JP2011181609A

JP2011181609A - 発光ユニットおよびそれを用いた照明器具

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Publication number: JP2011181609A
Application number: JP2010042792A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Matsumoto; 弘之松本
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2010-02-26
Filing date: 2010-02-26
Publication date: 2011-09-15

Abstract

【課題】より安価に製造することが可能で、より信頼性を高くすることが可能な発光ユニットおよびそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】ＬＥＤチップ１と該ＬＥＤチップ１へ給電する導体パターン３を一表面２ａ側に備えた実装基板２とを有する発光装置１０と、該発光装置１０に電力を供給する給電路となる配線パターン５を一方面４ａ側に備えた配線用基板４と、発光装置１０における導体パターン３の第１の接続部３ａと配線用基板４における配線パターン５の第２の接続部５ａとの間を電気的に接続する金属線材６とを有する発光ユニット２０であり、金属線材６は、配線パターン５の第２の接続部５ａに溶着され、該第２の接続部５ａを介して発光装置１０と対向する側に延在する金属線材６の端部６ａが配線用基板４の一方面４ａから離間する方向へ曲げられてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤチップを備えた発光装置と該発光装置に電力を供給するための配線用基板とを金属線材で電気的に接続させた発光ユニットおよびそれを用いた照明器具に関するものである。

近年、半導体発光素子たるＬＥＤチップと、該ＬＥＤチップを被覆し、該ＬＥＤチップからの光の少なくとも一部を吸収し波長変換した光を発する蛍光体が含有された波長変換部材とを備え、たとえば、ＬＥＤチップからの青色光と波長変換部材からの黄色光とを混色した白色光を放射する発光装置が開発されている。この種の発光装置は、たとえば、発光装置と、発光装置に電力を供給するための配線用基板側とを金属線材で電気的に接続させることで照明器具の発光ユニットに利用することができる。

このような照明器具の発光ユニットとして、図７（ａ）の断面図に示す、ＬＥＤチップ１が実装された実装基板２’と、実装基板２’におけるＬＥＤチップ１の実装面側でＬＥＤチップ１を囲む透光性樹脂からなる枠体１４と、枠体１４の内側に透光性樹脂材料を充填して形成されＬＥＤチップ１および当該ＬＥＤチップ１に接続されたワイヤ１９，１９を封止する弾性を有する封止部１５と、該封止部１５に重ねて配置されるレンズ１６と、ＬＥＤチップ１から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透光性材料とともに成形した成形品であってレンズ１６の光出射面１６ｂ側にレンズ１６を覆い光出射面１６ｂおよび枠体１４との間に空気層１８が形成される形で配設されるドーム状の波長変換部材１７’とを備えた発光装置を、絶縁層１０２を介して器具本体１０１に実装させたものが知られている（特許文献１）。

なお、実装基板２’は、金属板２ａ’と、金属板２ａ’上に絶縁性を有するシート状の固着材２ｃ’により固着された絶縁部材２ｂ’とを備えたものを用いている。ＬＥＤチップ１は、導電性基板１ａ上に発光部１ｂを備えたものを用いている。実装基板２’の絶縁部材２ｂ’は、ＬＥＤチップ１へ給電する一対の導体パターン３，３が一表面側に形成されるとともに、中央には厚み方向に貫通する略矩形の窓孔２ｂｂ’が設けられている。さらに、絶縁部材２ｂ’の窓孔２ｂｂ’内において、ＬＥＤチップ１で生じた熱を熱伝導することができるサブマウント部材１３が金属板２ａ’に接合されている。

また、発光ユニットは、図７（ｂ）の平面図で示すように、発光装置における絶縁部材２ｂ’の一表面上に一対の導体パターン３，３が形成されており、ＬＥＤチップ１が、ワイヤ１９，１９などを介して導体パターン３，３の一端部と電気的に接続されている。また、一対の導体パターン３，３は、導体パターン３，３の各延長部３ｂ，３ｂで発光装置の隅部まで延長された他端部に該発光装置に電力を供給する配線用基板（図示していない）側と電気的に接続させるための第１の接続部３ａ，３ａが設けられている。発光ユニットは、発光装置における導体パターン３，３の第１の接続部３ａ，３ａと、器具本体１０１上に上記発光装置と隣接して配置している上記配線用基板の一方面側に形成された配線パターンの第２の接続部（図示していない）との間をリード線１１６の半田付けにより電気的に接続している。

ここで、発光ユニットは、人が半田ごてを持ち、導体パターン３，３の第１の接続部３ａ，３ａや上記配線用基板の上記第２の接続部にリード線１１６を、直接、半田付けして製造する場合が多い。このような、人がリード線１１６を半田付けするには、数秒から数十秒程度の時間がかかる。そのため、発光ユニットは、量産性よく製造することが難しく、発光ユニットの製造費用が高くなる要因となる。

そのため、発光ユニットは、たとえば、自動化させた抵抗溶接機を用いて、リード線１１６の代わりに銅リボンのような金属線材を発光装置における第１の接続部３ａ，３ａや上記配線用基板における上記第２の接続部に溶着させることで発光装置側と配線用基板側との電気的な接続を行うことが考えられる。

