JP2009231634A - 基板装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ異常時に所定の回路を確実に遮断できるＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】多層に形成した基板21に埋め込んだ電子部品42のトランジスタＱの異常動作時の発熱によって遮断する遮断部45を、基板21内のコア26に形成する。電子部品42を基板21に埋め込んだ埋め込み形の構成に対応しつつ、電子部品42および遮断部45などにより形成した点灯回路を確実に遮断できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、多層に形成された基板を有する基板装置およびこれを備えた照明装置に関する。

従来、照明装置としては、互いに直列に接続した複数のＬＥＤを備えたＬＥＤ基板と、ＬＥＤを点灯させる点灯回路を備えた制御基板とを有するＬＥＤ照明装置が知られている。このようなＬＥＤ照明装置には、例えば点灯回路などの誤動作、あるいは故障などによりＬＥＤが通電して異常動作した際に、所定の温度になると溶断してＬＥＤへの通電を遮断することで回路を保護する温度ヒューズが設けられている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００７−３０５５１２号公報(第５−８頁、図２)

ところで、近年、照明装置全体の薄型に対応するために、ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板に、点灯回路を構成する電子部品などを埋め込んだものが用いられるようになってきている。

しかしながら、このようなＬＥＤ基板は、複数の層を積層し、適宜温度処理などを施して形成するため、製造工程時において加熱が必要となる。このため、上記従来のような温度ヒューズは、製造時の加熱によって溶断するおそれがあり、埋込形の基板に用いることができないという問題点を有している。

また、製造時の温度では溶断しないように可溶体の定格温度を設定した温度ヒューズを用いることも考えられるものの、この場合、回路異常などが発生した場合でも温度ヒューズが溶断しにくくなってしまい、信頼性の確保が容易でない。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ異常時に所定の回路を確実に遮断できる基板装置およびこれを備えた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の基板装置は、多層に形成された基板と；この基板内の層間に埋め込まれて配置され、異常動作により発熱する電子部品と；基板のいずれかの層に少なくとも一部が電子部品に対向して形成され、この電子部品とともに所定の回路を形成し、電子部品の異常動作時の発熱により遮断される配線部と；を具備しているものである。

基板は、例えば樹脂系やセラミック系などの絶縁物を主体とした多層基板などである。

電子部品は、例えば抵抗、コンデンサ、あるいは所定のパワー素子などの半導体部品などを用いることができる。

所定の回路とは、例えばＬＥＤなどの光源を点灯させるための点灯回路などであるが、これに限定されるものではない。

配線部は、例えば銅箔などの導電性を有する金属部材などによって層上に形成されている。

そして、電子部品の異常動作時の発熱によって遮断される配線部を基板のいずれかの層に少なくとも一部が電子部品に対向するように形成することで、電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ、電子部品および配線部により形成された所定の回路が確実に遮断される。

請求項２記載の基板装置は、請求項１記載の基板装置において、基板よりも熱膨張係数が大きく、この基板に埋め込まれて配置され、配線部が内部に形成されている熱膨張部材を具備しているものである。

そして、電子部品の異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材の内部に配線部を形成することで、電子部品および配線部により形成された所定の回路が、より確実に遮断される。

請求項３記載の基板装置は、多層に形成された基板と；この基板内の層間に埋め込まれて配置され、異常動作により発熱する電子部品と；基板よりも熱膨張係数が大きく、この基板に埋め込まれて配置された熱膨張部材と；この熱膨張部材の内部を貫通して基板のいずれかの層間を電気的に接続し、電子部品とともに所定の回路を形成し、かつ、電子部品の異常動作時の発熱により遮断される配線部と；を具備しているものである。

配線部は、例えば任意の層間を電気的に接続するビアホール、あるいは全ての層を電気的に接続するスルーホールなどである。

そして、基板のいずれかの層間を電気的に接続する配線部を、電子部品の異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材の内部に配置して、この熱膨張により配線部が遮断するように構成することで、電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ、電子部品および配線部により形成された所定の回路が確実に遮断される。

請求項４記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の基板装置と；この基板装置の基板に実装され、所定の回路により点灯制御されるＬＥＤと；を具備しているものである。

