JP2017062931A

JP2017062931A - 発光モジュール、ランプ装置および照明装置

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Publication number: JP2017062931A
Application number: JP2015187356A
Authority: JP
Inventors: 充彦西家; Michihiko Nishiie; 杉山　正洋; Masahiro Sugiyama; 正洋杉山; 荻野　大助; Daisuke Ogino; 大助荻野; 憲一小針; Kenichi Kobari; 佐藤　和彦; Kazuhiko Sato; 和彦佐藤; 小塚　日出夫; Hideo Kozuka; 日出夫小塚; 健治坂井; Kenji Sakai
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2015-09-24
Publication date: 2017-03-30

Abstract

【課題】２系統の発光回路間の絶縁性を確保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12は、基板17、第１の発光回路18a、第２の発光回路18bおよび絶縁体19を備える。第１の発光回路18aは、基板17上に実装される第１の発光素子22aを有する。第２の発光回路18bは、基板17上に実装される第２の発光素子22bを有する。絶縁体19は、基板17上に突出されて第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間に設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、発光素子を用いる発光モジュール、ランプ装置および照明装置に関する。

従来、基板上にそれぞれ発光素子を有する２系統の発光回路を設けた発光モジュールがある。２系統の発光回路は、個別の電源装置から電源がそれぞれ供給され、発光素子がそれぞれ発光する。

このような発光モジュールでは、２系統の発光回路間に、線間電圧または対地間電電圧に見合った絶縁距離を確保する必要がある。

直管形ランプに用いられる発光モジュールのように、幅が狭い基板に、その幅方向に２系統の発光回路を並設する場合、２系統の発光回路間の絶縁距離を確保するのが難しくなることがある。あるいは、２系統の発光回路で色温度の異なる発光素子を用いる場合には、２系統の発光回路のうちの一方の発光素子のみ消灯した際に他方の発光素子が片寄った位置で発光することによる違和感がないように、もしくは混色しやすいように、発光素子を基板の中央に寄せることが好ましいが、２系統の発光回路間の絶縁距離を確保するのが難しいことがある。このように、２系統の発光回路間の絶縁性を確保するのが難しいことがある。

特開２０１４−１１０１０７号公報

本発明が解決しようとする課題は、２系統の発光回路間の絶縁性を確保できる発光モジュール、ランプ装置および照明装置を提供することである。

実施形態の発光モジュールは、基板、第１の発光回路、第２の発光回路および絶縁体を備える。第１の発光回路は、基板上に実装される第１の発光素子を有する。第２の発光回路は、基板上に実装される第２の発光素子を有する。絶縁体は、基板上に突出されて第１の発光回路と第２の発光回路との間に設けられる。

本発明によれば、２系統の発光回路間の絶縁性を確保することが期待できる。

第１の実施形態を示す発光モジュールを用いた照明装置の構成図である。同上発光モジュールの断面図である。同上発光モジュールの正面図である。同上発光モジュールにおいて発光素子間の絶縁距離が沿面距離と直線距離の違いによる発光素子の実装位置を比較するもので、(a)は発光素子間が沿面距離の場合の断面図、(b)は発光素子間が直線距離の場合の断面図である。同上発光モジュールの線間電圧または対地間電圧と沿面距離との関係を示す表である。同上発光モジュールを用いたランプ装置の斜視図である。同上ランプ装置（発光モジュール）を用いた照明装置の斜視図である。第２の実施形態を示す発光モジュールの断面図である。第３の実施形態を示す発光モジュールの正面図である。第４の実施形態を示す発光モジュールの断面図である。第５の実施形態を示す発光モジュールの断面図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図７を参照して説明する。

図１には、照明装置10の構成図を示す。照明装置10は、器具本体11、発光モジュール12、第１の電源装置13aおよび第２の電源装置13bを備える。器具本体11は、接地されている。