特開２００７-８８０８６号公報

ところで、抵抗溶接機は、図示していないが、金属線材を発光装置における第１の接続部３ａや上記配線用基板の上記第２の接続部に溶着させる場合、たとえば、抵抗溶接機の線材供給ユニットから供給された上記金属線材を上記発光装置における第１の接続部３ａ上に配置する。次に、抵抗溶接機は、第１の接続部３ａ上に置かれた金属線材に、一対の溶接用電極を押圧させるとともに上記金属線材を介して一対の溶接用電極間に通電させる。抵抗溶接機は、通電により生じる抵抗加熱によって、上記発光装置における第１の接続部３ａと上記金属線材の一部とを溶着することができる。抵抗溶接機は、第１の接続部３ａと溶着された金属線材を上記配線用基板側まで上記線材供給ユニットから供給した後、同様にして、金属線材を上記配線用基板における上記第２の接続部とも溶着することができる。また、抵抗溶接機は、上記金属線材の溶着が完了すると、線材供給ユニットから導出している上記金属線材を切断刃によって切断する。これによって、発光ユニットの上記発光装置と上記配線用基板との間を金属線材で電気的に接続することが可能となる。

ここで、抵抗溶接機は、上記切断刃と該切断刃を駆動させる駆動部とを上記溶接用電極に並設させ、溶着された金属線材と線材供給ユニットとの間で上記金属線材の上方から該金属線材を押し切って切断する。そのため、抵抗溶接機で溶着された金属線材は、抵抗溶接機が上記溶接用電極に上記切断刃を近接して配置させていても、上記第２の接続部から上記金属線材の端部が切れ端として突出する傾向にある。

発光ユニットは、上記配線用基板上に異なる極性の配線パターンなどが隣接して配置されていると、上記第２の接続部から突出して延在する上記金属線材の上記端部と上記配線パターンとが何らかの原因で触れるなどにより短絡が生じ発光ユニットの信頼性を確保することが難しい。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、より安価に製造することが可能で、より信頼性を高くすることが可能な発光ユニットおよびそれを用いた照明器具を提供することにある。

上記課題を解決するために第１の発明は、ＬＥＤチップと該ＬＥＤチップへ給電する導体パターンを一表面側に備えた実装基板とを有する発光装置と、該発光装置に電力を供給する給電路となる配線パターンを一方面側に備えた配線用基板と、前記発光装置における前記導体パターンの第１の接続部と前記配線用基板における前記配線パターンの第２の接続部との間を電気的に接続する金属線材とを有する発光ユニットであって、前記金属線材は、前記配線用基板における前記第２の接続部に溶着され、該第２の接続部を介して前記発光装置と対向する側に延在する前記金属線材の端部が前記配線用基板の前記一方面から離間する方向へ曲げられてなることを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明において、前記金属線材は、前記発光装置における前記第１の接続部と前記配線用基板における前記第２の接続部との間で前記一方面に対しループ状に曲成した山状部を備えてなり、前記一方面の法線方向における前記山状部の最も高い高さを前記端部の最も高い高さよりも低くしてなることを特徴とする。

第３の発明は、上記第１の発明または上記第２の発明において、前記金属線材の前記端部は、前記配線用基板における前記第２の接続部に溶着された前記金属線材の一部分に重ね合わせられ、該端部を前記一部分に溶着させてなることを特徴とする。

第４の発明は、複数個の前記発光装置における前記第１の接続部と前記配線用基板における前記第２の接続部とが複数個の前記金属線材でぞれぞれ電気的に接続されてなる第１の発明ないし第３の発明のいずれか１つの発光ユニットと、該発光ユニットの前記配線用基板に電力を供給する電源ユニットとを備えたことを特徴とする。

第１の発明は、より安価に製造することが可能で、より信頼性を高くすることが可能な発光ユニットを提供することができるという顕著な効果を奏する。

第４の発明は、より安価に製造することが可能で、より信頼性を高くすることが可能な照明器具を提供することができるという顕著な効果を奏する。

実施形態１の照明器具における発光ユニットの要部断面図である。同上の照明器具における発光ユニットの概略平面図である。同上の照明器具における発光ユニットを製造するための抵抗溶接機の動作を説明する動作説明図である。同上の照明器具の外形を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略側面図である。実施形態２の照明器具における発光ユニットの製造工程を示す要部断面図である。同上の照明器具における発光ユニットの製造工程を示す要部平面図である。従来の照明器具における発光ユニットを示し、（ａ）は要部断面図、（ｂ）は要部平面図である。

（実施形態１）
以下、本実施形態の照明器具に用いられる発光ユニットを図１および図２に基づいて説明し、発光ユニット２０の製造工程の一部を図３で説明する。また、発光ユニット２０を備えた照明器具を図４に基づいて説明する。

本実施形態の照明器具に用いられる図１に示す発光ユニット２０は、半導体発光素子であるＬＥＤチップ１と該ＬＥＤチップ１へ給電する導体パターン３を一表面２ａ側に備えた実装基板２とを有する発光装置１０と、該発光装置１０に電力を供給する給電路となる配線パターン５を一方面４ａ側に備えた配線用基板４と、発光装置１０における導体パターン３の第１の接続部３ａと配線用基板４における配線パターン５の第２の接続部５ａとの間を電気的に接続する金属線材６とを有している。

特に、金属線材６は、配線用基板４における第２の接続部５ａに溶着され、該第２の接続部５ａを介して発光装置１０と対向する側（図１では右側）に延在する金属線材６の端部６ａが配線用基板４の上記一方面４ａから離間する方向へ曲げられてなる。

より具体的には、発光ユニット２０は、発光装置１０のＬＥＤチップ１へ給電する実装基板２における第１の接続部３ａと、発光装置１０側に電力を供給するための配線用基板４における第２の接続部５ａとの電気的な接続を、主材料として銅を用いたリボン状の線材にＮｉメッキ膜、該Ｎｉメッキ膜上にＡｕメッキ膜で被覆させた銅リボンからなる金属線材６で行っている。

