特許 5725076 交流用発光装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5725076

(24)【登録日】2015年4月10日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】交流用発光装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/48 20100101AFI20150507BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/00 400

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2013-90519(P2013-90519)

(22)【出願日】2013年4月23日

(65)【公開番号】特開2014-216384(P2014-216384A)

(43)【公開日】2014年11月17日

【審査請求日】2014年5月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102212

【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100078754

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 正彦

(72)【発明者】

【氏名】石倉 明

(72)【発明者】

【氏名】能野 大作

【審査官】 吉野 三寛

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１２−５０９５９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１３７４２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１２／０５３１３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００５−１９７３２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０２−０６３１９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−１７４４９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ３３／００−３３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プリント配線板よりなる長尺な主基板と、
この主基板の中央部における表面および裏面の各々に配置された発光モジュール、並びに、当該主基板に設けられた、前記発光モジュールの各々に対応する整流素子および電流制限素子と、
前記主基板の中央部が内部に位置されて、前記発光モジュールの各々、並びに、前記整流素子および電流制限素子が内部に収容され、かつ、前記主基板の一端部および他端部が両端面から外部に突出するよう配置された、前記主基板の長手方向に沿って伸びる透光性保護容器と
を備え、
前記発光モジュールの各々は、略透明成形品、この略透明成形品上にリードフレームを介して直線状に並ぶよう配置され、それぞれ直列接続された３個以上のＬＥＤ、およびこれらのＬＥＤが並ぶ方向に沿って当該ＬＥＤの各々を覆うよう形成された樹脂部材を有しており、
前記透光性保護容器の両端面から外部に突出する前記主基板における一端部および他端部の各々に、当該主基板を厚み方向に貫通する装着用孔が形成され、当該装着用孔の内面に給電用金属膜が形成されていることを特徴とする交流用発光装置。

【請求項2】

前記発光モジュールの樹脂部材は、透明樹脂中に蛍光体が含有されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の交流用発光装置。

【請求項3】

前記主基板の表面に配置された発光モジュールには、交流電流の正極の半波整流が供給され、前記主基板の裏面に配置された発光モジュールには、交流電流の負極の半波整流が供給されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の交流用発光装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流電流が供給されることによって発光する交流用発光装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、装飾に用いられる小型の線状光源としては、フェストン球と称される、フィラメントを有するランプが知られている（特許文献１参照。）。このようなフィラメントを有するランプは、消費電力が大きいものである。そのため、最近においては、複数のＬＥＤが直線状に並ぶよう配置されてなる発光装置が提案されている（特許文献２参照。）。
しかしなから、このような発光装置においては、個々のＬＥＤから独立して指向性の高い光が出射されるため、フィラメントを有するランプのような線状の光を出射することができない。
また、ＬＥＤを使用した線状光源としては、基板上に直線状に並ぶよう配置された複数のＬＥＤと、これらのＬＥＤが並ぶ方向に沿って当該ＬＥＤの各々を覆うよう形成された蛍光部材とを備えてなる発光装置が提案されている（特許文献３参照。）。

【0003】

しかしながら、上記の発光装置においては、ＬＥＤの各々が基板および蛍光部材によって覆われているため、ＬＥＤの発熱を放熱することが困難である。このため、使用時において、ＬＥＤの温度が過度に高くなり、その結果、ＬＥＤが破損したり、ＬＥＤの発光効率が低下したりする、という問題がある。
また、交流電源によって発光装置を発光させる場合には、整流器が必要であり、特に全波整流をＬＥＤに供給する場合には、複雑な給電構造が必要となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００７−５２５７９７号公報

【特許文献2】米国特許７８０２９０３号明細書

【特許文献3】特開２０１２−１９５３１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、ＬＥＤの発熱を確実に放熱することができ、線状光源を形成することができ、交流電流を供給することによって発光することができる交流用発光装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の交流用発光装置は、
プリント配線板よりなる長尺な主基板と、
この主基板の中央部における表面および裏面の各々に配置された発光モジュール、並びに、当該主基板に設けられた、前記発光モジュールの各々に対応する整流素子および電流制限素子と、
前記主基板の中央部が内部に位置されて、前記発光モジュールの各々、並びに、前記整流素子および電流制限素子が内部に収容され、かつ、前記主基板の一端部および他端部が両端面から外部に突出するよう配置された、前記主基板の長手方向に沿って伸びる透光性保護容器と
を備え、
前記発光モジュールの各々は、略透明成形品、この略透明成形品上にリードフレームを介して直線状に並ぶよう配置され、それぞれ直列接続された３個以上のＬＥＤ、およびこれらのＬＥＤが並ぶ方向に沿って当該ＬＥＤの各々を覆うよう形成された樹脂部材を有しており、
前記透光性保護容器の両端面から外部に突出する前記主基板における一端部および他端部の各々に、当該主基板を厚み方向に貫通する装着用孔が形成され、当該装着用孔の内面に給電用金属膜が形成されていることを特徴とする。

