JP2012003840A - 光源モジュール - Google Patents

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    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

【課題】ライン形のLED基板を収納することができるとともに、部品点数を増やすことなく光の取り出し効率を向上させることのできるLEDラインモジュールを提供する。
【解決手段】LED210を有するLED基板200を支持するLED基板支持部材110を備えるLEDラインモジュール100であって、LED基板支持部材110は、光の照射方向P側に開口部1131を有する基板収納部113であってLED基板200の両側の基板側部201を収納する一対のガイド部1137を有する基板収納部113と、開口部1131の縁部1132から照射方向P側に形成された反射部111と、基板背面方向Q側に形成されLED基板200の発する熱を放熱する金属ヒートシンク112とを備えるとともに一体形成されている。
【選択図】図2

Description

本発明は、LED基板を備えるLEDモジュールに関するものであり、特に、複数のLEDを備えるライン形のLED基板を備えるLEDラインモジュールに関する。
従来技術として、金属ベース基板に複数のLEDチップを所定の間隔で配置した線状光源装置がある(特許文献1参照)。
また、LED基板を装着するLEDラインモジュールであり、ヒートシンクと反射面とが個々の独立な部品として構成されたLEDラインモジュールがある(特許文献2参照)。
特開2007−150080号公報 特許第4328379号公報
従来技術では、LEDバックライトを想定したLEDラインモジュールであり、金属ベースに複数のLEDチップを設置して金属ベース基板としているので、ライン形のLED基板を装着することができないという課題がある。
また、ヒートシンクと反射面とが個々の独立な部品として構成されたLEDラインモジュールでは、部品数が増加しコストがかかるという課題がある。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、反射面とヒートシンクとが一体形成されているとともにLEDライン基板を着脱可能に取り付けることのできるLEDラインモジュールを提供することを目的とする。
本発明に係る光源モジュールは、
光源を有する光源基板を支持する光源基板支持部材を備える光源モジュールにおいて、
前記光源基板支持部材は、
前記光源の照射方向側が開口する溝部であって前記光源基板の両側の側部を収納する一対のガイド部を有する溝部と、
前記溝部の前記開口の縁部から前記照射方向側に形成された反射部と、
前記照射方向側の反対側に形成され、前記光源基板の発する熱を放熱する放熱部とを備えることを特徴とする。
前記光源基板支持部材は、一体形成されていることを特徴とする。
前記光源基板支持部材は、両端面を有し、
前記溝部の一対のガイド部は、前記両端面まで延在して前記両端面に一対のガイド開口部を形成し、
前記光源基板の両側の側部は、前記両端面のうちのいずれか一方の端面に形成された前記ガイド開口部から挿入され前記ガイド部をスライドすることにより、前記溝部の一対のガイド部に収納されることを特徴とする。
前記放熱部は、前記照射方向側の反対側に伸びた放熱フィンであって前記両端面まで延在して形成された放熱フィンを複数備え、
前記複数の放熱フィンの各放熱フィンは、前記溝部の底面の幅方向の略中心線から略放射方向に伸びていることを特徴とする。
前記光源モジュールは、さらに、前記開口を覆う半円筒状の樹脂カバーを備え、
前記光源基板支持部材は、
前記樹脂カバーを取り付けるカバー取付ガイド部であって前記樹脂カバーの両側辺である両側辺部をスライドさせて取り付けるカバー取付ガイド部を備えることを特徴とする。
前記光源モジュールは、前記溝部に直交する断面が略円形状であることを特徴とする。
本発明に係る光源モジュールであって光源を有する光源基板を支持する光源基板支持部材を備える光源モジュールによれば、前記光源基板支持部材が、前記光源の照射方向側が開口する溝部であって前記光源基板の両側の側部を収納する一対のガイド部を有する溝部と、前記溝部の前記開口の縁部から前記照射方向側に形成された反射部と、前記照射方向側の反対側に形成され、前記光源基板の発する熱を放熱する放熱部とを備えているので、光源基板を着脱可能に取り付けることができるという効果を奏する。
また、前記光源基板支持部材は、一体形成されているので、部品数を減らすことができコストを低減することができるという効果を奏する。
図1の(a)が実施の形態1に係るLEDラインモジュールの平面図(光源の照射方向側から見た図、A矢視図)であり、図1の(b)が実施の形態1に係るLEDラインモジュールの側面図(B矢視図)であり図1の(b−1)が実施の形態1に係るLEDラインモジュールの端面図であり、図1の(c)が実施の形態1に係るLEDラインモジュールの背面図(C矢視図)である。 実施の形態1に係るLEDラインモジュールの端面図の詳細を示す図である。 実施の形態1に係るLEDラインモジュールの備えるLED基板支持部材の平面図である。 実施の形態1に係るLED基板支持部材にLED基板が装着されている状態を示す平面図である。 実施の形態1のLEDラインモジュールの端面の各箇所の寸法の関係を示す図である。
実施の形態1.
