(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色のセラミックスからなるモジュール基板と；
正極をなして前記モジュール基板上に設けられた銀製の配線パターンと；
負極をなして前記モジュール基板上に設けられた銀製の配線パターンと；
これら配線パターン間に位置して前記モジュール基板に直に実装された複数の半導体発光素子と；
この半導体発光素子と前記配線パターンとを電気的に接続して設けられたボンディングワイヤと；
蛍光体が混ぜられていて、前記半導体発光素子、前記配線パターン、及び前記ボンディングワイヤを封止して前記モジュール基板上に設けられて発光面を形成する透光性の封止樹脂と；
を具備し、
銀製の前記配線パターンの前記封止樹脂で覆われた面積の前記発光面に対する占有率が５％以上４０％以下であることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
可視光に対する前記モジュール基板の平均反射率が８５％以上９９％以下であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の発光モジュールを光源として有した光源装置と；
この光源装置が取付けられた器具本体と；
を具備することを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、例えば光源等に好適に使用可能な発光モジュール、及びこのモジュールを光源として備えた例えば道路灯等の照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯＢ（Chip On Board）形発光モジュールとして、モジュール基板上に設けた複数の配線パターン間に、複数の半導体発光素子例えばチップ状のＬＥＤ（発光ダイオード）を配置し、これらＬＥＤをボンディングワイヤで配線パターンに電気的に接続するとともに、蛍光体が混ぜられた封止樹脂で配線パターン及び各ＬＥＤ等を埋設した構成を備えるものが、従来技術として知られている。
【０００３】
この発光モジュールで白色発光を得る場合、一般的に、青色発光をするＬＥＤが用いられるとともに、蛍光体には青色光により励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体が用いられている。それにより、封止樹脂の表面は白色の発光面として機能するようになっている。
【０００４】
こうした発光面を有した発光モジュールで、その配線パターンをＡｇ（銀）製とすることは、配線パターンで反射される光の色が発光面の色と同系色であるので、発光面に配線パターン等で反射される光色が影響を与え難く、かつ、比較的低コストである点で好ましい。
【０００５】
ところで、封止樹脂はガス透過性を有している。そのため、銀製の配線パターンは、封止樹脂を透過する空気中の硫黄ガス等と反応して、次第に黒ずむようになる。こうした配線パターンの黒化の進行に伴い光の反射性能は次第に低下するので、発光モジュールからの光の取出し効率が低下する。言い換えれば、発光モジュールの光束維持率が低下する。したがって、発光モジュールの光束維持率の低下をできるだけ緩慢にすることが望まれている。
【０００６】
これとともに、ＣＯＢ形発光モジュールを光源として備える照明器具では、点灯が可能な状態にあっても光源が規定寿命に達した場合、照明器具を交換することが推奨されている。ここに、光源の規定寿命とは、照明器具の製造会社により規定される寿命であって、製造直後の光束維持率を基準に光束維持率が例えば７０％以下にまで低下するようになった状態を指している。こうした光源の規定寿命は、既述の発光モジュールを備えた照明器具では前記黒化現象により比較的短い。
【０００７】
そして、ＣＯＢ形発光モジュールからなる光源が規定寿命に達したかどうかは、使用者にとって知る手立てがない。そのため、使用者は、光束維持率が例えば７０％以下にまで低下した状態でも照明器具を使用し続けることがある。この場合、明るさがかなり低下した照明環境となるという不都合がある。したがって、ＣＯＢ形発光モジュールからなる照明器具の光源が規定寿命に達するまでの時間は可能な限り長い方が好ましく、そうしたことを実現することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２９０２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
実施形態は、光束維持率の低下が緩慢な発光モジュール、及びこのモジュールを光源として備えてこの光源が規定寿命に達するまでの時間を長くすることが可能な照明器具を提供しようとするものである。