【0007】

本発明の交流用発光装置においては、前記発光モジュールの樹脂部材は、透明樹脂中に蛍光体が含有されてなるものであることが好ましい。
また、前記主基板の表面に配置された前記発光モジュールには、交流電流の正極の半波整流が供給され、前記主基板の裏面に配置された前記発光モジュールには、交流電流の負極の半波整流が供給されることが好ましい。

【発明の効果】

【0008】

本発明の交流用発光装置によれば、ＬＥＤの各々は、略透明成形品上にリードフレームを介して配置されているため、ＬＥＤの各々の発熱をリードフレームによって確実に放熱することができる。
また、樹脂部材は、ＬＥＤが並ぶ方向に沿って当該ＬＥＤの各々を覆うよう形成されているため、樹脂部材の形態に応じた線状光源を形成することができる。特に、樹脂部材として樹脂中に蛍光体が含有されてなるものを用いる場合には、樹脂部材においてＬＥＤからの光と当該樹脂部材からの蛍光とが混光される。その結果、樹脂部材の形態に応じた線状光源を確実に形成することができる。
また、主基板には、整流素子および電流制限素子が設けられているため、交流電流を供給することによって発光させることができる。

【0009】

また、発光モジュールが透光性保護容器内に収納された構成によれば、周辺環境によって樹脂部材が劣化することを防止または抑制することができる。
また、主基板の表面および裏面の各々に発光モジュールが配置された構成によれば、主基板の長手方向に垂直な平面において全方位にわたって光を放射することができる。
また、主基板の表面に配置された発光モジュールに、交流電流の正極の半波整流が供給され、主基板の裏面に配置された発光モジュールに、交流電流の負極の半波整流が供給されることにより、全波整流を供給する場合に必要な複雑な給電構造が不要となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の交流用発光装置の一例を示す平面図である。

【図2】図１に示す交流用発光装置のＡ−Ａ断面図である。

【図3】発光モジュールの構成を示す説明用断面図である。

【図4】発光モジュール、整流素子および電流制限素子の電気的接続状態を示す回路図である。

【図5】本発明の交流用発光装置を使用した装飾用の照明装置の一例を示す説明図である。

【図6】図５に示す照明装置の一部を拡大して示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の交流用発光装置の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の交流用発光装置の一例を示す平面図、図２は、図１に示す交流用発光装置のＡ−Ａ断面図である。
この交流用発光装置１は、両面に配線層（図示省略）が形成されたプリント配線板よりなる長尺な主基板１０を有する。この主基板１０における中央部１０ａの表面および裏面の各々には、発光モジュール２０が配置されている。
また、主基板１０の表面には、２つの発光モジュール２０の各々に対応して整流素子１５および電流制限素子１６が設けられている。具体的には、発光モジュール２０には、主基板１０の配線層を介して、整流素子１５が電気的に接続され、この整流素子１５には、主基板１０の配線層を介して、電流制限素子１６が電気的に接続されている。このように、それぞれ２つの整流素子１５および電流制限素子１６を主基板１０の表面に配置することにより、主基板１０の表面および裏面の各々に配置する場合に比べて、交流用発光装置１の製造が容易となる。
そして、それぞれ２つの発光モジュール２０、整流素子１５および電流制限素子１６は、主基板１０の長手方向に沿って伸びる中空円柱状の透光性保護容器３０内に収納されている。また、主基板１０は、中央部１０ａが透光性保護容器３０内に位置され、一端部１０ｂおよび他端部ｃが透光性保護容器３０の両端面から外部に突出するよう配置されている。また、主基板１０における一端部１０ｂおよび他端部１０ｃの各々には、当該主基板１０の厚み方向に貫通する装着用孔１０ｄ，１０ｅが形成されている。これらの装着用孔１０ｄ，１０ｅの内面には、主基板１０の配線層に電気的に接続された給電用金属膜（図示省略）が形成されている。

【0012】

主基板１０を構成する材料としては、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂などを用いることができる。
整流素子１５としては、整流ダイオードを用いることが好ましい。
電流制限素子１６としては、定電流ダイオード、抵抗素子を用いることができるが、発熱が小さい点で、定電流ダイオードが好ましい。
透光性保護容器３０を構成する材料としては、アクリル樹脂、透明ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ＡＳ樹脂などの透光性樹脂材料を用いることができる。

