WO2017038209A1 - 発光装置およびその製造方法 - Google Patents

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light
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今井　貞人
行輔 樫谷
旭彦 程原
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シチズン電子株式会社
シチズンホールディングス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device and a method for manufacturing the same.
  • a COB (Chip On Board) light emitting device in which a light emitting element such as an LED (light emitting diode) element is mounted on a general-purpose substrate such as a ceramic substrate or a metal substrate is known.
  • the LED element is sealed with a translucent resin containing a phosphor, and the light from the LED element and the light obtained by exciting the phosphor with the light from the LED element are mixed.
  • white light or the like can be obtained depending on the application.
  • Patent Document 1 discloses a highly heat-conductive heat radiation base having a mounting surface for die bonding, a hole that is placed on the heat radiation base and exposes a part of the mounting surface, and an outside of the heat radiation base.
  • a circuit board having a projecting portion projecting outward from the periphery, a light emitting element mounted on the mounting surface through the hole, and a translucent resin body that seals the upper side of the light emitting element;
  • a light emitting diode in which a through hole that is electrically connected to a light emitting element is formed on the outer peripheral edge of the protruding portion, and an external connection electrode is provided on the upper and lower surfaces of the through hole.
  • Patent Document 2 discloses a cavity in which a recess is formed, a convex heat slug (pedestal) attached to the cavity so as to penetrate the bottom of the recess, and a submount substrate mounted on the heat slug. And a plurality of LED chips arranged on the submount substrate, a lead frame electrically connected to each LED chip, a phosphor layer enclosing each LED chip, and a silicone resin sealed in the recess. An LED package having a lens is described.
  • Patent Document 3 discloses a lens array in which a plurality of LEDs, a substrate on which these LEDs are mounted, and a plurality of lens elements for condensing or diverging irradiation light emitted from the LEDs are integrated. An LED lighting device is described.
  • a plurality of light emitting units each including a plurality of light emitting elements such as LED elements are formed on one common substrate, and light emitted from each light emitting unit corresponds to the light emitting unit.
  • a light-emitting device that collects and emits light with a lens.
  • the number of LED elements included in one light-emitting unit can be changed for each light-emitting unit so that the forward voltage of the LED elements as a whole is within a range that can be driven by a driver used. is there.
  • the number of elements is changed for each light emitting section, the light emitting diameter also changes.
  • each light emitting unit includes a plurality of LED elements
  • a certain LED element is used to reduce the manufacturing cost.
  • a driver designed for driving the used light emitting device may be used for a light emitting device using other LED elements.
  • the forward voltage of the entire device may change greatly as compared with the original light emitting device, so that it may not be possible to drive with a common driver.
  • a plurality of sets of inspection terminals corresponding to a plurality of light emitting units may be provided on the common substrate.
  • the arrangement of the inspection terminals varies for each light emitting unit, the operation confirmation process is complicated. And erroneous measurement may occur.
  • the light emitting device when manufacturing a light emitting device that collects and emits light emitted from a plurality of light emitting units each including a plurality of LED elements connected in series and parallel with a lens array, the light emitting device depends on the number of LED elements in the light emitting unit. It is conceivable to increase the density of the light emitting portions on the common substrate by changing the light emitting diameter and combining a plurality of light emitting portions having different light emitting diameters. However, in such a light-emitting device, since the light-emitting portions on the substrate and the lenses in the lens array have a one-to-one correspondence, the number of light-emitting portions that can be formed on the common substrate depends on the size of each lens. Is also limited.
  • a plurality of lenses are used.
  • this process takes time, it is desirable to improve the position adjustment between the light emitting unit and the lens by some device.
  • a plurality of light emitting units are emitted to each light emitting unit.
  • the elements are mounted, the number of elements included in the entire light emitting device increases, and the amount of heat generated during driving increases. For this reason, the expansion of the common substrate and the lens due to the heat cannot be ignored, and a deviation occurs in the relative position between the two, which may reduce the emission efficiency through the lens.
  • an object of the present invention is to make it possible to use a lens array including a plurality of common lenses as a lens array for condensing light from each light emitting unit, regardless of the number of light emitting elements included in each of the plurality of light emitting units.
  • the manufacturing cost of the light emitting device is reduced.
  • an object of the present invention is to provide a light-emitting device in which a plurality of light-emitting portions each including a plurality of LED elements are formed on a common substrate with a common driver regardless of the forward voltage of the individual LED elements. It is possible to drive.
  • an object of the present invention is to form a plurality of light emitting units each including a plurality of light emitting elements on a common metal substrate to form one light emitting device, and to transmit heat transmitted from each light emitting element to the metal substrate. It is to promote release to the outside of the device.
  • Another object of the present invention is to make it easy to check the operation of each light emitting unit and to reduce the frequency of erroneous measurement when manufacturing a light emitting device in which a plurality of light emitting units are formed on a common substrate. .
  • an object of the present invention is to increase the amount of emitted light by arranging more light emitting units on a common substrate in a light emitting device that emits light through a lens array.
  • Another object of the present invention is to provide a relative position between a plurality of light emitting units and a plurality of lenses at the time of manufacturing a light emitting device that collects and emits light emitted from the plurality of light emitting units by lenses corresponding to the respective light emitting units. Is to simplify the process of adjusting.
  • an object of the present invention is to improve the emission efficiency from a plurality of light emitting portions through a plurality of lenses when the light emitting device is driven and thermal expansion occurs in the common substrate or the lens.
  • each of the plurality of light emitting units is serially parallel to each other in a series number and a parallel number set for the light emitting unit in a mounting area having a shape and size common to the plurality of light emitting units.
  • a light-emitting device including a plurality of light-emitting elements that are connected and mounted on a substrate in a grid pattern.
  • the substrate has a substrate, a plurality of light emitting units arranged on the substrate, and a driver for driving the plurality of light emitting units, and each of the plurality of light emitting units is divided into a plurality of columns connected in parallel to each other.
  • Each of the plurality of columns has a plurality of LED elements connected in series with each other, and the total of forward voltages of the LED elements connected in series in the whole of the plurality of light emitting units is within a voltage range that can be driven by the driver.
  • the number of LED elements connected in series in each of the plurality of light emitting units is set, and a light emitting device is provided.
  • the metal substrate having an opening and a plurality of light emitting portions arranged uniformly on the metal substrate so as to surround the opening, each of the plurality of light emitting portions being mounted on the metal substrate.
  • a sealing frame that surrounds the plurality of light-emitting elements, and a sealing resin that fills a region surrounded by the sealing frame on the metal substrate and seals the plurality of light-emitting elements.
  • a plurality of light emitting units including a substrate, a plurality of light emitting units disposed on the substrate, and a plurality of lenses provided corresponding to each of the plurality of light emitting units and collecting light emitted from the light emitting units;
  • a plurality of light emitting portions are disposed at positions on the substrate that are within the diameter of the main surface of the lens corresponding to the light emitting portion among the plurality of lenses And a plurality of sets of inspection terminals formed at a common interval in each part.
  • a plurality of light emitting units including a substrate, a plurality of light emitting units disposed on the substrate, and a plurality of lenses provided corresponding to each of the plurality of light emitting units and collecting light emitted from the light emitting units;
  • Each of the plurality of light emitting units are connected in series and parallel with each other in a series number and a parallel number set for the light emitting unit, and are mounted on the substrate with the same mounting density.
  • a light emitting device having a plurality of LED elements, and the size of each of the plurality of lenses increases as the number of LED elements included in the light emitting unit corresponding to the lens increases.
  • a plurality of light emitting units including a substrate, a plurality of light emitting units disposed on the substrate, and a plurality of lenses provided corresponding to each of the plurality of light emitting units and collecting light emitted from the light emitting units;
  • Each of the plurality of light emitting units is divided into a plurality of columns connected in parallel to each other, and a number set for the light emitting unit in each of the plurality of columns is serially connected to each other.
  • a light-emitting device having a plurality of light-emitting elements to be connected, and the size of the plurality of light-emitting elements is smaller as the light-emitting portion has a larger number of light-emitting elements connected in series.
  • a step of mounting a plurality of sets of light-emitting elements on a substrate having a plurality of openings on the basis of the positions of the plurality of openings to form a plurality of light-emitting portions; and a plurality of light-emitting portions on the substrate A step of arranging a lens array having a plurality of lenses arranged in accordance with the arrangement position of the lens and a plurality of support portions on the plurality of light emitting portions, and fitting the plurality of support portions to the plurality of openings.
  • a plurality of light emitting elements are mounted on a substrate to form a plurality of light emitting portions, and a lens array including a plurality of lenses arranged in accordance with the arrangement positions of the plurality of light emitting portions is formed on the plurality of light emitting portions.
  • the thermal expansion coefficient of the substrate and the lens array so that the relative positions of the plurality of light emitting units and the plurality of lenses match when the plurality of light emitting units are turned on and the substrate and the lens array are thermally expanded.
  • a step of positioning the substrate and the lens array by shifting the plurality of light emitting units and the plurality of lenses from each other by a distance corresponding to the size of the light emitting device.
  • a plurality of light emitting units including a substrate, a plurality of light emitting units disposed on the substrate, and a plurality of lenses provided corresponding to each of the plurality of light emitting units and collecting light emitted from the light emitting units;
  • Each of the plurality of light emitting units is connected in series and parallel with each other in the number of series and parallel set for the light emitting unit in a mounting region of a common shape in the plurality of light emitting units.
  • a light-emitting device including a plurality of light-emitting elements mounted in a grid pattern on a substrate is provided.
  • the plurality of light-emitting elements may be mounted in a mounting region having a shape and size common to the plurality of light-emitting units with a different mounting density for each light-emitting unit. preferable.
  • the plurality of light emitting units have LED elements having higher forward voltages as the plurality of light emitting devices as the number of light emitting units with a smaller series number.
  • the mounting area is rectangular, and in each of the plurality of light emitting units, the plurality of light emitting elements are preferably mounted at least at the four corners of the rectangle.
  • each of the plurality of light-emitting units has a plurality of LED elements mounted on the substrate and electrically connected to each other as a plurality of light-emitting elements, and contains phosphors on the substrate. It is preferable to further include a sealing resin that is filled to seal the plurality of LED elements.
  • each of the plurality of light emitting units has a plurality of LED packages flip-chip mounted on a substrate as a plurality of light emitting elements, and each of the plurality of LED packages includes an LED element and a phosphor. And a resin layer covering the upper surface and the side surface of the LED element.
  • the light emitting device further includes a driver that drives a plurality of light emitting units, and the plurality of light emitting elements are a plurality of LED elements, and a sum of forward voltages of LED elements connected in series in the plurality of light emitting units as a whole. It is preferable that the number of the LED elements connected in series in each of the plurality of light emitting units is set so that is within the voltage range that can be driven by the driver.
  • the plurality of light emitting units are preferably connected in series to the driver.
  • the plurality of light emitting units are preferably divided into a plurality of groups connected in parallel to the driver, and the light emitting units included in each of the plurality of groups are preferably connected in series with each other.
  • the substrate is a metal substrate having an opening, and the plurality of light emitting units are evenly arranged on the metal substrate so as to surround the opening, and each of the plurality of light emitting units includes a plurality of light emitting units. It is preferable to further include a sealing frame that surrounds the light emitting element and a sealing resin that fills a region surrounded by the sealing frame on the metal substrate and seals the plurality of light emitting elements.
  • the light emitting device further includes a heat sink attached to the back surface of the metal substrate to dissipate heat generated by the plurality of light emitting units.
  • the diameter of the opening is preferably larger than the arrangement interval of the plurality of light emitting units.
  • the lens is not disposed above the opening.
  • the light emitting device is common to the plurality of light emitting units at a position on the substrate that is within the diameter of the main surface of the lens corresponding to the light emitting unit among the plurality of lenses, corresponding to each of the plurality of light emitting units. It is preferable to further include a plurality of sets of inspection terminals formed at intervals.
  • the plurality of sets of inspection terminals are each composed of two terminals, and the two terminals are arranged at a common angle with respect to the side of the substrate.
  • each of the plurality of light emitting units has a plurality of LED elements mounted at the same mounting density in the plurality of light emitting units as the plurality of light emitting elements, and the size of each of the plurality of lenses is The larger the number of LED elements included in the light emitting unit corresponding to the lens, the larger is preferable.
  • the plurality of light emitting units includes a plurality of first light emitting units having a plurality of LED elements connected in series and parallel with each other in a first series number and a first parallel number, and a first series number.
  • the size of the plurality of light emitting elements is preferably smaller as the light emitting part has a larger number of light emitting elements connected in series.
  • the areas of the light emitting regions of the plurality of light emitting units are preferably equal to each other.
  • a plurality of light emitting elements are mounted on a substrate to form a plurality of light emitting portions, and a lens array including a plurality of lenses arranged in accordance with the arrangement positions of the plurality of light emitting portions is formed on the plurality of light emitting portions.
  • a plurality of light emitting elements having a number set for the light emitting unit are provided in a mounting region having a common shape for each of the plurality of light emitting units.
  • a method of manufacturing a light emitting device is provided, which is mounted in a lattice shape and a plurality of light emitting elements are connected in series and parallel with the number of series and parallel numbers set for the light emitting portion.
  • a plurality of sets of light emitting elements are mounted on a substrate on which a plurality of openings are formed with reference to the positions of the plurality of openings to form a plurality of light emitting sections, and are arranged.
  • the step of positioning may further include a step of positioning the substrate and the lens array by disposing a lens array having a plurality of support portions as the lens array and fitting the plurality of support portions into the plurality of openings. preferable.
