JP2024005587A - 発光モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】基板が大型化することなく給電部及びリード線の配置スペースを確保することができる発光モジュールとする。【解決手段】基板２２と、基板２２に配置される複数個のＬＥＤ素子２３（発光素子）と、ＬＥＤ素子２３に電力を供給する給電部２４と、を備えた光源部２０（発光モジュール）であって、給電部２４はＬＥＤ素子２３よりも基板２２の縁部側に配置され、複数個のＬＥＤ素子２３のうち少なくとも一部のものは、配列中心Ａから所定の距離に位置する第一配置位置αにおいて配列中心Ａを中心にして周方向に並べて配置されるＬＥＤ素子２３と、配列中心Ａから第一配置位置αまでの距離よりも短い距離に位置する第二配置位置βにおいて第一配置位置αに配置されるＬＥＤ素子２３に連なるように配置されるＬＥＤ素子２３と、で構成され、第二配置位置βは給電部２４に隣り合う位置に配置されるものとする。【選択図】図５

Description

本発明は、発光モジュールの技術に関する。

従来、基板と、基板に配置される複数の主光源ＬＥＤと、基板の四隅のうちの一隅に電源基板との接続を行うコネクタ部品と、を備える発光モジュールに関する技術は公知となっている（特許文献１参照）。

特開２０１９－８８９１号公報

しかしながら、前記発光モジュールでは、主光源ＬＥＤが基板に配列中心を中心にして周方向に並べて配置し、主光源ＬＥＤよりも基板の縁部側にコネクタ部品が配置されることから、コネクタ部品及びリード線の配置スペースを確保するために基板が大型化するおそれがあった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、基板が大型化することなく給電部及びリード線の配置スペースを確保することができる発光モジュールを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本願に開示する発光モジュールは、基板と、前記基板に配置される複数個の発光素子と、前記発光素子に電力を供給する給電部と、を備え、前記給電部は前記発光素子よりも前記基板の縁部側に配置され、前記複数個の発光素子のうち少なくとも一部のものは、配列中心から所定の距離に位置する第一配置位置において前記配列中心を中心にして周方向に並べて配置される発光素子と、前記配列中心から前記第一配置位置までの距離よりも短い距離に位置する第二配置位置において前記第一配置位置に配置される前記発光素子に連なるように配置される発光素子と、で構成され、前記第二配置位置は前記給電部に隣り合う位置に配置されるとしたものである。

本願に開示する発光モジュールは、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
本願に開示する発光モジュールにおいては、前記給電部は、前記基板における前記配列中心から前記基板の縁部までの距離が比較的遠い部分に配置されるものとすることが好ましい。

本願に開示する発光モジュールにおいては、前記基板は、少なくとも二つの交差する方向の直線状に構成される部分を前記基板の縁部に備え、
前記給電部は、前記基板の縁部における二つの直線状に構成される部分が互いに最も近接する部分の近傍に配置されるものとすることが好ましい。

本願に開示する発光モジュールにおいては、前記基板における前記発光素子が配置される面が略四角形状に構成され、前記基板の四角のうち少なくとも二つの角が曲率半径の異なる円弧状にそれぞれ形成され、前記給電部は、前記基板における曲率半径の異なる円弧状に形成される角のうち曲率半径が比較的小さい方の角の近傍に配置されるものとすることが好ましい。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
即ち、本発明によれば、基板が大型化することなく給電部及びリード線の配置スペースを確保することができる。

本発明の一実施例に係る照明器具を示す斜視図。 同じく照明器具を取付穴に取り付けた状態を示す側面図。 同じく照明器具における図２のＡ－Ａ線断面図。 同じく照明器具の放熱部、光源部、第一反射部、パネル、パッキン、及び第二反射部を分解した状態を示す斜視図。 同じく照明器具の光源部を示す底面図。 同じく照明器具の放熱部と光源部と第一反射部とを示す底面図。

