JP5914826B2 - 発光モジュール、照明装置および照明器具 - Google Patents

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Description

本発明は、発光モジュール、照明装置および照明器具に関する。
近年、発光色の異なる複数種の発光部の出力比を利用して色調を可変とすることが可能な発光モジュールが利用されている。
この種の発光モジュールとして、図28に示す、LEDチップR1・・・、G1・・・、B1・・・と、LEDチップR1・・・、G1・・・、B1・・・が実装された多層基板200とを有する発光ユニット100が知られている(たとえば、特許文献1を参照)。
発光ユニット100の多層基板200は、発光素子たるLEDチップR1・・・、G1・・・、B1・・・がマウントされる側から順に、第1基板210、第2基板220、第3基板230および第4基板240を有している。
発光ユニット100では、図28(a)に示すように、各赤色LEDチップR1〜Rnは、カソード電極と、第1基板210に形成された実装用パッド(給電端子)JR1〜JRnとを半田付によって固定している。発光ユニット100は、各赤色LEDチップR1〜Rnの各アノード電極と、第1基板210に形成された電極用パッド(給電端子)DR1〜DRnとをボンディング・ワイヤーWR1〜WRnによって接続している。
発光ユニット100は、赤色LEDチップR1〜Rn全てが、直列に接続され赤色LEDチップ列を構成している。赤色LEDチップ列の高電位側末端の赤色LEDチップR1のアノード電極は、高電位側給電端子となる電極用パッドDR1と接続している。電極用パッドDR1は、第1基板210に設けられた2個のビア211、212および第2基板220に形成された回路パターン210Rを介して、第1基板210に形成された赤色用端子(1R、2R、・・・、6R)と接続している。また、赤色LEDチップ列の低電位側末端の赤色LEDチップRnのカソード電極は、低電位側給電端子となる実装用パッドJRnに接続している。実装用パッドJRnは、第1基板210〜第4基板240に設けたスルーホール201、202および第4基板240の下面に形成された回路パターン240Cを介して、第1基板210に形成された共通端子(1C、2C、・・・、6C)と接続している。赤色用端子と共通端子との間にある赤色LEDチップR1〜Rnは、第1基板210に設けられたビア251と、第2基板220に設けられた回路パターン252とによって直列接続されている。
また、発光ユニット100では、図28(b)に示すように、緑色LEDチップG1〜Gnは、ボンディング・ワイヤーWG1〜WG2nにより、緑色LEDチップG1〜Gnのカソード電極と、第1基板210に形成された実装用パッドJG1〜JGnとを接続している。発光ユニット100は、緑色LEDチップ列の高電位側末端のアノード電極と、緑色用端子とを接続するため、高電位側回路パターン220Gおよび回路パターン253を第3基板230に形成すること以外、赤色用LEDチップの場合と同様の構成としている。
さらに、発光ユニット100では、図28(c)に示すように、青色LEDチップB1〜Bnは、ボンディング・ワイヤーWB1〜WB2nにより、青色LEDチップB1〜Bnのカソード電極と第1基板210に形成された実装用パッドJB1〜JBnとを接続している。発光ユニット100は、青色LEDチップ列の高電位側末端のアノード電極と、青色用端子とを接続するため、高電位側回路パターン230Bおよび回路パターン254を第4基板240に形成すること以外、赤色用LEDチップの場合と同様の構成としている。
発光ユニット100は、多層基板200を利用して、赤色、緑色、青色の各LEDチップを発光色毎に点灯することができる。発光ユニット100は、赤色、緑色、青色の各LEDチップR1・・・、G1・・・、B1・・・それぞれを各別に制御すれば混色した光の色調を調整することができる。
特開2003−168305号公報
ところで、特許文献1の発光モジュールたる発光ユニット100の構成では、単純に発光素子の数を増加させても、光出力を向上させることが難しい場合がある。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、より光出力の高い発光モジュール、照明装置および照明器具を提供する。
本発明の発光モジュールは、複数の絶縁層の層間に設けられた配線パターンと上記絶縁層を貫通し上記配線パターンと電気的に接続する貫通配線と該貫通配線と電気的に接続しており一表面側に設けられた導体パターンとを有する多層基板と、該多層基板の上記一表面側に設けられ上記導体パターンを介しての給電により発光する複数種の発光部とを備えた発光モジュールであって、上記配線パターンは、上記発光部からの光に対し、上記絶縁層よりも反射率が低く、上記発光部は、少なくとも1つ以上の発光素子を有しており、複数種の上記発光部のうち、上記発光素子の数が最も多い第1発光部は、該第1発光部よりも上記発光素子の数が少ない第2発光部が接続される上記配線パターンおよび上記導体パターンよりも上記一表面から離れた位置に設けられた上記配線パターンと電気的に接続してなることを特徴とする。
この発光モジュールにおいて、上記第1発光部は、赤色を発光することが好ましい。
この発光モジュールにおいて、上記第2発光部は、緑色に発光する緑色発光部と、白色に発光する白色発光部とを有することが好ましい。
この発光モジュールにおいて、上記第1発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体とを有し、上記第2発光部のうち上記緑色発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有し、上記第2発光部のうち上記白色発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体および上記発光素子が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有することが好ましい。
この発光モジュールにおいて、上記緑色発光部および上記白色発光部は、上記絶縁層の異なる層間に設けられた上記配線パターンと電気的に接続してなることが好ましい。
この発光モジュールにおいて、上記緑色発光部と上記白色発光部とは、上記絶縁層の同一の層間に設けられた上記配線パターンにより各別に電気的に接続してなることが好ましい。
この発光モジュールにおいて、上記多層基板は、上記発光部が発光する光に対して、上記導体パターンよりも反射率の高い反射膜で上記導体パターンの一部を被覆しており、上記導体パターンは、外部と接続する外部接続端子と上記発光部と接続する接続部とを備え、上記接続部および上記外部接続端子は、上記反射膜から露出していることが好ましい。
本発明の照明装置は、上述の発光モジュールを備えることを特徴とする。
本発明の照明器具は、上述の発光モジュールと、該発光モジュールを有する器具本体とを備えることを特徴とする。
本発明の発光モジュールでは、発光素子の数が最も多い第1発光部は、第2発光部が接続される配線パターンおよび導体パターンよりも多層基板の一表面から離れた位置に設けられた配線パターンと電気的に接続することで、より光出力を高くすることが可能となる。
本発明の照明装置では、発光素子の数が最も多い第1発光部は、第2発光部が接続される配線パターンおよび導体パターンよりも多層基板の一表面から離れた位置に設けられた配線パターンと電気的に接続することで、より光出力を高くすることが可能となる。
本発明の照明器具では、発光素子の数が最も多い第1発光部は、第2発光部が接続される配線パターンおよび導体パターンよりも多層基板の一表面から離れた位置に設けられた配線パターンと電気的に接続することで、より光出力を高くすることが可能となる。
実施形態1の発光モジュールを示す断面説明図である。 実施形態1の発光モジュールを示す分解説明図である。 実施形態1の発光モジュールを示す斜視説明図である。 実施形態1の発光モジュールと比較のために示す発光モジュールの断面説明図である。 実施形態2の発光モジュールを示す略正面図である。 実施形態2の発光モジュールを示す断面説明図である。 実施形態3の発光モジュールを示す略正面図である。 実施形態3の発光モジュールを示し、図7のAB断面図である。 実施形態4の発光モジュールを示す略正面図である。 実施形態4の発光モジュールの要部を示す略断面図である。 実施形態4の発光モジュールの別の要部を示す略断面図である。 実施形態5の照明装置を示す側断面図である。 実施形態5の照明装置を示し、図12のAA断面図である。 実施形態5の照明装置の要部を示す略断面図である。 実施形態6の照明装置を示す斜視図である。 実施形態6の照明装置を示す分解説明図である。 実施形態6の照明装置を示す断面説明図である。 実施形態7の照明装置を示す斜視説明図である。 実施形態7の照明装置の要部を示す斜視説明図である。 実施形態7の照明装置を示す略断面図である。 実施形態8の照明装置の要部を示す斜視図である。 実施形態8の照明装置の別の要部を示す斜視図である。 実施形態8の照明装置を示す断面説明図である。 実施形態8の照明装置を示す分解斜視図である。 実施形態9の照明装置を備えた照明器具を示す断面説明図である。 実施形態9の照明装置を示す斜視説明図である。 実施形態9の照明装置を示す分解斜視図である。 従来の発光ユニットを示し、(a)は多層基板における赤色LEDチップに関する配線、(b)は多層基板における緑色LEDチップに関する配線、(c)は多層基板における青色発光LEDチップに関する配線を説明する説明図である。
(実施形態1)
以下、本実施形態の発光モジュール10について、図1ないし図3を用いて説明する。なお、図中において、同じ構成要素は、同じ番号を付している。
本実施形態の発光モジュール10は、図1に示すように、多層基板1と、複数種の発光部2とを備えている。発光モジュール10の多層基板1は、複数(ここでは、3つ)の絶縁層1a,1b,1cの層間に設けられた配線パターン4aを有している。多層基板1は、絶縁層1b,1cを貫通し配線パターン4aと電気的に接続する貫通配線4bを有している。多層基板1は、貫通配線4bと電気的に接続しており、一表面1aa側に設けられた導体パターン4cを有している。発光モジュール10の複数種の発光部2は、多層基板1の一表面1aa側に設けられ導体パターン4cを介しての給電により発光する。
発光部2は、少なくとも1つ以上の発光素子3を有している。複数種の発光部2のうち、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第1発光部2aよりも発光素子3の数が少ない第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。
これにより、本実施形態の発光モジュール10は、より光出力を高くすることが可能となる。
より具体的には、本実施形態の発光モジュール10は、矩形平板状の多層基板1の一表面1aa上に複数種の発光部2を備えている(図3を参照)。
図1に示すように、発光部2は、異なる種類の発光部2ごとに区別して図示している。本実施形態の発光モジュール10の第1発光部2aは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3を被覆する封止材5とを備えている。第1発光部2aの封止材5は、図示していないが、赤色蛍光体として、(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+をシリコーン樹脂に20wt%分散して構成している。第1発光部2aは、発光素子3が青色の光を発すれば、赤色蛍光体が青色の光を吸収して、赤色を発光する。第1発光部2aは、赤色発光部2arとして機能する。
本実施形態の発光モジュール10では、第2発光部2bは、緑色に発光する緑色発光部2bgと、白色に発光する白色発光部2bwとを有している。緑色発光部2bgでは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3を被覆する封止材5とを備えている。緑色発光部2bgの封止材5は、緑色蛍光体として、YAl12:Ce3+をシリコーン樹脂に30wt%分散して構成している。白色発光部2bwは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3を被覆する封止材5とを備えている。白色発光部2bwの封止材5は、蛍光体として、赤色蛍光体の(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+と、緑色蛍光体のYAl12:Ce3+とを9:1の割合で混合し、混合したものをシリコーン樹脂に8wt%分散して構成している。
