JP5849226B2 - 発光装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオードなどの固体発光素子を光源とする発光装置に関するものである。

従来より、発光ダイオードを光源とする発光装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この発光装置は、表裏面を貫通する貫通孔が形成された平板状の絶縁基体と、絶縁基体よりも熱伝導率が高く上記貫通孔に挿入された状態で絶縁基体に接合される金属体と、金属体を絶縁基体に接合するための金属板と、金属板の表面に実装される発光ダイオードチップとを備える。この発光装置では、発光ダイオードチップで発生した熱が金属板を介して金属体に伝導されることで効率的に放熱される。

特開２００６−１２８２６５号公報

ところで、上述の特許文献１に示した発光装置では上記絶縁基体が合成樹脂により形成されているため、絶縁基体の長さ寸法が長くなると発光ダイオードチップで発生した熱による熱膨張の影響が大きくなるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、絶縁部材における熱膨張の影響を低減させた発光装置を提供することにある。

本発明の発光装置は、長尺の板状に形成された実装基板の表面に１乃至複数の固体発光素子が実装されてなる光源部と、少なくとも一部が実装基板の裏面に接触する放熱部材と、絶縁材料によって長尺の板状に形成され、光源部の長手方向に沿って並べられて、光源部と放熱部材との間に介装される複数の絶縁部材とを備える。そして光源部は、少なくとも隣接する２つの絶縁部材に跨るようにして配置される。

この発光装置において、各絶縁部材は、隣接する絶縁部材との間に隙間を設けた状態で配置されるのが好ましい。

また、この発光装置において、光源部は複数の実装基板が連接されてなり、各絶縁部材は、板状に形成された主部の短手方向における両側に主部から離れるに従って互いの間隔が拡がるように傾斜する第１の反射面が設けられた一対の反射部を有し、少なくとも１つの絶縁部材は、連接された実装基板の連接部分近傍の反射部に、連接された実装基板間を電気的に接続する電線を保持するための電線保持部が設けられており、電線保持部の表面には第１の反射面と略同じ角度で傾斜する第２の反射面が設けられているのも好ましい。

さらに、この発光装置において、複数の絶縁部材は、光源部の長手方向における両端部に配置される第１の絶縁部材と、第１の絶縁部材と異なる長さ寸法に設定され第１の絶縁部材間に配置される第２の絶縁部材とで構成されるのも好ましい。

また、この発光装置において、各絶縁部材は、実装基板を固定するためのリブを有し、実装基板を絶縁部材に載置させた状態でリブを変形させることにより実装基板が絶縁部材に固定されるのも好ましい。

絶縁部材における熱膨張の影響を低減させた発光装置を提供することができるという効果がある。

本実施形態の発光装置を示し、（ａ）は一部省略せる正面図、（ｂ）はその一部拡大図である。 同上の分解斜視図である。 同上の別の分解斜視図である。 （ａ）は同上の背面図、（ｂ）は同上の側面図である。 同上に用いられる絶縁部材を示し、（ａ）は外観斜視図、（ｂ）はその要部拡大図である。

以下に、発光装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態の発光装置は、図２及び図３に示すように、光源部１と、放熱部材２と、絶縁部材３Ａ，３Ｂと、取付部材４と、カバー５Ａ，５Ｂとを主要な構成として備える。

光源部１は、絶縁材料（例えば、セラミック）によって長尺の板状に形成された実装基板１０を有し、実装基板１０の表面には複数個の発光ダイオード（図示せず）と導電体（図示せず）とが実装されている。複数個の発光ダイオードは、実装基板１０の長手方向に沿って等間隔且つ直線状に並べて実装されており、透光性を有し且つ蛍光材料が混合された合成樹脂製の封止部材１１で封止されている。したがって、発光ダイオードから放射される光（例えば、青色光）の一部が蛍光材料で波長変換され、波長変換された光（例えば、黄色光）と波長変換されなかった光（青色光）が混ざることにより、光源部１から放射される光が全体として白色光となる。また光源部１は、実装基板１０の長さ寸法が２つの絶縁部材３Ａ，３Ｂに跨る長さ寸法に設定されており、１列に並べられた３つの絶縁部材３Ａ，３Ｂに対して２つの実装基板１０が長手方向に沿って並べて配置される。さらに、実装基板１０の長手方向における両端寄りには給電用のコネクタ１２，１２が実装されており、コネクタ１２，１２間には複数の発光ダイオードが直列又は並列に接続されている。

