(57)【要約】【課題】モジュール基板への電線の接続部分による光学的特性への影響を低減できる発光モジュールを提供する。【解決手段】発光モジュール13は、モジュール基板41、ＬＥＤチップ42、および接続基板43を備える。モジュール基板41の一面に導電層を形成する。モジュール基板41の導電層上に、ＬＥＤチップ42および接続基板43をそれぞれ実装する。接続基板43には点灯回路17からの電線81を接続する。接続基板43およびモジュール基板41の導電層を通じてＬＥＤチップ42に電力を供給する。【選択図】図１
2011091033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に導電層を有するモジュール基板と；
モジュール基板の導電層上に実装された半導体発光素子と；
モジュール基板の導電層上に実装され、点灯回路からの電線が接続されて導電層を通じて半導体発光素子に電力を供給する接続基板と；
を具備していることを特徴とする発光モジュール。
【請求項２】
接続基板には、一面に電線が接続される電線接続部が形成され、他面にモジュール基板の導電層に接続される基板接続部が形成され、これら電線接続部と基板接続部とを接続するスルーホールが形成されている
ことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
【請求項３】
接続基板には、電線を保持する電線保持部が形成されている
ことを特徴とする請求項１または２記載の発光モジュール。
【請求項４】
モジュール基板には、半導体発光素子とともに接続基板がリフローはんだ付けにて接続されている
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の発光モジュール。
【請求項５】
請求項１ないし４いずれか一記載の発光モジュールと；
一端側に発光モジュールが設けられた基体と；
基体の他端側に設けられた口金と；
基体と口金との間に収容され、接続基板に接続される電線を有する点灯回路と；
を具備していることを特徴とする電球形ランプ。
【請求項６】
ソケットを有する器具本体と；
器具本体のソケットに装着される請求項５記載の電球形ランプと；
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】
本発明の実施形態は、半導体発光素子を用いた発光モジュール、この発光モジュールを用いた電球形ランプ、およびこの電球形ランプを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体発光素子としてＬＥＤチップを用いた電球形ランプでは、金属製の基体の一端側にＬＥＤチップを実装した発光モジュールが取り付けられているとともにこの発光モジュールを覆うグローブが取り付けられ、基体の他端側に絶縁部材を介して口金が取り付けられ、絶縁部材の内側に点灯回路が収容され、この点灯回路とモジュール基板とを電線で接続して点灯回路からモジュール基板のＬＥＤチップに電力を供給するように構成されている。
【０００３】
発光モジュールは、モジュール基板を有し、このモジュール基板の一面に、例えば、ＬＥＤチップが搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージが実装され、モジュール基板の他面が基体に熱伝導可能に接触して取り付けられている。
【０００４】
モジュール基板に点灯回路からの電線を接続するために、モジュール基板の一面に端子台が取り付けられ、この端子台にモジュール基板の側面を通じて他面側から一面側に引き回されてくる点灯回路からの電線が接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５９３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電球形ランプでは、点灯時において、ＬＥＤチップが発生する熱をモジュール基板から基体側に効率よく熱伝導して放熱するために、モジュール基板に熱伝導性の優れたアルミニウムなどの金属基板を用いることが有効である。この金属基板は、導電性を有するため、絶縁基板のように絶縁基板にあけた孔に部品の一部を通して部品を実装することができない。そのため、金属基板に実装する部品は全て面実装タイプとする必要があり、端子台についても背が高くなるものの面実装タイプの端子台が用いられている。
【０００７】
そのため、モジュール基板のＬＥＤチップが実装される一面に、背の高い端子台が一緒に配置されるため、ＬＥＤチップから放射される光が端子台で遮られやすくなり、光学的特性に影響が生じるとともに、グローブに端子台の影が映り込みやすい問題がある。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、モジュール基板への電線の接続部分による光学的特性への影響を低減できる発光モジュール、電球形ランプおよ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】
【０００９】
