JP2020035594A - 光源基板及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても用いることができる光源基板を提供する。【解決手段】本発明の光源基板１は、複数の発光素子２が実装される第１面１１及び第２面１２の二つの面を備える。第１面１１には第１照明装置用の第１配線パターンが形成されており、第２面１２には第１照明装置とは消費電力が異なる第２照明装置用の第２配線パターンが形成されている。第１照明装置が、光源基板１を単独で使用する照明装置、又は、複数枚の光源基板１を電気的に接続して使用する照明装置であり、第２照明装置が、第１照明装置とは異なる枚数の光源基板１を電気的に接続して使用する照明装置であってもよく、第１配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランド１１２が、第２配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランド１２２にほぼ背向する位置に設けられていてもよい。【選択図】図４

Description

本発明は、複数の発光素子を実装して、照明装置の光源部に用いられる光源基板に関する。また、本発明は、光源基板に複数の発光素子を実装してなる光源実装基板を備えた照明装置に関する。

近年、白熱電球や蛍光灯に替わるものとして、発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を光源として用いる照明装置が普及している。このような照明装置のうち、例えばベースライトや直管型照明装置のような長尺形状を有する照明装置では、長尺状の基板に複数のＬＥＤを実装した光源実装基板が用いられる。

ベースライトや直管型照明装置のような長尺形状を有する照明装置には、大きく分けて、長さが約１.２ｍの４０Ｗ（ワット）形照明装置と、長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置とがあり、４０Ｗ形照明装置には長さ約６０ｃｍの光源基板が２枚連結されて使用され、１１０Ｗ形照明装置には長さ約６０ｃｍの光源基板が４枚連結されて使用されることが一般的である。例えば特許文献１には、２枚のＬＥＤ基板を連結した状態で、光拡散性を有するチューブ内に収容して構成された直管型照明装置が開示されている。なお、ここでいう「４０Ｗ形」、「１１０Ｗ形」というのは光源が蛍光灯であった時代の消費電力に基づく呼び名であり、ＬＥＤを光源とする照明装置の実際の消費電力とは異なっているが、「４０Ｗ形照明装置」、「１１０Ｗ形照明装置」のように慣用的に用いることにする。

特開２０１６−１３９５４７号公報

４０Ｗ形照明装置と１１０Ｗ形照明装置とは、消費電力が異なるため、それぞれに合わせた回路設計が必要となる。つまり、４０Ｗ形照明装置と１１０Ｗ形照明装置とでは光源基板上に形成される配線パターンが異なるため、照明装置に応じて二種類の光源基板を作り分ける必要があり、製造コストが増加するという問題がある。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても用いることができる光源基板を提供することを目的とする。また、そのような光源基板を用いた照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、第一に、複数の発光素子が実装される第１面及び第２面の二つの面を備えた光源基板であって、前記第１面には第１照明装置用の第１配線パターンが形成されており、前記第２面には前記第１照明装置とは消費電力が異なる第２照明装置用の第２配線パターンが形成されていることを特徴とする、光源基板を提供する（発明１）。

上記発明（発明１）によれば、光源基板が第１照明装置用の第１配線パターンが形成されている第１面と、第１照明装置とは消費電力が異なる第２照明装置用の第２配線パターンが形成されている第２面を有しているため、消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても同じ光源基板を用いることができる。また、一方の面の配線パターンに含まれる発光素子実装用のランドに発光素子を実装した場合に、他方の面の配線パターンに含まれる発光素子実装用のランドが、発光素子を駆動させるときに生じる熱を放熱する働きを持つため、光源基板の放熱性が向上する。

上記発明（発明１）においては、前記第１照明装置が、前記光源基板を単独で使用する照明装置、又は、複数枚の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置であり、前記第２照明装置が、前記第１照明装置とは異なる枚数の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置であることが好ましい（発明２）。

