JP2012049064A

JP2012049064A - 照明装置

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Publication number: JP2012049064A
Application number: JP2010191860A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Sakumoto; 大輔作本; Tomoya Tabuchi; 智也田淵; Shingo Matsuura; 真吾松浦; Tsuneyuki Hirabayashi; 常幸平林; Chie Kanazawa; 千絵金澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2012-03-08
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: JP5634169B2

Abstract

【課題】外部へ効率良く放熱できる照明装置が求められている。
【解決手段】照明装置１は、上面側に開口するとともに長手方向に延在する第１の溝部３を有する長尺状の筐体５と、第１の溝部３の底面３ａから離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された実装基板７と、実装基板７の上面に配設された複数のＬＥＤランプ９と、実装基板７よりも筐体の上面側に位置して、実装基板７から離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された透明樹脂板１１とを備えている。そして、筐体５が、実装基板７および透明樹脂板１１の間に位置する第１の溝部３の側面３ａに、長手方向に延在する第２の溝部１３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光ダイオードに代表される発光素子を備えた照明装置に関するものである。照明装置は、例えば、電子ディスプレイ用のバックライト電源、蛍光ランプに好適に用いることができる。

近年、発光素子を備えた照明装置の開発が進められている。照明装置として、例えば、特許文献１に開示された線状照明装置が知られている。特許文献１に記載の照明装置は、上面側に開口する溝を有するとともに、この溝の側面に、複数のＬＥＤランプが実装された実装基板が取り付けられた長尺ケースと、実装基板の上方に位置して上記の溝の側面に取り付けられた光透過性のカバーを備えている。

発光素子はその発光時に発熱するため、発光素子が実装される実装基板は熱膨張する。この実装基板の熱膨張による応力を緩和するため、特許文献１に記載の照明装置においては実装基板の下面と長尺ケースの溝の底面との間に空間が形成されている。このように空間が形成されていることによって、実装基板が長尺ケースから剥離する、あるいは実装基板が変形する、といった事態が生じることが抑制される。

特開２０１０−４９９０２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の照明装置においては実装基板が長尺ケースの溝の側面に取り付けられており、実装基板の下面全体が長尺ケースとは接していない。従って、実装基板から長尺ケースへの放熱の効率が低下する。そのため、実装基板からの熱が溝の側面を伝って光透過性のカバーへと伝達し易くなる。結果、光透過性のカバーが変形する、あるいはカバーの光透過性が低下する、という事態が生じる可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、実装基板からカバーへの熱の伝達を抑制して、効率良く外部に放熱できる照明装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に基づく照明装置は、上面側に開口するとともに長手方向に延在する第１の溝部を有する長尺状の筐体と、前記第１の溝部の底面から離隔するように前記第１の溝部の両側面間に保持された実装基板と、該実装基板の上面に配設された複数のＬＥＤランプと、前記実装基板よりも前記筐体の上面側に位置して、前記実装基板から離隔するように前記第１の溝部の両側面間に保持された透明樹脂板とを備えている。そして、前記筐体が、前記実装基板および前記透明樹脂板の間に位置する前記第１の溝部の側面に前記長手方向に延在する第２の溝部を有することを特徴としている。

上記の態様に基づく照明装置では、筐体が、実装基板および透明樹脂板の間に位置する第１の溝部の側面に長手方向に延在する第２の溝部を有していることから、効率良く外部に放熱できる。これは、実装基板から透明樹脂板への熱の伝達経路を長くすることができるので、実装基板から透明樹脂板へ熱が伝達しにくくなるからである。そのため、実装基
板からカバーへの熱の伝達を抑制して、実装基板からの熱を筐体の下面側へと効率良く伝達することが可能となる。

本発明の一実施形態の照明装置を示す断面斜視図である。図１に示す照明装置の断面図である。図１に示す照明装置の平面図である。図１に示す照明装置におけるＬＥＤランプを示す部分断面斜視図である。図１に示す照明装置における熱の伝達経路を示す断面図である。本発明の一実施形態の照明装置の第１の変形例を示す断面図である。本発明の一実施形態の照明装置の第２の変形例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態にかかる照明装置について、図面を用いて詳細に説明する。但し、以下で参照する各図は、説明の便宜上、実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。したがって、本発明に係る照明装置は、本明細書が参照する各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

