JP3716252B2 - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光素子を備える発光装置に関し、より詳しくは、プリント基板と発光素子とレンズ体と配線パターンとを備える発光装置に関する技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から配線パターンが設けられたプリント基板上に発光素子を搭載し、発光素子の発光をレンズ体で被覆する発光装置が知られている。そしてこのような発光装置では、発光の高輝度化を図ったり、レンズ体の形状の均一化を図って照射ムラを低減させたりする技術が開発され、その性能を向上させている。高輝度化では、発光素子の周囲に反射率の高い金属を配置し、発光素子の光を凸状のレンズ体の方向へ反射させ発光量を増やしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、レンズ体の形状の均一化では、レンズ体を形成するための樹脂を発光素子が配置された基板の凹部に滴下し、凹部の形状を利用してレンズの高さを均一化させ輝度を安定化している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２８２６９号公報
【特許文献２】
特開平７−２３１１２０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように発光装置は性能が向上されているうえに、発光素子に発光ダイオード等を用いると、低電力性や半永久的に使える等の優れた特長も備えるため、さまざまな用途への応用が期待されている。しかしながら、プリント基板上に配置された発光素子は、レンズ体で光を拡散させたりしているものの、発光に方向性があるため、その用途が限定されるという課題があった。例え基板の表裏面に発光素子を配置しても、相反する２方向に光が照射されるだけであり、複数の照射方向の組み合わせに過ぎなかった。
【０００６】
このような課題を考慮して、本発明はプリント基板上に配置された発光素子を利用して球形に発光させ、さまざまな用途への展開が可能な発光装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の発光装置では、次のような手段を採用する。
【０００８】
すなわち、請求項１では、プリント基板と、このプリント基板に搭載された発光素子と、光拡散性を備え前記発光素子を被覆する略半球状のレンズ体と、前記プリント基板に形成された配線パターンとを具備する発光装置において、光透過性を有するプリント基板の表裏両側に発光素子、レンズ体及び配線パターンが設けられるとともに、前記レンズ体の外縁は前記プリント基板の外縁の少なくとも一部に近接するかまたは接し、前記レンズ体の外縁から前記プリント基板の外縁までのプリント基板上の一部には、黒色が配色され、前記プリント基板のうち前記レンズ体の位置する部分には、反射膜が、その一部にプリント基板が露出する部分を設けて形成されることを特徴とする。
【０００９】
この手段では、プリント基板の表裏両側でそれぞれ発光素子を覆うように形成されたレンズ体により、発光素子の光がレンズ体内で拡散しながらレンズ体の全表面から発光し、表面、裏面で球形に発光して見える。そして、レンズ体はその最も外側の端である外縁が、プリント基板の最も外側の端である外縁のすぐ近くになるか、もしくは接するように形成されているため、表裏のレンズ体の境界から突出するプリント基板の突出量がわずかな値もしくはゼロとなる。これにより、プリント基板の表裏面の発光がプリント基板に分断されずに連続するので、プリント基板の厚さを見る方向（厚さ方向と記載する）から見ても球形に発光して見え、これにより全体が球形に発光して見える。
また、プリント基板の反射膜が、発光素子の光を反射して輝度を向上させる。そして、反射膜の無い露出部分では、発光素子の光が光透過性のプリント基板の内部に入り込み、内部を透過してプリント基板の側面から発光することが可能となる。プリント基板の表裏面からの発光に加えて側面からも発光することで、厚さ方向に見たときに、両レンズ体間に発光が切れ目無く連続し、さらに球形に見える効果が向上される。
また、レンズ体の外縁からプリント基板の外縁までのプリント基板、すなわちレンズ体から突出したプリント基板の部位が、黒色に配色されているため光を吸収することができる。上記部位が、光を反射しやすい色に配色されていると、レンズ体からの発光がレンズ体の近傍の外側で反射することになり、球形を形作ろうとする発光の妨げとなるが、黒色にすることでこれが防止される。
【００１０】
また、請求項２では、プリント基板と、このプリント基板に搭載された発光素子と、光拡散性を備え前記発光素子を被覆する略半球状のレンズ体と、前記プリント基板に形成された配線パターンとを具備する発光装置において、光透過性を有するプリント基板の表裏両側に発光素子、レンズ体及び配線パターンが設けられるとともに、前記プリント基板の外縁の形状には、前記レンズ体の外縁の円弧に沿った円弧が含まれ、前記レンズ体の外縁から前記プリント基板の外縁までのプリント基板上の一部には、黒色が配色され、前記プリント基板のうち前記レンズ体の位置する部分には、反射膜が、その一部にプリント基板が露出する部分を設けて形成されることを特徴とする。
【００１１】
この手段では、プリント基板の表裏両側でそれぞれ発光素子を覆うように形成されたレンズ体により、発光素子の光がレンズ体内で拡散しながらレンズ体の全表面から発光し、表面、裏面で球形に発光して見える。そして、プリント基板の最も外側の端である外縁には、レンズ体の外縁の円弧に沿った円弧形状が含まれるため、プリント基板の形状がレンズ体の形状と一体感を生み出す。また、プリント基板の外縁の円弧形状に沿って、プリント基板の表裏の発光が広がるため、全体が球形に発光して見える。
