(57)【要約】  発光装置１００は、同一系統の色を発光する複数の発光素子２が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、行方向に配置された複数の発光素子２が当該行方向に直列接続され、複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置１００であって、複数の発光素子２が、第１発光素子２１と、第１発光素子２１よりも小さい出力を有する第２発光素子２２と、からなり、第１発光素子２１および第２発光素子２２が、各行方向に交互に配置されている。
2012042962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一系統の色を発光する複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置であって、
前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、からなり、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記各行方向に交互に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
少なくとも１つの前記行は、前記発光素子の順方向電圧の平均値が他の行と異なることを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記列方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記列方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項５】
前記各行方向に交互に配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数は、同数であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光装置。
【請求項６】
同一系統の色を発光する複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置であって、
前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、前記第２発光素子よりも小さい出力を有する第３発光素子と、からなり、
前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子は、前記各行方向に所定の順序で配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項７】
少なくとも１つの前記行は、前記発光素子の順方向電圧の平均値が他の行と異なることを特徴とする請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子は、前記列方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子は、前記列方向に所定の順序で配置されていることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記各行方向に所定の順序で配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数と前記第３発光素子の数は、同数であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記複数の発光素子が配置された基板と、
前記基板上に形成され、前記複数の発光素子に電圧を印加する正極および負極と、
前記複数の発光素子の周囲を囲うように前記基板上に形成された光反射樹脂と、
を備えることを特徴とする請求項１または請求項６に記載の発光装置。
【請求項１２】
同一系統の色を発光し、複数の行方向および列方向に配置される複数の発光素子と、
前記複数の発光素子が配置された基板と、
前記基板上に形成され、前記複数の発光素子と電気的に接続された正極の配線部および負極の配線部と、
前記正極の配線部および前記負極の配線部を介して前記複数の発光素子に電圧を印加する正極および負極と、
を備え、
前記複数の発光素子は、同数個ずつ直列接続されるとともに、各直列接続の端部となる発光素子が列方向に配置されて前記正極の配線部および前記負極の配線部とそれぞれ電気的に接続されることで並列接続されており、
前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、からなり、
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記各行方向に交互に配置されていることを特徴とする発光装置。
【請求項１３】
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記列方向に連続して配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記列方向に交互に配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１５】
前記各行方向に交互に配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数は、同数であることを特徴とする請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の発光装置。
【請求項１６】
同一系統の色を発光する複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置の製造方法であって、
同一系統の色を発光する複数の発光素子を、第１群と、前記第１群よりも小さい出力を有する第２群と、に分類する発光素子分類工程と、
正極および負極が形成された基板上に、前記第１群から選択された第１発光素子と、前記第２群から選択された第２発光素子と、を複数の前記行方向および前記列方向に、かつ、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが前記各行方向に交互に位置するように配置し、前記行方向に配置された発光素子を直列接続し、前記各行を並列接続し、前記発光素子と前記正極および前記負極とを電気的に接続する発光素子配置工程と、
を含むことを特徴とする発光装置の製造方法。
【請求項１７】
前記発光素子配置工程は、
前記第１発光素子を前記列方向に複数配置する第１段階と、
前記第１段階によって配置された前記複数の第１発光素子と隣り合う位置に、前記第２発光素子を前記列方向に複数配置する第２段階と、
を含むことを特徴とする請求項１６に記載の発光装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ電球、スポットライト等の照明器具等に利用可能な発光装置および発光装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板上に複数の発光素子を配置した発光装置が種々開発されているが、このような発光装置で用いられる発光素子は、ウェハ（製造ロット）や使用する製造装置ごとに色（波長）、光出力（出力）等の特性にばらつきが発生する傾向にある。そのため、通常、発光素子は色や出力等によって予め複数のランクに分類され、同一の発光装置には同一ランクの発光素子を用いることで、発光素子の特性の均一化を図っている。【０００３】
しかし、特定のランクのみを使用するということは、製造した発光素子の一部のみを使用するということであり、発光素子の歩留まり低下に繋がる。特に、コストにおける発光素子の占める割合が大きい複数の発光素子を用いた発光装置においては、用いる発光素子を特定のランクのみに限定すると、発光素子の歩留まりが低下し、コストが増大する。そのため、従来から以下のような技術が提案されている。【０００４】
例えば特許文献１では、同一変調されるＬＥＤの組を複数有する表示装置であって、当該ＬＥＤの組が、ＬＥＤの最大光度とＬＥＤの最小光度との間の領域で形成される発光光度分布の中心に対して、略対称な光度を有するＬＥＤを組み合わせることで構成された表示装置が提案されている。【０００５】
また、特許文献２では、複数のＬＥＤチップを基板上に格子状に実装するＬＥＤチップの実装方法であって、製造ロットが同じＬＥＤチップが隣り合わないように分散配置させる実装方法が提案されている。【０００６】
また、特許文献３では、複数の発光素子が配列形成されたウェハをブロックごとに分割し、当該ブロック内の複数の発光素子の波長や輝度等の特性平均を測定し、中継基板の面内において特性平均の分布が均一化するように、当該中継基板に各ブロックを再配列して移載する表示装置の製造方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−０４７６０６号公報（図１、図２参照）
【特許文献２】特開２００８−０７８３６５号公報（図９、図１０参照）
【特許文献３】特開２０１０−０８７０６４号公報（図５参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、発光装置に用いられる発光素子は、前記した色、出力等の特性以外にも、ウェハごとに順方向電圧（以下、Ｖｆという）にばらつきが発生する場合がある。ここで、Ｖｆとは、発光素子（発光ダイオード）に対して順方向に電流を流すために必要な電圧、すなわち発光素子が発光するために必要な電圧である。通常、Ｖｆが低い発光素子は電流が流れ易く、Ｖｆが高い発光素子は電流が流れ難い。複数の発光素子が配置された発光装置においては、発光装置の一対の電極によって複数の発光素子に電流を流すため、全ての発光素子に均等な電流を流そうとしても、発光素子のＶｆのばらつきによって流れる電流が偏る場合がある。従って、前記した特許文献１〜３で提案された技術においては、発光素子の接続方法やＶｆのばらつきによって光出力が変化し、発光装置に輝度ムラ（発光ムラ）が生じるとともに、複数の発光装置間における輝度分布（出力分布）に差が生じる場合があった。【０００９】
