(57)【要約】【課題】製造工数や製造コストを低減可能なＬＥＤ発光素子を提供する。【解決手段】駆動電流の供給により発光する少なくとも１個のＬＥＤチップと、ＬＥＤチップが収容され実装される凹部を表面側に有し、ＬＥＤチップに駆動電流を供給するための配線パターンが形成された配線基板とを備えたＬＥＤ発光素子であって、配線基板には、ＬＥＤ発光素子を相手側部材に固定する際に貫通部材を挿入するための挿入部が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動電流の供給により発光する少なくとも１個のＬＥＤチップと、
前記ＬＥＤチップが収容され実装される凹部を表面側に有し、前記ＬＥＤチップに駆動電流を供給するための配線パターンが形成された配線基板と、を備えたＬＥＤ発光素子であって、
前記配線基板には、前記ＬＥＤ発光素子を相手側部材に固定する際に貫通部材を挿入するための挿入部が形成されていることを特徴とするＬＥＤ発光素子。
【請求項２】
前記貫通部材は、前記ＬＥＤ発光素子を前記相手側部材に対して機械的に締結する貫通型機械的締結部材であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項３】
前記配線基板に形成された前記凹部に収容され、前記ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する波長変換部材を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項４】
前記配線基板の材質がセラミックであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項５】
前記配線パターンは、前記配線基板の表面側のみに形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項６】
前記配線基板の前記表面側に、外部接続用ランドを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項７】
前記配線基板に形成された前記挿入部は、前記配線基板を貫通する貫通孔であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項８】
前記配線基板に形成された前記挿入部は、前記配線基板の縁部に形成された切り欠きであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項９】
前記配線基板に形成された前記凹部は、第１凹部と第２凹部とに区分され、
前記ＬＥＤチップは、前記第１凹部内に実装される少なくとも１個の第１ＬＥＤチップと、前記第２凹部内に実装される少なくとも１個の第２ＬＥＤチップとからなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１０】
前記第１凹部に収容され、前記第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第１波長変換部材と、
前記第２凹部に収容され、前記第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第２波長変換部材と
を更に備えることを特徴とする請求項９に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１１】
前記第１波長変換部材は第１色温度の白色光を放射し、前記第２波長変換部材は、前記第１色温度とは異なる第２色温度の白色光を放射することを特徴とする請求項１０に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１２】
前記配線基板における前記第１凹部の開口形状と、前記配線基板における前記第２凹部の開口形状とは実質的に同一であることを特徴とする請求項９〜１１のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１３】
前記配線基板に形成された前記凹部は、複数の第１凹部と複数の第２凹部とに区分され、前記第１凹部と前記第２凹部とが交互に配列されており、
前記ＬＥＤチップは、前記第１凹部のそれぞれに実装される第１ＬＥＤチップと、前記第２凹部のそれぞれに実装される第２ＬＥＤチップとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１４】
前記第１凹部のそれぞれに収容され、前記第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第１波長変換部材と、
前記第２凹部のそれぞれに収容され、前記第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第２波長変換部材と
を更に備えることを特徴とする請求項１３に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１５】
前記第１波長変換部材は第１色温度の白色光を放射し、前記第２波長変換部材は、前記第１色温度とは異なる第２色温度の白色光を放射することを特徴とする請求項１４に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１６】
前記配線基板における前記第１凹部のそれぞれの開口形状と、前記配線基板における前記第２凹部のそれぞれの開口形状とは実質的に同一であることを特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１７】
前記配線基板は、前記配線基板を貫通すると共に、前記配線基板に形成された前記配線パターンと電気的に接続された金属端子部材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１８】
前記金属端子部材は、前記配線基板において前記凹部が形成された面から突出するように設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項１９】
前記金属端子部材は、前記配線基板において前記凹部が形成された面とは反対側の面から突出するように設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項２０】
前記金属端子部材は、前記配線基板において前記凹部が形成された面及びその反対側の面からそれぞれ突出するように設けられていることを特徴とする請求項１７に記載のＬＥＤ発光素子。
【請求項２１】
請求項１〜２０のいずれかに記載のＬＥＤ発光素子が、前記挿入部を介して前記貫通部材により固定されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
前記相手側部材は、前記ＬＥＤチップが発した熱を雰囲気中に放出するための放熱部材、または前記放熱部材に前記ＬＥＤチップが発した熱を伝えるための伝熱部材であることを特徴とする請求項２１に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動電流の供給により発光するＬＥＤチップを用いたＬＥＤ発光素子及びＬＥＤ発光素子を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤチップを用いたＬＥＤ発光素子は、さまざまな照明装置や表示装置などの光源として従来より広く用いられている。また、赤色ＬＥＤ発光素子、緑色ＬＥＤ発光素子及び青色ＬＥＤ発光素子のように、発光色の異なるＬＥＤチップを採用した複数のＬＥＤ発光素子を組み合わせ、各ＬＥＤ発光素子に供給される駆動電流を調整することにより、各ＬＥＤ発光素子から発せられた光を合成することによって所望の白色光を得るようにした発光装置が特許文献１に開示されている。
【０００３】
また、ＬＥＤチップが発する光を蛍光体によって波長変換してから放射するようにしたＬＥＤ発光素子が開発され、このようなＬＥＤ発光素子を組み合わせた発光装置が、例えば特許文献２に開示されている。特許文献２の発光装置では、青色ＬＥＤチップを用いて青色光を発する青色ＬＥＤ発光素子と、青色ＬＥＤチップが発した青色光により励起されて緑色光を発する緑色蛍光体を青色ＬＥＤチップに組み合わせた緑色ＬＥＤ発光素子と、青色ＬＥＤチップが発した青色光により励起されて赤色光を発する赤色蛍光体を青色ＬＥＤチップに組み合わせた赤色ＬＥＤ発光素子とが用いられている。そして、これらの青色ＬＥＤ発光素子、緑色ＬＥＤ発光素子及び赤色ＬＥＤ発光素子がそれぞれ発する光の合成によって優れた演色性を確保すると共に、各発光ユニットの光出力を調整することにより発光装置の発光色を多彩に変化させることができるようになっている。
【０００４】
また、このように青色ＬＥＤ発光素子、緑色ＬＥＤ発光素子及び赤色ＬＥＤ発光素子がそれぞれ発する光の合成によって白色光を得る発光装置に代え、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を混合して形成された波長変換部材でＬＥＤ発光素子が発する光を波長変換することにより、所望の白色光を得るようにした発光装置が特許文献３に開示されている。この発光装置では、近紫外光を発する近紫外ＬＥＤチップと、この近紫外ＬＥＤチップが発する近紫外光を所望の白色光に波長変換するように赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体が組み合わされた波長変換部材とを組み合わせて発光モジュールが形成される。
【０００５】
この発光モジュールでは、配線基板上に円錐台状のリフレクタが設けられ、このリフレクタ内が仕切り部材によって２つの領域に分割されている。そして、２つの領域のそれぞれに対し、複数のＬＥＤチップが配置されると共に波長変換部材が設けられる。２つの領域の波長変換部材は、それぞれ波長変換特性が異なり、一方の波長変換領域から放射される白色光の色温度と、他方の波長変換領域から放射される白色光の色温度とが相違するようになっている。また、配線基板には、各ＬＥＤチップに駆動電流を供給するための配線パターンが形成され、この配線パターンに外部接続用のランドが形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４８３９号公報
【特許文献２】特開２００７−１２２９５０号公報
【特許文献３】国際公開第２００９／０６３９１５号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このようにして構成された発光モジュールを照明装置などに用いる場合、発光モジュールをリフロー方式のハンダ付けなどによりベース基板に装着し、このベース基板を照明装置のケーシングや放熱板など、照明装置側の部材に取付固定するようにしている。このため、発光モジュールをベース基板に装着する工程と、ベース基板を照明器具などに取付固定する工程との２つの工程が必要となる。また、照明器具などを構成する上で必要となる部材も、発光モジュールを構成するための配線基板と、発光モジュールを装着するためのベース基板との２つの部材が必要となる。ＬＥＤ発光素子を用いた照明器具などの製造コストや部品コストを低減するための１つの方策として、このようなＬＥＤ発光素子の組み付けに関わる製造工数や部材数の低減が求められている。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造工数や部品コストを低減可能なＬＥＤ発光素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ発光素子は、駆動電流の供給により発光する少なくとも１個のＬＥＤチップと、前記ＬＥＤチップが収容され実装される凹部を表面側に有し、前記ＬＥＤチップに駆動電流を供給するための配線パターンが形成された配線基板とを備えたＬＥＤ発光素子であって、前記配線基板には、前記ＬＥＤ発光素子を相手側部材に固定する際に貫通部材を挿入するための挿入部が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたＬＥＤ発光素子によれば、配線基板に形成された挿入部に貫通部材を挿入し、この貫通部材を用いることにより、ＬＥＤ発光素子が、このＬＥＤ発光素子を保持するための部材である相手側部材に固定される。
【００１１】
