JP6440059B2

JP6440059B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6440059B2
Application number: JP2014134994A
Authority: JP
Inventors: 朋広太田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-06-30
Filing date: 2014-06-30
Publication date: 2018-12-19
Anticipated expiration: 2034-06-30
Also published as: JP2016012544A

Description

本発明は、照明装置に関し、より具体的には、基板に実装された発光素子を光源とする照明装置に関する。

従来、発光素子が実装された基板と、基板に熱的に接続される放熱部材とを備える照明装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

上記の照明装置において、放熱部材に対する基板の位置決めは、例えば基板が嵌め込まれる凹部や基板の外周を囲む凸部といった、放熱部材に設けられた凹凸により達成されていた。

特開２０１２−１０４２５７号公報

しかしながら、上記構成では、特定の寸法形状の基板に対しては位置決めとして機能する凹凸が、別の寸法形状の基板に対しては位置決めとして機能しない。従って、寸法形状の異なる複数種類の基板に対して１種類の放熱部材を流用することができず、放熱部材用の金型等を基板の種別ごとに用意する必要があった。これにより、それぞれ基板の寸法形状が異なる複数種類の照明装置の全体としての製造コストが高くなっていた。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、基板の大きさが異なる場合であっても放熱部材の流用が可能な照明装置を提供することにある。

本発明の照明装置は、発光素子が実装された基板と、前記基板に対して熱的に接続される放熱部材と、前記放熱部材に対して固定される取付部材とを備え、前記取付部材は、前記放熱部材により一方の開口を閉塞される貫通孔である位置決め孔を有し、前記基板は、その外周面の全面が前記位置決め孔の内周面と対向するように前記位置決め孔内に嵌め込まれることによって位置決めされ、前記位置決め孔は、前記基板よりも大きい寸法形状を有することを特徴とする。

基板の大きさが異なる場合であっても放熱部材の流用が可能である。

本発明の実施形態に係る照明装置を示す分解斜視図である。上記の照明装置を示す断面図である。上記の照明装置を示す斜視図である。上記の照明装置において反射板と透光カバーとが取り外された状態を示す斜視図である。上記の照明装置において反射板と透光カバーと放熱部材とが取り外された状態を示す斜視図である。上記の照明装置におけるホルダと端子板とを示す斜視図である。

本発明の照明装置は、図１に示すように、発光素子１０が実装された基板１１と、基板１１に対して熱的に接続される放熱部材２と、放熱部材２に対して固定される取付部材３とを備える。取付部材３は、放熱部材２により一方の開口を閉塞される貫通孔である位置決め孔３１０を有する。基板１１は、位置決め孔３１０の内周面によって位置決めされる。

上記の照明装置において、取付部材３に固定されて位置決め孔３１０からの基板１１の脱落を阻止するホルダ６を備え、取付部材３は、ホルダ６を位置決めするホルダ位置決め部３６を有することが望ましい。

上記の照明装置において、放熱部材２と取付部材３とには、互いに凹凸係合して位置決めする位置決め部（位置決め凸部３５、位置決め凹部２１２）が設けられていることが望ましい。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の照明装置は、図１及び図２に示すように、発光素子１０が実装された基板１１と、基板１１に対して熱的に接続される放熱部材２とを備える。

以下、上下方向は図１を基準として説明する。なお、上記方向は説明の便宜上定義するものであって、実際の使用状態での方向とは必ずしも一致しない。

基板１１は、厚さ方向を上下方向に向けた矩形平板である。発光素子１０は例えば発光ダイオードであって、基板１１において上方に向けられた実装面の中央部に実装されている。発光素子１０の放熱のため、基板１１の材料としてはなるべく熱伝導率が高い材料が用いられることが望ましい。具体的には、基板１１としては例えばセラミック基板や金属ベース基板が用いられる。また、基板１１の実装面の互いに対角に位置する２箇所にはそれぞれ発光素子１０の１個ずつの電極に電気的に接続された端子１２が設けられている。すなわち、上記の端子１２間に電圧を印加されることで、発光素子１０は通電されて発光する。

放熱部材２は、例えばアルミダイカストからなり、厚さ方向を上下方向に向けた円板形状の本体部２１と、厚さ方向を互いに平行として本体部２１の下面からそれぞれ突出する複数個（図２では８個）の放熱フィン２２とを有する。基板１１は、非実装面（下面）を、放熱部材２の本体部２１の上面の中央部に対して熱的に接続されている。熱的な接続は、密着により達成されてもよいし、シリコーングリス（いわゆる放熱グリス）等の適宜の媒体を介して達成されてもよい。

