(57)【要約】【課題】色ムラの課題を解決した大光量かつ高輝度の多色ＬＥＤ照明装置および照明器具の提供。【解決手段】実装基板と、多数個のＬＥＤチップを有する発光面と、を備える多色ＬＥＤ照明装置であって、２個以上の赤色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる赤色ライン、２個以上の緑色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる緑色ライン、および、２個以上の青色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる青色ライン、をそれぞれ複数組備え、さらに、発光面を露出させる開口部を有し、実装基板の上方に配置されるプリント配線基板を備え、プリント配線基板が、赤色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、緑色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、および、青色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を積層して構成される多色ＬＥＤ照明装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板と、多数個のＬＥＤチップを有する発光面と、を備える多色ＬＥＤ照明装置であって、
２個以上の赤色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる赤色ライン、
２個以上の緑色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる緑色ライン、および、
２個以上の青色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる青色ライン、をそれぞれ複数組備え、
さらに、前記発光面を露出させる開口部を有し、前記実装基板の上方に配置されるプリント配線基板を備え、
前記プリント配線基板が、前記赤色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記緑色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、および、前記青色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を積層して構成されることを特徴とする多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
さらに、２個以上の白色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる白色ラインを備え、
前記プリント配線基板が、前記白色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を備えることを特徴とする請求項１に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
実装基板と、多数個のＬＥＤチップを有する発光面と、を備える多色ＬＥＤ照明装置であって、
４個以上の赤色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる赤色ライン、
４個以上の緑色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる緑色ライン、
４個以上の青色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる青色ライン、および、
４個以上の白色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる白色ライン、をそれぞれ複数組備え、
前記発光面が、平行四辺形の頂点を構成するように配置された前記赤色ＬＥＤチップ、前記緑色ＬＥＤチップ、前記青色ＬＥＤチップおよび前記白色ＬＥＤチップからなる単位ＬＥＤチップ群を、前記第一の直線方向および前記第一の直線方向と直交する第二の直線方向に連続配置して構成されることを特徴とする多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記赤色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記緑色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されること、
前記赤色ＬＥＤチップと前記緑色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記青色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されること、または、
前記赤色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記緑色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されることを特徴とする請求項３に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
放熱性要件により定まる前記多数個のＬＥＤチップの最小チップ間距離がＡである場合に、隣り合う色ラインのピッチがＡ／√２であることを特徴とする請求項４に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
さらに、前記発光面を露出させる開口部を有し、前記実装基板の上方に配置されるプリント配線基板を備え、
前記プリント配線基板が、前記赤色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記緑色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記青色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、および、前記白色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を積層して構成されることを特徴とする請求項３、４または５に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記白色ＬＥＤチップの色温度の範囲が、１７００Ｋ〜６５００Ｋであることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
