JP2006156829A

JP2006156829A - 発光装置

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Publication number: JP2006156829A
Application number: JP2004347347A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Toda; 雅宏戸田; Iwatomo Moriyama; 厳與森山; Masami Iwamoto; 正己岩本; Tomohiro Sanpei; 友広三瓶; Akiko Nakanishi; 晶子中西; Akiko Saito; 明子斉藤
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-15

Abstract

【課題】発光モジュール12を発光装置本体13に容易に着脱でき、発光モジュール12の発光装置本体13に対する位置精度および放熱性を向上できる発光装置11を提供する。
【解決手段】発光モジュール12の基板21を発光装置本体13の本体部51に配置し、基板21の差込部27を発光装置本体13の保持部52に差し込み、発光モジュール12を発光装置本体13に取り付ける。差込部27を保持部52に差し込むことにより、差込部27の受電部33と保持部52の給電部60とを電気的に接続させる。保持部52で基板21の差込部27を本体部51に押し付け、基板21を本体部51に密着させることにより、発光モジュール12を位置決めし、基板21から本体部51への放熱性を向上させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光素子を用いた発光装置に関する。

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配置し、これら複数の発光ダイオードを一体に覆う透明樹脂によってレンズを形成し、発光モジュールを構成している。この発光モジュールの基板の他面を照明器具のベースに固着し、照明器具を構成している。そして、発光ダイオードの点灯時の熱を基板からベースに逃がし、発光ダイオードの温度上昇による発光効率の低下などを防止している（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−２９９６９７号公報（第３頁、図４−５）

しかしながら、従来の発光装置では、発光モジュールの基板を照明器具のベースに固着するが、基板をベースに対して容易に着脱できるようにした構造は採られていなかったため、組立時の発光モジュールの取り付けや、メンテナンス時の発光モジュールの取り外しおよび取り付けが容易でない問題がある。

また、基板の本体に対する密着性が十分でない場合には、指向性が強い発光ダイオードの光の出射方向にばらつきが生じやすく、基板から本体への放熱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、発光モジュールを発光装置本体に容易に着脱でき、発光モジュールの発光装置本体に対する密着性を高めて発光モジュールの位置精度および放熱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、基板、および基板の一面に配置した複数の発光素子を有し、基板の縁部に差込部を設けた発光モジュールと；発光モジュールの基板の他面を配置する本体部、基板の差込部が差し込みおよび抜き外し可能で差し込まれた差込部を本体部との間で保持する保持部を有する発光装置本体とを具備しているものであり、発光モジュールを発光装置本体に抜き差し可能とし、保持部で基板を本体部との間に保持して基板を本体部に密着させる。なお、基板の一面および他面とは、基板の面積が広く相対する二面のうちの一方の面および他方の面をいう。発光モジュールの基板および発光装置本体の本体部は、高熱伝導性を有する材料が適する。

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、発光モジュールの差込部には受電部を設け、発光装置本体の保持部には差し込まれた基板の差込部の受電部に接続する給電部を設けたものであり、発光モジュールを発光装置本体に取り付けるのと同時に電気的に接続する。

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、発光モジュールは、各発光素子に対向する複数のレンズを有し、各レンズ間には基板側に臨んで隙間を設けたものであり、隙間を通じて、空気が流通し、基板側やレンズで暖められた熱気と外気とで対流が発生する。

請求項４記載の発光装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置において、発光モジュールの基板の一面に、複数の発光素子を接続する複数の配線パターンを同一面積に設けたものであり、複数の発光素子の放熱容量の差による温度差が少なくなる。なお、同一面積とは、配線パターンの形状が異なっていても、面積が同じことをいう。

請求項１記載の発光装置によれば、発光モジュールの基板を発光装置本体の本体部に配置し、基板の差込部を保持部に差し込むことにより、発光モジュールを発光装置本体に容易に取り付けることができ、しかも、保持部で差し込んだ基板の差込部を本体部との間に保持して基板を本体部に密着させるので、発光モジュールを位置決めして指向性の強い発光素子の光の出射方向を安定させることができ、発光モジュールから発光装置本体への放熱性を向上できる。

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、基板の差込部を保持部に差し込むことにより、差込部の受電部と保持部の給電部とが接続し、発光モジュールを発光装置本体に取り付けるのと同時に電気的に接続できる。

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、各レンズ間に基板側に臨んで隙間を設けたことにより、空気が流通し、基板側やレンズで暖められた熱気と外気とで対流が発生し、放熱性を向上できる。

