JP2013229171A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】
複数の発光素子を直列に接続した直列回路にバランサ抵抗を用いることなく発光装置及び照明装置の輝度ばらつきを抑制することができる発光装置及び照明装置を提供することである。
【解決手段】
実施形態の発光装置は、所定の色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第1光源部と;第1光源部の発光素子に対して異なる色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第2光源部と;第1光源部の発光素子と第2光源部の発光素子とが実装される基板と;を具備し、異なる光源部の異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする。
【選択図】図7

Description

本発明の実施形態は、発光素子を用いた発光装置及び照明装置に関する。
複数の発光素子を直列接続した直列回路を互いに並列接続して発光装置を構成する場合に、発光素子の順方向電圧(Vf)のばらつきによって直列回路にそれぞれ流れる電流はばらついてしまう。
従来の発光装置は、各直列回路にバランサ抵抗を用いることにより、それぞれの直列回路に流れる電流のばらつきを抑制し、発光装置の輝度のばらつきを抑制していた。
また、従来、発光素子を光源とする照明装置において、発光素子を支持する隣り合う金属板を、互いに離間した状態で配置したものがある。
特開2008−124008号公報
しかしながら、従来の照明装置においては、バランサ抵抗によるコストアップを招く可能性がある。
本発明が解決しようとする課題は、複数の発光素子を直列に接続した直列回路にバランサ抵抗を用いることなく発光装置及び照明装置の輝度ばらつきを抑制することができる発光装置及び照明装置を提供することである。
実施形態の発光装置は、所定の色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第1光源部と;第1光源部の発光素子に対して異なる色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第2光源部と;第1光源部の発光素子と第2光源部の発光素子とが実装される基板と;を具備し、異なる光源部の異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする。
実施形態の照明装置は、器具本体と;器具本体に配設された発光装置と;を持つ。
本発明によれば、複数の発光素子を直列に接続した直列回路にバランサ抵抗を用いることなく発光装置及び照明装置の輝度ばらつきを抑制することができる発光装置及び照明装置を提供することが可能となる。
本発明の実施形態に係る照明装置200を示す斜視図である。 同照明装置200を示す分解斜視図である。 同照明装置200においてカバー部材及び点灯装置カバーを取外して下方から見て示す概略の平面図である。 同照明装置200を示す断面図である。 図4中、点線で囲まれた範囲を示す拡大図である。 同照明装置200における発光素子ledの実装状態を示す平面図である。 同照明装置200の発光素子ledの接続状態を示す結線図である。 同照明装置200の天井面への取付完了状態を示す断面図である。
(第1の実施形態)第1の実施形態の発光装置は、所定の色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第1光源部と;第1光源部の発光素子に対して異なる色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第2光源部と;第1光源部の発光素子と第2光源部の発光素子とが実装される基板と;を具備し、異なる光源部の異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする。
(第2の実施形態)第2の実施形態の発光装置は、発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した光源部と;光源部の発光素子が実装される基板と;を具備し、異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする。
(第3の実施形態)第3の実施形態の照明装置は、器具本体と;器具本体に配設された第1の実施形態または第2の実施形態の発光装置と;を持つ。
以下、本発明の実施形態について図1乃至図8を参照して説明する。各図においてリード線等による配線接続関係は省略して示している場合がある。なお、同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。
本実施形態の照明装置200は、器具取付面に設置された配線器具としての引掛けシーリングボディに取付けられて使用される一般住宅用のものであり、基板21aに実装された複数の発光素子ledを有する発光装置100から放射される光によって室内の照明を行うものである。
