WO2016010094A1 - 発光装置 - Google Patents

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light emitting
emitting unit
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central
emitting device
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栗城　新吾
新 下澤
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Citizen Electronics Co Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device.
  • Patent Document 1 includes a strip-shaped LED board and a plurality of LEDs arranged along the array line of the LED board, and a connector at a position off the array line at the end of the LED board. The lighting fixture using the provided LED unit is described.
  • Patent Document 1 it is described that a plurality of LED units curved in a partial arc shape are connected to each other to form an annular light emitting region. A plate-shaped light emitting region is not formed.
  • an object of the present invention is to provide a light-emitting device in which the light-emitting area is enlarged without increasing the yield and the amount of light in the central portion is increased as compared with the case without the present configuration.
  • the plurality of outer peripheral light emitting units include those having different emission colors.
  • the plurality of outer peripheral light emitting units having different emission colors are connected in parallel to an external power source.
  • each of the central light emitting unit and the plurality of outer peripheral light emitting units has a sealing resin that seals the light emitting element and a resin frame that fixes the sealing resin, and the light emitting region of the central light emitting unit is the central light emitting unit. It is an area covered with the sealing resin of the unit, and the light emitting area of the outer peripheral light emitting unit is preferably an area covered with the sealing resin of the outer peripheral light emitting unit.
  • the resin frames of the plurality of outer peripheral light emitting units are not provided at the end portion facing the adjacent outer peripheral light emitting unit.
  • the resin frames of the plurality of outer peripheral light-emitting units are not provided at the end facing the central light-emitting unit.
  • the sealing resin of the central light emitting unit has a disk shape, and the sealing resin in a region where the central light emitting unit and the plurality of outer peripheral light emitting units are completely filled also has a disk shape as a whole.
  • each of the central light emitting unit and the plurality of outer peripheral light emitting units preferably has a ceramic circuit board as a substrate.
  • the light emitting elements of the central light emitting unit and the light emitting elements of the plurality of outer peripheral light emitting units are mounted on the substrate at relatively different heights.
  • the light emitting area can be enlarged and the amount of light in the central portion can be increased without deteriorating the yield as compared with the case without this configuration.
  • FIG. 1 is an exploded view of a light emitting device 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the light emitting device 1 taken along the line IC-IC.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view showing a connection portion between a central light emitting unit 2 and an outer peripheral light emitting unit 3.
  • FIG. 3 is an enlarged partial cross-sectional view showing a connection portion between a central light emitting unit 2 and an outer peripheral light emitting unit 3.
  • FIG. It is a top view of the light emitting device 1A. It is an exploded view of 1 A of light-emitting devices.
  • FIG. 3 is a sectional view of the light emitting device 1A taken along line IIIC-IIIC.
  • FIG. 4 is a sectional view of the light emitting device 1B taken along line IVC-IVC. It is sectional drawing of 1 C of light-emitting devices. It is sectional drawing of light-emitting device 1D. It is sectional drawing of the light-emitting device 1E. It is sectional drawing of the light-emitting device 1F.
  • 1A to 1C are a top view, an exploded view, and a cross-sectional view taken along line IA-IA of the light emitting device 1, respectively.
  • 2A and 2B are enlarged partial cross-sectional views showing a connection portion between the central light emitting unit 2 and the outer peripheral light emitting unit 3.
  • a light emitting device 1 includes a central light emitting unit 2 disposed at the center of the device, and a plurality of outer peripheral light emitting units 3 disposed along the outer shape so as to surround the central light emitting unit 2. And have.
  • the plurality of outer peripheral light emitting units 3 are arranged so as to fill the outer periphery of the central light emitting unit 2. These light emitting units are connected to each other to form one large light emitting region. That is, the light emitting device 1 realizes an enlargement of the light emitting region by connecting a plurality of light emitting units that can be connected to each other.
  • the number of outer peripheral light emitting units 3 may be any number, and FIGS. 1A to 1C show an example in which there are twelve outer peripheral light emitting units 3.
  • the light emitting device 1 has a regular dodecagonal metal heat dissipation substrate 4.
  • the central light emitting unit 2 and the twelve outer peripheral light emitting units 3 are disposed on the heat dissipation substrate 4.
  • the heat dissipation board 4 is made of an aluminum material having excellent heat resistance and heat dissipation.
  • the heat dissipation substrate 4 is not shown in FIGS. 1A and 1B.
  • the central light emitting unit 2 includes a heat dissipation board 21, a circuit board 22, an LED element 23, a sealing resin 24, and a resin frame 25 as main components.
  • the heat dissipation substrate 21 is a metal substrate made of an aluminum material having excellent heat resistance and heat dissipation, similar to the heat dissipation substrate 4.
  • the heat dissipation substrate 21 has a disk shape and is fixed to the center of the heat dissipation substrate 4 as shown in FIG. 1C. Accordingly, in the light emitting device 1, the central light emitting unit 2 is arranged at a higher position than the outer peripheral light emitting unit 3.
  • the heat dissipation substrate 21 efficiently dissipates heat generated by the LED elements 23.
  • the circuit board 22 is, for example, an insulating substrate such as a glass epoxy substrate or a ceramic substrate, and has a disk shape like the heat dissipation substrate 21.
  • the circuit board 22 is attached and fixed to the upper surface of the heat dissipation board 21.
  • a connection electrode 221 for electrically connecting the central light emitting unit 2 and each peripheral light emitting unit 3 is formed on the lower surface of the outer peripheral portion of the circuit board 22.
  • twelve connection electrodes 221 corresponding to the number of the outer peripheral light emitting units 3 are arranged at equal intervals.
  • a wiring pattern (not shown) is formed on the upper surface of the circuit board 22, and this wiring pattern is electrically connected to the connection electrode 221. Note that connection electrodes for directly connecting the central light emitting unit 2 to an external power source may be formed on the circuit board 22.
