JP5635495B2 - 光源モジュール及び面状発光装置 - Google Patents
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Description
また、本発明は、上記目的を達成するため、複数の上記光源モジュールを取付板上に配置してなることを特徴とする面状発光装置を提供する。
2,3,111 ビス
10 光方向変換部材
11 平板部
12 側壁部
13 ケース部
14 取付ボス
14a 通孔
15 支持リブ
16 ピン
17 ビス取付ボス
20 光方向変換部
21 第1の出射部
22 第2の出射部
23 凹部
24 第1の入射面
25 第1の出射面
26 第2の入射面
27 反射面
28 第2の出射面
28a 平面部
28b 壁面部
30 回路基板
31,41,51 ビス挿通孔
32,42,52 ピン挿通孔
33,43,53 リード線挿通孔
34,44 取付スリット
40 放熱シート
50 放熱板
54 取付孔
60 LED光源
61 リード線
70 面状発光装置
100 照明機器
101 灯具本体
102 開口
103 筐体
104 灯具レンズ
105 蓋体
106 電源部
107 取付ユニット
108 取付ブラケット
109 取付板
110 ブラケット取付ボス
L1 第1の平行光
L2 第2の平行光
(光源モジュール)
図1、図2A及び図3Aにおいて、全体を示す符号1は、光源モジュールの一構成例を模式的に示している。この光源モジュール1の基本構成は、光を光軸方向に略平行に変換する光方向変換部材10と、LED光源60を搭載した回路基板30と、回路基板30に接合される放熱シート40と、放熱シート40に接合される放熱板50とからなる4つの構成部材により主に構成されている。この光方向変換部材10、回路基板30、放熱シート40、及び放熱板50の各構成部材は3本のビス2,…,2により締付固定されることでユニット化される。
光源モジュール1の光方向変換部材10は、図1〜図3Bに示すように、正六角面を有する平板部11と、その平板部11の周辺方向に沿って相対向する側壁部12とからなるケース部13により構成されており、そのケース部13の断面が開断面構造をもつ正六角形状の殻体からなる。平板部11の裏面中心部には、通孔14aを有する円筒状の取付ボス14が垂直に立設されるとともに、正六角形をなす平板部11の六辺のうち、一辺おきに3本の円柱状のビス取付ボス17,…,17が垂直に立設されている。取付ボス14を中心とする同一円周上にあって平板部11の正六角形の頂点と対応する部位には、6つの茶碗状の光方向変換部20,…,20が設けられている。
図4を参照すると、図4には光源モジュール1の出射光が模式的に示されている。光方向変換部材10の光方向変換部20は、回路基板30上に搭載されたLED光源60と対応する部位に配されており、LED光源60から放射される光束を光軸方向に略平行に変換する。
回路基板30は、図2Aに示すように、正六角面を有する薄板状に形成されており、例えばガラスエポキシ樹脂(FR4、CEM3)などの樹脂材料からなる。回路基板30の表面には、LED光源60が実装され、図示しない配線パターンがLED光源60の2本のリード線61,61と電気的に接続されている。そのリード線61は、他の光源モジュール1の回路基板30や電源部に接続される。
LED光源60は、例えば白色の樹脂材料により形成された略矩形状のパッケージの凹部内に収容されており、光方向変換部20の真下に配される。この凹部の底面には、外側に導出してなる同じく図示を省略した一対のリードと電気的に接続された青色光を発する青色LED素子が配される。青色LED素子はリードを介して回路基板30に実装される。パッケージの凹部内には封止樹脂が充填される。その封止樹脂は青色LED素子から発する青色光で励起されて黄色光を発する蛍光体を含有している。青色LED素子から発する青色光と蛍光体から発する黄色光との混合に基づいて白色光が出射する。
回路基板30の裏面にはLED光源60で発生した熱を外部へ放熱する放熱体が設けられる。その放熱体は、図2Aに示すように、放熱シート40及び放熱板50の2部材からなる。その放熱シート40及び放熱板50は、回路基板30と同一形状の正六角面を有する薄肉状に形成されている。図示例によれば、回路基板30と放熱板50との間に1枚の放熱シート40が挟み込み実装されている。この放熱シート40には、回路基板30のビス挿通孔31、ピン挿通孔32、リード線挿通孔33、及び取付スリット34と対応する部位にビス挿通孔41、ピン挿通孔42、リード線挿通孔43、及び取付スリット44が穿設されている。一方の放熱板50には、回路基板30のビス挿通孔31、ピン挿通孔32、リード線挿通孔33、及び取付スリット34と対応する部位にビス挿通孔51、ピン挿通孔52、リード線挿通孔53、及び取付孔54が穿設されている。
図5A〜図5Cを参照すると、図5A〜図5Cには、外郭形態が正六角形を有する光源モジュール1をアレイ状に配置した一例が模式的に示されている。光源モジュール1の正六角形の配置パターンの一例としては、図5Aに示すように、正六角形の一辺を互いに重ね合わせて一列に集合させた配置形態が挙げられる。光源モジュール1の正六角形の配置パターンの他の一例としては、図5Bに示すように、正六角形の一辺を互いにハニカム状に重ね合わせて略円形状に集合させた配置形態、あるいは図5Cに示すように、正六角形の一辺を互いにハニカム状に重ね合わせて略三角形状に集合させた配置形態などが挙げられる。
上記第1の実施の形態に係る光源モジュール1によると、次の様々な効果が得られる。
(1)光方向変換部材10は、LED光源60の中心部から放射される中心光束を第1平行光L1として出射する第1の出射部21と、LED光源60から放射される中心光束の周辺部の周辺光束を第2平行光L2として出射する第2の出射部22とを備えるので、LED光源60からの中心光束及び周辺光束の平行度を正確なものにすることが可能となる。
