(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対峙する第一辺と第二辺とが平行であるＬＥＤチップを、対峙する第１辺と第２辺とが平行である基板の上に、第一辺と第１辺とが間隔をおいて平行をなし、第二辺と第２辺とが間隔をおいて平行をなすように実装し、かつ、複数の該ＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように実装し、複数の該ＬＥＤチップが直列回路を構成するようにし、
ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の第１辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、かつ、該ワイヤが、該第一辺から離れる向きにある隣のＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向にかからないようにし、
二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の第２辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設してなるＬＥＤ発光装置を用い、
ＬＥＤ発光装置を上向きに配置し、ＬＥＤチップの上面から光が上向きないし周囲に発せられるようにし、
ＬＥＤ発光装置の後方にＬＥＤチップの周りまで及ぶリフレクタを設けて、前記上向きないし周囲への光を前向きに反射するようにし、
ＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向が、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう真後ろ方向となるように、ＬＥＤ発光装置を配置することにより、第一辺側のパッド電極から架設されたワイヤが、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう後方への光路上に入らないようにした車両用ヘッドランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤチップを基板に実装してなるＬＥＤ発光装置及びこれを用いた車両用ヘッドランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高光出力のための大電流を流すため、及び／又は、面積当たりの電流密度を小さくして発光効率の高い低電流領域で駆動させるため、ＬＥＤチップの大型化（一辺が５００μｍ〜１ｍｍ）が進んでおり、このＬＥＤチップには、広面積の発光面に均一に電流供給すべく、複数のワイヤボンディング用のパッド電極が形成される（特許文献１，２）。
【０００３】
図１０に示す従来例１は、四つの大型のＬＥＤチップ１０１を、その実装に必要最小限の大きさのサブマウント基板１１１に一列配置・直列一回路に実装してなるＬＥＤ発光装置１１０である。ＬＥＤチップ１０１の発光面には、一辺の両隅の二つのパッド電極１０２と、両パッド電極１０２から線状に延出して発光面上に分散するフィンガー電極（図示略）とが形成されている。サブマウント基板１１１は、セラミック板１１２とその上面に形成された五つの導電パターン１１３とからなる配線基板である。下四つのパターンにＬＥＤチップ１０１が一つずつ載置され、チップ下面が電気的及び熱的に接合されている。また、各ＬＥＤチップ１０１の２つのパッド電極１０２，１０２から、図８における上隣の導電パターン１１３のボンディング領域にかけて、２本のワイヤ１０９，１０９が架設されボンディングされている。平面視でのパッド電極１０２，１０２からのワイヤ１０９，１０９の架設方向は、それぞれＬＥＤチップ１０１の対峙する辺１０１ａ，１０１ｂに対して直角離間方向（直角に離れる方向。以下同じ。）である。このため、２本のワイヤ１０９，１０９の端をボンディングする導電パターン１１３のパターン幅が大きくなり、サブマウント基板１１１のサイズが大きくなるという問題があった。
【０００４】
図１１に示す従来例２は、従来例１を二列化したもの、すなわち、八つのＬＥＤチップ１０１をサブマウント基板１２１に二列配置・直列二回路に実装してなるＬＥＤ発光装置１２０である。ワイヤ１０９，１０９の架設方向は実施例１と同様である。ＬＥＤチップ１０１の二列間に、一方列の一本のワイヤ１０９と他方列の一本のワイヤ１０９とが並ぶため、チップ間隔が大きくなり、サブマウント基板１２１のサイズも大きくなるという問題があった。
【０００５】
図１２に示す従来例３は、八つのＬＥＤチップ１０１を、照明器具の給電端子を接触させるための受電端子も備えたベース基板１３１に二列配置・直列二回路に実装してなるＬＥＤ発光装置１３０である。ワイヤ１０９，１０９の架設方向は実施例１と同様である。導電パターン１１３の例えば二つのアノードパターン１１３ａと一つのカソードコモンパターン１１３ｃとをＬＥＤ発光装置１３０の取付辺である下辺に延出し、それぞれの延出端部を受電端子としている。取付辺の左側と中央に二つのアノードパターン１３３ａが位置し、取付辺の右側にカソードコモンパターン１３３ｃが位置している。二回路のＬＥＤチップ１０１を同時に駆動すると、カソードコモンパターン１３３ｃには各アノードパターン１３３ａよりも多くの電流が流れるため、パターンの内部抵抗による電圧降下が大きい。よって、カソードコモンパターン１３３ｃは、各アノードパターン１３３ａよりも幅広にして、内部抵抗を小さくすべきである。しかし、照明器具の取付ホルダが備える給電端子１３６は等間隔に配置され、その位置が決まっていて変えられない場合が多いため、カソードコモンパターン１３３ｃを十分に幅広にできない場合があった。すなわち、右側のカソードコモンパターン１３３ｃを幅広にしようとしても、中央の給電端子１３６にかかってはいけないので、限界がある。
