JP2007208203A

JP2007208203A - 発光光源及び発光システム

Info

Publication number: JP2007208203A
Application number: JP2006028741A
Authority: JP
Inventors: Masumi Abe; 益巳阿部
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-02-06
Filing date: 2006-02-06
Publication date: 2007-08-16

Abstract

【課題】発光部位の配置形態の自由度が高い発光光源と、これを用いた発光システムを提供する。
【解決手段】支持体(10)と、支持体(10)に対し着脱可能な複数の発光装置(50a,50b)とを含み、それぞれの発光装置(50a,50b)は、１対の電極(54a,54b)が設けられた発光素子(54)と、１対の電極(54a,54b)のそれぞれと電気的に接続する１対の発光素子用端子と、電極(54a,54b)と電気的に接続していない１対の連結用端子とを含み、隣接する発光装置(50a,50b)同士を嵌合させることにより、前記発光素子用端子又は前記連結用端子を介して隣接する発光装置(50a,50b)同士が電気的に接続されている発光光源(1)とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光素子を含む発光光源及びこれを用いた発光システムに関する。

発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下「ＬＥＤ」と称する。）等の発光素子を含む発光装置は、照明装置用光源や表示装置用光源に利用されている。その一例として、特許文献１にライン状発光装置が開示されている。

図７は、上述したライン状発光装置の一例を示す平面図である。図７に示すように、ライン状発光装置１００は、導線１０２を被覆材１０３により被覆してなる被覆電線１０４と、複数のソケット１０５と、複数の発光素子１０６とを含む。ソケット１０５は、被覆電線１０４上に所定の間隔で配置されている。発光素子１０６は、ソケット１０５に装着されるとともに、ソケット１０５に設けられた端子（図示せず）を介して被覆電線１０４の導線１０２に電気的に接続されている。また、被覆電線１０４の一端部にはエンドキャップ１０７が取り付けられている。このようなライン状発光装置１００において発光色の異なる複数種の発光素子１０６を用いる場合は、発光素子１０６の配置の順番を組替えることによって種々の表示形態を実現できる。
特開２０００−７１６９８号公報

しかしながら、上記構成では、発光素子１０６をソケット１０５に装着して発光素子１０６間を電気的に接続しているため、全てのソケット１０５に発光素子１０６を装着する必要がある。そのため、発光部位（即ち発光素子１０６）の間隔が一定となり、発光部位の配置形態の自由度が低下するおそれがある。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、発光部位の配置形態の自由度が高い発光光源と、これを用いた発光システムを提供する。

本発明の発光光源は、支持体と、前記支持体に対し着脱可能な複数の発光装置とを含む発光光源であって、
それぞれの前記発光装置は、１対の電極が設けられた発光素子と、前記１対の電極のそれぞれと電気的に接続する１対の発光素子用端子と、前記電極と電気的に接続していない１対の連結用端子とを含み、
隣接する前記発光装置同士を嵌合させることにより、前記発光素子用端子又は前記連結用端子を介して隣接する前記発光装置同士が電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明の発光システムは、上記本発明の発光光源と、この発光光源に供給される電流を制御する制御部とを含む。

本発明の発光光源及び発光システムによれば、発光装置が、１対の電極が設けられた発光素子と、上記１対の電極のそれぞれと電気的に接続する１対の発光素子用端子と、上記電極と電気的に接続していない１対の連結用端子とを含むため、任意の発光装置を不点灯の発光装置（非発光部位）とすることができる。よって、点灯可能な発光装置（発光部位）の間隔を自由に設定できるため、発光部位の配置形態の自由度が高い発光光源及び発光システムを提供することができる。

