(57)【要約】【課題】半導体発光素子が異常に発熱したときに誘発されやすい発煙や発火などの発生を抑制可能な半導体光源モジュールを提供する。【解決手段】半導体発光素子43に対する通電路の配線パターン42と、配線パターンと電気的接続されるコネクタ45用の電極パッドPDと、その電極パッドよりも発光素子43から遠方に形成され、発光素子と電気的に絶縁されたコネクタ固定パッドPK、電極パッドと半田付けされて導通している端子部及びコネクタ固定パッドと半田付けされている固定用端子部とを有すると共に点灯装置と有線結合されるコネクタ45とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に実装された半導体発光素子と；
基板上に形成され、半導体発光素子への給電経路を構成する配線パターンと；
配線パターンと電気的接続されると共に、基板上に形成されたコネクタ用の電極パッドと；
電極パッドよりも、半導体発光素子から遠方の基板上に形成され、半導体発光素子と電気的に絶縁されたコネクタ固定パッドと；
電極パッドと半田付けされて導通している端子部及びコネクタ固定パッドと半田付けされている固定用端子部とを有すると共に、点灯装置と有線結合されるコネクタと；
を備えていることを特徴とする半導体光源モジュール。
【請求項２】
請求項１記載の半導体光源モジュールと；
半導体光源モジュールのコネクタとワイヤ接続され、半導体光源モジュールへの点灯電力を生成する点灯装置と;
半導体光源モジュールを載置すると共に点灯装置を収容するランプ筐体と；
半導体光源モジュールからの光放射を遮らないようにランプ筐体に配設され、外部の電源と点灯装置を導通する給電部と；
を備えていることを特徴とするランプ。
【請求項３】
請求項２記載のランプと；
ランプの給電部と結合するソケットを有する器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を用いた半導体光源モジュール、このモジュールを用いたランプ及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源として用いた電球形などのランプが実用化され始めている。この種のランプの構造は、ＬＥＤチップを用いた光源モジュールがホルダの一端側に搭置され、またこの光源モジュールを覆うようにグローブが取り付けられており、ホルダの他端側は絶縁部材を介して口金が取り付けられている。そして、絶縁部材の内側等のホルダの内部空間に点灯回路が収納されており、その点灯回路と光源モジュールとは、コネクタ配線などにより結線されている。
【０００３】
ここで、半導体発光素子は、その動作中に発熱を伴い、またその温度上昇と共に発光効率が低下するため、光源モジュールを搭置するホルダは、アルミニウムなどの金属で構成し、さらには、その周囲に放熱フィンなどを形成して、外部への放熱に寄与させるように構成することが多い。
【０００４】
また、光源モジュールとホルダとは、その間での熱伝導を良好に保つため、両者をネジ止めしたり、熱伝導性の接着剤で面接合を確実なものとしている。
【０００５】
なお、光源モジュールには、ＬＥＤチップが搭載された接続端子付きの発光体を実装するＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージや、基板上に多数のＬＥＤチップを実装したＣＯＢ（Chip On Board）モジュールなどが用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−３７９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体発光素子が何らかの不具合により、異常発熱した場合には、光源モジュールとホルダとの熱膨張差が顕著となり、両者を接合する接着剤の剥がれや螺合した箇所での破損や緩みが生じやすく、その結果、ホルダから光源モジュールが脱落するという不具合が生じやすくなる。
【０００８】
脱落が発生すると、異常に高温となっている光源モジュールがグローブなどに接触してそれらを焼損させたり、発煙や発火などの二次的被害を誘発する危惧がある。
【０００９】
特に、基板上に多数のＬＥＤチップを高密度で集中的に実装したＣＯＢモジュールにおいては、点灯時の温度分布が急峻となる傾向にあるため、上記不具合を未然に防止しなければならない。
【００１０】
通常は、これらに対する実用上の安全性を十分に保っているが、多振動などの過酷な使用環境や予期せぬ固定不良が重なった場合においても、これらの不具合を生じさせないような対策が望まれている。
