JP5877380B2

JP5877380B2 - 照明装置

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Publication number: JP5877380B2
Application number: JP2011208036A
Authority: JP
Inventors: 理棚橋; 秀治河地
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-09-22
Filing date: 2011-09-22
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-09-22
Also published as: JP2013069912A

Description

本発明は、有機ＥＬ素子等の固体発光素子を光源とした照明装置に関する。

有機ＥＬ素子は、低電圧で高輝度の発光が可能であり、含有する有機化合物の種類によって様々な発光色が得られ、また、平板状の発光パネルとしての製造が容易である。そのため、近年、照明装置の光源として用いることが注目されている。

この種の照明装置は、図８に示すように、発光パネル１００と、この発光パネル１００に給電するための配線基板２００と、発光パネル１００及び配線基板２００を接着固定する固定部３００と、を備える（例えば、特許文献１参照）。発光パネル１００は、透光性基板１０１と、この基板１０１上に設けられた発光部１０２と、この発光部１０２を封止する封止缶１０３と、を有する。発光部１０２は、基板１０１側から順に、透明導電膜から成る正電極１０２ａと、発光性有機材料を含む発光層１０２ｂと、光反射性を有する負電極１０２ｃと、を積層したものより構成される。正電極１０２ａは、その一部が封止缶１０３の外側へ導出されており、この導出された部分に電極パッド１０２ｄが設けられる。この電極パッド１０２ｄにはワイヤ４００の一端が超音波接合により接合され、ワイヤ４００の他端は配線基板２００上に設けられた正電極パッド２００ａに接合される。正電極１０２ａと同様に、負電極１０２ｃも電極パッド（不図示）を有し、この電極パッドと配線基板２００上の負電極パッド（不図示）とがワイヤ４００により結ばれる。これにより、発光パネル１００と配線基板２００とが電気的に接続される。

特開２００６−１０００７１号公報

しかしながら、上述したような照明装置では、発光パネル１００の封止缶１０３と配線基板２００との互いに対向する面が全面に亘って固定部３００により接着固定されている。そのため、発光パネル１００の発光熱によって封止缶１０３と配線基板２００とが互いに異なる割合で熱膨張した場合には、これら部材１０３、２００が湾曲する虞がある。また、封止缶１０３と配線基板２００との固定が十分でないと、配線基板２００の電極パッドにワイヤ４００を接合する際に、超音波振動が接合部に効果的に伝達されず、電極パッドとワイヤ４００との接合が不十分になることがある。

本発明は、上記課題を解決するものであって、有機ＥＬ素子等の固体発光素子を光源とした照明装置において、熱膨張差に起因する発光パネルや配線基板の湾曲を軽減することができる照明装置を提供することを目的とする。また、本発明は、配線基板の電極パッドとワイヤとの接合を十分に行うことができるようにすることも目的とする。

本発明の照明装置は、平板状の発光パネルと、この発光パネルの一面側に設けられ該発光パネルに給電するための配線基板と、これら発光パネルと配線基板との間に介在して該発光パネルと該配線基板とを接着固定する固定部と、を備え、前記発光パネルは、前記配線基板が設けられる面の該配線基板よりも外方に形成された電極パッドを有し、前記配線基板は、前記発光パネルに対向する面とは反対側の面の前記発光パネルの電極パッドに近接した位置に形成された電極パッドを有し、これら電極パッドは、ワイヤにより互いに電気的に接続され、前記固定部は、前記配線基板の電極パッドに対応する位置に配置され、前記配線基板と前記発光パネルとの間にクリアランスができるように該配線基板と該発光パネルとを部分的に接着固定していることを特徴とする。

