(57)【要約】【課題】発光面積を大きくでき、十分満足のいく光束を得ることができ、エネルギー効率を高めることができる発光モジュール、およびこの発光モジュールを備えた照明器具を提供することを課題とする。【解決手段】実施形態に係る発光モジュールは、同じ発光特性を有する複数個の半導体発光素子を密集させて基板に実装し、これら密集した複数個の半導体発光素子をドーム状の封止部材でまとめて封止することで構成される。【選択図】      図７
2013098416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同じ発光特性を有する複数個の半導体発光素子と、
これら複数個の半導体発光素子を密集させて実装する基板と、
この基板に実装した上記複数個の半導体発光素子をまとめて封止するドーム状の封止部材と、
を具備することを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
上記ドーム状の封止部材で封止された上記複数個の半導体発光素子は、互いに近接して一列に並んで配置されていることを特徴とする請求項１の発光モジュール。
【請求項３】
上記一列に並んで配置された複数個の半導体発光素子は、上記ドーム状の封止部材の封止領域の径の２／３以下の径の実装領域内に配置されていることを特徴とする請求項２の発光モジュール。
【請求項４】
上記一列に並んで配置された複数個の半導体発光素子は、その並び方向に沿って長軸を有する楕円形状或いは長円形状の上記封止部材で封止されていることを特徴とする請求項２の発光モジュール。
【請求項５】
上記ドーム状の封止部材で封止された上記複数個の半導体発光素子は、環状に配置されていることを特徴とする請求項１の発光モジュール。
【請求項６】
上記環状に配置された複数個の半導体発光素子は、上記ドーム状の封止部材の封止領域の径の１／２以下の径の実装領域内に配置されていることを特徴とする請求項５の発光モジュール。
【請求項７】
上記基板の実装面に設けられた光反射層と、
この光反射層と別体で上記実装面に設けられた上記光反射層より面積の小さい給電パッドと、
をさらに有することを特徴とする請求項１の発光モジュール。
【請求項８】
上記各半導体発光素子と上記給電パッドを接続するボンディングワイヤーは、上記給電パッドに向けて収束することを特徴とする請求項７の発光モジュール。
【請求項９】
上記給電パッドは、上記ドーム状の封止部材で封止された上記複数個の半導体発光素子それぞれに個別に給電する複数の部分に分割されており、
上記各半導体発光素子と上記給電バッドの上記複数の部分を接続するボンディングワイヤーは、上記複数の部分に向けて拡がっていることを特徴とする請求項７の発光モジュール。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項の発光モジュールを備えたことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの複数個の半導体発光素子を基板上に実装して封止部材で封止した発光モジュール、およびこの発光モジュールを備えた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを用いた照明器具として、複数個のＬＥＤチップを基板上に実装したチップオンボード（ＣＯＢ）タイプの発光モジュールを備えた照明器具が知られている。ＬＥＤチップは、その種類に応じた固有の発光色を有する。このため、例えば、青色光を発光するＬＥＤチップは、青色光で励起されて青色と補色の関係にある黄色光を発光する黄色蛍光体を含む封止部材で封止される。これにより、青色光と黄色光が混ざった白色光を発光する照明器具を提供できる。
【０００３】
比較的小型の電球などでは、複数個のＬＥＤチップを枠で囲ってまとめて封止部材で封止するが、比較的大型のベースライトなどでは、比較的長大な基板に実装した各ＬＤＥチップを個別に封止する。この場合、例えば、チクソ性の高い封止部材をディスペンサーを用いて各ＬＥＤチップ上に滴下し、封止部材を基板からドーム状に盛り上がった形状に塗布する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２３１３８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、複数個のＬＥＤチップをまとめて封止するタイプの発光モジュールでは、基板上に複数個のＬＥＤチップを囲む枠を設けて、その枠内に比較的多くの封止部材を充填するため、大きな発光面積を得るためには材料コストが高価になる。また、ＬＥＤチップを個別に封止するタイプの発光モジュールでは、十分に満足のいく光束を得ることが難しい。
【０００６】
よって、発光面積を大きくでき、十分満足のいく光束を得ることができ、エネルギー効率を高めることができる発光モジュール、およびこの発光モジュールを備えた照明器具の開発が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態に係る発光モジュールは、同じ発光特性を有する複数個の半導体発光素子を密集させて基板に実装し、これら密集した複数個の半導体発光素子をドーム状の封止部材でまとめて封止することで構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光面積を大きくでき、十分満足のいく光束を得ることができ、エネルギー効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る照明装置の斜視図である。
