封止部材48に混ぜる蛍光体は、黄色蛍光体に限らない。例えば、発光ダイオード素子32が発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体あるいは緑色の光を発する緑色蛍光体を封止部材48に添加するようにしてもよい。
 このような構成のCOB型の発光モジュール1によると、複数の発光ダイオード素子32は、その素子電極33,34が並ぶ方向に細長い矩形状をなしている。発光ダイオード素子32は、その長手方向と直交する方向に所定のピッチP1で一列に並んでいる。このため、発光ダイオード素子32の配列方向に沿うスペースが制限された条件の下においても、発光ダイオード列31が延びる方向に数多くの発光ダイオード素子32を並べることができる。よって、モジュール基板2の上に発光ダイオード素子32を高密度に配置できる。
 具体的に述べると、図8は、本実施の形態に対する比較例を示している。この比較例では、二つの発光ダイオード素子32がその長手方向に間隔を存して一列に並んでいる。それとともに、隣り合う発光ダイオード素子32の素子電極33,34の間を接続するボンディングワイヤ37は、発光ダイオード素子32が並ぶ方向に沿って直線状に配線されている。この比較例において、発光ダイオード素子32の大きさおよび隣り合う発光ダイオード素子32の互いに向かい合う側面32eの間の距離B1は、共に図7に示す本実施の形態と同じである。
 図7および図8を対比すると明らかなように、本実施の形態における発光ダイオード素子32の間のピッチP1は、比較例における発光ダイオード素子32の間のピッチP2よりも狭い。加えて、本実施の形態における発光ダイオード素子32の第2の側面32dの間の間隔C1は、間隔C1に対応する比較例の間隔C2よりも短い。したがって、本実施の形態によれば、比較例よりも数多くの発光ダイオード素子32を高密度に配置できる。
 さらに、複数の発光ダイオード素子32を配列するに際して、制限されたスペースに配置すべき発光ダイオード素子32の数を優先すると、発光ダイオード素子32の長手方向と発光ダイオード素子32の配列方向が一致する比較例では、隣り合う発光ダイオード素子32の側面32eの間の間隔B1が極端に狭くなる。このため、隣り合う発光ダイオード素子32の間に封止部材48が流入し難くなる。
 この結果、隣り合う発光ダイオード素子32の間に気泡が発生する確率が高くなるとともに、気泡がボイドとなって硬化後の封止部材48の中に残る。ボイドは、封止部材48に入射された発光ダイオード素子32の光を散乱させるので、適正な配光を得ることができなくなる。
 これに対し、本実施の形態によると、制限されたスペースに配列される発光ダイオード素子32の数を比較例と同数とした場合、隣り合う発光ダイオード素子32の第1の側面32cの間の間隔B1が比較例よりも広くなる。このため、隣り合う発光ダイオード素子32の間に封止部材48が滑らかに流入し、発光ダイオード素子32の間に気泡が発生し難くなる。よって、封止部材48の中に光を散乱させるボイドが残るのを防止でき、適正な配光を得ることができる。
 本実施の形態によると、ボンディングワイヤ37は、発光ダイオード列31を平面的に見た時に、発光ダイオード素子32の配列方向に対して斜めに配線されている。このため、図7に示すボンディングワイヤ37の長さL1は、図8に示す比較例のボンディングワイヤ37の長さL2よりも長く確保できる。この結果、ボンディングワイヤ37の引き回しが容易となって、ボンディングワイヤ37を素子電極33,34にボンディングする作業を容易に行なえる。
 それとともに、ボンディングワイヤ37が長くなれば、ボンディングワイヤ37が変形し易くなる。このため、例えばボンディングワイヤ37を覆う封止部材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて熱的に伸び縮みした場合でも、ボンディングワイヤ37は封止部材48の伸び縮みに追従するように滑らかに変形する。
 よって、素子電極33,34に接合されたボンディングワイヤ37の端部に加わるストレスを軽減できる。この結果、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32の素子電極33,34との間の接続の信頼性が高まり、発光モジュール1の耐久性が向上する。
 COB型の発光モジュール1では、第1ないし第10の配線導体11~20の端子部11a~20a,11b~20bを通じて第1ないし第10の発光部21~30に電圧が印加される。この結果、第1ないし第10の発光部21~30の発光ダイオード素子32が一斉に発光する。発光ダイオード素子32が発する青色の光は、封止部材48に入射される。封止部材48に入射された青色の光の一部は、封止部材48の中に分散されている黄色蛍光体に吸収される。残りの青色の光は、黄色蛍光体に当たることなく封止部材48を透過して発光モジュール1の外に放射される。
