JP5467791B2

JP5467791B2 - Ｌｅｄ照明装置およびｌｅｄ発光装置

Info

Publication number: JP5467791B2
Application number: JP2009094855A
Authority: JP
Inventors: 晴巳小川; 正貴中村
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2029-04-09
Also published as: JP2010244973A

Description

本発明は、ＬＥＤ照明装置およびＬＥＤ発光装置に関する。

ＬＥＤ(Light Emitting Diode)の長寿命かつ低消費電力の特徴を活かし、ＬＥＤの照明器具への応用が行われている。ＬＥＤを照明器具に応用する場合、通常は輝度を高めるために複数個のＬＥＤを使用する。また、各ＬＥＤの輝度の個体差の影響を抑えるため、複数のＬＥＤを直列に接続すると共に、点灯中のＬＥＤの輝度の温度変化を抑えるため、一般的には定電流駆動されている。

このように複数のＬＥＤを直列に接続して使用する場合、その内の１個でも断線したときに、全てのＬＥＤが消灯してしまい、他のＬＥＤが正常であっても照明器具として機能しなくなる。このような問題を解決するために、特許文献１に開示されているような方法が採られている。

すなわち、各ＬＥＤにそれぞれ並列に定電圧ダイオード（ツェナーダイオード）をＬＥＤとは逆極性に接続する。これにより、直列接続されている複数のＬＥＤの１個が断線した場合でも、その断線したＬＥＤに並列接続されている定電圧ダイオードが駆動電流をバイパスして流す。これにより残りのＬＥＤの点灯を確保できる。

さらに、断線したＬＥＤのみが消灯し他の正常なＬＥＤは点灯していることから、断線したＬＥＤの特定が容易となる。また、たとえばＬＥＤの逆極性に加わる静電気などによるサージ電流を定電圧ダイオードがバイパスして流し、ＬＥＤへのダメージを回避することができるという効果もある。

特開２０００−２３１３６３号公報

特許文献１に開示されているＬＥＤ集合ランプ回路を単純化すると図１４に示すような照明装置１００の回路構成となる。なお、特許文献１におけるサージ吸収用の定電圧ダイオードについては図示を省略する。

図１４の照明装置１００の構成は、２個のＬＥＤ１０１、１０２、このＬＥＤ１０１、１０２に対してそれぞれ並列にＬＥＤ１０１、１０２とは逆極性に接続される２個の定電圧ダイオード１０３、１０４、２個のトランジスタ１０５、１０６、２個の抵抗１０７、１０８、電源電圧供給部１０９、接地１１０から構成される。

図１４の構成において、電源電圧供給部１０９は、照明装置１００に電源を供給する。トランジスタ１０５、１０６と抵抗１０７、１０８とは定電流回路を構成している。すなわち、トランジスタ１０５のコレクタ電流が増加すると、トランジスタ１０５のエミッタと接地１１０との間に接続されている抵抗１０７の電位降下が大きくなり、トランジスタ１０６がオンする。これにより、トランジスタ１０５のベース電流が減少し、結果としてトランジスタ１０５のコレクタ電流が減少する。トランジスタ１０５のコレクタ電流が減少した場合は、逆の作用が起こり、トランジスタ１０５のコレクタ電流は一定に保たれる。

ここで、照明装置１００の光源となるＬＥＤ１０１、１０２にはそれぞれ定電圧ダイオード１０３、１０４がＬＥＤ１０１、１０２とは逆極性となり並列に接続されている。一例として、電源電圧を１２Ｖ、定電流値を０．６Ａ、ＬＥＤ１０１、１０２の順方向電位降下Ｖｆを４Ｖ、定電圧ダイオード１０３、１０４の降伏電圧を５Ｖとする。

通常は、ＬＥＤ１０１、１０２の順方向電位降下Ｖｆ（４Ｖ）が定電圧ダイオード１０３、１０４の降伏電圧（５Ｖ）よりも低いので、電流は全てＬＥＤ１０１、１０２に流れてＬＥＤ１０１、１０２が発光する。このときの電圧配分としては、ＬＥＤ１０１、１０２がそれぞれ４Ｖであるから合計８Ｖとなり、トランジスタ１０５のコレクタと接地１１０との間で４Ｖとなる。

ここで、ＬＥＤ１０１が断線したとすると、電流は定電圧ダイオード１０３にバイパスして流れ、ＬＥＤ１０２の点灯は維持される。また、このとき、ＬＥＤ１０１が消灯していることにより、ＬＥＤ１０１の異常の認識が容易になされる。

このときの電圧分布をみると、定電流駆動されているから定電圧ダイオード１０３の電位降下は５Ｖであり、ＬＥＤ１０２が４Ｖ、トランジスタ１０５のコレクタと接地１１０との間で３Ｖになる。したがって、定電圧ダイオード１０３の消費電力は、
０．６Ａ×５Ｖ＝３Ｗ
となる。定電圧ダイオード１０３において、消費電力が３Ｗということは、定電圧ダイオード１０３としては一般的にみて、きわめて大容量のものが必要になるといえる。

このように、特許文献１に開示されている方法によれば、ＬＥＤの断線時における定電圧ダイオードの電力消費はきわめて大きくなる。これでは、ＬＥＤが低消費電力であるという特徴を活かした照明装置１００の有する利点が損なわれることになり好ましくない。さらに、大容量の定電圧ダイオードは、その寸法も大型であり、照明装置１００の小型化を阻害する要因にもなる。なお、仮に、消費電力などを小さくしたいとして大容量ではない定電圧ダイオードを用いると発熱による熱暴走を起こし、発火等の事故に繋がる危険性を有するものとなる。