本発明の発光光源は、支持体と、この支持体に対し着脱可能な複数の発光装置とを含む。それぞれの上記発光装置は、１対の電極が設けられた発光素子と、この１対の電極のそれぞれと電気的に接続する１対の発光素子用端子と、上記電極と電気的に接続していない１対の連結用端子とを含む。そして、隣接する上記発光装置同士を嵌合させることにより、上記発光素子用端子又は上記連結用端子を介して隣接する上記発光装置同士が電気的に接続されている。これにより、上記連結用端子を用いて任意の発光装置を隣接する発光装置に接続することによって不点灯の発光装置（非発光部位）を設けることができる。即ち、非発光部位を任意の箇所に設けることができるため、点灯可能な発光装置（発光部位）の間隔を自由に設定できる。よって、発光部位の配置形態の自由度が高い発光光源を提供することができる。また、発光装置が支持体に対し着脱可能なため、発光装置の組替え作業が容易となる。なお、本発明の発光光源では発光装置の個数は限定されず、要求される光量に応じて適宜設定すればよい。また、１つの発光装置に含まれる発光素子の個数も限定されない。

支持体の構成材料は特に限定されないが、放熱材料からなる支持体を用いると、発光装置から発せられた熱を効率良く放熱できるため望ましい。上記放熱材料としては、放熱性の観点からアルミナ、シリカ等のセラミックや、アルミニウム、銅等の金属が好ましい。支持体の形状についても特に限定されず、棒状、レール状、板状、柱状等、種々の形状を採用できる。

発光装置は、例えば嵌合等の機械的な固定方法を用いて支持体に着脱可能に装着されている。発光装置に含まれる発光素子としては、例えば、波長が４１０ｎｍ以下の近紫外から紫外光を発する紫外ＬＥＤや、波長が４５０〜４９０ｎｍの青色光を発する青色ＬＥＤや、波長が５００〜５５０ｎｍの緑色光を発する緑色ＬＥＤや、波長が５９０〜６５０ｎｍの赤色光を発する赤色ＬＥＤ等を使用することができる。上記紫外ＬＥＤや上記青色ＬＥＤや上記緑色ＬＥＤとしては、例えばＩｎＧａＡｌＮ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。また、上記赤色ＬＥＤとしては、例えばＡｌＩｎＧａＰ系材料を用いたＬＥＤが使用できる。

上記発光装置を白色光の発光装置として使用する場合は、紫外ＬＥＤや青色ＬＥＤと、蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤを使用すればよい。例えば、蛍光体をシリコーン樹脂等に分散させて蛍光体ペーストを形成し、紫外ＬＥＤ上や青色ＬＥＤ上に上記蛍光体ペーストを塗布することにより蛍光体層が形成された白色ＬＥＤを使用すればよい。上記蛍光体としては、例えば、アルミン酸塩系ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、シリケート系Ｂａ₃ＭｇＳｉ₂Ｏ₈：Ｅｕ²⁺等の青色光を発する蛍光体や、ガーネット構造系Ｙ₃（Ａｌ，Ｇａ）₅Ｏ₁₂:Ｃｅ³⁺、シリケート系（Ｂａ，Ｓｒ）₂ＳｉＯ₄:Ｅｕ²⁺等の緑色光を発する蛍光体や、サイアロン系Ｃａ-Ａｌ-Ｓｉ-Ｏ-Ｎ:Ｅｕ²⁺、シリケート系（Ｓｒ，Ｃａ）₂ＳｉＯ₄:Ｅｕ²⁺、ガーネット構造系（Ｙ，Ｇｄ）₃Ａｌ₅Ｏ₁₂:Ｃｅ³⁺等の黄色光を発する蛍光体や、ニトリドシリケート系Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈:Ｅｕ²⁺、ニトリドアルミノシリケート系ＣａＡｌＳｉＮ₃:Ｅｕ²⁺、オクソニトリドアルミノシリケート系Ｓｒ₂Ｓｉ₄ＡｌＯＮ₇:Ｅｕ²⁺、硫化物系ＣａＳ:Ｅｕ²⁺等の赤色光を発する蛍光体等が使用できる。