図1乃至図4において、照明装置200は、器具本体1aと、発光装置100と、拡散部材3と、点灯装置4と、点灯装置カバー5と、取付部6と、カバー部材7とを備えている。また、器具取付面としての天井面Cに設置された引掛けシーリングボディCbに電気的かつ機械的に接続されるアダプタAを備えている。このような照明装置200は、丸形の円形状の外観に形成され、前面側を光の照射面とし、背面側を天井面Cへの取付面としている。
図2乃至図5に示すように、器具本体1aは、冷間圧延鋼板等の金属材料の平板から円形状に形成されたシャーシであり、略中央部に、後述する取付部6を配設するための円形状の開口11aが形成されている。また、発光装置100が取付けられる内面側の平坦部12aの外周側には、背面側に向かう段差部13aが形成されて樋状の凹部14aが形成されている。そして、前記段差部13aには、カバー部材7が着脱可能に取付けられるカバー受部材が配置されている。カバー受部材は、より詳しくは、カバー受金具75であり、段差部13aによって形成される凹部14aに配置されるようになっている。さらに、器具本体1aの背面側の4箇所には、照明装置200取付用ばね部材15aが設けられている。ばね部材15aは、ステンレス鋼等の金属製からなり、略長方形状の板ばねを折曲して形成されている。
発光装置100は、図2乃至図6に示すように、基板21aと、この基板21aに実装された複数の発光素子ledとを備えている(図2においては発光素子ledの図示を省略している)。基板21aは、所定の幅寸法を有した円弧状の2枚の基板21aが繋ぎ合わされるように配設されて全体として略サークル状に形成されている。つまり、全体として略サークル状に形成された基板21aは、2枚の分割された基板21aから構成されている。
このように分割された基板21aを用いることにより、基板21aの分割部で熱的収縮を吸収して基板21aの変形を抑制することができる。なお、複数に分割された基板21aを用いることが好ましいが、略サークル状に一体的に形成された一枚の基板を用いるようにしてもよい。
基板21aは、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側には銅箔によって配線パターンが形成されている。また、配線パターンの上、つまり、基板21aの表面には反射層として作用する白色のレジスト層が施されている。なお、基板21aの材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を適用できる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用できる。
発光素子ledは、LEDであり、表面実装型のLEDパッケージである。このLEDパッケージが複数個サークル状の基板21aの周方向に沿って、つまり、取付部6を中心とする略円周上に複数列、本実施形態では、内周側及び外周側の2列に亘って実装されている。また、LEDパケージには、発光色が昼白色Nのものと電球色Lのものとが用いられており、これらが交互又は混在して並べられていて、各列の隣接する発光素子ledは所定の間隔を空けて配設されている。
なお、発光素子ledは、必ずしも複数列に実装する必要はない。例えば、周方向に沿って1列に実装するようにしてもよい。所望する出力に応じて発光素子ledの列数や個数を適宜設定することができる。
LEDパッケージは、概略的にはセラミックスや合成樹脂で形成された本体に配設されたLEDチップと、このLEDチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。LEDチップは、青色光を発光する青色のLEDチップである。透光性樹脂には、昼白色や電球色の光を出射できるようにするために蛍光体が混入されている。また、本体には、LEDチップと接続されたアノード側の電極とカソード側の電極とが設けられている。
図7は、1枚の基板21aにおける各発光素子ledの結線状態を示している。発光装置100は、N色の発光素子ledからなる第1光源部1とL色の発光素子ledからなる第2光源部2とを有している。第1光源部1は、n個の発光素子ledを直列に接続した直列回路をm個有し、各直列回路を直列回路11、12、・・・1mと呼ぶ(直列回路の符号の下2桁目の数および下1桁目の数は、それぞれ第1光源部1の直列回路であること、第1光源部1の中で第何番目の直列回路であるかを表している。例えば、第1光源部1の5番目の直列回路の符号は、直列回路15である。)。なお、第1光源部1において、それぞれの直列回路11、12、・・・1mは、互いに並列接続されている。直列回路11において最も高電位側の発光素子ledを発光素子111と称し、次に高電位側の発光素子ledを発光素子112と称する。以下同様に、n番目の(最も低電位側の)発光素子ledを発光素子11nと称する(発光素子ledの符号の下3桁目の数、下2桁目の数および下1桁目の数は、それぞれ第1光源部1の直列回路であること、第1光源部1の中で第何番目の直列回路であるかを、その直列回路の中で高電位側から数えて第何番目の発光素子ledであるかを表している。例えば、第1光源部1の5番目の直列回路の高電位側から第5番目の発光素子led符号は、発光素子155である。)。なお、第2の光源部2においても、直列回路の符号、すなわち直列回路21、22、・・・2mおよび発光素子ledの符号は同様の規則で付与されている。