すなわち、第1発光部2aは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体とを有している。また、第2発光部2bのうち緑色発光部2bgは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有している。さらに、第2発光部2bのうち白色発光部2bwは、青色の光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体および発光素子3が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有している。
図3に示すように、本実施形態の発光モジュール10は、40個の発光部2全てを、多層基板1の一表面1aa上における仮想の円形の範囲内に配置している。発光部2は、第1発光部2aとして、18個の赤色発光部2arを備えている。また、発光部2は、第2発光部2bとして、10個の緑色発光部2bgを備えている。さらに、発光部2は、第2発光部2bとして、12個の白色発光部2bwを備えた構成としている。発光モジュール10は、隣接する発光部2から出射する光の発光色が異なるように、発光部2を多層基板1の一表面1aa側に設けている。発光モジュール10は、隣接する発光部2が異なる発光色を発することにより、複数種の発光部2から出射される光の混色性を高めることができる。各発光部2は、それぞれ1個づつ発光素子3を備えている。したがって、発光モジュール10は、緑色発光部2bg、白色発光部2bwそれぞれの総数と比較して、赤色発光部2arの発光素子3の総数が最も多くなっている。
図1に示すように、本実施形態の発光モジュール10は、複数の絶縁層1a,1b,1cが積層された多層基板1を備えている。多層基板1は、絶縁層1a,1b,1cの材料として、たとえば、セラミック材料であるアルミナを用いて形成することができる。多層基板1は、発光素子3から離れた側から絶縁層1aたる第1アルミナ層、絶縁層1bたる第2アルミナ層および絶縁層1cたる第3アルミナ層を順に備えている。第1アルミナ層は、たとえば、膜厚を0.4mmとすることができる。第2アルミナ層は、たとえば、膜厚を0.3mmとすることができる。第3アルミナ層は、たとえば、膜厚を0.3mmとすることができる。
本実施形態の発光モジュール10は、複数種の発光部2へ各別に給電できるように、配線4を多層基板1に設けている。配線4は、絶縁層1a,1b,1cの層間に設けられた配線パターン4aと、絶縁層1b,1cを貫通し配線パターン4aと電気的に接続する貫通配線4bと、貫通配線4bと電気的に接続し多層基板1の一表面1aa側に設けられた導体パターン4cとを有している。
多層基板1は、絶縁層1aと絶縁層1bとの層間に第1発光部2aたる赤色発光部2arと電気的に接続する配線パターン4aを備えている。多層基板1は、赤色発光部2ar用の配線パターン4aと、赤色発光部2ar用の導体パターン4cとを、赤色発光部2ar用の貫通配線4bで電気的に接続している。多層基板1は、絶縁層1bと絶縁層1cとの層間に、第2発光部2bのうち緑色発光部2bgと電気的に接続する配線パターン4aを備えている。多層基板1は、緑色発光部2bg用の配線パターン4aと、緑色発光部2bg用の導体パターン4cとを、緑色発光部2bg用の貫通配線4bで電気的に接続している。多層基板1は、多層基板1の一表面1aaとなる絶縁層1cの表面に、第2発光部2bのうち白色発光部2bwと電気的に接続する白色発光部2bw用の導体パターン4cを備えている。緑色発光部2bgおよび白色発光部2bwは、絶縁層1b,1cの異なる層間に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。
多層基板1では、配線パターン4aとして、たとえば、Wを母材とし、NiおよびAuが積層されたものを用いることができる。多層基板1は、貫通配線4bとして、たとえば、Wを母材とし、NiおよびAuが積層されたものを用いることができる。多層基板1は、導体パターン4cとして、たとえば、Wを母材とし、NiおよびAuが積層されたものを用いることができる。多層基板1は、配線パターン4a、貫通配線4bおよび導体パターン4cを、同じ材料で形成してもよいし、異なる材料で形成してもよい。多層基板1は、たとえば、第1発光部2aと電気的に接続する配線パターン4aおよび導体パターン4cそれぞれの膜厚を10μm〜20μmとすることができる。多層基板1は、たとえば、第2発光部2bのうち、緑色発光部2bgと電気的に接続する配線パターン4aおよび導体パターン4cの膜厚を10μm〜20μmとすることができる。多層基板1は、たとえば、第2発光部2bのうち、白色発光部2bwと電気的に接続する導体パターン4cの膜厚を10μm〜20μmとすることができる。
本実施形態の発光モジュール10は、発光素子3として、LEDのベアチップを用いている。発光モジュール10は、多層基板1の一表面1aa側にLEDのベアチップを直接実装するCOB型(Chip On Board)のLEDモジュールを構成している。
次に、図4に示す比較のための発光モジュール40を用いて、本実施形態の発光モジュール10が、より光出力を高めることが可能なことを説明する。
図4に示す発光モジュール40は、図1に示す本実施形態の発光モジュール10の配線4と配線44の配置形状が主として異なる多層基板41を用いて構成している点が相違している。比較のための発光モジュール40は、複数種の発光部2を備えている。発光モジュール40は、配線44により複数種の発光部2へ各別に給電することができるように構成している。発光モジュール40は、発光色の異なる複数種の発光部2の出力比を調整することにより、発光部2からの光を混色させた照明光を所望の色調に調光可能に構成している。発光モジュール40は、発光色が異なる複数種の発光部2における混色性を高めるため、発光色の異なる発光部2を交互に配置している。発光モジュール40では、多層基板1の一表面41aa上に、赤色の光を発する赤色発光部2ar、緑色の光を発する緑色発光部2bg、白色の光を発する白色発光部2bwおよび赤色の光を発する赤色発光部2arを順に配置している(図4の紙面の下側から上側を参照)。発光モジュール40は、絶縁層41a,41b,41cで複層化し、絶縁層41a,41b,41cに配線44を設けた多層基板41を用いている。発光モジュール10は、多層基板41を用いて、異なる種類の発光部2ごとに給電する配線44が同一平面上で交差して短絡が生ずることを防いでいる。
ところで、多層基板41では、一般に、配線44に用いられる金属材料が絶縁層1a,1b,1cの絶縁材料と比較して、反射率が低く光が吸収される傾向にある。多層基板41を構成する配線44は、導電性に優れたAuを含む場合、多層基板41の絶縁材料たるセラミック材料の反射率と比較して、導体パターン44cの反射率が特に低くなる傾向にある。発光モジュール40では、発光部2を構成する発光素子3や蛍光体からの光が多層基板41の配線44に照射されると、発光素子3や蛍光体からの光が配線44に吸収されて光束が低下する傾向にある。
また、発光モジュール40は、発光素子3の数が増えるにつれ、発光素子3と電気的に接続する配線44の総面積が大きくなる傾向にある。発光モジュール40は、複数種の発光部2を交互に配置して混色性を高める場合、配線44の取り回しの関係上、配線44の表面積が、より大きくなる傾向にある。発光モジュール40では、第2発光部2bの配線44と比較して、発光素子3の総数が多い第1発光部2aの配線44が多層基板41の一表面41aa側に設けられると、発光素子3や蛍光体からの光が吸収され易く光束が低下する傾向が顕著になると考えられる。特に、発光モジュール40は、発光素子3から発せられた光のうち、多層基板41側に向かう光が、絶縁層41a,41b,41cを構成するセラミック材料の粒子(たとえば、アルミナの粒子)間を導光し、外部に出射する前に配線44で吸収される確率が高くなる恐れもある(図4の破線を参照)。また、発光モジュール40では、配線パターン44aを備えた絶縁層41a,41b,41c間で発光素子3や蛍光体からの光が導光する場合もあり、多重反射に伴い、急激に光束が低下する恐れもある。さらに、発光モジュール40では、発光部2が蛍光体を有する封止材5を備えている場合、蛍光体から等方的に光を放出することから、配線44で吸収される確率が高くなる傾向にある。
本実施形態の発光モジュール10では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aと電気的に接続する配線パターン4aは、発光素子3の数が、より少ない第2発光部2bと接続される配線パターン4aよりも一表面1aaから離れた位置に設けている。また、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aと電気的に接続する配線パターン4aは、発光素子3の数が、より少ない第2発光部2bと接続される導体パターン4cよりも一表面1aaから離れた位置に設けている。そのため、本実施形態の発光モジュール10は、発光素子3や蛍光体からの光(図1の破線を参照)が配線パターン4a、貫通配線4bや導体パターン4cに吸収されることを抑制し、より光出力を高くすることが可能となると考えられる。
以下、本実施形態の発光モジュール10の各構成について説明する。
多層基板1は、複数種の発光部2が有する発光素子3を実装し、配線4を介して発光部2の発光素子3に給電可能なものである。配線4は、複数の絶縁層1a,1b,1cの層間に設けられた配線パターン4aと、絶縁層1a,1b,1cを貫通し配線パターン4aと電気的に接続する貫通配線4bとを有している。また、配線4は、貫通配線4bと電気的に接続しており一表面1aa側に設けられた導体パターン4cを有する。
図1および図2に示すように、導体パターン4cは、外部と電気的に接続する外部接続端子4e,4fと、発光部2の発光素子3と電気的に接続する接続部4dとを備えている。配線4では、たとえば、配線パターン4aは、貫通配線4bを介して、外部接続端子4e,4fと電気的に接続している。配線4では、たとえば、配線パターン4aは、貫通配線4bを介して、接続部4dと電気的に接続している。外部接続端子4e,4fは、多層基板1の一表面1aaに形成することができる。外部接続端子4e,4fは、外部電源からの電力を受電するとともに発光素子3に電力を給電するための受給電部として機能する。外部接続端子4e,4fは、必ずしも多層基板1の一表面1aa側に設けるものだけに限られず、多層基板1の他表面1ab側に設けてもよい。本実施形態の発光モジュール10は、外部接続端子4e,4fから発光素子3に直流電流を給電することにより、発光素子3が発光し、発光素子3から所望の光を放出する。なお、外部接続端子4eは、異なる発光部2に共通に接続させる共通端子としている。また、外部接続端子4fは、異なる種類の発光部2ごとに設けた個別端子としている。外部接続端子4fは、たとえば、赤色発光部2arと電気的に接続する赤色発光部2ar用の接続端子4f1を備えている。また、外部接続端子4fは、緑色発光部2bgと電気的に接続する緑色発光部2bg用の接続端子4f2を備えている。さらに、外部接続端子4fは、白色発光部2bwと電気的に接続する白色発光部2bw用の接続端子4f3を備えて構成することができる。配線パターン4aや導体パターン4cの形成方法は、特に限定されず、印刷方式、あるいはめっき処理など、パターン形成方式として種々のものを用いることができる。
多層基板1は、絶縁層1a,1b,1cの材料として、たとえば、AlN、Al、BN、MgOなどのセラミック材料を用いることができる。多層基板1は、絶縁層1a,1b,1cの材料として、AlとCaO−Al−SiO−Bとの混合物であるセラミック材料を用いることもできる。配線4は、配線4の材料として、W、Ni、Pd、Al、Cu、Fe、Auやこれらを含む合金を用いることができる。また、配線4は、単層で形成してもよいし、複数層で形成してもよい。なお、多層基板1は、セラミック材料を用いたものだけに限られず、ガラスエポキシ樹脂やポリカーボネート樹脂などの樹脂基板であってもよい。また、多層基板1は、リジッドなものだけに限られず、フレキシブルなものでもよい。多層基板1は、セラミック基板、熱伝導性樹脂基板やガラス基板を用いることもできる。