本発明の発光光源において支持体の形状が多角柱形状の場合は、それぞれの上記発光装置が、上記支持体の各側面に装着されていてもよい。例えば、上記支持体の側面のそれぞれに発光色の異なる発光装置を装着すると、支持体の各側面から異なる光を発するデザインランプを提供することができる。

本発明の発光光源が発光色の異なる複数種の発光装置を含む場合は、それぞれの上記発光装置が発光色毎に異なる複数組の端子を含み、これら複数組の端子のうち少なくとも１組は、上記１対の発光素子用端子である発光装置としてもよい。この構成によれば、発光色毎に最適電流を供給できるため、無駄な電力消費を防ぐことができる。

本発明の発光システムは、上述した本発明の発光光源と、この発光光源に供給される電流を制御する制御部とを含む発光システムである。これにより、上述したように、発光部位の配置形態の自由度が高い発光システムを提供することができる。

本発明の発光システムに含まれる発光光源が、発光色の異なる複数種の発光装置を含む場合は、上記制御部が発光色毎に異なる制御回路を含んでいてもよい。発光色毎に最適電流を供給できるため、無駄な電力消費を防ぐことができるからである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、参照する図面においては、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の符号で示し、重複する説明を省略する場合がある。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る発光光源について、図１及び図２を参照して説明する。図１Ａ〜Ｃは、本発明の第１実施形態に係る発光光源に使用される発光装置の説明図で、このうち図１Ａは発光装置の斜視図、図１Ｂは図１ＡのI-I線断面図、図１Ｃは図１ＡのII-II線断面図である。また、図２Ａ，Ｂは、本発明の第１実施形態に係る発光光源の説明図で、このうち図２Ａは発光光源の上面図、図２Ｂは図２ＡのIII-III線断面図である。

図１Ａに示すように、発光装置５０は、筐体５１と、筐体５１の凹部５１ａ内に充填された透光性樹脂層５２とを含む。筐体５１の構成材料としては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックや、無機フィラ及び熱硬化性樹脂を含むコンポジット材等が使用できる。透光性樹脂層５２の構成材料としては、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の可視光を透過させる樹脂が使用できる。

図１Ｂに示すように、筐体５１の凹部５１ａの底面には、サブマウント基板５３を介して発光素子５４が実装されている。発光素子５４には電極５４ａ，５４ｂが設けられており、電極５４ａ，５４ｂはバンプ５５を介してサブマウント基板５３の導体パターン（図示せず）に電気的に接続されている。

図１Ａ〜Ｃに示すように、筐体５１には、発光素子５４からの光を反射する光反射壁５６と、隣接する発光装置５０同士を嵌合させるための凸部５７ａ，５７ｂ及び凹部５８ａ，５８ｂと、後述する支持体１０（図２Ａ参照）に取り付けるための空洞部５９が設けられている。

図１Ｂに示すように、凸部５７ａには発光素子用端子６１ａが設けられている。この発光素子用端子６１ａは、筐体５１に形成されたビア導体６２ａ及び導体パターン６３ａと、ワイヤ６４とを介して電極５４ａに電気的に接続されている。また、凹部５８ａ内には発光素子用端子６１ｂが設けられており、この発光素子用端子６１ｂは、筐体５１に形成されたビア導体６２ｂ及び導体パターン６３ｂを介して電極５４ｂに電気的に接続されている。

図１Ｃに示すように、凸部５７ｂには連結用端子６５ａが設けられている。また、凹部５８ｂ内には、連結用端子６５ａと電気的に接続する連結用端子６５ｂが設けられている。連結用端子６５ａ，６５ｂは、電極５４ａ，５４ｂとは電気的に接続していない。

次に、上述の発光装置５０を用いた発光光源１について説明する。図２Ａ，Ｂに示すように、発光光源１は、レール状の支持体１０と、支持体１０に対し着脱可能に取り付けられた複数の発光装置５０（５０ａ，５０ｂ）とを含む。

