JP2014183200A - 発光装置及び、ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配光特性及び、発光効率が良好な発光装置並びにこの発光装置を用いたＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】基板１０と、前記基板１０上に配列される複数の同心円に配列される光源となるＬＥＤ素子２とを具備する発光装置１において、前記同心円のうち内周から外周に向かってｎ番目の同心円上に配設される前記ＬＥＤ素子２のピッチ角が90ｘ(1/ｎ)°となっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を用いた発光装置及び、ＬＥＤ照明装置に関するものである。

近年、ＬＥＤ素子の高出力化、高効率化及に伴い、光源としてＬＥＤ素子を用いた屋内または屋外で使用される長寿命化が期待できる照明装置が開発されている。このような照明装置は、ＬＥＤ素子を基板に複数実装して所定の光量を得るようにしたものである。従来、給電端子部を有してＬＥＤチップを搭載したＬＥＤモジュールと、このＬＥＤモジュールを着脱自在に保持する保持部材を設けた器具本体を備える照明器具が提案されている（特許文献１参照）。

また、ＬＥＤ素子は、発光時、発熱しその温度が上昇するに従い、発光効率が低下し寿命も短くなる。このため、ＬＥＤ素子を光源とする照明装置にとって、発光効率の向上と長寿命化を図るために、ＬＥＤ素子の温度が上昇するのを抑制することが必要である。そこで、ＬＥＤを光源とする照明装置において、ＬＥＤ素子を支持する隣り合う金属板を、互いに離間した状態で配置したものがある。（特許文献２参照）

特開２００３−５９３３０号 特開２００８−２１０５６８号公報

特許文献１に示されたものは、ＬＥＤモジュール面にＬＥＤ素子と回路部品とを混在して配置したものである。したがって、ここにはＬＥＤ素子から放射される光の配光を良好にするという具体的な技術的思想の開示はない。

また、特許文献２に示されたものは、熱源となり得るＬＥＤ素子その他の点状光源を集積化した多点光源集積体について、従来とは異なる配置パターンにより、様々な形態の集積面における熱分布を合理的に均一化しうる光源の配置構造を提案したものであるが、その基板上に実装されたＬＥＤ素子の分布を見ると均一に発光することは困難であると考えられる。

本発明は、以上のような課題を解決するため鋭意検討した結果なされたものであり、配光特性及び、発光効率が良好な発光装置並びにこの発光装置を用いたＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明にあたっては、光源となるＬＥＤ素子を実装する基板において、前記基板に、一対のＬＥＤ素子が略等ピッチで複数個配置されたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の発明にあたっては、前記一対のＬＥＤ素子が、前記基板上に複数列に配置されていることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明にあたっては、前記一対のＬＥＤ素子を同心円状にｎ列配置するとともに、各列の一対のＬＥＤ素子のピッチ角を略９０×（１／ｎ）°とすることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明にあたっては、前記一対のＬＥＤ素子のアノード電極同士及び、カソード電極同士が隣り合うように並んで配列されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明にあたっては、前記一対のＬＥＤ素子のカソード側電極が接続される配線パターン領域Ａと、アノード側電極が接続される配線パターン領域Ｂを、Ａ>Ｂの関係となるように前記基板に配置したことを特徴とするものである。

請求項６に記載の発明にあたっては、最外周の同心円上の前記一対のＬＥＤ素子の間にコネクタ取付部と、前記基板を照明装置の本体に固着するためのネジ穴を設けることを特徴とするものである。

請求項７に記載の発明にあたっては、前記一対のＬＥＤ素子を構成するＬＥＤ素子が並列接続されており、該並列接続されたＬＥＤ素子ユニットが直列接続されるとともに、該直列接続されたＬＥＤ素子ユニット群が並列接続されていることを特徴とするものである。

ＬＥＤ素子から放射される光の配光及び、発光効率が良好な発光装置を提供することができる。また、放熱効果も良好で安定した発光とＬＥＤ素子の長寿命を図ることができる発光装置を提供することができる。さらに、一対のＬＥＤ素子を構成するＬＥＤ素子は並列接続されており、同心円に配設された一対の前記ＬＥＤ素子は直列接続されたＬＥＤ素子群を形成し、さらに、そのＬＥＤ素子群は並列接続されているので、ＬＥＤ素子が破損し通電しなくなったときでも、そのＬＥＤ素子だけ不発光になるだけで、他の正常なＬＥＤ素子の発光には影響を及ぼさすことがなく長期間に渡って使用することができる発光装置を提供することができる。