【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、実施形態の発光モジュールは、モジュール基板、正極用配線パターン、負極用配線パターン、複数の半導体発光素子、ボンディングワイヤ、及び透光性の封止樹脂を具備する。モジュール基板を白色のセラミックス製とする。配線パターンを銀で形成し、これらのパターンをモジュール基板上に設ける。半導体発光素子をモジュール基板に直に実装し、これら発光素子と配線パターンをボンディングワイヤで電気的に接続する。封止樹脂は蛍光体が混ぜられていて、この封止樹脂をモジュール基板上に設けて半導体発光素子、配線パターン、及びボンディングワイヤを封止し、この封止樹脂で発光面を形成する。銀製の配線パターンの封止樹脂で覆われた面積の発光面に対する占有率を５％以上４０％以下としたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
実施形態の発光モジュールによれば、光束維持率の低下を緩慢にすることが可能である、という効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例１に係る発光モジュールを備えた道路灯を示す斜視図である。
【図２】図１の道路灯の灯具を拡大して示す斜視図である。
【図３】図２の灯具が備える光源装置を示す斜視図である。
【図４】図３の光源装置を示す略正面図である。
【図５】図３の光源装置が備える発光モジュールを示す正面図である。
【図６】図５の発光モジュールを、第１製造工程を経た状態で示す正面図である。
【図７】図５の発光モジュールを、第２製造工程を経た状態で示す正面図である。
【図８】図５の発光モジュールを、第３製造工程を経た状態で示す正面図である。
【図９】図５の発光モジュールを、第４製造工程を経た状態で示す正面図である。
【図１０】図４中Ｆ１０−Ｆ１０線に沿って示す断面図である。
【図１１】図５の発光モジュールでの配線銀占有率と光束維持率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施形態１の発光モジュールは、白色のセラミックスからなるモジュール基板と；正極をなして前記モジュール基板上に設けられた銀製の配線パターンと；負極をなして前記モジュール基板上に設けられた銀製の配線パターンと；これら配線パターン間に位置して前記モジュール基板に直に実装された複数の半導体発光素子と；この半導体発光素子と前記配線パターンとを電気的に接続して設けられたボンディングワイヤと；蛍光体が混ぜられていて、前記半導体発光素子、前記配線パターン、及び前記ボンディングワイヤを封止して前記モジュール基板上に設けられて発光面を形成する透光性の封止樹脂と；を具備し、銀製の前記配線パターンの前記封止樹脂で覆われた面積の前記発光面に対する占有率が５％以上４０％以下であることを特徴としている。
【００１４】
この実施形態１で、モジュール基板をなす白色のセラミックスには、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、ボロンナイトライド、窒化ケイ素、酸化マグネシウム、フォルステライト、ステアタイト、低温焼結セラミックスから選ばれるいずれか、又はこれらの複合材料を用いることが可能であり、特に、安価で光反射率が高く、加工し易いアルミナを好適に使用できる。この実施形態１で、配線パターンが銀製であるとは、純銀の配線パターン、及び銀を主成分として形成された配線パターンを含んでいる。
【００１５】
この実施形態１で、半導体発光素子には、例えば素子基板上に化合物半導体を設けた各種の発光素子を使用することが可能であり、特に、青色発光をするベアチップ製の青色ＬＥＤを用いることが好ましいが、紫外線或いは緑色光を発する半導体発光素子を使用することも可能である。
【００１６】
この実施形態１で、ボンディングワイヤには、金属細線、例えば金線、アルミニウム線、銅線、及び白金線等を用いることができるが、特に、耐湿性、耐環境、密着性、電気伝導性、熱伝導性、及び伸び率が良好である金線をボンディングワイヤとして用いることが好ましい。
【００１７】
この実施形態１で、封止樹脂には、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコーン樹脂等の透光性樹脂材料を用いることができる。この実施形態１で、封止樹脂に混入された蛍光体は、半導体発光素子が発した光で励起されて、この光とは異なった色の光を放射し、この放射された光の色と半導体発光素子の発光色との組み合わせ等により照明に必要とする色の光を形成するものであり、例えば、半導体発光素子に青色ＬＥＤを用いた条件で白色の照明光を得るためには、黄色の蛍光体を用いればよく、又、半導体発光素子に紫外線を発するＬＥＤを用いた条件で白色の照明光を得るためには、赤色、青色、及び黄色の各蛍光体を用いればよい。この実施形態１で、発光面とは、照明対象等に向けて照明光が出射される面を指しており、具体的には封止樹脂の表面である。
【００１８】