 青色の光を吸収した黄色蛍光体は、励起されて主に黄色の光を発する。黄色の光は、封止部材48を透過して発光モジュール1の外に放射される。この結果、黄色の光と青色の光とが互いに混じり合って白色光となり、この白色光が照明用途に供される
 発光ダイオード素子32の発光層32bからモジュール基板2に向かう光の一部は、基板32aおよびダイボンド材35を透過して第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cに入射される。それとともに、発光層32bからモジュール基板2に向かう残りの光は、基板32aおよびダイボンド材35を透過することなく第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cに直接入射される。
 そのため、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くは、第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cによって光の利用方向に反射される。よって、発光ダイオード素子32から放射された光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
 本実施の形態の発光モジュール1では、第1ないし第10の発光部21~30の幅が互いに同じである。さらに、第1ないし第10の発光部21~30を構成する複数の発光ダイオード列31は、直列に接続された同じ数の発光ダイオード素子32を有している。このため、第1ないし第10の発光部21~30の発光ダイオード列31に印加される電圧を同等とすることができ、発光ダイオード素子32の発光強度のばらつきを抑制できる。
 本実施の形態の発光モジュール1によると、図1に示すように、モジュール基板2の中央に位置された第3および第8の発光部23,28の全長が最も長く、第3の発光部23と隣り合う第2の発光部22および第4の発光部24の全長が第3の発光部23よりも短く、第8の発光部28と隣り合う第7の発光部27および第9の発光部29の全長が第8の発光部28の全長よりも短くなっている。さらに、第2の発光部22と隣り合う第1の発光部21の全長が第2の発光部22よりも短く、第7の発光部27と隣り合う第6の発光部26の全長が第7の発光部27よりも短くなっている。それとともに、第4の発光部24と隣り合う第5の発光部25の全長が第4の発光部24よりも短く、第9の発光部29と隣り合う第10の発光部30の全長が第9の発光部29よりも短くなっている。
 言い換えると、モジュール基板2の中央からモジュール基板2の長辺2a,2bの方向に進むに従い第1ないし第10の発光部21~30の全長が短くなっている。このため、図1に示すように発光モジュール1を平面的に見た時に、第1ないし第10の発光部21~30を組み合わせた発光領域の形状を円に似た形状とすることができる。
 したがって、例えば発光モジュール1をスポットライトの光源とした場合に、スポットライトから光照射領域に投影される配光パターンの形状を円に似た形状とすることができる。
 本実施の形態の発光モジュール1では、第1ないし第10の発光部21~30が有する複数の発光ダイオード列31は、第1ないし第10の配線導体11~20の導体パターンに対し並列に接続されている。このため、たとえ特定の発光ダイオード列31が発光できなくなっても、その他の発光ダイオード列31は発光を継続する。したがって、第1ないし第10の発光部21~30の発光が停止することはない。
 さらに、発光モジュール1は、モジュール基板2の中心線Aを境に線対称となるように分配された第1ないし第10の発光部21~30を有し、第1ないし第10の発光部21~30に対する通電系統が独立している。そのため、例えば第1の発光部21の発光が途絶えたとしても、残りの第2ないし第10の発光部22~30は発光を継続する。したがって、発光モジュール1の全体の発光が停止することはない。
 一方、発光ダイオード素子32は、発光時に発熱を伴う。発光ダイオード素子32が発する熱は、モジュール基板2の絶縁層3から金属板4を経由して図示しないヒートシンクに伝わるとともに、このヒートシンクを通じて発光モジュール1の外に放出される。
 発光ダイオード素子32は、第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cに対しダイボンド材35を介して熱的に接続されている。これにより、第1ないし第5の金属反射層6~10がヒートスプレッダとしての機能を果たし、発光ダイオード素子32の熱が第1ないし第5の金属反射層6~10の隅々にまで拡散される。
 このため、発光ダイオード素子32の熱を広範囲に亘って拡散させた状態でモジュール基板2に伝えることができる。よって、発光ダイオード素子32の放熱性を高めて、発光ダイオード素子32の発光効率を良好に維持することができる。
