KR20110025895A - 발광 장치, 조명 장치, 조명 시스템, 발광 다이오드 회로, 탑재 기판, 및 발광 다이오드의 발광 방법 - Google Patents

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쇼와 덴코 가부시키가이샤
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Abstract

조명 시스템은 각각이 청색 LED를 구비한 복수의 발광 칩(52)과, 복수의 청색 LED를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판(51)과, 기판(51)이 장착되고, 전기적으로 접지되는 쉐이드(12)와, 교류 전원으로부터 제1급전선 및 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 직류로 변환하고 발광 다이오드열에 공급하는 교직류 변환 장치와, 기판(51)과 쉐이드(12)와의 사이에 배치되고, 기판(51) 및 쉐이드(12)와 전기적으로 절연되고, 제1급전선과 전기적으로 접속되는 도전 시트와, 제2급전선을 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치를 구비한다. 이에 의해 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드에 대한 역전압의 인가 및 이에 수반하는 발광 다이오드의 발광 불량의 발생을 억제한다.

Description

발광 장치, 조명 장치, 조명 시스템, 발광 다이오드 회로, 탑재 기판, 및 발광 다이오드의 발광 방법{LIGHT EMITTING DEVICE, LIGHTING DEVICE, LIGHTING SYSTEM, LIGHT EMITTING DIODE CIRCUIT, MOUNTING SUBSTRATE, AND LIGHT EMITTING METHOD FOR LIGHT EMITTING DIODE}
본 발명은, 발광 다이오드를 이용한 발광 장치, 조명 장치, 이를 구비한 조명 시스템, 발광 다이오드 회로, 발광 다이오드 탑재 기판, 발광 다이오드의 발광 방법에 관한 것이다.
근년, 전구나 형광 램프에 대신하여 고효율, 장수명이 기대되는 발광 다이오드(Light Emitting Diode, 이하, LED라고 함)를 조명 기구로서 이용하는 기술이 제안되어 있다. 이러한 LED는 순방향으로 전류가 흘렀을 때에 발광하고, 역방향으로 전류가 흘렀을 때에는 발광하지 않는다고 하는 특성을 가지고 있다. 또, LED는 일반적인 정류용 다이오드와 비교하여 역방향으로 걸리는 전압(역전압)에 대한 내성이 낮은 것이 알려져 있다.
여기서, 일반적인 상용 전원은 교류를 채용하고 있기 때문에, 교류에 직접 LED를 접속한 경우에는, 주기적으로 LED에 과대한 역전압이 걸려 버려 LED의 발광 불량을 초래할 우려가 있다.
이 때문에, 상용 전원 등의 교류를 직류로 변환한 후에 LED에 공급하는 기술이 여러 가지 제안되어 있다.
공보 기재의 기술로서 예를 들면 다이오드 브릿지 회로(diode bridge circuit)를 이용하여 상용 교류 전원을 전파 정류하고, 직렬 접속된 복수의 LED에 공급하는 교류 전원용 발광 장치에 있어서, 직렬 접속되는 복수의 LED에 대해서 커패시터를 병렬 접속하고, 각 LED에서의 명멸(깜박거림(flicker))을 억제하는 기술이 존재한다(특허 문헌 1 참조).
또, 다른 공보 기재의 기술로서 예를 들면 다이오드 브릿지 회로를 이용하여 교류 전원을 전파 정류하고, 직렬 접속된 복수의 발광 다이오드에 공급하는 발광 다이오드 표시 소자에 있어서, 교류 전원과 다이오드 브릿지 회로를 전기적으로 접속 및 절단하기 위한 스위치를 설치하고, 스위치의 온(ON) 및 오프(OFF)에 의해 각 발광 다이오드를 점등 및 소등시키는 기술이 존재한다(특허 문헌 2 참조).
일본국 특허공개 2007－12808호 공보 일본국 특허공개 1993－66718호 공보
그렇지만, 교류를 직류로 변환하여 LED에 공급을 행하는 경우에 있어서, 예를 들면 LED를 발광하지 않게 스위치를 오프(OFF)로 하고 있는 동안에 LED에 역전압이 걸려 버린다고 하는 현상이 발생하는 일이 있었다.
그리고, 이러한 현상이 발생하면, 직렬 접속된 복수의 LED 가운데, 접속 방향의 양단측에 배치된 LED가 발광하지 않게 되어 버릴 우려가 있었다.
본 발명은, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드에 대한 역전압의 인가 및 이에 수반하는 발광 다이오드의 발광 불량의 발생을 억제하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적에서 본 발명이 적용되는 조명 시스템은, 복수의 발광 다이오드와, 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열(diode array)을 형성하는 기판과, 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와, 교류 전원으로부터 제1급전선 및 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 직류로 변환하고 발광 다이오드열에 공급하는 교직류 변환부와, 제2급전선을 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치와, 기판과 케이스의 사이에 배치되고, 케이스와 전기적으로 절연되고, 제1급전선으로부터 제2급전선에 설치된 스위치까지의 사이의 전기 회로의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 도전 부재를 포함하고 있다.
이러한 조명 시스템에 있어서, 도전 부재가 제1급전선으로부터 발광 다이오드열의 애노드 단부까지의 사이, 또는 제2급전선에 설치된 스위치로부터 발광 다이오드열의 캐소드 단부까지의 사이의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 도전 부재가 제1급전선과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 도전 부재가 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또한, 교직류 변환부는 교류 전원에 접속되는 1차측과 발광 다이오드열에 접속되는 2차측을 절연하지 않는 비절연형인 것을 특징으로 할 수가 있다. 또한, 교직류 변환부가 다이오드 브릿지 회로(diode bridge circuit)로 이루어지는 것을 특징으로 할 수가 있다. 이 경우에, 다이오드 브릿지 회로는 제1급전선 및 제2급전선에 각각 접속되는 2개의 입력 접속부와 발광 다이오드열에 접속되는 2개의 출력 접속부를 구비하고, 2개의 출력 접속부의 사이에 콘덴서를 접속하는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 도전 부재와 기판과의 사이 및 도전 부재와 케이스와의 사이에 각각 설치되는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수가 있다. 그리고, 도전 부재가 기판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또, 다른 관점으로부터 파악하면, 본 발명이 적용되는 조명 시스템은, 복수의 발광 다이오드와, 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열(diode array)을 형성하는 기판과, 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와, 교류 전원으로부터 제1급전선 및 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 직류로 변환하고 발광 다이오드열에 공급하는 교직류 변환부와, 제2급전선을 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치와, 기판과 일체화되어 케이스에 대치(對峙)하도록 설치되고, 케이스와 전기적으로 절연되고, 제1급전선으로부터 제2급전선에 설치된 스위치까지의 사이의 전기 회로의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 도전 부재를 포함하고 있다.
