(57)【要約】【課題】発光部が小さく、且つ、発光量が大きい発光ダイオード光源装置を提供する。【解決手段】熱伝導性を有する基台２と、表面に導電パターン１１ａ、１１ｂを有し貫通穴１３ａ〜１３ｃが形成され基台２の表面に固着される絶縁板１０と、この絶縁板１０の貫通穴によって露出した基台表面の実装エリア１７ａ〜１７ｃに実装される複数のＬＥＤ素子２０とを備え、実装エリアは周囲をダム材で覆われた略円形の発光エリア２１の内側に形成され、発光ダイオード素子はワイヤリングによって直列接続する構成とした。【選択図】図１
2011009298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導性を有する基台と、表面に導電パターンを形成し前記基台の表面に固着される絶縁板と、この絶縁板に設けられた貫通穴によって露出した前記基台表面の実装エリアに実装される複数の発光ダイオード素子とを備え、
前記実装エリアは周囲をダム材で覆われた略円形の発光エリアの内側に形成されることを特徴とする発光ダイオード光源装置。
【請求項２】
複数の前記発光ダイオード素子は所定の数で直列接続される複数のグループに分割され、この複数のグループは、更に並列接続されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項３】
前記並列接続されたグループの前記発光ダイオード素子は、更に直列接続されて前記導電パターンに接続されることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項４】
前記発光ダイオード素子の前記直列接続は、金属細線によって前記発光ダイオード素子間を直接ワイヤリングすることを特徴とする請求項２に記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項５】
前記グループ間の接続は、前記導電パターンによって中継されることを特徴とする請求項２または３に記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項６】
複数の前記発光ダイオード素子の一部は導電性のダミー素子に接続されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項７】
前記実装エリアは、略長方形状、または略正方形状、または略円形状の前記貫通穴によって形成されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項８】
前記発光エリア内は透光性の封止部材で封止されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の発光ダイオード光源装置。
【請求項９】
前記基台は取付部を備え、前記基台に放熱部材を取り付けて放熱効果を高めるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオード光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオード素子を集合して各種照明用光源として使用する発光ダイオード光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化合物半導体である発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略す）は、長寿命や小型化の特徴を生かして光源装置として幅広く利用されている。また、窒化ガリウム系化合物半導体等による青色を発光するＬＥＤが開発されたことにより、白色光や疑似白色光の光源装置も製品化が進み、ＬＥＤの放熱を工夫した高輝度高出力の光源装置も製品化されている。また、ひとつのＬＥＤ素子では発光量に限界があるので、１枚の基板に複数のＬＥＤ素子を実装し点灯することで、大きな光量を得ることが出来る集合型のＬＥＤ光源ユニットが開示されている（例えば、特許文献１参照）。以下、特許文献１のＬＥＤ光源を図面によって説明する。
【０００３】
図１４は従来の特許文献１によって開示されているＬＥＤ光源ユニットを示している。図１４において、１００は従来のＬＥＤ光源ユニットである。このＬＥＤ光源ユニット１００は、絶縁基板１０１、複数のＬＥＤ素子１１０、及び図示しないが、絶縁基板１０１の裏面に固着される金属板等で構成される。絶縁基板１０１は、二つの電極端子１０２ａ、１０２ｂを有し、それぞれの電極端子１０２ａ、１０２ｂからは、導電パターンがＬＥＤ素子１１０の列に沿って形成され、各ＬＥＤ素子１１０の近傍に接続電極１０３ａ、１０３ｂが列状に配設されている。
【０００４】
複数のＬＥＤ素子１１０は、ワイヤ１１１によって近傍の接続電極１０３ａ、１０３ｂに接続される。これにより、各ＬＥＤ素子１１０は、電極端子１０２ａ、１０２ｂに対して並列に接続され、電極端子１０２ａ、１０２ｂに駆動電圧が供給されると、各ＬＥＤ素子１１０に駆動電流が流れて、全てのＬＥＤ素子１１０が、一斉に点灯する。また、各ＬＥＤ素子１１０は、封止部材１０５によって封止され、機械的電気的に保護されている。この従来のＬＥＤ光源ユニットは、複数のＬＥＤ素子を列状に配置し同時点灯させることが出来るので、比較的大きな発光光量を得ることが出来る。また、複数のＬＥＤ光源ユニットをライン状に配設したり、又は二次元的に配設したりすることで、様々な形の光源を容易に形成出来ることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６―２９５０８５号公報（第３頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の発光ダイオード光源ユニットは、ＬＥＤ素子を列状に配設しているために発光エリアが細長い長方形状となるので、光源ユニットからの出射光を集光するための光学設計が難しい面がある。また、光源ユニットを並べて略四角形の発光エリアを形成すれば、光学設計は比較的容易になるが、光源ユニット間の隙間が出来るために、ＬＥＤ素子の密度を高めることが出来ないので、ルーメンデンシティ（全光束密度）の高い光源装置を得るには限界がある。ここで、一般的な光源において、このルーメンデンシティが優れているならば、出射光を集光するレンズなどの光学設計を行う上で非常に有利であり、また、高輝度高出力で発光効率に優れた光源を容易に実現することが出来る。このため、各種照明用光源としてルーメンデンシティが高い光源装置がますます求められている。
【０００７】
本発明の目的は上記課題を解決し、発光部が小さく、且つ、発光量が大きい特性を備えた発光ダイオード光源装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の発光ダイオード光源装置は、下記記載の構成を採用する。
【０００９】
本発明の発光ダイオード光源装置は、熱伝導性を有する基台と、表面に導電パターンを形成し基台の表面に固着される絶縁板と、この絶縁板に設けられた貫通穴によって露出した基台表面の実装エリアに実装される複数の発光ダイオード素子とを備え、実装エリアは周囲をダム材で覆われた略円形の発光エリアの内側に形成されることを特徴とする。
【００１０】
また、複数の発光ダイオード素子は所定の数で直列接続される複数のグループに分割され、この複数のグループは、更に並列接続されることを特徴とする。
【００１１】
また、並列接続されたグループの発光ダイオード素子は、更に直列接続されて導電パターンに接続されることを特徴とする。
【００１２】
また、発光ダイオード素子の直列接続は、金属細線によって発光ダイオード素子間を直接ワイヤリングすることを特徴とする。
【００１３】
また、グループ間の接続は、導電パターンによって中継されることを特徴とする。
【００１４】
また、複数の前記発光ダイオード素子の一部は導電性のダミー素子に接続されることを特徴とする。
【００１５】
