(57)【要約】【課題】光源として発光ダイオードを使用する安全増防爆構造の照明装置を提供する。【解決手段】照明装置１００は、一面に開口部を設けた箱体状の筐体１０１に複数のランプ構造１０を表面に設けた基板１を適宜の位置に設けている。開口部には、強化ガラス等を使用した透明窓１０３を設けている。透明窓１０３の縁部の上面及び下面には、合成ゴム製のパッキン１０４を設け、前面枠１０２で透明窓１０３を筐体１０１に固定している。ランプ構造１０は、基板１に実装されたＬＥＤチップと基板に設けられた電極部とをワイヤによりワイヤボンディングし、ＬＥＤチップ、ワイヤ及び電極部を密閉する合成樹脂製の密閉部を備える。【選択図】図１
2010044872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
該基板に実装されたＬＥＤチップと
を備え、
前記基板に設けられた電極部と前記ＬＥＤチップとをワイヤボンディングしてあり、
前記ＬＥＤチップ及び電極部を密閉する合成樹脂製の密閉部を備えることを特徴とする安全増防爆構造の照明装置。
【請求項２】
前記基板に形成された導電性パターンを介して前記電極部と接続された導電部を備え、
該導電部は、
電線を機械的に接続してあることを特徴とする請求項１に記載の安全増防爆構造の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可燃性ガスや引火性液体などを取り扱う工場や事業所等の危険場所で使用する防爆用照明装置に関し、特に、光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する安全増防爆構造の照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネや環境配慮の観点から、白熱灯や蛍光灯に替わり発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用する照明装置が製品化されている。このような照明装置は、一般家庭やオフィスなどに設置するだけでなく、可燃性ガスや引火性液体などを取り扱う工場や事業所等にも設置したいという要望が高まっている。
【０００３】
このような危険場所に設置される電気機器に対しては、安全対策が施された構造とすることが要求され、耐圧防爆構造と安全増防爆構造の２つの防爆構造が用いられている。耐圧防爆構造は、電気機器の容器に侵入した爆発性雰囲気の内部爆発に対して、損傷を受けることなく耐え、かつ容器のすべての接合部又は構造上の開口部を通じて、外部の爆発性雰囲気に点火するのを防止することができる電気機器の防爆構造をいう。また、安全増防爆構造は、通常の使用中には、アーク又は火花が発生することがない電気機器に適用する防爆構造であり、異常なアーク及び火花の発生並びに過度な温度上昇の可能性に対して安全性を増すための手段が講じられた電気機器の防爆構造をいう。
【０００４】
耐圧防爆構造は、電気機器の容器を耐圧防爆構造にすれば電気機器内に収容された内容物に対する防爆上の要求事項がないので、比較的防爆化が容易であるものの、容器に対する堅牢性が要求されるため、照明装置の形状が大きくなるとともに重量も増え、コストも高くなる。これに対して、安全増防爆構造は、容器の強さに対する要求事項が耐圧防爆構造ほど厳しくないので、容器の小型軽量化を図ることができ、結果として電気機器の小型軽量化や低コスト化を実現することができる。
【０００５】
一方、発光ダイオードを用いた照明装置は、回路基板上に表面実装型の発光ダイオードを半田付けしたもの、あるいは、回路基板に発光ダイオードランプのリードフレームを挿入して半田付けしたものを照明装置内に収容している（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−１３３５９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の照明装置では、一般的に基板上に電子部品（例えば、ＬＥＤなど）を実装する場合、電子部品の端子を半田付けにより基板に接続しており、半田付けのみによる接続では、安全増防爆構造の要求を満たすことができない。