JP5615789B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を利用した発光装置に関する。

照明器具や電光表示器具のための面状光源として、高輝度ＬＥＤ等の小型発光素子を平坦な基板上に集積した発光装置が利用されている。

かかる発光装置は、例えば特許文献１〜３等に開示されているように、複数個の発光素子を規則的な配列パターンで実装した所定形状の基板を具備している。該基板は、照明器具や電光表示器具（以下、単に「器具等」という。）の筐体側に設けられる適宜の取付面に固定される。該基板の表側には必要に応じて、発光素子の照射光を所望の方向に集中或いは拡散させるための配光部材（レンズ、偏光板、ルーバー、反射板等）が重ねて取り付けられる。

特開２００８−２９４３０９号公報 特開２００８−３０５９４０号公報 特開２００９−０７６３２６号公報

前記従来の発光装置においては、基板や配光部材が、器具等の取付面にビス止めによって固定されるのが一般的である。通常は、発光素子を実装した基板１枚あたり２〜４本のビスが用いられるので、基板の枚数が多いと、各基板の位置決めや取り付け作業に手間がかかる。また、各基板にビス孔のスペースを確保しておく必要があるので、そのスペースが、発光素子を高密度に配列する上での制約にもなりかねない。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、基板及び配光部材を、器具等の取付面に簡単迅速に取り付けることのできる構造を備えた発光装置を提供するものである。

本発明の発光装置は、適宜の器具等の筐体側に設けられる取付板と、表側に発光素子が実装された基板と、前記基板上の各発光素子に重ねられるレンズと、前記レンズ及び前記基板の表側に重ねられるレンズカバーとを具備する発光装置を前提とするものであり、レンズ及びレンズカバーが従来の「配光部材」に相当する。この前提における「取付板」は、発光面の背板あるいは裏板として設けられる略平坦な板体であって、場合によっては放熱板や反射板を兼ねるものでもよく、その詳細な形状や大きさは器具等の筐体に合わせて適宜設計される。

かかる発光装置において、本発明は、前記基板及び前記レンズカバーが、互いに平行な対辺を有する平面形状をなし、前記レンズカバーの平行な対辺には、各辺縁部に少なくとも２ヶ所ずつ、先端に爪部を備えた係合突起がレンズカバーの裏側に向けて突設される一方、前記取付板には前記係合突起に対応する係合孔が形成されてなり、前記レンズカバーの係合突起が、前記基板の平行な対辺の外縁部に嵌装された状態で前記取付板の係合孔に挿入されることにより、前記係合突起の爪部が前記係合孔に係合して、前記基板、前記レンズ及び前記レンズカバーが一体に重なった状態で前記取付板に取り付けられる、との構成を採用する。

このように構成される発光装置は、レンズカバーに形成した係合突起を取付板の係合孔に挿し込むだけで、面倒なビス止め作業を一切、必要とせずに、基板、レンズ及びレンズカバーを取付板に対して簡単迅速に取り付けることができる。

この発光装置においては、前記基板及び前記レンズカバーにおける互いに平行な対辺が、基板及びレンズカバーの長辺であることが好ましい。互いに平行な対辺が長辺である形状とは、具体的には最長辺同士が平行に対向する長方形や長円形のほか、最長辺と準最長辺とが平行に対向する台形、あるいはそれに準じた形状（角丸形状も可）を包含する。かかる形状の対向長辺に係合突起を配置することにより、基板及びレンズカバーの短辺方向の移動や熱伸縮が拘束されて、取付状態が安定する。

また、この発光装置においては、前記レンズカバーの中央部付近にはレンズカバーの裏側に向けて位置決め突部が突設される一方、前記基板の中央部付近には前記位置決め突部に対応するレンズカバー位置決め孔が形成され、前記レンズカバーを前記基板に重ねることにより、前記位置決め突部が前記レンズカバー位置決め孔に嵌挿されて、前記レンズカバーと前記基板とが位置決めされるように構成されることも好ましい。

この構成によると、基板とレンズカバーとが中央部付近で互いに位置決めされるので、基板及びレンズカバーの短辺方向だけでなく、長辺方向の移動や熱伸縮に対する安定性も向上する。

