(57)【要約】【課題】複数のＬＥＤチップを基板に実装した発光装置において、ＬＥＤチップからの光を効率よく導出できる高光束・高効率の発光装置の提供。【解決手段】発光ダイオードチップを搭載するための実装基板と、発光ダイオードチップに電力を供給するため前記実装基板表面に作製された電極と、前記電極上に搭載された複数の発光ダイオードチップとからなり、隣り合う発光ダイオードチップが搭載された電極の高さが異なっていることを特徴とする発光装置。【選択図】図４
2009099715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードチップを搭載するための実装基板と、発光ダイオードチップに電力を供給するため前記実装基板表面に作製された電極と、前記電極上に搭載された複数の発光ダイオードチップとからなり、隣り合う発光ダイオードチップが搭載された電極の高さが異なっていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
発光ダイオードチップ側面と、隣接する電極側面とを非平行としたことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
発光ダイオードチップ側面と、隣接する電極側面とのなす角度を３５度〜５５度の範囲としたことを特徴とする請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
電極の上面幅が下面幅より狭いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
電極側面が反射面とされたことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
発光ダイオードチップが透明樹脂で封止され、この透明樹脂中に、発光ダイオードチップの発光波長により励起され、発光ダイオードチップの発光波長と異なる波長の光を出す蛍光体を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）チップを基板に実装した発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在のＬＥＤチップ１個あたりの明るさ（以下、全光束と記す。）は、一般照明光源の数百分の一程度と小さい。そのため、一般照明用途を狙った従来のＬＥＤ発光装置では、全光束を向上させるため、一つの実装基板内に複数個のＬＥＤチップを高密度に並べて実装する検討がなされている。
例えば、特許文献１では、図１に示すように、六角形の実装基板１上に形成された電極上２に、同一形状の４個のＬＥＤチップＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを近接させて実装している。このように、複数のＬＥＤチップを近接させて実装することで、小型で高光束装置を検討している。
【０００３】
また、特許文献２には、図３に示すように、実装基板３上に複数のＬＥＤチップ４を異なる高さに実装した構造が提案されている。
【特許文献１】特開２００３−８０８３号公報
【特許文献２】特開２００５−１５８９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来技術には、次のような問題があった。
特許文献１に開示されたＬＥＤ実装構造では、図２に示すように、ＬＥＤチップＥの側面から出る光が、隣接するＬＥＤチップＦに吸収されてしまい、全光束が低下してしまうという問題があった。ＬＥＤチップは、サファイヤなど透明な基材上に発光層を形成する構造が一般的であり、チップ全面から発光するという特徴がある。特許文献１に開示された構造では、ＬＥＤチップ同士が近接して実装されているため、ＬＥＤチップ側面から出射した光が隣り合うＬＥＤチップに入射する。チップ基材の屈折率は空気と比べて大きいため、入射光はチップ内に閉じ込められ、吸収される。
【０００５】
特許文献２に開示されたＬＥＤ実装構造では、前述した問題を解決するため、ＬＥＤチップ４同士が異なる高さとなるように実装しているので、ＬＥＤチップ側面から出る光は、隣り合うＬＥＤチップに吸収されない。
しかし、特許文献２に開示されたＬＥＤ実装構造を実施するには、新たに二つの問題があった。一つは、実装基板３が複雑な凹凸形状をしているため、実装基板３の加工が難しく、コストが高いという問題があった。もう一つは、実装基板３が複雑な凹凸をもっているため、基板表面上に電極を作製できないという問題があった。実装基板上には、ＬＥＤチップに電極を供給するための電極が必要であるが、従来の電極作製方法は、平坦な基板上への電極作製を前提としているため、凹凸構造をもつ基板に対して、電極を作製できなかった。
【０００６】
本発明は、前記事情に鑑みてなされ、複数のＬＥＤチップを基板に実装した発光装置において、ＬＥＤチップからの光を効率よく導出できる高光束・高効率の発光装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、本発明は、ＬＥＤチップを搭載するための実装基板と、ＬＥＤチップに電力を供給するため前記実装基板表面に作製された電極と、前記電極上に搭載された複数のＬＥＤチップとからなり、隣り合うＬＥＤチップが搭載された電極の高さが異なっていることを特徴とする発光装置を提供する。