本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、複数の発光素子が直列接続された場合に発光素子に流れる電流が平均化されることに着目し、発光装置の輝度ムラおよび発光装置間の輝度分布の差を抑制することができる発光装置および発光装置の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記課題を解決するために本発明に係る発光装置は、同一系統の色を発光する複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置であって、前記複数の発光素子が、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、からなり、前記第１発光素子および前記第２発光素子が、前記各行方向に交互に配置されている構成とする。【００１１】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる２種類の発光素子を直列接続および並列接続で用いて、輝度ムラを小さくできる。また、後記するように、発光素子のＶｆのばらつきが発生した場合でも複数の発光装置間における輝度分布の差を抑制できるため、発光装置を構成する発光素子を特定のＶｆのみに限定することなしに、発光装置間における輝度分布の差を抑制できる。【００１２】
また、本発明に係る発光装置は、少なくとも１つの前記行が、前記発光素子の順方向電圧の平均値が他の行と異なることが好ましい。【００１３】
このような構成によれば、発光装置は、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時等、当該行における発光素子のＶｆの平均値が他の行と異なり、当該行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子が直列接続された行方向に出力の異なる２種類の発光素子が交互に配置されているため、行方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、出力の異なる発光素子が全体に分散され易く、特定の行に明暗が集中し難いため、全体として輝度ムラを小さくできる。【００１４】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子および前記第２発光素子が、前記列方向に連続して配置されている構成とすることが好ましい。【００１５】
このような構成によれば、発光装置の製造工程における発光素子配置工程において、複数の発光素子を基板上に精度良く配置することが容易となる。【００１６】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子および前記第２発光素子が、前記列方向に交互に配置されている構成とすることが好ましい。【００１７】
このような構成によれば、発光装置は、行方向および列方向の光出力を分散させることができ、輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子が直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる発光素子が交互に配置されているため、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。【００１８】
また、本発明に係る発光装置は、前記各行方向に交互に配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数が、同数であることが好ましい。【００１９】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる２種類の発光素子が少なくとも行方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。【００２０】
そして、前記課題を解決するために本発明に係る発光装置は、同一系統の色を発光する複数の発光素子が行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置であって、前記複数の発光素子が、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、前記第２発光素子よりも小さい出力を有する第３発光素子と、からなり、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子が、前記各行方向に所定の順序で配置されている構成とする。【００２１】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる３種類の発光素子を直列接続および並列接続で用いて、輝度ムラを小さくできる。また、後記するように、発光素子のＶｆのばらつきが発生した場合でも複数の発光装置間における輝度分布の差を抑制できるため、発光装置を構成する発光素子を特定のＶｆのみに限定することなしに、発光装置間における輝度分布の差を抑制できる。【００２２】
また、本発明に係る発光装置は、少なくとも１つの前記行は、前記発光素子の順方向電圧の平均値が他の行と異なることが好ましい。【００２３】
このような構成によれば、発光装置は、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子が直列接続された行方向に出力の異なる３種類の発光素子が所定の順序で配置されているため、行方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、出力の異なる発光素子が全体に分散され易く、特定の行に明暗が集中し難いため、全体として輝度ムラを小さくできる。【００２４】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子が、前記列方向に連続して配置されている構成とすることが好ましい。【００２５】
このような構成によれば、発光装置の製造工程における発光素子配置工程において、発光素子を基板上に精度良く配置することが容易となる。【００２６】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子、前記第２発光素子および前記第３発光素子が、前記列方向に所定の順序で配置されている構成とすることが好ましい。【００２７】
このような構成によれば、発光装置は、発光素子が直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる発光素子が所定の順序で配置されているため、行方向および列方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向および列方向の光出力を分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、行方向および列方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。【００２８】
また、本発明に係る発光装置は、前記各行方向に所定の順序で配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数と前記第３発光素子の数が、同数である構成とすることが好ましい。【００２９】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる３種類の発光素子が少なくとも行方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置全体の輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置全体の輝度ムラを小さくできる。【００３０】
また、本発明に係る発光装置は、前記複数の発光素子が配置された基板と、前記基板上に形成され、前記複数の発光素子に電圧を印加する正極および負極と、前記複数の発光素子の周囲を囲うように前記基板上に形成された光反射樹脂と、を備える構成とすることが好ましい。【００３１】
このような構成によれば、光反射樹脂によって、複数の発光素子から出射された光が反射するため、発光装置の光の取り出し効率を向上させることができる。【００３２】
そして、前記課題を解決するために本発明に係る発光装置は、同一系統の色を発光し、複数の行方向および列方向に配置される複数の発光素子と、前記複数の発光素子が配置された基板と、前記基板上に形成され、前記複数の発光素子と電気的に接続された正極の配線部および負極の配線部と、前記正極の配線部および前記負極の配線部を介して前記複数の発光素子に電圧を印加する正極および負極と、を備え、前記複数の発光素子は、同数個ずつ直列接続されるとともに、各直列接続の端部となる発光素子が列方向に配置されて前記正極の配線部および前記負極の配線部とそれぞれ電気的に接続されることで並列接続されており、前記複数の発光素子は、第１発光素子と、前記第１発光素子よりも小さい出力を有する第２発光素子と、からなり、前記第１発光素子および前記第２発光素子は、前記各行方向に交互に配置されている構成とする。【００３３】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる２種類の発光素子を直列接続および並列接続で用いて、輝度ムラを小さくできる。また、後記するように、発光素子のＶｆのばらつきが発生した場合でも複数の発光装置間における輝度分布の差を抑制できるため、発光装置を構成する発光素子を特定のＶｆのみに限定することなしに、発光装置間における輝度分布の差を抑制できる。【００３４】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子および前記第２発光素子が、前記列方向に連続して配置されている構成とすることが好ましい。【００３５】
