JP2014123464A - 照明装置及び発光モジュール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照明装置1は、基板11、基板11が載置される基台20、及び、基板11の主面11aを基台20に向けて押圧することにより基板11を基台20に固定する基板ホルダ30を有する。さらに、照明装置1は、基板11の主面11aに少なくとも1つ設けられた、基板11の主面11aと基板ホルダ30との間に介挿される緩衝部材15を有する。緩衝部材15が、複数の発光素子16を封止する封止部材18の構成材料と同一の材料から構成されている。
【選択図】図5
Description
発光モジュールを基台に固定する構造としては、発光モジュールの基板を基台にネジ止めする構造のものや、基台上の基板を上側から覆う基板ホルダを設け、基板ホルダを基台にネジ止めする構造のものがある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、基板ホルダにより基板を基台に固定する構成において、たとえ基板に反りが生じていても破損が生じ難く、その上、生産効率の維持を図ることを可能とする照明装置及び発光モジュールを提供することを目的とする。
また、緩衝部材及び封止部材の構成材料を同一材料とすることにより、封止部材を形成する際に、材料交換を行うことなく連続して、緩衝部材を簡便に形成することが可能となる。そのため、緩衝部材を設けても生産効率の低下が抑制されてその維持を図ることが可能となる。
なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
≪実施の形態1≫
<部材構成>
図1は、実施の形態に係る照明装置1の構成を示す斜視図である。図2は、照明装置1の分解斜視図である。なお、以下の説明において、図面に示すZ軸の正方向及び負方向を、それぞれ照明装置1の上方及び下方とする。
(発光モジュール10)
発光モジュール10は、照明装置1の光源とされる。図2に示すように、発光モジュール10は、基板11、基板11の第1主面11aに配された発光部12、基板11の第1主面11aに設けられた端子部13,14、及び緩衝部材15から構成される。各構成要素につき図3を参照して詳細に説明する。
[基板11]
図3(a)に示すように、基板11は、例えば、縦25mm、横20mm、厚さ1mmの角形をしている。
[発光部12]
図3(a)の部分拡大図に示すように、発光部12は、基板11の第1主面11aに実装された複数の発光素子16と、これら発光素子16を封止する封止部材18を有する。
なお、本実施形態における、基板の主面に実装された複数の発光素子の「分布の重心」とは、基板の主面を平面視した状態において、任意に原点を指定した平面座標における発光素子の位置について算術平均した値をいう。
発光素子16は、例えば430nm〜480nmにピーク波長を有する青色光を出射するGaN系のLED(発光ダイオード)素子であり、基板11の第1主面11aにCOB(Chip on Board)技術を用いて実装されている。
[緩衝部材15]
緩衝部材15は、基板ホルダ30により基板11の第1主面11aが押圧される際に介挿される。この押圧の際に、介挿された緩衝部材15が弾性変形することにより、基板11の反り領域に生じる応力が低減される。
図3(a)に示すように、緩衝部材15は、環状、詳細には平面視した状態において円環状に設けられている。また、円環状の緩衝部材15は、各発光素子16を囲繞するように設けられている。そのため、各発光素子16の分布の重心16rは、円環状の緩衝部材15により囲繞された領域の内側に存在している。
緩衝部材15及び封止部材18は、公知のディスペンサを用いて塗布し、乾燥させることにより形成することが可能である。そして、ノズルから塗布する量を制御することにより、緩衝部材15の高さh1と封止部材18の高さh2を調整する。この塗布形成の作業効率の観点から言えば、ノズルの高さを変化させることなく塗布形成の作業を行うことが望ましいため、本実施形態では、高さh1と高さh2とは同一となるように設定されている。
[端子部13,14]
端子部13,14は、基板11の第1主面11aに形成された導電体パターンとされ、各発光素子16への給電用のものである。端子部13,14と各発光素子16とを電気的に接続する配線(不図示)が基板11の第1主面11aに形成されている。
図2に戻り、基台20は、円形状に成形されたアルミダイキャスト製であり、その上面側の中央に発光モジュール10を載置する載置部21を設けて、発光モジュール10から生じる熱を放熱するヒートシンクとして機能している。