このようなＬＥＤ発光素子において、前記貫通部材は、前記ＬＥＤ発光素子を前記相手側部材に対して機械的に締結する貫通型機械的締結部材であってもよい。
【００１２】
また、ＬＥＤ発光素子は、前記配線基板に形成された前記凹部に収容され、前記ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する波長変換部材を更に備えていてもよい。この場合、凹部内に収容されたＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部は、この凹部内に収容された波長変換部材によって波長変換され、波長変換された光が波長変換部材から放射される。
【００１３】
このようなＬＥＤ発光素子において、前記配線基板の材質はセラミックであってもよい。
【００１４】
このようなＬＥＤ発光素子において、前記配線パターンは、前記配線基板の表面側のみに形成されていてもよい。
【００１５】
また、ＬＥＤ発光素子は、前記配線基板の前記表面側に、外部接続用ランドを更に備えていてもよい。
【００１６】
このようなＬＥＤ発光素子において、前記配線基板に形成された前記挿入部は、前記配線基板を貫通する貫通孔であってもよい。
【００１７】
或いは、前記配線基板に形成された前記挿入部は、前記配線基板の縁部に形成された切り欠きであってもよい。
【００１８】
ＬＥＤ発光素子の具体的構成として、前記配線基板に形成された前記凹部は、第１凹部と第２凹部とに区分され、前記ＬＥＤチップは、前記第１凹部内に実装される少なくとも１個の第１ＬＥＤチップと、前記第２凹部内に実装される少なくとも１個の第２ＬＥＤチップとからなるようにしてもよい。
【００１９】
より具体的な構成として、ＬＥＤ発光素子は、前記第１凹部に収容され、前記第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第１波長変換部材と、前記第２凹部に収容され、前記第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第２波長変換部材とを更に備えていてもよい。
【００２０】
ＬＥＤ発光素子がこのように構成される場合、第１凹部内に収容された第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部は、この第１凹部内に収容された第１波長変換部材によって波長変換され、波長変換された光が第１波長変換部材から放射される。一方、第２凹部内に収容された第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部は、この第２凹部内に収容された第２波長変換部材によって波長変換され、波長変換された光が第２波長変換部材から放射される。そして、第１波長変換部材から放射された光と第２波長変換部材から放射された光とが合成されてＬＥＤ発光素子から放射される。
【００２１】
更に具体的には、このようなＬＥＤ発光素子において、前記第１波長変換部材が第１色温度の白色光を放射し、前記第２波長変換部材は、前記第１色温度とは異なる第２色温度の白色光を放射するようにしてもよい。
【００２２】
この場合、第１波長変換部材から放射された光と第２波長変換部材から放射された光とを合成することにより、第１色温度と異なる第２色温度との間の色温度の白色光が得られる。また、第１ＬＥＤチップのみを発光させれば第１色温度の白色光が得られ、第２ＬＥＤチップのみを発光させれば第２色温度の白色光が得られる。
【００２３】
配線基板に第１凹部と第２凹部とを設ける場合、前記配線基板における前記第１凹部の開口形状と、前記配線基板における前記第２凹部の開口形状とは実質的に同一であるのが好ましい。
【００２４】
また、ＬＥＤ発光素子の具体的構成として、前記配線基板に形成された前記凹部は、複数の第１凹部と複数の第２凹部とに区分され、前記第１凹部と前記第２凹部とが交互に配列されており、前記ＬＥＤチップは、前記第１凹部のそれぞれに実装される第１ＬＥＤチップと、前記第２凹部のそれぞれに実装される第２ＬＥＤチップとからなるようにしてもよい。
【００２５】
より具体的な構成として、ＬＥＤ発光素子は、前記第１凹部のそれぞれに収容され、前記第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第１波長変換部材と、前記第２凹部のそれぞれに収容され、前記第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第２波長変換部材とを更に備えていてもよい。
【００２６】
ＬＥＤ発光素子がこのように構成される場合、複数の第１凹部内のそれぞれに収容された第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部は、それぞれの第１凹部内に収容された第１波長変換部材によって波長変換され、波長変換された光が第１波長変換部材から放射される。一方、複数の第２凹部内のそれぞれに収容された第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部は、それぞれの第２凹部内に収容された第２波長変換部材によって波長変換され、波長変換された光が第２波長変換部材から放射される。そして、第１波長変換部材から放射された光と第２波長変換部材から放射された光とが合成されてＬＥＤ発光素子から放射される。
【００２７】
更に具体的には、このようなＬＥＤ発光素子において、前記第１波長変換部材が第１色温度の白色光を放射し、前記第２波長変換部材は、前記第１色温度とは異なる第２色温度の白色光を放射するようにしてもよい。
【００２８】
この場合、第１波長変換部材から放射された光と第２波長変換部材から放射された光とを合成することにより、第１色温度と異なる第２色温度との間の色温度の白色光が得られる。また、第１ＬＥＤチップのみを発光させれば第１色温度の白色光が得られ、第２ＬＥＤチップのみを発光させれば第２色温度の白色光が得られる。
【００２９】
配線基板に複数の第１凹部と複数の第２凹部とを設ける場合も、前記配線基板における前記第１凹部のそれぞれの開口形状と、前記配線基板における前記第２凹部のそれぞれの開口形状とは実質的に同一であるのが好ましい。
【００３０】
また、ＬＥＤ発光素子の配線基板は、前記配線基板を貫通すると共に、前記配線基板に形成された前記配線パターンと電気的に接続された金属端子部材を有していてもよい。この場合、外部との配線が金属端子部材を介して行われる。
【００３１】
具体的には、前記金属端子部材が、前記配線基板において前記凹部が形成された面から突出するように設けられていてもよいし、前記凹部が形成された面とは反対側の面から突出するように設けられていてもよい。或いは、前記金属端子部材が、前記配線基板において前記凹部が形成された面及びその反対側の面からそれぞれ突出するように設けられていてもよい。
【００３２】
上述したようなＬＥＤ発光素子は、照明装置に用いることが可能である。この場合、ＬＥＤ発光素子は、前記挿入部を介して前記貫通部材により照明装置に固定される。
【００３３】
上述した照明装置において、ＬＥＤ発光素子が固定される相手側部材は、前記ＬＥＤチップが発した熱を雰囲気中に放出するための放熱部材、または前記放熱部材に前記ＬＥＤチップが発した熱を伝える伝熱部材であることが好ましい。
【発明の効果】
【００３４】
本発明のＬＥＤ発光素子によれば、配線基板に形成されている挿入部に挿入した貫通部材を用い、ＬＥＤ発光素子を相手側部材に直接固定することができる。従って、従来のように発光モジュールをベース基板に実装した後に、このベース基板を相手側部材に固定するといった２段階の工程を単一の工程として、製造工数を低減することが可能となる。これに加えて、配線基板のほかにＬＥＤ発光素子を取り付けるためのベース基板を設ける必要がなくなり、部品点数を減らして部品コストを低減することができる。
【００３５】
また、配線基板に設けられた凹部内にＬＥＤチップを収容するようにしており、ＬＥＤチップを収容するために従来のリフレクタなどのような部材を別途準備する必要がなくなるので、この点でも製造工数や部品コストを低減することが可能となる。更に、例えばＬＥＤチップに波長変換部材や光学レンズなどを組み合わせて用いる場合、凹部内にＬＥＤチップを収容することで、波長変換部材や光学レンズなどの設置が容易となる。
【００３６】
上述したように、本発明のＬＥＤ発光素子は、部品コスト等が低減され、且つ高い熱伝導性も有しているため、単一光源として大型化を容易に図ることができる。
【００３７】
更に、配線パターンが配線基板の内部には形成されず、配線基板の表面側のみに形成されている場合には、ＬＥＤチップから放射される光が配線基板内部で吸収されることがなくなり、ＬＥＤ発光素子の輝度の向上を図ることができる。
【００３８】
また、ＬＥＤ発光素子を相手側部材に対して強固且つ機械的に締結する貫通型機械的締結部材を貫通部材として用いる場合、ＬＥＤ発光素子が相手側部材から容易に外れなくなる。すなわち、外部からＬＥＤ発光素子に不要な力が加わった場合においても、ＬＥＤ発光素子が相手側部材から容易に外れることが無くなる。
【００３９】
更に、貫通型機械的締結部材は、配線基板を相手側部材に強固に締結固定することができるため、接着剤等の固着部材が不要となる。したがって、熱伝導性が低い固着部材を用いることが不要となり、ＬＥＤ発光素子自体の熱伝導性の低下が抑制される。また、配線基板を相手側部材に強固に締結固定することができるため、配線基板がたわまず、配線基板と相手側放熱部材・伝熱部材との熱コンタクトが良くなる。これらにより、ＬＥＤチップが発した熱を、相手側部材を通じて、効率よく外部に放熱することができる。
【００４０】
また、凹部を第１凹部と第２凹部とに区分し、第１凹部内に第１ＬＥＤチップを実装すると共に、第２凹部内に第２ＬＥＤチップを実装するようにした場合、例えば第１ＬＥＤチップと第２ＬＥＤチップとを異なる発光特性としたり、第１ＬＥＤチップと第２ＬＥＤチップとで異なる波長変換特性の波長変換部材を組み合わせたりすることが可能となる。
【００４１】
特に、凹部を複数の第１凹部と複数の第２凹部とに区分し、第１凹部と第２凹部とを交互に配列すれば、このように第１ＬＥＤチップと第２ＬＥＤチップとを異なる発光特性としたり、第１ＬＥＤチップと第２ＬＥＤチップとで異なる波長変換特性の波長変換部材を組み合わせたりした場合に、２種類のＬＥＤチップ、或いは２種類の波長変換部材からそれぞれ放射される光の合成を良好に行うことが可能となる。
【００４２】
より具体的には、第１ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第１波長変換部材を第１凹部に収容すると共に、第２ＬＥＤチップが発した光の少なくとも一部を波長変換して放射する第２波長変換部材を第２凹部に収容した場合、第１波長変換部材及び第２波長変換部材からそれぞれ放射された光を合成した光を得ることができる。
【００４３】
この際、上述したように、凹部を複数の第１凹部と複数の第２凹部とに区分し、第１凹部と第２凹部とを交互に配列すれば、このように第１波長変換部材及び第２波長変換部材からそれぞれ放射された光を合成する場合に、合成をより一層良好に行うことが可能となる。
【００４４】
特に、第１波長変換部材が第１色温度の白色光を放射し、第２波長変換部材が第１色温度とは異なる第２色温度の白色光を放射する場合は、第１色温度から第２色温度までの間の色温度の白色光をＬＥＤ発光素子から放射させることが可能となる。
【００４５】
また、配線基板に第１凹部と第２凹部とを設ける場合に、配線基板における第１凹部の開口形状と、配線基板における第２凹部の開口形状とを実質的に同一とすれば、上述のようにして２つの光を合成して放射する際の形状的なずれを抑制して、合成を良好に行うことが可能となる。
【００４６】
ＬＥＤチップが発する熱によってＬＥＤ発光素子の温度が過度に上昇すると、ＬＥＤ発光素子の発光特性の悪化や、ＬＥＤチップをはじめとする構成部材に劣化などが生じるおそれがある。そこで、ＬＥＤチップが発する熱を適切に外部の雰囲気中に放出する必要があり、そのための放熱部材が用いられる場合がある。このような場合、上述したＬＥＤ発光素子においては、挿入部に挿入した貫通部材により容易にＬＥＤ発光素子を放熱部材自体或いは放熱部材に熱を伝える伝熱部材に固定することができる。特に、この放熱部材の使用は、複数のＬＥＤチップを用いて発熱量が増大するような場合に有効である。
