特開 2022-38722 発光モジュール及び照明器具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022038722

(43)【公開日】2022-03-10

(54)【発明の名称】発光モジュール及び照明器具

(51)【国際特許分類】

   F21V 19/00 20060101AFI20220303BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20220303BHJP

   F21Y 115/10 20160101ALN20220303BHJP

   F21Y 105/14 20160101ALN20220303BHJP

【ＦＩ】

F21V19/00 150

F21S2/00 100

F21V19/00 170

F21Y115:10 500

F21Y105:14

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020143357

(22)【出願日】2020-08-27

(71)【出願人】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】特許業務法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】山口 信一

【テーマコード（参考）】

3K013

【Ｆターム（参考）】

3K013AA06

3K013BA01

3K013CA05

3K013CA07

(57)【要約】

【課題】金属プリント配線板と発光モジュールが取り付けられる板金との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制を図るためのシートを必要としない発光モジュール及び照明器具を提供する。
【解決手段】発光モジュールは、照明器具を構成する板金に取り付けられる発光モジュールであって、金属からなるベース基板と、ベース基板の一方の面に形成された絶縁層と、を有する金属プリント配線板と、光源が実装されたプリント回路層であって、ベース基板の一方の面に絶縁層を介して形成されたプリント回路層と、を備え、絶縁層の厚さが、１８０μｍよりも大きく、ベース基板の厚さの５分の２以下であるものである。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

照明器具を構成する板金に取り付けられる発光モジュールであって、
金属からなるベース基板と、前記ベース基板の一方の面に形成された絶縁層と、を有する金属プリント配線板と、
光源が実装されたプリント回路層であって、前記ベース基板の一方の面に前記絶縁層を介して形成された前記プリント回路層と、
を備え、
前記絶縁層の厚さが、１８０μｍよりも大きく、前記ベース基板の厚さの５分の２以下である発光モジュール。

【請求項2】

前記絶縁層は、複数の層によって形成されている請求項１に記載の発光モジュール。

【請求項3】

前記絶縁層の厚さが、２００μｍ以上、３５０μｍ以下である請求項１又は２に記載の発光モジュール。

【請求項4】

前記ベース基板の厚さが、７００μｍ以上である請求項１～３のいずれか１項に記載の発光モジュール。

【請求項5】

前記プリント回路層の面積が、１００００ｍｍ^２以上である請求項１～４のいずれか１項に記載の発光モジュール。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか１項に記載の発光モジュールと、
前記発光モジュールが取り付けられる前記板金と、
を備え、
前記金属プリント配線板が前記板金に直接取り付けられている照明器具。

【請求項7】

前記金属プリント配線板と電気接続されており、前記光源に電力を供給する点灯装置を更に備え、
前記点灯装置が非絶縁型電源である請求項６に記載の照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、光源が実装された金属プリント配線板を備えた発光モジュール及びこの発光モジュールを備えた照明器具に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、照明器具を構成する板金に取り付けられる発光モジュールであって、金属からなるベース基板と、ベース基板の一方の面に形成された絶縁層と、を有する金属プリント配線板を備えた発光モジュールが提供されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５３１９８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１の発光モジュールは、金属プリント配線板に形成された絶縁層の厚さが薄い。そのため、特許文献１の従来の発光モジュールは、照明器具を構成する板金に発光モジュールを直付けした際に大地間の漏れ電流が大きくなる場合があり、絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制の両方又は一方を満足させることができない場合がある。そのため、特許文献１の発光モジュールは、光源が実装された金属プリント配線板と発光モジュールが取り付けられる板金との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制を図るためのシートが必要となる。

【0005】

本開示は、上記のような課題を解決するものであり、金属プリント配線板と発光モジュールが取り付けられる板金との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制を図るためのシートを必要としない発光モジュール及び照明器具を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る発光モジュールは、照明器具を構成する板金に取り付けられる発光モジュールであって、金属からなるベース基板と、ベース基板の一方の面に形成された絶縁層と、を有する金属プリント配線板と、光源が実装されたプリント回路層であって、ベース基板の一方の面に絶縁層を介して形成されたプリント回路層と、を備え、絶縁層の厚さが、１８０μｍよりも大きく、ベース基板の厚さの５分の２以下であるものである。

【0007】

本開示に係る照明器具は、上記構成の発光モジュールと、当該発光モジュールが取り付けられる板金と、を備え、金属プリント配線板が板金に直接取り付けられているものである。

