JP2011082095A

JP2011082095A - 照明装置

Info

Publication number: JP2011082095A
Application number: JP2009235095A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Imai; 康雄今井; Tomofumi Osawa; 智文大澤; Hiroyoshi Tanabe; 浩義田邊
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2009-10-09
Filing date: 2009-10-09
Publication date: 2011-04-21
Anticipated expiration: 2029-10-09
Also published as: JP5556116B2

Abstract

【課題】照明装置１００の本体形状に合わせて発光方向を対応させるとともに、ＬＥＤ２２０の放熱が可能な複数のＬＥＤ２２０を実装した光源ユニット２００を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０に接触する放熱パッド２４０と、放熱パッド２４０が挿入可能な開口部２１４を有し、この開口部２１４をほぼ塞ぐようにＬＥＤ２２０が実装され、曲げ変形可能なフレキシブル基板２１０と、このフレキシブル基板２１０が取り付けられるユニット本体２３０と、を備え、照明装置１００の本体形状に合わせて発光方向を対応させることができるとともに、光源ユニット２００に実装された複数のＬＥＤ２２０の放熱を行うことができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤを光源とする照明装置に関するものである。

ＬＥＤを光源とする照明装置に関する技術がある。（例えば、特許文献１参照。）
また、金属性の基板にＬＥＤを実装する技術がある。（例えば、特許文献２参照。）
また、帯状フレキシブルプリント基板上にＬＥＤランプと輝度制御回路を配したフレキシブルＬＥＤモジュールと曲げ加工可能な帯状ベース材とを張り合わせ、両者を透明熱収縮チューブでラミネート加工する、あるいは、熱可塑性樹脂シートにより、「モジュール固定用リム」、「モジュール収納溝」を熱成形し、所定の形状で固定する技術がある。（例えば、特許文献３参照。）

特開２００５−２９３９２５号公報（段落「００１８」、図１参照。）特許第４２１４１６７号公報（段落「００６６」〜段落「００７７」、図１参照。）特開２００９−４２２６０号公報（段落「００１４」〜段落「００１８」、図５参照。）

しかしながら、ＬＥＤから高出力の光を得ようとするとき、ＬＥＤからの発熱が多くＬＥＤ素子の放熱が充分ではなく、ＬＥＤ素子の寿命が短くなる恐れがあった。

また、平面状の基板にＬＥＤが複数実装されるため、照明装置の発光方向が一方向になるという課題があった。

また、複数の方向に発光させるには、それぞれのＬＥＤに対応した反射板やレンズが必要となったり、ＬＥＤを実装した基板を複数取り付けたりする必要があった。

本発明に係わる照明装置は、照明装置の本体形状に合わせて発光方向を対応させるとともに、ＬＥＤの放熱が可能な複数のＬＥＤを実装した光源ユニットを提供することを目的とする。

本発明によれば、照明装置の本体形状に合わせて発光方向を対応させることができるとともに、光源ユニットに実装された複数のＬＥＤの放熱を行うことができる。

実施の形態１の照明装置を示す斜視図である。実施の形態１の照明装置を示す側断面図である。実施の形態１の光源ユニットを示す正面図および側断面図である。実施の形態１のフレキシブル基板及びＬＥＤを示す側断面図である。実施の形態１のフレキシブル基板を示す正面図である。実施の形態１のＬＥＤを示す正面図および側面図である。実施の形態１のフレキシブル基板の部分拡大図である。実施例１の照明装置を示す側断面図である。実施例１の光源ユニットを示す正面図および側断面図である。実施例２の照明装置を示す斜視図である。実施例２の光源ユニットを示す側断面図である。実施例３の照明装置を示す斜視図である。実施例３の光源ユニットを示す側断面図である。実施例４の照明装置を示す斜視図である。実施例４の光源ユニットを示す正面図および側断面図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態を示す照明装置の斜視図であり、図２は、図１に示す照明装置の側断面である。

照明装置１００は、光源ユニット２００と、この光源ユニット２００を覆うように取り付けられるカバー部３００とを備える。

光源ユニット２００は、ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０が実装されるフレキシブル基板２１０と、このフレキシブル基板２１０が面接触するように取り付けられるユニット本体２３０と、このユニット本体２３０とＬＥＤ２２０との間に介在するように取り付けられる放熱パッド２４０と、フレキシブル基板２１０をユニット本体２３０に固定するネジ２５０（図示しない）を備える。