請求項４記載の発光装置によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置の効果に加えて、複数の発光素子を接続する複数の配線パターンを同一面積に設けたことにより、複数の発光素子の放熱容量の差による温度差を少なくでき、複数の発光素子の明るさのばらつきを低減できる。

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ないし図４に第１の実施の形態を示し、図１は発光装置の発光モジュールを差し込む前または抜き外した状態の断面図、図２は発光装置の発光モジュールを差し込んだ状態の断面図、図３は発光装置の発光モジュールを差し込む前または抜き外した状態の平面図、図４は発光装置の発光モジュールの基板の平面図である。

図１ないし図３に示すように、発光装置11は、複数の発光モジュール12と、これら発光モジュール12を取り付ける発光装置本体13とを有している。

各発光モジュール12は、基板21、この基板21の一面21aに配置された複数の発光素子として固体発光素子である発光ダイオード22、これら各発光ダイオード22の光を反射する反射体23、および各発光ダイオード22の光を制光するレンズ体24を有している。本実施の形態では、発光ダイオード22が基板21の縦横方向に３つずつ等間隔に配列され、つまりマトリクス状に配列されている。

基板21は、例えばガラスエポキシ樹脂、エンジニアリングプラスチック、アルミニウムおよび窒化アルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で形成され、複数の発光ダイオード22を配置する実装域26、およびこの実装域26の１つの縁部から外方へ突出された差込部27を有し、差込部27の中央には四角形状の嵌合溝部28が形成されている。

図４に示すように、基板21の一面21aには絶縁層29を介して例えば銅、金およびニッケルなどの導電性を有する材料で配線パターン30が形成され、この配線パターン30上に各発光ダイオード22が電気的に接続されるとともに機械的に固定されている。配線パターン30は、各発光ダイオード22の実装位置31に対応してそれぞれ分割されていて、複数の発光ダイオード22を直列に接続可能なパターンに形成されている。隣り合う配線パターン30のうち、一方の配線パターン30の実装位置31に発光ダイオード22が実装されてこの発光ダイオード22の一方の端子が電気的に接続されるとともに機械的に固定され、他方の配線パターン30の接続位置32に発光ダイオード22の他方の電極がワイヤボンディングによって電気的に接続される。

複数の発光ダイオード22を直列接続したときに両端に位置する各配線パターン30aは、差込部27にそれぞれ延設され、その差込部27の各配線パターン30a上に電極である受電部33がそれぞれ形成されている。すなわち、基板21の発光ダイオード22が配置される一面21aに受電部33が形成されている。

図１および図２に示すように、反射体23は、基板21の一面21aの実装域26に密着配置され、例えばガラスエポキシ樹脂、エンジニアリングプラスチック、アルミニウムおよび窒化アルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で形成されている。この反射体23には各発光ダイオード22の位置に対応して各発光ダイオード22を収容する複数の窪み部35が形成され、これら各窪み部35には基板21側に対して反対のレンズ体24側に拡開して光を反射する反射面36が形成されている。窪み部35内には、発光ダイオード22を被覆するように可視光変換樹脂層37が充填形成され、この可視光変換樹脂層37は、発光ダイオード22からの紫外線を可視光に変換する蛍光体などの可視光変換物質を例えばシリコーン樹脂、エポキシ樹脂および変性エポキシ樹脂などに分散して形成されている。

図１ないし図３に示すように、レンズ体24は、基板21の一面21aの実装域26に配置され、例えばポリカーボネートおよびアクリル樹脂などの透光性樹脂で形成されている。このレンズ体24は、各発光ダイオード22の位置に対応して配置される複数のレンズ39を有し、各レンズ39には、発光ダイオード22および反射体23の反射面36に対向して光が入射する凹状の入射面40が形成され、この入射面40から入射した光を反射させる反射面41、入射面40に入射した光および反射面41で反射する光を出射する出射面42が形成されている。これら複数のレンズ39は、出射面42側で連結されて一体形成され、一体の出射面42でレンズ体24の発光面43が形成されている。各レンズ39の反射面41は独立しており、これら各レンズ39の反射面41の外面の間には基板21側すなわち反射体23に臨んで隙間44が形成されている。

また、発光装置本体13は、例えばガラスエポキシ樹脂、エンジニアリングプラスチック、アルミニウムおよび窒化アルミニウムなどの高熱伝導性を有する材料で形成された板状の本体部51を有し、この本体部51の一面である配置面51aに複数の発光モジュール12がその基板21の他面21bを接合して整列配置される。

