(57)【要約】【課題】  基板上の特定の部位に同じ発熱量の発光素子が集中することによる発熱量の偏りを生じなくすると共に、前記基板全体に亘ってバランスよく均等に発光させることができる最適な発光素子の配列構成を備えたＬＥＤパッケージを提供することである。【解決手段】  金属基板１２と、この金属基板１２上に実装される複数のＬＥＤとを備えたＬＥＤパッケージ１１において、前記複数のＬＥＤは、発熱量の異なる二以上のいずれかの素子群に属し、一方の素子群に属する赤色ＬＥＤ１４と他方の素子群に属する青色ＬＥＤ１５とを一方向に交互に配置すると共に、電気的に直列接続された第１ライン発光部１６及び第２ライン発光部１７を形成した。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板上に実装される複数の発光素子とを備えたＬＥＤパッケージにおいて、
前記複数の発光素子は、発熱量の異なる二以上のいずれかの素子群に属し、各素子群に属する発光素子が少なくとも一方向に交互に配置すると共に、電気的に直列接続されたライン発光部を形成していることを特徴とするＬＥＤパッケージ。
【請求項２】
前記ライン発光部が前記基板上に複数並列して配置される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項３】
前記各ライン発光部は、上下方向に隣接する発光素子同志が異なる素子群に属している請求項２に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項４】
前記ライン発光部は、それぞれの素子群に属する発光素子が一方向に互いにずれながら交互に配置されている請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項５】
前記素子群は、発光素子の発熱量が高い高熱素子群と、発熱量の低い低熱素子群とで構成される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項６】
前記高熱素子群に属する発光素子が前記基板の外側寄りに配置され、低熱素子群に属する発光素子が前記基板の内側寄りに配置される請求項５に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項７】
前記高熱素子群は、赤色発光素子によって構成され、前記低熱素子群は青色発光素子によって構成される請求項５又は６に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項８】
前記基板は、熱伝導性の高い金属材料によって形成される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項９】
前記ライン発光部は、各素子群に属する発光素子が一つずつ交互に配置される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【請求項１０】
前記ライン発光部は、各素子群に属する発光素子が二つずつ交互に配置される請求項１に記載のＬＥＤパッケージ。
【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構成される照明用のＬＥＤパッケージに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、バックライトや一般照明用の光源となるＬＥＤパッケージは、基板上に複数の発光素子を配置して形成されている。前記複数の発光素子は、発光用途に応じて赤色発光素子や青色発光素子などの各色の発光素子が用いられる。例えば、白熱灯のような赤味が掛かったような発光色を出す場合は赤色発光素子が用いられ、蛍光灯のような白色に近い発光色で構成する場合は青色発光素子が用いられる。また、中間色を出す場合は、赤色発光素子や青色発光素子を混在させたり、封止する樹脂体に蛍光剤を含有させたりすることによって行われている。
【０００３】
特許文献１には、円形状の基板に赤色発光素子及び青色発光素子をランダムに配置した発光装置が開示されている。また、特許文献２，３には、四角形状の基板に複数の発光素子を直列に接続した直列発光部が形成され、また、この直列発光部を一又は複数配置した発光装置が開示されている。このように、特許文献１−３に示されている発光装置にあっては、複数の発光素子の配列を工夫することによって、各種の発光用途に応じた演色性を持たせる構成となっているが、各発光素子から発せられる熱のバラツキ等については特別な考慮はなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４７３０６号公報
【特許文献２】特開２００５−１００８００号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７０９４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述したように、複数の発光素子によって構成される発光装置は、パッケージの形状やサイズに応じて発光素子の配列を決定するか、発光効果を重視した配列構成をとる場合が多い。ところで、発光素子は、素子の構造、熱抵抗や消費電力といった電気的特性や光学的特性によって発光色に違いがあり、また、発光時における発熱量も異なる。例えば、赤色発光素子と青色発光素子を比較した場合、赤色発光素子の方が青色発光素子に比べて発光時における発熱量が高いことが知られている。
【０００６】
