JP5602483B2

JP5602483B2 - 発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明器具

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Publication number: JP5602483B2
Application number: JP2010100389A
Authority: JP
Inventors: 元洋齋見; 洋史小西; 真太郎林
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-04-23
Also published as: JP2011233601A

Description

本発明は、発光パネルを用いた発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明器具に関する。

エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子は、発光層を陽極及び陰極で挟持させた発光部が透明基板上に形成されたものであり、電極間に電圧印加されたとき、発光層にキャリアとして注入された電子及びホールの再結合により生成された励起子によって発光する。

ＥＬ素子は、発光層の蛍光物質に有機物を用いた有機ＥＬ素子と、無機物を用いた無機ＥＬ素子に大別される。特に、有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、蛍光物質の種類によって様々な発光色が得られ、また、平面発光体としての製造が容易であることから、近年、照明器具に用いることが注目されている。

一般的な有機ＥＬ素子は、図７（ａ）に示される通り、基板１２２上に発光部１２３が形成され、発光部１２３上には銅箔等の封止材１２４が設けられて、面状の発光パネル１０２として構成される。発光部１２３は、有機発光層を挟んで、基板１２２側に陽極として透光性を有する電極層が配置され、封止材１２４側に陰極として光反射性を有する電極層が配置される（図示せず）。有機発光層で発光した光は、直接陽極を透過して、又は陰極によって反射されて、基板１２２側から発光パネル１０２外へ取り出される。

このような発光パネル１０２は、基板１２２の光取り出し方向の面、すなわち発光パネル１０２の発光面が露出するように、所定の開口部を有したケース部１０３に収容及び固定されてモジュール化され、発光モジュールとして利用されることが多い。露出した発光パネル１０２の発光面を傷や汚れ等から保護するため、基板１２２の表面にはアクリル樹脂等から成る保護層１２５等が適宜に設けられる。一方、発光面の反対側の面にある封止材１２４は、ケース部内側に配置されるので、モジュール外からの物理的なダメージ等から保護される。

このように、発光パネル１０２をケース部１０３に収容した発光モジュールは、有機ＥＬ素子を用いた製品を製造する際の取り扱いが容易になり、また、ケース部１０３によって発光パネル１０２を物理的なダメージから保護することができることから、照明器具の光源として用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−２８０６９３号公報

しかしながら、発光パネルは、熱膨張率の異なる複数の材料が積層された構造であるため、使用時の温度環境によって大きく変形することがある。特に、基板１２２として汎用されるガラス基板は温度環境によって大きく反ることが知られており、例えば、マイナス４０℃の低温下では反り量が１〜１．５ｍｍ又はそれ以上に達することがある。このとき、発光パネルがケース部に固定されていると、図７（ｂ）に示されるように、変形した発光パネル１０２がケース部１０３側に圧迫され、ケース部１０３から応力を受ける。また、発光パネル１０２とケース部１０３との間にクリアランスがある場合にも、上述のように発光パネルが変形すると、発光パネルがケース部に接触し、ケース部から応力を受けることがある。この応力は、発光パネル１０２の封止材１２４や電極等を破断させることがあり、発光パネル１０２を損傷させたり、その性能低下の原因となる。また、発光パネル１０２とケース部１０３との間にクリアランスがる場合にも、上述のように発光パネルが変形すると、発光パネルがケース部に接触し、ケース部から応力を受ける。

本発明は、上記課題を解決するものであり、発光パネルが変形した場合であっても、発光パネルがケース部から応力を受け難い発光モジュール及びそのモジュールを用いた照明器具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、基板に発光部が形成された発光パネルと、前記発光パネルを収容するケース部とを備えた発光モジュールであって、前記ケース部は、底面と、この底面に立設される側面と、これら底面又は側面に複数の条溝又は開口を形成して成る剛性低減部と、を有し、前記剛性低減部により、その曲げ剛性が前記発光パネルの曲げ剛性より小さくなるように構成されているものである。