図１−５に示すように、本発明の一実施形態の照明装置１は、上面側に開口するとともに長手方向に延在する第１の溝部３を有する長尺状の筐体５と、第１の溝部３の底面３ａから離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された実装基板７と、実装基板７の上面に配設された複数のＬＥＤランプ９と、実装基板７よりも筐体の上面側に位置して、実装基板７から離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された透明樹脂板１１とを備えている。

そして、筐体５が、実装基板７および透明樹脂板１１の間に位置する第１の溝部３の側面３ｂに長手方向に延在する第２の溝部１３を有している。このような第２の溝部１３を有していることから、図５に示すように、実装基板７から透明樹脂板１１への熱の伝達経路を長くするとともに細くすることにより、実装基板７から透明樹脂板１１までの熱抵抗を大きくすることができる。そのため、実装基板７から透明樹脂板１１へ熱が伝達しにくくなる。従って、透明樹脂板１１が変形する、あるいは透明樹脂板１１の光透過性が低下する、という事態が生じる可能性を抑制することができる。なお、図５において、熱の伝達経路を黒矢印にて模式的に表している。

さらに、筐体５が、実装基板７および透明樹脂板１１の間に位置する第１の溝部３の側面３ｂに、長手方向に延在する第２の溝部１３を有していることにより、ＬＥＤランプ９から第１の溝部３の側面３ｂの方向に放射される光およびＬＥＤランプ９から透明樹脂板１１で反射されて第１の溝部３の側面３ｂの方向に放射される光は、第２の溝部１３の内側に入射されるとともに第２の溝部１３の内側で乱反射される。この乱反射に起因する第２の溝部１３の光吸収により、照明装置１は、ＬＥＤランプ９から直接、透明樹脂板１１を介して所望の配光を有する光を放射することができる。即ち、ＬＥＤランプ９から第１の溝部３の側面３ｂの方向に放射される光およびＬＥＤランプ９から透明樹脂板１１で反射されて第１の溝部３の側面３ｂの方向に放射される光が第１の溝部３の両側面３ｂ間に反射され、透明樹脂板１１を介して照明装置１１の外部に放射されるとともに、照明装置１の配光が変わることが抑制される。

本実施形態の照明装置１は長尺状の筐体５を備えている。筐体５は、上面側に開口するとともに長手方向に延在する第１の溝部３を有している。そのため、長尺状の筐体５の長
手方向に垂直な面で断面視した場合に、筐体５は、上面側に開口するコ字状の形状となっている。

第１の溝部３は、筐体５の上面側に開口するとともに筐体５の長手方向の両側面に対して開口している。第１の溝部３のなかに実装基板７、複数のＬＥＤランプ９および透明樹脂板１１が配設されている。このように第１の溝部３が筐体５の長手方向の両側面に対して開口している場合、ＬＥＤランプ９を封止するために、例えば、筐体５の長手方向の両側面にＬＥＤランプ９を封止するキャップを実装していることが好ましい。

なお、第１の溝部３は、筐体５の上面側に開口するとともに筐体５によって長手方向および短手方向の側面が形成されていてもよい。言い換えれば、筐体５の上面側に長手方向に延在する凹部を形成することによって第１の溝部３が形成されていてもよい。

また、筐体５は、実装基板７および透明樹脂板１１の間に位置する第１の溝部３の側面３ｂに、長手方向に延在する第２の溝部１３を有している。このように、実装基板７および透明樹脂板１１の間に位置する第１の溝部３の側面３ｂに、第１の溝部３に対して開口する第２の溝部１３を有していることから、実装基板７から透明樹脂板１１への熱の伝達経路を長くすることができる。

また、このような第２の溝部１３を有していることから、長尺状の筐体５の長手方向に垂直な面で断面視した場合に、第２の溝部１３が形成されている部分における筐体５の厚みが相対的に小さくなる。そのため、実装基板７から、筐体５における実装基板７と接する部分に伝わった熱は、透明樹脂板１１が保持されている筐体５の上面側には伝達しにくくなる。