さらに、本発明の発光装置は、前記基板の１枚に複数個の発光素子が実装され、それら各発光素子に対してレンズが別個に重ねられるとともに、前記レンズカバーの１枚には前記レンズを挿装可能な窓孔がレンズの個数分、形成された構成を採用する。

この構成によれば、レンズが発光素子とは別体に形成されて、１個の発光素子に１個ずつ重ねられる。したがって、発光素子を基板に実装する工程には、レンズをモールドあるいは接着する工程が不要になり、発光素子の実装工程が効率化される。レンズ自体も小型化、単純化されるので、その製造コストが低減される。しかも、１枚の基板と１枚のレンズカバーとの間に、複数個の小型化されたレンズが互いに独立して挟み込まれるので、レンズの個数が多い場合でも、発光素子の発熱によってレンズに作用する熱影響を最小化することができる。

さらに、レンズの交換によって配光特性を自由に変更することができるので、発光素子を実装した基板（実装基板）をユニットとして共通化し、様々な器具に汎用的に利用することが可能になる。

この発光装置においては、前記レンズの裏面側縁部にはレンズの側方に向けて位置決め張出部が突設される一方、前記レンズカバーの裏面には前記位置決め張出部に対応する嵌装部が形成され、前記レンズカバーを前記レンズに重ねることにより、前記位置決め張出部が前記基板と前記レンズカバーとの間に挟み込まれて前記レンズが位置決めされるように構成することも好ましい。

また、前記レンズの裏面にはレンズの裏側に向けて位置決め突起が突設される一方、前記基板には前記位置決め突起に対応するレンズ位置決め孔が形成され、前記位置決め用突起が前記レンズ位置決め孔に挿入されることにより前記レンズが前記基板の表面に位置決めされるように構成することも好ましい。

これらの構成により、レンズの個数が多い場合でも、基板と１枚のレンズカバーとの間にレンズを簡単迅速に、かつ精度よく位置決めすることができる。

上述のように構成される本発明の発光装置によれば、発光素子が実装された基板と、レンズと、レンズカバーとを、器具等の取付板に対して、ビス止めを必要とせずに簡単迅速に、かつ精度よく取り付けることができる。したがって、発光素子の個数が多い器具や基板の枚数が多い器具であっても、低コストで製造することができる。

また、各基板にビス孔のスペースを確保しておく必要がなくなるので、基板上に発光素子を高密度で配列する上でも有利になる。

本発明の実施形態に係る発光装置を利用した照明器具の部分斜視図である。 前記発光装置の構成を示す見下ろし方向の分解斜視図である。 同、見上げ方向の分解斜視図である。 前記発光装置の取付状態を示す見下ろし方向の斜視図である。 同、見上げ方向の斜視図である。 前記発光装置の取付状態における短手方向縦断面図である。 同、長手方向縦断面（一部側面）図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照しつつ説明する。

［照明器具等］
図１は、本発明の実施形態に係る発光装置を利用した照明器具の一例を示す。この照明器具１は、道路脇に立設された支柱１１の高所に取り付けられて路面を照らす道路灯（街路灯）や防犯灯の類である。照明器具１は、下向きに開口した略皿状あるいは略船底状の金属製筐体１２を具備し、その筐体１２の内側に発光装置２が発光面を下向きにして取り付けられている。筐体１２の下面は透光性カバー（図示省略）によって覆われる。

発光装置２は、筐体１２の内側に設けられる取付板２１と、該取付板２１に取り付けられた発光ユニット２０とによって構成される。取付板２１は、放熱板を兼ねる薄い金属製の板体で、略水平に配される中央ゾーン２１１と、その両脇に連続して、中央ゾーン２１１側を向くようにやや傾斜した側部ゾーン２１２とを有する。例示形態にあっては、中央ゾーン２１１に８組、各側部ゾーン２１２に２組ずつ、合計１２組の発光ユニット２０が取り付けられている。

［発光装置］
図２〜図７は、発光装置２を構成する１組の発光ユニット２０の詳細な構成を示す。なお、図２〜図７においては、説明の便宜上、各部材の位置関係を図１とは上下反転させて、発光ユニット２０の発光面が上向きになるように図示している。以下の説明も、図２〜図７の位置関係に合わせて記載する。