  • the LED element 23 is an example of a light emitting element.
  • a plurality of LED elements 23 are arranged on the upper surface of the circuit board 22 with a space between each other, and are fixed by a transparent insulating adhesive or the like.
  • the LED element 23 has a pair of element electrodes on the upper surface, and the element electrodes of the adjacent LED elements 23 are connected to each other by a bonding wire (not shown). Bonding wires coming out of the LED elements 23 located on the outer peripheral side of the circuit board 22 are connected to the wiring pattern of the circuit board 22.
  • the sealing resin 24 is a colorless and transparent resin such as an epoxy resin or a silicon resin, and integrally covers and protects the LED element 23.
  • a region covered with the sealing resin 24 is a light emitting region of the central light emitting unit 2.
  • the sealing resin 24 is molded into a disk shape and fixed on the circuit board 22 by the resin frame 25.
  • the phosphor is dispersed and mixed in the sealing resin 24.
  • the light emitting device 1 emits white light obtained by mixing blue light from the blue LED element, green light from the green LED element, and red light obtained by exciting the red phosphor with them. Exit.
  • the resin frame 25 is a circular frame made of, for example, white resin, and fixes the sealing resin 24 on the circuit board 22.
  • the resin frame 25 reflects light emitted laterally from the LED element 23 toward the upper side of the light emitting device 1 (the side opposite to the circuit board 22 when viewed from the LED element 23).
  • Each peripheral light emitting unit 3 includes a circuit board 32, an LED element 33, a sealing resin 34, and a resin frame 35 as main components.
  • the heat radiating substrate 4 functions as a heat radiating substrate for each outer peripheral light emitting unit 3.
  • a substrate may be provided.
  • the circuit board 32 is an insulating board such as a glass epoxy board or a ceramic board. As shown in FIG. 1A, the circuit board 32 has a substantially trapezoidal shape that is symmetrical with respect to the central axis so that a larger substantially circular region can be formed when twelve outer peripheral light emitting units 3 are arranged around the central light emitting unit 2. Has a shape. However, the shape of the circuit board 32 (outer peripheral light emitting unit 3) is shown in FIG. 1A as long as a substantially circular region larger than the central light emitting unit 2 is formed when a plurality of outer peripheral light emitting units 3 are connected. It is not limited to that.
  • the circuit board 32 is attached and fixed to the upper surface of the heat dissipation board 4 around the central light emitting unit 2. As shown in FIGS. 2A and 2B, when the central light emitting unit 2 and the outer peripheral light emitting unit 3 are joined together, near the end of the circuit board 32 on the side in contact with the central light emitting unit 2 (hereinafter referred to as “inner peripheral side”) The connection electrode 321 is formed. In the light emitting device 1, the circuit board 22 is higher than the circuit board 32 by the thickness of the heat dissipation board 21 of the central light emitting unit 2.
  • connection electrode 221 on the lower surface of the circuit board 22 and the connection electrode 321 on the upper surface of the circuit board 32 are in contact, and the central light emitting unit is connected at the joint between the substrates. 2 and the outer peripheral light emitting unit 3 are electrically connected.
  • connection electrode 322 is formed in the vicinity of the end of the circuit board 32 that becomes the outer side (outer peripheral side) of the light emitting device 1 when the central light emitting unit 2 and the outer peripheral light emitting unit 3 are joined together.
  • Each outer peripheral light emitting unit 3 is connected to an external power source via a connection electrode 322.
  • a wiring pattern (not shown) that is electrically connected to the connection electrode 321 or the connection electrode 322 is formed on the upper surface of the circuit board 32.
  • the LED element 33 is an example of a light-emitting element.
  • a plurality of LED elements 33 are arranged on the upper surface of the circuit board 32 with a space between each other. It is fixed with adhesive.
  • the element electrode of each LED element 33 is connected to the adjacent LED element 33 or the wiring pattern of the circuit board 32 by a bonding wire (not shown).
  • the sealing resin 34 is a colorless and transparent resin such as an epoxy resin or a silicon resin, like the sealing resin 24, and integrally covers and protects the LED element 33.
  • a region covered with the sealing resin 34 is a light emitting region of the outer peripheral light emitting unit 3.
  • the sealing resin 34 is molded according to the shape of the circuit board 32 and is fixed on the circuit board 32 by the resin frame 35.
  • the phosphor is also dispersed and mixed in the sealing resin 34.
  • the resin frame 35 is a frame body made of, for example, white resin in accordance with the shape of the sealing resin 34, and fixes the sealing resin 34 on the circuit board 32. Similar to the resin frame 25, the resin frame 35 reflects the light emitted from the LED elements 33 to the upper side of the light emitting device 1. As shown in FIGS. 1A and 1B, in the outer peripheral light emitting unit 3 of the light emitting device 1, the entire outer periphery of the sealing resin 34 is surrounded by a resin frame 35.
  • the sealing resin 24 of the central light emitting unit 2 has a disk shape, and the sealing resin 24 in a region where the central light emitting unit 2 and the plurality of outer peripheral light emitting units 3 are filled up, 34 also has a disk shape as a whole.
  • the shape of the light emitting region is preferably circular considering that the light emitting device is used in an actual lighting fixture or the like. For example, since many reflectors of lighting fixtures are made on the assumption of a circular light emitting region, the reflection efficiency at the reflector is improved when the shape of the light emitting region is as close to a circle as possible.
  • the resin region of the central light emitting unit 2 and the resin region of the light emitting device 1 as a whole may be a polygon that is close to a circle such as a hexagon or an octagon, and may not necessarily be a perfect circle.