筐体５は、長手方向に垂直な断面において、実装基板７よりも筐体５の上面側に位置する部分の厚みが実装基板７よりも筐体５の下面側に位置する部分の厚みよりも小さいことが好ましい。このような場合には、筐体５における実装基板７と接する部分に伝わった熱が、透明樹脂板１１が保持されている筐体５の上面側にはさらに伝達しにくくなるとともに、筐体５の下面側には相対的に熱が伝達しやすくなるからである。

特に、第２の溝部１３が形成されている個所だけでなく、筐体５は、長手方向に垂直な断面において、実装基板７よりも筐体５の上面側に位置する部分全体の厚みが実装基板７よりも筐体５の下面側に位置する部分全体の厚みより小さいことが好ましい。このような場合には、筐体５における実装基板７と接する部分に伝わった熱が、透明樹脂板１１が保持されている筐体５の上面側にはより一層伝達されにくくなるとともに、筐体５の下面側には相対的に熱がより一層伝達されやすくなるからである。

また、筐体５は、筐体５および実装基板７の長手方向に垂直な断面において、第２の溝部１３が形成された部分における厚みが最も小さいことがさらに好ましい。このような場合には、第２の溝部１３が形成されている個所において、実装基板７から透明樹脂板１１へと伝達される熱の流れをより確実に抑制することができるからである。

また、第２の溝部１３は、内面が実装基板７から離隔していることが好ましい。第２の溝部１３を有していることによって、実装基板７から筐体５の上面側へと伝わる熱の流れを阻害することができる。このとき、第２の溝部１３の内面が実装基板７から離隔している場合には、実装基板７から第２の溝部１３へと直接に熱が伝わることが抑制できる。言い換えれば、より確実に実装基板７から透明樹脂板１１への熱の伝達経路を長くすることができる。

図６に示すように、第２の溝部１３は、筐体５および実装基板７の長手方向に垂直な断面において、第１の溝部３に対して開口し、底面及び一対の側面を有するコ字状の形状であってもよいが、図２に示すように、第２の溝部１３は、筐体５および実装基板７の長手方向に垂直な断面において、内面が曲線形状であることが好ましい。第２の溝部１３を有していることによって、実装基板７から筐体５の上面側へと伝わる熱の流れを阻害することができる。

しかしながら、筐体５における第２の溝部１３が形成された部分において、上述の通り、熱の流れを阻害していることから、筐体５における第２の溝部１３が形成された部分には、相対的に大きな熱応力が加わりやすい。第２の溝部１３の内面が曲線形状である場合には、上述の熱応力が第２の溝部１３の内面の一部に過度に集中することが抑制されるので、筐体５の耐久性を向上させることができる。

また、第２の溝部１３が形成されている部分における筐体５の厚みが相対的に小さいため、筐体５の側面に外部から応力が加わった場合、筐体５のこの部分が相対的に弾性変形しやすい。しかしながら、上述の通り、第２の溝部１３の内面が曲線形状である場合には、第２の溝部１３の一部に応力が集中することが抑制される。そのため、筐体５の耐久性を向上させることができる。

また、筐体５および実装基板７の長手方向に垂直な断面において、第２の溝部１３の底面が、透明樹脂板１１の側面よりも側方に位置していることが好ましい。このように第２の凹部１３が形成されている場合には、より確実に実装基板７から透明樹脂板１１への熱の伝達経路を長くすることができるからである。

筐体５としては、熱伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、ステンレス、アルミニウムもしくは銅のような金属、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムもしくは酸化イットリウムのようなセラミックス、または、樹脂を用いることができる。特に熱伝導性に優れ、形状を安定して保つことのできるアルミニウムを用いることが好ましい。

本実施形態の照明装置１は、第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された長板状の実装基板７を備えている。また、実装基板７は第１の溝部３の底面３ａから離隔するように配設されている。このように、実装基板７と第１の溝部３の底面３ａとが離隔していることから、ＬＥＤランプ９から生じた熱によって実装基板７が熱膨張した場合であっても、この熱膨張による応力を緩和することができる。

さらに、実装基板７から筐体５の下面側における筐体５の熱容量が、第１の溝部３の底面３ａから側部３ｂにかけて大きくなるとともに、実装基板７から筐体５の下面側における筐体５の内側および外側における放熱面積が、第１の溝部３の底面３ａから側部３ｂにかけて大きくなることから、ＬＥＤランプ９から生じた熱は、透明樹脂板１１が保持されている筐体５の上面側にはより一層伝達されにくくなるとともに、筐体５の下面側には相対的に熱がより一層伝達されやすくなる。なお、本実施形態の長尺状の筐体５における長手方向および長板状の実装基板７における長手方向は、同一の方向としている。

