JP4605347B2

JP4605347B2 - 発光装置および照明装置

Info

Publication number: JP4605347B2
Application number: JP2004206373A
Authority: JP
Inventors: 桂輔小野; 恵一清水
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2006032023A

Description

本発明は、基板に装着された発光素子および制光体を有する発光装置、およびこの発光装置を用いた照明装置に関する。

従来、発光素子として例えば固体発光素子である発光ダイオードを光源とする発光装置では、基板の一面に発光ダイオードを実装し、この基板の一面側に発光ダイオードからの光を制光する制光体を組み合わせて配置し、これら基板および制光体をケースに取り付けた構成が知られている。

基板には発光ダイオードへの給電用の電線が接続されて基板から引き出されている。しかし、発光装置を利用した電気機器への組立時など、発光装置の取り扱い時に、電線に無理な張力がかかった場合、電線と基板との接続箇所が破損し、接続不良が発生することになる。

一般の照明器具においては、点灯装置に接続されて引き出される電線の途中に張力止め部材を装着し、点灯装置を収容するカバーに張力止め部材を係合させて電線を挿通させることにより、電線にかかる張力を張力止め部材を介してカバーで受け止め、電線と点灯装置との接続箇所に張力がかからないようにした例がある（例えば、特許文献１参照。）。

そして、発光ダイオードを光源とする発光装置では、一般の照明器具のような張力止めの構成をそのまま利用することはできないが、例えば電線に係合するサドルとこのサドルをケースに固定するねじなどの締結部品を用いて、基板から引き出される電線をケースに取り付けて張力止めをしている。
特開平７−２９６６２７号公報（第３頁、図１−２）

しかしながら、電線の張力止めのために締結部品などの特別な部品を用いる必要があり、構造が複雑化したり、その部品を取り付ける場所を確保するために大形になるなどの問題がある。

また、電線をケースに張力止めした場合、制光体に基板とずれる方向に力が加わった際、ケースや制光体に対して基板が位置ずれし、基板の発光ダイオードと制光体との位置ずれによって光学特性が変化してしまう問題がある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電線の張力止めのために締結部品などの特別な部品を用いる必要がなく、構成を簡素化でき、基板と制光体との位置関係を一定に保つことができる発光装置、およびこの発光装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発光装置は、発光素子が実装された基板と；基板に接続されて基板から引き出された電線と；取付部および発光素子からの光を制光する制光部を有し、取付部の一部分が基板から引き出された電線を保持する張力止め部分を兼用する制光体と；基板および制光体を配設するケースとを具備し、制光体は、発光素子からの光を制光する制光部、制光部からケースへ向けて突設されるとともに先端にケースに係止される爪部が設けられた取付部、取付部がケースに係止された状態で基板の一面に当接して基板の他面をケースに押し付ける当接部を有し、ケースは、取付部を係止する係止部を有し、制光体の張力止め部分は、取付部の先端に向かって開口する溝状をなし、取付部が係止部に係止されるとともに溝部分と係止部との間で電線を挟み込んで電線を保持するものである。なお、ケースは、基板および制光体を配設することができれば、形状や構成などはどのようなものでもよい。

請求項２記載の発光装置は、請求項１記載の発光装置において、基板、ケースおよび制光体は長手状に設けられ、基板には複数の発光素子が長手方向に沿って実装され、制光体には複数の制光部が長手方向に沿って設けられているとともに取付部が長手方向に対し交差する両側に設けられ、電線は、基板上の隣り合う発光素子間に接続されるとともに基板の長手方向に対し交差する方向に溝部分を介して引き出されているものである。

請求項３記載の発光装置は、請求項１または２記載の発光装置において、溝部分の内面は、基板側の内縁の開口寸法が基板と反対側の内縁の開口寸法より小さくなるようにテーパ状に設けられているものである。

請求項４記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置と；発光装置が電線を通じて接続され、発光装置の発光素子を点灯させる点灯装置とを具備しているものである。