前記発光面が、角数が偶数個の多角形であり、
前記第一の直線が、前記発光面の最右辺および最左辺、または、前記発光面の最上辺および最下辺と平行な直線であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
前記配線パターンのいずれもが、各色ラインを並列接続する配線パターンであることを特徴とする請求項１、２または６に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
前記プリント配線基板が、前記ＬＥＤチップの色数と同数設けられたカソード電極およびアノード電極を備え、同一の色ラインは同一のカソード電極およびアノード電極に接続されることを特徴とする請求項６に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
さらに、前記プリント配線基板と前記実装基板を連結するコネクタを備え、
前記コネクタが、前記実装基板に形成された配線パターンと前記プリント配線基板に形成された配線パターンとを接続する配線を備えることを特徴とする請求項１０に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１２】
前記実装基板は、少なくとも表面が金属により構成されており、
前記プリント配線基板を構成する各基材は、絶縁性材料により構成されていることを特徴とする請求項９、１０または１１に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
前記プリント配線基板が、配線パターンが両面に形成された基材を含むことを特徴とする請求項１２に記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
前記多数個のＬＥＤチップが、ＣＯＢ実装されたＬＥＤベアチップからなることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１５】
前記各色ラインが、それぞれ同一個数のＬＥＤチップを備えることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１６】
前記発光面が、投入電力が１００Ｗ以上であり、平均演色評価数Ｒａを６５以上に調整可能な発光面からなることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置。
【請求項１７】
請求項１ないし１６のいずれかに記載の多色ＬＥＤ照明装置と、
リフレクタと、
ヒートシンクと、
電源装置と、
前記発光面の色を制御する制御装置と、を備える多色ＬＥＤ照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＯＢ（Chip On Board）構造の多色ＬＥＤ照明装置および照明器具に関し、全光束が、例えば１〜５万ルーメン（ｌｍ）の大光量かつ高輝度の多色ＬＥＤ照明装置および照明器具に関する。本明細書における「白色」には、色温度の範囲が１７００Ｋ〜６５００Ｋのもの（一般にアンバーと呼ばれるもの）も含まれる。
【背景技術】
【０００２】
近年、発光部をＬＥＤ（Light Emitting Diode:発光ダイオード）に代替した照明器具が多数提案されている。ＬＥＤの実装方法としては、ＣＯＢ実装と、パッケージ実装とが知られている。ＣＯＢ実装は、例えば、表面にリード電極のパターンが金属膜で形成された平板形状の基板に、半導体素子を搭載してリード電極に電気的に接続し、樹脂で封止することにより行われる。
【０００３】
ＣＯＢ構造のＬＥＤ照明装置は、実装基板に搭載したＬＥＤ素子と実装基板上の配線とをワイヤボンディングあるいはフリップチップ実装で電気的に接続し、ＬＥＤ素子実装領域を透光性樹脂で封止して製造される。樹脂封止の前に、基板上の実装領域の周囲に環状の枠体を設けて、この枠体の内側に透光性樹脂を充填して封止した製造手法も知られている（例えば特許文献１）。
【０００４】
昨今、ＬＥＤ照明装置の大光量化の要請がある。しかし、多数のＬＥＤチップを基板にＣＯＢ実装するに際し、ガラスエポキシ樹脂のような熱伝導性が低い材料からなる基板を用いると、放熱性の悪くなる発光中心部の光量が特に低下するドーナツ化現象が生じるという課題がある。そこで、出願人等は、特許文献２において、少なくとも表面が金属である基板の表面に平均粒径が数ｎｍ〜数百ｎｍであるＳｉＯ２粒子及び白色無機顔料を含む液材を塗布し、焼成することにより、白色絶縁層と金属層の積層構造を形成することにより、ドーナツ化現象を解決することができる半導体装置を提案した。
【０００５】
また、狭小空間においても実装ができるように、封入された冷媒の気化および凝縮によって発熱体を冷却するヒートパイプ（ヒートスプレッダ）も提案されている。特許文献３では、上板及び下板のうちいずれか一方に被冷却装置を設けるための配置部を有し、前記上板と前記下板との間に１又は複数の中板を設けた冷却部本体を備え、前記冷却部本体の内部には、冷媒が蒸気となって前記被冷却装置で発生する熱を前記冷却部本体の周辺部に伝達する蒸気拡散流路と、前記中板に設けられ、前記周辺部で凝縮した冷媒が前記配置部側に戻るように構成された毛細管流路とが設けられており、前記配置部には、他の領域よりも厚みが薄く形成され、前記被冷却装置を搭載させるための凹部を備えるヒートパイプが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１６４１５７号公報
【特許文献２】特許第５４５６２０９号公報
【特許文献３】特許第４１１９９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多色ＬＥＤ照明装置を大光量化するにあたり、マルチ光源を採用すると色ムラが生じ、輝度も低下するという課題がある。