【図２】図２は、図１の照明装置を光の取り出し側から見た平面図である。
【図３】図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿う断面図である。
【図４】図４は、図１の照明装置に組み込まれた発光モジュールを光の取り出し側から見た平面図である。
【図５】図５は、図４の領域Ｆ５を部分的に拡大した部分拡大平面図である。
【図６】図６は、図５のＦ６−Ｆ６線に沿う断面図である。
【図７】図７は、図６の構成を矢印Ｆ７方向から見た平面図である。
【図８】図８は、図７のＬＥＤチップの姿勢を変えた第１の変形例を示す概略図である。
【図９】図９は、第２の変形例を示す概略図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る発光モジュールの要部を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図１０の発光モジュールの変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、図１０の発光モジュールの封止部材の形状を最適化するための方法を説明するための平面図（ａ）、および断面図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、第１の実施形態について図１ないし図７を参照して説明する。
【００１１】
図１ないし図３は、全般照明用のベースライト１を示している。ベースライト１は、例えば屋内で使用する照明装置の一例であって、建物の天井面Ｃに直付けされている。
【００１２】
ベースライト１は、装置本体２、一対のセード３、光源４、および点灯装置５を備えている。装置本体２は、シャーシ６、センターカバー７、第１のサイドカバー８ａ、および第２のサイドカバー８ｂで構成されている。
【００１３】
シャーシ６は、例えば亜鉛めっき鋼板のような板金材で形成されており、天井面Ｃに沿って延びる細長い形状を有している。シャーシ６は、固定部１０と一対の光源支持部１１ａ、１１ｂとを含んでいる。
【００１４】
固定部１０は、略フラットな板状であり、例えば建物の天井を構成する要素に複数のねじで固定されている。光源支持部１１ａ、１１ｂは、固定部１０を間に挟んで互いに平行に配置されている。光源支持部１１ａ、１１ｂは、夫々平坦な支持面１２を有している。支持面１２は、固定部１０よりも下方に張り出すとともに、シャーシ６の長手方向に真っ直ぐに延びている。
【００１５】
センターカバー７は、シャーシ６の固定部１０に支持されている。センターカバー７は、光源支持部１１ａ、１１ｂの間からシャーシの下方に向けてＶ形に突出されている。
【００１６】
第１のサイドカバー８ａは、シャーシ６の長手方向に沿う一端およびセンターカバー７の長手方向に沿う一端を連続して覆っている。第２のサイドカバー８ｂは、シャーシ６の長手方向に沿う他端およびセンターカバー７の長手方向に沿う他端を連続して覆っている。
【００１７】
セード３は、例えばアクリル樹脂あるいはポリカーボネート樹脂のような透光性を有する樹脂材料で構成されている。セード３は、シャーシ６の長手方向に真っ直ぐに延びている。
【００１８】
図３に示すように、セード３は、シャーシ６の光源支持部１１ａ、１１ｂに向けて開口された開口部１３を有している。開口部１３は、シャーシ６の長手方向に延びるスリット状である。一対の保持溝１４ａ、１４ｂが開口部１３の縁に形成されている。保持溝１４ａ、１４ｂは、セード３の全長に亘って延びている。保持溝１４ａ、１４ｂの開口端は、シャーシ６の幅方向に互いに間隔を存して向かい合っている。
【００１９】
さらに、セード３は、複数のブラケットを介してシャーシ６に取り付けられている。セード３をシャーシ６に取り付けた状態では、シャーシ６の光源支持部１１ａ、１１ｂが下方からセード３で覆われている。
【００２０】
図２に示すように、光源４は、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆを備えている。第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、光源支持部１１ａ、１１ｂの長手方向に延びる細長い形状を有している。
【００２１】
本実施形態によると、第１ないし第３の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、一方のセード３の保持溝１４ａ、１４ｂに保持されて、一方の光源支持部１１ａの長手方向に沿うように一列に並んでいる。同様に、第４ないし第６の発光モジュール２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、他方のセード３の保持溝１４ａ、１４ｂに保持されて、他方の光源支持部１１ｂの長手方向に沿うように一列に並んでいる。
【００２２】