이러한 조명 시스템에 있어서, 도전 부재가 기판에 설치되고 복수의 발광 다이오드를 접속하는 배선에 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 도전 부재가 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또한, 다른 관점으로부터 파악하면, 본 발명이 적용되는 조명 장치는, 복수의 발광 다이오드와, 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과, 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와, 기판과 케이스의 사이에 배치되고 복수의 발광 다이오드에서 발생한 열을 기판을 통해 케이스에 전달하는 방열 부재를 포함하고, 방열 부재는, 절연성을 가지고 케이스와 접하는 측에 설치된 제1절연 부재와, 절연성을 가지고 기판과 접하는 측에 설치된 제2절연 부재와, 도전성을 가지고 제1절연 부재와 제2절연 부재와의 사이에 설치된 도전 부재를 구비하는 것을 특징으로 하고 있다.
이러한 조명 장치에 있어서, 발광 다이오드열에는 교류 전원으로부터 제1급전선 및 스위치가 설치된 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 변환하여 얻어진 직류가 공급되고, 도전 부재는 제1급전선과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 케이스는 복수의 발광 다이오드로부터 출사된 광을 반사하는 반사 부재를 겸하는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또한, 다른 관점으로부터 파악하면, 본 발명이 적용되는 발광 장치는, 복수의 발광 다이오드와, 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과, 기판의 복수의 발광 다이오드의 장착면의 배후에 기판과 일체화되어 형성되고 복수의 발광 다이오드를 접속하는 배선에 접속되는 도전 부재를 포함하고 있다.
이러한 발광 장치에 있어서, 도전 부재는 기판의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또, 도전 부재가 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또한, 도전 부재가 기판의 이면에 형성되는 것을 특징으로 할 수가 있다. 또한, 기판은, 복수의 발광 다이오드가 장착되는 제1기판과, 제1기판의 복수의 발광 다이오드가 장착되는 면과는 반대측의 면에 대향 배치되는 제2기판을 구비하고, 도전 부재가 제1기판과 제2기판과의 사이에 형성되는 것을 특징으로 할 수가 있다.
또, 본 발명이 적용되는 발광 다이오드 회로는, 기판과, 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드와, 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로 직류 전류를 흘리는 교직류 변환 회로와, 교직류 변환 회로에 교류 전압을 공급하는 라이브측(live side) 단자 및 뉴트럴측(neutral side) 단자와, 복수의 발광 다이오드가 장착되는 기판의 표면의 배면측에 형성되고 발광 다이오드의 애노드측 또는 캐소드측에 접속되는 도전층을 가지고, 복수의 발광 다이오드로부터 부유 용량을 통해 접지측으로 흐르는 누설 전류를 도전층을 이용하여 억제하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 도전층은 기판에 발광 다이오드가 장착되는 배후의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 한다.
또, 교류 전압의 전원이 상용 전원인 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명이 적용되는 발광 다이오드 탑재 기판은, 기판과, 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드와, 기판에 발광 다이오드가 장착되는 배후의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 도전층과, 도전층과 복수의 발광 다이오드의 애노드측 또는 캐소드측을 직류적으로 접속하기 위한 접속 부재를 포함하고, 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로 직류 전류를 흘리도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명이 적용되는 발광 다이오드의 발광 방법은, 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로, 받은 교류 전압을 변환하여 얻은 직류 전류를 흘림으로써 복수의 발광 다이오드를 발광시키는 발광 다이오드의 발광 방법으로서, 복수의 발광 다이오드로부터 부유 용량을 통해 접지측으로 흐르는 누설 전류를 기판에서 발광 다이오드가 장착되는 배후에 설치되는 도전층을 이용하여 억제하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 직렬 접속되는 복수의 발광 다이오드에 대한 역전압의 인가 및 이에 수반하는 발광 다이오드의 발광 불량의 발생을 억제할 수가 있다.
도 1은 실시의 형태 1이 적용되는 조명 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 2는 조명 장치의 구성의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 3은 방열 부재의 구성의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 4(a)는 발광 칩의 상면도이고, (b)는 (a)의 IVB－IVB 단면도이다.
도 5는 발광 장치에 있어서의 회로 구성의 일례를 설명하기 위한 도이다.
도 6은 본 실시의 형태에 관련된 조명 시스템의 등가 회로를 나타내는 도이다.
도 7은 비교를 위한 조명 시스템의 등가 회로를 나타내는 도이다.
도 8은 실시의 형태 2가 적용되는 조명 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 도이다.
도 9(a)는 발광 장치의 상면도이고, (b)는 발광 장치의 측면도이고, (c)는 발광 장치의 다른 예의 측면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시의 형태에 대해서 상세하게 설명한다.
＜실시의 형태 1＞
도 1은 실시의 형태 1이 적용되는 조명 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 도이다.
이 조명 시스템은, 예를 들면 가로등이나 실내등로서 이용되는 조명 장치(10)와, 제1급전선(21) 및 제2급전선(22)을 이용하여 AC 100V(실효치)의 전력 공급을 행하는 교류 전원의 일례로서의 상용 전원(20)과, 상용 전원(20)으로부터 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하는 발광 다이오드 회로의 구성 요소로서의 교직류 변환 장치(30)와, 상용 전원(20)과 교직류 변환 장치(30)를 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치(40)를 구비하고 있다.
교직류 변환부, 교직류 변환 회로의 일례로서의 교직류 변환 장치(30)는, 4개의 다이오드 즉 제1다이오드(31), 제2다이오드(32), 제3다이오드(33) 및 제4다이오드(34)에 의해 구성된 다이오드 브릿지 회로(35)를 구비하고 있다. 여기서, 다이오드 브릿지 회로(35)에 있어서는, 제1다이오드(31)의 캐소드와 제2다이오드(32)의 캐소드가 접속되고, 제2다이오드(32)의 애노드와 제4다이오드(34)의 캐소드가 접속되고, 제4다이오드(34)의 애노드와 제3다이오드(33)의 애노드가 접속되고, 제3다이오드(33)의 캐소드와 제1다이오드(31)의 애노드가 접속되어 있다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 제1다이오드(31)의 애노드와 제3다이오드(33)의 캐소드와의 접속부를 제1입력 접속부(37a)라고 부르고, 제2다이오드(32)의 애노드와 제4다이오드(34)의 캐소드와의 접속부를 제2입력 접속부(37b)라고 부른다. 또, 제1다이오드(31)의 캐소드와 제2다이오드(32)의 캐소드와의 접속부를 제1출력 접속부(38a)라고 부르고, 제3다이오드(33)의 애노드와 제4다이오드(34)의 애노드와의 접속부를 제2출력 접속부(38b)라고 부른다. 또, 본 실시의 형태에서는, 제1입력 접속부(37a) 및 제2입력 접속부(37b)가 2개의 입력 접속부로서 기능하고, 또 제1출력 접속부(38a) 및 제2출력 접속부(38b)가 2개의 출력 접속부로서 기능하고 있다.
또, 교직류 변환 장치(30)는, 2개의 입력 단자 즉 제1입력 단자(71) 및 제2입력 단자(72)와, 3개의 출력 단자 즉 제1출력 단자(73), 제2출력 단자(74) 및 제3출력 단자(75)를 더 구비하고 있다. 여기서, 제1입력 단자(71)는, 제1급전선(21)에 접속되고, 내부 배선을 통해 다이오드 브릿지 회로(35)의 제1입력 접속부(37a)와 제3출력 단자(75)에 접속되어 있다. 한편, 제2입력 단자(72)는, 제2급전선(22)에 접속되고, 내부 배선을 통해 다이오드 브릿지 회로(35)의 제2입력 접속부(37b)에 접속되어 있다. 또, 제1출력 단자(73)는, 내부 배선을 통해 다이오드 브릿지 회로(35)의 제1출력 접속부(38a)에 접속되어 있다. 한편, 제2출력 단자(74)는, 내부 배선을 통해 다이오드 브릿지 회로(35)의 제2출력 접속부(38b)에 접속되어 있다.
