JP2012142119A - 発光装置及び照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】固定手段と発光素子との絶縁距離を確保して発光素子が破壊されるのを抑制するとともに、基板のスペースを有効に利用して小形化が可能であり、また、発光素子の放熱性を向上できる発光装置及びこの発光装置が配設された照明装置を提供する。
【解決手段】本発明は、基板３１と、この基板３１の表面上に形成され、熱拡散性を有する配線パターン３４と、前記基板３１の外周縁部に複数設けられる金属製の固定手段３３と、この固定手段３３から所定の範囲で、かつ前記配線パターン３４に侵入するように形成された絶縁領域３６ａ〜３６ｆと、前記配線パターン３４に接続されて基板３１に複数実装されるとともに、そのうちの少なくとも一部が隣接する絶縁領域３６ａ〜３６ｆ間に配置された発光素子３１とを備える発光装置３である。
【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を光源として用いる発光装置及び照明装置に関する。

近時、ＬＥＤの高出力化、高効率化及び普及化に伴い、光源としてＬＥＤを用いた屋内又は屋外で使用される長寿命化が期待できる照明装置が開発されている。このような照明装置は、ＬＥＤを基板に複数実装して所定の光量を得るようにしたもので、例えば、基板は、照明装置本体内に固定して配設される。
この場合、基板の固定には、長期間にわたって確実な固定状態を維持するため、固定手段として一般的には、金属製の取付ねじが用いられる。

特許第３９７２０５６号公報 特開２０１０−２８２７６２号公報

しかしながら、上記のような照明装置においては、例えば、雷サージ等の高電圧に対して絶縁性能が不足で、高電圧が取付ねじに印加されると、取付ねじを介してＬＥＤに過電圧がかかりＬＥＤが破壊されてしまうという課題を有していた。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、固定手段と発光素子との絶縁距離を確保して発光素子が破壊されるのを抑制するとともに、基板のスペースを有効に利用して小形化が可能であり、また、発光素子の放熱性を向上できる発光装置及びこの発光装置が配設された照明装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による発光装置は、基板と、この基板の表面上に形成され、熱拡散性を有する配線パターンと、前記基板の外周縁部に複数設けられる金属製の固定手段とを備えている。

また、固定手段から所定の範囲で、かつ前記配線パターンに侵入するように形成された絶縁領域と、前記配線パターンに接続されて基板に複数実装されるとともに、そのうちの少なくとも一部が隣接する絶縁領域間に配置された発光素子とを備えている。

本発明の実施形態によれば、過電圧によって発光素子が破壊されるのを抑制することができるとともに、基板のスペースを有効に利用して小形化が可能であり、また、発光素子の放熱性を向上できる。さらに、複数の発光素子からの光の放射を均斉化することが可能となる発光装置及びこの発光装置が配設された照明装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明装置を示す斜視図である。 同照明装置の一部を分解して示す斜視図である。 同発光装置を示す平面図である。 同グローブを示す平面図である。 同グローブを示す斜視図である。 同照明装置を電柱に取付けた状態を示す側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る発光装置を示す平面図である。

以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図６を参照して説明する。本実施形態は、照明装置として防犯灯を示している。防犯灯は、道路に立設された電柱や公園等のポール、工場の外壁等に設置されて使用されるもので、主として歩行者の安全を確保するものである。

図１は、防犯灯を示す斜視図であり、図２は、グローブを取外して示す一部分解斜視図であり、図３は、発光装置を示す平面図である。また、図４及び図５は、グローブを下方から見て示す平面図及び斜視図であり、図６は、防犯灯を電柱に取付けた状態を示す側面図である。なお、各図において同一部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。

防犯灯は、装置本体１と、グローブ２と、発光装置３とを備えている。装置本体１は、例えば、ＡＳＡ樹脂等の合成樹脂やアルミダイカスト製であり、下方を開口した略船形に形成されており、後述する発光装置３、点灯装置４や自動点滅器が配設されている。

図２において、装置本体１の開口側には、両側に傾斜面を有する金属製の取付板１１が取付けられていて、この取付板１１の傾斜面に矢印で示すように発光装置３が取付けられるようになっている。なお、この取付板１１は、反射板として構成してもよい。

点灯装置４は、取付板１１の背面側に配設されていて、箱状のケース内に回路基板及びこの基板に実装された回路部品を収容して構成されており、商用交流電源ＡＣに電源線によって接続されるようになっており、交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成するものである。

点灯装置４は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。したがって、点灯装置４は、リード線等の配線接続部材によって発光装置３に接続されており、その直流出力を供給し、発光装置３を点灯制御するようになっている。

グローブ２は、装置本体１の下方開口を覆うように取付けられる上方が開口した略船形に形成されている。このグローブ２の先端側は、装置本体１とヒンジ２１で開閉可能に連結されており、後端側は、ねじ止めされるようになっている。

