JP2007035427A

JP2007035427A - 発光装置

Info

Publication number: JP2007035427A
Application number: JP2005216509A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nakatani; 卓也中谷; Yoji Urano; 洋二浦野; Yoshiro Goto; 芳朗後藤
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2005-07-26
Filing date: 2005-07-26
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れる発光装置を提供する。
【解決手段】発光装置１は、発光素子１０と、発光素子１０が実装された基板２０と、発光素子１０から放射された光を配光する配光レンズ３０とを備え、配光レンズ３０が基板２０に一体化されている。配光レンズ３０は、基板２０と同じ外周形状の柱状体により構成されている。基板２０の外周形状は矩形状であり、配光レンズ３０は、四角柱状の形状に形成され基板２０に一体化されている。ここにおいて、配光レンズ３０は、所望の配光のレンズ特性になるように屈折率が調整されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば照明器具などに用いる発光装置に関するものである。

従来から、ＬＥＤチップとＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせてＬＥＤチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光素子の研究開発が各所で行われている。この種の発光素子としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するＬＥＤチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光（白色光の発光スペクトル）を得る白色発光素子（一般的に白色ＬＥＤと呼ばれている）の商品化がなされている。

また、白色ＬＥＤの高出力化に伴い、白色ＬＥＤを照明器具などの照明用途に展開する研究開発が盛んになってきている（例えば、特許文献１参照）。ここで、上述の白色ＬＥＤを一般照明などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、１つの白色ＬＥＤでは所望の光出力を得ることができないので、図３に示すように白色ＬＥＤからなる複数の発光素子１１０を１枚の回路基板１２０に実装した発光素子モジュール１００と、各発光素子１１０それぞれからの光を配光する複数のレンズ部３１０を有する配光レンズ３００とを対向配置した照明器具が提案されている。

また、従来から、複数の発光素子を備えた発光素子モジュールに発光素子モジュール間を接続する接続端子を設け、フレーム上に所望の数の発光素子モジュールを組み合わせて配置した照明装置が提案されている（特許文献２参照）。
特開２００３−５９３３２号公報特開平１０−１１２２０７号公報

ところで、上記特許文献１に開示された照明器具や図３のように発光素子モジュール１００と配光レンズ３００とを対向配置した照明器具では、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように照明器具の品種などの違いによる器具本体Ａの形状の違いに応じて、形状の異なる回路基板１２０や配光レンズ３００を用意しておく必要があり、製造コストや管理コストなどのコストが高くなっていた（なお、図４（ａ），（ｂ），（ｃ）それぞれにおける矢印は器具本体Ａからの光の放射方向の一例を示している）。また、上記特許文献２に記載の照明装置を照明器具に用いる場合にも、器具本体Ａの形状などの違いに応じて形状の異なる配光レンズを用意しておく必要があり、製造コストや管理コストなどのコストが高くなっていた。

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、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れる発光装置を提供することにある。

請求項１の発明は、発光素子と、発光素子が実装された基板と、発光素子から放射された光を配光する配光レンズとを備え、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されてなることを特徴とする。

この発明によれば、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されているので、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用できて照明器具ごとに照明器具の形状に応じた専用の配光レンズを用意する必要がなくなるから、多品種の照明器具を展開する場合に部品の共通化による各照明器具の低コスト化を図れる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、基板に基板間を電気的に接続する接続部が設けられてなることを特徴とする。

この発明によれば、回路基板を用いることなく隣り合う基板間を電気的に接続するとともに、発光装置を隙間なく並べることが可能となり、より多くの器具形状に対応することが可能となる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、基板は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の前記一表面側に配光レンズが配置され、金属板の他表面が露出していることを特徴とする。

この発明によれば、発光素子で発生した熱が金属板を通して効率的に放熱される。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３の発明において、発光素子は、複数個のＬＥＤチップが１つの基体に搭載されてなることを特徴とする。

この発明によれば、１個のＬＥＤチップが１つの基体に搭載されている場合に比べて光出力を大きくできる。

請求項１の発明では、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れるという効果がある。

以下、本実施形態の発光装置について図１および図２を参照しながら説明する。

本実施形態の発光装置１は、発光素子１０と、発光素子１０が実装された基板２０と、発光素子１０から放射された光を配光する配光レンズ３０とを備え、配光レンズ３０が基板２０に一体化されている。

発光素子１０は、青色光を放射するＬＥＤチップと、ＬＥＤチップから放射された光によって励起されてＬＥＤチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光材料である黄色蛍光体を透明材料（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラス、有機材料と無機材料とを複合化した材料などなど）とともに成形した成形品からなる色変換部材とを備えている。したがって、発光素子１０は、ＬＥＤチップから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光との混色光が色変換部材から出射されることとなり、白色光を得ることができる。