【０００６】
図１３に示す従来例４は、従来例１のＬＥＤ発光装置１１０を用いて構成した車両用ヘッドランプ１４０である。この車両用ヘッドランプ１４０では、従来例１のＬＥＤ発光装置１１０を受電端子付きのベース基板１４１に上向きに実装して、ＬＥＤチップ１０１の発光面から光が上向きないし周囲に発せられるようにし、ＬＥＤ発光装置１１０の後方（図１３において左方）にＬＥＤチップ１０１の周りまで及ぶリフレクタ１４２を設けて、前記上向きないし周囲への光を前向きに反射するようにし、ＬＥＤ発光装置１１０の前方（図１３において右方）に前照レンズ（図示略）を設けて、前記前向きの光を所定の範囲に集光するようにしている。
【０００７】
また、ＬＥＤチップ１０１の第一辺１０１ａに対する直角離間方向が、ＬＥＤチップ１０１からリフレクタ１４２に向かう真後ろ方向となるように、ＬＥＤ発光装置１１０を配置している。前記のとおり、第１辺１０１ａ側のパッド電極１０２からのワイヤ１０９の架設方向も、ＬＥＤチップ１０１の第一辺１０１ａに対する直角離間方向である。よって、ＬＥＤチップ１０１からリフレクタ１４２に向かう後方への光路上に該ワイヤ１０９が平行に入ることになり、ワイヤの影が生じる。このワイヤの影により光量が低下したり、この影が外部から見えて見栄えが悪化したりする問題があった。
【０００８】
なお、特許文献１には、ＬＥＤチップの発光面から上向きないし周囲に発せられる光をリフレクタにより前向きに反射させる車両用ヘッドランプが記載されているが、ＬＥＤチップのボンディング用ワイヤは照射方向である前向き方向を通過するものであり、また、発光面にパッド電極が複数ある形態、特に対角の二隅にパッド電極がある形態は開示されていない。また、特許文献３には、ＬＥＤチップの発光面の対角の二隅にパッド電極がある形態が記載され、該ＬＥＤチップを基板に斜めに実装する結果として、ボンディング用ワイヤを傾斜して架設しているが、同発明の課題はワイヤボンディング処理を円滑に行うというものであり、同本発明とは課題も構成も異なる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３２６６１号公報
【特許文献２】特開２００６−２４５５４２号公報
【特許文献３】特開２０００−１２４５０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の第一の目的は、ＬＥＤチップを基板に実装してなるＬＥＤ発光装置において、ワイヤをボンディングする基板の導電パターンのボンディング領域の幅を小さくして、基板のサイズを小さくし、さらに、ＬＥＤチップを複数列に配置する場合には、列間のチップ間隔を小さくすることにある。
【００１１】
本発明の第二の目的は、ＬＥＤチップを基板に実装してなるＬＥＤ発光装置において、基板の導電パターンにおけるコモンパターンを幅広にできるようにして、電気抵抗を低減し、電圧降下を小さくすることにある。
【００１２】
本発明の第三の目的は、ＬＥＤチップを基板に実装してなるＬＥＤ発光装置を用い、ＬＥＤチップの発光面から上向きないし周囲に発せられる光をリフレクタで前向きに反射させる車両用ヘッドランプにおいて、ＬＥＤチップからリフレクタへ向かう光路上にワイヤが入らないようにして、ワイヤの影が生じないようにし、光量の低下と見栄えの悪化とを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するため、次の手段（１）〜（６）をとった。
【００１４】
（１）対峙する第一辺と第二辺とが平行であるＬＥＤチップを、対峙する第１辺と第２辺とが平行である基板の上に、第一辺と第１辺とが間隔をおいて平行をなし、第二辺と第２辺とが間隔をおいて平行をなすように実装し、
ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の第１辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、
二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の第２辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設してなるＬＥＤ発光装置。
【００１５】
（２）上記（１）のＬＥＤ発光装置において、複数のＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように基板の上に実装し、複数のＬＥＤチップが直列回路を構成するようにしたＬＥＤ発光装置。
【００１６】
（３）対峙する第一辺と第二辺とが平行である第一ＬＥＤチップと、対峙する第一辺と第二辺とが平行である第二ＬＥＤチップとを、対峙する第１辺と第２辺とが平行である基板の上に、第一ＬＥＤチップの第一辺と基板の第１辺とが間隔をおいて平行をなし、第一ＬＥＤチップの第二辺と第二ＬＥＤチップの第一辺とがチップ間隔をおいて平行をなし、第二ＬＥＤチップの第二辺と基板の第２辺とが間隔をおいて平行をなすように実装し、
第一ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の第１辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、
第一ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の前記チップ間隔における第一ＬＥＤチップ寄りの上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、
第二ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の前記チップ間隔における第二ＬＥＤチップ寄りの上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、