カバー部３００は、光源ユニット２００のユニット本体２３０に係止する係止爪３１０と、内側に収納されるＬＥＤ２２０からの光が出射される複数の出射窓３２０と、この出射窓３２０の周囲に備えられ、出射窓３２０から出射される光を制御する反射板３３０を備える。

反射板３３０は、すり鉢形状をなしており、出射窓３２０側が内側に収納されるＬＥＤ２２０に接触する押さえ片３３１を備えている。この押さえ片３３１は、ＬＥＤ２２０に接触し、ＬＥＤ２２０をユニット本体２３０の方向へ押す。

このように、反射板３３０によってＬＥＤ２２０を押すので、ＬＥＤ２２０と放熱パッド２４０、放熱パッド２４０とユニット本体２３０との接触性をよくする（接触面積を大きくする）ことができる。したがって、ＬＥＤ２２０が発熱する熱は、放熱パッド２４０を介してユニット本体２３０により伝熱しやすくなる。

また、反射板３３０によってＬＥＤ２２０を押すので、ＬＥＤ２２０をユニット本体２３０の所定の位置に固定することができる。

次に光源ユニット２００の詳細構造について説明する。
図３は、本実施の形態を示す光源ユニットを示す正面図（ａ）および側断面図（ｂ）であり、図４は、フレキシブル基板とこのフレキシブル基板に実装されたＬＥＤの側断面図であり、図５は、フレキシブル基板の正面図、図６は、ＬＥＤの正面図（ａ）および側面図（ｂ）であり、図７は、フレキシブル基板の部分拡大図である。

ＬＥＤ２２０は、ＬＥＤ本体２２１と、ＬＥＤ素子が実装される発光部２２２と、この発光部２２２の裏面に発光部２２２が発光した際に生じる熱を放熱する放熱部２２３と、ＬＥＤ本体２２１の両側に取り付けられるリード部２２４を備える。

フレキシブル基板２１０は、曲げ変形可能なシート部２１１と、このシート部２１１の一面に貼り付けられ、表面に絶縁層を有するパターン部２１２と、このパターン部２１２が露出し、ＬＥＤ２２０のリード部２２４がハンダ付けされるパッド部２１３と、２つのパッド部２１３間にＬＥＤ２２０が実装され、実装されるＬＥＤ２２０の放熱部２２３に対応する位置が開口する開口部２１４と、開口部２１４およびパターン部２１２に対してほぼ並行に設けられる２つのスリット２１５と、光源ユニット２００のユニット本体２３０にネジ２５０などで取り付けられる取付穴２１６を備える。

スリット２１５は、フレキシブル基板２１０を湾曲させるときや、反射板３３０によってＬＥＤ２２０をユニット本体２３０へ押し付けるときなどに、ＬＥＤ２２０及びＬＥＤ２２０が実装される近傍に配置されるパッド部２１３、パターン部２１２にストレスがかからないように、ＬＥＤ２２０が実装される近傍のフレキシブル基板２１０を変形可能とする機能を有する。

このスリット２１５は、ほぼ直線状の直線部Ａ部と、曲線部Ｂ部とからなり、楕円形状をなす。

なお、スリット２１５を長方形形状としてもよいが、フレキシブル基板２１０を湾曲させるときにスリット２１５の角部に応力が集中するので、フレキシブル基板２１０の湾曲度合い（例えば９０°以上の折り曲げ）によっては、角部から破断する恐れがある。

しかしながら、直線部Ａ部と曲線部Ｂ部とを組み合わせると、スリット２１５の角部がなくなって応力が分散し、湾曲度合い（例えば９０°以上の折り曲げ）が厳しくなっても破断し難くなる。

したがって、スリット２１５は、できるだけ角部をなくすように、直線部Ａと曲線部Ｂ部を組み合わせるほうが好ましい。

また、曲線部Ｂ部は全体を曲線で形成しなくてもよく、ほぼ直線状の部分と曲線状の部分との組み合わせでもよく、要するに、スリット２１５に角部がなくなるように、曲線状の部分を設ければよい。

このように、実装されるＬＥＤ２２０に沿って２つのスリット２１５を備えるので、フレキシブル基板２１０を湾曲させても、ＬＥＤ２２０や、実装されるＬＥＤ２２０の近傍のパッド部２１３やパターン部２１２にかかるストレスを分散させることができ、ユニット本体２３０（照明装置１００、光源ユニット２００、カバー部３００）の形状に合わせてフレキシブル基板２１０を取り付けることができる。

