JP2013004389A - 照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源電源モジュールは、プリント配線板130と、光源151と、電子部品161とを有する。光源151及び電子部品161は、プリント配線板130の光源面に実装されている。電子部品161は、光源151に電力を供給する電源回路を構成している。カバー120は、開口部と、反射部121とを有する。カバー120は、光源電源モジュールの光源面側を覆う。開口部は、光源151の位置に対応する位置に設けられている。反射部121は、開口部の周辺に設けられ、光源151が放射した光を反射する。
【選択図】図1
Description
この発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、照明装置の製造コストを抑えつつ、光源や電源回路で発生する輻射ノイズの抑制などをすることを目的とする。
プリント配線板と、上記プリント配線板の一方の面に実装された光源と、上記プリント配線板の上記光源が実装された側の面に実装され、上記光源に電力を供給する電源回路を構成している電子部品とを有する光源電源モジュールと、
上記光源の位置に対応する位置に設けられた開口部と、上記開口部の周辺に設けられ上記光源が放射した光を反射する反射部とを有し、上記光源電源モジュールの上記光源が実装された側の面を覆うカバーとを有することを特徴とする。
実施の形態1について、図1〜図4を用いて説明する。
照明装置100は、プリント配線板130(プリント基板)と、プリント配線板130に実装された光源151や電子部品161などにより構成される光源電源モジュール101(後述)を有する。プリント配線板130は、例えば多層基板であり、内部に内層131を有する。内層131は、絶縁層を介して積層された銅箔配線層である。なお、プリント配線板130は、片面基板や両面基板であってもよい。
また、照明装置100は、筐体110と、カバー120と、シート140とを有する。
シート140(絶縁シート、放熱シート)は、筐体110とプリント配線板130との間に挿入されている。シート140は、筐体110とプリント配線板130との間を電気的に絶縁するとともに、熱的に接続する。プリント配線板130で発生した熱は、シート140を介して筐体110に伝わり、筐体110から外部に放熱される。なお、シート140を設けず、プリント配線板130と、筐体110とが直接接触する構成であってもよい。
カバー120は、プリント配線板130の光源151が実装されている側の面を覆っている。カバー120と、プリント配線板130と、筐体110とは、例えばネジ111などの固定部品によって固定されている。カバー120は、例えば、反射部121(反射板)と、レンズ123と、レンズ押さえ爪124とを有する。
プリント配線板130に実装された光源151は、光源回路150(LED発光部)を構成している。この例において、プリント配線板130には、2列の光源回路150が形成されている。それぞれの光源回路150は、例えば7個の光源151によって構成される。1列の光源回路150を構成する光源151は、例えば、プリント配線板130の長手方向とほぼ平行な方向に、所定の間隔でほぼ均等に、ほぼ一直線上に並んで配置され、電気的に直列に接続されている。例えば、光源151がLEDである場合、1つの光源151のアノード端子と、他の光源151のカソード端子とが、配線パターン134や貫通ビア132によって電気接続されている。また、2列の光源回路150は、略平行に配置され、電気的に直列に接続されている。なお、光源151の数は、一例である。また、光源151の配置も一例であり、例えば、二列ではなく、一列に並んでいてもよいし、三列以上に並んでいてもよい。また、例えば、直線上ではなく、円周上に並んでいてもよい。
電源回路160と、光源回路150とは、配線パターン134や貫通ビア132によって電気接続されている。例えば、光源151がLEDである場合、電源回路160の高電位側出力(プラス極)と、光源回路150の最も高電位側の光源151のアノード端子とが電気接続し、電源回路160の低電位側出力(マイナス極)と、光源回路150の最も低電位側の光源151のカソード端子とが電気接続している。これにより、電源回路160が出力した電力が、光源回路150に供給され、光源151が点灯する。
放熱面側においても、電子部品161は、光源面側とほぼ同様の所定の範囲内に実装されている。この範囲は、筐体110の形状によって定まる範囲である。この範囲内に実装された電子部品161は、筐体110の内側において、筐体110と接触しない。
