JP2009009846A - 照明装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部の発熱が端子部等に与える熱的影響を低減することができる照明装置および照明器具を提供する。
【解決手段】基板７上に実装された発光ダイオード４を有する発光部１３と；この基板７上に配設されて発光ダイオード４に電気的に接続される受け端子８ｂ，８ｃおよび他の照明装置に電気的に接続される送り端子９ｂ，９ｃを有する受け端子部８および送り端子部端子部９と；この発光部１３と、受けおよび送り端子部８，９とを熱的に分離するスリット１４ａ，１４ｂと；を具備している。
【選択図】 図２

Description

本発明は発光ダイオード等の発光素子を有する照明装置および照明器具に関する。

従来、この種の発光ダイオード照明装置の一例としては、銅箔等により回路パターンを形成した基板に、１個以上の発光ダイオードを実装して発光部を形成し、この発光ダイオードに電気的に接続されて電力を給電するための端子部を形成したものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００７−９６２８７号公報 特開２００７−２７３１６号公報

しかしながら、このような従来の発光ダイオード照明装置では、発光ダイオードの発熱が基板上で放射、伝導し、耐熱温度の低い樹脂製の端子台やこの端子台の端子に電力を給電する給電部の耐熱温度の低い部材が熱により変形したり、歪みを発生し、さらに、電気的絶縁性が低下することや、同基板に実装される電子部品の動作信頼性が低下するという課題がある。このために、樹脂製の端子台や給電部の耐熱温度の低い部材を高耐熱製のものに変更することも考えられるが、これでは、コスト増大や装置全体の大形化を招く等、新たな課題が発生する。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、簡単かつ低コストで発光部の発熱が端子部等に与える熱的影響を低減することができる照明装置および照明器具を提供することを目的とする。

請求項１に係る照明装置は、基板と；基板上に実装された発光素子を有する発光部と；前記基板上に配設されて発光素子に電気的に接続される端子を有する受け端子部と；他の照明装置に電気的に接続される送り端子部と；前記発光部と受け端子部および送り端子部とを熱的に分離する熱的分離手段と；を具備していることを特徴とする。

ここで基板とは、例えば回路パターンが形成されたプリント基板である。このプリント基板の回路パターン上に、複数の発光ダイオード等の発光素子が電気的に接続された状態で実装されることにより、発光部が形成される。この発光部の例えば両側の基板の両端部には、この発光部に電気的に接続される受け端子と送り端子をそれぞれ有する端子部が配設される。送り端子に、他の照明装置の受け端子を例えば接続線により順次接続することにより、複数の照明装置を順次接続することができる。熱的分離手段とは、例えば基板に穿設されたスリット等である。

請求項２に係る照明装置は、熱的分離手段は、受け端子部および送り端子部と、発光部との間にて基板にスリットを形成していることを特徴とする。

なお、スリットは、その形状や大きさ、個数に限定されない。

請求項３に係る照明装置は、受け端子部および送り端子部の少なくとも一方は、発光素子の光出力を制御する制御装置に電気的に接続される制御端子を有し、熱的分離手段は、この制御装置を発光部から熱的に分離していることを特徴とする。

ここで制御装置とは、例えば発光素子へ通電される電流を制御し、その点消灯や調光を制御するトランジスタやマイクロプロセッサ等の電子部品である。

請求項４に係る照明装置は、制御端子は、受け端子の低電位側端子寄りに配設されていることを特徴とする。

ここで受け端子の低電位側とは、例えば直流点灯の発光ダイオードのカソード側（−極側）に接続される端子であり、発光ダイオードのアノード側（＋極側）よりも低電位である。

請求項５に係る照明器具は、請求項１ないし４のいずれか一記載の照明装置と；基板に配設され、端子部に電気的に接続されて電力を供給する給電部と；を具備していることを特徴とする。