多層基板1は、発光モジュール10の用途などに応じて適宜の外形形状に形成することができる。多層基板1は、矩形平板状のものだけに限られず、平面視が三角形や五角形以上の多角形、円形状や楕円形状であってもよい。多層基板1は、ライン状など長尺状に形成してもよい。多層基板1は、セラミック材料を用いる場合、各絶縁層1a,1b,1cとなるグリーンシート上に配線4となる導体を所定のパターンで形成し、複数のグリーンシートを積層、加圧した上で焼成することにより形成することができる。
発光部2は、給電により光を発光可能なものである。発光部2は、少なくとも1つ以上の発光素子3を備えている。発光素子3は、たとえば、発光層に青色の光を発光可能なInGaNなどの窒化ガリウム系化合物半導体を用いたLEDチップを用いることができる。発光部2は、LEDチップだけに限られず、たとえば、LD(Laser diode)や有機EL素子(有機エレクトロミネッセンス素子)などの固体発光素子を利用することもできる。また、発光素子3は、LEDチップのベアチップを用いることができるが、ベアチップだけに限られない。発光素子3は、LEDチップを樹脂基板上に実装し透光性樹脂で被覆させ外部に給電のためのリード端子が設けられたチップタイプ発光ダイオードなどを用いてもよい。
発光部2は、たとえば、発光素子3と、発光素子3が発する光を吸収して蛍光を発する蛍光体を含有する封止材5とを備えたものでもよい。発光素子3は、可視光を発するものだけに限られず、紫外線を発するものでもよい。なお、発光部2は、発光素子3が、紫外線を発するLEDチップの場合、封止材5の蛍光体は、発光素子3からの紫外線を吸収して、青色の光を発する蛍光体、緑色の光を発する蛍光体および赤色の光を発する蛍光体を用いることができる。さらに、発光部2は、蛍光体を含有する封止材5を用いる代わりに、蛍光体を含有しない透光性材料からなる封止材5と、封止材5により覆われる赤色の光を発する赤色LEDチップ、緑色の光を発する緑色LEDチップおよび青色の光を発する青色LEDチップなどを用いて構成してもよい。
また、発光部2は、蛍光体を含有しない透光性材料からなる封止材5と、封止材5を直接的または間接的に覆う蛍光体層とを備えるものでもよい。特に、発光部2は、封止材5を間接的に覆う蛍光体層を備える場合、LEDチップで生ずる熱が蛍光体層に伝達することを抑制することが可能となる。
また、発光部2は、3種類に限られず、2種類以上あればよい。発光モジュール10は、たとえば、白色の光を発する第1の発光部2aと、紫、青、緑、黄、橙または赤の任意の1色の光を発する第2の発光部2bとを用いる構成としてもよい。この場合、発光モジュール10は、特定の波長の光を強調させた白色の光を発することが可能となる。
発光部2は、たとえば、多層基板1の一表面1aa上に複数個の発光素子3を実装させ、発光素子3を多層基板1の配線4を用いて電気的に直列接続させたものを用いることができる。複数個の発光素子3は、多層基板1の配線4を用いて電気的に並列接続や直並列接続させることができる。
発光部2は、発光モジュール10の形状や大きさに合わせて、多層基板1の一表面1aa上に複数個の発光素子3を設ければよい。発光部2は、発光モジュール10の大きさ、形状や光出力などに応じて、発光素子3の数や設置間隔を適宜設定することができる。
発光素子3は、青色LEDチップを用いる場合、InGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm〜470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子を好適に用いることができる。発光素子3は、単色の可視光として青色の光を発するベアチップを用いることができる。発光素子3は、ダイボンド材(図示していない)により、多層基板1の一表面1aaに固定することができる。
発光素子3は、たとえば、サファイア基板と、サファイア基板上に積層された窒化物半導体層とを有するものを用いることができる。窒化物半導体層は、n型窒化物半導体膜と、p型窒化物半導体膜との積層膜で構成することができる。発光素子3は、n型窒化物半導体膜に接続するn側電極と、p型窒化物半導体膜に接続するp側電極とを同一面側に備えたものを用いることができる。発光素子3は、Auからなるワイヤ7,7により、各発光素子3のn側電極とp側電極とを、異なる導体パターン4cの接続部4d,4dと各別に電気的に接続している。封止材5は、発光素子3やワイヤ7,7などを内部に封止して、発光素子3やワイヤ7,7を外力から保護することができる。
封止材5は、発光素子3を封止可能なものである。封止材5は、たとえば、光学ナイロン、トランスファー成形エポキシ樹脂、環状オレフィンコポリマー樹脂、剛性シリコーン樹脂、光学プラスチック、低融点ガラスやゾルゲルガラスなどのガラスなどによって形成することができる。封止材5は、封止材5の材料として、たとえば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン・エポキシのハイブリッド樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ユリア樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフタルアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニルサルファイド樹脂、液晶ポリマ樹脂、ABS樹脂やこれらの混合物などを用いることもできる。
封止材5は、光散乱効果、封止材5の屈折率の調整、熱伝導性の向上や封止材5の材料のチキソ性の向上などのため、透光性の微粒子を含有させてもよい。微粒子は、たとえば、SiO、Al、ZnO、Y、TiO、ZrO、HfO、SnO、Ta、Nb、BaSO、ZnS、Vなどの金属酸化物やこれらの混合物を用いることができる。微粒子は、たとえば、中心粒径が数十nm〜数百nmの大きさのものを用いることができる。
封止材5は、たとえば、未硬化のペースト状の封止材5の材料を、ディスペンサにより、発光素子3上に塗布した後、ペースト状の封止材5の材料を硬化させて形成することができる。封止材5は、封止材5の外形形状をドーム形状とすることができるが、ドーム形状だけに限られない。
封止材5は、封止材5の材料中に蛍光体を含有するものを好適に用いることができる。蛍光体は、発光素子3からの光を吸収して異なる波長に変換する波長変換体として機能することができる。蛍光体は、蛍光体の含有量を、各発光部2から出射させる光の目標とする色温度、発光素子3から出射される光の発光強度や蛍光体の発光効率などによって適宜設定すればよい。
蛍光体は、発光素子3からの励起光にもよるが、青色蛍光体として、アルミン酸塩蛍光体たるBaMgAl1017:Eu2+、ハロリン酸塩蛍光体たる(Sr,Ba)10(POCl:Eu2+やSr10(POCl:Eu2+、珪酸塩(シリケート)蛍光体たるBaMgSi:Eu2+を好適に用いることができる。
蛍光体は、青緑色蛍光体として、アルミン酸塩蛍光体たるSrAl1425:Eu2+、珪酸塩蛍光体たるSrSi・2SrCl:Eu2+を好適に用いることができる。
蛍光体は、緑色蛍光体として、アルミン酸塩蛍光体たるBaMgAl1017:Eu2+,Mn2+、(Ba,Sr,Ca)Al:Eu2+、(Ba,Sr)SiO:Eu2+、α−サイアロン蛍光体たるSr1.5AlSi16:Eu2+、Ca−α−SiAlON:Yb2+、β−サイアロン蛍光体たるβ−Si:Eu2+、酸窒化物蛍光体たるBaSi12:Eu2+、オクソニトリドシリケートたる(Ba,Sr,Ca)Si:Eu2+、オクソニトリドアルミノシリケートたる(Ba,Sr,Ca)SiAlON:Ce3+、(Ba,Sr,Ca)Al2−xSi4−x:Eu2+、(0<x<2)、窒化物蛍光体であるニトリドシリケートたる(Ba,Sr,Ca)Si:Ce3+、硫化物蛍光体であるチオガレートたるSrGa:Eu2+、ガーネット蛍光体であるCaScSi12:Ce3+、BaYSiAl12:Ce3+、Y(Al,Ga)12:Ce3+、酸化物蛍光体たるCaSc:Ce3+を好適に用いることができる。
蛍光体は、黄色蛍光体として、珪酸塩蛍光体たる(Sr,Ba)SiO:Eu2+、SrSiO:Eu2+、ガーネット蛍光体たる(Y,Gd)Al12:Ce3+、YAl12:Ce3+、YAl12:Ce3+,Pr3+、TbAl12:Ce3+、硫化物蛍光体であるチオガレート蛍光体たるCaGa:Eu2+、α−サイアロン蛍光体たるCa−α−SiAlON:Eu2+、(0.75(Ca0.9Eu0.1)O・2.25AlN・3.25Si:Eu2+、Ca1.5AlSi16:Eu2+など)、酸窒化物蛍光体たるBaSi12:Eu2+、窒化物蛍光体たる(Ca,Sr,Ba)AlSiN:Eu2+を好適に用いることができる。
蛍光体は、橙色蛍光体として、珪酸塩蛍光体たる(Sr,Ca)SiO:Eu2+、ガーネット蛍光体たるGdAl12:Ce3+、α−サイアロン蛍光体たるCa−α−SiAlON:Eu2+を好適に用いることができる。
蛍光体は、赤色蛍光体として、硫化物蛍光体であるチオガレートたる(Sr,Ca)S:Eu2+、LaS:Eu3+,Sm3+、珪酸塩蛍光体たるBaMgSi:Eu2+:Mn2+、窒化物蛍光体たるCaAlSiN:Eu2+、(Ca,Sr)SiN:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN:Eu2+、酸窒化物蛍光体たるSrSi5−xAl8−x:Eu2+(0≦x≦1)、Sr(Si,Al)(N,O):Eu2+を好適に用いることができる。
(実施形態2)
図5および図6に示す本実施形態の発光モジュール11は、図1の実施形態1の多層基板1の構造を変えた点が主として異なる。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の発光モジュール11は、図5および図6に示すように、全体として、長尺状をしており、ライン状(線状)に光を発するライン状光源としている。多層基板1は、外形が長尺状のセラミック基板を用いている。
本実施形態の発光モジュール11は、多層基板1と、複数種の発光部2とを備えている。発光モジュール11の多層基板1は、複数(ここでは、3つ)の絶縁層1a,1b,1cの層間に設けられた配線パターン4aを有している。多層基板1は、絶縁層1b,1cを貫通し配線パターン4aと電気的に接続する貫通配線4bを有している。多層基板1は、貫通配線4bと電気的に接続しており、一表面1aa側に設けられた導体パターン4cを有している。発光モジュール11の複数種の発光部2は、多層基板1の一表面1aa側に設けられ導体パターン4cを介しての給電により発光する。
各発光部2それぞれは、発光素子3を1つ有している。複数種の発光部2のうち、発光素子3の数(ここでは、3個)が最も多い第1発光部2aは、第1発光部2aよりも発光素子3の数が少ない第2発光部2bが接続される配線パターン4aよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第1発光部2aよりも発光素子3の数が少ない第2発光部2bが接続される導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。
本実施形態の発光モジュール11では、第1発光部2aは、青光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青光を吸収して赤色の光を発する蛍光体とを有している。また、第2発光部2bのうち緑色発光部2bgは、青光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有している。さらに、第2発光部2bのうち白色発光部2bwは、青光を発する発光素子3と、発光素子3が発する青光を吸収して黄色の光を発する蛍光体とを有している。
本実施形態の発光モジュール11では、緑色発光部2bgと白色発光部2bwとは、絶縁層1b,1cの同一の層間に設けられた配線パターン4aにより各別に電気的に接続している。
本実施形態の発光モジュール11は、実施形態1の発光モジュール10と同様に、より光出力を向上させることが可能となる。また、発光モジュール11は、ライン状の光源として利用することができる