また、本実施形態は、図３に示すように、放熱部材２に対して固定される取付部材３と、取付部材３に対して固定され発光素子１０の光を配光する反射板４と、透光性を有する材料からなり反射板４に固定される透光カバー５とを備える。反射板４は全体として軸方向を上下方向に向けた筒形状であって、一方（下側）の開口を取付部材３の本体部３１によって閉塞され、他方（上側）の開口を透光カバー５によって閉塞される。

取付部材３は、例えばポリブチレンテレフタラート（ＰＢＴ：Ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のような樹脂からなり、厚さ方向を上下方向に向けた円板形状の本体部３１を備える。本体部３１の上面には、それぞれ本体部３１と同心であって外径が本体部３１の外径よりも小さい円筒形状の一部を構成する複数個の円弧形状の周壁部３２が設けられている。

反射板４は、軸方向を上下方向に向けた筒形状であって発光素子１０を囲む内筒部４１と、内筒部４１と同軸の円環形状であって内周端を内筒部４１の上端に連結された連結部４２と、連結部４２の外周端から上方に突出する円筒形状の先筒部４３とを有する。内筒部４１の内周面と、連結部４２の上面と、先筒部４３の内周面とは、発光素子１０の光に対する反射率を高めるように例えば白色に塗装されている。また、発光素子１０の光を上方へ配光するために、内筒部４１の内周面は上方に向かって内径を大きくするように傾斜し、連結部４２の上面は外周に向かって上方へ傾斜している。さらに、反射板４は、内筒部４１と同心の円筒形状であって上端を連結部４２の下面に連結され内径が周壁部３２の外径よりも僅かに大きく周壁部３２を囲む外筒部４４を有する。外筒部４４において、径方向の両端部には、それぞれ径方向に貫通する貫通孔である結合穴４４０が設けられている。また、取付部材３において、本体部３１の径方向の両端付近には、それぞれ、上端部を本体部３１に対して径方向に変位させるように弾性変形可能な結合片３３が設けられている。さらに、各結合片３３の先端部（上端部）には、径方向の外向きに突出する結合爪３４が設けられており、各結合穴４４０にそれぞれ結合爪３４が係入することで反射板４と取付部材３とは互いに結合する。

透光カバー５は、例えばアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂のように透光性を有する（つまり発光素子１０の光を透過させる）材料からなり、全体として反射板４の先筒部４３と同等の外径を有する円板形状となっている。透光カバー５は図１〜図３のようにフレネルレンズ５０と一体化されていてもよいし、１個乃至複数個の球面レンズと一体化されていてもよいし、レンズ状の構造を有さない平板状であってもよい。また、透光カバー５は、粒子状物質の拡散や粗面化等の適宜の加工により、発光素子１０の光を拡散させるように構成されていてもよい。さらに、透光カバー５は、光学フィルタとしての機能を付与されていてもよい。具体的には、透光カバー５は、光の波長を変換する蛍光体や、特定の波長域の光（例えば紫外光）に対する吸収率が比較的に高い物質を含んでいてもよい。

透光カバー５の径方向の両端には、それぞれ、結合凹部５１が設けられている。また、反射板４において、先筒部４３の上端の径方向の両端部には、それぞれ、上端部を先筒部４３に対して径方向に変位させるように弾性変形可能な結合片４５が設けられている。さらに、各結合片４５の先端部（上端部）には、径方向の内向きに突出する結合爪４６が設けられており、各結合凹部５１にそれぞれ結合爪４６が係入することで透光カバー５と反射板４とは互いに結合する。

また、取付部材３の本体部３１の中央部には、上下方向に貫通する貫通孔であって基板１１よりも僅かに大きい寸法形状を有する位置決め孔３１０が設けられている。基板１１は、位置決め孔３１０に嵌め込まれることで、位置決め孔３１０の内周面により取付部材３に対して位置決めされる。位置決め孔３１０の下側の開口は放熱部材２の本体部２１によって閉塞されるから、基板１１が取付部材３の下方に脱落することはない。