또한, 교직류 변환 장치(30)는, 다이오드 브릿지 회로(35)의 제1출력 접속부(38a)와 제2출력 접속부(38b)에 접속되는 콘덴서(36)를 더 구비하고 있다. 따라서, 콘덴서(36)는, 제1출력 단자(73)와 제2출력 단자(74)와의 사이에 접속되어 있게 된다. 또, 콘덴서(36)는 전해 콘덴서로 구성된다.
또, 교직류 변환 장치(30)의 제1출력 단자(73)는 제1출력선(81)을 통해, 제2출력 단자(74)는 제2출력선(82)을 통해, 제3출력 단자(75)는 제3출력선(83)을 통해 각각 조명 장치(10)에 접속되어 있다.
그리고, 이 교직류 변환 장치(30)에서는, 상용 전원(20)으로부터 제1급전선(21) 및 제2급전선(22)을 통해 입력되어 오는 AC 100V의 입력 전압을 그대로 직류의 출력 전압으로 변환하게 되어 있다. 이 때문에, 교직류 변환 장치(30)는, AC 100V를 일단 별도의 교류 전압으로 변환하기 위한 트랜스포머(transformer)를 가지고 있지 않고, 결과적으로 1차측(상용 전원(20)측)과 2차측(조명 장치(10))이 트랜스포머 등에 의해 절연되지 않는 비절연형으로 되어 있다. 여기서, 직류의 출력 전압은 제1출력 단자(73)를 정극, 제2출력 단자(74)를 부극으로 하여 조명 장치(10)에 공급된다.
또한, 비절연형의 교직류 변환 장치(30)에는, 1차측과 2차측을 예를 들면 트랜스포머에 접속함으로써 절연하고, 한편 제어 회로에 대해서도 1차측과 2차측을 예를 들면 포토커플러(photo-coupler)로 접속함으로써 절연을 행하는 것 이외의 모든 것이 포함된다.
또, 스위치(40)는, 상용 전원(20)으로부터의 전력 공급에 사용되는 제1급전선(21), 제2급전선(22) 가운데, 제2입력 단자(72)측 즉 제2급전선(22)의 접속 및 절단을 행하는 소위 편절(片切) 스위치로 구성된다.
도 2(a), (b)는 조명 장치(10)의 구성의 일례를 설명하기 위한 도이다. 여기서, 도 2(a)는 조명 장치(10)를 피조사측에서 본 정면도이고, 도 2(b)는 조명 장치(10)의 측면도이다.
이 조명 장치(10)는, 배선이나 스루홀(through hole) 등이 형성된 기판(51)과, 기판(51)의 표면에 장착된 복수의 발광 칩(52)을 구비한 발광 장치(11)와, 요자(凹字) 모양의 단면 형상을 가지고, 오목부 내측의 저부에 발광 장치(11)가 장착되도록 구성된 쉐이드(shade)(12)를 구비하고 있다. 또, 조명 장치(10)는, 발광 장치(11)의 기판(51)의 이면과 쉐이드(12)의 오목부 내측의 저부와의 사이에 끼워지도록 배치된 방열 부재(13)를 더 구비하고 있다. 그리고, 발광 장치(11) 및 방열 부재(13)는, 금속제의 나사(14)에 의해 쉐이드(12)에 장착되고 고정되어 있다. 이 때문에, 기판(51)에는, 나사(14)의 설치 위치에 대응한 나사구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있다. 또, 조명 장치(10)에는 필요에 따라서 발광 칩(52)으로부터 출사되는 광을 균일하게 하기 위한 확산 렌즈 등을 설치하도록 해도 좋다.
기판(51)은, 예를 들면 유리포(琉璃布) 바탕재 에폭시 수지 동장적층판(銅張積層板)(글라스(glass) 에폭시 기판) 등으로 구성되고, 직사각형 모양의 형상을 가지고 있다. 그리고, 기판(51)의 내부에는 복수의 발광 칩(52)을 전기적으로 접속하기 위한 배선이 형성되고, 그 표면에는 백색 레지스트막(resist film)이 도포 형성되어 있다. 또, 기판(51)은 표면, 이면 모두 방열성을 좋게 하기 위해 할 수 있는 한 많은 면적의 동박(銅箔)을 남긴 배선으로 되어 있고, 표리면(表裏面)은 스루홀(through hole)로 전기적 및 열적인 도통을 취하고 있다. 또, 백색 레지스트 도장막에 대신하여 증착 등에 의해 금속막을 형성하도록 해도 좋다.
또, 발광 칩(52)은 기판(51)의 표면에 기판(51)의 짧은 방향에 3열 또한 긴 방향에 14열의 합계 42개가 장착되어 있다.
또한, 케이스 및 반사 부재의 일례로서의 쉐이드(12)는, 예를 들면 절곡 가공된 금속판으로 구성되어 있고, 이 오목부 내측은 백색으로 도장되어 있다. 그리고, 쉐이드(12)는 조명 장치(10)를 구성하였을 때에 전기적으로 접지된다. 또, 쉐이드(12)의 오목부 내측에는 백색 도장막에 대신하여 증착 등에 의해 금속막을 형성하도록 해도 좋다.
도 3(a), (b)는 방열 부재(13)의 구성을 설명하기 위한 도이다. 여기서, 도 3(a)은 방열 부재(13)의 상면도를 나타내고, 도 3(b)은 도 3(a)의 IIIB－IIIB 단면도를 나타내고 있다.
방열 부재(13)는, 쉐이드(12)(도 2 참조)와 접하는 측에 설치된 제1절연 부재의 일례로서의 제1방열 시트(sheet)(131)와, 제1방열 시트(131) 상에 설치된 도전 부재의 일례로서의 도전 시트(132)와, 도전 시트(132) 상으로서 발광 장치(11)의 기판(51)(도 2 참조)의 이면과 접하는 측에 설치된 제2절연 부재의 일례로서의 제2방열 시트(133)를 구비한다. 즉, 방열 부재(13)는, 제1방열 시트(131)와 제2방열 시트(133)에 의해 도전 시트(132)를 사이에 두어 넣은 구성을 가지고 있다. 또, 본 실시의 형태에서는, 제1방열 시트(131) 및 제2방열 시트(133)가 절연 부재로서 기능하고 있다. 여기서, 제1방열 시트(131) 및 제2방열 시트(133)는 예를 들면 시트 형상 열전도 겔(주식회사 타이카제, COH－4000, 두께 1㎜) 등 열전도성이 높고 절연성도 높은 재료로 구성된다. 한편, 도전 시트(132)는, 예를 들면 동박이나 알루미늄박 등 열전도성이 높고 도전성도 높은 재료로 구성된다.