  • the plurality of openings are a plurality of positioning holes formed on diagonal lines of the substrate, and the plurality of support portions are columnar shapes provided in the lens array in accordance with the positions of the plurality of openings.
  • a member is preferred.
  • the plurality of positioning holes have a larger diameter along the diagonal as the distance from the one end of the diagonal increases, and in the positioning step, a plurality of light emitting units and a plurality of lenses along the diagonal It is preferable that the plurality of support portions are fixed to the plurality of openings so that the relative position of can be changed according to thermal expansion and contraction.
  • the above manufacturing method further includes a step of filling a plurality of light emitting portions with resin and sealing a plurality of sets of light emitting elements for each light emitting portion.
  • the above manufacturing method further includes a step of arranging a plurality of sealing frames respectively surrounding a plurality of sets of light emitting elements on the substrate on the basis of the positions of the plurality of openings, and in the step of sealing, It is preferable to fill a resin in each region surrounded by a plurality of sealing frames.
  • the thermal expansion coefficients of the substrate and the lens array are adjusted so that the relative positions of the multiple light emitting units and the multiple lenses are aligned when the multiple light emitting units are lit and the substrate and the lens array are thermally expanded.
  • the method further includes a step of positioning the substrate and the lens array by shifting the plurality of light emitting units and the plurality of lenses from each other by a distance corresponding to the size.
  • the substrate is rectangular, and in the step of arranging, the relative positions of the plurality of light emitting units and the plurality of lenses can be changed according to thermal expansion and contraction, so that the substrate and the lens array can be changed.
  • the substrate and the lens array are brought into contact with the housing by bringing two adjacent sides of the substrate and the end portions of the lens array corresponding to the two sides into contact with the housing. It is preferable to position.
  • a plurality of LED elements are mounted on the substrate as light emitting elements, the plurality of LED elements are electrically connected to each other with wires, and a phosphor is contained. It is preferable to seal a plurality of LED elements by filling a sealing resin on the substrate.
  • a plurality of LED packages configured by covering the upper surface and side surfaces of the LED element with a resin layer containing a phosphor for each of the plurality of light emitting portions are formed on the substrate as light emitting elements. Flip chip mounting is preferable.
  • the manufacturing cost of the light emitting device can be reduced.
  • a light emitting device in which a plurality of light emitting portions each including a plurality of LED elements is formed on a common substrate can be used regardless of the forward voltage of each LED element. It can be driven by a driver.
  • each light emitting element is transmitted to the metal substrate.
  • the release of heat to the outside of the device can be promoted.
  • the above light emitting device it is possible to increase the amount of emitted light by arranging more light emitting units on a common substrate in the light emitting device that emits light through the lens array.
  • FIG. 1 is a front view of a lighting device 1.
  • FIG. 2 is a rear view of the lighting device 1.
  • FIG. 3 is a top view of the light emitting device 2.
  • FIG. 3 is a side view of the light emitting device 2.
  • FIG. 3 is a top view of the lens array 40.
  • FIG. 3 is a top view of the light emitting unit 20.
  • FIG. FIG. 4B is a cross-sectional view of the light emitting unit 20 taken along line IVB-IVB in FIG. 4A. 4B is a cross-sectional view of the light emitting unit 20 taken along line IVC-IVC in FIG. 4A.
  • FIG. 1 is an overall circuit diagram of a light emitting device 2.
  • FIG. 1 is an overall circuit diagram of a light emitting device 2.
  • FIG. 1 is an overall circuit diagram of a light emitting device 2.
  • FIG. 1 is an overall circuit diagram of a light emitting device 2.
  • FIG. 1 is an overall circuit diagram of a light emitting device
  • FIG. 3 is a top view of the light emitting unit 203.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing the arrangement of LED elements 30 in the light emitting device 2.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a manufacturing process of the light emitting device 2.
  • 4 is a diagram illustrating an example of a method for fixing the lens array 40 to the substrate 10.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for fixing the lens array 40 to the substrate 10.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a method for fixing the lens array 40 to the substrate 10.
  • FIG. It is a figure which shows the example of the positioning method of the board
  • FIG. It is a figure which shows the example of the positioning method of the board
  • FIG. is a figure which shows the example of the positioning method of the board
  • FIG. 18B is a cross-sectional view of the light emitting unit 20G along the line XVIIIB-XVIIIB in FIG. 18A.
  • the illuminating device 1 is a device that can be used as a lighting projector, for example, and has, as an example, a total of six light emitting devices 2 arranged in two rows and three columns as shown in FIG. 1A.
  • the lighting device 1 is configured as one device by arranging the cases (housings) 3 of the respective light emitting devices 2 close to each other.
  • the lighting device 1 has heat radiating fins (heat sinks) 4 for promoting the release of heat generated in the light emitting device 2 on the back surface of the case 3 of each light emitting device 2.
  • the light emitting device 2 includes a substrate 10, a plurality of light emitting units 20 formed on the substrate 10, and a lens array 40 disposed on the plurality of light emitting units 20. . Further, as shown in FIGS. 1B and 2B, each light emitting device 2 has a radiation fin 4 that radiates heat generated by the plurality of light emitting units 20 on the back surface of the substrate 10.
  • the substrate 10 is a substantially rectangular substrate having a circular opening 13 at the center thereof.
  • the vertical and horizontal lengths of the substrate 10 are each about 10 cm, and the thickness of the substrate 10 is about 1 to 2 mm.
  • the substrate 10 is configured, for example, by bonding the circuit substrate 12 on the metal substrate 11 with an adhesive sheet.
  • substrate 10 is being fixed to case 3 of the light-emitting device 2 shown to FIG. 1A.
  • the metal substrate 11 functions as a mounting substrate for mounting the light emitting unit 20 and a heat radiating substrate for radiating heat generated in the light emitting unit 20, the metal substrate 11 is made of, for example, aluminum having excellent heat resistance and heat dissipation. However, as long as the material of the metal substrate 11 is excellent in heat resistance and heat dissipation, another metal such as copper may be used.
  • the circuit board 12 is an insulating substrate such as a glass epoxy substrate, a BT resin substrate, a ceramic substrate, or a metal core substrate.
  • a wiring pattern 14 for electrically connecting the light emitting units 20 to each other is formed on the upper surface of the circuit board 12.
  • Two connection electrodes 15 for connecting the light emitting device 2 to an external power source are formed on the right end of the circuit board 12 shown in FIG. 2A.
  • One of the connection electrodes 15 is a positive electrode and the other is a negative electrode.
  • the connection electrode 15 is connected to an external power source and a voltage is applied, the light emitting units 20 of the light emitting device 2 emit light.
  • the light emitting unit 20 is a plurality of independent light emitting units formed on the substrate 10 which is one common substrate, and is uniformly arranged on the substrate 10 so as to surround the opening 13.
  • the light emitting device 2 includes 22 light emitting units 20.
  • each light emitting unit 20 includes a plurality of LED elements (an example of a light emitting element).
  • the interval (pitch) between the light emitting units 20 is preferably a constant size.
  • the pitch of the light emitting units 20 may be different between the vertical direction and the horizontal direction of the substrate 10.
  • FIG. 3 is a top view of the lens array 40.
  • the lens array 40 is a lens assembly in which a plurality of lenses 41 are integrally formed.
  • the lens array 40 has 22 lenses 41 arranged close to each other except the center thereof.
  • the central portion 42 of the lens array 40 is preferably an opening.
  • the optical axis X of each lens 41 coincides with the normal direction of the substrate 10.
  • Each lens 41 is provided in the same arrangement as the light emitting unit 20 on the substrate 10 corresponding to each light emitting unit 20, and condenses the emitted light from the corresponding light emitting unit 20, respectively.
  • Each lens 41 has, for example, the same shape and size.
  • the end of the lens array 40 is fixed to the case 3 of the light emitting device 2 shown in FIG. 1A.
  • the substrate 10 has the opening 13 in the center.
  • the opening 13 is formed at the same position on the metal substrate 11 and the circuit board 12. Further, it is preferable that the lens 41 is not disposed above the opening 13 and the lens array 40 is opened above the opening 13.
  • the shape of the opening 13 is not limited to a circle but may be other shapes such as a rectangle, and the position of the opening 13 may not be strictly at the center of the substrate 10.
  • the opening 13 in the substrate 10 is advantageous in terms of heat dissipation, as will be described below.
  • the opening 13 can promote the release of heat generated in each light emitting unit 20 (light emitting element) to the outside of the device.
  • the diameter of the opening 13 needs to have a certain size.
  • the diameter d1 of the opening 13 is preferably larger than at least the diameter d2 of each light emitting unit 20, and more preferably larger than the arrangement interval (pitch) d3 of the plurality of light emitting units 20.
  • the pitch d3 of the light emitting units 20 is larger than the diameter d2 of the light emitting unit 20.
  • each set of inspection terminals 16 is formed on the circuit board 12 at a position that is within the diameter of the main surface of the lens 41 corresponding to the target light emitting unit 20.
  • the two terminals constituting each group of inspection terminals 16 are evenly arranged with a common interval d between the plurality of light emitting units 20. Further, if possible in relation to the wiring pattern 14, it is preferable that the two terminals constituting each set of the inspection terminals 16 are arranged so as to be aligned at a common angle with respect to the side of the substrate 10. Thus, if the arrangement of the plurality of sets of inspection terminals 16 is aligned, when the operations of the light emitting units 20 are sequentially confirmed, the operation of each light emitting unit 20 can be easily confirmed, and the frequency of erroneous measurement can be reduced. It becomes possible to lower.
  • FIG. 4A is a top view of the light emitting unit 20
  • FIG. 4B is a cross-sectional view of the light emitting unit 20 along line IVB-IVB in FIG. 4A
  • FIG. 4C is a cross-sectional view of the light emitting unit 20 along line IVC-IVC in FIG. is there.
  • the light emitting unit 20 includes a plurality of LED elements 30, a sealing frame 23, and a sealing resin 24 as main components.
  • the LED element 30 is an example of a light emitting element, and is, for example, a blue LED that emits blue light having an emission wavelength band of about 450 to 460 nm.
  • the circuit board 12 has an opening 21, and the metal substrate 11 is exposed through the opening 21.
  • the LED element 30 is mounted on the metal substrate 11 exposed through the opening 21. As described above, the LED element 30 is directly mounted on the metal substrate 11, thereby radiating heat generated by the LED element 30 and phosphor particles described later.
  • the LED elements 30 are mounted in a grid pattern in, for example, a rectangular mounting region 22 in the opening 21.
  • FIG. 4A shows an example in which 16 LED elements 30 in 4 rows and 4 columns are mounted.
  • Four LED elements 30 are connected in series, and the four sets are further connected in parallel.
  • the LED elements 30 are connected in series and parallel with each other in the light emitting units 20 in the series number and the parallel number set for the light emitting unit 20.
  • light emitting unit 20 4 when the number of LED elements 30 in series refers to four light emitting units, it is referred to as “light emitting unit 20 4 ”.
  • the light emitting units are not distinguished by the number of LED elements 30 in series, they are simply expressed as “light emitting unit 20”.
  • the lower surface of the LED element 30 is fixed to the upper surface of the metal substrate 11 with, for example, a transparent insulating adhesive.
  • the LED element 30 has a pair of element electrodes on the upper surface, and the element electrodes of the adjacent LED elements 30 are electrically connected to each other by wires 31 as shown in FIG. 4A.
  • a wire 31 coming out of the LED element 30 located on the outer peripheral side of the opening 21 is electrically connected to the wiring pattern 14 of the circuit board 12. Thereby, a current is supplied to each LED element 30 via the wire 31.
  • the sealing frame 23 is a substantially rectangular resin frame made of, for example, white resin in accordance with the size of the opening 21 of the circuit board 12, and the circuit board surrounds the LED elements 30 in the light emitting unit 20. 12 is fixed to the outer peripheral portion of the opening 21 on the upper surface.
  • the sealing frame 23 is a dam material for preventing the sealing resin 24 from flowing out.
  • the sealing frame 23 is provided with a reflective coating on the surface thereof, so that the light emitted from the LED element 30 to the side is above the light emitting unit 20 (as viewed from the LED element 30). Reflected toward the opposite side of the substrate 11.
  • the sealing frame 23 is illustrated as being transparent.
  • the sealing resin 24 is filled in a region surrounded by the sealing frame 23 on the metal substrate 11 and integrally covers and protects (seals) the entire LED element 30 and the wire 31 of the light emitting unit 20.
  • a colorless and transparent resin such as an epoxy resin or a silicone resin, particularly a resin having a heat resistance of about 250 ° C. may be used.
  • the sealing resin 24 is mixed with a phosphor such as a yellow phosphor.
  • the yellow phosphor is a particulate phosphor material such as YAG (yttrium aluminum garnet) that absorbs blue light emitted from the LED element 30 and converts the wavelength into yellow light.
  • the light emitting unit 20 emits white light obtained by mixing blue light from the LED element 30 that is a blue LED and yellow light obtained by exciting the yellow phosphor.
  • the sealing resin 24 may contain a plurality of types of phosphors such as a green phosphor and a red phosphor.
  • the green phosphor is a particulate phosphor material such as (BaSr) 2 SiO 4 : Eu 2+ that absorbs blue light emitted from the LED element 30 and converts the wavelength into green light.
  • the red phosphor is a particulate phosphor material such as CaAlSiN 3 : Eu 2+ that absorbs blue light emitted from the LED element 30 and converts the wavelength into red light.
  • the light emitting unit 20 is obtained by mixing blue light from the LED element 30 which is a blue LED and green light and red light obtained by exciting the green phosphor and the red phosphor thereby. Emits light.
  • 5A and 5B are circuit diagrams of the entire light emitting device 2.
