以下、本発明の実施の形態に係る照明モジュールについて、図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る照明モジュール1を示す外観図であり、上段に記載の(A)は斜視図、下段に記載の(B)は側面図である。なお、以下の説明において、矢視X1方向を右側(右辺側)、矢視X2方向を左側(左辺側)、矢視Y1方向を前方(前辺側)、矢視Y2方向を後方(後辺側)、矢視Z1方向を上方向(上面側)、矢視Z2方向を下方向(下面側)とそれぞれ規定して説明する。また、矢視Z1方向を表面側、矢視Z2方向を裏面側と記載することがある。
図1(A),(B)に示すように、照明モジュール1は、表面側に拡散板2が配置され、裏面側にケース部材である保持ケース3が配置されている。保持ケース3は、熱伝導率が高い金属板で形成されるが、軽量化の観点からアルミニウム製とすることが好ましい。
拡散板2と保持ケース3は、複数の固定部材によって一体化されている。拡散板2の上面は、外部に光を射出する第2光出射面4である。なお、固定部材による固定構造については、図6〜図9を参照して後述する。保持ケース3の外周側面5は、拡散板2の外周側面6と同一面内に配置されるか、拡散板2の外周側面6の内側に配置される。拡散板2と保持ケース3で挟まれた空間には、後述する導光板7、光源であるLED光源8、フレーム9、および光遮蔽フレーム10などが収容されている(図2、図4参照)。保持ケース3の4辺の周縁部11の厚みは、周縁部11の内側部分12の厚みよりも薄く形成されている。すなわち、内側部分12は、周縁部11に対して凸となっている。また、内側部分12は、周縁部11から少しくぼんだ溝部24から突出するように形成されている(図3参照)。なお、以下に示す照明モジュール1は、左右方向の長さが600mm、前後方向の長さ(幅)が300mmの長方形で、周縁部11の厚みが約10mm、内側部分の厚みが約12mmの薄い扁平な場合を例示している。
図2は、照明モジュール1を表面側から見た平面図で、各光源部の概略の配置を示す説明図である。図2に示すように、照明モジュール1は、左辺側の第1の光源部15と右辺側の第2の光源部16と、前辺側の第3の光源部17と、後辺側の第4の光源部18を有している。第1の光源部15と第2の光源部16、第3の光源部17と第4の光源部18は、互いに対向するように配置されている。第1の光源部15から第4の光源部18の4つの光源部のそれぞれには、複数のLED光源8が導光板7の各辺に設けられた端面19に沿って配列されている。また、LED光源8および端面19を覆うように光遮蔽フレーム10が配置されている。第1の光源部15から第4の光源部の4つの光源部の各々に配置されるLED光源8の数やピッチは、図2では分かりやすく図示するために簡略化して表しているが、要求される明るさや第2光出射面4の広さによって適宜選択可能である。なお、図2に示すように、光遮蔽フレーム10は、左辺側と右辺側は同じもので対向する関係にあり、前辺側と後辺側は同じもので対向する関係にあり、左右のものと前後のものは、長さのみが異なるものとなっているため、以下の説明では、左辺側を例示して説明する。
図2に示すように、導光板7には、各4辺の端面19からLED光源8に向かう方向に突出される凸部20が間隔を開けて設けられ、隣り合う凸部20の間にLED光源8が配設されている(図4、図6も参照)。図2に示す凸部20の位置と、隣り合う凸部20の間に配置されるLED光源8の数や位置は、分かりやすくするために簡略化して表しているが、任意に設定可能である。
図3は、照明モジュール1を裏面側から見た斜視図である。保持ケース3には、4つの辺に連続する周縁部11と、周縁部11の内側において周縁部11よりも凸となる内側部分12と、周縁部11と内側部分12の間に内側部分12を囲む溝部24が設けられている。周縁部11には、固定部材として第1のネジであるネジ21、第2のネジであるネジ22が配置されている。また、溝部24には、固定部材として第3のネジであるネジ23が配置されている。ネジ21による固定構造は図6を参照し、ネジ22による固定構造は図7を参照し、ネジ23による固定構造は図8および図9を参照して後述する。なお、対向する左辺側と右辺側の各ネジの配置は対となるように配置され、前辺側と後辺側の各ネジの配置も対となるように配置されている。ネジ21、ネジ22およびネジ23各々の数と配置距離(ピッチ)は、照明モジュール1の平面サイズによって適宜設定される。
図4は、図3の切断線A−Aで切断した切断面を示す断面図である。前述したように、照明モジュール1は、左辺側の第1の光源部15と右辺側の第2の光源部16と、前辺側の第3の光源部17と後辺側の第4の光源部18を備えている。第1の光源部15から第4の光源部18の各光源部のそれぞれは、構成要素の数やサイズが異なるものの、構成要素の一つひとつは同様に説明可能であるため、以下の説明では、左辺側の第1の光源部15を代表例として説明する。