そして、図１ないし図３に示すように、発光モジュール12は、基板17、この基板17に設けられた第１の発光回路18aおよび第２の発光回路18b、および基板17に設けられた絶縁体19を備えている。

基板17は、長方形状に形成されている。基板17は、絶縁材料で形成されているか、ベースが金属材料で形成されていてその表面に絶縁層が形成されている。

第１の発光回路18aは、基板17の表面に形成された第１の配線パターン21a、およびこの第１の配線パターン21a上に実装された複数の第１の発光素子22aを備えている。第２の発光回路18bは、基板17の表面に形成された第２の配線パターン21b、およびこの第２の配線パターン21b上に実装された複数の第２の発光素子22bを備えている。

第１の配線パターン21aの両端は基板17の一端側に設けられ、第１の配線パターン21aの中間部が基板17の他端側で折り返されている。第２の配線パターン21bの両端は基板17の他端側に設けられ、第２の配線パターン21bの中間部が基板17の一端側で折り返されている。基板17の表面には、基板17の長手方向に対して直交する幅方向に、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとが並設されており、すなわち、第１の配線パターン21aと第２の配線パターン21bとが並設されていて、合計４本の配線パターン21a，21bが並設されている。

第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bは、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられている。ＬＥＤの場合には、表面実装形のＳＭＤ（Surface Mount Device）パッケージが用いられる。

第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとは、発光する光の色温度が異なっている。例えば、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bの一方が昼白色の光を発光し、他方が電球色の光を発光する。あるいは、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとは、光色が異なっている。例えば、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bの一方は昼白色または電球色の光を発光し、他方は補色となる緑色、青色、赤色などの光を発光する。

第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bは、それぞれ複数個ずつ用いられ、それぞれ第１の配線パターン21aおよび第２の配線パターン21bに沿って所定の間隔をあけて実装され、それぞれ第１の配線パターン21aおよび第２の配線パターン21bに沿って直列に電気的に接続されている。この場合、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bは、基板17の幅方向にそれぞれ２本ずつ並ぶ第１の配線パターン21aおよび第２の配線パターン21bのうち、基板17の幅方向の中心側の第１の配線パターン21aおよび第２の配線パターン21bに実装されている。第１の配線パターン21aに実装される第１の発光素子22aの順方向電圧の向きと第２の配線パターン21bに実装される第２の発光素子22bの順方向電圧の向きとは逆向きになっている。

絶縁体19は、例えば絶縁性を有する樹脂材料によって形成されている。絶縁体19は、例えば断面四角形状で長尺状に形成され、その長さは基板17の長手方向の長さと同じに形成されている。なお、絶縁体19の断面形状は、四角形状に限らず、例えば台形状、三角形状などでもよい。

絶縁体19は、基板17の表面に形成された第１の発光回路18aと第２の発光回路18bと間に介在するように配設されている。例えば、絶縁体19は、接着剤を介して基板17の表面に隙間なく密着された状態に固定されている。そして、絶縁体19と第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bとの間には隙間が形成されている。

また、第１の電源装置13aは、交流電源26を入力して第１の発光素子22aを点灯させるための所定の直流電源に変換し、変換した直流電源を第１の発光回路18aに供給する。第１の電源装置13aの二次出力側は、基板17の一端側から第１の発光回路18aの第１の配線パターン21aに電気的に接続されている。

第２の電源装置13bは、交流電源26を入力して第２の発光素子22bを点灯させるための所定の直流電源に変換し、変換した直流電源を第２の発光回路18bに供給する。第２の電源装置13bの二次出力側は、基板17の他端側から第２の発光回路18bの第２の配線パターン21bに電気的に接続されている。

次に、図４は発光モジュール12において発光素子22a，22b間の絶縁距離が沿面距離と直線距離の違いによる発光素子22a，22bの実装位置を比較するもので、図４(a)は発光素子22a，22b間が沿面距離の場合の断面図、図４(b)は発光素子22a，22b間が直線距離の場合の断面図を示す。

