JP5390217B2

JP5390217B2 - 発光装置

Info

Publication number: JP5390217B2
Application number: JP2009051428A
Authority: JP
Inventors: 潔川久保; 亘鈴木; 俊幸佐土原
Original assignee: Nakanishi Inc
Current assignee: Nakanishi Inc
Priority date: 2009-03-05
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: EP2226552A3; US20100226132A1; JP2010206035A; EP2226552A2; CN101825249A; KR20100100658A; US8708534B2; CN101825249B; TWI499741B; TW201043857A

Description

本発明は、歯科用ハンドピースに付設される照明装置の光源として使用する発光装置に関し、特に、発光ダイオード（以下、単にＬＥＤと称す。）を利用した発光装置に関する。

近年、歯科用ハンドピースに使用する照明装置の光源に、従来のハロゲンランプなどと比べて消費電力が低く、寿命が長いＬＥＤが注目され、その汎用性が高まっている。この種の発光装置が例えば特許文献１に記載されている。この文献１の発光装置は、透光カバー内に封入されるＬＥＤと、このＬＥＤに電気的に接続され、当該ＬＥＤから延出される電極端子とを備え、全体が歯科用ハンドピース内部に配置可能に小型に構成される。この装置の場合、透光カバーは砲弾型に形成され、この透光カバー内にＬＥＤチップが配設され、ＬＥＤチップに接続された２本の線形端子（アノード端子、カソード端子）が透光カバーから外部に延出される。このようにして発光装置は２本の線形端子がハンドピース本体とホースとを連結するカップリング内に設置された（照明装置の）接続端子に接続され、ハンドピース本体内部に配設された光ファイバーの受光面に対向配置されて、ＬＥＤチップから発光された光が光ファイバーに向けて照射されるようになっている。

特開平１０−１３７２６３号公報

しかしながら、従来の発光装置では、透光カバーが砲弾型に形成されて、透光カバーの、ＬＥＤの発光部に対向する透光面が略半球状で、ＬＥＤが透光面から離されて配置されるため、ＬＥＤの発光部と光ファイバーの受光面との間の距離がＬＥＤの発光部と半球状の透光面との間の距離分だけ長くなり、このため、ＬＥＤから発光された光がＬＥＤの発光部と半球状の透光面との間で拡散されて光ファイバーの受光面に効率よく入射されないことから、その分だけ光量が減少して、照明装置の照度（明るさ）が低下し、色ムラが発生する、という問題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、この種の発光装置において、ＬＥＤの発光部と光ファイバーの受光面との間の距離を可及的に短縮して、ＬＥＤから発せられた光を光ファイバーの受光面に効率よく入射し、光ファイバーに入射する光量を可及的に増大させて、照明装置の明るさを向上させるとともに、色ムラをなくし又は最大限に減少させ、照明装置の品質の向上を図ること、を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の発光装置は、透光カバー内に封入される発光ダイオード（以下、単にＬＥＤと称す。）と、前記ＬＥＤに電気的に接続され、前記ＬＥＤから延出される電極端子とを備え、全体が歯科用ハンドピース内部に配置可能に小型に構成される発光装置において、前記透光カバーは全体が筒状をなし、先端面に透光面が平面状に形成されて、後端面が開口され、前記ＬＥＤは前記透光カバー内に配置可能な大きさのＬＥＤチップ及び基板を有し、前記電極端子はカソード端子とアノード端子を有し、前記カソード端子は前記透光カバー内に配置可能な大きさの、両端に開口を有する略筒状に形成され、前記アノード端子は前記カソード端子内に挿通配置可能にピン状に形成されて、前記アノード端子の一端を前記カソード端子の一端の開口内に配置して、前記カソード端子内に絶縁材を介して非接触に固定保持され、前記透光カバー内に、前記ＬＥＤが前記ＬＥＤチップを前記透光面の内側に前記透光面に近接して配置されるとともに、前記電極端子が前記カソード端子の一端を前記基板に接続するとともに前記カソード端子の一端の開口内の前記アノード端子の一端を前記基板に接続して配置される、ことを要旨とする。

また、この発光装置は各部に次のような構成が採用されることが好ましい。
（１）透光カバーの透光面の内側に凹部が形成され、当該凹部にＬＥＤのＬＥＤチップが嵌合されて、前記透光カバーと前記ＬＥＤがそれぞれ同芯上に位置決めされる。
（２）ＬＥＤの基板の外周に複数の溝が切り欠き形成され、電極端子のカソード端子の一端に前記基板の各溝に嵌合可能な凸部が設けられ、前記基板の各溝と前記カソード端子の各凸部が係合されて、前記ＬＥＤと前記電極端子がそれぞれ同芯上に位置決めされる。

