(57)【要約】【課題】浮遊容量を小さくすることに着目し、これにより、発光素子の誤点灯を抑制することができる発光装置及び照明装置を提供する。【解決手段】本発明は、絶縁層を有する基板２と、この基板２の表面上に形成された導電性を有し、電気的に導通されない複数の実装パッド３及び電気的に導通される配線パターン４と、前記実装パッド３上に実装されるとともに、前記配線パターン４に電気的に接続される複数の発光素子５とを備える発光装置１である。【選択図】図２
2012094661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層を有する基板と；
この基板の表面上に形成された導電性を有し、電気的に導通されない複数の実装パッド及び電気的に導通される配線パターンと；
前記実装パッド上に実装されるとともに、前記配線パターンに電気的に接続される複数の発光素子と；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記実装パッドは、表面に反射層を形成する略円形状をなしていて、発光素子は、その略円形状の略中央部に実装され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】
接地電位にある導電性を有する装置本体と；
装置本体に配設された前記請求項１又は請求項２に記載の発光装置と；
交流電源に接続され前記発光装置に電力を供給する点灯装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光源としてＬＥＤ等の発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、照明装置の光源としてＬＥＤが用いられるようになってきている。この光源は、基板に多数のＬＥＤのベアチップを配設し、各ＬＥＤチップを配線パターンにボンディングワイヤで電気的に接続して基板に実装するものである。そして、この基板を複数個アルミニウム等の金属製の本体に組み込んでＬＥＤ照明装置を構成している。
【０００３】
このような従来の照明装置は、通常、交流電源に接続された点灯装置によって電力が供給され、ＬＥＤの点灯制御が行われている。また、金属製の本体は、接地されて接地電位にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５４９８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のものでは、例えば、点灯装置の電源スイッチ（片切りスイッチ）が切の状態であるにもかかわらず、ＬＥＤが薄暗く僅かに点灯してしまうという誤点灯の現象が生じる。この現象は、電源ラインにノイズが重畳され、ＬＥＤチップが接続された配線パターン等の導体と、この導体に近接する金属製の本体との間に生じる浮遊容量に起因して、ＬＥＤチップに漏れ電流として微小電流が流れることによるものと考えられる。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、浮遊容量を小さくすることに着目し、これにより、発光素子の誤点灯を抑制することができる発光装置及び照明装置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】
【０００７】
本発明の実施形態による発光装置は、絶縁層を有する基板と、この基板の表面上に形成された導電性を有し、電気的に導通されない複数の実装パッド及び電気的に導通される配線パターンとを備えている。また、前記実装パッド上に実装されるとともに、前記配線パターンに電気的に接続される複数の発光素子を備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、実装パッドを有効に活用できるとともに、発光素子の誤点灯を抑制することができる発光装置及び照明装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図２】同発光装置における一部について封止部材を形成する前の状態を示した部分的な拡大平面図である。
【図３】図２中、Ｙ−Ｙ線に沿って模式的に示す断面図である。
【図４】同発光装置における実装パッド及び配線パターンを示す平面図である。
【図５】同発光装置における実装パッド及び配線パターンを示す部分的な拡大平面図である。
【図６】同発光装置における発光素子の接続状態を示す結線図である。
【図７】本発明の実施形態に係る照明装置を示す概略の結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る発光装置及び照明装置について図１乃至図７を参照して説明する。図１乃至図６は、発光装置を示しており、図７は、照明装置を示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００１１】
図１乃至図５に示すように、発光装置１は、基板２と、この基板２の表面上に形成された実装パッド３及び配線パターン４と、複数の発光素子５と、封止部材６とを備えている。
【００１２】
基板２は、ガラスエポキシ樹脂等の材料で絶縁層からなる細長の長方形状に形成されている。長さ寸法は、約２５０ｍｍ〜３００ｍｍであり、幅寸法は、約１０ｍｍ〜３２ｍｍである。基板２の厚さ寸法は、０．５ｍｍ以上１．８ｍｍ以下が好ましく、本実施形態では、約１ｍｍのものを適用している。
【００１３】
基板２の形状は、長方形状に限らない。正方形状や円形状のものが適用できる。また、基板２の材料には、セラミックス材料又は他の合成樹脂材料を適用できる。さらに、基板２には、各発光素子５の放熱性を高めるうえで、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料をベース板として、このベース板の一面に絶縁層が積層された金属製の基板を適用できる。
