JP6468263B2 - 白色ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、白色ＬＥＤ素子を用いた白色ＬＥＤ照明装置に関する。

現在、ＬＥＤ（発光ダイオード）素子を用いた照明装置が多く実用化されている。ＬＥＤを用いた照明装置（ＬＥＤ照明装置）では、ＬＥＤ素子の温度変化の監視、ＬＥＤ素子の温度上昇に伴う光量の低下や電圧変動からの保護を目的として、サーミスタ素子を利用することがある。

例えば、特許文献１に発光装置は、サーミスタ素子とＬＥＤ素子とが直列接続された構成を備えており、サーミスタ素子によって、ＬＥＤ素子に対する過電流保護を実現している。

通常、ＬＥＤ素子の状態に応じて電流制御を行うサーミスタ素子等のＬＥＤ素子の駆動に関係するセラミックス電子部品は、ＬＥＤ素子の近くに配置することが好ましい。

セラミックス電子部品をＬＥＤ素子の近くに配置した場合、ＬＥＤ素子の発した光の一部は、セラミックス電子部品に伝搬し、このセラミックス電子部品の表面で反射する。この反射光は、照明装置としての出射光の一部となる。

特開２００２−１５１７４１号公報

しかしながら、上述のサーミスタ素子をはじめとするセラミックス電子部品は、フェライト部品または抵抗であれば黒色、積層セラミックコンデンサであれば茶色である。すなわち、各機能素子は、素材に由来した色を反射する。

このため、これらの機能素子をＬＥＤ素子の近くに配置した場合、照明装置としての出射光は、これらの機能素子の色の影響を受けてしまう。特に、白色ＬＥＤ素子を用いた白色ＬＥＤ照明装置は白色の出射光を要するが、これらの機能素子の影響を受けて、均一で安定した白色の出射光を得られないことがある。

この問題を解決するために、機能素子を白色の材料で覆う構成（白色コーティング）が考えられる。しかしながら、白色コーティングの分、機能素子の外形は大きくなり、コーティングの精度によって均一に光を反射しないことがある。

したがって、本発明の目的は、均一で安定した白色の出射光を実現しながら、形状が不必要に大きくなることを抑制できる白色ＬＥＤ照明装置を提供することにある。

この発明の白色ＬＥＤ照明装置は、ベース基板の表面に実装された白色ＬＥＤ素子と、ベース基板の表面に実装された実装型セラミックス電子部品と、を備える。実装型セラミックス電子部品は、白色セラミックスからなる素体と、該素体の裏面側のみに形成され、ベース基板の表面に実装される入出力端子導体と、を備える。

この構成では、実装型セラミックス電子部品における白色ＬＥＤ素子の光が反射する面が白色である。したがって、実装型セラミックス電子部品は、不必要に大きな形状になることなく、均一で安定した白色の反射光を実現する。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、次の構成であることが好ましい。白色ＬＥＤ照明装置は、少なくとも一部が透光性を有するカバー部材を備える。カバー部材は、ベース基板の表面側において、白色ＬＥＤ素子および実装型セラミックス電子部品を覆っている。

この構成では、白色ＬＥＤ素子と実装型セラミックス電子部品との耐環境性が高くなる。その上で、カバー部材から外部に出射される光は、均一で安定した白色になる。また、実装型セラミックス電子部品が小さい（不必要に大きくない）ことで、カバー部材が小さくなり、白色ＬＥＤ照明装置が小さくなる。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、実装型セラミックス電子部品は、白色ＬＥＤ素子に接続されるサーミスタである。

この構成では、白色ＬＥＤ素子の過電流保護が実現され、信頼性の高い白色ＬＥＤ照明装置が実現される。また、簡素で省スペースな構成であるので、信頼性の高い白色ＬＥＤ照明装置が小型に実現される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、実装型セラミックス電子部品の高さは、白色ＬＥＤ素子の高さよりも低いことが好ましい。

この構成では、白色ＬＥＤ素子の出射光が、照明の対象領域に対して効率的に伝搬される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、実装型セラミックス電子部品は、素体の裏面に形成され、入出力端子導体が露出する孔を有するレジスト膜を備え、レジスト膜は、白色であることが好ましい。

この構成では、素体の裏面側に導体が形成される構成であっても、当該導体の必要箇所に対する絶縁保護と、上述の白色光の均一且つ安定した反射とが実現される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、次の構成であることが好ましい。実装型セラミックス電子部品は、素体の裏面に形成された機能部材と、機能部材を入出力端子導体に接続する孔を除く機能部材の略全面を覆う絶縁層と、を備える。絶縁層は、白色である。

