JP2005175188A

JP2005175188A - 発光装置

Info

Publication number: JP2005175188A
Application number: JP2003412856A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Ono; 桂輔小野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2005-06-30

Abstract

【課題】制光体15と金属ケース14との熱膨張率の違いによる影響を低減した発光装置11を提供する。
【解決手段】制光体15の両側から金属ケース14へ向けて突出する取付片部38の先端を爪部41によって金属ケース14に係止させる。制光体15の当接部36を基板13の一面に当接させ、基板13の他面を金属ケース14に接合させる。制光体15の両側の取付片部38を爪部41によって金属ケース14に係止させるだけとし、温度変化時の制光体15と金属ケース14との熱膨張率の違いによる変位差を取付片部38によって吸収する。制光体15と金属ケース14との熱膨張率の違いによる影響を低減する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を光源とする発光装置に関する。

従来、発光素子として例えば固体発光素子である発光ダイオードを光源とする発光装置では、基板の一面に複数の発光ダイオードを実装し、この基板の一面側に発光ダイオードから発光した光を制御する制光体を配置している（例えば、特許文献１参照。）。

また、一面に発光ダイオードが実装された基板の他面を熱伝導性のよい金属ケースに接合させ、発光ダイオードの発光時に発生する熱を金属ケースから放熱させる構成がある。この場合、ねじやリベットなどの締結部品を用い、基板を金属ケースに直接締結して基板を金属ケースに接合させるか、基板の一面側に配置する制光体を金属ケースに締結してこの制光体で基板を金属ケースに接合させている。
特開２００２−３０４９０４号公報（第５頁、図１）

しかしながら、ねじやリベットなどの締結部品を用い、基板を金属ケースに直接締結して基板を金属ケースに接合させるか、基板の一面側に配置する制光体を金属ケースに締結してこの制光体で基板を金属ケースに接合させているが、基板と金属ケースとの熱膨張率の違い、または制光体と金属ケースとの熱膨張率の違いにより、温度変化時に基板や制光体に歪が生じ、基板に歪が生じた場合には基板に発光ダイオードを電気的および機械的に接続しているはんだにクラックが入ったりはんだが剥がれて発光不良が発生したり、制光体に歪が生じた場合には配光のゆがみや光漏れが発生する問題がある。

また、ねじやリベットなどの締結部品を必要とし、組立作業性が低下する問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、制光体と金属ケースとの熱膨張率の違いによる影響を低減でき、しかも、締結部品が必要なく、組立作業性を向上できる発光装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発光装置は、発光素子と；一面に発光素子が実装される基板と；基板の他面が当接される金属ケースと；透光性を有する樹脂材料で形成され、発光素子から発光した光を制光する制光部、制光部の両側から金属ケースへ向けて突設されるとともに各先端に金属ケースに係止される爪部が設けられた取付片部、取付片部が金属ケースに係止された状態で基板の一面に当接して基板の他面を金属ケースに当接させる当接部を有する制光体とを具備しているものである。

そして、この構成では、制光体の両側から金属ケースへ向けて突設された取付片部の先端を爪部によって金属ケースに係止させることにより、制光体の当接部を基板の一面に当接させて基板の他面が金属ケースに当接され、しかも、制光体の両側の取付片部を爪部によって金属ケースに係止させているだけで固定していないため、温度変化時の制光体と金属ケースとの熱膨張率の違いによる変位差が取付片部によって十分に吸収され、基板や制光体などへの歪の影響が低減され、また、締結部品が必要なく、組立作業性が向上する。

請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、制光体の取付片部には、金属ケースへ向けた方向に対して傾斜する傾斜部が設けられているものである。

そして、この構成では、制光体の取付片部に金属ケースへ向けた方向に対して傾斜する傾斜部を設けたため、この傾斜部の弾性変位によって取付片部の先端側が金属ケースへ向けた方向に対して斜め方向に動きやすくなり、この斜め方向の動きは金属ケースへ向けた方向の成分とその金属ケースへ向けた方向に対し交差する方向の成分とを含んでいるので、いずれの方向の変位差に対しても十分に対応可能になる。

請求項３記載の発光装置は、請求項１または２記載の発光装置において、基板、金属ケースおよび制光体は長手状に設けられ、基板には複数の発光素子が長手方向に沿って実装され、制光体には複数の制光部が長手方向に沿って設けられているとともに両側の取付片部が長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部の全域にわたって設けられているものである。

そして、この構成では、基板、金属ケースおよび制光体を長手状に設けた場合に、制光体には複数の制光部を長手方向に沿って設けるとともに両側の取付片部を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部の全域にわたって設けたため、基板からの放熱性が長手方向の全域にわたって略均一化されるとともに、取付片部によって長手方向に対し交差する両側面からの塵埃の侵入が防止される。