本発明は、このような背景の下に行われたものであって、ＬＥＤと並列に接続される保護用素子の消費電力を少なくすることができる照明装置および発光装置を提供することを目的とする。

本発明の第一の観点は、照明装置としての観点である。すなわち、本発明の照明装置は、直列に接続される複数のＬＥＤと、この複数のＬＥＤのそれぞれに対して当該ＬＥＤとは逆極性となり並列に接続される複数の保護用素子と、を備える照明装置において、保護用素子に対して直列かつＬＥＤに対して並列に、温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子が接続され、ＬＥＤは、円盤状の回路板の中央部に配置され、保護用素子および抵抗増大素子は、ＬＥＤと共に回路板上に配置され、回路板のＬＥＤが配置されていない背面側には、円盤状の放熱部材が配置され、放熱部材には、回路板の中央に接触する中央円形部と、この中央円形部の周囲に回路板に接触しないように背面側に隆起している背面隆起部とが形成されているものである。

たとえば保護用素子をツェナーダイオードとし、抵抗増大素子をＰＴＣ(Positive
Temperature Coefficient)型のサーミスタとし、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有する定電流回路に直列接続されたＬＥＤの一方端が接続され、他方端が電源電圧供給部に接続されているようにすることができる。

本発明の第二の観点は、発光装置としての観点である。すなわち、本発明の発光装置は、１つのＬＥＤと、このＬＥＤに対して当該ＬＥＤとは逆極性となり並列に接続される保護用素子と、ＬＥＤから出射される光を板状の面から出射する導光体と、を備える発光装置において、保護用素子に対して直列かつＬＥＤに対して並列に、温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子が接続され、ＬＥＤは、円盤状の回路板の中央部に配置され、保護用素子および抵抗増大素子は、ＬＥＤと共に回路板上に配置され、回路板のＬＥＤが配置されていない背面側には、円盤状の放熱部材が配置され、放熱部材には、回路板の中央に接触する中央円形部と、この中央円形部の周囲に回路板に接触しないように背面側に隆起している背面隆起部とが形成されているものである。

また、本発明の第一の観点である照明装置を、本発明の第二の観点である発光装置を用いて構成することもできる。すなわち、本発明の照明装置は、本発明の発光装置を複数配置し、ＬＥＤを複数直列に接続して構成してもよい。

また、このときに、ＬＥＤと保護用素子と抵抗増大素子は、導光体と回路板とで前後が形成される密閉空間内に配置されるようにすることができる。

本発明によれば、ＬＥＤと並列に接続される保護用素子の消費電力を少なくすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る照明装置の全体構成図である。図１に示される照明装置に使用されるサーミスタの特性例を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の構成を示す図で、図１の照明装置を複数の発光装置により構成する例を示す図である。図３に示す照明装置の変形例で、図３に示す照明装置を構成する発光装置を任意の個数接続した照明装置を説明するための図である。本発明の実施の形態に係る発光装置を示す図で、図３、図４に示す照明装置に用いられる発光装置を出射面側から見た斜視図である。図５のＡ−Ａ断面図である。図５に示す発光装置の図５に示す出射面とは反対側の面から見た斜視図に光源部の分解斜視図を併せて表示した図である。図５に示す発光装置の図５に示す出射面とは反対側の面から見た斜視図における光源部が保持体に装着された状態の斜視図である。図７に示す光源部の分解斜視図であり、保持部材と対向する側から見た図である。図５に示す発光装置における光源部と保持体とを固定する前後の板バネ状接点とランドの状態を示す図である。図５に示した発光装置のＡ−Ａ断面図における光路の一例を示す図である。図４に示す照明装置における電源電圧供給部やトランジスタを含む回路部と発光装置との接続状態の一例を示す図である。図４に示す照明装置および発光装置の変形例を示す図である。従来のＬＥＤを用いた照明装置における回路構成の一例を示す図である。

（本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１の構成について）
本発明の第１の実施の形態に係る照明装置１の構成について図１を参照して説明する。なお、図１４で説明した従来の照明装置１００の回路構成と同一または同種の部材は同一または同一系の符号を用いて説明し、その説明を省略または簡略化し、かつ異なる部材について主として説明する。

照明装置１は、図１４に示した従来の回路構成に加え、定電圧ダイオード１０３に対して直列かつＬＥＤ１０１に対して並列に温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子としてポリスイッチであるポリマ系のＰＴＣ型のサーミスタ２を接続する。また、定電圧ダイオード１０４に対して直列かつＬＥＤ１０２に対して並列に温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子としてポリスイッチであるポリマ系のＰＴＣ型のサーミスタ３を接続する。

サーミスタ２、３の特性例を図２に示す。図２は、横軸に温度（℃）をとり、縦軸に抵抗値（Ω）をとる。ＰＴＣ型であるサーミスタ２、３は、過電流や過熱により素子内部の温度が上昇すると抵抗値が急激に増大する。図２の例では、サーミスタ２、３の素子内部の温度がおよそ７０℃を超えたところからそれまで０．１Ω以下であった抵抗値が急激に増加を始め、１１０℃を超えると１ｋΩ前後となり、２００℃近くになると１０ｋΩ近くまで増大していることがわかる。

なお、サーミスタ２、３は、抵抗値がいったん増大すると高抵抗での平衡状態となり、高温平衡点でバランスするため、電源オンの状態では元の低抵抗には復帰しない。電源をオフし、サーミスタ２、３が冷えるとサーミスタ２、３はそれぞれ元の低抵抗状態である定常状態に復帰する。