したがって、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、セード３と一体化されているとともに、セード３で覆われている。さらに、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、電気的に直列に接続されている。
【００２３】
点灯装置５は、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの点灯を制御するためのものであり、交流電源から出力される交流を直流に変換して第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆに供給する。点灯装置５は、シャーシ６の固定部１０に支持されているとともに、センターカバー７で覆われている。
【００２４】
第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、基本的に共通の構成を有している。このため、ここでは、第１の発光モジュール２０ａを代表して説明する。
【００２５】
図４ないし図６に示すように、第１の発光モジュール２０ａは、基板２１を備えている。基板２１は、ベース２２、金属層２３、およびレジスト層２４を有する三層構造である。最も肉厚のベース２２は、例えばエポキシ樹脂あるいはガラスコンポジット基板のような合成樹脂製であり、シャーシ６の長手方向に延びる細長い形状を有している。
【００２６】
金属層２３は、例えば銅箔で構成されているとともに、ベース２２の裏面２２ａに積層されている。レジスト層２４は、例えば合成樹脂のような絶縁材料で構成されている。レジスト層２４は、金属層２３およびベース２２の裏面２２ａの外周部に連続して積層されている。金属層２３およびレジスト層２４は、基板２１の反りを防止するため、互いに協働して基板２１を補強している。
【００２７】
基板２１は、図３に示すように、長手方向に延びる一対の側縁２１ａ、２１ｂを有している。基板２１の側縁２１ａ、２１ｂは、セード３の長手方向に沿う一端からセード３の保持溝１４ａ、１４ｂに差し込まれている。この差し込みにより、基板２１がセード３に保持されているとともに、基板２１のレジスト層２４が光源支持部１１ａの支持面１２に接している。
【００２８】
図５ないし図７に示すように、複数の導体パターン２６および絶縁層２７がベース２２の表面２２ｂ（実装面）の上に積層されている。導体パターン２６は、基板２１の幅方向に間隔を存して二列に並べられているとともに、各列毎に基板２１の長手方向に互いに離れている。
【００２９】
各導体パターン２６は、実装パッド２８、第１の給電パッド２９、および第２の給電パッド３０を有している。実装パッド２８は、例えば第１ないし第３の金属層Ｃ、Ｎ、Ｓを重ねた三層構造を採用している。
【００３０】
具体的には、第１の金属層Ｃは、ベース２２の表面２２ｂに積層された銅箔にエッチングを施すことにより形成されている。第２の金属層Ｎは、第１の金属層Ｃの上に積層されている。第２の金属層Ｎは、第１の金属層Ｃにニッケルめっきを施すことにより形成されている。第３の金属層Ｓは、第２の金属層Ｎの上に積層されている。第３の金属層Ｓは、第２の金属層Ｎに銀めっきを施すことにより形成されている。第３の金属層Ｓは、実装パッド２８の表層を構成している。
【００３１】
このため、実装パッド２８の表面は、銀製の光反射面３１となっている。光反射面３１の全光線反射率は、例えば９０％以上とすることが望ましい。実装パッド２８は、光反射層として機能する。
【００３２】
図７に示すように、本実施形態の実装パッド２８は、略楕円形であって、導体パターン２６が配列された方向に延びる長軸Ｌ１を有している。実装パッド２８は、円弧状に湾曲された外周縁３３と、一対の凹部３４ａ、３４ｂとを含んでいる。凹部３４ａ、３４ｂは、実装パッド２８の外周縁３３を前記長軸Ｌ１が通る実装パッド２８の中心Ｏ１に向けて円弧状に切り欠いたような形状を有し、実装パッド２８の長軸Ｌ１と直交する方向に沿って並んでいる。
【００３３】
言い換えると、凹部３４ａ、３４ｂは、実装パッド２８の中心Ｏ１を間に挟んで互いに向かい合っている。このため、実装パッド２８は、その中心Ｏ１を含む中央部２８ａが括れている。
【００３４】
第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８よりも遥かに小さな楕円形であって、互いに同じ大きさを有している。第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８と同様に第１ないし第３の金属層Ｃ、Ｎ、Ｓを有する三層構造であり、夫々の表層が銀により形成されている。
【００３５】
第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８の凹部３４ａ、３４ｂに入り込むようにベース２２の表面２２ｂに形成されている。すなわち、第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８の中心Ｏ１に対し実装パッド２８の長軸Ｌ１と直交する方向に振り分けられており、長軸Ｌ１を基準として互いに対称に配置されている。
【００３６】