ここで、給電部は、直流点灯の発光ダイオードのために、商用交流電源を直流に整流する整流回路を具備してもよい。

請求項６に係る照明器具は、給電部を発光部から熱的に分離する熱的分離手段を具備していることを特徴とする。

請求項１に係る照明装置によれば、発光部と、受け端子部および送り端子部とを、熱的分離手段により熱的に分離して熱抵抗を高くしているので、発光部の発熱が基板を介して端子部に伝導され、熱による端子部の変形や歪み、劣化、または、電気絶縁性の低下等の熱的影響を低減することができる。このために、基板に実装される電子部品の動作信頼性を向上させることができる。

請求項２に係る照明装置によれば、受電側の受け端子部と送り側の送り端子部の両者を、発熱部である発光部からスリットにより熱的に分離し、または熱伝導経路を狭くしているので、基板の熱抵抗を高くすることができる。このために、発光部から基板を介して受け端子部と送り端子部にそれぞれ伝導される熱により、これら端子部が変形や歪み、劣化を発生し、電気絶縁性が低下する等の熱的影響を低減することができる。

請求項３に係る照明装置によれば、制御装置を、熱的分離手段により発光部から熱的に分離しているので、発光部の発熱が基板を介して制御装置に伝導され、熱変形や歪み、または電気絶縁性が低下することを低減できる。

請求項４に係る照明装置によれば、制御端子を、電源線等給電系が接続される一対の受け端子のうち、低電位側端子寄りに配設し、高電位側から遠くなるように離しているので、制御端子に接続される制御装置の高電位側の雑音による誤作動を低減することができる。

請求項５に係る照明器具によれば、請求項１ないし４のいずれか一記載の照明装置を具備しているので、これら照明装置と同一の作用効果を奏することができる。

請求項６に係る照明器具によれば、給電部を発光部から熱的分離手段により熱的に分離しているので、発光部の発熱が基板を介して給電部に伝導され、熱による変形や劣化等の熱的影響を低減することができる。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。なお、複数の添付図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図１は本発明の第１の実施形態に係る照明器具１の一部切欠き回路図、図２はこの照明器具１の一部である照明装置の一例を示す発光ダイオードモジュールの平面図である。

図１に示すように照明器具１は、親モジュール２に、複数の子モジュール３ａ，…，３ｎを電気的に接続している。

親モジュール２は、商用交流電源２ａに接続される定電流電源２ｂに、バイアス回路２ｃを接続している。定電流電源２ｂは商用交流電源を所定電圧の直流に整流する整流回路と、この直流を所定の電流値で一定にする定電流回路を具備している。バイアス回路２ｃには、発光部の一例であるＬＥＤ（発光ダイオード）直列回路２ｄを並列に接続している。各子モジュール３ａ〜３ｎもＬＥＤ直列回路２ｄをそれぞれ具備している。なお、発光ダイオード４は、発光ダイオードチップのみ、またはこの発光ダイオードチップの発光により所要色に発光する蛍光体層を具備したもののいずれでもよい。

各ＬＥＤ直列回路２ｄは複数の発光ダイオード４，４，…を直列に接続した直列回路に、例えばＮＰＮ型バイポーラトランジスタ５を直列に挿入している。このバイポーラトランジスタ５は、そのエミッタに、このトランジスタ５の出力電流を一定にするための抵抗（エミッタ抵抗）６を接続し、ベースにはバイアス回路２ｃの出力側を接続し、各ＬＥＤ直列回路２ｄに所定値で一定の電流をそれぞれ等分に供給するようになっている。

図２は上記子モジュール３ａ〜３ｎの概略平面図である。これら各子モジュール３ａ〜３ｎは、１枚の、例えば矩形の基板７の一面上の左右両端部に、受け端子部８と送り端子部９とをそれぞれ並設している。

受け端子部８は、図２中縦長長方形の樹脂製の端子台８ａ上に、直流電源線等の一対の給電線１０ａ，１０ｂが接続される図２中、上下一対の受け端子８ｂ，８ｃを図中上下方向に所要の間隔を置いて配設している。図２中上部の受け端子８ｂが＋極（陽極）側で下部の受け端子８ｃが−極（陰極）側であり、＋側が高電位側となる。この低電位側の受け端子８ｃ寄りに制御端子８ｄが形成され、この制御端子８ｄには、ＬＥＤ直列回路２ｄに通電される電流を制御する制御装置であるトランジスタ５のベースが接続される。