多色ＬＥＤ照明装置の大光量化を単一光源で実現する場合、ＬＥＤチップの高密度実装により配線パターンが複雑化したり、狭ピッチ配線にするとショートが生じやすくなるという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題が解消された多数個のＬＥＤを備える多色ＬＥＤ照明装置および照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１観点の本発明の多色ＬＥＤ照明装置は、実装基板と、多数個のＬＥＤチップを有する発光面と、を備える多色ＬＥＤ照明装置であって、２個以上の赤色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる赤色ライン、２個以上の緑色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる緑色ライン、および、２個以上の青色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる青色ライン、をそれぞれ複数組備え、さらに、前記発光面を露出させる開口部を有し、前記実装基板の上方に配置されるプリント配線基板を備え、前記プリント配線基板が、前記赤色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記緑色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、および、前記青色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を積層して構成されることを特徴とする。
上記第１観点の多色ＬＥＤ照明装置において、さらに、２個以上の白色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる白色ラインを備え、前記プリント配線基板が、前記白色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を備えることを特徴としてもよい。
【００１０】
第２観点の本発明の多色ＬＥＤ照明装置は、実装基板と、多数個のＬＥＤチップを有する発光面と、を備える多色ＬＥＤ照明装置であって、４個以上の赤色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる赤色ライン、４個以上の緑色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる緑色ライン、４個以上の青色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる青色ライン、および、４個以上の白色ＬＥＤチップを第一の直線方向に沿って配置し、直列接続してなる白色ライン、をそれぞれ複数組備え、前記発光面が、平行四辺形の頂点を構成するように配置された前記赤色ＬＥＤチップ、前記緑色ＬＥＤチップ、前記青色ＬＥＤチップおよび前記白色ＬＥＤチップからなる単位ＬＥＤチップ群を、前記第一の直線方向および前記第一の直線方向と直交する第二の直線方向に連続配置して構成されることを特徴とする。
【００１１】
上記第２観点の多色ＬＥＤ照明装置において、前記赤色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記緑色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されること、前記赤色ＬＥＤチップと前記緑色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記青色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されること、または、前記赤色ＬＥＤチップと前記白色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置され、前記緑色ＬＥＤチップと前記青色ＬＥＤチップが、前記第二の直線方向に並列するように配置されることを特徴としてもよく、この場合、放熱性要件により定まる前記多数個のＬＥＤチップの最小チップ間距離がＡである場合に、隣り合う色ラインのピッチがＡ／√２であることを特徴としてもよく、また、さらに、前記発光面を露出させる開口部を有し、前記実装基板上に配置されるプリント配線基板を備え、前記プリント配線基板が、前記赤色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記緑色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、前記青色ラインを接続する配線パターンが形成された基材、および、前記白色ラインを接続する配線パターンが形成された基材を積層して構成されることを特徴としてもよい。
【００１２】
上記の白色ラインを備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記白色ＬＥＤチップの色温度の範囲が、１７００Ｋ〜６５００Ｋであることを特徴としてもよい。
上記の多色ＬＥＤ照明装置において、前記発光面が、角数が偶数個の多角形であり、前記第一の直線が、前記発光面の最右辺および最左辺、または、前記発光面の最上辺および最下辺と平行な直線であることを特徴としてもよい。
【００１３】
上記のプリント配線基板を備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記配線パターンのいずれもが、各色ラインを並列接続する配線パターンであることを特徴としてもよい。
上記の各色ラインを並列接続する配線パターンを備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記プリント配線基板が、前記ＬＥＤチップの色数と同数設けられたカソード電極およびアノード電極を備え、同一の色ラインは同一のカソード電極およびアノード電極に接続されることを特徴としてもよい。
上記の各色ラインを並列接続する配線パターンを備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記プリント配線基板と前記実装基板を連結するコネクタを備え、前記コネクタが、前記実装基板に形成された配線パターンと前記プリント配線基板に形成された配線パターンとを接続する配線を備えることを特徴としもよい。
【００１４】