図1は、図1の(a)が本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の平面図(光源の照射方向側から見た図、A矢視図)であり、図1の(b)がLEDラインモジュール100の側面図(B矢視図)であり図1の(b−1)がLEDラインモジュール100の端面図であり、図1の(c)がLEDラインモジュール100の背面図(C矢視図)である。図2は、本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の端面図の詳細を示す図である。図3は、本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の備えるLED基板支持部材110の平面図である。図4は、本実施の形態に係るLED基板支持部材110にLED基板200が装着されている状態を示す平面図である。図5は、本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の端面の各箇所の寸法の関係を示す図である。
図1〜図5を用いて、本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の構成について説明する。ここで、図2に示す端面図は、照射方向略中心線1138に対して略線対称である。また、本実施の形態に係るLEDラインモジュール100の長手方向に直交する断面は、図2に示す端面図と略同様であるものとする。
LEDラインモジュール100は、LED210(光源の一例)を有するLED基板200(光源基板の一例)を支持するLED基板支持部材110(光源基板支持部材の一例)を備える光源モジュールの一例である。本実施の形態では、LED基板200として、複数のLED210を備えるライン形のLED基板を想定している。したがって、LEDラインモジュール100は、ライン形のLED基板200を装着することのできるLEDモジュールである。
LEDラインモジュール100は、図1の(a)〜図1の(c)に示すように、長手方向に長い略円筒形である。図2は、図1の(b−1)に示すLEDラインモジュール100の端面図の詳細を示す図である。
LEDラインモジュール100は、図2に示すように、LED基板支持部材110と、LED基板支持部材110に収納されるLED基板200と、LED基板200に設置(装着)されたLED210を覆うようにLED基板支持部材110に取り付けられる樹脂カバー120とを備える。
LED基板支持部材110は、LED210の照射方向P側が開口する基板収納部113(溝部の一例)であって、LED基板200の両側の側部である基板側部201を収納する一対のガイド部1137を有する基板収納部113を備える。
LED基板支持部材110は、基板収納部113の開口(以下、開口部1131)の縁部1133から照射方向P側に形成された反射部111を備える。また、LED基板支持部材110は、照射方向P側の反対側(LED基板200の背面方向側、以下、背面方向Q側という)に形成され、LED基板200の発する熱を放熱する金属ヒートシンク112(放熱部の一例)を備える。
LED基板支持部材110は、例えば、アルミニウム等の金属で一体形成されている。LED基板支持部材110は、長手方向(スライド方向(図1,図3参照))に直交する断面が略半円筒形状(かまぼこ形状)である。LED基板支持部材110は、背面方向Q側が半円筒形状の円弧形状部分となっており、金属ヒートシンク112を構成する放熱フィン1121が放射状に形成されている。金属ヒートシンク112については後述する。
また、LED基板支持部材110は、照射方向P側が半円筒形状の平面形状部分(以下、平面部分とも呼ぶ)であり、LED基板200を収納する基板収納部113(溝部)とLED210の発する光を反射する反射部111とが形成されている。図3は、LED基板支持部材110を照射方向Pから見た図である。すなわち、図3はLED基板支持部材110の平面部分を示す図である。図3のLED基板支持部材110の平面部は、長手方向に長く短手方向に短い略長方形である。長手方向に沿った側部を部材側部と呼ぶ。
