JP2010098302A - 発光モジュール、このモジュールを備えた発光装置、および、この発光装置を備えた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一つの発光装置内で共通部品として複数用いられる同一構造の発光モジュールを提供する。
【解決手段】発光モジュール１は、複数の発光ダイオード（半導体発光素子）１１、基板２、連結コネクタ１５を具備する。各発光ダイオード１１は、基板２の表面に実装され、基板上に形成された導電パターンで直列に接続される。連結コネクタ１５は、導電パターンに直列に接続された雄端子１７及び雌端子１８を有する。連結コネクタ１５は、このコネクタに対して点対称に配置される同じ形状の連結コネクタと接続可能な接続部を有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光ダイオードのような半導体発光素子を直列に複数接続した発光モジュール、この発光モジュールを複数個一列に並べて形成した発光装置、及び、この発光装置を備えた照明器具に関する。

複数の発光モジュールを一列に並べることによってライン光源を構成する発光装置が知られている。特許文献１は、複数の発光ダイオードを実装した発光モジュールを備える発光装置を段落００２０−００３６、図１、図２に開示している。この発光モジュールは、基板の長手方向一端部に着脱接続部を設けている。着脱接続部は、基板の裏面に突出するプラスとマイナスとで一対の接続ピンを有している。基板上には配線が形成されており、接続ピンは、この配線に接続されている。複数の発光ダイオードは、基板の長手方向に一列にかつ一定の間隔を開けて配置されており、直列に接続されている。

発光装置は、基台を備えている。この基台は、発光モジュールと同数のコネクタを一定の間隔に有している。発光モジュールの接続ピンは、これらコネクタにそれぞれ差込まれ、接続される。これによって、各発光モジュールは、一列に並べられて基台に取付けられる。発光モジュールの接続ピンが設けられた方の端は、コネクタによって位置が決められた固定端である。発光モジュールの他方の端は、自由端である。そして、ある発光モジュールの固定端と、基台の長手方向に隣接されたもう一つの発光モジュールの自由端との間に、基板の長手方向の自由端側への熱膨張を許容するための隙間が、形成されている。また、隣接したコネクタの間は、電線又は端子板によって並列接続されている。つまり各発光モジュールは、電気的に並列に接続されている。

特開２００６−２４８６１号公報

ところで、特許文献１に記載された各発光モジュールは、ライン状に配置されている。しかし、これらの発光モジュールは、個々に独立して設けられていて、かつ、並列に接続されている。そのため、特許文献１は、一列に並べられた各発光モジュールの発光ダイオードを直列接続して発光させる技術を開示していない。

直列に接続される複数の発光ダイオードを単一の基板上に実装することによってライン状の発光装置を作ると、基板が長尺になってしまう。そのため、発光ダイオードを実装する時にも、発光ダイオードを発光させた時にも、熱による基板の反り量は、大きい。このようなものは、信頼性のある製品として好ましくない。長尺の基板は、発光ダイオードを実装するチップ実装機にセットできても各部の温度管理が難しい。しかも、場合によっては、チップ実装機にセットできないこともある。

個々の基板の長さを短くするために、特許文献１に記載された構造を採用すると、個々の基板のすべての発光ダイオードを直列接続することができない。

そこで、本発明は、一つの発光装置内で共通部品として複数用いられる同一構造の発光モジュールを提供する。このとき、発光モジュールは、発光装置を構成するために複数を連結した場合に、互いの実装している半導体発光素子がすべて直列に接続される。また、本発明は、この発光モジュールを備えた発光装置を提供する。さらに、この発明は、この発光装置を光源として備えた照明器具を提供する。

本発明に係る発光モジュールは、複数の半導体発光素子と、基板と、連結コネクタと、を備える。基板は、半導体発光素子を表面に実装し、これらの半導体発光素子を直列に接続する回路用の導電パターンを有している。連結コネクタは、導電パターンに直列に接続された雄端子および雌端子を有している。この連結コネクタは、点対称に配置される同じ形状の他の連結コネクタと接続可能な接続部を有している。

発光モジュールは、導電パターンに直列に接続された一対の接続端子を有する端部コネクタをさらに備える。この端部コネクタは、電源線、または接続端子間を接続する短絡片が、接続される。

また、連結コネクタの雄端子と雌端子とは、同形状の他の連結コネクタと非接続の場合に短絡しており、同形状の他の連結コネクタと接続された場合に絶縁されるように構成されていてもよい。この場合、点対称に配置された同形状の他の連結コネクタに接続された場合に相手側の連結コネクタの雄端子と雌端子との間の短絡部分を遮断する開放片をさらに備えてもよい。

半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子等が用いられる。このとき、発光素子の発光色は、白色であることが好ましい。基板の形状は、特に制限されない。ただし、ライン状の発光装置に用いる場合、発光モジュールの基板の形状は、長方形状であることが好適である。

なお、本明細書において、「回路を電気的に開く」とは、半導体発光素子を直列接続した回路が雄端子及び雌端子との間で遮断されていて雄端子及び雌端子どうしも電気的に接続されていない状態、及び回路が一対の接続端子間で遮断されていてこれら接続端子どうしも電気的に接続されていない状態を指している。また、半導体発光素子、連結コネクタ、及び端部コネクタは、表面実装部品であることが好ましい。