 本発明の第1の実施の形態に係る発光モジュール1によると、複数の発光ダイオード素子32は、同じ極性を有する素子電極33,34が発光ダイオード素子32の並び方向に隣り合うように配列されている。これにより、隣り合う発光ダイオード素子32の素子電極33,34の間を接続するボンディングワイヤ37は、発光ダイオード素子32の配列方向に対して斜めに配線されている。
 よって、複数の発光ダイオード素子32は、同じ極性を有する素子電極33,34の向きを揃えた状態でモジュール基板2の上に供給すればよい。言い換えると、極性が異なる素子電極33,34が隣り合うように発光ダイオード素子32の向きを交互に反転させる必要はない。この結果、数多くの発光ダイオード素子32をモジュール基板2に実装する作業を容易に行なうことができ、発光モジュール1の製造効率を高めることができる。
 さらに、発光モジュール1を平面的に見た時に、発光ダイオード素子32の間に跨る全てのボンディングワイヤ37が同一の方向に傾斜している。このため、複数のボンディングワイヤ37が一定の規則に則って配列されるので、ボンディングワイヤ37の配線に欠陥があるか否かを一目で確認できる。
 したがって、ボンディングワイヤ37が正しく配線されているか否かを検査する上で有利な構成となり、この点でも発光モジュール1の製造効率の向上に寄与する。
 本実施の形態では、ボンディングワイヤ37が銅の細線で構成されている。銅製のボンディングワイヤ37は、発光ダイオード素子32の素子電極33,34にボンディングした時に、素子電極33,34から概ね100μm~180μmまでの領域が再結晶化により強度が低下する。ボンディングワイヤ37は、封止部材48で覆われているので、封止部材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて熱的に伸び縮みした時に、封止部材48の伸び縮みに伴うストレスに耐え切れずにボンディングワイヤ37が折れたり、断線することがあり得る。
 しかるに、第1の実施の形態では、ボンディングワイヤ37は、隣り合う発光ダイオード素子32の間でモジュール基板2から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出しているとともに、モジュール基板2に対するボンディングワイヤ37の頂部37aの張り出し高さH1が200μm~500μmの範囲に規定されている。
 ボンディングワイヤ37の張り出し高さH1の下限を200μmとすることで、ボンディングワイヤ37の全長が再結晶化により強度が低下している領域の長さを上回る。よって、ボンディングワイヤ37の本来の強度を確保することができる。
 さらに、ボンディングワイヤ37の張り出し高さH1の上限を500μmとすることで、厚さTが1mmの封止部材48の内部にボンディングワイヤ37の頂部37aを確実に封じ込むことができる。このため、ボンディングワイヤ37の頂部37aが封止部材48の外に食み出すこともなく、ボンディングワイヤ37の損傷を防止できる。
 言い換えると、発光モジュール1の薄型化を実現すべく封止部材48の厚さTを1mmとしたにも拘らず、適正な長さのボンディングワイヤ37を封止部材48の中に封じ込むことができる。このため、封止部材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて熱的に伸び縮みしても、ボンディングワイヤ37に大きな応力が生じるのを防止できる。したがって、ボンディングワイヤ37の損傷を回避でき、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32との間の接続の信頼性が向上する。
 加えて、発光ダイオード素子32に対するボンディングワイヤ37の張り出し高さH1が適正となって、ボンディングワイヤ37が発光ダイオード素子32の間に充填される封止部材48の流れを妨げずに済む。
 この結果、たとえ隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1が狭くても、発光ダイオード素子32の間での封止部材48の流動性が維持され、発光ダイオード素子32の間に気泡が発生し難くなる。よって、封止部材48の中に光を散乱させるボイドが残るのを防止でき、適正な配光を有する発光モジュール1を得ることができる。
 本発明は上記第1の実施の形態に特定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施可能である。
 例えば発光モジュールは、スポットライト用の光源に限らず、例えば道路用照明器具の光源としても適用が可能である。
 さらに、第1の実施の形態では、発光ダイオード素子を金属反射層の光反射面の上に接着している。しかしながら、金属反射層は必須の構成要素ではなく、金属反射層を省略してモジュール基板の絶縁層の上に発光ダイオード素子を接着してもよい。
 図9および図10は、本発明の第2の実施の形態を開示している。