또, 방열 부재(13)의 도전 시트(132)는, 도 2에 나타내는 조명 장치(10)를 구성한 경우에, 도 1에 나타내는 제3출력선(83)을 통해 교직류 변환 장치(30)의 제3출력 단자(75)와 전기적으로 접속되게 되어 있다.
그리고, 방열 부재(13)에는 대각의 위치에 2개의 천공(130)이 관통 형성되어 있다. 2개의 천공(130)은, 도 2에 나타내는 발광 장치(11) 및 방열 부재(13)를 쉐이드(12)에 장착할 때에, 나사(14)가 관통하는 위치에 형성되어 있다. 또, 천공(130)의 직경은 나사(14)의 직경보다 크게 설정되어 있고, 나사(14)를 이용하여 발광 장치(11) 및 방열 부재(13)를 쉐이드(12)에 장착하였을 때에, 도전 시트(132)에 나사(14)가 접촉하지 않게 되어 있다. 또, 천공(130)의 내벽에 수지 등을 이용한 절연 보호층을 형성하도록 해도 좋다.
이에 의해, 방열 부재(13)의 도전 시트(132)는, 도 2에 나타내는 조명 장치(10)를 구성하였을 때에, 나사(14) 및 접지된 쉐이드(12)와 전기적으로 절연되어 비접지 상태에 놓여진다. 한편, 발광 장치(11)의 기판(51)은 나사(14) 및 쉐이드(12)를 통해 접지된다.
도 4(a), (b)는 발광 칩(52)의 구성을 설명하기 위한 도이다. 여기서, 도 4(a)는 발광 칩(52)의 상면도를 나타내고, 도 4(b)는 도 4(a)의 IVB－IVB 단면도를 나타내고 있다.
이 발광 칩(52)은, 일방의 측에 오목부(61a)가 형성된 케이스(61)와, 케이스(61)에 형성된 리드 프레임으로 이루어지는 제1리드부(62) 및 제2리드부(63)와, 오목부(61a)의 저면에 장착된 청색 LED(66)와, 오목부(61a)를 덮도록 설치된 봉지부(69)를 구비하고 있다. 또, 도 4(a)에 있어서는, 봉지부(69)의 기재를 생략하고 있다.
케이스(61)는 제1리드부(62) 및 제2리드부(63)를 포함하는 금속 리드부에 백색의 열가소성 수지를 사출 성형하는 것에 의해 형성되어 있다.
제1리드부(62) 및 제2리드부(63)는 0.1~0.5㎜ 정도의 두께를 가지는 금속판이고, 가공성 및 열전도성이 뛰어난 금속으로서 예를 들면 철/구리 합금을 베이스로 하고, 그 위에 도금층으로서 니켈, 티타늄, 금, 은 등을 수 μm 적층하여 구성되어 있다.
그리고, 본 실시의 형태에서는, 제1리드부(62) 및 제2리드부(63)의 일부가 오목부(61a)의 저면에 노출되도록 되어 있다. 또, 제1리드부(62) 및 제2리드부(63)의 일단부측은 케이스(61)의 외측으로 노출되고, 한편 케이스(61)의 외벽면으로부터 이면측으로 절곡되어 있다.
금속 리드부 가운데, 제2리드부(63)는 저면의 중앙부까지 연설(延設)되어 있고, 제1리드부(62)는 저면에 있어서 중앙부에 도달하지 않는 부위까지 연설되어 있다. 그리고, 청색 LED(66)는 그 이면측이 도시하지 않는 다이 본딩 페이스트(die bonding paste)에 의해 제2리드부(63)에 고정되어 있다. 또, 제1리드부(62)와 청색 LED(66)의 상면에 설치된 애노드 전극(도시하지 않음)이 금선에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 제2리드부(63)와 청색 LED(66)의 상면에 설치된 캐소드 전극(도시하지 않음)이 금선에 의해 전기적으로 접속되어 있다.
또, 발광 다이오드의 일례로서의 청색 LED(66)의 발광층은 GaN(질화갈륨)을 포함하는 구성을 가지고 있고, 청색광을 출사하도록 되어 있다. 그리고, 본 실시의 형태에서 이용한 청색 LED(66)는 25℃의 환경하에 있어서 ＋3.2V의 순방향 전압 VF를 인가하였을 때에 20mA의 순방향 전류 IF가 흐르게 되어 있다. 또, 청색 LED(66)의 역방향 전압 VR의 절대 최대 정격은 -5.0V로 되어 있다.
봉지부(69)는 가시 영역의 파장에 있어서 광투과율이 높고, 또 굴절률이 높은 투명 수지에 의해 구성된다. 또, 봉지부(69)의 표면측은 평탄면으로 되어 있다. 봉지부(69)를 구성하는 내열성, 내후성, 및 기계적 강도가 높은 특성을 만족하는 수지로서는, 예를 들면 에폭시 수지나 실리콘 수지를 이용할 수가 있다. 그리고, 본 실시의 형태에서는, 봉지부(69)를 구성하는 투명 수지에 청색 LED(66)로부터 출사되는 청색광의 일부를 녹색광 및 적색광으로 변환하는 형광체를 함유시키고 있다. 또, 이러한 형광체에 대신하여 청색광의 일부를 황색광으로 변환하는 형광체, 혹은 청색광의 일부를 황색광 및 적색광으로 변환하는 형광체를 함유시키도록 해도 좋다.
도 5는 발광 장치(11)에 있어서의 회로 구성의 일례를 설명하기 위한 도이다.
발광 장치(11)는 상술한 것처럼 42개의 발광 칩(52)을 가지고 있다. 또, 이하의 설명에서는 42개의 발광 칩(52)을 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)이라고 부르기로 한다.
또, 발광 장치(11)는 전력 공급용의 2개의 전극 즉 제1전극(54)과 제2전극(55)을 가지고 있다. 그리고, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)은 제1전극(54)으로부터 제2전극(55)을 향해 번호순으로 직렬로 접속되어 있다. 이 때, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)은 각각이 가지는 청색 LED(66)의 애노드 즉 제1리드부(62)(도 4 참조)가 제1전극(54)측으로 되고, 캐소드 즉 제2리드부(63)측이 제2전극(55)측으로 되도록 극성이 맞추어진 상태로 순차 접속되어 있다. 따라서, 발광 장치(11)에서는 발광 다이오드열로서 기능하는 합계 42개의 청색 LED(66)가 한 방향으로 직렬 접속되어 있게 된다. 또, 제1전극(54)과 제2전극(55)과의 사이에는 필요에 따라서 전류 제한 저항이나, 정전류 다이오드(CRD) 혹은 트랜지스터를 이용한 트랜지스터 회로 등을 직렬로 접속하도록 해도 좋다.
그리고, 제1전극(54)은 도 1에 나타내는 제1출력선(81)을 통해 교직류 변환 장치(30)의 제1출력 단자(73)와 전기적으로 접속되고, 제2전극(55)은 도 1에 나타내는 제2출력선(82)을 통해 교직류 변환 장치(30)의 제2출력 단자(74)와 전기적으로 접속된다.
그럼, 도 1에 나타내는 조명 시스템의 동작을 상술한 도 1~도 5를 참조하면서 설명한다.