また、本発明は、上述した発光モジュールを用いた照明器具である。

本発明によれば、発光パネルが変形した場合であっても、ケース部が発光パネルの変形に追随して変形するため、発光パネルがケース部から応力を受け難くなる。

本発明の第１の実施形態に係る発光モジュールの分解斜視図。同発光モジュールに用いられる発光パネルの一部側断面斜視図。（ａ）は同発光モジュールの正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同裏面図、（ｄ）は（ａ）のＡ−Ａ’線断面図。（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る発光モジュールの正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同裏面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図。（ａ）は上記第２の実施形態の変形例に係る発光モジュールの正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同裏面図、（ｄ）は（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図。上記実施形態及び変形例に係る発光モジュールを用いた照明器具の斜視図。（ａ）（ｂ）は一般的な発光パネルを用いた発光モジュールにおいて温度環境による発光パネルの変形を説明する断面図。

本発明の第１の実施形態に係る発光モジュールについて、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本実施形態の発光モジュール１を示す。発光モジュール１は、発光部を内装した発光パネル２と、この発光パネル２を収容するケース部３とを備える。発光パネル２は、長尺状の面状発光素子であり、その一端には一対の電極端子２１が設けられる。また、電極端子２１に電気的に接続され、発光パネル２に対して電力を供給する回路基板４が、発光パネル２と共にケース部３に収容される。なお、ここでは、発光パネル２と回路基板４とを別構成とした例を示すが、例えば、回路基板４を発光パネル２と共にパッケージングして、これらが一体に構成されてもよい。

ケース部３は、例えば、ＡＢＳ樹脂やアクリル樹脂等の絶縁性プラスチックから成り、その曲げ剛性が発光パネル２の曲げ剛性より小さくなるように構成されている。ケース部３の形状等は、発光パネル２を収容できれば特に限定されないが、ここでは、下ケース部３１及び上ケース部３１を組み合わせた構成を示す。下ケース部３１及び上ケース部３２は、長尺形状の発光パネル２を収容するため、夫々正面視において長方形状に形成されたものが用いられる。なお、発光パネル２の形状は上記長尺形状に限られず、発光モジュール１の用途に応じた任意の形状が用いられ、ケース部３は発光パネル２の形状に対応した形状に形成される。

下ケース部３１は、発光パネル２及び回路基板４を併設させた状態で収容できる内部スペースを有し、上面側が開口した箱形状に形成される。また、下ケース部３１の底面３３には、下ケース部３１の曲げ剛性を発光パネル２の曲げ剛性より小さくするための剛性低減部（複数の条溝３４ａ）が形成されている。剛性低減部の詳細な構成については後述する。下ケース部３１の底面四方には、側面３５が立設され、これらの側面３５は発光パネル２及び回路基板４の厚みに対応した高さに形成される。

上ケース部３２は、発光パネル２の発光面側に設けられた板状部材である。図例は、発光部からの光を出射するための開口部３６が形成されると共に、開口部３６の一端部側が、回路基板４を覆い隠すように、幅広に形成されているものとする。この構成によれば、発光パネル２及び回路基板４が下ケース部３１に収容され、この上面に上ケース部３２が被せられたとき、発光パネル２の発光面のみが開口部３６から露出した状態となる。なお、例えば、上ケース部３２の一部又は全部が透光性材料で形成されてもよく、この場合、必ずしも開口部３６を形成する必要はない。

発光パネル２及び回路基板４は、例えば、接着テープ又は樹脂接剤材等により下ケース部３１に固定される。また、上ケース部３２と下ケース部３１とは、上ケース部３２の裏面側が、下ケース部３１の側面３５の上端面及び発光パネル２の縁部に接着されることにより固定される。なお、発光パネル２とケース部３との間には、若干のクリアランスが設けられていてもよい。また、上ケース部３２と下ケース部３１との固定方法は、上述した接着方法に限られない。例えば、上ケース部３２及び下ケース部３１の双方に、相互に係合する係合部が形成され、一方の係合部が他方の係合部に嵌り込むことによりケース部３が組み立てられてもよい。

発光パネル２に設けられた電極端子２１は、例えば、銅板又は銅メッキされたＳＵＳ板等を打ち抜き形成等して作成されるものが用いられる。電極端子２１は、好ましくは、弾性構造を持つ形状に形成され、発光パネル２及び回路基板４がケース部３に収容されたとき、回路基板４側の端子（図示せず）に押し付けられるように接触する。

