JP5657319B2 - LIGHT EMITTING DEVICE AND LIGHTING APPARATUS HAVING THE LIGHT EMITTING DEVICE - Google Patents
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Description
本発明は、光源として固体発光素子を用いた発光装置及びこの発光装置を備えた照明器具に関する。 The present invention relates to a light-emitting device using a solid-state light-emitting element as a light source and a lighting fixture including the light-emitting device.
従来から、照明器具には、光源から出射される光の拡散、配光制御又は光源の保護等のため、器具本体の開口近傍に光を透過する透過パネルが設置されている。また、光源として蛍光灯を用いた照明器具では、蛍光灯が空気流で冷却されて発光効率が低下することを抑制するため、器具本体の開口が透過パネルで塞がれる。一方、光源として発光ダイオード(LED)を用いた照明器具では、一般的に、LED基板が光透過部材でハウジングされたLED基板ユニットによって器具本体の開口が塞がれている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a lighting fixture, a transmissive panel that transmits light is installed in the vicinity of the opening of the fixture body in order to diffuse light emitted from the light source, control light distribution, or protect the light source. In addition, in a lighting fixture using a fluorescent lamp as a light source, the opening of the fixture main body is closed with a transmissive panel in order to prevent the fluorescent lamp from being cooled by an air flow and reducing the luminous efficiency. On the other hand, in a lighting fixture using a light emitting diode (LED) as a light source, the opening of the fixture body is generally closed by an LED board unit in which the LED board is housed by a light transmitting member.
しかし、LEDは、蛍光灯とは異なり、温度上昇によって発光効率が顕著に低下するため、LED基板ユニットに放熱部材を密着させて熱伝導による放熱が一般的に行われている。この発光装置において、基板上の発光素子の設置箇所に貫通孔を設け、基板を挟んで貫通孔を介して熱伝導部材であるヒートシンクと発光素子であるLEDパッケージとを直接かつ密接に接触させたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 However, unlike fluorescent lamps, the light emission efficiency of LEDs is remarkably lowered due to a rise in temperature. Therefore, heat radiation is generally performed by bringing a heat radiation member into close contact with the LED substrate unit. In this light emitting device, a through hole is provided at a place where the light emitting element is provided on the substrate, and the heat sink as the heat conducting member and the LED package as the light emitting element are brought into direct and intimate contact via the through hole with the substrate interposed therebetween. Those are known (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献1に記載された光源装置において、ヒートシンクとLEDパッケージとは、夫々が個別に成形されたものであるため、それらを隙間無く正確に密着させることは容易でない。また、特許文献1には、貫通孔に充填材を設けた形態が記載されているが、この場合でも、充填材とヒートシンクとの間に若干の隙間が形成されることがある。このような隙間が存在すると、LEDパッケージからヒートシンクへの熱流量が低下し、放熱性が悪くなる。また、充填材は軟性があるので、LEDパッケージとヒートシンクとの間に充填材を均一に設けることは容易でなく、器具組立の作業性が良くない。
However, in the light source device described in
本発明は、上記問題を解決するものであり、光源として用いられる固体発光素子からの熱を効率的に放熱することができ、しかも器具組立の作業性の良い発光装置及びこの発光装置を備えた照明器具を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described problem, and can efficiently dissipate heat from a solid-state light-emitting element used as a light source, and further includes a light-emitting device that has good workability in assembling an instrument, and the light-emitting device. It aims at providing a lighting fixture.
上記課題を解決するため、本発明の発光装置は、固体発光素子が実装される回路基板と、前記固体発光素子から生じた熱を放熱するためのヒートシンク部材と、前記回路基板と前記ヒートシンク部材との間に設けられる回路基板保持部材と、を備え、前記ヒートシンク部材に前記回路基板保持部材がインサート成形されており、前記ヒートシンク部材は、前記回路基板保持部材が設けられる面に形成されて前記回路基板に接続されるリード線を挿通させるための挿通孔を有し、前記挿通孔の端部エッジに前記回路保持部材が一部被覆していることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a light emitting device of the present invention includes a circuit board on which a solid light emitting element is mounted, a heat sink member for radiating heat generated from the solid light emitting element, the circuit board, and the heat sink member. A circuit board holding member provided between the circuit board, the circuit board holding member being insert-molded on the heat sink member, and the heat sink member formed on a surface on which the circuit board holding member is provided. An insertion hole for inserting a lead wire connected to the board is provided, and the circuit holding member partially covers the edge of the insertion hole .