この構成では、素体の裏面に機能部材を形成する構成であっても、当該機能部材の絶縁保護と、上述の白色光の均一且つ安定した反射とが実現される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、素体はアルミナであることが好ましい。

この構成では、白色の実装型セラミックス電子部品が、入手容易な材料で実現される。また、耐熱性の高く、熱伝導率の高い実装型セラミックス電子部品が実現される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、ベース基板は、少なくとも表面が白色であることが好ましい。

この構成では、ベース基板の表面からの反射光も均一且つ安定する。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、ベース基板の少なくとも表面を形成する部分は、アルミナであることが好ましい。

この構成では、表面の反射が均一且つ安定したベース基板が、入手容易な材料で実現される。また、耐熱性に優れたベース基板が実現される。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、実装型セラミックス電子部品が白色ＬＥＤ素子の近くに配置される場合に、本願発明の構成が特に有効に作用する。

また、この発明の白色ＬＥＤ照明装置では、実装型セラミックス電子部品が白色ＬＥＤ素子に隣接して配置される場合に、本願発明の構成が特に有効に作用する。

この発明によれば、均一で安定した白色の出射光を実現しながら、形状が不必要に大きくなることを抑制できる。

本発明の実施形態に係る白色ＬＥＤ照明装置の主要構成を示す側面断面図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の表面図であり、（Ｂ）は、実装型セラミックス電子部品の側面断面図であり、（Ｃ）は、実装型セラミックス電子部品の裏面図である。 （Ａ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の表面側の外観斜視図であり、（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の裏面側の外観斜視図である。

本発明の実施形態に係る白色ＬＥＤ照明装置について、図を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る白色ＬＥＤ照明装置の主要構成を示す側面断面図である。図２（Ａ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の表面図であり、図２（Ｂ）は、実装型セラミックス電子部品の側面断面図であり、図２（Ｃ）は、実装型セラミックス電子部品の裏面図である。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すＡ−Ａ断面を示している。図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の表面側の外観斜視図であり、図３（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る実装型セラミックス電子部品の裏面側の外観斜視図である。

図１に示すように、白色ＬＥＤ照明装置１００は、ベース基板１０１、白色ＬＥＤ素子１０２、カバー部材１０３、および、実装型セラミックス電子部品１０を備える。なお、図１では、白色ＬＥＤ素子１０２および実装型セラミックス電子部品１０は１つであるが、それぞれ複数であってもよい。

ベース基板１０１は、絶縁性基板に対して所定の導体パターン（図示せず）が形成されてなる。ベース基板１０１の表面には、白色ＬＥＤ素子１０２用のランド導体２０１、および、実装型セラミックス電子部品１０用のランド導体２０２が形成されている。ランド導体２０１とランド導体２０２とは、所定の導体パターン（図示せず）によって接続されている。

ベース基板１０１は、少なくとも表層が白色であることが好ましい。具体的には、ベース基板１０１を１つの絶縁性基板で形成する場合、絶縁性基板は、白色のアルミナからなる。また、ベース基板１０１を複数の絶縁層で形成する場合、表層の絶縁層は、白色のアルミナからなる。

白色ＬＥＤ素子１０２は、筐体１２１と端子導体１２２とを備える。筐体１２１は、平面視して略矩形の直方体形状である。白色ＬＥＤ素子１０２の出光面は、筐体１２１の表面である。端子導体１２２は、筐体１２１の裏面に形成されている。端子導体１２２は、ベース基板１０１の表面に形成されたランド導体２０１に接合されている。これにより、白色ＬＥＤ素子１０２は、ベース基板１０１の表面に実装され、ベース基板１０１側と反対側を出光面としている。

実装型セラミックス電子部品１０の具体的な構造は、図２、図３を用いて後述するが、実装型セラミックス電子部品１０は、平面視して略矩形の直方体形状である。実装型セラミックス電子部品１０の表面および全ての側面は、白色である。言い換えれば、実装型セラミックス電子部品１０における裏面を除く全面は白色である。

実装型セラミックス電子部品１０は、裏面に入出力端子導体５１を備える。入出力端子導体５１は、ベース基板１０１の表面に形成されたランド導体２０２に接合されている。これにより、実装型セラミックス電子部品１０は、ベース基板１０１の表面に実装される。そして、実装型セラミックス電子部品１０の裏面がベース基板１０１の表面に対向していることによって、実装型セラミックス電子部品１０の露出面は、全て白色である。