 第2の実施の形態は、発光ダイオード素子を第1ないし第5の金属反射層に接着するダイボンド材に関する事項が前記第1の実施の形態と相違している。ダイボンド材を除いた発光モジュールの基本的な構成は、前記第1の実施の形態と同様である。そのため、第2の実施の形態において、第1の実施の形態と同一の構成部分には同一の参照符号を付して、その説明を省略する。
 図9および図10に示すように、ダイボンド材35は、第1~第5の金属反射層6~10を覆うように塗布されて、銀層5cと各発光ダイオード素子32の基板32aとの間に介在されている。ダイボンド材35は、銀層5cの側縁部を除く領域を全面的に覆っている。
 言い換えると、ダイボンド材35は、銀層5cのうち複数の発光ダイオード素子32に対応する領域、隣り合う発光ダイオード素子32の間の領域および隣り合う発光ダイオード列31の間の領域を連続して覆っている。この結果、ダイボンド材35は、銀層5cの上で発光ダイオード素子32の周囲に張り出している。
 ダイボンド材35は、光透過性を有する樹脂材料で構成されている。この樹脂材料は、フェニルシリコーン成分を含有するとともに、例えば水蒸気透過率が100cc/m2・dayとなっている。フェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料は、封止部材48を構成するジメチルシリコーン樹脂よりもガス透過性が低い。
 一方、ジメチルシリコーン樹脂は、フェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料よりも曲げ弾性率が低い。このため、ジメチルシリコーン樹脂を用いた封止部材48は、フェニルシリコーン成分を含有するダイボンド材35よりも柔軟性に富んでいる。
 発光モジュール1の封止部材48は、発光ダイオード素子32の発光および発光停止に基づくヒートサイクルにより熱的に伸び縮みする。しかるに、封止部材48は、ダイボンド材35よりも柔らかいジメチルシリコーン樹脂で構成されている。このため、ボンディングワイヤ37を覆う封止部材48が発光ダイオード素子32の熱影響を受けて伸び縮みしたとしても、ボンディングワイヤ37が受けるストレスを軽減できる。
 したがって、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32の素子電極33,34との接合部が損傷し難くなり、ボンディングワイヤ37と発光ダイオード素子32との間の電気的接続の信頼性を維持できる。
 柔軟な封止部材48は、ダイボンド材35よりもガス透過性が高い。そのため、例えば腐食性ガスおよび水蒸気が多く発生する環境の下で発光モジュール1を使用すると、腐食性ガスや水蒸気が封止部材48を透過して第1~第5の金属反射層6~10に到達することがあり得る。
 しかるに、本実施の形態によると、発光ダイオード素子32を第1~第5の金属反射層6~10の銀層5cの上に接着するダイボンド材35は、封止部材48よりもガス透過性が低いフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料で構成されている。しかも、ダイボンド材35は、銀層5cのうち複数の発光ダイオード素子32に対応する領域、隣り合う発光ダイオード素子32の間の領域および隣り合う発光ダイオード列31の間の領域を連続して覆うように銀層5cの上に塗布されており、銀層5cの上で発光ダイオード素子32の周囲に張り出している
 このため、封止部材48を透過した腐食性ガスおよび水蒸気がダイボンド材35に達したところで、発光ダイオード素子32に対応した位置および発光ダイオード素子32の周囲においては、腐食性ガスおよび水蒸気はダイボンド材35に遮られて銀層5cにまで到達し難くなる。
 この結果、発光ダイオード素子32の光を反射させる銀層5cが腐食性ガスや水蒸気に晒されて変色するのを抑制できる。よって、光反射面5dを構成する銀層5cの光反射性能を良好に維持することができ、発光ダイオード32からモジュール基板2の方向に向かう光を、光の利用方向に効率よく反射させることができる。
 このような本発明の第2の実施の形態によれば、腐食性ガスや水蒸気が多い環境の下でも銀層5cの変色を防止して、第1ないし第5の金属反射層6~10の光反射性能を良好に維持することができる。
 本発明者は、封止部材48よりもガス透過率が低いダイボンド材35を用いた時の効果を検証するため、以下のような試験を行なった。
 この試験では、100ccのガラス瓶の中に、発光モジュール1を硫黄粉末50gと一緒に収容して80℃の温度で24時間放置した。発光モジュール1は、恒温で放置することにより、硫黄粉末が発する酸化硫黄(Sox)に晒されることになる。
 酸化硫黄のような腐食性ガスは、発光モジュール1の封止部材48を透過して光反射面5dを形成する銀層5cに到達する。ダイボンド材35として封止部材48よりもガス透過率が低いフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材を用いることで、腐食性ガスがダイボンド材35を通り抜け難くなる。腐食性ガスがダイボンド材35で遮られれば、腐食性ガスが銀層5cに付着し難くなり、銀層5cの変色に起因する発光モジュール1の光束維持率の低下を防止できる。