また、プリント基板の反射膜が、発光素子の光を反射して輝度を向上させる。そして、反射膜の無い露出部分では、発光素子の光が光透過性のプリント基板の内部に入り込み、内部を透過してプリント基板の側面から発光することが可能となる。プリント基板の表裏面からの発光に加えて側面からも発光することで、厚さ方向に見たときに、両レンズ体間に発光が切れ目無く連続し、さらに球形に見える効果が向上される。
また、レンズ体の外縁からプリント基板の外縁までのプリント基板、すなわちレンズ体から突出したプリント基板の部位が、黒色に配色されているため光を吸収することができる。上記部位が、光を反射しやすい色に配色されていると、レンズ体からの発光がレンズ体の近傍の外側で反射することになり、球形を形作ろうとする発光の妨げとなるが、黒色にすることでこれが防止される。
【００１４】
また、請求項３では、請求項１または２に記載の発光装置において、前記発光素子とレンズ体は、長方形に形成されたプリント基板の略中央に設けられ、これら発光素子とレンズ体を挟む長手方向の両端に接続端子が設けられることを特徴とする。
【００１５】
この手段では、接続端子を介して連続して複数の発光装置を繋げることが可能となり、連珠として利用することができる。
【００１６】
また、請求項４では、請求項１から３のいずれかに記載の発光装置において、前記プリント基板の表裏両側に設けられたレンズ体は、それぞれ複数の発光素子を被覆し、１つのレンズ体に被覆された各発光素子のうち一部の発光素子は残りの発光素子と独立した回路で駆動されることを特徴とする。
【００１７】
この手段では、１つのレンズ体に含まれる発光素子を、一部の発光素子の点灯と、残りの発光素子の点灯と、全部の発光素子の点灯とを選択して駆動させることができるため、レンズ体から発光する光量の調節が可能となる。
【００１８】
また、請求項５では、請求項４記載の発光装置において、１つのレンズ体に被覆された各発光素子のうち半分の発光素子は残り半分の発光素子と電気的な極が逆向きに接続されることを特徴とする。
【００１９】
この手段では、交流の電気エネルギーを印加した場合には、異なる向きに接続された発光素子が交互に発光するため、残像効果を利用して省電力化を図ることができる。
【００２２】
また、請求項６では、請求項１から５のいずれかに記載の発光装置において、前記発光素子は、チップ状基板に発光ダイオードチップを搭載し、この発光ダイオードチップを透明性の樹脂でパッケージしたパッケージ型発光素子の形態であることを特徴とする。
【００２３】
この手段では、パッケージ毎、プリント基板に搭載できるため、プリント基板上での製造作業が簡略化できる。
【００２４】
また、請求項７では、請求項１から５のいずれかに記載の発光装置において、前記発光素子は、プリント基板の一方の配線パターンにダイボンディングされる発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップを他方の配線パターンに電気的に接続する金属線とを備えることを特徴とする。
【００２５】
この手段では、発光ダイオードチップが配線パターンに直接ボンディングされるため、全体として小型化を図ることができる。
【００２６】
また、請求項８では、請求項１から７のいずれかに記載の発光装置において、前記レンズ体で複数の発光素子を被覆するときに、発光素子が長方形のパッケージ型発光素子の場合には、その長手方向が前記レンズ体の中心から放射状となるよう配置され、また発光素子が配線パターンにダイボンディングされる発光ダイオードチップの場合には、接続される金属線の線方向が前記レンズ体の中心から放射状となるよう配置されることを特徴とする。
【００２７】
この手段では、パッケージ型発光素子の長手方向、または発光ダイオードチップの金属線の線方向が、中心から放射状となるよう配置されているため、発光素子を被覆するように滴下したレンズ体の樹脂が中心から外側へ均等に流動する。これにより、レンズ体における形状のムラが防止されて発光効率が向上し、レンズ体の高さも均一化されて製造時のばらつきが抑制される。
【００２８】
また、上記課題を解決するために、本発明の照明装置では、次のような手段を採用する。
【００２９】
すなわち、請求項９では、前記請求項１〜８に記載の発光装置と、前記発光装置と接続される口金部と、前記発光装置を覆うカバー体からなる。
【００３０】
この手段では、カバー体で覆われることで発光装置の破損や汚れを防止できるとともに、照明として利用されることで用途が拡大される。
【００３１】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。まず、第１の実施形態の発光装置を図１〜図１３に示す。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は平面図、図１（ｃ）は側面図、図２は外観の斜視図、図３は等価回路図、図４はレンズ体を取り除いた状態の正面図、図５は図４のV −V 線での矢視断面図、図６は図４のVI−VI線での矢視断面図、図７はプリント基板に配線パターンを形成した状態での正面図、図８は図７の状態の上に反射膜を形成した状態での正面図、図９は図８の状態の上に黒色膜を形成した状態の正面図、図１０はパッケージ型発光素子の斜視図、図１１は発光ダイオードチップを配線パターンにボンディングする形態の発光素子を適用した場合の正面図、図１２は図１１のXII −XII 線での矢視断面図、図１３は発光装置を電球に適用した場合の側面図である。
【００３２】