請求項１記載の発光装置によれば、基板と組み合わせる制光体の取付部の一部分が基板から引き出された電線を保持する張力止め部分を兼用することにより、電線の張力止めのために締結部品などの特別な部品を用いる必要がなく、構成を簡素化できるとともに、電線に張力がかかっても制光体の取付部の一部分の張力止め部分で受け止め、電線にかかる張力が制光体の制光部側に影響するのを防止し、制光体の制光部と発光素子との位置関係を一定に保つことができる。さらに、制光体の制光部からケースへ向けて突設された取付部の先端の爪部をケースに係止させることにより、制光体の当接部が基板の一面に当接して基板の他面をケースに押し付けて組み立てることができ、さらに、制光体の張力止め部分を取付部の先端に向かって開口する溝部分で構成しているので、取付部をケースの係止部に係止することにより、溝部分の両側内縁およびケースの係止部との間で電線を挟み込んで確実に保持できる。

請求項２記載の発光装置によれば、請求項１記載の発光装置の効果に加えて、基板、ケースおよび制光体を長手状に設け、基板には複数の発光素子を長手方向に沿って実装し、制光体には複数の制光部を長手方向に沿って設けるとともに取付部を長手方向に対し交差する両側に設けたライン光源の場合、基板上の長手方向に隣り合う発光素子間に接続した電線を基板の長手方向に対し交差する方向に溝部分を介して引き出すことにより、制光体の取付部の溝部分に容易に挿通できて組立性を向上できる。

請求項３記載の発光装置によれば、請求項１または２記載の発光装置の効果に加えて、溝部分の内面を、基板側の内縁の開口寸法が基板と反対側の内縁の開口寸法より小さくなるようにテーパ状に設けたことにより、基板側の内縁が電線に引っ掛かり、電線にかかる張力を制光体で確実に受け止めることができる。

請求項４記載の照明装置によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置を備えていることにより、発光素子と制光体との位置関係が一定に保たれるので、照明の光学特性を安定させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は発光装置の断面図、図２は発光装置の断面図、図３は発光装置の側面図、図４は発光装置の平面図、図５は発光装置の制光体の側面図、図６は発光装置の制光体の取付部の底面図である。

図１ないし図４において、11は発光装置で、この発光装置11は、発光素子として固体発光素子である複数の発光ダイオード12を１列状に間隔をあけて配列したライン光源の発光モジュールとして構成されている。

発光装置11は、一面に複数の発光ダイオード12が１列状に間隔をあけて配列される基板13、この基板13の他面が接合されるケース14、このケース14に取り付けられ各発光ダイオード12からの光を制光するとともに基板13をケース14に接合させる制光体15、基板13に接続されて複数の発光ダイオード12に給電する給電ケーブルである電線16を備えている。

発光ダイオード12は、チップ状で、長手方向の両端にアノードおよびカソードの電極12aをそれぞれ有するとともにこれら両端の電極12a間の中央に光を発光する発光部12bを有し、両端の電極12aの端面がはんだによって基板13の配線回路に電気的および機械的に接続されている。基板13に実装される発光ダイオード12は、アノードとカソードの両端の電極12aを結ぶ長手方向が隣り合う発光ダイオード12同士で９０°ずつ異なり、配光特性が均一化するように配列されている。発光ダイオード12の発光色は、照明用として白色が用いられるが、青色などの他の単色の色や、複数色を用いることもできる。

また、基板13は、例えばガラスエポキシ樹脂などで、長方形板状の長手状に形成され、この基板13の一面が長手方向に沿って複数の発光ダイオード12が配列される実装面であり、この実装面には各発光ダイオード12が接続される配線回路が形成されている。

基板13に接続される電線16は、一対の正極および負極用に２本有し、導電性を有する芯線16aを絶縁性を有する被覆体16bで被覆した被覆電線が用いられている。そして、２本の電線16は、基板13の一端側で、長手方向に隣り合う発光ダイオード12の間に設けられた基板13の電線接続端子部13aにはんだ付けによって電気的および機械的に接続され、基板13の長手方向に対して交差する一側方向に引き出されている。電線16の中間部はチューブ18に挿通され、電線16の先端にはコネクタ19が接続されている。