 今回の試験では、発光モジュール1を恒温で24時間放置した後の発光モジュール1の光束維持率が90%以上であれば、銀層5cの変色がないと判定している。本発明者の試験によれば、フェニルシリコーン成分を含有して水蒸気透過率が100cc/m2・dayのダイボンド材35を用いた発光モジュール1では、恒温で24時間放置した時でも光束維持率が90%以上であることが確認された。
 ダイボンド材35は、ガス透過率が封止部材48よりも低いことから、封止部材48より硬質となる。しかるに、ダイボンド材35は、第1ないし第5の金属反射層6~10と発光ダイオード素子32の基板32aとの間に介在されているに止まっており、ボンディグワイヤ37から離れている。そのため、ヒートサイクルに伴ってダイボンド材35が伸び縮みしたとしても、ダイボンド材35がボンディグワイヤ37にストレスを与えることはない。
 前記第2の実施の形態では、ダイボンド材としてフェニルシリコーン成分を含有する樹脂材料を用いているが、ダイボンド材および封止部材の双方にフェニルシリコーン成分を含有させるようにしてもよい。
 この構成によれば、第2の実施の形態との比較において、腐食性ガスや水蒸気が封止部材を透過し難くなる。この結果、銀層に向かう腐食性ガスや水蒸気をダイボンド材および封止部材の双方で遮断することができ、銀層の変色および変色に伴う光反射性能の低下を確実に防止できる。
 図11ないし図13は本発明の第3の実施の形態を開示している。
 第3の実施の形態は、発光ダイオード素子を第1ないし第5の金属反射層に接着するダイボンド材に関する事項が前記第1の実施の形態と相違している。ダイボンド材を除いた発光モジュールの基本的な構成は、前記第1の実施の形態と同様である。そのため、第3の実施の形態において、第1の実施の形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
 図11は、前記第1の実施の形態の図3に対応する図であり、主に第5の金属反射層10の上に接着された第5および第10の発光部25,30の様子を示している。
 図11に示すように、発光ダイオード列31の発光ダイオード素子32を第5の金属反射層10の光反射面5dに接着するダイボンド材35は、複数のパッド部51を有している。パッド部51は、個々の発光ダイオード素子32に対応しているとともに、各発光ダイオード素子32よりも大きな形状を有している。
 具体的に述べると、各パッド部51は、円形である。各パッド部51の直径Dは、隣り合う発光ダイオード素子32の間のピッチP1と略同等である。さらに、各パッド部51の直径Dは、発光ダイオード素子32の長手方向の寸法の1.5~2.0倍であることが望ましい。
 発光ダイオード素子32は、パッド部51の中央に置かれている。そのため、パッド部51は、発光ダイオード素子32の基板32aの外周縁から若干食み出る程度ではなく、発光ダイオード素子32の周囲に向けて積極的に大きく張り出している。
 本実施の形態によると、発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合うパッド部51は、その外周縁部が部分的に連続するように配列されている。同様に、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に隣り合うパッド部51にしても、その外周縁部が部分的に連続するように配列されている。
 この結果、第5の金属反射層10の光反射面5dの上に、隣り合う複数のパッド部51で取り囲まれた数多くの空隙Gが形成されている。空隙Gの箇所では、光反射面5dがパッド部51で覆われておらず、パッド部51との間に段差が生じている。言い換えると、パッド部51は第5の金属反射層10の上に数多くの凹凸を構成している。
 モジュール基板2の上に充填された封止部材48の一部は、空隙Gに入り込んで光反射面5dに接している。このため、見かけ上、封止部材48が凹凸に食い込んだ形態となり、モジュール基板2に対する封止部材48の接合強度を高める上で好ましいものとなる。
 次に、複数の発光ダイオード素子32を第5の金属反射層10の上に接着する手順を、図12および図13を参照して説明する。
 最初に、円形のスタンプを有する図示しないスタンプ装置を準備する。次に、第5の金属反射層10の光反射面5dの上にスタンプ装置を用いて未硬化のダイボンド材を塗布する。これにより、図12に示すように、複数の円形の塗布部51aが光反射面5dの上に至近距離で互いに隣り合うように並べられる。
 この後、図12に二点鎖線で示すように、塗布部51aの中央に発光ダイオード素子32を一個ずつ供給する。引き続いて、モジュール基板2を加熱炉に収容して塗布部51aを硬化させる。これにより、第5の金属反射層10の光反射面5dの上に発光ダイオード素子32が接着される。発光ダイオード素子32を光反射面5dに接着する手順は、その他の金属反射層6~9についても同様である。