第二ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の第２辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、
第一ＬＥＤチップと第二ＬＥＤチップとで並列回路を構成するようにしたＬＥＤ発光装置。
【００１７】
（４）上記（３）のＬＥＤ発光装置において、複数の第一ＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように基板の上に実装し、複数の第一ＬＥＤチップが直列回路を構成するようにし、複数の第二ＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように基板の上に実装し、複数の第二ＬＥＤチップが直列回路を構成するようにしたＬＥＤ発光装置。
【００１８】
（５）上記（３）又は（４）のＬＥＤ発光装置において、基板の第３辺を照明器具への取付辺とし、該取付辺の中央部に、前記並列回路の一方極のコモンパターンを配置し、該取付辺の中央部を挟む両側部に、前記並列回路の他方極の２つのパターンを配置したＬＥＤ発光装置。
【００１９】
（６）対峙する第一辺と第二辺とが平行であるＬＥＤチップを、対峙する第１辺と第２辺とが平行である基板の上に、第一辺と第１辺とが間隔をおいて平行をなし、第二辺と第２辺とが間隔をおいて平行をなすように実装し、かつ、複数の該ＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように実装し、複数の該ＬＥＤチップが直列回路を構成するようにし、
ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の第１辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、かつ、該ワイヤが、該第一辺から離れる向きにある隣のＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向にかからないようにし、
二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の第２辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設してなるＬＥＤ発光装置を用い、
ＬＥＤ発光装置を上向きに配置し、ＬＥＤチップの上面から光が上向きないし周囲に発せられるようにし、
ＬＥＤ発光装置の後方にＬＥＤチップの周りまで及ぶリフレクタを設けて、前記上向きないし周囲への光を前向きに反射するようにし、
ＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向が、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう真後ろ方向となるように、ＬＥＤ発光装置を配置することにより、第一辺側のパッド電極から架設されたワイヤが、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう後方への光路上に入らないようにした車両用ヘッドランプ。
【００２０】
以下に、上記各手段における各要素の理由、例示、好ましい態様等について説明する。
【００２１】
１．ＬＥＤチップ
ＬＥＤチップは、上面の少なくとも対角の二隅に二つのパッド電極が設けられたものであればよく、その二つが共にｎ電極である態様、その二つが共にｐ電極である態様、その二つがｎ電極とｐ電極の組み合わせである態様のいずれでもよい。その二つが同一極であるときは、ＬＥＤチップの下面に他極を設けることができ、この場合、導電性の支持基板を備えることになる。
そして、導電性の支持基板を備えるチップが好ましく、その製法としてはＬＬＯ（レーザー・リフト・オフ）法によるものが好ましい。ＬＬＯ法によるチップは、極薄い半導体層の上面のみが光放出面となり、側面から側方に放射される光が少ないことから、他チップよりも配向（ＦＷＨＭ）が狭く、かつ光度が高いため、リフレクタに光を照射しやすく光学制御しやすいからである。一方、サファイアやＧａＮ等の透明な基板を備えるチップは、適用可能ではあるが、基板内の導光により、基板側面からも光放射されるため、配向が広くなる。
サイズは、特に限定されないが、大電流に対応すべく、及び／又は、電流密度を小さくし、発光効率の高い小電流領域で駆動させるため、一辺が５００μｍ〜１．５ｍｍの矩形をなす大型のものが好ましい。
発光色は、特に限定されず、赤色領域、緑色領域、青色領域、紫色領域又は紫外領域にピーク波長を有するものを例示できる。ＬＥＤチップ近傍に設けた蛍光体を励起させて蛍光とともに白色を得る場合には、青色領域、紫色領域又は紫外領域にピーク波長を有するものが好ましい（特に、上記（６）の車両用ヘッドランプの場合）。
半導体層の材料は、特に限定されないが、窒化ガリウム（ＧａＮ）系、酸化亜鉛（ＺｎＯ）系、セレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）系、炭化珪素（ＳｉＣ）系等を例示できる。
発光層のタイプは、特に限定されないが、発光効率を高めるため、多重量子井戸型が好ましい。
【００２２】
２．基板
基板は、特に限定されず、例えば、ＬＥＤチップの実装に必要最小限の大きさのサブマウント基板でもよいし、さらに照明器具の給電端子を接触させるための受電端子も備えたベース基板でもよい。基板の材料としては、特に限定されないが、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ホウ素等のセラミックを例示できる。
【００２３】
３．ワイヤ