前記発光パネルの電極パッド及び前記配線基板の電極パッドは、それぞれ複数設けられていることが好ましい。

前記固定部は、線状又は点状に配置されていることが好ましい。

前記照明装置を配線基板側から見たときに、該配線基板はその中央部が開口した枠形状となっていることが好ましい。

前記照明装置を配線基板側から見たときに、該配線基板はその中央部から周縁部の一部にかけて開口した形状となっていることが好ましい。

本発明によれば、発光パネルと配線基板とが部分的にしか接着固定されていないので、一方の部材が熱膨張したとしても他方の部材に影響を与え難くなり、熱膨張差に起因する発光パネルや配線基板の湾曲が軽減される。また、配線基板の電極パッドに対応する位置に固定部が配置されているので、電極パッド近傍における配線基板と発光パネルとの接着が強固になり、超音波接合を効果的に行って電極パッドとワイヤとの接合を十分に行うことができる。

本発明の実施形態に係る照明装置を取付面側から見たときの分解斜視図。上記照明装置を発光面側から見たときの分解斜視図。上記照明装置を構成する光源部の分解斜視図。図３の点線で囲まれた領域の拡大斜視図。上記光源部を構成する発光パネル、配線基板及び固定部の配置を示す側断面図。上記照明装置における発光パネル、配線基板及び固定部の配置を示す平面図。上記実施形態の変形例に係る照明装置における発光パネル、配線基板及び固定部の配置を示す平面図。従来の照明装置の側断面図。

本発明の実施形態に係る照明装置について、図１乃至図６を参照して説明する。図１、図２に示すように、照明装置１は、平板状の装着部２と、装着部２に着脱可能に装着される平板状の光源部３と、を備える。装着部２は取付面２Ａを介して天井や壁に取り付けられ、光源部３は発光面３Ａより居住空間等に対して光を照射する。

装着部２は、取付面２Ａ側から見て矩形状とされ、光源部３に対向する面に光源部３を保持するための被係合部２１及び被保持部２２を有する。被係合部２１及び被保持部２２は共にフック形状とされ、被係合部２１は装着部２の一の辺の中央近傍に設けられ、被保持部２２は前記一の辺に対向する辺の中央近傍に設けられる。装着部２は、更に、光源部３に対向する面の中央に光源部３の点灯動作を制御する回路基板２３を有する。回路基板２３は、装着部２と光源部３との電気的接合に関わる端子受部２４ａ、２４ｂを導出している。

光源部３は、発光面３Ａ側から見て矩形状とされ、矩形平板状の発光パネル４を有する。この発光パネル４の装着部２側には、発光パネル４に給電するための配線基板５が設けられる。これら発光パネル４及び配線基板５は、固定部（後述する図４乃至図６参照）により互いに接着された状態でパッケージ６に収容されている。パッケージ６は、光源部３の装着部２側を覆うケース６１と、光源部３の発光面３Ａ側を覆うカバー６２と、を有する。ケース６１は、装着部２側の面に装着部２の被係合部２１と係合する係合部６１ａと、装着部２の被保持部２２と係合する保持部６１ｂと、を有する。被係合部２１と係合部６１ａ及び被保持部２２と保持部６１ｂが互いに係合することで、光源部３は装着部２に着脱可能に装着される。

ケース６１は、例えば、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂等のプラスチック材料や表面に絶縁処理が施されたアルミニウム等の金属材料より構成される。ケース６１は、図３に示すように、その中央部が開口した枠形状とされ、配線基板５上に立設された端子部５ａ、５ｂ（後述する図４乃至図６参照）を挿通するための溝部６１ｃを有する。また、ケース６１は、その内周側面にカバー６２を保持するための複数の係合溝６１ｄを有する。カバー６２は、発光パネル４に対向する面に設けられた矩形平板状の透明保護部材６２ａと、この透明保護部材６２ａの周縁部にケース６１の係合溝６１ｄと係合するように設けられた複数の係合爪６２ｂと、を有する。ケース６１及びカバー６２は、それらの係合溝６１ｄと係合爪６２ｂとを互いに係合させることにより、発光パネル４と配線基板５とを内含した状態で一体化される。

