JP5500971B2 - 光源モジュール及び照明装置 - Google Patents
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一方の面である実装面に複数の発光ダイオード(以下、LEDという)が実装された基板と、
前記実装面に対して裏側となる前記基板の裏面を覆うように、前記基板と熱的に結合した放熱板と
を備え、
前記放熱板は、
前記基板の裏面を覆う領域の一部が切り起こされることにより、切り起こし部と、前記切り起こし部の切り起こしに伴う開口とが形成されたことを特徴とする。
図1〜図5を参照して実施の形態1を説明する。
図1は、実施の形態1の照明装置1を説明するための分解斜視図である。
図2は、光源モジュール100をLED側(実装面)から見た平面図である。
図3は、光源モジュール100を放熱板側から見た平面図である。図3には図1の断面A−A、断面B−Bに相当する位置を記入した。
図4は、照明装置1の組み立て時の図1におけるA−A断面の断面図であり、LED30を切断する断面である。
図5は、照明装置1の組み立て時の図1におけるB−B断面の断面図であり、穴22の中央部分を切断する断面である。実施の形態1における照明装置1の構成について、図1から図5に基づいて以下に説明する。
照明装置1は、放熱板20とLED30と基板40と熱伝導シート50とで構成される光源モジュール100と、筐体10と、リフレクタ60と、カバー70と、保持具80と、電源90とを備える。
アルミニウム製の基板40には、図2のように、基板40の短辺41に沿って各LEDの電極32が並ぶように、4個のLED30が実装されている。すなわち、各LED30は、2つの電極32を有すると共に、2つの電極32どうしを結ぶ方向である実装方向が、基板40の短辺41方向を向くように基板40に実装されている。また、基板40には、電力供給に用いるコネクタ42が、LED30が実装されている側の実装面(以後、基板表面44と呼ぶ)に実装されている。LED30が実装された基板40は、LED30を実装していない側の裏面(以後、基板裏面46と呼ぶ)に、絶縁性を有する熱伝導シート50を介し、剛性部材であるアルミニウム製の放熱板20にネジ(図示せず)で締結されている。
放熱板20は、基板裏面46を覆うようにして、基板40と熱的に結合している。放熱板20は、基板裏面46を覆う領域の一部が切り起こされることにより、切り起こし部24と、切り起こし部24の切り起こしに伴う穴22(開口)とが形成されている。放熱板20は、図1、図3に示すように、基板40のLED30が実装されていない領域(以後、非実装領域と呼ぶ)に対応する位置に、切り起こしにより複数の穴22(開口)が形成されている。つまり放熱板20は、基板表面44のうちLED30が実装されていない領域に対応する基板裏面46を覆う領域が、切り起こされている。なお、各穴22を形成する切り起こしは、基板40の短辺41に平行な線を折り曲げ線とし、切り起こし部24は、いわゆる観音開きの形状に形成されている。
光源モジュール100のLED30は、基板40、熱伝導シート50を介して放熱板20に熱的に結合している。光源モジュール100は、放熱板20の両端が金属製の保持具80で保持され、天面に開口部12を持つ金属製の筐体10に固定されている。
電源90は、筐体10に固定され、電源90からの電力がケーブル(図示せず)、コネクタ42を介し、基板40に形成された回路パターン(図示せず)により、LED30に供給される。
LED30からの光の配光を整えるための高反射樹脂製のリフレクタ60が、LED30の出射面側(図1における下側)に、光源モジュール100に対し位置決めされ、固定されている。さらにリフレクタ60のリフレクタ開口部62には、光を透過する樹脂製のカバー70が配置されている。なお、リフレクタ60と筐体10の間には開口隙間1a(図4、図5)が形成されている。
空気の流れZは照明装置1の下面の開口隙間1aから照明装置1内に入り、筐体10の開口部12を通り、照明装置1の外部に抜ける。
次にLED30で発生した熱の放熱について説明する。
(1)LED30で発生した熱は、アルミニウム製の基板40に伝導して広がる。基板表面44は、熱伝導率の低い樹脂製のリフレクタ60で覆われているため、基板表面44からリフレクタ60に伝導し、空気へ放熱される熱は少ない。
(2)一方、基板裏面46は熱伝導シート50を介して、放熱板40へ熱的に結合しているため、LED30の熱は主に基板裏面46から放熱板20へ伝わり、空気へ放熱される。ここで物体表面から空気へ熱伝達される熱量(単位[W])は、熱伝達率(単位[W/m2/K])と、放熱する面の面積(単位[m2])と、温度差(単位[K])との積で表される。
(1)切り起こし部24は両面が放熱面として機能し、放熱に寄与する面積が増える。
(2)また、切り起こしにより生じた穴22は熱伝導シート50によって塞がれ、熱伝導シート50から空気へ放熱されるため、穴22による放熱面積の損失も無い。
(3)また、切り起こし部24を観音開きの形状としているため、切り起こし部24の根元から端部までの距離(図4におけるL)を小さくでき、LED30からの熱を切り起こし部24の先端まで効率よく伝えることができる。
(4)さらに発熱源であるLED30の非実装領域に対応する位置に切り起こしによる穴22を設け、LED30が実装された領域に対応する位置には熱伝導シート50を介し放熱板20が配置されている。このため、効率よく放熱板20に熱を伝えることができる。