ＬＥＤチップの第一辺側のパッド電極からのワイヤの架設方向を、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向とし、ＬＥＤチップの第二辺側のパッド電極からのワイヤの架設方向を、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向とした理由は、次のとおりである。
上記（１）（２）のＬＥＤ発光装置は、例えば上記（６）の車両用ヘッドランプのように、ＬＥＤチップ上面からの上向きないし周囲への光をリフレクタにより前向きに反射して使用することが多い。
この場合、第一辺をリフレクタ側にすると、第一辺側のパッド電極からのワイヤのうち、特に該パッド電極から立ち上がったすぐの部分が、ＬＥＤチップからリフレクタに向かって後方へ且つ斜め上方へ放射される光の光路上に位置しやすい。そこで、該ワイヤの架設方向については、直角離間方向Ｄに対して第一辺から離れる向きに傾斜させて、該ワイヤの該部分が該光路上に位置しないようにしたのである。この傾斜角を１５〜４０度としたのは、１５度未満では、上記（１）〜（４）で導電パターンのボンディング領域の幅を小さくする作用効果が低くなるからであり、４０度を超えると、上記（２）（４）のように複数のＬＥＤチップを列状に実装して直列回路を構成するときに、該ワイヤが隣のＬＥＤチップからリフレクタに向かって放射される光路上に位置するおそれが生じるからである。この傾斜角は２０〜４０度がより好ましい。
一方、ＬＥＤチップから前方へ放射される光は、真っ直ぐ前方へ放射される光が利用の中心となり、斜め上方へ放射される光はあまり利用されない。そして、第二辺側のパッド電極からのワイヤのうち、該パッド電極から立ち上がったすぐの部分は、真っ直ぐ前方へ放射される光の光路上に位置しにくい。そこで、該ワイヤ９ｂの架設方向については、直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに傾斜させて、第一辺側のパッド電極からのワイヤと第二辺側のパッド電極からのワイヤの導電パターン側の先端間が離れすぎないようにし、導電パターンを設けやすくしたのである。この傾斜角を１５〜４０度としたのは、１５度未満では、上記（１）〜（４）で導電パターンのボンディング領域の幅を小さくする作用効果が低くなるからであり、４０度を超えると、第二辺側のパッド電極からのワイヤのうちパッド電極から離れた部分が、真っ直ぐ前方へ放射される光の光路上に位置するようになるからである。この傾斜角は２０〜４０度がより好ましい。
【００２４】
４．照明器具
本発明のＬＥＤ発光装置を用いる照明器具は、特に限定されず、車両用ヘッドランプ、建物用照明ランプ、プロジェクタ用ランプ等を例示できる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、ＬＥＤチップを基板に実装してなるＬＥＤ発光装置において、ワイヤをボンディングする基板の導電パターンのボンディング領域の幅を小さくして、基板のサイズを小さくし、さらに、ＬＥＤチップを複数列に配置する場合には、列間のチップ間隔を小さくすることができる。この効果に加え、ＬＥＤチップの発光面から上向きないし周囲に発せられる光をリフレクタで前向きに反射させる車両用ヘッドランプにおいて、ＬＥＤチップからリフレクタへ向かう光路上にワイヤが入らないようにして、ワイヤの影が生じないようにし、光量の低下と見栄えの悪化とを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図２】（ａ）は同ＬＥＤ発光装置に用いたＬＥＤチップの斜視図、（ｂ）は図１のＩＩｂ−ＩＩｂ断面図である。
【図３】実施例２のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図４】実施例３のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図５】実施例４のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図６】実施例５の車両用ヘッドランプ（実施例１のＬＥＤ発光装置を使用）の要部平面図である。
【図７】同車両用ヘッドランプの側断面図である。
【図８】実施例６の車両用ヘッドランプ（実施例３のＬＥＤ発光装置を使用）の要部平面図である。
【図９】同車両用ヘッドランプの側断面図である。
【図１０】従来例１のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図１１】従来例２のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図１２】従来例３のＬＥＤ発光装置の平面図である。
【図１３】従来例４の車両用ヘッドランプ（従来例１のＬＥＤ発光装置を使用）の要部平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
対峙する第一辺と第二辺とが平行であるＬＥＤチップを、対峙する第１辺と第２辺とが平行である基板の上に、第一辺と第１辺とが間隔をおいて平行をなし、第二辺と第２辺とが間隔をおいて平行をなすように実装し、かつ、複数の該ＬＥＤチップをそれらの第一辺が一直線上に揃う列状をなすように実装し、複数の該ＬＥＤチップが直列回路を構成するようにし、
ＬＥＤチップの上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極のうちの第一辺側のパッド電極と、基板の第１辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第一辺に対する直角離間方向に対して第一辺から離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設し、かつ、該ワイヤが、該第一辺から離れる向きにある隣のＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向にかからないようにし、