そして、請求項１ないし３いずれか一記載の基板装置の基板にＬＥＤを実装して、所定の回路によりこのＬＥＤを点灯制御することで、全体を小型化しつつ高い信頼性が得られる。

請求項５記載の照明装置は、請求項４記載の照明装置において、ＬＥＤは、配線部に対向する位置を除く位置に配置されているものである。

そして、ＬＥＤを、配線部に対向する位置を除く位置に配置することで、ＬＥＤからの発熱により配線部が誤ったタイミングで遮断されることが防止される。

請求項１記載の基板装置によれば、電子部品の異常動作時の発熱によって遮断される配線部を基板のいずれかの層に少なくとも一部が電子部品に対向するように形成することで、電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ、電子部品および配線部により形成された所定の回路を確実に遮断できる。

請求項２記載の基板装置によれば、請求項１記載の基板装置に効果に加えて、電子部品の異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材の内部に配線部を形成することで、電子部品および配線部により形成された所定の回路を、より確実に遮断できる。

請求項３記載の基板装置によれば、基板のいずれかの層間を電気的に接続する配線部を、電子部品の異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材の内部に配置して、この熱膨張により配線部が遮断するように構成することで、電子部品を基板に埋め込んだ構成に対応しつつ、電子部品および配線部により形成された所定の回路を確実に遮断できる。

請求項４記載の照明装置によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の基板装置の基板にＬＥＤを実装して、所定の回路によりこのＬＥＤを点灯制御することで、全体を小型化しつつ高い信頼性を得ることができる。

請求項５記載の照明装置によれば、請求項４記載の照明装置の効果に加えて、ＬＥＤを、配線部に対向する位置を除く位置に配置することで、ＬＥＤからの発熱により配線部が誤ったタイミングで遮断されることを防止できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１ないし図５に第１の実施の形態を示し、図１は基板装置の要部の説明断面図、図２は基板装置の要部の斜視図、図３は基板装置を備えた照明装置の回路図、図４は基板装置の平面図、図５は照明装置の側面図である。

図５において、11は照明装置としてのＬＥＤ照明装置である電球形のＬＥＤランプであり、このＬＥＤランプ11は、基板装置としての発光装置12と、この発光装置12を支持する支持部13と、発光装置12を覆って支持部13に取り付けられるグローブであるカバー14とを備えている。

発光装置12は、図１ないし図４に示すように、基板21と、この基板21に実装された複数のＬＥＤ22とを有している。

基板21は、ビルドアップ法により製造された多層基板であり、複数、例えば４つのコア25，26，27，28と、コア25，26間、コア26，27間、および、コア27，28間にそれぞれ形成された絶縁層であるエポキシ層32，33，34とを有している。また、図示しないが、コア25〜28には、これらコア25〜28のいずれかの間を電気的に接続する多数のビアホールが形成されている。

コア25〜28は、それぞれ絶縁材製の多層樹脂基板であり、例えば平面視で円形状に形成されている。また、コア25，26，28は略等しい厚みに形成されているとともに、コア27は、コア25，26，28よりも厚みが大きく形成されている。

第１のコア25は、ＬＥＤ実装層とも呼び得るもので、基板21の正面を形成しており、正面側の主面である表面に、所定のパターンで設けられた配線部本体としての配線パターン37を備えている。また、この第１のコア25は、その表面でのＬＥＤ22の光反射性能を得るために、白色の樹脂で形成することが好ましい。

配線パターン37は、例えば銅箔により、第１のコア25の表面側に形成されている。また、この配線パターン37は、ＬＥＤ22のそれぞれに対応してパターン形成され、これらＬＥＤ22が表面側に実装されてこれらＬＥＤ22と電気的に接続されている。

第２のコア26は、配線層とも呼び得るもので、第１のエポキシ層32を介して第１のコア25に対して絶縁されている。この第２のコア26の正面側の主面には、配線部本体としての配線パターン39が、例えば銅箔などにより形成されている。

第３のコア27は、回路実装層とも呼び得るもので、第２のエポキシ層33を介して第２のコア26に対して絶縁されている。所定のパターンで設けられた配線パターン41を表面側に備え、これら配線パターン41に、電子部品42がそれぞれ実装されている。また、第３のコア27の背面側には、所定のパターンで設けられた配線パターン43が形成されており、これら配線パターン41，43および電子部品42と配線パターン37，39などとによって、ＬＥＤ22を点灯制御する所定の回路である点灯回路44が形成されている。

