(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記第1のレセプタクル部、前記第2のレセプタクル部、前記第3のレセプタクル部および前記第4のレセプタクル部は、前記端部のそれぞれにおいて、前記ベースの両端がハンダ付けされ、
前記各レセプタクル部は、それぞれに挿入されるプラグ部との接点を前記ベースの中央に有する請求項1または2に記載の発光装置。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、図面中の同一部分には同一番号を付してその詳しい説明は適宜省略し、異なる部分について説明する。また、図中に示したXYZ直交座標を用いて、各部分を説明する場合がある。
【0011】
〔第1の実施形態〕
図1は、第1の実施形態に係る発光装置1を表す模式図である。
図1(a)は、発光装置1の発光面10aを表す平面図である。
図1(b)は、
図1(a)に示すI
B−I
B線に沿った断面図である。
図2は、第1の実施形態に係る単極コネクタ40を模式的に表す斜視図である。
図3は、第1の実施形態に係る単極コネクタ40のレセプタクル部43を模式的に表す斜視図である。
【0012】
発光装置1は、セラミック基板10の上に複数の発光素子、例えば、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)を実装した発光モジュールである。セラミック基板10は、例えば、酸化アルミニウムを材料とし、表面および裏面の少なくともいずれかに金属層を有しても良い。
【0013】
発光装置1は、セラミック基板10の上に実装された複数の第1発光素子(以下、LED13)を含む第1発光素子群(以下、LED群20)と、同じく、セラミック基板10の上に実装された複数の第2発光素子(以下、LED15)を含む第2発光素子群(LED群30)と、を備える。LED群20およびLED群30は、セラミック基板10上
のX方向に並んで設けられる。
【0014】
LED群20は、第1配線(以下、配線21)と、第2配線(以下、配線23)と、の間に実装され、それぞれの配線に電気的に接続される。LED群30は、第3配線(以下、配線27)と、第4配線(以下、配線29)と、の間に実装され、それぞれの配線に電気的に接続される。
【0015】
すなわち、発光装置1は、LED群20およびLED群30に電気的につながった複数の配線21、23、27および29を有する。そして、複数の配線のLED群とは反対の端部には、それぞれ単極コネクタ40のレセプタクル部43が実装される。以下、レセプタクル部43が実装された配線21、23、27および29の端部を、それぞれ端子21a、23a、27aおよび29aとする。なお、以下の説明では、レセプタクル部43が実装される各配線の端部を、端子21a、23a、27aおよび29aとして言及する場合がある。
【0016】
単極コネクタ40は、レセプタクル部43と、レセプタクル部43に挿入されるプラグ部45と、を有する。
図2は、分離した状態のレセプタクル部43とプラグ部45とを表している。
【0017】
レセプタクル部43は、ベース部43bと、カバー部43cと、を有する。ベース部43bは金属製であり、電気的な導通部と、セラミック基板10に対する接合部と、を兼ねる。すなわち、ベース部43bは、端子21a、23a、27aおよび29aのそれぞれにボンディングされる。カバー部43cは、挿入口43aを有し、ベース部43bとの間に空隙を形成する。
【0018】
プラグ部45は、挿入部45cと、芯線固定部45bと、カシメ部45aと、を有する。カシメ部45aは、リード線47の端にその被覆を介してプラグ部45を固定する。リード線47の芯線47aは、芯線固定部45bに、例えば、ハンダ付けにより固定され、リード線47とプラグ部45とを電気的に接続する。
プラグ部45は、
図2中に示すID方向に挿入され、レセプタクル部43に脱着可能に嵌合する。
【0019】
図3は、レセプタクル部43の構造を表す斜視図である。ベース部43bは、ブリッジ状に曲げ加工され、同図中に示す挿入方向IDの両端に接合部43eおよび43fを有する。接合部43eおよび43fは、半田を介して各配線の端部に固着される。また、接合部43eと接合部43fとの間には、曲げ加工されたコンタクト43gが設けられる。
