(57)【要約】【課題】  密に配置される複数の発光素子間における発光の干渉を低減させることによって、全体として均一でムラのない発光効果を得ることができるＬＥＤ照明装置を提供することである。【解決手段】  周囲に枠体１３が設けられた基板１２と、この基板１２上に配置され、上面電極１６ａを有する複数の発光素子１６と、これら複数の発光素子１６の前記上面電極１６ａを電気的に接続するワイヤ１９と、前記枠体１３内に充填され前記複数の発光素子１６及びワイヤ１９を封止する封止樹脂１８とを備えたＬＥＤ照明装置１１において、前記基板１２上には、複数の発光素子１６の各素子間に白色樹脂１７が設けられ、この白色樹脂１７の頂上部１７ａが、各発光素子１６の上面電極１６ａより高く、且つ、前記発光素子１６の上面電極１６ａ同士を接続するワイヤ１９の高さ位置より低く設定した。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲に枠体が設けられた基板と、この基板上に配置され、上面電極を有する複数の発光素子と、これら複数の発光素子の前記上面電極を電気的に接続するワイヤと、前記枠体内に充填され前記複数の発光素子及びワイヤを封止する封止樹脂とを備えたＬＥＤ照明装置において、
前記基板上には、複数の発光素子の各素子間に白色樹脂が設けられ、この白色樹脂の頂上部が、各発光素子の上面電極より高く、且つ、前記発光素子の上面電極同士を接続するワイヤの高さ位置より低く設定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
周囲に枠体が設けられた基板と、この基板上に配置され、上面電極を有する複数の発光素子と、これら複数の発光素子の前記上面電極を電気的に接続するワイヤと、前記枠体内に充填され前記複数の発光素子及びワイヤを封止する封止樹脂とを備えたＬＥＤ照明装置において、
前記基板上には、基板上に配置された複数の発光素子の外周を取り囲むように前記枠体の内周面に沿って白色樹脂が設けられ、この白色樹脂の頂上部が、各発光素子の上面電極より高く、且つ、前記発光素子の上面電極から前記枠体に向けて延びるワイヤの高さ位置より低く設定されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
前記白色樹脂が白色系の樹脂材によって形成されている請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
前記白色樹脂は、頂上部に向けて曲面形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
前記発光素子は、青色光を発する青色発光素子である請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
前記封止樹脂は、透明な樹脂基材に黄色系の蛍光剤を含有して形成される請求項１又は２に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の照明器具に搭載されるＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電球や蛍光灯に代わる照明用の光源として、複数の発光素子（ＬＥＤ）を用いた照明装置が採用されるようになってきている。発光素子は電球等に比べて低消費電力であるが点状光源であるため指向性が狭い。このため、ＬＥＤ照明装置には、数十個乃至数百個程度の発光素子が使用され、これらの発光素子を透光性の樹脂で封止することによって、均一な明るさの発光面を形成している。
【０００３】
特許文献１，２には、複数の発光素子が実装されてなる発光面を有したＬＥＤ発光装置が開示されている。このＬＥＤ発光装置は、基板上に複数の発光素子が実装可能な円形状の広い実装部を設け、この実装部に実装された複数の発光素子を透光性の樹脂材によって封止して形成されている。また、特許文献３には、発光素子を載置する凹部を設けるために金属基板を凹凸状に加工してなる金属基板が開示されている。このように金属基板を加工することによって、発光素子から発せられる光を効率よく外部に放出させることができる。
【０００４】
また、上記ＬＥＤ照明装置は、各色の発光が得られる発光素子と、この発光素子の発光を励起させる蛍光剤が含有された封止樹脂との組み合わせによって特有の発光特性を得ることができる。例えば、白色発光を得るには、青色発光素子と、黄色系の蛍光剤を含有させた封止樹脂との組み合わせにおいて、青色発光素子の光量や蛍光剤の含有率を調整している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−２１０４２号公報
【特許文献２】特開２００９−１６４１５７号公報
【特許文献３】特開２０１３−３０８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ＬＥＤ照明装置にあっては、高出力タイプのものほど発光素子が密に配置されることとなる。前記各発光素子から発せられる光は、放射状に広がるため、封止樹脂を通して見ると、それぞれの発光素子を中心とした周囲にリング状の発光輪郭が現れることがある。特に、白色発光を得るために、青色発光素子と黄色系の蛍光剤を含む封止樹脂との組み合わせにおいては、白色発光の中に黄色味の強い発光輪郭が現れるといった現象が顕著となっていた。
【０００７】
