JP2015126064A - Ｌｅｄモジュール、ｌｅｄモジュールの製造方法および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
共通の基板を用いて、基板の長手方向における輝度の均一化を図りつつ、全体の光量を変えられるＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールの製造方法および当該ＬＥＤモジュールを配設する照明装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤモジュール１Ａは、面実装される複数個の長方形のＬＥＤ２と、ＬＥＤ２の長辺２ｃが交互に長手方向および短手方向に沿うようにＬＥＤ２を一面３ａ側に長手方向に沿って実装可能に形成された長尺の基板３と、長辺２ｃが基板３の短手方向に沿うＬＥＤ２が基板３に実装されないときにＬＥＤ２の両電極５ａ，５ｂが接続される基板３の一面３ａ側に形成された一対の端子１２ａ，１２ｂ間を短絡する短絡手段４と、を具備している。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、光源としての面実装形のＬＥＤを有するＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールの製造方法および当該ＬＥＤモジュールを配設する照明装置に関する。

この種のＬＥＤモジュールは、基板に実装されるＬＥＤの数量によって全体の光量を設定している。ＬＥＤは、長尺の基板の長手方向に等間隔を有して配置されている。また、ＬＥＤは、光出射面の長辺が基板の長手方向に沿うように、または長辺が基板の短手方向に沿うようにして基板に配置されている（例えば特許文献１参照。）。

ＬＥＤの長辺が基板の長手方向に沿うように設けられるＬＥＤモジュールは、基板の長手方向におけるＬＥＤの実装領域を実装されるＬＥＤ同士の間隔の当該領域よりも大きくすることができるので、基板の長手方向における放射光の輝度の均一化が図れやすい。また、ＬＥＤの長辺が基板の短手方向に沿うように設けられるＬＥＤモジュールは、基板の長手方向に沿うＬＥＤの実装数をより多くすることができるので、基板の長手方向における輝度を均一化できるとともに、全体の光量をより増加させることができる。

特開２０１２−８４５０４号公報（第２４頁、第３３，３４図）

ＬＥＤモジュールは、同一寸法の基板を用いても、基板に実装されるＬＥＤの数量に応じて配線パターンなどを形成する必要があり、これにより、基板の管理数が増加するという問題がある。また、ＬＥＤの長辺が基板の長手方向または短手方向に沿うようにＬＥＤが設けられるＬＥＤモジュールは、ＬＥＤの実装数を減少させて、全体の光量を減少させるようにすると、ＬＥＤ同士の間隔が大きくなることにより、基板の長手方向における輝度の均一化が図れにくくなるという問題がある。

本発明の実施形態は、共通の基板を用いて、基板の長手方向における輝度の均一化を図りつつ、全体の光量を変えられるＬＥＤモジュール、このＬＥＤモジュールの製造方法および当該ＬＥＤモジュールを配設する照明装置を提供することを目的とする。

本実施形態のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤ、基板および短絡手段を有して構成される。

ＬＥＤは、面実装形であり、長方形に形成されている。ＬＥＤは、複数個が用いられる。基板は、長尺に形成され、ＬＥＤを一面側に長手方向に沿って実装可能に形成されている。そして、ＬＥＤは、その長辺が交互に基板の長手方向および短手方向に沿うようにして基板に実装される。

短絡手段は、基板に実装されるＬＥＤのうち、ＬＥＤの長辺が基板の短手方向に沿うように実装されるＬＥＤが基板に実装されないときに設けられる。短絡手段は、当該ＬＥＤの両電極が接続される基板の一面側に形成された一対の端子間を短絡する。このとき、基板には、長辺が基板の長手方向に沿うＬＥＤが実装される。

本実施形態のＬＥＤモジュールによれば、共通の基板を用いて、基板の長手方向における輝度の均一化を図りつつ、全体の放射光の光量が変えられることが期待できる。

本発明の第１の実施形態を示す第１のＬＥＤモジュールの概略上面図である。 同上、第２のＬＥＤモジュールの概略上面図である。 同上、第１のＬＥＤモジュールの保護層を透視した概略一部上面図である。 同上、第２のＬＥＤモジュールの保護層を透視した概略一部上面図である。 本発明の第２の実施形態を示す照明装置であり、（ａ）は概略斜視図、（ｂ）は一部切り欠き概略側面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
本実施形態のＬＥＤモジュール１，１Ａは、図１ないし図４に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。また、ＬＥＤモジュール１を第１のＬＥＤモジュール１、ＬＥＤモジュール１Ａを第２のＬＥＤモジュール１Ａと称する。