第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間には所定の絶縁距離をあける必要がある。

図４(b)に示すように、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間に絶縁体19を設けない場合、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間の直線距離で絶縁距離分の間隔Ｌを設けなければならず、間隔Ｌが広くなってしまう。例えば、線間電圧または対地間電圧の関係で３ｍｍ以上の絶縁距離を確保する必要がある場合、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間の間隔Ｌは最低でも３ｍｍあけなければならない。

図４(a)に示すように、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間に絶縁体19を設けた場合、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間には絶縁距離分を直線距離ではなく絶縁体19の表面に沿った沿面距離で確保することができる。例えば、線間電圧または対地間電圧の関係で３ｍｍ以上の絶縁距離（沿面距離）を確保する必要がある場合、絶縁体19の高さａを１ｍｍとすれば、幅ｂを１ｍｍとしても、ａ＋ｂ＋ａ＝３ｍｍの沿面距離を確保でき、また、絶縁体19の高さａを１.５ｍｍ程度とすれば、幅ｂをシート状に薄くしても、ａ＋ａ＝３ｍｍの沿面距離を確保できる。そのため、絶縁体19は、高さａ、または幅ｂ、またはその両方が１ｍｍ以上のものとし、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間の間隔を小さくすることができる。

したがって、基板17上の第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間に絶縁体19を設けることにより、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bの絶縁性を確保したうえで、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bを近付けて設けることができる。

そのため、幅が狭い基板17に、その幅方向に第１の発光回路18aおよび第２の発光回路18bを並設する場合でも、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの絶縁距離を確保することができる。

あるいは、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとで色温度や光色の異なる第１の発光素子22aと第２の発光素子22bを用いる場合には、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bのうちの一方のみ消灯した際に他方が片寄った位置で発光することによる違和感がないように、もしくは混色しやすいように、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bを基板17の中央に寄せることができ、この場合でも、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの絶縁距離を確保することができる。

このように、本実施形態の発光モジュール12は、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間の絶縁性を確保できる。

また、図５は発光モジュール12の線間電圧または対地間電圧と沿面距離との関係を示す。線間電圧は、配線パターン21a，21b間、発光素子22a，22b間、配線パターン21a，21b間と発光素子22a，22b間で、電圧差が最大となるときの電圧である。対地間電圧は、例えば、発光素子22a，22bの一方が点灯、他方が消灯している状態で、点灯している側の電圧と消灯している側である接地側の電圧との間の電圧差が最大となる電圧である。

そして、絶縁体19は、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間の沿面距離が、線間電圧または対地間電圧Ｅが５０〜６００（Ｖ）の範囲において、５０＜Ｅ≦１５０（Ｖ）の範囲では１．５（ｍｍ）、１５０＜Ｅ≦３００（Ｖ）の範囲では２（ｍｍ）、３００＜Ｅ≦６００（Ｖ）の範囲では４（ｍｍ）の関係を満たしていることにより、絶縁性を確保することができる。なお、線間電圧または対地間電圧Ｅが５０（Ｖ）以下および６００（Ｖ）以上については製品として存在していないので省略している。

このように、線間電圧または対地間電圧に応じ、絶縁体19によって沿面距離を確保することにより、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間の絶縁性を確実に確保できる。

また、図６には、発光モジュール12を用いたランプ装置30の斜視図を示す。ランプ装置30は、直管形ランプである。ランプ装置30は、円筒状の筐体31、この筐体31内に配設されたベース32、このベース32に配設された発光モジュール12、筐体31の両端にそれぞれ嵌合されてベース32に固定された第１の口金33aおよび第２の口金33bを備えている。筐体31は発光モジュール12からの光が透過する透光部分を有している。第１の口金33aには第１の給電部34aが設けられ、第２の口金33bには第２の給電部34bが設けられている。給電部34a，34bは、口金33a，33bの端面から突出する断面Ｌ字形の一対の電極ピンによって構成されている。