１組の発光ユニット２０は、表側（発光面側）に発光素子３１が実装された１枚の基板３と、基板３上の各発光素子３１に重ねられるレンズ４と、前記基板３及び前記レンズ４の表側に重ねられる１枚のレンズカバー５とを具備する。

例示形態では、基板３が正面視略長方形状に形成されている。１枚の基板３には、ＬＥＤからなる１０個の発光素子３１が、基板３の長手方向に２列で配置されている。発光素子３１は、基板３の表面に印刷されたプリント配線３２を介して直列に接続されている。基板３の両短辺側中央付近に、配線コード接続用のコネクタ３３が、基板３の表側に突設する状態でそれぞれ取り付けられている。

基板３の中央付近には、後述するレンズカバー５の位置決め突部５４に対応するように、円形孔状のレンズカバー位置決め孔３４が形成されている。また、各発光素子３１の両脇には、後述するレンズ４の位置決め突起４３に対応するように、小円形のレンズ位置決め孔３５が２個ずつ形成されている。

レンズ４は、発光素子３１とは別体に形成された透光性樹脂製の部材で、１個の発光素子３１に１個ずつ重ねられる。レンズ４の形状は正面視長円形で、該長円の長軸に直交する断面が略半円形をなす形状に形成されている。レンズ４の裏面中央には、発光素子３１を収容する半球状凹部４１が形成されている。このレンズ４が、基板３に実装された各発光素子３１の表側に、その長軸方向を基板３の短手方向に向けて重ねられる。

レンズ４の長手方向における両側縁部には、レンズ４の側方に向けて、略矩形の位置決め張出部４２が突設されている。また、レンズ４の裏面には、半球状凹部４１を間に挟む位置に、２個の位置決め突起４３が、レンズ４の裏側に向けて突設されている。

レンズカバー５は、基板３よりもわずかに大きい略長方形状の正面形状を有する。レンズカバー５には、各発光素子３１の位置に合わせて、レンズ４の表側凸面部分に挿装可能な長円形の窓孔５１が１０ヶ所、形成されている。さらに、各窓孔５１の三方を囲むようにして、レンズカバー５の表面に配光用庇５２が突設されている。また、レンズカバー５の両短辺側中央付近には、基板３のコネクタ３３を納めるためのＵ字状切欠部５３が形成されている。

レンズカバー５の裏面中央付近には、略円筒状の位置決め突部５４が、レンズカバー５の裏側に向けて突設されている。また、レンズカバー５の裏面における各窓孔５１の長手方向両側縁部には、レンズ４の両側縁部に形成された位置決め張出部４２に対応する嵌装部５５が形成されている。嵌装部５５は、レンズカバー５の裏面に形成される補強用リブ５６の一部を、レンズ４の位置決め張出部４２を囲む位置に配することによって構成されている。

レンズカバー５の長辺の各辺縁部には、本発明の要部を構成する係合突起５７が、レンズカバー５の裏側に向けて、２ヶ所ずつ突設されている。係合突起５７は、レンズカバー５の長手方向に沿う一定の幅を有し、レンズカバー５の短手方向に沿って適度な撓み弾性を発揮するように形成されている。レンズカバー５の短手方向における係合突起５７の対向間隔は、ちょうど基板３の短辺寸法と合致している。係合突起５７の先端には、断面略三角形状の爪部５８が、レンズカバー５の外側にせり出すようにして形成されている。

上述のようにそれぞれ構成された１枚の基板３と１枚のレンズカバー５との間に、１０個のレンズ４を挟み込んでそれらを重ね合わせると、各レンズ４の裏面に突設された位置決め突起４３が基板３のレンズ位置決め孔３５に挿入されるとともに、レンズ４の両側縁部に突設された位置決め張出部４２がレンズカバー５の裏面に形成された嵌装部５５に収容されて、各レンズ４が個々に独立した状態で、基板３とレンズカバー５との間に位置決めされる。

また、レンズカバー５の対向２長辺に形成された係合突起５７が、基板３の対向２長辺の外縁部に嵌装されるとともに、レンズカバー５の裏面中央付近に形成された位置決め突部５４が、基板３の中央付近に形成されたレンズカバー位置決め孔３４に嵌挿されて、レンズカバー５と前記基板３とが互いに位置決めされる。こうして、１組の発光ユニット２０が一体に組み立てられる。