プリント配線板130の光源面側には、リード型など背の高い部品を実装し、放熱面側には、表面実装型など背の低い部品を実装することが好ましい。上述したように、反射部121にはある程度の高さが必要なので、背の高い部品であっても、反射部121の間に生じる空間に収めることができる。放熱面側に背の低い部品を実装することにより、筐体110のくぼみを小さくすることができるので、照明装置100を小型化することができる。
なお、光源面側の実装スペースに余裕がある場合は、片面(光源面側)にすべての電子部品161を実装する構成であってもよい。これにより、筐体110のくぼみを更に小さくすることができ、照明装置100を小型化することができる。
このように、シート140は、伝熱性を有し、光源151や電源回路160など光源電源モジュール101で発生した熱を筐体110に逃がす。筐体110とプリント配線板130とがシート140を介して熱的に接続することにより、筐体110を放熱器として利用することができる。
あるいは、プリント配線板130の内層131には、光源面に設けられた配線パターン134や、放熱面に設けられた配線パターン134とほぼ同じ形状に分割された配線パターンを設ける構成であってもよい。その場合、内層131の配線パターンは、貫通ビア132などと電気的に接続している構成であってもよい。
プリント配線板130の放熱面側は、カバー120で覆われていない代わりに、筐体110で覆われている。筐体110を板金など導電性の材料で形成することにより、光源回路150や電源回路160から放熱面側に放射される輻射ノイズを遮蔽することができる。
更に、カバー120と筐体110とを接合し、接合部を充填材により密閉すれば、ノイズのシールド効果が高められるとともに、光源電源モジュール101の耐腐食性、耐火性が向上する。
配線パターン134は、単に電源回路160や光源151の間を電気接続する配線としての役割だけでなく、電源回路160や光源151で発生した熱を放熱する放熱板としての役割を有する。光源151や電源回路160から発生する熱は、プリント配線板130の配線パターン134を介して、拡散・放熱される。プリント配線板130の空きスペースに、配線パターン134を可能な限り広く設けてパターン面積を拡大することにより、放熱性が向上する。
光源151における発熱と、電源回路160における発熱とを比較すると、一般的に、光源151における発熱のほうが大きい。このため、電源回路160を構成する配線パターンよりも、光源回路150を構成する配線パターン134の面積を、優先的に拡大する方が効果的である。
更に、プリント配線板130の放熱面にベタパターンを設けることにより、ベタパターンを介して、シート140に伝わる熱を多くすることができ、放熱効果が更に高くなる。
更に、プリント配線板130の放熱面側に設けたベタパターンと、光源面側に設けた配線パターン134とを、貫通ビア132などを用いて接続することにより、光源面側に実装された光源151などで発生した熱が、貫通ビア132を介して、放熱面側のベタパターンに伝わる。これにより、放熱効果が更に高くなる。なお、貫通ビア132の内側に伝熱材料を充填することにより、貫通ビア132を介した伝熱量を更に大きくする構成としてもよい。
光源151に、約300mA(ミリアンペア)の順方向電流IFを流したところ、光源151のジャンクション温度が約55℃(摂氏度)上昇した。
すなわち、LEDのカソード端子に接続した配線パターン134の面積を約4倍にすることにより、温度上昇が約18℃抑制された。
光源151から発せられる熱が分散するため、プリント配線板130として、アルミ基板などの金属基板やその他熱伝導率が比較的高い材料を用いた基板を使う必要はなく、ガラスエポキシ基板など熱伝導率が比較的低く、安価で、加工性がよい基板を使うことができる。金属基板などには、リード型の部品(挿入部品)を実装することが難しいので、ガラスエポキシ基板などを使うほうが、電源回路160用に選定できる部品の種類が増え、回路の設計自由度などの点においても有利である。
更に、光源151が実装された隙間に、電源回路160を構成する電子部品161を実装することにより、電源回路160用の基板など別の実装スペースを設ける必要がない。
一方、LEDなどの光源151の性能は、日進月歩であり、次々に、発光効率が高く消費電力が小さい光源151が開発されている。光源151の仕様が異なれば、その光源151を使った光源回路150に適する電源回路160の仕様も変わってくる。電源回路160を交換せずに、光源回路150だけを交換しようとすると、電源回路160の仕様に適した仕様の光源回路150を選択する必要があり、省エネ効果の高い最新の光源151を使った光源回路150を選択することができない場合がある。逆に、光源回路150を交換せずに、電源回路160だけを交換しようとする場合も同様であり、光源回路150の仕様に適した仕様の電源回路160を選択する必要があるため、古い電源回路160と同じ仕様の電源回路160を選択することになる。このため、光源回路150と電源回路160とを別々の時期に交換する場合、いつまで経っても最新の光源151を使うことができない可能性がある。