発光モジュールは、同じ構造の発光モジュールと直列に組合わされる、又は中間用の他の発光モジュールを間に介して間接的に同じ構造の発光モジュールと組合わされる。複数の発光モジュールが一列に連結される場合、一方の端に連結された発光モジュールは、端部コネクタの一対の接続端子に短絡片を差込まれることにより回路が閉じられる。この結果、連結された複数の発光モジュールのすべての半導体発光素子は、直列に接続される。

この場合、一つの発光モジュールの連結コネクタに対して隣り合う他の発光モジュールの連結コネクタは、点対称に配置されて、互いに接続される。そして、一列に接続された複数の発光モジュールの他端に位置する端部コネクタの一対の接続端子は、プラスとマイナスの電源線が夫々接続される。直列接続された各半導体発光素子に電力が供給されるので、半導体発光素子は、発光する。

このように、発光モジュールは、一列に連結される場合、並び方向両端に配置して使用することができる。つまり、発光装置に採用される複数の発光モジュールの共通部品となることができる。

また、発光モジュールに少なくとも１つ設けられる連結コネクタの雄端子と雌端子とは、同形状の他の連結コネクタと非接続の場合に短絡しており、同形状の他の連結コネクタと接続された場合に絶縁される機構を有していてもよい。この場合、連結コネクタは、点対称に配置される同形状の他の連結コネクタに接続された場合に、相手側の雄端子と雌端子との間の短絡部を遮断する開放片を有していることが好ましい。

本発明の発光装置は、複数の発光モジュールを一列に連結して構成される場合に、上述の発光モジュールを両端に配置する。各発光モジュールは、表面に複数の半導体発光素子を基板上に実装している。基板上に形成された導電パターンによって、各半導体発光素子は、直列に接続される。各発光モジュールにおいて、隣り合う発光モジュールがある側に配置された連結コネクタは、相手方の発光モジュールの連結コネクタと同じ構造を有し、かつ互いに接続することができる。点対称に向き合って配置された連結コネクタの雄端子と雌端子を接続することによって、隣り合う発光モジュールの各半導体発光素子は、直列に接続される。並び方向の一方の端に配置された発光モジュールの端部コネクタに設けられる一対の接続端子は、短絡片が差し込まれる。並び方向の他方の端に配置された発光モジュールの端部コネクタに設けられた一対の接続端子は、電源線が差し込まれる。

この明細書において、「両端の発光モジュール」とは、複数の発光モジュールが一列に並べられた場合、その列の両端に配置された発光モジュールを指している。したがって、２個の発光モジュールが並べられた発光装置の場合は、これら２個の発光モジュールを指し、発光モジュールの列が複数で構成される場合は、その両端に配置された発光モジュールを指している。この場合、少なくとも１個の中間用の発光モジュールが両端の発光モジュールの間に配置されることは言うまでもない。

また「他の発光モジュール」とは、発光モジュールの列が２個（一対）の発光モジュールから構成される場合、一方の発光モジュールに対する他方の発光モジュールを指すし、発光モジュールの列が中間用発光モジュールを含む複数の発光モジュールで構成される場合、中間用発光モジュールを指している。更に、「両端の発光モジュールの一方の発光モジュール」、及び「両端の発光モジュールの他方の発光モジュール」とは、複数の発光モジュールで列を構成していてもその両端の発光モジュールの関係においてどちらであるかを指すものであり、中間用発光モジュールを指さない。

複数の発光モジュールが一列に並べて構成された発光装置において、両端にある発光モジュールは、上述した発光モジュールである。したがって、各発光モジュールに実装された複数の半導体発光素子は、すべて直列に接続される。発光装置は、これを構成する複数の発光モジュールの少なくとも両端の２つの構造を同じものにしている。発光装置を構成する複数の発光モジュールの中で両端に配置される発光モジュールを共通部品とすることができる。

本発明に係る照明器具は、上述した発光装置を光源として備えたことを特徴とする。

請求項１、２の発明によれば、直列接続された複数の半導体発光素子を有する発光モジュールを共通部品として使用できる。

請求項３，４の発明によれば、接続するだけで端部に短絡片を設けることなく回路を形成することができる発光モジュールを共通部品として使用できる。

請求項５，６の発明によれば、共通化された発光モジュールを備え、これらにわたって直列接続された複数の半導体発光素子を有する発光装置を提供できる。

請求項７の発明によれば、請求項５又は６の発明の発光装置を光源として備えた照明器具を提供できる。

本発明の第１の実施形態の発光モジュールを電源線及び短絡片とともに示す正面図。 図１に示した発光モジュールの背面図。 図１に示した発光モジュールを２個用いて組立てた発光装置の斜視図。 図３に示した発光装置の発光モジュールを分離させた正面図。 図１に示した発光モジュールの連結コネクタを拡大して示す正面図。 図３に示した発光装置の互いに連結された連結コネクタの正面図。 （Ａ）は、図１に示した発光モジュールの端部コネクタの裏面図、（Ｂ）は、図７（Ａ）中に矢印Ｆ７Ｂで示す方向から見た端部コネクタの側面図。 図３に示した発光装置を光源として備えた照明器具を斜め下から見た斜視図。 本発明の第２の実施形態の発光装置を示す平面図。 図９に示した発光装置を光源として備えた照明器具の断面図。 本発明の第３の実施形態の発光装置を示す分解図。 図１１に示した各発光モジュールに設けられる連結コネクタを、隣り合う他の発光モジュールに設けられる連結コネクタとともに示す断面図。 図１２に示した連結コネクタが、他の発光モジュールに設けられた連結コネクタと結合された状態を示す断面図。

