JP2015222798A

JP2015222798A - 発光モジュール及び照明装置

Info

Publication number: JP2015222798A
Application number: JP2014107501A
Authority: JP
Inventors: 絵梨果竹中; Erika Takenaka; 和也近藤; Kazuya Kondo; 倫宏松尾; Michihiro Matsuo; 優佐々木; Masaru Sasaki; 壮一渋沢; Soichi Shibusawa; 真叶内; Makoto Kanouchi
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2014-05-23
Filing date: 2014-05-23
Publication date: 2015-12-10
Anticipated expiration: 2034-05-23
Also published as: CN204424318U; JP6344058B2

Abstract

【課題】枠材と接触する部材から枠材が剥離すること。
【解決手段】実施形態の発光モジュールは、基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられた複数の発光素子の外側及び前記複数の発光素子の間に形成され、前記複数の発光素子の間に形成された少なくとも一部の部分にガラス材がコーティングされた配線パターンと、前記ガラス材上に設けられた枠材とを具備する。
【選択図】図５

Description

本発明の実施形態は、発光モジュール及び照明装置に関する。

近年、照明装置として、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の省電力の発光素子を備える照明装置が用いられている。このような発光素子を備える照明装置は、例えば、従来の白熱電球と比較して、より少ない消費電力でより高い輝度または照度を得ることができる。

また、かかる照明装置に用いられる発光モジュールにおける配線パターンには、銀印刷がされている。ここで、銀は導電体である。銀は、むき出しのままだと、劣化しやすいので、銀の上に金をめっきする。そして、金がめっきされた部分の上に、シリコーン製の枠材が接着される。

しかしながら、このような発光モジュールでは、例えば、枠材と金との密着性が低く、枠材が配線パターンから剥離してしまう場合がある。

特開２００８−２１８４８５号公報

本発明が解決しようとする課題は、枠材と接触する部材から枠材が剥離することを抑制することである。

実施形態の発光モジュールは、基板上に設けられた発光素子と、前記基板上に設けられた複数の発光素子の外側及び前記複数の発光素子の間に形成され、前記複数の発光素子の間に形成された少なくとも一部の部分にガラス材がコーティングされた配線パターンと、前記ガラス材上に設けられた枠材とを具備する。

実施形態の発光モジュールによれば、枠材と接触する部材から枠材が剥離することを抑制することができるという効果が期待できる。

図１は、実施形態に係る照明装置１の外観例を示す斜視図である。図２は、図１において、矢印Ａの方向から見た場合の発光モジュールの構成の一例を示す図である。図３は、図２の例に示す発光モジュールのＬＥＤなどの発光素子の配置を説明するための図である。図４は、図３のＡ−Ａ´断面の一部の図である。図５は、配線パターンと、ガラス材と、枠材との位置関係の一例を説明するための図である。

以下で説明する実施形態に係る発光モジュールは、基板上に設けられた発光素子と、基板上に設けられた複数の発光素子の外側及び複数の発光素子の間に形成され、複数の発光素子の間に形成された少なくとも一部の部分にガラス材がコーティングされた配線パターンと、ガラス材上に設けられた枠材とを具備する。

また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、配線パターンの部分には銀がめっきされており、ガラス材は、部分にめっきされた銀上にコーティングされ、かつ、透明である。

また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、配線パターンの部分以外の部分には金がめっきされており、発光素子へ電力を供給するためのボンディングワイヤが、金がめっきされた部分と発光素子とに接続されている。

また、以下で説明する実施形態に係る発光モジュールにおいて、枠材は、異なる色温度の光を発する発光部を区画する。

また、以下で説明する実施形態に係る照明装置は、発光モジュールと、発光モジュールに供給する電力を制御する電源部とを具備する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る発光モジュールおよび照明装置を説明する。なお、実施形態において同一の機能を有する構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、以下の実施形態で説明する発光モジュールおよび照明装置は、一例を示すに過ぎず、本発明を限定するものではない。