基台20の上面側には、載置部21を挟んだ両側に、ネジ孔22が設けられている。ネジ孔22に、発光モジュール10を基板ホルダ30により固定するための組立ネジ35が螺入される。基台20の周部には、挿通孔23,ボス孔24及び切欠き部25が設けられている。
図2に示すように、基板ホルダ30は、組立ネジ35をネジ孔22に螺入することで基台20に取り付けられる。この際、発光モジュール10は、基板ホルダ30により第1主面11aが基台20側へ押圧された状態で載置部21に固定される。
基板ホルダ30は、全体が、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)などの樹脂に白色顔料を混ぜた材料を射出成型して形成されている。基板ホルダ30の寸法は、例えば、縦35mm、横25mm、厚さ4mm程度である。
図4(a)は、基板ホルダ30の上面図であり、図4(b)は、基板ホルダ30を下側から見た斜視図である。
図4に示すように、基板ホルダ30は、薄肉のカバー部31とその周囲に存する厚肉の周壁部32とから構成されている。
基板ホルダ30の周壁部32には、基台20のネジ孔22に対応する位置に、ネジ取付け部33a,33bがY軸方向に沿って突出して形成されている。ネジ取付け部33a,33bには、組立ネジ35が挿入される挿通孔が設けられており、当該挿通孔に組立ネジ35が挿通されて基台20のネジ孔22に螺入する。
前記スリバチ状の斜面とされる周縁31aは、基板ホルダ30に発光モジュール10が収容された状態で、発光部12を囲繞するように配置され、発光部12からの出射光の一部を上方へと反射する反射面として機能する。
(カバー40)
図2に戻り、カバー40は、レンズ機能を有する本体部41と、本体部41の周縁部から外方に延設された外鍔部42とから構成されるドーム形状とされ、発光モジュール10及び基板ホルダ30を覆うように基台20に固定される。発光部12からの出射光は、カバー40を透過して照明装置1の外部に取り出される。
(カバー押え部材50)
図2に示すように、カバー押え部材50は、カバー40からの出射光の伝播を妨げないように、円環板状とされている。カバー押え部材50の構成材料としては、例えば、アルミニウム等の金属若しくは非透光性の樹脂が採用される。
カバー押え部材50及びカバー40の外鍔部42には、基台20の挿通孔23に対応した切欠き部52,44が設けられ、挿通孔23に挿通させる取付けネジ(不図示)がカバー押え部材50及びカバー40に当たらないように構成されている。
図2に示すように、配線部材60は、一組のリード線61a,61bと、その端部に取り付けられたコネクタ62を有する。
リード線61a,61bは、基板ホルダ30の凹部37a,38aに収納された連結端子81,82(図5参照)に貫通孔37b,38bを通して差し込まれ、連結端子81,82を介して発光モジュール10の端子部13,14と電気的に接続される。他方、コネクタ62は、外部の商用電源に電気的に接続して受電するものである。
図5、図6を参照して、基板ホルダ30により発光モジュール10を基台20に固定する作業について説明する。
図5に示すように、先ず、発光モジュール10を載置部21に載置する。そして、発光モジュール10の上方より、発光部12が開口30aに収まるように基板ホルダ30の下面側を発光モジュール10に填め込むことで、発光モジュール10を基板ホルダ20に収納する。
組立ネジ35をネジ孔22に螺入することにより、基板11の第1主面11aに向けて比較的高い押し圧力が印加されるが、緩衝部材15を設けているため、緩衝部材15の弾性変形により基板11の反り領域に生じる応力が低減される。その結果、基板11にクラックなどの破損が生じ難いものとなる。
<まとめ>
以上、実施の形態1に係る照明装置1によれば、基板11の主面11aに緩衝部材15が設けられている。その結果、基板ホルダ30の押圧により基板11に印加される応力を、緩衝部材15の弾性変形により低減することが可能となり、基板11に破損が生じ難いものとなる。また、緩衝部材15及び封止部材18の構成材料が同一材料であるため、材料交換することなく、両部材15,18を連続的に形成することが可能となり、緩衝部材15を設けても生産効率の維持を図ることが可能となる。
基板11の反り量は、基板11の構成材料や形状にもよるが、基板11の中央から端部へと向かい増加する傾向を示す。そのため、本構成を選択することにより、緩衝部材15の弾性変形による高さ方向への変位量を十分に確保して、基板11の反り領域の厚み方向への変位量を良好に抑制することが可能となる。
≪実施の形態2≫
照明装置1を照明器具に組み込む適用例について、ダウンライトを代表させて説明する。
図7に示すように、ダウンライト100は、照明装置1のほか、器具110、回路ユニット120を有する。