  • the resin area of one outer peripheral light emitting unit 3 is smaller than the resin area of the central light emitting unit 2. This is because in the illumination application, it is necessary to brighten the central portion serving as the optical axis, and therefore it is preferable to manufacture the central light emitting unit 2 as large as possible within the range in which the quality is guaranteed. If the area of the central light emitting unit 2 is maximized within the range in which quality is guaranteed, the area of each outer peripheral light emitting unit 3 is equal to or smaller than the area of the central light emitting unit 2. Therefore, it is preferable that the sealing resin 34 of each outer peripheral light emitting unit 3 has an area equal to or smaller than the sealing resin 24 of the central light emitting unit 2.
  • the plurality of outer peripheral light emitting units 3 may include ones having different emission colors.
  • one light emitting device may include devices having different colors such as the outer peripheral light emitting unit 3 having a color temperature of 4000K and the outer peripheral light emitting unit 3 having a color temperature of 4000K.
  • the type and composition (combination) of phosphors mixed in the sealing resin 34 of the outer peripheral light emitting unit 3 are changed, or blue LED elements that emit blue light and green LED elements that emit green light.
  • the ratio of the numbers may be changed for each outer peripheral light emitting unit 3.
  • the outer peripheral light emitting units 3 of all colors are caused to emit light.
  • These lights can be mixed in color, or only the outer peripheral light emitting unit 3 of a certain color can emit light. In this way, in the light emitting device 1, it is possible to freely adjust the color tone and the light amount as a whole according to the application, thereby improving the color rendering.
  • the light emitting device 1A includes a central light emitting unit 2A, a plurality of outer peripheral light emitting units 3A arranged around the central light emitting unit 2A, and a heat dissipation substrate 4.
  • the configuration of the light emitting device 1A is the same as the configuration of the light emitting device 1 shown in FIGS. 1A to 1C except for the shape of the resin frame 35A of the outer peripheral light emitting unit 3A. For this reason, the same code
  • the resin frame 35A of each outer peripheral light emitting unit 3A is connected to the adjacent outer peripheral light emitting unit 3A when the central light emitting unit 2A and the plurality of outer peripheral light emitting units 3A are joined together. It is not provided at the facing side end 351. Thereby, in the light emitting device 1A, compared with the light emitting device 1, the area covered with the sealing resin 34 is widened by the side end portion 351, so that the area of the light emitting region is increased.
  • the light emission colors from the plurality of outer peripheral light emitting units 3A are likely to be mixed as compared with the light emitting device 1. Since the color mixing state can be changed depending on the presence or absence of the resin frame, in the light emitting device 1A, the color rendering properties can be further improved by appropriately adjusting the light emission color of each outer peripheral light emitting unit 3A.
  • the light emitting device 1B includes a central light emitting unit 2B, a plurality of outer peripheral light emitting units 3B arranged around the central light emitting unit 2B, and a heat dissipation substrate 4.
  • the configuration of the light emitting device 1B is that the central light emitting unit 2B has no heat dissipation substrate, the outer peripheral light emitting unit 3B has a heat dissipation substrate 31B at the bottom, and the shape of the resin frame 35B of the outer peripheral light emitting unit 3B is different.
  • the configuration is the same as that of the light emitting device 1 shown in FIGS. 1A to 1C. For this reason, the same code
  • the resin frame 35B of each outer peripheral light emitting unit 3B faces not only the side end facing the adjacent outer peripheral light emitting unit 3B but also the central light emitting unit 2B. It is not provided on the inner peripheral side end 352. Thereby, in the light emitting device 1B, the area of the light emitting region is further increased by the inner peripheral side end portion 352, and the light emission colors from the central light emitting unit 2B and the plurality of outer peripheral light emitting units 3B are larger than the light emitting device 1A. Furthermore, it becomes easy to mix colors.
  • the circuit board 32 is positioned higher than the circuit board 22 by the thickness of the heat dissipation board 31B of the outer peripheral light emitting unit 3B. It is in.
  • the light emitting device 1B since there is no resin frame 35B at the inner peripheral side end 352 of the outer peripheral light emitting unit 3B, if the height of the central light emitting unit 2B is lowered, the light from each outer peripheral light emitting unit 3B is transmitted to the central light emitting unit 2B. Toward the horizontal direction. Therefore, also in this respect, in the light emitting device 1B, compared with the light emitting device 1A, the light emission colors from the respective light emitting units are more easily mixed.
  • the LED elements 23 of the central light emitting units 2, 2A, 2B and the LED elements 33 of the plurality of outer peripheral light emitting units 3, 3A, 3B are arranged at relatively different heights. 22 and 32 may be mounted. Alternatively, all the LED elements 23 and 33 may be mounted at the same height. Further, depending on the application, the outer peripheral light emitting unit 3 having a resin frame on all sides, the outer peripheral light emitting unit 3A having no resin frame at the side end 351, and the outer peripheral light emitting unit having no resin frame at the inner peripheral end 352. Two or all of 3B may be mixed in one light-emitting device.
  • the resin frame 25 may be removed or the resin frame 25 may be provided only on a part of the outer periphery of the sealing resin 24.
  • the resin frame 25 may be provided only on a part of the outer periphery of the sealing resin 24.
  • 5A to 5D are cross-sectional views of the light emitting devices 1C to 1F, respectively.
  • a longitudinal section passing through the center of each light emitting device is shown. Since the light-emitting devices 1C to 1F have the same configuration as the light-emitting devices 1, 1A, and 1B that have already been described, redundant descriptions are omitted.
  • the light emitting device 1C shown in FIG. 5A is the same light emitting device as the light emitting devices 1 and 1A.
  • the circuit board 22C of the central light emitting unit 2C and the circuit board 32C of each outer peripheral light emitting unit 3C are through holes 222, respectively. , 323, and the LED element is mounted directly on the heat dissipation boards 21C, 4.
  • 5B is a light emitting device similar to the light emitting device 1B.
