WO2018061889A1 - 発光装置 - Google Patents

発光装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018061889A1
WO2018061889A1 PCT/JP2017/033778 JP2017033778W WO2018061889A1 WO 2018061889 A1 WO2018061889 A1 WO 2018061889A1 JP 2017033778 W JP2017033778 W JP 2017033778W WO 2018061889 A1 WO2018061889 A1 WO 2018061889A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
led elements
substrate
emitting device
light emitting
outer peripheral
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/033778
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
栗城　新吾
阿部　諭
洋子 柏木
Original Assignee
シチズン電子株式会社
シチズン時計株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シチズン電子株式会社, シチズン時計株式会社 filed Critical シチズン電子株式会社
Priority to JP2018542435A priority Critical patent/JPWO2018061889A1/ja
Publication of WO2018061889A1 publication Critical patent/WO2018061889A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V19/00—Fastening of light sources or lamp holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/52—Encapsulations

Definitions

  • the present invention relates to a light emitting device.
  • a COB (Chip On Board) light emitting device in which a plurality of LED (light emitting diode) elements are mounted as light emitting elements on a general-purpose substrate such as a ceramic substrate or a metal substrate.
  • the LED element is sealed with a translucent resin containing a phosphor, and the light from the LED element is mixed with the light obtained by exciting the phosphor with the light from the LED element. By making it, white light etc. are obtained according to a use.
  • Patent Document 1 includes a plurality of light-emitting elements formed on a substrate and a sealing body in which the plurality of light-emitting elements are embedded, and the sealing body contains a phosphor and is separated into a plurality of regions by partition walls.
  • a light emitting device is described. In this light emitting device, one light emitting element among the light emitting elements embedded in the first area and one light emitting element among the light emitting elements embedded in the second area are connected by a transfer electrode.
  • the connecting and connecting electrodes are arranged so as to be sandwiched between the substrate and the partition walls.
  • a plurality of element rows are formed by alternately mounting blue LEDs and red LEDs in a matrix on a rectangular mounting pad on a substrate, and each of the three rows of the plurality of element rows. Are connected in series to form six series circuits, and a light emitting device is described in which these series circuits are connected in parallel to a pair of power supply terminals.
  • a light emitting device for illumination use it is necessary to brighten the central region that becomes the optical axis, and therefore, it is required to increase the axial luminous intensity as much as possible.
  • a rectangular outline (irradiation unevenness) of light is formed on the irradiation surface, reflecting the shape of the light emitting region.
  • Such irradiation unevenness is particularly noticeable when a lens is arranged on the light emitting part and the emitted light from the light emitting part is condensed through the lens.
  • an object of the present invention is to provide a light emitting device that has high axial luminous intensity and is less likely to cause irradiation unevenness.
  • a light emitting device including a sealing resin that integrally seals the first to fifth LED elements.
  • the second to fifth LEDs mounted on the four sides of the central region in the outer peripheral region on the substrate defined by the resin frame and each side of the central region and connected in parallel to the first plurality of LED elements.
  • a light emitting device including an element and a sealing resin that integrally seals the first to fifth LED elements.
  • the central region is provided so that the four corners are in contact with the resin frame on the substrate, and four semicircular outer peripheral regions are provided on the four sides of the central region as the outer peripheral region.
  • the plurality of LED elements are preferably mounted on the four outer peripheral regions, respectively.
  • the first plurality of LED elements are connected in series and parallel, and the number of each of the second to fifth LED elements is equal to one series connection of the first plurality of LED elements. It is preferably equal to the number of elements included or an integer multiple of the number of elements.
  • the substrate has a pair of electrode terminals arranged diagonally to the substrate, and 1 for electrically connecting the plurality of first to fifth LED elements and the pair of electrode terminals.
  • one of the wiring patterns is arranged along the arc-shaped edge of two adjacent outer peripheral areas, and the linear boundary between the central area and the remaining two outer peripheral areas;
  • the other of the wiring patterns is preferably arranged in point symmetry with one of the wiring patterns with respect to the center of the substrate.
  • the substrate is formed on the metal substrate on which the first to fifth LED elements are mounted, the rectangular central opening formed at a position corresponding to the central region, and the four outer peripheral regions, respectively. It is preferable to have a circuit board having four outer peripheral openings formed at corresponding positions, a pair of electrode terminals and a pair of wiring patterns provided on the upper surface, and fixed to the upper surface of the metal substrate.
  • the arrangement of the first to fifth LED elements is preferably 90-degree rotationally symmetric with respect to the center of the substrate.
  • the light emitting device preferably further includes an optical element that is placed on the substrate so as to cover the sealing resin and collects light emitted from the first to fifth LED elements through the sealing resin. .
  • the axial luminous intensity is high and irradiation unevenness is less likely to occur than in the case without this configuration.
  • FIG. 2 is a top view of the light emitting device 1.
  • FIG. (A) to (C) are top views of the metal substrate 10, the circuit substrate 20, and the substrate 5.
  • 4 is a top view showing an arrangement of LED elements 41 to 45 in the light emitting device 1.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a light emitting device 2 with a lens 60.
  • FIG. (A) And (B) is a top view which shows the element arrangement
  • (A) and (B) are photographs for comparing the degree of irradiation unevenness between the light emitting device 1 and the light emitting device 100.
  • (A) to (C) are top views showing the manufacturing steps of the light emitting device 1.
  • (A) and (B) are top views of a ceramic substrate 10 'and a substrate 5' of another light emitting device using the same.
  • (A) to (C) are top views showing manufacturing steps of another
  • FIG. 1 is a top view of the light emitting device 1.
  • the light emitting device 1 includes a substrate 5, a resin frame 30, LED elements 41 to 45 (see FIG. 3), and a sealing resin 50 as main components.
  • the light emitting device 1 is a COB illumination package including a large number of LED elements as light emitting elements, and is used as an LED light source of an illumination device such as a projector, high ceiling lighting, stadium lighting, and illumination.
  • FIGS. 2 (A) to 2 (C) are top views of the metal substrate 10, the circuit substrate 20, and the substrate 5, respectively.
  • the substrate 5 is composed of a metal substrate 10 and a circuit substrate 20 superimposed on the metal substrate 10, and a resist 27 is provided on the upper surface of the circuit substrate 20 except for some areas.
  • the metal substrate 10 is made of aluminum having excellent heat resistance and heat dissipation, and is a flat substrate on which the LED elements 41 to 45 are mounted.
  • the metal substrate 10 has a square shape with a size of about several cm square.
  • Two fixing through-holes (positioning holes) 18 for attaching the light emitting device 1 to a lighting fixture or the like are located near the two apexes facing each other on the diagonal line of the metal substrate 10 (upper right and lower left in FIG. 2A). Is provided.
  • the metal substrate 10 also functions as a heat dissipation substrate that dissipates heat generated by the LED elements 41 to 45 and phosphor particles described later.
  • the material of the metal substrate 10 may be another metal such as copper as long as it is excellent in heat resistance and heat dissipation.
  • the circuit board 20 is an insulating board such as a glass epoxy board, and has a square shape having the same size as the metal board 10 as an example. Also on the circuit board 20, two fixing through holes (positioning holes) 28 are provided in the vicinity of the two apexes facing each other diagonally (upper right and lower left in FIG. 2B) like the metal board 10. Yes.
  • the lower surface of the circuit board 20 is fixed to the upper surface of the metal substrate 10 by, for example, an adhesive sheet so that the position of the fixing through hole 28 matches the position of the fixing through hole 18 of the metal substrate 10. .
  • the circuit board 20 has a square central opening (through hole) 211 at the center thereof.
  • the circuit board 20 has four outer peripheral openings (through holes) 212 to 215 formed at positions close to the square sides of the central opening 211.