また、基板上の電気的絶縁距離（例えば、絶縁空間距離や沿面距離など）がＬＥＤなどの外形形状によって決定され、安全増防爆構造の要求を満たすことが困難であった。また、発光ダイオードを用いた防爆用照明装置においては、小型軽量化や低コスト化を実現できる安全増防爆構造を採用することが要望されていた。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、光源として発光ダイオードを使用する安全増防爆構造の照明装置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】
【０００８】
第１発明に係る安全増防爆構造の照明装置は、基板と、該基板に実装されたＬＥＤチップとを備え、前記基板に設けられた電極部と前記ＬＥＤチップとをワイヤボンディングしてあり、前記ＬＥＤチップ及び電極部を密閉する合成樹脂製の密閉部を備えることを特徴とする。
【０００９】
第２発明に係る安全増防爆構造の照明装置は、第１発明において、前記基板に形成された導電性パターンを介して前記電極部と接続された導電部を備え、該導電部は、電線を機械的に接続してあることを特徴とする。
【００１０】
第１発明にあっては、基板に実装されたＬＥＤチップと基板に設けられた電極部とをワイヤボンディングし、ＬＥＤチップ及び電極部を密閉する合成樹脂製の密閉部を備える。これにより、発光部としてのＬＥＤチップを爆発性雰囲気に直接触れないようにすることができるとともに、ＬＥＤチップを密閉した密閉部をランプ構造とみなすことができ、発光部の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【００１１】
第２発明にあっては、基板に形成された導電性パターンを介して電極部と接続された導電部を備え、該導電部には、電線を機械的に接続してある。機械的接続は、例えば、緩止めを施したねじ締め、リベット締め又は圧着接続などの接続方式である。これにより、ＬＥＤチップを設けた基板の導電部とＬＥＤチップへ電力を供給するための電線との接続部分を発熱又は振動等による接触不良を防止することができ、導電部の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、光源として発光ダイオードを用いた安全増防爆構造の照明装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る安全増防爆構造の照明装置１００の構造の一例を示す模式図である。照明装置１００は、一面に開口部を設けた箱体状の筐体１０１に複数のランプ構造１０を表面に設けた基板１を適宜の位置に設けている。なお、基板１は、ランプ構造１０が開口部に向くように配置してある。開口部には、強化ガラス又は強化ガラスと同等以上の強度を有する難燃性物質を使用した透明窓１０３を設けている。透明窓１０３の縁部の上面及び下面には、合成ゴム製のパッキン１０４を設け、前面枠１０２で透明窓１０３を筐体１０１に固定している。
【００１４】
なお、上述の照明装置１００の構造は一例であって、これに限定されるものではなく、透明窓１０３の上方から見た形状が、正方形、長方形又は円形であってもよい。また、図１の例では基板１を１つ設ける構成であるが、複数の基板１を設ける構成でもよい。また、筐体１０１の開口部を複数設け、それぞれの開口部に透明窓１０３を設けることもできる。
【００１５】
なお、安全増防爆構造の照明装置は、以下の要求事項を満たす必要がある。すなわち、基板上の電気的絶縁距離（沿面距離及び絶縁空間距離）を確保すること、及び導電部の接続方法を満たすことである。
【００１６】
図２はランプ構造１０の一例を示す断面図である。図２において、１はアルミ板等の基板である。基板１は、アルミニウム合金でもよい。また、基板１は、素地でもよく、あるいはアルマイト処理を施したものでもよい。基板１の少なくとも発光部としてのＬＥＤチップ（ベアチップ）２が装着される面（装着後のＬＥＤチップ２の周辺）は光沢を有し、ＬＥＤチップ２が発する光を反射することができる。
【００１７】
