JP6112403B2 - 照明装置 - Google Patents
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Description
図9に従来のデスクスタンド型の照明装置1xの構成例を示す。照明装置1xは、ベース2xと、ベース2xに立設されたアーム3xと、アーム3xの一端に配置されたヘッド4xとを有する。ヘッド4xには、基板表面に複数のLEDを表面に実装してなる実装基板が内蔵されている。
照明装置1xの駆動時には、チップ613から出射された光が反射部材615の反射面616で反射され、封止樹脂617を介して外部に出射される。これによりLED61からの出射光が照明光として利用される。
LED61の封止樹脂617は若干の空気を通す性質がある。ヘッド4xの外部から空気がLED61付近まで侵入すると、空気は封止樹脂617の内部にも侵入する。空気は最終的に反射部材615の反射面616に到達する。通常、空気には二酸化硫黄(SO2)等の微量の硫黄化合物が含まれているので、反射面616が銀を含む材料で構成される場合、空気中の硫黄化合物が反射面616の銀と反応しうる。この反応によって銀化合物が生成し、反射面616が劣化(黒化)することがある。これにより照明装置の使用に伴って、経時的に反射部材615の反射特性が低下し、LED61の発光効率の低下を招く場合がある。同様の問題は、空気中に含まれる窒素化合物等の成分が反射面616と不要な反応を生じることによっても生じうる。
本発明の別の態様では、前記導光板は前記実装基板との対向位置に溝部を有し、前記封止部材は前記溝部に嵌着されている構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、表面に前記実装基板が配置された基台をさらに備え、前記実装基板は前記基台の表面と気密に密着され、且つ厚み方向に貫通された孔を有し、前記導光板と前記基台との間において、前記実装基板の孔の内部が前記半導体発光素子の周囲の雰囲気と連通している構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記基板の表面には、複数の前記半導体発光素子が環状の素子列をなすように実装され、前記封止部材は、前記環状の素子列の外周に存在する構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記反射部材は、前記封止部材が嵌着される溝部を有する構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記導光板の上面に積層されて前記半導体発光素子の発光を拡散する拡散板をさらに有する構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、台座部と、前記台座部に取り付けられ、前記実装基板と前記導光板と前記封止部材と前記反射部材とを支持するアームとを有する構成とすることもできる。
<実施の形態1>
実施の形態1の照明装置1を図1、図2に示す。照明装置1は、ベース(台座部)2と、アーム3と、ヘッド(照明部)4とを有する。
[ベース2]
ベース2は内部にウェイト(錘)を内蔵し、照明装置1を机上で倒れないように安定して載置可能とする。ベース2は一例として円環状の外観形状を有する。図2に示すように、ベース2の背面側からは配線2aが伸長され、外部の商用電源と電気接続される。照明装置1の駆動時には、配線2aを介して外部の商用電源から操作部3cとヘッド4とに電力供給が行われる。
[アーム3]
アーム3は、ヘッド4を支持する可動式の支持体であって、第1アーム3aと、第2アーム3bとを有する。第1アーム3aの一端にはヘッド4が配置される。第1アーム3aの他端と第2アーム3bの一端とは互いに連結されてヒンジ3eを構成している。第2アーム3bの他端はベース2の一端と互いに連結されてヒンジ3dを構成している。これにより、例えばユーザがアーム3を手元に引き寄せると、アーム3がユーザ側に伸長する。
[ヘッド4]
ヘッド4は図2に示すように、第1アーム3aの一端において主出射方向を下方に向けて配置される。ヘッド4には光源ユニット40が内蔵される。光源ユニット40の構成を図3、図4、図5に示す。光源ユニット40は全体として薄型の円盤状の外観を有する。内部構成として、光源ユニット40は放熱板5と、実装基板6と、拡散反射シート7と、封止部材8と、導光板9と、拡散カバー10と、反射部材11と、複数のビスBとを有する。
