JP6740887B2

JP6740887B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP6740887B2
Application number: JP2016239754A
Authority: JP
Inventors: 永樹河野; 徳文服部
Original assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2020-08-19
Anticipated expiration: 2036-12-09
Also published as: JP2018097984A

Description

本発明は、照明装置に関する。

基板表面に実装するタイプのＬＥＤを備えた照明装置の例として、特許文献１（特開２０１１−２４９７３０号公報）に記載のＬＥＤユニット挙げることができる。このＬＥＤユニットは、ＬＥＤの光放出側に配置され、カバーの筒状部に収容される凸レンズを用いている（特許文献１の段落［０００９］、［００２２］、図７、図９等参照）。凸レンズは、ＬＥＤが出射した光を受け取り、その光をカバーの筒状部の開口から外側へと放出する。

特開２０１１−２４９７３０号公報

特許文献１の技術は、ＬＥＤが出射する光を、肉厚のレンズである凸レンズを介してカバーの筒状部の外側へと放出するものであるが、特許文献１の図９に示すように、凸レンズの先端の位置と筒状部の先端の位置とがほぼ横並びであり凸レンズの先端が筒状部の開口において露出している。そのため、凸レンズが外部から傷を受けやすいという問題がある。また、凸レンズ自体の部品費が高いため、装置全体の製造コストを低減する妨げとなる可能性がある。
本発明は上記課題に鑑み、基板表面に実装されたＬＥＤから出射された光を、凸レンズ等の肉厚のレンズを利用することなく、ケースの筒状部の開口の外側へ放出する構成を備えた照明装置を提供することをその目的の一つとする。

本発明の発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、以下のように本発明の各局面に想到した。
すなわち、本発明の第１の局面に係る照明装置は、筒状部を有するケースと、均一の厚さを有するレンズ部を有するレンズユニットと、基板に実装されるＬＥＤと、を有し、レンズ部は筒状部の内側であって筒状部の先端よりも奥側に位置する、照明装置である。これによれば、レンズ部を薄型のものとすることができるとともに、レンズ部が筒状部の先端から露出しないため、レンズ部に傷が付くことを防止できる。

また、本発明の第２の局面によれば、上記の照明装置において、レンズ部は、ケースの筒状部の周辺部よりも筒状部の先端の側にある。これにより、レンズ部を筒状部に挿入する構成とすることができ、もって、レンズ部を含むレンズユニットはケースにより安定的に保持され得る。
また、本発明の第３の局面によれば、上記の照明装置において、レンズユニットはレンズ部から基板側へ延びる裾部を有し、レンズユニットの裾部はケースと基板の間に挟持される。これにより、レンズユニットを安定的に保持することができる。

また、本発明の第４の局面によれば、上記の照明装置において、ケースはリブを有し、レンズユニットはリブが嵌合する凹部を有する。これにより、リブはケースの剛性を確保する機能に加えてレンズユニットの位置決めの機能をも有する。これにより、製品の性能のばらつきを抑制することができる。
また、本発明の第５の局面によれば、上記の照明装置において、リブはケースの他の部分と比べて、より基板に対して近接している。これにより、リブによりケースの剛性を確保するとともに基板の位置決めを行うことができる。また、同じリブによりレンズユニットと基板の両方の位置決めを行うことで、製品の性能のばらつきをより効果的に抑制することができる。
また、本発明の第６の局面によれば、上記の照明装置において、ケースの筒状部の先端の内側の縁が面取りされている。これによれば、筒状部の奥側に配置されるレンズ部から放出される光の照射範囲を広くすることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る照明装置の平面図である。図２は一実施形態に係る照明装置の立面図である。図３は図１の照明装置を一点鎖線に沿って切断したものを矢印ＩＩＩの方向に見た部分断面図である。図４は、図３中の一点鎖線ＩＶにより囲む照明装置の要部の断面を示す断面図である。図５は、一実施形態の照明装置のケースの裏側を示す図である。図６は、図５のケースのＶＩ−ＶＩ断面図である。図７は、図５のケースに対してレンズユニットを収納した状態を示す図である。図８は、図７のケースに対して、更に基板を収納した状態を示す図である。図９は、一実施形態の比較例による照明装置の要部を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の一実施形態に係る照明装置について説明する。図１は本実施形態に係る照明装置１の平面図であり、図２は照明装置１の立面図であり、図３は図１の照明装置１を一点鎖線に沿って切断したものを矢印ＩＩＩの方向に見た部分断面図である。図１〜３に示す様に、照明装置１はＬＥＤ１０と、ＬＥＤ１０の光放出側に配置されるレンズユニット２０と、ＬＥＤ１０が表面に実装される基板３０と、ＬＥＤ１０、レンズユニット２０、基板３０を収納するケース４０と、ケース４０の裏側に取り付けられるカバー５０とを有する。ＬＥＤ１０としては、ＳＭＤタイプ（表面実装型）としてパッケージングされたＬＥＤ素子を用いる。