発光光源１は、発光部位となる発光装置５０ａと、非発光部位となる発光装置５０ｂとを含む。発光装置５０ａは、凸部５７ａ及び凹部５８ａ（図１Ｂ参照）を用いて隣接する発光装置５０と嵌合されている。これにより、発光装置５０ａは、発光素子用端子６１ａ，６１ｂ（図１Ｂ参照）を介して隣接する発光装置５０に電気的に接続されている。一方、発光装置５０ｂは、凸部５７ｂ及び凹部５８ｂ（図１Ｃ参照）を用いて隣接する発光装置５０と嵌合されている。これにより、発光装置５０ｂは、連結用端子６５ａ，６５ｂ（図１Ｃ参照）を介して隣接する発光装置５０に電気的に接続されている。発光装置５０ａ及び発光装置５０ｂは、支持体１０に取り付ける方向を変えることによって、互いに位置を入れ替えることができる。即ち、発光光源１によれば、非発光部位を任意の箇所に設けることができるため、発光部位の間隔を自由に設定できる。

図２Ｂに示すように、発光装置５０ａは、空洞部５９に支持体１０を貫通させることによって、支持体１０に着脱可能に取り付けられている。発光装置５０ｂについても同様である。これにより、発光装置５０（５０ａ，５０ｂ）の組替え作業が容易となる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る発光光源について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る発光光源の斜視図である。

図３に示すように、発光光源２は、四角柱状に形成された支持体２０と、支持体２０の各側面に着脱可能に装着された複数の発光装置５０とを含む。

また、発光光源２では、支持体２０の側面のそれぞれに発光色の異なる発光装置５０が装着されている。例えば、支持体２０の各側面に、赤色光を発する発光装置５０と、緑色光を発する発光装置５０と、青色光を発する発光装置５０と、白色光を発する発光装置５０とをそれぞれ装着すると、支持体２０の各側面から異なる光を発するデザインランプを提供することができる。

図４は、上述した発光光源２を用いたデザインランプの一例を示す斜視図である。図４に示すように、デザインランプ７０では、回転機構７１ａを有する一対の基台７１，７１によって発光光源２が挟持されている。これにより、回転機構７１ａを用いて発光光源２を回転させながら発光光源２を点灯させることができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係る発光光源について、図５を参照して説明する。図５Ａ〜Ｅは、本発明の第３実施形態に係る発光光源の説明図で、このうち図５Ａは本発明の第３実施形態に係る発光光源の斜視図、図５Ｂ〜Ｅは本発明の第３実施形態に係る発光光源に使用される発光装置の上面図である。

図５Ａに示すように、発光光源３では、４本の支持体１０に対し４種類の発光装置５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｗがランダムに配置されている。発光装置５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｗは、それぞれ赤色光，緑色光，青色光，白色光を発する発光装置である。

図５Ｂに示すように、発光装置５０Ｒは、筐体５１内に赤色光を発する発光素子５４Ｒが実装されている。また、発光装置５０Ｒには、１対の第１端子３１，３１、１対の第２端子３２，３２、１対の第３端子３３，３３及び１対の第４端子３４，３４が設けられている。それぞれの端子対は、一方が凸部５７ａに設けられており、他方が凹部５８ａに設けられている。このうち、第１端子３１，３１のみが、発光素子５４Ｒに設けられた図示しない１対の電極のそれぞれに電気的に接続されている。即ち、発光装置５０Ｒでは、第１端子３１，３１が発光素子用端子となる。更に、発光装置５０Ｒには、対をなす連結用端子６５ａ，６５ｂが４組設けられており、それぞれの連結用端子６５ａ，６５ｂにおいて、連結用端子６５ａが凸部５７ｂに設けられており、連結用端子６５ｂが凹部５８ｂに設けられている。その他の構成は、図１Ａ〜Ｃに示す発光装置５０と同様である。