このような構成によれば、発光装置の製造工程における発光素子配置工程において、複数の発光素子を基板上に精度良く配置することが容易となる。【００３６】
また、本発明に係る発光装置は、前記第１発光素子および前記第２発光素子が、前記列方向に交互に配置されている構成とすることが好ましい。【００３７】
このような構成によれば、発光装置は、行方向および列方向の光出力を分散させることができ、輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子が直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる発光素子が交互に配置されているため、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。【００３８】
また、本発明に係る発光装置は、前記各行方向に交互に配置される前記第１発光素子の数と前記第２発光素子の数が、同数であることが好ましい。【００３９】
このような構成によれば、発光装置は、出力の異なる２種類の発光素子が少なくとも行方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる発光素子をより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。【００４０】
そして、前記課題を解決するために本発明に係る発光装置の製造方法は、同一系統の色を発光する複数の発光素子が複数の行方向および列方向に配置され、かつ、前記行方向に配置された前記複数の発光素子が当該行方向に直列接続され、前記複数の発光素子が直列接続された各行が並列接続された発光装置の製造方法であって、同一系統の色を発光する複数の発光素子を、第１群と、前記第１群よりも小さい出力を有する第２群と、に分類する発光素子分類工程と、正極および負極が形成された基板上に、前記第１群から選択された第１発光素子と、前記第２群から選択された第２発光素子と、を複数の前記行方向および前記列方向に、かつ、前記第１発光素子と前記第２発光素子とが前記各行方向に交互に位置するように配置し、前記行方向に配置された発光素子を直列接続し、前記各行を並列接続し、前記発光素子と前記正極および前記負極とを電気的に接続する発光素子配置工程と、を行うこととする。【００４１】
このような構成によれば、発光装置の製造方法は、出力の異なる２種類の発光素子を直列接続および並列接続で用いて、輝度ムラが抑制された発光装置を製造することができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子が直列接続された行方向に出力の異なる２種類の発光素子が所定の順序で配置されているため、行方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向の光出力を分散させることができる発光装置を製造することができる。また、複数の発光素子の中にＶｆの異なる発光素子が含まれたとしても、特定の行に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる発光装置を製造することができる。【００４２】
また、本発明に係る発光装置の製造方法は、前記発光素子配置工程が、前記第１発光素子を前記列方向に複数配置する第１段階と、前記第１段階によって配置された前記複数の第１発光素子と隣り合う位置に、前記第２発光素子を前記列方向に複数配置する第２段階と、を行うこととする。【００４３】
このような構成によれば、発光装置の製造方法は、出力の異なる第１発光素子および第２発光素子を基板上に精度良く容易に配置することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る発光装置によれば、出力の異なる発光素子を直列接続および並列接続で用いて、発光装置の輝度ムラを小さくでき、また、発光装置間の輝度分布の差を抑制することができる。また、本発明に係る発光装置の製造方法によれば、前記したような輝度ムラや発光装置間の輝度分布の差を抑制することができる発光装置を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る発光装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る発光装置の全体構成を示す正面図である。
【図３】行方向に直列接続された複数の発光素子において、６行目の全てに低Ｖｆ素子が含まれる場合における電流および熱分布の変化を説明するための概略図であって、（ａ）は、複数の発光素子の配置を示す概略図、（ｂ）は、複数の発光素子の分流シミュレーション結果を示す概略図、（ｃ）は、複数の発光素子の熱分布を示す概略図、である。
【図４】行方向に直列接続された複数の発光素子において、２行目〜６行目に低Ｖｆ素子が含まれる場合における電流および熱分布の変化を説明するための概略図であって、（ａ）は、複数の発光素子の配置を示す概略図、（ｂ）は、複数の発光素子の分流シミュレーション結果を示す概略図、（ｃ）は、複数の発光素子の熱分布を示す概略図、である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る発光装置における複数の発光素子の配置を示す概略図であり、（ａ）は、８行×６列の場合の配置図、（ｂ）は、６行×６列の場合の配置図、である。
【図６】光出力の異なる２種類の発光素子が基板の列方向に交互に配置された発光装置において、複数の発光素子の中に低Ｖｆ素子が含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の配置と光出力との関係を説明するための概略図であって、（ａ）は、全ての素子のＶｆが同じである場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、（ｂ）は、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が２つの行に含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、（ｃ）は、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が全ての行に含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、である。
【図７】光出力の異なる２種類の発光素子が基板の行方向に交互に配置された発光装置において、複数の発光素子の中に低Ｖｆ素子が含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の配置と光出力との関係を説明するための概略図であって、（ａ）は、全ての素子のＶｆが同じである場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、（ｂ）は、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が２つの行に含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、（ｃ）は、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が全ての行に含まれる場合における第１発光素子および第２発光素子の光出力を示す概略図、である。
【図８】本発明の実施形態に係る発光装置の製造方法における発光素子配置工程を説明するための概略図であって、（ａ）は、第１段階を示す図、（ｂ）は、第２段階を示す図、である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る発光装置の発光素子の配置を示す概略図であり、（ａ）は、８行×６列の場合の配置図、（ｂ）は、６行×６列の場合の配置図、である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る発光装置の発光素子の配置を示す概略図であり、（ａ）は、８行×６列の場合の配置図、（ｂ）は、６行×６列の場合の配置図、である。
【図１１】本発明の第４実施形態に係る発光装置の発光素子の配置を示す概略図であり、（ａ）は、８行×６列の場合の配置図、（ｂ）は、６行×６列の場合の配置図、である。
【図１２】本発明の第５実施形態に係る発光装置の発光素子の配置を示す概略図であって、８行×６列の場合の配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、本発明の実施形態に係る発光装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図面が示す部材のサイズや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、原則として同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００４７】
［第１実施形態］
