JP2012043706A - 発光装置および照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配光の広がりと放熱性の向上が期待できる発光装置および照明装置を提供する。
【解決手段】セラミック基板上にベアチップを配設したＬＥＤモジュール１２を取り付ける一方、装置本体に固定される取付板１０を有する複数の発光ユニット８を、環状に配設した。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態は発光装置および照明装置に関する。

一般に、道路や公園などの主に屋外で街路灯や庭園灯等として使用される照明装置は、道路や公園等に設置された支柱上の高所に取り付けられ、光源として蛍光ランプを用いたものが知られている（例えば特許文献１参照）。

そして、近年、このような屋外照明用の照明装置では、光源として小型高輝長寿命でランプ（光源）交換の回数を減少できるＬＥＤ（発光ダイオード）照明装置が望まれている。

特開２００５−２１６５０９号公報

しかしながら、一般的に、ＬＥＤが基板にＬＥＤチップを実装した構成である場合には、その照射光が主に基板実装面からの照射となり、蛍光ランプと同様の全方向の広がりを持っていないことが多い。

このために特許文献１記載の照明装置の光源のみを蛍光ランプからＬＥＤに単に置換するのみで照明器具（照明装置本体）を変えない場合には、街路灯などの照明装置としての配光に広がりを持たすことは困難である。

また、一般的に、光源として蛍光ランプやＨＩＤ（高機能）ランプを用いたこの種の照明装置では、その照明器具の放熱性が必ずしも良好ではない。しかし、ＬＥＤ自体は、その発光の発熱量が少ないものの、熱に弱く、放熱性が低い場合には、効率の低下や寿命の短縮を招くという特徴を有する。

このために、放熱性が必ずしも高くない従来の蛍光ランプ用の照明器具をそのまま使用した場合には、ＬＥＤの効率の低下や寿命の短縮を招く虞がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、配光の広がりと放熱性の向上が期待できる発光装置および照明装置を提供することを目的とする。

本実施形態によれば、発光モジュールを取り付ける一方、装置本体に固定される取付板を有する複数の発光ユニットを、環状に配設している。

本実施形態によれば、配光の広がりと放熱性の向上が期待できる。

第１の実施形態に係る発光装置の正面図。 第２の実施形態に係る照明装置の一部切欠正面図。 図２で示す照明装置の拡大縦断面図。 図２で示す照明装置の底面図。 図１で示す発光装置の取付板の正面図。 図１で示す発光装置の取付板の側面図。 前板の正面図。 図１で示すＬＥＤモジュールとその周辺部の拡大図。 図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。 図８のＸ−Ｘ線断面図。 第３の実施形態の照明装置の一部切欠側面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

図２は第２の実施形態に係る照明装置１の一部切欠正面図である。この図２で示すように照明装置１は、例えば街路灯等として使用されるものであり、アルミニウム製筐体の照明装置本体２の図中下端外周部を、ポール３の複数、例えば３本のアーム４，４，４により支持している。ポール３は、その下端部を地上の図示しない基礎台上立設し、その上端部に、周方向等分配置（例えば中心角各１２０°の位置）にて３本のアーム４，４，４を上方に向けて、漸次拡開する角度で一体的に設けている。

照明装置本体２は、ドーム状の上蓋部２ａに、偏平円筒状の投光部２ｂを配設している。上蓋部２ａは、軸方向両端（図２では上下方向）を開口した円筒状部２ａ１の図中上端に、図中上方にドーム状に膨出するドーム部２ａ２を一体に連成することにより形成されている。円筒状部２ａ１は、その図中下端に、投光部２ｂに外嵌する嵌合部を形成している。

図３にも示すように投光部２ｂは、その中央部に、例えば円形の投光用開口２ｂ１を形成し、この投光用開口２ｂ１に高質ガラスや透明性のアクリルなどの透光プレート５を配設している。投光部２ｂの外周部には、上記３本のアーム４，４，４の図中上端部と上蓋部２ａの円筒状部２ａ１とに、ボルトのねじ込み等によりそれぞれ締結するための締結部を形成している。

また、投光部２ｂは、照明装置本体２内の透光プレート５の内方（図２、図３では上方）に、上方に向けて漸次縮径する円筒状の反射筒６を、ドーム部２ａ２の中心Ｏと同心状に配設している。反射筒６は、少なくともその内面を反射面に形成している。さらに、この反射筒６の内方（図２、図３では上方）には、発光装置７を配設している。