図５Ｃに示すように、発光装置５０Ｇは、筐体５１内に緑色光を発する発光素子５４Ｇが実装されている。また、発光装置５０Ｇには、１対の第１端子３１，３１、１対の第２端子３２，３２、１対の第３端子３３，３３及び１対の第４端子３４，３４が設けられている。それぞれの端子対は、一方が凸部５７ａに設けられており、他方が凹部５８ａに設けられている。このうち、第２端子３２，３２のみが、発光素子５４Ｇに設けられた図示しない１対の電極のそれぞれに電気的に接続されている。即ち、発光装置５０Ｇでは、第２端子３２，３２が発光素子用端子となる。更に、発光装置５０Ｇには、対をなす連結用端子６５ａ，６５ｂが４組設けられており、それぞれの連結用端子６５ａ，６５ｂにおいて、連結用端子６５ａが凸部５７ｂに設けられており、連結用端子６５ｂが凹部５８ｂに設けられている。その他の構成は、図１Ａ〜Ｃに示す発光装置５０と同様である。

図５Ｄに示すように、発光装置５０Ｂは、筐体５１内に青色光を発する発光素子５４Ｂが実装されている。また、発光装置５０Ｂには、１対の第１端子３１，３１、１対の第２端子３２，３２、１対の第３端子３３，３３及び１対の第４端子３４，３４が設けられている。それぞれの端子対は、一方が凸部５７ａに設けられており、他方が凹部５８ａに設けられている。このうち、第３端子３３，３３のみが、発光素子５４Ｂに設けられた図示しない１対の電極のそれぞれに電気的に接続されている。即ち、発光装置５０Ｂでは、第３端子３３，３３が発光素子用端子となる。更に、発光装置５０Ｂには、対をなす連結用端子６５ａ，６５ｂが４組設けられており、それぞれの連結用端子６５ａ，６５ｂにおいて、連結用端子６５ａが凸部５７ｂに設けられており、連結用端子６５ｂが凹部５８ｂに設けられている。その他の構成は、図１Ａ〜Ｃに示す発光装置５０と同様である。

図５Ｅに示すように、発光装置５０Ｗは、筐体５１内に白色光を発する発光素子５４Ｗが実装されている。また、発光装置５０Ｗには、１対の第１端子３１，３１、１対の第２端子３２，３２、１対の第３端子３３，３３及び１対の第４端子３４，３４が設けられている。それぞれの端子対は、一方が凸部５７ａに設けられており、他方が凹部５８ａに設けられている。このうち、第４端子３４，３４のみが、発光素子５４Ｗに設けられた図示しない１対の電極のそれぞれに電気的に接続されている。即ち、発光装置５０Ｗでは、第４端子３４，３４が発光素子用端子となる。更に、発光装置５０Ｗには、対をなす連結用端子６５ａ，６５ｂが４組設けられており、それぞれの連結用端子６５ａ，６５ｂにおいて、連結用端子６５ａが凸部５７ｂに設けられており、連結用端子６５ｂが凹部５８ｂに設けられている。その他の構成は、図１Ａ〜Ｃに示す発光装置５０と同様である。なお、白色光を発する発光素子５４Ｗとしては、紫外ＬＥＤや青色ＬＥＤと、蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤが使用できる。

上述した発光光源３の構成によれば、例えば隣接する発光装置同士を連結した際に、一方の発光装置の第１端子３１と、他方の発光装置の第１端子３１とを電気的に接続することができる。第２〜第４端子３２〜３４についても同様である。これにより、同じ色の光を発する発光装置のみを直列接続することができる。よって、発光光源３によれば、発光色毎に最適電流を供給できるため、無駄な電力消費を防ぐことができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態に係る発光システムについて、図６を参照して説明する。図６は、本発明の第４実施形態に係る発光システムの構成図である。

図６に示すように、発光システム４は、上述した第３実施形態に係る発光光源３と、発光光源３に供給される電流を制御する制御部４１と、制御部４１に電流を供給する電源４２とを含む。

