JP2019192534A

JP2019192534A - 照明装置

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Publication number: JP2019192534A
Application number: JP2018085206A
Authority: JP
Inventors: 晃平池田; Kohei Ikeda
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2018-04-26
Publication date: 2019-10-31
Anticipated expiration: 2038-04-26
Also published as: JP7042683B2

Abstract

【課題】光の乱反射を低減させた照明装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る照明装置１０は、複数の発光装置１と、筐体１１と、反射板１４とを備えている。複数の発光装置１は、それぞれに発光素子３が実装されている。筐体１１は、複数の発光装置１が実装されている。反射板１４は、筐体１１内に位置し、底面１５と、底面１５と連続して位置した側面１６とを有しており、側面１６が複数の発光装置１から外側に向かって発光された光を反射し、複数の発光装置１より上方において先端１７が複数の発光装置１から外側に向かって広がっている傾斜面１６を有する。筐体１１は、反射板１４の傾斜面１６の先端１７を固定する突起部１８を有している。【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等を使用した照明装置に関する。

近年、蛍光灯や電球に代わってＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体発光素子を光源とする照明装置が用いられていれる。また、例えば、家電製品や乗用自動車などの塗装面の外観検査用光源としても発光素子を光源とする照明装置が用いられている。

照明装置としては、半導体発光素子の発光の向きに傾斜しており、先端がネジ等で固定されているものが知られている（特許文献１参照）。

特表２００４−５１２６４４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、ネジ等があることにより、その箇所において乱反射するおそれがあった。

本発明の一実施形態に係る照明装置は、複数の発光装置と、筐体と、反射板とを備えている。複数の発光装置は、それぞれに発光素子が実装されている。筐体は、複数の発光装置が実装されている。反射板は、筐体内に位置し、底面と、底面と連続して位置した側面とを有しており、側面が複数の発光装置から外側に向かって発光された光を反射し、複数の発光装置より上方において先端が複数の発光装置から外側に向かって広がっている傾斜面を有する。筐体は、反射板の傾斜面の先端を固定する突起部を有している。

本発明の一実施形態に係る照明装置によれば、光の乱反射を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係る照明装置の断面図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の断面分解図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の反射板の斜視図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の反射板の平面図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。本発明の一実施形態に係る照明装置の発光装置の断面図である。

以下に本発明の実施形態に係る照明装置の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、図面の上下は単に本発明の実施形態を説明するために定めたものであり、実際には、上下は使用状況によって変わっても構わない。

＜照明装置の構成＞
図１は、本発明の一実施形態に係る照明装置の断面図である。図２は、本発明の一実施形態に係る照明装置の断面分解図である。図３は、本発明の一実施形態に係る照明装置の反射板の斜視図である。図４は、本発明の一実施形態に係る照明装置の反射板の平面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る照明装置の斜視図である。図６は、本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。図８は、本発明の一実施形態に係る照明装置の発光装置の断面図である。これらの図において、照明装置１０は、複数の発光装置１と、筐体１１と、反射板１４とを備えている。複数の発光装置１は、それぞれに発光素子３が実装されている。筐体１１は、配線基板１２を介して複数の発光装置が実装されている。反射板１４は、筐体内に位置し、底面１５と、底面１５と連続して位置した側面１６とを有しており、側面１６が複数の発光装置１から外側に向かって発光された光を反射し、複数の発光装置１より上方において先端１７が複数の発光装置１から外側に向かって広がっている傾斜面１６を有する。筐体１１は、反射板１４の傾斜面１６の先端１７を固定する突起部１８を有している。

照明装置１０は、上方に開口している長尺の筐体１１と、筐体１１内に長手方向に沿ってライン状に複数個配列された発光装置１と、複数の発光装置１が実装される長尺の配線基板１２と、筐体１１によって支持され、筐体１１の開口を閉塞する長尺の拡散カバー１３とを備えている。このとき、筐体１１は、円形状であってもよい。円形状の場合には、複数の発光装置１は、円形状に配列されるのがよい。反射板１４も上面視において円形状であるのがよい。この場合には、後述する突起部１８は、長辺に位置するのではなく、円形の縁に沿って位置しているのがよい。