上記発光装置において、前記回路基板保持部材は、絶縁性を有する樹脂材料から形成されていることが好ましい。 In the light emitting device, the circuit board holding member is preferably formed of an insulating resin material.
また、上記発光装置において、前記回路基板保持部材は、前記ヒートシンク部材と接する面に複数の凸状部が形成されていることが好ましい。 In the light emitting device, it is preferable that the circuit board holding member has a plurality of convex portions on a surface in contact with the heat sink member.
また、上記発光装置において、前記樹脂材料は、フィラーを含有することが好ましい。 In the light emitting device, the resin material preferably contains a filler.
上記発光装置は、照明装置に備えられることが好ましい。。 The light emitting device is preferably provided in a lighting device. .
本発明によれば、インサート成形によって回路基板保持部材とヒートシンク部材とが実質的に一体的に形成されているので、固体発光素子からの熱を回路基板保持部材を介してヒートシンク部材に効率的に放熱することができ、しかも器具組立の作業性が良い。 According to the present invention, since the circuit board holding member and the heat sink member are formed substantially integrally by insert molding, the heat from the solid light emitting element is efficiently transferred to the heat sink member via the circuit board holding member. Heat can be dissipated, and the assembly workability is good.
本発明の一実施形態に係る発光装置について、図1乃至図4(a)(b)を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態の発光装置1は、天井、壁面等に埋め込まれる埋込型の照明器具10に組み込まれている。照明器具10は、発光装置1を保持すると共に、発光装置1を点灯させる電源ユニット(不図示)を収容する本体部11と、天井等に形成された開口部に嵌め込まれ、光源等を保持する枠体部12と、商用電源から電源供給を受けるための電源線が接続される端子台13と、枠体部12を天井等に固定するための取付バネ14と、を備える。
A light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4A and 4B. As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、発光装置1は、固体発光素子(以下、LED2)が実装される回路基板3と、LED2の熱を放熱するためのヒートシンク部材4と、回路基板3とLEヒートシンク部材4との間に設けられる回路基板保持部材(以下、保持部材5)と、を備える。これらヒートシンク部材4及び保持部材5は、一方が他方に対してインサート成形される。本実施形態においては、保持部材5が、絶縁性を有する樹脂材料から形成され、同保持部材5の一方の面は回路基板3と密着し、他方の面はヒートシンク部材4とインサート成形されている構成例に基いて説明する。この構成例では、ヒートシンク部材4が放熱性の高いアルミニウム合金等の金属材料から形成され、このヒートシンク部材4に対して、樹脂材料から構成される保持部材5がインサート成形される。
As shown in FIG. 2, the
発光装置1は、LED2を保護する保護カバー6を備える。保護カバー6の裏面側にはネジホルダ(不図示)が設けられており、ヒートシンク部材4(本体部11)内側から挿通されたネジ(不図示)によって保護カバー6とヒートシンク部材4とが固定される。回路基板3は、保護カバー6と、インサート成形によって保持部材5と実質的に一体となっているヒートシンク部材4とによって挟持される。
The
LED2には、例えば、青色LED素子と、LED素子の発光面を囲むように配置された蛍光体部材から成る白色LEDを用いたLEDパッケージが用いられる。青色LED素子は、LED2の発熱を放熱するための金属板から成る放熱板上に絶縁基板を介して実装されることが好ましい。また、例えば、発光効率の高い汎用の1W(ワット)クラスのものが好適に用いられる。
For example, an LED package using a white LED composed of a blue LED element and a phosphor member disposed so as to surround the light emitting surface of the LED element is used as the
回路基板3は、ガラスエポキシ等から形成された基板31に複数のLED2が設けられたものである。回路基板3の平面外形は、本体部11の内部形状に合わせた形状、例えば略円形であり、ヒートシンク部材4に取り付けるための切欠き穴32が周囲に形成されている。LED2は、基板31の裏面から接合され、基板31に形成された開口部から発光面側に露出している。基板31の裏面には、導電パターン(図示せず)が形成されており、各LED2がこの導電パターンに接続される。導電パターンは、リード線33により本体部11に収容された電源ユニットに接続される。このリード線33は、基板31に設けられたスルーホール(不図示)に挿通されて、導電パターンに電気的に接続される。