また、実装エリアは、略長方形状、または略正方形状、または略円形状の貫通穴によって形成されることを特徴とする。
【００１６】
また、発光エリア内は透光性の封止部材で封止されることを特徴とする。
【００１７】
また、基台は取付部を備え、基台に放熱部材を取り付けて放熱効果を高めるように構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の発光ダイオード光源装置によれば、狭い面積の発光エリアに多数のＬＥＤ素子を実装して発光させることが出来るので、ルーメンデンシティの高い光源装置を提供することが出来る。これにより、出射光を集光するためのレンズ等の光学設計が容易であり、小型で集光力に優れた高輝度高出力の光源装置を実現できるので、様々な用途の照明装置に適応することが出来る。
【００１９】
また、発光エリアが略円形であり、この発光エリアの周囲はダム材で覆われているので、発光エリア内に実装されるＬＥＤ素子からの出射光が発光エリア内で反射し、略円形の発光パターンとなって出射される。これにより、出射光の指向性が良好になると共に、出射光を集光するレンズの光学設計が容易となり、小型で高性能な光源装置を実現できる。
【００２０】
また、本発明の発光ダイオード光源装置は、多数のＬＥＤ素子を所定の数でグループ分けし、直列接続と並列接続を混合することで、駆動電圧の高電圧化を防ぐと共に、個々のＬＥＤ素子の発光ばらつきを抑制することが出来る。また、熱伝導性に優れた基台にＬＥＤ素子を直接実装し、且つ、基台を外部の放熱部材に容易に取り付けられるので、放熱効果に優れた光源装置を実現でき、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制して、長寿命で信頼性に優れた発光ダイオード光源装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置の正面図である。
【図２】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置の側面図である。
【図３】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置の発光エリアの拡大図である。
【図４】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置のＬＥＤ素子の接続を説明する回路図である。
【図５】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置の動作を説明する斜視図である。
【図６】本発明の実施例１に係わる発光ダイオード光源装置に放熱部材を取り付けたことを説明する側面図である。
【図７】本発明の実施例２に係わる発光ダイオード光源装置の正面図である。
【図８】本発明の実施例２に係わる発光ダイオード光源装置の発光エリアの拡大図である。
【図９】本発明の実施例２に係わる発光ダイオード光源装置のＬＥＤ素子の接続を説明する回路図である。
【図１０】本発明の実施例３に係わる発光ダイオード光源装置の正面図である。
【図１１】本発明の実施例３に係わる発光ダイオード光源装置の発光エリアの拡大図である。
【図１２】本発明の実施例４に係わる発光ダイオード光源装置の正面図である。
【図１３】本発明の実施例４に係わる発光ダイオード光源装置の発光エリアの拡大図である。
【図１４】従来の発光ダイオード光源ユニットの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下図面に基づいて本発明の発光ダイオード光源装置の具体的な実施の形態、及びその変形例を詳述する。
【実施例１】
【００２３】
［実施例１の発光ダイオード光源装置の概略説明：図１、図２］
まず、本発明の実施例１の発光ダイオード光源装置の概略を図１と図２によって説明する。尚、実施例１の特徴は略長方形状の複数の実装エリアに多数のＬＥＤ素子を実装する発光ダイオード光源装置である。図１は本発明の実施例１の発光ダイオード光源装置の概略を説明する正面図であり、図２は本発明の実施例１の発光ダイオード光源装置の側面図である。
【００２４】
図１、図２に示すように、符号１は本発明の実施例１の発光ダイオード光源装置である。この発光ダイオード光源装置１は、アルミ材などによって成る熱伝導性を有する基台２と、この基台２の表面に固着される薄板状の絶縁板１０と、基台２の表面に実装される複数のＬＥＤ素子２０とダム材１４などによって構成される。絶縁板１０は、ＢＴレジンやガラスエポキシ材などによって成るプリント基板であり、表面の大部分を覆う銅箔などによる二つの導電パターン１１ａ、１１ｂを有している。この二つの導電パターン１１ａ、１１ｂは、対角の角部付近に外部と接続して駆動電圧の供給を受ける電極端子１２ａ、１２ｂを備えている。
【００２５】
また、ダム材１４は薄いリング状で、シリコーンに酸化チタンを混合した成分であり、絶縁板１０の略中央の表面に固着される。このダム材１４の内側の絶縁板１０に、略長方形状の三つの貫通穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃが並んで設けられ、この貫通穴によって露出した基台２の表面にＬＥＤ素子２０が直接実装される。このダム材１４の内側の円形領域でＬＥＤ素子２０が発光するので、この円形領域を発光エリア２１と称する。
【００２６】
また、このダム材１４の内側、すなわち、発光エリア２１はＬＥＤ素子２０等を封止する封止部材１５が充填され硬化している。この封止部材１５はＬＥＤ素子２０の発光を外部に出射するために透光性を有している。尚、図１のダム材１４は、説明を分かりやすくするために透過して記載している。また、ダム材１４の内径は一例として約１１ｍｍであり、従って、発光エリア２１の直径は約１１ｍｍとなるが、このサイズは限定されるものではなく、光源装置の仕様によって任意に変更して良い。尚、発光エリア２１の内部の詳細な構成は後述する。
【００２７】
また、基台２と絶縁基板１０の角部の対角にある１６ａ、１６ｂは二つの取付部であり、発光ダイオード光源装置１を後述する放熱部材などにネジによって取り付けるために設けられている。尚、導電パターン１１ａ、１１ｂは、この取付部１６ａ、１６ｂを避けて形成される。また、絶縁板１０の表面は電極端子１２ａ、１２ｂと発光エリア２１以外の領域で白色レジストが塗布されているが、ここでは図示を省略している。
【００２８】
［実施例１の発光ダイオード光源装置の発光エリアの説明：図３］
次に、発光エリア内の詳細を図３に基づいて説明する。図３に示すように、発光エリア２１は円形状であり、ダム材１４（図１参照）によって周囲を覆われている。発光エリア２１内の絶縁板１０には前述したように、略長方形状の三つの貫通穴１３ａ、１３ｂ、１３ｃが略等間隔に並んで形成され、この貫通穴によって基台２の表面が露出し、三つの実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃが形成される。すなわち、実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、発光エリア２１内にあって、基台２の表面が露出した領域である。この実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃは、それぞれ略長方形状であり、対向する短辺が略半円形状であるが、この形状に限定されず、短辺も直線の長方形であっても良い。
【００２９】
また、発光エリア２１内の図面上左側は、導電パターン１１ａの一部が形成されて、貫通穴１３ａの左側近傍を覆い、発光エリア２１内の図面上右側は、導電パターン１１ｂの一部が形成されて、貫通穴１３ｃの右側近傍を覆っている。また、貫通穴１３ａと１３ｂの隙間には、独立した導電パターン１８ａが形成され、貫通穴１３ｂと１３ｃの隙間には、独立した導電パターン１８ｂが形成されている。
【００３０】