本発明の実施形態に係る照明器具の一例である照明器具１００について、図１から図６を用いて説明する。照明器具１００は、図２に示すように取り付け面となる天井Ｃに形成された、例えば、丸型の取り付け穴Ｈに埋め込まれて設置される埋込型照明器具である。なお、本発明に係る照明器具としては、埋込型照明器具に限らず、天井面等に直付けされる直付け型の照明器具、又は、天井面等から吊り下げて設置される吊り下げ型の照明器具であってもよい。以下の説明では、照明器具１００の上下方向は、照明器具１００が天井Ｃに設置された状態における上下方向として説明する。上下方向に直交する方向を径方向として説明する。また、本実施形態の説明において、上方から照明器具１００等を視た状態を平面視とする。上下方向に対して直交方向から照明器具１００等を視た状態を側面視とする。照明器具１００等の断面形状を視た状態を断面視とする。

図１または図２に示すように、照明器具１００は灯具１０と電源部５０とを主に備える。

図３に示すように、灯具１０は、光源部２０、パネル２５、放熱部２６、第一反射部３０、第二反射部４０、一対の取り付けバネ７０・７０、及びパッキン８０を主に有する。

光源部２０は、照明器具１００の照射面側に向けて光を出射する部分である。図３に示すように、光源部２０は、放熱部２６に取り付けられるものであり、モジュール基板２１を有する。

図３から図５に示すように、モジュール基板２１は、基板２２と、発光素子としてＬＥＤ素子２３と、電源供給用のリード線２７が接続される給電部２４と、を備える。モジュール基板２１は、平板状に加工された基板２２に点光源である複数個のＬＥＤ素子２３が周方向に配列されたＬＥＤ発光モジュールである。複数個のＬＥＤ素子２３と給電部２４とは基板２２の下面にそれぞれ配置される。複数個のＬＥＤ素子２３については、例えば、外側（基板２２の縁部側）に十六個のＬＥＤ素子２３が概ね周方向に並べて配置され、その内側に八個のＬＥＤ素子２３が概ね周方向に並べて配置される。複数個のＬＥＤ素子２３は、第一反射部３０の開口部３１に対応するように基板２２の下面に配置される。また、複数個のＬＥＤ素子２３の個数または配置等についてはこのような構成に限定されず、例えば、外、中、及び内にそれぞれ複数個のＬＥＤ素子２３が並べられてＬＥＤ素子２３の環状の列が三重に構成されてもよいものとする。基板２２は、平面視で略四角形に構成される。基板２２の四角（図５中の２２ａ・２２ｂ・２２ｃ・２２ｄ）はそれぞれ円弧状に形成される。また、基板２２は、このような形状で構成されることに限定されるものではなく、例えば平面視で、四角形以外の多角形、略円形に長方形が連接された形、扇形、楕円形、または長円形等で構成されても良いものとする。給電部２４は、リード線２７の端部が着脱可能な接続端子であるコネクタとして構成される。また、給電部２４は、このような構成に限定されるものではなく、例えば半田等でリード線２７が接続される構成であっても良いものとする。給電部２４にリード線２７が接続されることによってモジュール基板２１は電源部５０と電気的に接続される。給電部２４は、基板２２の四角のうち一つの角（本実施形態では、角２２ａ）の近傍に配置される。このように、給電部２４が基板２２の四角のうち一つの角の近傍に配置されることによって、基板２２が大型化することを抑制しつつ基板２２におけるＬＥＤ素子２３の配置領域を確保することができる。また基板２２は、基板素材（元基板）から切り出して作製され、1つの基板素材から複数の基板２２が作製できる。基板２２を略四角形に構成することで、基板素材から効率的に複数の基板２２を切り出すことができる。これにより、基板素材の廃棄する部分が少なく、製造コストが抑えられる。ＬＥＤ素子２３は、電源部５０からの電力がリード線２７を介して供給されることによって点灯可能とされる。ＬＥＤ素子２３は点灯時に発熱する。モジュール基板２１は、第一反射部３０と放熱部２６との間に挟まれるように配置され、基板２２が放熱部２６に当接して配置される。また、モジュール基板２１の光源としてＬＥＤ素子（表面実装タイプのＬＥＤ素子）を用いたが、光源の種類はＬＥＤ素子に限定されず、例えばＣＯＢ型発光モジュールや有機ＥＬ素子（ＯＬＥＤ）などであっても実現可能である。モジュール基板２１をＣＯＢ型発光モジュールとする場合、基板２１に複数の発光ダイオード（例えば青色発光ダイオード）を形成し、複数の発光ダイオードの全体を蛍光体（例えば黄色蛍光体）で被膜する。この場合の複数の発光ダイオードの位置は、図５に示すＬＥＤ素子２３の位置に対応する位置である。また、モジュール基板２１は、熱伝導性シート（図示せず）や放熱グリスを介して放熱部２６に取り付けてもよく、これにより、より高い放熱性を得ることができる。