この実施の形態における照明装置100は、光源回路150と電源回路160とが、1枚のプリント配線板130に実装され、1つの光源電源モジュール101を構成している。このため、光源回路150の交換、すなわち、電源回路160の交換であり、光源回路150と電源回路160とが常に同時に交換される。したがって、光源151を最新の光源151に交換すると同時に、電源回路160を、その光源151を使った光源回路150の仕様に適した仕様の電源回路160に交換することができる。
また、このように、光源回路150には様々な仕様のものがあり、電源回路160にも様々な仕様のものがあるため、光源回路150と電源回路160とが別モジュールだと、組立て時や交換時に、光源回路150と電源回路160との組合せを間違え、故障や寿命短縮の原因となる可能性がある。
この実施の形態における照明装置100は、光源回路150と電源回路160とが1つのプリント配線板130に実装され、1つの光源電源モジュール101を構成しているので、光源回路150と電源回路160との組合せを間違えることは、あり得ない。このため、光源回路150や電源回路160の故障や寿命短縮を防ぐことができる。
カバー120に、反射板としての機能を持たせるにあたり、反射部121にある程度の高さが必要なことから、カバー120とプリント配線板130との間に空間ができる。この空間を利用して、電源回路160の電子部品161を配置するので、比較的背の高い電子部品161を使うことが可能となり、電源回路160用に選定できる部品の種類が増え、回路の設計自由度などの点においても有利である。
前記電源回路は、前記プリント基板の少なくとも一方の面に実装された電子部品(161)により構成され、光源点灯電力を生成する。
前記光源素子は、前記プリント基板の少なくとも一方の面に実装され、前記電源回路が生成した光源点灯電力により点灯する。
前記第1のカバーは、前記プリント基板の光源素子実装面側に位置し、光源素子実装部分に開口部を有した樹脂製で形成され、前記第1のカバーの少なくとも一方の面に導電材層を有する。
前記第1のカバー(カバー120)と前記第2のカバーとは、金属製材料により形成され、前記第1のカバーが配置されたプリント基板(プリント配線板130)の面と対向する位置に前記第2のカバーを設け、前記第1のカバーと前記第2のカバーにより形成された筐体の内部にプリント基板を配置している。
また、LED発光部と電源回路とが一体になっているので、取付の互換性を保つことで、最新のLED(光源151)に変更することができる。
また、電源回路やLEDのパターン(配線パターン134)を広げることで放熱面積が拡大されるため、プリント基板(配線パターン134)の放熱性を高めることができ、高価な金属基板を用いる必要がない。また、プリント基板の放熱性が高まることで、LED(光源151)の温度上昇を抑制することができ、LEDの長寿命化が図れる。また、金属基板を用いる必要がないため、電源回路に挿入部品を用いることが可能になり、電源回路の設計自由度が高くなる。
また、電源回路用の挿入部品とLEDとを同一面に実装し、反対面に電源回路を構成する面実装品を実装することにより、電源実装面積が小さくなるため、基板の小型化が図れる。
また、多層基板を用いて内層に低インピーダンスのベタパターンを設けることで、電源回路やLEDからの輻射ノイズを抑制することができる。また、LED間を接続する配線パターンと内層ベタパターンとを熱的に接続することで、放熱効果が高まる。
また、電源回路は、LEDが配置された隙間部分に配置するため、別途電源回路用に実装スペースを設ける必要がない。
また、電源回路はカバーにより覆われるため、外部から見た際、デザイン性が損なわれることがない。また、カバーに反射板(リフレクタ)機能を備えることで、発光素子からの光を広範囲に拡散することができる。また、カバーに反射板を設けることで、プリント基板とカバーとの間に空間ができる。この空間を利用して電源回路用の電子部品を配置するため、カバーにより電源回路用の部品を制限されることはない。また、カバーを用いることで電源部に直接触れることがなくなるため、安全性が向上する。また、カバーを用いることで、基板が焼損等を起こした際も、カバーにより保護することができる。