回路基板４は、ＡＣ電源を整流する整流回路や電解コンデンサや、これらの出力電圧を発光パネル２に供給する電圧に変換する電圧変換回路、発光パネル２に供給する電流を切り替える反転回路等、ドライブＩＣ、マイコン等、発光パネル２の電圧及び電流を制御する電圧・電流制御回路を備える。また、回路基板４には、発光モジュール１外から給電を受けるため、又は他の発光モジュールと電気的に接続するための外部端子４１が設けられる。なお、下ケース部３１には、この外部端子４１をモジュール外へ露出させるための端子取出口（図示せず）が形成されている。

図２は、発光モジュール１に用いられる発光パネル２を示す。発光パネル２は、透光性を有する基板２２上に、発光部２３を形成し、その外側を封止材２４で被覆したものである。発光部２３は、透明導電膜から成る陽極２３ａ、発光機能を有する発光層２３ｂ、光反射性を有する陰極２３ｃを、順に基板２２上に積層形成したものである。封止材２４は、各電極の一部が露出するように被覆され、これら電極の露出部は、直接又はリード線等を介して電極端子２１（図１参照）に電気的に接続される。

基板２２は、ソーダライムガラスや無アルカリガラス等の透光性ガラスや、透光性樹脂材料等から成り、矩形板状に形成される。

陽極２３ａは、発光層２３ｂにホールを注入するための電極であり、仕事関数の大きい金属、合金、導電性化合物又はこれらの混合物から成る電極材料が用いられ、好ましくは、仕事関数が４ｅＶ以上のものが用いられる。特に、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ：インジウムチンオキサイド）、ＳｎＯ_２（酸化スズ）、ＺｎＯ（酸化亜鉛）等の透光性の導電材料が好ましい。陽極２３ａは、これらの電極材料を、基板２２の表面に、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法等の方法により成膜及びパターニングすることによって形成される。

発光層２３ｂは、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ピラン、キナクリドン、ルブレン、ジスチルベンゼン誘導体、ジスチルアリーレン誘導体、及びこれらの発光性化合物から成る基を分子構造の一部に有する化合物、高分子材料、各種蛍光色素の混合材料等が用いられる。なお、ここでは、発光パネル２が、発光層２３ｂに有機材料を用いた例を示すが、発光層２３ｂに無機材料を用いてもよい。

発光層２３ｂは、陽極２３ａの表面に上述した化合物を、例えば、真空蒸着法により成膜及びパターニングすることによって形成される。なお、発光層２３ｂは、複数の異なる材料が積層されたものであってもよく、これら複数層の間に電位を調整するためのバッファ層を介在させてもよい。

陰極２３ｃは、発光層２３ｂに電子を注入するための電極であり、仕事関数の小さい金属、合金、導電性化合物又はこれらの混合物から成る電極材料が用いられ、好ましくは、仕事関数が５ｅＶ以下のものが用いられる。特に、リチウム、アルミニウム、アルミニウム−リチウム合金、マグネシウム−銀混合物、Ａｌ／Ａｌ_２Ｏ_３混合物、Ａｌ／ＬｉＦ混合物等の反射性の導電材料が好ましい。陰極２３ｃも陽極２３ａと同様の方法により形成される。

なお、陽極２３ａ及び発光層２３ｂの間には、陽極２３ａから発光層２３ｂへのホール注入効果を促進するホール注入・輸送層（図示せず）が設けられてもよい。また、発光層２３ｂ及び陰極２３ｃの間には、好ましくは、陰極２３ｃから発光層２３ｂへの電子注入効果を促進する電子注入・輸送層（図示せず）が設けられる。

このように構成された発光パネル２においては、回路基板４から電極端子２１に介して所定の電力が供給されることにより、発光層２３ｂが発光する。発光した光は、陽極２３ａを透過して、又は陰極２３ｃによって反射されて、基板２２側から発光パネル２外へ取り出される。なお、発光パネル２の発光面には、基板２２を傷や汚れ等から保護するため、アクリル樹脂等から成る保護層や、基板２２からの光取り出し効率を高めるための拡散層等が設けられてもよい（図示せず）。