発光装置１０の実装基板２は、絶縁性基材（たとえば、ガラスエポキシ樹脂）を用いた絶縁性基板の一表面２ａ上に銅箔のパターンにより形成された導体パターン３を備えている。導体パターン３の第１の接続部３ａでは、金属線材６との溶着が行い易いように、銅箔たる導体層３１上に導体メッキ層３２を形成させている。導体メッキ層３２は、たとえば、厚さ３μｍのＮｉメッキ膜からなる下地に厚さ０．０５μｍのＡｕメッキ膜を形成させている。導体パターン３は、実装基板２に少なくとも一対を備え、ＬＥＤチップ１のアノード側の電極であるアノード電極（図示していない）やカソード側の電極であるカソード電極（図示していない）とそれぞれ電気的に接続させている。なお、ＬＥＤチップ１を電気的に接続させた実装基板２の一表面２ａ側では、導体パターン３の第１の接続部３ａを除いて絶縁性樹脂を塗布した表面保護層（図示していない）を設けても良い。

本実施形態に用いられる発光装置１０のＬＥＤチップ１は、少なくとも発光層が青色光を発光することが可能な窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光部を備えている。ＬＥＤチップ１は、結晶成長用基板としてサファイア基板に比べて格子定数や結晶構造がＧａＮに近く且つ導電性を有するｎ形のＳｉＣ基板からなる導電性基板に発光層を成膜している。導電性基板の主表面側には、窒化ガリウム系化合物半導体材料により、たとえば、ダブルへテロ構造を有する積層構造部からなる発光部がエピタキシャル成長法（たとえば、ＭＯＶＰＥ法など）により成長されている。ＬＥＤチップ１は、上記導電性基板の裏面に上記カソード電極が形成され、上記発光部の表面（導電性基板の主表面側の最表面）に上記アノード電極が形成されている。上記カソード電極および上記アノード電極は、Ｎｉ膜とＡｕ膜との積層膜により構成してあるが、上記カソード電極および上記アノード電極の材料は特に限定するものない。

ＬＥＤチップ１は、上記カソード電極が実装基板２におけるＬＥＤチップ１側の一表面２ａに設けられ上記カソード電極と接続される一方の導体パターン３とＡｕＳｎ、ＳｎＡｇＣｕなどの鉛フリー半田を用いて電気的に接続されている。また、ＬＥＤチップ１は、上記アノード電極がワイヤ（図示していない）を介して他方の導体パターン３と電気的に接続させている。

なお、ＬＥＤチップ１として、発光色が青色光を発光する窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光部を採用し、導電性基板としてＳｉＣ基板を採用しているが、ＳｉＣ基板の代わりに、ＧａＮ基板を用いてもよい。また、ＬＥＤチップ１から放射される光は、青色の光に限らず、たとえば、紫外線、緑色、黄色や赤色の光を発光するものでもよい。すなわち、ＬＥＤチップ１の発光部の材料は、窒化ガリウム系化合物半導体材料に限らず、ＬＥＤチップ１の発光色に応じて、アルミニウム・インジウム・ガリウム・燐系化合物半導体材料などを採用してもよい。また、上記導電性基板もＳｉＣ基板に限らず、上記発光部の材料に応じて、たとえば、ＧａＡｓ基板、ＧｓＰ基板などから適宜選択すればよい。

発光装置１０の実装基板２には、蛍光体が含有された透光性材料によって成形され、外形が凸形状で内部に透光性封止材料（たとえば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂など）が充填された波長変換部材１７によってＬＥＤチップ１を覆うように配置している。波長変換部材１７は、ＬＥＤチップ１から放射された青色光の一部を波長変換して黄色の蛍光を発する黄色蛍光体（たとえば、（Ｂａ_０．０５Ｓｒ_０．９３Ｅｕ_０．０２）_２ＳｉＯ_４）が含有された透光性材料（たとえば、シリコーン樹脂）により予め成形された成形品によって形成させている。発光装置１０は、ＬＥＤチップ１からの光の一部が波長変換部材１７を透過した青色光と、波長変換部材１７の蛍光体でＬＥＤチップ１の青色光の一部を波長変換させ外部に放射させた黄色光との混色により白色光を放射することができる。

なお、波長変換部材１７の材料として用いる透光性材料は、シリコーン樹脂に限らず、たとえば、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラスなどを採用してもよい。また、波長変換部材１７の透光性材料に含有される黄色蛍光体には、Ｅｕで付活されたシリケート系蛍光体である（Ｂａ_０．０５Ｓｒ_０．９３Ｅｕ_０．０２）_２ＳｉＯ_４だけでなく、たとえば、Ｃｅで付活されたアルミン酸系蛍光体である（Ｙ_０．９８Ｃｅ_０．０２）_３Ａｌ_５Ｏ_１２などを用いることもできる。さらに、波長変換部材１７の蛍光体は、黄色蛍光体の代わりに、たとえば、赤色の蛍光を発する赤色蛍光体と緑色の蛍光を発する緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。