(i)放熱板5
放熱板5は光源ユニット40における基台であり、実装基板6のLED61の駆動により生じた熱を放熱する。放熱板5の材料としては、一例として鉄やアルミニウム等の熱容量に優れる金属材料が挙げられる。放熱板5は、実装基板6との対向面(図3の紙面上面)の中央に配された凸部51と、凸部51の周囲に配された平坦部50とを有する。凸部51には、実装基板6の基板60が挿通され、且つ拡散反射シート7が配置される。平坦部50には実装基板6が配置される。平坦部50の周囲には複数の雌ネジ52が互いに間隔をおいて配置される。
(ii)実装基板6
実装基板6は、基板60と、複数のLED61と、コネクタ62と、配線63とを有する。
コネクタ62は基板60の上面60Aに実装され、各LED61と配線63とを電気接続する。コネクタ62はPP(ポリプロピレン)やPE(ポリエチレン)等の樹脂材料を用いた射出成形品で構成される。コネクタ62の内部には不図示の導電部材が配される。
尚、照明装置1では、コネクタ62を用いずに配線63を配線パターンに直接電気接続することもできる。
(iii)拡散反射シート7
拡散反射シート7は、導光板9から戻ってきたLED61の光を、再度、前方へ反射させて出射光とする。拡散反射シート7は、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)等の樹脂材料に白色顔料を混合したシートである。
(iv)導光板9
導光板9は、LED61の出射光を板内の全体に導光し、面発光として外部に出射させる。導光板9は、一定の屈折率を有する樹脂材料、例えばPC(ポリカーボネート)やPMMA(ポリメタクリル酸メチル)樹脂等のアクリル樹脂に拡散材を分散させてなる。導光板9は一例として円盤状であり、主面部90と、周縁部91と、フランジ部92と、溝部93とを有する。導光板9は拡散反射シート7を介し、実装基板6の表面上に、LED61と重なるように配置される。
フランジ部92は周縁部91の周囲全体に存在し、基板60の上面60Aに重ねて配置される。
(v)封止部材8
封止部材8は、導光板9の周縁部91の外周において、実装基板6及び導光板9の間と、導光板9及び反射部材11の間とをそれぞれ閉塞し、且つ各LED61を囲繞するように配置される。これにより、基板60の上面60A上の各LED61の雰囲気Qを外気と遮断する。封止部材8は一例としてガスケットであり、より具体的にはOリングである。ガスケットの材料としては公知のエラストマー材料や樹脂材料を用いることができる。例えばニトリル系ゴム、シリコーン系ゴム、アクリル系ゴム、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフッ素系ゴム、スチロールゴム、EPDM(少量のジエンモノマーを含むエチレンプロピレンゴム)等のエチレンプロピレン(EP)ゴム、スチレンブタジエン(SB)ゴム等を挙げることができる。封止部材8は、サイズ例として線径が2mmの円形断面形状を有し、内径が導光板9の溝部93の径よりやや小さい無端環状に構成される。封止部材8は、導光板9の周縁部91の外周にある溝部93に対し、無理ばめ状態で嵌着される。この状態で封止部材8は、導光板9と反射部材11と実装基板6の基板60の上面60とに密着している。
(vi)拡散カバー10
拡散カバー10は、導光板9の主面部90より入射されるLED61の出射光を均一に拡散させ、輝度ムラの少ない面発光とする。拡散カバー10は、例えばアクリル等の樹脂材料で構成され、導光板9の主面部90の上面90Aに重ねて配置される。拡散カバー10はLED61の発光を調色する目的で、例えば青色に着色することができる。拡散カバー10を青色にすると、LED61の発光成分より黄色成分を除去できる。
(vii)反射部材11
反射部材11は、導光板9の周縁部91より外部に漏れた光を、再度、導光板9に反射して面発光に利用可能とする。また反射部材11は、光源ユニット40において、放熱板5との間で、実装基板6、拡散反射シート7、封止部材8、導光板9、拡散カバー10を積層した状態で保持する手段(前面カバー)としても用いられる。反射部材11は実装基板6の上面60Aにおいて、導光板9の外周を囲繞し、且つ、周縁部91を覆うように配置される。