さらに、本実施形態は、位置決め孔３１０の上方への基板１１の脱落を阻止する２個のホルダ６を備える。各ホルダ６はそれぞれ例えば樹脂のような絶縁材料からなる。図４に示すように、各ホルダ６は、それぞれ頭部を上方に向けた１本ずつのねじ８１により、取付部材３とともに放熱部材２にねじ止め固定される。具体的には、各ホルダ６と、取付部材３の本体部３１において位置決め孔３１０を挟む２箇所とには、それぞれねじ８１が挿通されるねじ挿通孔６１，３１１が設けられている。また、放熱部材２の本体部２１の上面には、上記のねじ８１がねじ込まれるねじ穴２１１が開口している。さらに、図５に示すように、取付部材３の下面には、それぞれ軸方向を上下方向に向けた円柱形状の位置決め部としての位置決め凸部３５が複数個設けられている。また、放熱部材２の本体部２１の上面には、それぞれ上記の位置決め凸部３５が１個ずつ挿入される（つまり凹凸係合する）位置決め部としての位置決め凹部２１２が複数個設けられている。すなわち、各位置決め凸部３５がそれぞれ位置決め凹部２１２に挿入されることで、取付部材３は放熱部材２に対して位置決めされる。なお、図１や図５では位置決め凸部３５及び位置決め凹部２１２はそれぞれ長方形の頂点の配置で４個設けられているが、位置決め凸部３５及び位置決め凹部２１２の個数及び配置は上記に限られない。さらに、位置決め凸部３５の形状も円柱形状に限られず、位置決め凸部３５と位置決め凹部２１２とは相互に凹凸係合して位置決めが達成される形状であればよい。また、凹凸の関係も上記に限られず、例えば放熱部材２の凸部が取付部材３の凹部に係入することで位置決めが達成される構成としてもよい。さらに、取付部材３には、本体部３１の上面から突出する凸部からなり上方から見てホルダ６を囲むことでホルダ６を位置決めする（つまり取付部材３の上面に沿ったホルダ６の回転や平行移動を禁止する）ホルダ位置決め部３６が設けられている。このホルダ位置決め部３６により、取付部材３に対するホルダ６のがたつきが抑えられる。また、各ホルダ６は、それぞれ、ねじ８１が締め付けられた際に基板１１の上面に押し付けられる押さえ部６２を２個ずつ有しており、押さえ部６２が位置決め孔３１０の内周面に当たることによっても、各ホルダ６は取付部材３に対して位置決めされる。各押さえ部６２はそれぞれ基板１１の辺に沿うように細長い形状とされている。また、各ホルダ６において、２個の押さえ部６２の長さ方向は互いに直交しており、各ホルダ６はそれぞれ全体としてＬ字形状となっている。なお、各ホルダ６は、基板１１の上側に位置する押さえ部６２を少なくとも１個有していれば上記のようなＬ字形状に限られず、例えば押さえ部６２を１個のみ有するＩ字形状であってもよい。

また、各ホルダ６には、それぞれ、端子板７が保持されている。各端子板７は、それぞれ、例えば金属のような導電材料からなり、図６に示すように、基板１１に設けられた端子１２に接触導通する基板接触部７０と、電線８２に接触導通する電線接触部７１とを有する。すなわち、電線８２は、端子板７を介して発光素子１０に電気的に接続される。各端子板７は、それぞれ、ホルダ６の下面に開口した収納凹部６０（図２参照）に嵌め込まれることでホルダ６に保持されている。収納凹部６０には、下側の開口のほか、斜め上方に向けられて電線８２が挿入される電線挿入口６００が設けられており、電線接触部７１は電線挿入口６００に挿入された電線８２に対し下面において接触する。また、各端子板７は、それぞれ、Ｕ字形状であって両端を電線接触部７１の一端に連結された連結部７２と、一端を連結部７２の中央部に連結され他端を電線接触部７１の一面に向けた鎖錠部７３とを有する。端子板７は、連結部７２と電線接触部７１との間に形成される開口を電線挿入口６００に連通させる形でホルダ６に保持されている。電線挿入口６００から挿入された電線８２は、鎖錠部７３と電線接触部７１との間に導入され、鎖錠部７３のばね力によって電線接触部７１に押し付けられるとともに、鎖錠部７３の先端が食い込むことによって抜け止め（鎖錠）される。すなわち、端子板７の電線接触部７１と鎖錠部７３とはいわゆる速結端子を構成している。さらに、各端子板７において、電線接触部７１の幅方向の両側には、それぞれ連結凸部７４と被ガイド凸部７５とが設けられている。また、各ホルダ６において、収納凹部６０の内面であって端子板７の電線接触部７１を挟んで互いに対向する内面２箇所には、それぞれ、連結凸部７４が係入する連結穴６０１と、下方に開放されて被ガイド凸部７５が挿入されるガイド溝６０２とが開口している。すなわち、各連結凸部７４がそれぞれ連結穴６０１に係入することで収納凹部６０から下方への端子板７の脱落が防止される。また、端子板７をホルダ６に組み付ける際には、各被ガイド凸部７５がそれぞれガイド溝６０２の内面によってガイドされる。また、各ホルダ６は、それぞれ、ねじ挿通孔６１に挿通されたねじ８１の頭部と電線挿入口６００との間に位置する仕切り部６３を有している。この仕切り部６３によって、ねじ８１と端子板７との間の電気絶縁性が向上している。また、放熱部材２の本体部２１と取付部材３の本体部３１とには、それぞれ、互いに連通して上記の電線８２が挿通される電線挿通孔２１３，３１３が設けられている。