基板１上には、ＬＥＤチップ２を配置するための開口部９を有する熱可塑性樹脂フィルム基板３を熱プレスにより装着してある。熱プレスは、例えば、２００℃程度の比較的低い温度で行うことができる。また、熱プレスにより熱可塑性樹脂フィルム基板３を基板１に装着することができる。
【００１８】
熱可塑性樹脂フィルム基板３は、絶縁フィルム３ａの表面に銅箔３ｂを形成したものである。なお、銅箔３ｂは、不要な部分を削除することにより、熱可塑性樹脂フィルム基板３を熱プレスにより基板１に装着する前に予め回路パターン（導電性パターン）を形成してある。なお、熱可塑性樹脂フィルム基板３上の電気的絶縁距離として、例えば、沿面距離は、１．８ｍｍ以上である。また、沿面距離は、ＬＥＤチップ２、…に電力を供給するための電源電圧の大小に応じて適宜決定することができる。
【００１９】
熱可塑性樹脂フィルム基板３の開口部９内に配置するようにしてＬＥＤチップ２を基板１上に装着してある。ＬＥＤチップ２の装着には、例えば、透明ペーストを用いることができる。ＬＥＤチップ２の電極と銅箔３ｂの電極部との間は、金線５によりワイヤボンディングしてある。なお、金線５によりワイヤボンディングされる銅箔３ｂの箇所（電極部）には、予め金メッキを施してある。
【００２０】
銅箔３ｂの金メッキを施した箇所を除いて銅箔３ｂの表面にレジスト層４を形成してある。熱可塑性樹脂フィルム基板３の開口部９の周囲には半透明シリコン等のシリコン材６を周設してあり、シリコン材６で囲まれる領域には、透明シリコン等のシリコンポッティング材８を充填してある。シリコンポッティング材８は、発光部としてのＬＥＤチップ２、金線５及び銅箔３ｂの金メッキを施した箇所（電極部）を密閉する密閉部としての機能を有する。
【００２１】
また、シリコン材６の上部には、蛍光体シート７を接着してある。蛍光体シート７により、例えば、白色光を発生する白色発光ダイオードとしての機能を実現することができる。
【００２２】
上述のような構成により、発光部としてのＬＥＤチップ２を爆発性雰囲気に直接触れないようにすることができるとともに、基板１上のＬＥＤチップ２を密閉した密閉部（ＬＥＤチップ２、金線５、銅箔３ｂの金メッキを施した箇所及びこれらを密閉するシリコンポッティング材８）をランプ構造１０とみなすことができ、発光部の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【００２３】
発光部としてのＬＥＤチップを備えたランプ構造は、上述の例に限定されるものではなく、他の構成のものでもよい。次に他のランプ構造について説明する。図３はランプ構造２０の一例を示す断面図である。図３に示すように、ランプ構造２０は、アルミ基板又は銅基板等の基板１上に絶縁層２１を形成し、絶縁層２１の表面に銅箔２２による回路パターン（導電性パターン）を形成している。そして、銅箔２２による回路パターンの上にＬＥＤチップ２を実装し、ＬＥＤチップ２と銅箔２２の金メッキを施した部分（電極部）との間を金線５、５によりワイヤボンディングしている。
【００２４】
ＬＥＤチップ２の実装部分（ＬＥＤチップ２の周辺部）及びワイヤボンディングの部分（電極部）を除いた銅箔２２による回路パターンの表面には、レジスト層２４を形成してある。なお、基板１の材質には、アルミ又は銅以外の金属、樹脂又はセラミック等を用いることもできる。
【００２５】
レジスト層２４の上面には、ＬＥＤチップ２を囲むように囲繞部２６を設けている。囲繞部２６は、ＬＥＤチップ２及び金線５の高さよりも高くなるように所定の高さ寸法を有し、平面視で所定の幅を有する環状、あるいは矩形状に形成することができる。例えば、囲繞部２６は、ＬＥＤチップ２の周囲に粘度の高い樹脂をディスペンサーで所定の高さを保った状態で塗布し、塗布した樹脂を硬化させることで形成することができる。囲繞部２６には、例えば、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の透光性の樹脂を用いることができる。
【００２６】
囲繞部２６で囲まれた内側に、ＬＥＤチップ２、金線５、ワイヤボンディングの部分（電極部）を密閉するために透光性の樹脂を充填して密閉部２８を形成してある。密閉部２８は、ＬＥＤチップ２の真上付近にあたる中央部の厚さが囲繞部２６の高さよりも盛り上がった凸状に形成されており、例えば、ドーム状の形状をなしている。