図4に示すように、照明モジュール1は、導光板7と、導光板7の左辺側の端面19に沿って配列された複数のLED光源8と、LED光源8が出射した光が直接拡散板2に入射されないように、また、外部に漏れないように遮蔽する断面U字形状の光遮蔽フレーム10と、導光板7の表面側に沿うように配置される拡散板2などを備えている。なお、第1光源部15とは、照明モジュール1の左辺側において、端面19と、複数のLED光源8と、光遮蔽フレーム10と、拡散板2の左辺側に形成された凸条部26と、凸条部26に対向する部分である導光板7の周縁部27などが配置された部分を言う。なお、端面19は、図2に示したように、隣り合う凸部20の間に形成される導光板7の側面(凸部20に対する底面に相当する)である。
なお、図4では、光源としてLED光源8を用いた場合を例示しているが、光源としては、CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp:冷陰極蛍光管)、電球(たとえば白熱電球)や蛍光灯などを用いることが可能であって、光源の種類は限定されない。しかし、LED光源は、他の光源と比べ、消費電力が小さい、発熱量が小さい、小型化しやすい、並びにコストなどで優れている。したがって、以下の各図の説明では、光源としてLED光源8を用いた場合を説明する。
導光板7の裏面28側(拡散板2に対して反対側の面)には、反射板29が配置されている。反射板29は、薄い反射シートでもよく、導光板7の裏面28に貼着してもよい。また、反射板に替えて導光板7の裏面28に反射コートを設けてもよく、また、省略することも可能である。反射板29の平面形状は、導光板7の平面外形形状とほぼ同じであるが、LED光源8の下方の少なくとも一部を覆うように配置される。反射板29は、導光板7の裏面28に密接され、導光板7内を進行する光を拡散板2の方向に反射させる機能を有する。反射板29の下方側には、フレーム9が配設されている。
フレーム9は、熱伝導率が高い金属製の板材で形成されるが、軽量化の観点からアルミニウム製とすることが好ましい。フレーム9は、図2に示すように、平面形状が長方形の枠形状をしており、外周枠部30の内側は表裏を貫通する開口部31となっている。外周枠部30の4辺は、ほぼ同じ幅である。したがって、開口部31の平面形状は長方形である。フレーム9は、後述するLED基板35および光遮蔽フレーム10を一体化する機能を有する(図6参照)。なお、図示は省略するが、フレーム9は、開口部31の対角を連結する梁を形成し、補強するようにしてもよい。
導光板7は、光透過率が高いアクリル系樹脂で成形され、LED光源8から出射される光が入射される端面19と、拡散板2と対向する第1光出射面32、および第1光出射面32の反対側の面となる裏面28を備えている。端面19は、LED光源8から出射される光の入射面であり、第1光出射面32は、導光板7から拡散板2に対して光を出射する光出射面である。なお、前述した凸部20のLED光源8に対向する側面も端面19と同様に、LED光源8から出射される光が入射される光入射面といえる。裏面28は、反射板29に密接されると共に、導光板7の内部を進行する光の反射面として機能する。LED光源8は、光源基板であるLED基板35に実装され、端面19に沿って配置されている。LED光源8は、導光板7の厚み範囲に配置されるが、導光板7の厚み方向のほぼ中央に配置すればなおよい。中央に配置することで、中央に配置しない場合に比べて第1光出射面32から出射する光量が多くなる。
なお、LED光源8から導光板7の端面19に入射される光の強さは、LED光源8と端面19の距離に左右される。すなわち、LED光源8が端面19に近づけば入射される光の強さが増し、遠ざかれば入射される光の強さが減る。図2に示したように、導光板7には、各4辺の端面19からLED光源8の方向(LED基板35側に)に向かって凸部20が設けられ、隣り合う凸部20の間にLED光源8を配設するようにしている。図4に示すように、凸部20の先端面は、LED基板35の基板側部36に当接されている。つまり、LED光源8と端面19との間隔は、凸部20の先端面の端面19からの距離で規制される。一方、LED基板35のLED光源8が実装される基板側部36は、光遮蔽フレーム10の側部45で左方への移動が規制される。このようにして、LED光源8と端面19の距離がほぼ一定に保持されることで、端面19に入射される光の強さは、ほぼ一定となるように管理可能となる。
LED基板35は、フレキシブル基板であって、図10に示すように、LED光源8が実装される基板側部36と、基板側部36の下方側において基板側部36に直交するように曲げられて延在される回路接続部37を有する。回路接続部37は、右辺方向に向かって延長され、接続基板38を介して回路部39に接続される(図10参照)。回路部39は、LED光源8の点灯制御を行うICチップや抵抗素子などの回路素子を有している。LED基板35は、回路接続部37を光遮蔽フレーム10に設けられた孔部40に挿通することで、回路接続部37を保持ケース3と光遮蔽フレーム10の下板部41の間に配置できるようになっている。