また、複数のＬＥＤ素子２０は、図示するように、基台２の表面が露出した実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃに実装されるが、実装エリア１７ａには、２個ずつ直列に８列のＬＥＤ素子２０ａが導電性接着剤等によって固着されて実装される。また、実装エリア１７ｂも同様に２個ずつ直列に８列のＬＥＤ素子２０ｂが実装され、また、実装エリア１７ｃも同様に２個ずつ直列に８列のＬＥＤ素子２０ｃが実装される。
【００３１】
すなわち、実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃには、それぞれ１６個ずつのＬＥＤ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃが実装され、合計４８個のＬＥＤ素子が実装される。尚、個々の実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃに実装されるＬＥＤ素子は区別するために符号２０ａ、２０ｂ、２０ｃと表記し、実装される全てのＬＥＤ素子は符号２０と表記する。また、ＬＥＤ素子２０の個数は限定されず、光源装置の仕様に基づいて任意に決定される。
【００３２】
次に各ＬＥＤ素子の接続を説明する。実装エリア１７ａ、１７ｂ、１７ｃに実装されるＬＥＤ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、すべて同一方向に実装され、一例として図面上左側がアノード端子（図示せず）であり、図面上右側がカソード端子（図示せず）として実装される。そして、すべてのＬＥＤ素子２０は、ワイヤボンダ（図示せず）によって金属細線であるワイヤ１９で電気的に接続される。
【００３３】
ここで、実装エリア１７ａの図面上左側に実装される８個のＬＥＤ素子２０ａは、アノード端子が導電パターン１１ａとワイヤ１９によって電気的にそれぞれ接続される。また、このアノード端子が接続された８個のＬＥＤ素子２０ａのカソード端子と実装エリア１７ａの図面上右側に実装される８個のＬＥＤ素子２０ａのアノード端子は、ワイヤ１９によってそれぞれ直接接続される。また、アノード端子が接続された図面上右側の８個のＬＥＤ素子２０ａのカソード端子は、ワイヤ１９によって独立した導電パターン１８ａにそれぞれ接続される。
【００３４】
また、実装エリア１７ｂの図面上左側に実装される８個のＬＥＤ素子２０ｂは、アノード端子が導電パターン１８ａとワイヤ１９によって電気的に接続される。また、このアノード端子が接続されたＬＥＤ素子２０ｂのカソード端子と図面上右側に実装されるＬＥＤ素子２０ｂのアノード端子は、ワイヤ１９によってそれぞれ直接接続される。また、アノード端子が接続された図面上右側のＬＥＤ素子２０ｂのカソード端子は、ワイヤ１９によって独立した導電パターン１８ｂに接続される。
【００３５】
また、実装エリア１７ｃの図面上左側に実装される８個のＬＥＤ素子２０ｃは、アノード端子が導電パターン１８ｂとワイヤ１９によって電気的に接続される。また、このアノード端子が接続されたＬＥＤ素子２０ｃのカソード端子と図面上右側に実装されるＬＥＤ素子２０ｃのアノード端子は、ワイヤ１９によってそれぞれ直接接続される。また、アノード端子が接続された図面上右側のＬＥＤ素子２０ｃのカソード端子は、ワイヤ１９によって図面上右側の導電パターン１１ｂに接続される。
【００３６】
このように、実装エリア１７ａに実装されるＬＥＤ素子２０ａは、ワイヤ１９によって二つのＬＥＤ素子２０ａが直列接続され、この直列接続された二つのＬＥＤ素子２０ａを小グループｇａ（破線囲み）と定義すると、導電パターン１１ａと導電パターン１８ａの間で８個の小グループｇａが並列接続される。そして、実装エリア１７ａの８個の小グループｇａの並列接続を大グループＧａ（破線囲み）と定義する。ここで、実装エリア１７ａは狭い領域であるが、この中に１６個のＬＥＤ素子を実装して接続できる理由は、ＬＥＤ素子２０ａを２列に並べて、隣り同士のＬＥＤ素子２０ａをワイヤ１９によって直接ワイヤリングすることで、実装密度を高く出来るからである。
【００３７】
また、実装エリア１７ｂに実装されるＬＥＤ素子２０ｂも同様に、ワイヤ１９によって二つのＬＥＤ素子２０ｂが直列接続され、この直列接続された二つのＬＥＤ素子２０ｂを小グループｇｂと定義すると、実装エリア１７ｂには、導電パターン１８ａと導電パターン１８ｂの間に８個の小グループｇｂが並列接続された一つの大グループＧｂが形成される。
【００３８】
また、実装エリア１７ｃに実装されるＬＥＤ素子２０ｃも同様に、ワイヤ１９によって二つのＬＥＤ素子２０ｃが直列接続され、この直列接続された二つのＬＥＤ素子２０ｃを小グループｇｃと定義すると、実装エリア１７ｃには、導電パターン１８ｂと導電パターン１１ｂの間に８個の小グループｇｃが並列接続された一つの大グループＧｃが形成される。
【００３９】
この接続によって、三つの大グループＧａとＧｂとＧｃは導電パターン１８ａと１８ｂを中継して直列接続される。すなわち、実施例１のＬＥＤ素子２０の接続は、小グループｇａ、ｇｂ、ｇｃを構成する各ＬＥＤ素子２０は、素子間のワイヤリングによって直列接続され、この各小グループは並列接続されて大グループＧａ、Ｇｂ、Ｇｃが構成され、更に大グループＧａ、Ｇｂ、Ｇｃは導電パターン１８ａ、１８ｂを中継して直列接続される。
【００４０】
また、２２はＬＥＤ素子２０を静電気等から保護するためのＥＳＤ素子（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｓｔａｔｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ素子）であり、ツェナーダイオードによって構成され、導電パターン１１ａと１１ｂの間に接続される。
【００４１】
このように、本発明の発光ダイオード光源装置は、直径約１１ｍｍの円形の狭い発光エリア２１に多数のＬＥＤ素子を実装できるので、狭い発光エリアであるにも係わらず強い光量を得ることが出来、ルーメンデンシティの高い発光ダイオード光源装置を提供することが出来る。また、狭い発光エリア２１に多数のＬＥＤ素子２０を実装できるのは、前述したように隣り合わせのＬＥＤ素子２０をワイヤ１９によって直接ワイヤリングし、直列接続しているからである。
【００４２】
［実施例１の発光ダイオード光源装置のＬＥＤ素子の接続回路の説明：図４］
次に、実施例１のＬＥＤ素子の接続回路の詳細を図４に基づいて説明する。図４に示すように、本発明の実施例１の発光ダイオード光源装置１はＬＥＤ素子２０が合計４８個接続されている。ＬＥＤ素子２０ａの２個が直列接続された小グループｇａが８個並列接続された大グループＧａは、導電パターン１１ａと１８ａの間に接続され、ＬＥＤ素子２０ｂの２個が直列接続された小グループｇｂが８個並列接続された大グループＧｂは、導電パターン１８ａと１８ｂの間に接続され、ＬＥＤ素子２０ｃの２個が直列接続された小グループｇｃが８個並列接続された大グループＧｃは、導電パターン１８ｂと１１ｂの間に接続される。
【００４３】
この接続によって、導電パターン１１ａと導電パターン１１ｂの間、すなわち、電極端子１２ａと電極端子１２ｂの間に、三つの大グループＧａとＧｂとＧｃが導電パターン１８ａと１８ｂを中継して直列接続される。これにより、電極端子１２ａ、１２ｂに所定の駆動電圧を印加するならば、大グループＧａ、Ｇｂ、Ｇｃに駆動電圧の約１／３の電圧が分割されて印加され、全ての小グループｇａ、ｇｂ、ｇｃに駆動電流が流れて、全てのＬＥＤ素子２０を点灯させることが出来る。また、大グループＧａ、Ｇｂ、Ｇｃは、前述のように２個のＬＥＤ素子が直列接続された８個の小グループで構成されるので、個々のＬＥＤ素子の特性ばらつきを吸収することが出来る。
【００４４】