実施形態１では、モジュール基板を白色のセラミックス製としたので、この基板に直に実装された半導体発光素子及び蛍光体から、モジュール基板の地肌面からなる部品実装面に入射された光を、この部品実装面で光の取出し方向に反射させることができる。そして、この光反射性能は発光モジュールの使用開始からの経過時間に拘らず一定に維持される。一方、封止樹脂で封止された銀製の配線パターンは次第に黒ずんでその光反射性能は徐々に低下する。しかし、配線パターンの封止樹脂で封止された部分の発光面に対する面積占有率を４０％以下としたので、配線パターンの黒化の進行に伴う光反射性能の低下が発光モジュール全体の光反射性能に与える影響を小さく制限できる。それに伴い、光束維持率の低下を緩慢にすることが可能である。又、配線パターンの封止樹脂で封止された部分の発光面に対する面積占有率を５％以上としたことにより、半導体発光素子をボンディングワイヤで電気的に接続する際に支障がないようにできるので、製造の実現性が困難とならないようにできる。
【００１９】
実施形態２の発光モジュールは、実施形態１において、可視光に対する前記モジュール基板の平均反射率が８５％以上９９％以下であることを特徴としている。
【００２０】
この実施形態２は、実施形態１において、更に、白色モジュール基板の光反射性能が高いので、光の取出し効率が高められ、この条件下で光束維持率の低下を緩慢にすることが可能である。
【００２１】
実施形態３の照明器具は、実施形態１又は実施形態２に記載の発光モジュールを光源として有した光源装置と；この光源装置が取付けられた器具本体と；を具備することを特徴としている。この実施形態３は、後述の実施例１で説明する道路灯に制約されることなく、いかなるタイプの照明器具にも適用することが可能である。
【００２２】
この実施形態３の照明器具では、光源装置が実施形態１又は２に記載の発光モジュールを光源として有しているので、発光モジュールの光束維持率の低下が緩慢であることに伴い、光源が規定寿命に達するまでの時間を長くすることが可能である。
【実施例１】
【００２３】
以下、実施例１の発光モジュールを備えた照明器具例えば道路灯について、図１〜図１１を参照して詳細に説明する。なお、図１０は説明の都合上後述する保護層を省略して描かれている。
【００２４】
図１中符号１は道路照明のために設置される道路灯を示している。道路灯１は、支柱２の上端部に灯具３を取付けて形成されている。
【００２５】
支柱２は、道路傍に立設され、その上部は道路上に覆い被さるように曲げられている。灯具３は、図２に示すように支柱２に連結された器具本体例えば灯体４と、道路に臨んだ灯体４の下面開口を塞いで灯体４に装着された透光板５と、この透光板５に対向して灯体４に収容された少なくとも一台の光源装置６を備えて形成されている。灯体４は、金属例えば複数個のアルミニウムダイカスト成形品を組み合わせて形成されている。透光板５は強化ガラスからなる。
【００２６】
図３及び図４に示すように光源装置６は、装置ベース１１の裏面に複数の放熱フィン１４を突設するとともに、装置ベース１１の正面に、反射器１５と、光源として発光モジュール２１を取付けてユニット化された構成である。
【００２７】
装置ベース１１は、金属例えばアルミニウムダイキャスト製であって、四角形に作られている。装置ベース１１はその正面に開放された四角い凹みからなるモジュール設置部１２（図４及び図１０参照）を有している。モジュール設置部１２の底面１２ａは平坦であり、モジュール設置部１２を区画する四つの側面１２ｂは互に直角に連続している。放熱フィン１４は装置ベース１１に一体に形成されている。
【００２８】
反射器１５は、第１の反射板１５ａ〜第４の反射板１５ｄをラッパ状に組み合わせて形成されている。第１の反射板１５ａと第２の反射板１５ｂは、平らな構成の平面ミラーであり、互に平行に設けられている。これら第１の反射板１５ａと第２の反射板１５ｂに連結された第３の反射板１５ｃと第４の反射板１５ｄは、湾曲した構成のカーブミラーであり、互いの間隔が次第に広くなるように設けられている。
【００２９】
光源装置６は、その反射器１５の出射開口を透光板５に対向させて灯体４内に固定されている。この固定状態で、装置ベース１１の一部例えば周部は灯体４の内面に熱伝導可能に接続されている。この熱的接続は、前記周部を灯体４の内面に直接接触させることにより実現できる他、前記周部を放熱性の高い金属やヒートパイプ等の熱伝導部材を介して灯体４の内面に接続することで実現できる。これにより、光源装置６が発した熱を金属製の灯体４を放熱面として外部に放出できるようになっている。
【００３０】
次に、発光モジュール２１について説明する。図５等に示すように発光モジュール２１は、モジュール基板２２と、第１配線パターン例えば正極をなす配線パターン２５と、第２配線パターン例えば負極をなす配線パターン２６と、アライメントマーク３５と、第１の保護層３７と、第２の保護層３８と、複数のアイデンティティーマーク例えば第１のアイデンティティーマーク４１〜第４のアイデンティティーマーク４４と、複数の半導体発光素子４５と、ボンディングワイヤ４７〜５２と、枠５５と、封止樹脂５７と、コネクタ６１と、コンデンサ６５等を備えている。
【００３１】
モジュール基板２２は、白色のセラミックス例えば白色のＡＬ２Ｏ３（酸化アルミニウム）で形成されている。このモジュール基板２２は、酸化アルミニウムのみで形成されていても良いが、酸化アルミニウムを主成分としこれに他のセラミックス等が混ぜられていてもよく、その場合、酸化アルミニウムを主成分とするために、その含有率を７０％以上とすることが好ましい。