このような発光輪郭が現れると、色度や明度にムラが生じ、全体として均一な発光効果が得られない。これを改善するには、封止樹脂に含有させる蛍光剤の配分率を発光素子の輝度や配置に合わせて調整しなければならない。特に、多数の発光素子によって構成されるＬＥＤ照明装置では調整が難しく、一定の発光品質を備えた製品化が困難となっていた。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、密に配置される複数の発光素子間における発光の干渉を低減させることによって、全体として均一でムラのない発光効果を得ることができるＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＬＥＤ照明装置は、周囲に枠体が設けられた基板と、この基板上に配置された複数の発光素子と、これら複数の発光素子の上面電極を電気的に接続するワイヤと、前記枠体内に充填され前記複数の発光素子及びワイヤを封止する封止樹脂とを備えたＬＥＤ照明装置において、前記基板上には、複数の発光素子の各素子間に白色樹脂が設けられ、この白色樹脂の上端部が、各発光素子の上面より高く、且つ、前記発光素子の上面電極同士を接続するワイヤの高さ位置より低く設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、隣接する発光素子の間に白色樹脂を設けることによって、発光素子同士の側面側からの発光の干渉を低減させることができる。特に、前記白色樹脂が発光素子よりも高く、且つ、発光素子同士を電気的に接続するワイヤの配設位置よりも低く設定されているため、複数の発光素子が実装されている正面側をムラなく均一な明るさで照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態のＬＥＤ照明装置の素子実装工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図２】第１実施形態のＬＥＤ照明装置の白色樹脂形成工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図３】第１実施形態のＬＥＤ照明装置の配線工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図４】第１実施形態のＬＥＤ照明装置の封止壁部形成工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図５】第１実施形態のＬＥＤ照明装置の完成後の斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図６】本発明の第２実施形態のＬＥＤ照明装置の素子実装工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図７】第２実施形態のＬＥＤ照明装置の白色樹脂形成工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図８】第２実施形態のＬＥＤ照明装置の配線工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図９】第２実施形態のＬＥＤ照明装置の封止壁部形成工程を示す斜視図（ａ）及び断面図（ｂ）である。
【図１０】第２実施形態のＬＥＤ照明装置の完成後の斜視図（ａ）及び断面図（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照明装置の第１実施形態を図１乃至図５に基づいて説明する。ここで、図１乃至図４はＬＥＤ照明装置１１の組立工程、図５はＬＥＤ照明装置１１の完成後の形態を示したものである。
【００１３】
本発明の第１実施形態のＬＥＤ照明装置１１は、図１乃至図４に示されるように、基板１２と、この基板１２上に配置され、中央部に円形状の開口部１４を有する枠体１３と、前記開口部１４を通して露出された基板１２上に配列される複数の発光素子１６と、この複数の発光素子１６の周囲を囲うようにして配置される白色樹脂１７と、図５に示されるように、前記開口部１４内を満たす封止樹脂１８とによって構成されている。
【００１４】
前記基板１２は、一般的なエポキシ樹脂やＢＴレジン等の絶縁材料又は放熱性を有した金属材料が用いられる。この基板１２の中央部は前記枠体１３の開口部１４と略同じ円形状の実装部１５となっており、この実装部１５に複数の発光素子が配列される。実際のＬＥＤ照明装置では、発光量に応じて基板１２のサイズが十数ｍｍ〜数十ｍｍ四方のものが使用される。
【００１５】
前記枠体１３は、開口部１４の縁部に沿って一対の電極帯１４ａ，１４ｂが形成され、各電極帯１４ａ，１４ｂからそれぞれ外部との電気的接続を図る一対の電極端子２０ａ，２０ｂに延びている。前記一対の電極帯１４ａ，１４ｂは、一方がアノード、他方がカソードとなっている。
【００１６】
前記各発光素子１６は、一般照明用として白色系の発光色を出すために、窒化ガリウム系化合物半導体からなる同一種類且つ同一サイズの青色発光素子を用いている。この青色発光素子は、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型電極を上面に備えており、この上面電極１６ａがワイヤ１９を介して互いに電気的に接続されている。なお、本実施形態では、前記複数の発光素子１６が直列接続された複数の配列グループによって形成され、各配列グループの両端に位置している発光素子１６は前記電極帯１４ａ，１４ｂのいずれかに接続され、一対の電極端子２０ａ，２０ｂを介してそれぞれの配列グループに所定の電流が印加される。