図２において、第２のＬＥＤモジュール１Ａは、ＬＥＤ２、基板３および短絡手段としてのゼロオーム抵抗器４を有して形成されている。ＬＥＤ２は、下面側に電極５ａ，５ｂを有する面実装形であり、直方体形状に形成され、長方形の光出射面を有している。ＬＥＤ２は、例えば白色光を放射するものが用いられている。そして、ＬＥＤ２は、複数個が基板３の一面３ａ側に実装されている。

基板３は、合成樹脂例えばガラスエポキシ材からなり、一面３ａおよび他面（図示しない。）が平面状である長尺の長方形に形成されている。基板３は、例えば、長手寸法が２８０〜６００ｍｍ、短手（幅）寸法が１５〜３０ｍｍである。また、基板３は、その板厚が０．５〜１．８ｍｍのものが用いられており、本実施形態では１．０ｍｍのものが使用されている。

そして、基板３は、図１に示すように、一面３ａ側に長手方向に沿って等間隔に複数個のＬＥＤ２を実装しているとともに、各ＬＥＤ２をその長方形の長辺２ｃが交互に基板３の長手方向および短手方向に沿うように実装している。以下、長辺２ｃが基板３の長手方向に沿うように実装されるＬＥＤ２をＬＥＤ２Ａ、長辺２ｃが基板３の短手方向に沿うように実装されるＬＥＤ２をＬＥＤ２Ｂと称して説明する。

基板３の一面３ａには、一対の配線パターン６，７が形成されている。配線パターン６，７は、それぞれ例えば厚さ３５μｍの金属層、例えば銅（Ｃｕ）、この銅（Ｃｕ）の表面にニッケル（Ｎｉ）メッキされ、さらに銀（Ａｇ）メッキされた導電材料からなっている。複数個のＬＥＤ２は、一対の配線パターン６，７に直列接続または直並列接続されている。直並列の場合、隣接する複数個例えば７個のＬＥＤ２を１グループとし、グルーブ毎にＬＥＤ２が配線パターン７により直列接続されている。

また、基板３の一面３ａには、図３に示すように、ＬＥＤ２の両電極５ａ，５ｂが面実装される一対のランド１０ａ，１０ｂおよび一対のランド１１ａ，１１ｂが各ＬＥＤ２に対応して形成されている。一対のランド１０ａ，１０ｂは、ＬＥＤ２Ａが実装されるものであり、基板３の長手方向に沿うように設けられている。また、一対のランド１１ａ，１１ｂは、ＬＥＤ２Ｂが実装されるものであり、基板３の短手方向に沿うように設けられている。

一対のランド１０ａ，１０ｂおよび一対のランド１１ａ，１１ｂは、それぞれＬＥＤ２の両電極５ａ，５ｂとほぼ同等の形状および大きさに形成されているとともに、配線パターン７に直列接続されるように配線パターン７と一体に形成されている。一対のランド１０ａ，１０ｂおよび一対のランド１１ａ，１１ｂは、配線パターン７と同様に、それぞれ例えば厚さ３５μｍの金属層、例えば銅（Ｃｕ）、この銅（Ｃｕ）の表面にニッケル（Ｎｉ）メッキされ、さらに銀（Ａｇ）メッキされた導電材料からなっている。

また、基板３の一面３ａにおいて、ランド１１ａ，１１ｂに接続される配線パターン７，７は、基板３の短手方向の一端側３ｅに突出する一対の端子１２ａ，１２ｂを有するように形成されている。一対の端子１２ａ，１２ｂは、それぞれ長方形に形成され、所定の絶縁距離を有して正対している。一対の端子１２ａ，１２ｂは、短絡手段としてのゼロオーム抵抗器４が設けられるものである。一対の端子１２ａ，１２ｂにゼロオーム抵抗器４が設けられると、一対の端子１２ａ，１２ｂ間が短絡される。すなわち、ＬＥＤ２Ｂの両電極５ａ，５ｂが接続される一対のランド１１ａ，１１ｂが配線パターン７，７を介して短絡される。第１のＬＥＤモジュール１は、基板３にＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂが実装されるので、一対の端子１２ａ，１２ｂ間が短絡されないものである。このように、本実施形態の基板３は、一面３ａ側において、複数個のＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂを長手方向に沿って実装可能に形成されている。

そして、基板３には、図１に示すように、その長手方向の一端側３ｃにコネクタ１３が設けられ、他端側３ｄに接続端子１４ａ，１４ｂが形成されている。一対の配線パターン６，７は、コネクタ１３および接続パターン１４ａ，１４ｂにそれぞれ電気接続されている。そして、基板３の一面３ａには、ランド１０ａ，１０ｂ、ランド１１ａ，１１ｂおよび接続端子１４ａ，１４ｂが露出するようにして、保護層としてのレジスト１５が塗布されている。