第１の実施形態では、プリント基板１０と、このプリント基板１０に搭載されたパッケージ型発光素子２０（発光素子２０と記載する）と、光拡散性を備え前記発光素子２０を被覆するレンズ体３０と、前記プリント基板１０に形成された配線パターン４０とを具備する発光装置１において、プリント基板１０の表裏両側に発光素子２０、レンズ体３０及び配線パターン４０が設けられるとともに、前記レンズ体３０の外縁３１は前記プリント基板１０の外縁１５の少なくとも一部に近接するかまたは接することを特徴としている。但し、図では近接する場合を示す。
【００３３】
プリント基板１０は、ガラスエポキシ樹脂等の光透過性を有する材料から形成され、この実施形態では矩形部１１に円形部１２が連続した形状を呈している。円形部１２の中央には表裏面に発光素子２０が１つずつ搭載され、各発光素子２０がレンズ体３０で被覆されている。矩形部１１の表裏面には、電気的な入出力のための接続端子５０として、陽極端子５０ａと陰極端子５０ｂが左右一対形成され、スルーホール５１により表裏面で接続されている。そしてこの両接続端子５０には、プリント基板１０の表面１３と裏面１４に左右一対形成された配線パターン４０（陽極パターン４０ａ、陰極パターン４０ｂ）が各々接続される。図３の等価回路に示すように、表裏面の発光素子２０、２０が同一の回路で駆動されるため、電気エネルギーが供給されると表裏面で同時に発光する。
【００３４】
レンズ体３０は、光拡散性をもたせるために光拡散粒子が混合された透明な樹脂からなっており、この樹脂を液体の状態で発光素子２０が中心となるようにプリント基板１０上に滴下し、これを硬化させて形成する。滴下した樹脂は円形に広がるが、円形部１２には、これと同心円状の後述する凹部が設けられているため、凹部の外周の段差によって樹脂の外向きへの流れがせき止められる。そして、樹脂は円形部１２の外縁１５と同心円状に保たれて硬化し、略半球形のレンズ体３０が得られる。これにより、発光素子２０からの光の出射は、レンズ体３０内で拡散されて、プリント基板１０の表裏では、レンズ体３０の全表面からそれぞれ発光する。
【００３５】
図１の（ｂ）（ｃ）に示すように、発光装置１をプリント基板の厚さ方向から見ると、表面１３と裏面１４とに形成されたレンズ体３０、３０の間にプリント基板１０が介在するが、レンズ体３０の外縁３１から円形部１２の外縁１５までの距離ΔＬは、きわめて小さい値となるように設定されるか、もしくはゼロになるように設定される。すなわちレンズ体３０の外縁３１から突出するプリント基板１０の部分がきわめて少なくなるか、無くするようにしている。そのため、表裏のレンズ体３０の発光がプリント基板１０の突出や形状で分断されずに連続するので、全体として球形に発光しているように見える。
【００３６】
また、レンズ体３０は円形部１２に同心円状に設けられているため、プリント基板１０の外縁１５の形状は、レンズ体３０の外縁３１の形状に沿った円弧となっている。このプリント基板１０の円弧に沿って、表裏面の発光が広がるため、、発光装置１の発光がさらに球形に見える。
【００３７】
また、プリント基板１０のうちレンズ体３０の部分には、反射膜６０として白色系の膜が形成されているので、発光素子２０の光をレンズ体３０側に反射して輝度を向上させている。
【００３８】
また、プリント基板１０のレンズ体３０の部分には、反射膜６０が無いプリント基板１０の露出部分６１も設けられている。プリント基板１０は光透過性を備えているため、露出部分６１から発光素子２０の光がプリント基板１０の内部に入り込み、内部を通って、プリント基板１０の側面１６から外部に発光される。このプリント基板１０の側面１６からの発光は、プリント基板１０の表裏面からの発光の境界からの発光であるため、厚さ方向に見たときに、両レンズ体３０の発光が連続性を増し、さらに球形に視認される効果を向上させることができる。
【００３９】
また、レンズ体３０の外側のプリント基板１０上は、黒色に配色されている。白色等の光を反射する配色では、レンズ体３０の近傍外側で光を反射するため、発光の形状を乱して球形に見える効果が損われる。そのため最も光を吸収する黒色にすることで反射を防止し、球形に見える効果を向上させている。
【００４０】
次に、図１、図４、図７〜図９を用い、製造工程を示しながら、さらに発光装置１の構成を詳細に説明する。なお、この説明は表面１３側について行うが、同様の工程が同時または別々の工程で裏面１４側にも行われる。
【００４１】
まず、図７に示すように、プリント基板１０の表面１３に配線パターン４０を構成する２つに分離された陽極パターン４０ａと陰極パターン４０ｂとが形成される。この配線パターン４０は例えば下地にＣｕまたはＮｉメッキを施し、この表面にＡｕメッキを施して形成されている。矩形部１１の接続端子５０は、スルーホール５１の内壁の配線により表裏面間において電気的に接続されている。スルーホール５１は極を判別しやすいように極によって数を変えており、例えば陽極端子５０ａとなる側に１つ、陰極端子５０ｂとなる側に２つ設けている。
【００４２】
次に、図７の状態の上に反射膜６０として白色の膜が積層される。図８に示すように、この反射膜６０は、円形部１２の中央部と、前記陽極端子５０ａ、陰極端子５０ｂとを除いて形成される。これにより円形部１２の中央部で、反射膜６０から前記陽極パターン４０ａ、陰極パターン４０ｂの一部が露出し陽極４１ａと陰極４１ｂが形成される。また、円形部１２の中央部には、陽極４０ａと陰極４０ｂとの間でプリント基板１０が露出している。
【００４３】
次に、図８の状態の上に黒色膜７０が積層される。黒色膜７０は、レンズ体３０の外周を形成するための円形の段差を兼ねているため、レンズ体３０の樹脂をせき止めることができる程度の膜厚が積層され、図９に示すように、後の工程でレンズ体３０が形成される部分と、接続端子５０の部分を除いてプリント基板１０に形成される。すなわち、黒色膜７０が、レンズ体３０が形成される部分を囲むように設けられて、円形部１２では、円形部１２と同心円状の凹部が形成される。円形部１２での黒色膜７０の幅は矩形部１１と連続する部分を除いてΔＬとなっている。