  • the outer peripheral openings 212 to 215 are arranged on the left side, upper side, right side, and lower side of the central opening 211 in FIG. 2B, respectively.
  • the edges of the outer peripheral openings 212 to 215 on the outer peripheral side of the circuit board 20 are each arcuate and are located on the same circumference centering on the center of the circuit board 20. Further, the edge portions of the outer peripheral openings 212 to 215 on the center side of the circuit board 20 are each linear in parallel to the side of the central opening 211 facing the outer peripheral opening.
  • connection areas 262 to 265 the straight portions of the circuit board 20 sandwiched between the outer peripheral openings 212 to 215 and the central opening 211 are referred to as connection areas 262 to 265, respectively.
  • the upper surface of the metal substrate 10 exposed in the central opening 211 is called a central region 111
  • the upper surfaces of the metal substrate 10 exposed in the outer peripheral openings 212 to 215 are respectively outer peripheral regions 112 to 115.
  • the outer peripheral regions 112 to 115 can be said to be four regions on the substrate 5 defined by the sides of the resin frame 30 and the central region 111.
  • the central region 111 is provided in the center of the region on the metal substrate 10 surrounded by the circular resin frame 30 and is a square whose four corners are in contact with the resin frame 30.
  • the outer peripheral areas 112 to 115 have a shape obtained by removing the area in the square from the circle inscribed by the square in the central area 111.
  • a pair of wiring patterns 22 and 23 are provided on the upper surface of the circuit board 20. These wiring patterns are formed by, for example, gold plating.
  • the wiring pattern 22 includes an arc portion 22A, a straight portion 22B, and an L-shaped portion 22C.
  • the arc portion 22A extends from the vicinity of the upper left corner of the circuit board 20 where the fixing through hole 28 is not provided, along the arc-shaped edges of the two adjacent outer peripheral openings 212 and 215 (the outer peripheral regions 112 and 115). Extending on the outer peripheral side of the circuit board 20.
  • the straight line portion 22 ⁇ / b> B is arranged from the vicinity of the upper left apex of the circuit board 20 to the vicinity of the middle in the longitudinal direction of the connection region 262 between the central opening 211 and the outer peripheral opening 212.
  • the L-shaped portion 22C extends from the vicinity of the upper left apex of the circuit board 20 over the entire length of the connection region 263 between the central opening 211 and the outer peripheral opening 213, and further bends by 90 degrees to form the central opening 211 and the outer peripheral opening.
  • the connection region 264 between 214 is arranged to the middle in the longitudinal direction. That is, the L-shaped portion 22 ⁇ / b> C is arranged along a linear boundary between the central region 111 and the outer peripheral regions 113 and 114.
  • the wiring pattern 23 includes an arc portion 23A, a straight portion 23B, and an L-shaped portion 23C.
  • the arc portion 23A extends from the vicinity of the lower right apex of the circuit board 20 where the fixing through hole 28 is not provided, to the arc-shaped edge of the two adjacent outer peripheral openings 214 and 213 (the outer peripheral regions 114 and 113). It extends along the outer periphery of the circuit board 20.
  • the straight line portion 23 ⁇ / b> B is arranged from the vicinity of the lower right vertex of the circuit board 20 to the vicinity of the middle in the longitudinal direction of the connection region 264 between the central opening 211 and the outer peripheral opening 214.
  • the L-shaped portion 23C extends from the vicinity of the lower right apex of the circuit board 20 over the entire length of the connection region 265 between the central opening 211 and the outer peripheral opening 215, and bends 90 degrees to form the central opening 211 and the outer peripheral opening.
  • the connection regions 262 between the portions 212 are arranged up to the middle in the longitudinal direction. That is, the L-shaped portion 23 ⁇ / b> C is disposed along a linear boundary between the central region 111 and the outer peripheral regions 115 and 112.
  • the wiring pattern 23 is arranged point-symmetrically with the wiring pattern 22 with respect to the center of the circuit board 20. That is, the arc portion 22A, the straight line portion 22B, and the L-shaped portion 22C, and the arc portion 23A, the straight line portion 23B, and the L-shaped portion 23C have the same shape and are arranged point-symmetrically.
  • the inside of the circle circumscribing the outer peripheral openings 212 to 215 is divided into the square central region 111 and the four half-moon outer peripheral regions 112 to 115 by the linear connection regions 262 to 265. It has been.
  • the straight portions 22B and 23B and the L-shaped portions 22C and 23C of the wiring patterns 22 and 23 are arranged in a square shape except for the central portion of the connection regions 262 and 264. .
  • the arc-shaped edges of the outer peripheral openings 212 to 215, the connection regions 262 to 265, and the upper left and lower right vertices of the circuit board 20 A white resist 27 is provided except for a part in the vicinity.
  • a pair of electrodes is disposed near two vertices (upper left and lower right in FIG. 2B) that face each other diagonally on the upper surface of the circuit board 20.
  • Terminals 24 and 25 are provided.
  • the electrode terminals 24 and 25 are formed integrally with the wiring patterns 22 and 23, respectively.
  • portions of the wiring patterns 22 and 23 that are not covered with the resist 27 in the vicinity of the apex of the circuit board 20 are illustrated.
  • One of the electrode terminals 24 and 25 is an anode electrode and the other is a cathode electrode.
  • the resin frame 30 is a dam material for preventing the sealing resin 50 from flowing out.
  • the resin frame 30 is an annular frame formed in accordance with the size of the circumference of the outer peripheral openings 212 to 214, and the outer peripheral openings are formed so as to cover the arc portions 22A and 23A of the wiring patterns 22 and 23. It is fixed to the upper surface of the circuit board 20 along the arcuate edges 212 to 214.
  • the resin frame 30 is made of, for example, an opaque silicone resin mixed with white particles, and has reflectivity. As a result, light emitted obliquely upward from LED elements 41 to 45, which will be described later, is reflected toward the front surface of the light emitting device 1, so that the light emission intensity at the front surface of the light emitting device 1 is increased.
  • FIG. 3 is a top view showing the arrangement of the LED elements 41 to 45 in the light emitting device 1.
  • illustration of the resin frame 30 and the sealing resin 50 is omitted.
  • the LED elements 41 to 45 have a pair of element electrodes on the upper surface, and as shown in FIG. 3, the element electrodes of two adjacent LED elements are electrically connected by a bonding wire (hereinafter simply referred to as a wire) 46. It is connected to the.
  • a bonding wire hereinafter simply referred to as a wire
  • the LED elements 41 to 45 are blue LEDs that emit blue light having an emission wavelength band of about 450 to 460 nm, for example.
  • the LED elements 41 to 45 are not limited to blue LEDs, and may be, for example, purple LEDs or near-ultraviolet LEDs, and their emission wavelength band may be in the range of about 200 to 460 nm including the ultraviolet region.
  • the LED elements 41 to 45 are respectively fixed to the central region 111 and the outer peripheral regions 112 to 115 of the metal substrate 10 with the light emitting surface facing away from the metal substrate 10 with, for example, a transparent insulating adhesive. ing.
  • the LED element 41 is an example of a first plurality of LED elements, and is mounted in a square lattice shape (square mounting) on the central region 111 so as to fill the square central region 111 inside the resin frame 30.
  • 26 LED elements 41 arranged in a straight line in the vertical direction in FIG. 3 are connected in series by wires 46, and the 26 LED elements 41 constitute one group.
  • the wires 46 coming out of the LED elements 41 at both ends of each group are connected to the wiring pattern 22C or the wiring pattern 23C.
  • the LED element 42 is an example of a second plurality of LED elements, and is mounted on the outer peripheral region 112. A total of 26 LED elements 42 are connected in series, and the wires 46 coming out of the LED elements 42 at both ends are connected to the wiring pattern 22B or the wiring pattern 23C.