（ＬＥＤ１０）
白色発光のＬＥＤ１０として、発光素子からの光とそれによって励起される蛍光体からの光との混色によって白色光が得られるものを採用する。このような発光素子の例として、青系の発光素子と、当該発光素子の光を受けて黄系〜黄緑系の蛍光を発する蛍光体とを用いたＬＥＤ１０を挙げることができる。紫系の発光素子を使用することもできる。この場合には、黄系〜黄緑系の蛍光を発する蛍光体に加えて、発光素子の光によって青系の蛍光を発する蛍光体を用いることが好ましい。青系成分を補うことで、より好ましい白色光が得られるからである。蛍光体の種類は特に限定されず、有機系、無機系を問わず用いることができる。

（レンズユニット２０）
図４は、図３中の一点鎖線ＩＶにより囲む照明装置１の要部の断面を示す断面図である。図示する様に、レンズユニット２０は厚さが一定の平坦な円盤の形状を有するレンズ部２１と、レンズ部２１の外縁の全周から裾状に垂れるように基板３０側に向かって広がる裾部２２とを有し、全体としてキャップ状の形状に形成されている。裾部２２は基板３０に接する平坦部２２１と、レンズ部２１と平坦部２２１とを繋ぐ斜面部２２２とを有する。ＬＥＤ１０とレンズユニット２０は、ＬＥＤ１０の光軸がレンズ部２１の光入射面と略直交するように配置される。レンズ部２１はケース４０の有する筒状部４１に挿入されている。筒状部４１は開口を有しており、ＬＥＤ１０からレンズ部２１へ入射しレンズ部２１から放出される光が筒状部４１の開口から外部へ放出されるようになっている。裾部２２がケース４０と基板３０の間に挟持されることでレンズユニット２０の位置決めがされるものとしてもよい。レンズユニット２０はポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の透明な樹脂からなる。

（ケース４０）
ケース４０は不透明な合成樹脂（ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ＰＣ−ＡＢＳ等）からなる。図５は、ケース４０の裏側（図１の平面図とは反対の側）を示す図である。図示するように、ケース４０は裏側に開口を有することで、レンズユニット２０と、ＬＥＤ１０が実装された基板３０と、カバー５０とをこの順にケース４０に対して一方向に収納することができる。ケース４０は側壁を有し、側壁の内側には、側壁の剛性を確保し、側壁が倒れることを防止するための複数のリブ４２、４３が形成されている。複数のリブ４２、４３のうち、筒状部４１の反対側面の近傍に設けられる向かい合う一対のリブを符号４２により示す。図６は、図５のケースのＶＩ−ＶＩ断面図である。図示する様に、リブ４２はそれぞれ幅が広い第１部分４２１と、幅が狭い第２部分４２２とを有することで階段状に形成されている。これにより２つのリブ４２が向かい合う距離は、第１部分４２１同士の間よりも第２部分４２２同士の間の方が広くなっている。

図７は、図５のケース４０に対してレンズユニット２０を収納した状態を示す図である。図示する様に、レンズユニット２０の裾部２２（本例では特に、平坦部２２１）の外縁には複数（本例では２つ）の凹部２３が形成されており、ケース４０の各リブ４２の第１部分４２１の側面が対応する凹部２３に嵌合するようになっている。これによりレンズユニット２０の位置決めを行うことができる。
図８は、図７のケース４０に対して、更に基板３０を収納した状態を示す図である。図示する様に、各リブ４２の第２部分４２２の側面が基板３０の縁に接することで、基板３０の位置決めを行うことができる。図３、図８において符号３１は外部機器との接続のための端子を示す。

このように、リブ４２は、ケース４０の側壁の剛性を確保する機能を有するとともに、レンズユニット２０および基板３０の位置決めをする機能も有する。また、同じリブ４２によりレンズユニット２０とＬＥＤ１０が搭載された基板３０との両方の位置決めを同時に行うことで照明装置１の配光を精度よく制御できる。こうして、製品ばらつきを抑えて照明装置１の安定した製造を行うことができる。
（カバー５０）
カバー５０は不透明な合成樹脂（ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン共重合体（ＡＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ＰＣ−ＡＢＳ等）からなり、両側の外側面に一対の係合突起５１を有し、係合突起５１がケース４０の側壁に形成された対応する係合孔４４に嵌合することでカバー５０がケース４０に対して取り付けられる。ケース５０は、基板３０を押圧するための複数の押圧突起５２を有する。