さらに、第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８の凹部３４ａ、３４ｂから離れており、実装パッド２８に対し電気的に絶縁された状態に保たれている。したがって、実装パッド２８の凹部３４ａ、３４ｂは、第１および第２の給電パッド２９、３０を避けるように切り欠かれているということができる。
【００３７】
図６に示すように、絶縁層２７は、ベース２２の表面２２ｂに積層されている。絶縁層２７は、ベース２２の表面２２ｂのうち実装パッド２８、第１の給電パッド２９、および第２の給電パッド３０を外れた領域を覆っている。したがって、実装パッド２８の表層、第１の給電パッド２９の表層、および第２の給電パッド３０の表層は、夫々絶縁層２７で覆われることなく基板２１の外に露出されている。
【００３８】
絶縁層２７の一部は、実装パッド２８の凹部３４ａ、３４ｂに充填されて、実装パッド２８と第１の給電パッド２９との間、および実装パッド２８と第２の給電パッド３０との間に介在されている。さらに、絶縁層２７は、実装パッド２８の表層、第１の給電パッド２９の表層、および第２の給電パッド３０の表層よりも基板２１の厚さ方向に張り出している。
【００３９】
本実施形態によると、絶縁層２７は、例えば電気絶縁性を有する白色の樹脂材料で構成されている。そのため、絶縁層２７は、光反射層としての機能を兼ね備えている。
【００４０】
図７に示すように、第１ないし第３の発光ダイオード（ＬＥＤ）３６ａ、３６ｂ、３６ｃが実装パッド２８の光反射面３１の上に実装されている。第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、夫々半導体発光素子の一例であって、例えば青色の光を発する共通のベアチップで構成されている。これらＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、平面的に見た時の形状が長方形であり、例えば長辺の長さが６００〜６５０μｍ、短辺の長さが２００〜２５０μｍである。
【００４１】
さらに、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、アノードとしての第１の電極３７と、カソードとしての第２の電極３８とを有している。第１および第２の電極３７、３８は、ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの基板２１から離間した側の面で長手方向に間隔を存して並んでいる。
【００４２】
第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、夫々透光性を有するダイボンド材３９を用いて光反射面３１に接着されている。本実施形態によると、第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、実装パット２８の中央部２８ａで実装パッド２８の長軸Ｌ１の方向に間隔を存して並んでいるとともに、長軸Ｌ１に対し千鳥状に配列されている。
【００４３】
具体的には、第１の発光ダイオード３６ａおよび第３の発光ダイオード３６ｃは、長軸Ｌ１よりも第１の給電パッド２９の方向にずれている。第２の発光ダイオード３６ｂは、長軸Ｌ１よりも第２の給電パッド３０の方向にずれている。
【００４４】
したがって、図７に二点鎖線で示すように、第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、丁度正三角形の三つの角に対応するような位置に環状に配列されて、実装パッド２８の中央部２８ａで実装パッド２８の中心Ｏ１を取り囲んで密集している。より具体的には、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの中心が正三角形の角に位置するレイアウトで配置される。
【００４５】
第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃの第１の電極３７は、個々に第１のボンディングワイヤー４１を介して第１の給電パッド２９に電気的に接続されている。同様に、第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃの第２の電極３８は、個々に第２のボンディングワイヤー４２を介して第２の給電パッド３０に電気的に接続されている。
【００４６】
この結果、各実装パッド２８に接着された第１ないし第３の発光ダイオード３６ａ、３６ｂ、３６ｃは、互いに並列に接続されたダイオード群４３を構成している。実装パッド２８上のダイオード群４３は、導体パターン２６の配列方向に沿って直列に接続されて、基板２１の上に導体パターン２６に対応する二列のダイオード列を構成している。
【００４７】
さらに、本実施形態によると、ダイオード群４３は、装置本体２のシャーシ６を介して接地されている。
【００４８】
図４ないし図７に示すように、複数の封止部材４５が基板２１に形成されている。封止部材４５は、導体パターン２６に対応するように基板２１の幅方向に間隔を存して二列に並べられているとともに、各列毎に基板２１の長手方向に互いに離れている。
【００４９】