【００１７】
前記白色樹脂１７は、遮光性を有する白色系の樹脂材、例えば、酸化チタンを含有させたシリコーン樹脂が使用され、各発光素子１６を囲うようにして前記実装面１５全体を覆う。この白色樹脂１７は、図３に示したように、頂上部１７ａが各発光素子１６の上面電極１６ａより高く、ワイヤ１９の架設位置より低くなるように形成されると共に、各側面が各発光素子１６の各側面に接触しない程度の狭く且つ略均一な隙間２２を有してそれぞれの発光素子１６の周囲を囲うように基板１２上に配置形成される。また、前記白色樹脂１７は、隣接する各発光素子１６の中間部に位置している頂上部１７ａが角部のない曲面状に形成されている。このため、各発光素子１６の側面側から発せられる光は遮蔽されるが、上面電極１６ａ側から発せられる光は前記白色樹脂１７の頂上部１７ａの曲面に沿うようにして所定の角度で上方を照らすことができる。これによって、隣接する発光素子１６同士における側面側での発光の干渉が抑えられる一方、発光素子１６の上方側からは所定の角度に広がった光を発することができるので、全体の発光量は低下せずに、隣接する発光素子１６同士の干渉による黄色状の発光輪郭（イエローリング）の発生を抑えることができる。
【００１８】
前記封止樹脂１８は、透明な樹脂基材に所定分量の蛍光剤を含有させて成形したものであり、前記枠体１３の電極帯１４ａ，１４ｂの上面に前記白色樹脂１７の高さ以上となる絶縁性の樹脂材を盛り上げて封止壁部２１を形成し、この封止壁部２１の内側に封止用の樹脂材を充填することによって形成される。この封止樹脂１８は、例えば、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂基材に、蛍光粒子の原料となるイットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）や、色素粒子の原料となる染料等からなる蛍光剤を適量混入されることによって形成することができる。
【００１９】
図６乃至図１０は第２実施形態のＬＥＤ照明装置３１を示したものである。なお、第１実施形態のＬＥＤ照明装置１１と共通する部材については同一符号を用いて説明する。このＬＥＤ照明装置３１は、図６に示すように、基板１２の実装部１５上に発光素子１６を所定位置に実装した後、図７に示すように、枠体１３の開口部１４の内側に沿って白色樹脂１７を設けたものである。本実施形態では、主に前記開口部１４の外側に向かう光を抑えることで、中央部における輝度アップを図ったものである。
【００２０】
図８に示すように、前記白色樹脂１７は、実装部１５の外側に配置されている複数の発光素子１６を取り囲むように開口部１４の内側面に沿って設けられている。この白色樹脂１７は上記第１実施形態と同様に、頂上部１７ａが各発光素子１６の上面電極１６ａより高く、ワイヤ１９の架設位置より低くなるように形成されると共に、実装部１５の外側に配置されている各発光素子１６に接触しない程度の隙間２２を有している。また、前記白色樹脂１７は、頂上部１７ａが曲面状に形成されている。このため、前記発光素子１６の側面側から発せられる光は遮蔽されるが、上面電極１６ａ側から発せられる光は前記白色樹脂１７の頂上部１７ａの曲面に沿うようにして所定の角度で上方を照らすことができる。これによって、発光素子１６の上方側からは所定の角度に広がった光を発することができるので、全体の発光量は低下せずに、実装部１５の外周面に配置されている発光素子１６の外側に向かう黄色状の発光輪郭（イエローリング）の発生を抑えることができる。
【００２１】
その後、前記枠体１３の電極帯１４ａ，１４ｂの上面に前記白色樹脂１７の高さ以上となる絶縁性の樹脂材を盛り上げて封止壁部２１を形成し、この封止壁部２１の内側に封止用の樹脂材を充填することによって形成される。
【００２２】
図９及び図１０に示したように、基板１２に一対の円弧状の電極帯１４ａ，１４ｂを形成し、この電極帯１４ａ，１４ｂで囲われた円形状の領域を実装部１５としている。そして、この実装部１５に複数の発光素子１６を実装し、各発光素子１６がワイヤ１９によって電気的に接続される。第１実施形態と同様に、前記複数の発光素子１６は、直列接続による複数の配列グループの集合体からなり、各配列グループの両端に位置している発光素子１６が前記電極帯１４ａ，１４ｂのいずれかに接続され、一対の電極端子２０ａ，２０ｂを介してそれぞれの配列グループに所定の電流が印加される。
【００２３】
本実施形態では、複数の発光素子１６が実装されている実装部１５を露出する開口部１４の外周部における光の拡散を阻止することができるので、前記開口部１４を発光面とする正面側に発光を集中させることができる。これによって、スポット的な照明効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００２４】
１１  ＬＥＤ照明装置
１２  基板
１３  枠体
１４  開口部
１４ａ，１４ｂ  電極帯
１５  実装部
１６  発光素子
１６ａ  上面電極
１７  白色樹脂
１７ａ  頂上部
１８  封止樹脂
１９  ワイヤ
２０ａ，２０ｂ  電極端子
２１  封止壁部
２２  隙間
【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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