また、大グループＧａ、Ｇｂ、Ｇｃは直列接続されるので、各大グループに流れる駆動電流は等しくなり、各大グループのＬＥＤ素子２０ａ、２０ｂ、２０ｃの発光量はほぼ等しくなる。これにより、ＬＥＤ素子は多数であっても、ＬＥＤ素子ごとの光量ばらつきが少ない発光ダイオード光源装置を実現することが出来る。
【００４５】
このように、本発明の発光ダイオード光源装置は、多数のＬＥＤ素子を実装して駆動するが、隣接する素子間をワイヤリングによって直列接続し、この直列接続のグループを並列接続する基本構成を採用している。また、本実施例においては、この並列接続したグループを更に直列接続している。
【００４６】
ここで、多数のＬＥＤ素子の全てを直列接続するならば、全てのＬＥＤ素子に同一の駆動電流が流れるので、駆動条件を一致させて個々のＬＥＤ素子の発光ばらつきを抑制できる。しかし、多数のＬＥＤ素子を直列接続すると駆動電圧が高圧となるので、特殊な駆動回路が必要となり、経済性や安全性に問題がある。また、すべてのＬＥＤ素子を並列接続するならば、駆動電圧は低電圧でよいが、ＬＥＤ素子の電気的な特性ばらつきによって、個々のＬＥＤ素子に流れる駆動電流が大きく異なることになり、大きな発光ばらつきが生じる問題がある。
【００４７】
このように、ＬＥＤ素子の接続は、直列接続、並列接続の両方に問題があるが、本発明は多数のＬＥＤ素子を所定の数でグループ分けし、直列接続と並列接続を混合することで、駆動電圧の高電圧化を防ぐと共に、個々のＬＥＤ素子の光量ばらつきを抑制できる優れた効果を備えている。尚、この本発明の優れた効果は、後述する他の実施例においても同様である。また、２２は前述したようにＥＳＤ素子であり、導電パターン１１ａと１１ｂの間に接続される。
【００４８】
［実施例１の発光ダイオード光源装置の動作の説明：図５］
次に、実施例１の発光ダイオード光源装置の動作の一例を図５に基づいて説明する。図５に示すように、本発明の発光ダイオード光源装置１の二つの電極端子１２ａと１２ｂに、駆動電源（図示せず）を接続し、所定の駆動電圧を印加すると、前述したように発光エリア２１内に実装される全てのＬＥＤ素子２０（図１参照）に駆動電流が流れて発光ダイオード光源装置１は点灯し、強力な出射光Ｌ１を出射する。
【００４９】
この出射光Ｌ１は発光エリア２１が円形であるので、略円形状の発光パターン（破線で示す）として拡散しながら出射されるが、発光エリア２１の上部に所定の距離を置いて配設されるレンズ２５によって集光され、このレンズ２５から集光された出射光Ｌ２が出射される。このように、本発明の発光ダイオード光源装置１は、狭い円形の発光エリア２１から集光しやすい良好な発光パターンの出射光Ｌ１を出射することが出来るので、この出射光Ｌ１を集光するためのレンズ２５などの光学設計が容易であり、ルーメンデンシティが高く、小型で集光力に優れた高輝度高出力の光源装置を提供することが出来る。
【００５０】
［実施例１の発光ダイオード光源装置に放熱部材を取り付ける説明：図６］
次に、実施例１の発光ダイオード光源装置に放熱部材を取り付けた構成を図６に基づいて説明する。図６に示すように、発光ダイオード光源装置１の基台２の二つの取付部１６ａ、１６ｂに、取付ネジ２６を填め込んで、放熱部材としてのヒートシンク２７を基台２の底面に固着して取り付ける。また、基台２とヒートシンク２７の隙間には、熱伝導性のシリコーン２８を塗布すると良い。
【００５１】
この構成により、発光ダイオード光源装置１は、多数のＬＥＤ素子２０（図１参照）が実装されているが、このＬＥＤ素子２０は、基台２の表面に直接実装されているので、ＬＥＤ素子２０からの発熱は熱伝導性の基台２に効率良く伝わり、更にヒートシンク２７に低い熱抵抗で伝達されるので、ＬＥＤ素子２０の発熱を効率よく放熱することが出来る。この結果、ＬＥＤ素子２０の温度上昇が抑制され、長寿命で信頼性に優れた高輝度高出力の発光ダイオード光源装置を提供することが出来る。尚、ヒートシンク２７は、発光ダイオード光源装置１と同程度の大きさとして示したが、ヒートシンク２７の外形は限定されず、発光ダイオード光源装置１より外形の大きなヒートシンクを取り付けて、更に放熱効率を高めても良い。
【実施例２】
【００５２】
［実施例２の発光ダイオード光源装置の概略説明：図７］
次に本発明の実施例２の発光ダイオード光源装置の概略を図７によって説明する。尚、実施例２の特徴は実装効率の良い略正方形状の実装エリアに多数のＬＥＤ素子を実装する発光ダイオード光源装置である。また、実施例２の発光ダイオード光源装置の基本構造は前述の実施例１と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。図７は本発明の実施例２の発光ダイオード光源装置の概略を説明する正面図である。
【００５３】
図７に示すように、符号３０は本発明の実施例２の発光ダイオード光源装置である。この発光ダイオード光源装置３０は、アルミ材などの熱伝導性を有する基台２と、この基台２の表面に固着される薄いガラスエポキシ材などから成る絶縁板１０と、この絶縁板１０の表面に実装される複数のＬＥＤ素子３１とダム材１４などによって構成される。絶縁板１０は、表面の大部分を覆う銅箔などによって成る三つの導電パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有している。そして導電パターン３２ｃと３２ａは、対角の角部に外部と接続して駆動電圧の供給を受ける電極端子１２ａ、１２ｂを備えている。
【００５４】
また、ダム材１４は薄いリング状であり、実施例１と同様の成分でなり、絶縁板１０の略中央の表面に固着される。このダム材１４の内側の絶縁板１０に、略正方形状の貫通穴３３が設けられ、この貫通穴３３によって露出した基台２の表面にＬＥＤ素子３１が直接実装される。このダム材１４の内側の円形領域でＬＥＤ素子３１が発光するので、この円形領域を実施例１と同様に発光エリア２１と呼ぶ。また、このダム材１４の内側、すなわち、発光エリア２１はＬＥＤ素子３１等を封止する封止部材１５（図２参照）が充填され硬化している。
【００５５】
尚、図７のダム材１４は、説明を分かりやすくするために透過して記載している。また、ダム材１４の内径は実施例１と同様に一例として約１１ｍｍであり、従って、発光エリア２１の直径は約１１ｍｍとなる。また、取付部１６ａ、１６ｂなどは、実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００５６】
［実施例２の発光ダイオード光源装置の発光エリアの説明：図８］
次に、発光エリア内の詳細を図８に基づいて説明する。図８に示すように、発光エリア２１は円形状であり、ダム材１４（図７参照）によって周囲を覆われている。発光エリア２１内の絶縁基板１０には前述したように、略正方形状の貫通穴３３が形成され、この貫通穴３３によって基台２の表面が露出し、略正方形状の実装エリア３４が形成される。すなわち、実装エリア３４は、発光エリア２１内にあって、基台２の表面が露出した領域である。この実装エリア３４は面取りされた正方形状であるが、この形状に限定されず、例えば、面取りがなくても良く、又は多角形でも良い。
【００５７】
また、発光エリア２１内の図面上左側は、導電パターン３２ｂの一部が形成されて貫通穴３３の左側近傍を覆い、発光エリア２１内の図面上右下側は、導電パターン３２ａの一部が形成されて貫通穴３３の右下近傍を覆い、また、発光エリア２１内の図面上右上側は、導電パターン３２ｃの一部が形成されて貫通穴３３の右上近傍を覆っている。
【００５８】
また、複数のＬＥＤ素子３１は、図示するように、基台２の表面が露出した実装エリア３４に実装されるが、図面上において実装エリア３４の略中心から上側部分と下側部分に分け、上側部分をＡブロック（破線囲み）、下側部分をＢブロック（破線囲み）として定義し、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子３１ａとし、また、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子３１ｂとする。