送り端子部９は、一対の受け端子８ｂ，８ｃに回路パターン１２の一対の枝路１２ａ，１２ｂを介してそれぞれ電気的に接続される一対の送り端子９ｂ，９ｃを、図２中縦長長方形の樹脂製送り端子台９ａ上に配設している。

回路パターン１２は、例えば銅箔等により形成され、基板７内に埋設される。また、回路パターン１２は図２中上部の高電位（＋極）側の枝路１２ａと、低電位（−極）側の枝路１２ｂとの間に、複数の発光ダイオード４，４，…を直列に接続した複数のＬＥＤ直列回路２ｄ，２ｄ，…をそれぞれ電気的に接続して発光部１３を形成している。

そして、この発光部１３の図２中左右両端と、受け端子部８および送り端子部９との間には、基板７を板厚方向に貫通する左右一対の縦長長方形のスリット１４ａ，１４ｂを熱的分離手段の一例として形成している。

図３はこの子モジュール３ａ〜３ｎの温度分布を示しており、縦軸が温度（℃）を示し、横軸が基板の長手方向の長さを示し、図２の基板の長手方向にほぼ対応させて示している。図３中、ａは発光部１３の温度を示し、以下ｂ，ｃは左右一対のスリット１４ａ，１４ｂ、ｄ，ｅは左右一対の端子部８，９にそれぞれ相当する部位の温度をそれぞれ示す。

この図３に示すように照明器具１は、発光部１３の発熱を、左右一対の端子部８，９から左右一対のスリット１４ａ，１４ｂによりほぼ熱的に分離し、または熱伝導経路を狭くしているので、左右一対の端子部８，９の温度を低下させることができる。

このために、左右一対の端子部８，９の樹脂製端子台８ａ，９ａが発光部１３の発熱により熱変形や熱歪み、熱劣化が発生し、または電気絶縁性が低下することを防止または低減させることができる。

さらに、トランジスタ５が電気的に接続される制御端子８ｄを、一方のスリット１４ａにより発光部１３から熱的に分離しているので、発光部１３の発熱が基板７を介してトランジスタ５に伝導され、熱変形や歪み、劣化、または電気絶縁性の低下等、熱的影響を低減することができる。

また、制御端子８ｄを、電源線等給電系が接続される一対の受け端子部８ｂ，８ｃのうち、−極の低電位側端子８ｃ寄りに配設し、＋極の高電位側端子８ｂから遠くなるように離しているので、制御端子８ｄに接続されるトランジスタ５の高電位側端子８ｂの雑音による誤作動を低減することができる。このために、基板７に実装される電子部品の一例であるトランジスタ５の動作信頼性を向上させることができる。また、発光部１３の発熱を一対のスリット１４ａ，１４ｂにより放熱することができる。

そして、送り端子部９に図示しない他の子モジュール３ａ〜３ｎの受け端子部８をコネクタ等接続部材により順次接続することにより、複数の子モジュール３ａ〜３ｎを簡単かつ迅速に着脱することができ、親モジュール２に接続される子モジュール３ａ〜３ｎを簡単に増減することができる。

図４は本発明の第２の実施形態に係る子モジュール３ａ〜３ｎの概略平面図である。この子モジュール３ａ〜３ｎは図２で示す第１の実施形態に係る左右一対の長孔状のスリット１４ａ，１４ｂに代えて左右一対の切り込み１５，１６を基板７に形成した点に主な特徴がある。

これら一対の切り込み１５，１６は、発光部１３の図中左右両端と左右一対の端子部８，９との間にて、基板の図４中上部と下部とに、内方へ食い込む、例えば矩形状の切り込み１５，１５，１６，１６をそれぞれ形成している。

これら切り込み１５，１５，１６，１６によっても、発光部１３から左右一対の端子部８，９を熱的に分離し、熱伝導経路を狭くしているので、上記第１の実施形態に係る子モジュール３ａ〜３ｎとほぼ同様の作用効果を奏することができる。