上記発明（発明２）によれば、連結する光源基板の数を変えることにより、異なる寸法を有する二つの照明装置のいずれに対しても同じ光源基板を用いることができる。

上記発明（発明２）においては、前記第１照明装置が前記光源基板を単独で使用する照明装置である場合、前記第１面にのみ複数枚の前記光源基板を電気的に接続するための接続端子が設けられていることが好ましく（発明３）、また、前記第１照明装置が複数枚の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置である場合、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに前記光源基板を電気的に接続するための接続端子が設けられており、前記第１面に設けられている接続端子が、前記第２面に複数の発光素子が実装されたときに用いられるものであり、前記第２面に設けられている接続端子が、前記第１面に複数の発光素子が実装されたときに用いられるものであることが好ましい（発明４）。なお、本発明において「接続端子」とは、例えばワイヤーハーネスを用いて光源基板を電気的に接続させるハーネス接続用の接続端子や、それぞれの光源基板に設けられたコネクタ同士を接続させる基板間コネクタ接続用の接続端子等、複数の光源基板を電気的に接続するための端子を全て含む概念である。

上記発明（発明３，４）によれば、光源基板を連結して用いる場合に、二つの光源基板を電気的に接続するための接続端子が、発光素子が実装された面の裏側の面に配置されることにより、当該発光素子から発光される光を当該接続端子が遮ることがなくなるため、当該光源基板を用いた照明装置の照明むらの発生を抑制することができる。

上記発明（発明１〜４）においては、前記第１配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランドが、前記第２配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランドにほぼ背向する位置に設けられていることが好ましい（発明５）。

上記発明（発明５）によれば、一方の面の配線パターンに含まれる発光素子実装用のランドに発光素子を実装した場合に、他方の面の配線パターンに含まれる発光素子実装用のランドが、発光素子の実装されたランドのほぼ真裏に位置することとなり、発光素子を駆動させるときに生じる熱をより放熱し易くなるため、光源基板の放熱性をより向上させることができる。

本発明は、第二に、発明１〜５のいずれかの光源基板の前記第１面又は前記第２面に、複数の発光素子を実装してなる光源実装基板を備えた照明装置を提供する（発明６）。

本発明の光源基板によれば、消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても用いることができる。また、本発明の照明装置は、消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても用いることができる光源基板を用いた照明装置として提供される。

本発明の第１実施形態に係る光源基板の説明図であり、（ａ）は第１面の構成を示す説明図、（ｂ）は第２面の構成を示す説明図である。 同実施形態に係る光源基板の断面図である。 同実施形態に係る光源基板に形成されている配線パターンを示す説明図であり、（ａ）は第１面に形成されている配線パターンを示す説明図、（ｂ）は第２面に形成されている配線パターンを示す説明図である。 同実施形態に係る光源基板の使用状態を示す説明図であり、（ａ）は第１面にＬＥＤを実装して２枚の光源基板を連結した状態を示す説明図、（ｂ）は第２面にＬＥＤを実装して４枚の光源基板を連結した状態を示す説明図である。 同実施形態に係る光源基板にＬＥＤを実装し、ホルダ部材に取り付けた状態の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る光源基板の説明図であり、（ａ）は第１面の構成を示す説明図、（ｂ）は第２面の構成を示す説明図である。 同実施形態に係る光源基板に形成されている配線パターンを示す説明図であり、（ａ）は第１面に形成されている配線パターンを示す説明図、（ｂ）は第２面に形成されている配線パターンを示す説明図である。 同実施形態に係る光源基板の使用状態を示す説明図であり、（ａ）は第１面にＬＥＤを実装して連結せずに単独で使用する状態を示す説明図、（ｂ）は第２面にＬＥＤを実装して２枚の光源基板を連結した状態を示す説明図である。

［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る光源基板１を示す説明図であり、図２は同実施形態に係る光源基板１の断面図である。光源基板１は、図１に示すように、約６０ｃｍの長さＬを有する長尺状の基材１０の両面に、複数のＬＥＤ２（発光素子）が実装される第１面１１及び第２面１２の二つの面を備えたものである。基材１０の材質としては、例えばガラスエポキシ樹脂にアルミナ等の無機充填材を添加した高熱伝導性樹脂が用いられる。

