(57)【要約】【課題】簡単な構成で発光素子の誤点灯を抑制することができる照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、接地電位にある導電性を有する装置本体１１と、装置本体１１に配設され、絶縁層を有する基板２と、この基板２の表面側に実装された複数の発光素子３と、各発光素子３を電気的に接続する給電用配線手段４と、前記基板２の裏面側に形成され前記給電用配線手段４と略同電位をなす導体層６とを備えた発光装置１と、商用電源に接続され前記発光装置１に電力を供給する点灯装置１５とを備える照明装置である。【選択図】図４
2011146353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地電位にある導電性を有する装置本体と；
装置本体に配設され、絶縁層を有する基板と、この基板の表面側に実装された複数の発光素子と、各発光素子を電気的に接続する給電用配線手段と、前記基板の裏面側に形成され前記給電用配線手段と略同電位をなす導体層とを備えた発光装置と；
商用電源に接続され前記発光装置に電力を供給する点灯装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記給電用配線手段と導体層とは、基板を装置本体に取付ける導電性を有する固定手段によって電気的に接続され、略同電位となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記導体層は、給電用配線手段が形成されている領域より外側に延出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、照明装置の光源としてＬＥＤが用いられるようになってきている。この光源は、基板に多数のＬＥＤのベアチップを配設し、各ＬＥＤチップを配線パターンにボンディングワイヤで電気的に接続して基板に実装するものである。そして、この基板を複数個アルミニウム等の金属製の本体に組み込んでＬＥＤ照明装置を構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の照明装置は、通常、商用電源に接続された点灯装置によって電力が供給され、ＬＥＤの点灯制御が行われている。また、金属製の本体は、接地電位にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−５４９８９号公報（段落［００２２］〜［００２４］、［００４５］〜［００４７］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のものでは、例えば、点灯装置の電源スイッチ（片切りスイッチ）が切の状態であるにもかかわらず、ＬＥＤが薄暗く僅かに点灯してしまうという誤点灯の現象が生じる。この現象は、電源ラインにノイズが重畳され、ＬＥＤチップが接続された配線パターン等の導体と、この導体に近接する金属製の本体との間に生じる浮遊容量に起因して、ＬＥＤチップに漏れ電流として微小電流が流れることによるものと考えられる。
【０００６】
これを回避するには、例えば、各ＬＥＤチップに並列にバイパス素子としてコンデンサを挿入し、前記微小電流をバイパスする経路を形成する方法があるが、この場合は、コンデンサを追加するため、コストが増加したり、半田付けの増加により配線接続の信頼性の低下を招いたりする虞がある。また、このコンデンサが基板の表面上に実装されることにより、基板表面の反射率が低下し、光源としての光出力が低下するという問題が生じる。
本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、簡単な構成で発光素子の誤点灯を抑制することができる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】
【０００７】
請求項１に記載の照明装置は、接地電位にある導電性を有する装置本体と；装置本体に配設され、絶縁層を有する基板と、この基板の表面側に実装された複数の発光素子と、各発光素子を電気的に接続する給電用配線手段と、前記基板の裏面側に形成され前記給電用配線手段と略同電位をなす導体層とを備えた発光装置と；商用電源に接続され前記発光装置に電力を供給する点灯装置と；を具備することを特徴とする。
【０００８】
基板は、合成樹脂材料のガラスエポキシ樹脂等が適用できる。また、アルミニウム等の金属材料をベース板とし、両面に絶縁層を積層したものを適用してもよい。発光素子とは、ＬＥＤ等の固体発光素子である。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。基板への発光素子の実装方式は、ベアチップを直接基板に挿入するチップ・オン・ボード方式やパッケージングされた表面実装部品を半田実装する方式が適用でき、実装方式が格別限定されるものではない。
給電用配線手段とは、例えば、配線パターンやボンディングワイヤ等で、各発光素子を電気的に接続する導体を意味する。