発光パネル４は、図４乃至図６に示すように、発光面側から順に矩形平板状の透光性基板４１と、発光部４２と、発光部４２を封止する封止缶４３と、を有する。発光部４２は、基板４１側から順に、透明導電膜から成る正電極４２ａと、発光性有機材料を含む発光層４２ｂと、光反射性を有する負電極４２ｃと、を積層した有機ＥＬ素子より構成される。正電極４２ａは、その複数の部分が封止缶４３の外側に導出されており、この導出された部分の各々に配線基板５との電気的接続に用いられる電極パッド４２ｄが設けられる。同様に、負電極４２ｃも、その複数の部分が封止缶４３の外側に導出されており、この導出された部分の各々に配線基板５との電気的接続に用いられる電極パッド４２ｅが設けられる。これら電極パッド４２ｄ、４２ｅは、発光パネル４の配線基板５が設けられる面の配線基板５よりも外側に配置され、具体的には、基板４１の一の辺及び該一の辺に対向する辺の各々に沿って交互に配置される。封止缶４３は、例えば、ガラス、金属、セラミック、又はプラスチックより構成され、発光部４２を外気、特に水分及び酸素から隔離して発光部４２の劣化を防ぐ。

配線基板５は、ガラス繊維布にエポキシ樹脂等を含侵させることで硬化させたガラス繊維板、例えば、ＦＲ−４等の難燃性と低導電率とを両立した基材より構成される。配線基板５は、照明装置１を配線基板５側から見たときに、その中央部にケース６１の開口とほぼ同じ大きさの開口を有する矩形平板枠形状とされる。この開口には、装着部２の回路基板２３が収容される。また、配線基板５は、発光パネル４に対向する面とは反対側の面に、装着部２との電気的接合に用いられる端子部５ａ、５ｂと、この端子部５ａ、５ｂと配線基板５に埋設された配線により接続された複数の電極パッド５ｃ、５ｄと、を有する。これら電極パッド５ｃ、５ｄは、それぞれ発光部４２の電極パッド４２ｄ、４２ｅに近接した位置に配置され、電極パッド４２ｄ、４２ｅとワイヤ７により電気的に接続されている。電極パッド４２ｄ、４２ｅ、５ｃ、５ｄとワイヤ７との接合部位は、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等から成る封止樹脂７ａにより封止される（図５参照）。これにより、発光部４２が電極パッド４２ｄ、４２ｅ−ワイヤ７−電極パッド５ｃ、５ｄ−配線基板５に埋設された配線を介して端子部５ａ、５ｂに電気的に接続される。端子部５ａ、５ｂは、それぞれケース６１の溝部６１ｃを通って光源部３の装着部２側に突出し、装着部２の回路基板２４の端子受部２４ａ、２４ｂに差し込まれる。これにより、装着部２と光源部３とが電気的に接続される。

ワイヤ７は、各電極パッド４２ｄ、４２ｅ、５ｃ、５ｄ間にそれぞれ複数本（図例では３本）結線される。これにより、いずれかのワイヤ７が断線した場合であっても、他のワイヤ７が断線していなければ各電極パッド４２ｄ、４２ｅ、５ｃ、５ｄ間の電気的接続が維持される。ワイヤ７は、純アルミニウム線より構成される。この純アルミニウム線は、常温かつ短時間で超音波接合により各電極パッド４２ｄ、４２ｅ、５ｃ、５ｄと接合される。ワイヤ７の径は、発光パネル４の消費電流や構成材料等を考慮して決定され、例えば、発光パネル４の消費電流が１Ａである場合には、５０％の安全率を考慮して溶断電流が２Ａの１００μｍ径とされる。なお、ワイヤ７は、アルミニウム線に限定されず、金線や銅線より構成されてもよい。

固定部８は、耐熱性、耐湿性及び応力緩和性に優れた芯材入りのアクリル系両面テープや熱硬化性接着材又は紫外線硬化性接着材より構成される。固定部８は、発光パネル４と配線基板５との間に介在し、配線基板５の電極パッド５ｃ、５ｄが設けられた辺に沿って線状に配置される。これにより、配線基板５は、その矩形の２辺において発光パネル４の封止缶４３に接着固定される。配線基板５の電極パッド５ｃ、５ｄが設けられていない辺及び配線基板５の中央部には固定部８が存在しないので、配線基板５と発光パネル４との間にクリアランスＣができる。

