JP5463447B2 - 発光装置及びそれを備えた灯具 - Google Patents
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Description
また、特許文献1,2に開示の構造は、全体形状が箱状であるとともに、回路基板への面実装を意図した端子構造であるので、金属製のフィラメントのように空中に配置される線状光源の代替には不向きな構造であった。
そこで本発明は、フィラメントのように空中に配置される線状光源の代替に適した発光装置やそれを備えた灯具を提供することを課題の1つとする。また、光の指向性を抑制し、光を全方向に取り出すことが容易な発光装置を提供することを課題の1つとする。
パッケージ2は、リードフレーム4を用いて構成された複数のリード41,42,43をその一部を露出させた状態で第1の樹脂5によって一体化して左右に細長い棒状の形状に構成している。
発光素子3は、前記複数のリード41,42,43のいずれかの上に接着材料によって固定し、前記複数のリード41,42,43のいずれかにワイヤーボンド線6によって電気的に接続している。この例では、発光素子を固定したリード上と、そのリードに隣接した別のリードにワイヤーボンド線6を配線している。パッケージに搭載する発光素子の数は、2個の例を示しているが、それに限られるものではなく、発光装置1の形状に応じて、任意の数に設定することができる。
パッケージ2に搭載した発光素子3は、第1の樹脂5とは異なる第2の樹脂7を用いて封止している。
図3(A)に示すように、複数のリード41,42,43がタイバー44によって連結されたリードフレームを準備する。リードフレームは金属製、例えば鉄系、あるいは銅系の材料で構成され、複数のリード41,42,43がタイバー44を介してメインフレーム(図示せず)に連結されている。図3(A)は、1つの発光装置1のリード部分しか示していないが、複数個の発光装置を構成するリードがタイバー44を介してメインフレーム(図示せず)に連結されている。
次に、図3(B)に示すように、このリードフレームに例えばインサート成型によって、第1の樹脂5を形成する。第1の樹脂5は光透過性の樹脂で形成され、例えばナイロンにガラス成分を含有させた耐熱性の高い透明な樹脂を用いている。複数のリード41,42,43は、それぞれの上面の一部が、第1の樹脂5から露出した状態を保って第1の樹脂5によって一体化される。
第1の樹脂5は、その上面の外周部分に、リード41,42,43の上面よりも高い側壁51が一体に形成されている。この側壁51は、第2の樹脂7の形成に際してその外観形状を整える役割がある。このようにして、リードフレームを利用した樹脂枠タイプのパッケージ2が用意される。
発光素子3を固定した後、発光素子3への電気的な接続を施す。この例では、ワイヤーボンド線6を用いて、発光素子3の正負の一方の電極と発光素子を固定したリード42間を接続し、ワイヤーボンド線6を用いて、発光素子の正負の他方の電極と発光素子を固定したリード42とは別のリード41,43間を接続している。
この第2の樹脂7は、第1の樹脂5に接して配置されるので、第2の樹脂7を形成する際に第1の樹脂5の溶融や熱変形を防ぐ為に、硬化時の温度が第1の樹脂5の耐熱温度よりも低い樹脂を用いる。
第2の樹脂7は、光透過性のシリコン樹脂やエポキシ樹脂を単独で用いることができるが、この例では、発光素子3の光を波長変換して出力する蛍光材料(図示せず)を含有させたものを用いている。
発光素子3として青色の光を出力する素子を用いる場合、その光を受けて黄色系統の光を出力する蛍光材料を用いれば、両方の光が混色されて白色系の光が取り出される。蛍光材料に赤色成分を多く出力することができるものを用いれば、昼光色(電球色)のように赤み成分の多い光を出力することができる。
上記のように第2の樹脂7を第1の樹脂5と別々に形成するので、樹脂と蛍光材料の選択に際して、第1の樹脂5と蛍光材料のマッチングを考慮する必要がなくなる。したがって、樹脂と蛍光材料の選択に際して、第1の樹脂5による制約を受けにくくなり、蛍光材料を最適位置に配置する上での設計が容易になる。
図4(A)は上記実施形態における相対出力の分布を示し、図4(B)は第1の樹脂を光反射性の白色樹脂にて構成した従来例における相対出力の分布を示している。図4(A)と図4(B)を参照すると、上記の実施形態は、従来例とを比較すると、270°(裏面方向)方向の光量が、相対光量において0.1から0.4に大幅に増加していることが分かる。したがって、上記の実施形態によれば、光の出射方向を一方向ではなく、全方向に広げることができ、広指向性を実現できる。
図5に示す実施形態は、前記第1の樹脂5によって形成される側面52を、上下方向の中央部が外側に膨らんだ形状とするに際して、上中下の領域52a、52b、52cをそれぞれ直線で結んだ形状としたものである。
図6に示す実施形態は、前記第1の樹脂5によって形成される側面52を、上下方向の中央部が外側に膨らんだ形状とするに際して、上中下の領域52a、52b、52cをそれぞれ円弧状の曲線で結んだ形状としたものである。
