JP5182872B2 - 照明装置およびそれを用いた照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を搭載した照明装置およびそれを用いた照明器具に関する。

従来の照明装置の一例として、ＬＥＤ素子を実装する基板のＬＥＤ挿通孔内にメッキを施した照明装置が知られている。
このような照明装置は、基板に挿通孔を有し、ＬＥＤ素子の発光部を基板の実装面から発光面に向けて挿通し、ＬＥＤ素子から出力される光が挿通孔を通して放出されるようにする。挿通孔の内面にスルーホールメッキが施されている。ＬＥＤ素子から斜めに出力された光は挿通孔内面のスルーホールメッキで反射して基板発光面側に放出される。
（例えば、特許文献１参照）。

従来の照明装置の他の一例として、第１のセラミック基板の実装領域を開口部として露出し、第２のセラミック基板のすり鉢状貫通孔の壁面にセラミックペーストをスクリーン印刷により塗布・焼成した照明器具が知られている。
（例えば、特許文献２参照）。
特開２００７−８０８６９号公報（図１、段落番号００２０〜００２４） 特開２００６−２６１２８６号公報（図１、段落番号００１１）

ところが、上記特許文献１に開示された照明装置は、挿通孔の内面にスルーホールメッキを施しているために加工費を多く必要として価格面で不利になる。

また、使用中にメッキの表面が酸化作用や硫化作用によって変色しないとは言い難く、変色した場合に発光効率の低下が懸念される。

上記特許文献２に開示された照明装置は、上記特許文献１と同様に、発光効率の向上が望まれる。

本発明は、前述した要望を満たすためになされたもので、その目的は、発光効率の向上を図ることができるとともに発光効率の経年劣化のない高品質な照明装置およびそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明に係る照明装置は、少なくともＬＥＤ素子と基板とからなり、前記ＬＥＤ素子は、前記基板に接続される端子部と、光を出力する発光部とを備え、前記基板は、該基板に穿孔された挿通孔に前記ＬＥＤ素子の前記発光部を、前記基板の実装面から挿通し、該実装面のランドに該ＬＥＤ素子の前記端子部を接続し、前記基板の、前記実装面とは反対側の面である発光面から光を照射する照明装置において、前記挿通孔は、前記基板の実装面の孔径よりも前記基板の発光面の孔径の方が大きくなるように形成されたテーパー面を有し、前記テーパー面と前記基板の発光面の垂線とがなす角度を、前記ＬＥＤ素子の半値角よりも大きくしたことを特徴とする。

上記記載の発明によれば、挿通孔はＬＥＤ素子の明るさのピーク値の半分の明るさになる大きさ、即ちＬＥＤ素子の配光性の半値角よりも大きい値に、壁面に接して発光部を通る直線と、基板の発光面の垂線と、のなす角度を設定する。そのため、ＬＥＤ素子から斜めに出力された光を挿通孔に干渉させることなく有効的に取り出せるために基板による発光効率の低下を抑制できるとともに、挿通孔にメッキ加工を施す必要がなくなって加工費の低減を図ることができる。
また、メッキを使わないので使用中のメッキ変色に伴う発光効率の経年劣化を生ずることがない。

また、メッキ加工を施さないので挿通孔はドリル加工を行う必要がない。そのため、紙基材フェノール樹脂基板を金型でパンチ加工した基板を使用することができる。このとき、実装面から発光面に向けて打ち抜くことで実装面より発光面の孔を大きくすることができる。これにより、安価な材料を用いて、且つ加工費の低減を図ることができる。
また、テーパーを適用せずに挿通孔全体を大きくする場合と比べて、基板とＬＥＤ素子とのクリアランスを小さくできるのでＬＥＤ素子実装時の位置ずれを防止することができる。
さらに、厚い基板を用いたとしても基板に基づく発光効率の低下を生じないために厚い基板を適用して構造体の一部として剛性の向上を図ることができる。

また、本発明に係る照明装置は、前記挿通孔の発光面側の孔径は、前記基板の発光面側に配置されるレンズよりも小さいことを特徴とする。

上記記載の発明によれば、基板の発光面から斜めに出力された光は、挿通孔の発光面側の孔径よりも大きいレンズによって前方に向けて屈折することでＬＥＤ発光素子からの光を被照射面に効率良く到達させることができる。
また、レンズによってＬＥＤ素子を外部から保護することができる。