図３（ａ）乃至（ｃ）は、本実施形態の発光モジュール１を組み立てた状態における三面図であり、図３（ｄ）は図３（ａ）のＡ−Ａ’線断面図である。本実施形態の発光モジュール１は、上述した剛性低減部として、下ケース部３１の底面３３の発光パネル２と接する面、つまり底面３３の内面に複数の条溝３４ａが形成され、この底面３３の内面が凹凸形状になっている（図１も参照）。すなわち、条溝３４ａが形成された箇所は、条溝３４ａが形成されていない箇所に比べて厚みが薄くなるので、曲げ剛性が低減される。なお、本実施形態において、条溝３４ａは、底面３３の内面に限らず、底面３３の外面に形成されてもよい。

条溝３４ａの深さは、ケース部３がケースとして要求される強度を失わないように、ケース部３の当初の曲げ剛性を考慮して設定される。なお、条溝３４ａの深さだけでなく、条溝３４ａの幅、本数等を適宜に変更することにより、任意の曲げ剛性を有するケース部３を実現することができ、これにより、ケース部３の曲げ剛性を、発光パネル２の曲げ剛性より小さくすることができる。

このように、ケース部３の剛性を発光パネル２の曲げ剛性より小さくすることにより、温度環境によって発光パネル２が変形した場合であっても、ケース部３が発光パネル２の変形に追随して変形するため、発光パネル２がケース部３から応力を受け難くなる。そのため、ケース部３からの応力に起因する封止材２４や各電極等の破断が抑制され、発光パネル２の損傷や性能低下も少なくなる。

なお、本実施形態においては、複数の条溝３４ａが下ケース部３１の長手方向に沿って形成された例を示したが、複数の条溝３４ａは、下ケース部３１の短手方向に沿って形成されても、斜め方向に形成されてもよい。また、これらを組み合わせてもよく、例えば、下ケース部３１の長手方向の両端部には条溝３４ａが短手方向に形成され、下ケース部３１の略中央部には条溝３４ａが長手方向に形成されてもよい。更に、条溝３４ａは下ケース部３１の底面３３の全面ではなく、一部にだけ形成されていてもよい。すなわち、条溝３４ａの位置、方向、面積を適宜に変更することにより、発光モジュール１の適用条件に応じた任意の曲げ剛性を有するケース部３を実現することができる。

また、底面３３に条溝３４ａを形成するのではなく、予め薄く形成された底面３３に凸状の畝部を設けることで、凹凸形状を形成してもよい。このとき、凸状の畝部を、下ケース部３１とは異なる曲げ剛性を有する材料を接着することにより形成してもよい。

次に、本発明の第２の実施形態に係る発光モジュールについて、図４（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本実施形態の発光モジュール１は、ケース部３が、発光パネル２の発光面と対向する箇所以外の箇所に、ケース部３の曲げ剛性を発光パネル２の曲げ剛性より小さくする剛性低減部が形成されている。

具体的には、特に図４（ｂ）に示されるように、下ケース部３１の側面３５に、剛性低減部として、側部開口部３４ｂが形成されている。この側部開口部３４ｂは、発光パネル２及び回路基板４がケース外に飛び出さない大きさ及び位置に形成されていればよく、好ましくは、支持部３７によって複数の開口部に分割される。また、側部開口部３４ｂの大きさ、位置、支持部３７の本数、設置箇所等を適宜に変更することにより、任意の曲げ剛性を有するケース部３を実現することができ、これにより、ケース部３の曲げ剛性を、発光パネル２の曲げ剛性より小さくすることができる。

この構成によれば、上記第１の実施形態と同様、温度環境によって発光パネル２が変形した場合であっても、ケース部３が発光パネル２の変形に追随して変形するため、発光パネル２がケース部３から応力を受け難くなる。また、側部開口部３４ｂを設けたことにより、発光パネル２の発光により生じた熱を効果的にモジュール外に放出することができる。なお、側部開口部３４ｂから発光モジュール１内に埃やゴミが堆積しないように、側部開口部３４ｂに、面状の線維、又はテープ等を貼付しておいてもよい。