【００４７】
ＬＥＤ発光素子の配線基板が、配線基板を貫通すると共に、配線基板に形成された配線パターンと電気的に接続された金属端子部材を有する場合、この金属端子部材を介して外部との配線を行うことができるので、外部との配線を配線パターンに直接接続する場合に比べ、配線パターンの強度を高める必要がなくなり、経年変化による配線パターンの劣化や剥離などの問題を防止することができる。
【００４８】
この金属端子部材が、配線基板において凹部が形成された面から突出するように設けられている場合、ＬＥＤ発光素子を相手側部材に固定した後に、外部との配線を容易にＬＥＤ発光素子に接続することができる。また、ＬＥＤ発光素子にレンズなどの光学デバイスを組み合わせる場合に、金属端子部材をスペーサとして代用することが可能となる。
【００４９】
一方、配線基板において凹部が形成された面とは反対側の面から突出するように金属端子部材を設けた場合、例えば相手側部材にこの金属端子部材を受容するコネクタなどを設ければ、相手側部材へのＬＥＤ発光素子の装着と、電気的接続との両方を同時に行うことが可能となる。
【００５０】
本発明のＬＥＤ発光素子を照明装置に用いた場合には、照明装置において上述したようなＬＥＤ発光素子の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係るＬＥＤ発光素子の全体構成を示す斜視図である。
【図２】図１のＬＥＤ発光素子の平面図である。
【図３】図２中におけるIII−III線に沿うＬＥＤ発光素子の断面図である。
【図４】図３に示すＬＥＤ発光素子の断面の要部拡大図である。
【図５】図１のＬＥＤ発光素子の電気回路構成を示す回路図である。
【図６】ＬＥＤ発光素子を相手側部材に取り付けた状態の一例を、図２中のVI−VI線に沿う断面で示す図である。
【図７】ＬＥＤ発光素子の電気回路構成の変形例を示す回路図である。
【図８】ＬＥＤ発光素子の電気回路構成の変形例を示す回路図である。
【図９】ＬＥＤ発光素子の電気回路構成の変形例を示す回路図である。
【図１０】ＬＥＤ発光素子の配線基板の変形例を示す平面図である。
【図１１】ＬＥＤ発光素子の第１変形例を示す平面図である。
【図１２】ＬＥＤ発光素子の第２変形例を示す平面図である。
【図１３】ＬＥＤ発光素子の第３変形例を示す平面図である。
【図１４】ＬＥＤ発光素子の第４変形例を示す平面図である。
【図１５】図１４中におけるXV−XV線に沿うＬＥＤ発光素子の断面図である。
【図１６】図１４のＬＥＤ発光素子の電気回路構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、以下の説明に用いる図面は、いずれも本発明によるＬＥＤ発光装置などを模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、または省略などを行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、以下の説明で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。
【００５３】
＜ＬＥＤ発光素子の全体構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ発光素子１の全体構成を示す斜視図である。また、図２はＬＥＤ発光素子１の平面図であり、図３は図２中のIII−III線に沿うＬＥＤ発光素子１の断面図である。図１〜図３に示すように、本実施例においてＬＥＤ発光素子１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板２を備えている。この配線基板２は、一辺が１５〜２０ｍｍの正方形状に形成され、１〜３ｍｍの厚さを有する。配線基板２には、第１の面（表面）２ａに開口する第１凹部３及び第２凹部４の２つの凹部が形成されている。すなわち、配線基板２の表面側に第１凹部３及び第２凹部４の２つの凹部が形成されている。これら第１凹部３及び第２凹部４は、配線基板２の第１の面２ａにおける開口面積及び形状が実質的に同一となるように形成され、配線基板２の一部である仕切り壁２ｂを間にして並設されている。
【００５４】
図１及び図２に示すように、第１凹部３の底面には、４個の第１ＬＥＤチップ５が仕切り壁２ｂに沿って１列に配列されており、第２凹部４の底面には、４個の第２ＬＥＤチップ６が仕切り壁２ｂに沿って１列に配列されている。また、図１及び図２に示すように、配線基板２の第１の面２ａのみに、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６に駆動電流を供給するため、それぞれ銅箔など導電性が良好な金属からなる第１配線パターン７、第２配線パターン８、第３配線パターン９及び第４配線パターン１０が形成されている。このように、各配線パターンが配線基板２の内部には形成されず、配線基板２の表面側のみに形成されることにより、各ＬＥＤチップから放射される光が配線基板２の内部で吸収されることがなくなり、ＬＥＤ発光素子１の輝度の向上を図ることが可能になる。
【００５５】
なお、本実施形態における第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、それぞれを１個ずつとすることも可能であり、また両者で数を異ならせることも可能である。また、配線基板２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であって、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。或いは、配線基板２の第１の面２ａにおける光の反射性を良くしてＬＥＤ発光素子１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。更に、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。更に、各配線パターンは配線基板２の表面側以外（例えば、配線基板２の内部、側面、裏面等）に形成されてもよい。このような場合には、各ＬＥＤチップから放射される光が各配線パターンによって吸収されないように、各配線パターンの形状及び形成箇所を設計することが好ましい。
【００５６】
第１配線パターン７及び第２配線パターン８には、それぞれ一端に外部からの配線を接続するための外部接続ランド７ａ及び８ａが設けられている。すなわち、外部接続ランド７ａ及び８ａは、配線基板２の第１の面２ａに設けられている。一方、第１配線パターン７及び第２配線パターン８の他端側は、図１及び図２に示すように、第１凹部３を間に挟み第１凹部３に沿って延設されている。また、第３配線パターン９及び第４配線パターン１０も、それぞれ一端に外部からの配線を接続するための外部接続ランド９ａ及び１０ａが設けられている。すなわち、外部接続ランド９ａ及び１０ａは、配線基板２の第１の面２ａに設けられている。一方、第３配線パターン９及び第４配線パターン１０の他端側は、図１及び図２に示すように、第２凹部４を間に挟み第２凹部４に沿って延設されている。
【００５７】
図４は、図３に示すＬＥＤ発光素子１の断面における第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６周辺の要部拡大図である。図４に示すように、第１ＬＥＤチップ５は、第１凹部３の底面に接着剤１３を介して接着されると共に、上面に有する２つの電極のそれぞれが、ワイヤボンディングにより、対応する配線パターンに接続されている。具体的には、第１ＬＥＤチップ５のｐ電極が金属ワイヤ１４によって第１配線パターン７に接続され、ｎ電極が金属ワイヤ１５によって第２配線パターン８に接続されている。図４では、１つの第１ＬＥＤチップ５の接続状態を示しているが、４個の第１ＬＥＤチップ５はいずれも同様にして第１配線パターン７と第２配線パターン８とに接続されている。従って、４個の第１ＬＥＤチップ５は、第１配線パターン７と第２配線パターン８との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【００５８】
図４に示すように、第２凹部４の底面に配列されている４個の第２ＬＥＤチップ６も、第１ＬＥＤチップ５と同様に接着剤１６を介して第２凹部４の底面に接着されると共に、ワイヤボンディングにより対応する配線パターンに接続されている。具体的には、第２ＬＥＤチップ６のｎ電極が金属ワイヤ１７によって第３配線パターン９に接続され、ｐ電極が金属ワイヤ１８によって第４配線パターン１０に接続されている。従って、４個の第２ＬＥＤチップ６は、第３配線パターン８と第４配線パターン１０との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【００５９】
なお、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６の実装及び接続は、これに限定されるものではなく、これらＬＥＤチップの種類や構造などに応じて適切な方法を選択することが可能である。例えば、フリップチップ実装を採用し、各ＬＥＤチップ下面の２つの電極を、第１凹部３や第２凹部４の底面に形成した配線パターンに接合するようにしてもよい。或いは、各ＬＥＤチップ下面の１つの電極を、第１凹部３や第２凹部４の底面に形成した配線パターンに接合すると共に、各ＬＥＤチップ上面の１つの電極を、配線基板２の第１の面２ａに形成した配線パターンにワイヤボンディングにより接続するようにしてもよい。
【００６０】
図３及び図４に示すように、第１凹部３内には、第１ＬＥＤチップ５が発した光の一部または全部を波長変換する第１蛍光部材（第１波長変換部材）１１が第１ＬＥＤチップ５を覆うように充填されている。この第１蛍光部材１１は、第１ＬＥＤチップ５が発した光によって励起され、第１ＬＥＤチップ５が発した光とは異なる波長の光を放射する第１蛍光体１９と、この第１蛍光体１９を分散保持する充填材２０とからなる。一方、第２凹部４内には、第２ＬＥＤチップ６が発した光の一部または全部を波長変換する第２蛍光部材（第２波長変換部材）１２が第２ＬＥＤチップ６を覆うように充填されている。この第２蛍光部材１２は、第２ＬＥＤチップ６が発した光によって励起され、第２ＬＥＤチップ６が発した光とは異なる波長の光を放射する第２蛍光体２１と、この第２蛍光体２１を分散保持する充填材２２とからなる。次に、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６、並びに第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２の具体的構成について詳述する。
【００６１】
＜ＬＥＤチップ＞
本実施形態において用いる第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６は、いずれも４０５ｎｍのピーク波長を有した近紫外光を発するＬＥＤチップである。具体的には、このようなＬＥＤチップとして、ＩｎＧａＮ半導体が発光層に用いられて近紫外領域の光を発するＧａＮ系ＬＥＤチップなどが好ましい。なお、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６の種類や発光波長特性はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない限りにおいて、様々なＬＥＤチップを用いることができる。近紫外光を発するＬＥＤチップ以外のＬＥＤチップとして具体的には、青色光を発するＬＥＤチップを用いてもよい。従って、本実施形態において第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が発する光のピーク波長は、３６０ｎｍ〜４６０ｎｍ、好ましくは４００ｎｍ〜４５０ｎｍの波長範囲内にあるものが好適である。
【００６２】
＜蛍光部材＞
本実施形態において、第１蛍光部材１１が有する第１蛍光体１９と、第２蛍光部材１２が有する第２蛍光体２１とは、互いに異なる波長変換特性を有している。このような異なる波長変換特性の組み合わせは種々可能である。本実施形態では、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１として、いずれも赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体の３種類の蛍光体を混合して用いている。