樹脂カバーについて説明する。樹脂カバー120の素材は、ガラス等に比べて軽量で、かつ、割れにくいアクリル樹脂等である。図2に示すように、樹脂カバー120は、LED基板支持部材110の平面部分を覆うような略半円筒形状である。樹脂カバー120は、樹脂カバー120の開口部分(円弧形状部分に対向する開口部分)がLED基板支持部材110の平面部分により塞がれるようにLED基板支持部材110に取り付けられる。樹脂カバー120の両側の側辺122には、LED基板支持部材110に形成されたカバー取付部114(カバー取付ガイド部の一例)と係合するカバー突起部121が形成されている。カバー突起部121は、樹脂カバーの両側の側辺122の端部を内側に折り曲げるように形成された突起である。カバー突起部121がLED基板支持部材110の部材側部に設けられた溝であるカバー取付部114に嵌合することにより、樹脂カバー120がLED基板支持部材110に取り付けられる。
すなわち、LED基板支持部材110は、樹脂カバー120を取り付けるカバー取付部114(カバー取付ガイド部)であって樹脂カバー120の両側辺(両側の側辺122)に形成されたカバー突起部121をスライドさせて取り付けるカバー取付部114を備える。
LED基板支持部材110に樹脂カバー120が取り付けられると、図2に示すように長手方向に直交する断面(端面)が略円形となり、LEDラインモジュール100は略円筒形状となる。このように、基板収納部113(溝部)に直交する断面が略円形状であるので、従来のライン形蛍光灯に変わるライン形LED照明として利用することができる。
また、図2では、樹脂カバー120は略半円形状であり、両側の側辺122はLED基板支持部材110の平面部分の面上に配置される。例えば、樹脂カバー120の形状を、樹脂カバー122の両側の側辺122がLED基板支持部材110の平面部分の面よりも背面方向Q側に配置されるような形状としても良い。つまり、樹脂カバー120の両側の側辺122が、放熱フィン1121a、1121e(図5参照)近傍まで達するような形状である。半円形状では中心角が約180°の円弧形状であるが、この場合は約240°(あるいは、約190°以上約250°以下)の円弧形状となる。これにより、樹脂カバー120の両側の側辺122近傍で金属ヒートシンク112の一部が覆われ、美観が向上し、蛍光灯の代替品としてより利用性が向上する。
次に、基板収納部113について説明する。LED基板支持部材110に形成された基板収納部113は、照射方向P側が開口する溝部であって、LED基板200の両側の側部である基板側部201を収納する一対のガイド部1137を有する溝部である。また、基板収納部113は、LED基板支持部材110の両端面(両側の端面115)まで延在する。言い換えると、基板収納部113は、LED基板支持部材110の両端面まで貫通して形成された貫通孔であり、照射方向P側に長手方向に沿って直線状に開口する開口部1131(図3参照)を有する貫通孔である。
基板収納部113は、溝部の底面1134と、溝部の両側の側壁である一対の側壁1135と、底面1134に対向する上面部1136であって開口部1131を挟んで両側に形成された一対の上面部1136とを有する。基板収納部113において、底面1134と一方の側壁1135と一方の上面部1136とにより囲まれた部分がガイド部1137である。ガイド部1137は、開口部1131を挟んで両側に存在し、一対のガイド部の一例である。
LED基板200がLED基板支持部材110の基板収納部113に収納される際には、基板収納部113のガイド部1137にLED基板200の両側の側部(基板側部201)をスライドさせることにより、基板収納部113にLED基板200が収納される。
基板収納部113は、LED基板支持部材110の両側の端面115(両端面)まで延在しているので、LED基板支持部材110の両側の端面115には基板収納部113により開口された端面開口部1151(ガイド開口部の一例)が形成される(図2参照)。つまり、基板収納部113の一対のガイド部1137は、両側の端面115まで延在して両側の端面115に一対の端面開口部1151を形成する。LED基板200の両側の基板側部201は、両側の端面115のうちのいずれか一方の端面115に形成された端面開口部1151から挿入されガイド部1137をスライドすることにより、基板収納部131の一対のガイド部1137に収納される。