図５は本発明の第３の実施形態に係る子モジュール３ａ〜３ｎの概略平面図である。この子モジュール３ａ〜３ｎは、図２で示す左右一対の長孔状のスリット１４ａ，１４ｂの各々を、複数の長孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃと、１８ａ，１８ｂ，１８ｃとにそれぞれ置換した点に主な特徴がある。

これら長孔１７ａ，１７ｂ，１７ｃ、１８ａ，１８ｂ，１８ｃによっても、発光部１３を左右一対の端子部８，９から熱的に分離し、熱伝導経路を狭くしたので、上記第１，第２の実施形態に係る子モジュール３ａ〜３ｎと同様の作用効果を奏することができる。

図６は本発明の第４の実施形態に係る子モジュール３ａ〜３ｎの概略平面図である。この子モジュール３ａ〜３ｎは、図２で示す左右一対の長孔状のスリット１４ａ，１４ｂを、コ字状スリット１９，２０にそれぞれ変形した点に主な特徴がある。

これらコ字状スリット１９，２０は、左右一対の端子部８，９の外周をほぼコ字状に囲むように基板７に穿設されている。これらコ字状スリット１９，２０によっても、発光部１３を左右一対の端子部８，９から熱的に分離し、熱伝導経路を狭くしているので、上記各実施形態の子モジュール３ａ〜３ｎとほぼ同様の作用効果を奏することができる。

図７は本発明の第５の実施形態に係る照明器具１Ａの一部切欠き回路図である。この照明器具１Ａは、上記図１で示す照明器具１の定電流電源２ｂを、可変定電流電源２ｂＡに置換すると共に、この可変定電流電源２ｂＡの出力端と、親モジュール２ａＡおよび子モジュール３ａＡ〜３ｎＡの各トランジスタ５のベースとの間に、制御装置２１をそれぞれ直列に挿入した点に主な特徴がある。

可変定電流電源２ｂＡには、操作器２２が接続され、この操作器２２の操作により各ＬＥＤ直列回路２ｄに通電される電流を適宜制御することにより、各ＬＥＤ直列回路２ｄの各発光ダイオード４の点消灯（オンオフ）や調光を制御するようになっている。各制御装置２１は例えばマイクロプロセッサにより構成されている。

また、各制御装置２１や各子モジュール３ａＡ〜３ｎＡには、予めアドレスを設定し、所要のアドレスを指定して特定の子モジュール３ａＡ〜３ｎＡの点消灯や調光を各ＬＥＤ直列回路２ｄ毎の個別制御、または、複数の子モジュール３ａＡ〜３ｎＡ毎の個別制御、あるいはこれら所要数をグループ化したグループ毎のグループ制御を行うように構成してもよい。

この照明器具１Ａによれば、操作器２２の操作により、親モジュール２Ａまたは子モジュール３ａＡ〜３ｎＡの点消灯または調光を制御することができる。また、親モジュール２Ａまたは子モジュール３ａＡ〜３ｎＡにアドレスを予め付与することにより、そのアドレスを指定して所定の親モジュール２Ａまたは子モジュール３ａＡ〜３ｎＡの点消灯や調光を、個別にまたはグループ毎に制御することができる。

図８は本発明の第６の実施形態に係る照明器具１Ｂの子モジュール３ａＢ，３ｂＢ，…３ｎＢの概略平面図である。この第６の実施形態に係る照明器具１Ｂは、図７で示す各制御装置２１を、検出用制御装置２３に置換し、各トランジスタ５をそれぞれ削除した点に主な特徴を有する。

各検出用制御装置２３は、例えばマイクロプロセッサ等からなり、ＬＥＤ直列回路２ｄの通電電流の有無や電流値等を検出することにより、各子モジュール３ａＢ〜３ｎＢの発光ダイオード４の不点灯等の故障や明るさ、点灯時間等を検出し、これら検出信号を信号線２４を介して親モジュール２Ａ側、または図示しない中央制御装置等へ伝送する機能を有する。

