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JP5907388B2 - 発光装置および照明装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、発光装置および照明装置に関する。
照明装置の発光ユニットに使用される発光モジュール(発光装置)として、例えば、ベースとなる基板に複数のLED(Light Emitting Diode)を実装し樹脂封止したものがある。そして、大光量の照明装置には、複数の発光モジュールが収容され、異なる点灯回路からそれぞれ独立に電力が供給される。このため、個々の点灯回路の電力負荷が低減され、安価で信頼度の高い電子部品を使用することが可能である。しかしながら、照明装置の配光制御は、複数の発光モジュールを備える装置よりも1つの発光モジュールを備える装置の方が容易である。
特開2011−060961号公報
実施形態は、大光量の発光装置とそれを用いた安価で信頼度の高い照明装置を提供する。
実施形態に係る発光装置は、基板と、第1発光素子群と、第2発光素子群と、端子群と、を備える。前記第1発光素子群は、前記基板上に実装された複数の第1発光素子を含む。前記第2発光素子群は、前記基板上において、前記第1発光素子群に並んで実装された複数の第2発光素子を含む。前記端子群は、前記第1発光素子群および前記第2発光素子群と電気的に接続された複数の端子を含み、前記基板上の前記第1発光素子群と前記第2発光素子群とが並設された第1方向において、前記第1発光素子群の前記第2発光素子群とは反対側に並設される。前記端子群は、前記第1発光素子のアノードと電気的に接続された第1端子と、前記第1発光素子のカソードと電気的に接続された第2端子と、前記第2発光素子のアノードと電気的に接続された第3端子と、前記第2発光素子のカソードと電気的に接続された第4端子と、を含む。さらに、発光装置は、前記第1発光素子群と前記第1端子との間を電気的に接続する第1配線と、前記第1発光素子群と前記第2端子との間を電気的に接続する第2配線と、前記第2発光素子群と前記第3端子との間を電気的に接続する第3配線と、前記第2発光素子群と前記第4端子との間を電気的に接続する第4配線と、前記基板上に設けられ、前記第1発光素子群と前記第2発光素子群とを囲む外周枠と、を備える。前記端子群は、前記第1端子および前記第3端子を含む第1の端子グループと、前記第2端子および前記第4端子を含む第2の端子グループと、を含み、前記第1の端子グループと前記第2の端子グループとは、前記基板上において前記第1方向に直交する第2方向に並んで設けられる。前記第1配線は、前記第3配線と前記第1発光素子群との間に設けられ、前記第2配線は、前記第4配線と前記第1発光素子群との間に設けられ、前記第1配線、前記第2配線、前記第3配線および前記第4配線のそれぞれに前記外周枠が重なる部分において、前記第1配線、前記第2配線、前記第3配線および前記第4配線は、それぞれガラスコートを有する。
さらに、実施形態に係る照明装置は、前記発光装置を含む発光ユニットと、第1の点灯回路および第2の点灯回路を有する点灯ユニットと、を備える。前記第1点灯回路は、前記複数の端子のうちの前記第1発光素子のアノードと電気的に接続された第1端子および前記第1発光素子のカソードと電気的に接続された第2端子を介して前記第1発光素子群に電力を供給する。前記第2点灯回路は、前記複数の端子のうちの前記第2発光素子のアノードと電気的に接続された第3端子および前記第2発光素子のカソードと電気的に接続された第4端子を介して前記第2発光素子群に電力を供給する。
実施形態は、大光量の発光装置とそれを用いた安価で信頼度の高い照明装置を実現する。
第1の実施形態に係る発光装置を表す模式図である。 第1の実施形態に係る発光装置の配線を模式的に表す平面図である。 第1の実施形態に係る発光装置の配線を模式的に表す別の平面図である。 第1の実施形態に係る単極コネクタを模式的に表す斜視図である。 第2の実施形態に係る照明装置の発光ユニットを表す模式図である。 第2の実施形態に係る照明装置の構成を表すブロック図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。また、図中に示したXYZ直交座標を用いて、各部分を説明する場合がある。
〔第1の実施形態〕
図1は、第1の実施形態に係る発光装置1を表す模式図である。図1(a)は、発光装置1の発光面10aを表す平面図である。図1(b)は、図1(a)に示すI−I線に沿った断面図である。
発光装置1は、基板10の上に複数の発光素子、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)を実装した発光モジュールである。基板10は、例えば、酸化アルミニウムを材料とするセラミック基板であり、表面および裏面の少なくともいずれかに金属層を有しても良い。また、絶縁層をコートしたアルミニウム基板であっても良い。
