(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の裏面側に配置され、前記貫通孔に露出する実装部を有する金属基板と、前記実装部に実装される複数の発光素子とを備えた発光装置において、
前記実装部に実装される複数の発光素子同士の間に、この発光素子と同一高さで、発光素子より熱伝導率が高く、透光性を有するサファイアからなるダミー部材を、平面視で発光素子と同一形状で、且つ、発光素子同士の間を埋めるように交互に配置し、前記複数の発光素子と複数のダミー部材が配置された実装部上に蛍光体を含有する封止樹脂体を設け、
前記発光素子及び前記ダミー部材を保護する封止樹脂体は、封止樹脂体に含有された蛍光体が沈殿して形成される均一の厚みの蛍光体沈殿層を前記発光素子及び前記ダミー部材の上面に有することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記ダミー部材は、前記封止樹脂体より熱伝導率が高い請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記実装部に実装される複数の発光素子は、前記ダミー部材を跨いで隣接する発光素子と電気的に接続されている請求項１に記載の発光装置。
【請求項４】
前記ダミー部材は、前記実装部の外周部に沿って長方形状に連続している請求項１又は３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、複数の発光素子によって形成される照明用の発光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光灯に代わる照明用の光源として、複数の発光素子（ＬＥＤ）を用いた照明装置が採用されるようになってきている。発光素子は電球等に比べて低消費電力であるが点状光源であるため指向性が狭い。このため、ＬＥＤ照明装置には、数十個乃至数百個程度の発光素子が使用され、これらの発光素子を透光性の樹脂で封止することによって、均一な明るさの発光面を形成している。
【０００３】
特許文献１には、熱伝導性を有する基台と、表面に導電パターン及び貫通孔が形成され前記基台の表面に固着される絶縁板と、前記貫通孔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ＬＥＤとを備えた発光ダイオード光源装置が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、支持体上に配置されたＬＥＤと、該ＬＥＤからの発光の少なくとも一部を吸収し波長変換して発光する粒子状の蛍光体とを有する発光ダイオードが開示されている。特に、前記ＬＥＤ上に配置される蛍光体を有するコーティング部の厚みと、ＬＥＤ上以外の支持体上に配置された蛍光体を有するコーティング部の厚みとが略等しくなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−００９２９８号公報
【特許文献２】特開２００２−２０８７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の発光ダイオード光源装置にあっては、複数のＬＥＤが実装されている実装エリア上を透光樹脂による封止部材で封止しているが、発色効果を高めるために前記透光樹脂に蛍光体などを含有している場合がある。前記蛍光体は比重が高いため、前記実装エリア内に透光樹脂を充填して硬化させる際に、前記蛍光体の粒子が発光素子の上面と、各発光素子の間の実装基板の底面とに沈殿することとなる。このように、前記蛍光体の沈殿の高さが異なると、実装エリア全体の発色ムラや輝度ムラが生じ、均一な発光が得られないといった問題があった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発光ダイオードにあっては、蛍光体を有するコーティング部の厚みが、ＬＥＤ上と、このＬＥＤの周囲の支持体上とで等しくなるように形成されているが、前記ＬＥＤ上と支持体上とでは高さが異なるため、ＬＥＤとその周辺部とで発色や輝度等に差が生じ、全体として均一な発光が得られないといった問題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、実装部に所定間隔で実装されている複数の発光素子と、この発光素子の周囲の基板とにおける発光ムラを防止し、実装部全体を均一な明るさ及び発光色によって発光させることのできる発光装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の発光装置は、貫通孔を有する絶縁基板と、前記絶縁基板の裏面側に配置され、前記貫通孔に露出する実装部を有する金属基板と、前記実装部に実装される複数の発光素子とを備えた発光装置において、前記実装部に実装される複数の発光素子同士の間に、この発光素子と同一高さで、発光素子より熱伝導率が高く、透光性を有するサファイアからなるダミー部材を、平面視で発光素子と同一形状で、且つ、発光素子同士の間を埋めるように交互に配置し、前記複数の発光素子と複数のダミー部材が配置された実装部上に蛍光体を含有する封止樹脂体を設け、前記発光素子及び前記ダミー部材を保護する封止樹脂体は、封止樹脂体に含有された蛍光体が沈殿して形成される均一の厚みの蛍光体沈殿層を前記発光素子及び前記ダミー部材の上面に有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の発光装置によれば、金属基板の実装部上に実装されている複数の発光素子と、この複数の発光素子同士の間にダミー部材を配置しているので、金属基板の金属面が露出することなく、また、前記実装部上に蛍光体を含有する封止樹脂体を形成する際、蛍光体が金属面にまで沈殿することがない。これによって、蛍光体が複数の発光素子同士の間に密集することを防止することができ、発光素子が実装されている部分とそれ以外の部分とで発色や輝度が変化することがない。