【００３２】
可視光領域に対する白色のモジュール基板２２の平均反射率は８０％以上であり、特に、８５％以上９９％以下であることがより好ましい。したがって、モジュール基板２２は、後述する青色ＬＥＤが発する特定の発光波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光、及び後述する蛍光体が放射する特定の発光波長４７０ｎｍ〜４９０ｎｍの黄色光に対しても、同様な光反射性能を発揮する。
【００３３】
モジュール基板２２は図４に示すようにモジュール設置部１２より多少小さい略四角形である。図５に示すようにモジュール基板２２の四隅は丸みを帯びている。モジュール基板２２の厚みは、図１０に示すようにモジュール設置部１２の深さより薄い。このモジュール基板２２の両面は、互に平行に作られた平坦な面からなり、そのうちの一面は部品実装面２２ａとして用いられている。
【００３４】
正極用の配線パターン２５及び負極用の配線パターン２６は部品実装面２２ａに設けられている。
【００３５】
詳しくは、図６等に示すように正極用の配線パターン２５は、正極パターン基部２５ａとワイヤ接続部２５ｂを有して形成されている。ワイヤ接続部２５ｂは真っ直ぐに延びて形成されている。正極パターン基部２５ａとワイヤ接続部２５ｂは略平行で、かつ、斜めのパターン部を介して一体に連続されている。正極パターン基部２５ａに、第１の正極パッド部２５ｃと第２の正極パッド部２５ｄが一体に突設されている。
【００３６】
負極用の配線パターン２６は、負極パターン基部２６ａと、第１のワイヤ接続部２６ｂと、中間パターン部２６ｃと、第２のワイヤ接続部２６ｄを有して形成されている。この配線パターン２６は正極用の配線パターン２５を囲むように設けられている。
【００３７】
即ち、負極パターン基部２６ａは配線パターン２５の正極パターン基部２５ａに対して所定の絶縁距離Ａを隔てて隣接して設けられている。この負極パターン基部２６ａに、第１の正極パッド部２５ｃに並べて設けられる第１の負極パッド部２６ｅが一体に突設されている。第１のワイヤ接続部２６ｂは、負極パターン基部２６ａに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続している。この第１のワイヤ接続部２６ｂは、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂとの間に第１素子配設スペースＳ１を形成してワイヤ接続部２５ｂに対し略平行に設けられている。ここに「略平行」とは、図６に示すように平行である形態、又はワイヤ接続部２５ｂに対して多少傾いた形態、若しくは多少湾曲した形態等も含んでいる。
【００３８】
中間パターン部２６ｃは、第１のワイヤ接続部２６ｂに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続して設けられている。この中間パターン部２６ｃの長手方向中間部に、ワイヤ接続部２５ｂの先端（正極パターン基部２５ａと反対側の端）が隣接している。中間パターン部２６ｃの両端部は互いに逆方向に傾いていて、中間パターン部２６ｃは略湾曲形状に形成されている。それにより、中間パターン部２６ｃの長手方向中間部はワイヤ接続部２５ｂの先端から遠ざけられている。
【００３９】
第２のワイヤ接続部２６ｄは、中間パターン部２６ｃに対して略９０°折れ曲がるように一体に連続して設けられている。それにより、第２のワイヤ接続部２６ｄは、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂとの間に第２素子配設スペースＳ２を形成してワイヤ接続部２５ｂに対し略平行に設けられている。ここに「略平行」とほ、図６に示すように平行である形態、又はワイヤ接続部２５ｂに対して多少傾いた形態、或いは多少湾曲した形態等も含んでいる。
【００４０】
したがって、負極用の配線パターン２６は正極用の配線パターン２５を三方から囲むように設けられている。負極用の配線パターン２６で囲まれた領域の中央部に配設された配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂを境に、負極用の配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂと第２のワイヤ接続部２６ｄは対称に配設されている。
【００４１】
第２のワイヤ接続部２６ｄの先端に一体に連続して第２の負極パッド部２６ｆが、第２の正極パッド部２５ｄに対応して設けられている。これら第２の負極パッド部２６ｆと第２の正極パッド部２５ｄから離間しているとともに、これらの間に位置して中間パッド２７が部品実装面２２ａに形成されている。
【００４２】
なお、配線パターン２５を負極用とするとともに配線パターン２６を正極用としてもよく、この場合、前記説明の「正極用」又は「正極」を「負極用」又は「負極」に読み替えるとともに、「負極用」又は「負極」を「正極用」又は「正極」に読み替えればよい。
【００４３】