【００４４】
次に、図４に示すように、円形部１２の中央で露出している一対の陽極４１ａと陰極４１ｂ上に、後述するように発光素子２０が電気的に接続するよう固着される。
【００４５】
そして、この後にレンズ体３０の樹脂が円形部１１の中央に液体の状態で滴下され、外側に流れて黒色膜７０の段差でせき止められ、適切な条件、例えば紫外線の照射等により硬化して略半球形のレンズ体３０が形成される。これにより図１に示す発光装置１が完成される。
【００４６】
上述の工程で発光素子２０として使用されたパッケージ型発光素子２０は、図１０に示すように、長方形のチップ状基板２２の両端に形成された陽極２３ａと陰極２３ｂのうち、陰極２３ｂに発光ダイオードチップ２１をダイボンディングし、この発光ダイオードチップ２１と陽極２３ａとの間を金属線２４でワイヤボンディングして形成している。そして、チップ状基板２２を透明性の樹脂２５でパッケージし、全体として長方形のパッケージ型発光素子２０が構成される。上述の工程では、このパッケージ型発光素子２０の陽極２３ａが円形部１２の陽極４１ａに、陰極２３ｂが円形部１２の陰極４１ｂに電気的に接続される。
【００４７】
なお、発光素子の形態としては、前記パッケージ型発光素子２０の他に図１１、図１２に示す非パッケージ型発光素子２０′（発光素子２０′と記載する）のものに置き替えてもよい。図１１、図１２に示す発光素子２０′は、プリント基板１０に形成された配線パターン４０の陰極４１ｂに直接発光ダイオードチップ２１をダイボンディングし、この発光ダイオードチップ２１と配線パターン４０の陽極４１ａとを金属線２４でワイヤボンディングしている。この場合、露出した発光ダイオードチップ２１と金属線２４の上にレンズ体３０の樹脂が滴下される。
【００４８】
なお、上述の構成において、発光する色を変える場合には、発光ダイオードチップの発光色を変えるだけでなく、レンズ体３０の着色や、反射膜６０の膜色を変えてもよい。またレンズ体３０の形状は略半球形として説明したが、滑らかな半球形に限定するものではなく、表面に凹凸を設け、拡散効果を高めてもよい。
【００４９】
さらに、プリント基板の表裏両側の各面に赤色系、緑色系、青色系の発光可能な発光素子を搭載し、各発光色を拡散混色させることで白色系の発光を得ることができる。また、レンズ体を構成する透光性樹脂に蛍光材料を含有させて、この蛍光材料により発光素子から発光された可視光や紫外線で励起させ発光素子とは異なる発光波長を発光させ、蛍光材料からの発光と発光素子からの発光とを拡散混色させることで白色光を得ることができる。蛍光材料は発光素子の発光波長に応じて適宜選択される。
【００５０】
このように構成された第１の実施形態は、プリント基板１０の一方端側が球形に発光する発光装置１であるため、例えば図１３に示すように、発光装置１と接続される口金部８２と、発光装置１を覆うカバー体８１からなる照明装置８０として使用することもできる。
【００５１】
次に、本発明の第２の実施形態の発光装置を図１４〜図２５を用いて説明する。図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は平面図、図１４（ｃ）は側面図、図１５は外観の斜視図、図１６はレンズ体を取り除いた状態の正面図、図１７は図１６のXVII−XVII線での矢視断面図、図１８は図１６のXVIII −XVIII 線での矢視断面図、図１９はプリント基板に配線パターンを形成した状態での正面図、図２０は図１９の状態の上に反射膜を形成した状態での正面図、図２１は図２０の状態の上に黒色膜を形成した状態の正面図、図２２は等価回路の一例、図２３は等価回路の他例、図２４は発光ダイオードチップを配線パターンにボンディングする形態の発光素子を適用した場合の正面図、図２５は図２４のXXV −XXV 線での矢視部分断面図である。
【００５２】
第２の実施形態の発光装置１０１は、長方形を呈するプリント基板１１０の表裏面のレンズ体１３０、１３０に、それぞれ複数の発光素子２０が含まれている。ここでは、１つのレンズ体１３０に４つのパーケージ型発光素子２０が含まれている形態について説明するが、この数に限定するものではない。
【００５３】
この実施形態では、プリント基板１１０は長方形の矩形部１１１からなっており、円形部を備えていない。そしてこの矩形部１１１の長手方向の中央にレンズ体１３０が、レンズ体１３０を挟む長手方向の両端に接続端子１５０が設けられている。接続端子１５０は、矩形部１１１の一方端側に２つの陽極端子１５０ａが、他方端側に２つの陰極端子１５０ｂが設けられている。発光素子２０には、第１の実施形態の図１０に示す長方形のパッケージ型発光素子の形態が適用されており、４つの発光素子２０がプリント基板１１０の中心から放射状となる位置で、その長手方向が放射の向きと一致するように配置されている。
【００５４】
そのため、プリント基板１１０の中心に液体状で滴下されたレンズ体１３０の樹脂は、発光素子２０に沿って速やかに各所均等に流動し黒色膜１７０による段差の位置まで広がって硬化する。これにより、レンズ体１３０の厚みムラが生じる心配がなく安定した製造が可能となる。
【００５５】
次に、図１６、図１９〜図２１を用い製造工程を示しながら、第２の実施形態の発光装置１０１の構成を詳細に説明する。この工程は第１の実施形態に準じる。
【００５６】
まず、図１９に示すように、プリント基板１１０の表面１１３に６つに分離された配線パターン１４０が形成される。この配線パターン１４０では、陽極側となる２つの陽極パターン１４０ａと、陰極側となる２つの陰極パターン１４０ｂと、２つの発光素子２０を接続するための２つの中間パターン１４０ｃが形成されている。
【００５７】