封止部材４５は、実装パッド２８に接着されたダイオード群４３、ダイオード群４３に対応する第１および第２のボンディングワイヤー４１、４２を基板２１の上に封止する。封止部材４５は、樹脂を主成分とするとともに、樹脂の中に混ぜられた所定量の蛍光体粒子および所定量のフィラーを含んでいる。
【００５０】
封止部材４５に含まれる樹脂として、例えば、透光性を有するレジン系シリコーン樹脂又はハイブリット系シリコーン樹脂を用いることが好ましい。レジン系シリコーン樹脂およびハイブリット系シリコーン樹脂は、三次元的に架橋された組織を有するので、透光性のシリコーンゴムよりも硬い。
【００５１】
さらに、レジン系シリコーン樹脂は、シリコーンオイルやシリコーンゴムと比較して酸素や水蒸気のようなガスが透過する性能が低い。本実施形態の場合、封止部材４５の酸素透過率が１２００cm３（m２・day・atm）以下であり、水蒸気透過率が３５g/m２以下である。
【００５２】
この種の樹脂を選択することで、大気中のガスが封止部材４５を透過することを要因とする実装パッド２８の劣化を防止することができ、光反射面３１の光反射性能を良好に維持できる。
【００５３】
封止部材４５に含まれる蛍光体粒子は、その径Ｄが１μｍ以上であるとともに、樹脂の中に略均等に分散されている。蛍光体粒子としては、ＬＥＤチップが発する青色の光により励起されて黄色の光を発する黄色蛍光体粒子を用いている。黄色は青色の補色であり、青色と混ざって白色を呈する。
【００５４】
しかし、封止部材４５に混ぜる蛍光体粒子は、黄色蛍光体粒子に限らない。例えば、ＬＥＤチップが発する光の演色性を改善するために、青色の光で励起されて赤色の光を発する赤色蛍光体粒子あるいは緑色の光を発する緑色蛍光体粒子を樹脂に添加するようにしてもよい。
【００５５】
封止部材４５は、実装パッド２８、実装パッド２８に対応する第１および第２の給電パッド２９、３０、実装パッド２８の上のダイオード群４３、ダイオード群４３と第１および第２の給電パッド２９、３０との間に跨る第１および第２のボンディングワイヤー４１、４２を一体的に包み込むように基板２１の絶縁層２７から盛り上がっている。
【００５６】
封止部材４５は、樹脂が硬化する前の液状の状態で実装パッド２８に向けて滴下される。封止部材４５を滴下する際には、ディスペンサーを用いることが望ましい。実装パッド２８に向けて滴下された封止部材４５は、例えば１５０℃の温度で６０分加熱することによりドーム状の形態に硬化される。
【００５７】
本実施形態の封止部材４５によると、その主成分となる樹脂は、実装パッド２８に向けて滴下された直後の未硬化の状態でも予め決められた形状を維持し得るような物性を有している。ここで言う樹脂の物性とは、チクソ性や粘性などのことを指している。
【００５８】
すなわち、図６に示すように、封止部材４５は、実装パッド２８に滴下された直後の未硬化の段階でも、実装パッド２８、第１および第２の給電パッド２９、３０、ダイオード群４３、第１および第２のボンディングワイヤー４１、４２を連続して覆うようなドーム形状を維持するようになっている。
【００５９】
図５および図７に平面的に示すように、ドーム状の封止部材４５は、実装パッド２８の長軸Ｌ１を共有する略楕円形であって、基板２１の長手方向に間隔を存して並んでいる。封止部材４５の形状は、楕円形に限らず、円形でも良い。
【００６０】
このようなベースライト１では、ベースライト１の電源スイッチがＯＮされると、直流電圧が点灯装置５から第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの導体パターン２６に印加される。これにより、複数の実装パッド２８に実装されたダイオード群４３が一斉に発光する。
【００６１】
ダイオード群４３のベアチップが発する青色の光は、封止部材４５に入射される。封止部材４５に入射された青色の光の一部は、蛍光体粒子に吸収される。残りの青色の光は、蛍光体粒子に吸収されることなく封止部材４５を透過する。
【００６２】
青色の光を吸収した蛍光体粒子は、励起されて補色の関係にある黄色の光を発する。黄色の光は、封止部材４５を透過する。これにより、黄色の光および青色の光が封止部材４５の内部で互いに混じり合って白色光となる。白色光は、封止部材４５およびセード３を透過してベースライト１の外に放射され、天井面Ｃから室内を照明する用途に供される。
【００６３】
本実施形態では、青色の光を発光するＬＥＤチップを用いた場合について説明したが、例えば、紫外光を発光するＬＥＤチップを用いても良い。この場合、ダイオード群４３に白色光を発光させるためには、紫外光を吸収して、青色、赤色、緑色の３波長のピークを有する光を励起発光する蛍光体を封止部材４５に混入すれば良い。
【００６４】
さらに、第１の実施形態によると、実装パッド２８は、実装パッド２８の中心Ｏ１に向けて円弧状に切り欠かれた凹部３４ａ、３４ｂを有するので、実装パッド２８の中央部２８ａが括れた形状となっている。これに対し、第１および第２のボンディングワイヤー４１、４２が接続された第１および第２の給電パッド２９、３０は、実装パッド２８よりも遥かに小さな形状であり、第１および第２の給電パッド２９、３０の表面積が少なく抑えられている。
【００６５】
