JP4486535B2 - 照明装置および多点光源ユニット - Google Patents

Description

本発明は、複数の発光体を光源とする照明装置および多点光源ユニットに関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする照明装置は、各種の分野で使用されている。かかる照明装置として、複数の発光体を平面多角形状の基板に平面状に配列した多点光源ユニット同士を、組み合わせ自在となしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１０−１１２２０７号公報

前記特許文献１に記載の照明装置は、照明条件に応じて必要な個数の多点光源ユニットを組み合わせることができ、照明発光部の寸法や形状、照明強度を変更できる利点はあるが、各ＬＥＤの熱により基板等の構成部品が加熱されることになる。多点光源ユニットが所定温度以上になると、ＬＥＤの明るさが低下するとともに、寿命が短くなりＬＥＤが破損する原因にもなる。特に、多点光源ユニットを多く組み合わせれば、各多点光源ユニットで熱が蓄積されることになり、放熱の偏りによるＬＥＤ等の構成部品の寿命劣化が不均等となり、組み合わされる多点光源ユニットの個数には限界があった。

本発明は、複数個の多点光源ユニットを組み合わせた場合であっても、多点光源ユニットの放熱性を良好にして放熱性を均等にでき、放熱の偏りによる発光体等の構成部品の寿命劣化の不均等を防止することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために、照明装置および多点光源ユニットとしてなされたもので、本発明の照明装置は、基板に複数の発光体を配列してなる多点光源ユニット同士を組み合わせ自在とした照明装置であって、前記基板は、平面視正六角形状に形成され、前記基板の外周には、基板と同等もしくはそれよりも大きい熱伝導率の外郭が設けられ、前記外郭の各辺に、一方の連結部と他方の連結部とが交互に設けられ、前記一方の連結部が、他の多点光源ユニットの他方の連結部に着脱自在に連結される構成であり、前記各多点光源ユニットの互いに隣り合う発光体同士の間隔と、隣接された多点光源ユニットの互いに隣り合う前記発光体同士の間隔とが、同等に設定されていることにある。
なお、熱伝導率が同等とは、基板を例えば熱伝導率の大きなアルミ材で形成した場合に、外郭もアルミ材で形成する場合をいう。照明装置とは、照明対象物を照らす十分な明るさを備えた照明器具は無論、任意のマークを表示する表示用器具も含むものである。

本発明の照明装置は、小さな照明対象物に対しては、最小単位の単独の多点光源ユニットを使用し、大きな対象物に対しては、必要な個数の多点光源ユニットを連結して組み合わせることにより、所定の照明条件を得ることができる。また、複数の多点光源ユニットを組み合わせた場合であっても、各多点光源ユニットの発光体から発生する熱は、基板に蓄積されることなく、基板とは別部材の熱伝導率の大きな外郭を介して装置外部に放熱される。すなわち、中央部分に位置する多点光源ユニットであっても効果的に放熱でき、放熱の偏りによる発光体等の構成部品の寿命劣化の不均等を防止できる。

しかも、前記本発明の照明装置において、前記基板に設けられた発光体が、Ｏ、Ｙ、ＧまたはＢのそれぞれ波長領域の光を照射する４種類のものである。

本発明の多点光源ユニットは、複数の発光体を配列してなる基板と、該基板の外周に設けられ且つ基板と同等もしくはそれよりも大きい熱伝導率の外郭とを備えた多点光源ユニットにおいて、前記基板は、平面視正六角形状に形成され、前記外郭の各辺に、一方の連結部と他方の連結部とが交互に設けられ、前記一方の連結部が、他の多点光源ユニットの他方の連結部に着脱自在に連結される構成であり、各多点光源ユニットの互いに隣り合う発光体同士の間隔と、隣接された多点光源ユニットの互いに隣り合う前記発光体同士の間隔とが同等に設定され、前記基板に設けられた発光体が、Ｏ、Ｙ、Ｇ、Ｂのそれぞれ波長領域の光を照射する４種類のものである。

