JP5879558B2 - 発光装置 - Google Patents
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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。
発光ダイオードを光源とする従来の発光装置として、例えば、特許文献１に記載されているものがある。特許文献１記載のものは、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、貫通孔に挿入され、絶縁基体に接合された絶縁基体よりも熱伝導率が高い金属体と、金属体を絶縁基体に接合するための金属板と、金属板の表面に実行される発光ダイオードチップとを備える。この従来例においては、発光ダイオードチップで発する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。
ところで、上記従来例では絶縁基体の貫通孔に挿通された金属体の表面に金属板が接合されるのであるが、接合前の状態で金属体に対して金属板を位置決めすることが困難であり、金属体と金属板の位置がずれて放熱性が低下してしまう虞があった。
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、放熱部材と固体発光素子との位置ずれを抑制することを目的とする。
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乃至複数個の固体発光素子が実装されてなる光源部と、少なくとも一部が長手方向に沿って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、前記光源部と前記放熱部材との間に介装される絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、前記実装基板の長手方向に沿った両側の端面にそれぞれ当接する一対の当接部と、前記実装基板の裏面に接触する前記放熱部材の部位が挿通される挿通孔とを有することを特徴とする。
この発光装置において、前記絶縁部材は、前記実装基板の長手方向に対向する両側の端面にそれぞれ当接する一対の第２当接部を有することが好ましい。
この発光装置において、前記光源部は、前記実装基板の長手方向の両端近傍まで前記固体発光素子が実装されており、前記絶縁部材は、前記挿通孔の長手方向の両端が前記実装基板の長手方向の両端近傍に届かない寸法に形成されていることが好ましい。
この発光装置において、前記光源部は、前記固体発光素子に給電するための導電体が前記実装基板の表面に形成されてなり、前記絶縁部材は、厚み方向から見て前記導電体と重なる範囲内に前記挿通孔が設けられてなることが好ましい。
この発光装置において、前記絶縁部材は、前記実装基板の表面よりも前方に突出して前記固体発光素子から放射される光を反射する反射部を有することが好ましい。
本発明の発光装置は、放熱部材と固体発光素子との位置ずれを抑制することができるという効果がある。
以下、固体発光素子として発光ダイオード(ＬＥＤ)を用いた発光装置に本発明の技術思想を適用した実施形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。
本実施形態の発光装置(ＬＥＤユニット)は、光源部１、放熱部材２、絶縁部材３、取付部材４、カバー５などを備える。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、実装基板10の表面に実装される複数個の発光ダイオード(以下、ＬＥＤチップと呼ぶ。)11、実装基板10の表面に形成される導電体(図示せず)などを有する。複数個のＬＥＤチップ11は、実装基板10表面の中央部(短手方向の中央部)に長手方向に沿って等間隔且つ直線状に並べて実装され、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12で封止されている。すなわち、ＬＥＤチップ11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。
放熱部材２は、長尺の平板状に形成され、絶縁部材３を介して光源部１が載置される主片20と、主片20の両端(長手方向に沿った両端)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(光源部１が載置される面。以下、載置面と呼ぶ。)には、光源部１に近付く向きに突出する複数の突条部22が長手方向に沿って突設されている。
絶縁部材３は、放熱部材２の主片20と光源部１の間に介装される主部30と、主部30の両端(長手方向に沿った両端)より光源部１に近付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とが合成樹脂成形体として一体に形成されてなる。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１における上面)が反射面となって光源部１から放射される光を前方(図１における上方)へ反射する。また、絶縁部材３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３の長手方向の一端側には、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の両端を連結する第２当接部35が形成されている。
また絶縁部材３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、短手方向(図３における左右方向)の両端から放熱部材２の主片20に近付く向き(図３における上向き)に突出する円柱形状に形成されるとともに、長手方向に沿って等間隔に配設されている。而して、主片20に設けられている位置決め孔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３が位置決めされる。なお、位置決め突起36と反対向き(図２における下向き)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10並びに放熱部材２を前方及び側方から覆う透光性のカバー５を支持するためのものである。
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38がそれぞれ突設され、各突部38の先端に外向き(主部30から離れる向き)に突出する係止爪38Aが突設されている。つまり、これらの係止爪38Aが放熱部材２の側片21に設けられている係止孔21Aに挿入係止されることで放熱部材２と絶縁部材３が抜け止めされる(図１参照)。
取付部材４は、長尺矩形状の底板40と、底板40の長手方向に沿った両端より立ち上がる一対の側板41とが鋼板などの金属板が曲げ加工されることで一体且つ略角樋状に形成され、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、放熱部材２の主片20の長手方向両端に設けられているねじ挿通孔20Bに挿通される固定ねじ(図示せず)が、底板40の長手方向両端に形成されているねじ孔42に螺合することで行われる。