  • the LED element 43 is an example of a third plurality of LED elements, and is mounted on the outer peripheral region 113. A total of 26 LED elements 43 are connected in series, and the wires 46 coming out of the LED elements 43 at both ends are connected to the wiring pattern 22C or the wiring pattern 23A.
  • the LED element 44 is an example of a fourth plurality of LED elements, and is mounted on the outer peripheral region 114. A total of 26 LED elements 44 are connected in series, and the wires 46 coming out of the LED elements 44 at both ends are connected to the wiring pattern 22C or the wiring pattern 23B.
  • the LED element 45 is an example of a fifth plurality of LED elements, and is mounted on the outer peripheral region 115. A total of 26 LED elements 45 are connected in series, and the wires 46 coming out of the LED elements 45 at both ends are connected to the wiring pattern 22A or the wiring pattern 23C.
  • the LED elements 41 are mounted squarely in a 26-row ⁇ 26-column grid, and the arrangement thereof is 90-degree rotational symmetry with respect to the center of the substrate 5.
  • the LED elements 42 to 45 are arranged in an isosceles triangle shape with the straight edges as the bases in the outer peripheral regions 112 to 115, the LED elements 42 to 45 are also arranged on the substrate 5. 90 degrees rotational symmetry with respect to the center of Therefore, the entire arrangement of the LED elements 41 to 45 is also 90-degree rotationally symmetric with respect to the center of the substrate 5.
  • the LED elements 41 to 45 are arranged so as to almost completely fill the circular area in the resin frame 30 as a whole.
  • the LED elements 42 to 45 are all connected to the LED element 41 in parallel.
  • the forward voltage per LED element 41 to 45 is set to Vf1 to Vf5
  • the LED elements 41 to 45 emit light.
  • the number of LED elements 42 to 45 is equal to the number of elements included in one series connection of LED elements 41.
  • the number of LED elements 42 to 45 may be equal to an integral multiple of the number of elements included in one series connection of LED elements 41.
  • 26 ⁇ n LED elements 42 to 45 are mounted on the outer peripheral regions 112 to 115, respectively, 26 of them are connected in series, and n groups of serial connections are connected in parallel between the wiring patterns 22 and 23. Is done.
  • the sealing resin 50 is filled in the space above the central region 111, the outer peripheral regions 112 to 115, and the connection regions 262 to 265 surrounded by the resin frame 30 to connect a total of 780 LED elements 41 to 45 and them.
  • the wire 46 to be sealed is integrally sealed (protected).
  • the sealing resin 50 is made of a colorless and transparent resin such as an epoxy resin or a silicone resin.
  • a phosphor that converts the wavelength of light emitted from the LED elements 41 to 45 is dispersed and mixed.
  • the sealing resin 50 absorbs the blue light emitted from the LED elements 41 to 45 and converts the wavelength into yellow light, which is YAG (yttrium aluminum garnet).
  • a yellow phosphor such as In this case, the light emitting device 1 emits white light by mixing blue light from the LED elements 41 to 45 which are blue LEDs and yellow light obtained by exciting yellow phosphors thereby.
  • the sealing resin 50 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 elements 41 to 45 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 elements 41 to 45 and converts the wavelength into red light.
  • the light-emitting device 1 mixes blue light from the LED elements 41 to 45, which are blue LEDs, and green light and red light obtained by exciting the green phosphor and the red phosphor thereby, White light is emitted.
  • a region covered with the sealing resin 50 is a light emitting region (light emitting unit) of the light emitting device 1. That is, the light emitting part of the light emitting device 1 is configured by a combination of the LED elements 41 to 45 and the phosphor-containing sealing resin 50.
  • the LED elements 42 to 45 are connected to the LED element 41 in parallel, the LED elements 41 to 45 are all turned on collectively by connecting the electrode terminals 24 and 25 to an external power source.
  • the LED elements 41 to 45 all emit light of the same color, and the five areas of the central area 111 and the outer peripheral areas 112 to 115 are all areas of the same emission color. For this reason, in the light emitting device 1, the central region 111 and the entire outer peripheral regions 112 to 115 constitute one large circular light emitting unit.
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of the light emitting device 2 with the lens 60.
  • a lens 60 may be placed on the substrate 5 so as to cover the sealing resin 50.
  • the lens 60 is an example of an optical element, and condenses light emitted from the LED elements 41 to 45 through the sealing resin 50.
  • the light emitting device 1 is used as a light source such as a projector, it is preferable that the emitted light from the light emitting device 1 is condensed near the central axis by using the lens 60.
  • FIGS. 5A and 5B are top views showing element arrangements of the light-emitting device 1 and the light-emitting device 100 of the comparative example, respectively.
  • the light emitting device 1 shown in FIG. 5A is the same as that described so far with reference to FIGS.
  • the light emitting device 100 of the comparative example shown in FIG. 5B has the same configuration as the light emitting device 1 except that the LED elements 42 to 45 are not mounted on the outer peripheral regions 112 to 115 on the substrate 5. That is, the LED elements in the light emitting device 100 are only the LED elements 41 mounted in a square lattice area in the square central region 111 in the circular resin frame 30, and the light emitting device 100 has a square light emitting region (light emitting unit).
  • FIG. 6A and FIG. 6B are photographs for comparing the degree of uneven irradiation between the light-emitting device 1 and the light-emitting device 100.
  • 6A shows an irradiation surface by the emitted light from the light emitting device 1 in FIG. 5A
  • FIG. 6B shows an irradiation surface by the emitted light from the light emitting device 100 in FIG. 5B.
  • These photographs are taken of the irradiated surface when each light emitting device emits light by placing the lens 60 of FIG. 4 on the light emitting devices 1 and 100, respectively.
  • FIG. 6A shows an irradiation surface by the emitted light from the light emitting device 1 in FIG. 5A
  • FIG. 6B shows an irradiation surface by the emitted light from the light emitting device 100 in FIG. 5B.
  • These photographs are taken of the irradiated surface when each light emitting device emits light by placing the lens 60 of FIG. 4 on the light emitting devices 1 and
  • the LED element 41 is squarely mounted in the square central region 111, and the LED elements 42 are also provided in four outer peripheral regions 112 to 115 (four sides of the central region 111) between the central region 111 and the resin frame 30.
  • the light emitting part can be made closer to a circle than the light emitting device 100.
  • the light emitting device 1 reduces the irradiation unevenness (irradiance unevenness of the irradiated surface) compared to the light emitting device 100.
  • the LED elements 41 can be mounted in a square lattice pattern at a narrow interval in the central region 111, and the mounting density in the central region 111 is increased, so that the axial luminous intensity is also increased.
  • FIGS. 7A to 7C are top views showing the manufacturing steps of the light emitting device 1.
  • the number of LED elements 41 to 45 is smaller than that shown in FIG.
  • the substrate 5 shown in FIG. 2C is prepared.
  • the LED element 41 is arranged in the central region 111 on the metal substrate 10, and the outer peripheral region 112.
  • LED elements 42 to 45 are mounted on .about.115, respectively.
  • 26 LED elements 41 to 45 are connected in series by wires 46 in the central region 111 and the outer peripheral regions 112 to 115, respectively.
  • the wires 46 coming out of the LED elements 41 to 45 located at the end of each group connected in series are connected to the wiring pattern 22 or the wiring pattern 23.
  • the resin frame 30 is fixed to the upper surface of the circuit board 20. Thereafter, an area on the substrate 5 surrounded by the resin frame 30 is filled with the sealing resin 50, and the LED elements 41 to 45 and the wires 46 are sealed.
  • FIGS. 8A and 8B are top views of the ceramic substrate 10 ′ and the substrate 5 ′ of another light emitting device using the ceramic substrate 10 ′, respectively.
  • the ceramic substrate 10 ' is a flat substrate on which the wiring patterns 22 and 23 of the LED elements 41 to 45 and the electrode terminals 24 and 25 are formed.