LED光源8を構成するLED素子の一つ一つは、白色LED素子であって、回路部39からの入力信号によって、各LED素子からの発光を制御する。なお、LED素子として、赤色LED素子、緑色LED素子および青色LED素子がひとつにパッケージされたタイプのLEDランプを用いることも可能で、回路部39からの入力信号によって、各色のLED素子からの発光、混色により指定色の発光を行うことができる。なお、LED光源8は、LED基板35に実装されて、フレーム9の外周枠部30にネジ21によって固定される。この固定構造は図6を、LED基板35と回路部39の接続構造は図10を参照して後述する。
光遮蔽フレーム10は、アルミニウム製の板を曲げ折りして成形されている。光遮蔽フレーム10は、端面19に沿いつつ、LED基板35の基板側部36の背面側に配置される側部45と、側部45の拡散板2側端部から側部45に直交し右辺側に延長される上板部46と、保持ケース3側端部から側部45に直交し、右辺側に延長される下板部41を有する。上板部46は、第1光出射面32側に延長されている。上板部46は光遮蔽部であって、以下の説明では光遮蔽部46と記載する。光遮蔽フレーム10は、側部45と下板部41の接続部にかけて表裏を貫通する孔部40を有する。孔部40には、LED基板35の回路接続部37が挿通される。光遮蔽フレーム10は、光遮蔽部46と下板部41の間に導光板7と反射板29およびフレーム9を配設し、ネジ21で一体化して光源ユニット50を構成する(図6参照)。光遮蔽部46は、LED光源8から出射される光がそのまま拡散板2に入射しないように、つまり、LED光源8の光が、LED光源8よりも図示上方向に配置される拡散板2に直接入射させない光遮蔽機能を有する。
拡散板2は、光散乱粒子が含まれたアクリル系樹脂で成形されており、図2に示すように平面視において長方形であって、照明モジュール1の平面形状および平面サイズを規定している。つまり、照明モジュール1を真上から見たとき、拡散板2の下方にある保持ケース3は見えないようになっている。拡散板2には、導光板7の第1光出射面32に向かって突設された凸条部26が形成されている。凸条部26は、左辺側の第1光源部15、右辺側の第2光源部16、前辺側の第3光源部17、および後辺側の第4光源部18に連続するように形成されている。凸条部26は、導光板7の周縁部27に対向する位置に配置されている。凸条部26の導光板7に対向する先端部平面は、導光板7の第1光出射面32から出射された光が入射される第2光入射面51である。つまり、導光板7の周縁部27は、凸条部26の第2光入射面51と対向する部分をいう。
拡散板2には、LED光源8の配列方向に直交する平面における断面形状において、凸条部26に囲まれた凹部空間52が形成されている。凹部空間52の底面(第1光射出面32に対向する面)である第1光入射面53は、第1光出射面32から出射した光が入射する光入射面である。拡散板2の外周側面6は、空気に接する面であり、凸条部26の内側側面54は凹部空間52に面し、空気に接する面である。したがって、凸条部26の内側から外周側面6に臨界角を超えて入射する光は、外周側面6で全反射する。また、凸条部26の内側から内側側面54に臨界角を超えて入射する光は、内側側面54で全反射する。外周側面6と内側側面54とは互いに平行な面であり、第2光入射面51は、外周側面6および内側側面54に直交する面である。
凸条部26の第2光入射面51は、LED光源8あるいは第1光出射面32(特に周縁部27)から出射する光が光遮蔽部46により遮蔽される領域である遮蔽領域Bと、光遮蔽部46により遮蔽されることなく光が入射する領域である入射領域Cとを有する。すなわち、凸条部26の第2光入射面51と、導光板7の周縁部27との間に光遮蔽部46を配置することにより、周縁部26から出射した光が第2光入射面51に入射する光量を制限することができる。遮蔽領域Bは、LED光源8から出射された光が導光板7を介さずに直接拡散板2に入射しない広さ(左右方向の幅寸法)を少なくとも有する。また、遮蔽領域Bの広さ(左右方向の幅寸法)と入射領域Cの広さ(左右方向の幅寸法)は、第1光出射面32から第2光入射面51に入射する光が第2光出射面4から出射する際に、第2光出射面4の全体の明るさが均一となるように設定される。第1光出射面32から第2光入射面51に入射した光は主に、第2光出射面4の周縁部から出射することになる。第2光出射面4の周縁部の明るさが、この周縁部よりも内側の明るさに近づくように、遮蔽領域Bの広さおよび入射領域Cの広さが設定される。遮蔽領域Bの広さをX、入射領域Cの広さをYとすると、X:Yは1:0.5〜1:5が好ましく、X:Yは1:1〜1:3がより好ましい。拡散板2は、凸条部26の第2光入射面51で光遮蔽フレーム10の光遮蔽部46と密接される。右辺側の光遮蔽フレーム10、前辺側の光遮蔽フレーム10および後辺側の光遮蔽フレーム10も、左辺側の光遮蔽フレーム10と同様な条件で設定される。
続いて、LED光源8から出射された光が、第2光出射面4から出射するまでの光の経路について、図5を参照しながら説明する。