本実施形態に係わるＬＥＤ照明装置の基板を示す平面図である。 同基板の配線パターン層を示す平面図である。 同基板に反射層を形成した状態を示す平面図である。 図１中、発光素子の位置関係を示す平面図である。 ＬＥＤ素子の接続状態を示す結線図である。

以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお本実施形態は一例であり、これに限定されるものではない。

以下、本発明の実施形態について図１から図４を参照して説明する。各図においてリード線等による配線接続関係は省略して示している場合がある。なお、同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態の照明器具は、ダウンライトなどの埋込形照明器具であり、天井板などの被設置部に設けられた円形の埋込孔に埋め込まれた状態に設置される。

発光装置１は、図１に示すように、基板１０と、この基板１０に実装された複数のＬＥＤ素子２とを備えている。基板１０は、円盤形状をしている。

基板１０は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側には銅箔によって配線パターン11が形成されている。また、配線パターンの上、つまり、基板１０の表面には反射層として作用する白色のレジスト層１２が施されている。なお、基板１０の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用できる。

ＬＥＤ素子２は、表面実装型のものである。ＬＥＤ素子２が円盤状の基板１０の周方向に沿う複数の同心円上に実装される。本実施形態では、３列の同心円に亘って実装されている。また、ＬＥＤ素子には、発光色が昼白色のものと電球色のものとがあるが、本実施例ではどちらか一方の発光色のものが用いられ、隣り合う一対のＬＥＤ素子２が並列に電気的接続され基板１０上に配設されている。

ＬＥＤ素子２は、一対ずつ３列の同心円のうち内周から外周に向かってｎ番目の同心円上に配設されている。一対のＬＥＤ素子２の配設時のピッチ角ｂ°は９０Ｘ(1/ｎ)°となっており、最外周はｎ＝３なのでピッチ角は３０°、２周目はｎ＝２なのでピッチ角は４５°、最内周はｎ＝１なのでピッチ角は９０°となっている。以上のように、一対のＬＥＤ素子２が均等に配設されているため、均一に発光することができる。

なお、ＬＥＤ素子２は、必ずしも複数の同心円上に実装する必要はない。例えば、周方向に沿って１列に実装するようにしてもよい。所望する出力に応じてＬＥＤ素子２の列数や個数を適宜設定することができる。

ＬＥＤ素子２は、概略的にはセラミックスや合成樹脂で形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップ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。ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。透光性樹脂には、昼白色や電球色の光を出射できるようにするために蛍光体が混入されている。また、本体には、ＬＥＤチップと接続されたアノード側の電極とカソード側の電極とが設けられている。

次に、図１から図４を参照して発光装置１の構成を詳細に説明する。図４は、部分的に拡大した状態を示している。

まず、図１において、基板１０は、上述のように、絶縁性を有する表面上に配線パターン層１１が積層され、さらに、その上に反射層１２が積層されて形成されている。そして、基板１０には、３列の同心円に亘ってＬＥＤ素子２が複数個実装されている。ＬＥＤ素子２は、外形的には、略直方体形状をなしていて、一方の短辺側にカソード側の電極２１が設けられており、他方の短辺側にアノード側の電極２２が設けられている。

また、最外周の同心円上の隣り合う一対のＬＥＤ素子に挟まれる領域に、基板１０を収納する照明装置の本体（不図示）にネジ止めするためのネジ穴１３が設けられ充分な沿面距離を確保している。また、基板１０のＬＥＤ素子２を実装した面の裏側からコネクタ（不図示）に給電するためにケーブルを引き出すケーブル貫通穴１４を設けている。

図２は、基板１０における配線パターン層１１を示している。配線パターン層１１は、銅箔のパターンがエッチングによって形成されていて、基板１０の表面上を略全面に亘って覆うように形成されている。

配線パターン層１１は、ＬＥＤ素子２の実装個数に対応して複数のブロックに線状の絶縁領域１５によって区画されていて、ＬＥＤ素子２のカソード側の電極２１及びアノード側の電極２２がブロック間の比較的狭い線状の絶縁領域１５を跨って接続されるようになっている。

配線パターン層１１は、ＬＥＤ素子２に電力を供給する電気的導通路であるとともに、ＬＥＤ素子２から発生する熱を拡散する放熱部材としての機能を有している。

図３は、基板１０において、配線パターン層１１の上に反射層１２が形成された状態を示している。反射層１２は、各ＬＥＤ素子２が実装されカソード側の電極２１及びアノード側の電極２２が接続される部分やコネクタ（不図示）が接続される部分を除いて略全面に亘って形成されている。つまり、各ＬＥＤ素子２が実装されカソード側の電極２１及びアノード側の電極２２が接続される部分やコネクタが接続される部分は、配線パターン層１１が表面上に露出する状態となっている。