【００１１】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、半導体発光素子の異常発熱と、ホルダからの光源モジュールの脱落が重なった場合でも、二次的な被害を抑制することができる半導体光源モジュール、ランプ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】
【００１２】
請求項１記載の半導体光源モジュールは、基板上に実装された半導体発光素子と；基板上に形成され、半導体発光素子への給電経路を構成する配線パターンと；配線パターンと電気的接続されると共に、基板上に形成されたコネクタ用の電極パッドと；電極パッドよりも、半導体発光素子から遠方の基板上に形成され、半導体発光素子と電気的に絶縁されたコネクタ固定パッドと；電極パッドと半田付けされて導通している端子部及びコネクタ固定パッドと半田付けされている固定用端子部とを有しているコネクタと；を備えていることを特徴とする。
【００１３】
本発明及び後述の発明において、半導体発光素子は、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）やＥＬなどを包含し、その形態としては、表面実装（ＳＭＤ）タイプの他、例えば、基板上に複数のＬＥＤチップを実装し、蛍光体を混合した透明樹脂を塗布して封止樹脂層を形成した所謂ＣＯＢ（Chip On Board）と称される形態に分類されるものであっても良い。
【００１４】
請求項２記載のランプは、請求項１記載の半導体光源モジュールと；半導体光源モジュールのコネクタとワイヤ接続され、半導体光源モジュールへの点灯電力を生成する点灯回路と；半導体光源モジュールを載置すると共に点灯回路を収容するランプ筐体と；半導体光源モジュールからの光放射を遮らないようにランプ筐体に配設され、外部の電源と点灯回路を導通する給電部と；を備えていることを特徴とする。
【００１５】
ランプ筐体は、半導体光源モジュールの放熱を行うために、例えばアルミニウムなどの金属で構成することや、その表面をアルマイト処理することが好ましく、必要に応じて外表面積を増大する放熱フィンなどを付加することができる。また、必要に応じて、半導体光源モジュールを搭置する筐体部分と点灯回路等を収容する筐体部分を別部材で構成させたものも包含する。
【００１６】
さらには、半導体光源モジュールからの光放射に対して、光拡散性を付与し又は配光特性を補正するため、若しくはそのモジュールを保護等するために、光透過性のカバーやグローブなどをランプ筐体に取着させたものであっても良い。
【００１７】
給電部は、例えばＥ１７形やＥ２６形などの一般照明電球用のソケットに適合した各種汎用口金の他、用途等に応じた形態のものであって良い。
【００１８】
請求項３記載の照明器具は、請求項２記載のランプと；ランプの給電部と結合するソケットを有する器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１記載の半導体光源モジュールによれば、コネクタ自体を固定するコネクタの固定用端子が、コネクタの端子部よりも半導体発光素子から遠方に形成されたコネクタ固定パッドに半田付けされているため、半導体発光素子による熱影響は、コネクタの固定用端子と固定パッドとを付着する半田よりもコネクタの端子部と電極パッドとを付着する半田が受けやすくなる。したがって、半導体発光素子が異常発熱したときに、相対的に半導体発光素子より遠方に位置する後者の半田よりも、コネクタの端子部と電極パッドとを付着する半田が先に溶融し、コネクタを電気的に開放し易くなる。
【００２０】
その結果、コネクタの開放に伴い半導体発光素子への通電が遮断され、コネクタの固定用端子の半田の溶融が軽減されてコネクタと基板との固着が損なわれ難くなる。
【００２１】
これにより、半導体光源モジュールが組み込まれた機器から脱落したときであっても、コネクタが電線により点灯装置と結線されている場合には、その電線により半導体光源モジュールの落下が規制され、二次的被害の誘発を軽減することができる。
【００２２】
請求項２及び請求項３記載の発明においても、上記発明と同様の作用が奏されることになり、半導体光源モジュールの異常発熱とランプ筐体からの離脱が重なった場合においても、その離脱はワイヤにより規制され、二次的被害の誘発を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すランプの断面図である。
【図２】同上ランプのランプ筐体および半導体光源モジュールを一端側から見た正面図である。