  • the ceramic substrate 10 ′ is different from the circuit board 20 of the light emitting device 1 in that no opening is formed, but the shape and arrangement of the wiring patterns 22 and 23 and the electrode terminals 24 and 25 on the ceramic substrate 10 ′ are as follows. It is the same as that of the circuit board 20. Since ceramic is a material having a relatively high thermal conductivity, the ceramic substrate 10 ′ functions as both the metal substrate 10 and the circuit substrate 20 of the light emitting device 1. As shown in FIG.
  • the substrate 5 ′ has a portion on the center side of the circumference defined by the arc portions 22A and 23A of the wiring patterns 22 and 23, and a portion near the upper left and lower right apexes.
  • the white resist 27 is provided on the upper surface of the ceramic substrate 10 ′.
  • a central square region surrounded by the straight portion 22 B and the L-shaped portion 22 C of the wiring pattern 22 and the straight portion 23 B and the L-shaped portion 23 C of the wiring pattern 23 corresponds to the central region 111.
  • the four half-moon shaped regions surrounded by the arc portion 22A of the wiring pattern 22 and the arc portion 23A of the wiring pattern 23, and the straight portions 22B and 23B and the L-shaped portions 22C and 23C correspond to the outer peripheral regions 112 to 115, respectively.
  • the central region 111 is a square whose four corners are in contact with the circular resin frame 30, and the outer peripheral regions 112 to 115 are regions defined by the sides of the resin frame 30 and the central region 111.
  • the light emitting device may have a substrate 5 ′ shown in FIG. 8B instead of the substrate 5 constituted by the metal substrate 10 and the circuit substrate 20.
  • the light emitting device having the substrate 5 ′ composed of the ceramic substrate 10 ′ is the same as the light emitting device 1 except for the substrate, and the top view is the same as that shown in FIG. 1.
  • FIGS. 9 (A) to 9 (C) are top views showing manufacturing steps of another light emitting device having the substrate 5 '.
  • the number of LED elements 41 to 45 is smaller than that of actual products.
  • the LED elements 41 to 45 are mounted on the substrate 5 ′ in the same arrangement as the LED elements 41 to 45 of the light emitting device 1. Is done. Subsequently, as shown in FIG. 9B, 26 LED elements 41 to 45 are connected in series by wires 46, and the wires coming out from the LED elements 41 to 45 located at the end of each group of the series connection are connected. 46 is connected to the wiring pattern 22 or the wiring pattern 23. The connection relationship of the LED elements 41 to 45 in this light emitting device is the same as that of the light emitting device 1 already described. Next, as shown in FIG. 9C, the resin frame 30 is fixed to the upper surface of the substrate 5 '. Thereafter, the region on the substrate 5 ′ surrounded by the resin frame 30 is filled with the sealing resin 50 to complete the light emitting device.
  • the axial luminous intensity is high and irradiation unevenness hardly occurs.
  • the LED elements 41 to 45 are directly mounted on the upper surface of the metal substrate 10 exposed in the openings of the circuit board 20, the heat dissipation is good and the product life is extended.
  • the substrate structure is simple and the withstand voltage is higher than that of the light emitting device 1. Has the advantage of improving.
  • the number of the LED elements 41 that can be mounted in the central region 111 is larger when the central region 111 is provided so that the four corners are in contact with the circular resin frame 30 (inscribed in the circle of the resin frame 30). Since it increases, it is preferable for increasing the axial luminous intensity. However, it is not essential that the four corners of the central region 111 are in contact with the resin frame 30, and some gaps may be provided between these four corners and the resin frame 30.