【0013】

図３は、発光モジュール２０の構成を示す説明用断面図である。この発光モジュール２０は、表面に凹所を有する矩形の皿状の略透明成形品２１を有する。この略透明成形品２１の表面上には、それぞれ長尺な板状の２つのリードフレーム２２，２３が略透明成形品２１の長手方向に互いに離間して当該略透明成形品２１の長手方向に沿って伸びるよう配置されている。具体的に説明すると、一方のリードフレーム２２は、略透明成形品２１の凹所内における中央部２１ａおよび一端部２１ｂの表面上において、略透明成形品２１の長手方向に沿って伸び、当該略透明成形品２１の一端壁２１ｄを貫通して外方に突出するよう配置されている。また、他方のリードフレーム２３は、略透明成形品２１の凹所内における他端部２１ｃの表面上において、略透明成形品２１の長手方向に沿って伸び、当該略透明成形品２１の他端壁２２ｅを貫通して外方に突出するよう配置されている。

【0014】

一方のリードフレーム２２上には、３つ以上（図示の例では３つ）のＬＥＤ２５が略透明成形品２１の長手方向に沿って直線状に並ぶよう配置されている。これらのＬＥＤ２５は、ボンディングワイヤー２６によって直列接続されている。また、これらのＬＥＤ２５のうち最も一端側（図４において左側）に配置されたＬＥＤ２５は、ボンディングワイヤー２６によって一方のリードフレーム２２に電気的に接続されている。一方、最も他端側に配置されたＬＥＤ２５は、ボンディングワイヤー２６によって他方のリードフレーム２３に電気的に接続されている。
また、発光モジュール２０には、樹脂中に蛍光体が含有されてなる樹脂部材２７が、ＬＥＤ２５が並ぶ方向に沿って伸びて当該ＬＥＤ２５の各々を覆うよう形成されている。図示の例では、樹脂部材２７は、略透明成形品２１の凹所内に充填された状態で形成されている。
また、発光モジュール２０の各々におけるリードフレーム２２，２３は、ハンダ１１によって主基板１０における配線層に電気的に接続されている。

【0015】

略透明成形品２１を構成する材料としては、ナイロン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアリレート系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、オレフィン系樹脂などの合成樹脂や、ガラスなどを用いることができる。
リードフレーム２２，２３を構成する材料としては、銅、銅合金、鉄などの金属材料を用いることができる。また、リードフレーム２２，２３の表面には、銀メッキが施されていてもよい。
ＬＥＤ２５としては、ＧａＮ（ガリウム・ナイトライド）系素子、ＡｌＧａＩｎＰ（アルミニウム・ガリウム・インジウム・リン）系素子などを用いることができる。
樹脂部材２７を構成する樹脂としては、シリコーン樹脂などの耐熱性を有する透明樹脂を用いることができる。
樹脂部材２７を構成する樹脂中に含有される蛍光体としては、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、ＴＡＧ（テルビウム・アルミニウム・ガーネット）系蛍光体、サイアロン系蛍光体、シリケート系蛍光体、ナイトライド系蛍光体、ＣＡＳＮ系蛍光体などを用いることができる。

【0016】

図４は、発光モジュール２０、整流素子１５および電流制限素子１６の電気的接続状態を示す回路図である。図４に示すように、発光モジュール２０における一端側のＬＥＤ２５のカソード端子には、整流素子１５を構成する整流ダイオードのアノード端子が電気的に接続されている。この整流素子１５を構成する整流ダイオードのカソード端子には、電流制限素子１６を構成する定電流ダイオードのアノード端子に電気的に接続されている。 また、一方の発光モジュール２０（図４において上側の発光モジュール２０）における他端側のＬＥＤ２５のアノード端子には、他方の発光モジュール２０に係る電流制限素子１６を構成する定電流ダイオードのカソード端子が電気的に接続されている。また、他方の発光モジュール２０における他端側のＬＥＤ２５のアノード端子には、一方の発光モジュール２０に係る電流制限素子１６を構成する定電流ダイオードのカソード端子が電気的に接続されている。これにより、２つの発光モジュール２０が整流素子１５および電流制限素子１６を介して直列接続された閉ループが形成されている。

【0017】

そして、例えば主基板１０の表面に配置された一方の発光モジュール２０には、交流電源３５から交流電流の正極の半波整流が供給される。また、主基板１０の裏面に配置された他方の発光モジュール２０には、交流電源３５から交流電流の負極の半波整流が供給される。