図5は、LED光源8から出射した光が拡散板2の第2光出射面4から出射するまでの光の経路を示す説明図である。左辺側の第1の光源部15側のLED光源8から出射された光の一部は、導光板7の端面19から導光板7内に進入し、たとえば、破線L1で示すように、導光板7の第1光出射面32および裏面28で全反射されながら右辺側に向かって進み、いずれは、第1光出射面32から出射される。LED光源8から出射された光の他の一部には、第1光出射面32または裏面28で全反射されることなく、第1光出射面32から出射されるものもある。
右辺側の第2の光源部16のLED光源8から出射された光も左辺側と同様に導光板7の右辺側の端面19から導光板7内に進入する。導光板7内に入射された光は、左辺側に進み、導光板7の第1光出射面32および裏面28で全反射され、いずれは、第1光出射面32から出射される。
同様に、前辺側の第3の光源部17のLED光源8から出射された光も、右辺側および左辺側と同様に導光板7の前辺側の端面19から導光板7内に進入する。導光板7内に入射された光は、後辺側に進み、導光板7の第1光出射面32および裏面28で全反射され、いずれは、第1光出射面32から出射される。後辺側の第4の光源部18のLED光源8から出射された光も、前辺側と同様に導光板7の後辺側の端面19から導光板7内に進入する。導光板7内に入射された光は、前辺側に進み、導光板7の第1光出射面32および裏面28で全反射され、いずれは、第1光出射面32から出射される。
導光板7の第1光出射面32から出射された光は、拡散板2の凹部空間52の底面である第1光入射面53、および凸条部26の第2光入射面51に入射され、拡散板2内を進行して第2光出射面4から出射される。拡散板2には光散乱粒子が含有されている。そのため、拡散板2内に入射した光が拡散板2内で散乱されることで、第2光出射面4から出射する光の照度分布の均一化を図ることができる。
LED光源8から出射される光は、LED光源8に近い位置では明るく、遠くなるに従い暗くなる。しかしながら、照明モジュール1は、左辺側の第1の光源部15と右辺側の第2の光源部16、および前辺側の第3の光源部17と後辺側の第4の光源部18を備えており、相互に右辺側、左辺側、および後辺側、前辺側に向かって光が進行するので、光が互いに補完しあい、導光板7の第1光射出面32の明るさが均斉化される。
図5に示すように、導光板7のLED光源8に近い周縁部27には、光遮蔽フレーム10の光遮蔽部46が配置されている。光遮蔽部46により、LED光源8および周縁部27から凸条部26へ入射する光が制限される。つまり、第2光入射面51の一部は遮蔽領域Bとなっていて、LED光源8から出射されて第2光入射面51に向かう光の一部は遮蔽領域Bで、すなわち光遮蔽部46により遮蔽される。一方、入射領域Cでは、第1光出射面32から凸条部26の第2光入射面51に向けて出射された光の一部が入射される。
凸条部26の第2光入射面51から入射された光の一部は、破線L2で示すように、凸条部26の内側側面54と外周側面6の間で全反射されながら、また、光散乱粒子で散乱されながら進む。そして、拡散板2の第2光出射面4の主として凸条部26の配置領域上方、すなわち、第2光出射面4のLED光源8が配置される側の周縁部から出射される。凸条26内に入射された光の一部は、内側側面54と外周側面6とで全反射しながら、また、光散乱粒子で散乱されながら進むことで、第2光出射面4から拡散状態で出射される。凸条部26に入射した光は主として凸条部26の配置位置の上方から出射する。このようにして、周縁部を含めて第2光出射面4の明るさが均斉化される。なお、第2光出射面4から出射する光は、光散乱粒子で拡散されるので、出射された光の強さと色調(光の波長)は、第2光出射面53の上方において、どの方向から見ても変わらないようになっている。
続いて、照明モジュール1の各部の固定構造について図6〜図9を参照して説明する。これら固定構造は、第1の光源部15から第4の光源部18の各光源部共に、同様な構造であるため、以下の説明では、左辺側の第1の光源部15を例示して説明する。
図6は、図3の切断線B−Bで切断した切断面を示す断面図である。LED基板35には、LED光源8が実装されている。そして、LED基板35の回路接続部37を光遮蔽フレーム10に設けられた孔部40に挿入し、光遮蔽フレーム35の下板部41の裏面側に沿わせ、フレーム9側から光遮蔽フレーム10の下板部41、LED基板35の回路接続部37の順に積み重ねる。そして、固定部材であるネジ21を回路接続部37と下板部41の共通位置に設けられた貫通孔から挿入し、フレーム9の外周枠部30に固定する。この際、ネジ21による固定前に反射板29と導光板7をフレーム9と光遮蔽部46の間に配設しておく。なお、ネジ軸部55の先端部は、フレーム9を貫通しない。