光源基板１の第１面１１の長手方向両端部には、図１（ａ）に示すように、複数の光源基板１を連結して使用する際に両者を電気的に接続するための接続端子１１１がそれぞれ二つずつ設けられている。また、第１面１１の長手方向中心軸線上にはＬＥＤ２を実装するための複数の銅製のランド１１２が等間隔に配置されている。第１面１１の表面は、図２に示すように、例えばエポキシ樹脂等の白色樹脂製のレジスト膜１３で覆われており、レジスト膜１３の下には各ランド１１２を繋ぐ配線パターンが形成されている。ここで、第１面１１側に形成された配線パターンは４０Ｗ形照明装置用の配線パターンであり、本実施形態においては、図３（ａ）に示すように、３０個のＬＥＤ２を直列に繋ぐ配線が並列に２系統形成され、第１面１１には合計６０個のＬＥＤ２が実装されるようになっている。

同様に、光源基板１の第２面１２の長手方向両端部には、図１（ｂ）に示すように、複数の光源基板１を連結して使用する際に両者を電気的に接続するための接続端子１２１がそれぞれ二つずつ設けられている。また、第２面１２の長手方向中心軸線上にはＬＥＤ２を実装するための複数の銅製のランド１２２が等間隔に配置されている。第２面１２の表面は、図２に示すように、レジスト膜１３で覆われており、レジスト膜１３の下には各ランド１２２を繋ぐ配線パターンが形成されている。ここで、第２面１２側に形成された配線パターンは１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンであり、本実施形態においては、図３（ｂ）に示すように、６０個のＬＥＤ２を直列に繋ぐ配線が１系統のみ形成され、第２面１２には合計６０個のＬＥＤ２が実装されるようになっている。

４０Ｗ形照明装置と１１０Ｗ形照明装置とは消費電力が異なるために、それぞれに合わせた配線パターンが光源基板１の第１面１１及び第２面１２に形成されている。本実施形態では、第１面１１側に実装されるＬＥＤ２と第２面１２側に実装されるＬＥＤ２とは基本的に同じ種類のものを使用するが、第１面１１側と第２面１２側とに異なる種類のＬＥＤを実装してもよい。

第１面１１側に設けられている接続端子１１１と、第２面１２側に設けられている接続端子１２１とは、いずれも複数の光源基板１を連結して使用する際に両者を電気的に接続するための接続端子であるが、第１面１１側に設けられている接続端子１１１は第２面１２側にＬＥＤ２が実装されたときに用いられるものであり、第２面１２側に設けられている接続端子１２１は第１面１１側にＬＥＤ２が実装されたときに用いられるものである。すなわち、第１面１１側に設けられている接続端子１１１は第２面１２側に形成された１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンに繋がっており、第２面１２側に設けられている接続端子１２１は第１面１１側に形成された４０Ｗ形照明装置用の配線パターンに繋がっている。このような構成とすることで、光源基板１を連結して用いる場合に、二つの光源基板１を電気的に接続するための接続端子１１１、１２１が、ＬＥＤ２が実装された面の裏側の面に配置されることにより、当該発光素子から発光される光を当該接続端子が遮ることがなくなるため、光源基板１を用いた照明装置の照明むらの発生を抑制することができる。

続いて、光源基板１を長さが約１.２ｍの４０Ｗ形照明装置と、長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置に光源基板１を用いるときの使用状態をそれぞれ説明する。光源基板１を４０Ｗ形照明装置に用いる場合、図４（ａ）に示すように、光源基板１の第１面１１側に配置されたランド１１２にのみＬＥＤ２を実装するとともに、２枚の光源基板１を連結して使用する。第１面１１側のランド１１２は４０Ｗ形照明装置用の配線パターンで繋がれているため、２枚の光源基板１を連結することにより、４０Ｗ形照明装置に適した長さＬ１が約１.２ｍのＬＥＤ実装基板（光源実装基板）が形成される。このとき、２枚の光源基板１のそれぞれの第２面１２側に設けられている接続端子１２１を接続することにより、２枚の光源基板１が電気的に接続される。４０Ｗ形照明装置にはこのように２枚の光源基板１が用いられるため、１台の装置に全部で１２０個のＬＥＤ２が使用されることとなる。

一方、光源基板１を１１０Ｗ形照明装置に用いる場合、図４（ｂ）に示すように、光源基板１の第２面１２側に配置されたランド１２２にのみＬＥＤ２を実装するとともに、４枚の光源基板１を連結して使用する。第２面１２側のランド１２２は１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンで繋がれているため、４枚の光源基板１を連結することにより、１１０Ｗ形照明装置に適した長さＬ２が約２.４ｍのＬＥＤ実装基板が形成される。このとき、４枚の光源基板１のそれぞれの第１面１１側に設けられている接続端子１１１を接続することにより、４枚の光源基板１が電気的に接続される。１１０Ｗ形照明装置にはこのように４枚の光源基板１が用いられるため、１台の装置に全部で２４０個のＬＥＤ２が使用されることとなる。