実施形態の発光モジュールは、モジュール基板、半導体発光素子、および接続基板を備える。モジュール基板の一面に導電層を形成する。モジュール基板の導電層上に、半導体発光素子および接続基板をそれぞれ実装する。接続基板には点灯回路からの電線を接続する。接続基板およびモジュール基板の導電層を通じて半導体発光素子に電力を供給する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、モジュール基板の一面の導電層上に接続基板を実装し、この接続基板にモジュール基板の他面側から一面側へ貫通孔に挿通される点灯回路からの電線を接続できるため、モジュール基板への電線の接続部分を接続基板と電線の高さのみに低く抑えることができ、半導体発光素子から放射される光を遮り難くなり、光学的特性への影響を低減できることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態を示す電球形ランプの断面図である。
【図２】同上電球形ランプの基体および発光モジュールを一端側から見た正面図である。
【図３】同上基体を一端側から見た正面図である。
【図４】同上発光モジュールのモジュール基板を示し、(a)は一面を示す正面図、(b)は一部の拡大断面図である。
【図５】同上発光モジュールの接続基板を示し、(a)は一面を示す正面図、(b)は他面を示す背面図、(c)は一部の拡大断面図である。
【図６】同上電球形ランプを用いた照明器具の断面図である。
【図７】同上第２の実施形態を示す発光モジュールの接続基板の正面図である。
【図８】同上第３の実施形態を示す発光モジュールの接続基板の正面図である。
【図９】同上第４の実施形態を示す発光モジュールのモジュール基板および接続基板を示し、(a)は接続基板の一面を示す正面図、(b)はモジュール基板および接続基板の断面図、(c)は接続基板の他面を示す背面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、第１の実施形態を、図１ないし図６を参照して説明する。
【００１３】
図１において、11は電球形ランプで、この電球形ランプ11は、基体12、この基体12の一端側（電球形ランプ11の仮想中心線に沿ったランプ軸方向の一端側）に取り付けられた発光モジュール13、基体12の他端側に取り付けられたカバー14、このカバー14の他端側に取り付けられた口金15、発光モジュール13を覆って基体12の一端側に取り付けられたグローブ16、および基体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。
【００１４】
基体12は、熱伝導性および放熱性が優れた例えばアルミニウムなどの金属またはセラミックスによって一体形成されており、中央域に胴体部としての基体部21が形成され、この基体部21の周囲にランプ軸方向に沿った複数の放熱フィン22がランプ軸を中心として放射状に突出形成されている。
【００１５】
基体部21の一端側には円柱状の中実部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。
【００１６】
放熱フィン22は、基体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は基体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、基体12の他端側および周囲へ向けて開口され、基体12の一端側には閉塞されている。放熱フィン22および間隙25の一端側には、中実部23の周囲にその中実部23に連続する環状の縁部26が形成されている。
【００１７】
図２および図３に示すように、基体12の一端側の面の中央域には、発光モジュール13が面接触して取り付けられる取付面27が形成されているとともに、この取付面27に発光モジュール13をねじ止めする複数の取付孔28が形成されている。基体12の一端側の周辺域には、グローブ16を取り付ける環状の取付部29が突出形成されている。この取付部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。
【００１８】
基体12の基体部21には、ランプ軸の中心から外れた位置に基体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配線孔31がランプ軸方向に沿って形成されている。
【００１９】
また、図１に示すように、発光モジュール13は、モジュール基板41、このモジュール基板41の一面に実装された半導体発光素子としてのＬＥＤチップ42および接続基板43を備えている。
【００２０】