請求項１記載の発光装置によれば、制光体の両側から金属ケースへ向けて突設された取付片部の先端を爪部によって金属ケースに係止させることにより、制光体の当接部を基板の一面に当接させて基板の他面を金属ケースに当接させることができ、しかも、制光体の両側の取付片部を爪部によって金属ケースに係止させているだけで固定していないため、温度変化時の制光体と金属ケースとの熱膨張率の違いによる変位差を取付片部によって十分に吸収でき、基板や制光体などへの歪の影響を低減でき、また、締結部品が必要なく、組立作業性を向上できる。

請求項２記載の発光装置によれば、請求項１記載の発光装置の効果に加えて、制光体の取付片部に金属ケースへ向けた方向に対して傾斜する傾斜部を設けたため、この傾斜部の弾性変位によって取付片部の先端側が金属ケースへ向けた方向に対して斜め方向に動きやすくなり、この斜め方向の動きは金属ケースへ向けた方向の成分とその金属ケースへ向けた方向に対し交差する方向の成分とを含んでいるので、いずれの方向の変位差に対しても十分に対応できる。

請求項３記載の発光装置によれば、請求項１または２記載の発光装置の効果に加えて、基板、金属ケースおよび制光体を長手状に設けた場合に、制光体には複数の制光部を長手方向に沿って設けるとともに両側の取付片部を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部の全域にわたって設けたため、基板からの放熱性を長手方向の全域にわたって略均一化できるとともに、取付片部によって長手方向に対し交差する両側面からの塵埃の侵入を防止できる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は発光装置の断面図、図２は発光装置の平面図、図３は発光装置の側面図である。

図において、11は発光装置で、この発光装置11は、発光素子として固体発光素子である複数の発光ダイオード12を１列状に間隔をあけて配列した発光モジュールとして構成されている。

発光装置11は、一面に複数の発光ダイオード12が１列状に間隔をあけて配列される基板13、この基板13の他面が接合される金属ケース14、この金属ケース14に取り付けられ各発光ダイオード12から発光した光を制光するとともに基板13を金属ケース14に接合させる複数の制光体15を備えている。

発光ダイオード12は、チップ状で、長手方向の両端にアノードおよびカソードの電極17をそれぞれ有するとともにこれら両端の電極17間の中央に光を発光する発光部18を有し、両端の電極17の端面がはんだによって基板13の配線回路に電気的および機械的に接続されている。基板13に実装される発光ダイオード12は、アノードとカソードの両端の電極17を結ぶ長手方向が隣り合う発光ダイオード12同士で９０°ずつ異なり、配光特性が均一化するように配列されている。発光ダイオードの発光色は、照明用として白色が用いられるが、他の単色の色や、複数色を用いることもできる。

基板13は、例えばプラスチックなどの絶縁性を有する長方形板状の長手状に形成され、この基板13の一面が長手方向に沿って複数の発光ダイオード12が配列される実装面であり、この実装面には各発光ダイオード12が接続される配線回路が形成されている。

金属ケース14は、熱伝導性がよい例えばアルミニウムなどの金属製で、基板13の長手方向の寸法と略同一の長手状に形成されており、長方形板状のケース基部21を有し、このケース基部21の一面に基板13の実装面と反対の他面の全域が接触する接合面22が形成され、この接合面22の長手方向に対し交差する両側に制光体15を係止する両側の係止部23が長手方向の全域にわたって突出形成されている。両側の係止部23は、ケース基部21から突出する立上部24、およびこれら立上部24の先端から相対する内方へ向けて突出する係止爪25を有し、係止爪25と接合面22との間に空間部26が形成されている。

制光体15は、導光性を有する透明な樹脂製で、基板13および金属ケース14より短い長さの長手状に形成され、各発光ダイオード12の配列に対応して１列状に形成される複数の制光部（レンズ部）31を有している。

各制光部31には、基板13に臨む裏面側に発光ダイオード12を収容する断面正方形の収容空間部32が形成され、この収容空間部32に臨む内面に発光ダイオード12から発光した光が入射する４面の入射面33が形成され、制光部31の周面には表面側へ向けて拡開し入射面33から入射した光を表面側へ全反射させる４面の反射面34が形成され、表面側には入射面33から入射した直接光および反射面34で反射した反射光を表面側へ出射させる略正方形の出射面35が形成されている。

各制光部31の基板13に臨む裏面側において、収納空間部32の一方の相対する両側縁部には基板13の実装面に当接する当接部36が突出形成され、収納空間部32の他方の相対する両側縁部であって当接部36と交差する両側縁部には収納空間部32と外部とを連通する切欠部37が形成されている。当接部36は発光ダイオード12の両端の電極17の方向に対し交差する２方向に形成され、切欠部37は発光ダイオード12の両端の電極17の方向に対応する２方向に形成され、したがって、各制光部31の当接部36および切欠部37の向きは、基板13に配列された発光ダイオード12の向きに対応して長手方向に隣り合う制光部31同士で９０°ずつ異なるように形成されている。