反射層１２は、具体的には、光の反射率が良好な白色のフォトソルダータイプのレジストインキ材料を用いて形成したものであり、白色のレジスト層である。このレジスト層の膜厚寸法はクリームはんだの塗布厚を考慮して適宜に決定される。

図４は、配線パターン層１１の一部を拡大して示し、その配線パターン層１１にＬＥＤ素子２が実装された場合の位置関係を示している。

図４に示すように、線状の絶縁領域１５によって区画された複数のブロック間において、比較的狭い線状の絶縁領域１５を跨ってＬＥＤ素子２のカソード側の電極２１及びアノード側の電極２２が配線パターン層１１にはんだ付けされて接続されている。

ＬＥＤ素子２のカソード側の電極２１が接続される配線パターン層１１側の領域Ａがアノード側の電極２２が接続される配線パターン層１１側のＢより面積が広くなるように、領域Ａは基板１０において領域Ｂよりも外側に位置して形成されている。つまり、Ａ＞Ｂの関係になるように形成されている。

ＬＥＤ素子２は、発光時、主としてカソード側に熱が発生し、カソード側の電極２１の温度が高くなる。このため、カソード側の電極２１が接続される配線パターン層１１側の領域Ａを広くすることにより、発生した熱を広い面積で効果的に拡散し、放熱させてＬＥＤ素子２の温度上昇を抑制することが可能となる。

なお、ＬＥＤ素子２のカソード側の電極２１が接続される配線パターン層１１側の領域Ａと、アノード側の電極２２が接続される配線パターン層１１側の領域Ｂとは、領域Ａが広くなるように形成できれば、その形状等は格別限定されるものではない。

図５は、基板１０におけるＬＥＤ素子２の結線状態を示している。具体的には、3列の同心円のそれぞれに、一対のＬＥＤ素子２が並列に接続された直列回路が、３列分並列に接続され構成されている。またＬＥＤ素子２が破損し通電しなくなったときでも、そのＬＥＤ素子だけ不発光になるだけで、他の正常なＬＥＤ素子の発光に影響を及ぼさすことがない。

以上のように本実施形態によれば、均一な発光を得ることができるとともに、配線パターン層を有効に利用して、発光素子の温度上昇を抑制できる照明装置を提供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、ＬＥＤ素子は、有機ＥＬ等の発光素子に置き換えることができ、この場合、発光素子の個数は特段限定されるものではない。また、照明装置としては、屋内又は屋外で使用される各種照明器具やディスプレイ装置等に適用可能である。

１・・・発光装置
１０・・・基板
１１・・・配線パターン層
１２・・・反射層
１３・・・ネジ穴
１４・・・ケーブル貫通穴
１５・・・絶縁領域
２・・・ＬＥＤ素子
２１・・・カソード側の電極
２２・・・アノード側の電極

Claims (8)

1. 光源となるＬＥＤ素子を実装する基板において、前記基板に、一対のＬＥＤ素子が略等ピッチで複数個配置されたことを特徴とする発光装置。
2. 前記一対のＬＥＤ素子が、前記基板上に複数列に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
3. 前記一対のＬＥＤ素子を同心円状にｎ列配置するとともに、各列の一対のＬＥＤ素子のピッチ角を略９０×（１／ｎ）°とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記一対のＬＥＤ素子のアノード電極同士及び、カソード電極同士が隣り合うように並んで配列されていることを特徴とする請求項1乃至３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記一対のＬＥＤ素子のカソード側電極が接続される配線パターン領域Ａと、アノード側電極が接続される配線パターン領域Ｂを、Ａ>Ｂの関係となるように前記基板に配置したことを特徴とする請求項４に記載の発光装置。
6. 最外周の同心円上の前記一対のＬＥＤ素子の間にコネクタ取付部と、前記基板を照明装置の本体に固着するためのネジ穴を設けることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記一対のＬＥＤ素子を構成するＬＥＤ素子が並列接続されており、該並列接続されたＬＥＤ素子ユニットが直列接続されるとともに、該直列接続されたＬＥＤ素子ユニット群が並列接続されていることを特徴とする請求項1乃至６のいずれかに記載の発光装置。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載される発光装置を具備するＬＥＤ照明装置。