ここで、図１４と同一条件において、ＬＥＤ１０１が断線すると、電流は、定電圧ダイオード１０３、サーミスタ２にバイパスして流れ、ＬＥＤ１０２の点灯は維持される。定電流駆動が維持されていると、サーミスタ２に流れる電流によりサーミスタ２は発熱して抵抗値が増大する。また、サーミスタ２の抵抗値が増大することにより、照明装置１の回路に流れ込む電流は制限される。このため、照明装置１の回路における定電流駆動はできなくなる。

このとき、トランジスタ１０５のコレクタと接地１１０との間の電圧を無視した状態での電圧分布は、定電圧ダイオード１０３の電位降下は５Ｖ、ＬＥＤ１０２が４Ｖとするとサーミスタ２は３Ｖになる。

たとえば、サーミスタ２の素子内部の温度が１０５℃に達し、これまで室温２０℃で０．０５Ωであった抵抗値が３０Ωまで増加したとする。これにより、サーミスタ２の変化抵抗値をおよそ３０Ωとすると、サーミスタ２に流れる電流値はおよそ（３Ｖ／３０Ω）＝０．１Ａとなり、定電圧ダイオード１０３での電力消費は、０．１Ａ×５Ｖ＝０．５Ｗとなる。この数値は、トランジスタ１０５のコレクタと接地１１０との間の電圧を無視した数値であるから、実際の数値は、これよりもさらに低くなる。

図１４に示す従来の照明装置１００の回路構成では、ＬＥＤ１０１が断線したときに定電流駆動がそのまま維持されるため、定電圧ダイオード１０３の消費電力は３Ｗであった。これに対し、照明装置１では、サーミスタ２の抵抗値増大によって定電流駆動が打ち切られるために定電圧ダイオード１０３の消費電力は僅かに０．５Ｗ以下である。これにより、定電圧ダイオード１０３の電力容量を小さいものにすることができ、照明装置１内における定電圧ダイオード１０３の低価格化および省スペース化が可能になる。また、ＬＥＤ１０２が断線した場合も、同様に定電圧ダイオード１０４での消費電力は０．５Ｗ以下となり、定電圧ダイオード１０４の電力容量を小さいものとすることができる。

また、ＬＥＤ１０１が断線した状態でのＬＥＤ１０２の発光輝度は定電流駆動時よりも低下するが、これはユーザに対しては異常警告表示になる。さらに、ＬＥＤ１０２の発光輝度は低下するものの点灯し続けるため断線したＬＥＤ１０１の特定も容易にできる。同様に、ＬＥＤ１０２が断線した状態でのＬＥＤ１０１の発光輝度は定電流駆動時よりも低下するが、これはユーザに対しては異常警告表示になる。さらに、ＬＥＤ１０１の発光輝度は低下するものの点灯し続けるため断線したＬＥＤ１０２の特定も容易にできる。

（第２の実施の形態に係る照明装置１Ａについて）
また、図１に示した照明装置１の回路構成は、図３に示す第２の実施の形態の照明装置１Ａのように、ＬＥＤ１０１、定電圧ダイオード１０３、サーミスタ２からなる第１の発光装置４と、ＬＥＤ１０２、定電圧ダイオード１０４、サーミスタ３からなる第２の発光装置５とに分離できる。この図３は、第２の実施の形態に係る照明装置１Ａの構成例である。

第１の発光装置４は、接続端子Ｔ１、Ｔ２を備え、第２の発光装置５は、接続端子Ｔ３、Ｔ４を備える。第１の発光装置４の接続端子Ｔ１は、電源電圧供給部１０９に接続される。また、第１の発光装置４の接続端子Ｔ２は、第２の発光装置５の接続端子Ｔ３と接続される。また第２の発光装置５の接続端子Ｔ４は、トランジスタ１０５のコレクタと接続される。なお、抵抗１０８に相当するものは２つの抵抗１０８ａ、１０８ｂで構成されている。

（第２の実施の形態に係る照明装置１Ａの変形例となる照明装置１Ｂについて）
また、図３の例では、２つの発光装置４、５が図示されているが、ユーザの要求に応じて任意の個数とすることができる。図４に、任意の個数の発光装置４〜６を接続する照明装置１Ｂを示す。発光装置６は、ｎ番目（ｎは３以上の整数）の発光装置で、かつ発光装置４、５と同様の構成であり、ＬＥＤ１１１、定電圧ダイオード１１２、サーミスタ７、第ｎ番目の抵抗１０８ｎを備える。

図４において、第２の発光装置５と第ｎの発光装置６との間に、１個以上の発光装置が挿入されてもよい。これらの発光装置４〜６は接続端子Ｔ２〜Ｔ５によって相互に接続される。また、第１の発光装置４の接続端子Ｔ１は電源電圧供給部１０９と接続され、第ｎの発光装置６の接続端子Ｔ６の一方はトランジスタ１０５のコレクタと接続され、他方の接続端子Ｔ６は、トランジスタ１０５のベースおよびトランジスタ１０６のコレクタと接続される。

（本発明の実施の形態に係る発光装置４について）
次に、発光装置４〜６の具体的構成について説明する。以下では、発光装置４のみを説明するが、他の発光装置５、６についても同様である。

図５は、本発明の実施の形態に係る発光装置４を出射面１０側から見た斜視図、図６は、図５のＡ−Ａ断面図である。図５および図６に示すように、発光装置４は、出射面１０を有し外形が四角い板状の導光体１１と、導光体１１を保持する保持体３１と、ＬＥＤ１０１を有する光源部５１と、電気接続部材から主として構成されている。