 塗布部51aが硬化する時に、ダイボンド材の粘度が一時的に低下する。これにより、各塗布部51aは、その外周縁部が径方向に沿う外側に向けて広がるように流動する。この結果、図13に示すように、隣り合う塗布部51aの外周縁部が部分的に連続して、光反射面5dの上に複数のパッド部51が形成される。それとともに、光反射面5dの上に隣り合う複数のパッド部51で囲まれた複数の空隙Gが形成される。
 このような本発明の第3の実施の形態によると、ダイボンド材35のパッド部51は、個々の発光ダイオード素子32の周囲に大きく張り出している。そのため、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くをパッド部51で光の利用方向に反射させることができる。
 加えて、封止部材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気がダイボンド材35に達した場合でも、個々の発光ダイオード素子32に対応する位置およびその周囲においては、第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cに向かう腐食性ガスあるいは水蒸気をダイボンド材35の個々のパッド部51で遮ることができる。
 したがって、第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cの変色を防止することができ、第1ないし第5の金属反射層6~10の光反射性能を良好に維持できる。
 一方、パッド部51で囲まれた空隙Gの箇所では、光反射面5dがダイボンド材35で覆われておらず、封止部材48が光反射面5dに直に接している。そのため、封止部材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気が光反射面5dに到達し、銀層5cが変色するのを否めない。
 しかるに、空隙Gは、発光ダイオード素子32から離れているため、空隙Gの箇所で銀層5cが変色したとしても、第1ないし第5の金属反射層6~10の光反射性能に悪影響が生じることはない。よって、発光ダイオード素子32が発する光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
 図14は、本発明の第4の実施の形態を開示している。
 第4の実施の形態は、前記第3の実施の形態と関連性を有している。第4の実施の形態によると、発光ダイオード列31の発光ダイオード素子32は、個々にダイボンド材35のパッド部51を介して第5の金属反射層10の光反射面5dに接着されている。発光ダイオード列31が延びる方向に隣り合うパッド部51は、その外周部が部分的に連続するように配列されている。
 これに対し、発光ダイオード列31が延びる方向と直交する方向に隣り合うパッド部51は、その外周縁部が互いに離れている。そのため、第5の金属反射層10の長手方向に隣り合う発光ダイオード列31の間には、夫々隙間61が形成されている。隙間61は、第5の金属反射層10の幅方向に延びている。発光ダイオード列31、パッド部51および隙間61の関係は、その他の金属反射層6~9においても同様である。
 このような本発明の第4の実施の形態においても、発光ダイオード素子32からモジュール基板2に向かう光の多くを第1ないし第5の金属反射層6~10によって光の利用方向に反射させることができる。
 加えて、封止部材48を透過して第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cに向かう腐食性ガスあるいは水蒸気をダイボンド材35の個々のパッド部51で遮ることができる。このため、第1ないし第5の金属反射層6~10の銀層5cの変色を防止することができ、第1ないし第5の金属反射層6~10の光反射性能を良好に維持できる。
 一方、発光ダイオード列31の間の隙間61の箇所では、光反射面5dがダイボンド材35で覆われておらず、封止部材48が光反射面5dに直に接している。そのため、封止部材48を透過した腐食性ガスあるいは水蒸気が光反射面5dに到達し、銀層5cが変色するのを否めない。
 しかるに、隙間61は、発光ダイオード素子32から離れているため、隙間61に対応する箇所で銀層5cが変色したとしても、第1ないし第5の金属反射層6~10の光反射性能に悪影響が生じることはない。よって、発光ダイオード素子32が発する光を発光モジュール1の外に効率よく取り出すことができる。
 本発明の第3および第4の実施の形態において、ダイボンド材が有するパッド部の形状は円形に限らない。各パッドの形状は、例えば菱形あるいは六角形であってもよい。
 図15および図16は、本発明の第5の実施の形態を開示している。
 第5の実施の形態は、照明装置の一例であるスポットライト100の具体的な構成を開示している。スポットライト100は、一対の発光モジュール101a,101b、本体102および反射鏡103を備えている。