本発明の第１の実施形態の発光モジュール１、発光装置２５、および照明器具４１は、図１〜図８を参照して説明する。発光モジュール１は、図１〜図２に示す。同一の構造を有した発光モジュール１を点対称に配置して互いに接続することで構成される発光装置２５は、図３及び図４に示す。この発光装置２５を光源として備える照明器具４１は、図８に示す。発光モジュール１に設けられる連結コネクタ１５は、図５に示す。この連結コネクタ１５を互いに接続した状態を図６に示す。また、端部コネクタ２１は、図７の（Ａ）に示し、その差込側から見た側面を（Ｂ）に示す。

図８に示す照明器具４１は、天井に設置されるものであって、本体４２と、この本体４２に固定された発光装置２５と、この発光装置２５を覆って本体４２に取付けられた照明カバー４５を備えている。本体４２は、アルミニウム合金で作られており、真下から見たその正面形状は長方形である。この本体４２の長辺側の両側部４２ａは、放熱部として機能するとともに、幾分斜め上向きに折れ曲がった反射面として用いられる。光を放出する側と反対側になる本体４２の裏面に、複数の放熱用リブ４２ｂが上向きに一体に突設されていて、これら放熱用リブ４２ｂは本体４２の長手方向に延びている。発光装置２５及び照明カバー４５は、本体４２の両側部４２ａ間の下面に取付けられている。照明カバー４５は、拡散透光性の合成樹脂でできたカバー部材４５ａの両端に、このカバー部材４５ａを支持する端板４５ｂを連結してなり、これらの端板４５ｂが本体４２に固定される。

発光装置２５は、図３および図４に示すように、一対の発光モジュール１と、短絡片３１とを具備している。一対の発光モジュール１は、同一構造であって、互いに点対称に配設され、接続されている。一対の発光モジュール１は、基板２と、複数の発光ダイオード１１と、連結コネクタ１５と、端部コネクタ２１を備えている。発光ダイオード１１は、半導体発光素子の一例であり、例えば白色発光をする。

図１及び図２に示すように基板２は、例えば長方形である。基板２は、絶縁材、例えば、ガラスエポキシ樹脂を主体として形成されている。基板２はその発光面となる表面に、発光ダイオード１１を直列接続した回路を有している。この回路は、絶縁被膜で覆われている。絶縁被膜は、基板２の表面を反射面とするために白色系の被膜とすることが好ましい。

回路は、図１に示すように第１の導電パターン３と、第２の導電パターン４と、複数の第３の導電パターン５と、第４の導電パターン６により形成されている。これらの導電パターンは銅箔等の金属で構成される。

第１の導電パターン３と第２の導電パターン４は、基板２の長手方向の両端部に夫々設けられている。複数の第３の導電パターン５は、第１の導電パターン３と第２の導電パターン４との間に基板２の長手方向に沿って並べて設けられている。第４の導電パターン６は、第１の導電パターン３が設けられた側から第２の導電パターン４が設けられた側までにわたるように基板２の長辺に沿って設けられている。

第４の導電パターン６の一端部６ａは、基板２の短辺の幅方向に沿って第１の導電パターン３に並んでいる。第４の導電パターン６の他端部６ｂは、基板２の短辺の幅方向に沿って第２の導電パターン４に並んでいる。第１の導電パターン３〜第３の導電パターン５は、ヒートスプレッダとして機能できるようにするために基板２上でなるべく広い面積を確保している。

第１の導電パターン３と、これに隣接した第３の導電パターン５及び第４の導電パターン６の一端部６ａとは、これらの間に形成された隙間によって絶縁されている。同様に、第２の導電パターン４と、これに隣接した第３の導電パターン５及び第４の導電パターン６の他端部６ｂとは、これらの間に形成された隙間によって絶縁されている。互いに隣接した第３の導電パターン５どうしも、それらの間に形成された隙間によって絶縁されているとともに、これら第３の導電パターン５と第４の導電パターン６との間も、それらの間に形成された隙間によって絶縁されている。

図２に示すように、基板２は、その略全域にわたって広がる金属箔７が裏面に設けられている。金属箔７は、銅箔等からなるとともに、絶縁被膜で覆われている。金属箔７は、回路に拡散された熱を受け取って、基板２全体を均熱化するとともに本体４２への放熱を促進するために用いられ、回路と電気的に接続されていない。

基板２は、図１および図２に示すように板厚方向に貫通する固定孔８を示している。この固定孔８に通される固定ネジにより、基板２は、その裏面を本体４２に面接触させた状態で、この本体４２に固定される。なお、固定孔８の周囲は、図１に示すように、パターン欠落部５ａとなっている。このパターン欠落部５ａは、固定ネジの頭部の直径より一回り大きく形成されている。ただし、パターン欠落部５ａが配置されたことによって第３の導電パターン５が分割されてしまうなど、このパターンの導電機能が損なわれることがないように設けられている。