【００１１】
また、前記複数の発光素子及び複数のダミー部材の高さを同一にして形成することで、複数の発光素子及びダミー部材の上面に蛍光体が沈殿してできる蛍光体沈殿層に凹凸が生じない。これによって、実装面全体を均一な輝度及び発色によって発光させることができる。
【００１２】
さらに、前記ダミー部材が透光性を備え、且つ前記発光素子及び封止樹脂体より熱伝導率が高い部材で形成することによって、発光効率と共に放熱効率も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の発光装置の斜視図である。
【図２】上記発光装置の平面図（ａ）及びＡ−Ａ断面図（ｂ）である。
【図３】絶縁基板及び金属基板の平面図（ａ）及びＢ−Ｂ断面図（ｂ）である。
【図４】発光素子の実装工程を示す平面図（ａ）及びＣ−Ｃ断面図（ｂ）である。
【図５】ダミー部材の実装工程を示す平面図（ａ）及びＤ−Ｄ断面図（ｂ）である。
【図６】配線工程を示す平面図（ａ）及びＥ−Ｅ断面図（ｂ）である。
【図７】封止樹脂体形成工程を示す平面図（ａ）及びＦ−Ｆ断面図（ｂ）である。
【図８】本発明の発光装置による発光作用を示す断面図である。
【図９】従来の発光装置による発光作用を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る発光装置の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。図１及び図２（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の発光装置１１は、枠部１２ａを残して貫通孔１３が設けられる矩形状の絶縁基板１２と、前記貫通孔１３を通して露出する実装部１５を有し、前記絶縁基板１２の裏面１２ｂ側に密接する金属基板１４と、前記実装部１５に実装される複数の発光素子１６と、この複数の発光素子１６の間に配置されるダミー部材１７と、前記実装部１５上を封止する透光性の封止樹脂体１８とによって構成されている。
【００１５】
前記絶縁基板１２は、セラミックあるいは樹脂からなる絶縁性の薄板部材によって形成されており、図３（ａ）に示すように前記実装部１５の外周を対角線上に二分するようにして一対の電極パターン２０ａ，２０ｂが形成されている。前記一対の電極パターン２０ａ，２０ｂは、前記絶縁基板１２の上面に設けられている一対の電極パッド１９ａ，１９ｂに電気的に接続されている。また、前記貫通孔１３は、前記金属基板１４の上面に設定される実装部１５に合わせて形成される。
【００１６】
図３（ｂ）に示すように、前記金属基板１４は、熱伝導率の高い銅やアルミニウム等の一定の厚みを有する金属材料によって形成されており、外周縁部を前記絶縁基板１２の外周縁部に合わせて接合されている。前記実装部１５は、発光装置１１の発光エリアとなり、実装する発光素子１６の配列数や配列間隔に合わせて形状及び平面サイズが規定される。本実施形態では、複数の発光素子１６を等間隔で正方配列するため、前記実装部１５を正方形状に形成した。
【００１７】
前記実装部１５には、図４（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子１６が所定間隔に複数配置される。本実施形態では、一例として発光素子１６を９個正方配列したが、照明用途としては、数十個単位の発光素子１６によって構成される。前記各発光素子１６は、上面に一対の素子電極２６ａ，２６ｂを有し、下面が接着剤等を介して前記実装部１５上に直接固着される。
【００１８】
前記実装部１５の外周部を除いた中央部分に複数の発光素子１６を所定間隔に実装した後、図５（ａ），（ｂ）に示すように、各発光素子１６を四方から囲うようにしてダミー部材１７が配置される。前記発光素子１６とダミー部材１７とは交互あるいは千鳥状に規則的に配置することで、各発光素子１６の発光条件を均一にすることができる。前記ダミー部材１７は、前記発光素子１６と略同サイズのサファイア等の透光性を有する材料によって形成され、実装部１５の底面が略隠れるようにして配置される。また、前記ダミー部材１７を発光素子１６や封止樹脂体１８よりも熱伝導率の高い材料によって形成することによって、放熱作用を高めることができ、発光素子１６の劣化に伴う輝度の低下を防止することができる。
【００１９】
前記ダミー部材１７が前記発光素子１６の隙間を埋めるように配置された後、図６（ａ），（ｂ）に示すように、前記ダミー部材１７を跨いで隣接する発光素子１６同士の素子電極２６ａ，２６ｂをボンディング用のワイヤ２１を用いて電気的に接続していく。本実施形態では、前記一対の電極パターン２０ａ，２０ｂの間に複数の発光素子１６の直列接続からなるライン発光部を複数並列させた構成となっている。
【００２０】