【００６３】
４個の第１ＬＥＤチップ５が発する近紫外光は、第１蛍光部材１１内に第１蛍光体１９として分散保持されている赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体によってそれぞれ赤色光、緑色光及び青色光に波長変換され、これら赤色光、緑色光及び青色光を合成して得られる白色光が第１蛍光部材１１から放射されるようになっている。また、第２ＬＥＤチップ６が発する近紫外光は、第２蛍光部材１２内に第２蛍光体２１として分散保持されている赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体によってそれぞれ赤色光、緑色光及び青色光に波長変換され、これら赤色光、緑色光及び青色光の合成により得られる白色光が第２蛍光部材１２から放射されるようになっている。ここで、第１蛍光体１９と第２蛍光体２１とでは、赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体の蛍光体の混合比率を変えており、第１蛍光部材１１から放射される白色光の第１色温度Ｔ１と、第２蛍光部材１２から放射される白色光の第２色温度Ｔ２とが異なるようにしている。
【００６４】
なお、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１は、上述のような赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体を混合したものに限定されるものではない。例えば、青色蛍光体と黄色蛍光体とを混合し、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１を形成してもよい。この場合、第１ＬＥＤチップ５が発する近紫外光は、第１蛍光部材１１内に第１蛍光体１９として分散保持されている青色蛍光体及び黄色蛍光体によって青色光及び黄色光に波長変換され、これら青色光及び黄色光の合成により得られる白色光が第１蛍光部材１１から放射される。第２蛍光部材１２においても、同様にして、第２ＬＥＤチップ６が発する近紫外光を第２蛍光体２１が波長変換することにより、白色光が第２蛍光部材１２から放射される。この場合も、第１蛍光体１９と第２蛍光体２１とで、青色蛍光体及び黄色蛍光体の混合比率を変えることにより、第１蛍光部材１１から放射される白色光の第１色温度Ｔ１と、第２蛍光部材１２から放射される白色光の第２色温度Ｔ２とを異ならせることができる。
【００６５】
また、このような青色蛍光体及び黄色蛍光体を混合せずに、青色蛍光体を第１蛍光体１９として用いると共に、黄色蛍光体を第２蛍光体２１として用いてもよい。この場合、第１ＬＥＤチップ５が発する近紫外光が、第１蛍光体１９により青色光に波長変換されると共に、第２ＬＥＤチップ６が発する近紫外光が、第２蛍光体２１により黄色光に波長変換される。従って、これら青色光と黄色光とを合成することにより様々な色温度の白色光を得ることができる。
【００６６】
このような青色蛍光体と黄色蛍光体との組み合わせに代えて、赤色蛍光体と青緑色（シアン色）蛍光体との組み合わせを、同様の方法で用いることも可能である。即ち、赤色蛍光体と青緑色蛍光体とを混合し、その混合比率を変えて第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１として用いてもよいし、赤色蛍光体を第１蛍光体１９として用いると共に、青緑色蛍光体を第２蛍光体２１として用いてもよい。このように、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１には様々な種類の蛍光体を採用することが可能である。なお、第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２からそれぞれ放射された光を合成して得られる光も白色光に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光素子１に求められる放射光の色温度、色度、輝度、或いは彩度などに応じ、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１の種類を適宜選択すればよい。上述した各種蛍光体及び充填材の具体例は以下の通りである。
【００６７】
（赤色蛍光体）
赤色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５７０ｎｍ以上、好ましくは５８０ｎｍ以上、より好ましくは５８５ｎｍ以上で、通常は７８０ｎｍ以下、好ましくは７００ｎｍ以下、より好ましくは６８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、赤色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓｉ（Ｎ，Ｏ）2：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｅｕ（ジベンゾイルメタン）3・１，１０−フェナントロリン錯体などのβ−ジケトン系Ｅｕ錯体、カルボン酸系Ｅｕ錯体、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎが好ましく、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｅｕ、（Ｌａ，Ｙ）2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ、Ｋ2ＳｉＦ6：Ｍｎがより好ましい。
【００６８】
（橙色蛍光体）
赤色蛍光体のうち、発光ピーク波長が５８０ｎｍ以上、好ましくは５９０ｎｍ以上で、６２０ｎｍ以下、好ましくは６１０ｎｍ以下の範囲にあるものは、橙色蛍光体として好適に用いることができる。このような橙色蛍光体としては、（Ｓｒ，Ｂａ）3ＳｉＯ5：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2Ｓｉ5（Ｎ，Ｏ）8：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＡｌＳｉ（Ｎ，Ｏ）3：Ｃｅなどがある。
【００６９】
（緑色蛍光体）
緑色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５００ｎｍ以上、好ましくは５１０ｎｍ以上、より好ましくは５１５ｎｍ以上で、通常は５５０ｎｍ未満、好ましくは５４２ｎｍ以下、より好ましくは５３５ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、緑色蛍光体として例えば、Ｙ3（Ａｌ，Ｇａ）5Ｏ12：Ｃｅ、ＣａＳｃ2Ｏ4：Ｃｅ、Ｃａ3（Ｓｃ，Ｍｇ）2Ｓｉ3Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｓｉ，Ａｌ）6（Ｏ，Ｎ）8：Ｅｕ（β−サイアロン）、（Ｂａ，Ｓｒ）3Ｓｉ6Ｏ12：Ｎ2：Ｅｕ、ＳｒＧａ2Ｓ4：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ，Ｍｎが好ましい。
【００７０】
（青色蛍光体）
青色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は４２０ｎｍ以上、好ましくは４３０ｎｍ以上、より好ましくは４４０ｎｍ以上で、通常は５００ｎｍ未満、好ましくは４９０ｎｍ以下、より好ましくは４８０ｎｍ以下、更に好ましくは４７０ｎｍ以下、特に好ましくは４６０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、青色蛍光体として例えば、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ｓｒ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ）3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕが好ましく、（Ｂａ，Ｓｒ）ＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）10（ＰＯ4）6（Ｃｌ，Ｆ）2：Ｅｕ、Ｂａ3ＭｇＳｉ2Ｏ8：Ｅｕがより好ましく、Ｓｒ10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ、ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕが特に好ましい。
【００７１】
（黄色蛍光体）
黄色蛍光体の発光ピーク波長は、通常は５３０ｎｍ以上、好ましくは５４０ｎｍ以上、より好ましくは５５０ｎｍ以上で、通常は６２０ｎｍ以下、好ましくは６００ｎｍ以下、より好ましくは５８０ｎｍ以下の波長範囲にあるものが好適である。中でも、黄色蛍光体として例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｙ，Ｇｄ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ，Ｍｇ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ、（Ｃａ，Ｓｒ）Ｓｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ、α−サイアロン、Ｌａ3Ｓｉ6Ｎ11：Ｃｅが好ましい。
【００７２】
（青緑色蛍光体）
青緑色蛍光体としては、（Ｂａ，Ｃａ，Ｍｇ）10（ＰＯ4）6Ｃｌ2：Ｅｕ2+（ピーク波長４８３ｎｍ）などのハロ燐酸塩系蛍光体、２ＳｒＯ・０．８４Ｐ2Ｏ5・０．１６Ｂ2Ｏ3：Ｅｕ2+（ピーク波長４８０ｎｍ）などの燐酸塩系蛍光体、Ｓｒ2Ｓｉ3Ｏ8・２ＳｒＣｌ2：Ｅｕ2+（ピーク波長４９０ｎｍ）などのケイ酸塩系蛍光体、ＢａＡｌ8Ｏ13：Ｅｕ2+（ピーク波長４８０ｎｍ）、ＢａＭｇ2Ａｌ16Ｏ27：Ｅｕ2+，Ｍｎ2+（ピーク波長４５０ｎｍ，５１５ｎｍ）、ＳｒＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ2+（ピーク波長４８０ｎｍ程度）、Ｓｒ4Ａｌ14Ｏ25：Ｅｕ2+（ピーク波長４８０ｎｍ程度）などのアルミン酸塩系蛍光体、ＢａＳｉ2Ｎ2Ｏ2：Ｅｕ2+（ピーク波長４８０ｎｍ程度）などの酸窒化物系蛍光体などがある。なお、単一種類の青緑色蛍光体に代えて、複数種類の青緑色蛍光体を混合して用いてもよいし、青色蛍光体と緑色蛍光体とを適宜混合して放射光が青緑色となるようにしてもよい。
【００７３】
（充填材）
第１蛍光体１９を分散保持する充填材２０及び第２蛍光体２１を分散保持する充填材２２には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂などが用いられるが、第１ＬＥＤチップ５や第２ＬＥＤチップ６から発せられる近紫外光に対して十分な透明性と耐久性とを有した材料を用いるのが好ましい。具体的には、例えば、ポリ（メタ）アクリル酸メチルなどの（メタ）アクリル樹脂、ポリスチレンやスチレン−アクリロニトリル共重合体などのスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ブチラール樹脂、ポリビニルアルコール、エチルセルロースやセルロースアセテートやセルロースアセテートブチレートなどのセルロース系樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂などがあげられる。また、無機系材料、例えば、金属アルコキシド、セラミック前駆体ポリマーもしくは金属アルコキシドを含有する溶液をゾル−ゲル法により加水分解重合してなる溶液またはこれらの組み合わせを固化した無機系材料、例えばシロキサン結合を有する無機系材料やガラスを用いることができる。
【００７４】
＜ＬＥＤ発光素子の電気回路構成＞