配線用基板４は、発光装置１０側に電力を供給する給電路となる配線パターン５，８を備えたものであって、たとえば、発光ユニット２０に複数個の発光装置１０を備える場合、導体パターン５，８によって各発光装置１０を直列、並列や直並列に電気的に接続させることができる。また、配線用基板４は、外部の静電気からＬＥＤチップ１を保護するツェナーダイオードなどの電子部品９を備えていてもよい（図２を参照）。本実施形態の照明器具１００における配線用基板４は、一方面４ａに発光装置１０や電子部品９との電気的な接続を行うために銅箔からなる配線パターン５を形成している。なお、配線用基板４は、電子部品９の半田接合時に、隣接する異なる極性の配線パターン５，８間が半田ブリッジで短絡しないように、配線用基板４上で電気的に接続させる部分以外をソルダーレジストで被覆して絶縁膜を形成している。なお、図２に示す発光ユニット２０では、第２の接続部５ａや電子部品９の配線パターン５，８の一部に設けられた半田接続部が上記絶縁膜から露出することになる。

配線用基板４における第２の接続部５ａは、発光装置１０における導体パターン３の第１の接続部３ａと同様に銅箔たる配線層５１上に配線メッキ層５２を形成させている。配線メッキ層５２は、Ｎｉメッキ膜からなる下地に、Ａｕメッキ膜が形成された構成にしている。このような配線用基板４は、エポキシ系樹脂を含浸させた紙からなる絶縁性基板の一方面４ａ側に配線パターン５，８を備えたプリント基板などを用いて構成することができる。

金属線材６は、少なくとも発光装置１０の実装基板２における導体パターン３の第１の接続部３ａと、配線用基板４における配線パターン５の第２の接続部５ａとを電気的に接続可能なものであり、銅リボンだけに限られず、たとえば、金線、アルミニウム線を用いてもよい。また、金属線材６は、表面をＡｕでメッキしたものだけでなく、Ｓｎなどでメッキ処理を施したものでもよい。配線用基板４の配線パターン５と溶着される金属線材６は、断面形状が矩形のリボン形状だけでなく、円形や楕円形の線材など用途に応じて種々のものを用いることができる。

銅リボンからなる金属線材６は、後述する図３に例示した抵抗溶着機２１を使用して、発光装置１０における第１の接続部３ａと、配線用基板４における第２の接続部５ａとをそれぞれ溶着させることができる。抵抗溶着機２１は、溶接用電極２２ａ，２２ｂで金属線材６の溶着を行い、切断用電極２２ｃで金属線材６を切断することができる。

本実施形態の照明器具１００における図１に示す発光ユニット２０では、まず、発光装置１０側の第１の接続部３ａに金属線材６の一端部を溶着させて、第１の接続部３ａと第２の接続部５ａとの間よりも金属線材６の長さに少し余裕を持たせた状態で、次に配線用基板４側の第２の接続部５ａに溶着を行う。その後、金属線材６を切断すると、金属線材６の他端部側には、配線用基板４の第２の接続部５ａで溶着され、第２の接続部５ａを介して発光装置１０と対向する側から突出し延在する金属線材６の端部６ａが切れ端として残る。

本実施形態における発光ユニット２０では、配線用基板４の第２の接続部５ａに溶着された金属線材６の部位を支点として、金属線材６の端部６ａが配線用基板４の一方面４ａから離間する方向（図１中の上側）へ曲げられる。この際、金属線材６の端部６ａは、配線用基板４の一方面４ａと平行な面に対する曲げる角度を調整することにより、配線用基板４の第２の接続部５ａと隣接する異なる極性の配線パターン８との絶縁距離を十分に確保することができる。これにより、発光ユニット２０は、隣接する異なる極性である配線パターン５，８間の距離を大きくすることなく発光ユニット２０を小型化することが可能となる。

また、発光ユニット２０は、金属線材６が発光装置１０における第１の接続部３ａと配線用基板４における第２の接続部５ａとの間で配線用基板４の一方面４ａに対しループ状に曲成した山状部６ｂを備えている。発光ユニット２０は、発光装置１０の点灯に伴い発熱するが、器具本体１０１と配線用基板４との線膨張率差に起因して実装基板２の第１の接続部３ａおよび配線用基板４の第２の接続部５ａとの間に応力が生じても金属線材６の山状部６ｂが金属線材６の断線を抑制することができる。同様に、発光ユニット２０は、外力などに起因して実装基板２の第１の接続部３ａおよび配線用基板４の第２の接続部５ａとの間に発生する応力が生じても金属線材６の山状部６ａが金属線材６の断線を抑制することもできる。したがって、照明器具１００における電気的な接続の信頼性をより高めることができる。

特に、本実施形態に用いられる発光ユニット２０は、金属線材６が発光装置１０における第１の接続部３ａと配線用基板４における第２の接続部５ａとの間で配線用基板４の一方面４ａに対しループ状に曲成した山状部６ｂを備えるだけでなく、一方面４ａの法線方向における山状部６ｂの最も高い高さを端部６ａの最も高い高さよりも低く形成している。

ここで、発光ユニット２０は、発光装置１０のＬＥＤチップ１が実装基板２の一表面２ａ上に実装されている。そのため、ＬＥＤチップ１からの光Ｌ１（図１中の一点鎖線を参照）は、実装基板２の一表面２ａに対して約１８０度の角度で放射することが可能となる。

発光装置２０から放射された光Ｌ１は、金属線材６に照射されると反射により、光の指向角が変わる。また、発光装置２０から放射された光Ｌ１は、一部が金属線材６に吸収され光出力が低下する場合もある。