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の導電体と電気的に接続された電線(図示せず)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、プラグコネクタがレセプタクルコネクタ６に挿抜自在に差込接続される。すなわち、プラグコネクタとレセプタクルコネクタ６が差込接続されることで点灯装置と光源部１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。
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なる。取付金具43は、取付部材４の底板40の端部に形成されている一対の固定溝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に挿通されたねじが底板40の長手方向両端に形成されているねじ孔42に螺合することで底板40に固定される。
カバー５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、底部50と底部50の周囲を囲む側壁部51を有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に形成されている複数の係合突起21Bが係脱自在に係合する複数の係合凹部52が形成されている。
次に、本実施形態のＬＥＤユニットの組立手順を説明する。まず、光源部１が一対の絶縁部材３の各主部30の載置面に載置され、接着やかしめなどの適当な方法によって各絶縁部材３と結合される。このとき、載置面に載置された光源部１(実装基板10)は、長手方向に沿って絶縁部材３の各当接部31に当接することで短手方向の位置ずれが抑制され、且つ短手方向に沿って各絶縁部材３の第２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。
続いて、光源部１と結合された一対の絶縁部材３が放熱部材２の主片20に取り付けられる。このとき、絶縁部材３の係止爪38Aが放熱部材２の側片21に設けられている係止孔21Aに挿入係止され、絶縁部材３が放熱部材２に対して抜け止めされる。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、底部50を光源部１に対向させる向きでカバー５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５が放熱部材２に結合されることでＬＥＤユニットが完成する。
上述のように本実施形態によれば、光源部１(実装基板10)が長手方向に沿って絶縁部材３の各当接部31に当接することで短手方向の位置ずれが抑制され、且つ短手方向に沿って各絶縁部材３の第２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。また、光源部１の発光(点灯)中に発生する熱は、実装基板10から突条部22を通じて放熱部材２に伝導されることで効率的に放熱される。
また、光源部１から放射される光が絶縁部材３に設けられている反射部32の反射面で前方へ反射されるので、光源部１の光を効率よく前方へ照射することができる。しかも、反射面を有する反射部32が絶縁部材３に一体に形成されているので、絶縁部材３と別体に反射板を構成する場合と比較して部品点数の削減による組立性の向上や小型化などが図れるという利点がある。
ところで、光源部１の実装基板10には数十個のＬＥＤチップが実装されるとともに導電体によって直列接続されており、ＬＥＤチップの順電圧(例えば、3.5ボルト)に直列接続されている個数を乗算した電圧(例えば、35ボルト〜70ボルト)が光源部１に印加される。故に、本実施形態では絶縁部材３によって光源部１の導電体と放熱部材２との間の絶縁距離を確保している。しかしながら、本実施形態では長手方向における光の均斉度向上を目的として実装基板10の長手方向の両端近傍までＬＥＤチップが実装されているので、光源部１の長手方向両端部における絶縁距離が他の部分における絶縁距離よりも短くなっている。
そこで本実施形態では、絶縁部材３の挿通孔33が、主部30に載置される実装基板10の長手方向の両端近傍に届かない寸法に形成されている。つまり、実装基板10の長手方向両端部が載置される主部30の両端部には挿通孔33が形成されていないため、実装基板10の端部から挿通孔33に挿通される放熱部材２の突条部22までの絶縁距離(鉛面距離)を確保することができる。
また、光源部１の放熱性を高めるためには、放熱部材２の突条部22と実装基板10との接触面積をできるだけ大きくすることが望ましい。しかしながら、接触面積を増やすために突条部22の幅寸法を大きくした場合、絶縁部材３の挿通孔33の幅寸法も大きくしなければならず、光源部１の長手方向に沿った両端縁から放熱部材２までの絶縁距離が短くなってしまう。したがって、絶縁部材３においては、厚み方向(図１における上下方向)から見て導電体と重なる範囲ｄ内に挿通孔33が設けられることが好ましい。このようにすれば、導電体と放熱部材２の絶縁距離を確保しつつ光源部１の放熱性の向上を図ることができる。
１ 光源部
２ 放熱部材
３ 絶縁部材
10 実装基板
11 ＬＥＤチップ(固体発光素子)
22 突条部(実装基板の裏面に接触する部位)
31 当接部
33 挿通孔
２ 放熱部材
３ 絶縁部材
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31 当接部
33 挿通孔
Claims (5)
- 長尺の板状に形成された実装基板の表面に１乃至複数個の固体発光素子が実装されてなる光源部と、少なくとも一部が長手方向に沿って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、前記光源部と前記放熱部材との間に介装される絶縁部材とを備え、前記絶縁部材は、前記実装基板の長手方向に沿った両側の端面にそれぞれ当接する一対の当接部と、前記実装基板の裏面に接触する前記放熱部材の部位が挿通される挿通孔とを有することを特徴とする発光装置。
- 前記絶縁部材は、前記実装基板の長手方向に対向する両側の端面にそれぞれ当接する一対の第２当接部を有することを特徴とする請求項１記載の発光装置。
- 前記光源部は、前記実装基板の長手方向の両端近傍まで前記固体発光素子が実装されており、前記絶縁部材は、前記挿通孔の長手方向の両端が前記実装基板の長手方向の両端近傍に届かない寸法に形成さ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。
- 前記光源部は、前記固体発光素子に給電するための導電体が前記実装基板の表面に形成されてなり、前記絶縁部材は、厚み方向から見て前記導電体と重なる範囲内に前記挿通孔が設けられてな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。
- 前記絶縁部材は、前記実装基板の表面よりも前方に突出して前記固体発光素子から放射される光を反射する反射部を有す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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