前述したように、LED光源8と端面19に近づく方向の距離は、凸部20の端面19からの位置で規制される。また、LED基板35のLED光源8が実装される基板側部36は、フレーム9の側部45で基板側部36の左方への移動が規制される。一方、LED基板35の前後方向の位置は、光遮蔽フレーム10に設けられた孔部40によって規制される(図10参照)。なお、LED基板35の位置を規制する規制軸をフレーム9に設け、回路接続部37に規制軸を挿通する孔を設けるようにしてもよい。このように、フレーム9、光遮蔽フレーム10、LED光源8を含むLED基板35がネジ21で一体化された構成を光源ユニット50とする。なお、光源ユニット50は、導光板7および反射板29を含む。
LED基板35と接続基板38の電気的接続がハンダ固定の場合には、LED基板35に接続基板38を接続した状態で前述したようにネジ21によってフレーム9に固定する。ネジ21を締め付けた後に、保持ケース3を光源ユニット50に取り付けるが、保持ケース3の周縁部11には、ネジ頭部56の逃げ孔57が設けられている。ネジ21の頭部56は、保持ケース3の周縁部11から外面側(裏面側)に突出させない。
図7は、図3の切断線C−Cで切断した切断面を示す断面図である。ここでは、光源ユニット50を、拡散板2に固定する構造について説明する。光源ユニット50は、図6に示したように、フレーム9、光遮蔽フレーム10、およびLED光源8を含むLED基板35が固定部材であるネジ22で一体化された構成となっている。光源ユニット50は、光遮蔽フレーム10の下板部41の貫通孔、フレーム9に設けられた貫通孔Aおよび導光体7に設けられた貫通孔7Aにネジ22のネジ軸部60を挿入し、拡散板2の凸条部26に固定される。保持ケース3の周縁部11には、ネジ22のネジ頭部58の逃げ孔59が設けられ、ネジ頭部58は、保持ケース3の周縁部11から外面側(裏面側)に突出させないようにしている。
なお、導光板7に設けられた貫通孔7Aおよびフレーム9に設けられた貫通孔9Aと、ネジ22のネジ軸部60の間には、拡散板2と導光板7とフレーム9の温度変化による伸縮の差を吸収できる程度の隙間が設けられている。前述したように、拡散板2および導光板7は、アクリル系樹脂で成形されていて、フレーム9は、アルミニウム板で成形されている。アクリル系樹脂の熱膨張率は、アルミニウムに対して約3倍である。したがって、温度変化によって、拡散板2および導光体7と、フレーム9の伸縮量が異なり、温度変化に伴い照明モジュール1が反ってしまうことが考えられる。そこで、導光板7に設けられた貫通孔7Aおよびフレーム9に設けられた貫通孔9Aと、ネジ22のネジ軸部60の間に、この伸縮量の差を吸収できる程度の隙間を設けている。
また、ネジ22のネジ軸部60の先端部は、拡散板2の凸条部26内で第1光入射面53よりも第2光入射面51側になるような長さを有している。図7では、ネジ軸部60の先端部は、第1光入射面53のほぼ延長線上にあるが、ネジの固定強度が得られる範囲で、第2光入射面51側になるようなネジ軸部長さにすることが好ましい。そうすることによって、拡散板2の外周側面6と内側側面54の間で全反射しながら第2光出射面4から出射する光の経路(図5参照)は、ネジ軸60の先端部から拡散板2の第2光出射面4までの厚みが十分確保できるから、ネジ22によって妨げられることはない。
一方、導光板7には、ネジ挿通用に複数の貫通孔7Aが設けられている。導光板7は、ほぼ全体が光の経路となっているので、貫通孔7Aが光の経路を妨げることも考えられる。しかし、前述したように、導光板7では、左辺側では右辺側からの光で明るさを補完し、右辺側では左辺側からの光で明るさを補完するようになっていて、前辺側および後辺側でも同様に相互に明るさを補完するようになっていて、貫通孔7Aは光の経路を妨げない。
図8は、図3の切断線D−Dで切断した切断面を示す断面図で、LED基板35の回路接続部37を保持ケース3とフレーム9の間に介在する位置の固定構造を示す。図6および図7で説明したように、拡散板2、導光板7、反射板29、光遮蔽フレーム10、およびLED基板35(LED光源8付き)は、ネジ21、ネジ22で一体化されている。この一体化された状態で、保持ケース3は、固定部材であるネジ23によってフレーム9の外周枠部30に固定される。ネジ23による固定は、保持ケース3の溝部24内で行われる。ネジ23のネジ頭部61は、保持ケース3の周縁部11から外面側(裏面側)に突出しない。また、ネジ軸部62の先端部は、フレーム9を貫通しない。
図9は、保持ケース3とフレーム9の間にLED基板35を介在させない位置の固定構造を示す断面図である。このような位置では、保持ケース3は、溝部24の形成位置でフレーム9の外周枠部30に直接固定される。したがって、図9に示す固定構造では、図8に示した固定構造よりも、周縁部11の厚みがLED基板35の厚み分薄くなる。なお、ネジ23のネジ頭部61は、保持ケース3の周縁部11から外面側(裏面側)に突出させないようにしている。また、ネジ23のネジ軸部62の先端部は、フレーム9を貫通しない。