第１実施形態に係る発光装置１００について、図１〜図７を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、まず発光装置１００の全体構成について説明した後に、各構成について説明する。なお、説明の便宜上、図２における光反射樹脂６は、輪郭線のみを示している。また、説明の便宜上、図２における発光素子２のｐ電極２ａおよびｎ電極２ｂは、各発光素子２の向きを示すために実装領域１ａ上の４箇所だけ図示し、実装領域１ａ上のその他の箇所では図示を省略している。また、説明の便宜上、図５〜図７において、第１発光素子２１および第２発光素子２２を行方向に直列接続するワイヤＷは図示を省略している。
【００４８】
＜全体構成＞
発光装置１００は、例えば、ＬＥＤ電球、スポットライト等の照明器具等に利用できる装置である。発光装置１００は、図１および図２に示すように、基板１と、基板１の実装領域１ａに複数配置された発光素子２と、基板１上に形成された正極３および負極４と、正極３に配置された保護素子５と、発光素子２や保護素子５等の電子部品と、正極３や負極４等を接続するワイヤＷと、基板１上に形成された光反射樹脂６と、光反射樹脂６内に充填された封止部材７と、を主な構成として備えている。
【００４９】
＜基板＞
基板１は、発光素子２や保護素子５等の電子部品を配置するためのものである。基板１は、図１および図２に示すように、矩形平板状に形成されている。また、基板１上には、図２に示すように複数の発光素子２を配置するための実装領域１ａが区画されている。なお、基板１のサイズや形状は特に限定されず、発光素子２の数や配列間隔等、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
＜実装領域＞
実装領域１ａは、複数の発光素子２を配置するための領域である。実装領域１ａは、図２に示すように、基板１の中央の領域に区画されている。実装領域１ａの周囲には、図２を平面視した場合において、実装領域１ａの左側の辺に沿って配線部３ｂの一部および配線部４ｂの一部が形成され、実装領域１ａの下側の辺に沿って配線部４ｂの一部が形成され、実装領域１ａの右側の辺に沿って中継配線部８が形成されている。なお、ここでの実装領域１ａの周囲とは、図２に示すように、実装領域１ａの周縁と所定の間隔を置いた周囲のことを意味している。
【００５１】
実装領域１ａは、複数の発光素子２を配置するために基板１上に区画した領域、すなわち基板１と同じ材料で構成された領域としてもよいが、例えば、実装領域１ａ上に光を反射する金属膜を形成し、当該金属膜を介して複数の発光素子２を配置することが好ましい（図示省略）。このように実装領域１ａ上に金属膜を形成してその上に複数の発光素子２を配置することで、基板１の実装領域１ａ側に向う光も金属膜によって反射することができる。従って、出射光のロスを軽減することができ、発光装置１００の光の取り出し効率を向上させることができる。金属膜の材料としては、例えば、Ａｇ（銀）またはＡｕ（金）を用いることが好ましく、特にＡｇを用いることが好ましい。Ａｕは光を吸収しやすい特性を備えているが、例えばＡｕめっきの表面にＴｉＯ２膜をさらに形成することで、光反射率を高めることができる。また、ＡｇはＡｕよりも光反射率が高いため、Ａｕ単独でめっきを行うよりも、発光装置１００の光の取り出し効率を向上させることができる。なお、実装領域１ａ上に形成する金属膜の厚さは特に限定されず、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
【００５２】
＜発光素子＞
発光素子２は、電圧を印加することで自発光する半導体素子である。発光素子２は、図２に示すように、基板１の実装領域１ａに複数配置され、当該複数の発光素子２が一体となって発光装置１００の発光部２０を構成している。なお、図示された発光部２０は単に発光素子２を載置させる領域を示すものである。
【００５３】
発光素子２のそれぞれは、図２に示すように、平面視において矩形状に形成されている。また、発光素子２は、図２に示すように、その上面の一側にｐ電極２ａが設けられ、発光素子２の他側にｎ電極２ｂが設けられたフェースアップ（ＦＵ）素子である。また、基板１の実装領域１ａ上に配置される複数の発光素子２は、所定の出力を有する第１発光素子２１と、第１発光素子２１よりも小さい出力を有する第２発光素子２２と、から構成されている（図５参照）。発光装置１００の輝度ムラを低減するためには、第１発光素子２１と第２発光素子２２は、その構造や形状が実質的に同一であることが好ましく、具体的には、同一の材料を用いて同一の製造工程で製造された発光素子であることが好ましい。
【００５４】
発光素子２としては、具体的には同一系統の色を発光する発光ダイオードを用いるのが好ましく、用途に応じて任意の波長のものを選択することができる。例えば、青色（波長４３０ｎｍ〜４９０ｎｍの光）、緑色（波長４９０ｎｍ〜５７０ｎｍの光）の発光素子２としては、窒化物系半導体（ＩｎＸＡｌＹＧａ１−Ｘ−ＹＮ、０≦Ｘ、０≦Ｙ、Ｘ＋Ｙ≦１）を用いることができる。同一系統の色を発光する複数の発光素子としては、その波長の差が２０ｎｍ以内のものが好ましく、さらに好ましくは、１５ｎｍ以下、１０ｎｍ以下とする。例えば、４５０ｎｍ〜４６５ｎｍの範囲の発光素子を用いることができ、さらに好ましくは、４５０ｎｍ〜４５７．５ｎｍの範囲や、４５７．５ｎｍ〜４６０ｎｍの範囲の発光素子を用いる。
【００５５】
発光素子２の成分組成や発光色、サイズ等は上記に限定されず、目的に応じて適宜選択することができる。また、発光素子２として、フリップチップ実装されるフェースダウン構造の発光素子や、対向電極構造の発光素子を用いることもできる。
【００５６】
なお、第１発光素子２１と第２発光素子２２は、発光装置１００に実装される複数の発光素子２の出力の平均値を基準として、高出力の第１発光素子２１と低出力の第２発光素子２２とに分類されていることが好ましい。具体的には、後記するように、発光素子２の出力の平均値を「１」としたときに、第１発光素子２１としては、その出力が「１〜１．２」の範囲のものを用いることが好ましく、第２発光素子２２としては、その出力が「０．８〜１」の範囲のものを用いることが好ましい。
【００５７】
また、行方向において隣り合う第１発光素子２１と第２発光素子２２との出力の差は、第１発光素子２１の出力と第２発光素子２２の出力との平均値を「１」としたときに「０．０２以上」であることが好ましく、「０．０５以上」であることがさらに好ましく、「０．１以上」であることが最も好ましい。また、発光装置１００全体の発光の均一化のためには、行方向において隣り合う第１発光素子２１と第２発光素子２２との出力の差は「０．４以下」であることが好ましく、「０．３以下」であることがさらに好ましく、「０．２以下」であることが最も好ましい。また特に、「０．０２〜０．３」の範囲のものを用いることが好ましい。なお、このような出力の測定や分類は発光素子２の実装前に行われることが好ましく、直列接続および並列接続をしていない状態で各発光素子２に一定の電流を流すことによって測定することができる。
【００５８】
＜発光素子の配置＞
発光素子２は、図２に示すように、実装領域１ａ上において、行方向（横方向）および列方向（縦方向）にそれぞれ等間隔で配列されており、ここでは、８行×６列（縦８個×横６個）の合計４８個配置されているものを例にとって説明する。また、発光素子２は、図２に示すように、実装領域１ａに対して行方向に隣り合う発光素子２同士が導電性のワイヤＷによって電気的に接続され、直列接続されている。なお、ここでの直列接続とは、図２に示すように、隣り合う発光素子２におけるｐ電極２ａとｎ電極２ｂとがワイヤＷによって電気的に接続された状態を意味している。
【００５９】
発光素子２は、図２に示すように、正極３の配線部３ｂと中継配線部８との間においては、複数の発光素子２のｐ電極２ａが実装領域１ａの一方向である左側を向くように、あるいは、複数の発光素子２のｎ電極２ｂが実装領域１ａの他方向である右側を向くように配列されている。また、発光素子２は、図２に示すように、負極４の配線部４ｂと中継配線部８との間においては、複数の発光素子２のｐ電極２ａが実装領域１ａの他方向である右側を向くように、かつ、複数の発光素子２のｎ電極２ｂが実装領域１ａの一方向である左側を向くように、配列されている。すなわち、発光素子２は、図２を平面視した場合において、中継配線部８を境に向きが反転するように配置されている。
【００６０】
実施形態に係る発光装置１００においては、このように実装領域１ａの周囲に沿って中継配線部８を形成し、かつ、当該中継配線部８を境に向きが反転するように発光素子２を配置することで、発光素子２同士を接続する配線が複雑になることなく、実装領域１ａの限られた面積内において、直列接続される発光素子２の数を増加させることができる。さらには、実装領域１ａの限られた面積内において、複数の発光素子２を密に配置することができ、一定の輝度に対して消費電力が向上した発光装置１００を、または一定の消費電力に対して発光効率が向上した発光装置１００を得ることができる。
【００６１】
なお、実施形態に係る発光装置１００においては、図２に示すように、正極３と負極４との間において、上段部と下段部でそれぞれ、発光素子２が６個直列接続されるとともに、当該直列接続が４行分形成され、さらに、当該上段部と下段部が、後記する中継配線部８によって直列接続されている。
【００６２】
実施形態に係る発光装置１００は、図２に示すように、発光素子２が行方向および列方向に配置され、かつ、行方向に配置された複数の発光素子２が直列接続されている。このように、複数の発光素子２が図２に示すように配置されている場合、当該複数の発光素子２の中に、他の発光素子よりもＶｆの低い発光素子２（以下、低Ｖｆ素子という）や、Ｖｆの高い発光素子２（以下、高Ｖｆ素子という）が含まれると、発光素子２に流れる電流が行単位で変化する。