（実施形態）
図１を参照して、実施形態の発光モジュールを備えた照明装置について説明する。実施形態では、発光モジュールを備えた照明装置として、ダウンライトを例に挙げて説明する。

［照明装置１の構成］
図１は、実施形態に係る照明装置１の外観例を示す斜視図である。図１では、照明装置１を斜め下方向から見た例を示す。

図１に示した照明装置１は、例えば、屋内の天井に埋め込み設置されるダウンライト型の照明器具である。図１に示した照明装置１は、例えば、内部に実装された発光モジュール１０の青色ＬＥＤ１２１を発光させることにより、図１に示した下方向に位置する室内等を照明する。かかる照明装置１は、放熱器２と、化粧枠３とを具備する。

放熱器２は、熱伝導性の高い金属製である。例えば、放熱器２は、アルミダイカストにより成型される。かかる放熱器２は、平面部材である複数の放熱フィン２ａにより形成される。また、放熱器２の内部には、青色ＬＥＤ１２１を有する発光モジュール１０が設けられる（図２、３を参照）。放熱器２は、青色ＬＥＤ１２１から発生する熱を外部に放出する。これにより、放熱器２は、照明装置１の温度上昇を抑制することができる。また、放熱器２は、化粧枠３に取り付けられる。

化粧枠３は、例えば、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製である。かかる化粧枠３は、上下両端がそれぞれ略円形に開口された円筒形状に形成され、下端部から外向きに突出した環状フランジ３ａを有する。具体的には、化粧枠３には、図１に示すように、投光開口３ｂが形成される。また、化粧枠３には、反射体４が設けられている。化粧枠３は、青色ＬＥＤ１２１により放射される光の配光を調整する。具体的には、青色ＬＥＤ１２１から放射された光は、そのまま化粧枠３の投光開口３ｂを通過したり、反射体４により反射されて化粧枠３の投光開口３ｂを通過したりするので、化粧枠３の円筒形状の内径や、青色ＬＥＤ１２１から化粧枠３の円筒形状の下端部までの長さなどによって、青色ＬＥＤ１２１から放射された光の照射方向が調整される。

また、化粧枠３の外壁３ｃには、３つの固定部５が設けられている。なお、図１の例では、３つの固定部５のうち１つの固定部５のみ図示されている。３つの固定部５のそれぞれには、３つの取り付け金具６のそれぞれが嵌め込まれて固定される。なお、図１の例では、３つの取り付け金具６のうち１つの取り付け金具６のみ図示されている。また、化粧枠３の外壁３ｃには、取付け枠天板７が取り付けられる。取付け枠天板７には、図示しない端子台が取り付けられる。端子台は、電気ケーブル８を介して、電源装置である電源ユニット９に接続されている。また、端子台は、接続線（ハーネス）を介して、放熱器２の平面部に接着された発光モジュール１０の基板１１０のコネクタ２０１ａ〜２０１ｄと接続される。電源ユニット９は、発光モジュール１０に供給する電力を制御する。例えば、電源ユニット９は、図示しない商用交流電源と接続され、商用交流電源からの交流の電力を直列の電力に変換して、端子台やコネクタ２０１ａ〜２０１ｄを介して、青色ＬＥＤ１２１に供給する。これにより、青色ＬＥＤ１２１は、点灯する。

取り付け金具６は、金属板の弾性部材であり、化粧枠３の取付部材５に取り付けられた状態で外部から上方向に押圧されることにより、化粧枠３の外壁３ｃと略平行となる位置まで折れ曲がることが可能である。照明装置１は、天井に埋め込み設置される場合に、取り付け金具６が化粧枠３の外壁３ｃと略平行となる位置まで折り曲げられた状態で天井壁の埋め込み孔に挿入され、環状フランジ３ａが天井に接触するまで押し上げられる。そして、取り付け金具６は、外部から押圧されなくなることで元の状態に復元し、環状フランジ３ａとの間で天井壁を挟持する。これにより、照明装置１は、天井に埋め込み設置される。