ユニット本体２３０は、熱伝導性がよいアルミニウムなどの金属製である。また、ユニット本体２３０は、空気中に熱放射して放熱する機能を有する。

放熱パッド２４０は、ＬＥＤ２２０とユニット本体２３０に接触させ、ＬＥＤ２２０が発熱した熱をユニット本体２３０へ熱伝導させるとともに熱拡散させて、ＬＥＤ２２０が発熱した熱を放熱させるものである。放熱パッド２４０は、熱伝導性のよい部材であるシリコンシートやシリコングリスを用いており、弾力性がある素材を用いると、ＬＥＤ２２０またはユニット本体２３０との接触性が高まり、ＬＥＤ２２０が発熱する熱の放熱性も高まる。

放熱パッド２４０は、開口部２１４に挿入され、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３と接触し、ＬＥＤ２２０が発熱した熱を他の部材（ユニット本体２３０など）に伝熱させる。

このように、実装されるＬＥＤ２２０の放熱部２２３に対応する位置に開口部２１４を備え、この開口部２１４に放熱パッド２４０を挿入させるので、ＬＥＤ２２０が発熱した熱を充分放熱させることができる。

本実施の形態では、放熱パッド２４０がフレキシブル基板２１０の開口部２１４に挿入されて、ＬＥＤ２２０とユニット本体２３０に接触させる形状について説明したが、放熱パッド２４０は、フレキシブル基板２１０の開口部２１４よりも小さい形状となる凸部と、開口部２１４よりも大きい形状の幅広部を有し、少なくとも凸部がＬＥＤ２２０の放熱部２２３と接触するようにしてもよい。

なお、この実施の形態では、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３とユニット本体２３０との間に取り付けられる放熱部材として、シリコンシートなどの放熱パッド２４０を用いる場合について説明したが、ＬＥＤ２２０が発熱する熱をユニット本体２３０に伝熱する部材であればよく、例えば、シリコン、ウレタンなどの充填剤であってもよい。

また、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３とユニット本体２３０との間に放熱パッド２４０などの放熱部材を取り付けずに放熱部２２３とユニット本体２３０を直接接触させてもよいが、弾力性のある放熱パッド２４０などの放熱部材を介在させると、例えば、ユニット本体２３０やＬＥＤ２２０の放熱部２２３に細かな凹凸などがあっても、放熱パッド２４０の弾力性によって、ユニット本体２３０やＬＥＤ２２０の放熱部２２３が、放熱パッド２４０などの放熱部材に面接触し易くなり、ＬＥＤ２２０の放熱（熱伝導）に寄与するので、放熱パッド２４０などの放熱部材を用いるのが好ましい。

実施例１．
本実施例は、実施の形態１の照明装置（光源ユニット）の他の使用形態を示すものである。

実施の形態１で説明した構成と同様な部分については、同符号を付し、説明を省略する。

図８は、本実施例の照明装置の側断面図であり、図９は、本実施例の光源ユニットの正面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。

照明装置１００ａは、光源ユニット２００ａと、この光源ユニット２００ａを覆うように取り付けられるカバー部３００ａとを備える。

光源ユニット２００ａは、ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０が実装されるフレキシブル基板２１０と、このフレキシブル基板２１０が面接触するように取り付けられるユニット本体２３０ａと、このユニット本体２３０ａとＬＥＤ２２０との間に介在するように取り付けられる放熱パッド２４０と、フレキシブル基板２１０をユニット本体２３０ａに固定するネジ２５０（図示しない）を備える。

ユニット本体２３０ａは、傾斜部２３１（凸部）を有し、この傾斜部２３１によってＬＥＤ２２０が照射する方向を設定する。

カバー部３００ａは、光源ユニット２００ａのユニット本体２３０ａに係止する係止爪３１０と、内側に収納されるＬＥＤ２２０からの光が出射される複数の出射窓３２０と、この出射窓３２０の周囲に備えられ、出射窓３２０から出射される光を制御する反射板３３０ａを備える。

反射板３３０ａは、すり鉢形状をなしており、出射窓３２０側が内側に収納されるＬＥＤ２２０に接触する押さえ片３３１ａを備えている。この押さえ片３３１ａは、傾斜部２３１によって傾斜したＬＥＤ２２０に接触し、ＬＥＤ２２０をユニット本体２３０ａの方向へ押す。

