JP2011124327A - 発光モジュール、発光ユニット及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防水や防塵対策の向上を図ることができる発光モジュール、発光ユニット及びこの発光ユニットを用いた照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、基板１２と、この基板１２に実装された発光素子１３と、この発光素子１３に接続され、発光素子１３に給電するとともに前記基板１２の両側から導出されたリード部材１４とを備えた光源部１０と、前記リード部材１４が通過する貫通路１４ｂが形成され、光源部１０の外周を囲むように配設される弾性を有するシール部材１１とを備える発光モジュール１である。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた発光モジュール、発光ユニット及び照明装置に関する。

従来、照明装置として、例えば、看板用照明装置においては、表示パネルに表示された文字、図形や絵等の看板情報をその背面から照らし映し出すようにしている。この看板用照明装置の光源には、蛍光管やネオン管が用いられているが、これら蛍光管やネオン管は、比較的寿命が短く、交換やメンテナンスに手間がかかり、経済的に有利ではない（例えば、特許文献１参照）。

そのため、光源として長寿命化を図ることができるＬＥＤを用いる看板用照明装置が提案されている（特許文献２参照）。この看板用照明装置は、ＬＥＤと、ＬＥＤの発光面側に配置された光学レンズと、ＬＥＤが実装される基板とをモールド樹脂で一体化したものであり、光学レンズは、その一部が取付パネルに形成された開口を通じて外部に露出されて取付パネルに取付けられるようになっている。

特開平９−１７９５１０号公報 特開２００９−３６９５３号公報

しかしながら、この種、屋外用の照明装置にあっては、特に、雨水や塵埃の侵入を防止するための対策が必要となる。上記特許文献２に示された照明装置では、防水や防塵対策が十分とはいえず、ＬＥＤの劣化や故障が発生する問題がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、防水や防塵対策の向上を図ることができる発光モジュール、発光ユニット及びこの発光ユニットを用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発光モジュールは、基板と、この基板に実装された発光素子と、この発光素子に接続され、発光素子に給電するとともに前記基板の両側から導出されたリード部材とを備えた光源部と；前記リード部材が通過する貫通路が形成され、光源部の外周を囲むように配設される弾性を有するシール部材と；を具備することを特徴とする。

本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の技術的意味及び解釈は次による。基板には、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板やアルミニウム等の材料で形成された金属基板を適用することができる。発光素子とは、ＬＥＤ等の固体発光素子である。また、基板の形状は、四角形、円形や多角形に形成できる。

リード部材とは、発光素子に給電する給電導体を意味している。配線に自由度がある可撓性を有するリード線等の部材を適用するのが好ましい。シール部材は、弾性を有し、リード部材が通過する部材であり、例えば、高い粘性、柔軟性及び所定の流動性を備えるシリコーン樹脂が適用できる。但し、所定の弾性を有していれば、格別シール部材の材料は限定されるものではない。

請求項２に記載の発光ユニットは、ベースケース部材と、透光性を有するカバーケース部材とを備えたケースと；ベースケース部材とカバーケース部材との接合部に前記シール部材が挟持されてケース内に光源部が収容される請求項１に記載の発光モジュールと； を具備することを特徴とする。

ベースケース部材及びカバーケース部材は、共に箱状に形成することが好ましいが、箱状に形成することには限定されない。ケース内に光源部が収容できる形態であればよい。例えば、ベースケース部材及びカバーケース部材の一方を平板状に形成し、他方を箱状に形成して、これら接合部にシール部材を挟んでケースを構成することもできる。

請求項３に記載の照明装置は、装置本体と；装置本体に配設された請求項２に記載の発光ユニットと；この発光ユニットに電力を供給する電源装置と；を具備することを特徴とする。

照明装置としては、屋外で使用される看板用照明装置、交通標識、ディスプレイ装置等に適用するのが好ましいが、例えば、防湿や防水対策が必要なショーケース等にも適用できる。さらには、屋内で使用される各種照明器具への適用を妨げるものではない。