【００６３】
以下、行方向に直列接続された複数の発光素子の中に低Ｖｆ素子が含まれる場合における電流の変化について、図３（第１のパターン）および図４（第２のパターン）を参照しながら説明する。なお、図３および図４では、説明の便宜上、基板１’上に発光素子２’を６行×５列の計３０個配置したものを図示しており、発光素子２’は各行において直列接続され、１行目〜６行目が並列接続されている。また、図３および図４では、通常の発光素子２’のＶｆを３．４５Ｖとし、低Ｖｆ素子のＶｆを３．３Ｖとしている。また、図３（ｂ）および図４（ｂ）における数値は電流［ｍＡ］を示し、図３（ｃ）および図４（ｃ）における数値は発光素子の温度を相対的に示している。
【００６４】
第１のパターンは、図３（ａ）に示すように、６行目の全てが低Ｖｆ素子である場合である。この場合、それぞれの発光素子２’に１２０ｍＡの電流を流すために、並列接続された１行目〜６行目全体に７２０ｍＡの電流を流すと、図３（ｂ）に示すように、１行目〜５行目に配置された発光素子２’には１１４ｍＡの電流が流れ、６行目に配置された発光素子２’には１４９ｍＡの電流が流れる。すなわち、複数の発光素子２’の中に低Ｖｆ素子が含まれると、当該低Ｖｆ素子が含まれる行全体に流れる電流が増加するとともに、当該低Ｖｆ素子が含まれない行全体に流れる電流が減少し、図３（ｂ）に示すように、電流に偏りが生じることになる。なお、これとは逆に、複数の発光素子２’の中に高Ｖｆ素子が含まれると、当該高Ｖｆ素子が含まれる行全体に流れる電流が減少するとともに、当該高Ｖｆ素子が含まれない行全体に流れる電流が増加し、図３（ｂ）と同様に、電流に偏りが生じることになる。
【００６５】
そして、このような電流の偏りが発生すると、電流が多く流れる６行目の光出力が増加するとともに、電流が少なく流れる１行目〜５行目の光出力が低下するため、発光装置に輝度ムラが生じる。また、図３（ｂ）は分流シミュレーションの結果であるが、発光装置を作製し、熱分布を確認すると、図３（ｃ）の枠で示すように、６行目の温度が１行目の温度より全体的に上昇していることが確認できる。電流に偏りがない場合は、発光素子２’の集中する中央付近が最も高温であり、中央から遠ざかるにつれて温度が下降する分布となるが、このように熱分布に偏りが確認できるため、実際に図３（ｂ）に示すような電流の偏りが発生していると考えられる。
【００６６】
次に、第２のパターンは、図４（ａ）に示すように、低Ｖｆ素子が２行目〜６行目に含まれる場合である。これは、低Ｖｆ素子がランダムに含まれる場合を想定している。この場合、第１のパターンと同様に、それぞれの発光素子２’に１２０ｍＡの電流を流すために、並列接続された１行目〜６行目全体に７２０ｍＡの電流を流すと、図４（ｂ）に示すように、１行目に配置された発光素子２’には１１５ｍＡの電流が流れ、２行目〜６行目に配置された発光素子２’には１２１ｍＡの電流が流れる。この場合も、低Ｖｆ素子が含まれる行全体に流れる電流が増加するとともに、低Ｖｆ素子が含まれない行全体に流れる電流が減少することで電流に偏りが生じるが、図４（ｂ）に示すように、低Ｖｆ素子を含む行が多いため、前記した第１のパターンと比較すると電流の偏りは緩やかである。また、図４（ｂ）は分流シミュレーションの結果であるが、発光装置を作製し、熱分布を確認すると、図４（ｃ）に示すように、２行目〜６行目全体に緩やかな温度上昇が確認できる。このため、実際に図４（ｂ）に示すような電流の偏りが発生していると考えられる。
【００６７】
このように、直列接続した行を複数配置し、これらの行を並列接続した場合には、複数の発光素子２の中に低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が含まれると、行ごとに電流の偏りが生じる。ここで、発光素子２のＶｆは、出力と同様に予め測定することが可能であるため、発光素子２のＶｆを予めランク付けして分類し、出力に加えてＶｆを考慮しながら特定のランクのみを使用して基板１上に発光素子２を配置することもできる。しかし、出力に加えてＶｆのランク付けも行い、特定のランク以外を排除すると、発光素子２の歩留まりが著しく低下する。従って、Ｖｆのランク付けを必要とせずに、Ｖｆの異なる発光素子２に起因する電流の偏りの影響が最小限となる方法が必要となる。
【００６８】
そこで、実施形態に係る発光装置１００は、前記したように複数の発光素子２を所定の出力を有する第１発光素子２１と、第１発光素子２１よりも小さい出力を有する第２発光素子２２と、で構成し、かつ、図５（ａ）に示すように、第１発光素子２１および第２発光素子２２を行方向に交互に配置している。すなわち、第１発光素子２１および第２発光素子２２は、図５（ａ）に示すように、１行１列目（左上端）から行方向に低出力の第２発光素子２２、高出力の第１発光素子２１、の順に交互に配置され、発光素子２の出力が行方向に交互に変化するように配置されている。
【００６９】
以下、複数の発光素子２の中に低Ｖｆ素子が含まれる場合において、第１発光素子２１および第２発光素子２２の配置と光出力との関係について、図６（第１のパターン）および図７（第２のパターン）を参照しながら説明する。なお、図６および図７では、説明の便宜上、基板１上に発光素子２（第１発光素子２１および第２発光素子２２）を４行×４列の計１６個配置したものを図示している。発光素子２は、行方向において直列接続され、これらの列が並列接続されている。また、図６および図７における第１発光素子２１および第２発光素子２２内の数値は、光出力を示している。
【００７０】
第１のパターンは、図６（ａ）に示すように、高出力の第１発光素子２１および低出力の第２発光素子２２を列方向に交互に配置した場合である。この場合、例えば図６（ｂ）に示すように、２行目に低Ｖｆ素子が混入するとともに、３行目に高Ｖｆ素子が混入すると、２行目の素子全体に流れる電流が増加するとともに、３行目の素子全体に流れる電流が低下する。すると、図６（ｂ）に示すように、１行目から４行目までの光出力の平均値のばらつきが大きくなり、輝度ムラが大きくなる。
【００７１】
また、例えば図６（ｃ）に示すように、１行目と３行目に低Ｖｆ素子が混入するとともに、２行目と４行目に高Ｖｆ素子が混入すると、１行目と３行目の素子全体に流れる電流が増加するとともに、２行目と４行目の素子全体に流れる電流が低下する。この場合、輝度ムラは低減されるものの、このような状態に偶然なることは極めてまれである。なお、意図的に図６（ｃ）に示すような状態とするには、前記したように、発光素子２のＶｆを予めランク付けして分類し、特定ランクのみを使用する必要があるため、歩留まりが大幅に低下してしまう。
【００７２】
従って、これらを総合的に勘案すると、高出力の第１発光素子２１および低出力の第２発光素子２２を列方向に交互に配置した場合、行方向の光出力が一様に変化するため、発光装置間の輝度分布の差が拡大される。このように、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が含まれることによる光出力の影響が相対的に大きいということが分かる。
【００７３】
次に、第２のパターンは、図７（ａ）に示すように、高出力の第１発光素子２１および低出力の第２発光素子２２を行方向に交互に配置した場合である。この場合、例えば図７（ｂ）に示すように、２行目に低Ｖｆ素子が混入するとともに、３行目に高Ｖｆ素子が混入すると、２行目の素子全体に流れる電流が増加するとともに、３行目の素子全体に流れる電流が低下する。しかし、高出力の第１発光素子２１および低出力の第２発光素子２２を行方向に交互に配置しているため、輝度が一部に集中せず分散され、輝度ムラを小さくできる。また、図７（ｂ）に示すように、１行目から４行目までの光出力の平均値のばらつきが小さく、発光装置間における輝度分布の差はあまり拡大しないと考えられる。
【００７４】
また、例えば図７（ｃ）に示すように、１行目と２行目に低Ｖｆ素子が混入するとともに、３行目と４行目に高Ｖｆ素子が混入すると、１行目と２行目の素子全体に流れる電流が増加するとともに、３行目と４行目の素子全体に流れる電流が低下する。しかし、図７（ｃ）に示すように、輝度が一部に集中せず分散されており、また、１行目から４行目までの光出力の平均値のばらつきが小さいため、この場合も発光装置間における輝度分布の差はあまり拡大しないと考えられる。
【００７５】
従って、これらを総合的に勘案すると、高出力の第１発光素子２１および低出力の第２発光素子２２を行方向に交互に配置した場合、これらを列方向に交互に配置した場合よりも、低Ｖｆ素子または高Ｖｆ素子が含まれることによる光出力の影響が相対的に小さいことが分かる。
【００７６】
以上のような理由から、実施形態に係る発光装置１００は、第１発光素子２１および第２発光素子２２を図５（ａ）に示すような配置としている。なお、発光装置１００は、少なくとも１つの行において、発光素子２の順方向電圧の平均値が他の行と異なることが好ましい。
【００７７】
これにより、実施形態に係る発光装置１００は、直列接続と並列接続を用いて、輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子２が直列接続された行方向に出力の異なる２種類の発光素子２が交互に配置されているため、行方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれたとしても、出力の異なる発光素子が全体に分散され易く、特定の行に明暗が集中し難いため、全体として輝度ムラを発生しにくくできる。また、複数の発光装置１００間における輝度分布の差を抑制できる。
【００７８】