  • the circuit board 22D of the central light emitting unit 2D and the circuit board 32D of each outer peripheral light emitting unit 3D are each through-holes 222. , 323, and the LED element is mounted directly on the heat dissipation substrate 4, 31D. In this way, each LED element may be directly mounted on a metal heat dissipation board to further improve heat dissipation.
  • the light emitting device 1E shown in FIG. 5C is the same light emitting device as the light emitting devices 1 and 1A. However, in the light emitting device 1E, only the circuit board 22E of the central light emitting unit 2E has the through hole 222, and the LED of the central light emitting unit 2E The element is directly mounted on the heat dissipation board 21E.
  • 5D is a light emitting device similar to the light emitting device 1B. However, in the light emitting device 1F, only the circuit board 32F of each outer peripheral light emitting unit 3F has a through-hole 323, and the outer peripheral light emitting unit 3F has a through hole 323. The LED element is directly mounted on the heat dissipation board 31F.
  • a light emitting unit having a through hole in the circuit board and a light emitting unit having no through hole may be mixed.
  • an LED element that generates a relatively large amount of heat is disposed in a light emitting unit that has a through hole
  • an LED element that generates a relatively small amount of heat is disposed in a light emitting unit that does not have a through hole. It is preferable.
  • a circuit board having a through hole and a circuit board having no through hole may be mixed.
  • one large substantially circular (disc) is formed by a central light emitting unit disposed at the center of the device and a plurality of outer peripheral light emitting units disposed along the outer shape so as to surround the central light emitting unit.
  • Shape) light emitting region is formed. That is, in these light-emitting devices, by connecting together a plurality of light-emitting units that can be connected to each other, it is possible to increase the size of the light-emitting region and increase the amount of light in the central portion without deteriorating the yield.
  • Such a light-emitting device allows various module configurations as a light-emitting device by changing the number, shape, connection method, and the like of the outer peripheral light-emitting units to be combined.
  • the entire circuit can be configured by freely combining them in parallel or in series. At this time, if the number of light emitting units connected in series is increased, it is possible to suppress variations in luminous intensity due to variations in forward voltage (forward voltage, VF) of LED elements included in each light emitting unit.
  • forward voltage forward voltage