【００２７】
ＬＥＤチップ２は青色光を発生するＬＥＤチップであり、密閉部２８を構成する樹脂には、青色光をより長波長の光へ変換する蛍光体を混合してある。これにより、ＬＥＤチップ２が発生する青色光の一部が、密閉部２８に含まれる蛍光体によって波長変換され、白色光を発光する白色ＬＥＤとして機能する。
【００２８】
上述のような構成により、発光部としてのＬＥＤチップ２を爆発性雰囲気に直接触れないようにすることができるとともに、基板１上のＬＥＤチップ２を密閉した密閉部２８（ＬＥＤチップ２、金線５、銅箔２２の金メッキを施した箇所及びこれらを密閉した部分）をランプ構造２０とみなすことができ、発光部の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【００２９】
図４はランプ構造３０の一例を示す断面図である。図４に示すように、ランプ構造３０は、アルミ基板又は銅基板等の基板１上に絶縁層３１を形成し、絶縁層３１の表面に銅箔３２による回路パターン（導電性パターン）を形成している。そして、銅箔３２による回路パターンの上にＬＥＤチップ２を実装し、ＬＥＤチップ２と銅箔３２の金メッキを施した部分（電極部）との間を金線５、５によりワイヤボンディングしている。
【００３０】
銅箔３２による回路パターンの上には、ＬＥＤチップ２、金線５、ワイヤボンディングされた銅箔３２の部分を囲むように開口した開口部を有するガラス基板等の絶縁基板３４を接着剤３３で接着してある。そして、絶縁基板３４の表面にはレジスト層３５を形成してある。
【００３１】
絶縁基板３４の開口部では、銅箔３２による回路パターンが露出し、絶縁基板３４の側壁に囲まれている。かかる開口部にＬＥＤチップ２を実装し、ＬＥＤチップ２と銅箔３２の金メッキを施した部分（電極部）との間を金線５、５によりワイヤボンディングしている。
【００３２】
そして、上述の開口部の内側に、ＬＥＤチップ２、金線５、ワイヤボンディングの部分（電極部）を密閉するために透光性の樹脂を充填して密閉部３８を形成してある。ＬＥＤチップ２は青色光を発生するＬＥＤチップであり、密閉部３８を構成する樹脂には、青色光をより長波長の光へ変換する蛍光体を混合してある。これにより、ＬＥＤチップ２が発生する青色光の一部が、密閉部３８に含まれる蛍光体によって波長変換され、白色光を発光する白色ＬＥＤとして機能する。
【００３３】
上述のような構成により、発光部としてのＬＥＤチップ２を爆発性雰囲気に直接触れないようにすることができるとともに、基板１上のＬＥＤチップ２を密閉した密閉部３８（ＬＥＤチップ２、金線５、銅箔３２の金メッキを施した箇所及びこれらを密閉した部分）をランプ構造３０とみなすことができ、発光部の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【００３４】
なお、上述の図３又は図４の例において、図２の例のように、蛍光体シートを用いることもできる。また、図２の例において、蛍光体シート７に代えて、図３又は図４の例のように、蛍光体を含む樹脂でＬＥＤチップ２等を密閉することもできる。
【００３５】
図５は基板１の導電部５０の構成の一例を示す説明図である。導電部５０は、基板１に形成された回路パターンとしての銅箔３と、基板１のＬＥＤチップ２に電力を供給するための電源装置（電源部）からの電線６０とを接続する接続部分である。図５において、銅箔３は基板１の両面に形成してあるが、片面だけでもよい。
【００３６】
図５に示すように、基板１にビス５１を挿通するための挿通孔を形成してあり、ばね座金５３、平座金５２、電線６０の先端部に圧着した圧着端子６１を通したビス５１を基板１の挿通孔に通した後、基板１の裏側で平座金５２、ばね座金５３を通し、ナット５４で締め付ける。ビス５１、ナット５４等による機械的に接続を行うことで、基板１の銅箔３と電線６０とを確実に接続することができ、ばね座金５３が緩止めの機能を果たす。これにより、ＬＥＤチップ２を設けた基板１の導電部５０とＬＥＤチップ２へ電力を供給するための電線６０との接続部分を発熱又は振動等による接触不良を防止することができ、導電部５０の安全増防爆構造の要求事項を満たすことができる。