電源電圧が１００Ｖである場合、個々の発光ダイオード１１に印加される電圧が例えば３Ｖ〜５Ｖの電圧で点灯するパワーＬＥＤを各発光ダイオード１１として採用される。これらの発光ダイオード１１は、基板２の長手方向に一定の間隔で並んでいる。発光ダイオード１１は、表面実装によって回路の導電パターンと接続され、基板２の表面に半田付けされている。並び方向の一端に配置された発光ダイオード１１は、第１の導電パターン３とこれに隣り合う第３の導電パターン５にまたがって実装されている。同様に、並び方向の他端に配置された発光ダイオード１１は、第２の導電パターン４とこれに隣り合う第３の導電パターン５にまたがって実装されている。残りの発光ダイオード１１は、何れも互いに隣り合う第３の導電パターン５にまたがって実装されている。以上のように接続されたことにより、各発光ダイオード１１は直列に接続されている。

図５に示すように連結コネクタ１５は、ケース１６と、互いに絶縁された状態でこのケースに組み込まれた雄端子１７および雌端子１８とで構成されている。

連結コネクタ１５のケース１６は、合成樹脂の成型品であって、その先端面から一体に突出した第１の絶縁突起１６ａ及び第２の絶縁突起１６ｂを有している。第１の絶縁突起１６ａは、連結コネクタ１５のケース１６の一側面沿いに連続して形成され、第２の絶縁突起１６ｂは、連結コネクタ１５の差込方向にケース１６の中心線（図示しない）に対して多少第１の絶縁突起１６ａ側に偏って設けられている。これら第１の絶縁突起１６ａ及び第２の絶縁突起１６ｂは、ほぼ同じ長さに突出している。

雄端子１７の差込端は、第１の絶縁突起１６ａと第２の絶縁突起１６ｂと同様に、基板２の板厚方向に幅を有した平板状をなすとともに、第１の絶縁突起１６ａと第２の絶縁突起１６ｂの間に平行に設けられている。基板２に対する雄端子１７の半田付け部１７ａは、差込端と反対側へケース１６から突出している。雌端子１８の接触子は、互いの接触状態を弾性力によって保持する一対の挟み部材で構成され、この接触子は、第２の絶縁突起１６ｂを境に雄端子１７とは反対側に設けられている。基板２に対する雌端子１８の半田付け部１８ａは、接触子と反対の側へケース１６から突出して設けられている。雄端子１７の差込端と雌端子１８の接触子の突出長さは略同じで、第１の絶縁突起１６ａ及び第２の絶縁突起１６ｂよりも短い。

図１に示すように連結コネクタ１５は、基板２の長手方向に一端部でかつ幅方向中央に位置し、基板２の表面に実装されている。これにより、連結コネクタ１５の雄端子１７は第４の導電パターン６の一端部６ａに半田付けされ、雌端子１８は第１の導電パターン３に半田付けされる。つまり、連結コネクタ１５は発光ダイオード１１を直列接続した回路に対して、電気的に直列に接続されている。また、連結コネクタ１５の第１の絶縁突起１６ａ、第２の絶縁突起１６ｂ、雄端子１７、及び雌端子１８は、それらの長さの略半分ほど基板２の長手方向の一端縁２ａから突出している。

図７の（Ａ）に示すように、端部コネクタ２１は、ケース２２と、互いに絶縁された状態でこのケースに組み込まれた一対の接続端子２３とで構成されている。端部コネクタ２１のケース２２は、合成樹脂の成型品であって、その一端面に図７の（Ｂ）に示す一対の差込口２２ａを有している。これら差込口２２ａの夫々には接続端子２３が差し込み方向に連続して設けられている。接続端子２３は、差込口２２ａから挿入された電線が不用意に抜けないように保持できる構造を有している。

図１に示すように端部コネクタ２１は、基板２の長手方向に他端部でかつ幅方向中央に位置し、基板２の表面に実装されている。これにより、一方の接続端子２３が第４の導電パターン６の他端部６ｂに半田付けされ、他方の接続端子２３が第２の導電パターン４に半田付けされる。したがって、端部コネクタ２１も発光ダイオード１１を直列接続した回路に対して電気的に直列に接続されている。なお、本実施形態では、差込口２２ａが開けられた端部コネクタ２１のケース２２の一端面を、基板２の長手方向の他端縁２ｂに揃えて実装している。これに制約されず、他端縁２ｂから離れた位置、つまり奥まった位置、あるいは少し突出した位置に端部コネクタ２１を実装してもよい。

なお、連結コネクタ１５も端部コネクタ２１も回路に対して直列に接続されているので、それぞれのコネクタには何かが接続され回路が閉じられる必要がある。したがって、コネクタに何も接続されない状態では、回路は開かれた状態である。

端部コネクタ２１は、図１に示すように、短絡片３１又は電源線３５が接続される。短絡片３１及び電源線３５は、いずれも絶縁被覆電線である。短絡片３１が端部コネクタ２１に差込み接続されると、一対の接続端子２３が短絡片３１により導通される。つまり、回路は、短絡片３１が差し込まれた端部コネクタ２１において閉じられる。また、電源装置に接続された電源線３５が端部コネクタ２１に差込み接続されることにより、電力が回路に供給されるようになる。

