JP2008277385A - 発光装置及び発光装置組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】基板と反射板との小型化を図ることができる発光装置及び発光装置組立体を提供する。
【解決手段】発光装置１は、発光素子２と、発光素子２が実装された基板３と、基板３上に配置された反射板４と、反射板４と基板３とを固定するネジ部材５とを有する。基板３は、第１の面７と、第１の面７の反対側の第２の面８と、発光素子２が実装された装着部とを有する。反射板４は、第１の面７に接する第３の面９と、第３の面９の反対側の第４の面１０と、反射板４を貫通し第３の面９と第４の面１０とに開口した開口部６とを有する。開口部６は、反射板４の第４の面１０側の開口面積よりも反射板４の第３の面９側の開口面積の方が小さい形状を有する。ネジ部材５は、基板３の第２の面８から反射板４の開口部６が形成されていない、開口部６の近傍の領域に向かって、基板３の第１の面７と反射板４の第３の面９とを貫通し、基板３と反射板４とを固定している。
【選択図】図１

Description

本発明は発光装置及び発光装置組立体に関し、特に、液晶表示装置用バックライト、または画像スキャナや複写機などの画像読取装置用光源に使用される発光装置及び発光装置組立体に関する。

図５に示すように、照明光源用の発光ダイオード１０２を備えた発光装置１０１が開示されている（特許文献１参照）。発光装置１０１は、基板１０３内に発光素子１０２を実装し、その基板１０３に反射板１０４を載置して構成されている。これらの基板１０３と反射板１０４とを固定する方法として、基板１０３の表面と反射板１０４の表面との間に接着剤を塗布したり、これらの表面に両面テープを貼り付けるなどの“貼り合わせ”により、基板１０３と反射板１０４とを固定する方法が知られている。しかしながら、この貼り合わせの方法を選択した場合、基板１０３と反射板１０４との接合部分から接着剤がはみ出すことにより、基板１０３内に実装された発光素子１０２が汚損されてしまう問題があった。さらには、接着剤の劣化により基板１０３から反射板１０４が剥離することで、この剥離で生じた基板１０３の表面と反射板１０４の表面との隙間部分から発光素子１０２が発する光が発光装置１０１の外部に散逸し、発光装置１０１の光出力性能が低下しまう問題があった。

こうした問題を解決するために、例えば図６に示すような反射板１１４から基板１１３に向かって反射板１１４と基板１１３とをネジ止めする方法が提案されている。このネジ止めの方法を用いて構成された発光装置１１１においては、貼り合わせの方法により基板１１３と反射板１１４とを固定する方法に比べ、基板１１３の表面と反射板１１４の表面との密着性が増す。したがって、上記のような貼り合わせの方法により生じる発光素子１０２の汚損の問題及び基板１０３から反射板１０４が剥離する問題は、反射板１１４から基板１１３に向かって反射板１１４と基板１１３とをネジ止めする方法により解決することができる。
特開２００３−４５２０６号公報

反射板１１４から基板１１３に向かって反射板１１４と基板１１３とをネジ止めする方法の場合、ネジ部材１１５のネジ部および頭部が反射板１１４に設けられた開口部１１６に接触しないような位置に、ネジ部材１１５用の穴を反射板１１４内に配置する必要がある。しかしながら、この方法の場合、ネジ部材１１５の縁部が開口部１１６の縁部に接触しないようにネジ部材１１５用の穴を反射板１１４内に配置しようとすると、ネジ部材１１５用の穴の中心と開口部１１６の中心との間隔を比較的大きく取らなければならない。これにより、反射板１１４においてネジ部材１１５とネジ部材１１５用の穴とに必要とされるスペースが増大することで反射板１１４の大型化に繋がる。この反射板１１４の大型化に伴い反射板１１４が載置される基板１１３も大型化し、結局、発光装置１１１全体が大型化してしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、基板および反射板の小型化を図ることができる発光装置及び発光装置組立体を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様である発光装置は、少なくとも１つの発光素子と、発光素子が光を発する方向に位置する第１の面、第１の面の反対側に位置する第２の面、および発光素子が実装された少なくとも１つの装着部を有する基板と、基板上に配置された反射板であって、基板の第１の面に接する第３の面、第３の面の反対側に位置する第４の面、および反射板を貫通し第３の面と第４の面とに開口した少なくとも１つの開口部を有する反射板と、反射板と基板とを固定する少なくとも１つのネジ部材と、を有し、開口部は、発光素子が基板の装着部に実装される位置と一致する位置に反射板内に配置され、さらに、開口部は、反射板の第４の面側の開口面積よりも反射板の第３の面側の開口面積の方が小さい形状を有し、ネジ部材は、基板の第２の面から反射板の開口部が形成されていない領域であって、かつ開口部の近傍の領域に向かって、基板の第１の面と反射板の第３の面とを貫通し、基板と反射板とを固定している。