(5)また、基板40の短辺に平行で、LED30に近い側の辺を曲げることにより切り起こし部24を作製することで、切り起こし部24に効率よく熱を伝えることができる。
(6)さらには、切り起こしにより基板40の短辺方向の曲げに対して放熱板20の強度が増す。このため放熱板20に締結された基板40の変形を抑制できる。特に、切り起こし部24の延伸方向が各LED30の電極32の配置方向と一致しているため、電極32を実装している半田へのストレス発生を抑制し、信頼性を高めることができる。
次に図6〜図9を参照して実施の形態2を説明する。
図6は、実施の形態2の照明装置200を説明するための分解斜視図である。
図7は光源モジュール300をLED30が実装された側から見た平面図である。
図8は照明装置200の組み立て時の図6におけるC−C断面の断面図である。
図9は切り起こしのバリエーションを示す図である。
実施の形態2における照明装置200の構成について、図6〜図8に基づいて実施の形態1と異なる事項について主に説明する。なお、図9は実施の形態1、2の両方に該当する。
基板240には可撓性を有するポリイミド製のフィルム基板を用いる。図7に示すように、基板240には10個のLED30が2列×5列で実装されている。各LEDの電極32は基板240の長辺241の方向に並んでいる。また、基板240の端部には、電源90からのコネクタを接続するための電極242が形成されている。LED30が実装された基板240は、図6あるいは図8に示すように、放熱板220の面のうち、切り起こし部224が起立していない側の面221に、両面テープ、接着剤などにより、放熱板220の形状に合わせて変形され固定されている。
放熱板220は、LED30が2列に並ぶ間の非実装領域に対応する位置に、基板240の長辺と平行に切り起こし部224a,224bが設けられている。特に区別が不要の場合は単に切り起こし部224と記載する。また、放熱板220は図7に示す一点破線Dが稜線となるように約120度に曲げられており、基板240も放熱板220に沿う形で曲げられている。なお、放熱板220は、一点破線Dのように、稜線が切り起こしにより生じた穴222を通り、切り起こし部224の延伸方向と平行な線上で人の力により折り曲げることが可能な厚さとしている。また、120度の曲げ加工は、基板240を放熱板220に固定した後でも良いし、曲げ加工した放熱板220に基板240を貼り付けても良い。このように放熱板220は、穴222(開口)を通る仮想の折り曲げ線である一点破線Dを基準として折り曲げられた剛性部材である。また、図6に示すように、放熱板220は、切り起こし部224が、穴222の縁部において折り曲げ線Dと略同一の方向に延伸するように切り起こされている。放熱板220では、図6に示すように、穴222の縁部において折り曲げ線Dと略同一の方向に延伸する第1の切り起こし部224aと、第1の切り起こし部224aが切り起こされた縁部に対向する穴222の縁部において折り曲げ線Dと略同一の方向に延伸する第2の切り起こし部224bとが切り起こされている。
光源モジュール300は放熱板220の両端を金属製の保持具80で保持され、天面に開口部12を持つ金属製の白色塗装された筐体10に固定されている。
図8のように、空気の流れYは、照明装置200の下面の開口から照明装置200内に入り、筐体10の開口部12を通り、照明装置200の外部に抜ける。
本実施の形態2における照明装置200においても実施の形態1と同様に、切り起こし部224a,224bは両面が放熱面として機能し、放熱に寄与する面積が増える。また、切り起こしにより生じた穴222は、基板240によって塞がれ、基板裏面246から空気へ放熱されるため、穴222による放熱面積の損失も無く、放熱性能が向上する。また、切り起こし部224により基板240の長辺方向の曲げに対する強度が増し、LED30およびLED30の電極32を実装している半田へのストレス発生を抑制し、信頼性を高めることができる。
Claims (4)
- 一方の面である実装面に複数の発光ダイオード(以下、LEDという)が実装された基板と、
前記実装面に対して裏側となる前記基板の裏面を覆うように、前記基板と熱的に結合し、前記基板の実装面のうち前記LEDが実装されていない領域に対応する領域の一部が切り起こされることにより、切り起こし部と、前記切り起こし部の切り起こしに伴う開口であって前記裏面の一部を露出させる開口との対が、一対以上形成されている放熱板と
を備え、
前記複数のLEDの各LEDは、
2つの電極を有すると共に、2つの電極どうしを結ぶ方向である実装方向が前記基板に対して他のLEDの前記実装方向と略同じ方向を向くように前記基板に実装され、
前記放熱板は、
前記切り起こし部が、各LEDの前記電極の実装方向と略一致する方向に延伸することを特徴とする光源モジュール。 - 前記放熱板は、
前記開口を通る仮想の折り曲げ線を基準として折り曲げられた剛性部材であると共に、前記切り起こし部が、前記開口の縁部において前記折り曲げ線と略同一の方向に延伸するように切り起こされていることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。 - 前記基板は、
可撓性基板であり、前記放熱板の面のうち前記切り起こし部が起立していない側の面側に、前記放熱板の形状に合わせて取り付けられたことを特徴とする請求項2記載の光源モジュール。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の光源モジュールを備えた照明装置。
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