【００１４】
図４及び図５は、基板２の表面上に形成された実装パッド３や配線パターン４を示している。図４及び図５に代表して説明するように、実装パッド３及び配線パターン４は、導電性を有し、後述するように三層構成であり、同一材料から形成されている。
【００１５】
実装パッド３は、発光素子５が実装される部分であり、略円形状をなしていて、円周上の対向する一部（図５上、上下）が弧状に切欠かれて形成されており、この一対の切欠部３ａには、配線パターン４の給電子４ａが所定の絶縁距離を空けつつ延出するように配置されている。
【００１６】
この実装パッド３は、図４に示すように、基板２の長手方向に沿って列をなして複数形成されている。具体的には、基板２の長手方向に沿って２列をなし、その１列には３５個の実装パッド３が略等間隔で配設されている。
【００１７】
実装パッド３は、導電性を有しながらも電気的には導通されない電気的に分離された非導通のパッドである。また、実装パッド３は、その表面が反射層として機能するようになっており、さらに、発光素子５から発生する熱を放熱する放熱層としての機能を併せ持っている。
【００１８】
配線パターン４は、前記のように各発光素子３が接続される給電子４ａを有していて、各発光素子３に電源側から電力を供給できるように細幅状をなして給電路を構成している。なお、実装パッド３と配線パターン４とによって略囲まれる各領域には、基板２の熱を放熱する銅箔７のパターンが全面に亘って形成されている。これにより、基板２全体の均熱化を図ることができるとともに放熱性能を向上できる。
【００１９】
図３に示すように、これら実装パッド３及び配線パターン４は、三層構成であり、基板２の表面上に、第一層Ａとして銅パターンがエッチングにより設けられている。この銅パターン層の上には、第二層Ｂとしてニッケル（Ｎｉ）が電界めっき処理されており、第三層Ｃには、銀（Ａｇ）が電界めっき処理されている。このため第三層Ｃ、すなわち、表層は、銀（Ａｇ）めっきが施されており、全光線反射率は、９０％と高いものとなっている。
【００２０】
この電解めっき処理においては、第二層Ｂのニッケル（Ｎｉ）の膜厚は、５μｍ以上、第三層Ｃの銀（Ａｇ）の膜厚は、１μｍ以上に形成するのが好ましく、このような膜厚寸法にすることにより、均一な膜厚形成が実現され反射率の均一化が可能となる。
【００２１】
図１乃至図３に示すように、基板２の表層には、発光素子５の実装領域としての実装パッド３の領域、配線パターン４の給電子４ａの領域や部品の実装部分を除いて、ほとんど全面に反射率の高い白色のレジスト層８が積層されている。
【００２２】
複数の発光素子５は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性接着剤９を用いて、実装パッド３上に接着されている。
【００２３】
ＬＥＤのベアチップは、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されており、発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極とで構成されている。これら電極は、ボンディングワイヤ１０によって配線パターン４の給電子４ａ上に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ１０は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。
【００２４】
複数の発光素子５は、各実装パッド３上の略円形状の略中央部に実装されて、各発光素子５と各実装パッド３は、１対１の関係で配設されるようになっている。したがって、発光素子５は、長手方向に並べられた複数の実装パッド３上に実装されて２列の発光素子列を形成している。
【００２５】
また、実装パッド３の切欠部３ａには、配線パターン４の給電子４ａが延出されているので、その分、ボンディングワイヤ１０を短くすることが可能となっている。
【００２６】
なお、給電子４ａの表面の面積は、ＬＥＤのベアチップの上面の面積に対して１倍から２倍の範囲に形成するのが好ましい。１倍未満となるとボンディングワイヤ１０の接合の信頼性が乏しくなるため、接合時及び使用時に不具合を生じる可能性がある。また、２倍を超えると全体的に給電子４ａ、ひいては配線パターン４の面積が大きくなり、後述するように発光素子５の誤点灯が生じやすい傾向となる。
【００２７】
具体的には、ＬＥＤのベアチップの上面の寸法は、０．５ｍｍ×０．３ｍｍで、面積は、０．１５ｍｍ２であり、給電子４ａの面積は、０．２５ｍｍ２となっている。
【００２８】
このように配設された各発光素子５は、例えば、プラス側電源から配線パターン４、一方の給電子４ａ、ボンディングワイヤ１０を介して発光素子５のプラス側電極、発光素子５のマイナス側電極からボンディングワイヤ１０を介して他方の給電子４ａへと接続され、各発光素子１１に配線パターン４によって給電されるようになっている。したがって、実装パッド３は、電気的には接続されず分離された状態である。
【００２９】
以上のように接続された発光素子５は、図６に示すような接続状態となっている。つまり、発光素子５が５個並列に接続された並列回路が２個直列に接続され、この両端に発光素子５の誤点灯を防止するためのコンデンサＣが接続された回路が７個直列に接続されている。また、基板２は、電気的に複数枚連続して接続できるようになっており、その適用枚数を適宜選択することができる。
【００３０】