図1に示すように、発光装置1は、基板10の上に実装された複数の第1発光素子(以下、LED13)を含む第1発光素子群(以下、LED群20)と、同じく、基板10の上に実装された複数の第2発光素子(以下、LED15)を含む第2発光素子群(LED群30)と、を備える。LED群20およびLED群30は、基板10上の第1方向であるX方向に並んで実装される。
LED群20は、第1配線(以下、配線21)と、第2配線(以下、配線23)と、の間に実装され、それぞれの配線に電気的に接続される。LED群30は、第3配線(以下、配線27)と、第4配線(以下、配線29)と、の間に実装され、それぞれの配線に電気的に接続される。
発光装置1は、LED群20およびLED群30と電気的に接続された複数の端子21a、23a、27aおよび29aを有する。そして、複数の端子は、それぞれの端部に実装された単極コネクタ40のレセプタクル部43を含む。なお、本明細書で言う端子は、各配線の端部そのものを示す場合と、その端部に実装されたレセプタクル部43を含む場合と、がある。
端子21a、23a、27aおよび29aを含む端子群は、LED群20のLED群30とは反対側に、X方向に並んで設けられる。すなわち、LED群20は、LED群30と端子群との間に実装される。
さらに、発光装置1は、基板10の上に設けられLED群20およびLED群30を囲む外周枠17を備える。そして、外周枠17の内側には、LED群20およびLED群30を覆う樹脂層25が設けられる。
図1(b)に示すように、樹脂層25は、LED群20および30を封止する樹脂であり、例えば、蛍光体44を含む。蛍光体44は、LED群20および30の放射光により励起され、その励起光とは異なる波長の光を放射する。
樹脂層25には、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。また、外周枠17も樹脂を含み、例えば、シリコーンを含む。LED群20に含まれるLED13、および、LED群30に含まれるLED15は、例えば、青色LEDであり、蛍光体44は、例えば、YAG蛍光体である。そして、発光装置1は、LED13および15から放射される青色光と、蛍光体44から放射される黄色光と、を混合した白色光を放出する。
後述するように、外周枠17は、配線21、配線23、配線27および配線29のそれぞれの一部を覆う。そして、図1(b)に示すように、各配線の外周枠に覆われる部分には、ガラスコート19が施される。これにより、各配線と外周枠17との間の接着力を高めることができる。
また、図1(b)に示すように、配線21と配線23との間に実装される複数のLED13は、金属ワイヤ35を介して直列に接続される。そして、直列接続の一方の端に位置するLED13aのアノードは、金属ワイヤ35を介して配線21に電気的に接続される。直列接続の他方の端に位置するLED13bのカソードも、金属ワイヤ35を介して配線23に電気的に接続される。また、配線27と配線29との間に実装される複数のLED15も、金属ワイヤ35を介して直列に接続される。そして、その直列接続の一方の端に位置するLED15のアノードは、金属ワイヤ35を介して配線27に接続され、他方の端に位置するLED15のカソードは、金属ワイヤ35を介して配線29に接続される。
本実施形態では、配線21と配線23との間に実装されたLED群20は、直列接続された4つのLEDグループ20aを含み、それぞれのLEDグループ20aが各々57個のLED13を含む。そして、配線21と配線23との間に、例えば、160Vの電圧を印加しLED群20を発光させることができる。配線27と配線29との間に実装されたLED群30についても同様である。
また、LED13およびLED15は、例えば、接着剤46を介して基板10の上に実装され、各LEDの間は金属ワイヤにより接続される。このため、LED群20が実装される領域、および、LED群30が実装される領域に、チップマウント用のランドパターンおよびワイヤボンディング用のボンディングパッドを形成する必要がない。したがって、各LEDを、放熱性または作業性を考慮した最短距離を持って実装することができる。これにより、発光装置1の小型化を図ることが可能である。また、輝度ムラの無い発光パターンを実現することが可能となり、配光特性の制御も容易になる。
なお、X方向における外周枠17の両側には、チップコンデンサ31および33が実装される。チップコンデンサ31は、配線21と配線23との間の電源ノイズを除去し、チップコンデンサ33は、配線27と配線29と、の間の電源ノイズを除去する。
図2は、第1の実施形態に係る発光装置1の配線を模式的に表す平面図である。図1(a)に示すレイアウトから外周枠17、チップコンデンサ31、33およびレセプタクル部43を除去した状態を表している。