  • Reference numeral 50 indicates a driver that drives the 22 light emitting units 20 of the light emitting device 2
  • reference numeral 203 indicates a light emitting unit having three LED elements 30 in series.
  • the substrate 10 is provided with a total of five switching terminals 17 on the upper surface of the circuit board 12.
  • the connection method of the switching terminals 17 according to the relationship between the number of the light emitting devices 2 included in the lighting device 1 and the maximum voltage that can be supplied by the driver 50 to be used, the light emitting unit 2 It is possible to switch 20 series-parallel. For example, depending on how the switching terminals 17 are connected to each other, as shown in FIG.
  • 22 light emitting units 20 are connected in series to the driver 50, or as shown in FIG. 5B, 22 light emitting units 20 are connected. Are divided into two sets connected in parallel to the driver 50, and 11 light emitting units 20 included in each set are connected in series with each other.
  • each light emitting unit 20 includes a plurality of LED elements 30 which are divided into a plurality of columns connected in parallel to each other and connected in series in each of the plurality of columns.
  • the light emitting device 2 is connected in series in each light emitting unit 20 so that the sum of the forward voltages (Vf) of the LED elements 30 connected in series in the entire device falls within the voltage range that can be driven by the driver 50.
  • the number of LED elements 30 to be set is set. For this reason, in the light emitting device 2, not all the light emitting units 20 necessarily have the same number of LED elements 30. Generally, the number of LED elements 30 included in one light emitting unit 20 is different for each light emitting unit 20.
  • the maximum voltage that can be supplied by the driver 50 is 264V.
  • the LED element (1) as the LED element 30 it is assumed that the Vf of one light emitting unit 20 having a series number of 4 is 10.5 to 11.7V. In this case, even if 22 light emitting units 20 are connected in series, Vf of the entire light emitting device 2 is 231.0 to 257.4 V, which is within the range that can be driven by the driver 50.
  • the Vf of one light emitting unit 20 having a series number of 4 becomes 11.6 to 13.6V. In this case, when 22 light emitting units 20 are connected in series, Vf of the entire light emitting device 2 is 255.0 to 299.4 V, exceeding the maximum voltage that can be driven by the driver 50.
  • the number of series in a part of the light emitting units 20 is three, and the number of series in which Vf is 11.6 to 13.6 V is four.
  • a light emitting portion 20 4 Vf combines a number of series and three light-emitting portion 20 3 is 8.69 ⁇ 10.21V. Then, out of a total of 22 light emitting units 20, if at least 11 in the light emitting portion 20 3, Vf across the light emitting device 2 becomes less 264V, falls within the scope that can be driven by a driver 50.
  • the light emitting device 2 when using the LED elements (1), the 22 light emitting units 20 is the series number of the four light-emitting portion 20 4, when using the LED elements (2) among the 22 pieces of the light emitting portion 20, for example, the eleven serial number and four light emitting portion 20 4, the remaining 11 pieces of the series number and three light-emitting portion 20 3.
  • the number of LED elements 30 connected in series in each light emitting unit 20 is different such that m in one light emitting unit 20 and n in another light emitting unit 20.
  • the total forward voltage of the LED elements 30 connected in series in the entire apparatus is adjusted to be within the voltage range that can be driven by the target driver 50. For this reason, even if the type of the LED element 30 to be used is changed, the light emitting device 2 can be driven by the common driver 50 regardless of the forward voltage of the individual LED elements 30.
  • Figure 6 is a top view of the light emitting portion 20 3.
  • Emitting portion 20 3 of FIG. 6 and the light emitting portion 20 (light-emitting unit 20 4) shown in FIG. 4A is different only the number of the LED elements 30, but otherwise have the same configuration.
  • a light-emitting portion 20 4 16 LED element 30, they are connected by four in series, whereas the four pairs are further connected in parallel, the light emitting portion 20 3, 12 LED
  • Each of the elements 30 is connected in series, and four sets of the elements 30 are connected in parallel.
  • the mounting area 22 is a rectangular area having the same shape and size, and the LED elements 30 are always mounted at least at the four corners of the mounting area 22.
  • the LED elements 30 are mounted uniformly, for example, inside the mounting region 22 in both the light emitting units 20 4 and 20 3 .
  • the mounting density of the LED elements 30 is different from each other because the mounting area 22 has the same size and the inter-element pitch is different.
  • the light emitting portions 20 4 and 20 3 have different light emission densities when the light emitting portion is viewed as one light emitter.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing the arrangement of the LED elements 30 in the light emitting device 2.
  • the plurality of light emitting units are not distinguished from each other and are simply represented as “light emitting unit 20”.
  • the light emitting device 2 in order to adjust the forward voltage of the entire device, for example, in series number four light-emitting portion 20 4 and the number of series is combined with three light-emitting portion 20 3.
  • Figure 7 shows an example of a case where the light emitting unit 20 4 and the light emitting portion 20 3 are connected alternately.
  • the number of LED elements 30 in series may be the same in all the light emitting units 20, or there may be two or less or five or more light emitting units 20 in series.
  • the LED elements 30 of the respective light emitting units 20 are mounted in the mounting region 22 having a shape and size common to the plurality of light emitting units 20 according to the series number and the parallel number set for the light emitting unit 20. Implemented in density. Thereby, since the light emission diameters are the same among the plurality of light emitting units 20, a lens array including a plurality of lenses 41 having the same shape and size regardless of the number of LED elements 30 included in each light emitting unit 20. 40 can be used.
  • the emitted light amount decreases in the light emitting unit 20 in which the number of the LED elements 30 is relatively reduced, when the light emitting units 20 having different numbers in series and / or in parallel are combined, the light emitting device 2 as a whole has unevenness in the emitted light amount. Can occur. Therefore, an LED element having a higher forward voltage may be used as the LED element 30 as the light emitting unit 20 has a smaller number of LED elements 30 in series and in parallel. If the LED element has a high forward voltage, the emitted light becomes brighter. Therefore, by selecting the LED element to be used for each light emitting unit 20, the amount of emitted light is made uniform among the plurality of light emitting units 20, and the unevenness is reduced. It becomes possible to emit no light.
  • the illumination device 1 is used as a projector, the illumination device 1 is installed far away from the human eyes, and thus uneven brightness on the light emitting device 2 is not a problem. For this reason, the light emitting units 20 having different numbers in series and / or in parallel need not be arranged uniformly in the light emitting device 2. Moreover, you may use the LED element with the same forward voltage in all the light emission parts 20. FIG.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of the light emitting device 2.
  • a plurality of light emitting units 20 are collectively formed on the substrate 10, and a plurality of sets of LED elements 30 are mounted on each light emitting unit 20.
  • several LED element 30 is mounted on the metal substrate 11 in the opening part 21 of the circuit board 12 (S1).
  • these LED elements 30 are connected in series and parallel with each other by wires 31 (S2).
  • the sealing frame 23 is fixed to the outer peripheral portion of the opening 21 (S3).
  • a sealing resin 24 containing a phosphor is filled in a region surrounded by the sealing frame 23 on the metal substrate 11, and the plurality of LED elements 30 are sealed (S4).
  • two positioning holes 18 a and 18 b are formed as an example on the diagonal line on the upper surface of the circuit board 12, and the openings of the circuit board 12 corresponding to the respective light emitting units 20.
  • the position 21 is determined based on the positions of the positioning holes 18a and 18b. That is, the mounting position of the LED element 30 and the arrangement position of the sealing frame 23 of each light emitting unit 20 are determined based on the positions of the positioning holes 18a and 18b. Thereby, the variation in the formation position of the light emission part 20 decreases.
  • the lens array 40 including the plurality of lenses 41 is arranged on the light emitting unit 20 so that the relative positions of the respective light emitting units 20 and the corresponding lenses 41 are roughly matched (S5).
  • the lens array 40 is fixed to the substrate 10 by holding the end portions of the substrate 10 and the lens array 40 with the case 3.
  • the lens array 40 may be fixed to the substrate 10 by the method described below.
  • 9A to 9C are diagrams showing an example of a method for fixing the lens array 40 to the substrate 10.
  • 9A to 9C show a top view of the substrate 10, a top view of the lens array 40, and a longitudinal sectional view of the light-emitting device 2 along the diagonal L, respectively.
  • the number of light emitting units 20 and lenses 41 is shown as eight.
  • the substrate 10 and the lens array 40 are positioned using the positioning holes 18a and 18b.
  • two support portions 43a and 43b are provided in advance on the diagonal line L of the lower surface of the lens array 40 (the surface facing the substrate 10) in accordance with the positions of the positioning holes 18a and 18b.
  • the support portions 43 a and 43 b are columnar members that are formed integrally with the lens array 40 or bonded to the lens array 40.
  • the substrate 10 and the lens array 40 are positioned by fitting the support portions 43a and 43b into the positioning holes 18a and 18b, respectively.
  • the positioning holes 18a and 18b have larger diameters along the diagonal line L as the distance from the one end portion P of the diagonal line L increases.
  • the positioning holes 18a and 18b are both circular, and the positioning hole 18b far from the one end P is larger in diameter than the positioning hole 18a.
  • the positioning holes 18a and 18b may be oval (long holes) whose major axis is the direction of the diagonal line L. In this case, the positioning hole 18b has a larger major diameter than the positioning hole 18a.
  • the diameter of the part fitted to positioning hole 18a, 18b in the lower end of support part 43a, 43b is a little thinner than positioning hole 18a, 18b.
  • the relative positions of the plurality of light emitting units 20 and the plurality of lenses 41 along the diagonal L can be changed. Therefore, even when the substrate 10 and the lens array 40 are thermally expanded or contracted at different rates, the relative positions are changed. Can be finely adjusted.
  • the relative positions of the plurality of light emitting units 20 and the plurality of lenses 41 can be changed according to the thermal expansion when the light emitting device 2 is turned on and the thermal contraction when the light emitting device 2 is turned off.
  • the lens array 40 is fixed to each other. Then, the substrate 10 and the lens array 40 are accurately positioned by the method described below (S6).
  • the positioning of the substrate 10 and the lens array 40 in S6 is performed according to the following concept. Due to the heat generated when the light emitting device 2 is turned on, the aluminum metal substrate 11 and the resin circuit substrate 12 and the glass lens array 40 constituting the substrate 10 expand with different thermal expansion coefficients. For example, assuming that the temperature of the substrate 10 and the lens array 40 rises by about 100 ° C. due to lighting, in the case of the substrate 10 having one side of about 10 cm, the amount of extension of about 1 mm is between the substrate 10 and the lens array 40. Differences can occur. Therefore, the relative position between each light emitting unit 20 and each lens 41 is shifted in advance in the opposite direction by ⁇ d in consideration of the difference ⁇ d in elongation.
  • FIG. 10A and 10B are diagrams illustrating an example of a positioning method between the substrate 10 and the lens array 40.
  • FIG. 10A When positioning the substrate 10 and the lens array 40, for example, as shown in FIG. 10A, two adjacent sides of the substrate 10 and end portions of the lens array 40 corresponding to the two sides are used as reference planes. Abut against the wall. Then, the lens array 40 having a smaller coefficient of thermal expansion is shifted farther from the reference plane by a length corresponding to the difference ⁇ d in the amount of elongation due to thermal expansion between the substrate 10 and the lens array 40. Due to the thermal expansion, the substrate 10 and the lens array 40 expand uniformly, and the whole is enlarged. Therefore, when the plurality of light emitting units 20 are turned on and the substrate 10 and the lens array 40 are thermally expanded by the above process, the relative positions of the light emitting units 20 and the lenses 41 are set as shown in FIG. 10B. It becomes possible to match.
  • the light emitting device 2 shown in FIGS. 2A and 2B and the light emitting device 2A shown in FIGS. 11A and 11B are different in the shape of the light emitting portion and the arrangement of the inspection terminals 16 and have the same configuration in other respects.
  • the light emitting unit 20 of the light emitting device 2 is substantially rectangular, whereas the light emitting unit 20A of the light emitting device 2A is slightly larger than the light emitting unit 20 and is circular.
  • the shape of each light emitting unit in the light emitting device is not limited to a rectangle, but may be a circle or another shape.
  • the inspection terminal 16 of the light emitting device 2A is different from that of the light emitting device 2 in the interval between the two terminals for each light emitting unit 20A and the angle with respect to the side of the substrate 10, but in other respects it emits light. It has the same configuration as the device 2.
  • the inspection terminals 16 are arranged on the substrate 10 with a distance d and an angle ⁇ corresponding to the shape of the light emitting part.
  • FIG. 12A and 12B are top views of the light emitting unit 20A.
  • Figure 12A is a series number of the LED elements 30 is four, the number of parallel shows four light emitting portion 20A 4.
  • FIG. 12B is a serial number of the LED elements 30 is four, the number of parallel shows three light emitting portion 20A 3.
  • the LED elements 30 of the respective light emitting units 20A are arranged in a circular mounting region 22A having a common size in the plurality of light emitting units 20A, and the series number and the parallel number set for the light emitting unit 20A. It is mounted with the mounting density according to. In this case, the number of LED elements 30 in series, the number of parallel, or both may be different for each light emitting unit 20A.
  • FIG. 13 is a diagram schematically showing the arrangement of the LED elements 30 in the light emitting device 2B.
  • the light-emitting device 2 shown in FIG. 7 and the light-emitting device 2B shown in FIG. 13 are different only in the number of LED elements 30 in series and in parallel in each light-emitting section, and have the same configuration in other respects.
  • the number of the light emitting units 20 in parallel is all the same four, but both the number of series and the number of parallel may be different for each light emitting unit.