次に、図１９の状態の上に反射膜１６０が積層される。図２０に示すように、反射膜１６０は、矩形部１１１の中央の略十字形状を除いて形成されている（ただし、略十字形状の中央には反射膜１６０が形成されている。）。これにより、矩形部１１１の中央の略十字形状内には、陽極パターン１４０ａと陰極パターン１４０ｂと中間パターン１４０ｃとの一部が露出して、２つの陽極１４１ａ、２つの陰極１４１ｂ、２つの中間極１４１ｃが形成される。また略十字形状内にはプリント基板１１０も一部が符号１６１で示すように露出している。この露出部分１６１からプリント基板１１０内に取り込まれた光は、側面１１６から発光する。一方、プリント基板１１０の一方端側では、陽極パターン１４０ａが露出して２つの陽極端子１５０ａが形成され、プリント基板１１０の他方端側では、陰極パターン１４０ｂが露出して２つの陰極端子１５０ｂが形成される。
【００５８】
次に、図２０の状態の上に黒色膜１７０が積層される。図２１に示すように、黒色膜１７０は後の工程でレンズ体１３０が形成される部分と、接続端子１５０の部分を除いて形成される。
【００５９】
次に、図１６に示すように、表面１１３では、４つのパッケージ型発光素子２０が２つずつに分けられ、２つの直列接続が形成されている。直列接続された２つの発光素子２０を発光素子群と称すると、図１６では、２つ（一部）の発光素子２０で第１の発光素子群１２６を構成し、２つ（残り）の発光素子２０で第２の発光素子群１２７を構成している。そして、一方の陽極端子１５０ａ、陰極端子１５０ｂとの間に第１の発光素子群１２６が接続され、他方の陽極端子１５０ａ、陰極端子１５０ｂとの間に第２の発光素子群１２７が接続される。１つの発光素子群における２つの発光素子２０は、中間電極１４１ｃを共用している。裏面１１４でも同様に、２つ（一部）の発光素子２０で第１の発光素子群１２８を構成し、２つ（残り）の発光素子２０で第２の発光素子群１２９を構成し、一方の陽極端子１５０ａ、陰極端子１５０ｂとの間に第１の発光素子群１２８が接続され、他方の陽極端子１５０ａ、陰極端子１５０ｂとの間に第２の発光素子群１２９が接続される。
【００６０】
そして次に、レンズ体１３０の樹脂が液体で滴下されると、黒色膜１７０による段差で略半球形のレンズ体１３０が形成される。これにより図１４に示す発光装置１０１が完成される。
【００６１】
この実施形態では、長方形の矩形部１１１の中央にレンズ体１３０が形成されるため、レンズ体１３０の外縁１３１は、プリント基板１１０の外縁１１５の２つの長辺１１７、１１７にΔＬの距離で近接している。そのため、図１４（ｂ）に示すように長辺１１７側から厚さ方向に見ると、中央が球形に発光しているように見える。そして、接続端子１５０を介して複数の発光装置１０１を連結し、紐状に形成することもできるため、球形の発光が鎖のように繋がった連珠として利用することができる。
【００６２】
第２の実施形態では、上述したように２つの発光素子２０、２０を直列接続した発光素子群が、表裏面で２つずつ形成されているが、その等価回路は図２２のように構成されている。表面１１３に形成された第１の発光素子群１２６と第２の発光素子群１２７が、ぞれぞれ独立した回路で駆動され、裏面１１４に形成された第１の発光素子群１２８と第２の発光素子群１２９もそれぞれ独立した回路で駆動される。そして、表面１１３における第１の発光素子群１２６と裏面１１４における第１の発光素子群１２８が並列に接続され、表面１１３における第２の発光素子群１２７と裏面１１４における第２の発光素子群１２９とが並列に接続されている。これにより、この発光装置１０１では、表裏面で１つずつの発光素子群が点灯するモードと、表裏面で２つずつの発光素子群が点灯するモードとを切り替えて駆動させることができ、発光時の光量の調節が可能となる。
【００６３】
なお、ここでは表面１１３（裏面１１４も同様）の４つの発光素子２０を、２つ（一部）と２つ（残り）に分配して２つの発光素子群を構成したが、例えば４つの発光素子２０を、１つ（一部）と３つ（残り）に分配して２つの発光素子群を構成してもよい。後者の場合には、１つの発光素子２０からなる発光素子群が点灯するモードと、３つの発光素子２０からなる発光素子群が点灯するモードと、両方の発光素子群が点灯するモードとを選択して駆動することができるため、１つのレンズ体１３０からの発光の光量を三段階に調節でき、調節範囲を増やすことが可能となる。
【００６４】
また、図２２に示した等価回路に替えて、図２３に示す等価回路を適用してもよい。図２３では、表面１１３では、第１の発光素子群１２６（半分の発光素子）と第２の発光素子群１２７（残り半分の発光素子）が電気的な極が逆向きに接続され、裏面１１４では、第１の発光素子群１２８（半分の発光素子）と第２の発光素子群１２９（残り半分の発光素子）が電気的な極が逆向きに接続されている。そして、表面１１３における第１の発光素子群１２６と裏面１１４における第１の発光素子群１２８とが並列に接続され、表面１１３における第２の発光素子群１２７と裏面１１４における第２の発光素子群１２９とが並列に接続されている。そのため、電気エネルギーとして交流を印加して、第１の発光素子群１２６、１２８と、第２の発光素子群１２７、１２９とを交互に発光させて残像効果を得たり、異なるタイミングで印加して光量を調節したりできるため、これらを組合せて、視認される発光の状態を多様化させることもできる。
【００６５】
さらに、第２の実施形態では、発光素子として、パッケージ型発光素子の形態を示してきたが、図２４、図２５に示すように、配線パターン１４０に、直接発光ダイオードチップ２１と金属線２４とを接続する非パッケージ型発光素子２０′（発光素子２０′）の形態に替えてもよい。この図２４の発光素子２０′の配置は、図２３に示す等価回路に対応させたものであって、表面１１３における第１の発光素子群１２６と第２の発光素子群１２７の接続の向きが電気的に逆向きとなるように、また、裏面１１４における第１の発光素子群１２８と第２の発光素子群１２９の接続の向きが電気的に逆向きとなるように、表裏面で配線パターン１４０及び電極１４１を形成して発光ダイオードチップ２１をボンディングしている。