器具110は、金属製であり、光源収容部110a、回路収容部110b及び外鍔部110cから構成されている。
器具110は、天井200に貫設された埋込穴200aの周部に光源収容部110a及び回路収容部110bを当接させた状態で、天井200に取り付けられる。
なお、ダウンライト100においては、照明装置1と回路ユニット120とが別々にユニット化されているが、回路ユニット120に相当する回路を照明装置1が備える形態としてもよい。
本発明に係る照明装置は、実施の形態1に限定されず、以下のような変形例が考えられる。
なお、以下に示す変形例は、緩衝部材15及び封止部材18の形状に関するものであり、その他の構成については、実施の形態1と同様の構成を採用することが可能である。
図8は、図3と同様の平面視図であり、図8(a)が変形例1に、図8(b)が変形例2に該当する。
図8(a)に示すように、封止部材18を構成する一つの封止分割体18aが、その長手方向の端で緩衝部15と連結している。その他の構成は、図3に示すものと同様である。
図8(b)に示すように、封止部材18は、各発光素子16の分布の重心16rに中心をもつ円形状とされる。また、その円形状の周18lが、円環状とされる緩衝部材15の内周15aと一致している。そのため、緩衝部材15と封止部材18とを効率良く形成することが可能となる。
(変形例3,4)
図9は、図3と同様の平面視図であり、図9(a)が変形例3に、図9(b)が変形例4に該当する。
3つの緩衝部材15の各々は、質点ではないため、平面の定義である同一直線上にない3点の各々を含む。そのため、各緩衝部材15は、高さ方向のいずれかに、基板11の第1主面11aに平行な仮想平面を形成する。その結果、基板ホルダ30により、各緩衝部材15を介して基板11の第1主面11aに対して均一な押圧を印加することができ、基板11と載置部21との当接領域の接合強度を高めることができる。さらに、緩衝部材15の個数や寸法にもよるが、緩衝部材15を1つとする場合に比して、緩衝部材15に係る製造コストを低減することが可能である。
(変形例5)
図10は、図3と同様の平面視図であり、変形例5に係るものである。
また、緩衝部材15は、4つとされ、緩衝部材15同士を結んだ線分により、長方形(図中の二点鎖線)が形成されている。詳細には、これら4つの緩衝部材15から任意に3つの部材を選択する場合、その組合せは4つあり、これら組合せごとに3つの緩衝部材15同士を線分で結ぶことにより三角形が形成される。これら4つの三角形が取り囲む領域の全領域は、図中の二点鎖線の長方形が囲繞する領域に一致する。そして、当該長方形が囲繞する領域の内側に、各発光素子16の分布の重心16rが存在している。
<その他の事項>
上記した実施の形態1及び変形例における構成の他、以下に示すような構成を採用することが可能である。
基板の形状は、実施の形態1で採用される長方形板状の他、種々の多角形板状若しくは円板状とすることができる。
(基板の反り量)
基板が長方形板状である場合、基板の最大反り量は、次に示す簡便な方法により求めてもよい。基板の第1主面に配線を施す前の状態で、基板の第1主面の対角線の長さD1を測定する。その後、基板の第1主面に配線を形成し、電子部品(発光部を含む)を実装して発光モジュールを製造した状態で、基板の第1主面の対角線の長さD2を測定する。そして、長さD1から長さD2を減算した値(D1−D2)を最大反り量とする。
ここで、セラミックス材料から構成される基板における比率((D1−D2)/D1)について言えば、0.5%程度としておけば、実際の最大反り量と同程度のものを得ることができる。
緩衝部材の形状は、緩衝部材を1つとする場合、円環状以外にも種々の多角環状とする、ないしは、環状の一部を切欠いて開放させた種々の形状、例えばC字状、U字状、L字状、クランク状、棒状とすることができる。また、円環状を含めて上記形状の緩衝部材を2つ設ける構成としてもよい。
また、緩衝部材は、基板ホルダの押し圧力により、圧縮限界に到達しない範囲で高さ方向(Z方向)に圧縮される(図6(b)参照)。そのため、基板の第1主面と基板ホルダの凹部の底面との高さ方向における隙間の距離は、基板ホルダによる押し圧力を高めることにより小さくすることが可能である。そのため、当該隙間を調整して、発光部からの出射光のうち緩衝部材へと伝播する光の割合を小さくすることが可能である。
発光素子は基板の主面に実装されるが、例えばプリント配線基板に発光素子を直接実装した形態でもよいし、発光素子をモジュール基板に実装するとともに当該モジュール基板をプリント配線基板に実装する形態でもよい。つまり、実施の形態1のように発光素子が基板に直接実装される構成ではなく、2種類の第1及び第2の基板を用いて、第2の基板を介して発光素子が間接的に第1の基板に実装される構成としてもよい。
