(57)【要約】【課題】発光装置の実装領域に対して発光素子を最適実装することによって、実装領域に収納する発光素子の個数を多くすることを可能とする発光素子の実装方法を提供することである。【解決手段】基板（２）上に半径Ｒを有する円形の実装領域（５）を設定し、半径Ｒを有する円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域（８）が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置されるＮ個の小円領域の配置を設定し、基板上において設定されたＮ個の小円領域の中心位置に、Ｎ個の発光素子（１）を実装するステップを有する発光素子の実装方法、及び発光装置（１０）。【選択図】図１
2013131744.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光装置の基板に設けられた円形の実装領域に、Ｎ個の発光素子を実装する実装方法であって、
前記基板上に、半径Ｒを有する円形の実装領域を設定し、
半径Ｒを有する前記円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置されるＮ個の前記小円領域の配置を設定し、
前記基板上において、設定されたＮ個の前記小円領域の中心位置に、Ｎ個の前記発光素子を実装する、
ステップを有する発光素子の実装方法。
【請求項２】
前記実装領域内に設定されたＮ個の前記小円領域の最外周に位置する小円領域は、前記実装領域を画定する円周縁と外接するように設定される、請求項１に記載の発光素子の実装方法。
【請求項３】
Ｎ個の前記小円領域は、前記実装領域内におけるＮ個の前記小円領域の充填率が７５％以上となるように設定される、請求項１又は２に記載の発光素子の実装方法。
【請求項４】
Ｎ個の前記発光素子は、ワイヤーボンディングによって電気的に接続されている、請求項１〜３の何れか一項に記載の発光素子の実装方法。
【請求項５】
前記基板上の前記実装領域に、絶縁性の白色反射層を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の発光素子の実装方法。
【請求項６】
前記実装領域は、アルミに絶縁処理を施した金属ベース上に設定される、請求項１〜５の何れか一項に記載の発光素子の実装方法。
【請求項７】
円形の実装領域を有する基板と、
前記円形の実装領域内において、計算上等しい小円領域の中心に位置するように構成される複数の発光素子と、を有し、
前記等しい小円領域は互いに大きさが等しく、前記円形の実装領域において重なる部分がなく可能な限り大きく設定されており、前記等しい小円領域のトータルエリアは前記円形の実装領域よりも面積が小さく、且つ、前記発光素子と前記等しい小円領域の数は同数である、
発光装置。
【請求項８】
前記基板は絶縁基板を有する、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
前記基板は、さらに絶縁基板の下面に積層される金属ベースを有し、絶縁基板は実装領域を画定する円形の開口を有し、開口内において複数の発光素子が金属ベース上に搭載されている、請求項８に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記絶縁基板は発光素子と電気的に接続される接続電極を有する、請求項９に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記金属ベースはアルミからなる、請求項１０に記載の発光装置。
【請求項１２】
前記金属ベースは実装領域において反射層を有する、請求項１１に記載の発光装置。
【請求項１３】
前記反射層は電気的な絶縁層である、請求項１２に記載の発光装置。
【請求項１４】
さらに円形の実装領域に配置された発光素子からの光を受けて波長変換する蛍光体の層を有する、請求項８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、発光素子の実装方法及び発光素子を有する発光装置に関するものであり、特に、発光装置の実装領域にＮ個の発光素子をなるべく均等に実装するための発光素子の実装方法及び発光素子を有する発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体素子である発光素子は、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く鮮やかな発光色を有することから、カラー表示装置のバックライトや照明等に発光素子として広く利用されるようになってきた。
【０００３】