図１，４に示すように、発光装置７は平面形状がほぼ扇形の発光ユニット８の複数、例えば１０個を、多角形（例えば１０角形）の中央板９ａの外周にて円形環状に配設している。各発光ユニット８は、その内周側を中央板９ａにより固定する一方、その外周側端部１０ａ４をユニット取付板９ｂにねじ止めにより取り付けている。

各発光ユニット８は、ユニット取付板９ｂ、図５、図６で示す取付板１０、図７で示す前板１１および図８で示すＬＥＤモジュール１２を具備している。

図５，図６で示すように、取付板１０は、放熱性の良好な金属の一例であるアルミニウム板等からなり、各ＬＥＤモジュール１２を照明装置本体２のドーム状の上蓋部２ａの内面に固定するとともに、ＬＥＤモジュール１２の発熱を放熱させる機能を有する。すなわち、取付板１０は、アルミニウム製の先細帯板の長手方向左右両端部を、一面側にほぼ直角に折曲してコ字状に形成し、その長手方向中間部に位置する平面形状がほぼ台形状のウェブ１０ａの両側に、図６中、左右一対の脚部１０ｂ，１０ｃを一体に形成する。さらに、これら一対の脚部１０ｂ，１０ｃは、その折曲先端部１０ｂ１，１０ｃ１をドーム中心Ｏ側にほぼ直角に折曲している。

すなわち、図３に示すように、左右一対の脚部１０ｂ，１０ｃの各折曲先端部１０ｂ１，１０ｃ１は、上蓋部２ａのドーム状の曲面に密着するように、そのドーム状曲面に沿って、ドーム中心Ｏ側へ折曲されている。

そして、これら各取付板１０の各折曲先端部１０ｂ１，１０ｃ１は、シリコーン樹脂等からなる伝熱シート１６を介して、ドーム状の上蓋部２ａの湾曲内面に固着される。また、ドーム中心Ｏ側に延在する各折曲先端部１０ｂ１は、多角形の中央板９ａとドーム状の上蓋部２ａの内面とにより挟持される。中央板９ａは、ドーム状の上蓋部２ａの内面に立設された複数のボス部ｂにねじ止めされて固定される。

図５，図６で示すように、各取付板１０は、そのウェブ１０ａに、後述する複数の共締め用ねじがねじ込まれる共締め用ねじ孔１０ａ１，１０ａ１，…と、図８で示すＬＥＤモジュール１２の複数の絶縁被覆電線のリード線１３，１３を挿通させるリード線挿通孔１０ａ２を形成している。

また、各取付板１０は、そのウェブ１０ａを、ドーム中心Ｏ側の内周側の高さの方が外周側の高さよりも所要高さ低くなるように傾斜させている。その傾斜角は、照明装置本体２の上蓋部２ａの中心Ｏを通る垂直中心軸に直交する水平軸に対して１０〜２０°に形成されている。この台形状のウェブ１０ａの図３前面（図６では下面）には、そのウェブ１０ａの平面形状とほぼ同形、同大（または若干小形）の前板１１が共締め用ねじにより共締めされて一体的に締結される。

図７に示すように、前板１１は、アルミニウム製平板により、ほぼ台形状に形成され、各ＬＥＤモジュール１２のセラミック基板１２ａとほぼ同一の厚さを有している。前板１１のほぼ中央部にはＬＥＤモジュール１２のセラミック基板１２ａが嵌入される矩形の窓孔１１ａが形成され、さらに、この窓孔１１ａの図７中左側には、前側リード線挿通孔１１ｂが形成されている。また、窓孔１１ａの図中上方と下方とに一対の前側共締め用ねじ孔１１ｃ，１１ｃがそれぞれ形成されている。前側共締め用ねじ孔１１ｃ，１１ｃは取付板１０のウェブ１０ａの共締め用ねじ孔１０ａ１，１０ａ１と対応する位置にて同心状に形成されている。前板１１は取付板１０のウェブ１０ａ上に、これらの共締め用ねじ孔１０ａ１，１０ａ１と１１ｃ，１１ｃにねじ込まれる図８で示す複数の共締め用ねじ１４ａ，１４ｂにより共締めされて一体的に締結される。