【０００８】
本発明の発光装置において、ＬＥＤチップ側面と、隣接する電極側面とを非平行としたことが好ましい。
【０００９】
本発明の発光装置において、ＬＥＤチップ側面と、隣接する電極側面とのなす角度を３５度〜５５度の範囲としたことが好ましい。
【００１０】
本発明の発光装置において、電極の上面幅を下面幅より狭くしたことが好ましい。
【００１１】
本発明の発光装置において、電極側面が反射面とされたことが好ましい。
【００１２】
本発明の発光装置において、ＬＥＤチップが透明樹脂で封止され、この透明樹脂中に、ＬＥＤチップの発光波長により励起され、ＬＥＤチップの発光波長と異なる波長の光を出す蛍光体を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、隣接するＬＥＤチップの実装された電極の高さが異なるので、ＬＥＤチップ側面から出た光が隣接するＬＥＤチップに吸収されるのを防止でき、発光装置内における光損失を低減できる。従って、本発明によれば、高光束・高効率な発光装置を実現できる。
また、ＬＥＤチップ側面と隣接する電極側面とを非平行としたので、ＬＥＤチップ側面から出射し、隣接する電極で反射された光の一部がＬＥＤチップに戻り吸収されることを防止でき、発光装置内における光損失を低減できるので、高光束・高効率な発光装置を実現できる。
さらに、電極側面に反射面を設けたので、ＬＥＤチップ側面から出た光を装置正面に反射でき、発光装置外部に取り出される光の量が大きくなることから、より高光束・高効率な発光装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図４は、本発明の発光装置の第１実施形態を示す図であり、図４（ａ）は発光装置１０の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図である。図４中、符号１０は発光装置、１１は実装基板、１２は反射枠、１３は電極、１４はＬＥＤチップ、１５はワイヤ配線、１６は封止樹脂である。
【００１５】
本実施形態の発光装置１０は、ＬＥＤチップ１４を搭載するための平坦な実装基板１１と、ＬＥＤチップ１４に電力を供給するため前記実装基板１１表面に作製された電極１３と、前記電極１３上に搭載された複数のＬＥＤチップ１４と、前記ＬＥＤチップ１４と電極１３とを電気的に接続するワイヤ配線１５と、前記実装基板１１上において複数のＬＥＤチップ１４を囲うように配置されＬＥＤチップ１４から出る光を正面方向に出射させる反射枠１２内に設けられた封止樹脂１６とを備えて構成されている。本実施形態の発光装置１０は、隣り合うＬＥＤチップ１４が実装された電極１３の高さが異なっていることを特徴としている。
【００１６】
この発光装置１０に搭載されたＬＥＤチップ１４としては、赤色ＬＥＤチップや緑色ＬＥＤチップ、青色ＬＥＤチップ、紫色ＬＥＤチップなどを用いることができる。また、前記ＬＥＤチップを何種類か複合して用いても良い。さらに、ＬＥＤチップ１４は、透明樹脂で封止され、この透明樹脂中に、ＬＥＤチップの発光波長により励起され、ＬＥＤチップの発光波長と異なる波長の光を出す蛍光体を含むものであってもよい。このＬＥＤチップと蛍光体との組み合わせの典型例は、青色ＬＥＤチップと黄色発光蛍光体（又は黄色発光蛍光体と赤色発光蛍光体との混合物）との組み合わせによる白色ＬＥＤチップなどが挙げられる。
【００１７】
また実装基板１１としては、ガラスエポキシ基板やセラミック基板、ホーロー基板など、従来良く用いられている絶縁基板が使用できる。実装基板の形状や寸法は特に限定されない。
また反射枠１２は、金属製でも樹脂製でも良く、ＬＥＤチップ１４の発光波長および可視光波長域で反射率の高いものが望ましい。
また、封止樹脂１６には、ＬＥＤチップ１４の発光波長および可視光波長域で透明なものが望ましく、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂を用いるのが一般的である。
また、ワイヤ配線１５には、金ワイヤやアルミワイヤ、銅ワイヤなどが用いられる。
【００１８】
次に、本発明の特徴である高さの異なる電極１３の作製方法について述べる。高さの異なる電極１３は、実装基板１１が平坦であるので、従来の電極形成技術を応用して作製する。
【００１９】
はじめに、スクリーン印刷を用いた場合の電極作製方法を説明する。まず、基板上に作製する全ての電極をパターニングした印刷版Ａと、電極高さの高いほうだけをパターニングした印刷版Ｂを用意する。先に、実装基板に対して印刷版Ａを合わせ、スクリーン印刷機で１層目の電極を印刷する。次に、１層目の電極を電機炉で焼結させる。次に、焼結を終えた基板に対して印刷版Ｂを合わせ、スクリーン印刷機で２層目の電極を印刷し、焼結する。一度のスクリーン印刷で印刷できる電極厚は数μｍ〜数十μｍであり、印刷版の樹脂膜の厚みである程度制御できる。電極Ｂの高さが電極ＡとＬＥＤチップの高さの和よりも高くなるまで電極印刷を繰返し、厚さの異なる電極を作製する。
【００２０】