本発明の発光装置では、透光カバーを筒状に形成し、先端の透光面を平面状に形成して、この透光カバー内にＬＥＤを平面状の透光面に近接配置することにより、ＬＥＤの発光部と光ファイバーの受光面との間の距離を可及的に短縮したので、ＬＥＤから発せられた光を光ファイバーの受光面に効率よく入射して、光ファイバーに入射する光量を可及的に増大させることができ、この光量の増大により、照明装置の明るさを向上させるとともに、色ムラをなくし又は最大限に減少させて、照明装置の品質の向上を図ることができる。
また、この発光装置では、電極端子としてカソード端子を略筒状に形成し、アノード端子をピン状に形成して、カソード端子とアノード端子を異なる形状に形成したので、電極端子の極性を区別しやすくして、回路基板側の接続端子に極性を誤って接続するのを確実に防止することができる。また、カソード端子を筒状に形成して、カソード端子の面積を拡大したので、放熱作用を向上させることができる。さらに、カソード端子を筒状に形成し、アノード端子をピン状に形成してカソード端子内に内包したので、電極端子を省スペースに形成することができ、発光装置全体のさらなる小型化を図ることができる。
さらに、この発光装置では、透光カバーの透光面の内側に凹部を形成し、この凹部にＬＥＤのＬＥＤチップを嵌合して、透光カバーとＬＥＤをそれぞれ同芯上に位置決めし、ＬＥＤの基板の外周に複数の溝を切り欠き形成し、電極端子のカソード端子の一端に基板の各溝に嵌合可能な凸部を設け、基板の各溝とカソード端子の各凸部を係合して、ＬＥＤと電極端子をそれぞれ同芯上に位置決めし、透光カバー、ＬＥＤ、カソード端子及びアノード端子全体を同芯上に組み立てることで、発光装置全体の加工、組み立てを容易にすることができる。

本発明の一実施の形態における発光装置の外観を示す斜視図同発光装置の構成を示す側面断面斜視図同発光装置の分解斜視図（ａ）同発光装置の側面図（ｂ）同発光装置の底面図（ｃ）同発光装置の平面図同発光装置の側面断面図

次に、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。図１乃至図５に発光装置の一実施の形態を示している。図１及び図２に示すように、発光装置１は、透光カバー１０内に封入されるＬＥＤ２０と、ＬＥＤ２０に電気的に接続され、ＬＥＤ２０から延出される電極端子３０とを備え、全体が歯科用ハンドピース内部に配置可能に小型に構成される。

図３に示すように、透光カバー１０は全体が透明な合成樹脂材料により、円筒状に、先端面１１側からＬＥＤ２０、電極端子３０を順次配置可能に形成され、図４に示すように、先端面１１は円形の平面状に形成されて閉塞され、後端面には円形の開口１２を有している。透光カバー１０の先端側はＬＥＤ２０のカバーで、先端面１１がＬＥＤ２０の発光部に対向する透光面になっている。この場合、図５に示すように、透光カバー１０の内周面で先端面１１側に全周方向に凸段部１３が設けられて、先端の透光面１１の内側にＬＥＤ２０が嵌合可能に矩形状の凹部１４が形成される。この凹部１４にＬＥＤ２０（ＬＥＤチップ２１）が配置され、透光カバー１０とＬＥＤ２０がそれぞれ同芯上に位置決めされる。

図２に示すように、ＬＥＤ２０は、ＬＥＤチップ（ＬＥＤ素子）２１と、基板２２とを備える。図３に示すように、ＬＥＤチップ２１は透光カバー１０の先端面１１内に配置可能に透光カバー１０の内径よりも小さい矩形状に形成され、このＬＥＤチップ２１上に蛍光体が積層される。基板２２は透光カバー１０内に配置可能に透光カバー１０の内径よりも小さく、またＬＥＤチップ２１よりも少し大きい略円形に形成され、この場合、基板２２の外周の、相互に対向する２箇所に円弧状の溝２３、２３が切り欠き形成される。