【００５９】
そして、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子３１ａは、直列に１０個の素子が５列並列に実装され、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子３１ｂも、同様に直列に１０個の素子が５列並列に実装されて、合計１００個のＬＥＤ素子が実装される。尚、ＬＥＤ素子の個数は限定されず、光源装置の仕様に基づいて任意に決定される。ここで、本実施例の実装エリア３４は円形の発光エリア２１に内接する略正方形状であるので面積が広く、且つ、ＬＥＤ素子３１を縦列横列共にそれぞれ同数を実装できるので、実装効率が優れている。
【００６０】
次に各ＬＥＤ素子の接続を説明する。ここで、実装エリア３４に実装されるＡブロックのＬＥＤ素子３１ａは、一例として図面上左側がアノード端子（図示せず）、右側がカソード端子（図示せず）として実装され、ＢブロックのＬＥＤ素子３１ｂは、一例として図面上右側がアノード端子（図示せず）、左側がカソード端子（図示せず）として実装される。そして、すべてのＬＥＤ素子３１ａ、３１ｂは、ワイヤボンダ（図示せず）によって金属細線であるワイヤ１９で電気的に接続される。
【００６１】
ここで、Ａブロックの図面上最左側に実装される５個のＬＥＤ素子３１ａは、アノード端子が導電パターン３２ｂとワイヤ１９によって電気的に接続される。また、このＬＥＤ素子３１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子３１ａのアノード端子とワイヤ１９によって直接接続される。以下同様に、このＬＥＤ素子３１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子３１ａのアノード端子とワイヤ１９によって順次接続され、Ａブロックの図面上最右側に実装される５個のＬＥＤ素子３１ａのカソード端子は、導電パターン３２ｃにワイヤ１９によってそれぞれ接続される。これにより、ＡブロックのＬＥＤ素子３１ａは、導電パターン３２ｂと３２ｃの間で、ワイヤ１９によるワイヤリングによって１０個のＬＥＤ素子３１ａが直列接続されたグループが、５列並列接続されることになる。
【００６２】
また、Ｂブロックの図面上最左側に実装される５個のＬＥＤ素子３１ｂは、カソード端子が導電パターン３２ｂとワイヤ１９によって電気的に接続される。また、このＬＥＤ素子３１ｂのアノード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子３１ｂのカソード端子とワイヤ１９によって直接接続される。以下同様に、このＬＥＤ素子３１ｂのアノード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子３１ｂのカソード端子とワイヤ１９によって順次接続され、Ｂブロックの図面上最右側に実装される５個のＬＥＤ素子３１ｂのアノード端子は、導電パターン３２ａにワイヤ１９によってそれぞれ接続される。これにより、ＢブロックのＬＥＤ素子３１ｂは、導電パターン３２ｂと３２ａの間で、ワイヤ１９によるワイヤリングによって１０個のＬＥＤ素子３１ｂが直列接続されたグループが、５列並列接続されることになる。
【００６３】
この接続によって、ＡブロックのＬＥＤ素子３１ａ群とＢブロックのＬＥＤ素子３１ｂ群は、導電パターン３２ｂを中継して直列接続されることになる。すなわち、実施例２のＬＥＤ素子３１の接続は、１０個のＬＥＤ素子３１が素子間のワイヤリングによって直列接続されてグループが構成され、このグループは並列接続されてＡブロックとＢブロックが構成され、更にＡブロックとＢブロックは直列接続される。
【００６４】
また、２２ａ、２２ｂは実施例１と同様にＬＥＤ素子３１を静電気等から保護するためのＥＳＤ素子であり、導電パターン３２ｂと３２ｃの間、及び導電パターン３２ｂと３２ａの間に接続される。
【００６５】
このように、本発明の実施例２の発光ダイオード光源装置３０は、実装効率の良い略正方形状の実装エリア３４を有し、また、１０個のＬＥＤ素子間をワイヤリングによって直列接続するので、実装例１よりも更にＬＥＤ素子の実装密度を高めることが出来る。これにより、直径約１１ｍｍの円形の狭い発光エリア２１に多数のＬＥＤ素子を実装できるので、狭いエリアであるにも係わらず強い光量を得ることが出来、ルーメンデンシティの高い発光ダイオード光源装置を提供することが出来る。
【００６６】
［実施例２の発光ダイオード光源装置のＬＥＤ素子の接続回路の説明：図９］
次に、実施例２のＬＥＤ素子の接続回路の詳細を図９に基づいて説明する。図９に示すように、本発明の実施例２の発光ダイオード光源装置３０は、ＬＥＤ素子３１がＡブロック、Ｂブロックにおいて合計１００個接続されている。すなわち、Ａブロックは導電パターン３２ｂと３２ｃの間でＬＥＤ素子３１ａの１０個が直列接続されたグループが５列並列接続されており、Ｂブロックは導電パターン３２ａと３２ｂの間でＬＥＤ素子３１ｂの１０個が直列接続されたグループが５列並列接続されている。
【００６７】
この接続によって、導電パターン３２ｃと導電パターン３２ａの間、すなわち、電極端子１２ａと電極端子１２ｂの間で、ＡブロックのＬＥＤ素子群とＢブロックのＬＥＤ素子群が導電パターン３２ｂを中継して直列接続される。これにより、電極端子１２ａ、１２ｂに所定の駆動電圧を印加するならば、ＡブロックとＢブロックに駆動電圧の約１／２の電圧が分割されて印加され、全てのＬＥＤ素子３１ａ、３１ｂを点灯させることが出来る。また、Ａブロック、Ｂブロックは、それぞれ多数のＬＥＤ素子が直列接続されるので、個々のＬＥＤ素子３１ａ、３１ｂの特性ばらつきを吸収することが出来る。また、各ブロック内の各グループは並列接続されているので、駆動電圧の高圧化を防ぐことが出来る。
【００６８】
また、ＡブロックとＢブロックは直列接続されるので、各ブロックに流れる駆動電流は等しくなり、Ａブロック、Ｂブロックの発光量はほぼ等しくなる。これにより、ＬＥＤ素子は多数であっても、ＬＥＤ素子ごとの光量ばらつきが少ない発光ダイオード光源装置を実現することが出来る。また、ＥＳＤ素子２２ａ、２２ｂは、前述したように、導電パターン３２ｂと３２ｃの間、及び導電パターン３２ｂと３２ａの間に接続され、それぞれのブロックのＬＥＤ素子３１ａ、３１ｂを静電気から保護する。尚、実施例２における動作、及び放熱部材の取り付け構成は、実施例１と同様であるので、説明は省略する。
【実施例３】
【００６９】
［実施例３の発光ダイオード光源装置の概略説明：図１０］
次に本発明の実施例３の発光ダイオード光源装置の概略を図１０によって説明する。尚、実施例３の特徴は円形状の実装エリアを有し、ＬＥＤ素子の一部がダミー素子に接続される発光ダイオード光源装置である。また、実施例３の発光ダイオード光源装置の基本構造は前述の実施例１、２と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００７０】
図１０に示すように、符号４０は本発明の実施例３の発光ダイオード光源装置である。この発光ダイオード光源装置４０は、アルミ材などによって成る基台２と、この基台２の表面に固着される薄いガラスエポキシ材などから成る絶縁板１０と、この絶縁板１０の表面に実装される複数のＬＥＤ素子４１とダミー素子４２、及びダム材１４などによって構成される。絶縁板１０は、表面の大部分を覆う銅箔などによって成る三つの導電パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有している。そして導電パターン３２ｃと３２ａは、対角の角部に外部と接続して駆動電圧の供給を受ける電極端子１２ａ、１２ｂを備えている。
【００７１】