 発光モジュール101a,101bは、前記第1の実施の形態の発光モジュール1と同様の構成であって、夫々モジュール基板104を有している。モジュール基板104の上に封止部材105が積層されている。封止部材105は、光透過性を有するとともに、複数の発光ダイオード素子および導体パターン(共に図示せず)をモジュール基板104の上に封止している。モジュール基板104の封止部材105とは反対側の面は、例えばアルミニウム又は銅のような熱伝導性に優れた金属板で構成されている。
 図16に示すように、スポットライト100の本体102は、ヒートシンク107と受熱部108とを備えている。ヒートシンク107は、例えばアルミニウムのような熱伝導性に優れた軽量な金属材料で構成されている。ヒートシンク107は、円盤状のベース部109と、ベース部109の裏面から突出された複数の放熱フィン110とを備えている。放熱フィン110は、平坦な板状をなすとともに、互いに間隔を存して平行に並んでいる。
 受熱部108は、例えばアルミニウムあるいは銅のような熱伝導性に優れた金属製であり、所定の厚みを有する四角い板状をなしている。受熱部108は、ベース部109の表面の中央部にねじ111を介して固定されている。そのため、受熱部108は、ベース部109の表面から放熱フィン110の反対側に向けて突出されているとともに、ベース部109に熱的に接続されている。
 図16に示すように、受熱部108は、第1の側面113aおよび第2の側面113bを有している。第1および第2の側面113a,113bは、互いに平行であるとともに、鉛直方向に沿って延びている。
 発光モジュール101a,101bのモジュール基板104は、夫々受熱部108の第1および第2の側面113a,113bに図示しないねじを介して固定されている。モジュール基板104は、その金属板が受熱部108の第1および第2の側面113a,113bの方向を向いており、これら金属板と第1および第2の側面113a,113bとの間に夫々伝熱シート114が介在されている。伝熱シート114は、モジュール基板104と受熱部108との間を熱的に接続している。
 反射鏡103としては、凹面鏡が用いられている。反射鏡103は、一対の反射板115a,115bを有している。反射鏡115a,115bは、夫々ヒートシンク107のベース部109の表面にねじ116で固定されている。反射鏡115a,115bは、受熱部108を間に挟んで互いに対称に配置されている。そのため、受熱部108の第1の側面113aに固定された発光モジュール101aが反射板115aの光反射面117aと向かい合い、受熱部108の第2の側面113bに固定された発光モジュール101bが反射板115bの光反射面117bと向かい合っている。
 本実施の形態では、一対の発光モジュール101a,101bから放射された光をスポットライト100の光軸Lと平行に反射させるために、発光モジュール101a,101bの発光領域の中心が反射鏡115a,115bの焦点に位置されている。
 図15および図16に示すように、反射鏡103は、カバー120によって囲まれている。カバー120は、円筒状の本体部121を備えている。本体部121の一端は、ヒートシンク107のベース部109の表面の外周部に同軸状に突き当たっている。本体部121の他端にフレア部122が同軸状に形成されている。フレア部122は、本体部121から遠ざかるに従い本体部121の径方向に沿う外側に向けて拡開されている。フレア部122は、反射鏡103の開口端と隣り合う反射鏡103の外周部に外側から接している。
 このような構成のスポットライト100において、発光モジュール101a,101bを発光させると、封止部材105を透過した白色の光が反射板115a,115bの光反射面117a,117bに入射される。光反射面117a,117bに入射された光は、スポットライト100の光軸Lと平行となるように光反射面117a,117bで反射されて、反射鏡103の開口端から照射対象に向けて放射される。
 スポットライト100の光源となる発光モジュール101a,101bは、前記第1の実施の形態の発光モジュール1と同様の構成を有している。そのため、製造効率が高くてコスト的な面で有利な発光モジュール101a,101bをスポットライト100の光源として利用することができる。よって、スポットライト100の製造コストを低減でき、安価なスポットライト100を提供できる。
 さらに、発光モジュール101a,101bの発光時に発光ダイオード素子が発する熱は、モジュール基板104の金属板から本体102の受熱部108に伝えられる。受熱部108に伝えられた発光ダイオード素子の熱は、受熱部108からヒートシンク107のベース部109に伝わるとともに、ヒートシンク107の放熱フィン110から大気中に放出される。