  • the color of emitted light can be changed for each light emitting unit, so that the color rendering can be improved. Since a plurality of light emitting regions having a relatively small area are combined, variation in the light emission color that can occur when one light emitting region is enlarged is suppressed, and chromaticity defects can be reduced. In addition, although the sink becomes more likely to occur as the area of the resin region becomes larger, in the above light emitting device, since a plurality of light emitting regions having a smaller area are combined, occurrence of upper surface sink on the sealing resin in each light emitting unit is suppressed. Can do.
  • the circuit board is easily broken by the heat generation of the LED element when the area is increased.
  • the circuit board since the area of each light-emitting unit is relatively small, there is an advantage that the circuit board is hardly broken even when a ceramic substrate is used.
  • the outer peripheral light emitting units are arranged so as to surround the central light emitting unit in a single layer, but the outer peripheral light emitting units are arranged in a double and triple manner around the central light emitting unit, It is also possible to form a larger light emitting region.

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Abstract

　歩留まりを悪化させることなく発光領域を大型化した発光装置を提供する。発光装置は、中心発光ユニットと、中心発光ユニットの外周を埋め尽くすように配置された複数の外周発光ユニットとを有し、中心発光ユニットと複数の外周発光ユニットのそれぞれは、基板および基板上に実装された発光素子を有し、個々の外周発光ユニットの発光領域の面積は、中心発光ユニットの発光領域の面積以下である。

Description

発光装置
　本発明は、発光装置に関する。
　近年、発光素子として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いた発光装置が、照明器具などに広く用いられている。例えば、特許文献１には、短冊状のＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板の配列線に沿って配置される複数個のＬＥＤとを有し、ＬＥＤ基板の端部において配列線から外れた位置にコネクタを設けたＬＥＤユニットを用いた照明器具が記載されている。
特開２０１３－２５１４４４号公報
　多くの照明用途では、光軸となる中心部分の光量が多い円形の大きな発光領域が求められる。しかしながら、例えばＬＥＤなどの発光素子を用いた発光装置では、単純に発光領域を大型化することは、歩留まりの悪化を招くため難しい。特許文献１には、部分円弧状に湾曲した複数のＬＥＤユニットを互いに連結して円環状の発光領域を形成することが記載されているが、この方法では中心部分は明るくならず、均一な円板形状の発光領域は形成されない。
　そこで、本発明は、本構成を有しない場合と比べて、歩留まりを悪化させることなく発光領域を大型化し、中心部分の光量を多くした発光装置を提供することを目的とする。
　中心発光ユニットと、中心発光ユニットの外周を埋め尽くすように配置された複数の外周発光ユニットとを有し、中心発光ユニットと複数の外周発光ユニットのそれぞれは、基板および基板上に実装された発光素子を有し、個々の外周発光ユニットの発光領域の面積は、中心発光ユニットの発光領域の面積以下であることを特徴とする発光装置が提供される。
　上記の発光装置では、複数の外周発光ユニットには、発光色が異なるものが含まれることが好ましい。
　上記の発光装置では、発光色が異なる複数の外周発光ユニットは、外部電源に並列に接続されることが好ましい。
　上記の発光装置では、中心発光ユニットと複数の外周発光ユニットのそれぞれは、発光素子を封止する封止樹脂および封止樹脂を固定する樹脂枠を有し、中心発光ユニットの発光領域は中心発光ユニットの封止樹脂で覆われる領域であり、外周発光ユニットの発光領域は外周発光ユニットの封止樹脂で覆われる領域であることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の外周発光ユニットの樹脂枠は、隣接する外周発光ユニットに面した端部には設けられていないことが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の外周発光ユニットの樹脂枠は、中心発光ユニットに面した端部にも設けられていないことが好ましい。
　上記の発光装置では、中心発光ユニットの封止樹脂は円板形状を有し、中心発光ユニットと複数の外周発光ユニットが埋め尽くす領域の封止樹脂も全体として円板形状を有することが好ましい。
　上記の発光装置では、中心発光ユニットと複数の外周発光ユニットのそれぞれは、基板として、セラミックス製の回路基板を有することが好ましい。
　上記の発光装置では、中心発光ユニットの発光素子と複数の外周発光ユニットの発光素子とは、相対的に異なる高さで基板上に実装されることが好ましい。
　上記の発光装置によれば、本構成を有しない場合と比べて、歩留まりを悪化させることなく発光領域を大型化し、中心部分の光量を多くすることができる。
発光装置１の上面図である。 発光装置１の分解図である。 発光装置１のＩＣ－ＩＣ線断面図である。 中心発光ユニット２と外周発光ユニット３との接続部分を示す拡大部分断面図である。 中心発光ユニット２と外周発光ユニット３との接続部分を示す拡大部分断面図である。 発光装置１Ａの上面図である。 発光装置１Ａの分解図である。 発光装置１ＡのＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線断面図である。 発光装置１Ｂの上面図である。 発光装置１Ｂの分解図である。 発光装置１ＢのＩＶＣ－ＩＶＣ線断面図である。 発光装置１Ｃの断面図である。 発光装置１Ｄの断面図である。 発光装置１Ｅの断面図である。 発光装置１Ｆの断面図である。