各制光部31は出射面35側が一連に連なるように１列状に一体に形成され、その長手方向に対し交差する両側に金属ケース14へ向けて突出する両側の取付片部38が一体形成されている。この両側の取付片部38には、制光部31から金属ケース14へ向かう方向に対して傾斜状に突出する傾斜部39が形成され、この傾斜部39の先端から金属ケース14へ向かうとともに金属ケース14の係止部23間に配置可能とする取付部40が形成され、この取付部40の先端外面側に金属ケース14の係止爪25に着脱可能に係止する爪部41が形成されている。

制光体15の長手方向の両端に位置する各制光部31の当接部36には、基板13に形成された位置決め孔42に挿入されて基板13と制光体15との位置を位置決めする位置決めピン43が突設されている。

そして、発光装置11を組み立てるには、一面に複数の発光ダイオード12を実装した基板13の他面を金属ケース14の接合面22上に配置し、各制光体15の両側の取付片部38の先端の間隔を狭くしながら金属ケース14の両側の係止部23間に挿入し、各取付片部38の爪部41を各係止部23の係止爪25に係止させる。このとき、制光体15の位置決めピン43を基板13の位置決め孔42に挿入し、制光体15と基板13との位置を位置決めする。あるいは、制光体15の位置決めピン43を基板13の位置決め孔42に挿入して組み合わせた状態で、これら基板13および制光体15を金属ケース14の端部から挿入してもよい。いずれにしても、締結部品が必要なく、組立作業性を向上できる。

発光装置11の組立状態では、制光体15の両側から金属ケース14へ向けて突設された取付片部38の先端を爪部41によって金属ケース14に係止させることにより、制光体15の当接部36が基板13の一面の実装面に当接してこの基板13の他面を金属ケース14の接合面22に押し付けて確実に接合させることができる。そのため、発光ダイオード12の発光時に発生する熱を基板13から金属ケース14に確実に伝達できて、この金属ケース14から放熱でき、放熱性を確保できる。しかも、制光体15の両側の取付片部38を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部31の全域にわたって設けているため、基板13からの放熱性を長手方向の全域にわたって略均一化できる。

また、発光ダイオード12の点灯消灯や雰囲気温度などの温度変化に対して金属ケース14と制光体15との熱膨張率の違いで変位差が生じるが、制光体15の両側の取付片部38は先端の爪部41によって金属ケース14に係止されているだけで固定されていないため、この両側の取付片部38の弾性変位によって変位差を十分に吸収でき、基板13や制光体15などの歪の影響を低減できる。すなわち、温度変化時に、基板13に歪が生じて基板13に発光ダイオード12を電気的および機械的に接続しているはんだにクラックが入ったりはんだが剥がれて発光不良が発生するのを防止できるとともに、制光体15に歪が生じて配光のゆがみや光漏れが発生するのを防止できる。

制光体15の取付片部38には金属ケース14へ向けた方向に対して傾斜する傾斜部39を設けているため、この傾斜部39の弾性変位によって取付片部38の先端側が金属ケース14へ向けた方向に対して斜め方向に動きやすくなり、この斜め方向の動きは、金属ケース14へ向けた方向つまり接合面22に垂直な方向の成分とその金属ケース14へ向けた方向に対し交差する方向つまり接合面22と平行な方向であって両側の係止部23の対向方向の成分とを含んでいるので、いずれの方向の変位差に対しても十分に対応できる。

また、制光体15の両側の取付片部38を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部31の全域にわたって設けているため、両側の取付片部38によって長手方向に対し交差する両側面から内部への塵埃の侵入を防止できる。

本発明の一実施の形態を示す発光装置の断面図である。同上発光装置の平面図である。同上発光装置の側面図である。

符号の説明

11 発光装置
12 発光素子としての発光ダイオード
13 基板
14 金属ケース
15 制光体
31 制光部
36 当接部
38 取付片部
39 傾斜部
41 爪部

Claims

発光素子と；
一面に発光素子が実装される基板と；
基板の他面が当接される金属ケースと；
透光性を有する樹脂材料で形成され、発光素子から発光した光を制光する制光部、制光部の両側から金属ケースへ向けて突設されるとともに各先端に金属ケースに係止される爪部が設けられた取付片部、取付片部が金属ケースに係止された状態で基板の一面に当接して基板の他面を金属ケースに当接させる当接部を有する制光体と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
制光体の取付片部には、金属ケースへ向けた方向に対して傾斜する傾斜部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
基板、金属ケースおよび制光体は長手状に設けられ、基板には複数の発光素子が長手方向に沿って実装され、制光体には複数の制光部が長手方向に沿って設けられているとともに両側の取付片部が長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部の全域にわたって設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。