第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が上述したようにして配線基板２の配線パターン７〜１０に接続されることにより、本実施形態におけるＬＥＤ発光素子１は、図５に示すような電気回路構成を有する。即ち、４個の第１ＬＥＤチップ５は、外部接続ランド７ａ及び８ａの間に、アノードを外部接続ランド７ａ側として、互いに並列に接続されている。一方、４個の第２ＬＥＤチップ６は、外部接続ランド９ａ及び１０ａの間に、アノードを外部接続ランド９ａ側として、互いに並列に接続されている。従って、本実施形態のＬＥＤ発光素子１では、第１ＬＥＤチップ５と第２ＬＥＤチップ６とが電気的に分離され、独立して駆動電流を供給できるようになっている。
【００７５】
このような電気回路構成により、外部接続ランド７ａ及び８ａを介し、第１ＬＥＤチップ５に順方向電流が流れるように駆動電流を供給すれば、第１ＬＥＤチップ５が近紫外光を発する。前述したように、この近紫外光の一部または全部は、第１蛍光部材１１内に分散保持されている第１蛍光体１９によって波長変換され、第１蛍光部材１１から第１色温度Ｔ１の白色光が放射される。一方、外部接続ランド９ａ及び１０ａを介し、第２ＬＥＤチップ６に順方向電流が流れるように駆動電流を供給すれば、第２ＬＥＤチップ６が近紫外光を発する。この近紫外光の一部または全部は、前述したように、第２蛍光部材１２内に分散保持されている第２蛍光体２１によって波長変換され、第２蛍光部材１２から第２色温度Ｔ２の白色光が放射される。
【００７６】
このような電気回路構成において駆動電流を制御することにより、第１ＬＥＤチップ５のみ発光させ、第２ＬＥＤチップ６を発光させないようにすれば、第１蛍光部材１１によって放射された第１色温度Ｔ１の白色光がＬＥＤ発光素子１から放射される。一方、第２ＬＥＤチップ６のみ発光させ、第１ＬＥＤチップ５を発光させないようにすれば、第２蛍光部材１２によって放射された第２色温度Ｔ２の白色光がＬＥＤ発光素子１から放射される。また、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６をそれぞれ発光させれば、第１蛍光部材１１から放射された白色光と、第２蛍光部材１２から放射された白色光とが合成されて得られた白色光がＬＥＤ発光素子１から放射される。従って、第１ＬＥＤチップ５に供給される駆動電流と、第２ＬＥＤチップ６に供給される駆動電流とを調整することにより、第１色温度Ｔ１から第２色温度Ｔ２までの間の色温度の白色光をＬＥＤ発光素子１から放射させることができる。
【００７７】
＜照明装置への適用＞
このように、本実施形態のＬＥＤ発光素子１は、第１色温度Ｔ１から第２色温度Ｔ２までの間で色温度を変更可能な白色光を放射させることができるので、照明装置の光源として好適である。そこで、このような場合にＬＥＤ発光素子１を照明装置に固定するため、配線基板２には２つの貫通孔（挿入部）２３及び２４が設けられている。
【００７８】
図６は、照明装置へのＬＥＤ発光素子１の取付例を、図２中のVI−VI線に沿う断面で示す図である。図６中の符号２５は、ＬＥＤ発光素子１を取り付ける際にこのＬＥＤ発光素子１を保持する部材となる相手側部材であって、照明装置の一部を構成する部材である。具体的には、ＬＥＤ発光素子１の第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が発した熱を雰囲気中に放出するために照明装置に設けられた放熱部材、或いはこのような放熱部材に熱を伝えるヒートパイプなどの伝熱部材が相手側部材２５となる。
【００７９】
なお、相手側部材２５はこれら放熱部材或いは伝熱部材に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光素子１や照明装置の特性や仕様に応じて様々なものを相手側部材２５として選択可能である。例えば、放熱部材或いは伝熱部材が不要な場合には、照明装置のケーシングなどにＬＥＤ発光素子１を取り付けてもよいし、照明装置側の配線用基板にＬＥＤ発光素子１を取り付けてもよい。また、相手側部材２５は照明器具の一部材に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光素子１を光源として用いる器具や装置などを構成する部材であれば、同様に取り付けが可能である。
【００８０】
図６に示すように、配線基板２の貫通孔２３には、ワッシャ２６を介在させ、貫通部材の一例であるネジ２７が挿入される。また、貫通孔２４には、ワッシャ２８を介在させ、貫通部材の一例であるネジ２９が挿入される。これらネジ２７及びネジ２９は、相手側部材２５に形成されている取付孔３０及び取付孔３１にそれぞれ螺合し、ネジ２７及びネジ２９を締め付けることにより、ＬＥＤ発光素子１が相手側部材２５に取り付けられ固定される。このような固定により、例えば相手側部材２５が放熱部材或いは伝熱部材である場合には、ＬＥＤ発光素子１から相手側部材２５に良好に熱を伝達することが可能となり、ＬＥＤ発光素子１の作動を良好に維持することが可能となる。本実施形態のように複数のＬＥＤチップを用いるような場合、発熱量が大きくなる可能性があるので、特に有効である。
【００８１】
また、配線基板２に形成された貫通孔２３及び２４に挿入したネジを用い、ＬＥＤ発光素子１を相手側部材２５に直接固定することができるので、従来のように発光モジュールをベース基板に実装した後に、このベース基板を相手側部材に固定するといった２段階の工程を単一の工程として、製造工数を低減することが可能となる。これに加えて、配線基板２のほかに相手側部材２５に固定するためのベース基板を設ける必要がなくなり、部品点数を減らして部品コストを低減することができる。
【００８２】
更に、貫通部材であるネジ２７及びネジ２９によって配線基板２を相手側部材２５に直接固定することができるため、接着剤等の固着部材が不要となる。したがって、熱伝導性が低い固着部材を用いることが不要となり、ＬＥＤ発光素子１自体の熱伝導性の低下が抑制され、各ＬＥＤチップが発した熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００８３】
そして、本実施例においては、貫通部材としてネジ２７及びネジ２９を用いているため、ネジ２７及びネジ２９によって配線基板２の内部を締め付けることがきる。このため、ＬＥＤ発光素子１を相手側部材２５に取り付ける際に、配線基板２が撓むことがなくなり、各ＬＥＤチップから発する熱をＬＥＤ発光素子１の外部に効率よく放熱することが可能になる。
【００８４】
このような効果を持つ本実施例のＬＥＤ発光素子１は、部品コスト等が低減され、且つ高い熱伝導性も有しているため、単一光源として大型化を容易に図ることができる。
【００８５】
また、貫通部材であるネジ２７及びネジ２９は、ＬＥＤ発光素子１を相手側部材２５に対して強固且つ機械的に締結する貫通型機械的締結部材である。このような貫通型機械的締結部材であるネジ２７及びネジ２９を用いてＬＥＤ発光素子１を相手側部材２５に固定することにより、ＬＥＤ発光素子１が相手側部材２５から容易に外れなくなる。すなわち、外部からＬＥＤ発光素子１に不要な力が加わった場合において、ＬＥＤ発光素子１が相手側部材２５から容易に外れることを防止し、更にはＬＥＤ発光素子１を相手側部材２５に取り付けた状態でその向きの変更を容易に行うことができる。
【００８６】
本実施形態のＬＥＤ発光素子１では、上述した効果に加え、配線基板２に設けられた第１凹部３及び第２凹部４内に、それぞれ第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６を収容するようにしており、これらＬＥＤチップを収容するために従来のリフレクタなどのような部材を別途準備する必要がなくなるので、この点でも製造工数や部品コストを低減することが可能となる。特に本実施形態では、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６に組み合わせて第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２を用いているが、第１凹部３及び第２凹部４内に第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６を収容したことで、これら第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２の設置が容易となる。
【００８７】
また、本実施形態では、配線基板２における第１凹部３の開口形状と、配線基板２における第２凹部４の開口形状とを実質的に同一としているので、上述のようにして第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２のそれぞれから放射される２つの光を合成する際の形状的なずれを抑制して、合成を良好に行うことができる。この結果、ＬＥＤ発光素子１を照明装置などの光源として用いた場合に、質の高い照明光を得ることができる。
【００８８】
なお、本実施例においては、貫通部材として貫通型機械的締結部材であるネジ２７及びネジ２９を用いたが、貫通部材は貫通型機械的締結部材に限定されることなく、ねじ切りの無い釘のようなピン状の部材であってもよい。また、貫通部材は金属等の導電性部材に限定されることなく、熱伝導性が高く且つ硬い部材であれば、半導体又は非導電性部材等の他の部材から構成されてもよい。更に、貫通型機械的締結部材はネジに限定されることなく、例えば、ボルトとナット、リベット締結部材、くさび締結部材等の部材であってもよい。
【００８９】
＜電気回路構成の変形例＞
本実施形態では、図５に示すように、互いに並列に接続した第１ＬＥＤチップ５の電気回路と、互いに並列に接続した第２ＬＥＤチップ６の電気回路とを完全に分離してＬＥＤ発光素子１の電気回路を構成したが、ＬＥＤ発光素子１の電気回路構成は、これに限定されるものではない。必要に応じ、配線基板２に形成する配線パターンを変更することにより、様々な電気回路を構成することが可能である。
【００９０】
例えば、図７に示すように、第１ＬＥＤチップ５のカソード側と第２ＬＥＤチップ６のアノード側とを、共通の外部接続用ランド３２に接続するようにしてもよい。この場合、４個の第１ＬＥＤチップ５が、外部接続ランド３３と外部接続ランド３２との間に互いに並列に接続され、４個の第２ＬＥＤチップ６が、外部接続ランド３２と外部接続ランド３４との間に互いに並列に接続される。このような電気回路構成においても、第１ＬＥＤチップ５と第２ＬＥＤチップ６とで、それぞれ個別に駆動電流の調整が可能である。
【００９１】
上述した実施形態及び図７の変形例では、４個の第１ＬＥＤチップ５を互いに並列に接続すると共に、４個の第２ＬＥＤチップ６を互いに並列に接続した。これに代えて、４個の第１ＬＥＤチップ５を直列に接続すると共に、４個の第２ＬＥＤチップ６を直列に接続するようにしてもよい。図８及び図９は、このような電気回路構成の例を示している。図８の例では、外部接続ランド３５と外部接続ランド３６との間に、外部接続ランド３５をアノード側の端子として、４個の第１ＬＥＤチップ５が直列に接続されている。また、外部接続ランド３７と外部接続ランド３８との間に、外部接続ランド３７をアノード側の端子として、４個の第２ＬＥＤチップ６が直列に接続されている。このような電気回路構成においても、第１ＬＥＤチップ５の電気回路と第２ＬＥＤチップ６の電気回路とは完全に分離され、それぞれ個別に駆動電流の調整が可能である。
【００９２】
一方、図９の例では、外部接続ランド３９を共通に用い、外部接続ランド４０と外部接続ランド３９との間に、外部接続ランド４０をアノード側の端子として、４個の第１ＬＥＤチップ５が直列に接続されている。また、外部接続ランド３９と外部接続ランド４１との間には、外部接続ランド３９をアノード側の端子として、４個の第２ＬＥＤチップ６が直列に接続されている。このような電気回路構成においても、第１ＬＥＤチップ５と第２ＬＥＤチップ６とで、それぞれ個別に駆動電流の調整が可能である。
【００９３】
なお、図７〜図９の例では、いずれも４個の第１ＬＥＤチップ５と４個の第２ＬＥＤチップ６とを用いたが、上述の実施形態と同様に、これらＬＥＤチップの数は４個ずつに限定されるものではなく、必要に応じて増減することが可能である。また、ＬＥＤ発光素子１において構成可能な電気回路も、上述の実施形態及び図７〜図９の例に限定されるものではなく、必要に応じて様々な電気回路を構成することが可能である。
【００９４】
＜配線基板の変形例＞
