JP4888195B2

JP4888195B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP4888195B2
Application number: JP2007096664A
Authority: JP
Inventors: 修一黒井
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2007-04-02
Filing date: 2007-04-02
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-04-02
Also published as: JP2008256798A

Description

本発明は、例えば看板、サイン、標識などの表示装置の光源として用いる発光装置に関する。

従来から、任意の文字や図形などに対応することができ且つ軽量化が可能な発光装置として、図５に示すように、砲弾型の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ）１０１を透光性の小容器１０２内に収納し小容器１０２内に透光性樹脂を充填した複数個の発光ユニット１０３をリード線１０４により適宜接続した発光装置１００が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この発光装置１００では、複数個の発光ユニット１０３がリード線１０４により接続されているので、種々の文字に対応することができるという利点がある。また、金属製の円筒体であるスペーサの前端部でレンズを保持するとともに後端部でＬＥＤを保持し、熱収縮性の樹脂チューブから成るシールカバーをこれらに被せて収縮させてなるレンズ一体型ＬＥＤランプが提案されている（例えば、特許文献２参照）。このＬＥＤランプでは、シールカバーでスペーサ及びレンズ、並びにＬＥＤを覆っているので、防水機能、防湿機能を確保することができるという利点がある。
特開２００３−８４６９４号公報特開２００５−２２８５３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている従来例では、単に光拡散性を高めた樹脂を通して光を出射させているので、必要に応じた配光を得ることができないという問題があった。また、特許文献２に記載されている従来例では、固体発光素子と電気的に接続される部位の防水機能、防湿機能を確保することができないという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、必要に応じた配光を得るとともに光源と電気的に接続される部位の防水及び防湿機能を確保することのできる発光装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、光源である固体発光素子と、樹脂材料から成り少なくとも固体発光素子及び固体発光素子に電気的に接続される電線の一部を覆うユニットボディと、ユニットボディから突出する形で設けられて固体発光素子から放射される光の配光を制御して外部へ出射する透光性材料から成る光取出部と、後面側から光取出部が挿入される窓孔が貫設された取付板とを備えた発光装置であって、窓孔は、その内径寸法が光取出部の外径寸法と略等しく設定され、光取出部は、ユニットボディに着脱自在に取り付けられることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、ユニットボディには、窓孔近傍に係止されてユニットボディを取付板に固定するための係止部が一体に形成されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、固体発光素子に電気的に接続される電線の一部を覆うことで固体発光素子と電気的に接続される部位の防水及び防湿機能を確保することができる。また、固体発光素子からの光を制御して出射する光取出部を、内径寸法が光取出部の外径寸法と略等しく設定された窓孔に挿入したので、光取出部のみを窓孔から突出させることができ、必要に応じた配光を得ることができる。

請求項２の発明によれば、窓孔近傍に係止される係止部を設けたので、接着剤やビス等の取付部材を別途用意することなく取付板に取り付けることができる。

以下、本発明に係る発光装置の実施形態について図面を用いて説明する。尚、以下の説明では、図１（ｂ）における上下を前後方向と定めるものとする。本実施形態は、図１（ａ）に示すように、光源であるＬＥＤ１と、ＬＥＤ１が実装されるとともに可撓性の電線２０が適宜接続された矩形板状の実装基板２と、ＬＥＤ１及び実装基板２及び各電線２０の一部を覆うユニットボディ３と、ユニットボディ３から突出する形で設けられてＬＥＤ１から放射される光の配光を制御して外部へ出射する光取出部である光学レンズ４とから成る。

ＬＥＤ１は、青色光を発射するＬＥＤチップ（図示せず）と、ＬＥＤチップを収納する収納凹所（図示せず）が一表面に設けられたセラミック（例えば、アルミナなど）製のパッケージ本体（図示せず）とを備え、パッケージ本体（図示せず）の他表面に外部接続用電極（図示せず）が設けられており、外部接続用電極と実装基板２の導体パターン（図示せず）とが半田から成る接合部（図示せず）を介して電気的に接続されている。尚、ＬＥＤチップは、矩形板状に形成されている。また、パッケージ本体の外周形状は矩形状であり、パッケージ本体における収納凹所は、円形状に開口され且つ内底面から離れるにつれて開口面積が徐々に大きくなっており、内側面がＬＥＤチップから側方に放射された光を前方へ反射する反射面を構成している。また、ＬＥＤ１は、パッケージ本体の収納凹所に収納されたＬＥＤチップが透光性の封止樹脂（例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂など）から成る封止部（図示せず）により封止されている。