第１の口金33aの第１の給電部34aには、発光モジュール12の第１の発光回路18aが配線などよって電気的に接続されている。第２の口金33bの第２の給電部34bには、発光モジュール12の第２の発光回路18bが配線などよって電気的に接続されている。

また、図７には、ランプ装置30（発光モジュール12）を用いた照明装置10の斜視図を示す。照明装置10は、器具本体11、この器具本体11の両端に配設された第１のソケット40aおよび第２のソケット40b、器具本体11に配設された第１の電源装置13aおよび第２の電源装置13b、給電部34a，34bを介してソケット40a，40b間に装着されたランプ装置30を備えている。

第１の電源装置13aは、第１のソケット40aおよびランプ装置30の第１の給電部34aを通じて発光モジュール12の第１の発光回路18aに電気的に接続される。第２の電源装置13bは、第２のソケット40bおよびランプ装置30の第２の給電部34bを通じて発光モジュール12の第２の発光回路18bに電気的に接続される。

そして、第１の電源装置13aから発光モジュール12の第１の発光回路18aに給電することにより、第１の発光素子22aが発光し、筐体31の透光部分を通じて光が放出される。第２の電源装置13bから発光モジュール12の第２の発光回路18bに給電することにより、第２の発光素子22bが発光し、筐体31の透光部分を通じて光が放出される。

また、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bの両方が点灯している場合、ソケット40a，40bのいずれ一方からランプ装置30の片側のみを外して、ランプ装置30の外した側の給電部分などに人が触れたとしても、絶縁体19によって発光モジュール12の絶縁性が確保されているため、感電することはない。同様に、例えば、第１の発光素子22aのみが点灯し、第２の発光素子22bが消灯している場合、第２のソケット40bからランプ装置30の第２の口金33bを外して、第２の給電部34bに人が触れたとしても、絶縁体19によって発光モジュール12の絶縁性が確保されているため、感電することはない。

次に、図８を参照して第２の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。

絶縁体19は、絶縁性および透光性を有し、例えばシリコーン樹脂などで形成されている。絶縁体19は、基板17上の第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間を埋めて、第１の発光回路18aおよび第２の発光回路18bを一体に覆うように設けられている。

本実施形態の発光モジュール12においても、絶縁体19によって第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間を絶縁し、絶縁性を確保できる。

また、絶縁体19によって、基板17上の第１の発光回路18aおよび第２の発光回路18bの全体を覆うことにより、絶縁性をより確実に確保できる。

なお、絶縁体19は、基板17上の第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間を埋めていれば、例えば基板17の幅方向外側の配線パターン21a，21bの一部などは露出していてもよい。

また、絶縁体19の表面を凸面状に形成することによってレンズ効果を持たせるようにしてもよい。

次に、図９を参照して第３の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。

基板17上に、基板17の長手方向に沿って第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとを交互に実装する。本実施形態では、基板17の長手方向に沿って第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとを一直線上に実装しているが、第１の発光素子22aは基板17の一側に、第２の発光素子22bは基板17の他側に少しずれていてもよい。

絶縁体19は、第１の発光素子22aと第２の発光素子22bとの間に設けられる絶縁部19A、第１の発光素子22aと第２の発光回路18b側との間に設けられる絶縁部19B、および第２の発光素子22bと第１の発光回路18a側との間に設けられる絶縁部19Cを備え、これら絶縁部19A，19B，19Cがジグザグ状に連続して設けられている。絶縁体19は、予め所定形状に成形したものを基板17上に配設してもよいし、流動性のある材料を基板17上に塗布して硬化させて形成してもよい。

次に、図１０を参照して第４の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。

基板17は、第１の発光回路18aを設ける第１の基板17a、および第２の発光回路18bを設ける第２の基板17bを有している。

第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bは、第１の基板17aと第２の基板17bとの互いに対向する対向側縁に寄ってそれぞれ実装されている。第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bと第１の基板17aおよび第２の基板17bの対向側縁との間の間隔ｓは、例えば０．５ｍｍ以下で、０ｍｍでもよい。