配線21は、LED群20と、端子21aと、の間を電気的に接続する。配線21には、LED13のアノードが接続され、端子21aとLED13のアノードとが電気的に接続される。
配線23は、LED群20と、端子23aと、の間を電気的に接続する。配線23には、LED13のカソードが接続され、端子23aとLED13のカソードとが電気的に接続される。
配線27は、LED群30と、端子27aと、の間を電気的に接続する。配線27には、LED15のアノードが接続され、端子27aとLED15のアノードが電気的に接続される。
配線29は、LED群30と、端子29aと、の間を電気的に接続する。配線29には、LED15のカソードが接続され、端子29aとLED15のカソードが電気的に接続される。
これにより、外周枠17の内側に実装したLED群20およびLED群30を、それぞれ別の点灯回路を用いて動作させることができる。すなわち、全てのLEDを駆動する電流容量の大きな点灯回路を用いることなく、発光領域に実装するLEDの数を増やし、その光量を大きくすることができる。
また、第1方向に直交する第2方向(Y方向)において、配線21および配線27は、LED群20が実装された領域の一方の端に隣接して配置される。そして、配線23および配線29は、LED群20が実装された領域の他方の端に隣接して配置される。さらに、配線21は、配線27とLED群20との間に設けられ、配線23は、配線29とLED群20との間に設けられる。
これにより、LED群20と配線21との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さと、LED群30と配線27との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さを同じにすることができる。また、LED群20と配線23との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さと、LED群30と配線29との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さも同じにすることができる。これにより、金属ワイヤ35のボンディングを容易にし、作業効率を向上させることができる。また、金属ワイヤ35のルーピングを最適な状態に揃えることが可能である。これにより、駆動電流のオンオフによって生じるヒートサイクルに起因するワイヤ断線のリスクを低減できる。
端子21aと端子27aとを含む端子グループ22(第1の端子グループ)と、端子23aと端子29aとを含む端子グループ24(第2の端子グループ)は、基板10上のY方向にグループ毎に並んで設けられる。すなわち、LED13および15のアノードにつながる配線21および27と、カソードにつながる配線23および29とを、LED群20の実装領域の両側にそれぞれまとめて配置する。そして、配線21と配線27との間、および、配線23と配線29との間の電位差が小さいため、それぞれの近接部における金属マイグレーションを抑制できる。これにより、発光装置1の信頼性を向上させることができる。
図3は、第1の実施形態に係る発光装置1の配線を模式的に表す別の平面図である。同図は、配線21、23、27および29を覆うガラスコート19を設けた状態を表している。同図に示すように、ガラスコート19は、基板10上の複数の部分19a〜19dに設けられる。
ガラスコート19aは、外周枠17が配線21に重なる部分21bおよび配線27に重なる部分27bを覆う。さらに、レセプタクル部43が実装されるコンタクト部51aおよび51bを除く端子21aおよび27aも覆う。
ガラスコート19bは、外周枠17が配線23に重なる部分23bおよび配線29に重なる部分29bを覆う。さらに、レセプタクル部43が実装されるコンタクト部51aおよび51bを除く端子23aおよび29aを覆う。
ガラスコート19cは、外周枠17が配線27を覆う部分27cおよび配線29を覆う部分29cを覆う。さらに、チップコンデンサ33のコンタクト部57aを除いて、配線57を覆う。
ガラスコート19dは、チップコンデンサ31のコンタクト部55aを除いて、配線55を覆う。
このように、ガラスコート19は、金属ワイヤ35をボンディングする部分を除いて、各配線を覆う。これにより、各配線の表面を保護し、例えば、錆または腐食などを抑制する。また、外周枠17に接触する部分においては、外周枠17の接着力を向上させる。
図4は、第1の実施形態に係る単極コネクタ40を模式的に表す斜視図である。単極コネクタ40は、レセプタクル部43と、レセプタクル部43に挿入されるプラグ部45と、を有する。図4は、レセプタクル部43とプラグ部45とが分離した状態を表している。
レセプタクル部43は、ベース部43bと、カバー部43cと、を有する。ベース部43bは金属からなり、端子21a、23a、27aおよび29aのそれぞれにボンディングされる。カバー部43cは、挿入口43aを有し、ベース部43bとの間に空隙を形成する。