実装型セラミックス電子部品１０は、白色ＬＥＤ素子１０２に隣接して配置されている。より具体的には、実装型セラミックス電子部品１０は、白色ＬＥＤ素子１０２に隣接し且つ白色ＬＥＤ素子１０２の近くに配置されている。これにより、実装型セラミックス電子部品１０と白色ＬＥＤ素子１０２との接続距離を短くできる。また、実装型セラミックス電子部品１０が白色ＬＥＤ素子１０２の状態（例えば、温度等）によって、白色ＬＥＤ素子１０２の動作制御を行う素子（例えば、温度でばればサーミスタ素子）であった場合に、白色ＬＥＤ素子１０２の状態を正確に取得でき、正確な動作制御が可能になる。

カバー部材１０３は、主面部１３１と側壁部１３２とを備える。主面部１３１は、平板形状であり、透光性を有する。なお、主面部１３１は、レンズであってもよい。側壁部１３２は、主面部１３１を支持している。カバー部材１０３は、ベース基板１０１の表面側を覆っている。より具体的には、カバー部材１０３の側壁部１３２における主面部１３１と連通する端部と反対側の端部は、ベース基板１０１の表面に当接している。これにより、カバー部材１０３の主面部１３１は、ベース基板１０１の表面から所定距離離間した位置に配置される。この構成によって、カバー部材１０３とベース基板１０１の表面とによって囲まれる空間１１０が形成される。

白色ＬＥＤ素子１０２および実装型セラミックス電子部品１０は、この空間１１０の内部に配置されている。言い換えれば、カバー部材１０３は、ベース基板１０１の表面側において白色ＬＥＤ素子１０２と実装型セラミックス電子部品１０とを覆うように配置されている。なお、この空間１１０は、密閉空間であってもよく、部分的に外部に連通していてもよい。空間１１０が密閉空間である場合、白色ＬＥＤ素子１０２および実装型セラミックス電子部品１０を外部環境から保護でき、白色ＬＥＤ素子１０２および実装型セラミックス電子部品１０の耐環境性が向上する。

実装状態における実装型セラミックス電子部品１０の高さは、実装状態における白色ＬＥＤ素子１０２の高さ以下であることが好ましい。これにより、白色ＬＥＤ素子１０２から主面部１３１側への光が実装型セラミックス電子部品１０によって遮蔽、屈折することが抑制され、外部への照射効率が向上する。

白色ＬＥＤ素子１０２が発した光は、主面部１３１を介して外部に出射される。この際、白色ＬＥＤ素子１０２が発した光の一部は、空間１１０内を伝搬して、白色ＬＥＤ素子１０２の近くに配置された実装型セラミックス電子部品１０で反射し、主面部１３１を介して外部に出射される。

なお、「実装型セラミックス電子部品１０は、白色ＬＥＤ素子１０２の近くに配置される、」について、「近く」とは、「白色ＬＥＤ素子１０２の光が実装型セラミックス電子部品１０の面で反射する程度に、白色ＬＥＤ素子１０２と実装型セラミックス電子部品１０が近接している」ことを意味する。そして、白色ＬＥＤ素子１０２と実装型セラミックス電子部品１０が、同一のベース基板１０１上に配置され、かつ、同一の空間１１０内に配置されている場合には、確実に、白色ＬＥＤ素子１０２の光が実装型セラミックス電子部品１０の面で反射されることになるため、「白色ＬＥＤ素子１０２と実装型セラミックス電子部品１０が近接している」といえる。

上述のように、実装型セラミックス電子部品１０の露出面は白色であるので、白色ＬＥＤ素子１０２で発した光は、そのまま反射される。これにより、白色ＬＥＤ素子１０２が発した光と、実装型セラミックス電子部品１０で反射した光とはほぼ同色になり、白色ＬＥＤ照明装置１００としての出射光は、均一且つ安定した白色となる。これは、実装型セラミックス電子部品１０と白色ＬＥＤ素子１０２とが近い場合に特に有効である。さらには、実装型セラミックス電子部品１０と白色ＬＥＤ素子１０２とが隣接する場合には、白色ＬＥＤ素子１０２の光は、実装型セラミックス電子部品１０の面で反射するので、実装型セラミックス電子部品１０と白色ＬＥＤ素子１０２とが近くに配置されているのと同様の問題があり、本実施形態の構成によって、この問題を同様に解決できる。