【0020】
コンタクト43gは、挿入方向IDに対して垂直な方向に変位可能であり、ベース部43bとカバー部43cとの間の空隙に挿入されるプラグ部45の挿入部45cに接触する。この際、曲げ加工されたコンタクト43gは板バネとして機能し、その弾性力により付勢されて挿入部45cに接する。これにより、レセプタクル部43のベース部43bと、挿入部45cと、を確実に接触させることができる。
【0021】
ベース部43bは金属で構成され、接合部43eおよび43fと、コンタクト部43gと、を介して、各配線と、リード線47と、を電気的に接続する。
【0022】
また、ベース部43bに用いられる金属は樹脂よりも熱膨張率が小さく、セラミックス基板10との間の熱膨張率差が少ない。このため、LED群20および30の点灯および消灯に伴う温度サイクルに起因する歪を軽減することができる。このため、接合部43eおよび43fと、セラミック基板10と、を接合する半田のクラックを抑制することができる。
【0023】
さらに、ベース部43bを覆うカバー部43cを金属を用いて形成しても良い。すなわち、単極コネクタ40の全体を金属を用いて構成することができる。これにより、接合部43eおよび43fのそれぞれと、セラミック基板10と、を接合する半田に加わる歪をさらに軽減することができる。
【0024】
このように、発光装置1のレセプタクル部43において、少なくともベース部43bを金属を用いて構成することにより、温度サイクルに起因してセラミック基板10とレセプタクル部との間に生じる歪を軽減することができる。これにより、コネクタをセラミック基板10の上に安定に保持することが可能となる。すなわち、発光装置1の信頼性を向上させることができる。
【0025】
さらに、単極コネクタ40の全体に金属を用いることにより、そのサイズを小型化することができる。また、挿抜可能なコネクタに限らず、例えば、プラグ部をレセプタクル部に嵌合させた後、取り外しできないタイプであっても良いが、照明装置への組み込み、および、修理等における利便性を考えれば、挿抜可能な構造が望ましい。
【0026】
次に、発光装置1の構成について、
図1および
図4を参照してより詳細に説明する。
図1(a)に示すように、端子21a、23a、27aおよび29aを含む端子群は、LED群20のLED群30とは反対側に、X方向に並んで設けられる。すなわち、LED群20、LED群30および端子群は、X方向に並んで設けられ、LED群20は、LED群30と端子群との間に実装される。
【0027】
さらに、発光素子1は、LED群20およびLED群30を囲んで基板10の上に設けられた外周枠17を備える。そして、外周枠17の内側には、LED群20およびLED群30を覆う樹脂層25が設けられる。
【0028】
図1(b)に示すように、樹脂層25は、LED群20および30を封止する樹脂であり、例えば、蛍光体44を含む。蛍光体44は、LED群20および30の放射光により励起され、励起光とは異なる波長の光を放射する。
【0029】
樹脂層25には、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。また、外周枠17も樹脂を含み、例えば、シリコーンを含む。LED群20に含まれるLED13、および、LED群30に含まれるLED15は、例えば、青色LEDであり、蛍光体44は、例えば、YAG蛍光体である。そして、発光装置1は、LED13および15から放射される青色光と、蛍光体44から放射される黄色光と、を混合した白色光を放出する。
【0030】
外周枠17は、配線21、配線23、配線27および配線29のそれぞれの一部を覆う。そして、各配線の外周枠17に覆われる部分には、ガラスコート19が施される。これにより、各配線と外周枠17との間の接着力を高めることができる。
【0031】
また、
図1(b)に示すように、配線21と配線23との間に実装される複数のLED13は、金属ワイヤ35を介して直列に接続される。そして、直列接続の一方の端に位置するLED13aのアノードは、金属ワイヤ35を介して配線21に電気的に接続される。直列接続の他方の端に位置するLED13bのカソードも、金属ワイヤ35を介して配線23に電気的に接続される。また、配線27と配線29との間に実装される複数のLED15も、金属ワイヤ35を介して直列に接続される。そして、その直列接続の一方の端に位置するLED15のアノードは、金属ワイヤ35を介して配線27に接続され、他方の端に位置するLED15のカソードは、金属ワイヤ35を介して配線29に接続される。