したがって、この第６の実施形態によれば、発光ダイオード４の不点灯等の故障や明るさ、点灯時間等を簡単に知ることができる。

また、親モジュール２Ａや子モジュール３ａＢ〜３ｎＢにアドレスを予めそれぞれ付与し、これらアドレスを各検出信号に関連付けて信号線２４へ伝送するように各検出用制御装置２３を構成することにより、故障した親モジュール２Ａや子モジュール３ａＢ〜３ｎＢを特定することができる。

図９は本発明の第７の実施形態に係る照明器具１Ｃの一部切欠き回路図である。この照明器具１Ｃは上記図１で示す定電流電源２ｂとバイアス回路２ｃを、定電圧電源２ｂＣに置換し、トランジスタ５を削除した点に主な特徴を有する。

この照明器具１Ｃによれば、定電圧電源２ｂＣにより各発光ダイオード４を点灯駆動させることができる。

図１０はこの定電圧電源２ｂＣにより駆動される子モジュール３ａＣ，３ｂＣ，…，３ｎＣの構成を一部省略して示す概略図である。

これら子モジュール３ａＣ，３ｂＣ，…，３ｎＣは、その１個の受け端子８ｂと１個の送り端子９ｂとの間に、１個のＬＥＤ直列回路２ｄをそれぞれ接続した点に主な特徴を有する。

この実施形態によれば、各子モジュール３ａＣ，３ｂＣ，…，３ｎＣには、１個のＬＥＤ直列回路２ｄしか接続しないので、最も定電圧電源２ｂＣ側に近い子モジュール、例えば３ａＣの受け端子８ｂに接続される電源線２５の電流容量は、接続される子モジュール３ａＣ〜３ｎＣの接続数倍でよいので、この電源線２５の電流容量を低減することができ、その太さを細くすることができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具の一部切欠き回路図。 図１で示す子モジュールの概略平面図。 図２で示す子モジュールの基板上の温度分布を示す図。 本発明の第２の実施形態に係る子モジュールの概略平面図。 本発明の第３の実施形態に係る子モジュールの概略平面図。 本発明の第４の実施形態に係る子モジュールの概略平面図。 本発明の第５の実施形態に係る照明器具の一部切欠き回路図。 本発明の第６の実施形態に係る子モジュールの概略平面図。 本発明の第７の実施形態に係る照明器具の一部切欠き回路図。 本発明の第８の実施形態に係る子モジュールの概略平面図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…照明器具、２，２Ａ，２Ｃ…親モジュール、２ｄ…ＬＥＤ直列回路、３ａ〜３ｎ，３ａＡ〜３ｎＡ，３ａＢ〜３ｎＢ，３ａＣ〜３ｎＣ…子モジュール、４…発光ダイオード、５…バイポーラ型トランジスタ、６…エミッタ抵抗、７…基板、８…受け端子部、８ａ…受け端子台、８ｂ，８ｃ…一対の受け端子、８ｄ…制御端子、９…送り端子部、９ａ…受け端子台、９ｂ，９ｃ…一対の送り端子、１２…回路パターン、１２ａ…高電位側枝路、１２ｂ…低電位側枝路、１３…発光部、１４ａ，１４ｂ…一対のスリット、１５，１６…切り込み、１９，２０…一対のコ字状スリット、２３…検出用制御装置。

Claims (6)

1. 基板と；
   基板上に実装された発光素子を有する発光部と；
   前記基板上に配設されて発光素子に電気的に接続される端子を有する受け端子部と；
   他の照明装置に電気的に接続される送り端子部と；
   前記発光部と受け端子部および送り端子部とを熱的に分離する熱的分離手段と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
2. 熱的分離手段は、受け端子部および送り端子部と、発光部との間にて基板にスリットを形成していることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 受け端子部および送り端子部の少なくとも一方は、発光素子の光出力を制御する制御装置に電気的に接続される制御端子を有し、
   熱的分離手段は、この制御装置を発光部から熱的に分離していることを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
4. 制御端子は、受け端子の低電位側端子寄りに配設されていることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか一記載の照明装置と；
   基板に配設され、端子部に電気的に接続されて電力を供給する給電部と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。
6. 給電部を発光部から熱的に分離する熱的分離手段を具備していることを特徴とする請求項５記載の照明器具。

Images