図４に示すように、モジュール基板41は、熱伝導性に優れた例えばアルミニウムなどの金属またはセラミックスで形成された略円形平板状のモジュール基板本体45を有している。このモジュール基板本体45の内側領域には基体12の配線孔31の位置に対応して一面と他面とに貫通する貫通孔46が形成され、モジュール基板本体45の縁部には複数の取付溝47が形成されている。モジュール基板本体45が金属製の場合には、モジュール基板本体45の一面に絶縁層48を介して導電層49が形成され、また、モジュール基板本体45が絶縁性を有するセラミックス製の場合には、モジュール基板本体45の一面に導電層49が直接形成されている。導電層49は、例えば銅など導電性材料で所定の配線パターンに形成され、モジュール基板本体45の周辺領域にＬＥＤチップ42を実装する半導体発光素子実装部としての複数のパッド部50が形成され、モジュール基板本体45の中央領域で貫通孔46の近傍位置に接続基板43を実装する接続基板実装部としての一対のパッド部51が形成され、さらに、これらパッド部50，51間を接続する図示しない配線部が形成されている。
【００２１】
図１および図２に示すように、ＬＥＤチップ42としては、このＬＥＤチップ42が搭載された接続端子付きのＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージ53が用いられている。このＳＭＤパッケージ53は、パッケージ内に例えば青色光を発するＬＥＤチップ42が配置され、このＬＥＤチップ42をＬＥＤチップ42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黄色の蛍光体が混入された例えばシリコーン樹脂などの蛍光体層54で封止されている。したがって、蛍光体層54の表面が発光面となり、この発光面から白色系の光が放射される。ＳＭＤパッケージ53の裏面には、モジュール基板41に電気的に接続するための図示しない端子が配置されている。
【００２２】
図１、図２および図５に示すように、接続基板43は、絶縁性を有する絶縁基板本体56を有し、この絶縁基板本体56の一面（図５(a)参照）には導電層のパッド部で構成される一対の電線接続部57が形成され、他面（図５(b)参照）にはモジュール基板41への接続用の導電層のパッド部である一対の基板接続部58が形成され、これら両面の各接続部57，58は同一領域に形成されていて複数のスルーホール59によって電気的に接続されている。絶縁基板本体56の一端側の縁部には、接続基板43をモジュール基板41に実装した状態において貫通孔46上にその貫通孔46の少なくとも一部を覆うように配置される覆い部60が形成されている。この覆い部60に、電線保持部61として、半円状の切欠部62が形成されている。この切欠部62は、接続基板43をモジュール基板41に実装した状態において、貫通孔46の周縁部から離反した内側領域に配置されるように構成されている。各接続部57，58は、切欠部62とは反対側となる絶縁基板本体56の他端側に、その切欠部62と平行に並んで配置されている。接続基板43の一面には、電線接続部57と切欠部62との間の中央領域に、平坦部63が形成されている。
【００２３】
そして、モジュール基板41の各パッド部50，51にはんだペーストを塗布し、各パッド部50のはんだペースト上にＳＭＤパッケージ53の裏面の端子が接続されるように実装し、パッド部51のはんだペースト上に接続基板43の他面側の基板接続部58が接続されるように実装する。このとき、接続基板43の中央に平坦部63を形成しているため、その平坦部63を実装機械で吸着して実装することができる。したがって、実装機械によって、ＳＭＤパッケージ53とともに接続基板43を自動的に実装できる。そして、実装後には、熱を加えることにより、はんだによってモジュール基板41にＳＭＤパッケージ53および接続基板43を一緒に接続し、固定することができる。
【００２４】
さらに、モジュール基板41の他面を基体12の取付面27に接合させて配置し、モジュール基板41の各取付溝47を通じてねじ64を基体12の取付孔28に螺着することより、モジュール基板41の他面が基体12の取付面27に面接触した状態に取り付けられている。このとき、モジュール基板41の他面と基体12の取付面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、モジュール基板41を基体12の取付面27に取り付けた状態では、モジュール基板41の貫通孔46と基体12の配線孔31とが同軸に連通される。
【００２５】
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、基体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71が形成されている。カバー14の一端側の面には、基体12の配線孔31に同軸に連通する配線孔72が形成されている。
【００２６】
また、口金15は、例えば、Ｅ２６形やＥ１７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、カバー14に嵌合されてかしめられて固定されるシェル75、このシェル75の他端側に設けられる絶縁部76、およびこの絶縁部76の頂部に設けられるアイレット77を有している。
【００２７】
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、発光モジュール13を覆うようにドーム状に形成されている。グローブ16の他端側は開口され、この開口縁部に基体12の取付部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79が形成されている。