このような上下方向の中央部が外側に膨らんだ側面形状とすることにより、側面から出射する光の臨界角を調整して、側面を透過して側方に出て行く光を裏面方向に効果的に案内することができ、裏面方向への相対的な光量を増加することができる。
発光装置1の光は、リード41,42,43の裏面方向のみならず、アウターリード41a,43aの方向へも第1、第2の樹脂5,7を通過して案内される。
このような発光装置1は、灯具の例である電球のフィラメント部分を構成する光源として利用することができる。
図7は、上述した発光装置1をフィラメント部分9に用いた灯具の例である発光ダイオード利用の電球8の一部省略正面図を示している。図7を参照して、本発明の灯具の実施例である発光ダイオード利用の電球8について説明する。
発光ダイオード利用の電球8は、ガラス製のカバー12の開口部分を気密封止する口金10部分に、商用電源を発光ダイオード駆動用の電源に変換する制御用基板(図示せず)を内蔵しており、その制御用基板から延びる一対の電源用のリード11,11にフィラメント部9を固着している。電球8の内部空間は、窒素などの酸素を含まない不活性ガスを充填している。
フィラメント部9は、複数の前記発光装置1を用いて構成している。複数、この例では6個の前記発光装置1を直列接続となるように、隣接するアウターリード41a,43a同士を溶接などによって互いに固着している。複数の発光装置1の直列接続構造における両端と、一対の電源用のリード11,11とを溶接などによって互いに固着している。一対の電源用のリード11,11に接続した一対の発光装置1は、互いに並行に配置しているが、それ以外の発光装置1は、隣接する前記発光装置1同士がV字形状をなすようにジグザグに配置している。
このような構成の電球8を図示しないソケットに装着すると、口金10に商用電源が加わり、内蔵した制御用基板が電源の変換を行うことによって、リード11,11に所定の直流電源が供給される。リード11,11よりフィラメント部9に所定の直流電流が供給され、フィラメント部9を構成する各発光装置1に所定の電流が流れる。各発光装置1は、供給された所定電流によって、発光素子3が発光し、その光が樹脂5,7を通って周囲を照らすことになる。
上述のように、フィラメント部9を棒状の発光装置1をジグザグ状に配置して金属製のフィラメントと同様の形状にしているので、一般的な白熱電球のフィラメントと同様の発光形態が得られる。よって、例えば制御用基板に複数の発光ダイオードを直接装着した構造であれば制御用基板による遮光などによって指向性が狭くなるが、この実施例では、金属製のフィラメントを用いる白熱電球と同様に指向性を広くすることができる。
発光装置1自身が全方向から光を発することができる広指向性の構造であるので、隣接する発光装置1と発光装置1のアウターリード41a,43aを溶接などによって固着する際の、発光装置1の配置自由度を高めることができる。
また、発光装置1の左右の両端からも光を取り出すことができるので、電球8の口金10と反対側であるカバー12の頂上部方向にも光をより多く案内することができる。
ここで、ガラスカバー12は、透明なものを用いても良いし、内面を光散乱処理した乳白色のものを用いても良い。
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を外れない範囲で種々の変更を行うことができる。
3 発光素子
41 リード
42 リード
43 リード
5 第1の樹脂
7 第2の樹脂
8 電球
9 フィラメント部
10 口金
11 電源リード
12 ガラス製カバー
Claims (2)
- 複数のリードをその一部を露出させた状態で第1の樹脂によって一体化した左右に細長い棒状の樹脂枠タイプのパッケージと、
前記複数のリードの上に固定された複数の発光素子と、
前記複数の発光素子を封止する第2の樹脂とを備える発光装置において、
前記複数の発光素子は夫々前記複数のリードのいずれかに電気的に接続され、
前記第1及び第2の樹脂は光透過性の樹脂であって、
前記樹脂枠を構成する側壁は前記複数のリードの上面よりも高く、
前記第2の樹脂は前記樹脂枠の最上部まで充填されており、
前記第2の樹脂は、前記第2の樹脂よりも比重が大きな蛍光材料を含有し、
前記蛍光材料は前記複数の発光素子の近くに集中的に配置され、
前記蛍光材料から出た光の一部と前記複数の発光素子から出た光の一部とは前記複数のリードの裏面側に導かれ、
外部接続用のアウターリードを前記パッケージの左右の両端から左右に突出させたことを特徴とする発光装置。 - 請求項1に記載の複数の発光装置を隣接する前記発光装置がV字形状をなすように隣接するアウターリード同士を固着して直列接続するとともに、その直列接続の両端を電源用のリードに固着してフィラメント部を構成したことを特徴とする灯具。
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