  • Figure 13 shows an example in which the light-emitting portion 20B 4 and the light emitting portion 20B 3 are connected alternately. Even when both the series number and the parallel number are changed for each light emitting unit, the LED element 30 of each light emitting unit 20B may be mounted in the mounting region 22 having a common shape and size in the plurality of light emitting units 20B. preferable.
  • each set of inspection terminals 16 is disposed so as to sandwich the light emitting portion 20, but as illustrated in FIGS. 14A and 14B, each set of inspection terminals 16 sandwiches the light emitting portion 20 ⁇ / b> C.
  • position at the one side of the light emission part 20C Even in this case, the two terminals constituting each set of the inspection terminals 16 are evenly arranged with a common interval d between the light emitting units 20C.
  • FIG. 15 is a diagram schematically showing the arrangement of the LED elements 30 in the light emitting device 2D.
  • the light emitting device 2D shown in FIG. 15 has the same configuration as the light emitting device 2 shown in FIG. 7 except that the size of the LED element 30 is different for each light emitting unit 20D.
  • the areas of the light emitting regions 22D of the respective light emitting units 20D are equal to each other, and the size of the LED elements 30 included in each light emitting unit 20D is smaller as the light emitting units 20D having a larger number of LED elements 30 in series.
  • FIG. 16 is a diagram schematically showing the arrangement of the LED elements 30 in the light emitting device 2E.
  • the light emitting device 2E shown in FIG. 16 has the same configuration as the light emitting device 2 shown in FIG. 7 except that the size of each lens 41E in the lens array 40E differs for each light emitting unit 20E.
  • the size of each lens 41E increases as the number of LED elements 30 included in the light emitting unit 20E corresponding to the lens 41E increases.
  • the light-emitting unit 20E of the light-emitting device 2E includes a light-emitting unit 20E 4 (an example of a first light-emitting unit) having 16 LED elements 30 connected in series and parallel to each other in 4 series and 4 parallel units,
  • the light emitting unit 20E 3 (an example of a second light emitting unit) having nine LED elements 30 connected in series and parallel with three in series and three in parallel.
  • the mounting density of the LED elements 30 is the same in each light emitting unit 20E, and as a result, the size of the light emitting region 22E is different for each light emitting unit 20E.
  • the lens 41E of the light emitting device 2E is composed of a lens 41E 4 corresponding to the light-emitting portion 20E 4, a small lens 41E 3 than the lens 41E 4 correspond to the light-emitting portion 20E 3.
  • FIG. 16 shows an example in which the light emitting units 20E 4 and the light emitting units 20E 3 are alternately arranged on the substrate 10.
  • the number of LED elements 30 in each light-emitting portion 20E that is, changing the size of the lens 41E according to the size of the light emitting region 22E, a small light-emitting portion 20E 3 between the large emitting portion 20E 4 Can be arranged. For this reason, in the light emitting device 2E, it becomes possible to form a large number of light emitting portions 20E at a higher density on the surface of the substrate 10, and the amount of emitted light increases.
  • 17A and 17B are a top view and a side view of the light emitting device 2F.
  • the light emitting device 2F shown in FIG. 17A unlike the light emitting device 2A shown in FIG. 11A, an opening is not provided in the center of the substrate 10F.
  • the substrate 10F and the lens array 40F of the light emitting device 2F are smaller than the substrate 10 of the light emitting device 2A, and the number of light emitting units 20F of the light emitting device 2F is smaller than the number of light emitting units 20A of the light emitting device 2A.
  • the light emitting device 2F has the same configuration as the light emitting device 2A.
  • the light emitting unit 20F may have the same configuration as the light emitting units 20 and 20B to 20E described so far, and even in that case, the opening may not be provided in the center of the substrate 10F.
  • FIG. 18A is a top view of the light emitting unit 20G
  • FIG. 18B is a cross-sectional view of the light emitting unit 20G along the line XVIIIB-XVIIIB in FIG. 18A.
  • FIG. 18A shows an example in which nine LED packages 30G are mounted in a 3 ⁇ 3 lattice pattern.
  • the light emitting units 20 and 20A to 20F of the light emitting devices 2 and 2A to 2F are not limited to those in which the LED elements 30 are connected to each other by the wire 31 and the whole is sealed with the sealing resin 24.
  • FIGS. 18A and 18B The LED package 30G as shown in FIG.
  • the LED package 30G includes an LED element 30 ′ having two element electrodes 32 formed on the lower surface, and a phosphor layer 33.
  • the LED package 30G is a bump type light emitting element in which a flip chip bonding bump 34 is formed on an element electrode 32 on the lower surface of the LED element 30.
  • the LED element 30 ' is, for example, a blue semiconductor light emitting element (blue LED) that emits blue light having an emission wavelength band of about 450 to 460 nm.
  • the phosphor layer 33 is configured, for example, by dispersing and mixing phosphor particles in a colorless and transparent resin such as an epoxy resin or a silicone resin, and uniformly covers the upper surface and the side surface of the LED element 30 ′.
  • the phosphor layer 33 contains a yellow phosphor such as YAG, absorbs blue light emitted from the LED element 30 ′, and converts the wavelength into yellow light.
  • the LED package 30G emits white light obtained by mixing blue light from the LED element 30 ', which is a blue LED, and yellow light obtained by exciting the yellow phosphor.
  • the kind of fluorescent substance which the fluorescent substance layer 33 contains may be other than this, and may differ for every LED package 30G.

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Abstract

　複数の発光部のそれぞれに含まれる発光素子の個数にかかわらず、各発光部からの光を集光するレンズアレイとして共通の複数のレンズを含むものを使用可能にして、発光装置の製造コストを下げる。発光装置は、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイとを有し、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光部で共通の形状の実装領域にその発光部について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続され、基板上に格子状に実装された複数の発光素子を有する。

Description

発光装置およびその製造方法
　本発明は、発光装置およびその製造方法に関する。
　セラミック基板または金属基板などの汎用基板の上にＬＥＤ（発光ダイオード）素子などの発光素子が実装されたＣＯＢ（Chip On Board）の発光装置が知られている。こうした発光装置では、蛍光体を含有する透光性の樹脂によりＬＥＤ素子を封止し、ＬＥＤ素子からの光と、ＬＥＤ素子からの光により蛍光体を励起させて得られる光とを混合させることにより、用途に応じて白色光などが得られる。
　例えば、特許文献１には、ダイボンド用の実装面を有する高熱伝導性の放熱基台と、この放熱基台上に載置され、実装面の一部を露出する孔部及び放熱基台の外周縁より外方に張り出す張出部を有する回路基板と、孔部を通して実装面上に実装される発光素子と、この発光素子の上方を封止する透光性の樹脂体とを備え、張出部の外周縁に発光素子と導通するスルーホールを形成し、このスルーホールの上面及び下面に外部接続電極を設けた発光ダイオードが記載されている。