本発明に係る照明器具は、上記記載の照明装置を用いたことを特徴とする。

上記記載の発明によれば、発光効率の向上した照明器具を安価に提供することができる。

本発明の照明装置およびそれを用いた照明器具によれば、壁面に接して発光部を通る直線と、基板の発光面の垂線と、のなす角度を、ＬＥＤ素子の明るさのピーク値の半分の明るさになる大きさよりも大きい値に挿通孔を設定した。
これにより、発光効率の向上を図ることができるとともに発光効率の経年劣化のない高品質な照明装置およびそれを用いた照明器具を提供できるという効果を有する。

以下、本発明の複数の実施形態に係る照明装置およびそれを用いた照明器具について、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１に示すように、本発明の第１実施形態である照明器具１０は、金属製や硬質の樹脂製のケース１１と、透明や所定の色等の樹脂製の透光性を有するレンズ１２と、ケース１１とレンズ１２とにより形成される不図示の灯具内に組み込まれた複数の４個の照明装置１３と、を備え、構造物の天井等に設置される。

図２に示すように、照明装置１３は、ＬＥＤ素子１４と、基板１５と、からなる。

ＬＥＤ素子１４は、基部１６と、複数の平面状をなす端子からなる端子部１７と、ＬＥＤチップ１８と、発光部１９と、を有する。

ＬＥＤ素子１４は、その明るさのピーク値の半分の明るさになる大きさ、即ち、＋α１，−α１の半値角を有する。

基部１６は、金属製であるために、ＬＥＤ素子１４に発生する熱を、基部１６に接して組み付けられる不図示の放熱板（ヒートシンク）に効率良く伝搬させて放熱する。

基板１５は、例えば、紙基材フェノール樹脂基板を金型でパンチ加工することにより比較的厚いものとして予め定められた厚さ寸法Ｔ１に成形されており、ＬＥＤ素子１４を実装する実装面２０と、ＬＥＤ素子１４の発光部１９と同方向に配置された発光面２１と、ＬＥＤ素子１４を接続するランド２２と、ＬＥＤ素子１４の発光部１９を挿入する挿通孔２３と、を有する。

基板１５は、実装面２０から発光面２１に向けてパンチ加工により打ち抜くことで実装面２０より発光面２１の孔径の方が大きく形成されている。

挿通孔２３は、実装面２０の孔径Ｌ１よりも発光面２１の孔径Ｌ２の方が大きくなるようにすり鉢形状に形成されたテーパー面２４を有する。

挿通孔２３の発光面２１側の孔径Ｌ２は、レンズ１２よりも小さく設定されている。レンズ１２は集光レンズである。

テーパー面２４は、このテーパー面２４に接して発光部１９を通る直線Ｚ１と、基板１５の発光面２１の垂線（光軸）Ｚ２と、のなす角度β１，β１を、ＬＥＤ素子１４の半値角＋α１，−α１よりも大きい値に設定している。

このような照明装置１３は、基板１５の挿通孔２３にＬＥＤ素子１４の発光部１９を実装面２０から挿通し、実装面２０のランド２２にＬＥＤ素子１４の端子部１７を接続して製造される。

このような照明器具１０は、照明装置１３のそれぞれの端子部１７に通電されることでＬＥＤ素子１４が発光する。そして、発光した発光光のうちの斜めに発光した発光光Ａは挿通孔２３のテーパー面２４に接触せずに干渉することなくレンズ１２に入射され、このレンズ１２により被照射面２５に向けて屈折して出射光Ａ´に変換され、被照射面２５に効率良く到達する。