放熱部２６は、例えば、平板状に形成される。放熱部２６は放熱効率を向上させるために熱伝導率の高いアルミニウム等の金属素材で形成される。放熱部２６はモジュール基板２１の上面に当接するように配置される。放熱部２６におけるモジュール基板２１が配置される表面は、光源部２０から生じる熱を伝えるために、モジュール基板２１との接触面積を増やすために平らな表面を有するように形成される。放熱部２６はＬＥＤ素子２３が点灯時に発する熱が伝わって当該熱を放熱する。放熱部２６はその縁部近傍に一対の孔部２６ａ・２６ａと一対の取り付け部２６ｂとを有する。孔部２６ａは貫通孔であり爪部３４が挿通される。取り付け部２６ｂは貫通孔でありビス５５が挿通される。
なお、本実施形態では、放熱部２６を平板状に形成したが、これに限らず、放熱性を高めるために放熱フィンを設ける等、必要に応じて適宜形状を変更することができる。

図３から図９に示すように、第一反射部３０は、パネル２５とモジュール基板２１とを所定間隔で離間しつつ、複数のＬＥＤ素子２３からの光を反射する笠状部材である。第一反射部３０は、本発明の反射部に相当する。第一反射部３０は、樹脂素材等で形成される。第一反射部３０は、開口部３１、周壁部３２、基板ガイド部３３、及び爪部３４を有する。

開口部３１は第一反射部３０の上端中央部に位置する開口である。周壁部３２は、開口部３１の側方から下方に行くに従って拡径される笠状部分であり、斜面状に形成される。周壁部３２の内周面は、ＬＥＤ素子２３から発光される光を反射する反射面となっている。なお、本実施形態の第一反射部３０としては、周壁部３２が下方に行くに従って広がる斜面状に形成したものを説明したが、これに限定されない。例えば、第一反射部３０の形状として、周壁部３２が下方に行くに従って広がる放物面状に形成されるものであっても良い。基板ガイド部３３は、基板２２の外形の少なくとも一部と沿うように基板２２の外周縁部を囲み、モジュール基板２１の側面方向の位置を規制する。本実施形態の基板ガイド部３３は、開口部３１の周囲を囲む平面視略四角形の環状で、周壁部３２の上端から上方に突出する。基板ガイド部３３は、基板２２の外周縁部の形状と概ね一致するように形成される。爪部３４は、一対で構成され、周壁部３２の上面から上方に突出する。開口部３１を挟んでそれぞれ対向するように配置される。爪部３４が放熱部２６の孔部２６ａに挿通されることによって、放熱部２６に対して第一反射部３０が位置決めされる。

図３に示すように、パネル２５は、第一反射部３０の下端及び第二反射部４０の開口部４１を閉塞し、ＬＥＤ素子２３からの光を透過及び拡散させて、照射面を形成する部材である。パネル２５は、透光性を有する樹脂素材やガラス素材等で形成される。パネル２５は、アクリル樹脂を用いて形成される。パネル２５は、平面視形状が円形で下方に突出するドーム状に形成される。パネル２５は、その周縁部が第一反射部３０の下端と第二反射部４０の上端（開口部４１）との間に挟まれて位置決めされ、ＬＥＤ素子２３に対向する位置に保持される。なお、パネル２５の形状は、円形形状に限らず、四角形等の多角形でも良い。また、下方に突出するドーム状に限らず、上方に突出する形状や平面状等でも良い。

第二反射部４０は、下方に向かって椀状に開いた形状のリフレクターである。第二反射部４０は、パネル２５の下方に配置される。第二反射部４０は、開口部４１、周壁部４２、及びビス取り付け部４３を有している。