なお、本発明における白色とは、半透明または不透明であって、その表面色が白濁色、淡黄色、乳白色、クリーム色、あるいはそれらの中間色のいずれかの色を意味する。もしくは、色相が５Ｒから５ＹＲを経て５Ｙに至る範囲にあって、明度がＶ８．５以上、彩度がＣ６以下であることを意味する。

次に、実装型セラミックス電子部品１０の具体的な構造について、図２、図３を用いて説明する。なお、以下では、実装型セラミックス電子部品１０として、サーミスタ素子を構成する場合を示す。

図２に示すように、実装型セラミックス電子部品１０は、素体２０、絶縁層３０、レジスト膜４０、入出力端子導体５１、５２、および、サーミスタ材料層６０を備える。

素体２０は、直方体形状であり、白色セラミックスからなる。白色セラミックスとしては、例えば、アルミナ、ジルコニア、ＹＳＺ（イットリア添加ジルコニア）等である。

サーミスタ材料層６０は、素体２０の裏面に形成されている。サーミスタ材料層６０は、素体２０の裏面の略中央に形成されている。サーミスタ材料層６０が、本発明の「機能部材」に対応する。

絶縁層３０は、サーミスタ材料層６０の両端部に重なる部分を除き、素体２０の裏面の略全面に形成されている。言い換えれば、絶縁層３０は、サーミスタ材料層６０の両端部に重なる部分に貫通孔Ｐを有する。絶縁層３０は、ＳｉＯ_２等のからなり、白色である。

入出力端子導体５１、５２は、絶縁層３０における素体２０と反対側の面に形成されている。入出力端子導体５１は、絶縁層３０におけるサーミスタ材料層６０の一方端部に重なる貫通孔Ｐを介して、サーミスタ材料層６０に接続されている。入出力端子導体５２は、絶縁層３０におけるサーミスタ材料層６０の他方端部に重なる貫通孔Ｐを介して、サーミスタ材料層６０に接続されている。入出力端子導体５１、５２は、銅等の加工性および導電率の高い材料からなる。

レジスト膜４０は、絶縁層３０における素体２０と反対側の面の略全面に形成されている。レジスト膜４０は、入出力端子導体５１、５２を部分的に開口する貫通孔Ｑを有する。レジスト膜４０は、塗布性、ラベリング性等、容易に形成しやすい材料が好ましく、白色である。

このような構成とすることによって、実装型セラミックス電子部品１０は、裏面側のみに、白色でない入出力端子導体５１、５２が露出する。したがって、絶縁層３０、レジスト膜４０が白色であれば、裏面以外の全面を白色にできる。絶縁層３０、レジスト膜４０が白色でない場合でも、裏面以外のほとんどの部分（表面と、側面のうち絶縁層３０、レジスト膜４０が配置された箇所を除く部分）を白色にできる。また、サーミスタ材料層６０は、通常黒色系であるが、サーミスタ材料層６０は、素体２０、絶縁層３０、レジスト膜４０、および、不透光性の入出力端子導体５１、５２によって覆われているので、反射色に影響を与えない。これにより、実装型セラミックス電子部品１０は、白色の反射光を実現できる。

また、実装型セラミックス電子部品１０は、裏面以外が白色であるので、別途素体の外面に白色のコーティングを行う必要が無い。また、素体２０は、高い平坦度を実現できるので、白色面の平坦度を高くできる。これにより、均一な白色の反射光を実現できる。

また、実装型セラミックス電子部品１０では、別途、白色のモールド樹脂等によって覆う必要が無い。これにより、白色の反射光を得るために必要な空間を小さくできる。言い換えれば、白色の反射光を得るための構造として、不必要に大きな形状とならない。これにより、白色ＬＥＤ照明装置１００が不必要に大きくなることを抑制できる。

また、実装型セラミックス電子部品１０を白色ＬＥＤ素子１０２に対して、より近くに配置できる。例えば、実装型セラミックス電子部品１０がサーミスタ素子であった場合、白色ＬＥＤ素子１０２の実温度により近い温度に応じた抵抗値になる。これにより、白色ＬＥＤ素子１０２の熱による光量低下や電圧変動に対する制御を正確に実現でき、過電流保護もより確実に実現できる。すなわち、信頼性の高い白色ＬＥＤ照明装置１００を実現できる。

なお、絶縁層３０およびレジスト膜４０は、素体２０に対して薄く、素体２０の裏面側であるので、素体２０と完全同色でなくてもよい。しかしながら、絶縁層３０およびレジスト膜４０は、白色または透光性の高い色であることが好ましく、白色であることがより好ましい。