このように、光源基板１は、４０Ｗ形照明装置用の配線パターンが形成されている第１面１１と、１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンが形成されている第２面１２を有していることにより、消費電力が異なる二つの照明装置のいずれに対しても同じ光源基板１を用いることができるようになっている。また、連結する光源基板１の数を変えることにより、異なる寸法を有する二つの照明装置（すなわち、長さが約１.２ｍの４０Ｗ形照明装置及び長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置）のいずれに対しても同じ光源基板１を用いることができるようになっている。加えて、一方の面の配線パターンに含まれるランドにＬＥＤ２を実装した場合に、他方の面の配線パターンに含まれるランドが、ＬＥＤ２を駆動させるときに生じる熱を放熱する働きを持つため、光源基板１の放熱性が向上している。

光源基板１にＬＥＤ２を実装し、２枚又は４枚を連結して形成されたＬＥＤ実装基板は、例えばアルミ製の長尺状のホルダ部材３に挿通されることにより取り付けられ、ホルダ部材３に保持された状態で照明装置に収容される。図５に、光源基板１を４０Ｗ形照明装置に用いる場合に、光源基板１にＬＥＤ２を実装し、ホルダ部材３に取り付けた状態の断面図を示す。光源基板１を４０Ｗ形照明装置に用いる場合、ＬＥＤ２は第１面１１側のランド１１２に実装されており、断面視Ｃ字形状のホルダ部材３の開口３１側にＬＥＤ２が位置するように、連結された２枚の光源基板１がホルダ部材３に挿通される。

本実施形態では、第１面１１側の配線パターンと第２面１２側の配線パターンとが異なるものの、第１面１１側に配置された、４０Ｗ形照明装置用の配線パターンに含まれるランド１１２と、第２面１２側に配置された、１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンに含まれるランド１２２とがほぼ背向する位置に設けられている。このような構成とすることで、第１面１１側の配線パターンに含まれるランド１１２にＬＥＤ２を実装した場合に、第２面１２側の配線パターンに含まれるランド１２２が、ＬＥＤ２の実装されたランド１１２のほぼ真裏に位置することとなり、ＬＥＤ２を駆動させるときに生じる熱をより放熱し易くなるため、光源基板１の放熱性をより向上させることができる。これは、基本的には第１面１１側に実装されるＬＥＤ２の数と第２面１２側に実装されるＬＥＤ２の数とが同じであるため、ランド１１２及びランド１２２のそれぞれの配置間隔も同じになることを利用した設計であるが、４０Ｗ形照明装置用の配線パターンと１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンとが同じでない以上、厳密にランド１１２及びランド１２２を背向する位置に設けられない場合もある。その場合でも、各配線パターンを幅広にすることにより、ランド１１２及びランド１２２の周囲を含む基材１０の表面上に多くの金属を配置することが可能となるので、光源基板１の放熱性を高めることは可能である。

［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態の光源基板１Ａは、長さＬＡが約１２０ｃｍであること以外は第１実施形態の光源基板１とほぼ同じ構成を有している。そのため、共通する構成要素の符号は第１実施形態と同じものを使用し、それら構成要素の説明も省略する。

光源基板１Ａは長さが約１２０ｃｍであるため、長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置に用いる場合は、光源基板１Ａを２枚連結して使用する必要があるが、長さが約１.２ｍの４０Ｗ形照明装置に用いる場合は、光源基板１Ａを連結して使用する必要がない。そのため、図６（ａ）に示すように、第１面１１側には第２面１２側にＬＥＤ２が実装されたときに用いられる接続端子１１１が第１実施形態同様に設けられているが、図６（ｂ）に示すように、第２面１２側には第１面１１側にＬＥＤ２が実装されたときに用いられる接続端子が設けられていない。なお、第１面１１側に形成された配線パターンは４０Ｗ形照明装置用の配線パターンであり、本実施形態においては、図７（ａ）に示すように、６０個のＬＥＤ２を直列に繋ぐ配線が並列に２系統形成され、第１面１１には合計１２０個のＬＥＤ２が実装されるようになっている。一方、第２面１２側に形成された配線パターンは１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンであり、本実施形態においては、図７（ｂ）に示すように、１２０個のＬＥＤ２を直列に繋ぐ配線が１系統のみ形成され、第２面１２には合計１２０個のＬＥＤ２が実装されるようになっている。