(実施形態3)
図7および図8に示す本実施形態の発光モジュール12は、図1の実施形態1と同様の積層構造の多層基板1で構成しており、特に、多層基板1の一表面1aa上に反射膜1dを備えた点が主として異なる。なお、実施形態1と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の発光モジュール12では、図7および図8に示すように、多層基板1は、発光部2が発光する光に対して、導体パターン4cよりも反射率の高い反射膜1dで導体パターン4cの一部を被覆している。導体パターン4cは、外部と接続する外部接続端子4e,4fと発光部2と接続する接続部4dとを備えている。接続部4dおよび外部接続端子4e,4fは、反射膜1dから露出している。
外部接続端子4e,4fや接続部4dなど外部に露出させる部位以外の導体パターン4cの大部分は、発光素子3や蛍光体からの光に対して、導体パターン4cより反射率が高い反射膜1dで被覆している。反射膜1dは、反射膜1dの材料として、たとえば、セラミック材料を用いることができる。反射膜1dは、より具体的には、アルミナを用いることができる。導体パターン4cは、絶縁性のアルミナ層たる反射膜1dと絶縁層1cとの間に設けられた配線パターンとみなすこともできる。本実施形態の発光モジュール12は、多層基板1の一表面1aaに導体パターン4cがない部分も、一表面1aa側に導体パターン4cがある部分と同じ反射膜1dを備えている。発光モジュール12は、導体パターン4cが多層基板1の一表面1aaにある部分と、導体パターン4cが多層基板1の一表面1aaにない部分とで、反射膜1dの材質を変えてもよい。導体パターン4cが多層基板1の一表面1aaにない部分は、多層基板1の一表面1aaよりも反射率の高いものを用いることが、より好ましい。なお、反射膜1dは、セラミック材料だけに限られず、SiOなど金属酸化物からなる透光性の微粒子を含有させたガラス材料や樹脂材料を用いて形成することもできる。
なお、発光素子3は、サブマウント部材6を介して、多層基板1側に実装している。サブマウント部材6は、発光素子3で生じた熱を多層基板1側へ効率よく放熱させるために好適に用いている。発光モジュール12は、サブマウント部材6の材料として、熱伝導率が比較的高く、かつ電気絶縁性を有する材料として、AlNを好適に用いることができる。サブマウント部材6は、平面視の外形を発光素子3より大きくしてあり、発光素子3から発せられた熱を、発光素子3のサイズよりも広い範囲に拡散させるヒートスプレッダとしての機能を備えている。また、サブマウント部材6は、多層基板1と、発光素子3との線膨張係数差によって発生する応力を緩和する機能を備えている。さらに、サブマウント部材6は、発光素子3と、多層基板1側との電気絶縁性を確保する機能を合わせ持たせることができる。サブマウント部材6は、たとえば、AlN、だけに限られず、ZnO、SiC、Cなどを利用して形成することができる。
本実施形態の発光モジュール12は、反射膜1dを備えることにより、実施形態1の発光モジュール10と比較して、より光出力を高くすることが可能となる。
(実施形態4)
図9に示す本実施形態の発光モジュール13は、複数個の発光素子3を有する発光部2を用いた点が、実施形態3の発光モジュール12と主として異なる。なお、実施形態3と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の発光モジュール13は、図9に示すように、平面視が円形の多層基板1と、多層基板1の一表面1aa上に並設された複数個(ここでは、11個)の長尺状の発光部2とを備える。各発光部2は、長尺状の発光部2に沿って、一列に実装された複数個の発光素子3と、各一列に実装する複数個の発光素子3を一括して封止する封止材5とを備えている。多層基板1は、多層基板1の外部接続端子4e,4f近傍に、たとえば、電源ユニット(図示していない)から導出されるリード線を挿通させるための貫通孔1hを好適に設けている。
発光素子3は、半導体発光素子であって、単色の可視光を発するベアチップを用いている。発光素子3は、青色を発するLEDチップを用いている。本実施形態の発光モジュール13は、複数個(ここでは、85個)の発光素子3を多層基板1の一表面1aa上に実装している。また、発光モジュール13は、多層基板1の一表面1aa上に一列に実装された3個ないし11個の発光素子3から1つの発光部2を構成しており、隣接する発光部2が異なる種類となるように並設している。
具体的には、発光モジュール13は、11個の発光素子3を多層基板1の中心を通るように一列に配置し、封止材5で覆う白色発光部2bwを有している。発光モジュール13は、多層基板1の中心側の白色発光部2bwに対して、白色発光部2bwの長手方向に直交する方向における両側で白色発光部2bwと平行に、10個の発光素子3を一列に配置してなる赤色発光部2arを設けている。そして、発光モジュール13は、10個の発光素子3からなる赤色発光部2brそれぞれに対して、多層基板1の中心側とは反対側で赤色発光部2brと平行に、9個の発光素子3からなる緑色発光部2bgを設けている。更に、発光モジュール13は、9個の発光素子3からなる緑色発光部2bgそれぞれに対して、多層基板1の中心側とは反対側で緑色発光部2bgと平行に、8個の発光素子3を配列してなる赤色発光部2arを設けている。発光モジュール13は、8個の発光素子3からなる赤色発光部2arそれぞれに対して、多層基板1の中心側とは反対側で赤色発光部2arと平行に、7個の発光素子3を配列してなる白色発光部2bwを設けている。発光モジュール13は、多層基板1の一表面1aa上において、白色発光部2bwの列方向に直交する方向において多層基板1の周部に最も近接した位置に、3個の発光素子3からなる赤色発光部2arを設けている。なお、複数種の発光部2は、多層基板1の一表面1aa上に11列で並設しているが、2列でもよく、あるいは、2列以上の複数列に並設しても構わない。いずれにしても、本実施形態の発光モジュール13は、発光部2のうち、相対的に赤色発光部2の発光素子3の総数が多くなるように構成している。
発光モジュール13は、図10に示すように、金属(たとえば、AuやAlなど)からなるワイヤ7と、導体パターン4cと、貫通配線4bと、配線パターン4aとで、発光部2の複数個の発光素子3を電気的に直列接続している。
本実施形態の発光モジュール13は、図10に示すように、発光部2の列方向に沿って、各ワイヤ7を設けている。発光モジュール13は、発光素子3の点灯や消灯などに起因する温度変化に伴い封止材5が発光部2の列方向(図10中の白抜き矢印を参照)に伸縮する場合がある。本実施形態の発光モジュール13は、封止材5が発光部2の列方向に伸縮する場合でも、発光部2の列方向に沿った方向(図10中の黒太矢印を参照)に加わる力と比較して、ワイヤ7に対して発光部2に直交する方向に加わる力が小さい。したがって、発光モジュール13は、封止材5の伸縮に伴うワイヤ7の捩れや断線が生ずることを抑制することが可能となる。
また、本実施形態の発光モジュール13は、外形形状が直方体状の発光素子3を用いている。各発光素子3は、平面視における長手方向が、発光素子3の列方向と一致するように配置している。これにより、発光モジュール13は、各発光素子3の行方向の幅が狭くなるため、平面視における封止材5の短手方向の幅W1(図11を参照)を狭くすることができ、同じ大きさの多層基板1であれば、隣接する発光部2間の隙間を広げることができる。したがって、発光モジュール13は、隣接する発光部2同士で相手方の封止材5から多層基板1を介して伝達される熱量を低減することができ、発光部2の放熱性を、より高めることも可能となる。
発光モジュール13は、封止材5を長尺状に形成しており、複数個の発光素子3からなる素子列を封止している。封止材5は、素子列毎に設けており、素子列を構成する複数個の発光素子3を一括して封止している。これにより、発光モジュール13は、複数個の封止材5が素子列の列方向に直交する方向に並設されることになる。発光部2は、封止材5の並設方向における多層基板1の外周に近いほど長手方向の長さが短くなっている。
発光モジュール13は、各発光部2において、封止材5の長手方向に沿った中心軸は、発光素子3の素子列における配列軸と一致しているほうが、より好ましい。発光モジュール13は、封止材5に蛍光体を含む場合、封止材5の上記中心軸と、発光素子3の上記配列軸とを一致させることにより、発光素子3からの光の光路長差に起因する色むらの発生を抑制することが可能となる。
本実施形態の発光モジュール13は、図9および図10に示すように、封止材5の長手方向における端部5aを略四半球形状としている。また、本実施形態の発光モジュール13は、図11に示すように、封止材5の短手方向に沿った断面の形状の側面が、R形状を有する略半楕円形としている。発光モジュール13は、長手方向および短手方向の断面においてR形状を有するよう封止材5を形成する場合、たとえば、ディスペンサ(図示していない)により封止材5の材料を塗布するディスペンサ方式を用いて形成すればよい。
発光モジュール13は、ディスペンサを用いて、複数個の発光素子3の素子列に沿って封止材5の材料となる樹脂ペースト(図示していない)をライン状に塗布した後、硬化させて封止材5を形成することができる。発光モジュール13は、樹脂ペーストの粘度を調整することにより、封止材5の形状を調整することができる。なお、発光モジュール13は、樹脂ペーストの粘度を調整するため、樹脂ペースト中にフィラーを含有してもよい。発光モジュール13は、フィラーとして、たとえば、SiOの無機顔料を用いることができる。
なお、本実施形態の発光モジュール13は、複数個の発光部2のうち、中央側に配置する発光部2を端部側に配置する発光部2と重ならないように、多層基板1の一表面1aaに段差を設けてもよい。発光モジュール13は、発光部2の並設方向において、多層基板1の中心部から多層基板1の外周部に近いほど多層基板1の段差を大きくすることもできる。これにより、発光モジュール13は、発光部2から出射する光が多層基板1の配線4に吸収されることを、より抑制することが可能となる。
(実施形態5)
図12に示す本実施形態の照明装置20は、図9に示す実施形態4と同様の積層構造の発光モジュール14を備えている。なお、実施形態4と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の照明装置20は、電球形ランプであるLED電球を構成している。
本実施形態の照明装置20は、図12に示すように、発光モジュール14と、発光モジュール14を載置する載置部材21と、載置部材21を備えるケース22とを備えている。また、照明装置20は、発光モジュール14を覆うグローブ23と、発光モジュール14の各発光部2を各別に点灯可能な点灯回路部24とを備えている。照明装置20は、点灯回路部24を内部に格納しかつケース22内に配された回路ホルダ25と、筒状をしたケース22の一端側に設けられた口金26とを備えている。本実施形態の照明装置20は、多層基板1の外形形状を矩形平板状として、各発光部2の長さを略同じとする以外は、図9に示す実施形態4の発光モジュール13と同様の構成の発光モジュール14を備えている。
発光モジュール14は、図13および図14に示すように、多層基板1に複数種の発光部2を設けている。発光部2は、多層基板1と、多層基板1の一表面1aaに実装された複数個の発光素子3と、発光素子3を被覆する封止材5とを備えている。発光モジュール14は、図14中において、簡略化して図示しているが、図10と同様に複数の絶縁層1a,1b,1cと配線4とを備えて構成している。
各発光部2は、図示していないが、複数個(たとえば、6個)の発光素子3を1つの封止材5で覆っている。発光部2は、発光部2の長手方向と直交する方向に、9個設けている。発光モジュール14は、隣接する発光部2ごとに発光部2の種類を変えており、赤色発光部2arの発光素子3の数を、緑色発光部2brや白色発光部2bwそれぞれの発光素子3の数よりも多くしている。
載置部材21は、発光モジュール14を載置して固定すると共に、筒状をしたケース22の他端側を塞いでいる。載置部材21は、図12および図13に示すように、たとえば、円盤状をし、ケース22の他端に内嵌され、ケース22の外部側(図12の紙面の上側)に位置する表面側に発光モジュール14を固定する。照明装置20は、ケース22が円筒状をしており、載置部材21は円盤状をしている。