このように、ユニット本体２３０ａの傾斜部２３１に、放熱パッド２４０が取り付けられ、放熱パッド２４０にＬＥＤ２２０の放熱部２２３が接触するようにフレキシブル基板２１０が装着される。

光源ユニット２００ａは、湾曲および折り曲げ可能なフレキシブル基板２１０で形成されているため、ユニット本体２３０の傾斜部２３１によって、ＬＥＤ２２０の発光方向が決定される。

このように、フレキシブル基板２１０とユニット本体２３０ａを接触させることができ、ＬＥＤ２２０を放熱パッド２４０を介してユニット本体２３０ａと熱接続させることができ、また、ＬＥＤ２２０の発光方向を一面方向と異なる方向にすることができる。

ＬＥＤ２２０の放熱部２２３とユニット本体２３０ａとの間に放熱パッド２４０を取り付けずに放熱部２２３とユニット本体２３０ａを直接接触させてもよいが、弾力性のある放熱パッド２４０を介在させると、ユニット本体２３０ａに対するフレキシブル基板２１０に実装されるＬＥＤ２２０の角度が０°以外であるときに、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３と放熱パッド２４０が面接触しやすく、ＬＥＤ２２０の放熱に寄与するので、放熱パッド２４０を用いるのが好ましい。

実施例２．
本実施例は、実施の形態１の照明装置（光源ユニット）の他の使用形態を示すものである。

図１０は、本実施例の照明装置の斜視図であり、図１１は、本実施例の光源ユニットの側断面図である。

照明装置１００ｂは、「へ」の字状に折り曲げられた光源ユニット２００ｂと、この光源ユニット２００ｂを覆うように取り付けられるカバー部３００ｂとを備える。

光源ユニット２００ｂは、ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０が実装されるフレキシブル基板２１０と、「へ」の字状に折り曲げられて形成され、フレキシブル基板２１０が面接触するように取り付けられるユニット本体２３０ｂと、このユニット本体２３０ｂとＬＥＤ２２０との間に介在するように取り付けられる放熱パッド２４０と、フレキシブル基板２１０をユニット本体２３０ｂに固定するネジ２５０（図示しない）を備える。

カバー部３００ｂは、光源ユニット２００ｂのユニット本体２３０ｂに係止する係止爪３１０（図示しない）と、内側に収納されるＬＥＤ２２０からの光が出射される複数の出射窓３２０と、この出射窓３２０の周囲に備えられ、出射窓３２０から出射される光を制御する反射板３３０を備える。

このように、光源ユニット２００ｂは、湾曲および折り曲げ可能なフレキシブル基板２１０で形成されているため、ユニット本体２３０ｂの折り曲げ部に沿って折り曲げることが可能となっている。

そのため、フレキシブル基板２１０とユニット本体２３０ｂを接触させることができ、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３の熱が、放熱パッド２４０を介してユニット本体２３０ｂに熱伝導し易くすることができる。

実施例３．
本実施例は、実施例２の照明装置（光源ユニット）の他の使用形態を示すものである。
実施の形態１、実施例１および実施例２で説明した構成と同様な部分については、同符号を付し、説明を省略する。

図１２は、本実施例の照明装置の斜視図であり、図１３は、本実施例の光源ユニットの側断面図である。

照明装置１００ｃは、側面から見た形状がほぼ台形形状となるように折り曲げられた光源ユニット２００ｃと、この光源ユニット２００ｃを覆うように取り付けられるカバー部３００ｃとを備える。

光源ユニット２００ｃは、ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０が実装されるフレキシブル基板２１０と、側面から見た形状がほぼ台形形状となるように折り曲げられて形成され、フレキシブル基板２１０が面接触するように取り付けられるユニット本体２３０ｃと、このユニット本体２３０ｃとＬＥＤ２２０との間に介在するように取り付けられる放熱パッド２４０と、フレキシブル基板２１０をユニット本体２３０ｃに固定するネジ２５０（図示しない）を備える。

カバー部３００ｃは、光源ユニット２００ｃのユニット本体２３０ｃに係止する係止爪３１０（図示しない）と、内側に収納されるＬＥＤ２２０からの光が出射される複数の出射窓３２０と、この出射窓３２０の周囲に備えられ、出射窓３２０から出射される光を制御する反射板３３０を備える。