発光装置１０と配線用基板４との間に形成される金属線材６の山状部６ｂの一方面４ａの法線方向における一方面４ａから最も離れた高さを、一方面４ａの法線方向における一方面４ａから最も離れた端部６ａの高さよりも低くすることによって、ＬＥＤチップ１から放射された光Ｌ１を遮る範囲が狭くなり、金属線材６の山状部６ｂで発光ユニット２０の信頼性を確保しつつ、発光装置２０から放射される光をより多く活用することができる。すなわち、発光ユニット２０は、発光装置１０の光出力の低下を抑制することが可能となる。

本実施形態の照明器具１００は、光源となる発光装置１０と、該発光装置１０側に電力を供給するための配線用基板４との間を、自動化された抵抗溶接機により、金属線材６を溶着させて電気的に接続することが可能となり、人が半田ごてにより半田付けするものと比較して、より安価な照明器具１００を提供できる。

なお、本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０では、発光装置１０に波長変換部材１７を使用してＬＥＤチップ１から放出された青色光の一部を黄色光に波長変換しているが、ＬＥＤチップ１から放出された光をそのまま用いる場合においては、波長変換部材１７がなくてもよい。

また、本実施形態の照明器具１００における発光装置１０は、上述の発光装置１０の構成だけでなく、たとえば、背景技術で説明した上述の図７で示されたＬＥＤチップ１と、ＬＥＤチップ１が実装された実装基板２’と、実装基板２’におけるＬＥＤチップ１の実装面側でＬＥＤチップ１を囲む枠体１４と、枠体１４の内側に透光性樹脂材料を充填して形成されてＬＥＤチップ１およびＬＥＤチップ１に接続されたワイヤ１９，１９を封止し且つ弾性を有する封止部１５と、封止部１５に重ねて配置されるレンズ１６と、ＬＥＤチップ１から放射された光によって励起されてＬＥＤチップ１の発光色とは異なる色の光を放射する蛍光体を透光性材料とともに成形した成形品であってレンズ１６の光出射面１６ｂ側にレンズ１６を覆い光出射面１６ｂおよび枠体１４との間に空気層１８が形成される形で配設されるドーム状の波長変換部材１７’とを備えた構成としてもよい。

発光ユニット２０は、図７に示す発光装置１０でも抵抗溶接機２１を用いて、導体パターン３，３の第１の接続部３ａ，３ａと、配線用基板における第２の接続部とを金属線材６の溶着により電気的に接続させて構成することができる。

ここで、本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０には、たとえば、図２に示すように、複数個（ここでは、８個）の発光装置１０と、平面視において発光装置１０の外形と相似形で若干大きい発光装置１０を収納する複数個（ここでは、８個）の貫通孔４ｂが設けられた配線用基板４とを器具本体１０１側に電気絶縁性を有し且熱伝導性に優れた接着材（図示していない）などで接着させている。また、発光ユニット２０の配線用基板４は、配線用基板４の外周部に設けられた２個の固定螺子１０８，１０８により、器具本体１０１側に固定させている。

配線用基板４の一方面４ａ上には、静電気で各発光装置１０が破壊されることを防止するためのツェナダイオードなどの電子部品９を適宜に設けている。発光装置１０は、配線用基板４の配線パターン５，８などを用いて電子部品９と電気的に接続させることができる。発光装置１０における一対の導体パターン３，３の第１の接続部３ａ，３ａは、配線用基板４における対応する各配線パターン５，５の第２の接続部５ａ，５ａと複数個（ここでは、１６個）の金属線材６で電気的に接続している。

本実施形態の照明器具１００における発光ユニット２０は、発光装置１０における導体パターン３の第１の接続部３ａと、配線用基板４における配線パターン５の第２の接続部５ａとを、図３に示す抵抗溶接機２１により金属線材６を用いて溶着している。

ここで、抵抗溶接機２１は、線材供給ユニット２３から供給された銅リボンからなる金属線材６を実装基板２の導体パターン３や配線用基板４の配線パターン５上に圧接する一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを備えている。抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂの先端部２２ａｂ，２２ｂｂで金属線材６を実装基板２の導体パターン３や配線用基板４の配線パターン５上に押圧することができる。抵抗溶接機２１は、金属線材６を実装基板２の導体パターン３や配線用基板４の配線パターン５上に押圧した状態で、電源部２７（図３（ｂ），（ｄ）を参照）から一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂ間に給電することにより金属線材６に通電し、抵抗加熱による熱を生じさせ金属線材６の一部を発光装置１０の導体パターン３や配線用基板４の配線パターン５に抵抗溶接して溶着する。

抵抗溶接機２１は、金属線材６の溶着が終わった後、金属線材６を一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂの少なくとも一方（図３（ｆ）では、溶接用電極２２ｂ）と挟持し、金属線材６に通電し抵抗加熱によるジュール熱を生じさせ金属線材６を熱切断する切断用電極２２ｃと、上記熱切断に際し金属線材６の長手方向に沿って金属線材６に張力を付与する張力付与手段２６と、を有している。

すなわち、線材供給ユニット２３は、線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａに沿って突出した切断用電極２２ｃを備えており、切断用電極２２ｃは、電源部２７からの給電を受けて溶接用電極２２ｂのエッジ部２８ａとで金属線材６を挟持して金属線材６に通電することができる。

溶接用電極２２ｂのエッジ部２８ａは、リボン形状の金属線材６の線幅方向に沿って線状に接触をさせると、金属線材６の線状に接触した部位に電流が集中する。これにより、切断用電極２２ｃは、効率的な抵抗加熱によるリボン形状の金属線材６の熱切断が可能になる。なお、抵抗溶接機１０は、切断用電極２２ｃを用いることで、切断刃により金属線材６を切断する抵抗溶接機と比較して、溶接用電極２２ａ，２２ｂの周りを小型化することが可能であり、金属線材６の端部６ａの長さをより短くすることが可能となる。