請求項１に記載の発明によれば、光源部の位置決めが容易となり、また、防水性、防塵性を向上できる発光モジュールを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、ケース内に光源部が密閉状態で収容され、防水性、防塵性を向上できる発光ユニットを提供することができる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の発明の効果を奏する照明装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る発光ユニットを示す斜視図である。 同平面図である。 図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 発光モジュールを示す斜視図である。 光源部を示す斜視図である。 シール部材を示す斜視図である。 ベースケース部材及びカバーケース部材を示す斜視図である。 発光ユニットの組立工程を示す分解斜視図である。 照明装置を示す結線図である。 同断面図である。 本発明の第２の実施形態（実施例１）に係るシール部材を示す斜視図である。 同第２の実施形態（実施例２）に係るシール部材を示す斜視図である。 同第２の実施形態（実施例３）に係るシール部材を示す図３に相当する断面図である。 本発明の第３の実施形態（実施例１）に係るベースケース部材を示す図３に相当する断面図である。 本発明の第３の実施形態（実施例２）に係るカバーケース部材を示す図３に相当する断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る発光モジュール、発光ユニット及び照明装置ついて図１乃至図１０を参照して説明する。図１乃至図８は、発光モジュール１及び発光ユニット２を示しており、図９及び図１０は、この発光ユニット２を用いた照明装置３を示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
図１乃至図３に示すように、発光ユニット２は、発光モジュール１と、この発光モジュール１の外側を覆うような箱状のケース２０とを備えている。

図３及び図４に代表して示すように、発光モジュール１は、光源部１０と、この光源部１０の外周を囲むように配設されるシリコーン樹脂からなる枠状のシール部材１１とから構成されている。

図５に示すように、光源部１０は、基板１２と、この基板１２に実装された発光素子１３と、リード部材１４とを備えている。基板１２は、略四角形状に形成されている。基板１２は、絶縁材であり、ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）である。この基板１２の表面側には、銅箔からなる配線パターンが形成されており、また、背面側には、銅箔からなる放熱層が形成されている。さらに、これら配線パターン及び放熱層上には白色のレジスト層が形成されている。また、前記配線パターンは、放熱を促進するために基板１２の表面上に適宜の面積を確保して形成されている。

なお、基板１２には、ガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）等の他の合成樹脂材料又はセラミックス材料で形成された基板を適用できる。さらに、アルミニウム等の材料で形成された金属基板を適用することもできる。さらにまた、基板１２の形状は、四角形に限らず、円形や多角形に形成することができる。

基板１２に実装された発光素子１３は、表面実装型のＬＥＤパッケージである。概略的にはセラミックスで形成されたパッケージ本体１３ａと、この本体１３ａに実装されたＬＥＤチップ１３ｂと、このＬＥＤチップ１３ｂを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。この本体１３ａからはＬＥＤチップに接続されたアノード及びカソードの一対のリード端子１３ｃが水平方向に突出しており、このリード端子１３ｃが基板１２上の配線パターンに半田付けされている。ＬＥＤパッケージには、ＬＥＤチップが６個実装されており、各ＬＥＤチップがパッケージの電極間に直列に接続されている。なお、ＬＥＤパッケージに実装されるＬＥＤチップは並列に接続されていてもよく、また、その数やパッケージ本体１３ａの材料等は格別限定されるものではない。勿論、ＬＥＤパッケージにＬＥＤチップが１個実装されているタイプのものも適用可能である。

ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。モールド用の透光性樹脂は、ＬＥＤチップの発光を吸収して黄色系の光を発生する蛍光体を含有しており、ＬＥＤチップからの光は、結果的に白色系の発光色となって外部へ放射されるようになっている。

リード部材１４は、リード線である。このリード線は、基板１２上の配線パターンに形成された正極側端子部及び負極側端子部、戻り配線の端子部に半田付けされて接続されている。正極側端子部及び負極側端子部、戻り配線の端子部は、発光素子１３を挟んで一対両側に形成されており、リード線は、これら正極側端子部及び負極側端子部、戻り配線の端子部に接続されて基板１２の両側から導出されている。このリード線によって発光素子１３に給電されるようになっている。なお、基板１２には、発光素子１３の他、抵抗素子等の回路部品が実装されるようになっている。