The
ヒートシンク部材4は、上述したように、本体部11と一体的に又は本体部11の一部として、例えば、上述したようなアルミニウム合金等から形成されており、好ましくは、汎用のアルミダイキャストが用いられる。保持部材5がインサート成形される面には、回路基板3を固定するためのネジ等の固定部材を挿通させるための固定孔(不図示)や、リード線33を本体部11内に挿通させるための挿通孔(不図示)が形成されている。また、外気に触れる表面積を大きくして放熱性を高めるため、複数の突条41が形成されている。
As described above, the
保持部材5は、絶縁性を有すると共に、高い熱伝導性を有する樹脂材料から形成される。好ましくは、絶縁性が4kV程度、熱伝導性が5〜10W/mkである樹脂材料が用いられる。この樹脂材料には、適宜にフィラーを含有させる。フィラーの種類、添加量等を調整することにより、保持部材5の絶縁性と熱伝導性を任意に制御することができる。このものとしては、例えば、セラミック微粒子等をフィラーとして混入したABS樹脂又はPBT樹脂等が挙げられる。また、フィラーとして、絶縁性を有し、且つ熱伝導性が高い、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)又は酸化チタン(TiO2)等の金属酸化物の粒子が用いられてもよい。また、保持部材5に用いられる樹脂材料は、低硬度でクッション性が良く、表面にゲル特有のタック性(粘着性)を有するものが望ましい。また、保持部材5には、回路基板3をヒートシンク部材4に固定するためのネジ等の固定部材を挿通させるための固定孔51や、リード線33を本体部11内に挿通させるための挿通孔52が、夫々ヒートシンク部材4の固定孔及び挿通孔と対応する位置に形成されている。
The holding member 5 is formed of a resin material having an insulating property and a high thermal conductivity. Preferably, a resin material having an insulating property of about 4 kV and a thermal conductivity of 5 to 10 W / mk is used. This resin material appropriately contains a filler. By adjusting the kind of filler, the amount added, and the like, the insulation and thermal conductivity of the holding member 5 can be arbitrarily controlled. As this thing, ABS resin or PBT resin etc. which mixed ceramic fine particles etc. as a filler are mentioned, for example. Further, as the filler, particles of metal oxide such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or titanium oxide (TiO 2 ) having insulating properties and high thermal conductivity are used. May be. In addition, the resin material used for the holding member 5 is desirably a low hardness, good cushioning property, and a surface having gel-specific tackiness (adhesiveness). The holding member 5 has a fixing
保護カバー6は、例えば、透明アクリル等の光透過材料を有底円筒形状に射出成型したものである。保護カバー6は、LED2の設置位置に対応するように複数の出射口61が設けられており、この出射口61には、LED2からの光を配光制御するためのレンズ62が嵌め込まれる。レンズ62は、保護カバー6と一体的に成形されていてもよい。出射口61の内周面は、反射面として形成されていてもよい。また、好ましくは、保護カバー6の底部表面、すなわち、回路基板3と対向する面には、シボ加工が施される。こうすれば、回路基板3等の発光装置1の内部構造を外部から見え難くすることができる。
The protective cover 6 is obtained by injection-molding a light-transmitting material such as transparent acrylic into a bottomed cylindrical shape. The protective cover 6 is provided with a plurality of
図3に示すように、ヒートシンク部材4における保持部材5が成形される面には、複数の凹状部材42が設けれている。そのため、インサート成形される保持部材5は、そのインサート成形される面に複数の凸状部53が形成される。また、保持部材5の回路基板3が密着される面は、回路基板3の裏面に対応する形状に形成される。このように、保持部材5に、複数の凸状部53が形成され、これらがヒートシンク部材4の凹状部材42と嵌まり込むことにより、ヒートシンク部材4と保持部材5とが接する面積が大きくなり、保持部材5からヒートシンク部材4への熱流量が大きくなる。その結果、発光装置1は、光源として用いられるLED2からの熱を保持部材5を介して効率的に放熱することができる。