図１に示すように、筐体１１は、反射板１５、拡散カバー１３を保持する機能と、発光装置１の発する熱を外部に放散させる機能とを有している。筐体１１は、例えば、アルミニウム、銅またはステンレス等の金属、プラスチック等を含む樹脂複合材等から構成される。筐体１１は、長手方向に延びる底部２１ａ、および底部２１ａの幅方向の両端部から立設し、長手方向に延びる一対の支持部２１ｂを有し、上方および長手方向の両側で開口している長尺の本体部２１と、本体部２１における長手方向一方側および他方側の開口をそれぞれ閉塞する２つの蓋部２２とから成っている。各支持部２１ｂの筐体１１の内側における上部には、長手方向に沿って拡散カバー１３を保持するための凹所が互いに対向するように形成された保持部が設けられている。筐体１１は、長手方向の長さが、例えば、１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下に設定されている。また、平面視において円形状であってもよい。

配線基板１２は、筐体１１内の底部２１ａにネジ止め等で固定される。配線基板１２は、例えば、リジッド基板、フレキシブル基板またはリジッドフレキシブル基板等のプリント基板が用いられる。配線基板１２の配線パターンと発光装置１における基板２の配線パターンとが、半田または導電性接着剤を介して電気的に接続される。そして、配線基板１２からの信号が基板２を介して発光素子３に伝わり、発光素子３が発光する。なお、配線基板１２には、外部に設けられた電源から配線を介して電力が供給される。

拡散カバー１３は、発光装置１から発せられる光が透過する材料からなり、例えば、アクリル樹脂またはガラス等の光透過性材料から構成される。拡散率は３０〜７０％である。拡散率が３０％以上であれば、光の粒感を小さくでき、グレアを抑制することができる。また、拡散率が７０％以下であれば照明の明るさを保持しやすくなる。拡散カバー１３は、矩形状の板体であって、長手方向の長さが、例えば、９８ｍｍ以上１９９８ｍｍ以下に設定されている。拡散カバー１３は、本体部２１における長手方向一方側または他方側の開口から、上述の各支持部２１ｂに形成されている凹所内に挿し込み、長手方向に沿ってスライドさせることにより、複数の発光装置１から離れた位置で、一対の支持部２１ｂによって支持される。そして、本体部２１における長手方向一方側および他方側の開口を蓋部２２で閉塞することにより、照明装置１０は構成される。

筐体１１は、拡散カバー１３を固定する固定部を有していても良い。拡散カバー１３は、後述する反射板１４を固定する突起部１８と、固定部との間にスライドされて固定される。拡散カバー１３をスライドさせて取り付けることで照明装置１０の組立が容易となり、生産性を向上させることができる。

反射板１４は、筐体１１内に位置している。また、配線基板１２が有る場合には、配線基板１２の上方に位置する。反射板１４は、底面１５と、底面１５と連続して位置した側面１６とを有している。側面１６は、複数の発光装置１から外側に向かって発光された光を反射し、複数の発光装置１よりも上方において、先端が前記複数の発光装置１から外側に向かって広がっている傾斜面（以下、傾斜面１６とする）を有している。

反射板１４は、ポリエチレンテレフタラートから形成されていてもよい。反射板１４が、ポリエチレンテレフタラートのように弾性を有していてもよく、弾性の場合には、発光装置１の側面に当接した場合でも、破損のおそれが低減される。また、後述するように、筐体１１に固定される際に、柔軟に変形させることができ、照明装置１０を容易に組み立てることができる。

図３、図４に示すように、反射板１４は、貫通孔１９を有している。この場合には、貫通孔１９内に、複数の発光装置１の一部が収容され、各発光装置１の先端が貫通孔１９より拡散カバー１３の方向に飛び出す。このため、貫通孔１９は、前記複数の発光装置１と重なって位置している。また、貫通孔１９は、例えば、複数の発光装置１の並びと同じような形状であって、平面視において長方形状であってもよい。また、円形状であってもよい。