反射板の開口部が、上記のように反射板の第４の面側の開口面積よりも反射板の第３の面側の開口面積の方が小さい形状を有しているため、基板と反射板との固定の完了状態において、ネジ部材と反射板の開口部とが接触することなく、近接して配置されている。したがって、ネジ部材用の穴を反射板の開口部の近傍に設けることができることで反射板の小型化が図られ、反射板の小型化に伴い基板の小型化も達成することができる。

発光素子は、発光ダイオードであってもよい。

反射板の開口部の平面形状は、正方形、矩形、円形または楕円形であってもよい。

ネジ部材が挿入される穴が、反射板の第４の面まで達していてもよい。

ネジ部材は、皿ネジであってもよい。

また、ネジ部材は、平行ネジまたはテーパネジであってもよい。

本発明の第２の態様である発光装置組立体は、発光装置を複数個備えている。各発光装置は少なくとも２つの発光素子を有し、発光装置は、各発光装置の発光素子が互いに等間隔で一列に配列するように互いに連結されている。

本発明の発光装置及び発光装置組立体により、基板および反射板の小型化を図ることができる。

以下、図面を参照しながら本発明の発光装置及び発光装置組立体の実施形態を詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。図１に示されるＹ方向は、基板３の第１の面７に反射板４の第３の面９が接して基板３に反射板４が載置される方向である。Ｘ方向は、Ｙ方向と直交し、基板の装着部が延びている方向である。

発光装置１は、少なくとも１つの発光素子２と、発光素子２が実装された基板３と、基板３上に配置された反射板４と、反射板４と基板３とを固定する少なくとも１つのネジ部材５と、を備えている。

発光素子２は、不図示のアノード及びカソードと接続している。また、発光素子２同士は互いに電気的に接続していてもよい。さらに、発光素子２は、発光ダイオードであるのが望ましい。

基板３は、発光素子２が光を発する方向に位置する第１の面７と、第１の面７の反対側に位置する第２の面８と、発光素子２が実装された少なくとも１つの装着部１１（図２参照）と、を備えている。第１の面７は第２の面８と平行であり、各側面が第１の面７および第２の面８と直交するように設けられている。基板３の表面を構成するこれらの上下面および各側面により、基板３は平板の形状を有する。各装着部１１には、１つの発光素子２が配置される。また、装着部１１は、溝状に延びるように基板３に設けられてもよい。なお、本発明の実施形態を示す図面では、装着部１１は基板３内にくぼみ状に設けられているが、これに限らず、装着部１１は基板３の第１の面７上に設置されてもよい。

反射板４は、基板３の第１の面７に接する第３の面９と、第３の面９の反対側に位置する第４の面１０と、反射板４を貫通し第３の面９と第４の面１０とに開口した少なくとも１つの開口部６と、を備えている。第３の面９は第４の面１０と平行であり、各側面が第３の面９および第４の面１０と直交するように設けられている。反射板４の表面を構成するこれらの上下面および各側面により、反射板４は平板の形状を有する。

反射板４の開口部６は、発光素子２が基板３の装着部１１に実装される位置と一致する位置に、反射板４内に配置されている。さらに、開口部６は、反射板４の第４の面１０側の開口面積よりも反射板４の第３の面９側の開口面積の方が小さい形状を有する（図２参照）。開口部６の平面形状は、正方形、矩形、円形または楕円形の形状を採ることができる。また、開口部６の壁面は、ベース部（不図示）と、ベース部上に配置され、発光素子２が発する光を反射させる反射層（不図示）と、反射層上に配置され、反射層で反射された光を屈折、回折および散乱作用により広域に拡散させる拡散層（不図示）と、を有するような構成にすることができる。ベース部の材料は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂などの熱可塑性樹脂から成る。反射層の材料は、Ａｌ、Ａｇ、Ｚｎ、Ｎｉなどから成る。拡散層の材料は、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）などから成る。さらに、ベース部に反射層を被覆させる成膜方法および反射層に拡散層を被覆させる成膜方法には、真空蒸着法、スパッタ法などの物理蒸着法が用いられる。