(2)LED光源60から放射される中心光束及び周辺光束を光軸方向に略平行に変換して出射することができるので、LED光源から照明対象物までの距離に左右されることなく、LED光源からの全ての光束を光学的に同一のパワーをもって照明対象である被照明物面上に向けて効率よく出射させることができる。
(3)光方向変換部20の肉厚は、光学特性、剛性、美観などを低下させない程度に薄く設定することができるので、射出成形時における樹脂のヒケやボイド等の発生を抑制することができるとともに、製品の軽量化や低コスト化を達成することができる。
(4)光源モジュール1の外郭形態を正六角形状に形成しているため、光源モジュール1をアレイ状に配置したときの照明領域のデッドスペースを殆どなくすことができるようになり、LED光源60の照射密度を均一化することができるとともに、明るく照明することが可能となる。
(5)光方向変換部材10の裏面に回路基板30、放熱シート40及び放熱板50を順次組み付けた後、ビス2により締付固定することで組み立てる構成となっているので、光源モジュール1のユニット化が容易になる。
(6)LED光源60からの光束を照射方向に向けるためのリフレクタが不要となり、部品点数の削減と組み付け精度の向上が図れる。それに加えて、光源モジュール1の小型化と薄型化とを達成することも可能となる。
以上のように構成された光源モジュール1は、最終製品として、例えば街路灯用の照明機器に効果的に適用することができる。図6を参照すると、図6には、上記第1の実施の形態に係る光源モジュール1を用いた街路灯用照明機器100が模式的に示されている。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材には同一の部材名と符号を付している。従って、上記第1の実施の形態と実質的に同じ部材に関する詳細な説明は省略する。
上記第2の実施の形態に係る面状発光装置70によれば、上記第1の実施の形態の効果に加えて、次の効果が得られる。
(1)照明機器100をコンパクトに構成することができる。
(2)多数個の光源モジュール1を照明機器100の取付ユニット107に単一のビス3により取り付ける簡単な取付構造となっているため、照明対象である被照明物面に対して必要な明るさや電力に応じて、光源モジュール1の設置個数を簡単に変更することができる。
(3)光源モジュール1の裏面側にLED光源60のリード線61を露呈させているので、多数個の光源モジュール1を照明機器100の電源部106に簡単に電気接続することができる。
Claims (9)
- LED光源と、前記LED光源から出射される光束を光軸方向に変換する光方向変換部材とを備え、
前記光方向変換部材は、前記LED光源に対峙する光方向変換部を有してなり、
前記光方向変換部は、前記LED光源の中心部から出射される中心光束を記光軸方向に出射する第1の出射部と、前記LED光源から出射される前記中心光束の周辺部の周辺光束を前記光軸方向に変換して出射する第2の出射部とを有し、
前記第2の出射部は、前記光軸方向に直交する環状の面から構成された平面部と前記光軸方向に平行な環状の面から構成された壁面部とからなる段差を複数有することを特徴とする光源モジュール。 - 前記LED光源は、複数のLED光源であり、
前記光方向変換部材は、多角形を有し、前記多角形の面に前記複数のLED光源のそれぞれに対峙する複数の光方向変換部を有してなることを特徴とする請求項1記載の光源モジュール。 - 前記光方向変換部材は、正六角形を有し、
前記光方向変換部材の正六角形の頂点と対応する部位に前記光方向変換部を有し、
前記光方向変換部は、前記正六角形を中心として同一円周上に配されてなることを特徴とする請求項2記載の光源モジュール。 - 前記第1の出射部は、前記LED光源から出射される前記中心光束を屈折して入射する第1の入射面と、前記第1の入射面に入射した前記中心光束を光軸方向に屈折して出射する第1の出射面とを有し、
前記第2の出射部は、前記第1の入射面の周囲に形成された第2の入射面と、前記第2の入射面から入射した前記周辺光束を前記光軸方向に全反射する反射面と、前記第1の出射面の周囲に形成され、前記反射面において全反射した前記周辺光束を光軸方向に透過して出射する第2の出射面とを有してなることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光源モジュール。 - 前記反射面は、放物面形状を有してなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光源モジュール。
- 前記光方向変換部材は、前記光方向変換部以外の表面に反射膜を施してなることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光源モジュール。
- 前記光方向変換部材は、平板部と、前記平板部の周辺方向に沿って相対向する側壁部とからなるケース部により構成され、前記光方向変換部以外の表面に反射膜を施してなり、
前記反射膜は、前記側壁部と、前記ケース部内に設けられ前記LED光源を搭載する基板の搭載面とに施されてなることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光源モジュール。 - 前記LED光源を搭載する基板と、
前記基板の前記LED光源とは反対側の面に設けられる放熱シートと、
前記放熱シートの前記基板とは反対側の面に設けられる放熱板とを備え、
前記光方向変換部材の出射側とは反対側に前記基板、前記放熱シート及び前記放熱板を固定したユニットとして構成されてなることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の光源モジュール。 - 請求項1〜8のいずれか1項に記載の複数の光源モジュールを取付板上に配置してなることを特徴とする面状発光装置。
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