前記実装部１５に発光素子１６及びダミー部材１７が配置され、ワイヤ２１による配線が終了した後、図７（ａ），（ｂ）に示すように、前記実装部１５を囲うようにして前記絶縁基板１２の上面に透光性の封止枠２２が設けられる。この封止枠２２は、前記実装部１５上で引き回されるワイヤ２１が隠れるような高さに形成され、この封止枠２２内に封止樹脂体１８が形成される。
【００２１】
前記封止樹脂体１８は、図８に示すように、透光性の樹脂バインダ２３内に粒子状の蛍光体２４を所定量含有させて硬化させたものである。前記樹脂バインダ２３にはエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂が用いられ、前記蛍光体２４にはイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や色素粒子の原料となる染料等からなる粒状体が用いられる。
【００２２】
前記蛍光体２４は、樹脂バインダ２３に対して比重が高いため、硬化させる間に沈殿するが、前記実装部１５には、発光素子１６とダミー部材１７とが同一の高さに配置されているため、前記蛍光体２４の沈殿位置が均一となる。これによって、前記発光素子１６及びダミー部材１７の上方に、前記蛍光体２４が堆積した蛍光体沈殿層２５が均一に形成され、封止樹脂体１８の上方から見たときに、前記実装部１５に境目が生じることなく、全体が同じ発光色となって発光させることができる。
【００２３】
図９は、従来の一般的な発光装置３１による発光作用を示したものである。この従来の発光装置３１にあっては、実装部１５に配置された発光素子１６の隙間を埋めるようにして封止樹脂体１８が形成されるため、蛍光体２４が発光素子１６の上面１６ａと金属基板１４の上面１４ａとに沈殿する。このように前記蛍光体２４の沈殿位置に高低差が生じると、封止樹脂体１８の上方から見たときに、前記実装部１５に境目が生じることになる。特に、前記発光素子１６の上面１６ａでは、ＰＮジャンクション１６ｂから発せられる光が直接蛍光体２４を励起するため、発色作用が強くなる。これに対して、金属基板１４の上面１４ａでは、前記発光素子１６のＰＮジャンクション１６ｂからの反射光によって蛍光体２４を励起するため、前記発光素子１６の上面１６ａに比べて発色作用が低いものとなる。また、前記発光素子１６の上面１６ａと金属基板１４の上面１４ａとでは封止樹脂体１８の上面からの距離差もあるため、前記実装部１５上で発光素子１６が実装されている箇所とそれ以外の箇所とで発光ムラが生じることとなる。
【００２４】
本発明の発光装置１１にあっては、図８に示したように、封止樹脂体１８を充填した際、蛍光体２４が同じ高さの発光素子１６とダミー部材１７の上方に均等に分散するため、発光ムラが生じることがなく、実装部１５全体で均一な発光を得ることができる。
【００２５】
本実施形態では、前記実装部１５に実装されている複数の発光素子１６同士の間を埋めるために、発光素子１６と平面視で同一形状のダミー部材１７を複数用いたが、このダミー部材１７は発光素子１６と略高さが同じであればよい。このため、必ずしも発光素子１６と同一形状にする必要はない。例えば、実装部１５の外周部には発光素子１６が実装されていないので、外周部に沿って連続するような長方形状としてもよい。このように、ダミー部材１７が連続する部分については、一体で形成する方が隙間の生じることがないので、その分、金属基板１４の上面に沈殿する蛍光体２４を減少させることができる。
【００２６】
また、前記複数の発光素子１６同士の間を埋めるようにして前記絶縁基板１２の貫通孔１３に露出する実装部１５に樹脂バインダ２３を発光素子１６の高さまで充填して形成することもできる。
【００２７】
以上説明したように、本発明の発光装置１１にあっては、金属基板１４に設けられる実装部１５が複数の発光素子１６と、この複数の発光素子１６同士の間に配置されるダミー部材１７とによって満たされているので、前記実装部１５を透光性の封止樹脂体１８によって封止する際、この封止樹脂体１８の厚みを均一にすることができる。これによって、封止樹脂体１８に含有されている蛍光体２４の沈殿が前記発光素子１６の上面１６ａ及びダミー部材１７の上面１７ａに留まらせることができる。特に、前記複数の発光素子１６と複数のダミー部材１７の高さを同一にすることで、前記蛍光体の沈殿によってできる蛍光体沈殿層２５の厚みが均一になるので、前記実装部１５全体に亘って輝度や発色にムラが生じない均一な発光効果が得られることとなる。
【符号の説明】
【００２８】
１１  発光装置
１２  絶縁基板
１２ａ  枠部
１２ｂ  裏面
１３  貫通孔
１４  金属基板
１４ａ  上面
１５  実装部
１６  発光素子
１６ａ  上面
１６ｂ  ＰＮジャンクション
１７  ダミー部材
１７ａ  上面
１８  封止樹脂体
１９ａ，１９ｂ  電極パッド
２０ａ，２０ｂ  電極パターン
２１  ワイヤ
２２  封止枠
２３  樹脂バインダ
２４  蛍光体
２５  蛍光体沈殿層
２６ａ，２６ｂ  素子電極
３１  発光装置
【図１】
0006715593.tif 000002
【図２】
0006715593.tif 000003
【図３】
0006715593.tif 000004
【図４】
0006715593.tif 000005
【図５】
0006715593.tif 000006
【図６】
0006715593.tif 000007
【図７】
0006715593.tif 000008
【図８】
0006715593.tif 000009
【図９】
0006715593.tif 000010