開口110は拡散カバー10からの出射光を外部に照射する。
各貫通孔111は放熱板5の雌ネジ52と重なる位置に形成され、貫通孔111を介して雄ネジBが雌ネジ52と螺合される。これにより反射部材11が放熱板5と固定される。
反射部材11には図4、図5に示すように、開口110の周縁における反射部材11の裏面に反射部113が存在する。反射部113は導光板9の周縁部91に合わせた曲面形状を有し、周縁部91と対向配置される。
反射部113の外周には、封止部材8を挟んで導光板9の溝部93と対向する位置に溝部114が存在する。溝部114には溝部93から露出している封止部材8の一部が嵌着される。図5に示すように、溝部93、114よりはみ出た封止部材8の残余部分は、光源ユニット40の厚み(Z)方向に露出している。このため、貫通孔111を介して雄ネジBを雌ネジ52に締め込むと、導光板9が封止部材8を介して実装基板6を押圧し、封止部材8は基板60の上面60Aと密着する。これにより、実装基板6と反射部材11との間と、反射部材11と導光板9の外周との間との交点において、導光板9と実装基板6とに密着してLED61を取り囲むように封止部材8が配置される。一方、雄ネジBの締め込みに伴って、封止部材8が基板60を下方に押圧し、基板60の下面60Bが放熱板5の平坦部50の表面に圧接されて密着する。これにより光源ユニット40では、LED61の雰囲気Qが外気と遮断されている。
(照明装置1の効果について)
照明装置1では、以下の諸効果を期待することができる。
図6に示すように、照明装置1において、封止部材8は、溝部114内における領域M1で反射部材11と密着し、溝部93内における領域M2で導光板9と密着し、上面60A上における領域M3で基板60と密着している。さらに雄ネジBを雌ネジ52に締め込むことにより、基板60の下面60Bにおける領域M4(ここでは下面60Bの全面領域)で、基板60が放熱板5の平坦部50と面接触している。
さらに照明装置1では、図6に示すように、実装基板6と反射部材11との間と、反射部材11と導光板9の外周との間との交点に封止部材8を配置する。
このため、外気の侵入経路R1、R3を閉塞するために、複数の封止部材8を光源ユニット40の別々の箇所に配置する必要がない。
[導光板9による導光効果]
照明装置1の駆動時には、図7に示すように、LED61から出射された光L1、L2が、周縁部91の下方より導光板9の板内に入射される。光L1、L2は周縁部91及び反射部113において正反射され、主面部90側に導光される。光L1、L2は拡散反射シート7において反射され、その後、光L1、L2は主面部90から外部に出射される。光L1、L2は拡散カバー10において拡散され、照明光となる。
また照明装置1では、発光面である拡散カバー10と、LED61の実装面である基板60の上面60Aとを重ねて配置することにより、光路が短縮化されている。このため、光源ユニット40を良好にコンパクト化・薄型化することができる。
以下、本発明の別の実施の形態について、実施の形態1との差異を中心に述べる。
<実施の形態2>
図8は実施の形態2に係る照明装置の光源ユニット40Aにおける、導光板9A周辺の拡大断面図である。実施の形態2では実施の形態1と異なる点として、矩形断面を有する封止部材8Aを用いる。封止部材8Aは、一例として、エラストマー材料からなるパッキンである。導光板9Aと反射部材11Aとは、実施の形態1の導光板9と反射部材11と共通の基本構造を有するが、封止部材8Aの形状に合わせた溝部93A、114Aをそれぞれ有する点が異なる。
<その他の事項>
上記各実施の形態では、円盤状の光源ユニット40、40Aを示したが、光源ユニット40、40Aは円盤状に限定されず、例えば矩形状(長方形等)や多角形状、長楕円状であってもよい。この場合、導光板9の形状も円盤状に限定されず、光源ユニット40、40Aの形状に合わせて矩形状や多角形状としてもよい。また、ベース2の形状も限定されず、例えば円筒形状、多角筒形状、円柱状、多角柱状、円錐状、多角錐状、ドーム状やハート側等の不定型状のいずれかであってもよい。