本体部51の配置面51aの縁部には、発光モジュール12の基板21の差込部27が差し込みおよび抜き外し可能に差し込まれる保持部52が配設されている。この保持部52は、本体部51の縁部に取り付けられた保持部材53を有し、この保持部材53と本体部51との間に差込部27が抜き差し可能とする差込溝54が形成されている。差込溝54には、各発光モジュール12の配置位置に対応して、差込部27の嵌合溝部28が嵌合する嵌合突部55が設けられ、この嵌合突部55の両側で本体部51の配置面51aに対向する保持部材53側に配線基板56がそれぞれ取り付けられ、これら各配線基板56にコネクタ57がそれぞれ取り付けられている。これら各コネクタ57は、各配線基板56に取り付けられるコネクタ本体58、このコネクタ本体58から本体部51の配置面51aへ向けて突設された弾性変形可能なばね鋼で形成された端子片59を有している。基板21の差込部27を差し込んでいない状態で端子片59と本体部51の配置面51aとの間隔は基板21の差込部27の厚みより小さく設定され、基板21の差込部27を差し込む際に端子片59が弾性変形して差込部27の差し込みを許容し、基板21の差込部27を差し込んだ状態で各端子片59が差込部27の各受電部33に圧接して電気的に接続される。したがって、各コネクタ57が給電部60として構成されている。

また、発光装置11と、発光装置本体13の給電部60に接続されて発光モジュール12の発光ダイオード22を点灯させる図示しない点灯装置とを組み合わせることにより、照明装置が構成される。

そして、発光装置11を組み立てる際には、図１に示すように、発光モジュール12の基板21の他面21bを発光装置本体13の本体部51の配置面51aに接合して配置し、基板21を本体部51上で摺動させながら、基板21の差込部27の嵌合溝部28を保持部52の嵌合突部55に合わせて、基板21の差込部27を保持部52の差込溝54に差し込む。

基板21の差込部27を保持部52の差込溝54に差し込む過程で差込部27が各コネクタ57の端子片59に当接し、さらに基板21の差込部27を差し込み操作することで各コネクタ57の端子片59が弾性変形して差込部27を所定の差込位置まで差し込める。

差込部27を保持部52に差し込むことにより、差込部27の各受電部33に各コネクタ57の端子片59つまり各給電部60が圧接して電気的に接続できる。

このように、発光モジュール12の基板21の他面21bを発光装置本体13の本体部51に配置し、基板21の差込部27を保持部52に差し込むだけで、発光モジュール12を発光装置本体13に容易に取り付けることができる。

基板21の差込部27を保持部52に差し込んだ状態では、各コネクタ57の端子片59が基板21の差込部27を本体部51に押圧し、つまり保持部52が基板21を本体部51に押圧して保持し、基板21の他面21bを本体部51の配置面51aに密着させる。このように、基板21の他面21bが本体部51の配置面51aに密着することにより、発光モジュール12を位置決めできて指向性の強い発光ダイオード22の光の出射方向を安定させることができるとともに、基板21から本体部51への放熱性を向上できる。

そして、図示しない点灯装置から給電部60を通じて発光モジュール12に給電することにより、発光モジュール12の複数の発光ダイオード22を点灯させることができる。

複数の発光ダイオード22の点灯時、発光ダイオード22が実装されている基板21が本体部51に密着しているため、発光ダイオード22の熱を基板21から本体部51に効率よく伝達でき、放熱性を向上できる。

また、複数の発光ダイオード22を接続する複数の配線パターン30を同一面積に設けているため、複数の発光ダイオード22の放熱容量の差による温度差を少なくでき、複数の発光ダイオード22の明るさのばらつきを低減できる。

また、複数の発光ダイオード22の熱は反射体23やレンズ体24にも伝わり、反射体23から基板21に熱伝達したり、レンズ体24から外部に放熱する。さらに、レンズ体24の各レンズ39間には反射体23に臨んで隙間44を設けているため、この隙間44を空気が流通し、反射体23やレンズ39で暖められた熱気と外気とで対流が発生し、放熱性を向上できる。

また、メンテナンス時などには、発光モジュール12の基板21の差込部27を発光装置本体13の保持部52から抜き外すことにより、発光モジュール12の電気的および機械的な接続を解除して容易に取り外すことができる。