　また、特許文献２には、凹部が形成されたキャビティと、凹部の底部を貫通する状態でキャビティに取り付けられた凸状のヒートスラグ（台座部）と、ヒートスラグ上に搭載されたサブマウント基板と、サブマウント基板上に配置された複数のＬＥＤチップと、各ＬＥＤチップと電気的に接続するリードフレームと、各ＬＥＤチップを内包する蛍光体層と、凹部に封入されたシリコーン樹脂で形成されたレンズとを有するＬＥＤパッケージが記載されている。
　また、複数のＬＥＤを集積して配置することで光量を多くした照明装置が知られている。例えば、特許文献３には、複数のＬＥＤと、これらのＬＥＤが搭載される基板と、ＬＥＤから出射する照射光を集光あるいは発散させるための複数のレンズ要素が一体に構成されたレンズアレイとを有するＬＥＤ照明装置が記載されている。
特開２００６－００５２９０号公報 特開２０１０－１７０９４５号公報 特開２０１２－０４２６７０号公報
　高い光量の平行光を得るために、それぞれが複数のＬＥＤ素子などの発光素子を含む複数の発光部が１つの共通基板上に形成され、各発光部からの出射光をその発光部に対応するレンズで集光して出射する発光装置を製造することを考える。こうした発光装置では、装置全体としてのＬＥＤ素子の順方向電圧が使用するドライバで駆動可能な範囲内に収まるように、１つの発光部に含まれるＬＥＤ素子の個数を発光部ごとに変化させることがある。しかしながら、発光部ごとに素子数を変えると発光径も変わるため、集光効率を最適にするためには、発光径に合わせてレンズの大きさも発光部ごとに調整する必要がある。この場合、発光装置の製造に当たって複数種類のレンズアレイを用意する必要があり、製造コストの上昇を招くことになる。
　また、１つの共通基板上に複数の発光部が形成され、個々の発光部が複数のＬＥＤ素子を含む発光装置を製造する場合には、例えば製造コストの削減などのために、あるＬＥＤ素子を用いた発光装置の駆動用に設計されたドライバを、他のＬＥＤ素子を用いた発光装置にも使用したい場合がある。しかしながら、順方向電圧が異なるＬＥＤ素子を使用すると、装置全体の順方向電圧がもとの発光装置と比べて大きく変化し得るため、共通のドライバでは駆動できなくなることがある。
　また、１つの金属基板上に複数の発光素子が実装されたＣＯＢの発光部を複数個有する発光装置を製造する場合には、発光装置全体に含まれる素子数が多くなり、駆動時に発生する熱量も多くなるため、放熱を促進させるための工夫が必要となる。
　また、１つの共通基板上に複数の発光部が形成された発光装置では、複数の発光部を一斉に点灯させるだけでなく、各発光部を個別に点灯させて、その動作を確認したい場合がある。そのためには、複数の発光部にそれぞれ対応する複数組の検査用端子を共通基板上に設ければよいが、発光部ごとに検査用端子の配置にバラつきがあると、動作確認の工程が煩雑になり、誤測定が起こるおそれもある。
　また、直並列で接続された複数のＬＥＤ素子をそれぞれが含む複数の発光部からの出射光をレンズアレイで集光して出射する発光装置を製造する場合、発光部内のＬＥＤ素子の個数に応じて発光径を変化させて、発光径が異なる複数の発光部を組み合わせることにより、共通基板上の発光部の密度を高めることが考えられる。しかしながら、こうした発光装置では、基板上の発光部とレンズアレイ内のレンズとが１対１に対応しているため、共通基板上に形成可能な発光部の個数は、個々のレンズの大きさによっても制限される。
　また、１つの共通基板上に複数の発光部が形成され、各発光部からの出射光をその発光部に対応するレンズで集光して出射する発光装置を製造する際には、複数のレンズを通した複数の発光部からの出射効率を向上させるために、複数の発光部と、対応する複数のレンズを含むレンズアレイとの相対位置を製造時に調整する必要がある。しかしながら、この工程には手間がかかるため、何らかの工夫により、発光部とレンズとの位置調整を効率化することが望ましい。
　また、１つの共通基板上に複数の発光部が形成され、各発光部からの出射光をその発光部に対応するレンズで集光して出射する発光装置では、個々の発光部に複数の発光素子を実装すると、発光装置全体に含まれる素子数が多くなり、駆動時に発生する熱量も多くなる。このため、その熱による共通基板とレンズの膨張が無視できなくなり、両者の相対位置にずれが生じることにより、レンズを通した出射効率が低下するおそれがある。
　そこで、本発明の目的は、複数の発光部のそれぞれに含まれる発光素子の個数にかかわらず、各発光部からの光を集光するレンズアレイとして共通の複数のレンズを含むものを使用可能にして、発光装置の製造コストを下げることである。
　また、本発明の目的は、それぞれが複数のＬＥＤ素子を含む複数の発光部が共通の基板上に形成された発光装置を、個々のＬＥＤ素子の順方向電圧によらずに、共通のドライバで駆動可能にすることである。
　また、本発明の目的は、それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光部を共通の金属基板上に形成して１つの発光装置とする場合に、各発光素子から金属基板に伝わった熱の装置外部への放出を促進させることである。
　また、本発明の目的は、共通の基板上に複数の発光部が形成された発光装置の製造時に、個々の発光部の動作確認を容易にして、誤測定の発生頻度を低くすることである。
　また、本発明の目的は、レンズアレイを通して光を出射する発光装置内の共通の基板上により多くの発光部を配置して、出射光量を増加させることである。
　また、本発明の目的は、複数の発光部からの出射光を各発光部に対応するレンズで集光して出射する発光装置の製造時における、複数の発光部と複数のレンズとの相対位置を調整する工程を簡略化させることである。
　また、本発明の目的は、発光装置を駆動して共通基板やレンズに熱膨張が起きたときの、複数のレンズを通した複数の発光部からの出射効率を向上させることである。
　基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイとを有し、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光部で共通の形状および大きさの実装領域にその発光部について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続され、基板上に格子状に実装された複数の発光素子を有することを特徴とする発光装置が提供される。
　また、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部を駆動するドライバとを有し、複数の発光部のそれぞれは、互いに並列接続される複数の列に分けられその複数の列のそれぞれで互いに直列接続される複数のＬＥＤ素子を有し、複数の発光部の全体で直列接続されるＬＥＤ素子の順方向電圧の総和がドライバで駆動可能な電圧の範囲内に収まるように、複数の発光部のそれぞれで直列接続されるＬＥＤ素子の個数が設定されていることを特徴とする発光装置が提供される。
　また、開口部を有する金属基板と、開口部を取り囲むように金属基板上に均等に配置された複数の発光部とを有し、複数の発光部のそれぞれは、金属基板上に実装された複数の発光素子と、複数の発光素子を取り囲む封止枠と、金属基板上で封止枠により囲まれる領域に充填されて複数の発光素子を封止する封止樹脂とを有することを特徴とする発光装置が提供される。
　また、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイと、複数の発光部のそれぞれに対応して、複数のレンズのうちその発光部に対応するレンズの主面の径内である基板上の位置に、複数の発光部で共通の間隔を空けて形成された複数組の検査用端子とを有することを特徴とする発光装置が提供される。
　また、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイとを有し、複数の発光部のそれぞれは、その発光部について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続され、基板上に同じ実装密度で実装された複数のＬＥＤ素子を有し、複数のレンズのそれぞれの大きさは、そのレンズに対応する発光部が有するＬＥＤ素子の個数が多いほど大きいことを特徴とする発光装置が提供される。
　また、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイとを有し、複数の発光部のそれぞれは、互いに並列接続される複数の列に分けられその複数の列のそれぞれでその発光部について設定された個数だけ互いに直列接続される複数の発光素子を有し、複数の発光素子の大きさは、直列接続される発光素子の個数が多い発光部ほどより小さいことを特徴とする発光装置が提供される。
　また、複数の開口部が形成された基板上に、その複数の開口部の位置を基準として複数組の発光素子を実装して複数の発光部を形成する工程と、基板上の複数の発光部の配置位置に合わせて配置された複数のレンズと、複数の支持部とを有するレンズアレイを複数の発光部の上に配置する工程と、複数の支持部を複数の開口部に嵌合させることにより、基板とレンズアレイとを位置決めする工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
　また、基板上に複数組の発光素子を実装して複数の発光部を形成する工程と、複数の発光部の配置位置に合わせて配置された複数のレンズを含むレンズアレイを複数の発光部の上に配置する工程と、複数の発光部が点灯して基板およびレンズアレイが熱膨張したときに複数の発光部と複数のレンズとの相対位置が合うように、基板およびレンズアレイの熱膨張係数に応じた大きさの距離だけ複数の発光部と複数のレンズとを互いにずらして、基板とレンズアレイとを位置決めする工程とを有することを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
　また、基板と、基板上に配置された複数の発光部と、複数の発光部のそれぞれに対応して設けられその発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、複数の発光部の上に配置されたレンズアレイとを有し、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光部で共通の形状の実装領域にその発光部について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続され、基板上に格子状に実装された複数の発光素子を有す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、複数の発光素子は、複数の発光部のそれぞれにおいて、複数の発光部で共通の形状および大きさの実装領域に、発光部ごとに異なる実装密度で実装されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部は、直列数が少ない発光部ほど、複数の発光素子として順方向電圧が高いＬＥＤ素子を有することが好ましい。
　上記の発光装置では、実装領域は矩形であり、複数の発光部のそれぞれにおいて、複数の発光素子は少なくとも矩形の四隅に実装されることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光素子として、基板上に実装され互いにワイヤで電気的に接続された複数のＬＥＤ素子を有し、蛍光体を含有し基板上に充填されて複数のＬＥＤ素子を封止する封止樹脂をさらに有することが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光素子として、基板上にフリップチップ実装された複数のＬＥＤパッケージを有し、複数のＬＥＤパッケージのそれぞれは、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含有しＬＥＤ素子の上面および側面を被覆する樹脂層とを有することが好ましい。
　上記の発光装置は、複数の発光部を駆動するドライバをさらに有し、複数の発光素子は複数のＬＥＤ素子であり、複数の発光部の全体で直列接続されるＬＥＤ素子の順方向電圧の総和がドライバで駆動可能な電圧の範囲内に収まるように、複数の発光部のそれぞれで直列接続されるＬＥＤ素子の個数が設定されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部は、ドライバに直列接続されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部は、ドライバに並列接続される複数の組に分けられ、複数の組のそれぞれに含まれる発光部は互いに直列接続されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、基板は、開口部を有する金属基板であり、複数の発光部は、開口部を取り囲むように金属基板上に均等に配置されており、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光素子を取り囲む封止枠と、金属基板上で封止枠により囲まれる領域に充填されて複数の発光素子を封止する封止樹脂とをさらに有することが好ましい。
　上記の発光装置は、金属基板の裏面に取り付けられ、複数の発光部が発した熱を放熱させるヒートシンクをさらに有することが好ましい。
　上記の発光装置では、開口部の径は、複数の発光部の配置間隔よりも大きいことが好ましい。
　上記の発光装置では、レンズは、開口部の上方には配置されていないことが好ましい。
　上記の発光装置は、複数の発光部のそれぞれに対応して、複数のレンズのうちその発光部に対応するレンズの主面の径内である基板上の位置に、複数の発光部で共通の間隔を空けて形成された複数組の検査用端子をさらに有することが好ましい。
　上記の発光装置では、複数組の検査用端子は、それぞれ２個の端子で構成され、２個の端子が基板の辺に対して共通の角度で並ぶように配置されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部のそれぞれは、複数の発光素子として、複数の発光部で同じ実装密度で実装された複数のＬＥＤ素子を有し、複数のレンズのそれぞれの大きさは、そのレンズに対応する発光部が有するＬＥＤ素子の個数が多いほど大きいことが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部は、第１の直列数および第１の並列数で互いに直並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する複数の第１の発光部と、第１の直列数よりも小さい第２の直列数および第１の並列数よりも小さい第２の並列数で互いに直並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する複数の第２の発光部とで構成され、第１の発光部と第２の発光部は、基板上に互い違いに配置されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光素子の大きさは、直列接続される発光素子の個数が多い発光部ほどより小さいことが好ましい。
　上記の発光装置では、複数の発光部のそれぞれの発光領域の面積は互いに等しいことが好ましい。
　また、基板上に複数組の発光素子を実装して複数の発光部を形成する工程と、複数の発光部の配置位置に合わせて配置された複数のレンズを含むレンズアレイを複数の発光部の上に配置する工程とを有し、形成する工程では、複数の発光部のそれぞれについて、複数の発光部で共通の形状の実装領域に、その発光部について設定された個数の複数の発光素子を格子状に実装し、その発光部について設定された直列数および並列数で複数の発光素子を互いに直並列接続することを特徴とする発光装置の製造方法が提供される。