このように基板１２、発光素子１３及びリード部材１４を備えて構成された光源部１０には、その外周を囲むようにシール部材１１が配設されている（図４参照）。シール部材１１は、図６に示すように、ほぼ四角形の枠状であり、基板１２の外周形状よりもひと回り大きく形成されている。また、対向する二辺には、リード部材１４が導出される一対の突出部１４ａが形成されている。この各突出部１４ａには、リード部材１４が貫通して通過する貫通路１４ｂが形成されており、この貫通路１４ｂには、貫通路１４ｂの方向に沿い上面から貫通路１４ｂに通じる切込み部１４ｃが形成されている。各切込み部１４ｃは、上面から貫通路１４ｂに至る過程で、外側から中央側に向かっており、つまり、側面形状が逆ハの字状に斜めに形成されている。

この切込み部１４ｃには、詳細を後述するように、リード部材１４が挿入され、このリード部材１４が貫通路１４ｂに配置される。これにより光源部１０がシール部材１１の内周側に配置され位置決めされるようになっている。

シール部材１１は、透明シリコーン樹脂製であり、透光性を有し、かつ弾性を有している。具体的には、このシール部材１１は、注型によって成形されており、高い粘性、柔軟性及び所定の流動性を備えるシリコーン樹脂を型に流し込み、真空中で脱泡して、硬化させて製作される。なお、上記リード部材１４の貫通路１４ｂ及び切込み部１４ｃは、注型によって形成しても、注型成形後の後加工で形成してもよい。また、シール部材１１は、所定の弾性を有していれば、必ずしも透光性を有している必要なない。

以上のように構成された発光モジュール１の光源部１０がケース２０内に収容されて発光ユニット２が構成される。ケース２０は、図７に代表して示すように、ベースケース部材２１と、カバーケース部材２２とを備えている。

ベースケース部材２１は、開口部２１ａを有してほぼ箱状に形成されており、比較的機械的強度があるＰＢＴやＡＳＡ樹脂によって形成されている。また、このベースケース部材２１には、対角線上に位置して外側に突出するとともに、高さ寸法にわたって取付片２１ｂが形成されており、取付片２１ｂには、取付ねじが貫通するねじ穴が形成されている。

カバーケース部材２２は、ベースケース部材２１と同様に、開口部２２ａを有してほぼ箱状に形成されているが、ベースケース部材２１の高さ寸法より、若干大きく、発光素子１３から出射される光を透過するため、透明のアクリル樹脂によって形成されている。また、開口部２２ａは、ベースケース部材２１の開口部２１ａと合致して、両者の接合部を形成する形態をなしており、さらに、ベースケース部材２１の取付片２１ｂと対応する位置に取付ねじが貫通するねじ穴を有する取付舌片２２ｂが形成されている。

なお、カバーケース部材２２は、透光性を有していればアクリル樹脂に限らず、他の材料、例えば、ポリカーボネート樹脂等で形成できる。また、拡散性を有するようにしてもよい。加えて、ベースケース部材２１の材料として透光性を有する材料を用いてもよい。

図１乃至図３に示すように、ベースケース部材２１の開口部２１ａとカバーケース部材２２の開口部２２ａとの間、すなわち、両者の接合部にシール部材１１が介在されて挟持されている。したがって、発光モジュール１の光源部１０は、ケース２０内に密閉状態で収容される。このような発光ユニット２の組立、取付工程について図８を参照して説明する。

まず、光源部１０のリード部材１４をシール部材１１の上面側から切込み部１４ｃへ挿入し貫通路１４ｂに配置する。この場合、シール部材１１は、弾性を有しているので、リード部材１４は、切込み部１４ｃを押し広げながら挿入されて、貫通路１４ｂに配置される。この状態では、リード部材１４は、貫通路１４ｂに支持されるため、光源部１０は、シール部材１１の内周側に配置され位置決めされて発光モジュール１が構成される（図４参照）。

次に、発光モジュール１のシール部材１１をベースケース部材２１の開口部２１ａ側に載置し、続いて、カバーケース部材２２の開口部２２ａ側をシール部材２２の上面側に載置する。このとき、ベースケース部材２１の取付片２１ｂとカバーケース部材２２の取付舌片２２ｂとは相対するように配置する。次いで、取付ねじ２３を取付舌片２２ｂのねじ穴及び取付片２１ｂのねじ穴を貫通させ、被取付部材としての照明装置のケースにねじ込む。