また、取付板１０は、ウェブ１０ａの外端部１０ａ４（図５、図６では右端部）に、図１，図４に示すユニット取付板９ｂにねじ止めする止めねじ９ｃに螺合する複数のねじ孔１０ａ５，１０ａ５を形成している。

図１、図４に示すようにユニット取付板９ｂはアルミニウム製平板により、多角形、例えば８角形に形成され、その中央部に、複数、例えば１０個の発光ユニット８，８，…をそれぞれ嵌入させる十角形の透孔９ｂ１を形成し、この透孔９ｂ１の外縁部に、各発光ユニット８，８，…をねじ止めして固定するように形成している。そして、ユニット取付板９ｂは、図１、図４中、上下両端部９ｂ２，９ｂ３を複数の固定ねじ９ｅ，９ｅにより、上蓋部２ａの内面に一体に立設されたボス部ｂにねじ止めされて、上蓋部２ａの内面に固定される。

図８に示すように各ＬＥＤモジュール１２は、前板１１の板厚とほぼ等しい板厚の絶縁基板の一例である白色矩形のセラミック基板１２ａの前面上に、ＬＥＤ発光部１２ｂを形成している。このＬＥＤ発光部１２ｂは、例えばＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）により青黄色系擬似白色発光ダイオードに構成されており、セラミック基板１２ａの前面上に、銅箔等により所要形状の配線パターン５ｆを形成すると共に、例えば青色発光の複数のＬＥＤベアチップ１２ｄ，１２ｄ，…を、例えば１４行１２列のマトリクスに配列して固着し、これらＬＥＤベアチップ１２ｄ，１２ｄ，…をワイヤボンディングにより配線パターン１２ｃに電気的に接続している。配線パターン１２ｃは、コネクタ１２ｅの二次側に接続されている。コネクタ１２ｅの一次側には、＋−極の２線一対の絶縁被覆リード線１３，１３が接続されている。これら＋−極の２線一対の絶縁被覆リード線１３，１３は、前板１１と取付ウェブ１０ａの両リード線挿通孔１１ｂ、１０ａ２を挿通して取付板１０のウェブ１０ａの背面側に延在する。

そして、これらＬＥＤベアチップ１２ｄ，１２ｄ，…と配線パターン１２ｃ上を、黄色発光の蛍光体を含有したシリコーン樹脂を封止体として被着することにより封着し、セラミック基板１２ａ上に固着している。なおセラミック基板１２ａは、その外部に露出する表面に白色塗料を塗布することにより、局所的に白色に構成してもよい。

図１，図７および図８に示すように左右一対の押えばね１５ａ，１５ｂは、金属製の板ばねにより構成されており、共締め用ねじ１４ａ，１４ｂを挿通させる挿通孔１５ａ，１５ｃを形成した一端部に、例えば図８中、内，中，外側の３本の、板状の指１５ｄ，１５ｅ，１５ｆを図８中、横方向に所要の間隔を置いて一体に並設している。

図９，図１０に示すように中指１５ｅは、その長手方向中間部を外方（図９，図１０では上方）に突出させたヘの字状に折曲され、そのヘの字状の自由先端部を、セラミック基板１２ａの前面（図９，図１０では上面）をその背面側の取付板１０のウェブ１０ａに弾性的に押し付け、セラミック基板１２ａの前面を、その背面側の取付板１０のウェブ１０ａ側に弾性的に押し付けることにより弾性的に支持し、さらに、その先方の先端部はセラミック基板１２ａの上面から上方へ反転するように若干湾曲している。

図１０に示すように外指１５ｆは、前板１１の前面とほぼ面一をなすセラミック基板１２ａの前面上に密着した状態でほぼ直線状に延在してセラミック基板１２ａの前面を、その背面側の取付板１０側に弾性的に押し付けることにより弾性的に支持している。

内指１５ｄは、セラミック基板１２ａの前面上に延在せずに、その手前の前板１１の前面上で終端し、前板１１の前面を、その背面側の取付板１０のウェブ１０ａ側へ弾性的に押し付けるように弾性的に密着している。