図２に示すように、電極端子３０はカソード端子（陰極）３１とアノード端子（陽極）３２の２極を備える。図２及び図３に示すように、カソード端子３１は、両端に開口３１１、３１７を有する略円筒状に形成される。この場合、カソード端子３１は透光カバー１０内の軸芯上に配置可能に透光カバー１０の内径より少し小さい小径部３１２と、この小径部３１２に連続して、透光カバー１０の内径と略同じか僅かに小さい大径部３１６とを有し、全体が段付きの略円筒状に形成される。このカソード端子３１の小径部３１２には、その開口端に、内周方向に突出してＬＥＤ２０（の基板２２）に対接可能なフランジ３１３が形成され、このフランジ３１３上の相互に対向する２箇所にカソード端子３１の軸方向外側に向けて（つまり先方に向けて）略円弧状に突出してＬＥＤ２０の基板２２の外周の各溝２３、２３に嵌合可能な凸部３１４、３１４と、これらの凸部３１４、３１４に対して９０度方向の位置にそれぞれ凹部３１５、３１５が形成される。図５に示すように、このフランジ３１３上にＬＥＤ２０がフランジ３１３上の各凸部３１４、３１４とＬＥＤ２０の基板２２の各溝２３、２３が係合して支持され、ＬＥＤ２０とカソード端子３１がそれぞれ同芯上に位置決めされて接続される。なお、このカソード端子３１の大径部３１６は外周面が凹凸状に形成される。図３に示すように、アノード端子３２は、透光カバー１０の軸芯上となるカソード端子３１の軸芯上に挿通配置可能にピン状に形成される。この場合、図５に示すように、アノード端子３２はカソード端子３１の軸芯方向の長さと略同じ長さを有し、一端に外側に突出するフランジ３２１が形成され、他端にテーパ３２２が付けられる。そして、このアノード端子３２はカソード端子３１内の一部、この場合、小径部３１２内に一体的に嵌合可能な端子台３３を介してカソード端子３１内に組み入れられる。この端子台３３は絶縁材からなり、図３に示すように、カソード端子３１の小径部３１２内に嵌合可能に形成され、一端面にアノード端子３２のフランジ３２１が嵌合可能な凹部３３０が併せて形成される。このようにして、図５に示すように、アノード端子３２は端子台３３の軸芯上に通され、フランジ３２１が（端子台３３の）一端面の凹部３３０内に支持されて、他端が（端子台３３の）他端面から突出される。そして、アノード端子３２は支持台３３がカソード端子３１の小径部３１２内に一体的に嵌め込まれてカソード端子３１内の軸芯上に固定保持され、一端のフランジ３２１はカソード端子３１の一方端の開口内に（非接触に）配置されて、ＬＥＤ２０の基板２２に接続される。

このようにして透光カバー１０内に、ＬＥＤ２０が透光面１１に近接して、このＬＥＤ２０にカソード端子３１及びアノード端子３２が接続してそれぞれ配置され、透光カバー１０、ＬＥＤ２０、カソード端子３１及びアノード端子３２全体が同芯上に組み立てられる。

なお、この発光装置１の製作に当たり、カソード端子３１が円筒状に形成され、アノード端子３２がピン状に形成されてカソード端子３１内に内包された構造から、従来の２本の線形端子に比べて、電極端子３０の省スペース化が可能となる。また、透光カバー１０、ＬＥＤ２０、カソード端子３１及びアノード端子３２全体が同芯上に組み立てられることで、発光装置１各部の加工と、全体の組み立てが容易になっている。

この発光装置１の接続先となる、照明装置の接続端子はソケット式が採用され、歯科用ハンドピースのカップリング内に設置される回路基板から外部に突設される。このソケット式の接続端子は２重の円筒構造になっていて、内側の接続端子が発光装置１のアノード端子３２が挿着可能に小径の円筒状に形成され、外側の接続端子が内側の接続端子の外側に絶縁部材を介して重ねて配置され、発光装置１のカソード端子３１の内周面が被着可能に大径の円筒状に形成され、そして、外側の接続端子の接続端側が複数の分割片からなり、外周方向から内周方向への外力により内方に向けて圧縮可能に、また当該外力の解除により初期の状態に弾性復帰可能に形成される。かかる回路基板側の接続端子に対して、発光装置１の電極端子３０を差し込むだけで、両者は接続される。すなわち、発光装置１の電極端子３０を回路基板側の接続端子の上から差し込むことにより、発光装置１のアノード端子３２が回路基板側の内側の接続端子の円筒形状内に挿通されて接続されるとともに、カソード端子３１（の大径部３１６）が外側の接続端子の外周面に被着圧接されて接続され、この状態がカソード端子３１（の大径部３１６）と外側の接続端子との弾性係合により保持される。また、この接続に際し、カソード端子３１とアノード端子３２の形状が異なることで、電極端子３０の極性が明確に区別され、回路基板側の接続端子に極性を誤って接続されることがない。これにより、発光装置１は回路基板を介して通電されて、発光し、この光が光ファイバーの受光面に照射される。

この発光装置１の場合、図２に示すように、透光カバー１０の透光面１１が平面状に形成されて、この透光面１１にＬＥＤ２０が近接配置されているので、ＬＥＤチップ２１の発光部と光ファイバーの受光面との間の距離が短縮され、ＬＥＤ２０から発せられた光が光ファイバーの受光面に効率よく入射されて、光ファイバーに入射する光量は従来に比べて大幅に増大する。これにより、照明装置の明るさは向上し、色ムラはない、又は大幅に減少する。またこの場合、カソード端子３１の円筒形状により、カソード端子３１の面積が拡大されたことで、電極端子３０に発生した熱はこのカソード端子３１から効果的に逃がされる。