反射板１４の傾斜面１６の傾斜角度は、底面１５に対する角度のことであり、例えば１２０°〜１６０°である。この大きさであれば、発光装置１から発光された光が外部に放射される際に、光強度を大きくすることができる。

筐体１１は、反射板１４の先端１７を固定する突起部１８を有している。突起部１８は、反射板１４の傾斜面１６が内側に縮まろうとする、つまり反射板１４の底面１５に沿って伸び広がろうとするのを押えることができる。よって、照明装置１０の組み立てにおいて、反射板１４が可塑性であるため、図２に示すように、反射板１４の貫通孔１９から発光装置１が飛び出すように反射板１４を発光装置１の上から挿入し、反射板１４の先端１７を突起部１８に固定することが容易にできる。また、反射板１４の先端１７が突起部１８に固定されることにより、ネジ止めも不要となる。つまり、照明装置の組み立てが容易となり、生産性を向上させることができる。

このとき、ネジ止めが不要になるため、ネジ等に発光装置１から発光された光が当たって、乱反射を起こすおそれを低減させることができる。また、ネジ止めそのものの工程を減らすことができるため、容易に組み立てることができる。

このとき、図１に示すように、突起部１８は、傾斜部２０を有していてもよい。傾斜部２０を有することによって、反射板１４が内側に縮まろうとするのをより押えることができる。このとき、傾斜部２０の傾斜角度が、傾斜面１６よりも大きい場合には、よりこの効果を得やすくなる。なお、傾斜部２０の傾斜角度とは、拡散カバー１３の平面に対する大きさのことであり、比較する傾斜面１６の角度も拡散カバー１３の平面に対する大きさのことである。

なお、上記の照明装置１０は、複数の発光装置１を直線状に配列した線発光の照明装置であるが、これに限らず複数の発光装置１をマトリクス状や千鳥格子状に配列した面発光の照明装置であってもよい。

また、照明装置において、発光装置１の上面から拡散カバー１３までの距離が、複数の発光装置１同士の間の距離の１倍以上、４倍以下であってもよい。発光装置１の上面から拡散カバー１３までの距離が、複数の発光装置１同士の間の距離の１倍以上であれば、光の粒感が小さくなりグレアを抑制することができる。また、４倍以下であれば照明装置１０自体が大きくなってしまうことを抑制でき、生産性の向上につなげることができる。

＜発光装置の構成＞
例えば、図８に示すように、発光装置１は、基板２と、発光素子３と、枠体４と、封止部材５と、を備えている。このとき、発光素子３が紫外域の光を発光する等、特定の光を発光する素子の場合には、波長変換部材６を有していてもよい。

発光装置１は、基板２と、基板２上に設けられた発光素子３と、基板２上に発光素子３を取り囲むように設けられた枠体４と、枠体４で囲まれた内側の空間内に、枠体４で囲まれる空間の上部の一部を残して充填された封止部材５と、枠体４で囲まれた内側の空間の上部の一部に、封止部材５の上面に沿って枠体４内に収まるように設けられた波長変換部材６と、を備えている。なお、発光素子３は、例えば、ＬＥＤであって、半導体を用いたｐｎ接合中の電子と正孔が再結合することによって、外部に向かって光を放出する。

基板２は、絶縁性の基板であって、例えば、アルミナまたはムライト等のセラミック材料、あるいはガラスセラミック材料等からなる。または、これらの材料のうち複数の材料を混合した複合系材料から成る。また、基板２は、基板２の熱膨張を調整することが可能な金属酸化物微粒子を分散させた高分子樹脂を用いることができる。