光源基板１Ａを長さが約１.２ｍの４０Ｗ形照明装置と、長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置に光源基板１を用いるときの使用状態をそれぞれ説明する。光源基板１Ａを４０Ｗ形照明装置に用いる場合、図８（ａ）に示すように、光源基板１Ａの第１面１１側に配置されたランド１１２にのみＬＥＤ２を実装するとともに、光源基板１Ａを単独で使用する。第１面１１側のランド１１２は４０Ｗ形照明装置用の配線パターンで繋がれており、光源基板１Ａを連結することなく、そのまま長さＬＡ（約１.２ｍ）の、４０Ｗ形照明装置に適したＬＥＤ実装基板（光源実装基板）となる。

一方、光源基板１Ａを１１０Ｗ形照明装置に用いる場合、図８（ｂ）に示すように、光源基板１Ａの第２面１２側に配置されたランド１２２にのみＬＥＤ２を実装するとともに、２枚の光源基板１Ａを連結して使用する。第２面１２側のランド１２２は１１０Ｗ形照明装置用の配線パターンで繋がれているため、２枚の光源基板１Ａを連結することにより、１１０Ｗ形照明装置に適した長さＬ３が約２.４ｍのＬＥＤ実装基板が形成される。このとき、２枚の光源基板１Ａのそれぞれの第１面１１側に設けられている接続端子１１１を接続することにより、２枚の光源基板１が電気的に接続される。

以上、本発明に係る光源基板について図面に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、種々の変更実施が可能である。例えば、光源基板の長さは約６０ｃｍや約１２０ｃｍに限られるものではなく、光源基板の長さを約３０ｃｍとして、長さが約１.２ｍの４０Ｗ形照明装置に用いる場合には４枚の光源基板を連結して使用し、長さが約２.４ｍの１１０Ｗ形照明装置に用いる場合には８枚の光源基板を連結して使用してもよい。また、照明装置の仕様に合わせて長さや連結枚数を適宜変更することも可能である。

１、１Ａ 光源基板
１０ 基材
１１ 第１面
１２ 第２面
１１１、１２１ 接続端子
１１２、１２２ ランド
１３ レジスト膜
２ ＬＥＤ（発光素子）
３ ホルダ部材

Claims (6)

1. 複数の発光素子が実装される第１面及び第２面の二つの面を備えた光源基板であって、
   前記第１面には第１照明装置用の第１配線パターンが形成されており、
   前記第２面には前記第１照明装置とは消費電力が異なる第２照明装置用の第２配線パターンが形成されていることを特徴とする、光源基板。
2. 前記第１照明装置が、前記光源基板を単独で使用する照明装置、又は、複数枚の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置であり、
   前記第２照明装置が、前記第１照明装置とは異なる枚数の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置であることを特徴とする、請求項１に記載の光源基板。
3. 前記第１照明装置が前記光源基板を単独で使用する照明装置である場合、前記第１面にのみ複数枚の前記光源基板を電気的に接続するための接続端子が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の光源基板。
4. 前記第１照明装置が複数枚の前記光源基板を電気的に接続して使用する照明装置である場合、前記第１面及び前記第２面のそれぞれに前記光源基板を電気的に接続するための接続端子が設けられており、
   前記第１面に設けられている接続端子が、前記第２面に複数の発光素子が実装されたときに用いられるものであり、
   前記第２面に設けられている接続端子が、前記第１面に複数の発光素子が実装されたときに用いられるものであることを特徴とする、請求項２に記載の光源基板。
5. 前記第１配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランドが、前記第２配線パターンに含まれる複数の発光素子実装用ランドにほぼ背向する位置に設けられていることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の光源基板。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の光源基板の前記第１面又は前記第２面に、複数の発光素子を実装してなる光源実装基板を備えた照明装置。

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