(57)【要約】【課題】発光装置に組み込まれた発光素子の最大ジャンクション温度を低下させることにより、発光強度の保持し、その信頼性を向上させること。【解決手段】基板上に円形の発光領域を有し、該発光領域に複数の発光素子を搭載した発光装置において、前記発光素子は複数の行及び複数の列をなす行列状に配置されており、前記行又は前記列の少なくとも一方を前記円形の発光領域に沿わせるように、前記行又は前記列の仮想直線から外れるように配置し、円形の発光領域の中央部分の放熱を促進させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に円形の発光領域を有し、該発光領域に複数の発光素子を搭載した発光装置において、
前記発光素子は複数の行及び複数の列をなす行列状に配置されており、
前記行又は前記列の少なくとも一方を前記円形の発光領域に沿わせるように、前記行又は前記列の仮想直線から外れるように配置している
ことを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記行又は前記列の一方のみを前記仮想直線から外れるように配置してい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】
前記仮想直線から外れる前記行又は前記列を構成する複数の前記発光素子は金属細線により電気的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記金属細線は、前記仮想直線から外れる前記行又は前記列を構成する隣接する複数の前記発光素子の電極間を該発光素子の内側方向に斜めに横切って直接的に結線されていることを特徴とする請求項３に記載の発光装置。
【請求項５】
前記発光領域は、前記発光素子を封止するダム部により設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数の発光素子を搭載した発光装置に関し、より詳しくは、基板上に搭載した複数の発光素子を金属細線により電気的に接続した半導体発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、照明器具として、白熱電球、蛍光ランプ、高圧放電ランプ等の光源が用いられてきた。しかしながら、近年、消費電力が低く、寿命が長いという観点から、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を用いた照明光源が普及してきている。ＬＥＤ光源は、１個のＬＥＤ素子では、発光強度が小さくなるので、従来の光源と同程度の発光強度を得るために、複数のＬＥＤ素子が用いられる。高出力なＬＥＤ照明光源を実現するために、ＬＥＤ素子の基板への搭載密度は、増加する傾向にある。
【０００３】
このような、ＬＥＤ照明光源では、種々のＬＥＤ素子の配置方法が提案されている（例えば、特許文献１乃至４参照。）。その中でも、ＬＥＤ照明光源からの発光光の均一化を図るため、ＬＥＤ素子の搭載領域を円形に形成し、ＬＥＤ素子を規則的に配置することが多い。
【０００４】
図１にＬＥＤ素子を規則的に配置したＬＥＤ照明光源を例示する。図１に示すＬＥＤ照明光源１０は、多数のＬＥＤ素子２との電気的に接続するためのボンディングパッド１ａと、ＬＥＤ照明光源の外部との電気的に接続するための外部接続用パッド１ｃと、ボンディングパッド１ａと外部接続用パッド１ｃを結線するための配線１ｂとを備えた配線基板１と表面に、円環状のダム部３を形成し、その内側の領域に、多数のＬＥＤ素子２を１２行７列の行列状に規則的に配置している。この例は、７２個のＬＥＤ素子２を配置したものであり、外部電圧を外部接続用パッド１ｃに印加することにより、各々のＬＥＤ素子２に電流が流れて発光する。
【０００５】
近年、ＬＥＤ照明光源の高出力化の要請から、各々のＬＥＤ素子からの発熱量が増す傾向にある。ＬＥＤ素子は、ジャンクション温度が高くなれば、発光強度が低くなり、信頼性が低下することが、一般的に知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１２４５２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−００４７３９号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１８２９２号公報
【特許文献４】特開２０１３−２０１３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１に示すＬＥＤ照明光源では、１２行７列の行列状に配置されたＬＥＤ素子２において、行列状の中央部に配置されたＬＥＤ素子２は他のＬＥＤ素子２に取り囲まれているため、その周辺部に配置されたＬＥＤ素子２より高温化に曝される。これにより、行列状の中央部に配置されたＬＥＤ素子２が周辺部に配置されたＬＥＤ素子２よりもジャンクション温度が高くなる。この影響により、ＬＥＤ照明光源全体としての発光強度が低下し、信頼性が十分に図れないといった問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、発光装置に組み込まれた発光素子の最大ジャンクション温度を低下させることにより、発光強度の保持し、その信頼性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決すべく、本発明は、以下の構成の発光装置を提供する。