導光体１１は、透明のポリメチルメタクリレート（以下、「ＰＭＭＡ」と略記する。）からなる樹脂成形体である。また、導光体１１は、光散乱粒子（図示省略）を含有し、その中央部に配置される略円柱状の第１の導光部１２と、その第１の導光部１２の周囲に設けられ、光散乱粒子（図示省略）を含有し、外形が四角形状の第２の導光部１３とが、２材成形により一体成形されたものである。出射面１０は、第１の導光部１２の出射面１０ａと第２の導光部１３の出射面１０ｂとから形成されている。なお、光散乱粒子の含有密度は、第１の導光部１２の方が第２の導光部１３よりも高い。この光散乱粒子は、粒子径が２μｍから９μｍの球状かつ透光性のシリコーン粒子である。

第１の導光部１２は、図６に示すように断面が中央部に向かうに従って陥没する略円錐形状の凹部１４を有している。そして、凹部１４の裏側であって凹部１４と対向する位置には、半球面状にえぐれた凹部１５が形成されている。その凹部１５の開口端１６から第２の導光部１３に向かっては、円錐台の側面状の斜面１７となっている。その斜面１７を取り囲むようにリング状の突起１８が形成されている。凹部１４、１５、開口端１６、斜面１７およびリング状の突起１８は、第１の導光部１２に形成されている。

光源部５１に配置されるＬＥＤ１０１から出射される光は、まずこの第１の導光部１２に入射する。そして入射した光の殆どが凹部１４の略円錐状の反射面で全反射して第２の導光部１３に入っていく。すなわち、凹部１４の面は、光源部５１からの入射光を全反射するような面として設定されている。第１の導光部１２に入射した光の一部は、第１の導光部１２の中に入れられている光散乱粒子の働きで第１の導光部１２を通り抜け、出射面１０ａから外部へ出射する。

第２の導光部１３は、第１の導光部１２の凹部１４の外側に延在する出射面１０ｂを有している。そして、第２の導光部１３は、第１の導光部１２のリング状の突起１８の外側に延在し、外側に向かうに従い出射面１０ｂとの距離が近づく傾斜面２０を有している。また、第２の導光部１３は、傾斜面２０よりも外周側に傾斜面２０よりも傾斜角の大きい傾斜面２１を有している。さらに、第２の導光部１３は、傾斜面２１よりも外側の端部に出射面１０ｂと直角をなす端面２２を有している。

図６に示すように、保持体３１は、樹脂の一体成形物であり、外形が扁平な四角柱形状であって一方の面側が完全に開口する開口部３２となり、他方の面側がその中央部に円形の穴３３を有する略容器状の形状をしている。保持体３１の開口部３２側の底面３４は、その中央から端部へと進むに従い出射面１０に近づく傾斜面となっている。そして、底面３４には、第２の導光部１３に導光された光を出射面１０の方向に反射する白色シート（図示省略）が貼付されている。

図７は、発光装置４の図５に示す出射面１０とは反対側から見た面の斜視図に光源部５１の分解斜視図を併せて表示した図であり、図８は、その光源部５１が保持体３１に装着された状態の斜視図である。底面３４とは反対側の面には、穴３３の中心を中心とする小径の円形リブ３５と大径の円形リブ３６および穴３３を中心として放射状に伸びる４本の直線リブ３７および穴３３を挟んで平行に伸びる４本の直線リブ３８ならびに保持体３１の外形に沿った四角形状の枠リブ３９が形成されており、保持体３１全体を補強している。この円形リブ３５、３６と直線リブ３７、３８との交点では、両者が一体化している。なお、円形リブ３５は、円形リブ３６に囲われており径が円形リブ３６の径よりも小さい。

平行に形成されている直線リブ３８（３８ａ）、３８（３８ｂ）に挟まれた範囲内の円形リブ３５には６つの切り欠き部３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄ、３９ｅ、３９ｆが形成されている。切り欠き部３９ａと切り欠き部３９ｄは穴３３の中心を中心とした点対称位置に配置されており、切り欠き部３９ｂと切り欠き部３９ｅは、同じように点対称位置に配置されており、切り欠き部３９ｃと切り欠き部３９ｆも、同じように点対称位置に配置されている。

また、直線リブ３８ａ、３８ｂに挟まれた範囲内の円形リブ３６には４つの切り欠き部４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄが形成されている。切り欠き部４０ａと切り欠き部４０ｃは、穴３３の中心を中心とした点対称位置に配置されており、切り欠き部４０ｂと切り欠き部４０ｄは、同様に点対称位置に配置されている。

そして、円形リブ３５の内側には、穴３３の中心を中心とした３つの円形溝が形成されている。すなわち、４つの区域に分けられた小径の円形溝４１ａと、その外周に沿って配置される完全なリング状となる中径の円形溝４１ｂと同径となる２つの半円形溝４１ｃ、４１ｄが円形リブ３５の内側に形成されている。円形溝４１ａは、周方向約４５度に渡る狭区域と、周方向に約１３５度に渡る広区域とが交互に計４つ形成され、１周を形成している。

切り欠き部３９ｃは、半円形溝４１ｃに通じており、切り欠き部３９ａは、半円形溝４１ｄに通じている。また、切り欠き部３９ｂは、円形溝４１ｂの下側に設けられた凹部を経由して円形溝４１ａの広区域に通じている。切り欠き部３９ｄは、半円形溝４１ｃに通じており、切り欠き部３９ｆは、半円形溝４１ｄに通じている。また、切り欠き部３９ｅは、円形溝４１ｂの下側に設けられた凹部を経由して円形溝４１ａのもう一つの広区域に通じている。