グローブ２は、図４及び図５に示すように、アクリル樹脂等の透光性の材料から作られており、長手方向における内面の両側面には、複数の凸条からなるプリズム２２が一体的に形成されている。プリズム２２は、長手方向に稜線が連続するように形成されており、発光装置３から出射される光を屈折させて主に側方（長手方向と直交する方向）に配光する機能を有している。

一方、グローブ２の長手方向における中央部２３（直下方向）には、プリズム２２は、形成されていない。この中央部２３には、適宜シボ加工等が施されている。

したがって、発光装置３から出射される光は、プリズム２２によって側方に屈折されて照射されるとともに、直下方向に有効に照射されるようになる（図５矢印で示す）。また、下方から防犯灯を見た場合に、シボ加工等により発光装置３等の内部部品が視認しにくくなっている。

発光装置３は、図３に示すように、基板３１と、この基板３１に実装された複数の発光素子３２と、基板３１の外周縁部に複数設けられる固定手段３３とを備えている。また、基板３１の前面側には、各発光素子３２と対向するようにレンズ部が形成された図示を省略するアクリル樹脂等の透明材料から形成されたレンズ部材が配置されるようになっている。

基板３１は、略長方形状に形成されており、絶縁材であるガラスエポキシ基板（ＦＲ−４）やガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターン３４が形成されている。なお、基板３１の材料は、絶縁材とする場合には、セラミックス材料や他の合成樹脂材料を適用できる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用できる。

配線パターン３４は、基板３１の表面上に、基板３１の周縁部から所定の距離を空けて内側に略長方形状に全面に亘って形成されている。また、配線パターン３４は、各発光素子３２に対応してブロック状に形成されており、各ブロック間は、細長の絶縁空間Ｓによって絶縁性が確保されるようになっている。具体的には、９個のブロックが形成され、この各ブロックを跨ぐように複数の発光素子３２が接続されている。なお、この配線パターン３４は、熱伝導性を有し、かつ発光素子３２から発生する熱を拡散する熱拡散性を有している。

発光素子３２は、ＬＥＤであり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。概略的にはセラミックスや耐熱性の合成樹脂で形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。

ＬＥＤチップは、青色光を発光する青色のＬＥＤチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されており、白色光を出射できるようにするために、青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
なお、ＬＥＤは、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。

基板３１の外周縁部に設けられる複数の固定手段３３は、金属製の取付ねじである。この取付ねじによって基板３１は、取付板１１の傾斜面に取付けられて固定されるようになっている。つまり、基板３１には、取付穴が形成されていて、この取付穴を介して取付ねじが取付板１１側にねじ込まれるようになっている。ここで、基板３１の外周縁部とは、基板３１の外周端から所定の幅を有する範囲を意味している。

さらに、取付ねじから所定の範囲、詳しくは、取付ねじを中心として１５ｍｍ以上の範囲にわたって絶縁領域３６ａ〜３６ｆが形成され確保されている。この絶縁領域３６ａ〜３６ｆは、弧状に形成され、前記配線パターン３４に侵入するように食い込んで形成されている。したがって、基板３１の表面上のスペースを有効に利用して絶縁領域３６ａ〜３６ｆ、すなわち、絶縁距離を確実に確保でき、基板３１の小型化が実現できる。

また、複数の発光素子３２、具体的には、８個の発光素子３２が二つの略十字状が並ぶように配設されている。ここで、基板３１の外周側に位置する発光素子３２は、配線パターン３４に侵入した隣接する絶縁領域３６ａ〜３６ｆの間に配置されるようになっている。例えば、基板３１の外周側に位置する特定の発光素子３２ａは、絶縁領域３６ａと３６ｂとの間に配置され、発光素子３２ｂは、絶縁領域３６ｂと３６ｃとの間に配置されるようになっている。
したがって、絶縁領域３６ａ〜３６ｆを確保しつつ、小形化の実現が可能であり、発光素子３２を基板３１面に均等化させて分布させることができる。

なお、発光素子３２が隣接する絶縁領域３６ａ〜３６ｆの間に配置されるとは、発光素子３２の外形が絶縁領域３６ａ〜３６ｆの間に完全に位置する場合や一部が位置する場合が含まれる。

次に、発光装置３の電気的接続関係について図３を参照して説明する。基板３１の端部側には、電源側と接続される接続コネクタ３５が配設されている。そして、この接続コネクタ３５の正極側端子は、配線パターン３４の最初の一つのブロックに接続され、このブロックから発光素子３２のアノード側端子、カソード側端子、次段のブロックへと順次接続され、最終的に接続コネクタ３５の負極側端子に接続されるようになっている。これにより、各発光素子３２は、直列に接続され、電源を供給することにより各発光素子３２は一斉に点灯し、面状の発光源として機能する。

なお、基板３１の表面上には、全面に亘って白色のレジスト層を形成するのが好ましい。このレジスト層は、反射層として作用し、発光素子３２から出射される光のうち、基板３１の表面に向かう光を前面側に反射させることができ、発光素子３２から出射される光を有効に利用することができる。