配線パターン41は、例えば銅箔などにより、第３のコア27の表面側に形成されている。

電子部品42は、例えば抵抗、コンデンサ、あるいは半導体素子などであり、第２のエポキシ層33内に埋め込まれている。

ここで、点灯回路44は、図３に示すように、商用交流電源ｅに対してノイズカット用の電子部品42であるコンデンサＣを介して電子部品42である全波整流素子としてのブリッジダイオードなどの整流素子RECの入力端子が接続され、この整流素子RECの出力端子間には、直列に接続されたＬＥＤ22と、低圧側のＬＥＤ22のカソードにコレクタが接続された電子部品42であるスイッチング素子としてのＮＰＮ型のトランジスタＱと、このトランジスタＱのエミッタに接続されトランジスタＱとともに電流制限手段をなす電子部品42である抵抗Ｒとが順次接続されている。そして、トランジスタＱのベースには、図示しない所定のバイアス回路が接続されているとともに、商用交流電源ｅとコンデンサＣとの間の配線パターン39の一部が、トランジスタＱの近傍、本実施の形態では直上の位置に形成されている。

すなわち、配線パターン39には、図１および図２に示すように、異常動作時に発熱するトランジスタＱの直上(直下)の位置に、他の部分よりも薄膜状でかつ幅狭に形成された配線部としての配線パターンである遮断部45が形成されている。すなわち、この遮断部45は、少なくとも一部、本実施の形態では全体がトランジスタＱに対向して形成されている。換言すれば、遮断部45全体がトランジスタＱの幅寸法以下の長さを有し、平面視でトランジスタＱの外郭よりも中心側の位置に形成されている。そして、この遮断部45は、異常動作時のトランジスタＱの発熱により導通が切れることで、点灯回路44の動作を終息させるための安全装置となっている。さらに、この遮断部45は、ＬＥＤ22と対向しない位置、すなわちＬＥＤ22を避ける位置、好ましくはＬＥＤ22からの発熱による影響がない位置に配置されている。

なお、遮断部45は、遮断されることによって点灯回路44を終息させる部分であれば、配線パターン39だけでなく、配線パターン37，41などの、異常動作時に発熱する電子部品42の近傍の位置に設けてもよく、複数箇所に設けてもよい。また、この遮断部45を形成する位置は、少なくとも一部がトランジスタＱに対向する位置、すなわちトランジスタＱの外形を垂直方向あるいは水平方向に延長した面と交差する位置、あるいはこれら面により区画される領域内であればよい。

第４のコア28は、基板21の背面を形成しており、第３のエポキシ層34を介して第３のコア27に対して絶縁され、銅箔などにより形成された導熱層47により覆われている。この導熱層47は、各種電子部品42などから発生した熱を、図示しない放熱部へと導くものである。

また、ＬＥＤ22は、例えば青色の光を発する青色ＬＥＤチップと、この青色ＬＥＤチップを覆う樹脂部とを備えている。そして、この樹脂部内には、青色ＬＥＤチップが発する青色光の一部により励起されて青色の補色である黄色の光を主として放射する蛍光体が混入されており、各ＬＥＤ22が白色系の照明光を得られるように構成されている。

また、図４に示すように、支持部13は、ＬＥＤ22などから発生する熱を放熱する放熱部材51に、絶縁部材52を介して口金53が接続されて構成されている。

放熱部材51は、例えばアルミニウムなどの熱伝導性に優れた部材により形成されている。また、この放熱部材51の内部には、点灯回路44側と口金53側とを電気的に接続する図示しない配線を挿通する挿通孔が設けられている。

口金53は、図示しないソケットにねじ込まれることで商用交流電源ｅ(図３)に対して電気的に接続される。

カバー14は、透光性を有し、放熱部材51に対して螺合されて固定されている。

次に、上記第１の実施の形態の作用を説明する。

ＬＥＤランプ11は、口金53をソケットなどにねじ込んだ状態で、商用交流電源ｅから給電され、整流素子RECにより整流されてＬＥＤ22に電圧が印加され、トランジスタＱがオンされて、電圧がＬＥＤ22の順方向電圧を越えた状態でＬＥＤ22に所定の電流が流れ、ＬＥＤ22が点灯する。