上記の各色ラインを並列接続する配線パターンを備える多色ＬＥＤ照明装置において、さらに、前記実装基板は、少なくとも表面が金属により構成されており、前記プリント配線基板を構成する各基材は、絶縁性材料により構成されていることを特徴としてもよい。
上記の絶縁性材料により構成された基材を備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記プリント配線基板が、配線パターンが両面に形成された基材を含むことを特徴としてもよい。
上記のプリント配線基板を備える多色ＬＥＤ照明装置において、前記多数個のＬＥＤチップが、ＣＯＢ実装されたＬＥＤベアチップからなることを特徴としてもよい。
上記の多色ＬＥＤ照明装置において、前記各色ラインが、それぞれ同一個数のＬＥＤチップを備えることを特徴としてもよい。
上記の多色ＬＥＤ照明装置において、前記発光面が、投入電力が１００Ｗ以上であり、平均演色評価数Ｒａを６５以上に調整可能な発光面からなることを特徴としてもよい。
【００１５】
本発明の多色ＬＥＤ照明器具は、上記の多色ＬＥＤ照明装置と、リフレクタと、ヒートシンクと、電源装置と、前記発光面の色を制御する制御装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、色ムラの課題を解決した大光量かつ高輝度の多色ＬＥＤ照明装置および照明器具を提供することができる。
また、開口部を有するプリント配線基板を備える本発明によれば、ＬＥＤチップの高密度実装時に生じる配線パターンの複雑化の課題や狭ピッチ配線によるショートの課題を解決することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の平面図である。
【図２】（ａ）四色ＬＥＤチップの整列配置例、（ｂ）第一実施形態例に係る四色ＬＥＤチップの千鳥配置、（ｃ）四色ＬＥＤチップの千鳥配置の変形例である。
【図３】第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の側面断面図である。
【図４】（ａ）表面電極ＬＥＤ素子を実装したモジュールの一例を示す側面断面図であり、（ｂ）垂直電極ＬＥＤ素子を実装したモジュールの一例を示す側面断面図である。
【図５】（ａ）晴天下のスペクトルと、（ｂ）第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置のスペクトルである。
【図６】第二実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の要部側面断面図である。
【図７】第三実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の平面図である。
【図８】（ａ）第四実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の平面図、（ｂ）側面図である。
【図９】連結コネクタを透過的に図示した第四実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の平面図である。
【図１０】第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置を搭載したＬＥＤ照明器具の側面断面図である。
【図１１】第五実施形態例に係るＬＥＤ照明装置の平面図である。
【図１２】第五実施形態例に係るＬＥＤチップの配置を説明するための平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明のＬＥＤ照明装置は、多数個（例えば１００〜２０００個または２００〜２０００個）の数Ｗクラス（例えば、０．５〜４Ｗ）のＬＥＤチップを備え、数百Ｗ以上（例えば、１００〜１０００Ｗまたは２００〜１０００Ｗ）の多色光源を構成するものである。
発光面は、四色のＬＥＤチップをアレイ状に配置してなる面状光源であり、同一直線上に配置され、直列接続される複数個の赤色ＬＥＤチップからなる赤色ラインと、同一直線上に配置され、直列接続される複数個の緑色ＬＥＤチップからなる緑色ラインと、同一直線上に配置され、直列接続される複数個の青色ＬＥＤチップからなる青色ラインとを、それぞれ複数ライン備えており、好ましくは、同一直線上に配置され、直列接続される複数個の白色ＬＥＤチップからなる白色ラインを備えている。白色ＬＥＤチップには、色温度の範囲が１７００Ｋ〜６５００ＫのＬＥＤチップ（一般にアンバーと呼ばれるもの）も含まれる。本発明のＬＥＤ照明装置の色温度は例えば３０００Ｋ〜７０００Ｋの範囲で調整可能であり、演色性は例えば平均演色評価数Ｒａ６５以上（好ましくはＲａ７０以上、より好ましくはＲａ７５以上、さらに好ましくはＲａ８０以上）に調整可能である。
【００１９】
各色ラインを構成するＬＥＤチップの個数は任意の個数（例えば２〜５０個、好ましくは４〜５０個）とすることができ、各色ラインを並列接続する数も任意の数（例えば２〜４０、好ましくは４〜４０）とすることができる。色ムラを防ぐ観点からは、各色ラインを構成するＬＥＤチップの個数および並列接続数は同一とすることが好ましい。
【００２０】
好ましい形態の本発明のＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤベアチップ（ＬＥＤダイス）がＣＯＢ実装される実装基板と、発光面を露出させる開口部を有し、実装基板上に配置されるプリント配線基板を備えており、当該プリント配線基板が、赤色ラインを並列接続する配線パターンが形成された基材（配線層）、緑色ラインを並列接続する配線パターンが形成された基材（配線層）、青色ラインを並列接続する配線パターンが形成された基材（配線層）、および、白色ラインを並列接続する配線パターンが形成された基材（配線層）を積層して構成されることを特徴とする。
【００２１】
上記ＬＥＤ照明装置は、後述するように、実装基板の裏面からヒートシンクに放熱する構造を設け、リフクレタ（および／またはレンズ）を取り付けてＬＥＤ照明器具を構成する。以下、例示に基づき本発明を説明する。
【００２２】
［第一実施形態例］
図１は本発明の第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１の平面図である。ＬＥＤ照明装置１は、発光面２と、実装基板３と、プリント配線基板４と、カソード電極５と、アノード電極６と、を主に備えて構成されたＬＥＤ照明装置である。