［発光モジュール１０の構成］
図２は、図１において、矢印Ａの方向から見た場合の発光モジュール１０の構成の一例を示す図である。図３は、図２の例に示す発光モジュールのＬＥＤなどの発光素子の配置を説明するための図である。図２に示すように、発光モジュール１０は、基板１１０を有する。基板１１０は、例えば、セラミック基板である。基板１１０の配置面１１０ａには、後述する第１の発光部１２０ａ〜１２０ｃ及び第２の発光部１２５ａ，１２５ｂを区画する枠材（樹脂バンク）１３０が設けられている。枠材１３０は、例えば、シリコーン製の枠材である。なお、第１の発光部１２０ａ〜１２０ｃを区別なく説明する場合には、第１の発光部１２０と表記し、第２の発光部１２５ａ，１２５ｂを区別なく説明する場合には、第２の発光部１２５と表記し、第１の発光部１２０及び第２の発光部１２５を区別なく説明する場合には、単に、発光部１２と表記する場合がある。枠材１３０によって、矢印Ｂの方向に複数（５個の奇数個）の領域１３１ａ〜１３１ｅが形成される。また、枠材１３０の外縁によって、領域１３１ａ〜１３１ｅを含む領域１３１が形成される。すなわち、領域１３１を矢印Ｂの方向に５個に分割した結果得られた領域が、領域１３１ａ〜１３１ｅといえる。領域１３１は、後述する発光部１２が設けられる領域である。なお、領域１３１の中央部の領域と、矢印Ｂの方向において領域１３１の最も外側の領域とに同一の種類の発光部１２を設けるために、領域１３１を奇数個に分割する必要があり、本実施形態では、この奇数個の一例として５個の例を示す。

図３の例に示すように、基板１１０の配置面１１０ａ上には、配線パターン１５０ａ〜１５０ｄが形成されている。配線パターン１５０ａ〜１５０ｄは、基板１１０上にプリントされた電気導電体である。配線パターン１５０ａの一端は、基板１１０に設けられたコネクタ２０１ａに接続されている。また、配線パターン１５０ｂの一端は、基板１１０に設けられたコネクタ２０１ｂに接続されている。また、配線パターン１５０ｃの一端は、基板１１０に設けられたコネクタ２０１ｃに接続されている。また、配線パターン１５０ｄの一端は、基板１１０に設けられたコネクタ２０１ｄに接続されている。なお、図３の例では、枠材１３０のうち、外縁の部分のみ示し、領域１３１ａ〜１３１ｅを区画する部分については図示を省略した。

また、図３に示すように、配線パターン１５０ａの他端と配線パターン１５０ｂの他端とは、ほぼ平行となるように、配置面１１０ａ上に形成されている。また、配線パターン１５０ｃの他端と配線パターン１５０ｄの他端とも、ほぼ平行となるように、配置面１１０ａ上に形成されている。

領域１３１ａ〜１３１ｅのうち、領域１３１ｃは、領域１３１の中央部である。領域１３１ａ〜１３１ｅのそれぞれに発光部１２が設けられ、発光部１２が点灯した場合には、領域１３１ａ〜１３１ｅのうち、領域１３１の中央部である領域１３１ｃの温度が最も高くなる。また、領域１３１ｂ，１３１ｄは、領域１３１ｃよりも温度が低くなり、領域１３１ａ，１３１ｅよりも温度が高くなる。また、領域１３１ａ，１３１ｄは、領域１３１ａ〜１３１ｅの中で最も温度が低くなる。すなわち、発光部１２が設けられる領域の中で、中央部が温度が最も高くなり、周辺にいくほど温度が低くなる。