プラグ部45は、挿入部45cと、芯線固定部45bと、カシメ部45aと、を有する。カシメ部45aは、リード線47の端にその被覆を介してプラグ部45を固定する。リード線47の芯線47aは、芯線固定部45bに、例えば、ハンダ付けにより固定され、リード線47とプラグ部45とを電気的に接続する。
プラグ部45は、挿入口43aを介してレセプタクル部43に挿入される。そして、プラグ部45とレセプタクル部43とは脱着可能に嵌合し、発光装置1にリード線47を接続する。
図1に示すレイアウトにおいて、端子21a、23a、27aおよび29aに実装された各レセプタクル部43の挿入方向IDは、全てX方向に平行である。これにより、発光装置1とリード線47との結合が容易となり作業性が向上する。
さらに、各端子が設けられる領域のY方向の幅は、LED群20が実装された領域のY方向の幅、および、LED群30が実装された領域のY方向の幅のいずれか広い方よりも狭い。これにより、レセプタクル部43とプラグ部45とを嵌合させた状態において、リード線47のY方向のぶれ幅を狭くする。これにより、発光装置1を実装する照明装置の小型化を図ることができる。
〔第2の実施形態〕
図5は、第2の実施形態に係る照明装置100の発光ユニット110を表す模式図である。図5(a)は、発光ユニット110の側面および一部の断面を表す模式図であり、図5(b)は、下面図である。図6は、第2の実施形態に係る照明装置100の構成を表すブロック図である。
照明装置100は、所謂ダウンライトであり、発光装置1を含む発光ユニット110と、点灯ユニット120と、を備える。本実施形態では、発光ユニット110と点灯ユニット120とは分離して設置される。
図5(a)に示すように、発光ユニット110は、筐体60と、複数の放熱板63と、を有する。筐体60は、下方に向けて拡がる開口60aを有する。発光装置1は、開口60aの底面65に実装され、その発光面10aは下方に向く。筐体60は、例えば、ダイカスト成形されたアルミ筐体であり、開口60aの底面65から放熱板63を介して発光装置1の熱を効率良く放散させる。
開口60aの側面には、反射ミラー69が設けられる。そして、発光装置1の下方には、反射ミラー69につながった透光性カバー71が配置される。すなわち、発光装置1は、開口60aの底面65と、透光性カバー71との間の空間に収容される。
発光装置1には、単極コネクタ40を介して複数のリード線47が接続される。そして、筐体60に設けられた開口67を介して外部に引き出されたリード線47は、図示しない点灯ユニット120に接続される。
図6に示すように、照明装置100は、LED群20およびLED群30を含む発光ユニット110と、LED群20およびLED群30に電力を供給する点灯ユニット120と、を備える。点灯ユニット120は、複数のリード線47を介して発光ユニット110に接続される第1点灯回路(以下、点灯回路75)と、第2点灯回路(以下、点灯回路77)を有する。
複数の端子21a、23a、27aおよび29aのそれぞれには、単極コネクタ40のレセプタクル部43が実装される。そして、複数のリード線47a〜47dのそれぞれの端には、レセプタクル部43に嵌合するプラグ部45が接続される。そして、レセプタクル部43とプラグ部45を嵌合させることにより、単極コネクタ40を介して配線21とリード線47aとの間、配線23とリード線47bとの間、配線27とリード線47cとの間、および、配線29とリード線47dとの間を接続する。
すなわち、点灯回路75は、LED13のアノードに接続された端子21a、および、LED13のカソードに接続された端子23aを介してLED群20を駆動する。また、点灯回路77は、LED15のアノードに接続された端子27a、および、LED15のカソードに接続された端子29aを介してLED群20を駆動する。
一方、点灯回路75および77は、例えば、商用電源82にコンセントプラグを介して接続される。また、点灯回路75および77は、基板10に実装された複数のLEDのうちの半分に電流を供給できる容量を持てば良く、1つの点灯回路で電力を供給する場合の半分で済む。すなわち、低コストで信頼性の高い点灯回路を使用することができる。また、本実施形態では、基板10の上に2つのLED群が実装される例を示したが、これに限られる訳ではない。すなわち、3つ以上のLED群を実装し、それぞれに点灯回路を接続する形態も可能である。
以上、第1および第2の実施形態によれば、基板10の発光領域に実装されるLEDの数を増やし、その光量を大きくすることができる。そして、基板10に実装されるLEDは、2つの群に分けられ、それぞれにつながる配線が設けられる。2つのLED群は、電流容量の小さな点灯回路によりそれぞれ駆動可能である。したがって、大光量の光源を電流容量の小さな点灯回路で駆動することが可能となり、高信頼化、低コスト化を図ることが可能となる。