更に、部品実装面２２ａに、点灯確認試験用の点灯検査パッド２８，２９と、温度測定用の温度検査パッド３１と、部品固定用の実装パッド３３が設けられている。
【００４４】
即ち、点灯検査パッド２８は正極用の配線パターン２５に接続されている。具体的には、正極パターン基部２５ａから枝分かれして一体に突出されたパターン部２８ａを介して点灯検査パッド２８が設けられている。同様に、点灯検査パッド２９は負極用の配線パターン２６に接続されている。具体的には、負極パターン基部２６ａから枝分かれして一体に突出されたパターン部２９ａを介して点灯検査パッド２９が設けられている。
【００４５】
温度検査パッド３１は、点灯検査パッド２９及び負極用の配線パターン２６の近傍に、これらとは電気的な接続関係を有することなく独立して設けられている。この温度検査パッド３１に熱電対を接続して発光モジュール２２の温度を測定できるようになっている。
【００４６】
実装パッド３３は一対形成されていて、これらは点灯検査パッド２８，２９の間に位置して設けられている。
【００４７】
アライメントマーク３５は、ワイヤ接続部２５ｂ、この両側の第１素子配設スペースＳ１及び第２素子配設スペースＳ２、第１素子配設スペースＳ１に隣接した第１のワイヤ接続部２６ｂ、及び第２素子配設スペースＳ２に隣接した第２のワイヤ接続部２６ｄを間に置いて、その両側に夫々複数設けられている。そのため、アライメントマーク３５の一部は、所定間隔で第１のワイヤ接続部２６ｂの長手方向に沿って一列に設けられており、他のアライメントマーク３５も、同様に所定間隔で第２のワイヤ接続部２６ｄの長手方向に沿って一列に設けられている。
【００４８】
前記配線パターン２５，２６、中間パッド２７、点灯検査パッド２８，２９、実装パッド３３、及びアライメントマーク３５は、いずれも銀製例えば銀を主成分として形成されており、これらはスクリーン印刷等で部品実装面２２ａに印刷して設けられたものである（第１製造工程）。なお、印刷に代えてメッキにより設けることもできる。
【００４９】
前記第１の保護層３７及び第２の保護層３８は、電気絶縁材料からなるとともに、スクリーン印刷により部品実装面２２ａ上に印刷されていて、前記銀製の印刷物のうちで後述する封止樹脂５７で封止されない部位の劣化を防止するためにこの部位を主として覆って設けられている（第２製造工程）。
【００５０】
即ち、図７に示すように第１の保護層３７は、第１の正極パッド部２５ｃ及び第２の正極パッド部２５ｄを除いて正極パターン基部２５ａに被着されているとともに、第１の負極パッド部２６ｅを除いて負極パターン基部２６ａに被着されている。更に、第１の保護層３７は、正極パターン基部２５ａと負極パターン基部２６ａとの間に絶縁距離Ａを確保した隙間部分にも被着されているとともに、パターン部２８ａ，２９ａにも被着されている。加えて、第１の保護層３７は、第２のワイヤ接続部２６ｄの第２の負極パッド部２６ｆ側の端部に、第２の負極パッド部２６ｆを除いて被着されているとともに、中間パッド２７の両端部を除いてこの中間パッド２７にも被着されている。第２の保護層３８は、中間パターン部２６ｃの略全体に被着されている。
【００５１】
前記第１のアイデンティティーマーク４１〜第４のアイデンティティーマーク４４は、モジュール基板２２とは異なる色で部品実装面２２ａにスクリーン印刷等により設けられている（第３製造工程）。更に、この印刷等により「＋」「−」の極性表示等も部品実装面２２ａに設けられている。これら第１のアイデンティティーマーク４１〜第４のアイデンティティーマーク４４等は、第１の保護層３７及び第２の保護層３８と同時に印刷して設けることが好ましい。第１のアイデンティティーマーク４１は製造者を示す社名であり、第２のアイデンティティーマーク４２は商品名であり、第３のアイデンティティーマーク４３は製品番号であり、第４のアイデンティティーマーク４４は発光モジュール２１についての情報を示した二次元バーコード（ＱＲコード）である。
【００５２】
複数の前記半導体発光素子４５の夫々には、発光状態で発熱を伴う発光素子、例えば青色発光をするチップ状の青色ＬＥＤが用いられている。これら半導体発光素子４５は、好ましくはサファイアガラス製の透光性素子基板上に半導体発光層を設けるとともに、この発光層上に一対の素子電極を設けた構成を備えるベアチップからなる。
【００５３】
ＬＥＤの発光は、半導体のｐ−ｎ接合に順方向電流を流すことで実現されるので、ＬＥＤは電気エネルギーを直接光に変換する固体素子である。こうした発光原理で発光する半導体発光素子は、通電によりフィラメントを高温に白熱させて、その熱放射により可視光を放射させる白熱電球と比較して、省エネルギー効果を有している。
【００５４】
各半導体発光素子４５のうちの半数は、前記第１素子配設スペースＳ１内でモジュール基板２２に直に実装されている。この実装は、透明なダイボンド材を用いて素子基板を部品実装面２２ａに接着することで実現されており、第１素子配設スペースＳ１に実装された複数の半導体発光素子４５は縦横に整列してマトリックス状に配設されている。同様に、残りの半導体発光素子４５は、前記第２素子配設スペースＳ２内でモジュール基板２２に直に実装されている。この実装も、透明なダイボンド材を用いて素子基板を部品実装面２２ａに接着することで実現されており、第２素子配設スペースＳ２に実装された複数の半導体発光素子４５も縦横に整列してマトリックス状に配設されている。