(封止部材)
封止部材は、発光素子の個数や配列などに対応して、実施の形態1における円形状以外にも種々の多角形状とすることができる。また、封止分割体は、長尺状以外にも、例えば、実施の形態1の1つの封止分割体を列方向に複数個に分割して短尺状とするなど、種々の形状とすることができる。
基板ホルダは、発光部を被覆しない形状であれば、実施の形態1が採用する形状の他、開口の大きさを調整することにより種々の形状とすることができる。例えば、基板の第1主面の端部のみを押圧する形状、実施の形態1であれば基板の第1主面の4つの隅を含む近傍領域のみをカバー部により被覆する形状とすることができる。開口の形状についても、実施の形態1では平面視において円形状とされたが、三角形、四角形など多角形状でもよい。また、部品点数が増えて作業が煩雑になるが、基板ホルダを複数個として、それぞれが基板の第1主面を押圧する構成としてもよい。
また、開口を望むカバー部の周縁の反射機能を高めるために、その表面が、可視光領域の波長に対して反射率が比較的大きい反射材料により被覆された構成としてもよい。
10 発光モジュール
11 基板
12 発光部
15 緩衝部材
16 発光素子
18 封止部材
20 基台
30 基板ホルダ
100 ダウンライト
Claims (11)
- 基板と、
前記基板の主面に実装された複数の発光素子と、
前記基板の主面に設けられ、前記複数の発光素子を封止している封止部材と、
前記基板の主面に少なくとも1つ設けられた緩衝部材と、
前記基板が載置される基台と、
前記基板の主面を、前記緩衝部材を介して前記基台に向けて押圧することにより、前記基板を前記基台に固定する基板ホルダと、を備え、
前記緩衝部材は、前記基板ホルダによる押圧の力を緩衝するものであり、前記封止部材の構成材料と同一の材料から構成されている、
ことを特徴とする照明装置。 - 前記緩衝部材は、環状をし、
前記複数の発光素子は、前記基板の主面において前記環状の緩衝部材に囲繞されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 前記緩衝部材を、3つ以上備え、互いに離間して配されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置 - 前記基板の主面を平面視した状態において、前記3つ以上の緩衝部材から任意に3つの緩衝部材を選択する組合せの全てに対して、当該選択した3つの緩衝部材同士を線分で結んだ場合に、これら線分により囲繞された領域に、前記複数の発光素子の分布の重心が存在している、
ことを特徴とする請求項3に記載の照明装置。 - 前記複数の発光素子は、列状に並べて複数列配され、
前記封止部材は、列毎に分割され、
前記各緩衝部材は、複数に分割された封止部材分割体の何れか1つと当該封止部材分割体の長手方向の端で連結されている、
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の照明装置。 - 前記緩衝部材は、前記封止部材に連結されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 前記基板ホルダには、前記基板の主面における前記複数の発光素子が存在する領域の上方に開口が設けられており、
前記基板ホルダにおける前記開口を臨む周縁は、前記基板の主面の上方に向かって拡径する斜面とされ、前記複数の発光素子からの出射光を反射する部位とされている、
ことを特徴とする請求項1ないし6の何れか1項に記載の照明装置。 - 前記基板の主面からの前記緩衝部材の最大高さは、前記基板の最大反り量以上である、
ことを特徴とする請求項1に記載の照明装置。 - 前記基板の主面からの前記緩衝部材の最大高さは、前記基板の主面からの前記封止部材の最大高さに比して低い、
ことを特徴とする請求項1又は8に記載の照明装置。 - 前記基板は、セラミックス材料を含む構成材料から構成されている、
ことを特徴とする請求項1ないし9の何れか1項に記載の照明装置。 - 基板と、前記基板の主面に実装された複数の発光素子と、前記基板の主面に設けられ、前記複数の発光素子を封止している封止部材とを備え、
前記基板を基台に載置した状態で、基板ホルダが前記基板の主面を前記基台に向けて押圧することにより、前記基板を前記基台に固定するよう構成された発光モジュールであって、
前記基板の主面には、前記基板の主面と前記基板ホルダとの間に介挿される緩衝部材が、少なくとも1つ設けられており、
前記緩衝部材は、前記封止部材の構成材料と同一の材料から構成されている、
ことを特徴とする発光モジュール。
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