上述の実施形態では、配線基板２に２つの貫通孔２３及び２４を形成し、これら貫通孔２３及び２４に挿入したネジ２７及び２９により、照明器具などを構成する相手側部材２５にＬＥＤ発光素子１を取り付けるようにした。これらの貫通孔２３及び２４に代え、図１０に示すように、配線基板２’の縁部に２つの切り欠き（挿入部）２３’及び２４’を形成するようにしてもよい。この場合も上述した実施形態と同様に、切り欠き２３’及び２４’にそれぞれ挿入したネジ２７及び２９により、相手側部材２５にＬＥＤ発光素子１を取り付けることができる。なお、図１０では、上述した実施形態と同様の部材については同じ符号を用い、配線パターンを省略している。また、配線基板２’は、上述した実施形態における配線基板２に対し、貫通孔２３及び２４に代えて切り欠き２３’及び２４’を用いる点以外は、同様に構成されている。
【００９５】
上述した実施形態における貫通孔の数、及び本変形例における切り欠きの数は、２個に限定されるものではなく、１個のみとしてもよいし、必要に応じて更に数を増やしてもよい。また、貫通孔や切り欠きの形状も上述した実施形態や本変形例で採用した形状に限定されるものではなく、ネジを挿入可能な形状であればよい。更に、貫通孔や切り欠きの位置も、配線パターンや第１凹部３及び第２凹部４の位置、相手側部材２５などに応じて適宜変更することが可能である。
【００９６】
＜ＬＥＤ発光素子の第１変形例＞
上述した実施形態では、配線基板２に形成されている配線パターン７〜１０に、ぞれぞれ外部接続ランド７ａ〜１０ａを形成し、外部との接続を行うようにした。このような接続方法に代えて、外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに、配線基板２を貫通する金属製のピン部材（金属端子部材）を設け、このピン部材を介して外部との接続を行うようにしてもよい。図１１は、このようなピン部材を採用したＬＥＤ発光素子の第１変形例を、上述した実施形態の場合の図２におけるXI−XI線に沿う断面で示すものである。なお、図１１では、上述した実施形態と同様の部材については同じ符号を用いている。
【００９７】
図１１に示すように、外部接続ランド７ａ及び外部接続ランド１０ａに、配線基板２を貫通する貫通部材であるピン部材４２がそれぞれ設けられている。また、図１１には示していないが、外部配線ランド８ａ及び９ａにも、同様のピン部材４２がそれぞれ設けられている。具体的には、ピン部材４２は、その一端に円形平板状のフランジ部４２ａが形成されると共に、他端側にはテーパ状に形成されたテーパ部４２ｂが設けられている。なお、フランジ部４２ａの形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば四角形や六角形など多角形であってもよいし楕円形であってもよい。また、テーパ部４２ｂの形状も、図１１に示すような形状に限定されるものではなく、様々な形状を採用可能である。
【００９８】
図１１に示すように、ピン部材４２は、それぞれ第１の面２ａ側から、外部接続ランド７ａ及び１０ａの位置で配線基板２に形成された嵌合孔に圧入され、フランジ部４２ａをそれぞれ対応する外部接続ランド７ａ及び１０ａに当接させた状態で、配線基板２に固定されている。従って、ピン部材４２のテーパ部４２ｂ側は、それぞれ配線基板２の第２の面２ｃから突出した状態となる。このとき、外部接続ランド７ａに対応して設けられたピン部材４２のフランジ部４２ａは外部接続ランド７ａに電気的に接続された状態となり、外部接続ランド１０ａに対応して設けられたピン部材４２のフランジ部４２ａは外部接続ランド１０ａに電気的に接続された状態となる。
【００９９】
このような電気的接続をより確実なものとするため、それぞれのフランジ部４２ａにおいては、対応する外部接続ランド７ａ及び１０ａへのハンダ付け、かしめ、溶着、溶接、或いは圧着などを適用するのが好ましい。外部配線ランド８ａ及び９ａに同様にして設けられるピン部材４２も、外部接続ランド７ａ及び１０ａの場合と同様に、それぞれ外部配線ランド８ａ及び９ａと電気的に接続されている。
【０１００】
このように４つのピン部材４２を外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けた場合には、ＬＥＤ発光素子が取り付けられる相手側部材２５に、これら４つのピン部材４２を受容するコネクタなどの受容部材を設けることにより、外部からＬＥＤ発光素子への配線の接続を容易に行うことが可能となり、相手側部材２５へのＬＥＤ発光素子の装着と電気的接続との両方を同時に行うことが可能となる。なお、４つのピン部材４２のうちの、それぞれ互いに隣り合う２つのピン部材４２の間隔を、一般的な配線基板の設計に適用される標準的寸法である２．５４ｍｍの倍数とすれば、相手側部材２５の受容部材との良好な整合性を確保することができる。
【０１０１】
また、４つのピン部材４２のそれぞれに外部からの配線を直接接続する場合も含め、４つのピン部材４２を外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けることにより、外部との配線を配線パターンに直接接続する場合に比べ、配線パターンの強度を高める必要がなくなり、経年変化による配線パターンの劣化や剥離などの問題を防止することができる。更に、各ピン部材４２のフランジ部４２ａが当接するまで配線基板２の嵌合孔に圧入するので、配線基板２の第２の面２ｃからのピン部材４２の突出量のバラツキを良好に抑制することができる。
【０１０２】
なお、ピン部材４２が相手側部材２５のコネクタに差し込まれることにより、強固且つ機械的に配線基板２と相手側部材２５を締結しないものの、配線基板２と相手側部材２５とを簡易的に固定することが可能になる。すなわち、ピン部材４２は、貫通部材としての役割も担う。但し、ピン部材４２は、配線基板と相手側部材とを強固且つ機械的に締結しないため、貫通型機械的締結部材には該当しない。
【０１０３】
なお、本変形例において、外部接続ランド７ａ〜１０ａに設ける４つのピン部材４２のいずれか１つの長さを他の３つの長さと異ならせてもよい。このようにすることで、ＬＥＤ発光素子の装着方向を容易に認識することができる。
【０１０４】
＜ＬＥＤ発光素子の第２変形例＞
上述した第１変形例では、外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けられるピン部材４２が、配線基板２の第２の面２ｃから突出するようにしたが、配線基板２の第１の面２ａから突出するようにしてもよい。図１２は、このようなピン部材４２’を採用したＬＥＤ発光素子の第２変形例を、上述した第１変形例の場合と同様の断面で示している。なお、図１２では、上述した実施形態と同様の部材については同じ符号を用いている。
【０１０５】
図１２に示すように、外部接続ランド７ａ及び外部接続ランド１０ａには、配線基板２を貫通するピン部材４２’が設けられている。また、図１２には示していないが、外部配線ランド８ａ及び９ａにも、同様のピン部材４２’がそれぞれ設けられている。具体的には、ピン部材４２’は、その中間部分に円形平板状のフランジ部４２ａ’が形成され、上述した第１変形例のピン部材４２と同様に、配線基板２の第１の面２ａ側から、フランジ部４２ａ’が対応する外部接続ランドに当接するまで、当該外部接続ランドの嵌合孔に圧入されている。そして、配線基板２の第１の面２ａから突出するピン部材４２’の端部には、テーパ状に形成されたテーパ部４２ｂ’が設けられている。
【０１０６】
このとき、外部接続ランド７ａに設けられるピン部材４２’のフランジ部４２ａ’は、外部接続ランド７ａに電気的に接続された状態となり、外部接続ランド１０ａに設けられるピン部材４２’のフランジ部４２ａ’は、外部接続ランド１０ａに電気的に接続された状態となる。このような電気的接続をより確実なものとするため、それぞれのフランジ部４２ａ’においては、対応する外部接続ランド７ａ及び１０ａへのハンダ付け、かしめ、溶着、溶接、或いは圧着などを適用するのが好ましい。外部配線ランド８ａ及び９ａに同様にして設けられるピン部材４２’も、外部接続ランド７ａ及び１０ａの場合と同様に、それぞれ外部配線ランド８ａ及び９ａと電気的に接続されている。
【０１０７】
なお、フランジ部４２ａ’の形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば四角形や六角形など多角形であってもよいし楕円形であってもよい。また、テーパ部４２ｂ’の形状も、図１２に示すような形状に限定されるものではなく、様々な形状を採用可能である。
【０１０８】
このようにして、４つのピン部材４２’を外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けた場合、外部からＬＥＤ発光素子への配線の接続はそれぞれのピン部材４２’を介して容易に行うことができる。従って、この場合も、外部との配線を配線パターンに直接接続する場合に比べて、配線パターンの強度を高める必要がなくなり、経年変化による配線パターンの劣化や剥離などの問題を防止することができる。また、各ピン部材４２’のフランジ部４２ａ’が当接するまで配線基板２の嵌合孔に圧入するので、配線基板２の第１の面２ａからのピン部材４２’の突出量のバラツキを良好に抑制することができる。
【０１０９】
なお、４つのピン部材４２’の各テーパ部４２ｂ’に対して配線を接続するだけでなく、各テーパ部４２ｂ’を種々の相手側部材（例えば、光学レンズ等）に対して差し込むことにより、４つのピン部材４２’を貫通部材として用いてもよい。このような場合には、強固且つ機械的に配線基板２と相手側部材を締結しないものの、配線基板２と当該相手側部材とを簡易的に固定することが可能になる。
【０１１０】
なお、本変形例においても、外部接続ランド７ａ〜１０ａに設ける４つのピン部材４２ａ’のいずれか１つの長さを、他の３つの長さと異ならせてもよい。このようにすることで、ＬＥＤ発光素子の装着方向を容易に認識することができる。
【０１１１】
＜ＬＥＤ発光素子の第３変形例＞
上述した第１及び第２変形例では、外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けられるピン部材が、配線基板２の第１の面２ａ及び第２の面２ｃのいずれか一方のみから突出するようにしたが、これら第１の面２ａ及び第２の面２ｃの両方から突出するようにしてもよい。図１３は、このようなピン部材４２”を採用したＬＥＤ発光素子の第３変形例を、上述した第１変形例の場合と同様の断面で示すものである。なお、図１３では、上述した実施形態と同様の部材については同じ符号を用いている。
【０１１２】
図１３に示すように、外部接続ランド７ａ及び外部接続ランド１０ａには、配線基板２を貫通するピン部材４２”が設けられている。また、図１３には示していないが、外部配線ランド８ａ及び９ａにも、同様のピン部材４２”がそれぞれ設けられている。具体的には、ピン部材４２”は、その中間部分に円形平板状のフランジ部４２ａ”が形成され、上述した第１変形例のピン部材４２と同様に、配線基板２の第１の面２ａ側から、フランジ部４２ａ”が対応する外部接続ランドに当接するまで、当該外部接続ランドの嵌合孔に圧入されている。そして、配線基板２の第１の面２ａから突出するピン部材４２”の端部には、テーパ状に形成されたテーパ部４２ｂ”が設けられ、配線基板２の第２の面２ｃから突出するピン部材４２”の端部には、テーパ状に形成されたテーパ部４２ｃ”が設けられている。
【０１１３】
このとき、外部接続ランド７ａに設けられたピン部材４２”のフランジ部４２ａ”は、外部接続ランド７ａに電気的に接続された状態となり、外部接続ランド１０ａに設けられたピン部材４２”のフランジ部４２ａ”は、外部接続ランド１０ａに電気的に接続された状態となる。このような電気的接続をより確実なものとするため、それぞれのフランジ部４２ａ”においては、対応する外部接続ランド７ａ及び１０ａへのハンダ付け、かしめ、溶着、溶接、或いは圧着などを適用するのが好ましい。外部配線ランド８ａ及び９ａに同様にして設けられるピン部材も、外部接続ランド７ａ及び１０ａの場合と同様に、それぞれ外部配線ランド８ａ及び９ａと電気的に接続されている。
【０１１４】
なお、フランジ部４２ａ”の形状は、円形状に限定されるものではなく、例えば四角形や六角形など多角形であってもよいし楕円形であってもよい。また、テーパ部４２ｂ”及び４２ｃ”の形状も、図１３に示すような形状に限定されるものではなく、様々な形状を採用可能である。
【０１１５】