【００５５】
第１素子配設スペースＳ１に配設された複数の半導体発光素子４５と、第２素子配設スペースＳ２に配設された複数の半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂを境に対称に設けられている。
【００５６】
配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂと配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂとが並んだ方向に列をなした半導体発光素子４５同士は、ボンディングワイヤ４７で直列に接続されている。こうして直列接続された素子列の一端に配置された半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂにボンディングワイヤ４８で接続されている。これとともに、前記素子列の他端に配置された半導体発光素子４５は、第１のワイヤ接続部２６ｂにボンディングワイヤ４９で接続されている。
【００５７】
同様に、配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂと配線パターン２６の第２のワイヤ接続部２６ｄとが並んだ方向に列をなした半導体発光素子４５同士は、ボンディングワイヤ５０で直列に接続されている。こうして直列接続された素子列の一端に配置された半導体発光素子４５は、ワイヤ接続部２５ｂにボンディングワイヤ５１で接続されている。これとともに、前記素子列の他端に配置された半導体発光素子４５は、第２のワイヤ接続部２６ｄにボンディングワイヤ５２で接続されている（第４製造工程）。なお、ボンディングワイヤ４７〜５２はいずれも金属細線好ましくは金線からなり、ワイヤボンディングにより設けられている。
【００５８】
モジュール基板２２上に実装された複数の半導体発光素子４５を以上のように電気的に接続したことにより、ＣＯＢ（Chip On Board）形の発光モジュール２１が構成されている。前記電気的接続により、各素子配設スペースＳ１、Ｓ２に設けられた複数の半導体発光素子４５は、例えば７個の半導体発光素子４５を直列接続してなる例えば１２個の素子列を、電気的には並列接続した配列となっている。
【００５９】
直列となっている素子列の延長線上に前記アライメントマーク３５が夫々配設されている。そして、前記延長線上に位置された左右（図において）のアライメントマーク３５を基準に、これらを通る直線上に半導体発光素子４５が実装機により実装されるようになっている。
【００６０】
図９に示すように前記枠５５は、例えば四角環状をなして、その内側に各ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄ、複数の半導体発光素子４５、及び各ボンディングワイヤ４７〜５２を収めて部品実装面２２ａ上に装着されている。枠５５は白色の合成樹脂でつくることが好ましい。この枠５５は第１の保護層３７の一部及び第２の保護層３８の一部に被着されている。
【００６１】
前記封止樹脂５７は、枠５５内に充填されて、各ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄ、複数の半導体発光素子４５、及び各ボンディングワイヤ４７〜５２を埋設した状態でこれらを封止して、モジュール基板２２上に設けられている（第５製造工程）。封止樹脂５７は、蛍光体（図示しない）が混ぜられた透明なシリコーン樹脂等からなり、透光性でかつガス透過性を有している。蛍光体には、半導体発光素子４５が発した青色の光によって励起されて黄色の光を放射する黄色の蛍光体が用いられている。
【００６２】
前記青色の光とこれに対して補色の関係にある黄色の光が混じることによって白色の光が形成され、この白色光は封止樹脂５７の表面から光の利用方向に出射される。そのため、封止樹脂５７の表面、つまり、光出射面によって、発光モジュール２１の発光面５７ａが形成されている。この発光面５７ａの大きさは枠５５によって規定されている。
【００６３】
封止樹脂５７で覆われた銀製の部分の面積をＣとし、発光面５７ａの面積をＤと置いた場合、面積Ｄに対する面積Ｃの占有率は、５％以上４０％以下、好ましくは１５％以上２５％以下の範囲に設定されている。配線パターン２５，２６の封止樹脂５７で覆われた部分とは、各ワイヤ接続部２５ｂ、２６ｂ、２６ｄである。封止樹脂５７で覆われた反射領域の面積は枠５５で規定され、その大きさは図９において枠５５の縦方向の内寸が１３ｍｍ、枠５５の横方向の内寸が１７，５ｍｍである。
【００６４】
なお、枠５５に相当する型部材を設けて、この内部に封止樹脂５７を設けた後に、型部材をモジュール基板２２上から離脱させることにより、封止樹脂５７を設けても良い。この場合、配線パターン２５，２６の封止樹脂５７からはみ出す部位を、予め第１の保護層３７又は第２の保護層３８で被着して置くと良い。