特に、所定形状の実装領域に複数の発光素子を実装して、高い輝度を得るための発光装置が多く提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３）。
【０００４】
以下、従来の所定形状の実装領域に複数の発光素子を実装した発光装置について説明する。特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置は、円形の実装領域に複数の発光素子を、各発光素子間に所定の間隔を有する状態で直線的に配置し、各発光素子を電気的に接続して多数素子発光の発光装置としている。
【０００５】
特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置は、いずれも、実装領域に複数の発光素子を、各発光素子間に所定の間隔を有する状態で直線的に配置している。即ち、特許文献１及び特許文献２に記載された発光装置は、実装領域に対して発光素子を最適配置するものではない。
【０００６】
特許文献３に記載された発光装置は、２色発光型の発光装置であり、円形の実装領域に発光色の異なる２種類の発光素子（赤色発光素子及び緑色発光素子）を密着させて配置し、且つ、色毎の点灯時に、それぞれ略円形に見えるようにしている。
【０００７】
特許文献３に記載された発光装置では、発光素子の配置形状は部分的に密着形状になっているが、２色発光装置の発光時の形状を同形の円形にするための配置を主目的としている。したがって、特許文献３に記載された発光装置は、所定の実装領域に対して発光素子を最適配置するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２８８６４号公報
【特許文献２】登録実用新案公報３１６９９８３号公報
【特許文献３】特開平５−１０２５２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明の目的は、発光装置の実装領域に対して発光素子を最適実装することによって、実装領域に収納する発光素子の個数を多くすることを可能とする発光素子の実装方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る発光素子の実装方法では、基板上に半径Ｒを有する円形の実装領域を設定し、半径Ｒを有する円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置されるＮ個の小円領域の配置を設定し、基板上において設定されたＮ個の小円領域の中心位置に、Ｎ個の前記発光素子を実装するステップを有する。
【００１１】
本発明に係る発光装置は、円形の実装領域を有する基板と、円形の実装領域内において、計算上等しい小円領域の中心に位置するように構成される複数の発光素子とを有し、等しい小円領域は互いに大きさが等しく、円形の実装領域において重なる部分がなく可能な限り大きく設定されており、等しい小円領域のトータルエリアは円形の実装領域よりも面積が小さく、且つ、発光素子と前記等しい小円領域の数は同数である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る発光素子の実装方法及び発光装置では、実装領域とそこに実装される発光素子の個数を決めると、実装領域の面積と実装される発光素子の個数とから、一義的に小円領域の最大径が決まり、この小円領域の中心に発光素子を実装することによって実装領域に収納する発光素子の個数を多くして、発光効率の高い発光装置が提供できる。
【００１３】
本発明に係る発光素子の実装方法及び発光装置では、各発光素子が設定された小円領域の中心に配置されているので、同じ数の発光素子同士を最も離散させて配置できる。したがって、各発光素子からの出射光が他の発光素子によって阻害される可能性が減り、発光効率の高い発光装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例に係る発光装置１０の平面図である。
【図２】図１に示す発光装置１０のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１に示した発光装置１０の円形の実装領域に、２０個の小円領域を配置した配置図である。
【図４】図１に示した発光装置１０の円形の実装領域に、１０個の小円領域を配置した配置図である。
【図５】図１に示す発光装置１０における基板の平面概略図である。
【図６】図１に示す発光装置の製造工程を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施例に係る発光装置２０の断面図である。
【図８】第３の実施例に係る発光装置３０の断面図である。
【図９】四角形状の所定領域に直径２ｒの円形を直線的に配置した状態を示す配置図である。