　以下、図面を参照しつつ、発光装置について説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
　図１Ａ～図１Ｃは、それぞれ、発光装置１の上面図、分解図およびＩＡ－ＩＡ線断面図である。また、図２Ａおよび図２Ｂは、中心発光ユニット２と外周発光ユニット３との接続部分を示す拡大部分断面図である。
　図１Ａおよび図１Ｂに示すように、発光装置１は、装置の中心に配置された中心発光ユニット２と、中心発光ユニット２を取り囲むようにその外形に沿って配置された複数の外周発光ユニット３とを有する。複数の外周発光ユニット３は、中心発光ユニット２の外周を埋め尽くすように配置される。これらの発光ユニットは、互いに連結されることにより、１つの大きな発光領域を形成する。すなわち、発光装置１は、互いに連結可能な複数の発光ユニットをつなぎ合わせることで、発光領域の大型化を実現する。外周発光ユニット３の個数は何個でもよく、図１Ａ～図１Ｃは外周発光ユニット３が１２個である場合の例を示す。
　また、図１Ｃに示すように、発光装置１は、正十二角形の金属製の放熱基板４を有する。中心発光ユニット２と１２個の外周発光ユニット３は、放熱基板４の上に配置される。放熱基板４は、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウム材などで構成される。なお、放熱基板４は、図１Ａと図１Ｂでは示されていない。
　中心発光ユニット２は、主要な構成要素として、放熱基板２１、回路基板２２、ＬＥＤ素子２３、封止樹脂２４および樹脂枠２５を有する。
　放熱基板２１は、放熱基板４と同様に、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウム材などで構成される金属製の基板である。放熱基板２１は、円板形状を有し、図１Ｃに示すように放熱基板４の中央に固定される。これにより、発光装置１では、外周発光ユニット３と比べて中心発光ユニット２が高い位置に配置される。放熱基板２１は、ＬＥＤ素子２３により発生する熱を効率よく放熱させる。
　回路基板２２は、例えば、ガラスエポキシ基板やセラミックス基板などの絶縁性基板であり、放熱基板２１と同様に円板形状を有する。回路基板２２は、放熱基板２１の上面に貼り付けられて固定される。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、例えば回路基板２２の外周部分の下面には、中心発光ユニット２と各外周発光ユニット３とを電気的に接続するための接続電極２２１が形成される。発光装置１では、外周発光ユニット３の個数に対応する１２個の接続電極２２１が等間隔に配置される。また、回路基板２２の上面には、図示しない配線パターンが形成されており、この配線パターンは接続電極２２１に電気的に接続される。なお、回路基板２２には、中心発光ユニット２を外部電源に直接接続するための接続電極が形成されていてもよい。
　ＬＥＤ素子２３は、発光素子の一例である。中心発光ユニット２では、複数のＬＥＤ素子２３が、互いに間隔を空けて回路基板２２の上面に配置され、透明な絶縁性の接着剤などにより固定される。また、ＬＥＤ素子２３は上面に一対の素子電極を有し、隣接するＬＥＤ素子２３の素子電極は、図示しないボンディングワイヤにより互いに接続される。回路基板２２の外周側に位置するＬＥＤ素子２３から出たボンディングワイヤは、回路基板２２の配線パターンに接続される。
　封止樹脂２４は、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの無色かつ透明な樹脂であり、ＬＥＤ素子２３を一体に被覆し保護する。封止樹脂２４で覆われる領域が、中心発光ユニット２の発光領域となる。封止樹脂２４は、円板形状にモールド成型され、樹脂枠２５により回路基板２２の上に固定される。また、封止樹脂２４には、蛍光体が分散混入される。例えば、ＬＥＤ素子２３が青色ＬＥＤ素子と緑色ＬＥＤ素子である場合には、封止樹脂２４には、赤色蛍光体が分散混入される。この場合、発光装置１は、青色ＬＥＤ素子からの青色光と、緑色ＬＥＤ素子からの緑色光と、それらによって赤色蛍光体を励起させて得られる赤色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。
　樹脂枠２５は、例えば白色の樹脂で構成された円形の枠体であり、封止樹脂２４を回路基板２２の上に固定する。樹脂枠２５は、ＬＥＤ素子２３から側方に出射された光を、発光装置１の上方（ＬＥＤ素子２３から見て回路基板２２とは反対側）に向けて反射させる。
　また、個々の外周発光ユニット３は、主要な構成要素として、回路基板３２、ＬＥＤ素子３３、封止樹脂３４および樹脂枠３５を有する。なお、発光装置１では、放熱基板４が各外周発光ユニット３の放熱基板として機能するが、放熱基板４に代えて、各外周発光ユニット３の構成要素として、各外周発光ユニット３の底部に放熱基板を設けてもよい。
　回路基板３２は、ガラスエポキシ基板やセラミックス基板などの絶縁性基板である。回路基板３２は、図１Ａに示すように中心発光ユニット２の周囲に１２個の外周発光ユニット３を配置したときにより大きな略円形の領域を形成できるような、中心軸に関して線対称な略台形の形状を有する。ただし、回路基板３２（外周発光ユニット３）の形状は、複数の外周発光ユニット３をつなぎ合わせたときに中心発光ユニット２より大きな略円形の領域が形成されるものであれば、図１Ａに示したものには限定されない。
　回路基板３２は、中心発光ユニット２の周囲において、放熱基板４の上面に貼り付けられて固定される。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、中心発光ユニット２と外周発光ユニット３がつなぎ合わされたときに中心発光ユニット２と接する側（以下、「内周側」という）の回路基板３２の端部付近には、接続電極３２１が形成される。発光装置１では、中心発光ユニット２の放熱基板２１の厚さ分だけ、回路基板２２の方が回路基板３２より高い位置にある。このため、中心発光ユニット２と外周発光ユニット３をつなぎ合わせることにより、回路基板２２の下面の接続電極２２１と回路基板３２の上面の接続電極３２１とが接触し、基板同士のつなぎ目で中心発光ユニット２と外周発光ユニット３の電気的な導通がとられる。
　一方、中心発光ユニット２と外周発光ユニット３がつなぎ合わされたときに発光装置１の外側（外周側）になる回路基板３２の端部付近には、接続電極３２２が形成される。それぞれの外周発光ユニット３は、接続電極３２２を介して外部電源に接続される。また、回路基板３２の上面には、接続電極３２１または接続電極３２２に電気的に接続される図示しない配線パターンが形成される。