照明装置20は、載置部材21の表面側に、発光モジュール14を載置するための凹部21aを形成しており、凹部21aの底面と発光モジュール14の多層基板1とが面接触する状態で、発光モジュール14を載置部材21に固定している。なお、発光モジュール14の載置部材21への固定は、たとえば、固定ビスにより直接固定する方法や板ばねなどにより押圧力を加える方法などにより行うことができる。照明装置20は、載置部材21の凹部21aにより、発光モジュール14の位置決めを比較的容易かつ正確に行うことが可能となる。
載置部材21は、載置部材21の厚み方向に貫通する複数(ここでは、4つ)の貫通孔21bを備えている。照明装置20は、点灯回路部24からの給電線25cたるリード線が、載置部材21の貫通孔21bを通って多層基板1の各外部接続端子4e,4fと電気的に接続している。載置部材21は、外径の小さい小径部21cと、小径部21cより外径が大きい大径部21dとからなっている。載置部材21は、大径部21dの外周面21d1がケース22の内周面22aaに当接し、ケース22の内周面22aaと小径部21cとの間で、たとえば、接着剤などを利用してグローブ23の開口側の端部23aを固着している。
ケース22は、筒状の外形形状をしており、ケース22の他端側から一端側にかけて徐々に外径を小さくしている。ケース22は、他端に載置部材21を固定し、一端に口金26を設けている。ケース22は、内部に回路ホルダ25を収納し、回路ホルダ25内に点灯回路部24を保持している。ケース22は、筒壁部22aと、筒壁部22aの一端に設けられた底壁部22bとを有している。ケース22は、底壁部22bの中央部分に貫通孔22baを備えている。筒壁部22aは、筒壁部22aの中心軸に沿って内径が略一定なストレート部22a1と、内径が徐々に小さくなるテーパ部22a2とを有している。
照明装置20では、たとえば、載置部材21をケース22の他端から圧入することで、載置部材21のケース22への装着を行うことができる。照明装置20は、ケース22内面に形成されたストッパー部22a3により、圧入時の載置部材21の位置決めを行うことができる。ストッパー部22a3は、複数個(たとえば、3個)あり、ケース22の周方向に等間隔で形成している。照明装置20は、載置部材21の発光モジュール14を固定する面が、ケース22における載置部材21側の端面よりも内側の位置に存在するように載置部材21とケース22との位置関係を定めている。
回路ホルダ25は、点灯回路部24を内部に格納するためもので、ホルダ本体25aと蓋体25bとを備えている。回路ホルダ25は、蓋体25bがホルダ本体25aの格納口を塞いでいる。ホルダ本体25aは、ケース22の内部からケース22の底壁部22bの貫通孔22baを通って外部へと突出する突出筒部25a1と、ケース22の底壁部22bの内面に当接する底部25a2とを有している。ホルダ本体25aは、底部25a2の外周縁から突出筒部25a1の突出方向と反対側に延伸する大径筒部25a3を有している。ホルダ本体25aは、大径筒部25a3の開口を蓋体25bで塞いでいる。突出筒部25a1は、突出筒部25a1の外周面が口金26の口金部26aと螺着するねじ部25a1aとしている。
蓋体25bは、蓋部25b1と筒部25b2とを有している。蓋体25bは、有底筒状をしており、たとえば、筒部25b2がホルダ本体25aの大径筒部25a3に外嵌可能としている。照明装置20は、ホルダ本体25aの大径筒部25a3の外径より、蓋体25bの筒部25b2の内径を若干大きくしている。照明装置20は、蓋体25bとホルダ本体25aとを組み立てた状態で、蓋体25bの筒部25b2の内周面と、ホルダ本体25aの大径筒部25a3の外周面とが当接する。照明装置20は、たとえば、接着剤により蓋体25bとホルダ本体25aとを固着することができる。照明装置20は、係合部と被係合部とを組み合わせた係合手段により、蓋体25bとホルダ本体25aとを固定してもよい。また、照明装置20は、ねじにより、蓋体25bとホルダ本体25aとを固定してもよい。照明装置20は、蓋体25bの筒部25b2の内径をホルダ本体25aの大径筒部25a3の外径よりも小さくして、蓋体25bとホルダ本体25aとを嵌め合いにより固定してもよい。
回路基板27は、電子部品28を実装している。回路基板27は、図示していないが、たとえば、クランプ機構により回路ホルダ25側に保持させることができる。回路ホルダ25のケース22への装着は、ホルダ本体25aの底部25a2と口金26とでケース22の底壁部22bを挟み込むことで行うことができる。照明装置20は、回路ホルダ25の底部25a2と突出筒部25a1とを除く部分の外面とケース22の内面との間、回路ホルダ25の底部25a2と突出筒部25a1とを除く部分の外面と載置部材21の裏面との間には隙間を設けており、隙間に空気層が存在する。
点灯回路部24は、外部の交流電源(たとえば、商用交流電源)から口金26を介して供給される交流電力を利用して、発光モジュール14の複数種の発光部2を各別に点灯させることができる。点灯回路部24は、回路基板27に実装している複数個の電子部品28により構成している。照明装置20は、点灯回路部24が商用交流電源からの交流電力を発光部2における発光素子3の点灯に適した電力に変換して発光部2の発光素子3側に供給している。点灯回路部24は、たとえば、商用交流電源からの交流電力に混入しているノイズを除去するフィルタ回路部と、発光素子3を点灯させるのに適した電力を供給する電力供給回路部と、発光素子3の点灯を制御する出力制御部とを備えた構成とすることができる。フィルタ回路部は、ノイズを遮断するACラインフィルタなどを用いて構成することができる。電力供給回路部は、フィルタ回路部からの交流電力を所定の直流電力に変換して出力することができる。電力供給回路部は、図示していないが、たとえば、交流電力を直流電力に整流するダイオードブリッジ回路などの整流回路と、交流電力の力率を改善する力率改善回路と、整流回路で整流された直流電力の電圧から発光素子3に適した電圧に変換する電圧変換回路などにより構成することができる。点灯回路部24は、調光回路、昇圧回路などを適宜に備えていてもよい。
なお、照明装置20は、必ずしも点灯回路部24を備えなくてもよい。たとえば、電池などから直接的に直流電力が供給される場合、照明装置20は、点灯回路部24を備えなくてもよい。
回路基板27は、回路基板27の一方の主面側に電子部品28を実装しており、電子部品28がホルダ本体25aの突出筒部25a1側に位置する状態で、回路ホルダ25に保持されている。なお、回路基板27は、回路基板27の他の主面側に、発光モジュール14と電気的に接続する給電線25cを設けている。グローブ23は、たとえば、ドーム状の外形形状としている。グローブ23は、発光モジュール14を被覆する状態でケース22に設けている。照明装置20は、ケース22の内周と載置部材21の小径部21cとの間に、グローブ23の開口側の端部23aを挿入している。照明装置20は、ケース22と小径部21cとの間に配された接着剤(図示していない)により、グローブ23の端部23aの端面が大径部21dに当接する状態で、グローブ23をケース22側に固着している。口金26は、照明器具(図示していない)のソケットに装着され、ソケットから給電を受けるためのものである。口金26は、たとえば、口金部26aと、口金部26aの開口側の端部から径方向の外方に延出する鍔部26bとを有している。口金部26aは、ねじ部分のシェル部26a1と先端部分のアイレット部26a2とを有している。照明装置20は、シェル部26a1が回路ホルダ25のねじ部25a1aと螺合している。
本実施形態の照明装置20の発光モジュール14では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。これにより本実施形態の照明装置20は、より光出力を高くすることが可能となる。なお、本実施形態の照明装置20は、発光モジュール14を備えるものだけでなく、実施形態1ないし実施形態4の発光モジュール10,11,12,13の構造を利用して構成するものを備えた発光モジュールでもよい。
(実施形態6)
図15に示す本実施形態の照明装置20aは、図12の実施形態5とは発光モジュール15を備えた照明装置20aの構造が主として異なる。なお、実施形態5と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の照明装置20aは、図15ないし図17に示すように、電球形ランプたるLED電球を構成している。本実施形態の照明装置20aは、白熱電球に代替するLED電球であって、透光性のグローブ23と、光を発光可能な発光モジュール15と、外部からの電力を受電する口金26と、発光モジュール15を支持するステム29とを備えている。さらに、本実施形態の照明装置20aは、発光モジュール15へ給電する給電線25cと、支持部材22cと樹脂性のケース22とで構成する容器内部に収納し発光モジュール15を点灯させる点灯回路部24とを備えている。本実施形態の照明装置20aは、グローブ23と、ケース22と、口金26とによって外囲器が構成されている。
以下、本実施形態の照明装置20aの各構成要素について、より詳細に説明する。
グローブ23は、発光モジュール15を収納するとともに、発光モジュール15からの光をランプ外部に透光する透光部材である。グローブ23は、可視光に対して透光性を有するシリカガラス製の中空部材で構成している。したがって、照明装置20aは、グローブ23内に収納された発光モジュール15を、グローブ23の外側から視認することができる。照明装置20aは、グローブ23内を気密封止しており、封止ガスとして、たとえば、窒素ガス、アルゴンガスや乾燥空気などを封入することができる。
グローブ23は、グローブ23の一端側が球状に閉塞され、他端側が開口部23aaを有する外形形状としている(図16および図17を参照)。グローブ23では、グローブ23の外形形状は、中空の球の一部が球の中心部から遠ざかる方向に伸びながら外形形状が狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部23aaを形成している。グローブ23は、グローブ23の外形形状を、一般的な白熱電球と同様の形状としている。
なお、グローブ23は、シリカガラス製だけに限られるものではなく、アクリル樹脂などの樹脂材料により構成するものでもよい。グローブ23は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、たとえば、シリカを塗布し乳白色の拡散膜を備えた透光性のものでもよい。
発光モジュール15は、グローブ23内に収納している。発光モジュール15は、グローブ23によって形成される球形状の中心位置に好適に配置している。発光モジュール15は、発光素子3たるLEDチップを実装する多層基板1を透光性のセラミック材料により構成している。照明装置20aは、グローブ23における球形状の中心位置に発光モジュール15を配置して、点灯時に従来のフィラメントコイルを用いた一般な白熱電球の配光特性と近似した配光特性を得ることを可能としている。
また、照明装置20aは、4本の給電線25cによって、グローブ23内の空中(グローブ23の径大部分内)に位置するように発光モジュール15を配置している。照明装置20aは、給電線25cから発光モジュール15に電力を供給する。照明装置20aは、4本の給電線25cから電力が供給されることにより、発光モジュール15における複数種の発光部2を各別に発光可能としている。発光モジュール15は、多層基板1と、多層基板1の一表面1aa側に実装する複数個の発光素子3と、封止材5とを有する。そして、発光モジュール15は、複数個の発光素子3が実装された一表面1aaをグローブ23の頂部に向けて配置している。
多層基板1は、発光素子3を実装する多層基板1であり、可視光に対して透光性を有するセラミック材料で構成している。多層基板1は、たとえば、矩形平板状の透光性を有するアルミナ基板を用いている。なお、本実施形態の照明装置20aでは、多層基板1は、可視光の透過率が高い部材であることが好ましい。これにより、発光モジュール15は、各発光部2からの光が多層基板1の内部を透過して、発光部2が設けられていない部分からも光を出射することができる。したがって、発光モジュール15は、発光部2が多層基板1の一表面1aa側だけに設けた場合であっても、多層基板1の他表面1abからも光が出射され、白熱電球と近似した配光特性を得ることが可能となる。なお、多層基板1は、必ずしも透光性を有する必要はない。また、発光部2は、多層基板1の一表面1aaだけでなく、多層基板1の他表面1ab側に設けてもよい。