최초로, 스위치(40)를 온(ON)함으로써 제2급전선(22)을 도통시키고, 상용 전원(20)과 교직류 변환 장치(30)를 전기적으로 접속한다. 이에 의해, 상용 전원(20)은 제1급전선(21)(제1입력 단자(71)) 및 제2급전선(22)(제2입력 단자(72))을 통해 교직류 변환 장치(30)에 AC 100V를 공급한다.
다음에, 교직류 변환 장치(30)의 다이오드 브릿지 회로(35)는 제1입력 접속부(37a)(제1입력 단자(71)) 및 제2입력 접속부(37b)(제2입력 단자(72))를 통해 공급되어 오는 AC 100V를 전파 정류하는 것에 의해 직류로 변환하고, 제1출력 접속부(38a) 및 제2출력 접속부(38b)를 통해 출력한다. 다만, 다이오드 브릿지 회로(35)로부터의 출력은 리플(ripple)이 큰 맥류로 되어 있기 때문에, 교직류 변환 장치(30)는 이 맥류를 콘덴서(36)로 평활화하고, 제1출력 단자(73) 및 제2출력 단자(74)로부터 조명 장치(10)로 출력한다. 또, AC 100V를 전파 정류하였을 경우, 변환후의 직류 전압은 DC 141V(이론치)로 된다.
그리고, 조명 장치(10)의 발광 장치(11)에는, 제1출력선(81)을 통해 제1출력 단자(73)에 접속된 제1전극(54)을 정극, 제2출력선(82)을 통해 제2출력 단자(74)에 접속된 제2전극(55)을 부극으로 하여 DC 141V가 공급된다. 그러면, 제1전극(54) 및 제2전극(55)에 직렬 접속된 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)에 DC 141V가 인가되고, 제1발광 칩(52_1)으로부터 제42발광 칩(52_42)을 향한 방향으로 직류의 순방향 전류 IF가 흐른다. 그 결과, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)에 설치된 청색 LED(66)는 각각 청색으로 발광한다. 그리고, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)에서는 봉지부(69) 내에 존재하는 형광체가 청색 LED(66)로부터 출사된 청색광의 일부를 녹색 및 적색으로 변환한다. 그 결과, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)의 봉지부(69)로부터는 청색광, 녹색광 및 적색광을 포함하는 백색광이 출사된다. 그리고, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)로부터 출사된 백색광은 직접 혹은 기판(51)이나 쉐이드(12)에서 반사된 후에 공간 혹은 대상물을 향해 조사된다.
한편, 발광에 수반하여 각 발광 칩(52)의 청색 LED(66)에서 발생한 열은 각각이 장착된 제2리드부(63)를 통해 기판(51)의 표면에 전달되고, 또한 기판(51)에 관통 형성된 스루홀(도시하지 않음)을 통해 기판(51)의 이면에 전달된다. 그리고, 기판(51)의 이면에 전달된 열은 방열 부재(13) 즉 제2방열 시트(133), 도전 시트(132) 및 제1방열 시트(131)을 통해 쉐이드(12)로 전달되어 외부로 방출된다.
그 후, 스위치(40)를 오프로 하면, 제2급전선(22)이 비도통 상태로 되기 때문에, 조명 장치(10)의 발광 장치(11)를 구성하는 모든 발광 칩(52)에 있어서 청색 LED(66)가 소등된다.
또한, 이 예에서는 발광 동작에 있어서 직렬 접속된 42개의 청색 LED(66)에 20mA의 순방향 전류 IF를 흘리고 있다. 따라서, 발광 장치(11) 전체적으로 보았을 경우에는, 제1전극(54)과 제2전극(55)과의 사이에서 3.2V×42개=134.4V의 전압 강하가 발생한다. 즉, 발광 장치(11) 전체로 발생하는 전압 강하의 크기는 교직류 변환 장치(30)로부터 공급되는 DC 141V와 거의 일치한다. 이에 의해, 이 조명 시스템에서는, 상용 전원(20)으로부터 공급되는 AC 100V를 교직류 변환 장치(30)에 있어서 교직류 변환전에 승압 혹은 강압시키기 위한 트랜스포머를 불필요하게 하고 있다.
그런데, 예를 들면 일본에서 일반적으로 사용되는 상용 전원(20) 즉 단상 2선식의 AC 100V 전원은 통상 다음과 같은 순서를 거쳐 공급된다. 우선, 송전선을 이용하여 고압(6,600V 등)으로 공급되는 교류 전압을 주상(柱上) 트랜스포머나 옥내외의 변압 설비 등으로 접지 전위를 포함하는 단상 3선식의 AC 200V로 하여 사무실이나 일반 가정에 급전한다. 그리고, 이 단상 3선식의 AC 200V를 중점(中點)을 통해 2계통의 단상 2선식의 AC 100V로 분리하고, 상술한 조명 장치(10)등의 각종 전기 및 전자 기기에 급전하고 있다. 그리고, 단상 2선식의 교류 전원의 2선 가운데, 일방은 중성선(뉴트럴측(neutral side))으로서 변전 설비에 있어서 접지되고, 타방은 활성선(라이브측(live side))으로서 AC 100V의 활전선으로 된다. 이 때, 뉴트럴측은 항상 거의 0V의 전위를 유지하는데 대해, 라이브측은 ±141V를 피크값(peak value)으로 하여 정현파 형상으로 전위가 변동하는 거동을 나타낸다.
또, 본 실시의 형태의 조명 시스템에서는, 도 1에 나타낸 것처럼, 스위치(40)는 소위 편절(片切) 스위치로 구성되어 있다. 일반적으로, 스위치(40)는 상용 전원(20)의 라이브측에 접속되는 것이 바람직하지만 뉴트럴측에 접속되는 것도 있다.
그럼, 여기서 도 1에 나타내는 조명 시스템에 있어서, 스위치(40)는 상용 전원(20)의 뉴트럴측에 접속되고, 한편 스위치(40)는 오프로 설정되어 있는 상태를 가정한다. 그리고, 이 조건하에 있어서의 교직류 변환 장치(30) 및 조명 장치(10)의 거동에 대해서 설명을 한다.
도 6(a)은 스위치(40)는 상용 전원(20)의 뉴트럴측에 접속되고, 한편 스위치(40)는 오프로 설정되어 있는 경우에 있어서의 조명 시스템의 등가 회로를 나타내고 있다. 이러한 조건하에서는 교직류 변환 장치(30)의 제2입력 단자(72)(도 1 참조)는 개방 상태로 된다. 따라서, 등가 회로 상에서는 도 1에 나타내는 다이오드 브릿지 회로(35)를 구성하는 제2다이오드(32) 및 제4다이오드(34)의 존재를 무시할 수가 있다.
또, 본 실시의 형태에서 이용한 조명 장치(10)에서는, 쉐이드(12)가 접지되는 한편, 쉐이드(12)와 발광 장치(11)의 기판(51)과의 사이에 도전 시트(132)를 구비한 방열 부재(13)가 설치되어 있다. 이 때문에, 기판(51) 상의 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)(청색 LED(66))과 도전 시트(132)와의 사이에는 부유 용량이 존재하게 된다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)을 구성하는 각 청색 LED(66)와 도전 시트(132)와의 사이에 존재하는 부유 용량을 각각 제1부유 용량 C1~제43부유 용량 C43이라고 부르기로 한다. 또, 마찬가지로 도전 시트(132)와 쉐이드(12)와의 사이에도 부유 용량이 존재하고 있다(도시하지 않음).