また、実施形態に係る発光装置１００は、図５（ａ）に示すように、第１発光素子２１および第２発光素子２２が行方向に交互に配列されるとともに、第１発光素子２１および第２発光素子２２が列方向に連続して配置されることが好ましい。すなわち、発光装置１００は、図５（ａ）に示すように、列方向に同じ出力の発光素子２を配置することが好ましい。
【００７９】
これにより、実施形態に係る発光装置１００は、後記する発光装置の製造工程における発光素子配置工程において、発光素子２を精度良く配置できる。
【００８０】
また、実施形態に係る発光装置１００は、図５に示すように、各行方向に交互に配置される第１発光素子２１の数と第２発光素子２２の数も同数とすることが好ましい。
【００８１】
これにより、実施形態に係る発光装置１００は、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる２種類の発光素子２が少なくとも行方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子２をより均一に分散させることができ、発光装置１００の輝度ムラを小さくできる。
【００８２】
＜正極および負極＞
正極３および負極４は、基板１上の複数の発光素子２や保護素子５等の電子部品と、図示しない外部電源とを電気的に接続し、これらの電子部品に対して外部電源からの電圧を印加するためのものである。すなわち、正極３および負極４は、外部から通電させるための電極、またはその一部としての役割を担うものである。
【００８３】
正極３および負極４は、図２に示すように、基板１上の金属部材で構成されている。正極３および負極４は、図２に示すように略矩形状のパッド部（給電部）３ａ，４ａと、線状の配線部３ｂ，４ｂと、を有しており、パッド部３ａ，４ａに印加された電圧が配線部３ｂ，４ｂを介して複数の発光素子２からなる発光部２０へと印加されるように構成されている。なお、負極４の配線部４ｂには、図２に示すように、カソードであることを示すカソードマークＣＭが形成されている。
【００８４】
パッド部３ａ，４ａは、外部電源からの電圧が印加されるためのものである。パッド部３ａ，４ａは、図２に示すように、基板１上の角部における対角線の位置に、一対で形成されている。そして、パッド部３ａ，４ａは、図示しない外部電源と電気的に接続されている。
【００８５】
配線部３ｂ，４ｂは、外部電源からパッド部３ａ，４ａに印加された電圧を、実装領域１ａ上の発光素子２へと伝達するためのものである。配線部３ｂ，４ｂは、図２に示すように、パッド部３ａ，４ａから延出するように形成されるとともに、実装領域１ａの周囲に略Ｌ字状で形成されている。
【００８６】
正極３および負極４を構成する金属部材の素材は、Ａｕを用いることが好ましい。これは、後記するように、ワイヤＷの材料として熱伝導性が向上したＡｕを用いた場合に、同素材であるワイヤＷを強固に接合することができるためである。
【００８７】
＜光反射樹脂＞
光反射樹脂６は、発光素子２から出射された光を反射させるためのものである。光反射樹脂６は、図２に示すように、配線部３ｂ，４ｂの一部、中継配線部８、保護素子５およびこれらに接続されるワイヤＷを覆うように形成される。これにより、配線部３ｂ，４ｂ、中継配線部８およびワイヤＷを、前記あるいは後記したように光を吸収しやすいＡｕで形成した場合であっても、発光素子２から出射された光が配線部３ｂ，４ｂ、中継配線部８およびワイヤＷには到達せずに光反射樹脂６によって反射される。なお、光反射樹脂６は省略してもよい。例えば、基板１として凹部が形成された基板を使用し、凹部の底面に発光素子２を配置し、凹部の内壁面を光反射面として利用することができる。
【００８８】
また、光反射樹脂６は、図１および図２に示すように、基板１上において複数の発光素子２の周囲を囲うように、すなわち発光部２０が形成された実装領域１ａを囲うように四角枠状に形成される。これにより、基板１の実装領域１ａの周囲に向う光も光反射樹脂６によって反射することができる。
【００８９】
光反射樹脂６の材料としては、絶縁材料を用いることが好ましい。また、ある程度の強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコン樹脂などが挙げられる。なお、光反射樹脂６のサイズは特に限定されず、目的および用途に応じて適宜選択することができる。
【００９０】
＜封止部材＞
封止部材７は、基板１に配置された発光素子２、保護素子５およびワイヤＷ等を、塵芥、水分、外力等から保護するための部材である。封止部材７は、図１および図２に示すように、基板１上において、光反射樹脂６で囲った実装領域１ａ内に樹脂を充填することで形成される。封止部材７の材料としては、発光素子２からの光を透過可能な透光性を有するものが好ましい。具体的な材料としては、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂等を挙げることができる。
【００９１】
＜中継配線部＞
中継配線部８は、正極３と負極４の間における配線を中継するためのものである。中継配線部８は、図２に示すように、基板１上の金属部材で構成されている。中継配線部８は、図２に示すように、実装領域１ａの周囲において、当該実装領域１ａの一辺、すなわち右側の辺に沿って直線状に形成されている。
【００９２】
中継配線部８を構成する金属部材の素材は、正極３および負極４と同様に、Ａｕを用いることが好ましい。
【００９３】
以上のような構成を備える発光装置１００によれば、複数の発光素子２を行方向および列方向に配置した場合において、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれる場合であっても、種々の出力の発光素子２を行方向および列方向に分散させることができるため、輝度の偏りを軽減することができ、かつ、発光装置１００の輝度ムラおよび発光装置１００間の輝度分布の差を抑制することができる。
【００９４】
また、発光装置１００によれば、当該発光装置１００の輝度ムラおよび発光装置１００間の輝度分布の差を抑制することができるため、Ｖｆによる発光素子２の選別、すなわち発光素子２のＶｆを予めランク付けして分類し、特定ランク以外を排除する必要がない。従って、発光素子２の歩留まりを向上させることができ、コストの増大を抑えることができる。
【００９５】
また、発光素子２の出力の平均値は製造ロットごとに異なる傾向があるため、出力を基準として発光素子２を複数のランクに分類すると、製造ロットごとに偏って分類され易い。さらに発光素子２のＶｆの平均値も製造ロットごとに異なる傾向があるため、例えば第１発光素子２１および第２発光素子２２を図６（ａ）に示すように配置すると、低出力の第２発光素子２２の行には高Ｖｆ素子が集中し、高出力の第１発光素子２１の行には低Ｖｆ素子が集中する場合がある。一方、発光装置１００によれば、図７（ａ）に示すように、製造ロット、すなわちＶｆの異なる発光素子２を行内に混在させて配置することで、各行の平均Ｖｆ値に差が生じ難い配置とでき、特定の行への電流の偏りを緩和させることができる。
【００９６】
［発光装置の製造方法］
次に、本発明の第１の実施形態に係る発光装置１００の製造方法について、簡単に説明する。発光装置１００の製造方法は、基板作製工程と、めっき工程と、発光素子配置工程と、保護素子接合工程と、ワイヤボンディング工程と、光反射樹脂形成工程と、封止部材充填工程と、を含む。
【００９７】
＜基板作製工程＞
基板作製工程は、めっき用配線が形成された基板１を作製する工程である。基板作製工程では、基板１上の実装領域１ａや、正極３および負極４となる部位を所定の形状にパターニングすることで形成する。また、基板作製工程では、めっきによって基板１上の実装領域１ａに金属膜を形成するためのめっき用配線を形成する。
【００９８】
＜めっき工程＞
めっき工程は、前記めっき配線が形成された基板１上に、少なくとも正極３および負極４を構成する金属部材を形成する工程であり、好ましくは無電解めっきにより正極３および負極４を構成する金属部材を形成するとともに、基板１上の実装領域１ａ上に、電解めっきにより金属膜を形成する工程である。また、中継配線部８を設ける場合、正極３および負極４と同様の工程で金属部材が形成される。
【００９９】
＜発光素子分類工程＞
発光素子分類工程は、同一系統の色を発光する複数の発光素子２を、各発光素子２の明るさによって複数のランクに分類する工程である。第１実施形態では、第１群と、前記第１群よりも小さい出力を有する第２群と、に分類する。この場合、各発光素子２に一定の電流を流して出力を測定し、その平均値付近を境界として高出力の第１群と低出力の第２群に分類することができる。例えば、発光波長が４５０ｎｍ〜４５２．４ｎｍの範囲であり、出力が、その平均値を１としたときに約０．８〜１．２の範囲に分布している複数の発光素子２を、出力の平均値である１を境界として高出力の第１群と低出力の第２群に分類する。なお、各群は発光素子２に一定の電流を流した際の明るさを基準に分類されればよく、出力のほか、光度や放射強度を測定し、これによって分類することもできる。また、発光素子２の光度等の光の明るさに波長等を考慮した変換式を掛け合わせた数値によって分類することもできる。
【０１００】
また、分類する群は３以上でもよい。例えば、高出力の第１群、中出力の第３群、低出力の第２群の合計３群に分類し、後述する発光素子配置工程において、第１群から選択された第１発光素子２１と第２群から選択された第２発光素子２２を用いることもできる。好ましくは、所望の出力を中心として対象となる一対の群を設定し、当該一対の群からそれぞれ発光素子２を選択し、後述するように基板上に配置し、直列接続する。なお、発光素子分類工程は基板作製工程やめっき工程の前に行うこともできる。
【０１０１】
＜発光素子配置工程＞