図2及び図4に示すように、LED基板200がLED基板支持部材110の基板収納部113に収納されると、LED基板200に装着されたLED210は開口部1131から照射方向P側に露出するように位置する。LED基板200が基板収納部113に収納されると、複数のLED210(図4では6つのLED210)が、開口部1131に長手方向に並んで配置される。また、図2に示すように、LED210は、基板収納部113の開口部1131の両側の縁部1133に挟まれた部位近傍に位置する。あるいは、LED210は、開口部1131の両側の縁部1133に挟まれた部位よりもやや照射方向P側に位置する。つまり、開口部1131の縁部1133が、LED210の発する光を妨げないような位置に、LED210が配置されることが好ましい。そのため、LED基板支持部材110は、LED基板200の高さ、LED210(LEDチップ)の高さ、LED210(LEDチップ)の幅等を考慮して、基板収納部113を設計し、基板収納部113を構成する底面1134、側壁1135、上面部1136、開口部1131、縁部1133等の寸法を(幅・高さ・厚さ・長さ等)決定することが好ましい。
また、図4に示すように、LED基板200は、2つのLED210の間隔(一方のLED210の略中心から他方のLED210の略中心までを結んだ距離)を2Lとした場合、端のLED210hとLED基板支持部材110の端部(端面115)との間隔はLとすることが望ましい。LEDラインモジュール100を複数連結する場合でも、LED210の間隔が均一となるからである。
次に、反射部111について説明する。図2に示すように、反射部111は開口部1131の両側の縁部1133から照射方向P側に形成される反射面である。反射部111の面は、縁部1133側(中心側)から外側(樹脂カバー120側)に向かって、徐々に照射方向Pに向かうように傾斜している。すなわち、反射部111は、断面が逆八の字状になっている。これにより、LED210から発せられる光は、反射部111によって反射され、照射方向Pに照射される。このように、反射部111がLED基板支持部材110に一体形成されているので、少ない部品数で光の取り出し効率を向上させることができる。
次に、金属ヒートシンク112(放熱部)について説明する。金属ヒートシンク112(放熱部)は、照射方向P側の反対側(背面方向Q側)に伸びた複数の放熱フィン1121を備える。放熱フィン1121は、LED基板支持部材110の両側の端面115まで延在して形成される(図1の(b)、図1の(c)参照)。
複数の放熱フィンの各放熱フィン1121は、基板収納部113の底面1134の幅方向の略中心線1132(図2,図3参照)を中心軸として略放射方向に伸びている。
図5は、本実施の形態のLEDラインモジュール100の端面の各箇所の寸法の関係を示す図である。本実施の形態では、図5に示すように、5枚の放熱フィン1121a〜1121eが、略中心線1132を中心軸として、放射状に伸びて形成されている。また、5枚の放熱フィン1121a〜1121eは、長さL5が略等しい。
LED基板支持部材110の平面部分の面と放熱フィン1121aとの角度はθ1、放熱フィン1121aと放熱フィン1121bとの角度はθ2、放熱フィン1121bと放熱フィン1121cとの角度はθ3、放熱フィン1121cと放熱フィン1121dとの角度はθ4、放熱フィン1121dと放熱フィン1121eとの角度はθ5、放熱フィン1121eとLED基板支持部材110の平面部分の面との角度はθ6である。ここでは、θ1〜θ6の角度を略均一とするのが好ましい。すなわち、θ1(≒θ2≒θ3≒θ4≒θ5≒θ6)≒30°が好ましい。金属ヒートシンク112の放熱効率が均一となり、放熱効率の向上につながるからである。しかし、LEDラインモジュール100の設置箇所等による金属ヒートシンク112近傍の気流の流れ等によってはθ1〜θ6の角度を変化させることにより、より放熱効率を向上させることができる。例えば、θ1≒θ6≒50°とし、θ2≒θ3≒θ4≒θ5≒20°としてもよい。あるいは、θ1≒50°とし、θ2≒θ3≒θ4≒θ5≒θ6≒26°としてもよい。また、放熱フィン1121は、5枚でなくてもよい。例えば、放熱フィン1121は、3枚、あるいは7枚、あるいはその他の枚数でも良い。