【００６６】
さらにまた、この実施形態では、プリント基板１１０の中央部にレンズ体１３０を配置し、２辺（長辺１１７、１１７）にレンズ体１３０の外縁１３１がΔＬで近接するようにしているが、プリント基板１０の任意の一辺や一部のみにレンズ体１３０の外縁１３１が近接するまたは接するように配置してもよい。
【００６７】
次に、第２の実施形態を応用した第３から第６の実施形態について説明する。
【００６８】
まず第３の実施形態の発光装置を図２６に示す。図２６はレンズ体を取り除いた状態の正面図である。
【００６９】
この実施形態の発光装置２０１は、第２の実施形態のプリント基板１１０の形状を変形した例であり、円形部２１２の両端にそれぞれ矩形部２１１を連続させ、この矩形部２１１に接続端子２５０を形成している。
【００７０】
また、この発光装置２０１は、プリント基板２１０の表面２１３に６つに分離された配線パターン２４０が形成され、この配線パターン２４０に接続端子２５０が接続されている。そして接続端子２５０は、スルーホール２５１によって表裏面で接続されている。円形部２１２には、４つのパッケージ型発光素子２０が、その長手方向が円形部２１２の中心から放射状となるよう配置され、レンズ体（図示されていない）で被覆される。また、プリント基板２１０のうちレンズ体の部分には、反射膜２６０が、その一部にプリント基板２１０が露出する部分（露出部分２６１）を設けて形成されている。露出部分２６１からプリント基板２１０内に取り込まれた光は、側面２１６から発光する。また、レンズ体２３０が形成される外側には、黒色膜２７０が形成されている。そして、レンズ体２３０の外縁２３１とプリント基板２１０の外縁２１５は、円形部２１２の一部ではΔＬの距離で近接している。
【００７１】
この形態は、第２の実施形態に比べて接続端子２５０を小さくしているため、視覚的に接続端子２５０が妨げとならず、複数個を一列に繋いだ連珠として構成した際に、イルミネーション等としての装飾性が向上される。
【００７２】
次に第４の実施形態の発光装置を図２７〜図２９に示す。図２７はレンズ体を取り除いた状態の正面図、図２８は図２７のXXVIII−XXVIII線での矢視断面図、図２９は外観の斜視図である。
【００７３】
第４の実施形態の発光装置３０１も、第２の実施形態のプリント基板１１０の形状を変形した例であり、円形部３１２から放射状に４つの矩形部３１１が突出し、この矩形部３１１に接続端子３５０が設けられている。
【００７４】
また、この発光装置３０１は、プリント基板３１０の表面３１３（裏面３１４も同様）に６つに分離された配線パターン３４０が形成され、この配線パターン３４０に接続端子３５０が接続されている。そして接続端子３５０は、スルーホール３５１によって表裏面で接続されている。円形部３１２には、４つのパッケージ型発光素子２０が、その長手方向が円形部３１２の中心から放射状となるよう配置され、レンズ体３３０で被覆される。また、プリント基板３１０のうちレンズ体３３０の部分には、反射膜３６０が、その一部にプリント基板３１０が露出する部分（露出部分３６１）を設けて形成されている。露出部分３６１からプリント基板３１０内に取り込まれた光は、側面３１６から発光する。また、レンズ体３３０が形成される外側には、黒色膜３７０が形成されている。そして、レンズ体３３０の外縁３３１とプリント基板３１０の外縁３１５は、円形部３１２の一部ではΔＬの距離で近接している。
【００７５】
この実施形態では、接続端子３５０は第３の実施形態のように２極ずつを１つの矩形部に配置するのではなく、１極ずつ独立させて矩形部３１１に配置している。そのため矩形部３１１内で極を分離する必要がなく、矩形部３１１の小型化を図りやすい。また、この形態では、複数の発光装置３０１で連珠を形成する際に、２次元的に連結できるため、任意の形状を形成することができ、さらにイルミネーション等としての装飾性が向上される。
【００７６】
次に第５の実施形態の発光装置を図３０〜図３２に示す。図３０はレンズ体を取り除いた状態の正面図、図３１は図３０の断面拡大図、図３２は等価回路図である。
【００７７】
この形態の発光装置４０１は、第２の実施形態の配線パターン１４０を変形した例である。この実施形態では、全部で８つの発光素子２０が配置され、２つの発光素子２０が直列接続されて発光素子群を構成している。表面４１３では２つ（一部）の発光素子２０で発光素子群４２６を構成し、２つ（残り）の発光素子２０で発光素子群４２７を構成している。裏面４１４では、２つ（一部）の発光素子２０で発光素子群４２８を構成し、２つ（残り）の発光素子２０で発光素子群４２９を構成している。そして、表面４１３では発光素子群４２６、４２７が電気的な極が逆向きに接続され、裏面４１４では発光素子群４２８、４２９が電気的な極が逆向きに接続され、これら４つの発光素子群がすべて同じ回路で駆動される。
【００７８】
また、この発光装置４０１は、円形部４１２の両端に２つの矩形部４１１が突出し、この矩形部４１１に接続端子４５０が設けられている。プリント基板４１０の表面４１３（裏面４１４も同様）に３つに分離された配線パターン４４０が形成され、この配線パターン４４０に接続端子４５０が接続されている。そして接続端子４５０は、スルーホール４５１によって表裏面で接続されている。円形部４１２には、４つのパッケージ型発光素子２０が、その長手方向が円形部４１２の中心から放射状となるよう配置され、レンズ体４３０で被覆される。また、プリント基板４１０のうちレンズ体４３０の部分には、反射膜４６０が、その一部にプリント基板４１０が露出する部分（露出部分４６１）を設けて形成されている。露出部分４６１からプリント基板４１０内に取り込まれた光は、側面４１６から発光する。また、レンズ体４３０が形成される外側には、黒色膜４７０が形成されている。そして、レンズ体４３０の外縁４３１とプリント基板４１０の外縁４１５は、円形部４１２の一部ではΔＬの距離で近接している。