　ＬＥＤ素子３３は発光素子の一例であり、外周発光ユニット３でも、中心発光ユニット２と同様に、複数のＬＥＤ素子３３が、互いに間隔を空けて回路基板３２の上面に配置され、透明な絶縁性の接着剤などにより固定される。なお、後述するように、個々の外周発光ユニット３の面積は中心発光ユニット２の面積より小さいため、各外周発光ユニット３には、中心発光ユニット２より少ない個数のＬＥＤ素子３３が実装される。各ＬＥＤ素子３３の素子電極は、図示しないボンディングワイヤにより、隣接するＬＥＤ素子３３または回路基板３２の配線パターンに接続される。
　封止樹脂３４は、封止樹脂２４と同様に、エポキシ樹脂またはシリコン樹脂などの無色かつ透明な樹脂であり、ＬＥＤ素子３３を一体に被覆し保護する。封止樹脂３４で覆われる領域が、外周発光ユニット３の発光領域となる。封止樹脂３４は、回路基板３２の形状に合わせてモールド成型され、樹脂枠３５により回路基板３２の上に固定される。また、封止樹脂３４にも蛍光体が分散混入される。
　樹脂枠３５は、封止樹脂３４の形状に合わせて例えば白色の樹脂で構成された枠体であり、封止樹脂３４を回路基板３２の上に固定する。樹脂枠３５は、樹脂枠２５と同様に、ＬＥＤ素子３３から側方に出射された光を発光装置１の上方に向けて反射させる。なお、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、発光装置１の外周発光ユニット３では、封止樹脂３４の外周はすべて樹脂枠３５で囲まれている。
　発光装置１では、図１Ａに示すように、中心発光ユニット２の封止樹脂２４は円板形状を有し、中心発光ユニット２と複数の外周発光ユニット３が埋め尽くす領域の封止樹脂２４，３４も、全体として円板形状を有する。これは、発光装置を実際の照明器具などに使用することを考えると、発光領域の形状は円形であることが好ましいためである。例えば、照明器具のリフレクタは円形の発光領域を前提として作られているものが多いため、発光領域の形状はなるべく円形に近い方が、リフレクタでの反射効率は向上する。ただし、中心発光ユニット２の樹脂領域と、発光装置１全体としての樹脂領域は、六角形や八角形などの円に近い多角形であってもよく、必ずしも完全な円形でなくてもよい。
　また、発光装置１では、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、１つの外周発光ユニット３の樹脂領域は、中心発光ユニット２の樹脂領域より小さい。これは、照明用途では光軸となる中心部分を明るくする必要があるので、中心発光ユニット２は品質が保証される範囲内でなるべく大きく製造することが好ましいためである。中心発光ユニット２の面積を品質が保証される範囲内で最大とすると、それぞれの外周発光ユニット３の面積は、中心発光ユニット２の面積以下となる。したがって、個々の外周発光ユニット３の封止樹脂３４は、中心発光ユニット２の封止樹脂２４以下の面積を有することが好ましい。
　また、発光装置１では、複数の外周発光ユニット３の中に、発光色が異なるものを含めてもよい。例えば、１つの発光装置の中に、発光色の色温度が４０００Ｋの外周発光ユニット３と５０００Ｋの外周発光ユニット３など、色合いの違うものを含めてもよい。そのためには、例えば、外周発光ユニット３の封止樹脂３４に混入される蛍光体の種類や配合（組合せ）を変えたり、青色光を発光する青色ＬＥＤ素子と緑色光を発光する緑色ＬＥＤ素子の個数の比率を外周発光ユニット３ごとに変えたりすればよい。この場合、例えば発光色が異なる複数の外周発光ユニット３を外部電源に並列に接続して、外周発光ユニット３の電源系統を色ごとに分ければ、すべての色の外周発光ユニット３を発光させてそれらの光を混色させたり、ある色の外周発光ユニット３だけを発光させたりすることができる。このようにして、発光装置１では、全体としての色合いや光量を、用途に応じて自由に調整して、演色性を向上させることが可能である。
　図３Ａ～図３Ｃは、それぞれ、発光装置１Ａの上面図、分解図およびＩＩＩＣ－ＩＩＩＣ線断面図である。発光装置１Ａは、中心発光ユニット２Ａと、その周囲に配置された複数の外周発光ユニット３Ａと、放熱基板４とを有する。発光装置１Ａの構成は、外周発光ユニット３Ａの樹脂枠３５Ａの形状を除いて、図１Ａ～図１Ｃに示した発光装置１の構成と同じである。このため、対応する構成要素には同一の符号を用いて、重複する説明は省略する。
　図３Ａおよび図３Ｂに示すように、発光装置１Ａでは、各外周発光ユニット３Ａの樹脂枠３５Ａは、中心発光ユニット２Ａと複数の外周発光ユニット３Ａがつなぎ合わされたときに隣接する外周発光ユニット３Ａに面する側方端部３５１には設けられていない。これにより、発光装置１Ａでは、発光装置１と比べて、側方端部３５１の分だけ封止樹脂３４で覆われる領域が広くなるため、発光領域の面積は大きくなる。また、発光装置１Ａでは、隣接する外周発光ユニット３Ａの間に樹脂枠３５Ａがないため、発光装置１と比べて、複数の外周発光ユニット３Ａからの発光色が混色しやすい。樹脂枠の有無によって色の混合具合を変えられることから、発光装置１Ａでは、各外周発光ユニット３Ａの発光色を適宜調整することにより、演色性をより向上させることが可能になる。
　図４Ａ～図４Ｃは、それぞれ、発光装置１Ｂの上面図、分解図およびＩＶＣ－ＩＶＣ線断面図である。発光装置１Ｂは、中心発光ユニット２Ｂと、その周囲に配置された複数の外周発光ユニット３Ｂと、放熱基板４とを有する。発光装置１Ｂの構成は、中心発光ユニット２Ｂに放熱基板がなく、外周発光ユニット３Ｂがその底部に放熱基板３１Ｂを有し、また外周発光ユニット３Ｂの樹脂枠３５Ｂの形状が異なることを除いて、図１Ａ～図１Ｃに示した発光装置１の構成と同じである。このため、対応する構成要素には同一の符号を用いて、重複する説明は省略する。
　図４Ａおよび図４Ｂに示すように、発光装置１Ｂでは、各外周発光ユニット３Ｂの樹脂枠３５Ｂは、隣接する外周発光ユニット３Ｂに面する側方端部だけでなく、中心発光ユニット２Ｂに面した内周側端部３５２にも設けられていない。これにより、発光装置１Ｂでは、発光装置１Ａと比べて、内周側端部３５２の分だけ発光領域の面積がさらに大きくなるとともに、中心発光ユニット２Ｂと複数の外周発光ユニット３Ｂからの発光色がさらに混色しやすくなる。
　また、図４Ｃに示すように、発光装置１Ｂでは、発光装置１，１Ａとは逆に、外周発光ユニット３Ｂの放熱基板３１Ｂの厚さ分だけ、回路基板３２の方が回路基板２２より高い位置にある。発光装置１Ｂでは、外周発光ユニット３Ｂの内周側端部３５２に樹脂枠３５Ｂがないため、中心発光ユニット２Ｂの高さを低くすれば、各外周発光ユニット３Ｂからの光は、中心発光ユニット２Ｂに向かって横方向にも出射される。したがって、この点でも、発光装置１Ｂでは、発光装置１Ａと比べて、各発光ユニットからの発光色がさらに混色しやすくなる。