ここで、色変換部材の材料として用いる透明材料に混合する蛍光材料は黄色蛍光体に限らず、例えば、ＬＥＤチップが青色ＬＥＤチップである場合には、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができるし、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。また、色変換部材における蛍光材料は、ＬＥＤチップが紫〜近紫外ＬＥＤチップである場合には、赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。なお、ＬＥＤチップの発光色が発光装置１の所望の発光色と同じ場合には発光素子１０に色変換部材を設ける必要はない。また、発光素子１０におけるＬＥＤチップの数は１個に限らず、複数個でもよく、発光素子１０として、複数個のＬＥＤチップが１つの基体に搭載されたものを用いれば、１個のＬＥＤチップが１つの基体に搭載されている場合に比べて光出力を大きくできる。

基板２０は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の上記一表面側に配光レンズ３０が配置され、金属板の他表面が露出している。したがって、発光素子１０で発生した熱が金属板を通して効率的に放熱される。なお、金属板の材料としてはＣｕを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Ｃｕに限らず、Ａｌなどを採用してもよい。

基板２０の外周形状は矩形状であって、基板２０には、当該基板２０に実装されている発光素子１０に電気的に接続された雄型のコネクタ２３ａと雌型のコネクタ２３ｂとが互いに異なる側面に設けられている（基板２０には、各コネクタ２３ａ，２３ｂが２つずつ設けられており、４つの側面それぞれに雄型のコネクタ２３ａと雌型のコネクタ２３ｂとのいずれか一方が設けられている）。したがって、発光装置１を例えば図２（ｂ）に示すように２次元アレイ状に配列する場合や図２（ｃ）のように１次元アレイ状に配列する場合に、回路基板を用いることなく隣り合う基板２０間を電気的に接続することができる。なお、本実施形態では、各コネクタ２３ａ，２３ｂが、基板２０に設けられて基板２０間を電気的に接続する接続部を構成している。

配光レンズ３０は、基板２０と同じ外周形状の柱状体により構成されている。すなわち、基板２０の外周形状は矩形状であり、配光レンズ３０は、四角柱状の形状に形成され基板２０に一体化されている。ここにおいて、配光レンズ３０は、所望の配光のレンズ特性になるように屈折率が調整されている。なお、実施形態では、配光レンズ３０を四角柱状の形状に形成してあるが、四面以上の側面を有する角柱状（例えば、六角柱状など）の形状に形成してもよい。

以上説明した本実施形態の発光装置１では、配光レンズ３０が基板２０と同じ外周形状の柱状体により構成され基板２０に一体化されているので、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用できて照明器具ごとに照明器具の形状に応じた専用の配光レンズ３００（図３参照）を用意する必要がなくなるから、多品種の照明器具を展開する場合に部品の共通化による各照明器具の低コスト化を図れる。なお、図２（ａ）は発光装置１を１つだけ使用する場合、同図（ｂ）は発光装置１を単位ユニットとして４個の発光装置１を一列に並べて使用する場合、同図（ｃ）は発光装置１を単位ユニットとして４個の発光装置１を２列に並べて使用する場合を示しており、同図（ａ）〜（ｃ）それぞれにおける矢印は発光装置１からの光の放射方向の一例を示している。

ところで、本実施形態の発光装置１は、規定電力が供給されたときに基板２０に実装されている全て（１個または複数個）のＬＥＤチップ１０の発熱による基板２０の裏面（上記金属板の他表面）の温度が規定温度（例えば、７０℃）以下となるように基板２０のサイズを設定してある。したがって、照明器具の形状や所望の光出力（光束）に応じて発光装置１の数を適宜設定すればよく、発光装置１を組み合わせて用いる場合に各発光装置１それぞれについての放熱性および複数の発光装置１の組み合わせにおける放熱性を再度考える必要がないという利点がある。

また、本実施形態の発光装置１では、基板２０に上述の各コネクタ２３ａ，２３ｂが設けられているので、回路基板を用いることなく隣り合う基板２０間を電気的且つ機械的に接続するとともに、発光装置１を隙間なく並べることが可能となり、より多くの器具形状に対応することが可能となる。なお、発光装置１間に若干の隙間が生じる場合には、配光レンズ３０と同等の屈折率を有する透明材料を隙間に充填するようにしてもよく、好ましくは、配光レンズ３０と同じ材料を充填するのがよい。

実施形態を示す要部斜視図である。同上の使用例図である。従来例を示す概略断面図である。従来の照明器具の説明図である。

符号の説明

１発光装置
１０発光素子
２０基板
３０配光レンズ

Claims

発光素子と、発光素子が実装された基板と、発光素子から放射された光を配光する配光レンズとを備え、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されてなることを特徴とする発光装置。
基板に基板間を電気的に接続する接続部が設けられてなることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
基板は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の前記一表面側に配光レンズが配置され、金属板の他表面が露出していることを特徴とする請求項１または請求項２記載の発光装置。
発光素子は、複数個のＬＥＤチップが１つの基体に搭載されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の発光装置。