また、リング状のダム材１４は絶縁板１０の中央付近の表面に固着され、このダム材１４の内側に実施例１、２と同様に円形の発光エリア２１が形成される。そして、発光エリア２１内の絶縁板１０に円形状の貫通穴４５が設けられ、この貫通穴４５によって露出した基台２の表面の実装エリア４６にＬＥＤ素子４１とダミー素子４２が直接実装される。この発光エリア２１内のＬＥＤ素子４１とダミー素子４２などの詳細は後述する。
【００７２】
また、発光エリア２１には、ＬＥＤ素子４１とダミー素子４２を封止する封止部材が充填されるが図示は省略する。尚、ダム材１４は説明を分かりやすくするために透過して記載している。また、ダム材１４の内径、すなわち、発光エリア２１の直径は実施例１、２と同様に一例として約１１ｍｍ、またはそれ以下である。また、外部の放熱部材を取り付けるための取付部１６ａ、１６ｂなどは、実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００７３】
［実施例３の発光ダイオード光源装置の発光エリアの説明：図１１］
次に、実施例３の発光エリア２１内の詳細を図１１に基づいて説明する。図１１に示すように、発光エリア２１は円形状であり、ダム材１４（図１０参照）によって周囲を覆われている。発光エリア２１内の絶縁板１０には前述したように、円形状の貫通穴４５が形成され、この貫通穴４５によって基台２の表面が露出し、円形状の実装エリア４６が形成される。すなわち、実装エリア４６は発光エリア２１の内側にあって、基台２の表面が露出した領域である。
【００７４】
また、発光エリア２１内の図面上左側は、導電パターン３２ｂの一部が形成されて貫通穴４５の左側近傍を覆い、発光エリア２１内の図面上右下側は、導電パターン３２ａの一部が形成されて貫通穴４５の右下近傍を覆い、また、発光エリア２１内の図面上右上側は、導電パターン３２ｃの一部が形成されて貫通穴４５の右上近傍を覆っている。
【００７５】
また、複数のＬＥＤ素子４１は、図示するように、基台２の表面が露出した実装エリア４６に実装されるが、図面上において実装エリア４６の略中心から上側部分をＡブロック（破線囲み）、下側部分をＢブロック（破線囲み）として定義し、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子４１ａとし、また、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子４１ｂとする。
【００７６】
そして、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子４１ａは、直列に５個の素子が３列並列に実装され、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子４１ｂも、同様に直列に５個の素子が３列並列に実装されて、合計３０個のＬＥＤ素子が実装される。ここで、Ａブロックにおいて５個直列に並んだＬＥＤ素子４１ａ群を一つのグループとして定義し、グループは３列あるので図示するようにグループＡ１、Ａ２、Ａ３とする。また、Ｂブロックにおいても、５個直列に並んだＬＥＤ素子４１ｂ群を一つのグループとして定義し、グループは３列あるので図示するようにグループＢ１、Ｂ２、Ｂ３とする。尚、ＬＥＤ素子の個数は限定されず、光源装置の仕様に基づいて任意に決定される。
【００７７】
また、ダミー素子４２は、図示するように、ＡブロックのグループＡ２とＡ３の左右端に１個ずつ、また、ＢブロックのグループＢ１とＢ２の左右端に１個ずつ実装される。このダミー素子４２は導電性で透明素材が望ましく、材質はサファイア、シリコンカーバイトなどで成り、サイズはＬＥＤ素子４１ａ、４１ｂと同程度である。尚、グループＡ１とグループＢ３の左右端にダミー素子が実装されないのは、それぞれのグループに接続する導電パターンの間が短いので、ダミー素子を実装する必要が無いからである。
【００７８】
次に各ＬＥＤ素子とダミー素子の電気的な接続を説明する。ここで、実装エリア４６に実装されるＡブロックのＬＥＤ素子４１ａは、一例として図面上左側がアノード端子（図示せず）、右側がカソード端子（図示せず）として実装され、ＢブロックのＬＥＤ素子４１ｂは、一例として図面上右側がアノード端子（図示せず）、左側がカソード端子（図示せず）として実装される。そして、すべてのＬＥＤ素子４１ａ、４１ｂとダミー素子４２は、ワイヤボンダ（図示せず）によって金属細線であるワイヤ１９で電気的に接続される。
【００７９】
ここで、ＡブロックのグループＡ１の図面上最左側に実装されるＬＥＤ素子４１ａは、アノード端子が導電パターン３２ｂとワイヤ１９によって電気的に接続される。また、このＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子４１ａのアノード端子とワイヤ１９によって直接接続される。以下同様に、このＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子４１ａのアノード端子とワイヤ１９によって順次接続され、グループＡ１の図面上最右側に実装されるＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は、導電パターン３２ｃにワイヤ１９によって接続される。この接続によってグループＡ１の５個のＬＥＤ素子４１ａは、導電パターン３２ｂと３２ｃの間で、素子間のワイヤリングによって直列接続される。
【００８０】
また、グループＡ２の図面上左端には前述のようにダミー素子４２が実装され、このダミー素子４２は、導電パターン３２ｂとワイヤ１９によって接続され、また、このダミー素子４２はグループＡ２の図面上最左側に実装されるＬＥＤ素子４１ａのアノード端子とワイヤ１９によって接続される。そして、このＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子４１ａのアノード端子とワイヤ１９によって直接接続される。
【００８１】
以下同様に、このＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子４１ａのアノード端子とワイヤ１９によって順次接続され、グループＡ２の図面上最右側に実装されるＬＥＤ素子４１ａのカソード端子は、グループＡ２の図面上右端に実装されるダミー素子４２にワイヤ１９によって接続され、このダミー素子４２は導電パターン３２ｃにワイヤ１９によって接続される。この接続によってグループＡ２の５個のＬＥＤ素子４１ａは、グループＡ２の左右端に実装されるダミー素子４２を中継して導電パターン３２ｂと３２ｃの間で、素子間のワイヤリングによって直列接続される。
【００８２】
また、グループＡ３もグループＡ２と同様に接続されるので、グループＡ３の５個のＬＥＤ素子４１ａは、グループＡ３の左右端に実装されるダミー素子４２を中継して導電パターン３２ｂと３２ｃの間で、素子間のワイヤリングによって直列接続される。
【００８３】
また、ＢブロックのグループＢ１とＢ２も、ＡブロックのグループＡ２とＡ３と同様に接続されるので、グループＢ２とＢ３のそれぞれ５個のＬＥＤ素子４１ｂは、グループＢ１とＢ２の左右端に実装されるダミー素子４２を中継して導電パターン３２ｂと３２ａの間で、直列接続される。また、グループＢ３はグループＡ１と同様に導電パターン３２ｂと３２ａの間が短いのでダミー素子４２を中継せずに接続され、グループＢ３の５個のＬＥＤ素子４１ｂは、導電パターン３２ｂと３２ａの間で、直列接続される。
【００８４】
このように、Ａブロックの５個直列接続の三つのグループＡ１、Ａ２、Ａ３が導電パターン３２ｂと３２ｃ間で並列接続され、Ｂブロックの５個直列接続の三つのグループＢ１、Ｂ２、Ｂ３が導電パターン３２ｂと３２ｃ間で並列接続される。この接続によって、導電パターン３２ｃと導電パターン３２ａの間、すなわち、電極端子１２ａと電極端子１２ｂ（図１０参照）の間に、ＡブロックのＬＥＤ素子４１ａ群とＢブロックのＬＥＤ素子４１ｂ群が導電パターン３２ｂを中継して直列接続される。これにより、電極端子１２ａ、１２ｂに所定の駆動電圧を印加するならば、ＡブロックとＢブロックに駆動電圧の約１／２の電圧が分割されて印加され、全てのＬＥＤ素子４１ａ、４１ｂを点灯させることが出来る。