開口部４１は第二射部４０の上端中央部に位置する開口である。周壁部４２は開口部４１から下方に行くに従って広がる放物面状に形成される。周壁部４２の内周面は、ＬＥＤ素子２３から出射されパネル２５を通過した光を反射する反射面となっている。第二反射部４０は、樹脂素材や金属素材等を用いて形成される。ビス取り付け部４３は、周壁部４２から上方に突出して形成される。ビス取り付け部４３にはビス５５が螺合される。ビス取り付け部４３の上端の位置は開口部４１よりも上方に位置する。ビス取り付け部４３は、放熱部２６の下方に位置し、放熱部２６の取り付け部２６ｂと対応した位置に配置される。なお、第二反射部４０の平面視形状は、円形形状に限らず、四角形等の多角形でもよく、種々の取り付け穴Ｈの開口形状に取り付け可能な形状であってもよい。

図１から図３に示すように、取り付けバネ７０は、照明器具１００を天井Ｃの取り付け穴Ｈに埋め込んで取り付けるための固定手段である。取り付けバネ７０は、第二反射部４０から側方に延出するように構成される。取り付けバネ７０は、ステンレス素材等の板状金属部材の中途部を複数箇所屈曲及び湾曲させて形成された板バネである。取り付けバネ７０を屈曲した状態で照明器具１００を天井Ｃの取り付け穴Ｈに設置した場合、取り付けバネ７０は、広がろうとする弾性力によって取り付け穴Ｈの周縁を押圧することで照明器具１００を天井Ｃに固定される。なお、取り付けバネ７０の形状、取り付け位置、及び個数等については、本実施形態のものに限定されない。取り付けバネ７０はその基部に取り付け部７１を有する。取り付け部７１は放熱部２６の上方に位置する。取り付け部７１は貫通孔でありビス５５が挿通される。

図３または図４に示すように、パッキン８０は、第二反射部４０とパネル２５との間に配置される。パッキン８０は、円環状に形成されている。パッキン８０は、詳しくは後述するが、ビス５５を用いて放熱部２６、第二反射部４０、及び取り付けバネ７０を固定したときに、パネル２５と第二反射部４０との間の気密性を高める。これにより、第二反射部４０側から虫や埃等の異物が侵入することを抑制する。
また、パネル２５は、パッキン８０の弾性力により上方に押圧される。それに伴い、第一反射部３０及びモジュール基板２１が放熱部２６側に押圧されるため、第一反射部３０は基板２２に隙間なく当接する。これにより、基板２２のＬＥＤ素子２３が配置される側の面、周壁部３２の反射面、及びパネル２４の内側の面で構成される内部空間Ｓへの異物の侵入防止をより高めることができる。また、基板２２が放熱部２６に押し付けられるように押圧されるため、より放熱性を高めることができる。

図３または図４に示すように、第一反射部３０の基板ガイド部３３内にモジュール基板２１を配置し、爪部３４を放熱部２６の孔部２６ａに挿通して、第一反射部３０（開口部３１）と放熱部２６の下面との間にモジュール基板２１を挟むように配置する。そして、第一反射部３０の下端と第二反射部４０の上端（開口部４１）との間にパネル２５を挟むように配置する。このような状態で、放熱部２６の取り付け部２６ｂ、第二反射部４０のビス取り付け部４３、及び取り付けバネ７０の取り付け部７１をそれぞれ一致させて、付け部２６ｂ及び取り付け部７１にビス５５を挿通して、当該ビス５５をビス取り付け部４３に螺合させることによって、光源部２０、第一反射部３０、パネル２５、放熱部２６、第二反射部４０、及び取り付けバネ７０がそれぞれ組み付けられて、灯具１０として構成される。