一方、取付板２１には、レンズカバー５の係合突起５７に対応する略長方形状の係合孔２２が、１組の発光ユニット２０の取付位置につき４ヶ所ずつ形成されている。また、該取付位置の中央付近には、基板３のレンズカバー位置決め孔３４に合致する位置に、発光ユニット位置決め孔２３が形成されている。

そして、上述のように組み立てられた発光ユニット２０が、レンズカバー５の係合突起５７を取付板２１の係合孔２２に挿入することによって、取付板２１に取り付けられる。こうして、基板３、レンズ４及びレンズカバー５を一体に重ね合わせた状態で、ビス止め作業を要せずに、発光ユニット２０を取付板２１の所定位置に簡単迅速に取り付けることができる。

［他の実施形態］
上述した実施形態は一例であり、本発明は、主旨を逸脱しない範囲で適宜改変して実施可能である。例えば、基板３及びレンズカバー５の形状は長方形に限られず、少なくとも互いに平行な対辺を有する形状（長円形、台形、又はこれらに類する対辺を有する形状、角丸を含む。）であれば良い。その該対辺は、基板３及びレンズカバー５の長辺（最長辺同士、又は最長辺と準最長辺）であれば熱伸縮等に対する形状安定性の面で有利であるが、形状等によっては必ずしも長辺でなくてよい。

基板３に実装される発光素子３１の種類、個数、配列パターン、接続形態（直列、並列）、コネクタ３３の構造等は任意であり、それに応じてレンズ４の個数や形状、レンズカバー５の窓孔５１の配置等も適宜、設計変更される。レンズカバー５に形成される配光用庇５２の形状も、器具等の仕様や用途に応じて適宜、改変可能である。

１ 照明器具
１２ 筐体
２ 発光装置
２０ 発光ユニット
２１ 取付板
２２ 係合孔
２３ 発光ユニット位置決め孔
３ 基板
３１ 発光素子
３４ レンズカバー位置決め孔
３５ レンズ位置決め孔
４ レンズ
４２ 位置決め張出部
４３ 位置決め突起
５ レンズカバー
５１ 窓孔
５４ 位置決め突部
５５ 嵌装部
５７ 係合突起
５８ 爪部

Claims (4)