【図３】同上ランプのランプ筐体を一端側から見た正面図である。
【図４】同上ランプの側面図である。
【図５】同上ランプを用いた照明器具の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２５】
図１ないし図５に第１の実施の形態を示す。
【００２６】
図１ないし図４において、11は所謂電球形状を呈するランプで、この電球形のランプ11は、金属製のランプ筐体12、このランプ筐体12の一端側（電球形ランプ11のランプ軸の一端側）に取り付けられた半導体光源モジュール13、ランプ筐体12の内部空間に取り付けられた絶縁性のカバー14、このカバー14の下部のランプ筐体に取り付けられた給電部としての口金15、半導体光源モジュール13を覆ってランプ筐体12の一端側に取り付けられた透光性を有するグローブ16、およびランプ筐体12と口金15との間でカバー14の内側に収納された点灯回路17を備えている。
【００２７】
ランプ筐体12は、熱伝導性が優れた例えばアルミニウムなど金属材料によって形成されており、中央域に胴体部21が形成され、この胴体部21の周囲にランプ軸方向に沿った複数の放熱フィン22が放射状に突出形成されている。
【００２８】
胴体部21の一端側には円柱状で中実の基体部23が形成され、他端側には他端側へ向けて開口する円筒部24が形成されている。
【００２９】
放熱フィン22は、ランプ筐体12の他端側から一端側へと径方向の突出量が徐々に大きくなるように傾斜して形成されている。また、これら放熱フィン22はランプ筐体12の周方向に互いに略等間隔で放射状に形成され、これら放熱フィン22間に間隙25が形成されている。これら間隙25は、ランプ筐体12の他端側および周囲へ向けて開口され、ランプ筐体の一端側には閉塞されている。放熱フィン22および隙間25の一端側には、基体部23の周囲にその基体部23に連続する環状の縁部26が形成されている。
【００３０】
ランプ筐体12の一端側の面には、中央域である基体部23の一端側の面に半導体光源モジュール13が面接触して載置するように取付面27が形成されていると共に、この取付面27に半導体光源モジュール13をねじ止めする複数の取付孔28が形成され、周縁部26の一端側の面にグローブ16を取り付ける環状のグローブ取付部29が突出形成されている。
【００３１】
このグローブ取付部29の外周には一端側であるグローブ16側が小径となる傾斜部30が形成されている。
【００３２】
ランプ筐体12の基体部23には、ランプ軸の中心から外れた位置にランプ筐体12の一端側の面と他端側である円筒部24の内面とを連通する孔部31がランプ軸方向に沿って形成され、ランプ筐体12の一端側の面に孔部31の一端側からランプ筐体12の周辺域へ向けて溝部32が形成され、これら孔部31および溝部32によって点灯回路17と半導体光源モジュール13とを有線接続するための配線孔33が形成されている。
【００３３】
そして、ランプ筐体12は、その一端側の面から見て、基体部23の容積が放熱フィンの部分の容積より大きく、つまり、基体部23で熱を吸熱可能とする熱容量が放熱フィン22の部分の熱容量より大きくなるように構成されている。
【００３４】
また、半導体光源モジュール13は、例えば、アルミニウムなどの金属材料、あるいはセラミックスやエポキシ樹脂などの絶縁材料で形成された四角形状の基板41を有し、この基板41の一面である実装面に配線パターン42が形成されていと共に、実装面の中央域に多数の半導体発光素子としてのＬＥＤチップ43がマトリクス状に配列されて実装されている。
【００３５】
複数のＬＥＤチップ43の両側域に配置された配線パターン42の一対の電極パッド44間の方向に沿って複数のＬＥＤチップ43がワイヤボンディングによって直列に接続されている。基板41の縁部であって、半導体光源モジュール13がランプ筐体12に取り付けられた状態でその筐体12の溝部32に対向する基板41の縁部には、配線パターン42に導通するコネクタ45が配設されている。
【００３６】
具体的には、一対の配線パターン42の終端には、各々コネクタ用の電極パッドPDが形成されており、その電極パッドPDは、コネクタの一側面に設けられた導通用の一対の端子（図示せず）と半田Hで電気接続されている。
【００３７】
また、電極パッドPDに対して、ＬＥＤチップ43よりも相対的に遠方側のコネクタ45の対向する側面近傍には、配線パターン42とは電気的に絶縁された一対のコネクタ固定パッドPKが形成されており、このパッドPKは、コネクタ45の両側面に形成された固定用端子部（図示せず）と半田Hで接合されている。