図１から図３に示すように、電源部５０は、光源部２０が有するＬＥＤ素子２３に給電を行って、ＬＥＤ素子２３を点灯させるための電源装置である。電源部５０は、ビス等の固定具によって放熱部２６の上面に取り付けられている。電源部５０は、箱状の電源ケース５２内に直方形状に加工されたプリント配線基板上に複数の電子部品が実装された電源回路が収容されたものである。複数の電子部品は、動作時に発熱する部品が含まれている。電子部品から発する熱は、電源ケース５２に伝わる。電源部５０は、外部商用電源から供給される交流電流を所定の直流電流に変換し、変換後の電流をモジュール基板２１の複数のＬＥＤ素子２３に供給するためのものである。電源部５０は、配線（図示せず）を介して端子台５３に電気的に接続される。端子台５３は、電源部５０（電源ケース５２）の一側面に配置される。照明器具１００を天井Ｃに取り付ける際、配線（図示せず）により端子台５３と天井裏側の外部商用電源（図示せず）とを接続することで、電源部５０は外部商用電源と電気的に接続される。電源部５０とモジュール基板２１はリード線２７によって電気的に接続される。
なお、電源部５０は、放熱部２６の上面に取り付ける構成でなくてもよい。例えば、放熱部２６に取り付けずに、放熱部２６から分離している構成でもよい。

図５を参照して、光源部２０をさらに詳しく説明する。以下において、基板２２の四角について、第一角部２２ａ、第二角部２２ｂ、第三角部２２ｃ、第四角部２２ｄとそれぞれ称する（図５参照）。図５に示すように、第一角部２２ａ、第二角部２２ｂ、第三角部２２ｃ、第四角部２２ｄは、底面視で時計回りの順に配置される。また以下において、基板２２を構成する四個の辺について、第一辺部２２ｅ、第二辺部２２ｆ、第三辺部２２ｇ、及び第四辺部２２ｈとそれぞれ称する（図５参照）。第一角部２２ａは第一辺部２２ｅと第四辺部２２ｈとで構成され、第二角部２２ｂは第一辺部２２ｅと第二辺部２２ｆとで構成され、第三角部２２ｃは第二辺部２２ｆと第三辺部２２ｇとで構成され、第四角部２２ｄは第三辺部２２ｇと第四辺部２２ｈとで構成される。

複数個のＬＥＤ素子２３のうち外側（基板２２の縁部側）に配置されるものは、第一配置位置αと第二配置位置βとに並べて配置される。第一配置位置αと第二配置位置βは、基板２２上に実際に存在するものではなく、ＬＥＤ素子２３の位置を特定するために仮想的に位置を示すものである。第一配置位置αは配列中心Ａから所定の距離に位置する。第一配置位置αは、本実施形態では配列中心Ａを中心とする円形である。配列中心Ａは基板２２におけるＬＥＤ素子２３が配置される面の概ね中心に位置する。第一配置位置αにおいて、複数個のＬＥＤ素子２３が配列中心Ａを中心にして周方向に並べて配置される。第一配置位置αにおける第一角部２２ａ側部分においては、ＬＥＤ素子２３は配置されない。第二配置位置βは配列中心Ａから第一配置位置αまでの距離よりも短い距離に位置する。第二配置位置βは配列中心Ａと第一角部２２ａとの間に位置する。第二配置位置βは直線状に構成される。第二配置位置βは第一配置位置αと交差する直線状に構成される。即ち、第二配置位置βにおいて、第一配置位置αに配置される複数個のＬＥＤ素子２３に連なるように複数個のＬＥＤ素子２３が配置される。給電部２４は、基板２２に配置されるＬＥＤ素子２３よりも基板２２の縁部側で且つ第一角部２２ａの近傍に配置される。第二配置位置βは給電部２４に隣り合う位置に配置される。

このように、複数個のＬＥＤ素子２３のうち外側に配置されるもの（複数個のＬＥＤ素子２３のうち少なくとも一部のもの）は、第一配置位置αにおいて配列中心Ａを中心にして周方向に並べて配置されるＬＥＤ素子２３と、配列中心Ａから第一配置位置αまでの距離よりも短い距離に位置する第二配置位置βにおいて第一配置位置αに配置されるＬＥＤ素子２３に連なるように配置されるＬＥＤ素子２３と、で構成され、第二配置位置βは給電部２４に隣り合う位置に配置される。このため、複数個のＬＥＤ素子２３のうち外側に配置されるものがすべて第一配置位置αに配置されて円環状にＬＥＤ素子２３が配置されるものに比べて、第二配置位置βと第一角部２２ａとの間のスペースを大きくすることができ、基板２２が大型化することなく給電部２４及びリード線２７の配置スペースを確保することができる。またこのように、リード線２７の配線領域を比較的大きくすることによって、リード線２７が第一角部２２ａ付近で基板２１の実装面から裏面側に向かって屈曲して配線された場合に、リード線２７にかかる張力によってリード線２７が基板２１の実装面から略直交方向へ離れる力を抑えることができる。それにより、給電部２４とリード線２７との接続不良が生じることを抑制することができる。なお、「配線領域」とは、リード線２７が配置され得る領域のことであり、図５に示す構成では給電部２４と第一角部２２ａの間の領域である。