発光素子配置工程は、基板１（金属膜）上に発光素子２を配置する工程である。発光素子配置工程は、実装領域１ａ上の金属膜に、接合部材を介して、発光素子２を載置し、発光素子２を実装領域１ａ上の金属膜上に接合することで、基板１上に発光素子２を配置する。発光素子配置工程では、具体的には、基板１上に、第１群から選択された第１発光素子２１と第２群から選択された第２発光素子２２とを行方向および列方向に、かつ、第１発光素子２１と第２発光素子２２とが各行方向に交互に位置するように配置する。
【０１０２】
また、発光素子配置工程では、図８（ａ）に示すように、第１発光素子２１を列方向に複数配置する第１段階と、図８（ｂ）に示すように、当該第１段階によって配置された複数の第１発光素子２１と隣り合う位置に、第２発光素子２２を列方向に複数配置する第２段階と、を行うことが好ましい。これにより、出力の異なる第１発光素子２１および第２発光素子２２を基板１上に精度良く容易に配置することができる。
【０１０３】
＜保護素子接合工程＞
保護素子接合工程は、前記正極３の配線部３ｂ上に保護素子５を載置して接合する工程である。保護素子５を載置、接合する方法は、前記発光素子配置工程と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【０１０４】
＜ワイヤボンディング工程＞
ワイヤボンディング工程は、前記発光素子配置工程の後に、発光素子２同士をワイヤＷによって接続するとともに、発光素子２と正極３、あるいは、発光素子２と負極４をワイヤＷによって電気的に接続する工程である。ワイヤボンディング工程では、より具体的には、まず、行方向に配置された第１発光素子２１のｐ電極２ａまたはｎ電極２ｂと、第２発光素子２２のｎ電極２ｂまたはｐ電極２ａと、をワイヤＷで電気的に接続することで、行方向に配置された発光素子２同士を直列接続する。そして、行方向に直列接続された各行の一方の端部となる第１発光素子２１または第２発光素子２２のｐ電極２ａと、金属部材の正極３の配線部３ｂと、をワイヤＷで電気的に接続するとともに、各行の他方の端部となる第１発光素子２１または第２発光素子２２のｎ電極２ｂと、金属部材の負極４の配線部４ｂと、をワイヤＷで電気的に接続することで、各行を並列接続する。
【０１０５】
保護素子５と負極４との電気的な接続もこの工程で行えばよい。すなわち、保護素子５のｎ電極と、負極４の配線部４ｂとをワイヤＷで接続する。なお、ワイヤＷの接続方法は、特に限定されるものではなく、通常用いられる方法で行えばよい。
【０１０６】
＜光反射樹脂形成工程＞
光反射樹脂形成工程は、前記ワイヤボンディング工程の後に、前記実装領域１ａの周縁に沿って、少なくとも配線部３ｂ，４ｂの一部および中継配線部８を覆うように光反射樹脂６を形成する工程である。光反射樹脂６の形成は、例えば、固定された基板１の上側において、基板１に対して上下方向あるいは水平方向などに移動（可動）させることができる樹脂吐出装置を用いて行うことができる（特開２００９−１８２３０７号公報参照）。
【０１０７】
＜封止部材充填工程＞
封止部材充填工程は、前記光反射樹脂６の内側に、前記発光素子２および前記金属膜を被覆する透光性の封止部材７を充填する工程である。すなわち、発光素子２、保護素子５、実装領域１ａ上の金属膜およびワイヤＷ等を被覆する封止部材７を、基板１上に形成された光反射樹脂６からなる壁部の内部に樹脂を注入し、その後加熱や光照射等によって硬化する工程である。
【０１０８】
［第２実施形態］
第２実施形態に係る発光装置について、図９を参照しながら詳細に説明する。第２実施形態に係る発光装置は、図９に示すように、発光素子２（第１発光素子２１、第２発光素子２２）の配置以外は、前記した第１実施形態に係る発光装置１００と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置１００と重複する構成については、説明を省略する。
【０１０９】
第２実施形態に係る発光装置は、図９（ａ）に示すように、第１発光素子２１および第２発光素子２２が行方向に交互に配列されるとともに、第１発光素子２１および第２発光素子２２が、列方向に交互に配置されている。すなわち、第１発光素子２１および第２発光素子２２は、図９（ａ）に示すように、１行１列目（左上端）から行方向に第２発光素子２２、第１発光素子２１、の順に交互に配置され、発光素子２の出力が行方向に交互に変化するように配置されているとともに、１行１列目（左上端）から列方向に第２発光素子２２、第１発光素子２１、の順に交互に配置され、発光素子２の出力が列方向に交互に変化するように配置されている。
【０１１０】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子２が直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる発光素子２が交互に配置されているため、行方向および列方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。
【０１１１】
また、実施形態に係る発光装置は、図９（ｂ）に示すように、行方向に配置される発光素子２の数と、列方向に配置される発光素子２の数と、を同数とし、かつ、各行方向に交互に配置される第１発光素子２１の数と第２発光素子２２の数も同数とすることが好ましい。
【０１１２】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる２種類の発光素子２が行方向および列方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子２をより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。
【０１１３】
なお、第２実施形態に係る発光装置の製造工程における発光素子配置工程では第１発光素子２１を列方向に一つおきに配置する第１段階と、当該第１段階によって配置された複数の第１発光素子２１と隣り合う位置に、第２発光素子２２を列方向に一つおきに配置する第２段階と、を行うことで、第１発光素子２１および第２発光素子２２を基板１上に配置する。
【０１１４】
［第３実施形態］
第３実施形態に係る発光装置について、図１０を参照しながら詳細に説明する。第３実施形態に係る発光装置は、図１０に示すように、発光素子２Ａ（第１発光素子２３、第２発光素子２４、第３発光素子２５）の構成及び配置以外は、前記した第１実施形態に係る発光装置１００と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置１００と重複する構成については、説明を省略する。
【０１１５】
第３実施形態に係る発光装置は、発光素子２Ａが、所定の出力を有する第１発光素子２３と、第１発光素子２３よりも小さい出力を有する第２発光素子２４と、第２発光素子２４よりも小さい出力を有する第３発光素子２５と、から構成されている。また、実施形態に係る発光装置は、図１０（ａ）に示すように、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が、行方向に所定の順序で配置されている。すなわち、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５は、図１０（ａ）に示すように、１行１列目（左上端）から行方向に低出力の第３発光素子２５、中出力の第２発光素子２４、高出力の第１発光素子２３、の順に配置され、発光素子２Ａの出力が行方向に所定の順序で変化するように配置されている。
【０１１６】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２Ａが含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子２Ａが直列接続された行方向に出力の異なる発光素子２Ａが所定の順序で配置されているため、行方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれたとしても、出力の異なる発光素子が全体に分散され易く、特定の行に明暗が集中し難いため、全体として輝度ムラを小さくできる。また、複数の発光装置間における輝度分布の差を抑制できる。
【０１１７】
また、実施形態に係る発光装置は、図１０（ａ）に示すように、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が行方向に所定の順序で配列されるとともに、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が列方向に連続して配置されることが好ましい。すなわち、発光装置は、図１０（ａ）に示すように、列方向に同じ出力の発光素子２Ａを配置することが好ましい。
【０１１８】
これにより、実施形態に係る発光装置は、前記した発光装置の製造工程における発光素子配置工程において、発光素子２Ａを基板１上に精度良く配置することが容易となる。
【０１１９】
また、実施形態に係る発光装置１００は、図１０に示すように、各行方向に所定の順序で配置される第１発光素子２３の数と第２発光素子２４の数と第３発光素子２５の数も同数とすることが好ましい。
【０１２０】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２Ａが含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる３種類の発光素子２Ａが少なくとも行方向に同数でバランスよく配置されているため、出力の異なる発光素子２Ａをより均一に分散させることができ、発光装置の輝度ムラを小さくできる。
【０１２１】
［第４実施形態］