【００３８】
固定用端子部は、コネクタ45に対して、電気的な作用をなさず、コネクタ45を機械的に支持するためのものである。
【００３９】
ＬＥＤチップ43には、例えば、青色光を発するＬＥＤチップが用いられる。基板41に実装された複数のＬＥＤチップ43上には、例えばシリコーン樹脂など透明樹脂である封止樹脂が塗布形成されている。この封止樹脂には、ＬＥＤチップ43からの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する蛍光体が混入されている。したがって、ＬＥＤチップ43および封止樹脂によって発光部46が構成され、この発光部46の表面である封止樹脂の表面が発光面47となり、この発光面47から白色系の照明光が放射される。
【００４０】
基板41の四隅近傍には図示しない複数の挿通孔が形成され、これら挿通孔に挿通するねじ48をランプ筐体12の取付孔28に螺着することより、基板41の他端側の面がランプ筐体12の基体部23の一端側の面である取付面27に面接触した状態に取り付けられている。
【００４１】
このとき、基板41の他端側の面とランプ筐体12の発光モジュール取付面27との間には、熱伝導性に優れたシートやグリスなどの熱伝導材が介在されている。そして、基板41をランプ筐体12の取付面27に取り付けた状態では、発光面47の中心がランプ軸の中心に対応して位置するとともに、ランプ筐体12の一端側に描かれる基体部23の投影領域（図２および図３に点線で示す領域）内に半導体光源モジュール13の発光部46が位置し、換言すれば放熱フイン22が形成されていない領域に半導体光源モジュール13の発光部46が位置し、また、基板41の縁部から配線孔33の溝部32の端部が露出して開口されている。なお、この領域内に発光部46の９０％以上、好ましくは９５％以上が存在するように基板41が発光モジュール取付面27に面接触されていれば熱伝導は良好であり、所定の放熱効果も得られることを確認している。
【００４２】
また、カバー14は、例えばＰＢＴ樹脂などの絶縁材料により、他端側へ向けて開口する円筒状に形成されている。カバー14の他端側の外周部には、ランプ筐体12と口金15との間に介在して互いの間を絶縁する環状の鍔部51が形成されている。カバー14の一端側の面には、ランプ筐体12の配線孔33に同軸に連通する配線孔52が形成されている。
【００４３】
また、口金15は、例えば、Ｅ１７形やＥ２６形などの一般照明電球用のソケットに接続可能なもので、ランプ筐体12の一部をなすカバー14に嵌合されてかしめられて固定されるシェル55、このシェル55の他端側に設けられる絶縁部56、およびこの絶縁部56の頂部に設けられるアイレット57を有している。
【００４４】
また、グローブ16は、光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂などで、半導体光源モジュール13を覆うように球面状に形成されている。グローブ16の他端側は開口され、この開口縁部にランプ筐体12のグローブ取付部29の内周側に嵌合されるとともに接着剤などで固定される嵌合部60が形成されている。
【００４５】
また、点灯回路17は、例えば、半導体光源モジュール13のＬＥＤチップ43に対して定電流を供給する回路であり、回路を構成する複数の回路素子が実装された回路基板を有し、この回路基板がカバー14内に収納されて固定されている。点灯回路17の入力側には、口金15のシェル55およびアイレット57が接続線で電気的に接続されている。点灯回路17の出力側には先端にコネクタ63を有する接続線64が接続され、このコネクタ63および接続線64がカバー14の配線孔52およびランプ筐体12の配線孔33を通じてランプ筐体12の一端側に引き出され、コネクタ63が基板41のコネクタ45に結合し電気接続されている。
【００４６】
また、図５には、電球形のランプ11を使用するダウンライトである照明器具70を示し、この照明器具70は、器具本体71を有し、この器具本体71内にソケット72および反射体73が配設されている。
【００４７】
そうして、電球形のランプ11を照明器具70のソケット72に装着して通電すると、点灯回路17が動作し、半導体光源モジュール13の複数のＬＥＤチップ43に電力が供給され、複数のＬＥＤチップ43が発光し、この光がグローブ16を通じて拡散放射される。
【００４８】