即ち、基板上に円形の発光領域を有し、該発光領域に複数の発光素子を搭載した発光装置において、前記発光素子は複数の行及び複数の列をなす行列状に配置されており、前記行又は前記列の少なくとも一方を前記円形の発光領域に沿わせるように、前記行又は前記列の仮想直線から外れるように配置していることを特徴とする発光装置である。
【００１０】
ここで、前記行又は前記列の一方のみを前記仮想直線から外れるように配置していることが好ましい。また、前記仮想直線から外れる前記行又は前記列を構成する複数の前記発光素子は金属細線により電気的に接続されていることが好ましく、更に、前記金属細線は、前記仮想直線から外れる前記行又は前記列を構成する隣接する複数の前記発光素子の電極間を該発光素子の内側方向に斜めに横切って直接的に結線されていることが好ましい。前記発光領域は、前記発光素子を封止するダム部により設定されているとよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の発光装置によれば、均一な発光を得るための円形の発光領域を有し、その中に、発光素子を複数の行及び複数の列をなす行列状に配置し、その行列の少なくとも一方を前記行又は前記列の少なくとも一方を前記円形の発光領域に沿わせるように、前記行又は前記列の仮想直線から外れるように配置している。これにより、行列状の中央部に配置された発光素子が周辺部に配置された発光素子と比較して、隣接する発光素子の間隔が増加し、発光素子からの発熱が篭りやすい中央部の放熱が促進される。従って、発光素子のジャンクション温度の均一化を図ることができる。これにより、発光装置の発光強度の保持し、その信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、従来のＬＥＤ発光装置の一例を示す上面図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置の上面図である。
【図３】図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置の電気的接続状態を示す発光領域の上面図であり、図３（ａ）は発光領域全体を示す上面図であり、図３（ｂ）は、隣接するＬＥＤ素子間を拡大した拡大上面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置２０の上面図である。
ここで、図２中の点線は、行列を示す仮想線Ｌを表している。
本発明の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置２０は、多数のＬＥＤ素子２２との電気的に接続するためのボンディングパッド２１ａと、ＬＥＤ照明光源の外部との電気的に接続するための外部接続用パッド２１ｃと、ボンディングパッド２１ａと外部接続用パッド２１ｃを結線するための配線２１ｂとを備えた配線基板１と表面に、円環状のダム部２３を形成し、その内側の領域に、多数のＬＥＤ素子２２を仮想線Ｌに示す１２行７列の行列状に配置している。この例は、７２個のＬＥＤ素子２２を配置したものであり、外部電圧を外部接続用パッド２１ｃに印加することにより、各々のＬＥＤ素子２２に電流が流れて発光する。
【００１４】
配線基板２１は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、又は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）からなる。また、ボンディングパッド２１ａ、外部接続用パッド２１ｃ及び配線２１ｃは、例えば、タングステン（Ｗ）上に、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等をメッキ処理したものからなる。
【００１５】
尚、配線基板２１は、全体として配線機能を有していればよく、例えば、アルミ等の金属板に、ガラスエポキシ基板やポリイミド基板等を貼付した複合基板等でもよい。この場合、ＬＥＤ素子搭載部はアルミ板とし、その周辺に上記基板を配置するようにすれば、ＬＥＤ素子からの発熱が直接アルミ板を介して伝熱されるため、ＬＥＤ発光装置として、高い放熱性を得られる。
【００１６】
ＬＥＤ素子２２は、例えば、ＧａＮ系ＬＥＤ、ＩｎＰ系ＬＥＤ、又は、ＧａＡｓ系ＬＥＤ等の無機化合物半導体ＬＥＤからなる。
【００１７】
ダム材２３は、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又は、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂からなる。
【００１８】
ここで、図１に示すＬＥＤ発光装置では、ＬＥＤ素子２２の配置を明確にするために省略しているが、ダム材２３の内側は、ＬＥＤ素子２２を封止するために、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、又は、フッ素樹脂等の熱硬化性樹脂により充填されている。この封止部には、適宜、ＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体、ＳｉＯ２等の光拡散材を含有させてもよい。
【００１９】