一つの照明モジュール1において、図8および図9で示した固定構造が混在する。ここで、LED基板35は、フレキシブル基板であって、厚みが約0.15mmであり、回路接続部37は、フレーム9の溝部24の断面形状に倣って容易に変形可能である。一方、保持ケース3の厚みは約0.5mmであり、平面積に対しては極めて薄く、しかも上記2通りの固定部の距離を厚み差に対して大きくしていることで容易に撓むことが可能となっている。したがって、LED基板35を介在させて固定する位置と、LED基板を介在させずに固定する位置において、保持ケース3を裏面側からみても変形の差は認識できない程度の変形である。また、フレーム9は、保持ケース3に対して剛性があり変形しないので、導光板7および拡散板2における光の経路に影響を与えることはない。
前述したように、ネジ21、ネジ22およびネジ23の各ネジ頭部は、保持ケース3の周縁部11の外面側(裏面側)に突出しない構造としている。このようにすれば、照明モジュール1を裏面側から見たときにすっきりした外観が得られると共に、照明モジュール1を壁などに装着する際、固定部材であるネジが邪魔になることがない。
次に、LED基板35と接続基板38の接続構造、および厚み方向の配置構造について説明する。
図10は、LED基板35と接続基板38の接続構造の一部を示す図であり、上段の(A)は、照明モジュール1を裏面側から見た斜視図、(A)の下段左方の(B)は、(A)の切断線D−Dで切断した切断面を示す断面図、(B)の右方の(C)は、(A)の切断線E−Eで切断した切断面を示す断面図である。図10(A)に示すように、LED基板35は、光遮蔽フレーム10に設けられた孔部40に回路接続部37が挿通され、回路接続部37は、フレーム9の裏面に沿って接続基板38との交差位置まで延長されている。LED基板35の一方の面(裏面35Aとする)および他方の面(表面35Bとする)には、不図示の配線層が形成されている。裏面35A側には、LED光源8が実装されている。裏面35A側の配線層には、LED光源8を実装するための配線が形成される。また、表面35Bの回路接続部37にも不図示の配線層が形成されている。表面35B側の配線層には、接続基板38と電気的接続を行うための配線が形成されている。裏面35A側の配線層と表面35B側の配線層は、スルーホールなどで接続されている。
LED基板35の回路接続部37は、先端部が接続基板38と重ね合わされて接続手段で電気的に接続される。接続基板38の裏面38Aには、不図示の配線層が形成されている。この配線層には、LED基板35(LED光源8)と回路部39を接続する配線と、外部電源と回路部39を接続する配線などが形成されている。図10(B)に示すように、LED基板35の表面35Bに設けられた配線層と接続基板38の配線層の接続は、接続手段であるハンダ64によって電気的に接続される。なお、ハンダ接続部の保護と絶縁を兼ねて、図中、2点鎖線で示した領域に樹脂盛り部(ポッティング)65が設けられる。なお、ハンダ接続部と樹脂盛り部を含めて接続部66とする。接続部66は、フレーム9の外周枠部30の内側(開口部31内)に突出するように配置される。つまり、接続部66は、フレーム9と交差しない位置に配置される。
接続基板38の裏面38Aには、回路部39が周知の接合手段によって固定される。回路部39は、LED光源8の点灯制御を行うICチップや抵抗素子などの回路素子を有している。これらの回路素子は、樹脂モールドなどで1パッケージ化して接続基板38に接合してもよく、回路素子単体で接続基板38に接合してもよい。回路部39が1パッケージ化されている場合には、接続基板38に設けられた配線に対応させるように回路部39の端子を配置し、ハンダまたは導電性接着剤などの接合手段で電気的に接続する。また、回路素子単体で接合する場合には、接合後、各回路素子を樹脂モールドなどで覆うことが好ましい。LED基板35と回路部39は、接続基板38の裏面38Aに設けられた配線層によって接続される。つまり、LED光源8と回路部39が電気的に接続されている。なお、接続基板38には、不図示のリード線が接続されており、このリード線は、外部の電源部に接続され、回路部39に電力を供給できるようになっている。
回路部39は、図10(C)に示すように、接続基板38の裏面38Aに電気的に接続され、フレーム9の外周枠部30と開口部31を跨ぐような位置に配設されている。フレーム9が無い場合には、回路部39は、たとえば図中39Aで示す位置となる。回路部39を、フレーム9に当接させることで、回路部39とフレーム9との交差量H分だけ接続基板38は保持ケース3側に寄せられる。つまり、LED基板35が撓められ、その弾性力と接続基板38の重量の合計が、回路部39とフレーム9の接触圧となる。回路部39は、LED光源8を点灯することで発熱する。しかし、回路部39と熱伝導率が高いフレーム9を当接させることにより、回路部39の熱を、フレーム9から保持ケース3に伝達し、保持ケース3に接触している保持ケース3から逃がすようにしている。
LED基板35には、裏面35Aおよび表面35B共に、LED光源8との接続部分および接続基板38との接続部分を除く領域全面に絶縁層を設けることが好ましい。また、接続基板38の裏面38A側においても、LED基板35との接続部分および回路部39との接続部分を除く全面に絶縁層を設けることが好ましい。絶縁層を設けることで、他の部材との接触によるショートを防止できる。また、照明モジュール1の使用環境によって結露する場合が考えられるが、そのような場合においても、絶縁層を設けることで結露によるショートを防止できる。