実装基板７の側面を第１の溝部３の側面３ｂに接合することによって実装基板７を保持してもよいが、本実施形態の照明装置１のように、第１の溝部３の側面３ｂに凸部３ｃを形成して、第１の溝部３の側面３ｂと実装基板７の側面とが接するとともに凸部３ｃと実装基板７の下面とが接するように実装基板７が第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持されていることが好ましい。実装基板７が、側面および下面の２方向から筐体５に保持されるので、実装基板７を安定して保持することができる。また、実装基板７と筐体５との接合面
を大きくすることができるので、実装基板７から筐体５への熱の伝達を効率良く行うことができる。

また、凸部３ｃが、実装基板７の上面ではなく実装基板７の下面に接していることから、透明樹脂板１１が保持された筐体５の上面側よりも筐体５の下面側へと実装基板７からの熱を伝達しやすくなる。そのため、透明樹脂板１１へと伝わる熱を小さくすることができる。

さらに、第１の溝部３の側面３ｂに凸部３ｃが形成されている場合には、実装基板７が上面から下面に向かって貫通するネジ止め孔を有し、このネジ止め孔に挿入されたネジによって実装基板７が筐体５に固定されることが好ましい。これにより、さらに強固に実装基板７を安定して保持することができる。

実装基板７としては、ＬＥＤランプ９を実装することができる部材であれば特に限定されるものではない。ＬＥＤランプ９から生じる熱を効率良く放熱するため、筐体５と同様に、熱伝導性の良好な部材を用いることが好ましい。具体的には、ＬＥＤランプ９が実装される面に絶縁層を介して形成された配線パターンを有するステンレス、アルミニウムもしくは銅のような金属、ＬＥＤランプ９が実装される面に配線パターンが形成された酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムもしくは酸化イットリウムのようなセラミックス、または、樹脂を用いることができる。特に熱伝導性に優れ、形状を安定して保つことのできるＬＥＤランプ９が実装される面に絶縁層を介して形成された配線パターンを有するアルミニウムを用いることが好ましい。

本実施形態の照明装置１は、実装基板７の上面に配設された複数のＬＥＤランプ９を発光装置９として備えている。本実施形態におけるＬＥＤランプ９は、図４に示すように、基体１７と、基体１７の上面に配設された発光素子１９と、基体１７の上面であって発光素子１９を囲むように配設された枠体２１と、枠体２１上に配設された波長変換部材２３とを備えている。発光素子１９が発する光がＬＥＤランプ９の上方に向かって放出される。

本実施形態の照明装置１においては、図３に示すように、複数のＬＥＤランプ９がそれぞれ所定の間隔をあけて筐体５および実装基板７の長手方向に延びる仮想直線上に沿って配設されている。このように、一定の間隔をあけて複数のＬＥＤランプ９が配設されていることによって照明装置１の輝度ムラを小さくすることができる。

なお、本実施形態におけるＬＥＤランプ９は仮想直線Ｘ上に沿って一列に配設されているが特にこれに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、複数のＬＥＤランプ９が二列に配設されていても何ら問題ない。

本実施形態の照明装置１は、実装基板７よりも筐体５の上面側に位置して、実装基板７から離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持された板形状の透明樹脂板１１を備えている。本実施形態において、透明樹脂板１１はＬＥＤランプ９を保護するカバー部材として用いられている。ＬＥＤランプ９から発光された光は、透明樹脂板１１を通過して外部に放出される。

透明樹脂板１１が実装基板７およびＬＥＤランプ９から離隔していることから、実装基板７およびＬＥＤランプ９から透明樹脂板１１へ直接に熱が伝わることが抑制されている。また、透明樹脂板１１が実装基板７から離隔していることから、ＬＥＤランプ９から生じた熱によって実装基板７が熱膨張した場合であっても、この熱膨張による応力を緩和することができる。