本実施形態の基板３は、ＬＥＤ２Ｂを実装しなくすることができる。図４において、ランド１１ａ，１１ｂには、ＬＥＤ２Ｂを実装せず、一対の端子１２ａ，１２ｂ間にゼロオーム抵抗器４を実装して一対の端子１２ａ，１２ｂ間を短絡している。

そして、基板３の一面３ａ側に、ランド１０ａ，１０ｂ、ランド１１ａ，１１ｂおよび接続パターン１４ａ，１４ｂが露出し、一対の配線パターン６，７が覆われるようにしてレジスト１５を形成する。レジスト１５は、例えばスクリーン印刷で形成される。そして、ランド１０ａ，１０ｂに、ＬＥＤ２Ａを面実装する。これにより、図２に示すように、複数個のＬＥＤ２Ａが基板３の一面３ａ側に長手方向に沿って実装された第２のＬＥＤモジュール１Ａが形成される。第２のＬＥＤモジュール１Ａは、ＬＥＤ２Ｂを実装しない分、第１のＬＥＤモジュール１よりもＬＥＤ２の数量がほぼ半減している。また、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間の間隔Ｌ２が第１のＬＥＤモジュール１のＬＥＤ２Ａ，２Ｂ間の間隔Ｌ１よりも大きくなっている。

第１のＬＥＤモジュール１および第２のＬＥＤモジュール１Ａは、照明装置に１個または複数個が連設されて用いられる。複数個の場合、接続端子１４ａ，１４ｂに隣接する第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａのコネクタ１３に接続されたリード線が接続される。そして、１個の使用の場合、接続端子１４ａ，１４ｂ間がコネクタやジャンパー線などにより短絡される。また、複数個の使用の場合には、最後段側の第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａの接続端子１４ａ，１４ｂ間が短絡される。

そして、第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、以下のようにして製造可能である。すなわち、基板３の一面３ａにＬＥＤ２Ａ，２Ｂの電極５ａ，５ｂがそれぞれ接続される一対のランド１０ａ，１０ｂ、一対のランド１１ａ，１１ｂと、一対の端子１２ａ，１２ｂと、接続端子１４ａ，１４ｂと、一対の配線パターン６，７と、を形成する。一対のランド１０ａ，１０ｂおよび一対のランド１１ａ，１１ｂは、所定の間隔Ｌ１で、交互に基板３の長手方向および短手方向に沿うように形成する。この後、基板３の一面３ａに、一対のランド１０ａ，１０ｂ、一対のランド１１ａ，１１ｂ、一対の端子１２ａ，１２ｂおよび接続端子１４ａ，１４ｂが露出するようにしてレジスト１５を形成する。基板３の製造工程となる。

この基板３の製造工程後に、一対のランド１０ａ，１０ｂにＬＥＤ２Ａを実装する。第１のＬＥＤ実装工程となり、ＬＥＤ２Ａは、長辺２ｃが基板３の長手方向に沿うように基板３に実装されて、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間が所定の間隔Ｌ２となる。

この第１のＬＥＤ実装工程後に、第１のＬＥＤモジュール１を製造するか、第２のＬＥＤモジュール１Ａを製造するかのいずれかを選択して実施する。そして、第１のＬＥＤモジュール１を製造するときには、基板３のランド１１ａ，１１ｂにＬＥＤ２Ｂを実装する（第２のＬＥＤ実装工程）。この第２のＬＥＤ実装工程により、ＬＥＤ２Ｂは、長辺２ｃが基板３の短手方向に沿うように基板３に実装されて、ＬＥＤ２Ａ，２Ｂ間が所定の間隔Ｌ１となる。そして、基板３の一面３ａ側において、一対の配線パターン６，７にコネクタ１３を接続して設けることにより、第１のＬＥＤモジュール１が製造される。

また、第２のＬＥＤモジュール１Ａを製造するときには、基板３の一対の端子１２ａ，１２ｂにゼロオーム抵抗器４を実装する（端子短絡工程）。ＬＥＤ２Ｂが接続されるランド１１ａ，１１ｂ間が短絡され、一対の配線パターン６，７によって基板３に実装されたＬＥＤ２Ａに通電可能となる。そして、基板３の一面３ａ側において、一対の配線パターン６，７にコネクタ１３を接続して設けることにより、第２のＬＥＤモジュール１Ａが製造される。