【図１０】四角形状の所定領域に直径２ｒの円形を密集的に配置した状態を示す配置図である。
【図１１】図５に示したものと同じ２０個の発光素子１を、図５と同じ大きさの基板の円形の実施領域内に配置した概略図である。
【図１２】図１１に示す発光素子を点灯させた場合の発光状態を示す模式図である。
【図１３】図５に示す発光素子が実装される実装領域を示した参考図である。
【図１４】図１３における円形の実装領域を移動及び追加した例を示す参考図である。
【図１５】発光素子１を図１１に示すように、相互に整列させて配置した場合の発光状態を示す模式図である。
【図１６】発光素子１を図５に示す配置条件で配置した場合の発光状態を示す模式図である。
【図１７】実装領域（大円）の半径をＲ，円形の実装領域に配置される小円領域の個数をＮ、小円領域の最大半径をｒ、実装領域における小円領域が占める割合（充填率）ｄを示した図である。
【図１８】円形の実装領域の具体的な配置方法（１）を示す図である。
【図１９】円形の実装領域の具体的な配置方法（２）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下図面を参照して、本発明に係る発光素子の実装方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶ点に留意されたい。
【００１６】
図１は第１実施例に係る発光装置１０の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００１７】
本実施例の発光装置１０は、円形の実装領域５を有する基板２と、円形の実装領域において計算された等しい小円領域８の中心に位置するように配置された複数の発光素子１を備えている。
【００１８】
発光装置１０を構成する基板２の上面の円形の実装領域５の周囲には、円形の封止枠３が固着されている。本実施例においては封止枠３に囲まれた実装領域５には白色反射性処理としてアルミに電気的な絶縁処理を行った絶縁反射層４が設けられており、発光素子１がその上に配置されている。絶縁反射層４は半径Ｒの円盤状をなし、半径Ｒの円形の実装領域５を構成している。
【００１９】
基板２の上面には実装領域に隣接し、発光素子１と電気的に接続される接続電極６ａ〜６ｈと、外部から電流を供給するための電源電極７ａ、７ｂが設けられている。接続電極６ａ〜６ｈは封止枠３の内周と実装領域５との間に一部が露出している。電源電極７ａ、７ｂは、基板２の対角位置に設けられており、後述する様に、接続電極６ａ〜６ｈと接続されている（図示は省略）。なお、接続電極や電源電極の数や配置については、本実施例で開示される内容に限定されない。
【００２０】
本発明のいくつかの実施例に開示されるように、半径Ｒを有する円形の実装領域５の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置されている。Ｎ個の小円領域８のトータルエリアは、円形の実装領域の面積よりも小さい。なお、本実施例においては、後述する様に、基板２の実装領域５内に、２０個の点線で示す半径ｒの小円領域８が設けられている。
【００２１】
各小円領域８の中心位置には、上面に一対の電極を有する発光素子１の下面が実装固着されている。複数の発光素子１が、金属のワイヤー１１によって電気的に接続され、一対の接続電極６にもワイヤー１１によって電気的に接続されている。具体的には、５個の発光素子１が接続電極６ａ、６ｂ間にワイヤー１１で直列接続され、５個の発光素子１が接続電極６ｃ、６ｄ間にワイヤー１１で直列接続され、５個の発光素子１が接続電極６ｅ、６ｆ間にワイヤー１１で直列接続され、５個の発光素子１が接続電極６ｇ、６ｈ間にワイヤー１１で直列接続されている。
【００２２】
接続電極６ａ、６ｃ、６ｅ、６ｇは基板２上の配線パターン（不図示）によって電源接続電極７ａに電気的に接続されており、接続電極６ｂ、６ｄ、６ｆ、６ｈは基板２上の配線パターン（不図示）によって電源接続電極７ｂに電気的に接続されている。すなわち、５個ずつ直列接続された発光素子１を一つの群として４群が並列接続された直並列接続の構成となっている。２０個の発光素子１が実装された実装領域５を含む封止枠３によって画定されるスペースに、透明樹脂又は蛍光体を含む樹脂等の封止樹脂９を充填することにより発光装置１０が完成する。発光装置１０は、電源接続電極７ａ、７ｂに供給される駆動電圧によって発光駆動される。
【００２３】
図３は、図１の発光装置１０に示した２０個の小円領域８ａを配置した実装領域５ａの配置図及び小円領域８を示した図である。図４は、対比のために示した１０個の小円領域８ｂを配置した実装領域５ｂの配置図及び小円領域８を示した図である。以下、図３及び図４を用いて、図１に示す実装領域５に対する小円領域８の配置構成を説明する。