具体的には、6個の発光素子ledが直列に接続された直列回路が4個並列に接続された2つの光源部、第1光源部および第2光源部から構成されており、n=6、m=4となる。したがって、合計48個の発光素子ledが接続されている。さらに、2つのラインの端部は、コネクタCnに接続されていて、隣接する基板21aのコネクタ又は電源側のコネクタに接続できるようになっている。
図6を用いて基板21aへの発光素子ledの実装について説明する。
図6および図7に示すように、異なる光源部の異なる直列回路の発光素子ledが隣接して基板21aに実装されている。基板21aにおいて、発光素子111、211、121、221・・・の順で実装されている。上述したように、発光素子111、211、121、221・・・は、属する光源部も直列回路も隣接する発光素子led同士では異なっている。
発光素子ledは基板21a上の円周方向に順次実装されるが、まずは直列回路の中で最も高電位側の発光素子ledから実装される。すなわち、発光素子の符号の下1桁目の数が「1」である発光素子ledから順に実装される。発光素子の符号の下1桁目の数が「1」である発光素子ledの中で、発光素子の符号の下2桁目の数が小さい数である発光素子ledから先に実装される。すなわち、発光素子の符号の下2桁目の数が、1、2、3、4、・・・(m−1)、mの順で実装される。さらに、発光素子の符号の下3桁目の数が1、2の順で先に基板21aに実装される。すなわち、第1光源部に属する発光素子ledから先に基板21aに実装される。
拡散部材3は、レンズ部材であり、図5に代表して示すように、例えば、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の絶縁性を有する透明合成樹脂からなり、発光素子ledの配置に沿って略サークル状に一体的に形成されていて、発光素子ledを含めて基板21aの全面を覆うように配設されている。
また、レンズ部材は、略サークル状の内周側部分と外周側部分とに発光素子ledに対向して円周方向に2条の山形であって、断面形状が一定の突条部31が連続して形成されている。この突条部31の内側には、U字状の溝32が円周方向に沿って連続して形成されている。したがって、U字状の溝32は、複数の発光素子ledと対向して配置されるようになっており、複数の発光素子ledは、U字状の溝32内に収められて覆われている状態となっている。さらに、これら突条部31からは幅方向に延出する平坦部33が形成されており、これにより基板21aの全面が覆われるようになっている。
このように構成されたレンズ部材によれば、複数の発光素子ledから出射された光は、突条部31によって、主として円周上の内周方向及び外周方向に拡散されて放射される。すなわち、発光素子ledから出射された光は、発光素子ledが配置されたところのサークル状の中心を原点とする半径方向へ主として拡散して放射されるようになる。
したがって、レンズ部材によって複数の発光素子ledから出射される光による照射光の均斉度を向上することが可能となる。さらに、各発光素子ledの輝度による粒々感を抑制することができる。また、拡散部材3には、平坦部33が形成されて基板21aの全面を覆うようになっているので、充電部が拡散部材3によって覆われ保護される。
なお、拡散部材3は、略サークル状に一体的に形成されていなくてもよい。例えば、分割された基板21aに対応して、これらの基板21aごとに分割して形成するようにしてもよい。この場合には、一つの基板21aに実装された複数の発光素子ledごとに連続して拡散部材3によって覆われるようになる。また、拡散部材3は、レンズ部材に限らず、拡散シート等を適用するようにしてもよい。
上記のように構成された発光装置100は、図4及び図5に代表して示すように、基板21aが取付部6の周囲に位置して、発光素子ledの実装面が前面側、すなわち、下方の照射方向に向けられて配設されている。また、基板21aの裏面側が器具本体1aの内面側の平坦部12aに密着するように面接触して取付けられている。具体的には、基板21aの前面側から拡散部材3が重ね合わされ、この拡散部材3を例えば、ねじS等の固定手段によって器具本体1aに取付けることにより、基板21aは、器具本体1aと拡散部材3との間に挟み込まれて押圧固定されるようになっている。つまり、1本のねじSによって基板21aと拡散部材3とが共締めされている。
したがって、基板21aは、器具本体1aと熱的に結合され、基板21aからの熱が裏面側から器具本体1aに伝導され放熱されるようになっている。なお、基板21aと器具本体1aとの面接触は、基板21aの全面が器具本体1aに接触する場合に限らない。部分的な面接触であってもよい。
加えて、拡散部材3における平坦部33は、基板21aの実装面側に密着するように面接触しているので、基板21aの実装面側から熱が拡散部材3に伝わり、拡散部材3を経由して放熱することが可能となる。つまり、基板21aの前面側からも放熱できるようになっている。