【００２３】
発光面２は、４１６個のＬＥＤチップをアレイ状に配置してなる面状光源であり、図１の上下方向（以下、「縦方向」という）に伸びる赤色ラインを８組と、縦方向に伸びる緑色ラインを８組と、縦方向に伸びる青色ラインを８組と、縦方向に伸びる白色ラインを８組とを備えている。各色ラインは、図１の左右方向（以下、「横方向」という）に、左から赤緑青白赤緑青白・・・の順で平行して配置されている。
赤色ラインは同一直線上に配置され、直列接続される１３個の赤色ＬＥＤチップ１１からなり、緑色ラインは同一直線上に配置され、直列接続される１３個の緑色ＬＥＤチップ１２からなり、青色ラインは同一直線上に配置され、直列接続される１３個の青色ＬＥＤチップ１３からなり、白色ラインは同一直線上に配置され、直列接続される１３個の白色ＬＥＤチップ１４からなる。各色ラインは並列接続されて色モジュールを構成し、各色モジュールは同一仕様の４つの電源装置とそれぞれ一対一で接続されている（各色１３直列×８並列）。
【００２４】
横方向に配置されるＬＥＤチップの行において、上下方向に隣り合う行のＬＥＤチップは千鳥状となるように配置されている。縦方向に配置されるＬＥＤチップの列（色ライン）において、左右方向に隣り合う列のＬＥＤチップは千鳥状となるように配置されている。別の言い方をすれば、赤色ＬＥＤチップ１１、緑色ＬＥＤチップ１２、青色ＬＥＤチップ１３および白色ＬＥＤチップ１４により構成される単位ＬＥＤチップ群は、実質的にひし形ないし平行四辺形の４つの頂点を構成するように配置されている。このような配置とすることにより、実質的に均等間隔での高密度配置（整列配置の√２倍）を実現するのと共に色ムラの問題を解消している。図２（ａ）に四色ＬＥＤチップの整列配置例を示し、図２（ｂ）に第一実施形態例に係る四色ＬＥＤチップの千鳥配置を示し、図２（ｃ）に四色ＬＥＤチップの千鳥配置の変形例を示す。ＬＥＤチップの放熱性を考慮してチップ間距離をＡとすることが必要である場合、図２（ａ）に比べ図２（ｂ）および図２（ｃ）の列ピッチは１／√２に短縮することができる（ただし、Ａは各ＬＥＤチップの縦横幅のいずれよりも大きい。）。
【００２５】
図３は、第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１の側面断面図である。
実装基板３は、ドーナツ化現象が生じない熱伝導性に優れる材料からなる基板であり、例えば、銅板またはアルミ板により構成される。実装基板３は少なくとも表面が金属材料からなるものであれば足り、例えば表面が銅からなる水冷構造のヒートスプレッダ（上板、中板、下板の３種類の銅板からなる積層構造体。特許文献３参照）を用いてもよい。
第一実施形態例に係る実装基板３の裏面は、接着層を介してヒートシンク（図示せず）と接着される。接着層は、絶縁性を有する高熱伝導接着材あるいはボンディングシートを用いることができる。
【００２６】
実装基板３の上面には、中央部が略正方形にくり抜かれたプリント配線基板４が固着されており、発光面２を構成する略正方形のＬＥＤ実装領域が露出している。平面であるＬＥＤ実装領域の表面には、ＬＥＤチップ１１〜１４からの発光を反射する反射層７が形成されている。反射層７は、例えば、銀めっき層、或いは、白色無機粉末（白色無機顔料）と二酸化珪素（ＳｉＯ２）を主要な成分とし、有機リン酸を含むジエチレングリコールモノブチルエーテルの溶剤でこれらを混ぜたインクをスクリーン印刷などで塗布し、焼成して形成される無機系白色絶縁層である。なお、ＬＥＤチップ１１〜１４の載置場所に反射層７が形成されない凹部を設け、実装基板３の上面にＬＥＤチップ１１〜１４を直接ダイボンドしてもよい。いずれにせよ、熱伝導性に劣る後述のプリント配線基板４には、ＬＥＤチップ１１〜１４は載置されないため、上述のドーナツ化現象の問題が生じることはない。
【００２７】
プリント配線基板４は、樹脂基板である四枚の片面基板４ａ〜４ｄにより構成されており、中央部に略正方形の開口部を有している。第一実施形態例にかかる片面基板４ａ〜４ｄは、いずれもガラスエポキシ基板からなり、一枚の片面基板には一色のＬＥＤチップの配線パターンが形成されている。本実施形態例では、ＲＧＢＷの各色ラインをそれぞれ８組備えているので、片面基板４ａ〜４ｄには８経路を１経路にまとめる配線パターンが形成されている。なお、第二実施形態例で後述するように、配線パターンが両面に形成された両面基板を組み合わせてなる多層基板によりプリント配線基板を構成してもよい。
どの片面基板にどの色のＬＥＤチップを対応させるかは設計事項であるが、例えば、片面基板４ａに赤色ＬＥＤチップ１１の配線パターンを形成し、片面基板４ｂに緑色ＬＥＤチップ１２の配線パターンを形成し、片面基板４ｃに青色ＬＥＤチップ１３の配線パターンを形成し、片面基板４ｄに白色ＬＥＤチップ１４の配線パターンを形成することが開示される。
なお、プリント配線基板４に形成する開口部は、略正方形に限定されず、例えば、円形、楕円形、四角形、五角形、六角形、八角形であってもよい。
【００２８】
プリント配線基板４の上面には、カソード電極５、アノード電極６、保護ダイオード装置（図示せず）および温度センサ１５が配置される。
カソード電極５は、電極パッド５ａ〜５ｄからなり、スルーホール（図示せず）を介して片面基板４ａ〜４ｄの配線パターンと電気的に接続されている。アノード電極６は、電極パッド６ａ〜６ｄからなり、スルーホール（図示せず）を介して片面基板４ａ〜４ｄの配線パターンと電気的に接続されている。各電極パッドには、電源コネクタやソケットを装着してもよい。図示しない保護ダイオード装置は、ペアとなる電極パッド５および６を電気的に接続する逆流防止装置であり、１または複数のツェナーダイオードにより構成される。
温度センサ１５ａおよび１５ｂは、基板温度を監視するための温度センサであり、例えば、薄膜測温抵抗体素子により構成される。
【００２９】
ＬＥＤチップ１１〜１４は、例えば窒化ガリウム系半導体を用いたＬＥＤベアチップであり、同一色のＬＥＤチップは全て同一仕様である。ＬＥＤチップ１１〜１３は金ワイヤのワイヤボンディングにより結線される表面電極ＬＥＤ素子であり（図４（ａ）参照）、ＬＥＤチップ１４は上部電極が金ワイヤのワイヤボンディングにより結線され、底面電極がダイボンディングにより結線される垂直電極ＬＥＤ素子である（図４（ｂ）参照）。ＬＥＤチップ１１〜１３はダイアタッチ剤（シリコン系）を底面に塗布して接着され、ＬＥＤチップ１４は銀ペーストまたは半田ペーストを底面に塗布して接着される。終端のＬＥＤチップ１１〜１４に接続される金ワイヤは、金パッドからなる接続パッド１０に接続される。