【0018】

このような交流用発光装置１の具体的な仕様の一例を挙げると、以下のとおりである。 主基板１０は、ガラス繊維補強型エポキシ樹脂製の両面プリント配線板よりなる。主基板１０の長さは３９．５ｍｍ、幅は５ｍｍ、厚みは１ｍｍである。
発光モジュール２０における略透明成形品２１は、ポリアリレート系樹脂よりなるものである。略透明成形品２１の長さは１１ｍｍ、幅は１．２ｍｍ、厚みは０．４ｍｍである。 発光モジュール２０におけるリードフレーム２２，２３は、それぞれ銅よりなる基体の表面に銀メッキが施されてなるものである。一方のリードフレーム２２の長さは１１ｍｍ、幅は０．６ｍｍ、厚みは０．２ｍｍである。他方のリードフレーム２３の長さは４．８ｍｍ、幅は０．６ｍｍ、厚みは０．２ｍｍである。
発光モジュール２０におけるＬＥＤ２５は、それぞれ発光波長が４５０〜４６０ｎｍ、入力が３Ｖで、一つの発光モジュール２０に３つのＬＥＤ２５が設けられている。ＬＥＤ２５の平面寸法は０．６ｍｍ×０．２４ｍｍで、ＬＥＤ２５の配置ピッチは２．５ｍｍである。
樹脂部材２７は、シリコーン樹脂中にシリケート系蛍光体が含有されてなるものである。樹脂部材２７の上面の長さは１０．７ｍｍ、下面の長さは９．３５ｍｍ、幅は０．７ｍｍ、厚みは０．６ｍｍである。
透光性保護容器３０は、樹脂よりなる中空円柱状ものである。透光性保護容器３０の長さは３０ｍｍ、外径は８ｍｍである。 上記の仕様の交流用発光装置１に対し、交流電源から１２Ｖの交流電流を供給したところ、線状の光が主基板１０の長手方向に垂直な平面において全方位にわたって放射されることが確認された。

【0019】

本発明においては、多数の交流用発光装置１を用いることにより、種々の装飾用の照明装置を構成することができる。このような照明装置の一例を示すと、以下のとおりである。
図５は、本発明の交流用発光装置１を使用した装飾用の照明装置の一例を示す説明図、図６は、図５に示す照明装置の一部を拡大して示す説明図である。この照明装置においては、それぞれ円形リング状の金属よりなる２つのフレーム２が互いに離間して対向するよう配置されている。そして、２つのフレーム２の間には、それぞれ図１に示す構成の複数の交流用発光装置１が、フレーム２の周方向に沿って等間隔で離間して配置されている。また、フレーム２の各々には、複数の貫通孔２ａが、各交流用発光装置１における主基板１０の装着用孔１０ｄ，１０ｅに対応して当該フレーム２の周方向に沿って等間隔で離間して形成されている。そして、各交流用発光装置１における主基板１０の装着用孔１０ｄ，１０ｅおよびこれに対応する各フレーム２の貫通孔２ａには、支持用リード３が挿入されて固定されている。これにより、各交流用発光装置１は、支持用リード３を介してフレーム２の各々に装着されると共に、主基板１０の装着用孔１０ｄ，１０ｅの各々の内面に形成された給電用金属膜（図示省略）が、支持用リード３を介してフレーム２の各々に電気的に接続されている。

【0020】

上記の交流用発光装置１によれば、ＬＥＤ２５は、略透明成形品２１上にリードフレーム２２を介して配置されているため、ＬＥＤ２５の発熱をリードフレーム２２によって放熱することができる。
また、樹脂部材２７は、ＬＥＤ２５が並ぶ方向に沿って当該ＬＥＤ２５の各々を覆うよう形成されているため、樹脂部材２７においてＬＥＤ２５からの光と当該樹脂部材２７からの蛍光とが混光される。その結果、樹脂部材２７の形態に応じた線状光源を形成することができる。
また、主基板１０には、整流素子１５および電流制限素子１６が発光モジュール２０に対応して設けられているため、交流電流を供給することによって発光させることができる。

【0021】

また、発光モジュール２０は透光性保護容器３０内に収納されていることにより、周辺環境によって樹脂部材２７が劣化することを防止または抑制することができる。
また、主基板１０の表面および裏面の各々に発光モジュール２０が配置されていることにより、主基板１０の長手方向に垂直な平面において全方位にわたって光を放射することができる。
また、主基板１０の表面に配置された発光モジュール２０に、交流電流の正極の半波整流が供給され、主基板１０の裏面に配置された発光モジュール２０に、交流電流の負極の半波整流が供給されることにより、全波整流を供給する場合に必要な複雑な給電構造が不要となる。

【符号の説明】

【0022】

１ 交流用発光装置
２ フレーム
２ａ 貫通孔
３ 支持用リード
１０ 主基板
１０ａ 中央部
１０ｂ 一端部
１０ｃ 他端部
１０ｄ，１０ｅ 装着用孔
１１ ハンダ
１５ 整流素子
１６ 電流制限素子
２０ 発光モジュール
２１ 略透明成形品
２１ａ 中央部
２１ｂ 一端部
２１ｃ 他端部
２１ｄ 一端壁
２１ｅ 他端壁
２２，２３ リードフレーム
２５ ＬＥＤ
２６ ボンディングワイヤー
２７ 樹脂部材
３０ 透光性保護容器
３５ 交流電源

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】