LEDラインモジュール100の断面は、図2に示す端面図と同様となる。ここで、図2に示すように、半円筒形状の樹脂カバー120の半径L1と、LED基板支持部材110の幅の1/2、すなわち、略中心線から部材側部までの距離(最短距離)L2と、略中心線1132から放熱フィン1121の先端までの距離(最短距離)L3とは略等しい。これにより、LEDラインモジュール100の断面は、半径L1(≒L2≒L3)の略円形状となる。
図5に示すように、L1:L2:L3の比は、約1:1:1である。例えば、L1:L2:L3の比を約2:3:2とすることで、断面が略楕円形状のLEDラインモジュール100を得ることができる。
金属ヒートシンク112は、断面が半径L4の略半円形状の逆かまぼこ状である肉厚部1122を備える。放熱フィン1121a〜1121eは、肉厚部1122の表面から放射状に伸びており、長さはL5(=L3−L4)である。放熱フィン1121a〜1121eは、アルミニウム等で形成されているため、変形しやすい。肉厚部1122を備えることにより、金属ヒートシンク112が変形しにくい構造となるとともに、放熱効率を向上にさせることもできる。
図5に示すように、肉厚部1122の半径L4と放熱フィン1121の長さL5との比は、L4:L5は約5:6である。放熱効率やLEDラインモジュール100の設置場所等を考慮してL4:L5を変化させても良い。例えば、L4:L5は約1:1、あるいは約1:2、あるいは約2:3、あるいはその他の比でもよい。
また、本実施にの形態では、放熱フィン1121は、LED基板支持部材110の両側の端面115まで延在するものとして説明した。しかし、図1の(c)に示すように、長手方向の所定の位置に、放熱フィン1121を切り欠いた切り欠き部1123を形成しても良い。図1の(c)に示す切り欠き部1123は、点線と点線との間に存在する放熱フィン1121の部分をカットする(切り欠く)ことを示している。これにより、金属ヒートシンク112は、短手方向の空気の流れを通すことができ放熱効率を向上させることができる。切り欠き部1123は、長手方向に略直交して形成されても良いし、長手方向に対して傾斜して形成されても良い。また、複数の切り欠き部1123が、長手方向に均一に並ぶように形成されるのが好ましい。例えば、5カ所の切り欠き部1123、あるいは10カ所の切り欠き部、あるいは20カ所の切り欠き部、あるいはその他の数の切り欠き部1123を形成しても良い。また、切り欠き部1123は、形成しなくても良い。
以上のように、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、LED210を有するLED基板200を支持するLED基板支持部材110を備える光源モジュールにおいて、LED基板支持部材110は、照射方向P側に開口部1131を有し、LED基板200の両側の基板側部201を収納する一対のガイド部1137を有する基板収納部113(溝部)と、開口部1131の縁部1133から照射方向P側に徐々に傾斜するように形成された反射部111と、基板背面方向Q側に形成され、LED基板200の発する熱を放熱する金属ヒートシンク112(放熱部)とを備えるので、略正方形のLED基板あってもライン形のLED基板200であっても収納することができる。
また、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、LED基板支持部材110は、一体形成されているので、部品点数を増やすことなく、LEDの光の取り出し効率の高いLEDラインモジュール100を提供することができ、コストの低減を図ることができる。
また、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、LED基板支持部材110の両端面115に一対の端面開口部1151(ガイド開口部)を形成し、LED基板200の基板側部201は、両端面115のうちのいずれか一方の端面115に形成された端面開口部1151から挿入されガイド部1137をスライドすることにより、基板収納部113の一対のガイド部1137に収納されるので、LED基板を着脱可能に収納することができる。