放熱部材２は、長尺の平板状に形成され、絶縁部材３Ａ，３Ｂを介して光源部１が載置される主片２０と、主片２０の短手方向における両端より主片２０の厚み方向に延びる一対の側片２１とが、熱伝導度の高い材料（例えば、アルミ板）によって一体に形成されている。また、主片２０の一方の面（図２中の下面）には、光源部１に近づく向きに突出する複数（図２では４つ）の突条部２２が長手方向に沿って設けられている。

絶縁部材３Ａ，３Ｂは、放熱部材２の主片２０と光源部１の実装基板１０との間に介装される平板状の主部３０と、主部３０の短手方向における両端より光源部１に近づく向きに立ち上がる当接部３１と、各当接部３１の先端より突出する一対の反射部３２とが合成樹脂成形品として一体に形成されている。一対の反射部３２は、当接部３１から離れるに従って外側に開くように傾斜し、光源部１に対向する側の表面（図２中の下面）が反射面３２Ａとなって光源部１から放射される光を前方（図２中の下方）へ反射させる。また、絶縁部材３Ａ，３Ｂが放熱部材２の主片２０上に載置された状態において、突条部２２が挿通される長孔状の挿通孔３３が主部３０の中央に貫通している。さらに、絶縁部材３Ａの長手方向における一端側には、放熱部材２の端部を塞ぐ壁部３４が突設されるとともに、一対の当接部３１の両端を連結する当接部３５が形成されている。ここに本実施形態では、絶縁部材３Ａは実装基板１０の略１／２の長さ寸法に設定されており、絶縁部材３Ｂは実装基板１０と略同じ長さ寸法に設定されている。したがって、絶縁部材３Ａ，３Ｂに実装基板１０を取り付けた状態では、各実装基板１０が隣接する絶縁部材３Ａ，３Ｂに跨るようにして配置される。また、絶縁部材３Ｂは実装基板１０と略同じ長さ寸法に設定されているため、例えば実装基板１０の枚数が増えた場合にはそれに応じて絶縁部材３Ｂを追加することで対応することができる。

また絶縁部材３Ａ，３Ｂは、放熱部材２の主片２０に設けられた複数の位置決め孔２０Ａにそれぞれ挿通される複数の位置決め突起３６を有している。位置決め突起３６は、主部３０の短手方向における両端から放熱部材２の主片２０に近づく向き（図３中の上向き）に突出する円柱形状に形成されるとともに、主部３０の長手方向に沿って等間隔に配置されている。而して、主片２０に設けられた位置決め孔２０Ａにそれぞれ位置決め突起３６が挿通され、且つ、主部３０の挿通孔３３に突条部２２が挿通されることにより、放熱部材２の主片２０に対して絶縁部材３Ａ，３Ｂが位置決めされる。また、位置決め突起３６と反対向き（図２中の下向き）に突出する円柱状の突起３７が各位置決め突起３６と一体に形成されている。これらの突起３７は、光源部１の実装基板１０を絶縁部材３Ａ，３Ｂにかしめ固定するためのものであり、例えば主部３０上に実装基板１０を載置した状態で突起３７を熱変形させることにより、主部３０と突起３７の間で実装基板１０が保持されて実装基板１０が絶縁部材３Ａ，３Ｂに固定される。ここに本実施形態では、実装基板
１０を絶縁部材３Ａ，３Ｂに固定するためのリブが突起３７で構成されている。

さらに、反射部３２における反射面と反対側の面には、当接部３１と略平行に突出する突部（図示せず）がそれぞれ突設されており、各突部の先端に設けられた係止爪を放熱部材２の側片２１に設けられた係止孔（図示せず）に挿入係止させることで絶縁部材３Ａ，３Ｂが放熱部材２に対して抜け止めされる。

また、図５（ａ）は絶縁部材３Ｂの外観斜視図であり、図５（ｂ）はその要部拡大図である。絶縁部材３Ｂの各反射部３２の長手方向における中央には、反射部３２の反射面３２Ａから離れる方向に突出し反射面３２Ａとの間で接続ケーブル７を保持するＬ字状の電線保持部３８が設けられており、各電線保持部３８の表面（図５（ｂ）中の上面）は反射面３２Ａと略同じ角度で傾斜する反射面３８Ａとなっている。ここに本実施形態では、反射部３２の反射面３２Ａにより第１の反射面が構成され、電線保持部３８の反射面３８Ａにより第２の反射面が構成されている。