本実施形態の照明装置１３では、挿通孔２３のテーパー面２４をＬＥＤ素子１４の配光性の半値角＋α１，−α１よりも大きいβ１，β１に設定した。
よって、ＬＥＤ素子１４から斜めに出力された発光光Ａを挿通孔２３のテーパー面２４に干渉させることなく有効的に取り出せるために基板１５による発光効率の低下を抑制できるとともに、挿通孔２３にメッキ加工を施す必要がなくなって加工費の低減を図ることができる。
また、メッキを使わないので使用中のメッキ変色に伴う発光効率の経年劣化を生ずることがない。
また、メッキ加工を施さないので挿通孔２３はドリル加工を行う必要がない。そのため、紙基材フェノール樹脂基板を金型でパンチ加工した基板１５を使用することができる。このとき、実装面２０から発光面２１に向けて打ち抜くことで実装面２０より発光面２１の孔径を大きくすることができる。これにより、安価な材料を用いて、且つ加工費の低減を図ることができる。
また、テーパーを適用せずに挿通孔全体を大きくする場合と比べて、基板１５とＬＥＤ素子１４とのクリアランスを小さくできるのでＬＥＤ素子１４実装時の位置ずれを防止することができる。
さらに、厚さ寸法がＴ１の厚い基板１５を用いても基板１５に基づく発光効率の低下を生じないために厚い基板１５を適用して構造体の一部として剛性の向上を図ることができる。
また、基板１５の発光面２１から斜めに出力された発光光Ａは、挿通孔２３の発光面２１側の孔径よりも大きいレンズ１２によって前方に向けて屈折することでＬＥＤ発光素子１４からの発光光Ａを被照射面２５に効率良く到達させることができる。

本実施形態の照明器具１０では、レンズ１２によってＬＥＤ素子１４を外部から保護することができる。
また、照明装置１３を用いることで発光効率を向上させて安価に提供することができる。

（第２実施形態）
次に、図３を参照して本発明の第２実施形態に係る照明装置について説明する。なお、以下の第２実施形態において、上述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。

図３に示すように、本発明の第２実施形態である照明装置３０は、第１基板３１と、第２基板３２と、第３基板３３と、を適用している。

そして、第１基板３１と第２基板３２と第３基板３３と積を層して接合することにより厚さ寸法Ｔ１に設定しており、これら３枚の基板３１，３２，３３により挿通孔３４を形成している。つまり、本実施形態では挿通孔３４にテーパー面は形成されず、それぞれの基板３１，３２，３３の縁部によって挿通孔３４が形成される。

本実施形態では、基板３１，３２，３３を積層して挿通孔３４を形成した。
よって、積層接合された基板３１，３２，３３によって強固な基板構造を作り出せるためにこれら基板３１，３２，３３を構造体の一部に利用して構造体の剛性を向上することができる。

なお、前記第２実施形態で使用した基板３１，３２，３３は３枚に代えて、製造の容易性を考慮して２枚或いは３枚以上の数でも良く、例示したものに限定されず適宜変更が可能である。

本発明に係る第１実施形態の照明器具の外観図 本発明に係る第１実施形態の照明器具の断面図 本発明に係る第２実施形態の照明器具に適用される照明装置の断面図

符号の説明

１０ 照明器具
１２ レンズ
１３ 照明装置
１４ ＬＥＤ素子
１５ 基板
１７ 端子部
１９ 発光部
２０ 実装面
２１ 発光面
２２ ランド
２３ 挿通孔
３０ 照明装置
３４ 挿通孔

Claims (3)

1. 少なくともＬＥＤ素子と基板とからなり、
   前記ＬＥＤ素子は、前記基板に接続される端子部と、光を出力する発光部とを備え、
   前記基板は、該基板に穿孔された挿通孔に前記ＬＥＤ素子の前記発光部を、前記基板の実装面から挿通し、該実装面のランドに該ＬＥＤ素子の前記端子部を接続し、
   前記基板の、前記実装面とは反対側の面である発光面から光を照射する照明装置において、
   前記挿通孔は、前記基板の実装面の孔径よりも前記基板の発光面の孔径の方が大きくなるように形成されたテーパー面を有し、前記テーパー面と前記基板の発光面の垂線とがなす角度を、前記ＬＥＤ素子の半値角よりも大きくしたことを特徴とする照明装置。
2. 前記挿通孔の発光面側の孔径は、前記基板の発光面側に配置されるレンズよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 請求項１または請求項２記載の照明装置を用いたことを特徴とする照明器具。

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