ここで、例えばＬＥＤ22が短絡した場合など、点灯回路44が異常動作をすると、トランジスタＱに定格以上の過大な電流が流れ、トランジスタＱが異常発熱する。

そして、このトランジスタＱの異常発熱により、基板21のコア25〜28およびエポキシ層32〜34などが基板21の厚み方向などに剥がれるように熱膨張することで、配線パターン39の遮断部45が遮断され、点灯回路44が停止する。

以上のように、本実施の形態では、電子部品42のトランジスタＱの異常動作時の発熱によって遮断される遮断部45を基板21内のコア26に少なくとも一部をトランジスタＱに対向させて形成する構成とした。

このため、電子部品42を基板21に埋め込んだ埋め込み形の構成に対応しつつ、電子部品42(トランジスタＱ)および遮断部45などにより形成された点灯回路44を確実に遮断でき、電子部品42などが異常な発熱を継続してＬＥＤランプ11の各部に好ましくない影響を与えることを防止できる。

また、遮断部45は、点灯回路44を構成する要素自体であり、トランジスタＱの近傍に配置するだけで温度によって回路を遮断する構成を容易に構成でき、温度ヒューズなどの遮断手段を別途設ける必要がないので、小型化および低コスト化が可能になる。

さらに、ＬＥＤ22を、遮断部45に対向する位置を除く位置に配置することで、ＬＥＤ22からの発熱の遮断部45への影響を抑制し、例えば通常動作時などのＬＥＤ22からの発熱により遮断部45が誤ったタイミングで遮断されることを防止できる。

そして、上記発光装置12の基板21にＬＥＤ22を実装して、電子部品42および遮断部45などにより構成される点灯回路44によってこのＬＥＤ22を点灯制御することで、ＬＥＤランプ11の全体を小型化しつつ高い信頼性を得ることができる。

次に、図６および図７に第２の実施の形態を示し、図６は基板装置の要部の説明断面図、図７は基板装置の要部の斜視図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、配線パターン39の遮断部45が、基板21のコア25〜28およびエポキシ層32〜34などよりも熱膨張係数が大きく基板21に埋め込まれた熱膨張部材55中に形成されているものである。

すなわち、熱膨張部材55は、略直方体状に形成され、例えばトランジスタＱの直上(直下)、すなわちトランジスタＱと対向する位置に形成されている。また、この熱膨張部材55は、例えばトランジスタＱと略等しい幅寸法に形成され、遮断部45の少なくとも一部がトランジスタＱに対向する位置となっている。

そして、例えばＬＥＤ22が短絡した場合、あるいは抵抗Ｒが破損した場合など、点灯回路44が異常動作をすると、トランジスタＱに定格以上の過大な電流が流れ、トランジスタＱが異常発熱して、熱膨張部材55が基板21のコア25〜28およびエポキシ層32〜34などよりも基板21の厚み方向などへと比較的大きく熱膨張することで、熱膨張部材55の内部に位置する配線パターン39の遮断部45が遮断され、点灯回路44が停止する。

このように、基板21のコア26上に形成した配線パターン39の遮断部45を、トランジスタＱの異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材55の内部に配置して、この熱膨張により遮断部45が遮断するように構成することで、電子部品42を基板21に埋め込んだ埋め込み形の構成に対応しつつ、電子部品42および配線パターン39などにより形成された点灯回路44を確実に遮断でき、電子部品42などが異常な発熱を継続してＬＥＤランプ11の各部に好ましくない影響を与えることを防止できるなど、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

しかも、基板21よりも熱膨張係数が大きい熱膨張部材55中に遮断部45を配置することで、トランジスタＱの異常発熱によって遮断部45をより確実に遮断することが可能になる。

次に、図８および図９に第３の実施の形態を示し、図８は基板装置の要部の説明断面図、図９は基板装置の要部の斜視図である。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、配線パターン39と配線パターン41とを接続する配線部としてのビアホール58が電子部品42であるトランジスタＱの近傍、例えば側方、すなわちトランジスタＱに対向する位置に略円柱状に形成されているものである。