【発明の効果】

【0008】

本開示の発光モジュールは、絶縁層の厚さが、１８０μｍよりも大きく、ベース基板の厚さの５分の２以下である。発光モジュールは、当該構成により絶縁性能の向上を図ることができ、浮遊容量の減少による漏れ電流の抑制を図ることができる。そのため、発光モジュールは、金属プリント配線板と発光モジュールが取り付けられる板金との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制を図るためのシートを設ける必要がない。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態に係る照明器具及び発光モジュールの断面模式図である。

【図2】比較例に係る照明器具及び発光モジュールの断面模式図である。

【図3】実施の形態に係る照明器具の模式図及び発光モジュールの正面模式図である。

【図4】実施の形態に係る発光モジュールの断面模式図及び大地間の漏れ電流に関わる式である。

【図5】実施の形態に係る発光モジュールの絶縁層の厚さとベース基板の厚さとの比率と、リフロー後の金属プリント配線板の反りの影響の結果とを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の実施の形態に係る発光モジュール１０及び照明器具１００について、図面を参照して説明する。なお、明細書に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。また、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語あるいは向きを適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上用いる記載であり、装置、器具、あるいは部品等の配置、方向及び向きを限定するものではない。方向あるいは向きを表す用語は、例えば、上、下、右、左、前、後、表または裏等がある。

【0011】

実施の形態．
（照明器具１００）
図１は、実施の形態に係る照明器具１００及び発光モジュール１０の断面模式図である。図１に示すように、照明器具１００は、発光モジュール１０と、発光モジュール１０が取り付けられる板金５と、を備える。照明器具１００は、発光モジュール１０の金属プリント配線板６が板金５に直接取り付けられている。

【0012】

図２は、比較例に係る照明器具１００Ｌ及び発光モジュール１０Ｌの断面模式図である。比較例に係る照明器具１００Ｌ及び発光モジュール１０Ｌは、発光モジュール１０の金属プリント配線板６が板金５に直接取り付けられていない。比較例に係る照明器具１００Ｌ及び発光モジュール１０Ｌは、光源４が実装された金属プリント配線板６と発光モジュール１０Ｌが取り付けられる板金５との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制の一方または両方を図るためのシート８が必要となる。

【0013】

これに対し、図１に示す照明器具１００及び発光モジュール１０は、絶縁層２の厚さを特定することによって、絶縁耐圧性能を高め大地間の漏れ電流を抑えることができる。そのため、照明器具１００は、ベース基板１と板金５と間に比較例に示すシート８を設ける必要がない。

【0014】

図３は、実施の形態に係る照明器具１００の模式図及び発光モジュール１０の正面模式図である。照明器具１００は、図３に示すように点灯装置９を備えている。点灯装置９は、金属プリント配線板６と電気接続されており、光源４に電力を供給する。点灯装置９は、非絶縁型電源である。非絶縁型電源は、入力と出力とが電気的に絶縁されていない。そのため、入力と大地との間の漏れ電流が大きくなる傾向にある。非絶縁型電源を用いる時は、漏れ電流が大きくなる傾向にあるため実施の形態に係る照明器具１００及び発光モジュール１０にはより有効である。発光モジュール１０の金属プリント配線板６にはコネクタ７が実装されている。コネクタ７は、複数の光源４に接続された電線が取り付けられ、コネクタ７と点灯装置９とが電気的に接続されている。

【0015】

（発光モジュール１０）
発光モジュール１０は、金属からなるベース基板１と、ベース基板１の一方の面に形成された絶縁層２と、を有する金属プリント配線板６を有する。また、発光モジュール１０は、光源４が実装されたプリント回路層３であって、ベース基板１の一方の面に絶縁層２を介して形成されたプリント回路層３を有する。発光モジュール１０は、照明器具１００を構成する板金５に取り付けられる。

【0016】

ベース基板１は、アルミ等をベース材料とする金属基板である。ベース基板１は、ベース基板１と板金５との間に絶縁耐圧性能の確保及び漏れ電流の抑制を図るための図２に示すシート８等を配置することなく板金５に直接取り付けられる。ベース基板１は、厚さが７００μｍ以上であることが望ましい。また、プリント回路層３の電極面積Ｓは、１００００ｍｍ^２以上であることが望ましい。プリント回路層３の電極面積Ｓは、面積が大きくなるほど絶縁層厚を上げることが有効になる。なお、ベース基板１の厚さ、プリント回路層３の厚さ、後述する絶縁層２の厚さは、ベース基板１、プリント回路層３及び絶縁層２の積層方向における各部材の厚さである。

【0017】

絶縁層２は、エポキシ樹脂等の絶縁性材料から形成されている。絶縁層２は、複数の層によって形成されている。絶縁層２は、ピンホール対策となるため、製造工程で複数回塗り重ねられることによって形成されることが望ましい。