도 6(b)은 도 6(a)에 나타내는 등가 회로에 있어서의 제1입력 단자(71)(다이오드 브릿지 회로(35)의 제1입력 접속부(37a))의 전위를 나타내고 있다. 스위치(40)는 상용 전원(20)의 뉴트럴측에 접속되어 있는 경우, 스위치(40)는 오프로 설정된 상태라도 제1입력 단자(71)에는 상용 전원(20)의 주파수에 대응한 주기로 ±141V의 교류 전압이 가해진다. 따라서, 제1입력 단자(71)에 접속되는 제1입력 접속부(37a)의 전위는 ±141V의 범위에서 주기적으로 변동한다.
도 6(c)은 도 6(a)에 나타내는 등가 회로에 있어서의 방열 부재(13)의 도전 시트(132)의 전위를 나타내고 있다. 도전 시트(132)는 상술한 것처럼 교직류 변환 장치(30)의 제3출력 단자(75)를 통해 제1입력 접속부(37a)에 접속되어 있다. 이 때문에, 도전 시트(132)의 전위는 도 6(b)에 나타내는 제1입력 접속부(37a)의 전위와 동기하고 ±141V의 범위에서 주기적으로 변동한다.
따라서, 어느 타이밍(timing)에 있어서도 기판(51) 상의 각 발광 칩(52)(청색 LED(66))의 전위와 도전 시트(132)의 전위의 차는 거의 0V로 된다. 이에 의해, 본 실시의 형태의 조명 장치(10)에서는 기판(51)측으로부터 제1부유 용량 C1~제43부유 용량 C43을 통해 도전 시트(132)에 누설 전류가 흐르기 어렵게 된다.
그럼, 여기서 비교를 위해, 도 1에 나타내는 조명 시스템에 있어서, 도전 시트(132)를 가지지 않는 방열 부재(13)를 이용하여 조명 장치(10)를 구성한 경우에 있어서의 교직류 변환 장치(30) 및 조명 장치(10)의 거동에 대해서 설명을 한다.
도 7(a)은 상기 구성에 있어서 도 6(a)와 같은 조건하에 있어서의 조명 시스템의 등가 회로를 나타내고 있다. 따라서, 도 6(a)와 마찬가지로 등가 회로 상에서는 도 1에 나타내는 다이오드 브릿지 회로(35)를 구성하는 제2다이오드(32) 및 제4다이오드(34)의 존재를 무시할 수가 있다.
또, 도전 시트(132)를 가지지 않는 방열 부재(13)를 이용한 조명 장치(10)에서는, 도전 시트(132)가 존재하지 않기 때문에, 기판(51) 상의 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)(청색 LED(66))와 쉐이드(12)와의 사이에 부유 용량이 발생하게 된다. 또, 이하의 설명에 있어서는, 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)을 구성하는 각 청색 LED(66)와 쉐이드(12)와의 사이에 존재하는 부유 용량을 각각 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′라고 부르기로 한다.
도 7(b)은 도 7(a)에 나타내는 등가 회로에 있어서의 제1입력 단자(71)(다이오드 브릿지 회로(35)의 제1입력 접속부(37a))의 전위를 나타내고 있다. 도 6(b)을 이용하여 설명한 경우와 마찬가지로 스위치(40)는 상용 전원(20)의 뉴트럴측에 접속되어 있는 경우, 스위치(40)는 오프로 설정된 상태라도 제1입력 단자(71)에는 상용 전원(20)의 주파수에 대응한 주기로 ±141V의 교류 전압이 가해진다. 따라서, 제1입력 단자(71)에 접속되는 제1입력 접속부(37a)의 전위는 ±141V의 범위에서 주기적으로 변동한다.
도 7(c)은 도 7(a)에 나타내는 등가 회로에 있어서의 쉐이드(12)의 전위를 나타내고 있다. 여기서, 쉐이드(12)는 접지되어 있기 때문에 쉐이드(12)의 전위는 상시 거의 0V로 된다.
따라서, 기판(51) 상의 각 발광 칩(52)(청색 LED(66))과 쉐이드(12)의 사이에 전위차가 발생한다. 이에 의해, 도전 시트(132)를 가지지 않는 방열 부재(13)를 이용한 조명 장치(10)에 있어서는, 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′를 통해 기판(51)과 쉐이드(12)의 사이에 누설 전류가 흐른다.
즉, 도 7(b)에서 도시한 정전위(기간 T1)에 의해 기판(51)으로부터 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′에 충전 전류가 흐르고, 반대로 부전위(기간 T2)에 의해 역방향으로 방전 전류가 흐른다. 또, 용량 성분에 걸리는 전압과 전류에는 위상차가 있는 것이나, 발광 칩(52) 자신에게도 용량(접합 용량)을 가지는 것 등의 영향에 의해, 도 7(b)에서 도시한 T1, T2의 전압과 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′의 충방전 전류와의 위상에 차이가 발생하고, 이들은 시간적으로 반드시 일치하는 것은 아니다.
이와 같이 하여 기판(51)과 쉐이드(12)의 사이에 전류가 흐르면 발광 칩(52)에도 전류가 흐르게 된다.
일반적으로 발광 다이오드에 있어서는 미소한 전류가 흘렀을 때에 있어서도 명확한 전압 강하의 발생이 인정된다. 예를 들면, 일반적인 청색 LED에서는 1μA 정도의 미소한 전류에 있어서도 2V 이상의 전압 강하를 일으킨다.
여기서, 도 7(b)에서 도시한 정전위(기간 T1)에 의해 기판(51)으로부터 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′에 충전 전류가 흐르면, 대부분의 발광 칩(52)에는 순방향으로 전류가 흐르고, 발광 칩(52)의 정-부극 사이에는 전위차가 발생한다. 그 때문에, 발광 칩(52)에 있어서는, 가장 정극측에 위치하는 제1발광 칩(52_1)에서 가장 전위가 높고, 부극측으로 됨에 따라 전위가 저하해 간다.
한편, 정류 다이오드인 제1다이오드(31)의 정극측과 제3다이오드(33)의 부극측은 등전위이고, 전위는 가장 높게 된다. 따라서, 제1다이오드(31)로부터 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)을 경유하여 제3다이오드(33)에 이르는 전기 회로에 있어서는 어느 것인가의 장소에 있어서 최저 전위가 발생되고, 이 장소보다 부극측의 청색 LED(66)에 있어서는 역전압이 걸리게 된다.
마찬가지로 하여 도 7(b)에서 도시한 부전위(기간 T2)에 의해 기판(51)으로부터 제1부유 용량 C1′~제43부유 용량 C43′에 방전 전류가 흘렀을 때에 있어서도, 상술의 회로의 어느 것인가의 장소에 최저 전위가 발생되게 되고, 이 장소보다 정극측의 청색 LED(66)에 있어서는 역전압이 걸리게 된다.