このビアホール58は、コア26およびコア27を厚み方向に貫通するように例えば銅箔などの導電部材により形成され、基板21のコア25〜28およびエポキシ層32〜34などよりも熱膨張係数が大きく基板21に埋め込まれた熱膨張部材59中に形成されている。したがって、このビアホール58は、少なくとも一部がトランジスタＱの側方に対向する位置となっている。

そして、例えばＬＥＤ22が短絡した場合など、点灯回路44が異常動作をすると、トランジスタＱに定格以上の過大な電流が流れ、トランジスタＱが異常発熱して、熱膨張部材59が基板21のコア25〜28およびエポキシ層32〜34などよりも基板21の厚み方向などへと比較的大きく熱膨張することで、熱膨張部材55の内部に位置するビアホール58が遮断され、点灯回路44が停止する。

このように、基板21のコア26，27間を電気的に接続するビアホール58を、トランジスタＱの異常動作時の発熱により熱膨張する熱膨張部材59の内部に配置して、この熱膨張によりビアホール58が遮断するように構成することで、電子部品42を基板21に埋め込んだ埋め込み形の構成に対応しつつ、電子部品42およびビアホール58などにより形成された点灯回路44を確実に遮断できる。

しかも、基板21よりも熱膨張係数が大きい熱膨張部材59中にビアホール58を配置することで、トランジスタＱの異常発熱によってビアホール58をより確実に遮断することが可能になる。

なお、上記各実施の形態において、各配線部は回路の異常動作時に発熱する電子部品の熱によって遮断する位置であれば、その電子部品の直上、直下などだけでなく、任意の対向位置に設けることが可能である。

また、遮断部45およびビアホール58などは、ＬＥＤ22からの熱の影響が少ない場合には、ＬＥＤ22に対向する位置に配置してもよい。

さらに、異常動作時に発熱する電子部品は、トランジスタＱだけでなく、他の任意のものとしてもよい。

そして、基板装置を、ＬＥＤ22を点灯制御する点灯回路44を備えた発光装置12としたが、所定の回路を形成する埋め込み形の基板装置であれば、任意のものに対応することが可能である。

本発明の第１の実施の形態を示す基板装置の要部の説明断面図である。 同上基板装置の要部の斜視図である。 同上基板装置を備えた照明装置の回路図である。 同上基板装置の平面図である。 同上照明装置の側面図である。 本発明の第２の実施の形態を示す基板装置の要部の説明断面図である。 同上基板装置の要部の斜視図である。 本発明の第３の実施の形態を示す基板装置の要部の説明断面図である。 同上基板装置の要部の斜視図である。

符号の説明

11 照明装置としてのＬＥＤランプ
12 基板装置としての発光装置
21 基板
22 ＬＥＤ
44 所定の回路としての点灯回路
45 配線部としての遮断部
55，59 熱膨張部材
58 配線部としてのビアホール
Ｑ 電子部品であるトランジスタ

Claims (5)

1. 多層に形成された基板と；
   この基板内の層間に埋め込まれて配置され、異常動作により発熱する電子部品と；
   基板のいずれかの層に少なくとも一部が電子部品に対向して形成され、この電子部品とともに所定の回路を形成し、電子部品の異常動作時の発熱により遮断される配線部と；
   を具備していることを特徴とする基板装置。
2. 基板よりも熱膨張係数が大きく、この基板に埋め込まれて配置され、配線部が内部に形成されている熱膨張部材
   を具備していることを特徴とする請求項１記載の基板装置。
3. 多層に形成された基板と；
   この基板内の層間に埋め込まれて配置され、異常動作により発熱する電子部品と；
   基板よりも熱膨張係数が大きく、この基板に埋め込まれて配置された熱膨張部材と；
   この熱膨張部材の内部を貫通して基板のいずれかの層間を電気的に接続し、電子部品とともに所定の回路を形成し、かつ、電子部品の異常動作時の発熱による熱膨張部材の熱膨張により遮断される配線部と；
   を具備していることを特徴とする基板装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載の基板装置と；
   この基板装置の基板に実装され、所定の回路により点灯制御されるＬＥＤと；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
5. ＬＥＤは、配線部に対向する位置を除く位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項４記載の照明装置。

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