  • the outer peripheral regions 112 to 115 are not divided into four half-moon regions (regions surrounded by arcs and straight lines) and may be connected to each other. For example, the outer peripheral regions 112 and 115 in FIG. 2C may be connected to each other, and the outer peripheral regions 113 and 114 may be connected to each other.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

軸光度が高く、かつ照射ムラが発生しにくい発光装置を提供する。発光装置は、基板と、基板上に固定された円形の樹脂枠と、樹脂枠により囲まれた基板上の領域の中央に設けられた矩形の中央領域に格子状に実装された第１の複数のＬＥＤ素子と、樹脂枠および中央領域の各辺により画定される基板上の外周領域において中央領域の四方にそれぞれ実装され、第１の複数のＬＥＤ素子に並列に接続された第２から第５の複数のＬＥＤ素子と、第１から第５の複数のＬＥＤ素子を一体的に封止する封止樹脂とを有する。

Description

発光装置
　本発明は、発光装置に関する。
　セラミック基板または金属基板などの汎用基板の上に発光素子として複数のＬＥＤ（発光ダイオード）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素子が封止されており、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、基板上に形成された複数の発光素子と、複数の発光素子を埋め込む封止体とを備え、封止体が蛍光体を含有し隔壁によって複数の領域に分離されている発光装置が記載されている。この発光装置では、複数の領域のうち、第１の領域に埋め込まれた発光素子のうち１つの発光素子と、第２の領域に埋め込まれた発光素子のうち１つの発光素子とが渡し電極により接続され、渡し電極は基板と隔壁との間に挟まれるように配置されている。
　また、特許文献２には、基板上の四角形状の実装パッドの上に青色ＬＥＤおよび赤色ＬＥＤが交互かつマトリクス状に実装されて複数の素子列が形成され、複数の素子列うちの３列ずつが直列に接続されて６個の直列回路が形成され、これらの直列回路が一対の給電端子に対して並列に接続された発光装置が記載されている。
特開２０１４－１７９６５３号公報 特開２０１１－２１６８６８号公報
　特に、照明用途の発光装置では、光軸となる中央領域を明るくする必要があるため、軸光度をなるべく高くすることが求められている。軸光度を向上させるためには、発光部の中央領域に、正方実装など、矩形の格子状に高密度でＬＥＤ素子を実装することが不可欠である。しかしながら、矩形の格子状にＬＥＤ素子を実装して矩形の発光領域を構成すると、発光領域の形状を反映して、照射面上に光の矩形の輪郭（照射ムラ）ができてしまう。こうした照射ムラは、発光部の上にレンズを配置し、レンズを通して発光部からの出射光を集光する場合に、特に顕著に見られる。
　そこで、本発明は、軸光度が高く、かつ照射ムラが発生しにくい発光装置を提供することを目的とする。
　基板と、基板上に固定された円形の樹脂枠と、基板上において四隅が樹脂枠に接触するように設けられた矩形の中央領域に格子状に実装された第１の複数のＬＥＤ素子と、樹脂枠および中央領域の各辺により画定される基板上の４つの外周領域にそれぞれ実装され、第１の複数のＬＥＤ素子に並列に接続された第２から第５の複数のＬＥＤ素子と、第１から第５の複数のＬＥＤ素子を一体的に封止する封止樹脂とを有する発光装置が提供される。
　基板と、基板上に固定された円形の樹脂枠と、樹脂枠により囲まれた基板上の領域の中央に設けられた矩形の中央領域に格子状に実装された第１の複数のＬＥＤ素子と、樹脂枠および中央領域の各辺により画定される基板上の外周領域において中央領域の四方にそれぞれ実装され、第１の複数のＬＥＤ素子に並列に接続された第２から第５の複数のＬＥＤ素子と、第１から第５の複数のＬＥＤ素子を一体的に封止する封止樹脂とを有する発光装置が提供される。
　上記の発光装置では、中央領域は、基板上において四隅が樹脂枠に接触するように設けられ、外周領域として、中央領域の四方に半月状の４つの外周領域が設けられ、第２から第５の複数のＬＥＤ素子は、４つの外周領域にそれぞれ実装されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、第１の複数のＬＥＤ素子は互いに直並列に接続され、第２から第５の複数のＬＥＤ素子のそれぞれの個数は、第１の複数のＬＥＤ素子の１つの直列接続に含まれる素子数または素子数の整数倍に等しいことが好ましい。
　上記の発光装置では、基板は、基板の対角に配置された１対の電極端子、および第１から第５の複数のＬＥＤ素子と１対の電極端子とを電気的に接続するための１対の配線パターンを有し、配線パターンのうちの一方は、隣り合う２つの外周領域の円弧状の縁部、および中央領域と残り２つの外周領域との直線状の境界に沿って配置され、配線パターンのうちの他方は、基板の中心に関して配線パターンのうちの一方と点対称に配置されていることが好ましい。
　上記の発光装置では、基板は、第１から第５の複数のＬＥＤ素子が実装された金属基板と、中央領域に対応する位置に形成された矩形の中央開口部、および４つの外周領域にそれぞれ対応する位置に形成された４つの外周開口部を有し、１対の電極端子および１対の配線パターンが上面に設けられ、金属基板の上面に固定された回路基板とを有することが好ましい。
　上記の発光装置では、第１から第５の複数のＬＥＤ素子の配置は、基板の中心に関して９０度回転対称であることが好ましい。
　上記の発光装置では、封止樹脂を覆うように基板上に載置され、第１から第５の複数のＬＥＤ素子から封止樹脂を通して出射した光を集光する光学素子をさらに有することが好ましい。
　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、軸光度が高く、かつ照射ムラが発生しにくい。
発光装置１の上面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、金属基板１０、回路基板２０および基板５の上面図である。 発光装置１におけるＬＥＤ素子４１～４５の配置を示す上面図である。 レンズ６０付きの発光装置２の概略構成図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、発光装置１と比較例の発光装置１００の素子配置を示す上面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、発光装置１と発光装置１００とで照射ムラの程度を比較するための写真である。 （Ａ）～（Ｃ）は、発光装置１の製造工程を示す上面図である。 （Ａ）および（Ｂ）は、セラミック基板１０’とそれを用いた別の発光装置の基板５’の上面図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、基板５’を有する別の発光装置の製造工程を示す上面図である。
　以下、図面を参照して、発光装置について詳細に説明する。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１は、発光装置１の上面図である。発光装置１は、主要な構成要素として、基板５、樹脂枠３０、ＬＥＤ素子４１～４５（図３を参照）および封止樹脂５０を有する。発光装置１は、発光素子として多数のＬＥＤ素子を含むＣＯＢの照明パッケージであり、例えば投光器、高天井照明、スタジアム照明、イルミネーションなどの照明装置のＬＥＤ光源として利用される。
　図２（Ａ）～図２（Ｃ）は、それぞれ、金属基板１０、回路基板２０および基板５の上面図である。基板５は、金属基板１０と、金属基板１０の上に重ね合わされた回路基板２０とで構成され、回路基板２０の上面には、一部の領域を除いてレジスト２７が設けられている。
　金属基板１０は、耐熱性および放熱性に優れたアルミニウムで構成され、その上面にＬＥＤ素子４１～４５が実装される平坦な基板である。金属基板１０は、一例として、数ｃｍ角程度の大きさの正方形の形状を有する。金属基板１０の対角線上で向かい合う（図２（Ａ）の右上および左下の）２つの頂点付近には、発光装置１を照明器具などに取り付けるための２つの固定用貫通穴（位置決め孔）１８が設けられている。金属基板１０は、ＬＥＤ素子４１～４５および後述する蛍光体の粒子により発生した熱を放熱させる放熱基板としても機能する。なお、金属基板１０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２０は、例えばガラスエポキシ基板などの絶縁性の基板であり、一例として、金属基板１０と同じ大きさの正方形の形状を有する。回路基板２０にも、対角線上で向かい合う（図２（Ｂ）の右上および左下の）２つの頂点付近には、金属基板１０と同様に２つの固定用貫通穴（位置決め孔）２８が設けられている。回路基板２０は、固定用貫通穴２８の位置が金属基板１０の固定用貫通穴１８の位置と合うように、その下面が例えば接着シートにより金属基板１０の上面に貼り付けられて固定されている。
　図２（Ｂ）に示すように、回路基板２０は、その中央に正方形の中央開口部（貫通孔）２１１を有する。また、回路基板２０は、中央開口部２１１の正方形の各辺に近接する位置に形成された４つの外周開口部（貫通孔）２１２～２１５を有する。外周開口部２１２～２１５は、それぞれ、図２（Ｂ）における中央開口部２１１の左側、上側、右側および下側に配置されている。回路基板２０の外周側における外周開口部２１２～２１５の縁部は、それぞれ円弧状であり、回路基板２０の中央を中心とする同一円周上に位置している。また、回路基板２０の中央側における外周開口部２１２～２１５の縁部は、それぞれ、その外周開口部が対向する中央開口部２１１の辺に平行な直線状である。