本実施形態の照明装置20aは、透光性を有する多層基板1を用いているので、各発光部2から出射された光が多層基板1の内部を透過し、多層基板1の発光部2が設けられていない他表面1ab側からも出射する。
口金26は、発光モジュール15の各発光部2を点灯させるための電力を受電する受電部であり、交流電力を受電する。照明装置20aは、リード線24a,24aを介して、口金26で受電した電力を点灯回路部24に入力する。口金26は、E形としており、金属性の有底筒体形状としている。照明装置20aは、商用交流電源と接続されたE26口金用ソケットに取り付けて使用される。
なお、口金26は、必ずしもE26形の口金である必要はなく、E17形などであってもよい。また、口金26は、必ずしもネジ込み形の口金である必要はなく、たとえば差し込み形など異なる形状のものであってもよい。
ステム29は、グローブ23の開口部23aaの近傍からグローブ23内に向かって延びるように設けている。ステム29は、棒状形状であり、一端を発光モジュール15と接続するように構成し、他端を支持部材22cと接続するように構成している。ステム29は、発光モジュール15の多層基板1の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成していることが好ましい。ステム29は、たとえば、金属材料(たとえば、Al)またはセラミックなどの無機材料によって構成することができる。ステム29は、発光モジュール15からの熱を口金26側に熱伝導させることができる。
ステム29は、発光モジュール15に接続する第1ステム部29aと、支持部材22cに接続する第2ステム部29cと、第1ステム部29aと第2ステム部29cとの間の中間ステム部29bとを備えている。ステム29は、第1ステム部29a、第2ステム部29cおよび中間ステム部29bを一体的に形成している。ステム29は、白熱電球に用いられるステムと略同形状となるように構成している。第1ステム部29aは、円柱形状であり、発光モジュール15を載置する載置部材21を有している。載置部材21は、円板形状としており、載置部材21の直径は、第1ステム部29aの本体部分の直径よりも大きくしている。
第2ステム部29cは、円柱形状であり支持部材22cに固定している。ステム29は、支持部材22cに支持され固定している。なお、第2ステム部29cは、第2ステム部29cの直径を、第1ステム部29aの直径よりも大きくしている。中間ステム部29bは、第1ステム部29a側の直径が第2ステム部29c側の直径よりも小さい円錐台形状としている。中間ステム部29bは、給電線25cを挿通するための2つの貫通孔を備えている。給電線25cは、中間ステム部29bの貫通孔に挿通して設けており、中間ステム部29bと第2ステム部29cを通って点灯回路部24と電気的に接続している。また、給電線25cは、中間ステム部29bおよび第2ステム部29cと接するように構成している。照明装置20aは、給電線25cの熱をステム29に熱伝導させることができる。
さらに、中間ステム部29bは、円錐台形状の側面で構成される傾斜面を有する。中間ステム部29bは、口金26側に向かう発光モジュール15からの光を傾斜面が反射する。照明装置20aは、中間ステム部29bの傾斜面によって、多層基板1を透過して多層基板1の他表面1ab側から出射する光を反射させることができる。照明装置20aは、中間ステム部29bの傾斜面の傾斜角を適宜変更することによって、傾斜面で反射する反射光の配光を調整することが可能となる。なお、照明装置20aは、中間ステム部29bの傾斜面を白色塗装してもよい。また、照明装置20aは、中間ステム部29bの傾斜面に白色塗装するものだけに限られず、表面研磨処理などにより鏡面仕上げした反射面を備えてもよい。照明装置20aは、支持部材22cのステム29側の表面に傾斜を設けたり、表面研磨仕上げなどを施したりして、ステム29と同様に、所望の配光制御を行う反射面として機能させてもよい。
本実施形態の照明装置20aは、多層基板1の他表面1abに塗布された接着剤(図示していない)により、多層基板1と第1ステム部29aの載置部材21とを固着している。接着剤は、たとえば、シリコーン樹脂からなる接着剤を用いることができる。照明装置20aは、接着剤が発光モジュール15の熱をステム29に効率よく熱伝導させるために、高熱伝導率の接着剤を用いることが好ましい。照明装置20aは、たとえば、シリコーン樹脂に金属微粒子を分散させた接着剤を用いることにより、接着剤の熱伝導率を高くすることができる。なお、照明装置20aは、必ずしも接着剤により、多層基板1と第1ステム部29aの載置部材21とを固着する必要はない。照明装置20aは、たとえば、接着剤が両面に塗布された接着シートを用いることができる。照明装置20aは、第1ステム部29aの載置部材21と多層基板1の他表面1abとの間に接着シートを配置する構成としてもよい。照明装置20aは、接着シートとして、アルミナ、シリカや酸化チタンなどの熱伝導性のフィラーをエポキシ樹脂中に充填して半硬化のシート状に形成させたものを好適に用いることができる。
支持部材22cは、グローブ23の開口部23aaの開口端23cに接続され、ステム29を支持する部材である。支持部材22cは、グローブ23の開口部23aaを塞ぐように構成している。支持部材22cは、ケース22に嵌合して固定している。支持部材22cは、たとえば、金属材料またはセラミックなどの無機材料によって構成することができる。支持部材22cは、ステム29と同じ材料で構成している。
支持部材22cは、円形の板状部材で構成しており、第1支持部22c1と、第2支持部22c2とを備えている。支持部材22cは、第2支持部22c2の直径を、第1支持部22c1の直径よりも大きくしている。照明装置20aは、第1支持部22c1の周縁部と、第2支持部22c2の周縁部との間に段差部22c3を備えている(図17を参照)。なお、本実施形態の照明装置20aは、第1支持部22c1と第2支持部22c2とを一体的に形成している。第1支持部22c1は、ステム29の第2ステム部29cを固定している。また、第2支持部22c2は、第2支持部22c2の側面にケース22の内面が当接する。段差部22c3は、グローブ23の開口部23aaの開口端23cと当接する。照明装置20aは、第2支持部22c2によってグローブ23の開口部23aaを塞いでいる。照明装置20aは、段差部22c3において、支持部材22cとケース22とグローブ23の開口部23aaの開口端23cとを、接着材23bにより固着している。接着材23bは、段差部22c3を埋めるように設けている。照明装置20aは、グローブ23などを固着する接着材23bとして、たとえば、シリコーン樹脂を用いることができる。接着材23bは、熱伝導率を高くするため、たとえば、シリコーン樹脂に金属微粒子を分散させてもよい。
ケース22は、ステム29と、口金26とを電気的に絶縁するとともに点灯回路部24を収納する絶縁ケースである。ケース22は、円筒状の第1ケース部22dと、円筒状の第2ケース部22eとを備えている。第1ケース部22dは、第1ケース部22dの内径が支持部材22cの第2支持部22c2の外径より若干大きくしている。第1ケース部22dは、支持部材22cを嵌合して固定する。第2ケース部22eは、第2ケース部22eの外周面を口金26の内周面と接触するように構成している。第2ケース部22eは、第2ケース部22eの外周面が口金26と螺合する、ねじ部25a1aを備えている。第2ケース部22eは、第2ケース部22eのねじ部25a1aによって、口金26と接触している。
ケース22は、第1ケース部22dと第2ケース部22eとを一体的に射出成形して形成している。ケース22は、たとえば、ガラス繊維を含有するポリブチレンテレフタレート(PBT)によって形成することができる。
給電線25cは、発光モジュール15をグローブ23内の一定の位置に保持するとともに、口金26から供給された電力を発光部2に供給することができる。給電線25cは、各給電線25cの一方側端が、発光モジュール15の外部接続端子4e,4f(図16を参照)と半田などにより電気的に接続している。また、給電線25cは、各給電線25cの他方側端が、点灯回路部24と電気的に接続している。給電線25cは、たとえば、熱伝導率が高いCuを含む金属線で構成することができる。
点灯回路部24は、各発光部2の発光素子3を点灯させる回路であり、ケース22内に好適に収納されている。点灯回路部24は、複数個の電子部品28と、各電子部品28が実装される回路基板27とを有している。点灯回路部24は、口金26から受電した交流電力を直流電力に変換し、給電線25cを介して発光部2の発光素子3に直流電力を供給する。
点灯回路部24は、口金26と電気的に接続している。点灯回路部24は、点灯回路部24の入力端子の一方が、口金26の側面のシェル部26a1に接続される。また、点灯回路部24は、点灯回路部24の入力端子の他方が、口金26の底部のアイレット部26a2に接続される。
本実施形態の照明装置20aの発光モジュール15では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。これにより本実施形態の照明装置20aは、より光出力を高くすることが可能となる。また、照明装置20aは、白熱電球に近似した配光特性を得ることが可能となる。なお、本実施形態の照明装置20aは、発光モジュール15を備えるものだけでなく、実施形態1ないし実施形態5の発光モジュール10,11,12,13,14を備えるものでもよい。
(実施形態7)
図18に示す本実施形態の照明装置20bは、図5の実施形態2の発光モジュール11と同様の構成の発光モジュール16を複数備えて直管形LEDランプを構成している。なお、実施形態2と同様の構成要素には、同一の符号を付して説明を適宜省略する。
本実施形態の照明装置20bは、図18ないし図20に示すように、電極コイルを用いた直管形蛍光灯と外形が略同形の直管形LEDランプである。本実施形態の照明装置20bは、発光モジュール16を備えている。なお、図18では、筺体20a1の一部を切り欠いて照明装置20bの内部を示している。
本実施形態の照明装置20bは、筺体20a1と、一対の口金26dと、各口金26dから突出する一対の口金ピン26cと、長尺状の複数個の発光モジュール16とを備えている。筺体20a1は、LEDモジュールを収納するための中空の外囲器である。本実施形態の照明装置20bは、筺体20a1の外形形状を長尺の円筒形状としている。筺体20a1は、透光性のカバー23dと、基台22fとを備えている。筺体20a1は、カバー23dと基台22fとを合わせた円筒状の両端部に開口部が形成されている。カバー23dは、たとえば、透光性を有するプラスチックで構成することができる。なお、カバー23dは、カバー23dの材料をプラスチックとするものだけに限られず、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やガラスなどを用いてもよい。
カバー23dは、カバー23dの外形形状をカバー23dの長手方向の一端から他端まで同じ形状としている。基台22fは、基台22fの外形形状を基台22fの長手方向の一端から他端まで同じ形状としている。カバー23dは、複数個の長尺状の発光モジュール16を覆うように構成している。カバー23dは、カバー23dの断面形状を略円弧形状としている(図19および図20を参照)。カバー23dは、カバー23dの外面または内面に光拡散部を好適に備えている。
照明装置20bは、カバー23dの光拡散部により発光モジュール16の各発光部2が発する光を拡散させることができる。照明装置20bは、たとえば、カバー23dの内面にシリカや炭酸カルシウムなどを塗布することで、光拡散部を形成することができる。また、照明装置20bは、カバー23dの材料に拡散材を分散したポリカーボネートなどの樹脂材を用いることで、光拡散部を形成することもできる。さらに、照明装置20bは、カバー23dの内面、外面または両面に溝などを形成して凹凸を設けることで、光拡散部を形成してもよい。