二つのパッド電極のうちの第二辺側のパッド電極と、基板の第２辺側の上面に設けられた導電パターンのボンディング領域との間に、ワイヤを、平面視における該パッド電極からの架設方向が、該第二辺に対する直角離間方向に対して第二辺に近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設してなるＬＥＤ発光装置を用い、
ＬＥＤ発光装置を上向きに配置し、ＬＥＤチップの上面から光が上向きないし周囲に発せられるようにし、
ＬＥＤ発光装置の後方にＬＥＤチップの周りまで及ぶリフレクタを設けて、前記上向きないし周囲への光を前向きに反射するようにし、
ＬＥＤチップの第一辺に対する直角離間方向が、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう真後ろ方向となるように、ＬＥＤ発光装置を配置することにより、第一辺側のパッド電極から架設されたワイヤが、ＬＥＤチップからリフレクタに向かう後方への光路上に入らないようにした車両用ヘッドランプである。
これにより、ワイヤをボンディングする基板の導電パターンのボンディング領域の幅を小さくして、基板のサイズを小さくしたＬＥＤ発光装置を得ることができ、また、ワイヤの影が生じないようにし、光量の低下と見栄えの悪化とを防止することもできる。
複数のＬＥＤチップを列状に実装したこの列を複数列にして、並列回路を構成することもできる。
【実施例１】
【００３０】
図１及び図２に示す実施例１は、四つのＬＥＤチップ１を、その実装に必要最小限の大きさのサブマウント基板１１に一列配置・直列一回路に実装してなるＬＥＤ発光装置１０である。
【００３１】
本実施例１で用いたＬＥＤチップ１は、平面視で一辺１ｍｍの正方形をなすものであり、図１において左右に対峙する第一辺１ａと第二辺１ｂとが平行である。また、ＬＥＤチップ１は、ＬＬＯ（レーザー・リフト・オフ）法により形成されたものであり、図２に示すように、上から順に、ｎ電極２、半導体層３、導電性接着層４、導電性基板５、ｐ電極６を含む。半導体層３は、上から順に、ｎ型クラッド層、多重量子井戸型発光層、ｐ型クラッド層（図示略）を含むものである。半導体層３は前記正方形のほぼ全体に広がる広面積に形成されており、その発光面であるｎ型クラッド層の上面に均一に電流供給すべく、ｎ電極２は、発光面である上面の対角の二隅に設けられたワイヤボンディング用の二つのパッド電極７ａ，７ｂと、両パッド電極７ａ，７ｂから線状に延出して上面に分散するフィンガー電極（図示略）とを備える。ｐ電極６は、導電性基板５の下面全体に設けられている。なお、ＬＥＤチップ１は、上面の少なくとも対角の二隅に二つのパッド電極を備えるものであれば、上記例示のものに限定されない。例えば、上面にｐ電極が設けられ、反対面にｎ電極が設けられたものでもよいし、発光面にｐ電極とｎ電極とが設けられたものでもよい。
【００３２】
サブマウント基板１１は、絶縁性で高熱伝導性のセラミック板１２（例えば窒化アルミニウム）とその上面に形成された導電パターン１３とからなる配線基板であり、平面視で長方形をなし、図１において左右に対峙する第１辺１１ａと第２辺１１ｂとが平行である。導電パターン１３は、間に絶縁領域１４をおいて一列に並ぶ五つのパターンであり、そのうちの図１における下四つのパターンにＬＥＤチップ１が一つずつ載置され、各ｐ電極６の全面が電気的及び熱的に接合されている。また、各ＬＥＤチップ１のｎ電極２の２つのパッド電極７ａ，７ｂから、図１における上隣の導電パターン１３のボンディング領域にかけて、２本のワイヤ９ａ，９ｂが架設されボンディングされている。ワイヤ９ａ，９ｂは、例えば金ワイヤである。これにより、四つのＬＥＤチップ１が一列状に配置されるとともに直列一回路に実装されたＬＥＤ発光装置が構成されている。導電パターン１３のうち、図１における一番下のパターンがアノードであり、一番上のパターンがカソードである。
【００３３】
本実施例１の特徴は、次の点にある。
・四つのＬＥＤチップ１を、サブマウント基板１１の上に、各ＬＥＤチップ１の第一辺１ａとサブマウント基板１１の第１辺１１ａとが間隔をおいて平行をなし、各ＬＥＤチップ１の第二辺１ｂとサブマウント基板１１の第２辺１１ｂとが間隔をおいて平行をなすように実装したこと。なお、四つのＬＥＤチップ１は、それらの第一辺１ａが一直線上に揃う列状をなす。
・ＬＥＤチップ１の上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第一辺１ａ側のパッド電極７ａと、サブマウント基板１１の第１辺１１ａ側の上面に設けられた導電パターン１３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ａを、平面視における該パッド電極７ａからの架設方向が、該第一辺１ａに対する直角離間方向Ｄに対して第一辺１ａから離れる向きに１５〜４０度（傾斜角θ）（図示例では２０〜２５度）傾斜した方向であるように架設したこと。
・二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第二辺１ｂ側のパッド電極７ｂと、サブマウント基板１１の第２辺１１ｂ側の上面に設けられた導電パターン１３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ｂを、平面視における該パッド電極７ｂからの架設方向が、該第二辺１ｂに対する直角離間方向Ｄに対して第二辺１ｂに近付く向きに１５〜４０度（傾斜角θ）（図示例では２０〜２５度）傾斜した方向であるように架設したこと。
【００３４】
このように、平面視でのパッド電極７ａ，７ｂからのワイヤ９ａ，９ｂの架設方向が、第一辺１ａ側又は第二辺１ｂに対する直角離間方向に対して１５〜４０度傾斜した方向であることにより、図１０に示した従来例１よりも、ワイヤ９ａ，９ｂの端をボンディングする導電パターン１３のボンディング領域の幅を小さくして、サブマウント基板１１のサイズを小さくすることができる。