　図２（Ｃ）に示すように、外周開口部２１２～２１５と中央開口部２１１とに挟まれた回路基板２０の直線部分を、それぞれ接続領域２６２～２６５と呼ぶ。また、中央開口部２１１内で露出している金属基板１０の上面を中央領域１１１と呼び、外周開口部２１２～２１５内で露出している金属基板１０の上面を、それぞれ、外周領域１１２～１１５と呼ぶ。外周領域１１２～１１５は、樹脂枠３０および中央領域１１１の各辺により画定される基板５上の４つの領域ということもできる。中央領域１１１は、円形の樹脂枠３０により囲まれた金属基板１０上の領域の中央に設けられ、四隅が樹脂枠３０に接触する正方形である。外周領域１１２～１１５は、中央領域１１１の正方形が内接する円からその正方形内の領域を除いた形状を有する。
　また、図２（Ｂ）に示すように、回路基板２０の上面には、１対の配線パターン２２，２３が設けられている。これらの配線パターンは、例えば金メッキにより形成される。
　配線パターン２２は、円弧部分２２Ａ、直線部分２２ＢおよびＬ字部分２２Ｃで構成される。円弧部分２２Ａは、固定用貫通穴２８が設けられていない回路基板２０の左上の頂点付近から、隣り合う２つの外周開口部２１２，２１５（外周領域１１２，１１５）の円弧状の縁部に沿って延び、回路基板２０の外周側に配置されている。直線部分２２Ｂは、回路基板２０の左上の頂点付近から、中央開口部２１１と外周開口部２１２の間における接続領域２６２の長手方向の中間付近まで配置されている。Ｌ字部分２２Ｃは、回路基板２０の左上の頂点付近から、中央開口部２１１と外周開口部２１３の間における接続領域２６３の全長にわたって延び、さらに９０度折れ曲がって、中央開口部２１１と外周開口部２１４の間における接続領域２６４の長手方向の中間付近まで配置されている。すなわち、Ｌ字部分２２Ｃは、中央領域１１１と外周領域１１３，１１４との直線状の境界に沿って配置されている。
　配線パターン２３は、円弧部分２３Ａ、直線部分２３ＢおよびＬ字部分２３Ｃで構成される。円弧部分２３Ａは、固定用貫通穴２８が設けられていない回路基板２０の右下の頂点付近から、隣り合う２つの外周開口部２１４，２１３（外周領域１１４，１１３）の円弧状の縁部に沿って延び、回路基板２０の外周側に配置されている。直線部分２３Ｂは、回路基板２０の右下の頂点付近から、中央開口部２１１と外周開口部２１４の間における接続領域２６４の長手方向の中間付近まで配置されている。Ｌ字部分２３Ｃは、回路基板２０の右下の頂点付近から、中央開口部２１１と外周開口部２１５の間における接続領域２６５の全長にわたって延び、さらに９０度折れ曲がって、中央開口部２１１と外周開口部２１２の間における接続領域２６２の長手方向の中間付近まで配置されている。すなわち、Ｌ字部分２３Ｃは、中央領域１１１と外周領域１１５，１１２との直線状の境界に沿って配置されている。
　配線パターン２３は、回路基板２０の中心に関して配線パターン２２と点対称に配置されている。すなわち、円弧部分２２Ａ、直線部分２２ＢおよびＬ字部分２２Ｃと、円弧部分２３Ａ、直線部分２３ＢおよびＬ字部分２３Ｃとは、互いに同じ形状を有し、点対称に配置されている。このように、基板５では、外周開口部２１２～２１５に外接する円の内部が、直線状の接続領域２６２～２６５によって、正方形の中央領域１１１と半月状の４つの外周領域１１２～１１５に区切られている。そして、接続領域２６２～２６５の上には、接続領域２６２，２６４の中央部分を除いて、配線パターン２２，２３の直線部分２２Ｂ，２３ＢおよびＬ字部分２２Ｃ，２３Ｃが正方形状に配置されている。
　また、図２（Ｃ）に示すように、回路基板２０の上面には、外周開口部２１２～２１５の円弧状の縁部、接続領域２６２～２６５、ならびに回路基板２０の左上および右下の頂点付近の一部を除いて、白色のレジスト２７が設けられている。
　また、図１および図２（Ｃ）に示すように、回路基板２０の上面において、対角線上で向かい合う（図２（Ｂ）の左上および右下の）２つの頂点付近には、１対の電極端子２４，２５が設けられている。電極端子２４，２５は配線パターン２２，２３とそれぞれ一体に形成されており、これらの図では、配線パターン２２，２３のうちで、回路基板２０の頂点付近においてレジスト２７によって覆われていない部分を、それぞれ電極端子２４，２５として示している。電極端子２４，２５は一方がアノード電極、他方がカソード電極であり、これらを外部電源に接続して電圧を印加することにより、後述するＬＥＤ素子４１～４５に配線パターン２２，２３を介して電力が供給され、発光装置１は発光する。
　樹脂枠３０は、封止樹脂５０の流出しを防止するためのダム材である。樹脂枠３０は、外周開口部２１２～２１４の円周の大きさに合わせて形成された円環状の枠体であり、配線パターン２２，２３の円弧部分２２Ａ，２３Ａを覆うように、外周開口部２１２～２１４の円弧状の縁部に沿って回路基板２０の上面に固定されている。また、樹脂枠３０は、例えば白色粒子が混入された不透明なシリコーン樹脂で構成され、反射性を有する。これにより、後述するＬＥＤ素子４１～４５から斜め上方に出射された光が発光装置１の正面に向けて反射するため、発光装置１の正面における発光強度が高くなる。
　図３は、発光装置１におけるＬＥＤ素子４１～４５の配置を示す上面図である。図３では、樹脂枠３０と封止樹脂５０の図示を省略している。ＬＥＤ素子４１～４５は、上面に１対の素子電極を有し、図３に示すように、隣接する２つのＬＥＤ素子の素子電極同士は、ボンディングワイヤ（以下、単にワイヤという）４６により電気的に接続されている。
　ＬＥＤ素子４１～４５は、それぞれ、例えば発光波長帯域が４５０～４６０ｎｍ程度の青色光を発する青色ＬＥＤである。ただし、ＬＥＤ素子４１～４５は、青色ＬＥＤに限らず、例えば紫色ＬＥＤまたは近紫外ＬＥＤであってもよく、その発光波長帯域は、紫外域を含む２００～４６０ｎｍ程度の範囲内であってもよい。ＬＥＤ素子４１～４５は、それぞれ、金属基板１０の中央領域１１１および外周領域１１２～１１５に、発光面を金属基板１０とは反対側に向けて、例えば透明な絶縁性の接着剤などにより固定されている。
　ＬＥＤ素子４１は、第１の複数のＬＥＤ素子の一例であり、樹脂枠３０の内側における正方形の中央領域１１１を埋め尽くすように、中央領域１１１上に正方格子状に実装（正方実装）されている。図３における縦方向に一直線状に並ぶ２６個のＬＥＤ素子４１がワイヤ４６により直列に接続され、この２６個のＬＥＤ素子４１が１つのグループを構成している。各グループの両端のＬＥＤ素子４１から出たワイヤ４６は、配線パターン２２Ｃまたは配線パターン２３Ｃに接続されており、発光装置１では、２６グループのＬＥＤ素子４１が、配線パターン２２Ｃと配線パターン２３Ｃの間に並列に接続されている。すなわち、発光装置１では２６×２６＝６７６個のＬＥＤ素子４１が互いに直並列に接続されている。
　ＬＥＤ素子４２は、第２の複数のＬＥＤ素子の一例であり、外周領域１１２に実装されている。計２６個のＬＥＤ素子４２はすべて直列接続され、両端のＬＥＤ素子４２から出たワイヤ４６は、配線パターン２２Ｂまたは配線パターン２３Ｃに接続されている。
　ＬＥＤ素子４３は、第３の複数のＬＥＤ素子の一例であり、外周領域１１３に実装されている。計２６個のＬＥＤ素子４３はすべて直列接続され、両端のＬＥＤ素子４３から出たワイヤ４６は、配線パターン２２Ｃまたは配線パターン２３Ａに接続されている。
　ＬＥＤ素子４４は、第４の複数のＬＥＤ素子の一例であり、外周領域１１４に実装されている。計２６個のＬＥＤ素子４４はすべて直列接続され、両端のＬＥＤ素子４４から出たワイヤ４６は、配線パターン２２Ｃまたは配線パターン２３Ｂに接続されている。
　ＬＥＤ素子４５は、第５の複数のＬＥＤ素子の一例であり、外周領域１１５に実装されている。計２６個のＬＥＤ素子４５はすべて直列接続され、両端のＬＥＤ素子４５から出たワイヤ４６は、配線パターン２２Ａまたは配線パターン２３Ｃに接続されている。
　図３に示すように、ＬＥＤ素子４１は、２６行×２６列の格子状に正方実装されているため、その配置は基板５の中心に関して９０度回転対称である。また、ＬＥＤ素子４２～４５は、外周領域１１２～１１５において、それぞれその直線状の縁部を底辺とする２等辺３角形状に配置されているため、ＬＥＤ素子４２～４５の配置も、基板５の中心に関して９０度回転対称である。したがって、ＬＥＤ素子４１～４５の全体の配置も、基板５の中心に関して９０度回転対称である。ＬＥＤ素子４１～４５は、全体として、樹脂枠３０内の円形領域をほぼ埋め尽くすように配置されている。
　ＬＥＤ素子４２～４５は、すべてＬＥＤ素子４１に並列に接続されている。ＬＥＤ素子４１～４５の素子１個当たりの順方向電圧をそれぞれＶｆ１～Ｖｆ５とおくと、電極端子２４，２５の間にそれぞれ２６×Ｖｆ１～２６×Ｖｆ５以上の電圧を印加することにより、すべてのＬＥＤ素子４１～４５が発光する。
　発光装置１では、ＬＥＤ素子４２～４５はそれぞれ２６個ずつあり、ＬＥＤ素子４１の１つの直列接続に含まれる素子数も２６個である。したがって、ＬＥＤ素子４２～４５のそれぞれの個数は、ＬＥＤ素子４１の１つの直列接続に含まれる素子数に等しい。ただし、ＬＥＤ素子４２～４５のそれぞれの個数は、ＬＥＤ素子４１の１つの直列接続に含まれる素子数の整数倍に等しくてもよい。この場合には、外周領域１１２～１１５にＬＥＤ素子４２～４５がそれぞれ２６×ｎ個実装され、それらが２６個ずつ直列接続され、ｎグループの直列接続が配線パターン２２，２３の間に並列接続される。このように、ＬＥＤ素子４１～４５の各直列接続に含まれる素子数を等しくすることにより、通電時の各ＬＥＤ素子の動作が安定する。