本発明は、放熱性を均等にできるため、放熱の偏りによる寿命劣化の不均等が防止できる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本実施形態に係る多点光源ユニットの組み合わせ状態を示す斜視図、図２は同多点光源ユニットの平面図、図３は同多点光源ユニットの断面図である。

多点光源ユニット２は、基板１０と、複数個の発光体としてのＬＥＤ２０と、外郭としてのフレーム３０とを備え、かかる基板１０と、ＬＥＤ２０と、フレーム３０とにより、最小の照明発光部としての機能を備えている。そして、単数または複数個の多点光源ユニット２を組み合わせて照明装置１が構成される。

基板１０は、絶縁性を有する材料またはアルミ材等の金属から平面視正六角形状に形成されている。フレーム３０は、基板１０と同等もしくはそれよりも大きい熱伝導率の金属等からなり、基板１０の外周部１１の全周を被覆している。フレーム３０は、基板１０の外周面１０ａに位置する筒状部３１と、この筒状部３１の両端から径内方向に延設されて、基板１０の上面１０ｂおよび下面１０ｃにそれぞれ位置する一対の環状部３２、３３とを備えている。

フレーム３０の筒状部３１の外周面には、隣接する他の多点光源ユニット２を着脱自在に連結するための、凹凸状の連結部３４が形成されている。この連結部３４は、図３および図４に示すように、フレーム３０の各辺に交互に設けられた一方の連結部としての凸部３５と、他方の連結部としての凹部３６とから構成されている。凸部３５は、フレーム３０の厚さ方向に所定間隔をおいて単数または複数（本実施の形態では２箇所で且つフレーム３０の一辺（３０ａ、３０ｃ、３０ｅ）の全長に突条として設けられている。凹部３６は、他の多点光源ユニット２の各凸部３５が嵌合できるように、他辺（３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ）に溝部として設けられている。

基板１０の外周部１１は、薄肉の段差部に形成されており、フレーム３０は、その基板１０の外周部１１に嵌合され、フレーム３０の上下面３０ａ、３０ｂは、基板１０の上下面１０ａ、１０ｂと面一になっている。なお、フレーム３０は、基板１０と面一にすることなく、段差部の設けられていない基板１０の外周部１１に嵌合することもできる。また、フレーム３０の環状部３２、３３は、フレーム３０が基板１０に固定される限りにおいて、何れか一方のみであってもよい。

ＬＥＤ２０は、例えば４種類のものが採用されている。具体的には、第１ＬＥＤ２０ａはＯ（橙）の波長領域の光を照射する。第２ＬＥＤ２０ｂはＹ（黄）の波長領域の光を照射する。第３ＬＥＤ２０ｃはＧ（緑）の波長領域の光を照射する。第４ＬＥＤ２０ｄはＢ（青）の波長領域の光を照射する。このように、四波長の照射光を外部に照射することで、各多点光源ユニット２毎に全体の照射光を白色化できる。

また、図２に示すように、各多点光源ユニット２の互いに隣り合うＬＥＤ２０の間隔ＸＬ１と、互いに隣接する多点光源ユニット２、２同士のＬＥＤ２０間の間隔ＸＬ２とが同等になるように設定されている。しかも、各多点光源ユニット２の互いに隣り合うＬＥＤ２０の間隔ＹＬ１と、互いに隣接する多点光源ユニット２、２同士のＬＥＤ２０間の間隔ＹＬ２とが同等になるように設定されている。なお、間隔ＸＬ１、ＸＬ２を第１間隔、間隔ＹＬ１、ＹＬ２を第２間隔といい、第１間隔とは、図２に示すＸ方向の間隔をいい、第２間隔とは、Ｘ方向に対して直角方向のＹ方向の間隔をいう。