ネジ部材５は、基板３の第２の面８から反射板４の開口部６が形成されていない領域であって、かつ開口部６の近傍の領域に向かって、基板３の第１の面７と反射板４の第３の面９とを貫通し、基板３と反射板４とを固定している。また、基板３と反射板４との固定完了状態において、ネジ部材５の先端部が反射板４の第４の面１０まで達していない構成であり、かつ、ネジ部材５が挿入される穴であって、基板３の第２の面８から基板３の第１の面７を貫通し、さらに反射板４の第３の面９を貫通する穴が、反射板４の第４の面１０まで達している構成を採ることが望ましい。また、ネジ部材５は、頭部（第１の端部）の上面が平坦である皿ネジであるのが望ましい。さらに、ネジ部材５は、ネジ部の径が一定である平行ネジ、または頭部に近いネジ部の一端部から頭部から遠いネジ部の他端部（第２の端部）へ向かって先細り形状を有するテーパネジであるのが望ましい。

次に、図２を参照して、発光装置１の基板３と反射板４との固定方法を説明する。まず、基板３の装着部１１に発光素子２を実装する。次に、基板３における発光素子２の配置位置と反射板４における開口部６の配置位置とが一致するように反射板４を基板３に載置する。続いて、ネジ部材５の第２の端部が、基板３の第２の面８から基板３の第１の面７に向かって基板３内を貫通した後、反射板４の第３の面９を通る。その後、ネジ部材５の第２の端部が反射板４の開口部６が形成されていない領域に進入するのに伴い、ネジ部材５の第１の端部の上面が基板３の第１の面７に接近する。最終的に、ネジ部材５の第１の端部の上面と基板３の第１の面７とが一致し、これら上面と第１の面７とが一平面を形成した時点で、基板３と反射板４との固定は完了する。一方、反射板４の開口部６が、上記のように第４の面１０側の開口面積よりも第３の面９側の開口面積の方が小さい形状を有している。そのため、基板３と反射板４との固定の完了状態において、ネジ部材５と反射板４の開口部６とが接触することなく、近接して配置される。この時、図３に示すように、ネジ部材５の中心と反射板４の開口部６の中心との間隔が従来に比べ小さくなる。

したがって、ネジ部材５用の穴を反射板４の開口部６の近傍に設けることができることで反射板４の小型化が図られ、反射板４の小型化に伴い基板３の小型化も達成することができる。

（第２の実施形態）
以上説明した発光装置を複数個組合せて発光装置組立体を作成することができる。この発光装置組立体は、例えば、画像スキャナや複写機などの画像読取装置に用いることができる。発光装置組立体の実施形態を説明するに先立ち、まず従来の発光装置組立体について説明する。

従来の発光装置組立体１２１は、図７（ａ）に示すように、複数の発光装置１０１ａ、１０１ｂにより構成されている。発光装置１０１ａ、１０１ｂの発光素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが一列に並んで位置するように、発光装置１０１ａ、１０１ｂは一列に並んで配置されている。さらに、発光装置１０１ａ、１０１ｂは、反射板１０４ａ、１０４ｂの第４の面１１０ａ、１１０ｂから基板１０３ａ、１０３ｂに向かって反射板１０４ａ、１０４ｂと基板１０３ａ、１０３ｂとをネジ１０５ａ、１０５ｂで固定する方法により形成されている。この形態では、反射板１０４ａの最端部に配置された開口部１０６ａと、この反射板１０４ａに隣接する別の反射板１０４ｂの最端部に配置された開口部１０６ｂとの間に、反射板１０４ａ、１０４ｂの第４の面１１０ａ、１１０ｂ側に反射板ネジ部材１０５ａ、１０５ｂ用の穴を設ける必要が生じる。これにより、反射板１０４ａの最端部に配置された開口部１０６ａの中心と反射板１０４ａに隣接する反射板１０４ｂの最端部に配置された開口部１０６ｂの中心との間隔ｂが、同一反射板１０４ａ、１０４ｂ内での開口部１０６ａ、１０６ｃ、１０６ｂ、１０６ｄの中心間の間隔ａよりも大きくなる。それに伴い、開口部１０６ａの反射板１０４ａ内位置と一致した位置に基板１０３ａ内に配置された発光素子１０２ａが発する光の出力ピークの位置と、開口部１０６ｂの反射板１０４ｂ内位置と一致した位置に基板１０３ｂ内に配置された発光素子１０２ｂが発する光の出力ピークの位置との間隔が、同一発光装置１０１ａ、１０１ｂ内での発光素子１０２ａ、１０２ｃ、１０２ｂ、１０２ｄが発する光の出力ピークの位置間の間隔より大きくなる。結果として、図７（ｂ）に示すように、発光装置組立体１２１の発光素子１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが発する光の出力の分布に不規則性が生じてしまう。したがって、この発光装置組立体１２１を画像読取装置用の光源として用いた場合、光源が照らし出す画像上の照度に不均一性が生じることで画像上に明暗ができてしまい、画像読取装置が画像を認識し、読み取る性能が低下するという問題があった。