このようにして、４つのピン部材４２”を外部接続ランド７ａ〜１０ａのそれぞれに設けた場合、上述した第１変形例と同様に、ＬＥＤ発光素子が取り付けられる相手側部材２５に、配線基板２の第２の面２ｃから突出するピン部材４２”をそれぞれ受容するコネクタなどの受容部材を設けることにより、外部からＬＥＤ発光素子への配線の接続を容易に行うことが可能となり、相手側部材２５へのＬＥＤ発光素子の装着と電気的接続との両方を同時に行うことが可能となる。この場合も、４つのピン部材４２”のうちの、それぞれ互いに隣り合う２つのピン部材４２”の間隔を、一般的な配線基板の設計に適用される標準的寸法である２．５４ｍｍの倍数とすれば、相手側部材２５の受容部材との良好な整合性を確保することができる。また、ピン部材４２”が相手側部材２５のコネクタに差し込まれることにより、強固且つ機械的に配線基板２と相手側部材２５を締結しないものの、配線基板２と相手側部材２５とを簡易的に固定することが可能になる。従って、ピン部材４２”は貫通部材としての役割も担う。
【０１１６】
また、上述した第２変形例と同様に、配線基板２の第２の面２ａから突出するピン部材４２”に、外部からＬＥＤ発光素子への配線を直接接続することもできる。更に、配線基板２の第２の面２ｃから突出するピン部材に、外部からＬＥＤ発光素子への配線を直接接続することも可能である。いずれの場合も、外部との配線を配線パターンに直接接続する場合に比べ、配線パターンの強度を高める必要がなくなり、経年変化による配線パターンの劣化や剥離などの問題を防止することができる。更に、各ピン部材４２”のフランジ部４２ａ”が当接するまで配線基板２の嵌合孔に圧入するので、配線基板２の第１の面２ａ及び第２の面２ｃからのピン部材４２”の突出量のバラツキを良好に抑制することができる。
【０１１７】
本変形例の場合、上述したように、配線基板２の第２の面２ｃから突出する各ピン部材４２”に対して外部からの配線を接続できるので、配線基板２の第１の面２ａから突出する各ピン部材４２”の部位については、別の目的に使用することも可能である。例えば、第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２のそれぞれから放射される白色光の合成をより良好に行ったり、ＬＥＤ発光素子から放射される白色光を良好に配光したりするための光学レンズ４３を支持する支持部材として、これらピン部材４２”を用いることができる。すなわち、これらピン部材４２”は、光学レンズ４３と配線基板２とを固定する貫通部材として機能する。
【０１１８】
即ち、図１３に一点鎖線で示すように、光学レンズ４３は配線基板２の第１の面２ａと平行な入射面を有しており、第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２のそれぞれから放射された白色光が入射されるようになっている。配線基板２の第１の面２ａに対向している光学レンズ４３の入射面には、配線基板２に装着されている各ピン部材４２”のテーパ部が嵌合する凹部が形成されており、光学レンズ４３を配線基板２に対して容易に位置決めできるようになっている。
【０１１９】
このようにして、外部配線ランド７ａ〜１０ａに装着された４つのピン部材４２”を利用して光学レンズ４３を支持し固定することにより、光学レンズ４３を支持し固定するための部材を別途準備する必要がなくなり、ＬＥＤ発光素子の部品点数や製造工数を低減することが可能となる。また、光学レンズ４３を用いることにより、ＬＥＤ発光素子の配光性や光の合成を、より良好なものとすることができる。
【０１２０】
更に、本変形例においても、前述の実施形態同様に第１凹部３内に第１ＬＥＤチップ５及び第１蛍光部材１１が収容されると共に、第２凹部４内に第２ＬＥＤチップ６及び第２蛍光部材１２が収容されているので、このような光学レンズ４３を設ける場合に、これら第１ＬＥＤチップ５及び第１蛍光部材１１、並びに第２ＬＥＤチップ６及び第２蛍光部材１２と干渉することなく、適切な位置に容易に光学レンズ４３を配置することができる。
【０１２１】
なお、本変形例では光学レンズ４３をＬＥＤ発光素子に組み合わせて用いる場合を例に説明したが、光学レンズ４３以外に、ＬＥＤ発光素子から放射される光を拡散させるための拡散部材や、光の放射方向を規制或いは偏向するための部材などの様々な光学デバイスを用いる際にも同様に各ピン部材４２”を利用することができる。
【０１２２】
＜ＬＥＤ発光素子の第４変形例＞
前述した実施形態では、配線基板２に第１凹部３と第２凹部４とを１つずつ形成し、第１凹部３内に第１ＬＥＤチップ５を収容すると共に、第２凹部４内に第２ＬＥＤチップ６を収容した。しかしながら、これら凹部の数は１つずつに限定されるものではなく、様々に変更可能である。従って、例えば単一の凹部を形成し、この凹部内にＬＥＤチップを収容し、蛍光部材と組み合わせることも可能である。ここでは、第１ＬＥＤチップ５を収容する第１凹部、及び第２ＬＥＤチップ６を収容する第２凹部をそれぞれ２つずつ設けた場合を、第４変形例として以下に説明する。なお、前述の実施形態と同様の部材については同じ符号を用いると共に、その詳細な説明は省略する。
【０１２３】
図１４は本変形例のＬＥＤ発光素子１０１の平面図であり、図１５は図１４中におけるXV−XV線に沿うＬＥＤ発光素子１０１の断面図である。本変形例においても、ＬＥＤ発光素子１０１は、電気絶縁性に優れて良好な放熱性を有したアルミナ系セラミックからなる配線基板１０２を備えている。配線基板１０２には、第１の面１０２ａに開口する２つの第１凹部１０３及び１０５が形成されると共に、同じく第１の面１０２ａに開口する２つの第２凹部１０４及び１０６が形成されている。図１４に示すように、これら第１凹部１０３及び１０５並びに第２凹部１０４及び１０６は、配線基板１０２の第１の面２ａにおける開口面積及び形状がいずれも実質的に同一となるように形成され、第１凹部１０３及び１０５と第２凹部１０４及び１０６とが交互に並設されている。
【０１２４】
図１４に示すように、第１凹部１０３の底面及び第１凹部１０５の底面には、それぞれ４個の第１ＬＥＤチップ５が１列に配列されている。また、第２凹部１０４の底面及び第２凹部１０６の底面には、それぞれ４個の第２ＬＥＤチップ６が１列に配列されている。また、図１４に示すように、配線基板１０２の第１の面１０２ａには、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６に駆動電流を供給するため、それぞれ銅箔など導電性が良好な金属からなる第１配線パターン１０７、第２配線パターン１０８、第３配線パターン１０９、第４配線パターン１１０、第５配線パターン１１１及び第６配線パターン１１２が形成されている。
【０１２５】
なお、本実施形態における第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６の数は一例であって、必要に応じて増減可能であり、それぞれを１個ずつとすることも可能であり、また両者で数を異ならせることも可能である。また、第１凹部１０３と第１凹部１０５とで、収容する第１ＬＥＤチップ５の数を変えることも可能である。同様に、第２凹部１０４と第２凹部１０６とで、収容する第２ＬＥＤチップ６の数を変えることも可能である。
【０１２６】
配線基板１０２の材質についても、アルミナ系セラミックに限定されるものではなく、様々な材質を適用可能であって、例えば、セラミック、樹脂、ガラスエポキシ、樹脂中にフィラーを含有した複合樹脂などから選択された材料を用いてもよい。また、配線基板１０２の第１の面１０２ａにおける光の反射性を良くしてＬＥＤ発光素子１０１の発光効率を向上させる上では、アルミナ粉末、シリカ粉末、酸化マグネシウム、酸化チタンなどの白色顔料を含むシリコーン樹脂を用いるのが好ましい。更に、銅製基板やアルミ製基板などのような金属製基板を用いて放熱性を向上させることも可能である。但し、この場合には、電気的絶縁を間に介して配線基板に配線パターンを形成する必要がある。
【０１２７】
図１４に示すように、第１配線パターン１０７及び第２配線パターン１０８には、それぞれ一端に外部からの配線を接続するための外部接続ランド１０７ａ及び１０８ａが設けられている。一方、第１配線パターン１０７及び第２配線パターン１０８の他端側は、図１４に示すように、第１凹部１０３に沿い互いに第１凹部１０３を挟むようにして延設されている。また、第３配線パターン１０９及び第４配線パターン１１０も、図１４に示すように、それぞれ一端に外部からの配線を接続するための外部接続ランド１０９ａ及び１１０ａが設けられている。一方、第３配線パターン１０９及び第４配線パターン１１０の他端側は、図１４に示すように、第２凹部１０４と第１凹部１０５との間に延設されている。更に、第５配線パターン１１１及び第６配線パターン１１２も、図１４に示すように、それぞれ一端に外部からの配線を接続するための外部接続ランド１１１ａ及び１１２ａが設けられている。一方、第５配線パターン１１１及び第６配線パターン１１２の他端側は、図１４に示すように、第２凹部１０６に沿い互いに第１凹部１０６を挟むようにして延設されている。
【０１２８】
第１凹部１０３及び１０５における第１ＬＥＤチップ５の装着、並びに第２凹部１０４及び１０６における第２ＬＥＤチップ６の装着は、前述した実施形態と同様にして行われる。そして、第１凹部１０３内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、前述の実施形態と同様のワイヤボンディングにより、それぞれｐ電極が第１配線パターン１０７に接続されると共に、ｎ電極が第２配線パターン１０８に接続されている。従って、第１凹部１０３内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、第１配線パターン１０７と第２配線パターン１０８との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【０１２９】
また、第１凹部１０５内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、前述の実施形態と同様のワイヤボンディングにより、それぞれｐ電極が第４配線パターン１１０に接続されると共に、ｎ電極が第５配線パターン１１１に接続されている。従って、第１凹部１０５内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、第４配線パターン１１０と第５配線パターン１１１との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【０１３０】
一方、第２凹部１０４内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、前述の実施形態と同様のワイヤボンディングにより、それぞれｐ電極が第２配線パターン１０８に接続されると共に、ｎ電極が第３配線パターン１０９に接続されている。従って、第２凹部１０４内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、第２配線パターン１０８と第３配線パターン１０９との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【０１３１】
また、第２凹部１０６内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、前述の実施形態と同様のワイヤボンディングにより、それぞれｐ電極が第５配線パターン１１１に接続されると共に、ｎ電極が第６配線パターン１１２に接続されている。従って、第２凹部１０６内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、第５配線パターン１１１と第６配線パターン１１２との間に、互いに極性を同じくして並列に接続されている。
【０１３２】
なお、本変形例においても、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６の実装及び接続は、これに限定されるものではなく、前述の実施形態と同じく、これらＬＥＤチップの種類や構造などに応じて適切な方法を選択することが可能である。
【０１３３】