取付部材４は、長尺矩形状の底板４０と、底板４０の短手方向における両側より立ち上がる一対の側板４１とが鋼板などの金属板を曲げ加工することで一体且つ角樋状に形成され、放熱部材２の側片２１間に収納された状態で放熱部材２に固定される。なお、取付部材４と放熱部材２との固定は、取付部材４の側板４１に設けられたかしめ爪４４を、例えばマイナスドライバなどの工具を用いて外側に押し広げて放熱部材２の曲げ部２３に係止させることで行なわれる。

さらに取付部材４には、取付金具４３を用いてレセプタクルコネクタ６が取り付けられている。レセプタクルコネクタ６は、光源部１の上記導電体と電気的に接続された接続ケーブル７（図１（ａ）参照）が接続される接続端子部６０と、プラグコネクタ（図示せず）に差し込まれるコネクタ接続部６１とを有している。プラグコネクタは電線を介して点灯装置（図示せず）に接続されており、レセプタクルコネクタ６がプラグコネクタに挿抜自在に差込接続される。すなわち、レセプタクルコネクタ６がプラグコネクタに差込接続されることで点灯装置と光源部１とが電気的に接続され、点灯装置から光源部１に給電されて光源部１が発光（点灯）するのである。なお、隣接する実装基板１０，１０間は接続ケーブル７（図１（ａ）参照）により接続されており、この接続ケーブル７を介して給電される。

取付金具４３は、レセプタクルコネクタ６を保持する矩形枠状のコネクタ保持部４３Ａと、コネクタ保持部４３Ａの端部より曲げ起こされた略台形状の支持部４３Ｂと、支持部４３Ｂの先端より突出する一対の固定爪４３Ｃとが鋼板などの金属板によって一体に形成されている。取付金具４３は、取付部材４の底板４０の端部に形成された一対の固定溝４０Ａに固定爪４３Ｃが挿通され、且つ、支持部４３Ｂを貫通するねじ挿通孔４３Ｄに挿通された固定ねじが底板４０の長手方向両端に形成されたねじ孔４２にねじ込まれることで底板４０に固定される。

カバー５Ａ，５Ｂは、アクリル樹脂やポリカーボネート樹脂などの透光性を有する合成樹脂材料により、底板５０と底板５０の３方を囲む側壁部５１とで上面及び長手方向における一側面が開口する長尺の矩形箱状に形成されている。また、長手方向に沿った一対の側壁部５１には、放熱部材２の側片２１に設けられた複数の係合突起２１Ｂが係脱自在に係合する複数の係合凹部５２が設けられている。さらに一方のカバー５Ａは、長手方向に沿った一対の側壁部５１及び底板５０の開口端縁に、他方のカバー５Ｂ側に突出する突片５３が設けられており、これらの突片５３を他方のカバー５Ｂの開口端縁に当接させることで一体的に連結されて１つのカバーとして機能する。

次に、本実施形態の発光装置の組立手順について説明する。まず、絶縁部材３Ａ，３Ｂの位置決め突起３６が放熱部材２の位置決め孔２０Ａにそれぞれ挿通され、且つ、放熱部材２の突条部２２が絶縁部材３Ａ，３Ｂの挿通孔３３にそれぞれ挿通されることにより、絶縁部材３Ａ，３Ｂが放熱部材２に対して位置決めされる。このとき、絶縁部材３Ａ，３Ｂの係止爪（図示せず）が放熱部材２の係止孔（図示せず）に挿入係止され、絶縁部材３Ａ，３Ｂが放熱部材２に対して抜け止めされる。

続いて、光源部１の各実装基板１０が隣接する絶縁部材３Ａ，３Ｂに跨るようにして各主部３０上に載置され、突起３７を熱変形させることで各絶縁部材３Ａ，３Ｂと結合される。このとき、絶縁部材３Ａ，３Ｂの各主部３０上に載置された各実装基板１０は、主部３０の長手方向に沿って各当接部３１に当接することで短手方向の位置ずれが抑制され、且つ、主部３０の短手方向に沿って各当接部３５に当接することで長手方向の位置ずれが抑制される。ここに、まず最初に放熱部材２に対して絶縁部材３Ａ，３Ｂを位置決めすることで、突起３７を熱変形させる際の絶縁部材３Ａ，３Ｂの位置ずれを抑制することができる。

そして、取付金具４３によってレセプタクルコネクタ６が取り付けられた取付部材４が放熱部材２と固定される。最後に、底板５０を光源部１に対向させる向きでカバー５Ａ，５Ｂが放熱部材２に被せられ、側壁部５１の係合凹部５２に側片２１の係合突起２１Ｂが係合してカバー５Ａ，５Ｂが放熱部材２に結合されると発光装置の組み立てが完成する（図４（ａ）及び図４（ｂ）参照）。