封止部材６は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、ＹＡＧ：Ｃｅ等の蛍光体を適量含有している。封止部材６は、複数の凸状蛍光体層から構成されており、本実施形態においては、個々の発光素子５を発光素子５ごとに被覆する凸状蛍光体層の集合から構成されている。凸状蛍光体層は、山形の形状をなしていて、円弧状の凸状をなし、その裾部において隣接する凸状蛍光体層と連なるように形成されている。したがって、封止部材６は、前記発光素子列に沿って複数の列を形成して、すなわち、２列に形成されており、各発光素子５、ボンディングワイヤ１０を被覆し封止している。
【００３１】
蛍光体は、発光素子５が発する光で励起されて、発光素子５が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子５が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
【００３２】
封止部材６は、未硬化の状態で各発光素子５、ボンディングワイヤ１０に対応して塗布され、その後に加熱硬化又は所定時間放置して硬化されて設けられている。
【００３３】
次に、図７の参照を加えて上記発光装置１の作用を説明する。図７は、照明装置を示す概略の結線図である。照明装置２０は、例えば、ベース照明として用いられる形式のものであり、商用交流電源ＡＣに電源スイッチＳＷを介して接続された点灯装置２１、発光装置１を収容した本体２２を備えている。点灯装置２１は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。発光装置１は、この点灯装置２１からコネクタを介して直流電力が供給されて、その発光素子５が点灯制御される。本体２２は、アルミニウム等の導電性を有する金属製であり、接地されて接地電位にある。
【００３４】
発光装置１に通電されると、封止部材６で覆われた各発光素子５が一斉に発光されて、発光装置１は白色の光を出射する面状光源として使用される。この発光中において、発光素子５が放射した光のうちで基板２側に向かった光は、実装パッド３の表層で主として光の利用方向に反射される。また、実装パッド３は、各発光素子５が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能し放熱を促進する。
【００３５】
この場合、発光素子５は、実装パッド３の略円形状の略中央部に実装されているので、実装パッド３の中央部を発光中心として効率的に光が反射されるようになる。加えて、反射に利用されない実装パッド３の領域を最小限化することが可能となり、実装パッド３の無駄な領域を少なくすることができる。
【００３６】
ところで、各発光素子５を接続する配線パターン４と本体２２との間が近接している場合には、浮遊容量Ｃｓが生じる可能性がある。浮遊容量に関しては、接地電位にある本体２２が一方の電極を形成し、主として配線パターン４が他方の電極を形成することとなり、この間が誘電体を介して静電結合されることになる。この場合、浮遊容量の大きさは電極の面積に比例するが、上記のように実装パッド３は、導電性を有しながらも電気的には導通されない電気的に分離された非導通のパッドである。
したがって、実装パッド３が他方の電極を形成することにはならないため、他方の電極の面積を小さくでき、浮遊容量Ｃｓを小さくすることができる。
【００３７】
よって、電源スイッチＳＷを切った状態において、電源ラインにノイズが重畳したとしても、発光素子５に漏れ電流として微小電流が流れるのを抑制して、結果的に発光素子５の誤点灯を回避することが可能となる。
【００３８】
また、仮に、発光素子５を実装する実装パッド３にボンディングワイヤ１０を接続し、実装パッド３を電気的に導通させて配線パターン４として兼用することが考えられる。しかしながら、この場合、発光素子５の光の反射効果や放熱効果を高めるため、実装パッド３の面積を大きくすると、これに伴い浮遊容量Ｃｓが大きくなる方向に作用し、ノイズによって発光素子５に漏れ電流が流れ、発光素子５の誤点灯を来す可能性がある。
【００３９】
本実施形態においては、実装パッド３は電気的に導通されない非導通のパッドであるため、実装パッド３の面積を大きくしても浮遊容量Ｃｓが大きくなる方向に作用しないため、実装パッド３を有効に活用し、発光素子５の光の反射効果や放熱効果を高めながら、発光素子５に漏れ電流として微小電流が流れるのを抑制して、発光素子５の誤点灯を抑制することができる。
なお、加えて、図６に示すコンデンサＣによって、発光素子５の誤点灯を抑制する効果をさらに高めることが可能となる。
以上のように本実施形態によれば、実装パッド３を有効に活用できるとともに、浮遊容量Ｃｓを小さくして発光素子５の誤点灯を抑制することができる。
【００４０】
本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、照明装置としては、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等に適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・発光装置、２・・・基板、３・・・実装パッド、４・・・配線パターン、
５・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、６・・・封止部材、
１０・・・ボンディングワイヤ、２１・・・点灯装置、２２・・・本体、
２０・・・照明装置
【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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