この構成によれば、光反射層３１を表面に有する実装パッド２８の面積を大きくした上で、第１および第２の給電パッド２９、３０の表面積を必要最小限にでき、第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの接地部分と、第１および第２の給電パッド２９、３０との間に余分な電荷が蓄積するのを防止できる。
【００６６】
この結果、ベースライト１の電源スイッチがＯＦＦされて第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆが消灯された際に、浮遊容量を要因とする微小電流が第１ないし第６の発光モジュール２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆのダイオード群４３に流れ難くなる。
【００６７】
したがって、ダイオード群４３がうっすらと発光するベースライト１の暗点灯を殆ど無くすことができる。
【００６８】
特に、本実施形態によると、図７に示すように、第１および第２の給電パッド２９、３０を必要最小面積にしたため、ボンディングワイヤー４１、４２が各給電パッド２９、３０に向けて収束するように配線されている。これにより、ボンディングワイヤー４１、４２を短くでき、熱応力に起因する断線による寿命を延ばすことができる。
【００６９】
以上のように、本実施形態によると、複数個（本実施形態では３個）のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを密集させた状態で基板２１上に実装し、これら複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃをまとめてドーム状の封止部材４５で封止するようにしたため、封止部材の樹脂材料を流し込むためのバンク（枠）を設ける必要がなく、その分、発光モジュール２０ａの製造コストを低減することができる。また、バンクを設けないため、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから発光された光がバンクに遮られることがなく、外観の良い発光モジュール２０ａを提供できる。
【００７０】
また、本実施形態によると、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを１つの封止部材４５で封止したため、ダイオード群４３としての発光強度を高めることができ、発光モジュール２０ａの光束を増やすことができ、ベースライト１の発光強度を高めることができる。つまり、１つのＬＥＤチップを１つの封止部材で封止した従来のものと比較して、ダイオード群４３から発光される光束を略３倍に増やすこともでき、その分、発光強度を高めることができる。その結果、発光モジュール２０ａの数を減らすことができ、さらには、ベースライト１（照明器具）の台数をも減らすことができ、省エネにつながる。
【００７１】
また、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを１つの封止部材４５で封止することで、発光モジュール２０ａの発光効率も高めることができる。例えば、１つのＬＥＤチップに１００ｍＡの電流を流したときに１００ｌｍの光を発光する発光素子で、半分の５０ｍＡの電流を流した場合、発光時に熱に変換される電流の割合が小さくなる特性を有することから、５０ｌｍを超える、例えば５５ｌｍの光を発光する。このため、ダイオード群４３として考えた場合、１つのＬＥＤチップに流す電流を小さくすることで、エネルギーの変換効率を高めることができ、発光モジュール２０ａ全体としての発光効率を高めることができる。
【００７２】
また、本実施形態によると、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを１つの封止部材４５で封止したことで、ＬＥＤチップ毎の発光特性のバラつきを低減することができる。つまり、１つのＬＥＤチップを１つの封止部材で封止した場合、ＬＥＤチップ毎の発光特性のバラつきは、そのまま封止した発光素子の発光特性のバラつきとなる。しかし、本実施形態のように、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃをまとめて１つの封止部材４５で封止すると、各チップの発光特性のバラつきを相殺でき、発光モジュール全体としての発光特性のバラつきを低減できる。
【００７３】
なお、上述した第１の実施形態では、３個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを１つの封止部材４５で封止した構造を例に説明したが、封止部材４５でまとめて封止するＬＥＤチップの個数は複数個であれば良く、少なくとも２個以上であれば上述した効果を奏することができる。言い換えると、ＬＥＤチップの個数は、少なくとも２個以上、例えば４個以上であっても良い。
【００７４】
反面、１つの封止部材４５で封止するＬＥＤチップの個数が増えると、必然的に封止部材の必要量が多くなり、封止領域の面積も大きくなる。このため、封止部材４５のドーム形状を保持するのが難しくなるとともに発光特性にも影響が出ることが予想される。つまり、ドーム形状を保持することのできる最大径の封止部材４５中により多くのＬＥＤチップを封止すると、ＬＥＤチップと封止部材４５の表面との間の距離が段々と短くなる。つまり、この場合、ＬＥＤチップから発光された光が封止部材４５の表面から出るまでの光路長が短くなり、蛍光体粒子に吸収されずにそのまま放出される青色光の割合が多くなり、色ムラを生じてしまう。