　上記の製造方法の形成する工程では、複数の開口部が形成された基板上に、その複数の開口部の位置を基準として複数組の発光素子を実装して複数の発光部を形成し、配置する工程では、レンズアレイとして、複数の支持部を有するレンズアレイを配置し、複数の支持部を複数の開口部に嵌合させることにより、基板とレンズアレイとを位置決めする工程をさらに有することが好ましい。
　上記の製造方法では、複数の開口部は、基板の対角線上に形成された複数の位置決め用穴であり、複数の支持部は、複数の開口部の位置に合わせてレンズアレイに設けられた柱状部材であることが好ましい。
　上記の製造方法では、複数の位置決め用穴は、対角線の一端部からの距離が遠いものほど対角線に沿った径が大きく、位置決めする工程では、対角線に沿った複数の発光部と複数のレンズとの相対位置が熱膨張および熱収縮に応じて変更可能であるように、複数の支持部を複数の開口部に対して固定することが好ましい。
　上記の製造方法は、複数の発光部のそれぞれに樹脂を充填して、発光部ごとに複数組の発光素子を封止する工程をさらに有することが好ましい。
　上記の製造方法は、複数の開口部の位置を基準として、基板上に、複数組の発光素子をそれぞれ取り囲む複数の封止枠を配置する工程をさらに有し、封止する工程では、基板上で複数の封止枠により囲まれるそれぞれの領域に樹脂を充填することが好ましい。
　上記の製造方法は、複数の発光部が点灯して基板およびレンズアレイが熱膨張したときに複数の発光部と複数のレンズとの相対位置が合うように、基板およびレンズアレイの熱膨張係数に応じた大きさの距離だけ複数の発光部と複数のレンズとを互いにずらして、基板とレンズアレイとを位置決めする工程をさらに有することが好ましい。
　上記の製造方法では、基板は矩形であり、配置する工程では、複数の発光部と複数のレンズとの相対位置が熱膨張および熱収縮に応じて変更可能であるように、基板とレンズアレイの端部を同じ筐体に固定し、位置決めする工程では、基板の隣り合う２辺とその２辺に対応するレンズアレイの端部とを筐体に当接させることにより、基板とレンズアレイとを位置決めすることが好ましい。
　上記の製造方法の形成する工程では、複数の発光部のそれぞれについて、発光素子として複数のＬＥＤ素子を基板上に実装し、複数のＬＥＤ素子を互いにワイヤで電気的に接続し、蛍光体を含有する封止樹脂を基板上に充填して複数のＬＥＤ素子を封止することが好ましい。
　上記の製造方法の形成する工程では、複数の発光部のそれぞれについて、蛍光体を含有する樹脂層でＬＥＤ素子の上面および側面を被覆して構成された複数のＬＥＤパッケージを、発光素子として基板上にフリップチップ実装することが好ましい。
　上記の発光装置によれば、複数の発光部のそれぞれに含まれる発光素子の個数にかかわらず、各発光部からの光を集光するレンズアレイとして共通の複数のレンズを含むものを使用可能にして、発光装置の製造コストを下げることが可能になる。
　また、上記の発光装置によれば、それぞれが複数のＬＥＤ素子を含む複数の発光部が共通の基板上に形成された発光装置を、個々のＬＥＤ素子の順方向電圧によらずに、共通のドライバで駆動することが可能になる。
　また、上記の発光装置によれば、それぞれが複数の発光素子を含む複数の発光部を共通の金属基板上に形成して１つの発光装置とする場合に、各発光素子から金属基板に伝わった熱の装置外部への放出を促進させることが可能になる。
　また、上記の発光装置によれば、共通の基板上に複数の発光部が形成された発光装置の製造時に、個々の発光部の動作確認を容易にして、誤測定の発生頻度を低くすることが可能になる。
　また、上記の発光装置によれば、レンズアレイを通して光を出射する発光装置内の共通の基板上により多くの発光部を配置して、出射光量を増加させることが可能になる。
　また、上記の製造方法によれば、複数の発光部からの出射光を各発光部に対応するレンズで集光して出射する発光装置の製造時における、複数の発光部と複数のレンズとの相対位置を調整する工程を簡略化させることが可能になる。
　また、上記の製造方法によれば、発光装置を駆動して共通基板やレンズに熱膨張が起きたときの、複数のレンズを通した複数の発光部からの出射効率を向上させることが可能になる。
照明装置１の正面図である。 照明装置１の背面図である。 発光装置２の上面図である。 発光装置２の側面図である。 レンズアレイ４０の上面図である。 発光部２０の上面図である。 図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿った発光部２０の断面図である。 図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線に沿った発光部２０の断面図である。 発光装置２の全体の回路図である。 発光装置２の全体の回路図である。 発光部２０３の上面図である。 発光装置２におけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。 発光装置２の製造工程の例を示すフローチャートである。 基板１０に対するレンズアレイ４０の固定方法の例を示す図である。 基板１０に対するレンズアレイ４０の固定方法の例を示す図である。 基板１０に対するレンズアレイ４０の固定方法の例を示す図である。 基板１０とレンズアレイ４０との位置決め方法の例を示す図である。 基板１０とレンズアレイ４０との位置決め方法の例を示す図である。 発光装置２Ａの上面図である。 発光装置２Ａの側面図である。 発光部２０Ａの上面図である。 発光部２０Ａの上面図である。 発光装置２ＢにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。 発光装置２Ｃの上面図である。 発光装置２Ｃ内の発光部２０Ｃの上面図である。 発光装置２ＤにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。 発光装置２ＥにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。 発光装置２Ｆの上面図である。 発光装置２Ｆの側面図である。 発光部２０Ｇの上面図である。 図１８ＡのＸＶＩＩＩＢ－ＸＶＩＩＩＢ線に沿った発光部２０Ｇの断面図である。
　以下、図面を参照しつつ、発光装置およびその製造方法について説明する。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および図１Ｂは、照明装置１の正面図および背面図である。照明装置１は、例えば照明用の投光器として利用可能な装置であり、一例として、図１Ａに示すように２行３列に配置された計６個の発光装置２を有する。照明装置１は、各発光装置２のケース（筐体）３を近接して配置することで、１つの装置として構成される。１つの照明装置に含まれる発光装置２の個数には、図示したものの他に、例えば２個、４個、あるいは８個以上など、色々な例がある。図１Ｂに示すように、照明装置１は、各発光装置２のケース３の裏面に、発光装置２で発生した熱の放出を促進させるための放熱フィン（ヒートシンク）４を有する。
　図２Ａおよび図２Ｂは、発光装置２の上面図および側面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示すように、発光装置２は、基板１０と、基板１０上に形成された複数の発光部２０と、複数の発光部２０の上に配置されたレンズアレイ４０とを有する。また、図１Ｂおよび図２Ｂに示すように、各発光装置２は、基板１０の裏面に、複数の発光部２０が発した熱を放熱させる放熱フィン４を有する。
　基板１０は、その中央に円形の開口部１３を有するほぼ矩形の基板である。例えば、基板１０の縦横の長さはそれぞれ１０ｃｍ程度であり、基板１０の厚さは１～２ｍｍ程度である。基板１０は、例えば、接着シートにより金属基板１１の上に回路基板１２を貼り合わせて構成される。基板１０の端部は、図１Ａに示した発光装置２のケース３に固定されている。
　金属基板１１は、発光部２０を実装するための実装基板、および発光部２０で発生した熱を放熱させる放熱基板として機能するため、例えば、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウムで構成される。ただし、金属基板１１の材質は、耐熱性と放熱性に優れたものであれば、例えば銅などの別の金属でもよい。
　回路基板１２は、ガラスエポキシ基板、ＢＴレジン基板、セラミックス基板またはメタルコア基板などの絶縁性基板である。回路基板１２の上面には、複数の発光部２０を互いに電気的に接続するための配線パターン１４が形成されている。図２Ａに示す回路基板１２の右端には、発光装置２を外部電源に接続するための２個の接続電極１５が形成されている。接続電極１５は、一方が＋電極、他方が－電極であり、これらが外部電源に接続されて電圧が印加されることによって、発光装置２の複数の発光部２０が発光する。
　発光部２０は、１つの共通基板である基板１０上に形成された独立の複数の発光部であり、開口部１３を取り囲むように基板１０上に均等に配置されている。図示した例では、発光装置２は、２２個の発光部２０を有する。後述するように、個々の発光部２０は、複数のＬＥＤ素子（発光素子の一例）を有する。発光装置２からの出射光を均一にするためには、発光部２０同士の間隔（ピッチ）は一定の大きさであることが好ましい。ただし、基板１０の縦方向と横方向で、発光部２０のピッチは異なっていてもよい。
　図３は、レンズアレイ４０の上面図である。レンズアレイ４０は、複数のレンズ４１が一体に形成されたレンズの集合体である。図示した例では、レンズアレイ４０は、その中央を除いて近接して配置された２２個のレンズ４１を有する。レンズアレイ４０の中央部４２は、開口部であることが好ましい。図２Ｂに示すように、各レンズ４１の光軸Ｘは、基板１０の法線方向に一致している。各レンズ４１は、各発光部２０に対応して、基板１０上の発光部２０と同じ配置で設けられており、それぞれ、対応する発光部２０からの出射光を集光する。各レンズ４１は、例えば同じ形状および大きさを有する。
　レンズアレイ４０の端部は、図１Ａに示した発光装置２のケース３に固定されている。特に投光器の用途では、使用時に風により受ける抵抗が小さくなるように、発光装置２をなるべく小型にすることが求められる。このため、隣接するレンズ４１同士は間隔を空けずに互いに接触させて、レンズアレイ４０全体に対するレンズ４１部分の密度を高くすることが好ましい。発光部２０とレンズ４１とは１対１に対応するため、レンズ４１の径によって、発光部２０のピッチが決まる。
　上記の通り、基板１０は、中央に開口部１３を有する。開口部１３は、金属基板１１と回路基板１２の同じ位置に形成されている。また、開口部１３の上方にはレンズ４１は配置されておらず、開口部１３の上方ではレンズアレイ４０は開放されていることが好ましい。開口部１３の形状は円形に限らず、矩形などの他の形状でもよく、開口部１３の位置も、厳密に基板１０の中央でなくてもよい。発光装置２では、基板１０に開口部１３があることにより、以下で説明するように、放熱の観点で有利になる。
　まず、発光装置２では、開口部１３の縁において金属基板１１が露出するため、金属基板１１が外気に接する面積が広がる。これにより、発光部２０（発光素子）から金属基板１１に伝わった熱の一部が、開口部１３の縁からも装置外部に放出される。また、発光装置２では、基板１０の裏側の放熱フィン４は、開口部１３を通して基板１０の表側でも外気に接触するため、放熱フィン４が外気に触れる面積も広がる。これにより、金属基板１１から放熱フィン４に伝わった熱の一部は、開口部１３を通じて基板１０の表側にも放出される。したがって、発光装置２では、開口部１３により、各発光部２０（発光素子）で発生した熱の装置外部への放出を促進させることが可能になる。
　なお、放熱の観点から、開口部１３の径は、ある程度の大きさを有する必要がある。例えば、開口部１３の径ｄ１は、少なくとも個々の発光部２０の径ｄ２よりも大きいことが好ましく、複数の発光部２０の配置間隔（ピッチ）ｄ３よりも大きいことがより好ましい。なお、図示した例では、発光部２０の径ｄ２よりも発光部２０のピッチｄ３の方が大きい。
　また、図２Ａに示すように、回路基板１２の上面には、発光部２０ごとに、その発光部２０の動作（点灯）を確認するための検査用端子１６が設けられている。検査用端子１６は、それぞれ２個の端子を１組として、対応する発光部２０を挟むように配置されている。検査用端子１６は発光部２０の外側に配置されているが、回路基板１２上には複数の発光部２０を一斉に点灯させるための配線パターン１４もあるため、検査用端子１６の配置位置が発光部２０からあまり離れ過ぎると、配線の引回しが難しくなる。そこで、図２Ａに示すように、各組の検査用端子１６は、回路基板１２上において、対象の発光部２０に対応するレンズ４１の主面の径内である位置に形成されている。
　また、誤測定を防止するために、各組の検査用端子１６を構成する２個の端子は、複数の発光部２０の間で共通の間隔ｄを空けて均等に配置されている。さらに、配線パターン１４との関係で可能であれば、各組の検査用端子１６を構成する２個の端子は、基板１０の辺に対して共通の角度で並ぶように配置することが好ましい。このように、複数組の検査用端子１６の配置を揃えれば、発光部２０の動作を順に確認していくときに、個々の発光部２０の動作確認が容易になり、誤測定の発生頻度を低くすることが可能になる。
　図４Ａは発光部２０の上面図、図４Ｂは図４ＡのＩＶＢ－ＩＶＢ線に沿った発光部２０の断面図、図４Ｃは図４ＡのＩＶＣ－ＩＶＣ線に沿った発光部２０の断面図である。発光部２０は、主要な構成要素として、複数のＬＥＤ素子３０と、封止枠２３と、封止樹脂２４とを有する。
　ＬＥＤ素子３０は、発光素子の一例であり、例えば発光波長帯域が４５０～４６０ｎｍ程度の青色光を発光する青色ＬＥＤである。個々の発光部２０では、回路基板１２に開口部２１があり、開口部２１を通して金属基板１１が露出している。ＬＥＤ素子３０は、開口部２１を通して露出している金属基板１１の上に実装されている。このように、ＬＥＤ素子３０が金属基板１１の上に直接実装されることで、ＬＥＤ素子３０および後述する蛍光体の粒子により発生した熱の放熱が促進される。
　また、ＬＥＤ素子３０は、開口部２１内における例えば矩形の実装領域２２内に、格子状に配列して実装されている。図４Ａでは、特に、４行４列の１６個のＬＥＤ素子３０が実装された場合の例を示している。ＬＥＤ素子３０は、４個ずつ直列に接続され、その４組がさらに並列に接続されている。このように、ＬＥＤ素子３０は、各発光部２０において、その発光部２０について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続されている。
　以下では、特にＬＥＤ素子３０の直列数が４個の発光部を指すときには、「発光部２０４」と表記する。発光部をＬＥＤ素子３０の直列数によって区別しないときには、単に「発光部２０」と表記する。
　ＬＥＤ素子３０の下面は、例えば透明な絶縁性の接着剤などにより、金属基板１１の上面に固定されている。また、ＬＥＤ素子３０は上面に一対の素子電極を有し、図４Ａに示すように、隣接するＬＥＤ素子３０の素子電極は、ワイヤ３１により相互に電気的に接続されている。開口部２１の外周側に位置するＬＥＤ素子３０から出たワイヤ３１は、回路基板１２の配線パターン１４に電気的に接続されている。これにより、各ＬＥＤ素子３０にはワイヤ３１を介して電流が供給される。
　封止枠２３は、回路基板１２の開口部２１の大きさに合わせて例えば白色の樹脂で構成されたほぼ矩形の樹脂枠であり、発光部２０内のＬＥＤ素子３０を取り囲むように、回路基板１２の上面における開口部２１の外周部分に固定されている。封止枠２３は、封止樹脂２４の流出しを防止するためのダム材である。また、封止枠２３は、例えば、その表面に反射性のコーティングが施されることにより、ＬＥＤ素子３０から側方に出射された光を、発光部２０の上方（ＬＥＤ素子３０から見て金属基板１１とは反対側）に向けて反射させる。なお、図４Ａでは、封止枠２３が透明であるとして図示している。