次に、発光装置２５を組立てる手順を説明する。まず、同一構造の２個の発光モジュール１を用意して、図４に示すようにこれらを端部コネクタ２１どうしが向かい合うように点対称に配置する。その後、互いの基板２の一端縁２ａが接するように、移動させることにより点対称の連結コネクタ１５どうしを接続する。

このとき、発光モジュール１が互いに接近するにしたがって、一方の連結コネクタ１５の雄端子１７の挿入端が他方の連結コネクタ１５の雌端子１８の接触子を押し開きつつこの雌端子１８に挿入されことによって、これら雄端子１７と雌端子１８が機械的かつ電気的に接続される。また、この接続部は、一方の連結コネクタ１５の第１の絶縁突起１６ａと第２の絶縁突起１６ｂ、及び双方の連結コネクタ１５の先端面とによって四方が囲まれる。これと同時に、他方の連結コネクタ１５の雄端子１７の挿入端が一方の連結コネクタ１５の雌端子１８の接触子を押し開きつつこの雌端子１８に挿入されることによって、これら雄端子１７と雌端子１８が機械的かつ電気的に接続される。そして、この接続部もまた、他方の連結コネクタ１５の第１の絶縁突起１６ａと第２の絶縁突起１６ｂ、及び双方の連結コネクタ２１の先端面とによって四方が囲まれる。連結コネクタ１５どうしが接続された状態を図６に示す。

この結果、点対称に向かい合わせて配置された２個の発光モジュール１は、図３に示すように一列に並べて接続されるとともに、これら発光モジュール１の回路どうしが電気的に直列に接続される。

次に、連結コネクタ１５で接続された一対の発光モジュール１のうちの一方の発光モジュール１の端部コネクタ２１の一対の接続端子２３に、これらを互いに接続する短絡片３１を差込み接続する。これにより、複数の発光ダイオード１１を直列接続した回路が一方の端部コネクタ２１において電気的に閉じられる。したがって、２個の発光モジュール１にわたって形成される回路が直列回路を形成した状態となる。なお、短絡片３１は予め一方の発光モジュール１に取付けて置いても良い。

最後に、プラスとマイナスで一対の電源線３５を、短絡片３１が取り付けられた側と反対側の他方の発光モジュール１の端部コネクタ２１の一対の接続端子２３に夫々差込み接続する。これにより、各発光ダイオード１１が接続された直列回路に電力を供給し得る状態となって、発光装置２５の組み立てが完了する。

そのため、電源線３５の入力側の端部を別途用意される電源装置に接続することにより、発光装置２５に給電することができる。なお、電源線３５は、他方の発光モジュール１、言い換えれば、短絡片３１が接続されない方の発光モジュール１に予め接続しておくこともできる。このようにすると、発光装置２５の組み立てに際して電源線３５が邪魔になり難くできる点で好ましい。

発光装置２５は、２個の発光モジュール１のそれぞれの回路が連結コネクタ１５によって直列に接続されている。この発光装置２５は、細長く延びた発光装置２５の一端において電源線３５を接続するために回路が電気的に開いており、発光装置２５の他端において回路が電気的に閉じている。そして、一列に並べて接続された複数の発光モジュール１の内で、並び方向に両端に配置される発光モジュール１の構造が同じである。

即ち、並び方向の一端に配置された発光モジュール、本実施形態では一方の発光モジュール１は、パターンによって回路が閉じられたものを用意するのではなく、回路を閉じる短絡片３１および回路に電力を供給するための電源線３５のどちらでも差込み接続することのできる端部コネクタ２１を実装している。同様に、並び方向の他端に配置された他の発光モジュール、本実施形態では他方の発光モジュール１もまた、回路を電気的に閉じる短絡片３１および回路に電力を供給するための電源線３５が差込み接続される端部コネクタ２１が実装されている。つまり、これら端部コネクタ２１には同一構成のものが使用されている。更に、発光モジュール１どうしを連結するための連結コネクタ１５は、同一構成であって、かつ、点対称に配置して互いに接続することができる。

この発光装置２５は、連結された発光モジュール１のそれぞれに実装されている発光ダイオード１１がすべて直列に接続され、一端に電源線３５が接続される構造である。このような場合でも、上述の構造の連結コネクタ１５および端部コネクタ２１を有することによって、両端に配置される発光モジュール１の構造は、同じにすることができる。

発光装置２５の両端に配置される発光モジュール１を共通化することによって、部品の種類を削減でき、在庫管理がし易くなる。そのため、発光装置２５に掛かるトータルコストを低減できる。しかも、本実施形態では、発光装置２５が備える発光モジュール１の数は２個である。つまり発光モジュール１は、共通部品であり、１種類なので、部品の組み間違いを生じることがなく組み立てを容易にできる。

また、発光装置２５は、複数の発光モジュール１をライン状に並べて連結されるので、個々の発光モジュール１を短くすることができる。そのため、長尺で単一の基板を用いる発光装置に比較して以下の点で好ましい。発光ダイオード１１を基板２に実装する時、および、発光ダイオード１１を発光させた時のいずれの場合でも、熱によって生じる基板２の反り量を小さくすることができる。発光装置２５の寸法安定性が向上し、信頼性のある製品を得やすい。基板２が短いので、取り扱いやすくなるので、発光ダイオード１１を実装するためのチップ実装機にセットし易いとともに、チップ実装機での温度管理に困難さを伴うことがない。このため、発光ダイオード１１、連結コネクタ１５、及び端部コネクタ２１を基板２に容易に実装できる。