基台22fは、発光モジュール16を載置する載置部材21を有している。載置部材21は、筺体20a1の長手方向に沿って延びている。本実施形態の照明装置20bは、筺体20a1の長手方向に沿って、複数個の発光モジュール16を直線状に基台22fの載置部材21に載置している。照明装置20bは、接着剤(図示していない)により、複数個の発光モジュール16を載置部材21に固定している。照明装置20bは、各発光モジュール16を接着剤により固定するものだけに限られず、ねじ部材などにより載置部材21に固定するものでもよい。
本実施形態の照明装置20bは、図5に示す実施形態2の発光モジュール11と同様の構成のものを用いている。発光モジュール16は、多層基板1と、発光部2とを備えている。多層基板1は、筺体20a1の長手方向に延びる長尺状としている。発光モジュール16は、多層基板1の一表面1aaにおいて、発光部2が多層基板1の長手方向の両端縁まで備えている。
照明装置20bは、複数個の発光モジュール16を筺体20a1内に配置している。照明装置20bは、発光モジュール16の多層基板1を筺体20a1内に配置している。照明装置20bは、隣接する発光モジュール16のうち、一方の発光モジュール16の外部接続端子4e,4fと、他方の発光モジュール16の外部接続端子4e,4fとを電気的に接続している。照明装置20bは、複数個の発光モジュール16における複数種の発光部2ごとに電気的に直列接続している。なお、照明装置20bは、たとえば、絶縁被膜された導線からなるリード線などの導電部材により、隣接する発光モジュール16を電気的に接続することができる。
本実施形態の照明装置20bは、筺体20a1の両端部に一対の口金26dを備えている。口金26dは、筺体20a1の開口部を閉塞する有底円筒状形状としている。口金26dは、一対の口金ピン26cを突出している。口金ピン26cは、導電性の金属により構成することができる。なお、照明装置20bは、筐体20a1の内部または外部に、一対の口金26dの一方または両方からの給電を受け、複数種の発光部2を各別に発光可能な点灯回路部(図示していない)を適宜に設けている。照明装置20bは、一対の口金26dのうち、一方の口金26dを利用して、発光モジュール16へ電力を供給する場合、一対の口金26dのうち他方の口金26dをアース端子として機能させることもできる。
筺体20a1の基台22fは、たとえば、Alで構成することができる。基台22fは、筺体20a1の長手方向に沿った中心軸を対称とする位置に2つの係合部22f1を好適に備えている(図20を参照)。係合部22f1は、基台22fの短手方向の2つの端部の各々が筺体20a1の内側に屈曲した部分で構成することができる。係合部22f1は、係合部22f1の形状を、たとえば、C字形状とすることができる。カバー23dは、カバー23dの端部が略円弧形状に屈曲する屈曲部23d1を備えて構成することができる。屈曲部23d1は、カバー23dの短手方向の端部がカバー23dの内側に屈曲する部分としている。
照明装置20bは、カバー23dの屈曲部23d1と、基台22fの係合部22f1とが係合する。筺体20a1は、カバー23dの屈曲部23d1と、基台22fの係合部22f1とが係合することにより、カバー23dと基台22fとが一体化した構成とすることができる。照明装置20bは、カバー23dの屈曲部23d1を基台22fの係合部22f1へ挿入する際にガイドするガイド部23d2を、カバー23dに好適に備えている。具体的には、照明装置20bは、カバー23dの短手方向の各端部付近にガイド部23d2を備えている。ガイド部23d2は、筺体20a1の長手方向に沿って延びて構成している。ガイド部23d2は、カバー23dの長手方向において、係合部22f1を覆うように構成している。
本実施形態の照明装置20bの発光モジュール16では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。これにより本実施形態の照明装置20bは、より光出力を高くすることが可能となる。また、照明装置20bは、既存の直管蛍光ランプと同様の照明用途として用いることが可能となる。なお、本実施形態の照明装置20bは、発光モジュール16を備えるものだけでなく、実施形態1ないし実施形態6の発光モジュール10,11,12,13,14,15を備えるものでもよい。
(実施形態8)
図21に示す本実施形態の照明装置20cは、図3に示す実施形態1の発光モジュール10を備えている。
本実施形態の照明装置20cは、図21ないし図24に示すように、全体形状が円盤状であって、GH76p形の口金を有するLEDランプを構成している。照明装置20cは、発光モジュール10と、発光モジュール10を載置する載置部材21と、載置部材21を収納するケース22とを備えている。なお、照明装置20cは、照明装置20cの開口をカバー23dで塞いでいるが、カバー23dが透光性を有する部材であり、ケース22の内部が透けて見える構成としている。
照明装置20cは、図21に示すように、ケース22に5つの貫通孔26h1a〜26h1eを備えている。照明装置20cは、貫通孔26h1aに外部と電気的に接続するための接続ピン26paが挿入される。また、照明装置20cは、貫通孔26h1bに、外部と電気的に接続するための接続ピン26pbが挿入される。照明装置20cでは、貫通孔26h1a、26h1bに接続ピン26pa、26pbが挿入されているが、貫通孔26h1c〜26h1eにも、図示していない接続ピンがそれぞれ挿入される。接続ピン26pa、26pbは、給電用のピンである。照明装置20cは、貫通孔26h1cに挿入する接続ピンおよび貫通孔26h1dに挿入する接続ピンを調光用のピンとして利用可能な構成としている。また、照明装置20cは、貫通孔26h1eに挿入する接続ピンをアース用のピンとして利用している。なお、照明装置20cは、発光モジュール10の調光制御を行わない場合、貫通孔26h1c、26h1dを備えない構成としてもよい。
照明装置20cは、図23に示すように、発光モジュール10と、載置部材21との間に熱伝導シート21eを備えている。熱伝導シート21eは、多層基板1と載置部材21とを熱的に接続する熱伝導シートである。熱伝導シート21eは、発光モジュール10の多層基板1からの熱を載置部材21へ効率よく熱伝達して、放熱する熱伝熱性のシートとして機能する。熱伝導シート21eは、たとえば、シリコーンゴムシートやアクリルシートを用いることができる。また、照明装置20cは、載置部材21と外部の設置面との間に配置する熱伝導シート21hを好適に備えている。熱伝導シート21hは、載置部材21を介して伝達される発光モジュール10からの熱を外部の設置面側に逃がす伝熱性のシートとして機能する。熱伝導シート21hは、たとえば、シリコーンゴムシートやアクリルシートを用いることができる。
照明装置20cは、図24に示すように、載置部材21とケース22とを固定する固定用ネジ22gを備えている。照明装置20cは、ケース22内に収納し発光モジュール10からの光を反射する反射鏡22hを備えている。照明装置20cは、ケース22内に収納し、反射鏡22hの周部に配置する回路基板27を備えている。照明装置20cは、ケース22の開口部を閉塞する透光性のカバー23dを備えている。
載置部材21は、外部の設置面側に固定させる部材として機能する。より具体的には、照明装置20cは、載置部材21の上部に、たとえば、GH76p形の口金を構成して外部の設置面側に取り付け可能とすることができる。また、載置部材21は、発光モジュール10の多層基板1が取り付けられる台座であって、発光モジュール10の光出射側とは反対側に配置している。載置部材21は、たとえば、Alなどの熱伝導性が高い材料で構成することができる。
ケース22は、光出射側に開口が形成され、発光モジュール10を囲う円筒形状の筐体である。照明装置20cは、固定用ネジ22gにより、ケース22を載置部材21に固定している。照明装置20cは、ケース22にカバー23dを取り付けている。照明装置20cは、ケース22の内部に、熱伝導シート21e、発光モジュール10、回路基板27および反射鏡22hを配置している。ケース22は、たとえば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)などの絶縁性を有する合成樹脂からなる樹脂筐体で構成することができる。
照明装置20cは、給電用の接続ピン26pa,26pbが交流電力を受電し、受電した交流電力を図示していないリード線を介して回路基板27に入力する。回路基板27は、電子部品(図示していない)を実装し、発光モジュール10の複数種の発光部2を各別に点灯させるための点灯回路部を構成する。回路基板27は、円形状の開口が形成された円環状の形状をしており、反射鏡22hの外周に配置することができるように構成している。照明装置20cは、ケース22の内部であって反射鏡22hの外周の空間に、電子部品が実装された回路基板27を配置している。
反射鏡22hは、発光モジュール10における各発光部2からの光を外部に効率よく出射可能なように配置しており、発光部2から出射する光に対して、反射率の高い材料によって構成する光学部材である。反射鏡22hは、ケース22の内方に配置し、カバー23dに向かって径が漸次拡大するように形成された筒状形状としている。反射鏡22hは、反射鏡22hの材質として、ポリカーボネートを好適に用いることができる。なお、反射鏡22hは、発光モジュール10からの光に対して、反射率を向上させるため、反射鏡22hの内面に反射膜をコーティングすることもできる。
カバー23dは、ケース22の内部に配置する発光モジュール10などを保護するため好適に設けている。カバー23dは、ケース22に取り付けられた平板状形状とすることができる。カバー23dは、ケース22の光出射側に形成された開口を塞ぐように、接着剤、複数のリベットまたはネジなどによって、ケース22に適宜固定すればよい。カバー23dは、発光部2からの光を効率よく透光できるように、ポリカーボネート樹脂などの合成樹脂材料によって構成することができる。
本実施形態の照明装置20cの発光モジュール10では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。これにより本実施形態の照明装置20cは、より光出力を高くすることが可能となる。また、本実施形態の照明装置20cは、口金により、照明器具(図示していない)に着脱可能な円盤状の照明装置20cを実現することができる。なお、本実施形態の照明装置20cは、発光モジュール10を備えるものだけでなく、実施形態2ないし実施形態7の発光モジュール11,12,13,14,15,16を備えるものでもよい。
(実施形態9)
図25に示す本実施形態の照明装置20dは、図3に示す実施形態1の発光モジュール10を備えている。本実施形態の照明装置20dを備えた照明器具30は、発光モジュール10と、発光モジュール10を有する器具本体33とを備えている。
本実施形態の照明装置20dを備えた照明器具30は、図25に示すように、天井材cに埋め込むように取り付けられるダウンライトを構成している。照明器具30は、器具本体33と、器具本体33の内部に収納する点灯回路ユニット34と、器具本体33の内部に収納しており器具本体33の外部に照明光を照射する図26および図27に示す照明装置20dとを備えている。
点灯回路ユニット34は、たとえば、AC/DCコンバータを備える回路で構成することができる。点灯回路ユニット34は、外部の交流電源(たとえば、商用交流電源)からの交流電力を利用して発光モジュール10の複数種の発光部2それぞれに各別に給電可能としている。なお、照明器具30は、照明装置20dからの照明光を調光する調光ユニット35を外部に備えていてもよい。
照明器具30では、器具本体33は、照明装置20dを収容する有底円筒状のランプ収容部33aと、ランプ収容部33aと反対側に設けられ点灯回路ユニット34を収容する有底円筒状の回路収容部33bとを一体的に備えている。器具本体33は、ランプ収容部33aの開口部から外方へ向けて延設する円環状の外鍔部33cを備えている。器具本体33は、たとえば、金属材料により構成することができる。なお、器具本体33のランプ収容部33aは、ランプ収容部33aの内底面に照明装置20dが直付けされ取り外し不能に構成している。有底円筒状の回路収容部33bは、有底円筒状のランプ収容部33aの内底面の板材を共通に用いており、回路収容部33bの内底面に点灯回路ユニット34を収容している。