半導体光源モジュール13の複数のＬＥＤチップ43の点灯時に発生する熱は、基板41に熱伝導されるとともにこの基板41からランプ筐体12の基体部23に熱伝導され、この基体部23から複数の放熱フィン22に熱伝導され、複数の放熱フィン22から空気中に効率よく放熱される。
【００４９】
このとき、ランプ筐体12は、その筐体12の一端側の面から見て、基体部23の容積が放熱フィン22の部分の容積より大きく、つまり、基体部23で熱を吸熱可能とする熱容量が放熱フィン22の部分の熱容量より大きい関係を有している。そのため、基体部23の一端側の領域、好ましくは領域内に半導体光源モジュール13の発光部46が位置していることにより、複数のＬＥＤチップ43からの熱を、熱容量の大きい基体部23で効率よく継続的に吸熱できるため、ランプ筐体12の基体部23に効率よく熱伝導できるとともに基体部23から放熱フィン22への熱伝導も良好となるため放熱フィン22によって外部に効率よく放熱でき、ＬＥＤチップ43の温度上昇を効果的に抑制できる。
【００５０】
また、ランプ筐体12の基体部23の一端側と他端側とを連通する孔部31、およびランプ筐体12の一端側の面に孔部31の一端側からランプ筐体12の周辺域へ向けて形成された溝部32によって配線孔33を形成するため、半導体光源モジュール13からランプ筐体12への熱伝導性を維持しながら、点灯回路17と半導体光源モジュール13との配線接続を容易にできる。
【００５１】
特に、配線孔33の孔部31が基体部23の中心から外れた位置に形成されているため、電球形のランプ11としての配光を考慮して半導体光源モジュール13のＬＥＤチップ43を基体部23の中心に対応する位置に配置していても、ＬＥＤチップ43からの熱が基体部23の中心に効率よく熱伝導できる。
【００５２】
また、コネクタ45自体を固定するコネクタの固定用端子が、コネクタ45の電気導通用の端子部よりもＬＥＤチップ43から遠方に形成されたコネクタ固定パッドPKに半田付けされているため、ＬＥＤチップ43による熱影響は、コネクタ45の固定用端子と固定パッドPKとを付着する半田Hよりもコネクタ45の端子部と電極パッドPDとを付着する半田Hが受けやすくなる。
【００５３】
したがって、ＬＥＤチップ43が何らかの不具合により、異常発熱したとき、相対的にＬＥＤチップ43より遠方に位置する後者の半田Hよりも、コネクタ45の導通用の端子部と電極パッドPDとを付着する半田Hが先に溶融し、コネクタ45を電気的に開放し易くなる。
【００５４】
特に、上記実施形態のように、多数のＬＥＤチップ43を高密度で集中させて実装したものは、複数のＳＭＤパッケージを基板上に分散配置したものに比較して、ＬＥＤチップ43からの熱拡散は、発光部46から基板41の外周に向かう方向性を有することになる。したがって、ＬＥＤチップ43からの熱影響は、電極パッドPDと固定パッドPKの位置関係に依拠し易く、上記現象の再現性に優れるという利点がある。
【００５５】
コネクタ45が電気的に開放すれば、ＬＥＤチップ43への通電が遮断されてその温度は低下することになり、コネクタ45の固定用端子の半田Hの溶融が軽減され、コネクタ45と基板41との固着が損なわれ難くなる。
【００５６】
結果、半導体光源モジュール13が何らかの原因により、ランプ筐体12から脱落したときであっても、コネクタ45を介して接続線64により、半導体光源モジュール13の落下や脱離が制限されて二次的被害の誘発を軽減できる。
【００５７】
さらには、接続線64の長さに余剰があった場合や、固定用端子の半田Hの固着が損なわれたとしても、半導体光源モジュール13への電気的導通は事前に遮断されていることが期待できるため、半導体光源モジュール13の脱離による焼損、発火や発煙等の不具合の拡大を低減できる。
【符号の説明】
【００５８】
11    ランプ
12    ランプ筐体
【００５９】
13    半導体光源モジュール
15    給電部としての口金
17    点灯回路
41    基板
42    配線パターン
【００６０】
43    半導体発光素子としてのＬＥＤチップ
45    コネクタ
70    照明器具
71    器具本体
72    ソケット
PK    コネクタ固定用パッド
PD    コネクタ用の電極パッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011076876.tif 000005
【図４】
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【図５】
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