【００６５】
図５に示すように部品実装面２２ａには、面実装部品からなる１個のコネクタ６１及び２個のコンデンサ６５が実装されている（第６製造工程）。
【００６６】
即ち、コネクタ６１は、その一側面から突出された第１の端子ピン６１ａと第２の端子ピン６１ｂを有した２ピンタイプの構成である。このコネクタ６１は、前記実装パッド３３に半田付けされ、それにより、前記点灯検査パッド２８，２９間に配設されている。これとともに、第１の端子ピン６１ａが第１の正極パッド部２５ｃに、第２の端子ピン６１ｂが第１の負極パッド部２６ｅに夫々田付けされている。このコネクタ６１には図示しない電源装置に接続された直流給電用の絶縁被覆電線が差し込み接続される。それにより、コネクタ６１を経由して発光モジュール２１への給電が可能となっている。
【００６７】
２個のコンデンサ６５のうちの一方は、配線パターン２５の第２の正極パッド部２５ｄ及び中間パッド２７の一端部に半田付けされて、これらにわたって配設されている。同様に、２個のコンデンサ６５のうちの他方は、配線パターン２６の第２の負極パッド部２６ｆ及び中間パッド２７の他端部に半田付けされて、これらにわたって配設されている。各半導体発光素子４５に直流が供給される通常の点灯状態では、コンデンサ６５に電流が流れることはない。しかし、ノイズが重畳して交流が流れるような事態に至った場合、コンデンサ６５に電流が流れて配線パターン２５，２６が短絡され、それにより、各半導体発光素子４５に交流が供給されることを防止している。
【００６８】
図１０に示すように前記構成の発光モジュール２１は、そのモジュール基板２２の裏面、つまり、部品実装面２２ａと反対側の面を、前記モジュール設置部１２の底面１２ａに密接させて装置ベース１１に支持されている。それにより、モジュール基板２２からモジュール設置部１２への放熱ができるように発光モジュール２１が装置ベース１１に支持されている。このように支持された発光モジュール２１が灯体３に取付けられた状態で、発光面５７ａは、透光板５に対向されている。
【００６９】
前記モジュールの支持のために、図４及び図１０に示すように装置ベース１１に複数例えば２個の金属製の押え板７１がねじ止めされている。これら押え板７１の先端部はモジュール基板２２の周部に対向していて、この先端部にモジュール基板２２の周部を押圧する金属製のばね７２が取付けられている。これらのばね７２のばね力でモジュール基板２２の裏面が底面１２ａに密接された状態が保持されている。こうした保持によって、発光モジュール２１の点灯に伴う温度上昇と消灯に伴う温度下降によるヒートサイクルで、セラミックス製のモジュール基板２２にストレスが作用しても、このモジュール基板２２が損傷することを防止できるように構成されている。
【００７０】
前記構成の道路灯１への給電が行われると、発光モジュール２１が有した複数の半導体発光素子４５が一斉に発光するので、発光面５７ａから出射された白色の光は、透光板５を直接透過し、若しくは反射器１５の内面で反射された上で透光板５を透過して、照明対称の道路を照射する。この照明で、平面ミラーからなる第１の反射板１５ａ及び第２の反射板１５ｂで反射された光は、略広がらずに主に道路の長手方向に照射される。これとともに、カーブミラーからなる第３の反射板１５ｃ及び第４の反射板１５ｄで反射された光は、道路の幅方向に対する照射角を制御されて主に道路の幅方向に照射される。
【００７１】
こうした照明において発光面５７ａから出射される光は、半導体発光素子４５から封止樹脂５７を直接透過した光、封止樹脂５７内の蛍光体から放射されて封止樹脂５７を直接透過した光の他に、半導体発光素子４５の素子基板及びダイボンド材を通って部品実装面２２ａに入射されて、この部品実装面２２ａで反射されて封止樹脂５７を透過した光、及び蛍光体から放射されて封止樹脂５７を通って部品実装面２２ａに入射されて、この部品実装面２２ａで反射されて再び封止樹脂５７を透過した光を含んでいる。
【００７２】
発光モジュール２１は、既述のように部品実装面２２ａを有したモジュール基板２２が白色のセラミックス製で、その平均反射率は８０％以上であるので、部品実装面２２ａに入射された光、つまり、半導体発光素子４５をなす青色ＬＥＤが発した発光波長４４０ｎｍ〜４６０ｎｍの青色光、及び蛍光体が放射した発光波長４７０ｎｍ〜４９０ｎｍの黄色光を、道路方向、言い換えれば、光の取出し方向に効率良く反射させることができる。特に、モジュール基板２２の部品実装面２２ａの平均反射率を８５％以上９９％以下とした場合は、更に効率よく、部品実装面２２ａに入射された光を光の取出し方向に効率良く反射させることができる。
【００７３】
このように光を反射する部品実装面２２ａを有したモジュール基板２２は、白色のセラミックス製であり、その地肌面を部品実装面２２ａとして利用しているので、このモジュール基板２２での反射性能は、発光モジュール２１の使用開始からの経過時間に拘らず、一定に維持される。
【００７４】