【００８５】
また、ＥＳＤ素子２２ａ、２２ｂは実施例２と同様に、導電パターン３２ｂと３２ｃの間、及び導電パターン３２ｂと３２ａの間に接続され、それぞれのブロックのＬＥＤ素子４１ａ、４１ｂを静電気から保護する。
【００８６】
次に、実施例３におけるダミー素子４２の役割について説明する。実施例３の貫通穴４５は、前述のように円形であるので、基台２の表面が露出する実装エリア４６は円形となる。ここで、基台２の表面はＬＥＤ素子の光が反射しやすいように高反射処理されているので、実装エリア４６が円形であると、ＬＥＤ素子からの出射光の一部が実装エリア４６で露出している基台２の表面に反射し、発光エリア２１が略円形であることに相乗して、発光パターンがほぼ円形の出射光として発光ダイオード光源装置４０から出射される。ここで、出射光の発光パターンがほぼ円形であると、前述したように、この出射光を集光するレンズの光学設計が容易となり、集光力に優れた光源装置を実現できるので、実装エリア４６を円形にすることは、光源装置の高性能化に貢献する。
【００８７】
このために、実施例３の実装エリア４６は、図１１に示すように円形となっているが、仮にＡブロックとＢブロックの左右端にあるダミー素子４２を実装しないとすると、グループＡ２、Ａ３の最左右側のそれぞれのＬＥＤ素子４１ａは、導電パターン３２ｂ、３２ｃまでの距離が遠いので、接続のためのワイヤ長が長くなり、ワイヤ１９によって接続することが出来ない。また、無理に接続しようとすれば、ワイヤ長が長いのでワイヤ１９の切断や隣接するワイヤ１９とのショートが発生しやすくなり、不良率が著しく増加し、また、信頼性が低下する危険がある。
【００８８】
また、ワイヤ長を長くしないために、ＡブロックのグループＡ２、Ａ３のＬＥＤ素子４１ａの直列数を７個として、ダミー素子４２の代わりにＬＥＤ素子４１ａを実装すれば、ワイヤ長の問題は解消される。しかし、この場合は、グループごとのＬＥＤ素子の直列数が変わるので、直列数の少ないグループＡ１に駆動電流が集中し、グループＡ２、Ａ３のＬＥＤ素子は点灯出来ないという問題が発生する。これらの問題は、Ｂブロックについても同様である。
【００８９】
よって、本発明の実施例３のように、導電パターン間の距離が長いＡブロックのグループＡ２、Ａ３、及び、ＢブロックのグループＢ１、Ｂ２のそれぞれの左右端の実装位置にＬＥＤ素子では無く、ダミー素子４２に置き換えて実装し、このダミー素子４２を中継して導電パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃに接続することで、ワイヤ１９のワイヤ長を短くできるので、実装エリア４６の円形を実現することが出来る。また、ダミー素子４２を中継とすることで、ＡブロックとＢブロックのそれぞれのＬＥＤ素子の直列数を同一に出来るので、各グループに流れる駆動電流をほぼ等しくでき、これによって、各ＬＥＤ素子間での光量ばらつきを抑制することが出来る。
【００９０】
このように、ダミー素子４２の実装は、実装エリア４６を円形にするために非常に重要な要素である。また、ダミー素子４２は透明素材であるので、基台２からの反射光を妨げることが無く、出射効率の良い発光ダイオード光源装置を実現できる。尚、実施例３における動作、及び放熱部材の取り付け構成などは、実施例１と同様であるので、説明は省略する。
【実施例４】
【００９１】
［実施例４の発光ダイオード光源装置の概略説明：図１２］
次に本発明の実施例４の発光ダイオード光源装置の概略を図１２によって説明する。尚、実施例４の特徴はＬＥＤ素子の実装数を調整するためにダミー素子を用いる発光ダイオード光源装置である。また、実施例４の発光ダイオード光源装置の基本構造は前述の実施例１、２と同様であるので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明は一部省略する。
【００９２】
図１２に示すように、符号５０は本発明の実施例４の発光ダイオード光源装置である。この発光ダイオード光源装置５０は、アルミ材などによって成る熱伝導性を有する基台２と、この基台２の表面に固着される薄いガラスエポキシ材などから成る絶縁板１０と、この絶縁板１０の表面に実装される複数のＬＥＤ素子５１とダミー素子５２、及びダム材１４などによって構成される。絶縁板１０は、表面の大部分を覆う銅箔などによって成る三つの導電パターン３２ａ、３２ｂ、３２ｃを有している。そして導電パターン３２ｃと３２ａは、対角の角部に外部と接続して駆動電圧の供給を受ける電極端子１２ａ、１２ｂを備えている。
【００９３】
また、リング状のダム材１４は絶縁板１０の中央付近の表面に固着され、このダム材１４の内側に実施例１、２と同様に円形の発光エリア２１が形成される。そして、発光エリア２１内の絶縁板１０に正方形状の貫通穴５５が形成され、この貫通穴５５によって露出した基台２の表面の実装エリア５６にＬＥＤ素子５１とダミー素子５２が直接実装される。この発光エリア２１内のＬＥＤ素子５１とダミー素子５２などの詳細は後述する。
【００９４】
また、発光エリア２１には、ＬＥＤ素子５１とダミー素子５２を封止する封止部材が充填されるが図示は省略する。尚、ダム材１４は説明を分かりやすくするために透過して記載している。また、ダム材１４の内径、すなわち、発光エリア２１の直径は実施例１及び実施例２と同様に一例として約１１ｍｍ、またはそれ以下である。また、外部の放熱部材を取り付けるための取付部１６ａ、１６ｂなどは、実施例１と同様であるので説明は省略する。
【００９５】
［実施例４の発光ダイオード光源装置の発光エリアの説明：図１３］
次に、実施例４の発光エリア２１内の詳細を図１３に基づいて説明する。図１３に示すように、実施例４の発光エリア２１は円形状であり、ダム材１４（図１２参照）によって周囲を覆われている。発光エリア２１内の絶縁板１０には前述したように、正方形状の貫通穴５５が形成され、この貫通穴５５によって基台２の表面が露出し、正方形状の実装エリア５６が形成される。すなわち、実装エリア５６は発光エリア２１の内側にあって、基台２の表面が露出した領域である。
【００９６】
また、発光エリア２１内の図面上左側は、導電パターン３２ｂの一部が形成されて貫通穴５５の左側近傍を覆い、発光エリア２１内の図面上右下側は、導電パターン３２ａの一部が形成されて貫通穴５５の右下近傍を覆い、また、発光エリア２１内の図面上右上側は、導電パターン３２ｃの一部が形成されて貫通穴５５の右上近傍を覆っている。
【００９７】
また、複数のＬＥＤ素子５１は、図示するように、基台２の表面が露出した実装エリア５６に実装されるが、図面上において実装エリア５６の略中心から上側部分をＡブロック（破線囲み）、下側部分をＢブロック（破線囲み）として定義し、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子５１ａとし、また、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子をＬＥＤ素子５１ｂとする。
【００９８】
そして、Ａブロックに実装されるＬＥＤ素子５１ａは、直列に５個の素子が３列並列に実装され、Ｂブロックに実装されるＬＥＤ素子５１ｂも、同様に直列に５個の素子が３列並列に実装されて、合計３０個のＬＥＤ素子が実装される。尚、ＬＥＤ素子の個数は限定されず、光源装置の仕様に基づいて任意に決定される。
【００９９】
また、ダミー素子５２は、図示するように、Ａブロックの左右端に縦に３個ずつ、また、Ｂブロックの左右端に縦に３個ずつ実装される。このダミー素子５２は導電性で透明素材が望ましく、材質はサファイア、シリコンカーバイトなどで成り、サイズはＬＥＤ素子５１ａ、５１ｂと同程度である。
【０１００】