光源ユニット40において、周縁部91と反射部113とが十分に近い位置にあると、周縁部91付近における光の反射効率が上がるため望ましい。具体的に周縁部91と反射部113とは、互いに密着しているか、0.5mm以内(特に0.3mm以内)の距離で近接配置されていることが好適である。
本発明で用いる半導体発光素子はLEDに限定されない。本発明の半導体発光素子としては、その他の半導体発光素子を用いることも可能である。例えば、有機EL(Electro―Luminescence)素子、LD(Laser Diode)等を単独、或いは複数組み合わせて用いてもよい。
導光板9において、フランジ部92は必須ではなく、これを省略してもよい。この場合、溝部93は周縁部91の外周に直接設けることができる。
封止部材8、8Aとしては、Oリング等のガスケットまたはパッキンで構成する他、シーリング材、コーキング剤、充填剤等のいずれかを用いることができる。充填剤としては、熱硬化性樹脂材料、エネルギー線硬化性樹脂材料、シリコーン樹脂材料、エポキシ樹脂材料、エラストマー材料の少なくともいずれかを含むものを使用できる。
本発明の効果は、光源ユニット40内の基板60と導光板9との間に封止部材8を配置することにより得られる。このため、光源ユニット40の外観形状や、光源ユニット40を内蔵するアームの形状を変更しても本発明の効果を期待できる利点を有する。
1、1x 照明装置
2、2x ベース
3、3x アーム
4、4x 照明部
5 放熱板
6 実装基板
7 拡散反射シート
8、8A 封止部材
9、9A 導光板
10 拡散カバー
11、11A 反射部材
40、40A 光源ユニット
90 主面部
91 周縁部
92、92A フランジ部
93、93A 導光板の溝部
113 反射部
114、114A 反射部材の溝部
Claims (11)
- 基板と、前記基板の表面に実装された半導体発光素子とを有する実装基板と、
前記基板の表面上に前記半導体発光素子と重なるように配置され、前記半導体発光素子の出射光を導光する導光板と、
前記基板の表面上に前記導光板の外周を囲繞するように配置され、前記半導体発光素子の出射光を反射する反射部材とを有し、
前記実装基板と前記反射部材との間と、前記反射部材と前記導光板の外周との間との交点において、前記導光板と前記実装基板とに密着して前記半導体発光素子を取り囲むように、封止部材が配置されている
ことを特徴とする、照明装置。 - 前記封止部材はパッキンまたはガスケットである
請求項1に記載の照明装置。 - 前記導光板は前記実装基板との対向位置に溝部を有し、
前記封止部材は前記溝部に嵌着されている
請求項1または2に記載の照明装置。 - 表面に前記実装基板が配置された基台をさらに備え、
前記実装基板は前記基台の表面と気密に密着され、且つ厚み方向に貫通された孔を有し、
前記導光板と前記基台との間において、前記実装基板の孔の内部が前記半導体発光素子の周囲の雰囲気と連通している
請求項1〜3のいずれかに記載の照明装置。 - 前記反射部材は前記導光板の周縁部を覆い且つ前記基台と固定され、
前記反射部材と前記基台との間において、前記導光板が前記封止部材を介して前記実装基板を押圧することにより、前記実装基板の前記基台との対向面が前記基台の表面に圧接されている
請求項4に記載の照明装置。 - 前記基板の表面には、複数の前記半導体発光素子が環状の素子列をなすように実装され、
前記封止部材は、前記環状の素子列の外周に存在する
請求項1〜5のいずれかに記載の照明装置。 - 前記実装基板と前記導光板の各外周はともに円形であり、
前記周縁部は半放物線状の断面形状を有する
請求項5に記載の照明装置。 - 前記反射部材は、前記封止部材が嵌着される溝部を有する
請求項1〜7のいずれかに記載の照明装置。 - 前記導光板の上面に積層されて前記半導体発光素子の発光を拡散する拡散板をさらに有する
請求項1〜8のいずれかに記載の照明装置。 - 前記導光板と前記実装基板とを平面視する際、
前記半導体発光素子の直上に前記導光板の周縁部が位置している
請求項5又は7に記載の照明装置。 - 台座部と、前記台座部に取り付けられ、前記実装基板と前記導光板と前記封止部材と前記反射部材とを支持するアームとを有する
請求項1〜10のいずれかに記載する照明装置。
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