更に、モジュール基板２２側での光の反射は、部品実装面２２ａだけではなく、封止樹脂５７で封止された銀製の配線パターン２５のワイヤ接続部２５ｂ、及び銀製の配線パターン２６の第１のワイヤ接続部２６ｂ並びに第２のワイヤ接続部２６ｄでも行われるが、これらワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄは、道路灯１が設置された時からの経過時間が長くなるほど、黒ずみが進行して、その光反射性能は次第に低下する。
【００７５】
しかし、前記構成の発光モジュール２１は、既述のように発光面５７ａの面積に対する銀製のワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの面積占有率が４０％以下に規定されている。言い換えれば、部品実装面２２ａでの反射面積が、発光面５７ａの面積の６０％を超える大きさに確保されている。この場合、銀製の配線パターン２５の正極パターン基部２５ａ、及び銀製の配線パターン２６の中間パターン部２６ｃは、封止樹脂５７で封止されておらず、発光面５７ａの外側に外れているので、前記面積占有率を４０％以下にする上で好ましい。
【００７６】
前記面積占有率の規定により、ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの黒化の進行に伴う光反射性能の低下が発光モジュール２１全体の光反射性能に与える影響を、小さく制限できる。したがって、実施例１の発光モジュールによれば、発光モジュール２１の光束維持率の低下を緩慢にすることが可能である。言い換えれば、発光面５７ａで覆われた反射領域での光反射性能の低下が緩慢である。それに伴い光の取出し効率が高く維持されるので、省エネルギー効果を促進することが可能である。
【００７７】
そして、このように光束維持率の低下が緩慢であることに伴い、光源としての発光モジュール２１が規定寿命例えば光束維持率が７０％に達するまでに要する時間が長い道路灯１を提供することが可能である。言い換えれば、封止された銀の部分の発光面５７ａに対する面積占有率が４０％以下であることにより、道路灯（照明器具）１が推奨寿命を超えて使用された場合にも、前記銀の部分の黒化に拘らず、発光モジュール２１の光束維持率を７０％以上に保持することができる。なお、道路灯１の交換の目安となる推奨寿命としては、光束維持率が７０％に達する時期をもって規定されている。
【００７８】
又、図１１は、前記構成の発光モジュール２１を用いて発明者が試験した結果に基づく、光束維持率と前記反射領域内での配線銀面積占有率との関係を示すグラフである。試験結果としては、配線銀面積占有率が１８％では光束維持率が８６％、配線銀面積占有率が２５％では光束維持率が８０％、配線銀面積占有率が３５％では光束維持率が７３％、配線銀面積占有率が４０％では光束維持率が６９％であることが確かめられた。この結果から配線銀面積占有率を４０％以下とすることで、光束維持率を７０％以上にできることが分かる。特に、配線銀面積占有率を１５％〜２５％とすることは、光束維持率を８０％以上できる点で好ましい。
【００７９】
なお、封止された銀の部分の発光面５７ａに対する面積占有率（つまり、前記配線銀面積占有率）が４０％を超えると、前記銀の部分の黒化の進行による発光モジュール２１全体の光反射性能に与える影響が大きくなり過ぎ、それに伴い発光モジュール２１の光束維持率の低下が早められて、光束維持率が７０％に達するまでに要する時間が短くなる。そのため、本実施形態の課題を解決できなくなるので不適当である。
【００８０】
又、封止樹脂５７で封止された配線パターン２５，２６のワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの発光面５７ａに対する面積占有率（つまり、前記配線銀面積占有率）は５％以上である。それにより、ワイヤ接続部２５ｂ，２６ｂ，２６ｄの幅を、これらの部分に対するボンディングワイヤ４８，４９、５１，５２のワイヤボンディングに支障がないように、ある程度広く形成できる。したがって、製造上の問題を招かないようにできる。特に、配線銀面積占有率が１５％未満である場合には、既述の面積の反射領域にＬＥＤチップ製の半導体発光素子４５を実装する時におけるワイヤボンディング領域がなくなってしまうことにより、発光モジュール２２の製造の実現性が極めて困難になる。しかし、こうした実装面での困難性は、配線銀面積占有率を１５％以上としたことで解消できる。したがって、配線銀面積占有率を１５％以上２５％以下とした発光モジュール２２によれば、製造面での困難性がないとともに光束維持率を８０％以上に確保することができる点で、好ましい。
【符号の説明】
【００８１】
１…道路灯（照明器具）、４…灯体（器具本体）、６…光源装置、２１…発光モジュール、２２…モジュール基板、２５…配線パターン、２６…配線パターン、４５…半導体発光素子、４７〜５２…ボンディングワイヤ、５７…封止樹脂、５７ａ…発光面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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