次に各ＬＥＤ素子とダミー素子の電気的な接続を説明する。ここで、実装エリア５６に実装されるＡブロックのＬＥＤ素子５１ａは、一例として図面上左側がアノード端子（図示せず）、右側がカソード端子（図示せず）として実装され、ＢブロックのＬＥＤ素子５１ｂは、一例として図面上右側がアノード端子（図示せず）、左側がカソード端子（図示せず）として実装される。そして、すべてのＬＥＤ素子５１ａ、５１ｂとダミー素子５２は、ワイヤボンダ（図示せず）によって金属細線であるワイヤ１９で電気的に接続される。
【０１０１】
ここで、Ａブロックの図面上左端には前述のようにダミー素子５２が縦に３個実装されており、このダミー素子５２は、導電パターン３２ｂとワイヤ１９によって接続され、また、このダミー素子５２はＡブロックの図面上最左側に実装される３個のＬＥＤ素子５１ａのアノード端子とワイヤ１９によってそれぞれ接続される。そして、このＬＥＤ素子５１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装される３個のＬＥＤ素子５１ａのアノード端子とワイヤ１９によってそれぞれ直接接続される。
【０１０２】
以下同様に、このＬＥＤ素子５１ａのカソード端子は図面上右隣りに実装されるＬＥＤ素子５１ａのアノード端子とワイヤ１９によって順次接続され、Ａブロックの図面上最右側に実装される３個のＬＥＤ素子５１ａのカソード端子は、Ａブロックの図面上右端に実装される３個のダミー素子５２にワイヤ１９によって接続され、この３個のダミー素子５２は導電パターン３２ｃにワイヤ１９によってそれぞれ接続される。このように、Ａブロックの５個直列で３列並列のＬＥＤ素子５１ａ群は、Ａブロックの左右端に実装されるダミー素子５２を中継して導電パターン３２ｂと３２ｃに接続される。
【０１０３】
また、ＢブロックのＬＥＤ素子５１ｂ群もＡブロックと同様に接続されるので、Ｂブロックの５個直列で３列並列のＬＥＤ素子５１ｂ群は、Ｂブロックの左右端に実装されるダミー素子５２を中継して導電パターン３２ｂと３２ａに接続される。
【０１０４】
このように、Ａブロックの５個直列３列並列のＬＥＤ素子５１ａ群が導電パターン３２ｂと３２ｃに接続され、Ｂブロックの５個直列３列並列のＬＥＤ素子５１ｂ群が導電パターン３２ｂと３２ａに接続される。この接続によって、導電パターン３２ｃと導電パターン３２ａの間、すなわち、電極端子１２ａと電極端子１２ｂ（図１２参照）の間に、ＡブロックのＬＥＤ素子５１ａ群とＢブロックのＬＥＤ素子５１ｂ群が導電パターン３２ｂを中継して直列接続される。これにより、電極端子１２ａ、１２ｂに所定の駆動電圧を印加するならば、ＡブロックとＢブロックに駆動電圧の約１／２の電圧が分割されて印加され、全てのＬＥＤ素子５１ａ、５１ｂを点灯させることが出来る。
【０１０５】
また、ＥＳＤ素子２２ａ、２２ｂは実施例２と同様に、導電パターン３２ｂと３２ｃの間、及び導電パターン３２ｂと３２ａの間に接続され、それぞれのブロックのＬＥＤ素子５１ａ、５１ｂを静電気から保護する。
【０１０６】
次に、実施例４におけるダミー素子５２の役割について説明する。本発明の目的は、出来るだけ小さな発光エリアに多くのＬＥＤ素子を実装してルーメンデンシティの高い光源装置を実現することであるが、光源装置は使用目的によって、要求される光量が異なることが頻繁にある。この場合、パッケージを変更して実装エリア４６のサイズが異なる何種類かの絶縁板１０を製造し、ＬＥＤ素子の実装数を変えた光源装置を用意すれば、要求仕様に対応することが出来るが、幾つものパッケージを用意することは、光源装置の製造効率を悪化させ、部品等の在庫管理が煩わしく、製品コストを増やすことにもなって問題である。
【０１０７】
しかしながら、実施例４で示すようにダミー素子５２を用いるならば、パッケージを変えることなく、Ａブロック、ＢブロックのＬＥＤ素子群の実装数を調整出来るので、要求仕様に応じた光量を出射する光源装置を容易に実現することが出来る。例えば、実施例４の発光ダイオード光源装置よりも、光量の多い光源装置を製造する場合は、Ａブロック、Ｂブロックの左右端に実装されるダミー素子５２を取り除き、そのダミー素子５２に置き換えてＬＥＤ素子を実装すれば良い。この場合は、Ａブロック、Ｂブロック共に、７個直列３列並列のＬＥＤ素子群を実装し接続出来るので、パッケージを変更することなく（実装エリア４６のサイズを変更することなく）光源装置の光量を仕様に応じて増加させることが出来る。
【０１０８】
また、実施例４の発光ダイオード光源装置よりも、光量の少ない光源装置を製造する場合は、Ａブロック、Ｂブロックの最左右側に実装されるＬＥＤ素子５１ａ、５１ｂをダミー素子５２に置き換えて、ダミー素子５２の数を２倍の合計２４個を実装する。すなわち、ダミー素子５２をＡブロック、Ｂブロックの左右端で２個直列にワイヤリングによって接続する。これにより、Ａブロック、Ｂブロック共に３個直列３列並列のＬＥＤ素子群となるので、パッケージを変更することなく、光源装置の光量を仕様に応じて減少させることが出来る。
【０１０９】
このように、実施例４の発光ダイオード光源装置は、ダミー素子の実装数を変更することで、出射光量が異なる光源装置を容易に実現することが出来るので、要求仕様が異なる光源装置を効率よく製造することが出来る。
【０１１０】
以上のように、本発明の発光ダイオード光源装置は、ＬＥＤ素子の実装密度を高くできるので、発光エリアのサイズが小さくなり、ルーメンデンシティの高い光源装置を提供することが出来る。また、同じサイズの発光エリアであれば、より多くのＬＥＤ素子を実装出来るので、高輝度高出力の発光ダイオード光源装置を提供出来る。また、発光エリアが略円形であるので、発光エリア内に実装されるＬＥＤ素子からの出射光が発光エリア内で反射し、略円形の発光パターンとなって出射される。これにより、出射光の指向性が良好になると共に、出射光を集光するレンズの光学設計が容易となり、小型で高性能な光源装置を実現できる。尚、本発明の実施例で示した正面図、側面図等は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を満たすものであれば、任意に変更してよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明の発光ダイオード光源装置は、ルーメンデンシティの高い光源装置を実現できるので、一般的な照明用光源やバックライト、及び車載用光源など、照明用光源装置として幅広く利用することが出来る。
【符号の説明】
【０１１２】
１、３０、４０、５０  発光ダイオード光源装置
２  基台
１０  絶縁板
１１ａ、１１ｂ、１８ａ、１８ｂ、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ  導電パターン
１２ａ、１２ｂ  電極端子
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、３３、４５、５５  実装穴
１４  ダム材
１５  封止部材
１６ａ、１６ｂ  取付部
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、３４、４６、５６  実装エリア
１９  ワイヤ
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３１、３１ａ、３１ｂ、４１、４１ａ、４１ｂ、５１、５１ａ、５１ｂ  ＬＥＤ素子
２１  発光エリア
２２、２２ａ、２２ｂ  ＥＳＤ素子
２５  レンズ
２６  取付ネジ
２７  ヒートシンク
２８  シリコーン
４２、５２  ダミー素子
ｇａ、ｇｂ、ｇｃ  小グループ
Ｇａ、Ｇｂ、Ｇｃ  大グループ
Ｌ１、Ｌ２  出射光
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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