円形溝４１ａと円形溝４１ｂの間には、円形リブ４１ｅが形成され、円形溝４１ｂと半円形溝４１ｃ、４１ｄの間には円形面４２が形成されている。この円形面４２には、ネジ穴４３が略等間隔に６つ形成され、さらに突起部４４が２箇所形成されている。また、枠リブ３９の４つの各辺には、それぞれネジ穴４５が形成された取り付け用のタブ４６が延在されている。

また、直線リブ３８ａ、３８ｂに挟まれた範囲内の枠リブ３９には、穴４７ａと、穴４７ａと対向する反対側の位置に穴４７ｂが形成されている。

図９は、光源部５１の分解斜視図であり、保持部材３１と対向する側から見た斜視図である。なお、保持部材３１と対向する側とは逆側の光源部５１の分解斜視図は、図７に示している。光源部５１は、発光部材となるＬＥＤ１０１と、ＬＥＤ１０１が実装される回路板５３と、ＬＥＤ１０１から発せられる熱を発散させる放熱部材６１とから主に構成されている。また、回路板５３上には、ＬＥＤ１０１と並列に接続される定電圧ダイオード１０３およびサーミスタ２が実装されている。

ＬＥＤ１０１は、表面実装型のチップ型ＬＥＤである。回路板５３は、円盤状の形状をなす銅ベースのもので、銅板の表面を絶縁膜で被覆し、その絶縁膜の表面に回路をパターニングしているものである。そのパターンの殆どはさらに絶縁膜によって被覆され、ＬＥＤ１０１の接続端子部分および入出力端子となる部分がランド（接点、図示省略）として表側（図９では右面側）に露出している。ＬＥＤ１０１は、回路板５３の中央に実装配置されている。回路板５３の端部（外周部）には、ネジ穴５４がその外周に沿って等間隔に６箇所形成され、さらに上述の保持体３１の２つの突起部４４と嵌合するように穴５５が２箇所形成されている。

放熱部材６１は、アルミニウムの円盤状の形状をなす成形物からなり、表面が粗面化している。放熱部材６１が回路板５３と直接接触する部分は、円形状の中央円形部６２とリング状の外周円環部６３である。中央円形部６２と外周円環部６３との間には、回路板５３とは接触しないように背面側（図９では左側）に隆起している円環状の背面隆起部６４が形成されている。背面隆起部６４のうち、回路板５３とは対向しない側は、中央円形部６２および外周円環部６３よりも、背面側に隆起している分だけ背面側の高さが高くなっている。外周円環部６３には、保持体３１のネジ穴４５および回路板５３のネジ穴５４と対応する位置にネジ穴６５が６箇所形成されている。

電気接続部材は、電気線７２、７３と、この電気線７２、７３を接続し、保持体３１の円形溝４１ａの広区域内に固定されるバネ性を有する２つの板バネ状接点７４ａ、７４ｂ（バネ接点）と、電気線７５と、から構成される。

電気線７２は、保持体３１の穴４７ａから挿入され、切り欠き部４０ａおよび切り欠き部３９ｂを通り、円形溝４１ｂの下側の凹部を経由して円形溝４１ａの広区域に通じ、板バネ状接点７４ａにはんだ付けされている。電気線７３は、保持体３１の穴４７ｂから挿入され、切り欠き部４０ｄおよび切り欠き部３９ｅを通り、円形溝４１ｂの下側の凹部を経由して円形溝４１ａの他の広区域に通じ、板バネ状接点７４ｂにはんだ付けされている。電気線７５は、保持体３１の穴４７ａから挿入され、切り欠き部４０ｂおよび切り欠き部３９ｃを通り、円形溝４１ｃに沿って半円形状に配置され、切り欠き部３９ｄから出て切り欠き部４０ｃを通って穴４７ｂの外側に飛び出ている。

ここで、電気線７２、７３は、直流電源となる電源電圧供給部１０９に接続される線で電気線７２、７３のいずれか一方が他の発光装置の同様な電気線７２、７３の一方と接続されたり、電気線７２、７３が両側に隣接する他の２つの発光装置の電気線７２、７３のそれぞれ一方と接続されたりする。

また、電気線７２、７５は、図３、図４に示す接続端子Ｔ１に相当する。また、電気線７３、７５は、図３、図４に示す接続端子Ｔ２に相当する。よって、電気線７２、７３、７５は、先端部が端子状に加工されることが好ましい。また、この端子状の加工によって電気線７２、７３、７５同士の接続あるいは電気線７２、７３、７５と電源電圧供給部１０９またはトランジスタ１０５のコレクタとの接続が簡単かつ確実になることが好ましい。

導光体１１と保持体３１の固定状態について図５および図６を参照しながら説明する。導光体１１は、その出射面１０ｂが保持体３１の開口部３２から露出するように保持体３１に嵌め合わされている。その嵌合状態では、円形突起１８の外周面と保持体３１の穴３３の内周面との間にゴム製のパッキン８１（図６参照）が配置されている。そして、導光体１１と保持体３１とは、出射面１０ｂの四隅から保持体３１の四隅に通じる４本のネジ８２（図５参照）によって固定されている。

光源部５１と保持体３１の固定状態について図６〜図９を参照しながら説明する。まず、回路板５３のネジ穴５４（図７、図９参照）と円形面４２（図７参照）のネジ穴４３（図７参照）の位置合わせをするために、２箇所の突起部４４（図７参照）をそれぞれ穴５５（図９参照）に嵌合させる。そして、放熱部材６１のネジ穴６５（図７参照）と回路板５３のネジ穴５４との位置合わせをした状態で、各ネジ穴４３、５４、６５を貫通する６本のネジ８３にて光源部５１と保持体３１を固定する。なお、保持体３１には電気接続部材や密封部材となるリング状のゴムパッキン８４（図６参照）が事前に取り付けられている。ゴムパッキン８４は円形溝４１ｂ内に入れられている。