領域１３１ｃには、第１の発光部１２０ａが設けられる。図３に示すように、第１の発光部１２０ａは、青色の色温度の光を発する複数の青色ＬＥＤ１２１と、複数の青色ＬＥＤ１２１を覆うように設けられ、青色ＬＥＤ１２１を封止する封止部材１４０とを有する。封止部材１４０は、枠材１３０と基板１１０によって形成された空間に充填される。封止部材１４０には、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光を黄色の色温度の光に変換する黄色蛍光体と、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光を赤色の色温度の光に変換する赤色蛍光体とが添加された、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂などの拡散性の高い熱可塑性を有する透明樹脂である。封止部材１４０には、黄色蛍光体のほうが赤色蛍光体よりも多く含まれている。すなわち、封止部材１４０では、全ての蛍光体に対する黄色蛍光体の割合のほうが、全ての蛍光体に対する赤色蛍光体の割合よりも大きい。第１の発光部１２０ａが発する光の色は、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光と、黄色蛍光体や赤色蛍光体によって変換された黄色の色温度の光や赤色の色温度の光とが混ざる結果、例えば、昼白色（5000K，Ra70）となる。

図３の例に示す第１の発光部１２０ａでは、１０個の青色ＬＥＤ１２１がボンディングワイヤにより直列に接続されている。そして、直列に接続された１０個の青色ＬＥＤ１２１（以下、第１の青色ＬＥＤ群と称する場合がある）が８個並列に接続されている。

領域１３１ｂ，１３１ｄには、第２の発光部１２５ａ，１２５ｂが設けられる。すなわち、第２の発光部１２５ａ，１２５ｂは、第１の発光部１２０ａに隣接するように設けられる。なお、第２の発光部１２５ａ，１２５ｂが第１の発光部１２０ａに隣接するとは、第２の発光部１２５ａ，１２５ｂと第１の発光部１２０ａとの間に、他の発光部が設けられていないことを意味する。第２の発光部１２５は、青色ＬＥＤ１２１と、青色ＬＥＤ１２１を覆うように設けられ、青色ＬＥＤ１２１を封止する封止部材１４１とを有する。封止部材１４１は、枠材１３０と基板１１０によって形成された空間に設けられる。封止部材１４１は、黄色蛍光体と、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光を緑色の色温度の光に変換する緑色蛍光体と、赤色蛍光体とが添加された、例えば、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂などの拡散性の高い熱可塑性を有する透明樹脂である。封止部材１４１には、赤色蛍光体のほうが黄色蛍光体や緑色蛍光体よりも多く含まれている。すなわち、封止部材１４１では、全ての蛍光体に対する赤色蛍光体の割合のほうが、全ての蛍光体に対する黄色蛍光体や緑色蛍光体の割合よりも大きい。第２の発光部１２５が発する光の色は、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光と、黄色蛍光体、緑色蛍光体や赤色蛍光体によって変換された黄色の色温度の光、緑色の色温度の光や赤色の色温度の光とが混ざる結果、例えば、電球色（2700K，Ra85）となる。

図３の例に示す第２の発光部１２５ａでは、１５個の青色ＬＥＤ１２１がボンディングワイヤにより直列に接続されている。そして、直列に接続された１５個の青色ＬＥＤ１２１（以下、第２の青色ＬＥＤ群と称する場合がある）が８個並列に接続されている。８個の第２の青色ＬＥＤ群のそれぞれの一端は、配線パターン１５０ｄの他端と接続されている。

また、図３の例に示す第２の発光部１２５ｂでは、１５個の青色ＬＥＤ１２１がボンディングワイヤにより直列に接続されている。そして、直列に接続された１５個の青色ＬＥＤ１２１（以下、第３の青色ＬＥＤ群と称する場合がある）が８個並列に接続されている。８個の第３の青色ＬＥＤ群のそれぞれの一端は、配線パターン１５０ｃの他端と接続されている。