透明樹脂板１１は実装基板７から離隔するように第１の溝部３の両側面３ｂ間に保持されていればよいが、本実施形態の照明装置１においては、筐体５が、第２の溝部１３よりも上面側に位置する第１の溝部３の側面３ｂに、長手方向に延在する透明樹脂板１１を保持するための第３の溝部２５を有し、この第３の溝部２５に透明樹脂板１１が挟まれている。このように、筐体５が第３の溝部２５を有し、この第３の溝部２５に透明樹脂板１１が挟まれていることによって、透明樹脂板１１を安定して保持することができるので、透明樹脂板１１の位置ずれを抑制することができる。

ＬＥＤランプ９の発光面である上面と透明樹脂板１１の下面とが平行であることが好ましい。このようにＬＥＤランプ９及び透明樹脂板１１が位置している場合には、ＬＥＤランプ９から放射された光が、透明樹脂板１１の下面で反射されることを抑制できる。そのため、光出力を向上させることができる。

特に、ＬＥＤランプ９および透明樹脂板１１は、筐体５および実装基板７の長手方向に垂直な断面において、ＬＥＤランプ９の光軸と透明樹脂板１１の下面に垂直な方向の中心軸とが一致することが好ましい。このような場合には、ＬＥＤランプ９から放射された光が、透明樹脂板１１の下面で反射されることをより一層抑制できる。そのため、光出力をさらに向上させることができる。

透明樹脂板１１としては、厳密に透明である必要はないが光透過性の良好な樹脂部材を用いることが好ましい。具体的には、透明樹脂板１１として、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂又はエポキシ樹脂を用いることができる。

実装基板７の下面には、抵抗またはコンデンサのような電子部品や外部電源からの電源コードに接続されるコネクタを実装してもよい。このような電子部品が内蔵されていることによって、ＬＥＤランプ９の光量などを調整することができる。また、電子部品としてＬＥＤランプ９の光出力を制御するための電子回路を備えたものを用いてもよい。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何ら差し支えない。

例えば、本実施形態の照明装置１においては、筐体５の、第１の溝部３が開口する面を便宜的に上面としている。そのため、照明装置１として筐体５の上面が常に上方向に位置していることに限定されるものではない。具体的には、本実施形態の照明装置１を天井に埋め込むことにより照明として用いる場合には、実際の上下方向と、上記した本実施形態の照明装置１の説明にかかる上下方向とが反転する。このように、上記の説明における照明装置１の上下方向と、実際の照明装置１の使用状況における上下方向とが異なっていても何ら問題ない。

１・・・照明装置
３・・・第１の溝部
３ａ・・・底面
３ｂ・・・側面
３ｃ・・・凸部
５・・・筐体
７・・・実装基板
９・・・ＬＥＤランプ（発光装置）
１１・・・透明樹脂板
１３・・・第２の溝部
１７・・・基体
１９・・・発光素子
２１・・・枠体
２３・・・波長変換部材
２５・・・第３の溝部

Claims

上面側に開口するとともに長手方向に延在する第１の溝部を有する長尺状の筐体と、
前記第１の溝部の底面から離隔するように前記第１の溝部の両側面間に保持された実装基板と、
該実装基板の上面に配設された複数のＬＥＤランプと、
前記実装基板よりも前記筐体の上面側に位置して、前記実装基板から離隔するように前記第１の溝部の両側面間に保持された透明樹脂板とを備え、
前記筐体は、前記実装基板および前記透明樹脂板の間に位置する前記第１の溝部の側面に、前記長手方向に延在する第２の溝部を有することを特徴とする照明装置。
前記第２の溝部は、内面が前記実装基板から離隔していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記第２の溝部は、前記長手方向に垂直な断面において、内面が曲線形状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記筐体は、前記長手方向に垂直な断面において、前記実装基板よりも前記筐体の上面側に位置する部分の厚みが前記実装基板よりも前記筐体の下面側に位置する部分の厚みよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記筐体は、前記長手方向に垂直な断面において、前記第２の溝部が形成された部分における厚みが最も小さいことを特徴とする請求項４に記載の照明装置。
前記ＬＥＤランプの発光面である上面と前記透明樹脂板の下面とが平行であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記ＬＥＤランプおよび前記透明樹脂板は、前記長手方向に垂直な断面において、前記ＬＥＤランプの光軸と前記透明樹脂板の下面に垂直な方向の中心軸とが一致することを特徴とする請求項６に記載の照明装置。