表面実装型のＬＥＤから出射される光をレンズを介してケースの筒状部の開口から放出する構成において、光の照射範囲を広くするためには、図９（Ａ）の比較例に示すように、ケース４０’の筒状部４１’の開口の縁まで達するか、あるいは、開口から突出する程度に肉厚のレンズ部２１’を有するレンズユニット２０’を用いることが考えられる。しかしながら、図９（Ａ）のような肉厚のレンズ部２１’を有するレンズユニット２０’は従来技術の説明において述べたようにレンズ部２１’の表面が露出しているため外部から傷を受けやすいという問題に加え、部品費が高くなるという問題もある。更には、図９（Ａ）のような肉厚のレンズ部２１’を有するレンズユニット２０’は成形が比較的難しく、図９（Ｂ）のようにレンズユニット２０’の成形の際、肉厚のレンズ部２１’にひけが生じる可能性がある。そうすると、照明装置の配光性能が劣化したり、発光色にむらが生じたりする原因となり得る。
なお、本明細書において「レンズ部が肉厚である」とは、レンズ部の厚さが１．５ｍｍ以上の場合をいうものとすることができる。あるいは、本明細書において「レンズ部が肉厚である」とは、レンズ部の厚さがレンズユニットのレンズ部以外の部分の平均的な厚さの数倍程度（例えば、１．５倍〜４．５倍程度）である場合を指すものとすることができる。図９（Ａ）の例では、レンズ部２１’の厚さがレンズユニット２０’のレンズ部２１’以外の部分である裾部２２’の平均的な厚さの約３倍となっている。

そこで本実施形態においては、肉厚のレンズ部２１’に代えて、図３等に基づき説明したような厚さが均一の、肉厚ではない（すなわち、裾部２２と略同一の厚さを有する）レンズ部２１を有するレンズユニット２０を用いる。レンズ部２１が肉厚ではないため部品費を低減でき、しかも、肉厚のレンズ部２１’の成形時に問題となっていたようなひけの発生が抑制されるため、照明装置１の発光色にむらが生じることを抑制できる。更には、図３に示す様に、レンズ部２１をケース４０の筒状部４１の内側であって筒状部４１の先端よりも奥側に配置することで、レンズ部２１が外部から傷を受けることを効果的に防止できる。ただし、レンズ部２１はケース４０の筒状部４４の周辺部よりも筒状部４４の先端側に位置するようにして、レンズ部２１が筒状部４４に挿入される構成としている。

図９（Ａ）のようにレンズの光放出側の面を筒状部４１の開口から露出させる場合と比べて、本実施形態のようにレンズ部２１の光放出側の面を筒状部４１の内側であって筒状部４１の先端よりも奥側に配置すると、筒状部４１による光の遮蔽の影響により照明装置１の光の照射範囲が狭くなる可能性がある。そこで、本実施形態の構成、すなわち、ＬＥＤ１０が表面実装型であり、レンズ部２１が肉厚ではなく筒状部４１の内側かつ奥側に配置され、筒状部４１の開口から光を放出する構成において、筒状部４１による光の遮蔽の影響を少なくして光の照射範囲を広くし、かつ、発光色のむらを抑制するための条件を実験により求めた。その一例を本発明の実施例として以下に示す。実施例の条件中の符号（ア）〜（エ）で示す諸元の対応箇所を図４において（ア）〜（エ）によりそれぞれ示す。

（実施例）

ＬＥＤ１０とレンズ部２１の距離（ア）：１．１６ｍｍ
レンズ部２１の厚さ（イ）：１．０ｍｍ
レンズ部２１の屈折率：１．５９
（レンズユニット２０の材質：ポリカーボネート樹脂（ＰＣ））
筒状部４１の先端からレンズ部２１までの距離（ウ）：１．６ｍｍ
筒状部４１の開口内周縁の面取り（エ）：Ｃ０．４

以上の条件に基づく実施例によれば、照明装置１の好適な配光性能が得られるとともに、発光色のむらを好適に抑制することができた。なお、更なる配光性能の向上と発光色むらの抑制のため、上記実施例の条件に加えて、レンズ部２１にシボ加工を施したり拡散材を分散させたりしてもよい。

本発明は上記発明の実施形態やその変形例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。

１照明装置
１０ＬＥＤ
２０レンズユニット
２１レンズ部
２２裾部
２２１平坦部
２２２斜面部
２３凹部
３０基板
３１端子
４０ケース
４１筒状部
４２リブ
４２１第１部分
４２２第２部分
４３リブ
４４係合孔
５０カバー
５１係合突起
５２押圧突起

Claims

照明装置であって、
筒状部を有するケースと、
均一の厚さを有するレンズ部を有するレンズユニットと、
基板に実装されるＬＥＤと、を有し、
前記レンズユニットは、前記レンズ部から前記基板側へ延びる裾部を有し、
前記裾部は、前記ケースの筒状部と前記基板との間に挟持され、且つ前記基板に接する平坦部と、前記レンズ部と平坦部とを繋ぐ斜面部とを有し、
前記レンズ部は、前記ケースの前記筒状部の内側であって、前記筒状部の先端よりも奥側であり且つ前記筒状部の周辺部よりも前記筒状部の先端側に位置する、照明装置。
前記ケースはリブを有し、
前記レンズユニットの前記裾部の平坦部は、前記リブが嵌合する凹部を有する、請求項１に記載の照明装置。
前記リブは前記ケースの他の部分と比べて、より前記基板に対して近接している、請求項２に記載の照明装置。
前記ケースの前記筒状部の先端の内側の縁が面取りされている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。