【００７５】
このため、本実施形態では、上述した色ムラを防止するため、複数個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを互いに密集させた状態で封止部材４５で封止するようにした。色ムラの生じない密集度を測定するため、封止部材４５による封止領域の径に対するＬＥＤチップの実装領域の径の割合を種々変えて、色ムラを生じることのない実装領域の適正範囲を調べた。その結果、本実施形態のように正多角形の頂点にＬＥＤチップを配置したレイアウトの発光モジュール２０ａでは、封止部材４５の封止領域の径に対してＬＥＤチップの実装領域の径を１／２以下にした場合に色ムラの無い良好な発光特性を得ることがわかった。
【００７６】
なお、上述した第１の実施形態では、正三角形の角にそれぞれＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを配置したレイアウトを採用したが、例えば、正方形の角にそれぞれＬＥＤチップを配置したレイアウトを採用した場合でも、封止領域の１／２以下の径の実装領域内に全てのＬＥＤチップを配置すれば、同様の効果を奏することができることが分かっている。
【００７７】
また、ＬＥＤチップのサイズを小さくでき、且つドーム形状を維持できる封止部材４５の封止領域の径を大きくできる場合には、複数個のＬＥＤチップを２重、３重に環状に配置しても良い。この場合、各ＬＥＤチップから発光される光の角度色差を無くすことができ、より良好な発光特性を得ることができる。
【００７８】
さらに、複数個のＬＥＤチップを正多角形状に配置したレイアウトを採用した上で、各ＬＥＤチップ自体の実装姿勢を工夫することで、ダイオード群４３としての色ムラの発生をより確実に防止することができる。つまり、例えば、図８または図９に例示した変形例のように、各ＬＥＤチップの長手軸が正多角形の各辺に沿う姿勢で全てのＬＥＤチップを配置することで、封止領域４５の中心に対して点対象なレイアウトとすることができ、各ＬＥＤチップの発光部から封止部材４５のエッジまでの距離を略等しくでき、色ムラの発生を略無くすことができる。
【００７９】
なお、図８および図９に例示した変形例の封止部材４５の形状は、楕円形より円形であることが望ましい。また、この場合、図示を省略したが、各ＬＥＤチップに給電するための給電パッドは、各ＬＥＤ毎に個別に設ける必要があり、封止領域内で且つＬＥＤチップの実装領域の外側に配置する必要がある。例えば、図９の変形例の場合、５つのＬＥＤチップそれぞれに給電するための給電パッドは、１０個用意する必要があり、実装領域の外側に環状に並べて配置される。
【００８０】
つまり、上述した変形例によると、各給電パッドを小さく分割してより小さな面積にすることができ、上述した暗点灯の問題をより無くすことができる。
【００８１】
図１０には、第２の実施形態に係る発光モジュール５０の要部平面図を示してある。本実施形態の発光モジュール５０は、ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃのレイアウトを変更した以外、上述した第１の実施形態の発光モジュール２０ａと略同じ構造を有する。よって、ここでは、第１の実施形態の発光モジュール２０ａと同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００８２】
本実施形態に係る発光モジュール５０のダイオード群５２は、複数個（本実施形態では３個）のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを互いに近接せしめて一列に並べて配置したチップレイアウトを有する。より具体的には、３個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの長手軸を互いに平行に並べて互いに近接させて密集させ、封止部材４５の長軸Ｌ１と各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの長手軸が略直交する姿勢にレイアウトした。
【００８３】
本実施形態によると、上述した第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。その上、本実施形態によると、複数個のＬＥＤチップを一列に並べて配置したため、上述した第１の実施形態と比較して、チップのレイアウトを容易にでき、且つワイヤーボンディングも容易にでき、発光モジュール５０の製造を容易にでき、発光モジュール５０の製造コストを低減できる。
【００８４】
本実施形態においても、色ムラを生じることのない、ＬＥＤチップの実装領域の最適径を調べたところ、封止領域の径の２／３以下の径の範囲内に全てのＬＥＤチップを実装した場合に、色ムラの無い良好な発光特性を得られることがわかった。
【００８５】
一つの具体例を挙げると、ＬＥＤチップの長手軸に沿った長さが０．６ｍｍ、幅が０．２ｍｍであり、封止部材４５の径が６ｍｍである場合、３個のＬＥＤチップを並べて実装した領域の幅を４ｍｍ以下にすることで、上述した範囲に収まる。つまり、この場合、ＬＥＤチップの実装領域の径を封止部材４５による封止領域の径の２／３以下にすることができ、色ムラを防止できる。