As shown in FIG. 3, a plurality of
次に、ヒートシンク部材4に保持部材5をインサート成形する手順を図4(a)乃至(c)を参照して説明する。まず、図4(a)に示すように、保持部材5の形状に対応するように成形加工された所定形状の金型7が、ヒートシンク部材4に取り付けられる。次に、図4(b)に示すように、ヒートシンク部材4に保持部材5を構成する樹脂材料Rが充填される。樹脂材料Rが硬化した後、図4(c)に示すように、金型7が取り外され、ヒートシンク部材4に保持部材5がインサート成形される。なお、発光装置1の形状が直線型である場合には、ヒートシンク部材4と保持部材5とを同時押し出し製法で製造することもできる。また、ヒートシンク部材4は、高い放熱性と、筐体としての十分な剛性とを有するものであれば、樹脂材料から形成されていてもよく、この場合も、ヒートシンク部材4と保持部材5とを同時押し出し製法で製造することができる。
Next, a procedure for insert-molding the holding member 5 on the
このように、ヒートシンク部材4に保持部材5をインサート成形することにより、保持部材5とヒートシンク部材4とが実質的に一体化され、それらが隙間なく密着するので、保持部材5からヒートシンク部材4へ熱が効率的に伝わる。その結果、発光装置1は、光源として用いられるLED2からの熱を保持部材5を介してより効率的に放熱することができる。また、従来のような、ヒートシンク部材4との回路基板3との間に充填材等を設ける作業が不要であるため、発光装置1を照明器具10として組み立てる際の作業性が良い。更に、リード線33を挿通させるためにヒートシンク部材4に形成された挿通孔の端部エッジに、保持部材5を構成する樹脂材料が一部被覆される。そのため、この端面エッジにリード線33が直接的には接触し難くなり、リード線33の被覆損傷を抑制することがきる。
In this manner, by insert-molding the holding member 5 on the
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、保持部材5が放熱性の高いアルミニウム合金等の金属材料から形成され、この保持部材5に対して、樹脂材料から構成されるヒートシンク部材4がインサート成形されていてもよい。すなわち、LED2又は電源ユニット等といった発熱部に近い部材に、熱伝導性の高い材料を適宜に用いることにより、より放熱性を向上させた発光装置1が得られる。この場合、例えば、回路基板3表面に絶縁性を確保するための絶縁層等が形成されていてもよく、また、保持部材5自体が絶縁性を有する金属酸化物等から形成されていてもよい。なお、ヒートシンク部材4は、保持部材5がインサート成形される箇所が少なくとも一部材あれば、複数の部材から形成されたものであってもよく、本体部11とは別の構成部材であってもよい。
In addition, this invention is not restricted to the structure of the said embodiment, A various deformation | transformation is possible in the range which does not change the summary of invention. For example, the holding member 5 may be formed of a metal material such as an aluminum alloy having high heat dissipation, and the
1 発光装置
10 照明器具
2 LED(固体発光素子)
3 回路基板
4 ヒートシンク部材
5 回路基板保持部材
53 凸状部
DESCRIPTION OF
3
Claims (5)
前記固体発光素子から生じた熱を放熱するためのヒートシンク部材と、
前記回路基板と前記ヒートシンク部材との間に設けられる回路基板保持部材と、を備え、
前記ヒートシンク部材に前記回路基板保持部材がインサート成形されており、
前記ヒートシンク部材は、前記回路基板保持部材が設けられる面に形成されて前記回路基板に接続されるリード線を挿通させるための挿通孔を有し、前記挿通孔の端部エッジに前記回路基板保持部材が一部被覆していることを特徴とする発光装置。 A circuit board on which a solid state light emitting device is mounted;
A heat sink member for radiating heat generated from the solid state light emitting device;
A circuit board holding member provided between the circuit board and the heat sink member,
The circuit board holding member is insert-molded in the heat sink member,
The heat sink member has an insertion hole for inserting a lead wire in which the circuit board holding member is connected to the circuit board is formed on a surface provided, the circuit board held by the end edge of the insertion hole A light emitting device characterized in that a member is partially covered.
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