【実施例２】
【００３５】
図３に示す実施例２は、八つのＬＥＤチップ１を、その実装に必要最小限の大きさのサブマウント基板２１に二列配置・直列二回路に実装してなるＬＥＤ発光装置２０である。
【００３６】
本実施例２で用いたＬＥＤチップ１は、本実施例１で用いたＬＥＤチップ１と同じである。図３において左列の四つのＬＥＤチップ１を第一ＬＥＤチップといい、右列の四つのＬＥＤチップ１を第二ＬＥＤチップという。
【００３７】
サブマウント基板２１は、絶縁性で高熱伝導性のセラミック板２２（例えば窒化アルミニウム）とその上面に配線パターン形成された導電パターン２３とからなる配線基板であり、平面視で長方形をなし、図３において左右に対峙する第１辺２１ａと第２辺２１ｂとが平行である。導電パターン２３は、間に絶縁領域２４をおいて左右に五つずつで二列に並ぶ十のパターンであり、そのうちの図３における下八つのパターンにＬＥＤチップ１が一つずつ載置され、各ｐ電極６の全面が電気的及び熱的に接合されている。また、各ＬＥＤチップ１のｎ電極２の２つのパッド電極７ａ，７ｂから、図３における上隣の導電パターン２３のパターンにかけて、２本のワイヤ９ａ，９ｂが架設されボンディングされている。これにより、八つのＬＥＤチップ１が二列状に配置されるとともに直列二回路に実装されたＬＥＤ発光装置が構成されている。導電パターン２３のうち、図３における一番下の二つのパターンがアノードであり、一番上の二つのパターンがカソードである。アノードの二つのパターンを結合してアノードコモンにしたり、又は、カソードの二つのパターンを結合してカソードコモンにしたりしてもよい。
【００３８】
本実施例２の特徴は、次の点にある。
・四つの第一ＬＥＤチップ１と、四つの第二ＬＥＤチップ１とを、サブマウント基板２１の上に、第一ＬＥＤチップ１の第一辺１ａとサブマウント基板２１の第１辺２１ａとが間隔をおいて平行をなし、第一ＬＥＤチップ１の第二辺１ｂと第二ＬＥＤチップ１の第一辺１ａとがチップ間隔をおいて平行をなし、第二ＬＥＤチップ１の第二辺１ｂとサブマウント基板２１の第２辺２１ｂとが間隔をおいて平行をなすように実装したこと。なお、四つの第一ＬＥＤチップ１は、それらの第一辺１ａが一直線上に揃う列状をなす。また、四つの第二ＬＥＤチップ１も、それらの第一辺１ａが一直線上に揃う列状をなす。
・第一ＬＥＤチップ１の上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第一辺１ａ側のパッド電極７ａと、サブマウント基板２１の第１辺２１ａ側の上面に設けられた導電パターン２３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ａを、平面視における該パッド電極７ａからの架設方向が、該第一辺１ａに対する直角離間方向に対して第一辺１ａから離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設したこと。
・第一ＬＥＤチップ１の上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第二辺１ｂ側のパッド電極７ｂと、サブマウント基板２１の前記チップ間隔における第一ＬＥＤチップ１寄りの上面に設けられた導電パターン２３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ｂを、平面視における該パッド電極７ｂからの架設方向が、該第二辺１ｂに対する直角離間方向に対して第二辺１ｂに近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設したこと。
・第二ＬＥＤチップ１の上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第一辺１ａ側のパッド電極７ａと、サブマウント基板２１の前記チップ間隔における第二ＬＥＤチップ１寄りの上面に設けられた導電パターン２３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ａを、平面視における該パッド電極７ａからの架設方向が、該第一辺１ａに対する直角離間方向に対して第一辺１ａから離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設したこと。
・第二ＬＥＤチップ１の上面の対角の二隅に設けられた二つのパッド電極７ａ，７ｂのうちの第二辺１ｂ側のパッド電極７ｂと、サブマウント基板２１の第２辺２１ｂ側の上面に設けられた導電パターン２３のボンディング領域との間に、ワイヤ９ｂを、平面視における該パッド電極７ｂからの架設方向が、該第二辺１ｂに対する直角離間方向に対して第二辺１ｂに近付く向きに１５〜４０度傾斜した方向であるように架設したこと。
・第一ＬＥＤチップ１と第二ＬＥＤチップ１とで並列回路を構成するようにしたこと。なお、四つの第一ＬＥＤチップ１は直列接続され、四つの第二ＬＥＤチップ１は直列接続されている。
【００３９】
本実施例２も、実施例１と同様に、平面視でのパッド電極７ａ，７ｂからのワイヤ９ａ，９ｂの架設方向が、第一辺１ａ側又は第二辺１ｂに対する直角離間方向に対して１５〜４０度傾斜した方向であることにより、図９に示した従来例２よりも、ワイヤ９ａ，９ｂの端をボンディングする導電パターン２３のボンディング領域の幅を小さくして、サブマウント基板２１のサイズを小さくしたり、二列間のチップ間隔を小さくしたりすることができる。
【実施例３】
【００４０】
図４に示す実施例３は、八つのＬＥＤチップ１を、照明器具の給電端子を接触させるための受電端子も備えたベース基板３１に二列配置・直列二回路に実装してなるＬＥＤ発光装置３０である。
【００４１】
本実施例３で用いたＬＥＤチップ１は、本実施例１で用いたＬＥＤチップ１と同じである。