本実施例において、他の構成および効果は、実施の形態１、実施例１および実施例２と同様であるため、説明を省略した。

実施例４．
本実施例は、実施の形態１の照明装置（光源ユニット）の他の使用形態を示すものである。

図１４は、本実施例の照明装置の斜視図であり、図１５は、本実施例の光源ユニットの正面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。

照明装置１ｂは、ユニット本体と、このユニット本体に取り付けられるカバー部とを備える。

照明装置１００ｄは、側面から見た形状がほぼＬ字状となるように曲げられた光源ユニット２００ｄと、この光源ユニット２００ｄを覆うように取り付けられるカバー部３００ｄとを備える。

光源ユニット２００ｄは、ＬＥＤ２２０と、このＬＥＤ２２０が実装されるフレキシブル基板２１０と、側面から見た形状がほぼＬ字状かつ曲げ部分は曲面（湾曲部２３２）となるように曲げられて形成され、フレキシブル基板２１０が面接触するように取り付けられるユニット本体２３０ｄと、このユニット本体２３０ｄとＬＥＤ２２０との間に介在するように取り付けられる放熱パッド２４０と、フレキシブル基板２１０をユニット本体２３０ｄに固定するネジ２５０（図示しない）を備える。

カバー部３００ｄは、光源ユニット２００ｄのユニット本体２３０ｄに係止する係止爪３１０（図示しない）と、内側に収納されるＬＥＤ２２０からの光が出射される複数の出射窓３２０と、この出射窓３２０の周囲に備えられ、出射窓３２０から出射される光を制御する反射板３３０を備える。

このように、光源ユニット２００ｄは、湾曲および折り曲げ可能なフレキシブル基板２１０で形成されているため、ユニット本体２３０ｄの曲面（湾曲部２３２）に沿って曲げることが可能となっている。

そのため、フレキシブル基板２１０とユニット本体２３０ｄを接触させることができ、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３を放熱パッド２４０を介してユニット本体２３０ｄと熱接続させることができる。

また、光源ユニット２３０ｄが湾曲している曲面（湾曲部２３２）上にＬＥＤ２２０が配置される場合、ＬＥＤ２２０は変形できないが、スリット２１５によって、フレキシブル基板２１０を湾曲させることができ、また、放熱パッド２４０の弾性力によって変形して、ＬＥＤ２２０の放熱部２２３と光源ユニット２３０ａとが面接触して、放熱部２２３から光源ユニット２３０ａに伝熱する熱伝導率を高めることができる。

本実施例において、他の構成および効果は、実施の形態１および実施例１〜実施例３と同様であるため、説明を省略した。

１００、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ照明装置、２００、２００ａ、２００ｂ、２００ｃ、２００ｄ光源ユニット、２１０フレキシブル基板、２１１シート部、２１２パターン部、２１３パッド部、２１４開口部、２１５スリット、２１６取付穴、２２０ＬＥＤ、２２１ＬＥＤ本体、２２２発光部、２２３放熱部、２２４リード部、２３０、２３０ａ、２３０ｂ、２３０ｃ、２３０ｄユニット本体、２３１傾斜部、２３２湾曲部、２４０放熱パッド、３００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄカバー部、３１０係止爪、３２０出射窓、３３０、３３０ａ反射板、３３１、３３１ａ押さえ片、Ａ部直線部、Ｂ部曲線部。

Claims

ＬＥＤと、前記ＬＥＤに接触する放熱部材と、前記放熱部材が挿入可能な開口部を有し、この開口部をほぼ塞ぐように前記ＬＥＤが実装され、曲げ変形可能なフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板が取り付けられるユニット本体と、を備えることを特徴とする光源ユニット。
前記フレキシブル基板は、前記開口部の近傍に備えられ、ほぼ並行して配置される２つのスリットを有することを特徴とする請求項１に記載の光源ユニット。
光源ユニットのユニット本体は、器具本体と一体的に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
請求項１または請求項２に記載の光源ユニットと、
前記光源ユニットの少なくともフレキシブル基板にＬＥＤが実装される面側に備えられ、前記ＬＥＤの発光面側に接触する押え片と、
を備えることを特徴とする照明装置。
押え片は、レンズまたは反射板と一体的に形成されることを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
光源ユニットのユニット本体は、器具本体と一体的に形成されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の照明装置。