制御部４１は、発光装置５０Ｒ（図５Ｂ参照）に供給される電流を制御する第１制御回路４１ａと、発光装置５０Ｇ（図５Ｃ参照）に供給される電流を制御する第２制御回路４１ｂと、発光装置５０Ｂ（図５Ｄ参照）に供給される電流を制御する第３制御回路４１ｃと、発光装置５０Ｗ（図５Ｅ参照）に供給される電流を制御する第４制御回路４１ｄとを含む。これにより、発光色毎に最適電流を供給できるため、無駄な電力消費を防ぐことができる。

本発明は、例えば、一般照明、演出照明（サイン灯等）、バックライト、イルミネーションランプ、ディスプレイ等に有用である。

本発明の第１実施形態に係る発光光源に使用される発光装置の説明図で、Ａは発光装置の斜視図、ＢはＡのI-I線断面図、ＣはＡのII-II線断面図である。本発明の第１実施形態に係る発光光源の説明図で、Ａは発光光源の上面図、ＢはＡのIII-III線断面図である。本発明の第２実施形態に係る発光光源の斜視図である。本発明の第２実施形態に係る発光光源を用いたデザインランプの一例を示す斜視図である。本発明の第３実施形態に係る発光光源の説明図で、Ａは発光光源の斜視図、Ｂ〜Ｅは発光光源に使用される発光装置の上面図である。本発明の第４実施形態に係る発光システムの構成図である。従来のライン状発光装置の一例を示す平面図である。

符号の説明

１，２，３発光光源
４発光システム
１０，２０支持体
３１第１端子
３２第２端子
３３第３端子
３４第４端子
４１制御部
４１ａ第１制御回路
４１ｂ第２制御回路
４１ｃ第３制御回路
４１ｄ第４制御回路
４２電源
５０，５０ａ，５０ｂ，５０Ｂ，５０Ｇ，５０Ｒ，５０Ｗ発光装置
５１筐体
５１ａ凹部
５２透光性樹脂層
５３サブマウント基板
５４，５４Ｂ，５４Ｇ，５４Ｒ，５４Ｗ発光素子
５４ａ，５４ｂ電極
５５バンプ
５６光反射壁
５７ａ，５７ｂ凸部
５８ａ，５８ｂ凹部
５９空洞部
６１ａ，６１ｂ発光素子用端子
６２ａ，６２ｂビア導体
６３ａ，６３ｂ導体パターン
６４ワイヤ
６５ａ，６５ｂ連結用端子
７０デザインランプ
７１基台
７１ａ回転機構

Claims

支持体と、前記支持体に対し着脱可能な複数の発光装置とを含む発光光源であって、
それぞれの前記発光装置は、１対の電極が設けられた発光素子と、前記１対の電極のそれぞれと電気的に接続する１対の発光素子用端子と、前記電極と電気的に接続していない１対の連結用端子とを含み、
隣接する前記発光装置同士を嵌合させることにより、前記発光素子用端子又は前記連結用端子を介して隣接する前記発光装置同士が電気的に接続されていることを特徴とする発光光源。
それぞれの前記発光装置は、前記支持体に嵌合により装着されている請求項１に記載の発光光源。
前記支持体は、放熱材料からなる請求項１に記載の発光光源。
前記放熱材料は、セラミック及び金属からなる群より選択される少なくとも１つである請求項３に記載の発光光源。
前記支持体は、多角柱形状であり、
それぞれの前記発光装置は、前記支持体の各側面に装着されている請求項１に記載の発光光源。
前記発光光源は、発光色の異なる複数種の前記発光装置を含み、
それぞれの前記発光装置は、発光色毎に異なる複数組の端子を含み、
前記複数組の端子のうち少なくとも１組は、前記１対の発光素子用端子である請求項１に記載の発光光源。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の発光光源と、前記発光光源に供給される電流を制御する制御部とを含む発光システム。
前記発光光源は、発光色の異なる複数種の前記発光装置を含み、
前記制御部は、発光色毎に異なる制御回路を含む請求項７に記載の発光システム。