各多点光源ユニット２の基板１０の下面には、図５に示すように、各ＬＥＤ２０に接続する入力用のコネクタ又は連結用端子台等の入力用接続手段５と、送り用のコネクタ又は連結用端子台等の送り用接続手段６とが、それぞれ設けられている。そして、一方の多点光源ユニット２の送り用接続手段６と、他方の多点光源ユニット２の入力用接続手段５とが、リード線７を介してそれぞれ配線されている。

以上の構成からなる本実施の形態は、単数の多点光源ユニット２または複数個の多点光源ユニット２を連結して照明装置が構成される。各多点光源ユニット２の個数は、照明対象物への照明光の強さに応じて適宜設定されるものである。また、多点光源ユニット２の外形を正六角形にすることにより、多点光源ユニット２の個数に関係なく、多点光源ユニット２同士の隙間がなくなり、ＬＥＤ（光源）２０の配列が均等になり、均一な光が得られる。

また、ＬＥＤ等の光源の配列を均等に配置していることから、各多点光源ユニット２のＬＥＤ２０の発熱による基板１０の加熱温度を一部分に偏らないように分散させることができる。しかも、各多点光源ユニット２の基板１０の外周部には、熱伝導率の大きいフレーム３０が設けられ、このフレーム３０同士が、互いに接触するように連結部３４を介して連結されていることから、放熱性も向上する。なお、連結部３４は凹凸部３５、３６からなるので、表面積が大きくなり、放熱効率が良好になる。

この結果、前記の如く基板１０の加熱温度を分散させたことと相まって、各多点光源ユニット２の放熱を略均等にでき、多点光源ユニット２を多数個連結した場合であっても、放熱の偏りによるＬＥＤ２０や抵抗等の構成部品の寿命劣化の不均一等を防止できると共にその寿命も長くなる。また、過剰な電流を流すことなくＬＥＤ２０を所定の明るさに維持できる。なお、図６（ａ）および（ｂ）に、多点光源ユニット２の組み合わせ例を示すが、組み合わせ例はこれらに限定されるものではない。

本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。図７（ａ）および（ｂ）に、多点光源ユニットの他の実施の形態を示す。図７（ａ）に示す多点光源ユニット２は、ＬＥＤ２０が表面実装タイプ（チップ型）のものである。同多点光源ユニット２は、基板１０がアルミ材等の熱伝導率の良好な金属板等からなり、その表面に絶縁膜９を介してＬＥＤ２０が配列されている。そして、フレーム３０は、例えば基板１０と熱伝導率が同等のアルミ材等からなり、基板１０よりも厚く形成され、フレーム３０の内側に突設された取付け部が、ビス８により基板１０の下面に固定されている。このように、フレーム３０を基板１０に比し厚くすることにより、フレーム３０の表面を更に大きくでき、放熱効果の向上に寄与する。

図７（ｂ）に示す多点光源ユニット２は、ベークライトからなる基板１０に、砲弾タイプのＬＥＤ２０が配列されている。なお、２９はＬＥＤ２０を接続すべく、基板１０の下面に設けられた銅箔である。なお、その他の構成は、図７（ａ）と同一である。

また、多点光源ユニット２は、正六角形状以外の多角形状のものが採用可能である。例えば、図８（ａ）および（ｂ）に示すように４角形状に設定したり、図９（ａ）および（ｂ）に示す８角形状や、三角形状に設定することができる。多点光源ユニット２が４角形状等の場合には、ＬＥＤ２０の第１間隔と第２間隔とを同等にすることもできる。また。正六角形状の多点光源ユニット２と、正五角形状の多点光源ユニット２とを球体に組み合わせて照明装置を製作することも可能である。
多点光源ユニットを平面視多角形状に形成することにより、隣接する多点光源ユニット間に間隙を無くし、発光体の高集積化が可能となる。

前記連結部３４の形状も前記実施の形態に限定されるものではなく、凹凸部３５、３６の個数を多く設定することもできる（図１０（ａ）参照）。かかる場合には、凹凸部３５、３６の表面積が更に大きくなり、放熱効果を向上できる。