【００４２】
ベース基板３１は、絶縁性で高熱伝導性のセラミック板３２（例えば窒化アルミニウム）とその上面に配線パターン形成された導電パターン３３とを含む配線基板であり、平面視で長方形をなし、図４において左右に対峙する第１辺３１ａと第２辺３１ｂとが平行である。ベース基板３１の第３辺である上辺が、照明器具への取付辺となっている。導電パターン３３は、間に絶縁領域３４をおいて左右に四つずつで二列に並ぶ八つのパターンと、該八つのパターンの上に絶縁領域３４をおいて並ぶ一つの相対的に幅広のパターンであり、該八つのパターンにＬＥＤチップ１が一つずつ載置され、各ｐ電極６の全面が電気的及び熱的に接合されている。図４において左列の四つのＬＥＤチップ１を第一ＬＥＤチップといい、右列の四つのＬＥＤチップ１を第二ＬＥＤチップという。また、各ＬＥＤチップ１のｎ電極２の２つのパッド電極７ａ，７ｂから、図４における上隣の導電パターン３３のパターンにかけて、２本のワイヤ９ａ，９ｂが架設されボンディングされている。これにより、八つのＬＥＤチップ１が二列状に配置されるとともに直列二回路に実装されたＬＥＤ発光装置が構成されている。導電パターン３３のうち、図４における一番下の二つのパターンがアノードパターン３３ａであり、一番上の一つの幅広のパターンがカソードコモンパターン３３ｃである。
【００４３】
本実施例３においても、ベース基板３１に対するＬＥＤチップ１の平行配置やワイヤ９ａ，９ｂの架設方向に関する特徴は、実施例２と同様であるから、受電端子付きの大きいベース基板３１ではあるが、ベース基板３１のサイズを極力小さくしたり、二列間のチップ間隔を極力小さくしたりすることができる。
【００４４】
さらに、本実施例３の特徴は、導電パターン３３のコモンパターンを広くすることができた点にある。すなわち、他のパターンよりも相対的に幅広のカソードコモンパターン３３ｃは、幅広のまま図４における上方へ延出し、その延出端部が取付辺である上辺の中央に位置するカソード受電端子３５ｃとなっており、これに照明器具が備える中央の給電端子３６が接触する。また、左側のアノードパターン３３ａは、ＬＥＤチップ１の左列よりも絶縁領域３４をおいた左側を上方へ延出し、その延出端部が取付辺である上辺の左側に位置するアノード受電端子３５ａとなっており、これに照明器具が備える左側の給電端子３６が接触する。右側のアノードパターン３３ａは、ＬＥＤチップ１の右列よりも絶縁領域３４をおいた右側を上方へ延出し、その延出端部が取付辺である上辺の右側に位置するアノード受電端子３５ａとなっており、これに照明器具が備える右側の給電端子３６が接触する。
【００４５】
従来例３で説明したように、照明器具の取付ホルダが備える給電端子３６が等間隔に配置され、その位置が決まっている場合でも、本実施例３では、カソードコモンパターン３３ｃをＬＥＤ発光装置の取付辺の中央に設けることにより、カソードコモンパターン３３ｃの幅を広くとることができるため、電気抵抗を低減して、電圧降下を小さくすることができる。また、パターン設計に余裕ができ、給電端子３６付近の絶縁領域３４を拡げることもできるので、回路のショートに対する安全性が高まる。
【実施例４】
【００４６】
図５に示す実施例４も実施例３と同じく、八つのＬＥＤチップ１を、照明器具の給電端子を接触させるための受電端子も備えたベース基板４１に二列配置・直列二回路に実装してなるＬＥＤ発光装置４０であるが、アノードコモンとした点において実施例３と相違するものである。
【００４７】
本実施例４で用いたＬＥＤチップ１は、本実施例１で用いたＬＥＤチップ１と同じである。
【００４８】
ベース基板４１は、絶縁性で高熱伝導性のセラミック板４２（例えば窒化アルミニウム）とその上面に配線パターン形成された導電パターン４３とを含む配線基板であり、平面視で長方形をなし、図５において左右に対峙する第１辺４１ａと第２辺４１ｂとが平行である。ベース基板４１の第３辺である下辺が、照明器具への取付辺となっている。導電パターン４３は、間に絶縁領域４４をおいて左右に四つずつで二列に並ぶ八つのパターンと、該八つのパターンの下に絶縁領域４４をおいて並ぶ一つの相対的に幅広のパターンであり、該八つのうちの下六つのパターンにＬＥＤチップ１が一つずつ載置され、一つの幅広のパターンにＬＥＤチップ１が二つ載置され、各ｐ電極６の全面が電気的及び熱的に接合されている。また、各ＬＥＤチップ１のｎ電極２の２つのパッド電極７ａ，７ｂから、図５における上隣の導電パターン４３のパターンにかけて、２本のワイヤ９ａ，９ｂが架設されボンディングされている。これにより、八つのＬＥＤチップ１が二列状に配置されるとともに直列二回路に実装されたＬＥＤ発光装置が構成されている。導電パターン４３のうち、図５における一番下の一つの幅広のパターンがアノードコモンパターン４３ａであり、一番上の二つのパターンがカソードパターン４３ｃである。
【００４９】
本実施例４においても、ベース基板４１に対するＬＥＤチップ１の平行配置やワイヤ９ａ，９ｂの架設方向に関する特徴は、実施例２と同様であるから、受電端子付きの大きい基板４１ではあるが、基板４１のサイズを極力小さくしたり、二列間のチップ間隔を極力小さくしたりすることができる。
【００５０】
他のパターンよりも相対的に幅広のアノードコモンパターン４３ａは、その幅広のまま図５における下方へ延出し、その延出端部がの取付辺である下辺の中央に位置するアノード受電端子４５ａとなっており、これに照明器具が備える中央の給電端子４６が接触する。また、左側のカソードパターン４３ｃは、ＬＥＤチップ１の左列よりも絶縁領域４４をおいた左側を下方へ延出し、その延出端部が取付辺である下辺の左側に位置するカソード受電端子４５ｃとなっており、これに照明器具が備える左側の給電端子４６が接触する。右側のカソードパターン４３ｃは、ＬＥＤチップ１の右列よりも絶縁領域４４をおいた右側を下方へ延出し、その延出端部が取付辺である下辺の右側に位置するカソード受電端子４５ｃとなっており、これに照明器具が備える右側の給電端子４６が接触する。