第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、上述したように第１のＬＥＤ実装工程後の基板１３を共通して製造するので、基板３の管理数が削減される。これにより、第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａをそれぞれ安価に製造することができる。

次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。

第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、コネクタ１３に点灯装置から所定の電力が供給されると、各ＬＥＤ２に所定の電流が流れて点灯し、例えば白色光を放射する。白色光は、基板３の一面３ａの前面側に出射される。

そして、第１のＬＥＤモジュール１は、基板３の長手方向に沿ってＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂを実装しているので、ＬＥＤ２の数量が多い。また、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間にＬＥＤ２Ｂを設けると、ＬＥＤ２Ｂの長辺２ｃおよび短辺２ｄの差分、基板３の長手方向におけるＬＥＤ２の実装領域が大きくなるので、基板３に実装されるＬＥＤ２の数量が多くなっている。これにより、第１のＬＥＤモジュール１から放射される全体の光量は、増加して大きいものとなっている。

また、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間にＬＥＤ２Ｂを設けられていることにより、ＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂ間の間隔Ｌ１が非常に小さいものとなり、ＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂからそれぞれ放射される放射光の互いに重なり合う領域が大きくなっている。これにより、基板３の長手方向に亘って放射光の輝度が均一化されている。こうして、第１のＬＥＤモジュール１は、基板３の長手方向における放射光の輝度が均一化されて、全体の光量が大きいものとなっている。したがって、照明領域が、輝度ムラなく、明るく照明されるようになる。

そして、第２のＬＥＤモジュール１Ａは、基板３の長手方向に沿ってＬＥＤ２Ａのみを実装しているので、ＬＥＤ２Ｂの数量分、全体の光量が減少する。また、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間の間隔Ｌ２は、第１のＬＥＤモジュール１のＬＥＤ２Ａ，２Ｂ間の間隔Ｌ１よりも当該間隔Ｌ１とＬＥＤ２Ｂの短辺２ｄとの合計分大きくなる。しかしながら、ＬＥＤ２Ａ，２Ａ間の間隔Ｌ２は、さほど大きいものではなく、隣接するＬＥＤ２Ａ，２Ａから放射された放射光が基板３の長手方向で重なり合う所定の間隔内である。すなわち、基板３にＬＥＤ２Ａのみが実装されていても、基板３の長手方向における放射光の輝度が略均一化されるものである。第２のＬＥＤモジュール１Ａから放射される放射光は、照明領域を輝度ムラなく、減光して照明する。

そして、第１および第２のＬＥＤモジール１，１Ａは、共通の基板３を用いて製造されるので、基板３の管理数が削減されることにより、それぞれ安価に形成可能である。

本実施形態の第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａによれば、第１のＬＥＤモジュール１は、共通の基板３にＬＥＤ２ＡおよびＬＥＤ２Ｂを実装して形成され、第２のＬＥＤモジュール１Ａは、共通の基板３にＬＥＤ２Ａのみを実装し、短絡手段としてのゼロオーム抵抗器４を設けて形成されるので、基板３の管理数を削減することができて、それぞれ安価にできるという効果を有する。また、第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａを選択的に用いることにより、基板３の長手方向における輝度が均一化された状態で、全体の放射光の光量を変えられることができるという効果を有する。

なお、本実施形態において、短絡手段としてゼロオーム抵抗器４を用いたが、これに限らず、一対の端子１２ａ，１２ｂをはんだで短絡してもよく、ジャンパー線等で短絡してもよい。

また、第１のＬＥＤモジュール１において一対の端子１２ａ，１２ｂを、第２のＬＥＤモジュール１Ａにおいてランド１１ａ，１１ｂをそれぞれレジスト１５上に露出させずに保護層等で覆ってもよい。

また、基板３は、ガラスエポキシ材などの合成樹脂に限らず、高熱伝導性を有する金属板やセラミックス板であってもよい。金属板の場合、基板の一面側に絶縁層が形成されて、配線パターン６，７、ランド１０ａ，１０ｂ、ランド１１ａ，１１ｂ、端子１２ａ，１３ｂおよび接続端子１４ａ，１４ｂなどが形成される。

また、ＬＥＤ２は、同発光色の色光を放射するものに限らず、ＬＥＤ２ＡとＬＥＤ２Ｂとが異なる発光色の色光を放射するものであってもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

本実施形態の照明装置２１は、図５に示すように構成される。なお、図１および図２と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