　封止樹脂５０は、樹脂枠３０により囲まれる中央領域１１１、外周領域１１２～１１５および接続領域２６２～２６５の上の空間に充填されて、計７８０個のＬＥＤ素子４１～４５およびそれらを互いに接続するワイヤ４６を一体的に封止（保護）する。封止樹脂５０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で構成される。
　封止樹脂５０には、ＬＥＤ素子４１～４５からの出射光の波長を変換する蛍光体が分散混入されている。ＬＥＤ素子４１～４５として青色ＬＥＤを使用する場合には、封止樹脂５０は、例えば、ＬＥＤ素子４１～４５が出射した青色光を吸収して黄色光に波長変換する、ＹＡＧ（yttrium aluminum garnet）などの黄色蛍光体を含有してもよい。この場合、発光装置１は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子４１～４５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、白色光を出射する。
　あるいは、封止樹脂５０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４１～４５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４１～４５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、発光装置１は、青色ＬＥＤであるＬＥＤ素子４１～４５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、白色光を出射する。
　封止樹脂５０によって覆われた領域が、発光装置１の発光領域（発光部）である。すなわち、発光装置１の発光部は、ＬＥＤ素子４１～４５と蛍光体含有の封止樹脂５０との組合せで構成される。発光装置１では、ＬＥＤ素子４２～４５がＬＥＤ素子４１に並列に接続されているため、電極端子２４，２５を外部電源に接続することにより、ＬＥＤ素子４１～４５はすべて一括で点灯する。また、ＬＥＤ素子４１～４５はすべて同色に発光する素子であり、中央領域１１１と外周領域１１２～１１５の５つは、すべて同じ発光色のエリアである。このため、発光装置１では、中央領域１１１と外周領域１１２～１１５の全体で、１つの大きな円形の発光部が構成される。
　図４は、レンズ６０付きの発光装置２の概略構成図である。図４に示すように、発光装置１の使用時には、封止樹脂５０を覆うように基板５の上にレンズ６０を載置するとよい。レンズ６０は、光学素子の一例であり、ＬＥＤ素子４１～４５から封止樹脂５０を通して出射した光を集光する。例えば、発光装置１を投光器などの光源として利用する場合には、レンズ６０を用いて、発光装置１からの出射光をその中心軸付近に集光することが好ましい。
　図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、それぞれ、発光装置１と比較例の発光装置１００の素子配置を示す上面図である。図５（Ａ）に示す発光装置１は、図１～図３を用いて今まで説明してきたものと同じである。図５（Ｂ）に示す比較例の発光装置１００は、基板５上の外周領域１１２～１１５にＬＥＤ素子４２～４５が実装されていない点を除いて、発光装置１と同じ構成を有する。すなわち、発光装置１００内のＬＥＤ素子は、円形の樹脂枠３０内における正方形の中央領域１１１に正方格子状に実装されたＬＥＤ素子４１だけであり、発光装置１００は正方形の発光領域（発光部）を有する。
　図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、発光装置１と発光装置１００とで照射ムラの程度を比較するための写真である。図６（Ａ）では図５（Ａ）の発光装置１からの出射光による照射面を、図６（Ｂ）では図５（Ｂ）の発光装置１００からの出射光による照射面を、それぞれ示している。これらの写真は、それぞれ、発光装置１，１００の上に図４のレンズ６０を載置して各発光装置を発光させたときの照射面を撮影したものである。図６（Ｂ）では、発光装置１００の発光領域が正方形であることを反映して、照射面上に光の矩形の輪郭（照射ムラ）が見える。一方、図６（Ａ）では、発光装置１の発光領域が円形であることにより、こうした照射ムラはほとんど識別できない程度にまで軽減されている。
　発光装置１では、正方形の中央領域１１１にＬＥＤ素子４１を正方実装するとともに、中央領域１１１と樹脂枠３０の間にある４つの外周領域１１２～１１５（中央領域１１１の四方）にもＬＥＤ素子４２～４５を実装することにより、発光装置１００と比べて発光部を円形に近付けられる。このため、図６（Ａ）と図６（Ｂ）を比較すると分かるように、発光装置１では、発光装置１００と比べて照射ムラ（照射面の輝度ムラ）が軽減される。しかも、発光装置１では、中央領域１１１においてＬＥＤ素子４１を狭い間隔で正方格子状に実装でき、中央領域１１１での実装密度が高くなるので、軸光度も高くなる。
　図７（Ａ）～図７（Ｃ）は、発光装置１の製造工程を示す上面図である。これらの図では、簡単のため、図３に示したものとはＬＥＤ素子４１～４５の個数を少なく記載している。
　発光装置１の製造時には、まず、図２（Ｃ）に示した基板５が用意され、図７（Ａ）に示すように、金属基板１０上の中央領域１１１にＬＥＤ素子４１が、外周領域１１２～１１５にＬＥＤ素子４２～４５が、それぞれ実装される。続いて、図７（Ｂ）に示すように、中央領域１１１と外周領域１１２～１１５のそれぞれにおいて、ＬＥＤ素子４１～４５同士がワイヤ４６で２６個ずつ直列接続される。直列接続の各グループの端部に位置するＬＥＤ素子４１～４５から出たワイヤ４６は、配線パターン２２または配線パターン２３に接続される。次に、図７（Ｃ）に示すように、回路基板２０の上面に樹脂枠３０が固定される。その後、樹脂枠３０により囲まれる基板５上の領域に封止樹脂５０が充填されて、ＬＥＤ素子４１～４５およびワイヤ４６が封止される。以上の工程により、図１に示す発光装置１が完成する。
　図８（Ａ）および図８（Ｂ）は、それぞれ、セラミック基板１０’とそれを用いた別の発光装置の基板５’の上面図である。
　図８（Ａ）に示すように、セラミック基板１０’は、その上面にＬＥＤ素子４１～４５の配線パターン２２，２３および電極端子２４，２５が形成された平坦な基板である。セラミック基板１０’は、開口部が形成されていない点が発光装置１の回路基板２０とは異なるが、セラミック基板１０’上の配線パターン２２，２３および電極端子２４，２５の形状および配置は、回路基板２０のものと同じである。セラミックは比較的、熱伝導率が高い材質であるため、セラミック基板１０’は、発光装置１の金属基板１０と回路基板２０の機能を兼ねている。図８（Ｂ）に示すように、基板５’は、配線パターン２２，２３の円弧部分２２Ａ，２３Ａにより画定される円周よりも中央側の部分、ならびに左上および右下の頂点付近の一部を除いて、セラミック基板１０’の上面に白色のレジスト２７を設けることで構成される。
　基板５’では、配線パターン２２の直線部分２２ＢおよびＬ字部分２２Ｃならびに配線パターン２３の直線部分２３ＢおよびＬ字部分２３Ｃで囲まれる中央の正方形の領域が中央領域１１１に相当する。また、配線パターン２２の円弧部分２２Ａおよび配線パターン２３の円弧部分２３Ａ、ならびに直線部分２２Ｂ，２３ＢおよびＬ字部分２２Ｃ，２３Ｃで囲まれる４つの半月状の領域が、それぞれ外周領域１１２～１１５に相当する。基板５’でも、中央領域１１１は、円形の樹脂枠３０に四隅が接触する正方形であり、外周領域１１２～１１５は、樹脂枠３０および中央領域１１１の各辺により画定される領域である。
　発光装置は、金属基板１０と回路基板２０で構成される基板５に代えて、図８（Ｂ）に示す基板５’を有してもよい。セラミック基板１０’により構成される基板５’を有する発光装置も、基板以外の構成は発光装置１と同じであり、上面図は図１に示したものと同じである。
　図９（Ａ）～図９（Ｃ）は、基板５’を有する別の発光装置の製造工程を示す上面図である。これらの図でも、簡単のため、ＬＥＤ素子４１～４５の個数を実際の製品よりも少なく記載している。
　基板５’を有する発光装置の製造時には、まず、図９（Ａ）に示すように、ＬＥＤ素子４１～４５が、発光装置１のＬＥＤ素子４１～４５と同様の配置で基板５’上に実装される。続いて、図９（Ｂ）に示すように、ＬＥＤ素子４１～４５同士がワイヤ４６で２６個ずつ直列接続され、直列接続の各グループの端部に位置するＬＥＤ素子４１～４５から出たワイヤ４６は、配線パターン２２または配線パターン２３に接続される。この発光装置におけるＬＥＤ素子４１～４５の接続関係も、既に説明した発光装置１のものと同じである。次に、図９（Ｃ）に示すように、基板５’の上面に樹脂枠３０が固定される。その後、樹脂枠３０により囲まれる基板５’上の領域に封止樹脂５０が充填されて、発光装置が完成する。
　こうして得られる発光装置でも、発光装置１と同様に、軸光度が高く、かつ照射ムラが発生しにくい。また、発光装置１では、回路基板２０の各開口部内で露出している金属基板１０の上面に直接ＬＥＤ素子４１～４５が実装されているため、放熱牲がよく、製品寿命が長くなる。これに対し、基板５’を有する発光装置では、金属基板１０および回路基板２０に代えてセラミック基板１０’を使用するので、発光装置１と比べて、基板の構造が単純であり、かつ絶縁耐圧が向上するという利点がある。