次に、図５および図６に第２の実施の形態を示し、図５は発光装置の平面図、図６は発光装置の断面図である。

発光装置本体13の本体部51に、この本体部51に配置された発光モジュール12の基板21の差込部27以外の縁部を本体部51に押えて保持するガイド体71を配設する。

このガイド体71は、発光モジュール12の基板21および反射体23の側面位置を位置決めガイドするガイド部72、このガイド部72の先端に設けられ発光モジュール12の基板21側つまり反射体23の表面側に係合して本体部51に押える押え部73を有する断面略Ｔ字形に形成されている。

そして、発光装置本体13の本体部51に、複数の発光モジュール12を隣接して配置する場合には、隣接する発光モジュール12間に対応してガイド体71を設ける。このガイド体71に基板21を沿わせることで、基板21の差込部27を保持部52に差し込む差込方向をガイドでき、組立性を向上できる。また、ガイド体71により、基板21の差込部27以外の縁部を本体部51に押え付けて基板21を本体部51に密着させ、密着性を向上させて放熱性を高めることができる。

なお、ガイド体71は、隣接する発光モジュール12間に対応して設置する以外に、外端部に位置する発光モジュール12の外縁部に対応して設置してもよい。

次に、図７および図８に第３の実施の形態を示し、図７は発光装置の平面図、図８は発光装置の発光装置本体の分解状態の斜視図である。

発光装置11を、例えば４つの発光モジュール12を使用して構成する場合、発光装置本体13の保持部52の保持部材53が本体部51の３辺の縁部に沿った略コ字形に形成され、本体部51の残りの１辺の縁部に保持部材53の開口する着脱口76が形成され、この着脱口76から各発光モジュール12を着脱可能としている。この保持部材53の差込溝54に配置される配線基板56も保持部材53に沿った略コ字形に形成され、この配線基板56に各発光モジュール12の取付位置に対応して各一対のコネクタ57が配設されている。配線基板56には複数のコネクタ57を順次直列に接続するように配線パターンが形成されている。なお、差込溝54には嵌合突部55は設けられず、また、各コネクタ57の端子片59は発光モジュール12の着脱方向に対応する向きで配設されている。

そして、保持部材53の着脱口76から、各発光モジュール12の基板21を本体部51に配置するとともに基板21の差込部27を保持部材53の差込溝54に差し込み、発光モジュール12を着脱口76と反対側の奥側へ向けて移動させて対応する各取付位置に配置することにより、各発光モジュール12の差込部27の各受電部33に各コネクタ57の端子片59が圧接し、電気的に接続するとともに機械的に保持する。なお、着脱口76には保持部材53とで枠を構成する図示しないカバーを配置し、複数の発光モジュール12を囲む枠部を構成する。

このように、複数の発光モジュール12を互いに密着させて配置し、これら複数の発光モジュール12の発光面43を一体化させて１つの発光面として構成できる。

なお、受電部33は凹形状に設け、給電部60は凸形状に設け、これらの凹凸嵌合で発光モジュール12を発光装置本体13に位置決めもできるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態を示す発光装置の発光モジュールを差し込む前または抜き外した状態の断面図である。同上発光装置の発光モジュールを差し込んだ状態の断面図である。同上発光装置の発光モジュールを差し込む前または抜き外した状態の平面図である。同上発光装置の発光モジュールの基板の平面図である。第２の実施の形態を示す発光装置の平面図である。同上発光装置の断面図である。第３の実施の形態を示す発光装置の平面図である。同上発光装置の発光装置本体の分解状態の斜視図である。

符号の説明

11 発光装置
12 発光モジュール
13 発光装置本体
21 基板
22 発光素子としての発光ダイオード
27 差込部
30 配線パターン
33 受電部
39 レンズ
44 隙間
51 本体部
52 保持部
60 給電部

Claims

基板、および基板の一面に配置した複数の発光素子を有し、基板の縁部に差込部を設けた発光モジュールと；
発光モジュールの基板の他面を配置する本体部、基板の差込部が差し込みおよび抜き外し可能で差し込まれた差込部を本体部との間で保持する保持部を有する発光装置本体と；
を具備していることを特徴とする発光装置。
発光モジュールの差込部には受電部を設け、
発光装置本体の保持部には差し込まれた基板の差込部の受電部に接続する給電部を設けたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
発光モジュールは、各発光素子に対向する複数のレンズを有し、各レンズ間には基板側に臨んで隙間を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
発光モジュールの基板の一面に、複数の発光素子を接続する複数の配線パターンを同一面積に設けたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置。