そして、各ＬＥＤモジュール１２のコネクタ１２ｅに接続された複数対の絶縁被覆リード線１３，１３は図示省略のハーネスに集合されて、ポール３内に配設された図示しない点灯装置および電源装置に電気的に接続される。但し、これら点灯装置および電源装置は照明装置本体２内に配設してもよい。

したがって、点灯装置によりＬＥＤモジュール１２，１２，…が点灯されて発光すると、その発光が反射筒６により反射され、または直接透光プレート５を透過して、その下方等へ投光される。

そして、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…はドーム状の上蓋部２ａの中心Ｏに対して、円形環状且つ同心状に配設されているので、透光プレート５から下方へ照射される配光は円形となる。このために配光の均一性の向上を図ることができる。

また、これらＬＥＤモジュール１２，１２，…のセラミック基板１２ａはドーム状の上蓋部２ａの中心Ｏに向けて漸次低くなるように傾斜する各取付板１０のウェブ１０ａ上に配置されているので、各ウェブ１０ａと同様の傾斜角（例えば１０〜２０°）で傾斜している。このために、円形環状の直径方向で対向するＬＥＤモジュール１２，１２，…からの照射光は、照明装置本体２の中心Ｏを垂直方向に通る垂直中心軸を中心にして交差するクロス配光が可能となる。このために、中心Ｏを垂直方向に通る垂直中心軸Ｏの外径方向に広がる広角配光が可能となる。

さらに各発光ユニット８は、ＬＥＤモジュール１２を取り付けている高熱伝導性の取付板１０の折曲先端部１０ｂ１，１０ｃ１を、伝熱シート１６を介して上蓋部２ａの内面に密着させているので、各発光モジュール１２の発熱を上蓋部２ａに高い熱伝導率で上蓋部２ａに熱伝導させることができる。そして照明装置本体２の外面は外気に露出しているので、この照明装置本体２の外面から外気へ放熱することができる。

また、ドーム状の上蓋部２ａの湾曲内面に密着する取付板１０の各折曲先端部１０ｂ１，１０ｃ１は、ドーム状の上蓋部２ａの湾曲内面に適合して、その中心Ｏ周りに環状に配置されているので、ドーム状の上蓋部２ａの湾曲内面に密着する密着面積の増大を図ることができる上に、その密着面積を周方向でほぼ均等にすることができる。このために、上蓋部２ａの熱分布の均等化を図ることができるので、熱の集中を抑制することができる。

このために、照明装置本体２から外気へ放熱される方熱性をさらに向上させることができる上に、熱の集中による不具合を低減できる。

そして発光装置７を、複数の発光ユニット８，８，…に分割し、ユニット化したので、これら発光ユニット８を円環状に配設する際の位置決めと組付けの容易性を向上させることができる。また、各発光ユニット８，８，…は、同形同大に形成されているので、これら発光ユニット８，８，の量産が可能であり、照明装置１としての全体の製造コストの低減を図ることができる。

さらに、複数の発光ユニット８，８，…を予めユニット取付板９ｂにねじ止め等により取り付けておくことにより、複数の発光ユニット８，８，…を照明装置本体２に取り付ける際の取付性の向上を図ることができる。

また、この照明装置１は、透光プレート５側に向けて拡開する反射筒６を具備しているので、円環状配置のＬＥＤモジュール１２，１２，…から反射筒６の内面反射面に照射された光は、その内面反射面で反射されて透光プレート５側へ照射される。これにより、照射光の少なくとも一部を制光できる。

そして、この照明装置１によれば、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…を前面板１１の複数の窓孔１１ａ，１１ａ，…内に挿入し、各対の押えばね１５ａ，１５ｂを共締め用ねじ１４ａ，１４ｂ，…によりねじ止めすることにより、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…を位置決めし、固定すると共に、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…を照明装置本体２に取り付けるので、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…を、従来のように、そのセラミック基板１２ａに形成したねじ挿通孔のねじ止めにより１個ずつ固定する場合よりも、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…を簡単迅速かつ正確に位置決めし、照明装置本体２に組み付けることができる。このために、複数のＬＥＤモジュール１２，１２，…の組付け性の向上を図ることができる。

さらに、各ＬＥＤモジュール１２の外周囲を前板１１の各窓孔１１ａにより囲み、押えばね１５ａ，１５ｂと取付板１０とにより、これら板厚方向に弾性的に挟持するので、各ＬＥＤモジュール１２の支持の確実性の向上を図ることができる。