点灯装置4は、図2乃至図4に示すように、回路基板41と、この回路基板41に実装された制御用IC、トランス、コンデンサ等の回路部品42とを備えている。回路基板41は、取付部6の周囲を囲むように略円弧状に形成されていて、アダプタA側が電気的に接続されて、アダプタAを介して商用交流電源に接続されている。したがって、点灯装置4は、この交流電源を受けて直流出力を生成し、リード線を介してその直流出力を発光素子ledに供給し、発光素子ledを点灯制御するようになっている。このような点灯装置4は、取付部6と発光装置100、すなわち、基板21aとの間に配設されている。
点灯装置カバー5は、図2及び図4に示すように、冷間圧延鋼板等の金属材料によって略短円筒状に形成され、点灯装置4を覆うように器具本体1aに取付けられている。側壁51は、背面側に向かって拡開するように傾斜状をなしており、前面壁52には、取付部6と対応するように開口部53が形成されている。したがって、発光素子ledから出射される一部の光は、側壁51によって前面側に反射され有効に利用されるようになる。また、この開口部53に周縁には背面側へ凹となる円弧状のガイド凹部54が形成されている。
取付部6は、略円筒状に形成されたアダプタガイドであり、このアダプタガイドの中央部には、アダプタAが挿通し、係合する係合口61が設けられている。このアダプタガイドは、器具本体1aの中央部に形成された開口11aに対応して配設されている。アダプタガイドの外周部には、この外周部から突出するように基台が形成されていて、この基台には赤外線リモコン信号受信部や照度センサ等の電気的補助部品62が配設されている。
なお、取付部6は、必ずしもアダプタガイド等と指称される部材である必要はない。例えば、器具本体1a等に形成される開口であってもよく、要は、配線器具としての引掛けシーリングボディCbに対向し、アダプタAが係合される部材や部分を意味している。
カバー部材7は、アクリル樹脂等の透光性を有し、乳白色を呈する拡散性を備えた材料から略円形状に形成されており、中央部には不透光性の円形状の化粧カバー71が取付けられている。また、この化粧カバー71には、前記電気的補助部品62と対向するように略三角形状の透光性を有する受光窓72が形成されている。さらに、カバー部材7の内面側の中央寄りには、内面方向に突出する突出ピン73が形成されている。
そして、カバー部材7は、発光装置100を含めた器具本体1aの前面側を覆うように器具本体1aの外周縁部に着脱可能に取付けられるようになっている。具体的には、カバー部材7を回動することによって、カバー部材7に設けられたカバー取付金具74を器具本体1aの外周部の段差部13aにおける凹部14aに配設されたカバー受金具75に係合することにより取付けられる。また、カバー部材7を取外す場合には、カバー部材7を取付時とは反対方向に回動して、カバー取付金具74とカバー受金具75との係合を解くことにより、取外すことができる。
このようにカバー部材7が器具本体1aに取付けられた状態においては、主として図5に示すように、カバー部材7の内面側は、点灯装置カバー5の前面壁52に面接触するようになる。したがって、点灯装置4等から発生する熱を点灯装置カバー5へ伝導し、さらにカバー部材7へ伝導させて放熱を促進することが可能となる。
ここで、カバー部材7は、回動させて器具本体1aに取付けられるが、受光窓72の位置を電気的補助部品62と対向するように位置合わせをする必要がある。このため、本実施形態においては、詳細な説明は省略するが、カバー部材7側に形成された突出ピン73と点灯装置カバー5に形成されたガイド凹部54とによって位置規制手段が構成されている。この位置規制手段によって受光窓72が電気的補助部品62と対向して位置されるようになり、例えば、赤外線リモコン信号受信部が赤外線リモコン送信器からの制御信号を受信できるようになる。
アダプタAは、天井面Cに設置された引掛けシーリングボディCbに、上面側に設けられた引掛刃によって電気的かつ機械的に接続されるもので略円筒状をなし、周壁の両側には一対の係止部A1が、内蔵されたスプリングによって常時外周側へ突出するように設けられている。この係止部A1は下面側に設けられたレバーを操作することにより没入するようになっている。また、このアダプタAからは、前記点灯装置4へ接続する電源コードが導出されていて、点灯装置4とコネクタを介して接続されるようになっている(図3参照)。
次に、照明装置200の天井面Cへの取付状態について図8を参照して説明する。まず、予め天井面Cに設置されている引掛けシーリングボディCbにアダプタAを電気的かつ機械的に接続する。この状態から取付部6としてのアダプタガイドの係合口61をアダプタAに合わせながら、アダプタAの係止部A1がアダプタガイドの係合口61に確実に係合するまで器具本体1aを照明装置200取付用ばね部材15aの弾性力に抗して下方から手で押し上げて取付け操作を行う。
次いで、カバー部材7を器具本体1aに取付ける。これは、カバー部材7を回動することによって、カバー部材7に設けられたカバー取付金具74を器具本体1aのカバー受金具75に係合することにより取付けられる。