一方、図４（ａ）に示すように、本発明の第２の実施形態である発光装置組立体２１は、第１の実施形態の発光装置１ａ、１ｂを複数個用いて構成されている。発光装置１ａ、１ｂは、少なくとも２つの発光素子２ａ、２ｃ、２ｂ、２ｄを有する。さらに、発光装置１ａ、１ｂの発光素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが互いに等間隔で一列に配列するように、発光装置１ａ、１ｂは互いに連結されている。

この発光装置組立体２１では、基板３ａ、３ｂの第２の面８から反射板４ａ、４ｂの開口部６ａ、６ｂが形成されていない領域に向かって基板３ａ、３ｂと反射板４ａ、４ｂとがネジ止めされている。そのため、反射板４ａの最端部に配置された開口部６ａと、反射板４ｂの最端部に配置された開口部６ｂとの間に、反射板４ａ、４ｂの第４の面１０ａ、１０ｂ側にネジ部材５用の穴を設ける必要がない。これにより、各発光素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ間の間隔が等しくなる。結果として、図４（ｂ）に示すように、発光装置組立体２１の発光素子２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが発する光の出力の分布が規則的になる。したがって、この発光装置組立体２１を画像読取装置用の光源として用いた場合、従来に比べ、光源が照らし出す画像上の照度の均一性が増すことで画像上に明暗が生じることは無くなり、画像読取装置が画像を認識し、読み取る性能が向上する。

なお、本実施形態では複数の発光装置１ａ、１ｂを一列に並べた発光装置組立体２１により直線状の光源をなすことができるので、この発光装置組立体２１を照明器具用光源または液晶表示装置用バックライトとして使用してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る発光装置を示す斜視図である。 基板と反射板との固定構造を示す、図１の発光装置のII―II矢視の断面図である。 ネジ部材と開口部との位置関係を示す、図１の発光装置の底面図である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る発光装置を複数個設けて、それらを一列に並べて配置した発光装置組立体を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）の発光装置組立体が発する光の出力分布を示す図である。 従来の発光装置の一形態を示す斜視図である。 従来の発光装置の別形態を示す斜視図である。 （ａ）は、従来の発光装置の別形態を複数個設けて、それらを一列に並べて配置した発光装置組立体を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）の発光装置組立体が発する光の出力分布を示す図である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ 発光装置
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ 発光素子
３、３ａ、３ｂ 基板
４、４ａ、４ｂ 反射板
５ ネジ部材
６、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ 開口部
７ 第１の面
８ 第２の面
９ 第３の面
１０、１０ａ、１０ｂ 第４の面
１１ 装着部
２１ 発光装置組立体

Claims (7)

1. 少なくとも１つの発光素子と、
   前記発光素子が光を発する方向に位置する第１の面と、該第１の面の反対側に位置する第２の面と、該発光素子が実装された少なくとも１つの装着部と、を有する基板と、
   前記基板上に配置された反射板であって、該基板の前記第１の面に接する第３の面と、該第３の面の反対側に位置する第４の面と、該反射板を貫通し該第３の面と該第４の面とに開口した少なくとも１つの開口部と、を有する反射板と、
   前記反射板と前記基板とを固定する少なくとも１つのネジ部材と、
   を有し、
   前記開口部は、前記発光素子が前記基板の前記装着部に実装される位置と一致する位置に前記反射板内に配置され、該開口部は、該反射板の前記第４の面側の開口面積よりも該反射板の前記第３の面側の開口面積の方が小さい形状を有し、
   前記ネジ部材は、前記基板の前記第２の面から前記反射板の前記開口部が形成されていない領域であって、かつ該開口部の近傍の領域に向かって、該基板の前記第１の面と該反射板の前記第３の面とを貫通し、該基板と該反射板とを固定している、
   発光装置。
2. 前記発光素子は、発光ダイオードである、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記反射板の前記開口部の平面形状は、正方形、矩形、円形または楕円形である、請求項１または２に記載の発光装置。
4. 前記ネジ部材が挿入される穴が、前記反射板の前記第４の面まで達している、請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
5. 前記ネジ部材は、皿ネジである、請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
6. 前記ネジ部材は、平行ネジまたはテーパネジである、請求項１から５のいずれか１項に記載の発光装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の前記発光装置を複数個備えた発光装置組立体であって、
   各発光装置は少なくとも２つの前記発光素子を有し、
   前記発光装置は、各発光装置の前記発光素子が互いに等間隔で一列に配列するように互いに連結されている、
   発光装置組立体。

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