【００５１】
本実施例４によっても、実施例３と同様の理由により、アノードコモンパターン４３ａの幅を広くとることができるため、電気抵抗を低減して、電圧降下を小さくすることができる。また、パターン設計に余裕ができ、給電端子３６付近の絶縁領域４４を拡げることもできるので、回路のショートに対する安全性が高まる。
【実施例５】
【００５２】
図６及び図７に示す実施例５は、実施例１のＬＥＤ発光装置１０を用いて構成した車両用ヘッドランプ５０である。
【００５３】
車両用ヘッドランプ５０は、実施例１のＬＥＤ発光装置１０を受電端子付きのベース基板５２に上向きに実装してなり上向きに配設されたＬＥＤパッケージ５１と、ＬＥＤパッケージの後方（図６及び図７において左方）にＬＥＤチップ１の周りまで及ぶ略半割放物面状のリフレクタ５８と、ＬＥＤパッケージの前方（図６及び図７において右方）に設けられた前照レンズ５９とを含んで構成されている。四つのＬＥＤチップ１の中央部はリフレクタ５８の焦点又はその近傍に配置されており、ＬＥＤチップ１の発光面から上向きないし周囲に発せられる光をリフレクタ５８により前向きに反射し、この前向きの光を前照レンズ５９により所定の範囲に集光するようにしている。
【００５４】
ＬＥＤパッケージ５１のベース基板５２は、セラミック板５３（例えば窒化アルミニウム）とその上面に配線パターン形成された導電パターン５４とを含む配線基板である。導電パターン５４は、ＬＥＤ発光装置１０のサブマウント基板１１を接合する中央のパターンと、ＬＥＤ発光装置１０のカソードをワイヤボンディングで接続する右側のカソードパターンと、ＬＥＤ発光装置１０のアノードをワイヤボンディングで接続する左側のアノードパターンとを、間に絶縁領域５５をおいて有する。カソードパターンとアノードパターンにはそれぞれ給電端子５６が接触する。ベース基板５２上にはＬＥＤチップ１を囲むシェル状のカバー５７が設けられている。ＬＥＤチップ１の発光色が例えば青色である場合、ＬＥＤチップ１の表面に塗布される樹脂に例えば黄色蛍光体が含有され、外部へは白色光が放射されるようになっている。
【００５５】
また、ＬＥＤチップ１の第一辺１ａに対する直角離間方向Ｄが、ＬＥＤチップ１からリフレクタ５８に向かう真後ろ方向となるように、ＬＥＤ発光装置１０を配置している。そして、実施例１（図１）で説明したとおり、ＬＥＤチップ１の第一辺１ａ側のパッド電極７ａからのワイヤ９ａの架設方向は、該第一辺１ａに対する直角離間方向Ｄに対して第一辺１ａから離れる向きに１５〜４０度傾斜した方向であり、かつ、該ワイヤ９ａが、該第一辺１ａから離れる向きにある隣（図では上隣）のＬＥＤチップ１の第一辺１ａに対する直角離間方向にかからないようにしてある。このため、ＬＥＤチップ１からリフレクタ５８に向かう後方へ（特に後方へ且つ斜め上方へ）の光路上にワイヤ９ａが入らず、ワイヤの影が生じない。よって、ワイヤの影による光量の低下を防止することができ、ワイヤの影が外部から見えることもないため見栄えの悪化を防止することができる。
【実施例６】
【００５６】
図８及び図９に示す実施例６は、実施例３のＬＥＤ発光装置３０を用いて、実施例５と同様に構成した車両用ヘッドランプ６０である。
【００５７】
本実施例６によっても、実施例５と同様の理由により、ワイヤの影による光量の低下を防止することができ、ワイヤの影が外部から見えることもないため見栄えの悪化を防止することができる。さらに本実施例６では、左列の四つの第一ＬＥＤチップ１と、右列の四つの第二ＬＥＤチップ１とを、リフレクタ５８の焦点に対する前後方向位置が互いに異なるように配置し、第一ＬＥＤチップ１と第二ＬＥＤチップ１とを選択的に点灯させることにより、リフレクタ５８による反射の仕方を変えて、ヘッドランプの照射範囲を変えることができる。
【００５８】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
【符号の説明】
【００５９】
１    ＬＥＤチップ
１ａ  第一辺
１ｂ  第二辺
７ａ  パッド電極
７ｂ  パッド電極
９ａ  ワイヤ
９ｂ  ワイヤ
１０    ＬＥＤ発光装置
１１    サブマウント基板
１１ａ  第１辺
１１ｂ  第２辺
１２    セラミック板
１３    導電パターン
２０    ＬＥＤ発光装置
２１    サブマウント基板
２１ａ  第１辺
２１ｂ  第２辺
２２    セラミック板
２３    導電パターン
３０    ＬＥＤ発光装置
３１    ベース基板
３１ａ  第１辺
３１ｂ  第２辺
３２    セラミック板
３３    導電パターン
３３ａ  アノードパターン
３３ｃ  カソードコモンパターン
４０    ＬＥＤ発光装置
４１    ベース基板
４１ａ  第１辺
４１ｂ  第２辺
４２    セラミック板
４３    導電パターン
４３ａ  アノードコモンパターン
４３ｃ  カソードパターン
５０    車両用ヘッドランプ
５８    リフレクタ
６０    車両用ヘッドランプ
【図１】
0005407993.tif 000002
【図２】
0005407993.tif 000003
【図３】
0005407993.tif 000004
【図４】
0005407993.tif 000005
【図５】
0005407993.tif 000006
【図６】
0005407993.tif 000007
【図７】
0005407993.tif 000008
【図８】
0005407993.tif 000009
【図９】
0005407993.tif 000010
【図１０】
0005407993.tif 000011
【図１１】
0005407993.tif 000012
【図１２】
0005407993.tif 000013
【図１３】
0005407993.tif 000014