また、８個の第２の青色ＬＥＤ群のそれぞれの他端と、８個の第３の青色ＬＥＤ群のそれぞれの他端とが接続されている。すなわち、電球色の色温度の光を発する第２の発光部１２５（第２の発光部１２５ａ及び第２の発光部１２５ｂ）では、全体で、３０個の青色ＬＥＤ１２１が直列に接続されたものが、並列に８個接続されている。

領域１３１ａ，１３１ｅには、第１の発光部１２０ｂ，１２０ｃが設けられる。すなわち、第１の発光部１２０ｂ，１２０ｃは、第２の発光部１２５に対して、第１の発光部１２０ａが位置する側とは逆側に設けられる。第１の発光部１２０ｂ，１２０ｃの構成は、第１の発光部１２０ａの構成とほぼ同様である。例えば、第１の発光部１２０ｂ，１２０ｃは、複数の青色ＬＥＤ１２１と、複数の青色ＬＥＤ１２１を封止する封止部材１４０とを有する。第１の発光部１２０ｂが発する光の色は、青色ＬＥＤ１２１が発する青色の色温度の光と、黄色蛍光体や赤色蛍光体によって変換された黄色の色温度の光や赤色の色温度の光とが混ざる結果、例えば、昼白色（5000K，Ra70）となる。

また、第１の発光部１２０ｂでは、第１の発光部１２０ａと同様に、１０個の青色ＬＥＤ１２１がボンディングワイヤにより直列に接続されている。そして、直列に接続された１０個の青色ＬＥＤ１２１（以下、第４の青色ＬＥＤ群と称する場合がある）が８個並列に接続されている。８個の第４の青色ＬＥＤ群のそれぞれの一端は、配線パターン１５０ａの他端と接続されている。また、８個の第４の青色ＬＥＤ群のそれぞれの他端は、８個の第１の青色ＬＥＤ群のそれぞれの一端と接続されている。

また、第１の発光部１２０ｃでは、第１の発光部１２０ａと同様に、１０個の青色ＬＥＤ１２１がボンディングワイヤにより直列に接続されている。そして、直列に接続された１０個の青色ＬＥＤ１２１（以下、第５の青色ＬＥＤ群と称する場合がある）が８個並列に接続されている。８個の第５の青色ＬＥＤ群のそれぞれの一端は、配線パターン１５０ｂの他端と接続されている。また、８個の第５の青色ＬＥＤ群のそれぞれの他端は、８個の第１の青色ＬＥＤ群のそれぞれの他端と接続されている。すなわち、昼白色の色温度の光を発する第１の発光部１２０（第１の発光部１２０ａ、第１の発光部１２０ｂ及び第１の発光部１２０ｃ）では、全体で、３０個の青色ＬＥＤ１２１が直列に接続されたものが、並列に８個接続されている。

したがって、本実施形態の発光モジュール１０は、電源系統が２系統であるが、それぞれの電源系統における青色ＬＥＤ１２１の数（２４０個）が等しいので、共通の電源を用いることができるため、設計コストを抑えることができる。

コネクタ２０１ａ〜２０１ｄは、上述の端子台を介して、電気的に電源ユニット９に接続されている。コネクタ２０１ａ及びコネクタ２０１ｂを介して第１の発光部１２０に電源ユニット９から電力が供給されることで、第１の発光部１２０が点灯する。また、コネクタ２０１ｃ及びコネクタ２０１ｄを介して第２の発光部１２５に電源ユニット９から電力が供給されることで、第２の発光部１２５が点灯する。

図４は、図３のＡ−Ａ´断面の一部の図である。図４に示すように、基板１１０の配置面１１０ａ上には、配線パターン１５０ａ、１５０ｂが形成されている。以下、配線パターン１５０ａ及び配線パターン１５０ｂを区別しないで説明する場合には、単に、配線パターン１５０と表記する。そして、配線パターン１５０上には、ガラス材３００がコーティングされている。例えば、複数の青色ＬＥＤ１２１の外側及び複数の青色ＬＥＤ１２１の間に形成され、複数の発光素子の間に形成された少なくとも一部の配線パターン１５０の部分に、ガラス材３００がコーティングされている。そして、ガラス材３００上には、枠材１３０が設けられている。また、配線パターン１５０と青色ＬＥＤ１２１とがボンディングワイヤ４００で接続されている。