ＬＥＤ素子２２は、列方向の仮想線Ｌから外れ、円環状のダム材２３に沿うように、中心部から周辺部に移るに従い、順次仮想線Ｌから外れる度合いが高くなるように配置されている。
【００２０】
上記に示す本発明の実施の形態のＬＥＤ発光装置によれば、ＬＥＤ素子２２が列方向の仮想線Ｌから順次仮想線Ｌから外れる度合いが高くなるように配置されているので、ダム材２３の内側の円状の発光領域に配置された発光素子が周辺部に配置されたＬＥＤ素子２２と比較して、隣接するＬＥＤ素子２２の間隔が増加する。即ち、ＬＥＤ素子２２の配列にある程度の規則性を有するものの、その規則性を崩してＬＥＤ素子２２を配置することにより、発光領域の外周部より発光領域の中央部のＬＥＤ素子２２の密度を低下させている。これにより、発光部ＬＥＤ素子２２からの発熱が篭りやすい中央部の放熱が促進される。従って、発光素子のジャンクション温度の均一化を図ることができる。これにより、ＬＥＤ発光装置の発光強度の保持し、その信頼性を向上させることができる。
【００２１】
図３（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置の電気的接続状態を示す発光領域の上面図であり、図３（ａ）は発光領域全体を示す上面図であり、図３（ｂ）は、隣接するＬＥＤ素子間を拡大した拡大上面図である。
【００２２】
ここでは、ＬＥＤ素子２２は片面に正負の電極を備える片面電極型のＬＥＤ素子２２を用いていており、行列状に配置した７２個のＬＥＤ素子２２を直列接続させた例について示している。即ち、各々のＬＥＤ素子２２は、対角に配置された正負のボンディングパッド２１ａと電気的に接続されている。
【００２３】
各々のＬＥＤ素子２２は、隣接するＬＥＤ素子２２の間をワイヤＷにより直接的に結線されることにより、電気的に接続されている。ワイヤＷは、例えば、金（Ａｕ）、又は、銀（Ａｇ）からなる。
【００２４】
図３（ｂ）に示すように、隣接するＬＥＤ素子２２は、ＬＥＤ素子２２の電極間をＬＥＤ素子２２の内側方向に斜めに横切って結線されている。このように結線することにより、ワイヤＷが上面視にて、ＬＥＤ素子２２の上面と重なるよう部位が多くなる。上記のように、ＬＥＤ素子２２が無機材料からなり、ＬＥＤ素子２２の周囲を封止める封止部が有機樹脂からなる場合、無機材料は有機材料に比較して熱膨張率が低い。従って、発熱による熱膨張の影響を受けにくいＬＥＤ素子２２の上面と重なる部分が多い場合には、ワイヤＷに及ぶ熱膨張の影響を受けにくくなる。従って、熱膨張によるワイヤＷの断線を防止することができる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ発光装置の上面図である。
本実施の形態は、第１の実施の形態と比較し、列方向の仮想線Ｌだけではなく、行方向の仮想線ＬからもＬＥＤ素子２２が外れる配置されている点において異なる。
【００２６】
図４の例では、７２個のＬＥＤ素子２２を配置したものであり、外部電圧を外部接続用パッド２１ｃに印加することにより、各々のＬＥＤ素子２２に電流が流れて発光する。ＬＥＤ素子２２は、列方向の仮想線Ｌから外れ、円環状のダム材２３に沿うように、中心部から周辺部に移るに従い、順次仮想線Ｌから外れる度合いが高くなるように配置され、且つ、行方向の仮想線Ｌからも外れ、円環状のダム材２３に沿うように、中心部から周辺部に移るに従い、順次仮想線Ｌから外れる度合いが高くなるように配置されている。
【００２７】
上記に示す本発明の実施の形態のＬＥＤ発光装置によれば、ＬＥＤ素子２２が列方向のみならず、行方向の仮想線Ｌから順次仮想線Ｌから外れる度合いが高くなるように配置されているので、第１の実施の形態と比較し、ダム材２３の内側の円状の発光領域に配置された発光素子が周辺部に配置されたＬＥＤ素子２２と比較して、隣接するＬＥＤ素子２２の間隔が更に増加し、ＬＥＤ素子２２からの発熱が篭りやすい中央部の放熱が促進される。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明の半導体発光装置は、面状照明、線状照明、又は、電球等の各種光源に採用することができる。
【００２９】
この発明は、上記の発明の実施の形態の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲において種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【００３０】
例えば、上記の発明の実施の形態では、ＬＥＤ素子を用いて説明したが、その他の発光素子、例えば、レーザー素子や、発光サイリスタ素子等の半導体発光素子を用いた発光装置にも、本発明を適用することができる。また、ＬＥＤ素子を接続する材料としてワイヤについて例示したが、リボン等の他の金属細線を用いてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１，１１        配線基板
１ａ，２１ａ    ボンディングパッド
１ｂ，２１ｂ    配線
１ｃ，２１ｃ    外部接続用パッド
２，２２        ＬＥＤ素子
３、２３        ダム部
１０，２０      ＬＥＤ発光装置
Ｗ              ワイヤ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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