1. 照明器具または電光表示器具の筐体側に設けられる取付板と、表側に発光素子が実装された基板と、前記基板上の各発光素子に重ねられるレンズと、前記レンズ及び前記基板の表側に重ねられるレンズカバーとを具備する発光装置において；
   前記基板及び前記レンズカバーは、互いに平行な対辺を有する平面形状をなし、
   前記レンズカバーの平行な対辺には、各辺縁部に少なくとも２ヶ所ずつ、先端に爪部を備えた係合突起がレンズカバーの裏側に向けて突設されるとともに、
   前記レンズカバーの中央部付近にはレンズカバーの裏側に向けて位置決め突部が突設される一方、
   前記取付板には前記係合突起に対応する係合孔と、前記位置決め突部に対応するレンズカバー位置決め孔とが形成されてなり、
   前記レンズカバーを前記レンズ及び前記基板に重ねることにより、前記位置決め突部が前記レンズカバー位置決め孔に嵌挿されて前記レンズカバーが前記基板に対し位置決めされるとともに、前記レンズカバーの係合突起が、前記基板の平行な対辺の外縁部に嵌装された状態で前記取付板の係合孔に挿入され、前記係合突起の爪部が前記係合孔に係合して、前記基板、前記レンズ及び前記レンズカバーが一体に重なった状態で前記取付板に取り付けられることを特徴とする発光装置。
2. 照明器具または電光表示器具の筐体側に設けられる取付板と、表側に複数個の発光素子が実装された基板と、前記基板上の各発光素子に別個に重ねられる複数個のレンズと、前記レンズ及び前記基板の表側に重ねられるレンズカバーとを具備する発光装置において；
   前記基板及び前記レンズカバーは、互いに平行な対辺を有する平面形状をなし、
   前記レンズカバーの１枚には前記レンズを挿装可能な窓孔がレンズの個数分、形成され、
   前記レンズカバーの平行な対辺には、各辺縁部に少なくとも２ヶ所ずつ、先端に爪部を備えた係合突起がレンズカバーの裏側に向けて突設されるとともに、
   前記レンズカバーの中央部付近にはレンズカバーの裏側に向けて位置決め突部が突設される一方、
   前記取付板には前記係合突起に対応する係合孔と、前記位置決め突部に対応するレンズカバー位置決め孔とが形成されてなり、
   前記レンズカバーを前記レンズ及び前記基板に重ねることにより、前記位置決め突部が前記レンズカバー位置決め孔に嵌挿されて前記レンズカバーが前記基板に対し位置決めされるとともに、前記レンズカバーの係合突起が、前記基板の平行な対辺の外縁部に嵌装された状態で前記取付板の係合孔に挿入され、前記係合突起の爪部が前記係合孔に係合して、前記基板、前記レンズ及び前記レンズカバーが一体に重なった状態で前記取付板に取り付けられることを特徴とする発光装置。
3. 照明器具または電光表示器具の筐体側に設けられる取付板と、表側に複数個の発光素子が実装された基板と、前記基板上の各発光素子に別個に重ねられる複数個のレンズと、前記レンズ及び前記基板の表側に重ねられるレンズカバーとを具備する発光装置において；
   前記基板及び前記レンズカバーは、互いに平行な対辺を有する平面形状をなし、
   前記レンズカバーの１枚には前記レンズを挿装可能な窓孔がレンズの個数分、形成され、
   前記レンズカバーの平行な対辺には、各辺縁部に少なくとも２ヶ所ずつ、先端に爪部を備えた係合突起がレンズカバーの裏側に向けて突設される一方、
   前記取付板には前記係合突起に対応する係合孔が形成されてなり、
   さらに前記レンズの裏面側縁部にはレンズの側方に向けて位置決め張出部が突設される一方、
   前記レンズカバーの裏面には前記位置決め張出部に対応する嵌装部が形成されてなり、
   前記レンズカバーを前記レンズ及び基板に重ねることにより、前記位置決め張出部が前記基板と前記レンズカバーとの間に挟み込まれて前記レンズが位置決めされるとともに、前記レンズカバーの係合突起が、前記基板の平行な対辺の外縁部に嵌装された状態で前記取付板の係合孔に挿入され、前記係合突起の爪部が前記係合孔に係合して、前記基板、前記レンズ及び前記レンズカバーが一体に重なった状態で前記取付板に取り付けられることを特徴とする発光装置。
4. 照明器具または電光表示器具の筐体側に設けられる取付板と、表側に複数個の発光素子が実装された基板と、前記基板上の各発光素子に別個に重ねられる複数個のレンズと、前記レンズ及び前記基板の表側に重ねられるレンズカバーとを具備する発光装置において；
   前記基板及び前記レンズカバーは、互いに平行な対辺を有する平面形状をなし、
   前記レンズカバーの１枚には前記レンズを挿装可能な窓孔がレンズの個数分、形成され、
   前記レンズカバーの平行な対辺には、各辺縁部に少なくとも２ヶ所ずつ、先端に爪部を備えた係合突起がレンズカバーの裏側に向けて突設されるとともに、
   前記レンズカバーの中央部付近にはレンズカバーの裏側に向けて位置決め突部が突設される一方、
   前記取付板には前記係合突起に対応する係合孔と、前記位置決め突部に対応するレンズカバー位置決め孔とが形成されてなり、
   さらに前記レンズの裏面側縁部にはレンズの側方に向けて位置決め張出部が突設される一方、
   前記レンズカバーの裏面には前記位置決め張出部に対応する嵌装部が形成されてなり、
   前記レンズカバーを前記レンズ及び基板に重ねることにより、前記位置決め張出部が前記基板と前記レンズカバーとの間に挟み込まれて前記レンズが位置決めされるとともに、前記位置決め突部が前記レンズカバー位置決め孔に嵌挿されて前記レンズカバーが前記基板に対し位置決めされ、前記レンズカバーの係合突起が、前記基板の平行な対辺の外縁部に嵌装された状態で前記取付板の係合孔に挿入され、前記係合突起の爪部が前記係合孔に係合して、前記基板、前記レンズ及び前記レンズカバーが一体に重なった状態で前記取付板に取り付けられることを特徴とする発光装置。

Images