【００７９】
この形態では、電気エネルギーとして交流が印加されると、発光素子群４２６、４２８と、発光素子群４２７、４２９とが交互に発光するため、残像効果が得られ、省エネルギー化を図ることもできる。
【００８０】
なお、上述した第１〜第５の実施形態では、プリント基板の形状、１つのレンズ体に被覆される発光素子の数、接続端子の位置、発光素子の配線等について、複数の形態を例示してきたが、本発明が上述の例示に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００８１】
【発明の効果】
以上、詳述してきたように本発明の発光装置は、発光素子からの出射がレンズ体で拡散されてその表面から発光することで、プリント基板の表裏両面で球形に見えるだけでなく、レンズ体の外縁をプリント基板の外縁の少なくとも一部に近接させることにより、プリント基板の厚さ方向からも球形に見え、全体として球形の発光に見える。このため、プリント基板に搭載された発光素子でありながら、球形に発光する発光装置として利用でき、低電力、長寿命の特長も生かしてさまざまな用途への展開が可能となった。
【００８２】
また、プリント基板の外縁の形状に、レンズ体の外縁の円弧に沿った円弧を含むことで、球形として視認されやすくなるという効果が得られる。
【００８３】
また、プリント基板のレンズ体の部分に反射膜を設けることで、発光の輝度を向上させるとともに、プリント基板に光透過性を備え、発光素子の光をプリント基板の内部に取り込んで側面から発光できるようにしたので、これによっても、表裏面の発光の連続性を高め、さらに球形に視認されやすくなるという効果が得られる。
【００８４】
また、プリント基板の両端に接続端子を設けることで、複数の発光装置を繋げて連珠として利用できるため、用途を拡大できるという効果が得られる。
【００８５】
また、１つのレンズ体に含まれる複数の発光素子をそれぞれ独立した回路で駆動することにより、光量の調節ができ、これによっても、用途を拡大できるという効果が得られる。
【００８６】
また、１つのレンズ体に含まれる複数の発光素子を電気的に異なる向きに接続することにより、交流を印加して発光させることができる。これによって、発光の状態を多様化させることができ、装飾性を向上できるという効果が得られる。
【００８７】
また、レンズ体の外縁からプリント基板の外縁までのプリント基板上に、黒色を配色することにより、レンズ体の周囲の反射による発光の乱れを抑制することができ、これによっても、さらに球形に視認されやすくなるという効果が得られる。
【００８８】
また、発光素子としてパッケージされた形態を適用することにより、製造時にプリント基板上での工程を簡略化でき、作業性を向上させることができる。
【００８９】
また、発光素子としてプリント基板の配線パターンに直接発光ダイオードチップをダイボンディングする形態を適用することにより、全体として小型化が可能となる。
【００９０】
また、複数の発光素子を設ける場合に、各発光素子をレンズ体の中心から放射状に配置することにより、滴下されたレンズ体の樹脂が速やかに流動する。これにより、レンズ体が形状ムラのない略半球形に形成されるので発光効率を向上させることができるとともに、レンズ体を安定して形成できるため、製品のばらつきも抑えることができる。
【００９１】
さらに、前記発光装置をカバー体で覆って照明装置として利用することにより、用途を拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は第１の実施形態の正面図、（ｂ）は第１の実施形態の平面図、（ｃ）は第１の実施形態の側面図である。
【図２】 第１の実施形態の外観図である。
【図３】 第１の実施形態の等価回路である。
【図４】 第１の実施形態のレンズ体を取り除いた状態の正面図である。
【図５】 図４のV −V 線での矢視断面図である。
【図６】 図４のVI−VI線での矢視断面図である。
【図７】 プリント基板に配線パターンを形成した状態での正面図である。
【図８】 図７の状態の上に反射膜を形成した状態での正面図である。
【図９】 図８の状態の上に黒色膜を形成した状態の正面図である。
【図１０】 パッケージ型発光素子の斜視図である。
【図１１】 発光素子が発光ダイオードチップを配線パターンにボンディングする形態の場合の正面図である。
【図１２】 図１１のXII −XII 線での矢視断面図である。
【図１３】 発光装置を電球に適用した場合の側面図である。
【図１４】 （ａ）は第２の実施形態の正面図、（ｂ）は第２の実施形態の平面図、（ｃ）は第２の実施形態の側面図である。
【図１５】 第２の実施形態の外観の斜視図である。
【図１６】 第２の実施形態のレンズ体を取り除いた状態の正面図である。
【図１７】 図１６のXVII−XVII線での矢視断面図である。
【図１８】 図１６のXVIII −XVIII 線での矢視断面図である。
【図１９】 プリント基板に配線パターンを形成した状態での正面図である。
【図２０】 図１９の状態の上に反射膜を形成した状態での正面図である。
【図２１】 図２０の状態の上に黒色膜を形成した状態の正面図である。
【図２２】 第２の実施形態の等価回路の一例である。
【図２３】 第２の実施形態の等価回路の他例である。
【図２４】 発光素子が発光ダイオードチップを配線パターンにボンディングする形態の場合の正面図である。