上記構成によれば、基板１１に応じた寸法形状の位置決め孔３１０を有する取付部材３に交換するだけで、それぞれ寸法形状が異なる複数種類の基板１１に対して放熱部材２の流用が可能である。従って、それぞれ基板１１の寸法形状が異なる複数種類の照明装置の全体としての製造コストを低減することができる。

なお、反射板４については、複数種類の基板１１のうち発光素子１０の面積が最大のものに対応した内筒部４１を有する反射板４であれば、複数種類の基板１１に対して流用することができる。ただし、反射板４としては、内筒部４１の下端の開口の寸法形状がなるべく発光素子１０の寸法形状に近い反射板４が用いられることが、光の利用効率の改善のためには望ましい。

また、基板１１の寸法形状が異なる複数通りの場合に一対一に対応して、放熱部材２のねじ穴２１１を複数組設けてもよい。この場合、基板１１の寸法形状に応じたねじ穴２１１を用いることで２個のホルダ６間の距離を変更することができるから、基板１１の寸法形状が異なる複数種類の照明装置に対して各ホルダ６を共用とすることができる。

または、上記のように１個ずつの端子板７を保持した２個のホルダ６を用いる代わりに、２個の端子板７を保持したホルダを１個のみ用いてもよい。この場合、ホルダの形状は、発光素子１０に重ならないように、例えば環形状やＵ字形状とされる。このようにホルダを１個のみ用いれば、基板１１の寸法形状が異なる複数種類の照明装置に対してホルダを流用することができない代わりに、部品点数を削減することができる。

また、位置決め凸部３５の位置を取付部材３の種別（位置決め孔３１０の寸法形状）毎に異ならせてもよい。この場合、放熱部材２には複数組の位置決め凹部２１２が設けられ、これら複数組の位置決め凹部２１２のうち取付部材３の種別に応じた１組の位置決め凹部にのみ位置決め凸部３５が係入する。

さらに、電線８２を弾性的に挟むクリップ状の張力止め部（図示せず）を、取付部材３に設けてもよい。

また、電線挿通孔２１３，３１３を、放熱部材２と取付部材３とに設ける代わりに、例えば反射板４の外筒部４４に設け、電線８２が反射板４から径方向に引き出されるようにしてもよい。

さらに、取付部材３に反射板４を結合させる方法や、反射板４に透光カバー５を結合させる方法としては、上記のような結合爪３４，４６による凹凸係合に代えて、バヨネット式やスクリュー式といった他の周知の方法を用いてもよい。

また、本実施形態では、電線挿入口６００の向きを各ホルダ６で互いに共通とするために、ホルダ６同士、端子板７同士で、形状を互いに異ならせているが、ホルダ６同士、端子板７同士で、それぞれ形状を互いに共通としてもよい。この場合、電線挿入口６００の向きは各ホルダ６で互いにほぼ逆向きとなる。

２放熱部材
３取付部材
６ホルダ
１０発光素子
１１基板
３５位置決め凸部（位置決め部）
３６ホルダ位置決め部
２１２位置決め凹部（位置決め部）
３１０位置決め孔

Claims

発光素子が実装された基板と、
前記基板に対して熱的に接続される放熱部材と、
前記放熱部材に対して固定される取付部材とを備え、
前記取付部材は、前記放熱部材により一方の開口を閉塞される貫通孔である位置決め孔を有し、
前記基板は、その外周面の全面が前記位置決め孔の内周面と対向するように前記位置決め孔内に嵌め込まれることによって位置決めされ、
前記位置決め孔は、前記基板よりも大きい寸法形状を有することを特徴とする照明装置。
前記取付部材に固定されて前記位置決め孔からの前記基板の脱落を阻止するホルダを備え、
前記取付部材は、前記ホルダを位置決めするホルダ位置決め部を有することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
前記放熱部材と前記取付部材とには、互いに凹凸係合して位置決めする位置決め部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の照明装置。