【００２４】
円形の実装領域の半径Ｒと、実装領域内に配置する小円領域の個数Ｎが決まると、一定の配置条件の下、小円領域の配置は、一義的に決まることが知られている。ここで、一定の配置条件とは、「半径Ｒを有する円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置する」というものである。すなわち、この配置条件は、２次元における円充填の理論によるものである。
【００２５】
図９及び図１０を用いて、所定の領域に、同じ面積の複数の円形（小円領域に対応）を、複数の円形が全て収まる状態で、円形どうしを互いに重複させず、且つできるだけ多く配置することを説明する。
【００２６】
図９及び図１０には、説明を分かりやすくするために四角形状の所定の領域１００に直径２ｒ（半径ｒ）の円形１１０を配置した状態を示している。図９に示す所定の領域１００は複数の円形１１０を直線的に配置した例であり、図示の如く縦横に各１０個の円形１１０が配置され、円形１１０の合計数は１００個となる。これに対して、図１０に示す所定の領域１００は図９と同形状の所定の領域１００に、円形１１０を円形列の位相をずらせて密着配置した例である。図１０では、横列は１０個と９個の交互配置となるが、縦列は１１列となり、円形１１０の合計数は１０５個となる。図１０の例では、部分的に空隙が大きくなっているが、円形１１０の収納効率が高くなっている。このことから、所定の領域１００に対する、円形１１０の収納は、円形１１０を直線配置するより、円形列の位相をずらせる等の手法により密着配置した方が収納個数を多くすることが分かる。
【００２７】
図１７は、円充填の理論に基づいて、実装領域（大円）の半径Ｒ＝１とした場合に、小円領域（小円）の個数Ｎ、小円領域の最大半径ｒ、実装領域における小円領域が占める割合（充填率）ｄを示した図である。図１８及び図１９は、図１７に示す個数Ｎの場合の具体的な小円領域の配置図である。
【００２８】
図３は、図１７に示した個数Ｎが２０個の配置図に相当する。実装領域５ａの半径Ｒ＝5ｃｍにすると、実装領域５aの直径２Ｒは１０ｃｍになる。図１７に示す如く小円領域８ａの半径r＝０．１９５であるので、図１７で示す小円領域８aの直径２ｒは０．１９５×２×５＝１．９５ｃｍとなる。図３の例では、前述の配置条件である、「半径Ｒを有する円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置する」という条件を満足している。なお、図３の配置図における、小円領域８ａの充填率ｄは０．７６２である。
【００２９】
対比のための図４は、図１７に示した小円領域の個数Ｎが１０個の配置図に相当する。実装領域５ｂの半径Ｒ＝５ｃｍにすると、実装領域５ａの直径２Ｒは１０ｃｍになる。図１７に示す如く小円領域８ｂの半径r＝０．２６２であるので、図１７で示す小円領域８ａの直径２ｒは０．２６２×２×５＝２．６２ｃｍとなる。図４の例では、前述の配置条件である、「Ｎ個の小円領域が重複することなく、半径Ｒの円形の実装領域の内部にすべての小円領域が納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となる」という条件を満足している。なお、図４の配置図における、小円領域８ａの充填率ｄは０．６８８である。
【００３０】
図１７より、実装領域の面積を同じにした場合、小円領域の個数Ｎを多くするにしたがって充填率ｄの値が大きくなり、発光装置として高い発光輝度が得られることが分かる。したがって発光装置として必要とされる発光輝度を得るためには小円領域の充填率ｄが一定の値以上であることが望ましい。実験的には、充填率ｄは０．７５以上が望ましく、したがって、発光素子の個数Ｎは１６個以上が望ましい。その意味において、図４に示す配置図（Ｎ＝１０）では充填率ｄが０．６８８で０．７５未満のため発光輝度が十分ではない。一方、図３に示す配置図（Ｎ＝２０）では充填率ｄが０．７６２で０．７５以上のため発光輝度が十分得られることが分かる。
【００３１】
図５は、図１に示す基板２の平面図である。
【００３２】
図５を用いて、基板２の円形の実装領域５（大円）の内部に小円領域８を配置し、配置された小円領域８に発光素子１を実装する構成を説明する。図５では、封止枠３の内側に位置する実装領域５に、２０個の小円領域８を配置している。すなわち、図３に示した配置図の小円領域８ａを図５に示す実装領域５にトレースすることにより、実装領域５の内部に小円領域８が点線で示す如く位置決めされる。この状態において、各小円領域８の中心位置に発光素子１を実装固着する。その後、図１に示す如く群内の発光素子１をワイヤーによって電気的に直列接続し、かつ一対の接続電極６にもワイヤー１１によって電気的に接続し、発光装置１０としている。