少なくとも基板２の主面または基板２の内部には、基板２の内外を電気的に導通する配線導体が設けられている。配線導体は、例えば、タングステン、モリブデン、マンガンまたは銅等の導電材料からなる。基板２がセラミック材料から成る場合は、例えば、タングステン等の粉末に有機溶剤を添加して得た金属ペーストを、基板２となるセラミックグリーンシートに所定パターンで印刷し、複数のセラミックグリーンシートを積層して、焼成することにより得られる。なお、配線導体の表面には、酸化防止のために、例えば、ニッケルまたは金等のめっき層が形成されている。また、基板２の上面には、基板２上方に効率良く光を反射させるために、配線導体およびめっき層と間隔を空けて、例えば、アルミニウム、銀、金、銅またはプラチナ等の金属反射層を形成してもよい。

発光素子３は、基板２の主面上に実装される。発光素子３は、基板２主面上に形成される配線導体の表面に被着するめっき層上に、例えば、ろう材または半田を介して電気的に接続される。発光素子３は、透光性基体と、透光性基体上に形成される光半導体層とを有している。透光性基体は、有機金属気相成長法または分子線エピタキシャル成長法等の化学気相成長法を用いて、光半導体層を成長させることが可能なものであればよい。透光性基体に用いられる材料としては、例えば、サファイア、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、酸化亜鉛、セレン化亜鉛、シリコンカーバイド、シリコンまたは二ホウ化ジルコニウム等を用いることができる。なお、透光性基体の厚みは、例えば５０μｍ以上１０００μｍ以下である。

光半導体層は、透光性基体上に形成される第１半導体層と、第１半導体層上に形成される発光層と、発光層上に形成される第２半導体層とから構成されている。第１半導体層、
発光層および第２半導体層は、例えば、ＩＩＩ族窒化物半導体、ガリウム燐またはガリウムヒ素等のＩＩＩ−Ｖ族半導体、あるいは、窒化ガリウム、窒化アルミニウムまたは窒化インジウム等のＩＩＩ族窒化物半導体等を用いることができる。なお、第１半導体層の厚みは、例えば１μｍ以上５μｍ以下であって、発光層の厚みは、例えば２５ｎｍ以上１５０ｎｍ以下であって、第２半導体層の厚みは、例えば５０ｎｍ以上６００ｎｍ以下である。また、このように構成された発光素子３は、例えば２８０ｎｍ以上４５０ｎｍ以下の波長範囲の励起光を発することができる。

枠体４は、例えば、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等のセラミック材料、あるいは多孔質材料、あるいは酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウムまたは酸化イットリウム等の金属酸化物からなる粉末を混合させた樹脂材料から成る。枠体４は、基板２の主面に、例えば樹脂、ろう材または半田等を介して接続されている。枠体４は、発光素子３と間隔を空けて、発光素子３を取り囲むように基板２の主面上に設けられている。また、枠体４は、傾斜する内壁面が、基板２の主面から遠ざかるに従い、外方に向かって広がるように形成されている。そして、枠体４の内壁面が、発光素子３から発せられる励起光の反射面として機能する。なお、平面視において、枠体４の内壁面の形状を円形とすると、発光素子３が放射する光を一様に反射面にて外方に向かって反射させることができる。

また、枠体４の傾斜する内壁面は、例えば、焼結材料からなる枠体４の内周面にタングステン、モリブデン、マンガン等から成る金属層と、金属層を被覆するニッケルまたは金等から成るめっき層を形成してもよい。このめっき層は、発光素子３の発する光を反射させる機能を有する。なお、枠体４の内壁面の傾斜角度は、基板２の主面に対して例えば５５度以上７０度以下の角度に設定されている。

基板２および枠体４で囲まれる内側の空間には、光透過性の封止部材５が充填されている。封止部材５は、発光素子３を封止するとともに、発光素子３の内部から発せられる光を外部に光を取り出す。さらに、発光素子３の外部に取り出された光が透過する機能を備えている。封止部材５は、基板２および枠体４で囲まれる内側の空間内に、枠体４で囲まれる空間の一部を残して充填されている。封止部材５は、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂や透光性のガラス材料が用いられる。封止部材５の屈折率は、例えば１．４以上１．６以下に設定されている。