また、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、金属ヒートシンク112は、基板背面方向Q側に伸びた放熱フィン1121であって両側の端面115まで延在して形成された放熱フィン1121を複数備え、複数の放熱フィン1121a〜1121eの各放熱フィン1121は、底面1134の幅方向の略中心線1132から略放射方向に伸びているので、放熱効率を向上させることができる。
また、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、開口部1131を覆う半円筒状の樹脂カバー120を備え、LED基板支持部材110は、樹脂カバー120を取り付けるカバー取付部114(カバー取付ガイド部)であって樹脂カバー120の両側辺122に形成されたカバー突起部121(側辺部)をスライドさせて取り付けるカバー取付部114(カバー取付ガイド部)を備えるので、部品点数を増やすことなく樹脂カバー120を取り付けることができる。
また、本実施の形態におけるLEDラインモジュール100によれば、基板収納部113(溝部)に直交する断面が略円形状であるので、従来のライン形蛍光灯に変わるライン形LED照明として利用することができる。
100 LEDラインモジュール、110 LED基板支持部材、111 反射部、112 金属ヒートシンク、113 基板収納部、114 カバー取付部、115 端面、120 樹脂カバー、121 カバー突起部、122 側辺、200 LED基板、201 基板側部、210 LED、210h 端のLED、1121,1121a,1121b,1121c,1121d,1121e 放熱フィン、1122 肉厚部、1123 切り欠き部、1131 開口部、1132 略中心線、1133 縁部、1134 底面、1135 側壁、1136 上面部、1137 ガイド部、1138 照射方向略中心線、1151 端面開口部。

Claims (6)

  1. 光源を有する光源基板を支持する光源基板支持部材を備える光源モジュールにおいて、
    前記光源基板支持部材は、
    前記光源の照射方向側が開口する溝部であって前記光源基板の両側の側部を収納する一対のガイド部を有する溝部と、
    前記溝部の前記開口の縁部から前記照射方向側に形成された反射部と、
    前記照射方向側の反対側に形成され、前記光源基板の発する熱を放熱する放熱部とを備えることを特徴とする光源モジュール。
  2. 前記光源基板支持部材は、一体形成されていることを特徴とする請求項1に記載の光源モジュール。
  3. 前記光源基板支持部材は、両端面を有し、
    前記溝部の一対のガイド部は、前記両端面まで延在して前記両端面に一対のガイド開口部を形成し、
    前記光源基板の両側の側部は、前記両端面のうちのいずれか一方の端面に形成された前記ガイド開口部から挿入され前記ガイド部をスライドすることにより、前記溝部の一対のガイド部に収納されることを特徴とする請求項1または2に記載の光源モジュール。
  4. 前記放熱部は、前記照射方向側の反対側に伸びた放熱フィンであって前記両端面まで延在して形成された放熱フィンを複数備え、
    前記複数の放熱フィンの各放熱フィンは、前記溝部の底面の幅方向の略中心線から略放射方向に伸びていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の光源モジュール。
  5. 前記光源モジュールは、さらに、前記開口を覆う半円筒状の樹脂カバーを備え、
    前記光源基板支持部材は、
    前記樹脂カバーを取り付けるカバー取付ガイド部であって前記樹脂カバーの両側辺である両側辺部をスライドさせて取り付けるカバー取付ガイド部を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の光源モジュール。
  6. 前記光源モジュールは、前記溝部に直交する断面が略円形状であることを特徴とする請求項5に記載の光源モジュール。
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