【００３３】
図６は、発光装置１０の製造工程を示すフローチャートである。
【００３４】
最初に、発光素子１が実装される実装領域の決定（Ｓ１０）及び発光素子１の個数Ｎの決定（Ｓ１１）を行う。すなわち、発光装置１０として、どのくらいの実装領域に何個の発光素子を実装するかを、発光装置１０の規模に応じて決めることになる。なお、ステップ１０及び１１の順番は逆であっても良い。
【００３５】
次に、中心に発光素子１が配置される小円領域８の面積を決定する（Ｓ１２）。小円領域（小円）８の半径ｒを図１７に示す比較表により求め、求めた半径ｒに基づいて小円領域（小円）８の面積を決定する。
【００３６】
次に、実装領域（大円）５内の小円領域（小円）８の配置を決定する（Ｓ１３）。ここでは、実装領域の面積及び小円領域の個数から、最密充填の理論を用いて、小円領域の配置を決定するソフトウエアを利用して、小円領域の配置を求めた。なお、図１８及び図１９に示した配置図は発光素子１の個数Ｎのバリエーションのいくつかを示すものであって、円充填の理論を用いれば、任意の個数Ｎについて、所定の配置条件を満足する小円領域の配置を定めることが可能である。また、ステップ１２及び１３では、予め、実装領域の面積及び小円領域の個数と、小円領域の半径ｒとの関係を表として作成しているが、これに限定されることなく、所定のアルゴリズムによって、その都度半径ｒを求めるようにしても良い。
【００３７】
次に、ステップＳ１３で求めた小円領域８の配置が、実装領域５からはみ出していないか、及び小円領域８どうしが重なっていないかを判定する（Ｓ１４）。判定結果がＮＯであれば、判定結果がＹＥＳとなるまで、ステップ１３に戻って小円領域８の配置をやり直す。
【００３８】
次に、ステップ１３で決定された大円内の小円領域（小円）８の配置を、基板上の円形の実装領域にトレースして、発光素子の実装位置を決める（Ｓ１５）。
【００３９】
次に、トレースされた小円領域（小円）８の中心位置に、実装装置によって、発光素子を実装固着する（Ｓ１６）。
【００４０】
次に、ステップ１６で実装された各発光素子の接続順序を決め、ワイヤー等による電気的接続を行って（Ｓ１７）、発光装置１０を完成させる。
【００４１】
上述した発光素子の実装方法の特徴は、実装領域の面積及び実装する発光素子の個数Ｎに基づいて、各発光素子を取り囲むＮ個の小円領域（仮想円）を、円充填の理論により、一定の配置条件下で求めることにある。配置条件とは、「Ｎ個の小円領域が重複することなく、半径Ｒの円形の実装領域の内部にすべての小円領域が納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となる」というものである。条件により、全ての小円領域が互いに接して配置される場合もあるが、条件によっては複数の小円領域のうちの一つが他の小円領域に接することなく配置される場合がある。なお、発光素子の実装方法の目的は、実装領域の外周との間隔及び隣接する発光素子どうしの間隔をなるべく均等に保った状態で、実装領域内に配置する発光素子の数を最も多くすることである。
【００４２】
図１１は図５に示したものと同じ２０個の発光素子１を、図５と同じ大きさの封止枠３内に配置した図であり、図１２は図１１に示す発光装置の発光素子を点灯させた場合の発光状態を示す模式図である。
【００４３】
図１１では、図５の場合と異なり、中央部に集中させて発光素子１を２０個配置した。その結果、図１２に示すように、発光装置としては、封止枠３内で樹脂封止された発光領域の外側に近い領域４０に暗い部分が発生し、発光装置の発光領域となる封止枠３内全体が発光するようにはならなかった。これに対して、図１に示す発光装置１０では、封止枠３内に満遍なく、発光素子１が分散されて配置されていることから、封止枠３内全体がより均一に発光可能な発光装置とすることができる。
【００４４】
上記の配置条件により、実装領域の面積と、実装する発光素子の個数Ｎが決められた条件のもとで、各発光素子は周囲に半径ｒのスペースを有し、かつ隣接する発光素子との間に２ｒの間隙を与えられる。このため、全ての発光素子は同じスペースの反射領域を有し、かつ隣接する発光素子間及び封止枠との緩衝が等しくなるため、全ての発光素子は同じ条件の発光特性、反射特性及び温度特性となり、実装領域内に配置する発光素子の数を多くしたことによって生じる各発光素子の特性のバラツキによる発光の減少を抑えることができる。この結果、一定の実装領域における収納発光素子の個数の増加と、各発光素子の各種特性の均一化により発光効率を高めることができる。
【００４５】