また、穴明け加工等の加工が必ずしも容易ではないセラミック基板１２ａには、取付用のねじ挿通孔等を形成しないので、セラミック基板１２ａの製造効率の向上を図ることができると共に、そのねじ挿通孔内にねじを挿通してねじ止めする場合のセラミック基板１２ａの割れ等の破損を未然に防止できる。

さらに、発光装置７よれば、押えばね１５ａ，１５ｂにより各ＬＥＤモジュール１２，１２，…を取付板１０側に弾圧することにより、これらＬＥＤモジュール１２と取付板１０との密着度を向上させることができる。このために、取付板１０を介して照明装置本体２に伝熱し、照明装置本体２の外面から外気へ放熱させる放熱量の一層の増大を図ることができる。

また、各対の押えばね１５ａ，１５ｂにより、各ＬＥＤモジュール１２，１２，…を、ほぼ面一で弾性的に押圧するので、ＬＥＤモジュール１２，１２，…の前面を、例えばその前面よりも低い箇所から弾性的に支持するように構成する場合に比して、押えばね１５ａ，１５ｂの形状の簡単化を図ることができ、その分、製造効率の向上を図ることができると共に、押えばね１５ａ，１５ｂのばね力の軽減を図ることができるので、その分、押えばね１５ａ，１５ｂの大形化を抑制することができる。

さらに、ＬＥＤモジュール１２，１２，…の発熱を受ける取付板１０と前板１１とを止めねじによる共締めで一体的に締結して両者間の密着度を高めているので、これら両者の熱伝導の均熱性の向上を図ることができる。

図１１は、第３の実施形態に係る照明装置１Ａの一部切欠側面図である。この照明装置１Ａは、図２で示す複数のアーム４，４，４を有するポール３を、横アーム４Ａを有するアーム型のポール３Ａに置換した点に特徴が有り、これ以外の構成は図２で示す照明装置１と同様である。

すなわち、アーム型のポール３Ａは、その上端部側面に、水平方向に延在する横アーム４Ａを一体または一体的に設け、この横アーム４Ａの自由先端部に、上記照明装置本体２の側面を図示省略の取付け金具により取付け固定している。なお、横アーム４Ａは複数本でもよく、ポール３Ａに取り付けた複数本の横アーム４Ａに照明装置本体２をそれぞれ取り付けるように構成してもよい。

また、前板１１の厚さはＬＥＤモジュール１２のセラミック基板１２ａの厚さと略同じであることが好ましいが、それ以上でもそれ以下でもよく、セラミック基板１２ａの横ずれを防止できる厚さであればよい。また、前板１１の窓孔１１ａの大きさについても窓孔１１ａ内でＬＥＤモジュール１２の横ずれを防止できる大きさであればよい。

さらにまた、セラミック基板１２ａの基板としての素材については、セラミック以外の金属や、ガラスエポキシ、紙フェノール等、どのようなものでもよい。また、これら基板に配設されるＬＥＤチップ等の発光素子の個数は１個以上であればよい。

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…照明装置、２…照明装置本体、７…発光装置、８…発光ユニット、１０…取付板、１１…前板、１１ａ…窓孔、１２…ＬＥＤモジュール１２ａ…セラミック基板、１２ｂ…ＬＥＤ発光部、１３…リード線、１４ａ，１４ｂ…共締め用ねじ、１５ａ，１５ｂ…押えばね、１６…伝熱シート。

Claims (4)

1. 基板上に発光素子を配設した複数の発光モジュールを取り付ける一方、装置本体に固定される取付板を有する複数の発光ユニットを、環状に配設したことを特徴とする発光装置。
2. 前記発光ユニットは、その環状配置の外周側から中心側に向けて漸次低くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１の記載の発光装置。
3. 前記取付板は、
   発光モジュールの基板に対応した窓孔を有し、窓孔内に基板を位置させて取付板に固定される前板と；
   前板に配設され、発光モジュールを取付板側に弾性的に押圧して支持する押えと；
   を具備していることを特徴とする請求項１または２の記載の発光装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１記載の発光装置と；
   発光モジュールを点灯させる点灯装置と；
   発光装置が配設された照明装置本体と；
   を具備していることを特徴とする照明装置。

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