図10では、LED基板35と接続基板38との接続手段は、ハンダ64であるが、周知のフレキシブル基板用コネクタを用いて接続することが可能である。図示は省略するが、図10を参照しながら説明する。フレキシブル基板用コネクタは、接続基板38の裏面38Aの所定位置に実装される。LED基板35の先端部をフレキシブル基板用コネクタに差し込めば、LED基板35と接続基板38の電気的接続が可能となる。なお、LED基板35のフレキシブル基板用コネクタへの挿入部に、補強用の基板を設けておけば、フレキシブル基板用コネクタとの接続の信頼性を高められる。フレキシブル基板用コネクタは、接続部66と同様に、フレーム9の開口部31内に、外周枠部30と交差しないように配置される。
以上説明した照明モジュール1は、第1光出射面32を有する導光板7と、光を発するLED光源8を有している。また、照明モジュール1は、導光板7の第1光出射面32の側に配置され、第1光出射面32から出射した光が入射する第1光入射面53と、第1光入射面53から入射した光が出射する第2光出射面4を有する拡散板2と、導光板7の第1光出射面32に対して反対側の面に沿って配設される反射板29と、反射板29の裏面側に配置される枠形状のフレーム9と、LED光源8の点灯制御を行う回路部39を有している。拡散板2は、導光板の周縁部27から出射する光が入射する第2光入射面51を有する。また、周縁部27と第2光入射面51との間には、周縁部27から出射した光が第2光入射面51に入射する光量を制限する光遮蔽フレーム10を備えている。そして、LED光源8が実装されるLED基板35と、回路部39が実装される接続基板38を電気的に接続する接続部66を、フレーム9の外周枠部30の内側空間内で導光板7側に突出するように配設している。
このような構成にすることで、LED光源8から導光板7に入射した光は、導光板7の第1光出射面32から拡散板2の第1光入射面53に入射し、拡散板2の第2光出射面4から出射される。また、導光板7の第1光出射面32の周縁部27から拡散板2の第2光入射面51に入射した光は、主として、第2光出射面53の周縁部から出射される。したがって、第2光出射面4からLED光源8が点光源のように見えることがなく、拡散板2の第2光出射面4の全面の明るさを均斉化させることができる。拡散板2は、光散乱粒子を含有しているため、第2光出射面4から出射する光は、第2光出射面4のどの方向から見ても光の強さと色調(波長)に差がない照明モジュール1を提供できる。
一方、LED基板35と接続基板38との接続部66を、フレーム9の外周枠部30の内側空間内(開口部31内)に突出させることで、照明モジュール1の総厚み(保持ケース3の内側部分12と拡散板2の厚み)を薄くすることができる。
また、導光板7は、LED光源8が配列されると共に、LED光源8が発する光が入射される端面19と、端面19の周縁部27に対向する位置に設けられ、導光板7側に突出し第2光入射面27を備える凸条部26を有している。また、照明モジュール1は、導光板7と、LED基板35およびフレーム9などを拡散板2との間に収容する保持ケース3を有し、保持ケース3の外周側面5は、拡散板2の外周側面6と同一面内に配置するか、または拡散板2の外周側面6より内側に配置している。このように構成すれば、照明モジュール1を上方から見たときに、保持ケース3が額縁のように見えてしまうことがない。また、保持ケース3の周縁部11の厚みを、周縁部11の内側部分(照明モジュール1の内側部分)よりも薄くしているので、照明モジュール1を斜め上方から見ても、保持ケース3の薄い部分である外周側面6しか見えないので、薄く感じさせることができる。
また、光遮蔽フレーム10は、側部45と、側部45の一方の端部から延在される上板部である光遮蔽部46と、他方の端部から延在される下板部41を有し、LED基板35は、LED光源8が実装される基板側部36と、基板側部36から下板部41に重なるように延在される回路接続部37を有している。そして、光遮蔽部46と下板部41の間に、導光板7とLED基板35とフレーム9を重ねて配置すると共に、回路接続部37と下板部41の共通位置に設けられた貫通孔に挿入されるネジ21で、フレーム9の外周枠部30に固定して光源ユニット50を構成している。光源ユニット50は、下板部41、フレーム9および導光板7の共通位置に設けられた貫通孔に挿入されるネジ22で、拡散板2の凸条部26に固定される。保持ケース3は、保持ケース3の周縁部11に形成された溝部24内の貫通孔に挿入されるネジ23でフレーム9の外周枠部30に固定する。
このように、照明モジュール1は、照明モジュール1の内側より薄い周縁部において、光源ユニット50、拡散板2、保持ケース3の順にネジ21,22,23によって、各ネジ頭部が、保持ケース3の周縁部11の外面側よりも突出しないように固定することで、薄型化を実現することが可能となる。照明モジュール1を裏面側から見たときにすっきりした外観が得られると共に、照明モジュール1を壁などに装着する際、固定部材であるネジが邪魔になることがない。さらに、上記各部の固定手段がネジ21,22,23で行うことが可能になっていることから、組立性および分解性が優れた照明モジュール1を実現できる。