光源部５１と保持体３１を固定した状態では、図６に示すように、円形のゴムパッキン８４（パッキン）がＬＥＤ１０１を囲むように回路板５３面と円形溝４１ｂとの間で押圧されている。これにより、ゴムパッキン８４で囲まれた内部を密閉状態としている。この密閉状態は、パッキン８１によっても保障されている。また、光源部５１と保持体３１を固定した状態では、２つの板バネ状接点７４ａ、７４ｂとＬＥＤ１０１の接続端子部分および入出力端子となるランドが電気接続する。ゴムパッキン８４は、円形溝４１ａの下側の凹部を通過する電気線７２、７３を押圧し、電気線７２、７３の抜け止めも兼ねている。

図１０は、光源部５１と保持体３１との固定の前後の板バネ状接点７４ａ、７４ｂと、ＬＥＤ１０１の接続端子部分および入出力端子となるランド８５の状態を示す図である。光源部５１と保持体３１が固定前の状態では、円形溝４１ａの広区域内の板バネ状接点７４ａ、７４ｂと回路板５３のランド８５が離れている。固定後では、板バネ状接点７４ａ、７４ｂが変形しランド８５に押圧した状態で接触している。板バネ状接点７４ａ、７４ｂとランド８５が接触していれば、電気線７２、７３、７５を通じたＬＥＤ１０１への電力の供給が可能となる。

図１１は、発光装置４における光路の一例を示す図で、光路Ｌ１、Ｌ２について説明する図である。ＬＥＤ１０１から発せられる光の一部は、凹部１５から第１の導光部１２に入射し、凹部１４の出射面１０ａで全反射して第２の導光部１３へと導光し、出射面１０ｂにて全反射して傾斜面２０へと到達する。ここで、傾斜面２０は、出射面１０ｂから全反射された光の照射角度が小さくなるように傾斜しているため、傾斜面２０へは全反射臨界角以下の角度で光が照射する部分が生じる（光路Ｌ１）。その場合、その光は傾斜面２０を通過して保持体３１の底面３４に貼付されている白色シート（図示省略）によって反射され、第２の導光部１３を通過して出射面１０ｂから出射する。また、傾斜面２０への入射角が全反射臨界角を超えた入射角度の場合（光路Ｌ２）、傾斜面２０で全反射して出射面１０ｂへ向かい、出射面１０ｂを通り抜けていく。

光路Ｌ３について説明する。ＬＥＤ１０１から発せられる光の一部は、凹部１５から第１の導光部１２に入射し、斜面１７にて全反射し、そのまま凹部１４の面を通過して出射面１０ａから出射される。以上のように、発光装置１は、光散乱粒子の働きや傾斜面２０などの働きで第１の導光部１２および第２の導光部１３の略全体から略均等に光を出射する。

（本発明の実施の形態によって得られる主な効果）
本発明の実施の形態に係る照明装置１は、断線などによる破損ＬＥＤが発生した場合に、当該ＬＥＤの特定を容易にすると共に、定電圧ダイオード１０３、１０４などの保護用素子の熱暴走を回避し、低価格、省スペースの装置を実現することができる。また、特許文献１におけるサージ吸収用のダイオードも不要となる。

本発明の実施の形態に係る発光装置４は、第１の導光部１２および第２の導光部１３の略全体から略均等に光を出射するため、光の照射面積を広く確保することができ均一な光源とすることができる。また、ゴムパッキン８４によって、ＬＥＤ５２を保持体３１と回路板５３の間を密封している。そのため、ＬＥＤ５２を保護でき、耐候性に優れる発光装置４を得ることができる。また、ゴム製のパッキン８１およびゴムパッキン８４の配置位置には凹凸が無く補助のシール剤等が不要であり、製造の容易な発光装置４を得ることができる。さらに、ゴム製のパッキン８１によって、導光体１１と保持体３１の間を密封しているため、ＬＥＤ１０１は、導光体１１と保持体３１と回路板５３とで囲まれる空間に密封されるのでより耐候性に優れる発光装置４を得ることができる。

また、発光装置４は、銅ベースの回路板５３と接触する放熱部材６１が配置されている。そのため、ＬＥＤ１０１が発する熱を放熱できる。そして、放熱部材６１は、粗面化されているため、比表面積が大きくなり、より放熱効率が高いものとなっている。また、放熱部材６１の中央円形部６２が、ＬＥＤ１０１の実装場所である回路板５３の中央に直接接触しているため、発熱源であるＬＥＤ１０１の熱を効率良く吸熱している。その吸熱した熱は、回路板５３とは接触していないため比較的温度の低い円環状の背面隆起部６４に移動し、中央円形部６２の温度を下げ易くする。このようにして、放熱部材６１は、回路板５３のうち局部的に高温となる中央部の熱を特に対象として放熱している。また、発光装置４の背面側に背面隆起部５４を形成するなどして凹凸面とすることによって、たとえば看板に取り付けるとき、看板側に取り付けられたビスの頭を避けて配置できるような利点がある。

また、発光装置４は、上述のようにゴムパッキン８４によって、ＬＥＤ１０１を保持体３１と回路板５３の間に密封し、かつゴム製のパッキン８１によって、導光体１１と保持体３１の間を密封している。その密封空間には、ＬＥＤ１０１ばかりでなく板バネ状接点７４ａ、７４ｂとランド８５のような雨露に曝されると劣化しやすい部材が配置されているため、それらの部材を保護でき、耐候性に優れる発光装置４を得ることができる。