【００３０】
ＬＥＤチップ１１〜１４の結線方法は例示の組み合わせに限定されるものではなく、例えば全てのＬＥＤチップを表面電極ＬＥＤ素子により構成し、或いは、全てのＬＥＤチップを垂直電極ＬＥＤ素子により構成することもできる。本実施形態例では、市販されるＬＥＤチップの種類に限りがあることから、例示のＬＥＤチップの組み合わせを採用している。
ＬＥＤチップ１１〜１４は実装基板３のＬＥＤ実装領域内に高密度実装される。より詳細には、縦横１．１５ｍｍ以下のＬＥＤチップ１１〜１４が、５０ｍｍ×５０ｍｍのＬＥＤ実装領域内で横方向に１．６ｍｍ以下のピッチで３２列実装され、縦方向に２．０ｍｍ以下のピッチで１３行実装されており、実装面積密度は４７４ｍｍ２／２５００ｍｍ２である。ＬＥＤチップ１１〜１４の最大定格電流はいずれも３５０ｍＡであり、総発光出力は４２５．８８Ｗである。
【００３１】
ＬＥＤチップ１１〜１４が実装される領域は、少なくとも表面に光反射性が付与されたダム材８により囲まれている。ダム材８は、製造時において封止樹脂の流動を防ぐもので、樹脂や金属材料などで構成する。プリント配線基板４の内側面とＬＥＤ実装領域（または反射層７）の境界部は、接続パッド１０も含めてダム材でコーティングされている。ダム材８の内側には、透光性樹脂（例えば、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂）を充填および硬化してなる透光性樹脂部９が設けられている。本実施形態例の実装基板３はφ８０ｍｍであり、ＬＥＤ実装領域を囲繞するダム材８の外寸は５４ｍｍ×５４ｍｍである。
【００３２】
以上に説明した第一実施形態例のＬＥＤ照明装置１は、マルチ光源のような色ムラが生じない、単一光源である多色光源を提供することが可能である。また、同じ個数のＬＥＤチップからなる四色のＬＥＤチップ群を千鳥配置で高密度配置することにより色ムラの問題を解消している。また、プリント配線基板４に多層配線を形成するので、単層狭ピッチ配線によるショートの問題も生じず、外部接続用電極の数を減らすことでシンプルな配線を実現することが可能となる。
また、ＲＧＢＷの波長を自由に組み合わせて所望の色を大光量かつ高輝度で実現することができるので種々の用途へ適用することができ、例えば、車体や車内の検査用光源として使用した場合には、従来の照明では見つけることができなかったキズ、凹み、異物などを検出することも可能となる。
さらには、太陽光に近いスペクトルを実現することもできるので、屋外光環境でのシミュレーションを実施することも可能となる。図５（ａ）に晴天下のスペクトルを、（ｂ）実施形態例に係るＬＥＤ照明装置のスペクトルを示す。
【００３３】
［第二実施形態例］
第二実施形態例に係るＬＥＤ照明装置２０は、発光面２と、実装基板３と、プリント配線基板２１と、カソード電極５と、アノード電極６と、を主に備えて構成されたＬＥＤ照明装置である。発光面２、実装基板３、カソード電極５とおよびアノード電極６は、第一実施形態例と同様であるので、説明を割愛する。
【００３４】
図６は、実装基板３およびプリント配線基板２１の積層部を示す、第二実施形態例に係るＬＥＤ照明装置２０の要部側面断面図である。
第二実施形態例のプリント配線基板２１は、基材２３ａ〜２３ｃと、絶縁層２４ａ〜２４ｃとを備えて構成され、実装基板３に接着シート２２を介して積層されている。基材２３ａは下面に配線２５ａが形成された片面基板であり、基材２３ｂは下面に配線２５ｂが形成され、上面に配線２５ｃが形成された両面基板であり、基材２３ｃは上面に配線２５ｄが形成された片面基板であり、これらは例えばガラスエポキシ機材により構成される。絶縁層２４ａ〜２４ｃは、例えば、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とする樹脂組成物からなり、配線２５ａ〜２５ｄ間の絶縁性を確保している。
なお、第二実施形態例では、一枚の両面基板と二枚の片面基板によりプリント配線基板２１を構成したが、二枚の両面基板によりプリント配線基板２１を構成してもよい。
【００３５】
最上層に形成された配線２５ｄの上面には半田などで接続するため表面処理（例えば、半田めっき、金めっき）が施されている。プリント配線基板２１の表面は、外部との接続が必要な部分を除き、レジスト２７が形成されている。レジスト２７は、スクリーン印刷や写真法などの公知の手法により形成することができる。
第二実施形態例のプリント配線基板２１も、第一実施形態例と同様、中央部に発光面２を露出させる略正方形の開口部を有している。
以上に説明した第二実施形態例のＬＥＤ照明装置２０においても、第一実施形態例と同様の作用効果が奏される。
【００３６】
［第三実施形態例］
図７に示す第三実施形態例は、第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１と同一の発光面２を備えるＬＥＤ照明装置３０である。すなわち、第三実施形態例のＬＥＤ照明装置３０の発光面も、１０４個の赤色ＬＥＤチップ３１、１０４個の緑色ＬＥＤチップ３２、１０４個の青色ＬＥＤチップ３３および１０４個の白色ＬＥＤチップ３４により構成されている（各色１３直列×８並列）。第三実施形態例のＬＥＤ照明装置３０も、四色のＬＥＤチップ群を千鳥配置で高密度配置することにより色ムラの問題を解消している。温度センサ３８ａおよび３８ｂは、基板温度を監視するための温度センサであり、第一実施形態例と同様である。
【００３７】
第三実施形態例のＬＥＤ照明装置３０は、配線パターンが実装基板３７の上面に形成されている点で、第一実施形態例のＬＥＤ照明装置と大きく相違する。実装基板３７は、第一実施形態例と同様、少なくとも表面が金属材料からなる放熱性に優れた基板により構成されている。
第三実施形態例では、色ラインごとに電極パッドを設ける設計のため、３２個のカソード電極３５と３２個のアノード電極３６が必要となっている。このような設計の場合、接続するケーブル数が多くなり、筐体が大きくなったり組立コストが嵩むという課題がある。