これにより、発光ユニット２は、照明装置のケースに取付けられるとともに、シール部材２２は、ベースケース部材２１とカバーケース部材２２との接合部に弾性変形を伴って緊密に挟持される（図３参照）。この場合、切込み部１４ｃ及び貫通路１４ｂもベースケース部材２１とカバーケース部材２２との間に挟まれて押圧力を受けて弾性変形し、リード部材１４とシール部材１１との密着性が高まる。さらに、切込み部１４ｃは、側面形状が逆ハの字状に形成されているので、ベースケース部材２１とカバーケース部材２２との押圧力が切込み部１４ｃの隙間をなくしてシール部材１１の密着性が効果的に高まるように作用している。このように、ケース２０内の密閉度を高めて光源部１０と外部との高い遮蔽効果を確保することが可能となる。
次に、図９及び図１０を参照して上述の発光ユニット２を用いた照明装置として看板用照明装置３について説明する。

図９は、照明装置３の結線図を示しており、照明装置３内には、複数の発光ユニット２、具体的には、３２個の発光ユニット２がマトリクス状に並べられて配設されている。これら発光ユニット２は、８個を１列としてリード部材１４によって直列に接続されており、これらの４列が相互に並列に接続されて、端子台３１を介して電源回路を内蔵した電源装置３２に接続されている。電源装置３２は、商用電源に接続されており、発光ユニット２に電力を供給し、発光素子１３を点灯制御する機能を有している。

なお、調光装置を接続し、調光可能としてもよく、また、フォトセンサ等のセンサを設けて、周囲の明るさによって自動的に発光素子１３を点灯／消灯、明るさの制御を行うようにしてもよい。

図１０に示すように、照明装置３は、例えば、壁面Ｗに取付けられており、装置本体３０は、アルミニウム等の金属製のケース３３、表示パネル３４、ケース３３内に取付けられた複数の発光ユニット２を備えている。ケース３３は箱状に形成され、前面側が開口しており、この開口に表示パネル３４が設けられている。表示パネル３４には、文字や図形等の看板情報が表示されている。発光ユニット２は、ケース３３の背面側に取付ねじ２１によって取付けられてマトリクス状に配設されている。

このように構成された看板用照明装置３の作用を説明する。複数の発光ユニット２に電源装置３２により通電されると、各発光素子１３が一斉に発光されて、白色の光を出射する。この光は、主として透光性のカバーケース部材２２を透過し、表示パネル３４を背面側から照射する。また、発光素子１３から出射される一部の光は、基板１２の表面側に形成された白色のレジスト層に反射されて、同様に、カバーケース部材２２を透過し、表示パネル３４を背面側から照射する。これにより、表示パネル３４の看板情報を映し出すことができる。

この場合、光源部１０は、シール部材１１によってケース２０内に密閉状態で収容されているので、雨水や塵埃の侵入を防止することができ、発光素子１３の劣化や故障を回避することが可能となる。

一方、発光素子１３の発光中においては、発光素子１３から熱が発生するが、この熱は、基板１２の表面側の銅箔からなる配線パターン及び背面側の銅箔からなる放熱層に伝導される。また、この伝導された熱は、主として光源部１０の外周に配設されたシール部材１１へ伝導される。ここで、シール部材１１は、その突出部１４ａを含めて、外周部が外面に表出しているので放熱が効果的に行われる。

以上のように本実施形態によれば、防水性、防塵性を向上でき、また、光源部１０のリード部材１４は、シール部材１１の貫通路１４ｂに支持されるため、光源部１０の位置決めが容易となる発光モジュール１、発光ユニット２及び照明装置３を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図１１乃至図１３を参照して説明する。本実施形態は、シール部材１１の異なる形態を示すものである。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
（実施例１）

第１の実施形態では、シール部材１１の切込み部１４ｃは、側面形状が逆ハの字状に斜めに形成される場合について説明したが、本実施例では、図１１に示すように、切込み部１４ｃ-1をシール部材１１の上面から貫通路１４ｂに向かって直線的に形成したものである。