また、照明装置200を取外す場合には、カバー部材7を取外し、アダプタAに設けられているレバーを操作してアダプタAの係止部A1の係合を解くことにより取外すことができる。
本実施形態の効果を述べる。
本実施形態の発光装置100または照明装置200は、N色の発光素子ledをn個直列に接続した直列回路をm個備えるとともに、m個の直列回路を互いに並列接続した第1光源部1と、L色の発光素子ledをn個直列に接続した直列回路をm個備えるとともに、m個の直列回路を互いに並列接続した第2光源部2と、異なる光源部の異なる直列回路の発光素子が隣接して基板21aに実装されるので、n個の発光素子ledを直列に接続した直列回路にバランサ抵抗を用いることなく発光装置100または照明装置200の輝度ばらつきを抑制した発光装置100または照明装置200を提供することができる。
照明装置200の天井面Cへの取付状態において、点灯装置4に電力が供給されると、各発光素子ledが点灯する。発光素子ledから出射された光は、複数の発光素子ledを連続して覆う拡散部材3によって半径方向へ拡散されるとともに、前面側へ放射される。前面側へ放射された光は、カバー部材7によって拡散され透過して外方へ照射される。したがって、照射光の均斉度の向上を図ることができるとともに、各発光素子ledの輝度による粒々感を抑制することが可能となる。また、半径方向の内周側へ向かう一部の光は、点灯装置カバー5における傾斜状の側壁51によって前面側に反射され有効に利用されるようになる。
また、基板21aの裏面側が器具本体1aと熱的に結合しているため、器具本体1aに効果的に伝導され、器具本体1aの広い面積で放熱されるようになる。また、基板21aの外周側近傍には、基板21aの外周に沿って段差部13aが位置しているため、この段差部13aによって放熱面積を増大させることができ、器具本体1a外周部での放熱効果を高めることが可能となる。
点灯装置4は、取付部6と基板21aとの間に配設されているため、点灯装置4は、基板21aから熱的影響を受けるのを軽減される。これは、基板21aの熱は、器具本体1aの外周方向に向かって伝導し、放熱される傾向にあることに起因するものである。
さらに、カバー部材7は、点灯装置カバー5に面接触するようになっているので、点灯装置4から発生する熱を点灯装置カバー5へ伝導し、さらにカバー部材7へ伝導させて放熱をさせることができる。
加えて、拡散部材3における平坦部33は、基板21aの実装面側に面接触しているので、基板21aの実装面側から拡散部材3を経由して前面側からも放熱することが可能となる。また、この場合、拡散部材3は、基板21aの全面を覆うようになっているので充電部が保護されるようになる。
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、例えば、発光素子ledは、LEDや有機EL等の固体発光素子が適用でき、この場合、発光素子ledの個数は特段限定されるものではない。また、照明装置200としては、屋内又は屋外で使用される各種照明装置200やディスプレイ装置等に適用可能である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態または実施例は、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または実施例は、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。これら実施形態または実施例やその変形は、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。
1・・・第1光源部
1a・・・器具本体
2・・・第2光源部
21a・・・基板
led・・・発光素子
100・・・発光装置
200・・・照明装置

Claims (3)

  1. 所定の色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第1光源部と;
    第1光源部の発光素子に対して異なる色温度を有する発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した第2光源部と;
    第1光源部の発光素子と第2光源部の発光素子とが実装される基板と;
    を具備し、
    異なる光源部の異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする発光装置。
  2. 発光素子を複数個直列に接続した直列回路を複数個備えるとともに、複数個の直列回路を互いに並列接続した光源部と;
    光源部の発光素子が実装される基板と;
    を具備し、
    異なる直列回路の発光素子が隣接して実装されることを特徴とする発光装置。
  3. 器具本体と;
    器具本体に配設された請求項1または2記載の発光装置と;
    を具備することを特徴とする照明装置。
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