第４実施形態に係る発光装置について、図１１を参照しながら詳細に説明する。第４実施形態に係る発光装置は、図１１に示すように、発光素子２Ａ（第１発光素子２３、第２発光素子２４、第３発光素子２５）の配置以外は、前記した第３実施形態に係る発光装置と同様の構成を備えている。従って、前記した第３実施形態に係る発光装置と重複する構成については、説明を省略する。
【０１２２】
第４実施形態に係る発光装置は、図１１（ａ）に示すように、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が行方向に所定の順序で配列されるとともに、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が、列方向に所定の順所で配置されている。すなわち、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５は、図１１（ａ）に示すように、１行１列目（左上端）から行方向に第３発光素子２５、第２発光素子２４、第１発光素子２３、の順に配置され、発光素子２Ａの出力が行方向に所定の順序で変化するように配置されているとともに、１行１列目（左上端）から列方向に第３発光素子２５、第１発光素子２３、第２発光素子２４、の順に配置され、発光素子２Ａの出力が列方向に所定の順序で変化するように配置されている。
【０１２３】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２Ａが含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子２Ａが直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる３種類の発光素子２が所定の順序で配置されているため、行方向および列方向に配置された発光素子２Ａの光出力が一様に高または低とはならず、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。
【０１２４】
また、実施形態に係る発光装置は、図１１（ｂ）に示すように、行方向に配置される発光素子２Ａの数と、列方向に配置される発光素子２Ａの数と、を同数とし、かつ、各行方向に所定の順序で配置される第１発光素子２３の数と第２発光素子２４の数と第３発光素子２５の数も同数とすることが好ましい。
【０１２５】
これにより、実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２Ａの中にＶｆの異なる発光素子２Ａが含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２Ａが含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、出力の異なる３種類の発光素子２Ａが行方向および列方向に同数でバランスよく配置されているため、行方向および列方向の光出力をより均一に分散させることができ、発光装置全体の輝度ムラを小さくできる。
【０１２６】
なお、第４実施形態に係る発光装置の製造工程における発光素子配置工程では、第１発光素子２３を列方向に二つおきに配置する第１段階と、当該第１段階によって配置された複数の第１発光素子２３と隣り合う位置に、第２発光素子２４を列方向に二つおきに配置する第２段階と、当該第２段階によって配置された複数の第２発光素子２４と隣り合う位置に、第３発光素子２５を列方向に二つおきに配置する第３段階と、を行うことで、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第２発光素子２４を基板１上に配置する。
【０１２７】
［第５実施形態］
第５実施形態に係る発光装置について、図１２を参照しながら詳細に説明する。第５実施形態に係る発光装置は、図１２に示すように、発光素子２（第１発光素子２１、第２発光素子２２）の配置以外は、前記した第１実施形態に係る発光装置１００と同様の構成を備えている。従って、前記した発光装置１００と重複する構成については、説明を省略する。
【０１２８】
第５実施形態に係る発光装置は、図１２に示すように、第１発光素子２１および第２発光素子２２が行方向に交互に配列されるとともに、第１発光素子２１および第２発光素子２２が、列方向に千鳥格子状に配置されている。すなわち、第１発光素子２１および第２発光素子２２は、図１２に示すように、行ごとに交互にずらして配置されている。
【０１２９】
これにより、第５実施形態に係る発光装置は、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれることになった時に、当該Ｖｆの異なる発光素子２が含まれる行に流れる電流が増減した場合であっても、発光素子２が直列接続された行方向のみならず、列方向においても出力の異なる発光素子２が交互にずらして配置されているため、行方向および列方向の光出力が一様に高または低とはならず、行方向および列方向の光出力を分散させることができる。また、複数の発光素子２の中にＶｆの異なる発光素子２が含まれたとしても、特定の行および列に明暗が集中することがないため、全体として輝度ムラを小さくできる。
【０１３０】
以上、本発明に係る発光装置および発光装置の製造方法について、発明を実施するための形態により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。
【０１３１】
例えば、図５および図９では、第１発光素子２１および第２発光素子２２が、１行１列目（左上端）から行方向に低出力の第２発光素子２２、高出力の第１発光素子２１、の順に交互に配置されているが、１行１列目（左上端）から行方向に高出力の第１発光素子２１、低出力の第２発光素子２２、の順に交互に配置されても構わない。
【０１３２】
また、図１０および図１１では、第１発光素子２３、第２発光素子２４および第３発光素子２５が、１行１列目（左上端）から行方向に低出力の第３発光素子２５、中出力の第２発光素子２４、高出力の第１発光素子２３、の順に配置されているが、１行１列目（左上端）から行方向に高出力の第１発光素子２３、中出力の第２発光素子２４、低出力の第３発光素子２５、の順に配置されても構わない。
【０１３３】
また、第１実施形態〜第５実施形態に係る発光装置は、図２に示すように実装領域１を矩形状に形成し、当該実装領域１の形状に合わせて複数の発光素子２を矩形状に配置しているが、例えば実装領域を円形状に形成し、当該実装領域の形状に合わせて複数の発光素子２を円形状に配置しても構わない。
【０１３４】
このような実施形態の場合、例えば円形状の実装領域（図示せず）の上に、複数の発光素子２を縦方向および横方向にそれぞれ等間隔で円形状に沿って行列の数が異なるように、あるいは行列の数を同じにして配列する。また、正極３および負極４の配線部３ｂ，４ｂは、当該円形状の実装領域の周囲に沿って形成し、かつ、それぞれの一端部を互いに隣り合うように形成する。また、複数の発光素子２は、同数個ずつ直列接続するとともに、各直列接続の端部となる発光素子２を列方向に配置し、正極３の配線部３ｂおよび負極４の配線部４ｂとそれぞれ電気的に接続することで並列接続する。そして、光反射樹脂６は、基板１上において発光部２０が形成された実装領域１ａを囲うように円状に形成するとともに、配線部３ｂ，４ｂの一部、保護素子５およびこれらに接続されるワイヤＷを覆うように形成する。
【０１３５】
これにより、発光装置は、出力の異なる２種類の発光素子２を直列接続および並列接続で用いて、輝度ムラを小さくできる。また、前記したように、発光素子２のＶｆのばらつきが発生した場合でも複数の発光装置間における輝度分布の差を抑制できるため、発光装置を構成する発光素子２を特定のＶｆのみに限定することなしに、発光装置間における輝度分布の差を抑制できる。
【０１３６】
なお、このような実装領域が円形状の実施形態の場合も、前記した第１実施形態〜第５実施形態に係る発光装置と同様に、第１発光素子２１および第２発光素子２２が行方向に交互に配列されるとともに、第１発光素子２１および第２発光素子２２が列方向に連続または交互に配置されることが好ましい。また、前記した第１実施形態〜第５実施形態に係る発光装置と同様に、各行方向に交互に配置される第１発光素子２１の数と第２発光素子２２の数も同数とすることが好ましい。
【符号の説明】
【０１３７】
１，１’  基板
１ａ  実装領域
２，２Ａ，２’  発光素子
２ａ  ｐ電極
２ｂ  ｎ電極
３  正極
３ａ  パッド部
３ｂ  配線部
４  負極
４ａ  パッド部
４ｂ  配線部
５  保護素子
６  光反射樹脂
７  封止部材
８  中継配線部
２０  発光部
２１，２３  第１発光素子
２２，２４  第２発光素子
２５  第３発光素子
１００  発光装置
ＣＭ  カソードマーク
Ｗ  ワイヤ
【図１】
2012042962.tif 000003
【図２】
2012042962.tif 000004
【図３】
2012042962.tif 000005
【図４】
2012042962.tif 000006
【図５】
2012042962.tif 000007
【図６】
2012042962.tif 000008
【図７】
2012042962.tif 000009
【図８】
2012042962.tif 000010
【図９】
2012042962.tif 000011
【図１０】
2012042962.tif 000012
【図１１】
2012042962.tif 000013
【図１２】
2012042962.tif 000014
【国際調査報告】
2012042962.tif 000015
2012042962.tif 000016
2012042962.tif 000017
2012042962.tif 000018