ここで、本実施形態の変形例に係る発光モジュールについて、図５（ａ）乃至（ｄ）を参照して説明する。本変形例の発光モジュール１は、特に図５（ｃ）（ｄ）に示されるように、剛性低減部として、下ケース部３１の底面３３に複数の小円開口部３４ｃが形成されている。

この変形例においても、小円開口部３４ｃの大きさ、位置を適宜に変更することにより、任意の剛性を有するケース部３を実現することができ、剛性低減部としてケース部３の曲げ剛性を、発光パネル２の曲げ剛性より小さくすることができる。また、側部開口部３４ｂの形成位置等を調整することにより、ケース部３の曲げ剛性を３次元的に調整することができる。更に、底面３３に小円開口部３４ｃを設けたことにより、更に効果的な放熱が可能となる。

なお、剛性低減部は、下ケース部３１に限らず、上ケース部３２に形成されてもよく、ケース部３の任意の箇所に形成され得る。例えば、上述した上ケース部３２に形成された開口部３６も、ケース部３の曲げ剛性を低減する機能を有しているので、上述した実施形態及び変形例における剛性低減部に含まれる。また、例えば、上ケース部３２の一部又は全部が透光性材料で形成されている場合、発光パネル２と対向する面に、複数の小円開口部を形成し、これを剛性低減部としてもよい。更に、上述した側部開口部３４ｂに替えて、側面３５に複数の微細な小円開口部を形成してもよい。

図６は、上述した第１，第２の実施形態及び変形例に係る発光モジュール１を用いた照明器具として、天井吊り下げ式の照明器具１０を例示する。照明器具１０は、発光モジュール１がその縁部を覆う灯具ケース１１に収められた灯具１２と、灯具１２を天井に設置するための吊具１３と、発光モジュール１と吊具１３とを繋ぐ電源コード１４とを備える。吊具１３は、その表面に、発光モジュール１を点灯操作するためのリモコン（図示せず）から送信された赤外線信号等のリモコン信号を受信するためのリモコン受光部１５を有すると共に、種々の電源ユニットが内装される。

この照明器具１０は、ケース部３が発光パネル２の変形に追随して変形し、発光パネル２がケース部３から応力を受け難い発光モジュール１を用いているので、温度変化の大きな環境での使用に耐えることができる。また、ケース部３が、発光パネル２と灯具ケース１１との間で緩衝材として機能するため、耐衝撃性にも優れた信頼性の高い製品を実現することができる。

なお、照明器具１０は、複数の発光モジュール１が灯具ケース１１によって保持された構成でもよく、発光モジュール１の回路基板４が吊具１３に内装されたものでもよい。また、図示した天井吊り下げ式に限らず、例えば、壁に設置されるものであってもよい。

なお、上述の実施形態においては、ケース部３に条溝３４ａを形成する等、ケース部３の形状や構造によって、ケース部３の曲げ剛性を発光パネル２の曲げ剛性より小さくする例を示したが、これら曲げ剛性の調整手段は上述の例に限られない。例えば、発光パネル２の基板２２よりも曲げ剛性の低い材料を用いてケース部３を構成してもよく、また、このような材料をケース部３の一部に用いてもよい。すなわち、ケース部３の曲げ剛性が発光パネル２の曲げ剛性より小さくなるように構成されたものであれば、上記構成に限られることなく種々の変形が可能である。

１発光モジュール
２発光パネル
２２基板
２３発光部
３ケース部
３４ａ条溝（剛性低減部）
３４ｂ側部開口部（剛性低減部）
３４ｃ小円開口部（剛性低減部）
１０照明器具

Claims

基板に発光部が形成された発光パネルと、前記発光パネルを収容するケース部とを備えた発光モジュールであって、
前記ケース部は、底面と、この底面に立設される側面と、これら底面又は側面に複数の条溝又は開口を形成して成る剛性低減部と、を有し、前記剛性低減部により、その曲げ剛性が前記発光パネルの曲げ剛性より小さくなるように構成されていることを特徴とする発光モジュール。
請求項１に記載の発光モジュールを用いた照明器具。