【図２５】 図２４のXXV −XXV 線での矢視部分断面図である。
【図２６】 第３の実施形態のレンズ体を取り除いた状態の正面図である。
【図２７】 第４の実施形態のレンズ体を取り除いた状態の正面図である。
【図２８】 図２７のXXVIII−XXVIII線での矢視断面図である。
【図２９】 第４の実施形態の外観の斜視図である。
【図３０】 第５の実施形態のレンズを取り除いた状態の正面図である。
【図３１】 図３０の断面拡大図である。
【図３２】 第５の実施形態の等価回路図である。
【符号の説明】
１、１０１、２０１、３０１、４０１ 発光装置
１０、１１０、２１０、３１０、４１０ プリント基板
１１、１１１、２１１、３１１、４１１ 矩形部
１２、２１２、３１２、４１２ 円形部
１３、１１３、２１３、３１３、４１３ 表面
１４、１１４、３１４、４１４ 裏面
１５、１１５、２１５、３１５、４１５ 外縁
１６、１１６、２１６、３１６、４１６ 側面
１１７ 長辺
１２６〜１２９、４２６〜４２９ 発光素子群
１４０ｃ 中間パターン
１４１ｃ 中間極
２０ パッケージ型発光素子
２０′ 非パッケージ型発光素子
２１ 発光ダイオードチップ
２３ａ 陽極
２３ｂ 陰極
２４ 金属線
２５ 樹脂
３０、１３０、３３０、４３０ レンズ体
３１、１３１、２３１、３３１、４３１ 外縁
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 配線パターン
４０ａ、１４０ａ 陽極パターン
４０ｂ、１４０ｂ 陰極パターン
４１、１４１ 電極
４１ａ、１４１ａ 陽極
４１ｂ、１４１ｂ 陰極
５０、１５０、２５０、３５０、４５０ 接続端子
５０ａ、１５０ａ 陽極端子
５０ｂ、１５０ｂ 陰極端子
５１、１５１、２５１、３５１、４５１ スルーホール
６０、１６０、２６０、３６０、４６０ 反射膜
６１、１６１、２６１、３６１、４６１ 露出部分
７０、１７０、２７０、３７０、４７０ 黒色膜
８０ 照明装置
８１ カバー体
８２ 口金部

Claims (9)

  1. プリント基板と、このプリント基板に搭載された発光素子と、光拡散性を備え前記発光素子を被覆する略半球状のレンズ体と、前記プリント基板に形成された配線パターンとを具備する発光装置において、
    光透過性を有するプリント基板の表裏両側に発光素子、レンズ体及び配線パターンが設けられるとともに、前記レンズ体の外縁は前記プリント基板の外縁の少なくとも一部に近接するかまたは接し、
    前記レンズ体の外縁から前記プリント基板の外縁までのプリント基板上の一部には、黒色が配色され、
    前記プリント基板のうち前記レンズ体の位置する部分には、反射膜が、その一部にプリント基板が露出する部分を設けて形成されることを特徴とする発光装置。
  2. プリント基板と、このプリント基板に搭載された発光素子と、光拡散性を備え前記発光素子を被覆する略半球状のレンズ体と、前記プリント基板に形成された配線パターンとを具備する発光装置において、
    光透過性を有するプリント基板の表裏両側に発光素子、レンズ体及び配線パターンが設けられるとともに、前記プリント基板の外縁の形状には、前記レンズ体の外縁の円弧に沿った円弧が含まれ、
    前記レンズ体の外縁から前記プリント基板の外縁までのプリント基板上の一部には、黒色が配色され、
    前記プリント基板のうち前記レンズ体の位置する部分には、反射膜が、その一部にプリント基板が露出する部分を設けて形成されることを特徴とする発光装置。
  3. 前記発光素子とレンズ体は、長方形に形成されたプリント基板の略中央に設けられ、これら発光素子とレンズ体を挟む長手方向の両端に接続端子が設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の発光装置。
  4. 前記プリント基板の表裏両側に設けられたレンズ体は、それぞれ複数の発光素子を被覆し、１つのレンズ体に被覆された各発光素子のうち一部の発光素子は残りの発光素子と独立した回路で駆動されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の発光装置。
  5. １つのレンズ体に被覆された各発光素子のうち半分の発光素子は残り半分の発光素子と電気的な極が逆向きに接続されることを特徴とする請求項４記載の発光装置。
  6. 前記発光素子は、チップ状基板に発光ダイオードチップを搭載し、この発光ダイオードチップを透明性の樹脂でパッケージしたパッケージ型発光素子の形態であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  7. 前記発光素子は、プリント基板の一方の配線パターンにダイボンディングされる発光ダイオードチップと、この発光ダイオードチップを他方の配線パターンに電気的に接続する金属線とを備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の発光装置。
  8. 前記レンズ体で複数の発光素子を被覆するときに、発光素子が長方形のパッケージ型発光素子の場合には、その長手方向が前記レンズ体の中心から放射状となるよう配置され、また発光素子が配線パターンにダイボンディングされる発光ダイオードチップの場合には、接続される金属線の線方向が前記レンズ体の中心から放射状となるよう配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の発光装置。
  9. 前記請求項１〜８記載の発光装置と、前記発光装置と接続される口金部と、前記発光装置を覆うカバー体からなる照明装置。
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