実装基板２は、ガラスエポキシ樹脂などからなる絶縁性基材に適宜の導体パターンが形成されたプリント配線基板により構成されており、ＬＥＤ１及びＬＥＤ１に逆並列に接続される表面実装型のツェナーダイオードＺＤが実装されている（図１（ａ）参照）。また、実装基板２の図１（ａ）における左右両端部には、電線２０を挿通するためのスルーホールが２つずつ形成され、実装基板２の表面における各スルーホールの周囲に外周形状が円形状のランド２１が形成されている。ここにおいて、実装基板２に形成された４つのランド２１のうち図１（ａ）における左上のランド２１及び右上のランド２１にはＬＥＤ１の外部接続用電極が接続され（即ち、左上のランド２１と右上のランド２１との間の電路にＬＥＤ１が挿入され）、図１（ａ）における左下のランド２１と右下のランド２１とは送り配線用に短絡されている。

上述の電線２０としては、単線の芯線が絶縁被覆により覆われた電線を用いている。具体的には、芯線が銅線により形成され絶縁被覆がフッ素樹脂皮膜により形成されたフッ素樹脂皮膜銅線（例えば、フルボン電線など）のように耐熱性が高く耐食性に優れた電線を用いており、フッ素樹脂皮膜を剥いで露出させた銅線部分を実装基板２の裏面側からスルーホールに挿通して実装基板２の表面側で半田から成る半田部２２によりランド２１と接合してある（図１（ｂ）参照）。

ユニットボディ３は、ＬＥＤ１及び実装基板２及び光学レンズ４の一部及び各電線２０の一部をモールドした合成樹脂から成るボディ本体３０と、実装基板２に接続されている電線２０が挿通される２つのブッシング部３１とで構成されている。ボディ本体３０は、弾性を有し且つ耐食性及び耐熱性に優れた白色の合成樹脂（例えば、ポリエステル）を用いて略直方体状に形成されている。ここで、ボディ本体３０には、２つのブッシング部３１と実装基板２とが一直線上に並ぶように４つの側面のうち互いに平行な２つの側面からブッシング部３１が突設されている。尚、本実施形態では、ボディ本体３０とブッシング部３１とが一体に形成されているので、防水性及び防湿性を高めることができる。また、電線２０として上述のようにフッ素樹脂皮膜電線を用いているので、ボディ本体３０の成形時にフッ素樹脂皮膜の表面に形成されている接着膜を溶融させることによって電線２０とブッシング部３１とを接着することができ、したがってＬＥＤ１と電気的に接続される電線２０の防水及び防湿機能を確保することができる。

光学レンズ４は、ＬＥＤ１の光取り出し面側に配置されＬＥＤ１から放射される光の配光を制御するもので、耐候性に優れた透光性材料（例えば、アクリル樹脂など）から略円柱状に形成されており、ＬＥＤ１に光軸が一致する形でＬＥＤ１に重ねて配置されている。ここにおいて、光学レンズ４は、光軸方向の一端部に鍔部４０が一体に設けられており、鍔部４０がボディ本体３０に埋設されることでボディ本体３０から脱落しないようになっている。また、光学レンズ４は、光軸方向に沿った厚み寸法が取付板５の厚み寸法よりも大きく設定されており、取付板５に貫設された窓孔５０を通して光軸方向の他端部が取付板５の前面を含む平面よりも前方へ突出する形で取付板５に取り付けられる。尚、取付板５は、アルミニウム板を加工することにより形成され、窓孔５０の内径寸法が光学レンズ４の外径寸法と略等しい寸法に設定されている。

ここで、例えば大文字のアルファベット「Ｎ」を取付板５で表現する場合、光学レンズ４の内部で反射して取付板５に出射する光の反射角が小さい配光特性を有する光学レンズ４を用いると、取付板５における光学レンズ４近傍での照明範囲Ａは狭くなってドット状となり（図２（ｂ）参照）、図２（ｃ）に示すように、光学レンズ４の内部で反射して取付板５に出射する光の反射角が大きい配光特性を有する光学レンズ４を用いると、取付板５における光学レンズ４近傍での照明範囲Ａは広範囲となる（図２（ｄ）参照）。