配列中心Ａから、第一辺部２２ｅの中途部、第二辺部２２ｆの中途部、第三辺部２２ｇの中途部、または第四辺部２２ｈの中途部までの距離に比べて、配列中心Ａから第一角部２２ａまでの距離の方が遠い。即ち、給電部２４は、第一角部２２ａに配置されて、基板２２における配列中心Ａから基板２２の縁部までの距離が比較的遠い部分に配置される。このように、給電部２４は、基板２２における配列中心Ａから基板２２の縁部までの距離が比較的遠い部分に配置されることから、基板２２が大型化することなく給電部２４及びリード線２７の配置スペースを確保することができる。

またこのように、基板２２は少なくとも二つの交差する方向の直線状に構成される部分（第一辺部２２ｅ及び第二辺部２２ｆ）を基板２２の縁部に備え、給電部２４は、基板２２の縁部における二つの直線状に構成される部分（第一辺部２２ｅ及び第二辺部２２ｆ）が互いに最も近接する部分（第一角部２２ａ）の近傍に配置されることから、基板２２が大型化することなく給電部２４及びリード線２７の配置スペースを確保することができる。

第一角部２２ａ、第二角部２２ｂ、第三角部２２ｃ、及び第四角部２２ｄは円弧状に構成される。第一角部２２ａの曲率半径は、第二角部２２ｂ、第三角部２２ｃ、及び第四角部２２ｄの曲率半径と異なり、第二角部２２ｂ等の曲率半径よりも小さく構成される。このように、給電部２４は、基板２２における曲率半径の異なる円弧状に形成される角のうち曲率半径が比較的小さい方の角（第一角部２２ａ）の近傍に配置されることから、基板２２が大型化することなく給電部２４及びリード線２７の配置スペースを確保することができる。

１０ 灯具
２０ 光源部
２１ モジュール基板
２２ 基板
２３ ＬＥＤ素子（発光素子）
２４ 給電部
２５ パネル
２６ 放熱部
３０ 第一反射部（反射部）
３１ 開口部
３２ 周壁部
３３ 基板ガイド部
３４ 爪部
４０ 第二反射部
４１ 開口部
４２ 周壁部
４３ 取り付け部
５０ 電源部
８０ パッキン
１００ 照明器具
Ａ 配列中心
α 第一配置位置
β 第二配置位置

Claims (4)

1. 基板と、
   前記基板に配置される複数個の発光素子と、
   前記発光素子に電力を供給する給電部と、を備えた発光モジュールであって、
   前記給電部は前記発光素子よりも前記基板の縁部側に配置され、
   前記複数個の発光素子のうち少なくとも一部のものは、
   配列中心から所定の距離に位置する第一配置位置において前記配列中心を中心にして周方向に並べて配置される発光素子と、
   前記配列中心から前記第一配置位置までの距離よりも短い距離に位置する第二配置位置において前記第一配置位置に配置される前記発光素子に連なるように配置される発光素子と、で構成され、
   前記第二配置位置は前記給電部に隣り合う位置に配置される、発光モジュール。
2. 前記給電部は、前記基板における前記配列中心から前記基板の縁部までの距離が比較的遠い部分に配置される、請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記基板は、少なくとも二つの交差する方向の直線状に構成される部分を前記基板の縁部に備え、
   前記給電部は、前記基板の縁部における二つの直線状に構成される部分が互いに最も近接する部分の近傍に配置される、請求項２に記載の発光モジュール。
4. 前記基板における前記発光素子が配置される面が略四角形状に構成され、
   前記基板の四角のうち少なくとも二つの角が曲率半径の異なる円弧状にそれぞれ形成され、
   前記給電部は、前記基板における曲率半径の異なる円弧状に形成される角のうち曲率半径が比較的小さい方の角の近傍に配置される、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発光モジュール。

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