また、ケース14は、熱伝導性がよい例えばアルミニウムなどの金属製や樹脂製で、基板13の長手方向の寸法と略同一の長手状に形成されており、長方形板状のケース基部21を有し、このケース基部21の一面に基板13の実装面と反対の他面の全域が接触する接合面22が形成され、この接合面22の長手方向に対し交差する両側に制光体15を係止する両側の係止部23が長手方向の全域にわたって突出形成されている。両側の係止部23は、ケース基部21から突出する立上部24、およびこれら立上部24の先端から相対する内方へ向けて突出する係止爪25を有し、係止爪25と接合面22との間に空間部26が形成されている。ケース基部21の一側には、照明装置の器具本体や設置場所に取り付けるための取付縁部27が突設され、この取付縁部27の一端部に電線16との干渉を防止する切欠部28が形成されている。

また、制光体15は、導光性を有する透明な樹脂製で長手状に形成され、各発光ダイオード12の配列に対応して１列状に形成される複数の制光部（レンズ部）31を有している。

各制光部31には、基板13に臨む裏面側に発光ダイオード12を収容する断面正方形の収容空間部32が形成され、この収容空間部32に臨む内面に発光ダイオード12から発光した光が入射する４面の入射面33が形成され、制光部31の周面には表面側へ向けて拡開し入射面33から入射した光を表面側へ全反射させる４面の反射面34が形成され、表面側には入射面33から入射した直接光および反射面34で反射した反射光を表面側へ出射させる略正方形の出射面35が形成されている。

各制光部31の基板13に臨む裏面側において、収容空間部32の一方の相対する両側縁部には基板13の実装面に当接する当接部36が突出形成され、収容空間部32の他方の相対する両側縁部であって当接部36と交差する両側縁部には収容空間部32と外部とを連通する切欠部37が形成されている。当接部36は発光ダイオード12の両端の電極12aの方向に対し交差する２方向に形成され、切欠部37は発光ダイオード12の両端の電極12aの方向に対応する２方向に形成され、したがって、各制光部31の当接部36および切欠部37の向きは、基板13に配列された発光ダイオード12の向きに対応して長手方向に隣り合う制光部31同士で９０°ずつ異なるように形成されている。

各制光部31は出射面35側が一連に連なるように１列状に一体に形成され、その長手方向に対し交差する両側にケース14へ向けて突出する両側の取付部38が一体形成されている。この両側の取付部38には、制光部31からケース14へ向かう方向に対して傾斜状に突出する傾斜部39が形成され、この傾斜部39の先端からケース14へ向かうとともにケース14の係止部23間に配置可能とする取付片部40が形成され、この取付片部40の先端外面側にケース14の係止爪25に着脱可能に係止する爪部41が形成されている。

図１ないし図６に示すように、制光体15の一端部で一側の取付部38には、基板13から一側方向へ引き出された各電線16をそれぞれ個別に保持して各電線16にかかる張力を受け止める張力止め部分としての張力止め部44がそれぞれ形成されている。これら各張力止め部44は、取付部38の基端から先端に沿って溝状でその取付部38の先端に開口する溝部分としての溝部45にて構成され、この溝部45に電線16が軸方向に対し交差する径方向から挿通される。

この溝部45の先端開口部の両側縁部は電線16の挿入を容易するために拡開形成され、また、溝部45の内側の両側内縁間の間隔は電線16の直径より小さく溝部45の両側内縁間に電線16を挟み込んで保持可能としている。さらに、制光体15をケース14に取り付けた状態で溝部45の奥側とケース14の係止部23との間で電線16を挟み込んで保持可能とし、すなわちその溝部45の奥側とケース14の係止部23との間の間隔は電線16の直径より小さくなるように形成されている。