導体層は、例えば、銅箔パターン層を形成することによって構成できる。導電性を有していれば、導体層を形成する材料は特段限定されるものではない。
照明装置には、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等が含まれる。
【０００９】
請求項２に記載の照明装置は、請求項１に記載の照明装置において、前記給電用配線手段と導体層とは、基板を装置本体に取付ける導電性を有する固定手段によって電気的に接続され、略同電位となるように構成されていることを特徴とする。
【００１０】
固定手段には、例えば、取付ねじ等が適用できる。これにより、基板を装置本体へ取付ける手段と、給電用配線手段と導体層とを略同電位にする手段とを兼用することが可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の照明装置は、請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、前記導体層は、給電用配線手段が形成されている領域より外側に延出していることを特徴とする。
この構成により、導体層の面積を大きく確保でき、導体層と装置本体との間の浮遊容量を大きくしてノイズのバイパス効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、簡単の構成で発光素子の誤点灯を抑制することができる照明装置を提供できる。
【００１３】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、基板を装置本体に取付ける固定手段を兼用して同電位となるようにしたので構成の簡素化が可能となる。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の効果に加え、導体層の面積を大きく確保して、導体層と装置本体との間の浮遊容量を大きくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。
【図２】同発光装置における裏面側を示す平面図である。
【図３】同発光装置における蛍光体層を塗布する前の状態を示す一部平面図である。
【図４】同発光装置を照明装置本体に取付けた状態で図１中、Ｘ−Ｘ線に沿って切断して示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る照明装置を示す概略の結線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態に係る照明装置について図１乃至図５を参照して説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
【００１７】
図１乃至図４に示すように、発光装置１は、基板２と、基板２の表面側に実装された複数の発光素子３と、各発光素子３を電気的に接続する給電用配線手段４と、各発光素子３を覆う蛍光体層５と、基板２の裏面側に形成された導体層６とを備えている。
【００１８】
基板２は、略長方形状に形成されている。基板２は、絶縁層を形成する絶縁材からなっており、合成樹脂材料のガラスエポキシ樹脂等が用いられている。基板２には、セラミックス材料又は他の合成樹脂材料を適用できる。
【００１９】
基板２の表面側には、給電用配線手段４を構成する配線パターン７が形成されている。配線パターン７は、各発光素子３が配設される実装パッド７ａと、これら実装パッド７ａを電気的に接続する所定パターンの給電導体７ｂとから構成されている。実装パッド７ａは、基板２の表面上にマトリクス状に並べられて複数の列、例えば、３列をなして形成されている。各実装パッド７ａは、略長方形状をなし、この一短辺側には、この辺と直交する方向にボンディングワイヤ接続用の細幅の接続導体７ａ1が延出している。また、給電導体７ｂの正極及び負極は、コネクタ端子部７ｃに接続されている。このコネクタ端子部７ｃには、リード線が接続されて点灯装置から電力が供給されるようになっている。
【００２０】
さらに、基板２の両端側には、この基板２を装置本体側に取付けるためのねじ貫通孔８が形成されている。この一方のねじ貫通孔８（図１、右側）は、給電導体７ｂに周囲が囲まれた態様をなしている。
【００２１】
上記配線パターン７は、三層構成であり、基板２の表面上に第一層として銅箔パターンがエッチングにより設けられている。この銅箔パターン層の上には、第二層としてニッケル（Ｎｉ）が無電解めっき処理されており、第三層には、銀（Ａｇ）が無電解めっき処理されている。配線パターン７の第三層、すなわち、表層は、いずれも銀（Ａｇ）めっきが施されており、全光線反射率は、９０％と高いものとなっている。
【００２２】
複数の発光素子３は、ＬＥＤのベアチップからなる。ＬＥＤのベアチップには、例えば、白色系の光を発光部で発光させるために、青色の光を発するものが用いられている。このＬＥＤのベアチップは、シリコーン樹脂系の絶縁性の接着剤を用いて、実装パッド７ａ上に接着されている。これら複数の発光素子３は、実装パッド７ａの配列に従って、複数の発光素子列を形成し、マトリクス状に並べられて、具体的には、７個×３列で合計２１個が実装されている。