照明装置２１は、天井面などに直付けされるベースライトであり、図５（ｂ）に示すように、装置本体２２、図１に示す第１のＬＥＤモジュール１または図２に示す第２のＬＥＤモジュール１Ａおよび点灯装置２３を有して構成されている。装置本体２２は、例えば厚さ０．３５ｍｍの鋼板によって、長尺の断面略台形状に形成されている。そして、装置本体２２の下面２２ａ側に第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａおよびカバー２４が取り付けられている。第１または第２のＬＥＤモジュール１,１Ａおよびカバー２４は、装置本体２２に容易に着脱可能に取り付けられている。

第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、不図示の挟持部材によって、装置本体２２の下面２２ａに取り付けられている。そして、第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、複数個例えば４個が装置本体２２の長手方向に沿って設けられ、直列接続されている。そして、第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａは、不図示のリード線により点灯装置２３に接続されている。

点灯装置２３は、装置本体２２内に配設されている。すなわち、点灯装置２３は、装置本体２２の上面２２ｂ側に設けられた取付け板２５に取り付けられている。そして、点灯装置２３は、不図示の入力線が不図示の端子台を介して外部の商用交流電源に接続され、不図示のリード線（出力線）が第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａに接続されている。点灯装置２３は、第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａに所定の電流を供給してＬＥＤ２を点灯する既知の構成により形成されている。

そして、カバー２４は、装置本体２２の下面２２ａ側に設けられた取付部２６に取付片２７ａ，２７ｂが挿入されて取り付けられている。カバー２４は、第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａを覆う略凹形の箱状に形成され、図５（ａ）に示すように、装置本体２２と略同等の長尺に形成されている。カバー２４は、例えば透光性のポリカーボネート（ＰＣ）樹脂からなり、白色化されて、低い拡散性を有している。

照明装置２１は、点灯装置２３に外部の商用交流電源が投入されると、点灯装置２３が動作して、点灯装置２３から第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａに所定の電流が供給される。第１または第２のＬＥＤモジュール１，１ＡのＬＥＤ２が点灯し、例えば白色光が放射される。白色光は、カバー２４を透過して例えば床面側の空間を照明する。そして、照明装置２１は、第１または第２のＬＥＤモジュール１，１Ａを選択的に取り付けることにより、白色光の光量が異なる。

本実施形態の照明装置２１によれば、共通の基板３により形成された第１のＬＥＤモジュール１または第２のＬＥＤモジュール１Ａに適合する点灯装置２３を具備することにより、全体の放射光の光量が異なる照明をすることができ、第１および第２のＬＥＤモジュール１，１Ａが安価であることにより安価に提供できるという効果を有する。

なお、本発明の上述した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…ＬＥＤモジュールとしての第１のＬＥＤモジュール、１Ａ…ＬＥＤモジュールとしての第２のＬＥＤモジュール、 ２…ＬＥＤ、 ３…基板、 ４…短絡手段としてのゼロオーム抵抗器、 １２ａ，１２ｂ…一対の端子、 ２１…照明装置、 ２２…装置本体、 ２３…点灯装置

Claims (4)

1. 面実装される複数個の長方形のＬＥＤと；
   このＬＥＤの長辺が交互に長手方向および短手方向に沿うように前記ＬＥＤを一面側に長手方向に沿って実装可能に形成された長尺の基板と；
   長辺が前記基板の短手方向に沿う前記ＬＥＤが前記基板に実装されないときに当該ＬＥＤの両電極が接続される前記基板の一面側に形成された一対の端子間を短絡する短絡手段と；
   を具備していることを特徴とするＬＥＤモジュール。
2. 長尺の基板の一面側にＬＥＤの両電極が接続される一対の端子を交互に前記基板の長手方向および短手方向に沿うように形成する基板の製造工程と；
   この基板の製造工程後に前記一対の端子にＬＥＤの長辺が前記基板の長手方向に沿うようにＬＥＤを実装する第１のＬＥＤ実装工程と；
   この第１のＬＥＤ実装工程後に前記基板の短手方向に沿う前記一対の端子にＬＥＤを実装する第２のＬＥＤ実装工程または前記第１のＬＥＤ実装工程後に前記基板の短手方向に沿う前記一対の端子間を短絡手段により短絡する端子短絡工程とのいずれかを選択して実施するＬＥＤモジュールの製造工程と；
   を具備することを特徴とするＬＥＤモジュールの製造方法。
3. 請求項１記載のＬＥＤモジュールと；
   このＬＥＤモジュールを配設している装置本体と；
   前記ＬＥＤを点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。
4. 請求項２記載のＬＥＤモジュールの製造方法により製造されたＬＥＤモジュールと；
   このＬＥＤモジュールを配設している装置本体と；
   前記ＬＥＤを点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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