また、発光装置４は、回路板５３が接点であるランド８５を有し、保持部材３１には板バネ状接点７４ａ、７４ｂが配置され、ランド８５と板バネ状接点７４ａ、７４ｂとの接触によってＬＥＤ１０１への電力供給が可能となっている。そのため、ＬＥＤ１０１への電力供給経路に接続箇所を無くすことができ、ＬＥＤ１０１の交換が容易になる。具体的には、ＬＥＤ１０１を交換するには、ネジ８３を取り外して回路板５３ごとＬＥＤ１０１を除去し、ＬＥＤ１０１が実装された新しい回路板５３を保持部材３１にネジ８３を用いて装着する。さらに、ランド８５と板バネ状接点７４ａ、７４ｂとの接触状態は、両者が押圧された状態になっているため、電気接続がより確実となる。また、回路板５３ごとＬＥＤ１０１を除去するのではなく、回路板５３を取り外した後、ＬＥＤ１０１や所定の電子部品のうち、不具合部品のみを交換し、回路板５３を再度取り付けるようにしてもよい。いずれの場合も、電力供給用の配線には全く手をつけず、ＬＥＤ１０１やそのまわりの電子回路部分の故障を簡単に直すことができる。

また、発光装置４を複数個並べた照明装置１Ａ、１Ｂは、個々の発光装置４の光出射面の面積が大きいため、並べる発光装置４の数を少なくすることができる。具体的には、照明装置１Ｂの場合、図１２に示すように、電源電圧供給部１０９を１つ設置し、この電源電圧供給部１０９からの線９２に発光装置４の電気線７２、７３の一方を接続すると共に、電気線７５を接続する。さらに、他の発光装置５の電気線７２、７３の他方に接続し、電気線７５同士を接続する。なお、電気線７５には、抵抗１０８ａ、１０８ｂ、１００８ｎを備える。このようにして、次々と接続することで、発光装置４〜６は直流電源となる電源電圧供給部１０９に対して直列に複数個接続される。このように発光装置４〜６が接続された照明装置１Ｂを看板用などの照明装置とする。

また、ＬＥＤ１０３、１０４、１１１に並列に定電圧ダイオード１０３、１０４、１１２およびサーミスタ２、３、７を備えることにより、従来と比較して小さな容量の定電圧ダイオード１０３、１０４、１１２を用いていずれかのＬＥＤ１０３、１０４、１１２が断線しても残りのＬＥＤ１０３、１０４、１１２が点灯し続けることができる。これにより、断線したＬＥＤ１０３、１０４、１１２の特定を容易にすることができる。また、サージ電流などの発生からＬＥＤ１０３、１０４、１１２を保護することができる。さらに、従来と比較して小さな容量の定電圧ダイオード１０３、１０４、１１２を用いることにより発光装置４〜６または照明装置１、１Ａ、１Ｂの低価格化および小型化を図ることができる。

（他の形態）
以上、本発明の実施の形態における照明装置１、１Ａ、１Ｂおよび発光装置４〜６について説明したが、本発明の要旨を逸脱しない限り種々変更実施可能である。

たとえば保護用素子としてはツェナーダイオードからなる定電圧ダイオード１０３、１０４の他に、定電流ダイオード、サイリスタなどとしてもよい。また、抵抗増大素子としては、ポリマ系のＰＴＣ型のサーミスタ２、３、７の他に、セラミック系のＰＴＣ型のサーミスタなど対数的に抵抗が増大する素子やリニアに抵抗が変化するリニア正温度係数抵抗器などを採用してもよい。

また、導光体１１を設けることなく、ＬＥＤ１０３、１０４、１１１の光を直接外部に放出するように構成してもよい。また、第１の導光体１２の光散乱粒子の密度を第２の導光体１３の光散乱粒子の密度より低くしたり、両者を同じ密度としてもよい。また、導光体１１中に光散乱粒子を含有させないようにしてもよい。

また、図１３に示す照明装置１Ｃとしてもよい。この照明装置１Ｃは、照明装置１Ｂの変形例であり、発光装置４〜６の変形例でもある。発光装置４Ａは発光装置４と次の点が異なる。すなわち、電気線７２、７３は見た目上は１本となっているが、中で２本に分かれており、一方はＬＥＤ１０１に接続される線となり他方は抵抗１０８ａに接続される線となっている。電気線７５は、接続端子Ｔ２Ａを介してトランジスタ１０６や抵抗１０７に接続されると共に電源電圧供給部ともなる直流電源９１のマイナス側に接続端子Ｔ１Ａを介して接続される。発光装置５Ａ、６Ａも発光装置４Ａと同様な構成となっている。なお、接続端子Ｔ３Ａは、接続端子Ｔ２Ａと接続され、接続端子Ｔ５Ａは接続端子Ｔ４Ａと接続され、接続端子Ｔ６Ａは、トランジスタ１０６のエミッタおよび抵抗１０７と接続されている。

また、回路板５３は、銅ベースのものであり、ＬＥＤ１０１が実装されていない面には、表面が粗面化されたアルミニウムからなる放熱部材６１が設けられている。しかし、放熱部材６１を設けないものとしてもよい。また、回路板５３および放熱部材６１の材質、形状等は適宜変更できる。たとえば、放熱部材６１のＬＥＤ１０１が実装されていない面の表面は粗面化されている必要はない。また逆に、放熱部材６１の両表面を粗面化しても良い。また、放熱部材６１の背面隆起部６４に相当する部分は設けずに、放熱部材６１の全面が回路板５３に接触しているものとすることができる。また、放熱部材６１の材質はアルミニウムではなく、銅等の他の材料とすることができるが、アルミニウムは比重が軽いため、発光装置１の軽量化の点で有利である。さらに、回路板５３は、銅ベースとしているが、アルミニウム等の他の材料をベースとすることができる。