発光ダイオード１１、連結コネクタ１５、及び端部コネクタ２１は、何れも基板２の表面に実装されている。したがって、この基板２の裏面に設けられる伝熱面の面積が大きく確保されるので、基板２の裏面から本体４２へ発光装置２５の熱を逃がす放熱性能を向上できる。

基板２の裏側から電源線３５を挿入して表面の導電パターンに半田付けするタイプの発光装置の場合、基板２の裏面に形成される金属製の伝熱面と電源線３５との間の絶縁を確保するために、伝熱面の面積を減らさなければならない。また、基板２の裏面側に引出された電源線を取り回す隙間が本体４２側に必要である。そのため基板２の裏面と本体４２との接触面積も減らさなければならない。しかし、こうした妥協は、本実施形態の発光装置２５では不必要である。つまり、連結コネクタ１５及び端部コネクタ２１は、面実装部品であるので、基板２の裏側にコネクタや電源線が配置されない。したがって、発光装置２５の裏面から本体４２への効率よく放熱させることができる。

本発明の第２の実施形態の発光装置２５および照明器具４１は、図９および図１０を参照して説明する。この実施形態の発光装置２５は、一列に並べて連結された少なくとも３つの発光モジュール１で構成されている。両端部に配置される発光モジュール１は、第１の実施形態において詳述した発光モジュール１と同じであるので、ここでの説明を省略する。また、第１の実施形態の発光モジュール１と同じ機能を有する構成は、図中に同一の符号を付して説明を省略する。

図９に示す発光装置２５は、３つの発光モジュール１を長手方向に連結して構成される。両端に配置された発光モジュール１は、発光装置２５として連結された場合に発光装置２５の端部になる位置に端部コネクタ２１を各々有し、間に挟まれる中間用の発光モジュール１に面した側の端部に連結コネクタ１５を有している。中間用の発光モジュール１は、複数の発光ダイオード１１と、一対に配置される連結コネクタ１５と、を基板２上に実装している。発光ダイオード１１と連結コネクタ１５は、基板２上に形成された導電パターン３，４，５，６によって、直列に接続されている。

中間用の発光モジュール１は、基板２の両端部に連結コネクタ１５を有している。これらの連結コネクタ１５は、図９に示すように、この中間用の発光モジュール１の端部に点対称に配置されている。各連結コネクタ１５は、両隣の発光モジュール１に設けられた連結コネクタ１５と同形状であって、互いに接続することができる。したがって、中間用の発光モジュール１は、発光装置２５の両端部に点対称に配置される一対の発光モジュール１の間に配置されて、これらの間を連結する。中間用の発光モジュール１は、これ自身が２回回転対称形である。したがって、中間用の発光モジュール１は、どちらの向きでも隣り合う発光モジュール１と接続することができる。なお、発光装置２５を構成する発光モジュール１の数は、３つに留まらず４つ以上でもよい。この場合、中間用の発光モジュール１の数が２つ以上に増やされる。

中間用の発光モジュール１を１つ含む３つの発光モジュール１が連結された発光装置２５を光源として備える照明器具４１は、図１０に示す。発光装置２５の発光モジュール１どうしは、連結コネクタ１５によって互いに接続されている。発光装置２５の一方の端部に位置する端部コネクタ２１は、短絡片３１が装着されている。これにより、発光装置２５のすべての発光ダイオード１１は、直列に接続される。発光装置２５の他方の端部に位置する端部コネクタ２１は、照明器具４１の本体４２を貫通して配線された電源線３５が装着されている。

発光ダイオード１１、連結コネクタ１５、端部コネクタ２１は、すべて基板２の光放射側であるおもて側に実装されている。基板２の裏面は、凹凸がなく、銅箔など伝熱面となる金属箔７が全面に形成されている。金属箔７は、発光モジュールの回路と絶縁されているとともに外表面を絶縁性被膜で覆われている。発光装置２５は、図１０に示すように、固定孔８に通された固定ネジによって、裏面を本体４２に密着させる。

上述のように構成された発光装置２５は、中間用の発光モジュール１を増やすことによって、発光装置２５の全体の長さを中間用の発光モジュール１の長さ単位で、容易に変更することができる。中間用の発光モジュール１は、両端に同じ形状の連結コネクタ１５を有しているので、挿入する場合に取付け向きが限定されない。したがって、組立の作業性が向上する。また、発光装置２５の両端に配置される発光モジュール１は、一方端に連結コネクタ１５を有し、他方端に端部コネクタ２１を備えた同じ構造である。したがって、端用に用意する発光モジュール１も中間用の発光モジュール１も、それぞれ１種類のみでよい。部品が共通化されるので、製造ラインや品質管理にかかるコストを低く抑えることができる。

本発明の第３の実施形態の発光装置２５は、図１１から図１３を参照して説明する。この実施形態の発光装置２５は、複数の発光モジュール１を物理的にかつ電気的に接続する連結コネクタ１５０の構造が、他の実施形態の連結コネクタ１５と異なる。その他の構成は、第１および第２の実施形態の発光装置２５と同じである。又この発光装置２５を光源として備える照明器具は、第１の実施形態の照明器具４１または第２の実施形態の照明器具４１と構造的に同じである。したがって、ここでの説明は、省略し、図８および図１０並びにそれらの説明箇所を参酌するものとする。