【００２３】
ＬＥＤのベアチップは、例えば、ＩｎＧａＮ系の素子であり、透光性のサファイア素子基板に発光層が積層されており、発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とが順次積層されて形成されている。そして、発光層に電流を流すための電極は、ｐ型窒化物半導体層上にｐ型電極パッドで形成されたプラス側電極と、ｎ型窒化物半導体層上にｎ型電極パッドで形成されたマイナス側電極とで構成されている。これら、電極は、ボンディングワイヤ９によって配線パターン７上に電気的に接続されている。ボンディングワイヤ９は、金（Ａｕ）の細線からなっており、実装強度の向上とＬＥＤのベアチップの損傷低減のため金（Ａｕ）を主成分とするバンプを介して接続されている。なお、給電用配線手段４は、各発光素子３を電気的に接続する手段であり、本実施形態では、配線パターン７及びボンディングワイヤ９から構成されている。
【００２４】
蛍光体層５は、透光性合成樹脂、例えば、透明シリコーン樹脂製であり、蛍光体を適量含有している。蛍光体層５は、側面形状が山形で円弧状の凸状をなし、各発光素子３、ボンディングワイヤ９を個別に覆い封止している。蛍光体は、発光素子３が発する光で励起されて、発光素子３が発する光の色とは異なる色の光を放射する。発光素子３が青色光を発する本実施形態では、白色光を出射できるようにするために、蛍光体には青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。そして、蛍光体層５は、未硬化の状態で各発光素子３、ボンディングワイヤ９に対応して塗布され、その後に加熱硬化又は所定時間放置して硬化されて設けられている。
【００２５】
このような構成において、複数の発光素子列のうち、個々の発光素子列における発光素子３のプラス側電極、マイナス側電極は、ボンディングワイヤ９によって、それぞれ実装パッド７ａ、隣接する実装パッド７ａの接続導体７ａ1に順次接続されている。したがって、複数の発光素子３が接続された３つの直列回路が電源に対して並列に接続されるようになっている。
【００２６】
図２及び図４に示すように、導体層６は、基板２の裏面側に形成されている。導体層６は、基板２の形状と同様に長方形状に形成された銅箔のパターン層であり、基板２の外周より僅かに小さく内周側に形成されている。また、この導体層６は、基板２の表面側の給電用配線手段４、つまり、配線パターン７が形成されている領域よりも長手方向の外側に延出して、給電用配線手段４より面積的に大きくなるように形成されている。なお、導体層６は、前記配線パターン７と同様に三層構成としてもよく、さらに、他の金属材料を用いるようにしてもよい。
次に、主として図４及び図５を参照して上記発光装置１を配設した照明装置１０について説明する。
【００２７】
図４に示すように、発光装置１は、照明装置本体１１に収容され取付けられる。装置本体１１は、アルミニウム等の導電性ある金属製であり、接地電位にある。装置本体１１には、合成樹脂製であり、ねじ穴１２ａを有する絶縁性のボス１２が立設されている。ボス１２は、装置本体１１に形成された取付孔に弾性的に圧入されて固定されている。
【００２８】
そして、基板２は、基板２に形成されたねじ貫通孔８を介してボス１２のねじ穴１２ａにねじ込まれる固定手段としての取付ねじ１３によって、装置本体１１に取付けられている。取付ねじ１３は、金属製であり、導電性を有する固定手段である。また、ボス２と基板２の導体層６との間には、金属製のワッシャー１３ａが介在している。
【００２９】
このような構成においては、給電用配線手段４と導体層６とは、電気的に接続され、同電位にある。具体的には、図示右側の取付ねじ１３は、配線パターン７の給電導体７ｂにその頭部が接触し、軸部がねじ貫通孔８を通過して導体層６に接触し、ワッシャー１３ａにより、一層電気的接触を確実なものとして、ねじ穴１２ａにねじ込まれる。したがって、給電用配線手段４と導体層６とは、取付ねじ１３によって電気的に接続され、同電位の状態となっている。
【００３０】
図５の結線図に示すように、照明装置１０は、商用交流電源ＡＣに電源スイッチＳＷを介して接続された点灯装置１５、発光装置１を収容した本体１１を備えている。点灯装置１５は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。発光装置１は、この点灯装置１５から直流電力が供給されて、その発光素子３が点灯制御される。
【００３１】
以上のように構成された照明装置１０において、発光装置１に通電されると、蛍光体層５で覆われた各発光素子３が一斉に発光されて、発光装置１は白色の光を出射する面状光源として使用される。また、発光装置１の発光中、発光素子３が放射した光のうちで基板２側に向かった光は実装パッド７ａや給電導体７ｂの表層で主として光の利用方向に反射される。
【００３２】
ＬＥＤ等の発光素子は、その温度が上昇するに従い、光の出力が低下し、耐用年数も短くなる。このため、ＬＥＤやＥＬ素子等の固体発光素子を光源とする照明装置にとって、耐用年数を延したり発光効率の特性を改善したりするために、発光素子の温度が上昇するのを抑制する必要がある。