高さの異なる電極は、ディスペンサを使用して作製することもできる。電極材の銀ペーストをディスペンサで基板に塗布し、電極を描画する。電極の高さは、ディスペンサのノズル径を太くしたり、電極を重ね塗りしたりすることにより調整できる。
【００２１】
また、従来のガラスエポキシ基板の電極形成方法を応用しても良い。始めに、ガラスエポキシ基板上に従来通りの形成方法で全ての電極を形成する。次に、低くしたい電極をマスキングし、高くしたい電極だけ露出させた状態でメッキ処理を行う。電極の高さはメッキ処理の時間で制御することができる。これにより、高さの異なる電極が作製できる。
【００２２】
この発光装置１０では、図４（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップＢが搭載された電極１３と、それに隣接するＬＥＤチップＡ、Ｃに搭載された電極１３の高さが異なっている。ＬＥＤチップＢから発した光は、近接するＬＥＤチップＡ、Ｃに吸収されることなく外部に取り出される。したがって、従来例と比べて発光装置内の光損失が低減し、小型で高光束・高効率の照明器具を実現できる。
【００２３】
図５は、本発明の発光装置の第２実施形態を示す図であり、図５（ａ）は発光装置２０の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図、（ｃ）は要部拡大平面図である。
本実施形態の発光装置２０は、ＬＥＤチップ１４の実装方向が異なること以外は、前述した第１実施形態の発光装置１０と同様の構成要素を備えて構成され、同一の構成要素には同一符号を付している。本実施形態の発光装置２０は、ＬＥＤチップ１４側面を隣接する電極１３側面に対して非平行に傾けることを特徴とする。
【００２４】
本実施形態によれば、前述した第１実施形態の発光装置１０と同じく、ＬＥＤチップＢが搭載された電極と、それに隣接するＬＥＤチップＡ、Ｃに搭載された電極の高さが異なっていることから、ＬＥＤチップＢから発した光は、近接するＬＥＤチップＡ、Ｃに吸収されることなく外部に取り出され、発光装置内の光損失を停電することができる。加えて、前記第１実施形態の発光装置１０では、ＬＥＤチップＢ側面から出射し、隣接する電極の側面で反射された光の一部がＬＥＤチップＢに戻り、吸収されていたが、本実施形態の発光装置２０によれば、ＬＥＤチップが電極に対して非平行に傾いているため、ＬＥＤチップＢ自身側面から出射した光は、電極側面でＬＥＤチップＢとは別な方向に反射され、ＬＥＤチップＢ自身による光吸収を防ぐことができるという効果がある。したがって、小型で高光束・高効率な発光装置を実現できる。なお、このＬＥＤチップ側面の角度は、電極の面に対して３５度〜５５度の範囲が好ましく、４５度程度がより好ましい。
【００２５】
図６は、本発明の発光装置の第３実施形態を示す図であり、図６（ａ）は発光装置３０の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図である。
本実施形態の発光装置３０は、電極１３の縦断面形状を変更したこと以外は、前述した第１実施形態の発光装置１０と同様の構成要素を備えて構成され、同一の構成要素には同一符号を付している。本実施形態では、電極１３として、電極上面の幅が電極下面より小さく、電極側面に反射面を有することを特徴とする。
【００２６】
本実施形態によれば、前記各実施形態と同じく、隣接するＬＥＤチップＡ、Ｃの高さが異なるため、ＬＥＤチップＢ側面から出る光は、隣接するＬＥＤチップＡ、Ｃに吸収されない。また、ＬＥＤチップＢ側面から出た光は、隣接する電極の側面で正面方向に反射されるため、光の取出し効率が向上するという効果がある。したがって、小型で高光束・高効率な発光装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】従来のＬＥＤ実装構造の一例を示す平面図である。
【図２】従来のＬＥＤ実装構造における出射光の吸収を説明する要部側面図である。
【図３】従来のＬＥＤ実装構造の別な例を示す平面図である。
【図４】本発明の発光素子の第１実施形態を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図である。
【図５】本発明の発光素子の第２実施形態を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図、（ｃ）は要部拡大平面図である。
【図６】本発明の発光素子の第３実施形態を示し、（ａ）は発光装置の平面図、（ｂ）は（ａ）中のＸ−Ｘ’部断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０，２０，３０…発光装置、１１…実装基板、１２…反射枠、１３…電極、１４…ＬＥＤチップ、１５…ワイヤ配線、１６…封止樹脂。
【図１】
2009099715.tif 000003
【図２】
2009099715.tif 000004
【図３】
2009099715.tif 000005
【図４】
2009099715.tif 000006
【図５】
2009099715.tif 000007
【図６】
2009099715.tif 000008