このような構成によっても、光源部１０のリード部材１４の支持が可能であり、また、切込み部１４ｃ-1及び貫通路１４ｂは、ベースケース部材２１とカバーケース部材２２との間に挟まれて、リード部材１４とシール部材１１との密着性を高めることができる。
（実施例２）

第１の実施形態のシール部材１１では、リード部材１４が導出する一対の突出部１４ａを形成するものについて説明したが、本実施例では、図１２に示すように、シール部材１１-2は、突出部を形成せず、シンプルな四角形の枠状に形成するものである。
本実施例によっても、防水性、防塵性の向上等、第１の実施形態と同様な作用効果が期待できる。
（実施例３）

図１３に示すように、本実施例では、シール部材１１-3の内周側に、ケース２０の内壁に沿うような鍔部１１ａを形成したものである。このような構成により、ケース２０内の密閉性の確保の確実化を図ることができる。

次に、本発明の第３の実施形態について図１４及び図１５を参照して説明する。本実施形態は、ベースケース部材２１及びカバーケース部材２２の異なる形態を示すものである。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
（実施例１）

図１４に示すように、本実施例では、ベースケース部材２１の内底面に光源部１０の基板１２を背面から支持するリブ状の支持部２１ｃを形成したものである。したがって、光源部１０を安定してケース２０内に収容することが可能になる。

なお、支持部２１ｃは、基板１２を支持できる構成であれば、リブ状に形成することに限定されるものではない。また、基板１２の背面側に放熱部材を介在させて、基板１２の熱を背面側から被取付部材としての照明装置のケース等に伝導させて放熱するようにしてもよい。
（実施例２）

図１５に示すように、カバーケース部材２２における発光素子１３と対向する部分をドーム状に突出して凸部２２ｃを形成したものである。したがって、この凸部２２ｃによってレンズ効果をもたらすことができ、発光素子１３から出射される光を効率的に放射することが可能となる。

なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ベースケース部材又はカバーケース部材の一方を平板状に形成し、他方を箱状に形成してケースを構成するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、光源部のリード部材をシール部材に形成された切込み部に挿入して貫通路に配置したが、シール部材を注型等によって成形する際に、同時にリード部材をシール部材を通過させるように成形し、リード部材とシール部材とを一体化してもよい。

さらに、上記実施形態では、カバーケース部材とベースケース部材とを共に被取付部材にねじ込まれる取付ねじによって被取付部材に取付ける場合について説明したが、まず、カバーケース部材とベースケース部材とを取付ねじ等によって一体的に結合して発光ユニットを構成し、この発光ユニットを別の固定手段によって被取付部材に取付けるようにしてもよい。

発光素子は、表面実装型のものに限らず、チップ・オン・ボード方式で実装するものを適用してもよい。照明装置としては、主として屋外で使用される看板用照明装置、交通標識、ディスプレイ装置等に好適であるが、例えば、防湿や防水対策が必要なショーケース等にも適用できる。さらには、屋内で使用される各種照明器具への適用を妨げるものではない。

１・・・発光モジュール、２・・・発光ユニット、３・・・照明装置、
１０・・・光源部、１１・・・シール部材、１２・・・基板、
１３・・・発光素子（ＬＥＤ）、１４・・・リード部材、１４ｂ・・・貫通路、
２０・・・ケース、２１・・・ベースケース部材、２２・・・カバーケース部材、
３０・・・装置本体、３２・・・電源装置、３３・・・被取付部材（ケース）

Claims (3)

1. 基板と、この基板に実装された発光素子と、この発光素子に接続され、発光素子に給電するとともに前記基板の両側から導出されたリード部材とを備えた光源部と；
   前記リード部材が通過する貫通路が形成され、光源部の外周を囲むように配設される弾性を有するシール部材と；
   を具備することを特徴とする発光モジュール。
2. ベースケース部材と、透光性を有するカバーケース部材とを備えたケースと；
   ベースケース部材とカバーケース部材との接合部に前記シール部材が挟持されてケース内に光源部が収容される請求項１に記載の発光モジュールと；
   を具備することを特徴とする発光ユニット。
3. 装置本体と；
   装置本体に配設された請求項２に記載の発光ユニットと；
   この発光ユニットに電力を供給する電源装置と；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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