　上記した発光装置１の通り、四隅が円形の樹脂枠３０に接触する（樹脂枠３０の円に内接する）ように中央領域１１１を設ける方が、中央領域１１１に実装できるＬＥＤ素子４１の個数が増えるので、軸光度を高める上で好ましい。ただし、中央領域１１１の四隅が樹脂枠３０に接触することは必須ではなく、これらの四隅と樹脂枠３０との間には多少の隙間が設けられていてもよい。この場合、外周領域１１２～１１５は、４つの半月状の領域（円弧と直線で囲まれた領域）に分かれず、互いに連結していてもよい。例えば、図２（Ｃ）における外周領域１１２，１１５が互いに連結し、外周領域１１３，１１４も互いに連結していてもよい。

Claims (7)

  1. 　基板と、
    　前記基板上に固定された円形の樹脂枠と、
    　前記樹脂枠により囲まれた前記基板上の領域の中央に設けられた矩形の中央領域に格子状に実装された第１の複数のＬＥＤ素子と、
    　前記樹脂枠および前記中央領域の各辺により画定される前記基板上の外周領域において前記中央領域の四方にそれぞれ実装され、前記第１の複数のＬＥＤ素子に並列に接続された第２から第５の複数のＬＥＤ素子と、
    　前記第１から第５の複数のＬＥＤ素子を一体的に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。
  2. 　前記中央領域は、前記基板上において四隅が前記樹脂枠に接触するように設けられ、
    　前記外周領域として、前記中央領域の四方に半月状の４つの外周領域が設けられ、
    　前記第２から第５の複数のＬＥＤ素子は、前記４つの外周領域にそれぞれ実装されている、請求項１に記載の発光装置。
  3. 　前記第１の複数のＬＥＤ素子は互いに直並列に接続され、
    　前記第２から第５の複数のＬＥＤ素子のそれぞれの個数は、前記第１の複数のＬＥＤ素子の１つの直列接続に含まれる素子数または前記素子数の整数倍に等しい、請求項２に記載の発光装置。
  4. 　前記基板は、前記基板の対角に配置された１対の電極端子、および前記第１から第５の複数のＬＥＤ素子と前記１対の電極端子とを電気的に接続するための１対の配線パターンを有し、
    　前記配線パターンのうちの一方は、隣り合う２つの前記外周領域の円弧状の縁部、および前記中央領域と残り２つの前記外周領域との直線状の境界に沿って配置され、
    　前記配線パターンのうちの他方は、前記基板の中心に関して前記配線パターンのうちの前記一方と点対称に配置されている、請求項２または３に記載の発光装置。
  5. 　前記基板は、
    　　前記第１から第５の複数のＬＥＤ素子が実装された金属基板と、
    　　前記中央領域に対応する位置に形成された矩形の中央開口部、および前記４つの外周領域にそれぞれ対応する位置に形成された４つの外周開口部を有し、前記１対の電極端子および前記１対の配線パターンが上面に設けられ、前記金属基板の上面に固定された回路基板と、
    　を有する、請求項４に記載の発光装置。
  6. 　前記第１から第５の複数のＬＥＤ素子の配置は、前記基板の中心に関して９０度回転対称である、請求項１～５のいずれか１項に記載の発光装置。
  7. 　前記封止樹脂を覆うように前記基板上に載置され、前記第１から第５の複数のＬＥＤ素子から前記封止樹脂を通して出射した光を集光する光学素子をさらに有する、請求項１～６のいずれか１項に記載の発光装置。
PCT/JP2017/033778 2016-09-28 2017-09-19 発光装置 WO2018061889A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018542435A JPWO2018061889A1 (ja) 2016-09-28 2017-09-19 発光装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-190105 2016-09-28
JP2016190105 2016-09-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018061889A1 true WO2018061889A1 (ja) 2018-04-05

Family

ID=61759688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/033778 WO2018061889A1 (ja) 2016-09-28 2017-09-19 発光装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JPWO2018061889A1 (ja)
WO (1) WO2018061889A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013131744A (ja) * 2011-11-25 2013-07-04 Citizen Electronics Co Ltd 発光素子の実装方法及び発光素子を有する発光装置
JP2014143396A (ja) * 2012-12-26 2014-08-07 Nichia Chem Ind Ltd 半導体装置およびその製造方法
US20150155435A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and illumination system having the same
JP2015185686A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 東芝ライテック株式会社 発光装置
JP2016092373A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 豊田合成株式会社 発光装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013131744A (ja) * 2011-11-25 2013-07-04 Citizen Electronics Co Ltd 発光素子の実装方法及び発光素子を有する発光装置
JP2014143396A (ja) * 2012-12-26 2014-08-07 Nichia Chem Ind Ltd 半導体装置およびその製造方法
US20150155435A1 (en) * 2013-12-03 2015-06-04 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device and illumination system having the same
JP2015185686A (ja) * 2014-03-24 2015-10-22 東芝ライテック株式会社 発光装置
JP2016092373A (ja) * 2014-11-11 2016-05-23 豊田合成株式会社 発光装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2018061889A1 (ja) 2019-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6869000B2 (ja) 発光モジュール
JP5197874B2 (ja) 発光モジュール、光源装置、液晶表示装置および発光モジュールの製造方法
WO2013136389A1 (ja) 基板、発光装置及び照明装置
JP2012532441A (ja) 発光ダイオードパッケージ
JP2018022884A (ja) 発光装置
JP6643910B2 (ja) 発光装置
US9799635B2 (en) Light-emitting apparatus
JP2014192407A (ja) 半導体発光装置
JP6807686B2 (ja) 発光装置
JP6566791B2 (ja) 発光装置
JP6646969B2 (ja) 発光装置
JP6584308B2 (ja) Ｌｅｄ発光モジュール
JP6646982B2 (ja) 発光装置
JP2017050344A (ja) 発光装置
JP2017050342A (ja) 発光装置
JP6537410B2 (ja) 発光装置の製造方法
JP6695114B2 (ja) 発光装置
JP6643831B2 (ja) 発光装置
WO2018061889A1 (ja) 発光装置
JP2017050345A (ja) 発光装置の製造方法
JP2019106474A (ja) 発光装置
JP6944494B2 (ja) 発光装置
JP7476002B2 (ja) 発光装置
JP5216948B1 (ja) 基板、発光装置及び照明装置
JP2019021742A (ja) 発光装置、及び、照明装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17855844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018542435

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17855844

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1