　発光装置１，１Ａ，１Ｂのように、中心発光ユニット２，２Ａ，２ＢのＬＥＤ素子２３と複数の外周発光ユニット３，３Ａ，３ＢのＬＥＤ素子３３とを、相対的に異なる高さで回路基板２２，３２の上に実装してもよい。あるいは、すべてのＬＥＤ素子２３，３３を同じ高さで実装してもよい。また、用途によっては、四方に樹脂枠がある外周発光ユニット３と、側方端部３５１に樹脂枠がない外周発光ユニット３Ａと、さらに内周側端部３５２にも樹脂枠がない外周発光ユニット３Ｂとのうちの２つまたは全部を、１つの発光装置の中に混在させてもよい。あるいは、中心発光ユニット２，２Ａ，２Ｂについても、樹脂枠２５を取り除くか、または封止樹脂２４の外周の一部分にのみ樹脂枠２５を設けてもよい。中心発光ユニットと外周発光ユニットの高さおよび樹脂枠の有無によって、発光色の混合具合を適宜変えることが可能である。
　図５Ａ～図５Ｄは、それぞれ、発光装置１Ｃ～１Ｆの断面図である。これらの図では、図１Ｃなどと同様に、各発光装置の中心を通る縦断面を示す。発光装置１Ｃ～１Ｆも、既に説明した発光装置１，１Ａ，１Ｂと同様の構成を有するため、重複する説明は省略する。
　図５Ａに示す発光装置１Ｃは発光装置１，１Ａと同様の発光装置であるが、発光装置１Ｃでは、中心発光ユニット２Ｃの回路基板２２Ｃと各外周発光ユニット３Ｃの回路基板３２Ｃがそれぞれ貫通孔２２２，３２３を有し、ＬＥＤ素子は放熱基板２１Ｃ，４の上に直接実装されている。また、図５Ｂに示す発光装置１Ｄは発光装置１Ｂと同様の発光装置であるが、発光装置１Ｄでは、中心発光ユニット２Ｄの回路基板２２Ｄと各外周発光ユニット３Ｄの回路基板３２Ｄがそれぞれ貫通孔２２２，３２３を有し、ＬＥＤ素子は放熱基板４，３１Ｄの上に直接実装されている。このように、各ＬＥＤ素子を金属製の放熱基板に直接実装して、放熱性をさらに向上させてもよい。
　図５Ｃに示す発光装置１Ｅは発光装置１，１Ａと同様の発光装置であるが、発光装置１Ｅでは、中心発光ユニット２Ｅの回路基板２２Ｅのみが貫通孔２２２を有し、中心発光ユニット２ＥのＬＥＤ素子は放熱基板２１Ｅの上に直接実装されている。また、図５Ｄに示す発光装置１Ｆは発光装置１Ｂと同様の発光装置であるが、発光装置１Ｆでは、各外周発光ユニット３Ｆの回路基板３２Ｆのみが貫通孔３２３を有し、外周発光ユニット３ＦのＬＥＤ素子は放熱基板３１Ｆの上に直接実装されている。このように、回路基板に貫通孔が空いている発光ユニットと、貫通孔が空いていない発光ユニットとを混在させてもよい。この場合には、放熱性の観点から、貫通孔がある発光ユニットには発熱量が比較的多いＬＥＤ素子を配置し、貫通孔がない発光ユニットには発熱量が比較的少ないＬＥＤ素子を配置することが好ましい。なお、複数の外周発光ユニットの中でも、回路基板に貫通孔が空いているものと貫通孔が空いていないものとを混在させてもよい。
　以上説明した発光装置では、装置の中心に配置された中心発光ユニットと、中心発光ユニットを取り囲むようにその外形に沿って配置された複数の外周発光ユニットとにより、１つの大きな略円形（円板形状）の発光領域が形成される。すなわち、これらの発光装置では、互いに連結可能な複数の発光ユニットをつなぎ合わせることで、歩留まりを悪化させることなく発光領域を大型化し、中心部分の光量を多くすることが可能になる。
　このような発光装置であれば、組み合わせる外周発光ユニットの個数や形状、連結方法などを変えることにより、発光装置として様々なモジュール構成が可能となる。特に、個々の発光ユニットが１個のパッケージになっているので、それらを並列または直列に自由に組み合わせて全体の回路を構成することができる。その際、直列接続する発光ユニットの個数を増加させれば、各発光ユニットに含まれるＬＥＤ素子の順電圧（forward voltage，ＶＦ）のバラつきに起因した光度のバラつきを抑制させることができる。
　また、上記の発光装置では、発光ユニットごとに発光色を変えることができるので、演色性を向上させることも可能である。面積が比較的小さい複数の発光領域を組み合わせるため、１つの発光領域を大型化したときに生じ得る発光色のバラつきが抑制され、色度不良を軽減させることができる。また、樹脂領域の面積が大きくなるほどヒケが発生しやすくなるが、上記の発光装置では、面積が小さい複数の発光領域を組み合わせるため、各発光ユニットにおける封止樹脂の上面ヒケの発生を抑制することができる。
　また、回路基板としてセラミックス基板を用いる場合には、その面積を大きくするとＬＥＤ素子の発熱によって回路基板が割れやすくなる。しかしながら、上記の発光装置では、個々の発光ユニットの面積は比較的小さいため、セラミックス基板を用いた場合であっても回路基板が割れにくくなるという利点もある。
　また、上記した例ではすべて、中心発光ユニットの周囲を１重に取り囲むように外周発光ユニットが配置されているが、中心発光ユニットの周囲に２重、３重に外周発光ユニットを配置して、さらに大きな発光領域を形成することも可能である。

Claims (9)

  1. 　中心発光ユニットと、
    　前記中心発光ユニットの外周を埋め尽くすように配置された複数の外周発光ユニットと、を有し、
    　前記中心発光ユニットと前記複数の外周発光ユニットのそれぞれは、基板および前記基板上に実装された発光素子を有し、
    　個々の前記外周発光ユニットの発光領域の面積は、前記中心発光ユニットの発光領域の面積以下である、
    　ことを特徴とする発光装置。
  2. 　前記複数の外周発光ユニットには、発光色が異なるものが含まれる、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記発光色が異なる複数の外周発光ユニットは、外部電源に並列に接続される、請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記中心発光ユニットと前記複数の外周発光ユニットのそれぞれは、前記発光素子を封止する封止樹脂および前記封止樹脂を固定する樹脂枠を有し、
    　前記中心発光ユニットの発光領域は前記中心発光ユニットの封止樹脂で覆われる領域であり、
    　前記外周発光ユニットの発光領域は前記外周発光ユニットの封止樹脂で覆われる領域である、請求項１～３のいずれか一項に記載の発光装置。
  5. 　前記複数の外周発光ユニットの樹脂枠は、隣接する外周発光ユニットに面した端部には設けられていない、請求項４に記載の発光装置。
  6. 　前記複数の外周発光ユニットの樹脂枠は、前記中心発光ユニットに面した端部にも設けられていない、請求項５に記載の発光装置。
  7. 　前記中心発光ユニットの封止樹脂は円板形状を有し、前記中心発光ユニットと前記複数の外周発光ユニットが埋め尽くす領域の封止樹脂も全体として円板形状を有する、請求項４～６のいずれか一項に記載の発光装置。
  8. 　前記中心発光ユニットと前記複数の外周発光ユニットのそれぞれは、前記基板として、セラミックス製の回路基板を有する、請求項１～７のいずれか一項に記載の発光装置。
  9. 　前記中心発光ユニットの発光素子と前記複数の外周発光ユニットの発光素子とは、相対的に異なる高さで前記基板上に実装される、請求項１～８のいずれか一項に記載の発光装置。
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