【００３７】
機械的接続としては、上述のような緩止めを施したねじ締めに限定されるものではなく、リベット締め、圧着接続などでもよい。また、スリーブ、バインド線などで補強した半田付け（半田付けのみではない）でもよい。  
【００３８】
なお、上述の実施の形態において、基板１のランプ構造（１０、２０、３０）以外の導電パターン部は、電気的絶縁距離（例えば、絶縁空間距離や沿面距離など）が安全増防爆構造の要求事項を満たすものである。
【００３９】
図６は本発明に係る安全増防爆構造の照明装置２００の構造の一例を示す模式図である。図１の例との違いは、基板１上のＬＥＤチップ２に電力を供給するための電源部２０３を内蔵している点である。図１の例を同様の箇所は同一の符号を付して説明を省略する。図６に示すように、容器本体２０１に電源部２０３を収容し、上部に容器蓋部２０２を取り付けてあり、容器全体（２０１、２０２）は、防爆構造（例えば、耐圧防爆構造）をなしている。また、図示していないが、電源部２０３からの電線は、図５に示す例の如く基板１に接続してある。なお、図１で示したように、電源部は、安全増防爆構造の照明装置１００の外部に別置とすることもできる。また、図１の例の照明装置１００は、電源部２０３を内蔵しない分だけ、図６の例の照明装置２００よりも小型軽量化や低コスト化を図ることができる。
【００４０】
これにより、照明装置と別個に電源部（電源装置）を設置する必要がなく、電源部を内蔵した安全増防爆構造の照明装置を提供することができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、光源として発光ダイオードを用いた安全増防爆構造の照明装置を実現することができる。そして、照明装置を耐圧防爆構造とするよりも簡単な構造で作製することができるので、コストを抑えることができるとともに、小型、軽量、かつ安価な防爆用照明装置を提供することができる。
【００４２】
上述の実施の形態では、発光部としてのＬＥＤチップ、金線、銅箔の電極部などを密閉する密閉部をＬＥＤチップの周囲部のみに限定して設けてあるので、複数のＬＥＤチップを設けた基板にあっては、各ＬＥＤチップの周辺部をランプ構造とすることができる。そして、例えば、基板全体を密閉するような場合に比べて、密閉部としての合成樹脂の量を低減することができ、重量の増加やコストアップを抑制することができる。また、密閉部は、ＬＥＤチップや金線を保護するための電気絶縁材を必要とするが、これと兼用することができ、コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る安全増防爆構造の照明装置の構造の一例を示す模式図である。
【図２】ランプ構造の一例を示す断面図である。
【図３】ランプ構造の一例を示す断面図である。
【図４】ランプ構造の一例を示す断面図である。
【図５】基板の導電部の構成の一例を示す説明図である。
【図６】本発明に係る安全増防爆構造の照明装置の構造の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  基板
２  ＬＥＤチップ
３  熱可塑性樹脂フィルム基板
３ａ  絶縁フィルム
３ｂ  銅箔（電極部）
４  レジスト層
５  金線（ワイヤ）
６  シリコン材
７  蛍光体シート
８  シリコンポッティング材（密閉部）
１０、２０、３０  ランプ構造
２２、３２  銅箔（電極部）
２８、３８  密閉部
５０  導電部
６０  電線
２０１  容器本体
２０２  容器蓋部
２０３  電源部
【図１】
2010044872.tif 000003
【図２】
2010044872.tif 000004
【図３】
2010044872.tif 000005
【図４】
2010044872.tif 000006
【図５】
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【図６】
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