図１１に示す発光装置２５は、電源線３５を接続するために、一端に端部コネクタ２１を有し他端に連結コネクタ１５０を有した発光モジュール１を１つ備える。そして、発光装置２５を構成する他の発光モジュール１は、すべて長手方向の両方の端部にそれぞれ同じ形状の連結コネクタ１５０を点対称に配置している。連結コネクタ１５０は、発光モジュール１の回路に直列に接続される雄端子１７と雌端子１８を有している。

連結コネクタ１５０は、図１２および図１３に示すように、点対称に配置された同じ形状の他の連結コネクタ１５０と連結可能な接続部を有している。この連結コネクタ１５０の雄端子１７と雌端子１８とは、図１２に示すように同形状の他の連結コネクタ１５０と非接続の場合、短絡部１９ａで短絡しており、図１３に示すように同形状の他の連結コネクタ１５０と接続された場合、短絡部１９ａが絶縁される。雄端子１７と雌端子１８とは、雄端子１７と雌端子１８から互いに向かって延びた可撓性の舌片を有している。これらの舌片は、短絡部１９ａにおいて、互いに当接する。

図１２に示すように連結コネクタ１５０は、点対称に配置された同形状の他の連結コネクタと接続された場合に、相手方の連結コネクタ１５０の短絡部１９ａを遮断する開放片１９を備えている。この開放片１９は、連結コネクタ１５０の挿入方向に雄端子１７および雌端子１８よりも長い。開放片１９は、絶縁部材で構成されている。本実施形態では、開放片１９は、ケース１６と一体に形成されている。そして、開放片１９は、連結コネクタ１５０を接合した場合、図１３に示すように相手方の連結コネクタ１５０の短絡部１９ａの間に差し込まれる。互いに係合した連結コネクタ１５０は、引き離すことによって雄端子１７および雌端子１８が短絡する。

この連結コネクタ１５０は、非接続の状態でこの連結コネクタ１５０に設けられた雄端子１７と雌端子１８が短絡されている。そして、他の連結コネクタ１５０に接続されると、開放片１９が相手方の連結コネクタ１５０の雄端子１７と雌端子１８の短絡部１９ａを遮断し、雄端子１７は相手方の雌端子１８に、雌端子１８は相手方の雄端子１７にそれぞれ接続される。つまり、この連結コネクタ１５０の雄端子１７と雌端子１８は、発光モジュール１の回路に直列に接続されているとともに他の連結コネクタ１５０と接続されていない場合、雄端子１７と雌端子１８の間が短絡している。したがって、発光モジュール１の回路は電気的に閉じられている。

つまり、図１１において、発光装置２５を組み立てる場合、端部コネクタ２１を有する発光モジュール１に電源線３５を接続するだけで、後は、両端に連結コネクタ１５０を備える発光モジュール１を必要なだけ連結すればよい。両端に連結コネクタ１５０を備える発光モジュール１は、接続されるだけで、隣り合う発光モジュール１と直列に回路が接続される。そして接続されていない側の連結コネクタ１５０は、雄端子１７と雌端子１８が短絡した状態であるので、短絡片３１を必要としない。

さらに、発光装置２５を構成する発光モジュール１は、図１１において、端部コネクタ２１を有した発光モジュール１と平行に並べて図示したように、両端に連結コネクタ１５０が設けられた単一の種類の発光モジュール１で構成してもよい。この場合、電源線３５は、発光装置２５の端部に配置される連結コネクタ１５０と接続できるようにするために、連結コネクタ１５０の接続部と同じ形状の接続部を有したソケット３６を装着する。このソケット３６は、雄端子１７と雌端子１８と開放片１９を有している。ソケット３６を連結コネクタ１５０に接続することによって、雄端子１７は、連結コネクタ１５０の雌端子１８に接続され、雌端子１８は、連結コネクタ１５０の雄端子に接続される。そして、ソケット３６の開放片１９は、連結コネクタ１５０の雄端子１７と雌端子１８との間の短絡部１９ａを切り離す。なお、ソケット３６は、短絡部を有しておらず、雄端子１７と雌端子１８は、非接続状態であっても互いに絶縁されている。

以上のように連結コネクタ１５０に接続できるソケット３６を電源線３５に取り付けた発光装置２５は、この発光装置２５を構成する発光モジュール１の構造を１種類に統一できる。連結コネクタ１５０は、非接続の場合に雄端子１７と雌端子１８の間が短絡しており、接続された場合に雄端子１７と雌端子１８の間が絶縁される。したがって、発光装置２５の端に配置される発光モジュール１の何も接続されない連結コネクタ１５０は、そのままでも回路を閉じた状態である。また、連結された発光モジュール１どうしは、互いに連結コネクタ１５０を接続するだけで、隣り合う発光モジュール１の回路が直列に接続される。