以上説明したように、この発光装置１では、透光カバー１０を円筒状に形成し、ＬＥＤ２０の発光部に対向する透光面１１を平面状に形成して、この透光カバー１０内にＬＥＤ２０を平面状の透光面１１に近接配置することにより、ＬＥＤ２０の発光部と光ファイバーの受光面との間の距離を可及的に短縮したので、ＬＥＤ２０から発せられた光を光ファイバーの受光面に効率よく入射して、光ファイバーに入射する光量を可及的に増大させることができ、この光量の増大により、照明装置の明るさを向上させるとともに、色ムラをなくし又は最大限に減少させて、照明装置の品質の向上を図ることができる。

また、この発光装置１では、既述のとおり、カソード端子３１を円筒状に形成し、アノード端子３２をピン状に形成して、カソード端子３１とアノード端子３２を異なる形状に形成したので、電極端子３０の極性を区別しやすくして、回路基板側の接続端子に極性を誤って接続するのを確実に防止することができる。また、カソード端子３１を円筒状に形成して、カソード端子３１の面積を拡大したので、放熱作用を向上させることができる。さらに、カソード端子３１を円筒状に形成し、アノード端子３２をピン状に形成してカソード端子３１内に内包したので、電極端子３０を省スペースに形成することができ、発光装置１全体のさらなる小型化を図ることができる。またさらに、透光カバー１０、ＬＥＤ２０、カソード端子３１及びアノード端子３２全体を同芯上に組み立てたことで、発光装置１全体の加工、組み立てを容易にすることができる。

なお、この実施の形態では、透光カバー１０内にＬＥＤ２０とともに電極端子３０を一体的に組み込んだ形式の発光装置を例示したが、この透光カバーの透光面の平面形状は、従来の発光装置、すなわち透光カバーから線形端子を外部に突出する形式の発光装置にも同様に適用することができ、この場合、当該透光カバーを筒状に形成し、ＬＥＤの発光部に対向する透光面を平面状に形成して、この透光カバー内にＬＥＤを平面状の透光面に近接して配置することで、上記と同様の作用効果を奏することができる。

１発光装置
１０透光カバー
１１先端面（透光面）
１２開口
１３凸段部
１４凹部
２０ＬＥＤ（発光ダイオード）
２１ＬＥＤチップ（発光素子）
２２基板
２３溝
３０電極端子
３１カソード端子（陰極）
３１１開口
３１２小径部
３１３フランジ
３１４凸部
３１５凹部
３１６大径部
３１７開口
３２アノード端子（陽極）
３２１フランジ
３２２テーパ
３３端子台
３３０凹部

Claims

透光カバー内に封入される発光ダイオード（以下、単にＬＥＤと称す。）と、前記ＬＥＤに電気的に接続され、前記ＬＥＤから延出される電極端子とを備え、全体が歯科用ハンドピース内部に配置可能に小型に構成される発光装置において、
前記透光カバーは全体が筒状をなし、先端面に透光面が平面状に形成されて、後端面が開口され、
前記ＬＥＤは前記透光カバー内に配置可能な大きさのＬＥＤチップ及び基板を有し、
前記電極端子はカソード端子とアノード端子を有し、前記カソード端子は前記透光カバー内に配置可能な大きさの、両端に開口を有する略筒状に形成され、前記アノード端子は前記カソード端子内に挿通配置可能にピン状に形成されて、前記アノード端子の一端を前記カソード端子の一端の開口内に配置して、前記カソード端子内に絶縁材を介して非接触に固定保持され、
前記透光カバー内に、前記ＬＥＤが前記ＬＥＤチップを前記透光面の内側に前記透光面に近接して配置されるとともに、前記電極端子が前記カソード端子の一端を前記基板に接続するとともに前記カソード端子の一端の開口内の前記アノード端子の一端を前記基板に接続して配置される、
ことを特徴とする発光装置。
透光カバーの透光面の内側に凹部が形成され、当該凹部にＬＥＤのＬＥＤチップが嵌合されて、前記透光カバーと前記ＬＥＤがそれぞれ同芯上に位置決めされる請求項１に記載の発光装置。
ＬＥＤの基板の外周に複数の溝が切り欠き形成され、電極端子のカソード端子の一端に前記基板の各溝に嵌合可能な凸部が設けられ、前記基板の各溝と前記カソード端子の各凸部が係合されて、前記ＬＥＤと前記電極端子がそれぞれ同芯上に位置決めされる請求項１又は２に記載の発光装置。