波長変換部材６は、基板２および枠体４で囲まれた内側の空間の上部に、封止部材５の上面に沿って設けられている。波長変換部材６は、枠体４内に収まるように形成されている。波長変換部材６は、発光素子３の発する光の波長を変換する機能を有している。すなわち、波長変換部材６は、発光素子３から発せられる光が封止部材５を介して内部に入射して、内部に含有される蛍光体が発光素子３から発せられる光によって励起されて、蛍光体からの蛍光を発するとともに、発光素子３からの光の一部を透過させて放射するものである。波長変換部材６は、例えば、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂またはエポキシ樹脂等の透光性の絶縁樹脂、または透光性のガラス材料からなり、その絶縁樹脂、ガラス材料中に、蛍光体が含有されている。蛍光体は、波長変換部材６中に均一に分散するようにしている。発光素子３および波長変換部材６中に含有される蛍光体としては、発光装置１から発せられる光の発光スペクトルが、最終的に求められる発光スペクトルとなるように選ばれる。

波長変換部材６には蛍光体が含まれていてもよい。各蛍光体は例えば、青色を示す蛍光体は、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕ，（Ｓｒ，Ｂａ）_１０（ＰＯ_４）_６Ｃｌ_２：Ｅｕであり、青緑色を示す蛍光体は、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）_５（ＰＯ_４）_３Ｃｌ：Ｅｕ，Ｓｒ_４Ａｌ_１４Ｏ_２５：Ｅｕである。緑
色を示す蛍光体は、ＳｒＳｉ_２（Ｏ，Ｃｌ）_２Ｎ_２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｍｇ）_２ＳｉＯ_４：Ｅｕ^２＋、ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎである。赤色を示す蛍光体としては、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ、Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ、ＳｒＣａＣｌＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ^２＋、ＣａＡｌＳｉＮ_３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉ（ＯＮ）_３：Ｅｕである。近赤外領域を示す蛍光体は、３Ｇａ_５Ｏ_１２：Ｃｒである。

また、発光素子３は、紫外域の光を発光するものであってもよいし、青色、赤色、緑色の光を発光するものであってもよい。また、これらを組み合わせて１つの発光装置１に複数の発光素子３が収容されていてもよい。

なお、本発明は上述の実施形態の例に限定されるものではなく、数値などの種々の変形は可能である。本実施形態における特徴部の種々の組み合わせは上述の実施形態の例に限定されるものではない。

１発光装置
１０照明装置
１１筐体
１２配線基板
１３拡散カバー
１４反射板
１５底面
１６側面（傾斜面）
１７先端
１８突起部
１９貫通孔
２０傾斜部
２基板
２１本体部
２１ａ底部
２１ｂ支持部
２２蓋部
３発光素子
４枠体
５封止部材
６波長変換部材

Claims

それぞれに発光素子が実装された、複数の発光装置と、
前記複数の発光装置が実装された、筐体と、
前記筐体内に位置し、底面と前記底面と連続して位置した側面とを有しており、前記側面が前記複数の発光装置から外側に向かって発光された光を反射し、前記複数の発光装置より上方において先端が前記複数の発光装置から外側に向かって広がっている傾斜面を有する反射板と、を備えており、
前記筐体は、前記反射板の傾斜面の前記先端を固定する突起部を有していることを特徴とする照明装置。
前記反射板は、前記底面に貫通孔を有しており、
前記複数の発光装置は、前記貫通孔と重なって位置していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記突起部は、傾斜部を有しており、
前記傾斜部は、前記傾斜面よりも傾斜角度が大きい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。
前記筐体と、前記複数の発光装置との間に位置した、配線基板を有しており、
前記配線基板の上面に前記複数の発光装置が実装されるとともに、前記配線基板は、前記筐体に実装されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
前記反射板は弾性を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置。
前記筐体の上面に位置した、拡散カバーをさらに備えていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の照明装置。
前記反射板の材料は、ポリエチレンテレフタラートであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の照明装置。
発光装置の上面から拡散カバーまでの距離が、複数の発光装置同士の間の距離の１倍以上、４倍以下である請求項１〜７のいずれか１つに記載の照明装置。