つまり、発光装置２５を組み立てる場合、必要な数だけ発光モジュール１を連結し、ソケット３６が装着された電源線３５をどちら側でも一番端の連結コネクタ１５０に接続することによって、すべての発光ダイオード１１が直列に接続された発光装置２５を組み立てることができる。発光装置２５を組み立てる作業が簡素化される。また、発光装置２５を構成する発光モジュール１も１種類にすることができ、かつ、発光モジュール１に取り付けられるコネクタの種類も連結コネクタ１５０の１種類になる。そして、発光装置２５の長さは、つなぎ合わせる発光モジュール１の数を変えるだけでよい。

本発明に係る発光装置２５は、第１から第３の実施形態に制約されない。例えば、第１の実施形態では、２個の発光モジュール１を接続して発光装置２５とした。また、第２の実施形態では、第１の実施形態の２個の発光モジュール１の間に中間用の発光モジュールを挿入し、３個の発光モジュール１を一列に並べて接続した発光装置２５とした。この場合、中間用の発光モジュール１の数を増やすことで、更に長い発光装置を作ることもできる。いずれの場合も、並び方向の両端に配置される発光モジュール１を、共通部品にすることができる。両端に配置される一対の発光モジュール１の間に配置される少なくとも１つの中間用発光モジュールは、発光ダイオード１１が実装された基板の両端部に連結コネクタ１５を実装している。

また、第３の実施形態では、非接続のときに回路を閉じ、接続されたときに回路を開く機構を有した連結コネクタ１５０を両端に配置した発光モジュール１を複数連結した発光装置２５とした。電源線３５は、第１および第２の実施形態の端部コネクタ２１を介して発光装置２５の回路と直列に接続されてもよいし、連結コネクタ１５０に接続できるソケット３６を介して回路と直列に接続されてもよい。

発光モジュール１は、長方形の基板に発光ダイオード１１を一列に並べて構成されているが、直列に接続されていれば基板２上にどのように配置されていてもよい。また、複数のモジュールを連結する場合、長手方向に一列に並べるのではなく、長方形の長辺どうしを突き合わせて並べてもよい。この場合、連結コネクタ１５，１５０は、縁から突出するように長辺側に配置される。そして、基板２の形状は、長方形に限らず円、四角、三角、台形等、連結される発光モジュール基板上の半導体発光素子が直列に接続されればよい。

そして、いずれの場合も、連結コネクタ１５，１５０が点対称に配置されたもう１つの連結コネクタ１５，１５０と接続されるように、隣り合う発光モジュールにそれぞれ設けられていればよい。そのようにすることによって、少なくとも発光装置２５の両端に配置される発光モジュール１の形状を同じものに共通化できる。また、両端に配置される発光モジュール１の間に挿入する中間用の発光モジュール１も、中間用の発光モジュール１どうしで形状が同じものに共通化することができる。

１…発光モジュール、２…基板、３，４，５，６…導電パターン、１１…発光ダイオード（半導体発光素子）、１５…接続コネクタ、１７…雄端子、１８…雌端子、１９…開放片、１９ａ…短絡部、２１…端部コネクタ、２３…接続端子、２５…発光装置、３１…短絡片、３５…電源線、４１…照明器具、１５０…連結コネクタ。

Claims (7)

1. 複数の半導体発光素子と、
   これら半導体発光素子が表面に実装されるとともに、実装された各半導体発光素子を直列に接続する回路用の導電パターンを有する基板と、
   前記導電パターンに直列に接続された雄端子及び雌端子を有し、点対称に配置される同じ形状のものと接続可能な接続部を有した連結コネクタと
   を具備することを特徴とする発光モジュール。
2. 前記導電パターンに直列に接続された一対の接続端子を有し、電源線または前記接続端子間を接続する短絡片が接続される端部コネクタをさらに具備した
   ことを特徴とする請求項１に記載された発光モジュール。
3. 前記連結コネクタの前記雄端子と前記雌端子とは、
   同形状の他の連結コネクタと非接続の場合に短絡しており、
   同形状の他の連結コネクタと接続された場合に絶縁される
   ことを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
4. 前記連結コネクタは、
   点対称に配置された同形状の他の連結コネクタに接続された場合に相手側の連結コネクタの雄端子と雌端子の間の短絡部を遮断する開放片を有する
   ことを特徴とする請求項３に記載の発光モジュール。
5. 複数の半導体発光素子と、雄端子及び雌端子を有する連結コネクタと、一対の接続端子を有した端部コネクタと、を基板上に実装するとともに、前記基板に形成された導電パターンによって前記半導体発光素子と前記連結コネクタと前記端部コネクタとを直列に接続し、同一構成で点対称に配設されて、前記連結コネクタを互いに接続した一対の発光モジュールと、
   一方の前記発光モジュールの端部コネクタが有する一対の接続端子どうしを接続する短絡片と、
   を具備し、
   他方の前記発光モジュールの端部コネクタが有する一対の接続端子は、電源線が差込み接続される
   ことを特徴とする発光装置。
6. 複数の半導体発光素子と、前記発光モジュールに設けられた前記連結コネクタと同形状で一対の前記発光モジュールの前記連結コネクタに対応して一対に配置される連結コネクタと、を基板上に実装するとともに、前記基板上に形成された導電パターンによって前記半導体発光素子と一対の前記連結コネクタとを直列に接続し、点対称に配置された一対の前記発光モジュールの前記連結コネクタの間に接続される中間用の発光モジュール
   をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
7. 請求項５又は６に記載の発光装置を光源として備えたことを特徴とする照明器具。

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