このため、図６（ａ）に示すように、発熱量の高い赤色発光素子４が連続して接続され、他の箇所に発熱量の低い青色発光素子５が連続して接続されると、図６（ｂ）に示すように、基板２上における発熱分布に偏りが生じるといった問題があった。このような発熱分布にバラツキがあると、基板２の特定の部分の温度が上がり、放熱作用が十分に行われず、発光素子が劣化しやすくなると共に、全体的な輝度や明度にムラが生じるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、基板上の特定の部位に同じ発熱量の発光素子が集中することによる発熱量の偏りを生じなくすると共に、前記基板全体に亘ってバランスよく均等に発光させることができる最適な発光素子の配列構成を備えたＬＥＤパッケージ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ＬＥＤパッケージは、基板と、この基板上に実装される複数の発光素子とを備えたＬＥＤパッケージにおいて、前記複数の発光素子は、発熱量の異なる二以上のいずれかの素子群に属し、各素子群に属する発光素子が少なくとも一方向に交互に配置すると共に、電気的に直列接続されたライン発光部を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るＬＥＤパッケージによれば、発光色の異なる複数の発光素子を実装する場合に、発熱量の高い素子群に属する発光素子と発熱量の低い素子群に属する発光素子とをバランスよく交互に配置することによって、発熱が特定の部位に集中することなく、全体的に分散させることができる。これによって、基板や発光素子の劣化を抑えることができる。
【００１０】
また、前記発熱量の分散化と共に、発光色も均等に分散するため、全体として均一な演色性を引き出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１実施形態のＬＥＤパッケージの斜視図である。
【図２】上記ＬＥＤパッケージの断面図である。
【図３】上記ＬＥＤパッケージの平面図である。
【図４】上記ＬＥＤパッケージを構成するライン発光部の等価回路図（ａ）及び発熱分布を示す説明図（ｂ）である。
【図５】本発明に係る第２実施形態のＬＥＤパッケージの平面図である。
【図６】従来のＬＥＤパッケージにおける発光部の等価回路図（ａ）及び発熱分布を示す説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に基づいて本発明に係るＬＥＤパッケージの実施形態を詳細に説明する。図１乃至図３は第１実施形態のＬＥＤパッケージ１１を示したものである。このＬＥＤパッケージ１１は、直線状に延びる対象物を照明するためのライン光源として用いられるものであり、長方形状の金属基板１２と、この金属基板１２の両端部に設けられる一対の端子基板１３ａ，１３ｂと、前記金属基板１２上の長手方向に直線状に並び、ボンディングワイヤ６を介してそれぞれ直列接続される複数の発光素子からなる第１ライン発光部１６及び第２ライン発光部１７とを有して構成されている。
【００１３】
前記金属基板１２は、熱伝導性の高いアルミニウムや銅などによって長方形状に形成され、表面に複数の発光素子が長手方向に沿って配置される実装領域を有している。端子基板１３ａ，１３ｂは、エポキシ樹脂等の絶縁材料によって形成され、一方の端子基板１３ａには電極端子１８ａ，１９ａが形成され、他方の端子基板１３ｂには電極端子１８ｂ，１９ｂがそれぞれ所定の間隔で配置されている。また、前記第１ライン発光部１６及び第２ライン発光部１７の上方と前記端子基板１３ａ，１３ｂの一部に掛けて透光性の樹脂体２０で封止されている。なお、前記樹脂体２０の外側に露出する電極端子１８ａ，１９ａ及び電極端子１８ｂ，１９ｂは電源を接続するための外部接続用の端子であり、一方がアノード端子、他方がカソード端子となる。
【００１４】
前記複数の発光素子は、標準的な赤色、緑色、黄色に発光するＬＥＤや青色又は白色に発光するＬＥＤの中から発光用途に応じて選択される。本実施形態では、一例として、赤色発光素子（赤色ＬＥＤ）１４と青色発光素子（青色ＬＥＤ）１５とを選択して構成した。
【００１５】
前記赤色ＬＥＤ１４は、発光波長の中心が６２０〜６３０ｎｍ程度であり、主にイルミネーションや自動車のテールランプなどの赤色に表示する部分の光源や液晶パネルなどのバックライト光源として使用される。一方、青色ＬＥＤ１５は、窒化ガリウム系化合物半導体によって形成され、主に一般照明用としての白色系の発光色となる。また、前記赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５とが混色することで、暖色系の発光色となる。
【００１６】
前記赤色ＬＥＤ１４及び青色ＬＥＤ１５は、サファイアガラスからなるサブストレートと、このサブストレートの上にｎ型半導体、ｐ型半導体を拡散成長させた拡散層とからなっている。前記ｎ型半導体及びｐ型半導体はそれぞれｎ型電極，ｐ型電極を備えており、隣接するＬＥＤ同志がボンディングワイヤ６を介してチェーン状に直列接続される。また、両端部に位置しているＬＥＤは、端子基板１３ａ，１３ｂに設けられているカソード電極及びアノード電極となる一対の電極端子（１８ａ，１８ｂ）、（１９ａ，１９ｂ）に導通接続され、一定の電流を流すことで、各ＬＥＤからＰＮジャンクション部を中心とした円形状の範囲で光が発せられる。
【００１７】
前記赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５は、駆動電圧や温度特性がそれぞれ異なる。これは、半導体材料の違いに起因しているものであり、特に温度特性については、赤色ＬＥＤ１４の方が温度によって出力変動が大きくなり発熱量も高くなる。一方、青色ＬＥＤ１５は赤色ＬＥＤ１４に比べて発熱量が低く抑えられている。このような発熱量の異なるＬＥＤを混在させる場合は、一箇所に熱が集中しないように配置すると共に、放熱を効率的に行う必要がある。以下、発熱量の違いによって、赤色ＬＥＤ１４を高熱素子群に属するものとし、青色ＬＥＤ１５を低熱素子群に属するものとして説明する。