また、回路板５３のランド８５と接続する板バネ状接点７４ａ、７４ｂがゴムパッキン８４で囲まれた内部に配置されている。しかし、このような構成は必須ではないため、このような構成を採用しないこととすることができる。たとえば、回路板５３のランド８５と接続する板バネ状接点７４ａ、７４ｂがゴムパッキン８４で囲まれた領域の外側に配置されていても良い。

また、回路板５３はランド８５を有し、保持部材３１には板バネ状接点７４ａ、７４ｂが配置され、ランド８５と板バネ状接点７４ａ、７４ｂとの押圧接触によってＬＥＤ５２への電力供給が可能となっている。しかし、このような構成を採用しなくてもよい。たとえば、回路板５３に板バネ状接点７４ａ、７４ｂを配置し、保持部材３１にランド８５を配置する構成としてもよい。さらには、バネ接点は、板バネ状でなくコイルバネ状としてもよいし、バネ性の乏しいものを用いることとしてもよい。また、ＬＥＤ５２への電力供給を可能とするための電気接続には、はんだ付け等の手法を用いることとしてもよい。

また、発光部材はＬＥＤ１０１に限定されず、有機エレクトロルミネッセンス（Organic Electro-Luminescence、OEL、有機EL）、無機エレクトロルミネッセンス（Inorganic Electro-Luminescence、IEL、無機EL）、レーザー光等の他の発光部材を用いることができる。さらに、ＬＥＤ１０１にはチップ型のものを用いているが、レンズ付きのＬＥＤを用いることができる。また、発光部材としては、光を直接第１の導光部１２に入射させる光源でなく、光源の光を導く導光体や光源の光を反射する反射部材としてもよい。

また、導光体１１の形状・構造等は、適宜変更することができる。たとえば、第１の導光部１２と第２の導光部１３とは２材成形で一体化されているが、単なる一体成形によって導光体１１を形成してもよい。また、導光体１１の外形は四角い板状とされているが、円い板状等の他の形状としてもよい。また、凹部１４および凹部１５の形状は変更できる。

また、導光体１１と保持体３１の間を密封するゴム製のパッキン８１を省略してもよい。また、１つの発光装置４を照明装置として用いるようにしてもよい。また、看板用以外に、道路灯、家屋内照明用など、他の用途の照明装置とすることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…照明装置、２、３、７…サーミスタ（抵抗増大素子）、４〜６…発光装置、１０、１０ａ、１０ｂ…出射面、１１…導光体、１２…第１の導光部、１３…第２の導光部、１９…出射面、２０…傾斜面、３１…保持部材、３３…穴、５３…回路板、６１…放熱部材、７４ａ，７４ｂ…板バネ状接点、８４…ゴムパッキン、８５…ランド（接点）、１０１、１０２、１１１…ＬＥＤ、１０３、１０４、１１２…定電圧ダイオード（保護用素子）

Claims

直列に接続される複数のＬＥＤと、この複数のＬＥＤのそれぞれに対して当該ＬＥＤとは逆極性となり並列に接続される複数の保護用素子と、を備える照明装置において、
前記保護用素子に対して直列かつ前記ＬＥＤに対して並列に、温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子が接続され、
前記ＬＥＤは、円盤状の回路板の中央部に配置され、
前記保護用素子および前記抵抗増大素子は、前記ＬＥＤと共に前記回路板上に配置され、
前記回路板の前記ＬＥＤが配置されていない背面側には、円盤状の放熱部材が配置され、
前記放熱部材には、前記回路板の中央に接触する中央円形部と、この中央円形部の周囲に前記回路板に接触しないように背面側に隆起している背面隆起部とが形成されている、
ことを特徴とする照明装置。
請求項１記載の照明装置において、
前記保護用素子をツェナーダイオードとし、前記抵抗増大素子をＰＴＣ型のサーミスタとし、２つのトランジスタと２つの抵抗とを有する定電流回路に前記直列接続されたＬＥＤの一方端が接続され、他方端が電源電圧供給部に接続されている、
ことを特徴とする照明装置。
１つのＬＥＤと、このＬＥＤに対して当該ＬＥＤとは逆極性となり並列に接続される保護用素子と、前記ＬＥＤから出射される光を板状の面から出射する導光体と、を備える発光装置において、
前記保護用素子に対して直列かつ前記ＬＥＤに対して並列に、温度上昇に伴って抵抗値が増大する抵抗増大素子が接続され、
前記ＬＥＤは、円盤状の回路板の中央部に配置され、
前記保護用素子および前記抵抗増大素子は、前記ＬＥＤと共に前記回路板上に配置され、
前記回路板の前記ＬＥＤが配置されていない背面側には、円盤状の放熱部材が配置され、
前記放熱部材には、前記回路板の中央に接触する中央円形部と、この中央円形部の周囲に前記回路板に接触しないように背面側に隆起している背面隆起部とが形成されている、
ことを特徴とする照明装置。
請求項３記載の発光装置を複数配置し、前記ＬＥＤを複数直列に接続したことを特徴とする照明装置。
請求項４記載の照明装置において、
前記ＬＥＤと前記保護用素子と前記抵抗増大素子は、前記導光体と前記回路板とで前後が形成される密閉空間内に配置される、
ことを特徴とする照明装置。