【００８６】
なお、本実施形態では、３個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを一列に並べて実装した場合について説明したが、ＬＥＤチップの個数は複数個であれば良く、２個以上、例えば４個以上であっても良い。しかし、一列に並べるＬＥＤチップの数が増えると、給電パッド２９、３０に接線するボンディングワイヤー４１、４２の接続が難しくなり、メカ的な限界が生じる。
【００８７】
このため、図１１に示す変形例のように、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃに個別の給電パッド２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃを用意して、各ＬＥＤチップを給電パッドに個別に接続する方法が考えられる。
【００８８】
この方法を採用すると、図示のように、各給電パッド２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、３０ａ、３０ｂ、３０ｃに接続するボンディングワイヤー４１、４２をパッドに向けて拡がる方向に延ばすこともでき、パッドに対するボンディングを容易にできる。また、この方法を採用すると、給電パッドを複数のより小さな部分に分割することができ、上述した暗点灯の問題を無くすことができる。
【００８９】
また、この場合、上述した第２の実施形態と比較して、接続するボンディングワイヤー４１、４２の本数を容易に増やすことができるため、チップレイアウトの自由度を高めることができ、ＬＥＤチップの実装数も容易に増やすことができる。また、逆に、ワイヤーボンディングのメカ的な限界を考慮することなく、複数個のＬＥＤチップを密集させて実装でき、封止領域の中央にチップを集め易い。
【００９０】
しかし、本実施形態の場合、ＬＥＤチップの数が多くなると、封止部材４５の形状も円形から細長い楕円形に変化し、上述した径の比較では最適な実装領域の範囲を規定し難くなる。このため、本実施形態の場合、実装領域の範囲を規定するのではなく、各ＬＥＤチップと封止部材４５の表面との間の距離を適正化することで、色ムラを無くすようにした。
【００９１】
図１２には、３個のＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃを一列に並べた場合の最適な封止部材４５の形状を示してある。つまり、図１２（ａ）に平面図を示すように、最適な封止部材４５の周縁４５ａの形状は楕円形であり、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから周縁４５ａまでの距離Ｄは全て等しくなっている。また、図１２（ｂ）に断面図を示すように、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃの図示上面から封止部材４５の頂部４５ｂまでの距離Ｄも等しくなっている。
【００９２】
つまり、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから発光された光は封止部材４５の蛍光体粒子で吸収されて黄色光を発光するが、各ＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから発光されて封止部材４５の表面を通過するまでの光路長に応じて、黄色光の量が決まる。反面、この光路長から透過する青色光の量も決まる。すなわち、各ＬＥＤチップＬＥＤチップ３６ａ、３６ｂ、３６ｃから封止部材４５の表面までの距離Ｄを全て等しくすることで、色ムラを防止できる。
【００９３】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００９４】
例えば、上述した実施形態では、照明装置として、天井に直付けするベースライトについて説明したが、これに限定されるものではなく、例えば街路灯や誘導灯のようなその他の形態の照明装置であっても同様に実施可能である。
【符号の説明】
【００９５】
１…ベースライト、２…装置本体、３…セード、４…光源、５…点灯装置、６…シャーシ、７…センターカバー、８ａ、８ｂ…サイドカバー、１１ａ、１１ｂ…光源支持部、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ…発光モジュール、２１…基板、２８…実装パッド、２９、３０…給電パッド、３１…光反射面、３６ａ、３６ｂ、３６ｃ…発光ダイオード（ＬＥＤチップ）、４１、４２…ボンディングワイヤー、４３…ダイオード群、４５…封止部材。
【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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【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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