図１５に示すように、第１凹部１０３内及び第１凹部１０５内には、前述の実施形態で用いたものと同様に、第１ＬＥＤチップ５が発した近紫外光の一部または全部を波長変換して第１色温度Ｔ１の白色光を放射する第１蛍光部材１１が第１ＬＥＤチップ５を覆うように充填されている。一方、第２凹部１０４内及び第２凹部１０６内には、前述の実施形態で用いたものと同様に、第２ＬＥＤチップ６が発した近紫外光の一部または全部を波長変換して第２色温度Ｔ２の白色光を放射する第２蛍光部材１２が第２ＬＥＤチップ６を覆うように充填されている。
【０１３４】
第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が上述したようにして配線基板１０２の配線パターン１０７〜１１２に接続されることにより、本変形例におけるＬＥＤ発光素子１０１は、図１６に示すような電気回路構成を有する。即ち、第１凹部１０３内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、外部接続ランド１０７ａ及び１０８ａの間に、アノードを外部接続ランド１０７ａ側として、互いに並列に接続されている。一方、第２凹部１０４内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、外部接続ランド１０８ａ及び１０９ａの間に、アノードを外部接続ランド１０８ａ側として、互いに並列に接続されている。従って、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６は、外部接続ランド１０８ａを共有してそれぞれ別個に駆動電流を供給できるようになっている。
【０１３５】
また、第１凹部１０５内に収容された４個の第１ＬＥＤチップ５は、外部接続ランド１１０ａ及び１１１ａの間に、アノードを外部接続ランド１１０ａ側として、互いに並列に接続されている。一方、第２凹部１０６内に収容された４個の第２ＬＥＤチップ６は、外部接続ランド１１１ａ及び１１２ａの間に、アノードを外部接続ランド１１１ａ側として、互いに並列に接続されている。従って、これら第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６は、外部接続ランド１１１ａを共有してそれぞれ別個に駆動電流を供給できるようになっている。
【０１３６】
更に、第１凹部１０３内に収容された第１ＬＥＤチップ５と第２凹部１０４内に収容された第２ＬＥＤチップ６との第１の組は、第１凹部１０５内に収容された第１ＬＥＤチップ５と第２凹部１０６内に収容された第２ＬＥＤチップ６との第２の組と電気的に分離された状態で駆動電流を供給できるようになっている。従って、第１の組と第２の組とを並列に接続して用いてもよいし、全く別個に駆動電流の供給を行うようにしてもよい。
【０１３７】
例えば、第１の組と第２の組とを並列に接続して用いる場合、即ち、外部接続ランド１０７ａを外部接続ランド１１０ａに、外部接続ランド１０８ａを外部接続ランド１１１ａに、そして外部接続ランド１０９ａを外部接続ランド１１２ａにそれぞれ接続し、８個の第１ＬＥＤチップ５に供給する駆動電流と、８個の第２ＬＥＤチップ６に供給する駆動電流とをそれぞれ調整するようにすれば、前述の実施形態と同様に、第１色温度Ｔ１から第２色温度Ｔ２までの間の色温度に調整可能な白色光をＬＥＤ発光素子１０１から放射させることができる。
【０１３８】
特に本変形例では、第１ＬＥＤチップ５及び第１蛍光部材１１が収容される第１凹部１０３及び１０５と、第２ＬＥＤチップ６及び第２蛍光部材１２が収容される第２凹部１０４及び１０６とを交互に配列しているので、第１蛍光部材１１から放射される第１色温度Ｔ１の白色光と、第２蛍光部材１２から放射される第２色温度Ｔ２の白色光との合成をより良好に行うことができる。
【０１３９】
また、本変形例では、配線基板１０２における第１凹部１０３及び１０５並びに第２凹部１０４及び１０６の開口形状を実質的に同一としているので、上述のようにして第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２のそれぞれから放射される２つの光を合成する際の形状的なずれを抑制して、合成を良好に行うことができる。
【０１４０】
なお、本変形例のように２つの第１凹部１０３及び１０５と２つの第２凹部１０４及び１０６とを用いる場合の電気回路構成も、図１６の電気回路構成に限定されるものではなく、様々に変更することが可能である。また、２つの第１凹部１０３及び１０５に第１蛍光部材１１と収容すると共に、２つの第２凹部１０４及び１０６に第２蛍光部材１２を収容するようにしたが、これら４つの凹部に収容される蛍光部材を全て異なるようにすることも可能である。
【０１４１】
本変形例においても、配線基板１０２には、照明器具などの構成部材の１つである相手側部材にＬＥＤ発光素子１０１を取り付けるため、４つの貫通孔（挿入部）１１３、１１４、１１５及び１１６が設けられている。前述した実施形態と同様に、照明器具を構成する部材、例えばＬＥＤ発光素子１０１の第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が発した熱を雰囲気中に放出するために照明装置などに設けられた放熱部材、或いはこのような放熱部材に熱を伝えるヒートパイプなどの伝熱部材が相手側部材となる。
【０１４２】
前述した実施形態と同じく、これら貫通孔１１３〜１１６に挿入した貫通部材（例えば、貫通型機械的締結部材であるネジ）を、相手側部材に螺合して締め付けることにより、ＬＥＤ発光素子１０１が相手側部材に取り付けられ固定される。なお、本変形例では、２つの第１凹部１０３及び１０５並びに２つの第２凹部１０４及び１０６を配線基板１０２に形成しているので、前述した実施形態の配線基板２に比べて大きな配線基板１０２を使用している。そこで、このように４つの貫通孔１１３〜１１６を設けることにより、確実にＬＥＤ発光素子１０１を相手側部材に取り付けるようにしている。なお、相手側部材は照明器具の一部材に限定されるものではなく、ＬＥＤ発光素子１０１を光源として用いる器具や装置などを構成する部材であれば、同様に取り付けが可能である。また、ＬＥＤ発光素子１０１と相手側部材との固定は、貫通型機械的締結部材であるネジに限られることなく、例えば、ボルトとナット、リベット締結部材、くさび締結部材等の貫通型機械的締結部材を用いることで行われてもよい。
【０１４３】
本変形例においても、このような固定により、例えば相手側部材が放熱部材或いは伝熱部材である場合には、ＬＥＤ発光素子１０１から相手側部材に良好に熱を伝達することが可能となり、ＬＥＤ発光素子１０１の作動を良好に維持することが可能となる。本変形例では前述の実施形態より多くのＬＥＤチップを用いているので、発熱量が大きくなる可能性があり、特に有効である。
【０１４４】
また、本変形例においても、配線基板１０２に形成された４つの貫通孔１１３〜１１６にそれぞれ挿入したネジを用い、ＬＥＤ発光素子１０１を相手側部材に直接固定することができるので、従来のように発光モジュールをベース基板に実装した後に、このベース基板を相手側部材に固定するといった２段階の工程を単一の工程として、製造工数を低減することが可能となる。これに加えて、配線基板１０２のほかに相手側部材に固定するためのベース基板を設ける必要がなくなり、部品点数を減らして部品コストを低減することができる。
【０１４５】
なお、本変形例においても、前述した図１０の変形例のように、貫通孔１１３〜１１６に代えて、配線基板１０２の縁部に形成した切り欠きを採用してもよい。また、貫通孔の数も４個に限定されるものではなく、必要に応じて増減することが可能である。
【０１４６】
以上で本発明の一実施形態に係るＬＥＤ発光素子についての説明を終えるが、本発明は上述した実施形態及び各変形例に限定されるものではない。例えば、前述した実施形態及び変形例において用いた配線基板の形状は、いずれも正方形としたが、正方形以外の形状を採用することも可能である。即ち、ＬＥＤ発光素子の特性やＬＥＤ発光素子を用いる際の周囲の条件などに応じ、例えば長方形、円形、六角形、楕円形など様々な形状を採用することが可能である。
【０１４７】
また、前述した実施形態及び各変形例では、いずれも第１ＬＥＤチップ５と第１蛍光部材１１とを組み合わせて用いると共に、第２ＬＥＤチップ６と第２蛍光部材１２とを組み合わせて用いたが、これら蛍光部材を省略し、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が発する光をＬＥＤ発光素子から放射されるようにしてもよい。この場合、例えば青色光を発するＬＥＤチップを第１ＬＥＤチップ５として用いると共に、黄色光を発するＬＥＤチップを第２ＬＥＤチップ６として用いれば、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６が発する光を合成することにより、ＬＥＤ発光素子から白色光を放射することができる。また、これらの組み合わせに代えて、例えば赤色光を発するＬＥＤチップを第１ＬＥＤチップ５として用い、青緑色光を発するＬＥＤチップを第２ＬＥＤチップ６として用いても、それぞれの光の合成によりＬＥＤ発光素子から白色光を放射することができる。
【０１４８】
更に、第１凹部及び第２凹部に加えて第３凹部を配線基板に設け、第１凹部には赤色光を発するＬＥＤチップを収容し、第２凹部には緑色光を発するＬＥＤチップを収容し、第３凹部には青色光を発するＬＥＤチップを収容してもよい。この場合には、それぞれのＬＥＤチップが発する赤色光、緑色光及び青色光を合成することにより、様々な色温度の白色光のほか、様々な色の放射光を得ることも可能である。
【０１４９】
一方、蛍光部材を組み合わせて用いる場合において、前述したように、近紫外光以外の光を発するＬＥＤチップを第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６として用いてもよい。例えば、第１ＬＥＤチップ５及び第２ＬＥＤチップ６として青色光を発するＬＥＤチップを用いることも可能である。この場合、青色光を波長変換して赤色光を放射する赤色蛍光体と、青色光を波長変換して緑色光を放射する緑色蛍光体とを混合し、第１蛍光体１９及び第２蛍光体２１として用いてもよい。
【０１５０】
このような組み合わせとすることにより、第１蛍光部材１１では、第１ＬＥＤチップ５が発した青色光と、赤色蛍光体が放射する赤色光及び緑色蛍光体が放射する緑色光との合成により白色光を得ることができる。また、第２蛍光部材に１２においても、第２ＬＥＤチップ６が発した青色光と、赤色蛍光体が放射する赤色光及び緑色蛍光体が放射する緑色光との合成により白色光を得ることができる。従って、第１蛍光部材１１と第２蛍光部材１２とで、赤色蛍光体と緑色蛍光体との混合比率を変えることにより、前述の実施形態と同様に、第１蛍光部材１１と第２蛍光部材１２とで異なる色温度の白色光を放射させることができる。
【０１５１】
前述の実施形態及び変形例では、いずれも配線基板における第１凹部の開口形状と第２凹部の開口形状を実質的に同一とすることにより、第１蛍光部材１１及び第２蛍光部材１２からそれぞれ放射される光の合成を良好に行うようにしたが、光の良好な合成がさほど重要でないような場合には、配線基板における第１凹部の開口形状と第２凹部の開口形状を異なるものとすることも可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１，１０１    ＬＥＤ発光素子
２，２’，１０２    配線基板
３，１０３，１０５    第１凹部
４，１０４，１０６    第２凹部
５    第１ＬＥＤチップ
６    第２ＬＥＤチップ
１１    第１蛍光部材（第１波長変換部材）
１２    第２蛍光部材（第２波長変換部材）
２３，２４，１１３，１１４，１１５，１１６    貫通孔（挿入部）
２３’，２４’    切り欠き（挿入部）
２７，２９    ネジ（貫通部材、貫通型機械的締結部材）
４２，４２’，４２”    ピン部材（金属端子部材、貫通部材）
【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１６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図１４】
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【図１５】
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