抵抗溶接機２１の線材供給ユニット２３は、金属線材６を供給可能なものであって、内部にマイクロコンヒュータなどからなる制御部（図示していない）からの制御信号に基づいて金属線材６の供給を行うための搬送部２９を構成するモータ（図示していない）と、該モータの軸に固定させたローラを備えている。線材供給ユニット２３は、搬送部２９の上記ローラを回転させることにより、該ローラと接する金属線材６を線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａから供給する。線材供給ユニット２３は、搬送部２９の上記モータの回転を上記制御部からの制御信号により制御することで金属線材６の供給量を制御することができる。

また、抵抗溶接機２１は、金属線材６を複数個の発光装置１０における導体パターン３や配線用基板４における配線パターン５などと連続的に抵抗溶接させるため、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂと、該溶接用電極２２ａ，２２ｂと並設される切断用電極２２ｃと、を装着する電極ホルダ（図示していない）を備え、該電極ホルダを発光装置１０や配線用基板４が配置される基台（図示していない）上の任意の位置に移動可能なアーム（図示していない）と、該アームの移動および一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂおよび切断用電極２２ｃそれぞれへの電源部２７からの給電を制御する上記制御部と、を有している。

すなわち、上記アームに設けられた溶接用電極２２ａ，２２ｂおよび切断用電極２２ｃは、上記基台上の任意の位置に配置された発光装置１０の導体パターン３や配線用基板４の配線パターン５に金属線材６を溶着および金属線材６の熱切断ができるように、３次元的に移動可能なように構成している。

また、上記電極ホルダには、上記一方の溶接用電極２２ｂと切断用電極２２ｃとの相対距離を可変とし、上記一方の溶接用電極２２ｂと切断用電極２２ｃとで金属線材６を挟持するモータなどからなる駆動部（図示していない）を備えている。該駆動部は、上記アームなどと同様に、抵抗溶接機２１に備えられた上記制御部により制御することができる。

次に、本実施形態の照明器具１００における発光ユニット２０の金属線材６を抵抗溶接機２１によって電気的に接続させる方法ついて、図３（ａ）〜（ｆ）に基づいて説明する。なお、図３における抵抗溶接機２１の基台は、省略してある。

抵抗溶接機２１は、線材供給ユニット２３に内蔵した搬送部２９のモータによって、ローラを回転させることにより、該ローラと接する金属線材６を線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａから供給する。線材供給ユニット２３は、搬送部２９の上記モータの回転を上記制御部の制御信号に基づく電流量により制御することで金属線材６の供給量を制御し、金属線材６を圧接する実装基板２の一表面２ａ側に設けられた導体パターン３上に供給する（図３（ａ））。なお、線材供給ユニット２３は、金属線材６の必要量を供給した後、ワイヤクランプ（図示していない）などによって挟み込んで締め付けることで固定している。

次に、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを実装基板２側の方向（図３（ｂ）の白抜きの矢印を参照）に移動させる。これにより、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂの先端部２２ａｂ，２２ｂｂと、導体パターン３との間で金属線材６を狭持させる。この状態で、抵抗溶接機２１は、電源部２７から、たとえば、溶接用電極２２ａを＋（プラス）、溶接用電極２２ｂを−（マイナス）として、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂ間に電圧を印加して給電する。抵抗溶接機２１は、金属線材６の通電による抵抗加熱で生じたジュール熱により、金属線材６の一端部を導体パターン３に溶着することができる（図３（ｂ））。

次に、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを金属線材６の一端部側が溶着された発光装置１０の実装基板２の上方に移動させて離し、隣接する配線用基板４の上記一方面４ａ側に設けられた配線パターン５の方向（図３（ｃ）の白抜きの矢印を参照）に向かって移動させる。この移動と同時に、線材供給ユニット２３は、上記ワイヤクランプの締め付けを開放して、搬送部２９の上記ローラを反時計回りの方向（黒矢印を参照）に回転させることにより、上記ローラと接する金属線材６を線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａから供給する。線材供給ユニット２３は、搬送部２９を制御して溶接用電極２２ａ，２２ｂの移動する距離に応じた長さの金属線材６よりも長い金属線材６を供給し、金属線材６に撓みを持たせるように金属線材６の供給量を制御している（図３（ｃ））。

これにより、金属線材６は、発光装置１０と配線用基板４との間で配線用基板４の一方面４ａに対しループ状に曲成した山状部６ｂを備えることができる。

続いて、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂの先端部２２ａｂ，２２ｂｂと、配線パターン５とで配線用基板４の配線パターン５上に供給された金属線材６を狭持させる。すなわち、抵抗溶接機２１の一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂの先端部２２ａｂ，２２ｂｂを配線用基板４側の方向（図３（ｄ）の白抜きの矢印を参照）に移動させる。この状態で、抵抗溶接機２１は、電源部２７から一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂ間に電圧を印加して給電することにより、金属線材６を介して一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂ間に電流を流す。これにより抵抗溶接機２１は、抵抗溶接により金属線材６を隣接する発光装置１０の導体パターン３と、配線用基板４の配線パターン５との間を金属線材６で溶着することができる（図３（ｄ））。