【００３３】
本実施形態においては、各発光素子３の発光中において、実装パッド７ａは、各発光素子３が発した熱を拡散するヒートスプレッダとして機能し放熱を促進する。また、基板２表面側から裏面側へ伝わった熱は、導体層６へ伝導され、この導体層６から放熱することができる。
【００３４】
ところで、図５に示すように、各発光素子３を接続する給電用配線手段４と本体１１との間が近接している場合には、浮遊容量Ｃｓが生じる可能性がある。浮遊容量に関しては、接地電位にある本体１１が一方の電極を形成し、給電用配線手段４が他方の電極を形成することとなり、この間が誘電体を介して静電結合されることになる。したがって、電源スイッチＳＷを切った状態においても電源ラインにノイズが重畳すると、発光素子３に漏れ電流として微小電流が流れ、発光素子３の誤点灯を来す可能性がある。
【００３５】
本実施形態においては、給電用配線手段４と導体層６とは、電気的に接続され、同電位にあるため、電源ラインに重畳されたノイズは、導体層６側の経路へバイパスされ、給電用配線手段４へ流れるのが抑制される。したがって、発光素子３に漏れ電流として微小電流が流れるのを抑制して、発光素子３の誤点灯を抑制することができる。
【００３６】
つまり、浮遊容量の大きさは、電極間の距離、すなわち、給電用配線手段４又は導体層６と本体１１との距離に反比例し、電極の面積、すなわち、給電用配線手段４又は導体層６と本体１１の面積に比例する。この場合、図４に代表して示すように、給電用配線手段４と本体１１との間の距離に対して、導体層６と本体１１との間の距離の方が短い。また、電極の面積に関しては、本体１１の面積は同一であり、給電用配線手段４の面積に対して、導体層６の面積が大きくなっている。
【００３７】
したがって、給電用配線手段４と本体１１との間に生じる浮遊容量Ｃｓ1に対し、導体層６と本体１１との間の生じる浮遊容量Ｃｓ2が相対的に大きく、Ｃｓ1＜Ｃｓ2の関係となっている。よって、ノイズに対して、給電用配線手段４と本体１１との間のインピーダンスより、導体層６と本体１１との間のインピーダンスが低いため、ノイズは、導体層６側の経路へバイパスして流れ、給電用配線手段４へ流れるのが抑制される。
【００３８】
以上のように本実施形態によれば、基板２の裏面側に導体層６を形成し、この導体層６と基板２の表面側の給電用配線手段４とを同電位とすることにより、簡単な構成で発光素子３の誤点灯を抑制することができる。また、導体層６と給電用配線手段４とを、基板２を装置本体１１に取付ける固定手段を兼用して同電位となるようにしたので構成の簡素化が可能となる。さらに、導体層６は、基板２の表面側の給電用配線手段４が形成されている領域よりも外側に延出して面積が大きくなるように形成されているので、導体層６の面積を大きく確保して、浮遊容量Ｃｓ2を相対的に大きくできる。
【００３９】
なお、本発明は、上記各実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、給電用配線手段と導体層とを抵抗成分や容量成分を介して接続するようにしてもよい。抵抗成分としては抵抗素子、容量成分としてはコンデンサが適用できる。この場合、導体層と装置本体とが何らかの不具合で電気的に導通状態となったときに、過大な電流が装置本体に流入するのを防止することができる。
導体層と給電用配線手段とは、リード線等の導体を用いて同電位にするようにしてもよく、同電位とする手段は、格別限定されるものではない。
【００４０】
基板は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料をベース板とするものを適用することができる。この場合は、ベース板の両面に絶縁層を積層するように構成すればよい。
【００４１】
基板への発光素子の実装方式は、ベアチップを直接基板に挿入するチップ・オン・ボード方式やパッケージングされた表面実装部品を半田実装する方式が適用でき、実装方式が格別限定されるものではない。
また、発光装置を複数用い、直列接続や並列接続して光量を増大する照明装置として構成できる。
さらに、照明装置としては、屋内又は屋外で使用される照明器具、ディスプレイ装置等に適用可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１・・・発光装置、２・・・基板、３・・・発光素子（ＬＥＤチップ）、
４・・・給電用配線手段、５・・・蛍光体層、６・・・導体層、
７・・・配線パターン、７ａ・・・実装パッド、９・・・ボンディングワイヤ、
１０・・・照明装置、１１・・・装置本体、１３・・・固定手段（取付ねじ）、
１５・・・点灯装置
【図１】
2011146353.tif 000003
【図２】
2011146353.tif 000004
【図３】
2011146353.tif 000005
【図４】
2011146353.tif 000006
【図５】
2011146353.tif 000007