【0032】
本実施形態では、配線21と配線23との間に実装されたLED群20は、直列接続された4つのLEDグループ20aを含み、それぞれのLEDグループ20aが各々57個のLED13を含む。そして、配線21と配線23との間に、例えば、160Vの電圧を印加しLED群20を発光させることができる。配線27と配線29との間に実装されたLED群30についても同様である(
図6参照)。
【0033】
また、LED13およびLED15は、例えば、接着剤46を介して基板10の上に実装され、各LEDの間は金属ワイヤにより接続される。このため、LED群20が実装される領域、および、LED群30が実装される領域に、チップマウント用のランドパターンおよびワイヤボンディング用のボンディングパッドを形成する必要がない。したがって、各LEDを、放熱性または作業性を考慮した最短距離を持って実装することができる。これにより、発光装置1の小型化を図ることが可能である。また、輝度ムラの無い発光パターンを実現することが可能となり、配光特性の制御も容易になる。
【0034】
なお、X方向における外周枠17の両側には、チップコンデンサ31および33が実装される。チップコンデンサ31は、配線21と配線23との間の電源ノイズを除去し、チップコンデンサ33は、配線27と配線29と、の間の電源ノイズを除去する。
【0035】
図4(a)は、第1の実施形態に係る発光装置1の配線を模式的に表す平面図である。
図1(a)に示すレイアウトから外周枠17、チップコンデンサ31、33およびレセプタクル部43を除去した状態を表している。
【0036】
配線21は、LED群20と、端子21aと、の間を電気的に接続する。配線21には、LED13のアノードが接続され、端子21aとLED13のアノードとが電気的に接続される。端子21aは、複数のレセプタクル部43のうちの第1のレセプタクル部を含む。
【0037】
配線23は、LED群20と、端子23aと、の間を電気的に接続する。配線23には、LED13のカソードが接続され、端子23aとLED13のカソードとが電気的に接続される。端子23aは、複数のレセプタクル部43のうちの第2のレセプタクル部を含む。
【0038】
配線27は、LED群30と、端子27aと、の間を電気的に接続する。配線27には、LED15のアノードが接続され、端子27aとLED15のアノードが電気的に接続される。端子27aは、複数のレセプタクル部43のうちの第3のレセプタクル部を含む。
【0039】
配線29は、LED群30と、端子29aと、の間を電気的に接続する。配線29には、LED15のカソードが接続され、端子29aとLED15のカソードが電気的に接続される。端子29aは、複数のレセプタクル部43のうちの第4のレセプタクル部を含む。
【0040】
これにより、外周枠17の内側に実装したLED群20およびLED群30を、それぞれ別の点灯回路を用いて動作させることができる。すなわち、全てのLEDを駆動する電流容量の大きな点灯回路を用いることなく、発光領域に実装するLEDの数を増やし、その光量を大きくすることができる。
【0041】
また
、Y方
向において、配線21および配線27は、LED群20が実装された領域の一方の端に隣接して配置される。そして、配線23および配線29は、LED群20が実装された領域の他方の端に隣接して配置される。さらに、配線21は、配線27とLED群20との間に設けられ、配線23は、配線29とLED群20との間に設けられる。
【0042】
これにより、LED群20と配線21との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さと、LED群30と配線27との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さを同じにすることができる。また、LED群20と配線23との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さと、LED群30と配線29との間をつなぐ金属ワイヤ35の長さも同じにすることができる。これにより、金属ワイヤ35のボンディングを容易にし、作業効率を向上させることができる。また、金属ワイヤ35のルーピングを最適な状態に揃えることが可能である。これにより、駆動電流のオンオフによって生じるヒートサイクルに起因するワイヤ断線のリスクを低減できる。