 このため、スポットライト100の本体102を利用して発光モジュール101a,101bの熱を積極的に放出することができる。よって、発光モジュール101a,101bが有する発光ダイオード素子の過度の温度上昇を防止して、発光モジュール101a,101bの発光効率を良好に維持することができる。
 本発明に係る照明装置は、スポットライトに特定されるものではなく、例えばダウンライト、防犯灯、ブラケットライト、ペンダントライトのようなその他の照明装置にも同様に実施できる。
 1,101a,101b…発光モジュール、2,104…モジュール基板、31…発光ダイオード列、32…発光ダイオード素子、33…アノード用素子電極、34…カソード用素子電極、37…ボンディングワイヤ、48,105…封止部材、102…本体。

Claims (9)

  1.  モジュール基板と;
     アノード用の素子電極およびカソード用の素子電極を有するとともに、前記素子電極が並ぶ方向に延びる矩形状をなす複数の発光ダイオード素子と、隣り合う発光ダイオード素子の間を電気的に直列に接続する複数のボンディングワイヤと、含み、前記発光ダイオード素子が前記モジュール基板に固定された発光ダイオード列と;
     前記発光ダイオード列を封止するように前記モジュール基板に積層された透光性を有する封止部材と;を具備し、
     前記複数の発光ダイオード素子は、前記素子電極が並ぶ方向と交差する方向に間隔を存して配列され、隣り合う発光ダイオード素子の間では、同じ極性を有する素子電極が前記発光ダイオード素子の配列方向に互いに隣り合うように並んでいるとともに、
     前記ボンディングワイヤは、前記隣り合う発光ダイオード素子の異なる極性の素子電極の間を接続するように前記発光ダイオード素子の配列方向に対して斜めに配線されていることを特徴とする発光モジュール。
  2.  請求項1の記載において、前記ボンディングワイヤは、隣り合う発光ダイオード素子の間で前記モジュール基板から遠ざかる方向に円弧を描いて張り出しており、前記発光ダイオード素子に対する前記ボンディングワイヤの頂部の張り出し高さが200μm~500μmであることを特徴とする発光モジュール。
  3.  請求項1ないし請求項3のいずれか一項の記載において、前記封止部材は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする発光モジュール。
  4.  請求項3の記載において、前記モジュール基板に積層された光反射面を有する金属反射層と;前記発光ダイオード素子と前記光反射面との間に介在されて、前記発光ダイオード素子を前記金属反射層に接着する透光性ダイボンド材と;をさらに備えており、前記ダイボンド材は、前記封止部材よりもガス透過性が低い樹脂材料で形成されているとともに、前記金属反射層の上で前記発光ダイオード素子の周囲に張り出していることを特徴とする発光モジュール。
  5.  請求項4の記載において、前記封止部材は、前記ダイボンド材よりも柔らかい樹脂材料で形成されていることを特徴とする発光モジュール。
  6.  請求項4の記載において、前記ダイボンド材は、フェニルシリコーン成分を含有していることを特徴とする発光モジュール。
  7.  請求項4の記載において、前記ダイボンド材および前記封止部材は、共にフェニルシリコーン成分を含有していることを特徴とする発光モジュール。
  8.  本体と;
     前記本体に支持された発光モジュールと;を具備し、
     前記発光モジュールは、
       モジュール基板と;
       アノード用の素子電極およびカソード用の素子電極を有するとともに、前記素子電極が並ぶ方向に延びる矩形状をなす複数の発光ダイオード素子と、隣り合う発光ダイオード素子の間を電気的に直列に接続する複数のボンディングワイヤと、含み、前記発光ダイオード素子が前記モジュール基板に固定された発光ダイオード列と;
       前記発光ダイオード列を封止するように前記モジュール基板に積層された透光性を有する封止部材と;を含み、
       前記複数の発光ダイオード素子は、前記素子電極が並ぶ方向と交差する方向に間隔を存して配列され、隣り合う発光ダイオード素子の間では、同じ極性を有する素子電極が前記発光ダイオード素子の配列方向に互いに隣り合うように並んでいるとともに、
       前記ボンディングワイヤは、前記隣り合う発光ダイオード素子の異なる極性の素子電極の間を接続するように前記発光ダイオード素子の配列方向に対して斜めに配線されていることを特徴とする照明装置。
  9.  請求項8の記載において、前記本体は、ヒートシンクと、ヒートシンクに熱的に接続された受熱部と、を有し、前記発光モジュールは、前記受熱部に固定されて、この受熱部に熱的に接続されていることを特徴とする照明装置。
      
PCT/JP2010/053136 2009-02-27 2010-02-26 発光モジュールおよび照明装置 WO2010098457A1 (ja)

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