引き続き、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを備えた上記アームを配線用基板４の上記一方面４ａと略垂直方向（図３（ｅ）中の白抜きの矢印を参照）に移動させ、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを金属線材６の一部が溶着された位置よりも僅かに移動させ配線用基板４から離す。また、抵抗溶接機２１は、一対の溶接用電極２２ａ，２２ｂを配線用基板４から離した後、溶接用電極２２ｂのエッジ部２８ａと、溶接用電極２２ｂに並設され線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａから延在している切断用電極２２ｃとで金属線材６を挟持するように時計回りの方向（黒矢印を参照）に線材供給ユニット２３を溶接用電極２２ｂ側へ移動させる（図３（ｅ））。

次に、抵抗溶接機２１は、線材供給ユニット２３の搬送部２９の上記ローラを、線材供給ユニット２３から金属線材６を供給する場合と逆の時計回りの方向（黒矢印を参照）に回転させ、上記ローラと接する金属線材６を線材供給ユニット２３のノズル端部２３ａから線材供給ユニット２３の内部に引き戻すように金属線材６の長手方向に沿って金属線材６に張力を付与する。ここで、抵抗溶接機２１は、搬送部２９が張力付与手段２６を兼ねることになる。この状態で、抵抗溶接機２１は、電源部２７から切断用電極２２ｃと溶接用電極２２ｂとの間に電圧を印加して給電することにより、金属線材６を介して通電する。これにより、金属線材６は、金属線材６のうち溶接用電極２２ｂと切断用電極２２ｃとで挟持された部位に通電されることで抵抗加熱による熱が生じる。また、張力付与手段２６が金属線材６に張力を付与しながら、切断用電極２２ｃが金属線材６を溶接用電極２２ｂ側へ押圧する。これにより、金属線材６は、金属線材６の一部が配線用基板４の配線パターン５に溶着された近傍で熱切断することができる（図３（ｆ））。

なお、抵抗溶接機２１は、溶接用電極２２ｂを配線用基板４の一方面４ａから離す距離や位置を上記アームなどで調整することにより、第２の接続部５ａから延在する金属線材６の端部６ａの長さや、端部６ａを配線用基板４の一方面４ａから離間する方向へ曲げる角度を調整することが可能となる。

こうして形成された発光ユニット２０は、図４に示す、発光ユニット２０の配線用基板４に電力を供給する電源ユニット１０３を備えた照明器具１００の本体ケース１０４の内部に収納させ、照明器具１００を構成することができる。すなわち、本実施形態の照明器具１００は、複数個（ここでは、８個）の発光装置１０における各導体パターン３と配線用基板４の配線パターン５とが複数個の金属線材６でそれぞれ電気的に接続した発光ユニット２０と、該発光ユニット２０の配線用基板４に電力を供給する電源ユニット１０３とを備えている。

より具体的には、本実施形態の照明器具１００は、カバー部材１０６の厚み方向に貫設させた貫通孔から各発光装置１０の光が外部に放射できるように、カバー部材１０６で発光ユニット２０を覆って、照明器具１００の本体ケース１０４の内部に収納している（図４（ａ）を参照）。

また、照明器具１００は、図４（ｂ）に示すように、外部電源（図示していない）からの電力が電源コネクタ１０５を備えた電源コード１０５ａを介して本体ケース１０４の上端部側（図４（ｂ）の上側）に設けられた電源ユニット１０３に供給される。なお、本体ケース１０４の上端部側には、発光ユニット２０などで生じた熱を効率よく外部に放出できるように複数枚の放熱フィン１０９を設けている。

発光ユニット２０における各発光装置１０は、配線用基板４の配線パターン５を利用して電気的に直列に接続しており、電源ユニット１０３から電力が供給されることでそれぞれを点灯させることができる。

上述の照明器具１００は、ダウンライトなどとして用いるため、器具本体１０１の外周面に設けられた取付ばね１０７，１０７と、器具本体１０１の下端部側（図４（ｂ）の下側）に設けられた外鍔部１０４ａとで天井材（図示していない）に設けられた孔部に埋め込んだ上で、上記天井材を挟み込んで狭持する構成としている。

本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０は、発光装置２０の数を増やす、あるいは、より小型の発光ユニット２０の構成とすることなどにより、配線用基板４の第２の接続部５ａに近接して異なる極性の配線パターン８が配線された場合においても、金属線材６の端部６ａを一方面４ａから離間する方向に曲げてなるだけで、端部６ａと異なる極性の配線パターン８との短絡を防止することが可能なより信頼性の高い発光ユニット２０とすることが可能となる。

そのため、本実施形態の照明器具１００は、信頼性をより高めることが可能となる。また、照明器具１００は、自動化された抵抗溶接機などを用いて、発光装置１０における第１の接続部３ａと、配線用基板４の第２の接続部５ａとを金属線材６で溶着することができる。そのため、人が半田により接合する場合と比較して、量産性に優れ照明器具１００の製造費用を低減させることが可能となり、より安価な照明器具１００を提供することが可能となる。

（実施形態２）
本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０は、図１に示す実施形態１の構成と略同一であり、配線パターン５の第２の接続部５ａから延在する金属線材６の端部６ａを配線用基板４の一方面４ａから離れる方向へ曲げて傾斜させる代わりに、図５（ｂ）に示すごとく、金属線材６の端部６ａを配線用基板４における第２の接続部５ａに溶着された金属線材６の一部分に重ね合わせられ、該端部６ａを上記一部分に溶着させてなる構成とした点が異なる。なお、実施形態１と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。

本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示す、ＬＥＤチップ１と該ＬＥＤチップ１へ給電する導体パターン３を一表面２ａ側に備えた実装基板２とを有する発光装置１０と、該発光装置１０に電力を供給する給電路となる配線パターン５を一方面４ａに備えた配線用基板４と、発光装置１０における第１の接続部３ａと配線用基板４における第２の接続部５ａとの間を電気的に接続する金属線材６とを有している。