また、LEDチップを金属ワイヤを用いて直列接続するため、基板上にボンディングパッドを設ける必要が無い。このため、LEDチップを近接して実装することを可能とする。これにより、発光領域のサイズを小さくして発光装置1の小型化を図ると共に、発光ムラを無くすことができる。
本発明の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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
1・・・発光装置、 10・・・基板、 10a・・・発光面、 13、15・・・LED、 17・・・外周枠、 19、19a〜19d・・・ガラスコート、 20、30・・・LED群、 20a・・・LEDグループ、 21、23、27、29、55、57・・・配線、 21a、23a、27a、29a・・・端子、 22、24・・・端子グループ、 25・・・樹脂層、 31、33・・・チップコンデンサ、 35・・・金属ワイヤ、 40・・・単極コネクタ、 43・・・レセプタクル部、 43a・・・挿入口、 43b・・・ベース部、 43c・・・カバー部、 45・・・プラグ部、 45a・・・カシメ部、 45b・・・芯線固定部、 45c・・・挿入部、 47、47a〜47d・・・リード線、 47e・・・芯線、 51a、55a、57a・・・コンタクト部、 60・・・筐体、 60a、67・・・開口、 63・・・放熱板、 65・・・底面、 69・・・反射ミラー、 71・・・透光性カバー、 75、77・・・点灯回路、 82・・・商用電源、 100・・・照明装置、 110・・・発光ユニット、 120・・・点灯ユニット、 ID・・・挿入方向

Claims (3)

  1. 基板と;
    前記基板上に実装された複数の第1発光素子を含む第1発光素子群と;
    前記基板上において、前記第1発光素子群に並んで実装され、複数の第2発光素子を含む第2発光素子群と;
    前記第1発光素子群および前記第2発光素子群と電気的に接続された複数の端子を含む端子群であって、前記第1発光素子群と前記第2発光素子群とが並設された前記基板上の第1方向において、前記第1発光素子群の前記第2発光素子群とは反対側に並設された端子群であって、
    前記第1発光素子のアノードと電気的に接続された第1端子と、
    前記第1発光素子のカソードと電気的に接続された第2端子と、
    前記第2発光素子のアノードと電気的に接続された第3端子と、
    前記第2発光素子のカソードと電気的に接続された第4端子と、
    を含む端子群と;
    前記第1発光素子群と、前記第1端子と、の間を電気的に接続する第1配線と;
    前記第1発光素子群と、前記第2端子と、の間を電気的に接続する第2配線と;
    前記第2発光素子群と、前記第3端子と、の間を電気的に接続する第3配線と;
    前記第2発光素子群と、前記第4端子と、の間を電気的に接続する第4配線と;
    前記基板上に設けられ、前記第1発光素子群と前記第2発光素子群とを囲む外周枠と;
    を備え
    前記端子群は、前記第1端子および前記第3端子を含む第1の端子グループと、前記第2端子および前記第4端子を含む第2の端子グループと、を含み、
    前記第1の端子グループと前記第2の端子グループとは、前記基板上において前記第1方向に直交する第2方向に並んで設けられ、
    前記第1配線は、前記第3配線と前記第1発光素子群との間に設けられ、
    前記第2配線は、前記第4配線と前記第1発光素子群との間に設けられ、
    前記第1配線、前記第2配線、前記第3配線および前記第4配線のそれぞれに前記外周枠が重なる部分において、前記第1配線、前記第2配線、前記第3配線および前記第4配線は、それぞれガラスコートを有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記基板における前記端子群が設けられた領域の前記第1方向に直交する第2方向の幅は、前記第1発光素子群が実装された領域の前記第2の方向の幅、および、前記第2発光素子群が実装された領域の前記第2方向の幅のいずれか広い方よりも狭い請求項1記載の発光装置。
  3. 請求項1または2に記載の発光装置を有する発光ユニットと;
    前記複数の端子のうちの前記第1発光素子のアノードに電気的に接続された第1端子および前記第1発光素子のカソードに電気的に接続された第2端子を介して前記第1発光素子群を駆動する第1点灯回路と、
    前記複数の端子のうちの前記第2発光素子のアノードに電気的に接続された第3端子および前記第2発光素子のカソードに電気的に接続された第4端子を介して前記第2発光素子群を駆動する第2点灯回路と、
    を有する点灯ユニットと;
    を備えることを特徴とする照明装置。
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