この点、第一実施形態例では、カソード電極５およびアノード電極６の組を色数の倍数の範囲で減らすことができ（最小４組）、各色に対応する基材に配線パターンを形成することができるので、上述した筐体サイズや組立コストの課題を解決することが可能である。
【００３８】
以上に説明した第三実施形態例のＬＥＤ照明装置３０においては、マルチ光源のような色ムラが生じない、単一光源である多色光源を提供することが可能である。また、同じ個数のＬＥＤチップからなる四色のＬＥＤチップ群を千鳥配置で高密度配置することにより色ムラの問題を解消している。
【００３９】
［第四実施形態例］
第四実施形態例に係るＬＥＤ照明装置４０は、発光面２と、実装基板４７と、プリント配線基板４８と、カソード電極４５と、アノード電極４６と、を主に備えて構成されたＬＥＤ照明装置である。発光面２は、第一実施形態例と同様であり、千鳥配置された１０４個の赤色ＬＥＤチップ４１、１０４個の緑色ＬＥＤチップ４２、１０４個の青色ＬＥＤチップ４３および１０４個の白色ＬＥＤチップ４４により構成されている（各色１３直列×８並列）。温度センサ４９ａおよび４９ｂは、基板温度を監視するための温度センサであり、第一実施形態例と同様である。
【００４０】
図８に示す第四実施形態例のＬＥＤ照明装置４０は、雌コネクタお５１および雄コネクタ５２で連結される実装基板４７およびプリント配線基板４８を備える点で、第一実施形態例のＬＥＤ照明装置と大きく相違する。
実装基板４７は、第一実施形態例と同様、少なくとも表面が金属材料からなる放熱性に優れた基板により構成されている。実装基板４７の上面には、３２本の正極配線５０と３２本の負極配線５０がスクリーン印刷などにより形成されている。正極３２本および負極３２本につながる配線５０は、図９に示すように、４組の連結コネクタ（５１ａ〜５１ｄ，５２ａ〜５２ｄ）を介してプリント配線基板４８に交わること無く接続され、プリント配線基板４８で色単位に並列接続され、各色に対応する電極４５，４６に集約される。すなわち、１組の雌雄コネクタ５１，５２が、１６本の配線をプリント配線基板４８に連絡している。雌雄コネクタ５１，５２は、カソード側またはアノード側に引き出される３２本の配線５０を平行して配置するのに十分な幅Ｗ（例えば、発光面２の配線が引き出される辺の７０％以上、好ましくは８０％以上の幅）を有しており、実装基板４７の上面とプリント配線基板４８の底面を連結する柱の役割も有している。本実施形態例では、４組の連結コネクタ（５１ａ〜５１ｄ，５２ａ〜５２ｄ）の幅を全て同一幅Ｗに設定しているが、各コネクタの幅を異ならせることも当然可能である。
【００４１】
本実施形態例では、発光面２からの出射光をプリント配線基板４８が遮ることがないように、発光面２よりも充分に大きい四角形の開口縁５３を有する開口部をプリント配線基板４８に形成している。開口縁５３の各辺は、好ましくは近接する発光面２の辺の長さの１．１倍以上（好ましくは１．２倍以上、より好ましくは１．３倍以上）に設定する。開口部を大きく形成するためには、４組の連結コネクタ（５１ａ〜５１ｄ，５２ａ〜５２ｄ）を発光面２から充分に離れた位置に配置する必要がある。
なお、本実施形態例では、雌コネクタ５１および雄コネクタ５２により連結コネクタを構成したが、コネクタの雌雄は逆配置としてもよく、また連結コネクタの数も雌雄４組に限定されるものではない。ただし、配線の自由度を高める観点からは、連結コネクタを少なくともカソード側およびアノード側のそれぞれに配置し、かつ、ＬＥＤチップの色数以上の組数の連結コネクタを設けることが好ましい。
【００４２】
以上に説明した第四実施形態例のＬＥＤ照明装置４０においては、マルチ光源のような色ムラが生じない、単一光源である多色光源を提供することが可能である。また、同じ個数のＬＥＤチップからなる四色のＬＥＤチップ群を千鳥配置で高密度配置することにより色ムラの問題を解消している。また、外部接続用電極の数を減らすことでシンプルな配線を実現することが可能となる。
【００４３】
［第五実施形態例］
第五実施形態例に係るＬＥＤ照明装置６０は、図１１に示すように、発光面２と、実装基板６７と、プリント配線基板６８と、カソード電極６５と、アノード電極６６と、を主に備えて構成されたＬＥＤ照明装置である。温度センサ６９ａおよび６９ｂは、基板温度を監視するための温度センサであり、第一実施形態例と同様である。実装基板６７およびプリント配線基板６８の実装形態は、第四実施形態例と同様であり、下層の実装基板６７に設けられた発光面２からの出射光を、上層のプリント配線基板６８が遮ることがないように、発光面２よりも充分に大きい四角形の開口縁７０を有する開口部をプリント配線基板６８に形成している。なお、プリント配線基板６８に形成する開口部は、発光面２と相似形（すなわち、八角形）に構成してもよい。
【００４４】
発光面２は、八角形の領域に千鳥配置された３６個の赤色ＬＥＤチップ６１、３２個の緑色ＬＥＤチップ６２、３２個の青色ＬＥＤチップ６３および３６個の白色ＬＥＤチップ６４により構成されている。全光束は１４，４８１ルーメン（ｌｍ）、平均演色評価数Ｒａは８０を超えている。第五実施形態例では、投入電力の合計値が２２６Ｗであるのに対し、白色ＬＥＤチップ６４への投入電力が７４．２５Ｗと最も大きくなっている。
実装基板６７の上面には、１７本の負極配線６７と１７本の正極配線６８がスクリーン印刷などにより形成されており、１７列の色別ＬＥＤチップラインに接続されている。
図１２に示すように、赤色ＬＥＤチップ６１、緑色ＬＥＤチップ６２、青色ＬＥＤチップ６３および白色ＬＥＤチップ６４は、発光面２内で上下方向中心線および左右方向中心線に対して線対称に配置されている。発光面２の上下方向中心線上には、９個の白色ＬＥＤチップ６４が等間隔に配置されている。
【００４５】