図１３は図５に示す実装領域を示した参考図であり、図１４は図１３における小円領域を移動及び追加した例を示す参考図である。以下、上述した発光素子の実装方法の特徴を、図１３及び図１４を用いて説明する。
【００４６】
図１３に示す２０個の小円領域８は、実装領域５の中に２０個の小円領域８を２０個の小円領域が重複することなく、かつ実装領域の内部にすべての小円領域が納まる状態での小円領域の半径ｒを最大とした配置図である。しかしながら、図１３を見ると、発光素子１ｃを取り囲む小円領域８ｃの周囲にスペースが空いており、小円領域８ｃを矢印Ａ方向に移動させると、矢印Ｂのスペースにもう１個の小円領域を追加できそうに見える。
【００４７】
そこで、小円領域の移動及び追加を行ったのが図１４の配置図である。すなわち、図１４の配置図では、小円領域８ｃが矢印Ａ方向に移動され、その空いたスペースに発光素子１ｄと小円領域８ｄを設けている。図１４に見られる如く、追加した小円領域８ｄは他の小円領域８と重複せず、実装領域５の中におさまっているから問題はない。しかしながら、移動された小円領域８ｃは、それぞれ小円領域８ｅ及び８ｆと重複する部分がある。すなわち円充填の条件から外れていることが分かる。この結果、発光素子１ｃは発光素子１ｅ、１ｆとの距離が他の発光素子１どうしの間隙より狭くなっている。したがって、発光素子１ｅ、１ｆとの間で発光特性の干渉が生じるとともに、発光素子どうしの近接によって、発光素子１ｃの周囲で発光素子の発熱の影響が強くなる。この熱集中によって、発光素子１ｃが影響を受ける可能性がある。発光輝度が低下し、場合によっては破損する可能性も考えられる。
【００４８】
実装領域に複数の発光素子を配置する発光装置においては、複数の発光素子を直並列に接続して駆動するため、１個の発光素子が破損しても、破損した発光素子を含む直列接続された発光素子群が全て発光できなくなる。すなわち、図１４に示す発光素子の配置は、発光装置の特性及び寿命上、問題を生じる可能性がある。これに対して、図１３に示す最適配置された発光装置では、全ての発光素子の信頼性が得られており、しかも、配置する発光素子の個数に対して、最も広い間隙が得られる条件となっている。
【００４９】
図１５は発光素子１を図１１に示すように、相互に近接させて配置した場合の発光状態を示す模式図であり、図１６は発光素子１を図５に示すように上記の配置条件によって配置した場合の発光状態を示す模式図である。
【００５０】
本実施例での発光素子１は、上面に２つの電極を有し、発光層４１を上面側に有する所謂フェースアップのＬＥＤベアチップであり、発光層４１から出射する光は、発光素子１の上面側から出射するが（矢印Ｂ）、発光素子１の周囲からも出射する（矢印Ｃ）。図１５に示す様に、相互に整列して発光素子１を配置した場合、発光素子１の周囲から出射する光（矢印Ｃ）は、前述したように周囲の発光素子１にさえぎられる場合があり、互いに干渉が生じる可能性がある。これに対して、図１６に示すように、各発光素子１の周囲に条件下で可能な限り広い間隙が得られるようにしておけば、発光素子１の周囲からも出射する光（矢印Ｃ´）も、周囲の発光素子１と干渉が生じる可能性が低い。
【００５１】
図７は、第２の実施例に係る発光装置２０の断面図である。
【００５２】
発光装置２０の平面図は、図１に示す発光装置１０の平面図と同様であるので、記載を省略する。また、発光装置２０の基本的構成も発光装置１０と同じなので、同じ要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５３】
第２の実施例に係る発光装置２０と第１の実施例に係る発光装置１０との違いは、発光装置１０が樹脂製の基板２を有し、発光素子１が基板２に搭載されていたのに対し、発光装置２０は金属板よりなる金属ベース２１に発光素子が搭載されている点である。発光装置２０では、金属ベース２１上に、中央に円形の開口２ａを有する樹脂製の基板２を積層し、基板２の開口２ａから露出した円形の実装領域５を構成する金属ベース２１上に、発光素子１を直接実装固着している。また、基板２上の開口２ａの周囲には接続電極６ａ〜６ｆが形成され、接続電極６ａ〜６ｆの周囲には封止枠３が形成され、封止３の外側には電源電極７ａ，７ｂが形成されている。使用する発光素子１は上面に一対の電極を有する発光素子であり、隣り合う発光素子１の電極間と接続電極６とはワイヤー１１によって電気的に接続されている。また、封止枠３の内部は、封止樹脂９にて封止されている。
【００５４】
発光装置２０では、金属ベース２１を使用し、金属ベース２１上に発光素子１を直接実装固着しているため、発光素子１に対する放熱効果が高く、高出力の発光を行うことができる。
【００５５】
図８は、第３の実施例に係る発光装置３０の断面図である。
【００５６】