図５は、配線パターン１５０と、ガラス材３００と、枠材１３０との位置関係の一例を説明するための図である。

図５の例に示すように、配線パターン１５０には、銀１５１がめっきされている。そして、銀１５１がめっきされた部分のうち、枠材１３０が設けられる予め定められた部分上に、ガラス材３００がコーティングされている。

ガラス材３００は、透明であり、銀１５１を保護する機能を有する。ガラス材３００上には、枠材１３０が設けられている。枠材１３０は、金などの金属とは密着性が低いが、セラミックやガラスとの密着性は高い。そのため、本実施形態に係る発光モジュール１０によれば、枠材１３０とガラス材３００との密着性が高いので、枠材１３０がガラス材３００から剥離することを抑制することができる。また、枠材１３０とガラス材３００との密着性が高いので、発光部１２の劣化の原因となる硫化物などが枠材１３０と枠材１３０が接触する部材との間から進入することが抑制される。このため、発光部１２の劣化を抑制することができる。

また、透明なガラス材３００の下部に、金よりも反射率が高い銀１５１がめっきされているので、発光効率や光取り出し効率の向上を図ることができる。

そして、図５の例に示すように、銀１５１がめっきされた部分のうち、ガラス材３００がコーティングされている部分以外の部分には、パラジウム１５２がめっきされている。そして、パラジウム１５２上には、ニッケル１５３がめっきされている。そして、ニッケル１５３上には、金１５４がめっきされている。金１５４の部分と青色ＬＥＤ１２１とはボンディングワイヤ４００で接続されている。

なお、複数の青色ＬＥＤ１２１の間に形成された配線パターン１５０ｃ、１５０ｄについても、配線パターン１５０ａ、１５０ｂと同様に、銀１５１がめっきされている。そして、銀１５１がめっきされた部分のうち、枠材１３０が設けられる予め定められた部分上に、ガラス材３００がコーティングされている。また、配線パターン１５０ｃ、１５０ｄについても、配線パターン１５０ａ、１５０ｂと同様に、銀１５１がめっきされた部分のうち、ガラス材３００がコーティングされている部分以外の部分には、パラジウム１５２がめっきされている。そして、パラジウム１５２上には、ニッケル１５３がめっきされている。そして、ニッケル１５３上には、金１５４がめっきされている。金１５４の部分と青色ＬＥＤ１２１とはボンディングワイヤ４００で接続されている。

以上、実施形態について説明した。

上記説明から明らかなように、本実施形態の発光モジュール１０によれば、枠材１３０と接触する部材から枠材１３０が剥離することを抑制することができることが期待できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者には明らかである。また、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１０発光モジュール
１１０基板
１２１青色ＬＥＤ
１３０枠材
３００ガラス材

Claims

基板上に設けられた発光素子と；
前記基板上に設けられた複数の発光素子の外側及び前記複数の発光素子の間に形成され、前記複数の発光素子の間に形成された少なくとも一部の部分にガラス材がコーティングされた配線パターンと；
前記ガラス材上に設けられた枠材と；
を具備することを特徴とする発光モジュール。
前記配線パターンの前記部分には銀がめっきされており、
前記ガラス材は、前記部分にめっきされた銀上にコーティングされ、かつ、透明であることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
前記配線パターンの前記部分以外の部分には金がめっきされており、
前記発光素子へ電力を供給するためのボンディングワイヤが、前記金がめっきされた部分と前記発光素子とに接続されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の発光モジュール。
前記枠材は、異なる色温度の光を発する発光部を区画することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発光モジュール。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発光モジュールと；
前記発光モジュールに供給する電力を制御する電源部と；
を具備する照明装置。