　封止樹脂２４は、金属基板１１上で封止枠２３により囲まれる領域に充填されて、発光部２０のＬＥＤ素子３０とワイヤ３１の全体を一体に被覆し保護（封止）する。封止樹脂２４としては、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの無色かつ透明な樹脂を、特に２５０℃程度の耐熱性がある樹脂を使用するとよい。
　また、封止樹脂２４には、黄色蛍光体などの蛍光体が分散混入されている。黄色蛍光体は、ＬＥＤ素子３０が出射した青色光を吸収して黄色光に波長変換する、例えばＹＡＧ（yttrium aluminum garnet）などの粒子状の蛍光体材料である。発光部２０は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子３０からの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる黄色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。
　あるいは、封止樹脂２４は、例えば緑色蛍光体と赤色蛍光体などの複数種類の蛍光体を含有してもよい。緑色蛍光体は、ＬＥＤ素子３０が出射した青色光を吸収して緑色光に波長変換する、例えば（ＢａＳｒ）２ＳｉＯ４：Ｅｕ２＋などの粒子状の蛍光体材料である。赤色蛍光体は、ＬＥＤ素子３０が出射した青色光を吸収して赤色光に波長変換する、例えばＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ２＋などの粒子状の蛍光体材料である。この場合、発光部２０は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子３０からの青色光と、それによって緑色蛍光体および赤色蛍光体を励起させて得られる緑色光および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。
　図５Ａおよび図５Ｂは、発光装置２の全体の回路図である。符号５０は、発光装置２の２２個の発光部２０を駆動するドライバを指し、符号２０３は、ＬＥＤ素子３０の直列数が３個の発光部を指す。基板１０には、図２Ａに示すように、回路基板１２の上面に全部で５個の切換え用端子１７が設けられている。発光装置２では、照明装置１に含まれる発光装置２の個数と使用するドライバ５０が供給可能な最大電圧との関係に応じて、切換え用端子１７同士の接続の仕方を変えることにより、発光部２０の直並列を切り替えることが可能である。例えば、切換え用端子１７同士の接続の仕方に応じて、図５Ａに示すように、２２個の発光部２０がドライバ５０に直列接続されたり、図５Ｂに示すように、２２個の発光部２０が、ドライバ５０に並列接続される２組に分けられ、各組に含まれる１１個ずつの発光部２０が互いに直列接続されたりする。
　上記の通り、個々の発光部２０は、互いに並列接続される複数の列に分けられその複数の列のそれぞれで互いに直列接続される複数のＬＥＤ素子３０を有する。発光装置２では、装置全体で直列接続されるＬＥＤ素子３０の順方向電圧（Ｖｆ）の総和がドライバ５０で駆動可能な電圧の範囲内に収まるように、個々の発光部２０内で直列接続されるＬＥＤ素子３０の個数が設定されている。このため、発光装置２では、必ずしも全ての発光部２０が同じ個数のＬＥＤ素子３０を有するわけではなく、一般に、１つの発光部２０に含まれるＬＥＤ素子３０の個数は発光部２０ごとに異なる。
　例えば、ドライバ５０が供給可能な最大電圧が２６４Ｖであるとする。また、ＬＥＤ素子３０としてあるＬＥＤ素子（１）を使用したときに、直列数が４個である１つの発光部２０のＶｆが１０．５～１１．７Ｖであったとする。この場合、発光部２０を２２個直列接続しても、発光装置２全体でのＶｆは２３１．０～２５７．４Ｖになり、ドライバ５０で駆動可能な範囲内に収まる。一方、ＬＥＤ素子３０として別のＬＥＤ素子（２）を使用したときに、直列数が４個である１つの発光部２０のＶｆが１１．６～１３．６Ｖになったとする。この場合、発光部２０を２２個直列接続すると、発光装置２全体でのＶｆは２５５．０～２９９．４Ｖになり、ドライバ５０で駆動可能な最大電圧を超えてしまう。
　このため、後者のＬＥＤ素子（２）を使用する場合には、一部の発光部２０での直列数を３個にして、Ｖｆが１１．６～１３．６Ｖである直列数が４個の発光部２０４と、Ｖｆが８．６９～１０．２１Ｖである直列数が３個の発光部２０３とを組み合わせる。すると、全部で２２個の発光部２０のうち、少なくとも１１個を発光部２０３にすれば、発光装置２全体でのＶｆは２６４Ｖ以下になり、ドライバ５０で駆動可能な範囲内に収まる。そこで、発光装置２では、ＬＥＤ素子（１）を使用する場合には、２２個の発光部２０を直列数が４個の発光部２０４とするが、ＬＥＤ素子（２）を使用する場合には、２２個の発光部２０のうち、例えば１１個を直列数が４個の発光部２０４とし、残りの１１個を直列数が３個の発光部２０３とする。
　このように、発光装置２では、個々の発光部２０内で直列接続されるＬＥＤ素子３０の個数が、ある発光部２０ではｍ個、別の発光部２０ではｎ個というように異なる。これにより、装置全体で直列接続されるＬＥＤ素子３０の順方向電圧の総和が対象のドライバ５０で駆動可能な電圧の範囲内に収まるように調整される。このため、使用するＬＥＤ素子３０の種類を変えたとしても、個々のＬＥＤ素子３０の順方向電圧によらずに、発光装置２を共通のドライバ５０で駆動することが可能になる。
　図６は、発光部２０３の上面図である。図４Ａに示した発光部２０（発光部２０４）と図６に示す発光部２０３は、ＬＥＤ素子３０の個数のみが異なり、その他の点では同じ構成を有する。発光部２０４は１６個のＬＥＤ素子３０を有し、それらは４個ずつ直列に接続され、その４組がさらに並列に接続されているのに対し、発光部２０３は、１２個のＬＥＤ素子３０を有し、それらは３個ずつ直列に接続され、その４組がさらに並列に接続されている。
　発光部２０４，２０３のどちらも、実装領域２２は同じ形状および大きさの矩形領域であり、少なくとも実装領域２２の四隅には、必ずＬＥＤ素子３０が実装されている。その上で、発光部２０４，２０３のどちらも、実装領域２２の内側では、例えば均等にＬＥＤ素子３０が実装されている。発光部２０４，２０３では、どちらも実装領域２２の大きさが同じで素子間ピッチが異なることにより、ＬＥＤ素子３０の実装密度が互いに異なる。また、発光部２０４，２０３では、発光部を１つの発光体と見たときの発光密度も互いに異なる。
　図７は、発光装置２におけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。図２Ａおよび図２Ｂでは、複数の発光部を区別せず単に「発光部２０」と表したが、発光装置２では、上記の通り、装置全体の順方向電圧を調整するために、例えば、直列数が４個の発光部２０４と直列数が３個の発光部２０３とが組み合わせられる。図７は、発光部２０４と発光部２０３が交互に接続されている場合の例を示す。ただし、使用するドライバ５０によっては、全ての発光部２０でＬＥＤ素子３０の直列数が同じであってもよいし、直列数が２個以下または５個以上の発光部２０があってもよい。
　このように、各発光部２０のＬＥＤ素子３０は、複数の発光部２０で共通の形状および大きさの実装領域２２内に、その発光部２０について設定された直列数および並列数に応じた実装密度で実装されている。これにより、複数の発光部２０の間で発光径がそれぞれ同じになるため、各発光部２０に含まれるＬＥＤ素子３０の個数にかかわらず、同じ形状および大きさの複数のレンズ４１を含むレンズアレイ４０を使用することが可能になる。
　なお、ＬＥＤ素子３０の個数を相対的に減らした発光部２０では出射光量が低下するため、直列数および／または並列数が互いに異なる発光部２０を組み合わせると、発光装置２全体として出射光量にムラが生じ得る。そこで、ＬＥＤ素子３０の直列数および並列数が少ない発光部２０ほど、ＬＥＤ素子３０として順方向電圧が高いＬＥＤ素子を使用してもよい。順方向電圧が高いＬＥＤ素子であれば出射光がより明るくなるため、使用するＬＥＤ素子を発光部２０ごとに選択することにより、複数の発光部２０の間で出射光量を均等にして、ムラのない光を出射させることが可能になる。
　ただし、照明装置１は、投光器として使用されるという性質上、人間の目から遠く離れたところに設置されるため、発光装置２上の明るさのムラはあまり問題にならない。このため、直列数および／または並列数が互いに異なる発光部２０は、発光装置２内で必ずしも均等に配置されていなくてもよい。また、全ての発光部２０で順方向電圧が同じＬＥＤ素子を使用してもよい。
　図８は、発光装置２の製造工程の例を示すフローチャートである。発光装置２の製造時には、まず、基板１０の上に複数の発光部２０が一括で形成され、個々の発光部２０に複数組のＬＥＤ素子３０が実装される。その際は、各発光部２０について、回路基板１２の開口部２１内の金属基板１１上に複数のＬＥＤ素子３０が実装される（Ｓ１）。次に、それらのＬＥＤ素子３０は、ワイヤ３１により互いに直並列に接続される（Ｓ２）。また、開口部２１の外周部分に封止枠２３が固定される（Ｓ３）。さらに、蛍光体を含有する封止樹脂２４が、金属基板１１上で封止枠２３により囲まれる領域に充填されて、複数のＬＥＤ素子３０が封止される（Ｓ４）。
　なお、図２Ａに示すように、回路基板１２の上面の対角線上には、一例として２個の位置決め用穴１８ａ，１８ｂが形成されており、各発光部２０に相当する回路基板１２の開口部２１の位置は、位置決め用穴１８ａ，１８ｂの位置を基準として定められる。すなわち、各発光部２０のＬＥＤ素子３０の実装位置および封止枠２３の配置位置は、位置決め用穴１８ａ，１８ｂの位置を基準として定められる。これにより、発光部２０の形成位置のバラつきが少なくなる。
　続いて、複数のレンズ４１を含むレンズアレイ４０が、各発光部２０と対応するレンズ４１との相対位置を大まかに合わせて、発光部２０の上に配置される（Ｓ５）。その際、例えば、基板１０とレンズアレイ４０の端部をケース３で保持することにより、レンズアレイ４０は基板１０に対して固定される。あるいは、以下で説明する方法により、レンズアレイ４０を基板１０に対して固定してもよい。
　図９Ａ～図９Ｃは、基板１０に対するレンズアレイ４０の固定方法の例を示す図である。図９Ａ～図９Ｃは、それぞれ、基板１０の上面図、レンズアレイ４０の上面図、および対角線Ｌに沿った発光装置２の縦断面図を示す。図９Ａ～図９Ｃでは、簡単のため、発光部２０とレンズ４１の個数をそれぞれ８個として示している。
　図示した例では、位置決め用穴１８ａ，１８ｂを用いて、基板１０とレンズアレイ４０とが位置決めされる。この場合、レンズアレイ４０の下面（基板１０と向かい合う面）の対角線Ｌ上には、位置決め用穴１８ａ，１８ｂの位置に合わせて２つの支持部４３ａ，４３ｂが予め設けられている。支持部４３ａ，４３ｂは、レンズアレイ４０と一体に形成されるか、またはレンズアレイ４０に接着された柱状部材である。支持部４３ａ，４３ｂを位置決め用穴１８ａ，１８ｂにそれぞれ嵌合させることにより、基板１０とレンズアレイ４０とが位置決めされる。これにより、各レンズ４１の光軸を容易に各発光部２０の中心に合わせることができるため、複数の発光部２０と複数のレンズ４１との相対位置を調整する工程が簡略化される。
　位置決め用穴１８ａ，１８ｂは、対角線Ｌの一端部Ｐからの距離が遠いものほど対角線Ｌに沿った径が大きい。例えば、図２Ａおよび図９Ａに示すように、位置決め用穴１８ａ，１８ｂはともに円形であり、位置決め用穴１８ａよりも一端部Ｐから遠い位置決め用穴１８ｂの方が、直径が大きい。あるいは、位置決め用穴１８ａ，１８ｂは、対角線Ｌの方向を長軸とする楕円形（長穴）でもよく、この場合には、位置決め用穴１８ａよりも位置決め用穴１８ｂの方が長径が大きい。また、支持部４３ａ，４３ｂの下端における位置決め用穴１８ａ，１８ｂと嵌合する部分の径は、位置決め用穴１８ａ，１８ｂよりもやや細くなっている。これにより、対角線Ｌに沿った複数の発光部２０と複数のレンズ４１との相対位置が変更可能になるので、基板１０とレンズアレイ４０が異なる割合で熱膨張または熱収縮したときでも、相対位置の微調整が可能になる。
　こうして、複数の発光部２０と複数のレンズ４１との相対位置が、発光装置２の点灯時の熱膨張および発光装置２の消灯時の熱収縮に応じて変更可能であるように、基板１０とレンズアレイ４０とは互いに固定される。その上で、以下で説明する方法により、基板１０とレンズアレイ４０との正確な位置決めが行われる（Ｓ６）。
　Ｓ６における基板１０とレンズアレイ４０との位置決めは、次のような考え方に従って行われる。発光装置２の点灯時に発生する熱により、基板１０を構成するアルミニウム製の金属基板１１および樹脂製の回路基板１２、ならびにガラス製のレンズアレイ４０は、異なる熱膨張率で膨張する。例えば、点灯によって基板１０とレンズアレイ４０の温度が約１００℃上昇すると仮定すると、１辺が１０ｃｍ程度の基板１０の場合には、基板１０とレンズアレイ４０の間で、１ｍｍ程度の伸び量の差が生じ得る。そこで、その伸び量の差Δｄを考慮して、各発光部２０と各レンズ４１との相対位置を、予め逆方向にΔｄだけずらしておく。
　これにより、発光装置２を駆動（複数の発光部２０を点灯）して熱膨張が起きたときに、予め設定されたずれ量と熱膨張による伸び量の差が打ち消し合って、各発光部２０と各レンズ４１の光軸とが一致する。このため、発光装置２を駆動して基板１０とレンズアレイ４０に熱膨張が起きたときに、各レンズ４１を通した各発光部２０からの出射効率を向上させることが可能になる。
　図１０Ａおよび図１０Ｂは、基板１０とレンズアレイ４０との位置決め方法の例を示す図である。基板１０とレンズアレイ４０とを位置決めするときには、例えば、図１０Ａに示すように、基板１０の隣り合う２辺とその２辺に対応するレンズアレイ４０の端部とを基準面として、ケース３の壁に当接させる。そして、基板１０とレンズアレイ４０の熱膨張による伸び量の差Δｄに相当する長さだけ、熱膨張率がより小さいレンズアレイ４０の方を、基準面から遠くにずらしておく。熱膨張により基板１０とレンズアレイ４０は均等に膨張し、全体が拡大される。このため、上記の工程により、複数の発光部２０が点灯して基板１０とレンズアレイ４０が熱膨張したときに、図１０Ｂに示すように、各発光部２０と各レンズ４１との相対位置を合わせることが可能になる。
　以上で発光装置２の製造工程は終了する。以下では、発光部２０の変形例を説明する。
　図１１Ａおよび図１１Ｂは、発光装置２Ａの上面図および側面図である。図２Ａおよび図２Ｂに示した発光装置２と図１１Ａおよび図１１Ｂに示す発光装置２Ａは、発光部の形状および検査用端子１６の配置が異なり、その他の点では同じ構成を有する。発光装置２の発光部２０はほぼ矩形であるのに対し、発光装置２Ａの発光部２０Ａは、発光部２０よりもやや大きく、円形である。このように、発光装置内の各発光部の形状は、矩形に限らず、円形でもよいし、あるいは他の形状であってもよい。また、発光装置２Ａの検査用端子１６は、発光部２０Ａごとの２つの端子の間隔と基板１０の辺に対する角度の大きさとが発光装置２のものとは異なっているが、その他の点では発光装置２と同じ構成を有する。検査用端子１６は、発光部の形状に応じた間隔ｄと角度θで、基板１０上に配置されている。
　図１２Ａおよび図１２Ｂは、発光部２０Ａの上面図である。図１２Ａは、ＬＥＤ素子３０の直列数が４個であり、並列数が４個の発光部２０Ａ４を示す。また、図１２Ｂは、ＬＥＤ素子３０の直列数が４個であり、並列数が３個の発光部２０Ａ３を示す。このように、発光装置２Ａでも、各発光部２０ＡのＬＥＤ素子３０は、複数の発光部２０Ａで共通の大きさの円形の実装領域２２Ａに、その発光部２０Ａについて設定された直列数および並列数に応じた実装密度で実装されている。この場合、発光部２０Ａごとに、ＬＥＤ素子３０の直列数、並列数、またはその両方が異なっていてもよい。