【００２８】
また、点灯回路17は、例えば、発光モジュール13のＬＥＤチップ42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図示しない回路基板を有し、この回路基板がカバー14内に収納されている。
【００２９】
点灯回路17の入力側には、口金15のシェル75およびアイレット77が図示しない接続線で電気的に接続されている。
【００３０】
点灯回路17の出力側には一対の電線81が接続され、これら電線81が、カバー14の配線孔72、基体12の配線孔31、およびモジュール基板41の貫通孔46を挿通して接続基板43の各電線接続部57にはんだ82によって接続されている。電線81は、導線83を被覆体84で被覆した被覆電線が用いられ、先端の被覆体84が皮むきされて導線83が露出され、その先端の導線83が接続基板43の各電線接続部57にはんだ82によって接続されている。
【００３１】
そうして、電球形ランプ11の組立時には、発光モジュール13を基体12にねじ止めする前に、点灯回路17の一対の電線81が、カバー14の配線孔72および基体12の配線孔31を通じて基体12の一端側に引き出され、さらにモジュール基板41の貫通孔46を挿通して接続基板43の各電線接続部57にはんだ82によって接続される。
【００３２】
このとき、モジュール基板41の貫通孔46に挿通された電線81は、接続基板43の電線保持部61である切欠部62に嵌め込むことにより、接続基板43に対して位置決め保持されるため、各電線81の先端側を接続基板43上に倒し込めば、各電線81の先端の導線83を接続基板43の各電線接続部57上に容易に配置することができ、その各導線83を各電線接続部57上にはんだ付けする作業を容易に行うことができる。
【００３３】
また、図６には、電球形ランプ11を使用するダウンライトである照明器具90を示し、この照明器具90は、器具本体91を有し、この器具本体91内にソケット92および反射体93が配設されている。
【００３４】
そうして、電球形ランプ11の口金15を照明器具90のソケット92に装着して通電すると、点灯回路17が動作し、発光モジュール13の複数のＬＥＤチップ42に電力が供給され、複数のＬＥＤチップ42が発光し、光がグローブ16を通じて拡散放射される。
【００３５】
複数のＬＥＤチップ42の点灯時に発生する熱は、モジュール基板41に熱伝導されるとともにこのモジュール基板41から基体12に熱伝導され、この基体12の外部に露出する基体部21および複数の放熱フィン22の表面から空気中に効率よく放熱される。
【００３６】
そして、電球形ランプ11は、モジュール基板41の一面の導電層49上に接続基板43を実装し、この接続基板43にモジュール基板41の他面側から一面側へ貫通孔46に挿通される点灯回路17からの電線81を接続できるため、モジュール基板41への電線81の接続部分を接続基板43と電線81の高さのみに低く抑えることができる。そのため、モジュール基板41への電線81の接続部分では、ＬＥＤチップ42から放射される光を遮り難くなり、光学的特性への影響を低減できる。また、電線81の接続用にコネクタを使用する必要がなく、コストを抑えることができる。
【００３７】
また、接続基板43には、一面に電線81が接続される電線接続部57が形成され、他面にモジュール基板41の一面の導電層49に接続される基板接続部58が形成され、これら電線接続部57と基板接続部58とを接続する複数のスルーホール59が形成されているため、接続基板43をモジュール基板41に、電線81を接続基板43に、それぞれはんだ付け接続する場合、はんだペーストの一部がスルーホール59に入り、接続強度および電気的特性を向上でき、また、余分なはんだペーストが接続基板43の周辺部からはみ出るのを低減できる。なお、スーホール59は、複数でも１つでもよい。
【００３８】
また、接続基板43の電線保持部61により、モジュール基板41の他面側から一面側へ貫通孔46に挿通される電線81を位置決めして保持でき、電線81を接続基板43に接続する作業を容易に行うことができる。
【００３９】
また、モジュール基板41には、ＬＥＤチップ42を搭載したＳＭＤパッケージ53とともに接続基板43をリフローはんだ付けにて一緒に接続できるため、製造性を向上できる。
【００４０】
次に、第２の実施形態を、図７を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４１】
モジュール基板41へ実装する接続基板43の他面に、一対の基板接続部58とともに、モジュール基板41とは電気的に接続されない一対のダミーパッド部101が形成されている。これらダミーパッド部101は、接続基板43の電線保持部61が形成された一端側に形成されており、すなわち、一対の基板接続部58が配置される接続基板43の他端側に対して反対となる接続基板43の一端側で略対称位置に配置されている。したがって、接続基板43の四隅近傍に、電線保持部61およびダミーパッド部101がそれぞれ配置されている。