図１および図６に示すように、溝部45の両側および奥側の内面は、基板13側つまり内面側の内縁の開口寸法が、基板13と反対側つまり外面側の内縁の開口寸法より小さくなるようにテーパ状に形成されている。

そして、発光装置11を組み立てるには、まず、基板13の各発光ダイオード12と制光体の各制光部とを組み合わせるとともに、基板13から引き出された各電線16を制光体15の張力止め部44である各溝部45に電線16の径方向から挿入し、基板13と制光体15とを互いに組み合わせる。

基板13と制光体15とを組み合わせた状態で、これら基板13および制光体15をケース14の端部から挿入する。このとき、制光体15の両側の取付部38をケース14の両側の係止部23間に挿入するとともに、両側の取付部38の爪部41を両側の係止部23の係止爪25に係止させ、さらに、各電線16をケース14の係止部23上に配置する。

発光装置11の組立状態では、制光体15の両側からケース14へ向けて突設された取付部38の先端を爪部41によってケース14に係止させることにより、制光体15の当接部36が基板13の一面の実装面に当接してこの基板13の他面をケース14の接合面22に押し付けて確実に接合させることができる。そのため、発光ダイオード12の発光時に発生する熱を基板13からケース14に確実に伝達できて、このケース14から放熱でき、放熱性を確保できる。しかも、制光体15の両側の取付部38を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部31の全域にわたって設けているため、基板13からの放熱性を長手方向の全域にわたって略均一化できる。

また、発光装置11は、この発光装置11を利用する照明装置に対して、ケース14を介して取り付け、電線16の先端のコネクタ19を照明装置の点灯装置に接続し、この点灯装置により基板13上の複数の発光ダイオード12へ給電して点灯させることができる。

このような発光装置11の照明装置への組立時など、発光装置11の取り扱い時に、電線16に張力がかかっても、制光体15の張力止め部44で電線16の張力を受け止めるため、電線16と基板13との接続箇所が破損して接続不良が発生するのを防止できる。

このように、基板13と組み合わせる制光体15の取付部38の一部分が基板13から引き出された電線16を保持する張力止め部分を兼用することにより、電線16の張力止めのために締結部品などの特別な部品を用いる必要がなく、発光装置11の構成を簡素化できる。

さらに、発光ダイオード12は指向性が強いため、発光ダイオード12と制光体15の制光部31との位置関係がずれると、光学特性が大きく変化しやすい特徴を有しているが、電線16に張力がかかっても制光体15の取付部38の一部分の張力止め部分で受け止め、電線16にかかる張力が制光体15の制光部31側に影響するのを防止し、制光体15の制光部31と発光ダイオード12との位置関係を一定に保つことができる。

特に、図１に示すように、制光体15の両側の取付部38をケース14の両側の係止部23間に装着した状態では、取付部38の取付片部40の外面が係止部23の係止爪25の内面に当接した状態で爪部41が係止爪25に係合しているので、電線16に張力がかかっても、取付部38を係止部23で押さえ、取付部38が位置ずれするのを防止できるため、制光体15の制光部31側への電線16にかかる張力の影響を防止し、制光体15の制光部31と発光ダイオード12との位置関係を一定に保つことができる。

基板13と組み合わせる制光体15に張力止め部44を設けたことにより、制光体15が動けば基板13も一緒に動き、基板13の発光ダイオード12と制光体15との位置関係を一定に保つことができる。

また、制光体15の張力止め部44を取付部38の先端に開口する溝部45で構成していることにより、この溝部45に電線16を軸方向に対し交差する径方向から容易に挿通できて組立性を向上できるとともに、溝部45の両側内縁間で電線16を挟み込んで確実に保持できる。

また、基板13、ケース14および制光体15を長手状に設け、基板13には複数の発光ダイオード12を長手方向に沿って実装し、制光体15には複数の制光部31を長手方向に沿って設けるとともに取付部38を長手方向に対し交差する両側に設けたライン光源でも、基板13上の長手方向に隣り合う発光ダイオード12間に接続した電線16を基板13の長手方向に対し交差する方向に引き出すことにより、制光体15の取付部38の溝部45に容易に挿通できて組立性を向上できる。