【００１８】
図３に示した第１ライン発光部１６は、４個の赤色ＬＥＤ１４と３個の青色ＬＥＤ１５とを交互に配置して構成される。また、第２ライン発光部１７は、３個の赤色ＬＥＤ１４と４個の青色ＬＥＤ１５とで構成され、前記第１ライン発光部１６における赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５の位置が反対となるように交互に配置される。これによって、金属基板１２上に配列される発光素子は、赤色ＬＥＤ１４が７個、青色ＬＥＤも７個で同数となり、異なる素子群に属するＬＥＤ同志が横方向及び縦方向に隣接することとなる。
【００１９】
図４（ａ）は第１ライン発光部１６の一部を示す等価回路であり、図４（ｂ）は第１ライン発光部１６の一部における発熱の様子を模式的に示したものである。図４（ｂ）に示したように、発熱量の高い赤色ＬＥＤ１４と発熱量の低い青色ＬＥＤ１５が交互に並ぶため、各ＬＥＤから発せられる熱の分布を一様にすることができる。これによって、金属基板１２による放熱を偏りなく行うことができるので、ＬＥＤの電気的特性及び光学的特性を向上させることができる。なお、第１ライン発光部１６と第２ライン発光部１７との間でも同様の効果があり、金属基板１２の全体の熱分布が略均一となる。
【００２０】
図５は第２実施形態のＬＥＤパッケージ２１の構成を示したものであり、各構成要素は第１実施形態のＬＥＤパッケージ１１と同様であるので、共通する部分は同一符号を付して説明する。本実施形態のＬＥＤパッケージ２１は、赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５とが左右に均等にずれながら交互に配置した第１ライン発光部２６及び第２ライン発光部２７を有して構成されている。ここで、第１ライン発光部２６と第２ライン発光部２７は共に、赤色ＬＥＤ１４が金属基板１２の外周面寄りにずらせて配置され、青色ＬＥＤ１５が金属基板１２の長手方向を二分する中立線Ｃ−Ｃ寄りにずらせて配置される。このように、発熱量の高い赤色ＬＥＤ１４を金属基板１２の外周面に近い位置に配置することで、熱が金属基板１２に滞留するのを防止すると共に、ＬＥＤパッケージ２１の外側に向けて効果的に拡散させることができる。また、青色ＬＥＤ１５を中立線Ｃ−Ｃ寄りに配置することによって、赤色ＬＥＤ１４との距離を広げることができるので、発熱を広く拡散させることができる。
【００２１】
上記ＬＥＤパッケージ２１によれば、金属基板１２上に赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５との間隔を広くして複数配置することができるため、ＬＥＤパッケージ１１と同じサイズであっても、金属基板１２上における熱分布をさらに平坦化させることができる。
【００２２】
上記第１及び第２実施形態のＬＥＤパッケージ１１，２１にあっては、第１ライン発光部１６，２６及び第２ライン発光部１７，２７を構成する赤色ＬＥＤ１４と青色ＬＥＤ１５を１個ずつ交互に配置したが、例えば、赤色ＬＥＤ１４を２個隣接した後に青色ＬＥＤ１５を２個隣接した２個構成の単位を組み合わせた配列にすることもできる。ただし、同じ発熱量となる素子群に属するＬＥＤ同志を多く隣接させると、ここでの発熱量が偏るため、３個乃至４個までに留める方がよい。
【００２３】
また、面状発光のＬＥＤパッケージを構成する場合は、縦横方向のサイズが略均等な四角形状の金属基板上に前記第１ライン発光部及び第２ライン発光部からなるユニット発光部を複数並列させて配置することによって、発光面積の広い面状発光のＬＥＤパッケージを構成することができる。このようにして構成されたＬＥＤパッケージにあっては、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとが略同数となる。また、同じ発熱量の素子群に属するＬＥＤ同志が集中することなく、異なる素子群に属するＬＥＤ同志が隣接することで、発熱量が均等にならされて全体として均一な発熱量となるように調整することができる。
【００２４】
本実施形態では、使用するＬＥＤを発光特性や発熱量に応じた２つの素子群に分類したが、赤色ＬＥＤや青色ＬＥＤの他に白色ＬＥＤが属する素子群を追加した３つ又はそれ以上の素子群に分類することもできる。このように、複数の素子群で構成する場合は、例えば、発光特性及び熱特性に応じて高温、中温、低温の３つの発熱範囲に分類され、基板上に配置する際には、各素子群の中から適宜選択したＬＥＤを交互に配置することで、発熱量のバランスを保つことができる。
【００２５】
また、本発明における複数のＬＥＤの配列構成は、発熱量を均等化すると共に、発光色の分布についても偏りがなく均等化が図られるといった効果を有したものとなる。このため、バランスのとれた演色性を得ることができる。
【符号の説明】
【００２６】
２  基板
４  赤色発光素子
５  青色発光素子
６  ボンディングワイヤ
１１  ＬＥＤパッケージ
１２  金属基板
１３ａ，１３ｂ  端子基板
１４  赤色ＬＥＤ
１５  青色ＬＥＤ
１６  第１ライン発光部
１７  第２ライン発光部
１８ａ，１８ｂ  電極端子
１９ａ，１９ｂ  電極端子
２０  樹脂体
２１  ＬＥＤパッケージ
２６  第１ライン発光部
２７  第２ライン発光部
【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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