絶縁体19は、絶縁性を有するシート材によって形成されている。絶縁体19は、透光性を有していてもよいし、例えば白色などで高反射性を有していてもよい。

絶縁体19は、第１の発光素子22aおよび第２の発光素子22bの裏面側に配設される固定部19D、およびこの固定部19Dから第１の基板17aと第２の基板17bとの間を通じて基板17a，17b上に突出される絶縁部19Eを有している。固定部19Dは、基板17a，17bと、これら基板17a，17bを配設する例えばランプ装置30のベース32との間に挟み込まれて固定される。

そして、第１の基板17aと第２の基板17bとの間を通じて基板17a，17b上に突出される絶縁部19Eの高さを調整することによって、第１の発光回路18aと第２の発光回路18bとの間の沿面距離を確保することができる。

次に、図１１を参照して第５の実施形態を説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。

絶縁体19は、第１の基板17aの表面と第２の発光回路18bの表面とにまたがるように配設する。

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。

10 照明装置
12 発光モジュール
13a 第１の電源装置
13b 第２の電源装置
17 基板
17a 第１の基板
17b 第２の基板
18a 第１の発光回路
18b 第２の発光回路
19 絶縁体
22a 第１の発光素子
22b 第２の発光素子
30 ランプ装置
31 筐体
34a 第１の給電部
34b 第２の給電部

Claims

基板と；
前記基板上に実装される第１の発光素子を有する第１の発光回路と；
前記基板上に実装される第２の発光素子を有する第２の発光回路と；
前記基板上に突出されて前記第１の発光回路と前記第２の発光回路との間に設けられる絶縁体と；
を具備することを特徴とする発光モジュール。
前記絶縁体は、透光性を有し、前記基板上の前記第１の発光回路と前記第２の発光回路との間を埋めて前記第１の発光回路および前記第２の発光回路を一体に覆うように設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
前記基板上に、所定の方向に沿って前記第１の発光素子と前記第２の発光素子とが交互に実装され、
前記絶縁体は、前記第１の発光素子と前記第２の発光素子との間、前記第１の発光素子と前記第２の発光回路側との間、および前記第２の発光素子と前記第１の発光回路側との間に連続して設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
前記基板は、前記第１の発光回路を設ける第１の基板、および前記第２の発光回路を設ける第２の基板を有し、前記第１の基板と前記第２の基板との互いに対向する対向側縁に寄って前記第１の発光素子および前記第２の発光素子がそれぞれ実装され、
前記絶縁体は、前記第１の基板と前記第２の基板との間を通じて前記基板上に突出されている
ことを特徴とする請求項１記載の発光モジュール。
前記絶縁体は、前記第１の発光回路と前記第２の発光回路との間の沿面距離が、線間電圧または対地間電圧Ｅが５０〜６００（Ｖ）の範囲において、５０＜Ｅ≦１５０（Ｖ）の範囲では１．５（ｍｍ）、１５０＜Ｅ≦３００（Ｖ）の範囲では２（ｍｍ）、３００＜Ｅ≦６００（Ｖ）の範囲では４（ｍｍ）の関係を満たしている
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一記載の発光モジュール。
請求項１ないし５いずれか一記載の発光モジュールと；
前記発光モジュールを収容する筐体と；
前記筐体に設けられ、前記第１の発光回路に電気的に接続された第１の給電部と；
前記筐体に設けられ、前記第２の発光回路に電気的に接続された第２の給電部と；
を具備することを特徴とするランプ装置。
請求項１ないし５いずれか一記載の発光モジュールと；
前記第１の発光回路に前記第１の発光素子を発光させる電源を供給する第１の電源装置と；
前記第１の発光回路に前記第２の発光素子を発光させる電源を供給する第２の電源装置と；
を具備することを特徴とする照明装置。