また、固定部材であるネジ21、ネジ22およびネジ23は、LED光源8が出射した光が第2光出射面53から出射するまでの光の経路を妨げない位置に配置されている。このようにすることで、照明モジュール1を薄型化し、ネジ21,22,23を設ける構造であっても光の経路を妨げないことから、LED光源8から出射される光を効率よく第2光出射面53から出射させることができる。
また、照明モジュール1は、ネジ22が挿通される導光板7およびフレーム9各々に設けられた貫通孔7A,9Aと、ネジ22のネジ軸部60の間に、拡散板2と導光板7とフレーム9の温度変化に伴う伸縮の差を吸収できる程度の隙間を設けている。
前述したように、拡散板2および導光板7は、アクリル系樹脂で成形されていて、フレーム9は、アルミニウム板で成形されている。アクリル系樹脂とアルミニウムでは熱膨張率が異なり、温度変化によって、拡散板2および導光体7と、フレーム9の伸縮量が異なり、温度変化に伴い照明モジュール1が反ってしまうことが考えられる。そこで、導光板7に設けられた貫通孔7Aおよびフレーム9に設けられた貫通孔9Aと、ネジ22のネジ軸部60の間に、この温度変化による伸縮差を吸収できる程度の隙間を設けているので、この隙間によって伸縮の差を吸収できることから、照明モジュール1が反ってしまうことを防止できるようにしている。
また、照明モジュール1は、ネジ22のネジ軸部60の先端部を、拡散板2の凸条部26内で第1光入射面53より第2光入射面51側に配置している。このようにすれば、凸条部26内において、第2光入射面51から入射された光が、凸条部26の内側側面54と外周側面6の間を全反射しながら第2光出射面4に向かう経路を妨げられることなく、第2光出射面4から出射させる光量の均斉化を図ることができる。
また、導光板7には、端面19からLED光源8の方向に突設された複数の凸部20が設けられ、隣り合う凸部20の間にLED光源8を配設すると共に、凸部20の先端面が基板側部36のLED光源8が実装される側の面に当接させている。
LED光源8から導光板7の端面19に入射される光の強さは、LED光源8と端面19の距離に左右される。そこで、導光板7に設けられた凸部20の先端面を、LED基板35の基板側部36に当接させる。つまり、LED光源8と端面19の距離は、凸部20の先端面の端面19からの位置で規制される。また、LED基板35のLED光源8が実装される基板側部36は、フレーム9の側部45で基板側部36の左方への移動が規制される。このようにして、LED光源8と導光板7の端面19の距離がほぼ一定に保持されることで、端面19に入射される光の強さを、ほぼ一定となるように管理することが可能となる。
また、保持ケース3とフレーム9は、熱伝導率が高い金属板で成形され、回路部39のフレーム9に対向する側の面を、フレーム9に当接させている。回路部39は、LED光源8を点灯することで発熱することがある。しかし、回路部39とアルミニウム製のフレーム9を当接させることにより、回路部39の熱がフレーム9に伝達する。フレーム9は、ネジ23によってアルミニウム製の保持ケース3に接触しているので、回路部39の熱はフレーム9を介して保持ケース3から逃がすことができるので、回路部39が高温になることを防止できる。
なお、本発明は前述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。たとえば、前述した実施の形態では、LED基板35をフレキシブル基板とし、接続基板38をリジット基板として、両者を接続する構成としているが、LED基板35と接続基板38をフレキシブル基板で一体形成してもよい。
また、前述の照明モジュール1では、LED基板35の回路接続部37を、光遮蔽フレーム10に設けた孔部40に挿通して、光遮蔽フレーム10の下板部41に沿って延長しているが、LED基板35の回路接続部37を孔部40に挿通させずに、フレーム9と下板部41の間に配置する構造としてもよい。また、拡散板2の第2光入射面51と第1光入射面53とが、一体に連なる平面としてもよい。
また、前述の照明モジュール1では、第1の固定部材であるネジ21で、光源ユニット50を構成し、第2の固定部材であるネジ22で、光源ユニット50を拡散板2に固定している。しかし、ネジ22で、導光板7、反射板29、フレーム9、光遮蔽フレーム10およびLED基板35を重ねて拡散板2に固定する構造としてもよい。
また、前述の照明モジュール1では、回路部39をフレーム9に当接させて、回路部39の温度上昇を抑える構造としているが、反射板29をアルミニウムなどの熱伝導率が高い材質とし、回路部39をフレーム9の開口部31内に配置し、回路部39を反射板29に当接させるようにしてもよい。また、回路部39と反射板29の間に、熱伝導体を介在させるようにしてもよい。