また、カバーの材料に金属製材料を用いることで、輻射ノイズのシールド効果を高めることができる。あるいは、カバーに樹脂製の材料を用い、導電性塗料を塗布することで、輻射ノイズのシールド効果を得られる。
また、プリント基板と筐体を接触させ、筐体を放熱器として用いることで、高い放熱効果が得られる。
上記光源電源モジュールは、プリント配線板(130)と、光源(151)と、電子部品(161)とを有する。
上記光源は、上記プリント配線板の一方の面に実装されている。
上記電子部品は、上記プリント配線板の上記光源が実装された側の面に実装され、上記光源に電力を供給する電源回路(160)を構成している。
上記カバーは、開口部(122)と、反射部(121)とを有し、上記光源電源モジュールの上記光源が実装された側の面を覆う。
上記開口部は、上記光源の位置に対応する位置に設けられている。
上記反射部は、上記開口部の周辺に設けられ上記光源が放射した光を反射する。
上記電子部品(161)は、上記プリント配線板(130)の上記光源が実装された位置に囲まれた位置に実装されている。
上記第二カバーは、上記光源電源モジュール(101)の上記光源(151)が実装された側と反対側の面を覆い、上記プリント配線板(130)と熱接続している。
上記光源面配線パターンは、上記光源(151)が実装された側の面に設けられ、上記光源及び上記電子部品(161)の少なくともいずれかと電気接続している。
上記放熱面配線パターンは、上記光源が実装された側と反対側の面に設けられている。
上記ビアは、上記光源面配線パターンと上記放熱面配線パターンとを熱接続している。
上記第二カバーは、上記放熱面配線パターンと熱接続している。
上記他の電子部品は、上記プリント配線板(130)の上記光源(151)が実装された側と反対側の面に実装されている。
上記内層配線パターンは、上記光源(151)及び上記電源回路(160)の少なくともいずれかから放射される輻射ノイズを遮蔽する。
Claims (8)
- プリント配線板と、上記プリント配線板の一方の面に実装された光源と、上記プリント配線板の上記光源が実装された側の面に実装され、上記光源に電力を供給する電源回路を構成している電子部品とを有する光源電源モジュールと、
上記光源の位置に対応する位置に設けられた開口部と、上記開口部の周辺に設けられ上記光源が放射した光を反射する反射部とを有し、上記光源電源モジュールの上記光源が実装された側の面を覆うカバーとを有することを特徴とする照明装置。 - 上記光源電源モジュールは、上記光源を複数有し、
上記電子部品は、上記プリント配線板の上記光源が実装された位置に囲まれた位置に実装されていることを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 上記カバーは、上記光源及び上記電源回路の少なくともいずれかから放射される輻射ノイズを遮蔽す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。
- 上記照明装置は、更に、
上記光源電源モジュールの上記光源が実装された側と反対側の面を覆い、上記プリント配線板と熱接続した第二カバーを有することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の照明装置。 - 上記プリント配線板は、
上記光源が実装された側の面に設けられ、上記光源及び上記電子部品の少なくともいずれかと電気接続した光源面配線パターンと、
上記光源が実装された側と反対側の面に設けられた放熱面配線パターンと、
上記光源面配線パターンと上記放熱面配線パターンとを熱接続しているビアとを有し、
上記第二カバーは、上記放熱面配線パターンと熱接続していることを特徴とする請求項4に記載の照明装置。 - 上記第二カバーは、上記光源及び上記電源回路の少なくともいずれかから放射される輻射ノイズを遮蔽す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。
- 上記光源電源モジュールは、上記電源回路を構成する他の電子部品を有し、
上記他の電子部品は、上記プリント配線板の上記光源が実装された側と反対側の面に実装されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の照明装置。 - 上記プリント配線板は、内層に設けられた内層配線パターンを有し、
上記内層配線パターンは、上記光源及び上記電源回路の少なくともいずれかから放射される輻射ノイズを遮蔽することを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の照明装置。
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