이와 같이, 도전 시트(132)를 가지지 않는 방열 부재(13)를 이용한 조명 장치(10)에 있어서는, 역전압에 대한 내성이 낮은 청색 LED(66)에 대해서 역전압이 걸릴 수 있는 구조로 되어 청색 LED(66)의 내구성이 저하할 염려가 발생하게 된다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 도전 시트(132)를 제1급전선(21)에 접속하도록 하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 교직류 변환 장치(30)에 설치된 다이오드 브릿지 회로(35)의 제1입력 접속부(37a), 제2입력 접속부(37b), 제1출력 접속부(38a) 혹은 제2출력 접속부(38b)에 접속하도록 해도 좋다. 또, 도전 시트(132)를 예를 들면 교직류 변환 장치(30)에 설치된 제1출력 단자(73) 혹은 제2출력 단자(74)에 접속하도록 해도 좋다.
또한, 도전 시트(132)를 발광 장치(11)에 설치된 42개의 발광 칩(52)의 어느 것인가에 접속하도록 구성한 경우에도, 제1급전선(21)에 접속한 경우와 마찬가지의 효과가 얻어진다. 또, 도전 시트(132)의 접속 부위에 대해서는 적당히 설정해도 지장이 없지만 발광 다이오드열의 양단 즉 제1발광 칩(52_1)을 구성하는 청색 LED(66)의 애노드측 혹은 제42발광 칩(52_42)을 구성하는 청색 LED(66)의 캐소드측에 접속하는 것이 바람직하다. 또, 발광 다이오드열과 도전 시트(132)를 접속하는 구성을 채용한 경우에는, 조명 장치(10) 내의 배선에 의해 구성을 실현할 수 있기 때문에 장치 구성을 간이화 할 수가 있다.
＜실시의 형태 2＞
도 8은 실시의 형태 2가 적용되는 조명 시스템의 전체 구성의 일례를 나타내는 도이다.
이 조명 시스템의 기본 구성은 실시의 형태 1에서 설명한 것과 거의 마찬가지이지만, 교직류 변환 장치(30)에 제3출력 단자(75)를 설치하고 있지 않은 점이 실시의 형태 1과는 다르다. 또, 조명 장치(10)의 기본 구성도, 실시의 형태 1에서 설명한 것과 거의 마찬가지이지만, 방열 부재(13)(도 3 참조)가 도전 시트(132)를 구비하고 있지 않고, 예를 들면 시트 형상 열전도 겔로 이루어지는 방열 시트로 구성되어 있는 점이 실시의 형태 1과는 다르다. 또, 실시의 형태 2에 있어서 실시의 형태 1과 마찬가지의 것에 대해서는 같은 부호를 붙이고 그 상세한 설명을 생략한다.
도 9(a)~(c)는 본 실시의 형태의 조명 장치(10)로 이용되는 발광 장치(11)의 구성을 나타내는 도이다. 여기서, 도 9(a)는 발광 장치(11)의 상면도를 나타내고, 도 9(b)는 발광 장치(11)의 측면도를 나타내고 있다.
발광 다이오드 탑재 기판으로서 기능하는 발광 장치(11)는 실시의 형태 1과 마찬가지로 직사각형 모양의 기판(51)과 기판(51)의 표면측에 배열된 42개의 발광 칩(52)을 구비하고 있다. 또, 기판(51)의 이면 즉 기판(51)의 복수의 발광 칩(52)의 장착면의 배후에는 나사(14)용의 천공 형성 부위를 제외하고 거의 전체면에 걸쳐서 도전 부재의 일례로서의 도전층(53)이 형성되어 있다. 여기서, 도전층(53)은 기판(51)에 부착된 동박에 의해 구성되어 있고, 기판(51) 및 도전층(53)은 일체화되어 있다. 그리고, 도전층(53)은 도시하지 않는 스루홀(through hole)을 통해 기판(51) 내에 형성되고 각 발광 칩(52)을 접속하는 배선(도시하지 않음)과 스루홀 등을 통해 전기적으로 접속된다. 또, 도전층(53)과 기판(51)에 설치된 배선과의 접속 부위에 대해서는 적당히 선정해도 지장이 없지만 기판(51)에 설치된 제1전극(54)과 제1발광 칩(52_1)(도 5 참조)과의 사이, 혹은 제2전극(55)과 제42발광 칩(52_42)(도 5 참조)과의 사이에 접속하는 것이 바람직하다. 또, 도전층(53) 및 쉐이드(12)는 절연되어 있다.
본 실시의 형태에서는, 기판(51)의 이면에 도전층(53)을 형성하고, 이 도전층(53)을 상용 전원(20)의 라이브측에 접속함으로써, 기판(51)으로부터 도시하지 않는 부유 용량을 통해 도전층(53)에 누설 전류가 흐르기 어렵게 된다. 그러므로, 실시의 형태 1과 마찬가지로 스위치(40)를 오프로 설정한 상태에서 제1발광 칩(52_1)~제42발광 칩(52_42)에 역전압이 걸린다고 하는 사태를 방지 혹은 억제할 수가 있다.
또한, 본 실시의 형태에서는, 기판(51)의 이면에 도전층(53)을 형성하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 기판(51)의 복수의 발광 칩(52)의 장착면의 배후이면 좋다. 여기서, 도 9(c)는 본 실시의 형태가 적용되는 발광 장치(11)의 다른 측면도를 나타내고 있다. 즉, 도 9(c)에 나타내듯이, 예를 들면 기판(51)을 각 발광 칩(52)이 실장되는 제1기판(51a)과 제1기판(51a)의 배면측에 설치된 제2기판(51b)으로 구성하고, 이들 제1기판(51a)과 제2기판(51b)과의 사이에 도전층(53)을 사이에 두어 넣도록 해도 좋다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 발광 장치(11)를 이용하여 조명 장치(10)를 구성하는 예에 대해서 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상술한 발광 장치(11)를 예를 들면 신호기, 액정표시 장치 등의 백라이트(back light) 장치, 스캐너(scanner)의 광원 장치, 프린터의 노광 장치, 차재용의 조명 기기, LED의 돗트 메트릭스(dot matrices)를 이용한 LED 디스플레이 장치 등에도 적용할 수가 있다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 1개의 발광 칩(52)이 1개의 청색 LED(66)를 탑재하는 예에 대해서 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 1개의 발광 칩(52)에 탑재하는 청색 LED(66)의 수에 있어서는 단수 또는 복수로 적당히 설계 변경할 수가 있다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 청색 LED(66)를 탑재한 발광 칩(52)을 예로서 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 자외 LED, 녹색 LED, 적색 LED, 혹은 적외 LED를 탑재하는 것이어도 좋고, 또 다른 색의 LED를 복수 탑재하는 것이어도 좋다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 42개의 발광 칩(52)을 모두 직렬 접속하도록 하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 일부를 병렬 접속하도록 해도 좋다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 교직류 변환 장치(30)에 있어서 다이오드 브릿지 회로(35)를 이용하여 교류를 전파 정류하도록 하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 2개의 다이오드를 이용하여 교류를 반파 정류하는 것이어도 좋다.