また、連結部３４の凹凸部３５、３６を傾斜状（あり溝形状）に設けることもできる（図１０（ｂ）参照）。凹凸部を傾斜状にした場合には、多点光源ユニット２同士の連結をより確実なものとできる。かかる多点光源ユニット２同士の連結は、一方の多点光源ユニット２に対して、他方の多点光源ユニット２を、凹凸部に沿って摺動させる必要があるため、多点光源ユニット２が３角形状または４角形状の場合に特に有効である。

各多点光源ユニット２のＬＥＤ２０は、それぞれ種類の相違する４個のもので一組としたが、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）にそれぞれ発光する３個のＬＥＤを集積することより、多点光源ユニット２を構成してもよい。ＬＥＤは、全て同じ発光波長で、例えば単体で白色光を発生させるものであってもよい。各多点光源ユニット２に設けるＬＥＤの個数も特に限定されることはなく、各多点光源ユニット２のＬＥＤの個数を増やすことにより、照明光の密度を高めることができる。しかも、ＬＥＤ以外の電球等の発光体も採用可能である。

本発明に係る多点光源ユニットの組み合わせ状態を示す斜視図である。 同多点光源ユニットの組み合わせ状態を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る多点光源ユニットのフレームの断面平面である。 同多点光源ユニットの組み合わせ状態を示す底面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明に係る多点光源ユニットの組み合わせ例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明に係る他の多点光源ユニットの断面図である。 （ａ）は、本発明の他の多点光源ユニットを示す一部破断を含む平面図、（ｂ）は、同多点光源ユニットの組み合わせ状態を示す底面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明に係る多点光源ユニットの組み合わせ例を示す平面図である。 （ａ）および（ｂ）は本発明に係る他の実施の形態を示す多点光源ユニットの連結部の断面図である。

符号の説明

１ 照明装置
２ 多点光源ユニット
１０ 基板
２０ ＬＥＤ（発光体）
３０ フレーム（外郭）
３４ 連結部
３５ 凸部（一方の連結部）
３６ 凹部（他方の連結部）

Claims (3)

1. 基板に複数の発光体を配列してなる多点光源ユニット同士を組み合わせ自在とした照明装置であって、
   前記基板は、平面視正六角形状に形成され、
   前記基板の外周には、基板と同等もしくはそれよりも大きい熱伝導率の外郭が設けられ、
   前記外郭の各辺に、一方の連結部と他方の連結部とが交互に設けられ、前記一方の連結部が、他の多点光源ユニットの他方の連結部に着脱自在に連結される構成であり、
   前記各多点光源ユニットの互いに隣り合う発光体同士の間隔と、隣接された多点光源ユニットの互いに隣り合う前記発光体同士の間隔とが、同等に設定されていることを特徴とする照明装置。
2. 前記請求項１に記載の照明装置において、前記基板に設けられた発光体が、Ｏ、Ｙ、Ｇ、Ｂのそれぞれ波長領域の光を照射する４種類のものであることを特徴とする照明装置。
3. 複数の発光体を配列してなる基板と、該基板の外周に設けられ且つ基板と同等もしくはそれよりも大きい熱伝導率の外郭とを備えた多点光源ユニットにおいて、
   前記基板は、平面視正六角形状に形成され、
   前記外郭の各辺に、一方の連結部と他方の連結部とが交互に設けられ、前記一方の連結部が、他の多点光源ユニットの他方の連結部に着脱自在に連結される構成であり、
   各多点光源ユニットの互いに隣り合う発光体同士の間隔と、隣接された多点光源ユニットの互いに隣り合う前記発光体同士の間隔とが同等に設定され、
   前記基板に設けられた発光体が、Ｏ、Ｙ、Ｇ、Ｂのそれぞれ波長領域の光を照射する４種類のものであることを特徴とする多点光源ユニット。

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