発光装置３０の平面図は、図１に示す発光装置１０の平面図と同様であるので、記載を省略する。また、発光装置３０の基本的構成も発光装置１０と同じなので、同じ要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。
【００５７】
発光装置２０では、金属ベース２１上に発光素子１を直接実装固着し、使用する発光素子１を上面に一対の電極を有する発光素子として、発光素子１の電極と接続電極６とをワイヤー１１によって接続していた。これに対して、発光装置３０では、金属ベース２１上の全面に絶縁反射層３１を形成し、絶縁反射層３１上に配線パターン（図示せず）を形成している。発光素子１として下面に一対の電極を有する発光素子１を使用し、発光素子１を絶縁反射層３１上の配線パターン上に接して実装している。また、発光装置３０では、絶縁反射層３１上において、実装領域５を構成する円形の周囲には接続電極６ａ〜６ｆが形成され、発光素子１及び接続電極６ａ〜６ｆは封止枠３内に形成された上面視円形の樹脂で封止めされている。封止枠３の外側には電源接続電極７ａ，７ｂが形成されている。さらに、発光装置３０では、発光素子１の電極と接続電極６ａ〜６ｆとの接続及び接続電極６ａ〜６ｆと電源電極７ａ，７ｂとの接続は、絶縁反射層３１上の配線パターンの連結よって行われている。
【００５８】
発光装置３０では、金属ベース２１上に絶縁反射層３１を形成し、絶縁反射層３１上に配線パターンを形成して下面に一対の電極を有する発光素子１をフリップチップ実装している。このため、発光装置３０では、発光素子１に対する放熱効果が高く、高出力の発光を行うことができる。さらに、発光装置３０では、絶縁反射層３１上の配線パターンに下電極型の発光素子１をフリップチップ実装しているため、樹脂製の基板２を使用しておらず、薄型化が可能となる。
【００５９】
上述した発光装置１０〜３０では、円形の実装領域に、円充填理論により一定の配置条件下で、１個の発光素子を中心に半径ｒの小円領域をＮ個分だけ設定している。ここで、配置条件とは、「半径Ｒを有する円形の実装領域の内部にＮ個の小円領域が全て納まる状態で小円領域の半径ｒが最大となるように、互いに重複することなく配置する」というものである。上記によって、実装領域内に収納配置する発光素子の数を多くし、かつ各発光素子の各種特性を一定にすることによって発光効果を高めている。
【００６０】
上述した発光装置１０〜３０の発光領域（封止枠内）の上に、上面視円形のレンズを設けるようにしても良い。また、蛍光体層をレンズと発光領域との間に配置するようにしても良い。
【００６１】
発光装置１０〜３０に用いられる発光素子１は、上面視で外形が正方形又は長方形の所謂ＬＥＤベアチップと呼ばれる素子である（図１５及び図１６参照）。ＬＥＤベアチップはウェハーレベルチップであっても良い。しかしながら、また発光素子１としては、上面視で外形が正方形又は長方形であって、少なくとも、ＬＥＤベアチップ、ＬＥＤベアチップを搭載する基板を有しているＬＥＤチップでもよい。発光素子１の形状は、全体の外形が正方形又は直方体である場合も含む。配置される発光素子１はＬＥＤベアチップからの光を受光して波長変換する蛍光体の層を含んでいても良い。また、上述のように発光素子１を封止する樹脂が蛍光体を含むものとしても良いし、蛍光体層を発光素子１の上方に配置するいわゆるリモートフォスフォアとすることも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１、１ｃ、１ｄ、１e、１ｆ    発光素子
２    基板
２ａ    開口
３    封止枠
４、３１    絶縁反射層
５、５ａ、５ｂ、５ｃ    実装領域
６、６ａ〜６ｆ    接続電極
７ａ、７ｂ    電源電極
８、８ａ〜８ｆ    小円領域
９    封止樹脂
１０、２０、３０    発光装置
１１    ワイヤー
２１    金属ベース
【図１】
2013131744.tif 000003
【図２】
2013131744.tif 000004
【図３】
2013131744.tif 000005
【図４】
2013131744.tif 000006
【図５】
2013131744.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013131744.tif 000009
【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１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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