또, 실시의 형태 1, 2에서는, 다이오드 브릿지 회로(35) 및 콘덴서(36)만으로 구성된 교직류 변환 장치(30)를 이용하고 있었지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 전류를 안정시키기 위한 회로, 예를 들면 전류 제한 저항, 정전압 회로나 정전류 회로를 탑재해도 좋다.
또한, 본 발명은 상술한 실시의 형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 여러 가지 변형하여 실시할 수가 있다.
10 조명 장치 11 발광 장치
12 쉐이드(shade) 13 방열 부재
14 나사 20 상용 전원
30 교직류 변환 장치
31 제1다이오드 32 제2다이오드
33 제3다이오드 34 제4다이오드
35 다이오드 브릿지 회로(diode bridge circuit)
36 콘덴서 40 스위치
51 기판
51a 제1기판 51b 제2기판
52 발광 칩(cjip) 53 도전층
61 케이스(case) 66 청색 LED
69 봉지부 131 제1방열 시트
132 도전 시트(sheet) 133 제2방열 시트

Claims (25)

  1. 복수의 발광 다이오드와,
    상기 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과,
    상기 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와,
    교류 전원으로부터 제1급전선 및 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 직류로 변환하고 상기 발광 다이오드열에 공급하는 교직류 변환부와,
    상기 제2급전선을 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치와,
    상기 기판과 상기 케이스의 사이에 배치되고, 당해 케이스와 전기적으로 절연되고, 상기 제1급전선으로부터 상기 제2급전선에 설치된 스위치까지의 사이의 전기 회로의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 도전 부재를 포함하는 조명 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 제1급전선으로부터 상기 발광 다이오드열의 애노드 단부까지의 사이, 또는 상기 제2급전선에 설치된 스위치로부터 상기 발광 다이오드열의 캐소드 단부까지의 사이의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 제1급전선과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교직류 변환부는 상기 교류 전원에 접속되는 1차측과 상기 발광 다이오드열에 접속되는 2차측을 절연하지 않는 비절연형인 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 교직류 변환부가 다이오드 브릿지 회로로 이루어지는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다이오드 브릿지 회로는 상기 제1급전선 및 상기 제2급전선에 각각 접속되는 2개의 입력 접속부와 상기 발광 다이오드열에 접속되는 2개의 출력 접속부를 구비하고,
    상기 2개의 출력 접속부의 사이에 콘덴서를 접속하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재와 상기 기판과의 사이 및 당해 도전 부재와 상기 케이스와의 사이에 각각 설치되는 절연 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 기판과 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  10. 복수의 발광 다이오드와,
    상기 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과,
    상기 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와,
    교류 전원으로부터 제1급전선 및 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 직류로 변환하고 상기 발광 다이오드열에 공급하는 교직류 변환부와,
    상기 제2급전선을 전기적으로 접속 및 절단하는 스위치와,
    상기 기판과 일체화해 상기 케이스에 대치하도록 설치되고, 당해 케이스와 전기적으로 절연되고, 상기 제1급전선으로부터 상기 제2급전선에 설치된 스위치까지의 사이의 전기 회로의 어느 것인가의 부위와 전기적으로 접속되는 도전 부재를 포함하는 조명 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 기판에 설치되고 상기 복수의 발광 다이오드를 접속하는 배선에 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 시스템.
  13. 복수의 발광 다이오드와,
    상기 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과,
    상기 기판이 장착되고 전기적으로 접지되는 케이스와,
    상기 기판과 상기 케이스의 사이에 배치되고 상기 복수의 발광 다이오드에서 발생한 열을 당해 기판을 통해 당해 케이스에 전달하는 방열 부재를 포함하고,
    상기 방열 부재는,
    절연성을 가지고 상기 케이스와 접하는 측에 설치된 제1절연 부재와,
    절연성을 가지고 상기 기판과 접하는 측에 설치된 제2절연 부재와,
    도전성을 가지고 상기 제1 절연 부재와 상기 제2 절연 부재와의 사이에 설치된 도전 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 발광 다이오드열에는 교류 전원으로부터 제1급전선 및 스위치가 설치된 제2급전선을 통해 공급되는 교류를 변환하여 얻어진 직류가 공급되고,
    상기 도전 부재는 상기 제1급전선과 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 케이스는 상기 복수의 발광 다이오드로부터 출사된 광을 반사하는 반사 부재를 겸하는 것을 특징으로 하는 조명 장치.
  16. 복수의 발광 다이오드와,
    상기 복수의 발광 다이오드를 극성이 맞추어진 상태로 직렬 접속하여 발광 다이오드열을 형성하는 기판과,
    상기 기판의 상기 복수의 발광 다이오드의 장착면의 배후에 당해 기판과 일체화되어 형성되고 당해 복수의 발광 다이오드를 접속하는 배선에 접속되는 도전 부재를 포함하는 발광 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 도전 부재는 상기 기판의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 발광 다이오드열의 어느 일방의 단부와 전기적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 도전 부재가 상기 기판의 이면에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 기판은,
    상기 복수의 발광 다이오드가 장착되는 제1기판과,
    상기 제1기판의 상기 복수의 발광 다이오드가 장착되는 면과는 반대측의 면에 대향 배치되는 제2기판을 구비하고,
    상기 도전 부재가 상기 제1기판과 상기 제2기판과의 사이에 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 장치.
  21. 기판과,
    상기 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드와,
    상기 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로 직류 전류를 흘리는 교직류 변환 회로와,
    상기 교직류 변환 회로에 교류 전압을 공급하는 라이브측 단자 및 뉴트럴측 단자와,
    상기 복수의 발광 다이오드가 장착되는 상기 기판의 상기 표면의 배면측에 형성되고 상기 발광 다이오드의 애노드측 또는 캐소드측에 접속되는 도전층을 가지고,
    상기 복수의 발광 다이오드로부터 부유 용량을 통해 접지측으로 흐르는 누설 전류를 상기 도전층을 이용하여 억제하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 회로.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 도전층은 상기 기판에서 상기 발광 다이오드가 장착되는 배후의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 회로.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 교류 전압의 전원이 상용 전원인 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 회로.
  24. 기판과,
    상기 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드와,
    상기 기판에서 상기 발광 다이오드가 장착되는 배후의 거의 전체면에 걸쳐서 형성되는 도전층과,
    상기 도전층과 상기 복수의 발광 다이오드의 애노드측 또는 캐소드측을 직류적으로 접속하기 위한 접속 부재를 포함하고,
    상기 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로 직류 전류를 흘리도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드 탑재 기판.
  25. 기판의 표면상에 배선을 통해 직렬로 접속되어 탑재되는 복수의 발광 다이오드의 애노드측으로부터 캐소드측으로, 받은 교류 전압을 변환하여 얻은 직류 전류를 흘림으로써 당해 복수의 발광 다이오드를 발광시키는 발광 다이오드의 발광 방법으로서,
    상기 복수의 발광 다이오드로부터 부유 용량을 통해 접지측으로 흐르는 누설 전류를 상기 기판에서 상기 발광 다이오드가 장착되는 배후에 설치되는 도전층을 이용하여 억제하는 것을 특징으로 하는 발광 다이오드의 발광 방법.
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