　図１３は、発光装置２ＢにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。図７に示した発光装置２と図１３に示す発光装置２Ｂは、各発光部におけるＬＥＤ素子３０の直列数および並列数のみが異なり、その他の点では同じ構成を有する。発光装置２では、各発光部２０の並列数は全て同じ４個であったが、発光部ごとに直列数と並列数の両方が異なっていてもよい。図１３に示す発光装置２Ｂは、直列数が４個で並列数も４個の発光部２０Ｂ４と、直列数が３個で並列数が５個の発光部２０Ｂ３とを有する。図１３は、発光部２０Ｂ４と発光部２０Ｂ３が交互に接続されている場合の例を示す。発光部ごとに直列数と並列数の両方を変える場合でも、各発光部２０ＢのＬＥＤ素子３０は、複数の発光部２０Ｂで共通の形状および大きさの実装領域２２内に実装されていることが好ましい。
　図１４Ａおよび図１４Ｂは、発光装置２Ｃおよび発光装置２Ｃ内の発光部２０Ｃの上面図である。図２Ａに示した発光装置２と図１４Ａに示す発光装置２Ｃは、各発光部の検査用端子１６の配置のみが異なり、その他の点では同じ構成を有する。発光装置２では、各組の検査用端子１６は発光部２０を挟むように配置されているが、図１４Ａおよび図１４Ｂに示すように、各組の検査用端子１６は、発光部２０Ｃを挟まずに、発光部２０Ｃの一方の側に配置されていてもよい。この場合でも、各組の検査用端子１６を構成する２個の端子は、複数の発光部２０Ｃの間で共通の間隔ｄを空けて均等に配置される。
　図１５は、発光装置２ＤにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。図１５に示す発光装置２Ｄは、ＬＥＤ素子３０の大きさが発光部２０Ｄごとに異なっているが、その他の点では、図７に示した発光装置２と同じ構成を有する。発光装置２Ｄでは、各発光部２０Ｄの発光領域２２Ｄの面積は互いに等しく、各発光部２０Ｄに含まれるＬＥＤ素子３０の大きさは、ＬＥＤ素子３０の直列数が多い発光部２０Ｄほどより小さい。
　これにより、発光部２０Ｄごとに素子数を変化させても、同じ外形の複数のレンズを含むレンズアレイを使用することが可能になる。また、素子のサイズを小さくすれば、同じ面積の発光領域２２Ｄ内での直列数を増やすことができ、直列数に応じて発光部２０Ｄごとの順方向電圧を調整できるため、装置全体の順方向電圧を発光装置２Ｄ用のドライバで駆動可能な範囲内にすることも可能になる。なお、今まで説明してきた発光装置２Ａ～２Ｃの中でも、このように、直列数が異なる発光部には、サイズが異なるＬＥＤ素子３０を使用してもよい。
　図１６は、発光装置２ＥにおけるＬＥＤ素子３０の配置を模式的に示す図である。図１６に示す発光装置２Ｅは、レンズアレイ４０Ｅ内の各レンズ４１Ｅの大きさが発光部２０Ｅごとに異なっているが、その他の点では、図７に示した発光装置２と同じ構成を有する。各レンズ４１Ｅの大きさは、そのレンズ４１Ｅに対応する発光部２０Ｅが有するＬＥＤ素子３０の個数が多いほど大きい。
　例えば、発光装置２Ｅの発光部２０Ｅは、直列数４個および並列数４個で互いに直並列接続された１６個のＬＥＤ素子３０を有する発光部２０Ｅ４（第１の発光部の一例）と、直列数３個および並列数３個で互いに直並列接続された９個のＬＥＤ素子３０を有する発光部２０Ｅ３（第２の発光部の一例）とで構成される。発光装置２Ｅでは、ＬＥＤ素子３０の実装密度は各発光部２０Ｅで同じであり、その結果、発光領域２２Ｅの大きさが発光部２０Ｅごとに異なっている。また、発光装置２Ｅのレンズ４１Ｅは、発光部２０Ｅ４に対応するレンズ４１Ｅ４と、発光部２０Ｅ３に対応しレンズ４１Ｅ４よりも小さいレンズ４１Ｅ３とで構成される。図１６は、発光部２０Ｅ４と発光部２０Ｅ３が、基板１０上に互い違いに配置されている場合の例を示す。
　このように、各発光部２０Ｅ内のＬＥＤ素子３０の個数、すなわち発光領域２２Ｅの大きさに応じてレンズ４１Ｅの大きさを変化させると、大きい発光部２０Ｅ４の間に小さい発光部２０Ｅ３を配置することができる。このため、発光装置２Ｅでは、基板１０の表面により高い密度で多くの発光部２０Ｅを形成できるようになり、出射光量が増加する。
　図１７Ａおよび図１７Ｂは、発光装置２Ｆの上面図および側面図である。図１７Ａに示す発光装置２Ｆでは、図１１Ａに示した発光装置２Ａとは異なり、基板１０Ｆの中央に開口部が設けられていない。また、発光装置２Ｆの基板１０Ｆとレンズアレイ４０Ｆは、発光装置２Ａの基板１０よりも小さく、発光装置２Ｆの発光部２０Ｆの個数は、発光装置２Ａの発光部２０Ａの個数よりも少ない。その他の点では、発光装置２Ｆは、発光装置２Ａと同じ構成を有する。発光部２０Ｆは、今までに説明した発光部２０，２０Ｂ～２０Ｅと同じ構成を有してもよく、その場合でも、基板１０Ｆの中央には開口部が設けられていなくてもよい。
　図１８Ａは発光部２０Ｇの上面図、図１８Ｂは図１８ＡのＸＶＩＩＩＢ－ＸＶＩＩＩＢ線に沿った発光部２０Ｇの断面図である。図１８Ａでは、９個のＬＥＤパッケージ３０Ｇが３×３個の格子状に実装されている場合の例を示している。上記の発光装置２，２Ａ～２Ｆの発光部２０，２０Ａ～２０Ｆは、ＬＥＤ素子３０同士をワイヤ３１で接続して全体を封止樹脂２４で封止したものに限らず、図１８Ａおよび図１８Ｂに示すようなＬＥＤパッケージ３０Ｇをフリップチップ実装して構成されるものであってもよい。
　ＬＥＤパッケージ３０Ｇは、下面に２個の素子電極３２が形成されたＬＥＤ素子３０’と、蛍光体層３３とを有する。ＬＥＤパッケージ３０Ｇは、ＬＥＤ素子３０の下面にある素子電極３２にフリップチップ接合用のバンプ３４が形成されたバンプタイプの発光素子である。ＬＥＤ素子３０’は、例えば、発光波長帯域が４５０～４６０ｎｍ程度の青色光を発光する青色系の半導体発光素子（青色ＬＥＤ）である。
　蛍光体層３３は、例えば、エポキシ樹脂またはシリコーン樹脂などの無色かつ透明な樹脂に蛍光体の粒子を分散混入させて構成され、ＬＥＤ素子３０’の上面および側面を一様に被覆する。例えば、蛍光体層３３は、ＹＡＧなどの黄色蛍光体を含有し、ＬＥＤ素子３０’が出射した青色光を吸収して黄色光に波長変換する。この場合、ＬＥＤパッケージ３０Ｇは、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子３０’からの青色光と、それによって黄色蛍光体を励起させて得られる黄色光とを混合させることで得られる白色光を出射する。なお、蛍光体層３３が含有する蛍光体の種類は、これ以外のものでもよく、ＬＥＤパッケージ３０Ｇごとに異なっていてもよい。

Claims (29)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に配置された複数の発光部と、
    　前記複数の発光部のそれぞれに対応して設けられ当該発光部からの出射光を集光する複数のレンズを含み、前記複数の発光部の上に配置されたレンズアレイと、を有し、
    　前記複数の発光部のそれぞれは、前記複数の発光部で共通の形状の実装領域に当該発光部について設定された直列数および並列数で互いに直並列接続され、前記基板上に格子状に実装された複数の発光素子を有することを特徴とする発光装置。
  2. 　前記複数の発光素子は、前記複数の発光部のそれぞれにおいて、前記複数の発光部で共通の形状および大きさの実装領域に、発光部ごとに異なる実装密度で実装されている、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記複数の発光部は、前記直列数が少ない発光部ほど、前記複数の発光素子として順方向電圧が高いＬＥＤ素子を有する、請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記実装領域は矩形であり、
    　前記複数の発光部のそれぞれにおいて、前記複数の発光素子は少なくとも前記矩形の四隅に実装される、請求項２または３に記載の発光装置。
  5. 　前記複数の発光部のそれぞれは、
    　前記複数の発光素子として、前記基板上に実装され互いにワイヤで電気的に接続された複数のＬＥＤ素子を有し、
    　蛍光体を含有し前記基板上に充填されて前記複数のＬＥＤ素子を封止する封止樹脂をさらに有する、請求項２～４のいずれか一項に記載の発光装置。
  6. 　前記複数の発光部のそれぞれは、前記複数の発光素子として、前記基板上にフリップチップ実装された複数のＬＥＤパッケージを有し、
    　前記複数のＬＥＤパッケージのそれぞれは、ＬＥＤ素子と、蛍光体を含有し前記ＬＥＤ素子の上面および側面を被覆する樹脂層とを有する、請求項２～４のいずれか一項に記載の発光装置。
  7. 　前記複数の発光部を駆動するドライバをさらに有し、
    　前記複数の発光素子は複数のＬＥＤ素子であり、
    　前記複数の発光部の全体で直列接続されるＬＥＤ素子の順方向電圧の総和が前記ドライバで駆動可能な電圧の範囲内に収まるように、前記複数の発光部のそれぞれで直列接続されるＬＥＤ素子の個数が設定されている、請求項１に記載の発光装置。
  8. 　前記複数の発光部は、前記ドライバに直列接続されている、請求項７に記載の発光装置。
  9. 　前記複数の発光部は、前記ドライバに並列接続される複数の組に分けられ、
    　前記複数の組のそれぞれに含まれる発光部は互いに直列接続されている、請求項７に記載の発光装置。
  10. 　前記基板は、開口部を有する金属基板であり、
    　前記複数の発光部は、前記開口部を取り囲むように前記金属基板上に均等に配置されており、
    　前記複数の発光部のそれぞれは、
    　　前記複数の発光素子を取り囲む封止枠と、
    　　前記金属基板上で前記封止枠により囲まれる領域に充填されて前記複数の発光素子を封止する封止樹脂と、
    　をさらに有する、請求項１に記載の発光装置。
  11. 　前記金属基板の裏面に取り付けられ、前記複数の発光部が発した熱を放熱させるヒートシンクをさらに有する、請求項１０に記載の発光装置。
  12. 　前記開口部の径は、前記複数の発光部の配置間隔よりも大きい、請求項１０または１１に記載の発光装置。
  13. 　前記レンズは、前記開口部の上方には配置されていない、請求項１０～１２のいずれか一項に記載の発光装置。
  14. 　前記複数の発光部のそれぞれに対応して、前記複数のレンズのうち当該発光部に対応するレンズの主面の径内である前記基板上の位置に、前記複数の発光部で共通の間隔を空けて形成された複数組の検査用端子をさらに有する、請求項１に記載の発光装置。
  15. 　前記複数組の検査用端子は、それぞれ２個の端子で構成され、前記２個の端子が前記基板の辺に対して共通の角度で並ぶように配置されている、請求項１４に記載の発光装置。
  16. 　前記複数の発光部のそれぞれは、前記複数の発光素子として、前記複数の発光部で同じ実装密度で実装された複数のＬＥＤ素子を有し、
    　前記複数のレンズのそれぞれの大きさは、当該レンズに対応する発光部が有する前記ＬＥＤ素子の個数が多いほど大きい、請求項１に記載の発光装置。
  17. 　前記複数の発光部は、第１の直列数および第１の並列数で互いに直並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する複数の第１の発光部と、前記第１の直列数よりも小さい第２の直列数および前記第１の並列数よりも小さい第２の並列数で互いに直並列接続された複数のＬＥＤ素子を有する複数の第２の発光部とで構成され、
    　前記第１の発光部と前記第２の発光部は、前記基板上に互い違いに配置されている、請求項１６に記載の発光装置。
  18. 　前記複数の発光素子の大きさは、直列接続される発光素子の個数が多い発光部ほどより小さい、請求項１に記載の発光装置。
  19. 　前記複数の発光部のそれぞれの発光領域の面積は互いに等しい、請求項１８に記載の発光装置。
  20. 　基板上に複数組の発光素子を実装して複数の発光部を形成する工程と、
    　前記複数の発光部の配置位置に合わせて配置された複数のレンズを含むレンズアレイを前記複数の発光部の上に配置する工程と、を有し、
    　前記形成する工程では、前記複数の発光部のそれぞれについて、前記複数の発光部で共通の形状の実装領域に、当該発光部について設定された個数の複数の発光素子を格子状に実装し、当該発光部について設定された直列数および並列数で前記複数の発光素子を互いに直並列接続することを特徴とする発光装置の製造方法。
  21. 　前記形成する工程では、複数の開口部が形成された基板上に、当該複数の開口部の位置を基準として前記複数組の発光素子を実装して前記複数の発光部を形成し、
    　前記配置する工程では、前記レンズアレイとして、複数の支持部を有するレンズアレイを配置し、
    　前記複数の支持部を前記複数の開口部に嵌合させることにより、前記基板と前記レンズアレイとを位置決めする工程をさらに有する、請求項２０に記載の製造方法。
  22. 　前記複数の開口部は、前記基板の対角線上に形成された複数の位置決め用穴であり、
    　前記複数の支持部は、前記複数の開口部の位置に合わせて前記レンズアレイに設けられた柱状部材である、請求項２１に記載の製造方法。
  23. 　前記複数の位置決め用穴は、前記対角線の一端部からの距離が遠いものほど前記対角線に沿った径が大きく、
    　前記位置決めする工程では、前記対角線に沿った前記複数の発光部と前記複数のレンズとの相対位置が熱膨張および熱収縮に応じて変更可能であるように、前記複数の支持部を前記複数の開口部に対して固定する、請求項２２に記載の製造方法。
  24. 　前記複数の発光部のそれぞれに樹脂を充填して、発光部ごとに前記複数組の発光素子を封止する工程をさらに有する、請求項２１～２３のいずれか一項に記載の製造方法。
  25. 　前記複数の開口部の位置を基準として、前記基板上に、前記複数組の発光素子をそれぞれ取り囲む複数の封止枠を配置する工程をさらに有し、
    　前記封止する工程では、前記基板上で前記複数の封止枠により囲まれるそれぞれの領域に樹脂を充填する、請求項２４に記載の製造方法。
  26. 　前記複数の発光部が点灯して前記基板および前記レンズアレイが熱膨張したときに前記複数の発光部と前記複数のレンズとの相対位置が合うように、前記基板および前記レンズアレイの熱膨張係数に応じた大きさの距離だけ前記複数の発光部と前記複数のレンズとを互いにずらして、前記基板と前記レンズアレイとを位置決めする工程をさらに有する、請求項２０に記載の製造方法。
  27. 　前記基板は矩形であり、
    　前記配置する工程では、前記複数の発光部と前記複数のレンズとの相対位置が熱膨張および熱収縮に応じて変更可能であるように、前記基板と前記レンズアレイの端部を同じ筐体に固定し、
    　前記位置決めする工程では、前記基板の隣り合う２辺と当該２辺に対応する前記レンズアレイの端部とを前記筐体に当接させることにより、前記基板と前記レンズアレイとを位置決めする、請求項２６に記載の製造方法。
  28. 　前記形成する工程では、前記複数の発光部のそれぞれについて、
    　前記発光素子として複数のＬＥＤ素子を前記基板上に実装し、
    　前記複数のＬＥＤ素子を互いにワイヤで電気的に接続し、
    　蛍光体を含有する封止樹脂を前記基板上に充填して前記複数のＬＥＤ素子を封止する、請求項２６または２７に記載の製造方法。
  29. 　前記形成する工程では、前記複数の発光部のそれぞれについて、蛍光体を含有する樹脂層でＬＥＤ素子の上面および側面を被覆して構成された複数のＬＥＤパッケージを、前記発光素子として前記基板上にフリップチップ実装する、請求項２６または２７に記載の製造方法。
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