また、実装型セラミックス電子部品１０がサーミスタ素子の場合、正特性サーミスタであっても、負特性サーミスタであってもよい。サーミスタの特性に合わせた回路構成によって、実装型セラミックス電子部品１０を白色ＬＥＤ素子１０２に接続すればよい。

また、実装型セラミックス電子部品１０は、サーミスタ素子以外であってもよく、例えば、抵抗器、コンデンサであってもよい。この場合も、入出力端子導体は、抵抗器またはコンデンサを形成する白色の素体の裏面側だけに配置されている。そして、抵抗器における抵抗を発生する部分（所定の抵抗率の導体パターン等）、コンデンサにおけるキャパシタンスを発生する部分（導体パターンと誘電体との積層体等）が、本発明の「機能部材」に対応する。

また、実装型セラミックス電子部品１０の素体２０にアルミナを用いた場合、耐熱性および熱伝導率が高い実装型セラミックス電子部品１０を実現できる。そして、熱伝導率が高いことによって、実装型セラミックス電子部品１０をサーミスタ素子とする場合に、白色ＬＥＤ素子１０２の温度により近い温度で抵抗値が変化する。これにより、より正確な動作制御を実現できる。

また、ベース基板１０１の表面を白色とすることによって、白色ＬＥＤ照明装置１００としての照射効率を向上できる。なお、上述では詳細に示していないが、ベース基板１０１の表面に露出する導体パターンを形成する場合、この表面上に白色のレジスト膜を形成し、このレジスト膜をベース基板１０１の表層とすればよい。

また、ベース基板１０１にアルミナを用いることによって、耐熱性に優れ、放熱効果の高い白色ＬＥＤ照明装置１００を実現できる。

また、上述の説明では、実装型セラミックス電子部品１０は、素体に１つの回路素子を形成する態様を示したが、複数の回路素子を形成してもよい。

１０：実装型セラミックス電子部品
２０：素体
３０：絶縁層
４０：レジスト膜
５１、５２：入出力端子導体
６０：サーミスタ材料層
１００：ＬＥＤ照明装置
１０１：ベース基板
１０２：ＬＥＤ素子
１０３：カバー部材
１１０：空間
１２１：筐体
１２２：端子導体
１３１：主面部
１３２：側壁部
２０１、２０２：ランド導体
Ｐ、Ｑ：貫通孔

Claims (11)

1. ベース基板の表面に実装された白色ＬＥＤ素子と、
   前記ベース基板の前記表面に実装された実装型セラミックス電子部品と、を備え、
   前記実装型セラミックス電子部品は、
   白色セラミックスからなる素体と、
   該素体の裏面側のみに形成され、前記ベース基板の表面に実装される入出力端子導体と、を備える、
   白色ＬＥＤ照明装置。
2. 少なくとも一部が透光性を有するカバー部材を備え、
   前記カバー部材は、前記ベース基板の前記表面側において、前記白色ＬＥＤ素子および前記実装型セラミックス電子部品を覆っている、
   請求項１に記載の白色ＬＥＤ照明装置。
3. 前記実装型セラミックス電子部品は、前記白色ＬＥＤ素子に接続されるサーミスタである、
   請求項１または請求項２に記載の白色ＬＥＤ照明装置。
4. 前記実装型セラミックス電子部品の高さは、前記白色ＬＥＤ素子の高さよりも低い、
   請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
5. 前記実装型セラミックス電子部品は、
   前記素体の裏面に形成され、前記入出力端子導体が露出する孔を有するレジスト膜を備え、
   前記レジスト膜は、白色である、
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
6. 前記実装型セラミックス電子部品は、
   前記素体の裏面に形成された機能部材と、
   該機能部材を前記入出力端子導体に接続する孔を除く前記機能部材の略全面を覆う絶縁層と、を備え、
   前記絶縁層は、白色である、
   請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
7. 前記素体はアルミナである、
   請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
8. 前記ベース基板は、少なくとも表面が白色である、
   請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
9. 前記ベース基板の少なくとも表面を形成する部分は、アルミナである、
   請求項８に記載の白色ＬＥＤ照明装置。
10. 前記実装型セラミックス電子部品は、前記白色ＬＥＤ素子の近くに配置される、
    請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。
11. 前記実装型セラミックス電子部品は、前記白色ＬＥＤ素子に隣接して配置される、
    請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の白色ＬＥＤ照明装置。

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