【0043】
端子21aと端子27aとを含む端子グループ22(第1の端子グループ)と、端子23aと端子29aとを含む端子グループ24(第2の端子グループ)は、基板10上のY方向にグループ毎に並んで設けられる。すなわち、LED13および15のアノードにつながる配線21および27と、カソードにつながる配線23および29とを、LED群20の実装領域の両側にそれぞれまとめて配置する。そして、配線21と配線27との間、および、配線23と配線29との間の電位差が小さいため、それぞれの近接部における金属マイグレーションを抑制できる。これにより、発光装置1の信頼性を向上させることができる。
【0044】
図4(b)は、端子21a、23a、27aおよび29aを識別するために設けられるマークを模式的に表す平面図である。マーク52は端子21aに対応し、マーク54は端子23aに対応し、マーク56は端子27aに対応し、マーク58は端子29aに対応する。
【0045】
各マークは、例えば、各配線と同じ金属層を加工して形成することができる。すなわち、フォトリソグラフィを用いて配線21、23、27および29と同時に形成しても良い。また、セラミック基板10の表面に刻印しても良い。
【0046】
マーク52およびマーク56のプラス記号は、端子21aおよび27aがLEDのアノードにつながるプラス端子であることを示す。一方、マーク54およびマーク58のマイナス記号は、端子23aおよび29aがLEDのカソードにつながるマイナス端子であることを示す。
【0047】
また、マーク52およびマーク54の外形(四角形)は、端子21aおよび23aがLED群20につながる端子であることを示している。一方、マーク56およびマーク58の外形(円形)は、端子27aおよび29aがLED群30につながる端子であることを示している。
【0048】
このように、発光装置1は、セラミック基板上に設けられ、LEDのアノードに接続された配線を、LEDのカソードに接続された配線と区別するマークを備える。さらに、LED群20につながる配線を、LED群30につながる配線と区別するマークを備える。そして、これらを組み合わせることにより、端子21a、23a、27aおよび29aのそれぞれを識別することが可能となる。これにより、セラミック基板10の上に実装された複数の単極コネクタ40の組み合わせを容易に認識でき、リード線47の接続を誤りなく実施することが可能となる。
【0049】
また、
図1に示すレイアウトにおいて、端子21a、23a、27aおよび29aに実装された各レセプタクル部43の挿入方向IDは、全てX方向に平行である。これにより、発光装置1とリード線47との結合が容易となり作業性が向上する。
【0050】
さらに、各端子が設けられる領域のY方向の幅は、LED群20が実装された領域のY方向の幅、および、LED群30が実装された領域のY方向の幅のいずれか広い方よりも狭い。これにより、レセプタクル部43とプラグ部45とを嵌合させた状態において、リード線47のY方向のぶれ幅を狭くする。これにより、発光装置1を実装する照明装置の小型化を図ることができる。
【0051】
〔第2の実施形態〕
図5は、第2の実施形態に係る照明装置100の発光ユニット110を表す模式図である。
図5(a)は、発光ユニット110の側面および一部の断面を表す模式図であり、
図5(b)は、下面図である。
図6は、第2の実施形態に係る照明装置100の構成を表すブロック図である。
【0052】
照明装置100は、所謂ダウンライトであり、発光装置1を含む発光ユニット110と、点灯ユニット120と、を備える。本実施形態では、発光ユニット110と点灯ユニット120とは分離して設置される。
【0053】
図5(a)に示すように、発光ユニット110は、筐体60と、複数の放熱板63と、を有する。筐体60は、下方に向けて拡がる開口60aを有する。発光装置1は、開口60aの底面65に実装され、その発光面10aは下方に向く。筐体60は、例えば、ダイカスト成形されたアルミ筐体であり、開口60aの底面65から放熱板63を介して発光装置1の熱を効率良く放散させる。