以上のように構成された防犯灯は、例えば、図６に示すように、装置本体１の後壁部を取付けバンド５を介して道路に立設されている電柱６に巻き付け固定され、地上から約５ｍの高さに取付けられる。

このように設置された防犯灯は、屋外が暗くなると自動点滅器のスイッチが自動的にＯＮし、発光装置３に電源側から点灯装置４を介して電力が供給され、発光素子３２が点灯する。また、屋外が明るくなると自動点滅器のスイッチが自動的にＯＦＦし、発光素子３２が消灯する。

防犯灯の点灯状態においては、発光素子３２から出射される光は、図示しないレンズ部材を通過し、透光性のグローブ２を透過して外方に放射される。より詳しくは、発光素子３２から出射される光は、グローブ２の長手方向における両側面に形成されたプリズム２２によって、側方に屈折されて道路の進行方向に飛ばされ、道路の進行方向を照射する。また、グローブ２の長手方向における中央部２３からは、直下方向に飛ばされ、直下方向を照射する。したがって、道路の進行方向及び直下方向が効果的に照射されるようになる。

一方、発光素子３２の点灯中は、発光素子３２から熱が発生する。この熱は、熱伝導性を有し、かつ熱拡散性を有する配線パターン３４へ伝導され、基板３１に伝わって、基板３１の裏面側から取付板１１に伝導され放熱される。この場合、配線パターン３４は、所定広さの面積を有しているため、ヒートスプレッダとして機能し、発光素子３２から発生する熱の放熱作用を促進する。

また、例えば、雷サージ等の高電圧が固定手段３３に印加されたとしても絶縁領域３６ａ〜３６ｆが確保されているので、過電圧が発光素子３２に印加されて発光素子３２が破壊されるのを回避することが可能となる。この場合、絶縁領域３６ａ〜３６は、配線パターン３４に侵入するように形成されているので、基板３１の限られたスペースを有効に利用して小形化することが可能となる。

さらに、複数の発光素子３２のうち、一部の例えば、発光素子３２ａは絶縁領域３６ａと３６ｂとの間に配置されているので、発光素子３２を基板３１面に均等化させて分布させることができ、複数の発光素子３２からの光の放射を均斉化することが可能となる。

以上のように本実施形態によれば、過電圧によって発光素子３２が破壊されるのを抑制することができるとともに、基板３１のスペースを有効に利用して小形化が可能であり、また、発光素子３２の放熱性を向上できる。さらに、複数の発光素子３２からの光の放射を均斉化することが可能となる発光装置３及び照明装置を提供することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について図７を参照して説明する。図７は、発光装置３を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には、同一符号を付し重複した説明は省略する。
発光装置３は、基板３１と、この基板３１に略十字状に実装された４個の発光素子３２と、基板３１の外周縁部に複数設けられる固定手段３３とを備えている。

基板３１は、略正方形状に形成されており、配線パターン３４は、基板３１の表面上に、略全面に亘って形成されている。また、配線パターン３４は、各発光素子３２に対応してブロック状に形成されている。

基板３１の外周縁部、具体的には各角部に固定手段３３が設けられるようになっている。また、固定手段３３から所定の範囲にわたって絶縁領域３６ａ〜３６ｄが形成されている。この絶縁領域３６ａ〜３６ｄは、弧状で１／４円状に形成され、前記配線パターン３４に侵入するように食い込んで形成されている。したがって、基板３１の表面上のスペースを有効に利用して絶縁領域３６ａ〜３６ｄを確保でき、基板３１の小型化が実現できる。
また、複数の発光素子３２の全ては、配線パターン３４に侵入した隣接する絶縁領域３６ａ〜３６ｄの間に配置されるようになっている。

以上のように本実施形態によれば、過電圧によって発光素子３２が破壊されるのを抑制することができるとともに、基板３１のスペースを有効に利用して小形化が可能となる。また、発光素子３２の放熱性を向上でき、複数の発光素子３２からの光の放射を均斉化することが可能となる

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、発光素子の実装個数は、複数であれば特段限定されるものではない。
また、照明装置としては、屋外で使用されるものに限らず、屋内で使用されるものであってもよい。屋外又は屋内で使用される各種照明装置に適用可能である。

１・・・装置本体、２・・・グローブ、３・・・発光装置、４・・・点灯装置、
１１・・・取付板、３１・・・基板、３２・・・発光素子（ＬＥＤ）、
３３・・・固定手段（取付ねじ）、３４・・・配線パターン、
３６ａ〜３６ｆ・・・絶縁領域

Claims (2)

1. 基板と；
   この基板の表面上に形成され、熱拡散性を有する配線パターンと；
   前記基板の外周縁部に複数設けられる金属製の固定手段と；
   この固定手段から所定の範囲で、かつ前記配線パターンに侵入するように形成された絶縁領域と；
   前記配線パターンに接続されて基板に複数実装されるとともに、そのうちの少なくとも一部が隣接する絶縁領域間に配置された発光素子と；
   を具備することを特徴とする発光装置。
2. 装置本体と；
   この装置本体に配設された請求項１に記載の発光装置と；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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