発光ユニット２０の金属線材６は、第２の接続部５ａに溶着され、該第２の接続部５ａを介して発光装置１０と対向する側に延在する金属線材６の端部６ａが配線用基板４の一方面４ａから離間する方向へ曲げられ、更に、折り曲げることで（図５（ａ）の白抜きの矢印を参照）、配線用基板４における第１の接続部５ａに溶着された金属線材６の一部分に金属線材６の端部６ａを重ね合わせる。そして、発光ユニット２０は、金属線材６の端部６ａを上記一部分に溶着した構成としている（図５（ｂ）を参照）。

より具体的には、実施形態１の発光ユニット２０において、抵抗溶接機２１を用いて金属線材６を溶着したのと同様に、銅リボンからなる金属線材６の一端部を発光装置１０における第１の接続部３ａに溶着後、配線板用基板４における第２の接続部５ａに金属線材６の他端部側を溶着する。その際、発光ユニット２０は、図６（ａ）に示すように、発光装置１０における矩形状の第１の接続部３ａ上に配置された金属線材６の一端部側の中央部を第１の溶着部６ｂａとして溶着させている。また、発光ユニット２０は、発光装置１０側から延在する配線用基板４における矩形状の第２の接続部５ａ上に配置された金属線材６の他端部側の中央部よりも少しずれた周部を第２の溶着部６ｂｂとして溶着させている。

次に、発光ユニット２０は、図５（ｂ）に示すように、配線パターン５の第２の接続部５ａに溶着され、該第２の接続部５ａを介して発光装置１０と対向する側に延在する金属線材６の端部６ａが配線用基板４の一方面４ａから離間する方向へ曲げ、さらに、端部６ａを第２の接続部５ａに溶着された金属線材６の一部分に折り曲げ重ね合わせる。

さらに、発光ユニット２０は、図６（ｂ）に示すように、最初に第２の接続部５ａに第２の溶着部６ｂｂで溶着した金属線材６の周部を避け、重ね合わせたリボン状の金属線材６における線幅方向に対して、既に溶着した金属線材６の周部（破線の円を参照）と対向する周部（実線の円を参照）を第３の溶着部６ｂｃとして溶着を行う。すなわち、発光ユニット２０は、最初に溶着した金属線材６の他端部側の上記一部分に重なるように、金属線材６の端部６ａを折り曲げて重ね合わせた後、金属線材６の端部６ａにおける周部を第３の溶着部６ｂｃとして溶着させている。

本実施形態の照明器具１００に用いられる発光ユニット２０では、配線用基板４に溶着し、切断した後の金属線材６の端部６ａを発光装置１０の実装基板２側へ折り曲げて、さらに溶着する。これにより、発光ユニット２０は、金属線材６と発光装置１０や配線用基板４との溶着強度を、さらに向上させ、振動や製造段階での組立作業などでの接触などの衝撃に対して、より強い構成とすることができる。

なお、本実施形態における発光ユニット２０も実施形態１における発光ユニット２０と同様に、複数個（ここでは、８個）の発光装置１０の一対の導体パターン３，３を配線用基板４の対応する各配線パターン５，５と複数個（ここでは、１６個）の金属線材６で電気的に接続させることで発光ユニット２０を構成することができる。また、本実施形態の照明器具１００も、実施形態１の照明器具１００と同様に、発光ユニット２０を収納し、発光ユニット２０の配線用基板４に電力を供給する電源ユニット１０３と電気的に接続させて構成することができる。

１ＬＥＤチップ
２実装基板
２ａ一表面
３導体パターン
３ａ第１の接続部
４配線用基板
４ａ一方面
５配線パターン
５ａ第２の接続部
６金属線材
６ａ端部
６ｂ山状部
１０発光装置
２０発光ユニット
１００照明器具
１０３電源ユニット

Claims

ＬＥＤチップと該ＬＥＤチップへ給電する導体パターンを一表面側に備えた実装基板とを有する発光装置と、該発光装置に電力を供給する給電路となる配線パターンを一方面側に備えた配線用基板と、前記発光装置における前記導体パターンの第１の接続部と前記配線用基板における前記配線パターンの第２の接続部との間を電気的に接続する金属線材とを有する発光ユニットであって、
前記金属線材は、前記配線用基板における前記第２の接続部に溶着され、該第２の接続部を介して前記発光装置と対向する側に延在する前記金属線材の端部が前記配線用基板の前記一方面から離間する方向へ曲げられてなることを特徴とする発光ユニット。
前記金属線材は、前記発光装置における前記第１の接続部と前記配線用基板における前記第２の接続部との間で前記一方面に対しループ状に曲成した山状部を備えてなり、前記一方面の法線方向における前記山状部の最も高い高さを前記端部の最も高い高さよりも低くしてなることを特徴とする請求項１に記載の発光ユニット。
前記金属線材の前記端部は、前記配線用基板における前記第２の接続部に溶着された前記金属線材の一部分に重ね合わせられ、該端部を前記一部分に溶着させてなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ユニット。
複数個の前記発光装置における前記第１の接続部と前記配線用基板における前記第２の接続部とが複数個の前記金属線材でぞれぞれ電気的に接続されてなる請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の発光ユニットと、該発光ユニットの前記配線用基板に電力を供給する電源ユニットとを備えたことを特徴とする照明器具。