また、図１（ａ）は発光装置を組み立てた状態の一部省略せる正面図であり、図１（ｂ）はその一部拡大図である。本実施形態では、図１（ｂ）に示すように、隣接する絶縁部材３Ａ，３Ｂ間に隙間ｂを設けた状態で絶縁部材３Ａ，３Ｂを放熱部材２に取り付けており、そのため発光ダイオードで発生する熱によって絶縁部材３Ａ，３Ｂが熱膨張した場合でも、熱膨張分を隙間ｂに逃がすことができる。また、図１（ａ）に示すように実装基板１０間を接続する接続ケーブル７が電線保持部３８に保持され、実装基板１０側に接続ケーブル７が垂れ下がるのを抑えることができる。その結果、光源部１を発光させた際に接続ケーブル７によって影が生じるのを抑えることができる。さらに、図１（ａ）に示すように各実装基板１０は隣接する絶縁部材３Ａ，３Ｂを跨ぐようにして配置され、絶縁部材３Ａ，３Ｂに設けられた突起３７を熱変形させることによって絶縁部材３Ａ，３Ｂに固定される。

而して本実施形態によれば、絶縁部材を１部品で構成した場合に比べて各絶縁部材３Ａ，３Ｂの長さ寸法を短くすることができるので、発光ダイオードで発生する熱による熱膨張の影響を低減することができる。また、電線保持部３８に反射面３８Ａを設けることによって、反射部３２に電線保持部３８を設けたことによる反射率の低下を補うことができる。さらに、長さ寸法の異なる２種類の絶縁部材３Ａ，３Ｂを組み合わせることで、光源部１の実装基板１０が増えた場合でも絶縁部材３Ｂを追加することで対応することができ、長さ違いの光源部１に対応可能な発光装置を安価に実現することができる。また、実装基板１０が載置される絶縁部材３Ａ，３Ｂに突起３７（リブ）を設けており、この突起３７を変形させることで実装基板１０を絶縁部材３Ａ，３Ｂに密着させることができるので、実装基板１０が固定された絶縁基板３Ａ，３Ｂを放熱部材２に密着させることで実装基板１０と放熱部材２の密着性を高めることができる。

なお本実施形態では、実装基板１０が２枚の場合を例に説明したが、実装基板１０の枚数は本実施形態に限定されるものではなく、設置環境などに応じて適宜設定すればよい。ここで、絶縁部材３Ｂは実装基板１０と略同じ長さ寸法に設定されているため、実装基板１０が１枚増えるごとに絶縁部材３Ｂを１つ追加するようにすればよい。また本実施形態では、固体発光素子として発光ダイオードを例に説明したが、固体発光素子は発光ダイオードに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子や無機ＥＬ素子などであってもよい。

１ 光源部
２ 放熱部材
３Ａ，３Ｂ 絶縁部材
１０ 実装基板

Claims (5)

1. 長尺の板状に形成された実装基板の表面に１乃至複数の固体発光素子が実装されてなる光源部と、
   少なくとも一部が前記実装基板の裏面に接触する放熱部材と、
   絶縁材料によって長尺の板状に形成され、前記光源部の長手方向に沿って並べられて、前記光源部と前記放熱部材との間に介装される複数の絶縁部材とを備え、
   前記光源部は、少なくとも隣接する２つの前記絶縁部材に跨るようにして配置されることを特徴とする発光装置。
2. 前記各絶縁部材は、隣接する前記絶縁部材との間に隙間を設けた状態で配置されることを特徴とする請求項１記載の発光装置。
3. 前記光源部は複数の前記実装基板が連接されてなり、
   前記各絶縁部材は、板状に形成された主部の短手方向における両側に前記主部から離れるに従って互いの間隔が拡がるように傾斜する第１の反射面が設けられた一対の反射部を有し、
   少なくとも１つの前記絶縁部材は、連接された前記実装基板の連接部分近傍の前記反射部に、連接された前記実装基板間を電気的に接続する電線を保持するための電線保持部が設けられており、前記電線保持部の表面には前記第１の反射面と略同じ角度で傾斜する第２の反射面が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の発光装置。
4. 複数の前記絶縁部材は、前記光源部の長手方向における両端部に配置される第１の絶縁部材と、前記第１の絶縁部材と異なる長さ寸法に設定され前記第１の絶縁部材間に配置される第２の絶縁部材とで構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の発光装置。
5. 前記各絶縁部材は、前記実装基板を固定するためのリブを有し、前記実装基板を前記絶縁部材に載置させた状態で前記リブを変形させることにより前記実装基板が前記絶縁部材に固定されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の発光装置。

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