上述のように、本実施形態の発光装置では、光学レンズ４により必要に応じた配光を得ることができるので、製造時に光学レンズ４として配光特性の異なる複数種のものを予め用意しておけば、光学レンズ４の変更だけで取付板５への配置密度の変更に容易に対応することができる。

ところで、ユニットボディ３を取付板５に固定するための係止部として、図３（ａ），（ｂ）に示すように、ユニットボディ３のボディ本体３０の前面に光学レンズ４の後端部の全周に沿って等間隔で設けられた断面略コ字状の取付片３２を一体に形成しても構わない。この場合、図３（ｃ）に示すように、光学レンズ４を取付板５の後面側から窓孔５０に挿入すると、各取付片３２が窓孔５０の内周縁と光学レンズ４との間で圧接され、取付板５に係止することにより本実施形態を取付板５に容易に取り付けることができる。このため、接着剤やビスなどの取付用部材を別途用意する必要が無い。

また、上記取付片３２の代わりに、例えば図４（ａ）に示すように、ボディ本体３０の４つの側面のうちブッシング３１が突設されていない残り２つの側面にそれぞれ取付脚３３を係止部として一体に形成してもよい。取付脚３３は、ユニットボディ３から取付板５側に突設されるとともに光学レンズ４側へ弾性変形可能となっており、各取付脚３３の先端部には、取付板５の窓孔５０の周部に貫設された円形状の結合孔５１に挿入係止される係止爪３３ａが一体に形成されている。尚、取付脚３３には、ユニットボディ３の前後方向に沿った細長の穴３３ｂが形成されており、弾性変形がし易くなっている。また、同図では、ブッシング部３１の外周面の周方向の全周に亘って環状の凹部３１ａが形成されているので、ブッシング部３１が弾性変形し易くなっている。

而して、図４（ｂ）に示すように、各取付脚３３を光学レンズ４の側面側へ弾性変形させた状態で光学レンズ４を窓孔５０に挿入するとともに、各取付脚３３の係止爪３３ａを結合孔５１に挿入して係止爪３３ａを結合孔５１の周部に係止させることにより本実施形態を取付板５に容易に取り付けることができる。このため、接着剤やビスなどの取付用部材を別途用意する必要が無い。

尚、本実施形態では光源として発光ダイオードを用いているが、発光ダイオードに限定される必要は無く、例えば有機ＥＬ素子などの他の固体発光素子を用いても構わない。

本発明の発光装置の実施形態を示す図で、（ａ）は上面図で、（ｂ）は側面図である。同上の光学レンズの配光特性を示す図で、（ａ）は内部反射光が少ない光学レンズを用いた場合の側面図で、（ｂ）は内部反射光が少ない光学レンズを用いた場合の取付板の前面図で、（ｃ）は内部反射光が多い光学レンズを用いた場合の側面図で、（ｄ）は内部反射光が多い光学レンズを用いた場合の取付板の前面図である。同上の取付板への取付方法の一例を示す図で、（ａ）は上面図で、（ｂ）は側面図で、（ｃ）は取付板に取り付けた状態の側面図である。同上の取付板への取付方法の他の例を示す図で、（ａ）は上面図で、（ｂ）は側面図である。従来例を示す図で、（ａ）は発光装置の概略斜視図で、（ｂ）は発光ユニットの概略斜視図である。

符号の説明

１ＬＥＤ（固体発光素子）
２０電線
３ユニットボディ
４光学レンズ（光取出部）
５取付板
５０窓孔

Claims

光源である固体発光素子と、樹脂材料から成り少なくとも固体発光素子及び固体発光素子に電気的に接続される電線の一部を覆うユニットボディと、ユニットボディから突出する形で設けられて固体発光素子から放射される光の配光を制御して外部へ出射する透光性材料から成る光取出部と、後面側から光取出部が挿入される窓孔が貫設された取付板とを備えた発光装置であって、窓孔は、その内径寸法が光取出部の外径寸法と略等しく設定され、光取出部は、ユニットボディに着脱自在に取り付けられることを特徴とする発光装置。
前記ユニットボディには、窓孔近傍に係止されてユニットボディを取付板に固定するための係止部が一体に形成されたことを特徴とする請求項１記載の発光装置。