【0054】
開口60aの側面には、反射ミラー69が設けられる。そして、発光装置1の下方には、反射ミラー69につながった透光性カバー71が配置される。すなわち、発光装置1は、開口60aの底面65と、透光性カバー71との間の空間に収容される。
【0055】
発光装置1には、単極コネクタ40を介して複数のリード線47が接続される。そして、筐体60に設けられた開口67を介して外部に引き出された複数のリード線47は、図示しない点灯ユニット120に接続される。
【0056】
発光装置1に小型化が可能な単極コネクタ41を用いることにより、照明装置100の小型化を図ることができる。例えば、底面65と、透光性カバー71との間の間隔は、単極コネクタ40の高さに制約を受ける場合があり、単極コネクタ41を低背化することにより発光装置1を収容する空間を小さくできる。
【0057】
図6に示すように、照明装置100は、LED群20およびLED群30を含む発光ユニット110と、LED群20およびLED群30に電力を供給する点灯ユニット120と、を備える。点灯ユニット120は、複数のリード線47を介して発光ユニット110に接続される第1点灯回路(以下、点灯回路75)と、第2点灯回路(以下、点灯回路77)を有する。
【0058】
複数の端子21a、23a、27aおよび29aには、それぞれ単極コネクタ40のレセプタクル部43が実装される。そして、複数のリード線47a〜47dのそれぞれの端には、レセプタクル部43に嵌合するプラグ部45が接続される。そして、レセプタクル部43とプラグ部45を嵌合させることにより、単極コネクタ40を介して配線21とリード線47aとの間、配線23とリード線47bとの間、配線27とリード線47cとの間、および、配線29とリード線47dとの間を接続する。
【0059】
すなわち、点灯回路75は、LED13のアノードにつながった端子21a、および、LED13のカソードにつながった端子23aを介してLED群20を駆動する。また、点灯回路77は、LED15のアノードにつながった端子27a、および、LED15のカソードにつながった端子29aを介してLED群20を駆動する。
【0060】
一方、点灯回路75および77は、例えば、商用電源82にコンセントプラグを介して接続される。また、点灯回路75および77は、基板10に実装された複数のLEDのうちの半分に電流を供給できる容量を持てば良く、1つの点灯回路で電力を供給する場合の半分の容量で済む。すなわち、低コストで信頼性の高い点灯回路を使用することができる。本実施形態では、基板10の上に2つのLED群が実装される例を示したが、これに限られる訳ではない。すなわち、3つ以上のLED群を実装し、それぞれに点灯回路を接続する形態も可能である。
【0061】
以上、第1および第2の実施形態によれば、基板10の発光領域に実装されるLEDの数を増やし、その光量を大きくすることができる。そして、基板10に実装されるLEDは、2つの群に分けられ、それぞれにつながる配線が設けられる。2つのLED群は、電流容量の小さな点灯回路によりそれぞれ駆動可能である。したがって、大光量の光源を電流容量の小さな点灯回路で駆動することが可能となり、高信頼化、低コスト化を図ることが可能となる。
【0062】
また、LEDチップを金属ワイヤを用いて直列接続するため、基板上にボンディングパッドを設ける必要が無い。このため、LEDチップを近接して実装することを可能とする。これにより、発光領域のサイズを小さくして発光装置1の小型化を図ると共に、発光ムラを無くすことができる。
【0063】
さらに、金属で構成されるベース43bを含むレセプタクル部43をセラミック基板上に実装することにより、その接合部における半田クラックの発生を抑制し、発光装置1および照明装置100の信頼性を向上させることができる。これは、複数の点灯回路により発光素子を駆動する上記の例に限らず、1つの点灯回路により駆動される発光装置、および、それを用いた照明装置においても同様の効果を得ることができる。
【0064】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。