照明器具30は、器具本体33のランプ収容部33aおよび回路収容部33bを天井材cに貫設された埋込穴c1に埋め込んで、外鍔部33cが天井材cにおける埋込穴c1の周部に当接された状態で天井材cに取り付けている。
点灯回路ユニット34は、照明装置20dに収納する発光モジュール10を点灯させる回路を組み込んでいる。点灯回路ユニット34は、照明装置20dと電気的に接続される電源線34aを有している。電源線34aは、電源線34aの先端に照明装置20dのリード線26e1に設けられたコネクタ26e2と着脱自在に接続されるコネクタ34bを備えている。
照明器具30は、照明装置20dを備えている。照明装置20dは、図26および図27に示すように、図3に示す発光モジュール10を照明装置20dの内部に組み込んで構成している。照明装置20dは、発光モジュール10へ給電する電源回路を内蔵していないユニットである。照明装置20dは、発光モジュール10が搭載される基台22fと、発光モジュール10を基台22f側に固定するホルダ22jと、ホルダ22jを覆う化粧カバー22mとを備えている。照明装置20dは、発光モジュール10からの光を透過するカバー23dと、カバー23dを基台22f側に押えるカバー押え部材22nと、発光モジュール10に電力を供給する配線部材26eとを備えている。
基台22fは、アルミダイカストによる円板状体であって、中央部に載置部材21を有している。基台22fは、発光モジュール10を載置部材21に載置する。基台22fは、載置部材21を挟んだ両側に、ホルダ22jを固定する組立ねじ22kを螺合するねじ孔22f2を設けている。基台22fは、基台22fを照明器具30側に取り付ける取付ねじ(図示していない)を挿通する挿通孔22f3を基台22fの周部に沿って設けている。基台22fは、カバー押え部材22nのボス部22n1を挿入するボス孔22f4と、リード線26e1を照明装置20dの外部へ導出する切欠部22f5とを基台22fの周部に沿って設けている。
ホルダ22jは、有底円筒状であって、円板状の押え板部22j1と、押え板部22j1の周縁から基台22f側に延設する円筒状の周壁部22j2とを有する。ホルダ22jは、ホルダ22jの押え板部22j1で、発光モジュール10を基台22fの載置部材21側に押えつけて固定する。押え板部22j1は、押え板部22j1の中央部に発光モジュール10からの光を通過させる窓孔22j3を備えている。押え板部22j1は、窓孔22j3と連通して開口部22j4を備えている。押え板部22j1の開口部22j4は、発光モジュール10に接続されたリード線26e1と、押え板部22j1とが干渉することを抑制する。ホルダ22jは、押え板部22j1の周部における基台22fのねじ孔22f2に対応する位置に、組立ねじ22kを挿通する挿通孔22j5を貫設している。
照明装置20dは、ホルダ22jを基台22fに取り付ける際、ホルダ22jの窓孔22j3から発光モジュール10の複数種の発光部2が露出する状態で、ホルダ22jと基台22fとで発光モジュール10を挟持する。照明装置20dは、ホルダ22jの押え板部22j1を介して、ねじ挿通孔22j5に組立ねじ22kを挿通し、基台22fのねじ孔22f2に螺合させることによってホルダ22jを基台22fに取り付ける。
化粧カバー22mは、円環状であって、ホルダ22jとカバー23dとの間に配置している。化粧カバー22mは、非透光性材料である白色不透明の樹脂などにより形成することができる。化粧カバー22mは、開口部22j4から導出するリード線26e1や組立ねじ22kなどを照明装置20dの外部から見えないように覆い隠す。化粧カバー22mは、化粧カバー22mの中央部に発光モジュール10からの光を出射する窓孔22m1を備えている。
カバー23dは、ドーム状であって、レンズ機能を有する本体部23d3と、本体部23d3の周縁部から外方へ延設された外鍔部23d4とを有している。カバー23dは、外鍔部23d4が基台22fに固定している。カバー23dは、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、ガラスなどの透光性材料により形成している。照明装置20dは、発光モジュール10からの光がカバー23dを透過して外部へ取り出す。
カバー押さえ部材60は、カバー23dを基台22f側に押えるものであり、カバー23dの本体部23d3から出射される光を妨げないように円環板状としている。カバー23dは、外鍔部23d4がカバー押え部材22nと基台22fとで挟持され固定されている。カバー押え部材22nは、Alなどの金属や白色不透明の樹脂のような非透光性材料を用いて形成することができる。
カバー押え部材22nは、基台22f側へ突出する円柱状のボス部22n1を設けている。カバー23dは、カバー押え部材22nのボス部22n1に対応するカバー23dの外鍔部23d4の位置に半円状の切欠部23d5を備えている。基台22fは、カバー押え部材22nのボス部22n1に対応する基台22fの周縁部の位置にボス部22n1を挿通させるボス孔22f4を備えている。
照明装置20dは、カバー押え部材22nを基台22fに固定する際、カバー押え部材22nのボス部22n1を基台22fのボス孔22f4に挿通させる。照明装置20dは、基台22fを挿通したボス部22n1の先端部を、ボス孔22f4から抜けない形状に塑性変形させる。照明装置20dは、ボス部22n1の先端部を塑性変形させることにより、カバー押え部材22nと基台22fとを固定する。
照明装置20dは、基台22fの挿通孔22f3に対応するカバー押え部材22nの周縁部に半円状の切欠部22n2を備えている。照明装置20dは、切欠部22n2により、基台22fの挿通孔22f3に挿通させる取付ねじが、カバー押え部材22nに当たらないようにしている。同様に、照明装置20dは、基台22fの挿通孔22f3に対応するカバー23dの外鍔部23d4の周縁部に半円状の切欠部23d6を備えている。照明装置20dは、切欠部23d6により、基台22fの挿通孔22f3に挿通させる取付ねじがカバー23dに当たらないようにしている。
配線部材26eは、発光モジュール10と電気的に接続された一組のリード線26e1を有している。リード線26e1は、基台22fの切欠部22f5を介して照明装置20dの外部へ導出し、リード線26e1の端部にコネクタ26e2を取り付けている。発光モジュール10は、発光モジュール10の外部接続端子4e,4fとリード線26e1とを半田などにより電気接続している。
本実施形態の照明器具30および照明装置20dの発光モジュール10では、発光素子3の数が最も多い第1発光部2aは、第2発光部2bが接続される配線パターン4aおよび導体パターン4cよりも多層基板1の一表面1aaから離れた位置に設けられた配線パターン4aと電気的に接続している。これにより本実施形態の照明器具30および照明装置20dは、より光出力を高くすることが可能となる。なお、本実施形態の照明器具30および照明装置20dは、発光モジュール10を備えるものだけでなく、実施形態2ないし実施形態7の発光モジュール11,12,13,14,15,16を備えるものでもよい。
本実施形態の照明装置20dは、点灯回路ユニットを内蔵することなく、より小型な照明装置20dを実現することが可能となる。発光モジュール10は、照明装置20dとして照明器具30に組み込まれるものに限らず、発光モジュール10のまま器具本体33側に組み込むものでもよい。
また、照明器具30は、ダウンライトに限らず、シーリングライトやベースライトであってもよい。照明器具30は、たとえば、実施形態5ないし実施形態8の照明装置20,20a,20b,20cと同様の構造の照明装置を備える照明器具30であってもよい。
以上、本発明の構成を上述の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、上述の実施形態の例のみに限られるものではない。本発明は、たとえば、上述の実施形態の部分的な構成を、適宜に組み合わせてなる別の構成であってもよい。また、本発明では、上記実施形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであって、これに限定されるものではない。したがって、本発明は、上述の実施形態に記載した具体例に限定されるものではない。さらに、本発明は、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、本実施形態の構成に適宜変更を加えることは可能である。本発明は、照明用途全般に広く利用可能である。
1 多層基板
1a,1b,1c 絶縁層
1aa 一表面
1d 反射膜
2 発光部
2a 第1発光部
2b 第2発光部
2bg 緑色発光部
2bw 白色発光部
3 発光素子
4a 配線パターン
4b 貫通配線
4c 導体パターン
4d 接続部
4e,4f 外部接続端子
10,11,12,13,14,15,16 発光モジュール
20,20a,20b,20c,20d 照明装置
30 照明器具
33 器具本体

Claims (9)

  1. 複数の絶縁層の層間に設けられた配線パターンと前記絶縁層を貫通し前記配線パターンと電気的に接続する貫通配線と該貫通配線と電気的に接続しており一表面側に設けられた導体パターンとを有する多層基板と、該多層基板の前記一表面側に設けられ前記導体パターンを介しての給電により発光する複数種の発光部とを備えた発光モジュールであって
    前記配線パターンは、前記発光部からの光に対し、前記絶縁層よりも反射率が低く、前記発光部は、少なくとも1つ以上の発光素子を有しており、複数種の前記発光部のうち、前記発光素子の数が最も多い第1発光部は、該第1発光部よりも前記発光素子の数が少ない第2発光部が接続される前記配線パターンおよび前記導体パターンよりも前記一表面から離れた位置に設けられた前記配線パターンと電気的に接続してなることを特徴とする発光モジュール。
  2. 前記第1発光部は、赤色を発光することを特徴とする請求項1に記載の発光モジュール。
  3. 前記第2発光部は、緑色に発光する緑色発光部と、白色に発光する白色発光部とを有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の発光モジュール。
  4. 前記第1発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体とを有し、前記第2発光部のうち前記緑色発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体とを有し、前記第2発光部のうち前記白色発光部は、青色の光を発する発光素子と該発光素子が発する青色の光を吸収して赤色の光を発する蛍光体および前記発光素子が発する青色の光を吸収して緑色の光を発する蛍光体と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. 前記緑色発光部および前記白色発光部は、前記絶縁層の異なる層間に設けられた前記配線パターンと電気的に接続してなることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の発光モジュール。
  6. 前記緑色発光部と前記白色発光部とは、前記絶縁層の同一の層間に設けられた前記配線パターンにより各別に電気的に接続してなることを特徴とする請求項3または請求項4に記載の発光モジュール。
  7. 前記多層基板は、前記発光部が発光する光に対して、前記導体パターンよりも反射率の高い反射膜で前記導体パターンの一部を被覆しており、前記導体パターンは、外部と接続する外部接続端子と前記発光部と接続する接続部とを備え、前記接続部および前記外部接続端子は、前記反射膜から露出していることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の発光モジュール。
  8. 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の発光モジュールを備えることを特徴とする照明装置。
  9. 請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の発光モジュールと、該発光モジュールを有する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
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