【0018】

光源４は、ベース基板１上に形成されたプリント回路層３に実装される電子部品である。光源４は、電力の供給を受けて発光する。本実施の形態では、光源４として、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）を用いる。光源４の形状は様々なものがあり、樹脂パッケージで覆われた表面実装型のもの、あるいは、セラミックパッケージにドーム型のレンズが付いた表面実装型のもの等がある。

【0019】

プリント回路層３には、配線パターンが形成されている。プリント回路層３は、コネクタ７を介して点灯装置９と接続されており、点灯装置９からプリント回路層３に所定の電流が流れることで光源４を点灯させることができる。

【0020】

図４は、実施の形態に係る発光モジュール１０の断面模式図及び大地間の漏れ電流に関わる式である。図４に示すように、誘電体となる絶縁層２の浮遊容量Ｃは、「Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ」で表すことができる。なお、εは誘電率であり、Ｓは電極面積であり、ｄは誘電体の厚さである。

【0021】

図２に示した比較例に係る照明器具１００Ｌ及び発光モジュール１０Ｌ等の従来の絶縁層２の厚さは、例えば、１２０μｍである。従来の絶縁層２の厚さ（例えば、１２０μｍ）では、誘電体となる絶縁層２の厚さｄが薄いため、プリント回路層３とベース基板１との間に生じる浮遊容量Ｃが、ガラスエポキシ基板等の他のリジット基板よりも大きくなり、大地間の漏れ電流が増加する。

【0022】

一般的に照明器具及び発光モジュールは、プリント回路層３の面積である電極面積Ｓ、発光モジュール１０以外の点灯装置、及び、電線等からの漏れ電流にもよるが、照明器具１００全体の大地間の漏れ電流を抑えることが必要となる場合がある。そのためには、誘電体となる絶縁層２の浮遊容量Ｃが小さい方が望ましい。

【0023】

実施の形態に係る発光モジュール１０は、絶縁層２の厚さが、１８０μｍよりも大きく、ベース基板１の厚さの５分の２以下である。また、絶縁層２の厚さは、２００μｍ以上、３５０μｍ以下であることが更に望ましい。

【0024】

図５は、実施の形態に係る発光モジュール１０の絶縁層２の厚さとベース基板１の厚さとの比率と、リフロー後の金属プリント配線板６の反りの影響の結果とを示す図である。図５に示すように、基板の反りについて、金属プリント配線板６では、絶縁層厚：ベース基板厚比で４００：８６０(１：２．２)で基板が反り、３００:１０６０(１：３．５)で基板が反らない。ベース基板１と絶縁層２とは線膨張係数が異なる。そのため、発光モジュール１０は絶縁層２を厚くしすぎるとリフロー時に金属プリント配線板６に反りが発生してしまう。そのため、絶縁層２の厚さの上限は、ベース基板１の厚さの５分の２以下とすることが望ましい。

【0025】

（照明器具１００及び発光モジュール１０の作用効果）
照明器具１００及び発光モジュール１０は、絶縁層２の厚さを１８０μｍよりも大きくすることによって絶縁性能向上を図ることができ、浮遊容量Ｃの減少による漏れ電流の抑制を図ることができる。

【0026】

照明器具１００及び発光モジュール１０は、絶縁層２の厚さがベース基板１の厚さの５分の２以下に形成されていることによって、金属プリント配線板６の反りを抑制することができる。

【0027】

絶縁層２は、複数の層によって形成されている。絶縁層２は、製造工程で複数回塗り重ねて形成されることによって絶縁層２にピンホールが形成されることを抑制することができる。

【0028】

照明器具１００及び発光モジュール１０は、このように絶縁層２の厚さを絶縁層としての特性と、ベース基板１の特性及び厚さとを考慮して厚くすることで、絶縁耐圧性能を高め大地間の漏れ電流を抑えることができる。そのため、照明器具１００は、ベース基板１と板金５との間に比較例に示すシート８を設ける必要がない。照明器具１００及び発光モジュール１０は、シート８を設ける必要がなく、金属プリント配線板６を板金５に直付けできるため部品点数を減らすことができ、組立工数減によるトータルコストを削減することができる。

【符号の説明】

【0029】

１ ベース基板、２ 絶縁層、３ プリント回路層、４ 光源、５ 板金、６ 金属プリント配線板、７ コネクタ、８ シート、９ 点灯装置、１０ 発光モジュール、１０Ｌ 発光モジュール、１００ 照明器具、１００Ｌ 照明器具。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】