本実施形態の照明装置１によれば、固定部８により発光パネル４と配線基板５とが部分的に接着固定されているので、これら部材４、５の一方が熱膨張したとしても固定部８がせん断方向の変位を緩和して他方の部材に影響を与え難くなる。これにより、熱膨張差に起因する部材４、５の湾曲が軽減され、例えば、部材４、５のはく離を防いだり、発光パネル４の破損を防いで発光パネル４への水分の侵入を防止して照明装置１の信頼性を向上することができる。また、電極パッド５ｃ、５ｄに対応する位置に固定部８が配置されているので、電極パッド５ｃ、５ｄ近傍における発光パネル４と配線基板５との接着が強固になり、超音波接合を効果的に行って電極パッド５ｃ、５ｄとワイヤ７との接合を十分に行うことができる。

また、発光部４２に電極パッド４２ｄ、４２ｅがそれぞれ複数設けられているので、一対の電極パッドしか設けられていない場合に比べて、発光部４２における電圧降下を防ぐことができる。これにより、発光部４２をより均一に発光させて輝度ばらつきを低減することができる。このような構成は、例えば、導電性材料としては比較的電気伝導度が低いＩＴＯ（Indium Tin Oxide）を発光部４２の正電極４２ａとして用いた場合に有効である。

また、固定部８が発光パネル４と配線基板５との間の一部に線状に配置されているので、発光パネルと配線基板とが固定部によりベタ付けされている従来の照明装置に比べて、固定部８の消費量を少なくすることができる。

更に、配線基板５がその中央部に開口を有する枠形状とされているので、装着部２にある回路基板２３等の凸部と光源部３とが干渉し難くなって、照明装置１の全厚を薄くすることができる。

次に、本実施形態の変形例に係る照明装置について図７を参照して説明する。本照明装置においては、固定部８が配線基板５の電極パッド５ｃ、５ｄの直下に点状に配置される。そのため、上述の照明装置１に比べて、更に固定部８の消費量を少なくすることができる。また、配線基板５がその中央部から周縁部の一部にかけて開口した形状となっているので、照明装置１に比べて、照明装置内における有効スペースが増大して更に装置全厚を薄くしたり、より多くの部材を照明装置内に搭載することが可能となる。

なお、本発明に係る照明装置は、上記実施形態及びその変形例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、発光パネルを構成する固体発光素子は、有機ＥＬ素子に限定されず、無機ＥＬ素子やＬＥＤ（Light emitting diode）等より構成されてもよい。また、発光パネルが配線基板を経由せずに直接に回路基板とワイヤボンディング接合されてもよい。更に、発光パネルと配線基板又は回路基板との電気的接合は、ワイヤボンディング接合に限定されず、例えば、リボンボンディング接合により成されてもよい。

１照明装置
４発光パネル
４２ｄ、４２ｅ（発光パネルの）電極パッド
５配線基板
５ｃ、５ｄ（配線基板の）電極パッド
７ワイヤ
８固定部

Claims

平板状の発光パネルと、この発光パネルの一面側に設けられ該発光パネルに給電するための配線基板と、これら発光パネルと配線基板との間に介在して該発光パネルと該配線基板とを接着固定する固定部と、を備えた照明装置において、
前記発光パネルは、前記配線基板が設けられる面の該配線基板よりも外側に形成された電極パッドを有し、
前記配線基板は、前記発光パネルに対向する面とは反対側の面の前記発光パネルの電極パッドに近接した位置に形成された電極パッドを有し、
これら電極パッドは、ワイヤにより互いに電気的に接続され、
前記固定部は、前記配線基板の電極パッドに対応する位置に配置され、前記配線基板と前記発光パネルとの間にクリアランスができるように該配線基板と該発光パネルとを部分的に接着固定していることを特徴とする照明装置。
前記発光パネルの電極パッド及び前記配線基板の電極パッドは、それぞれ複数設けられていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記固定部は、線状又は点状に配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
前記照明装置を配線基板側から見たときに、該配線基板はその中央部が開口した枠形状となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。
前記照明装置を配線基板側から見たときに、該配線基板はその中央部から周縁部の一部にかけて開口した形状となっていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の照明装置。