本実施形態例では、発光面２の左辺および右辺に沿って上下方向に延びる白色ＬＥＤチップ６４の列を配置することにより、照射領域（明部）と非照射領域（暗部）の左右の境界部分が白色になるようにしている。これとは異なり、例えば、発光面２の左辺および右辺に沿って上下方向に延びる赤色ＬＥＤチップ６１の列を配置すると、明部と暗部の左右の境界部分が赤色となり、明部全体が赤っぽい光であるように感じられることが判明したからである（最左列および最右列を青色または緑色の列とした場合も同様）。好ましくは、発光面２の上辺および下辺に沿って配置されたＬＥＤチップのうち過半数を白色ＬＥＤチップ６４にすることで、明部と暗部の上下の境界部分を白ＬＥＤチップの発光色に近い色にする（本実施形態例では上辺および下辺に沿って配置された各５個のＬＥＤチップのうち３個が白色ＬＥＤチップ６４である。）。より好ましくは上から２行に配置されたＬＥＤチップの半数以上が白色ＬＥＤチップであり、かつ、下から２行に配置されたＬＥＤチップの半数以上が白色ＬＥＤチップであるようにする。別の観点からは、八角形の発光面２の外縁（八辺）に沿って配置された複数個のＬＥＤチップの過半数が白ＬＥＤチップであるようにする。本実施形態では、八角形の発光面２の外縁（八辺）に沿って配置された３６個のＬＥＤチップのうち、２０個が白色ＬＥＤチップ６４となるように構成されている。
【００４６】
以上に説明した第五実施形態例のＬＥＤ照明装置６０においても、マルチ光源のような色ムラが生じない、単一光源である多色光源を提供することが可能である。また、明部と暗部の境界部分が白色ＬＥＤチップの発光色またはそれに近い色となるので、柔らかい印象の照射光を実現することが可能となる。色ムラが生じない、単一光源である多色光源を提供することが可能であることは、第一実施形態例と同様である。
第五実施形態例では、八角形の発光面２を例示したが、発光面２が四角形、六角形などの多角形である場合や円形または楕円形である場合にも明部と暗部の境界部分を白色ＬＥＤチップの発光色またはそれに近い色とすることは効果的である。発光面２が角数が偶数個の多角形の場合において、赤色ＬＥＤチップ６１、緑色ＬＥＤチップ６２、青色ＬＥＤチップ６３および白色ＬＥＤチップ６４を、発光面２内で上下方向中心線および左右方向中心線に対して線対称に配置し、発光面２の外縁に沿って配置された複数個のＬＥＤチップの過半数が白ＬＥＤチップであるようにすることで、本実施形態例と同様の作用効果が奏される。
【００４７】
［ＬＥＤ照明器具］
図１０は、第一実施形態例に係るＬＥＤ照明装置１を搭載したＬＥＤ照明器具１００の側面断面図である。このＬＥＤ照明器具１００は、ＬＥＤ照明装置１と、リフレクタ１２１と、ヒートシンク１２２と、拡散板１２３と、モジュール保持具１２４と、４つの電源装置（図示せず）と、制御装置（図示せず）とを備えて構成される。なお、ＬＥＤ照明器具１００には、第二ないし第四実施形態例に係るＬＥＤ照明装置を搭載することも当然に可能である。
ＬＥＤ照明装置１は、その裏面に接着されたヒートスプレッダ（図示せず）の裏面がモジュール保持具１２４の当接面と接触する状態で、ねじ等の固定具により固定される。ヒートスプレッダの裏面とモジュール保持具１２４の当接面の間には、必要に応じて放熱グリス、放熱シート等の熱伝達部材を介在させる。モジュール保持具１２４は、熱伝導性に優れた銅、アルミ等の金属材により構成される。モジュール保持具１２４を介してＬＥＤ照明装置１からの熱がヒートシンク１２２に熱伝導される。
【００４８】
ヒートシンク１２２は、自然空冷式のもの、水冷式のもの、電動ファンを備えるものを用いることができる。モジュール保持具１２４の光を照射する側にはリフレクタ１２１および透明の保護カバー１２５が接合される。保護カバー１２５は、Ｏリング１２６を介してモジュール保持具１２４に押圧されており、防水カバーとしての役割をも奏する。例示のＬＥＤ照明器具１００は、リフレクタ１２１の開口部に拡散板１２３を設けている。
【００４９】
電源装置は、同一仕様の４つの単位電源装置により構成され、各電源装置は各色のＬＥＤチップにより構成される色モジュールと一対一で接続される。各単位電源装置の電圧は５４Ｖｍａｘ、電流は３Ａｍａｘである。これとは異なり、１つの電源装置から複数経路出力する構成（例えば、２台の単位電源装置から４経路出力する構成）を採用してもよい。
制御装置は単位電源装置を制御して、各色のＬＥＤチップに印加する電流値を色単位で制御し、或いは、パルス幅変調（ＰＷＭ）により光量を制御することにより、発光面２の色を制御する。
【００５０】
以上、本発明の好ましい実施形態例について説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態の記載に限定されるものではない。上記実施形態例には様々な変更・改良を加えることが可能であり、そのような変更または改良を加えた形態のものも本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５１】
１  ＬＥＤ照明装置
２  発光面
３  実装基板
４  プリント配線基板
５  カソード電極
６  アノード電極
７  反射層
８  ダム材
９  透光性樹脂部
１０  接続パッド
１１  赤色ＬＥＤチップ
１２  緑色ＬＥＤチップ
１３  青色ＬＥＤチップ
１４  白色ＬＥＤチップ
１５  温度センサ
２０  ＬＥＤ照明装置
２１  プリント配線基板
２２  接着シート
２３  基材
２４  絶縁層
２５  配線
２６  めっき層
２７  レジスト
３０  ＬＥＤ照明装置
３１  赤色ＬＥＤチップ
３２  緑色ＬＥＤチップ
３３  青色ＬＥＤチップ
３４  白色ＬＥＤチップ
３５  カソード電極
３６  アノード電極
３７  実装基板
３８  温度センサ
４０  ＬＥＤ照明装置
４１  赤色ＬＥＤチップ
４２  緑色ＬＥＤチップ
４３  青色ＬＥＤチップ
４４  白色ＬＥＤチップ
４５  カソード電極
４６  アノード電極
４７  実装基板
４８  プリント配線基板
４９  温度センサ
５０  配線
５１  雌コネクタ
５２  雄コネクタ
５３  開口縁
６０  ＬＥＤ照明装置
６１  赤色ＬＥＤチップ
６２  緑色ＬＥＤチップ
６３  青色ＬＥＤチップ
６４  白色ＬＥＤチップ
６５  カソード電極
６６  アノード電極
６７  負極配線
６８  正極配線
６９  温度センサ
７０  開口縁
１００  ＬＥＤ照明器具
１２１  リフレクタ
１２２  ヒートシンク
１２３  拡散板
１２４  モジュール保持具
１２５  保護カバー
１２６  Ｏリング
【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】
2018029177.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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