また、溝部45の内面を、基板13側の内縁の開口寸法が基板13と反対側の内縁の開口寸法より小さくなるようにテーパ状に設けたことにより、基板13側の内縁が電線16に引っ掛かり、電線16にかかる張力を制光体15で確実に受け止めることができる。

また、発光ダイオード12の点灯消灯や雰囲気温度などの温度変化に対してケース14と制光体15との熱膨張率の違いで変位差が生じるが、制光体15の両側の取付部38は先端の爪部41によってケース14に係止されているだけで固定されていないため、この両側の取付部38の弾性変位によって変位差を十分に吸収でき、基板13や制光体15などの歪の影響を低減できる。すなわち、温度変化時に、基板13に歪が生じて基板13に発光ダイオード12を電気的および機械的に接続しているはんだにクラックが入ったりはんだが剥がれて発光不良が発生するのを防止できるとともに、制光体15に歪が生じて配光のゆがみや光漏れが発生するのを防止できる。

また、制光体15の取付部38にはケース14へ向けた方向に対して傾斜する傾斜部39を設けているため、この傾斜部39の弾性変位によって取付部38の先端側がケース14へ向けた方向に対して斜め方向に動きやすくなり、この斜め方向の動きは、ケース14へ向けた方向つまり接合面22に垂直な方向の成分とそのケース14へ向けた方向に対し交差する方向つまり接合面22と平行な方向であって両側の係止部23の対向方向の成分とを含んでいるので、いずれの方向の変位差に対しても十分に対応できる。

また、制光体15の両側の取付部38を長手方向に対し交差する両側位置で複数の制光部31の全域にわたって設けているため、両側の取付部38によって長手方向に対し交差する両側面から内部への塵埃の侵入を防止できる。

本発明の一実施の形態を示す発光装置の断面図である。同上発光装置の断面図である。同上発光装置の側面図である。同上発光装置の平面図である。同上発光装置の制光体の側面図である。同上発光装置の制光体の取付部の底面図である。

11 発光装置
12 発光素子としての発光ダイオード
13 基板
14 ケース
15 制光体
16 電線
23 係止部
31 制光部
36 当接部
38 取付部
41 爪部
44 張力止め部分としての張力止め部
45 溝部分としての溝部

Claims

発光素子が実装された基板と；
基板に接続されて基板から引き出された電線と；
取付部および発光素子からの光を制光する制光部を有し、取付部の一部分が基板から引き出された電線を保持する張力止め部分を兼用する制光体と；
基板および制光体を配設するケースと；
を具備し、
制光体は、発光素子からの光を制光する制光部、制光部からケースへ向けて突設されるとともに先端にケースに係止される爪部が設けられた取付部、取付部がケースに係止された状態で基板の一面に当接して基板の他面をケースに押し付ける当接部を有し、
ケースは、取付部を係止する係止部を有し、
制光体の張力止め部分は、取付部の先端に向かって開口する溝状をなし、取付部が係止部に係止されるとともに溝部分と係止部との間で電線を挟み込んで電線を保持する
ことを特徴とする発光装置。
基板、ケースおよび制光体は長手状に設けられ、基板には複数の発光素子が長手方向に沿って実装され、制光体には複数の制光部が長手方向に沿って設けられているとともに取付部が長手方向に対し交差する両側に設けられ、
電線は、基板上の隣り合う発光素子間に接続されるとともに基板の長手方向に対し交差する方向に溝部分を介して引き出されていることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
溝部分の内面は、基板側の内縁の開口寸法が基板と反対側の内縁の開口寸法より小さくなるようにテーパ状に設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の発光装置。
請求項１ないし３いずれか一記載の発光装置と；
発光装置が電線を通じて接続され、発光装置の発光素子を点灯させる点灯装置と；
を具備していることを特徴とする照明装置。