【００４２】
リフローはんだ付けの際には、モジュール基板41の一面に、パッド部51とともに、接続基板43のダミーパッド部101に対応する位置にも、はんだペーストを塗布し、モジュール基板41に実装する接続基板43の電線保持部61およびダミーパッド部101の両方ともはんだペースト上に配置する。
【００４３】
実装後に、熱を加えることにより、はんだが溶けるために、接続基板43がモジュール基板41に近付くように動いて接続されるが、このとき、接続基板43の四隅近傍に電線保持部61およびダミーパッド部101が配置されていることにより、接続基板43がバランスよくモジュール基板41に近付くように動き、接続基板43が位置ずれするのを低減できる。
【００４４】
仮に、接続基板43の他端側の電線保持部61だけであると、はんだが溶けた際に接続基板43が一端側や他端側に動き、接続基板43が位置ずれする場合がある。接続基板43の四隅近傍に電線保持部61およびダミーパッド部101が配置されていることにより、このような接続基板43の位置ずれを低減できる。
【００４５】
次に、第３の実施形態を、図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
接続基板43の電線保持部61が、各電線81がそれぞれ差し込まれる一対の溝部104にて形成されている。溝部104の奥側は、湾曲されるとともに溝幅が電線81の被覆体84の直径よりも小さくなり、溝部104に差し込まれた電線81を強固に挟み込んで位置決め保持できる。
【００４７】
次に、第４の実施形態を、図９を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同一構成については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４８】
接続基板43は、長方形で、中央部を境として長手方向の両端側に、電線接続部57、基板接続部58およびスルーホール59が形成されている。接続基板43の中央には、各電線81の導線83を接続基板43の他面側から一面側に差し込んで通す電線保持部61としての一対の挿通孔107が形成されている。
【００４９】
そして、接続基板43の両端の基板接続部58がモジュール基板41上にリフローはんだ付けにて実装されている。電球形ランプ11の組立時において、基体12を挿通された各電線81の導線83を接続基板43の挿通孔107に差し込んで通し、各導線83を電線接続部57にはんだ82で接続する。
【００５０】
このように、接続基板43を実装したモジュール基板41の一面側から、接続基板43の一面の電線接続部57に対して電線81をはんだ付けでき、容易に接続作業できる。
【００５１】
なお、前記実施形態では、接続基板43の電線接続部57は、パッド部で構成されていたが、これに限らず、例えば、接続基板43からラッピングピンを立設し、このラッピングピンに電線81を絡めてはんだ付け接続するようにしてもよい。
【００５２】
また、前記実施形態では、モジュール基板41に貫通孔46を形成し、この貫通孔46に電線81を通して接続基板43に接続するようにしていたが、モジュール基板41には貫通孔46を形成せず、電線81をモジュール基板41の外側を通じて接続基板43に接続するようにしてもよい。
【００５３】
また、半導体発光素子は、ＬＥＤチップ42の他、ＥＬ（Electro Luminescence）素子などを用いてもよい。ＬＥＤの場合には、モジュール基板上に複数のＬＥＤチップを実装して蛍光体層で覆うＣＯＢ（Chip On Board）モジュールを用いてもよい。
【００５４】
また、発光モジュール13は、電球形ランプ11に使用できる他、天井取付形や壁面取付形の照明装置などにも使用できる。
【００５５】
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。
【符号の説明】
【００５６】
11    電球形ランプ
12    基体
13    発光モジュール
15    口金
17    点灯回路
41    モジュール基板
42    半導体発光素子としてのＬＥＤチップ
43    接続基板
49    導電層
57    電線接続部
58    基板接続部
59    スルーホール
61    電線保持部
81    電線
90    照明器具
91    器具本体
92    ソケット
【図１】
2011091033.tif 000003
【図２】
2011091033.tif 000004
【図３】
2011091033.tif 000005
【図４】
2011091033.tif 000006
【図５】
2011091033.tif 000007
【図６】
2011091033.tif 000008
【図７】
2011091033.tif 000009
【図８】
2011091033.tif 000010
【図９】
2011091033.tif 000011