JP6766458B2 - 照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置に関する。

ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）に代表される半導体発光素子は、高温下で発光性能が劣化する。高温下での発光性能の劣化を防止すべく、ＬＥＤを光源とする照明装置は、ＬＥＤが発光により発生させた熱を放熱する機構を有する。

発光素子が発生させる熱を放熱する機構を有する光源ユニットが開示されている（特許文献１）。上記光源ユニットは、発光素子を有する発光部が発光により発した熱をヒートシンクに伝達する一方、配線上に、発光部の他に非発光部を有しており、上記熱を非発光部が放射することで放熱する。

特開２０１４−２０７４１０号公報

しかしながら、特許文献１の光源ユニットは、発光素子の劣化を抑制するために、本来的には発光に必要のない構成を備える。その結果、上記光源ユニットは、構成が複雑になり、製造コスト等の上昇を招くという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制する照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明装置は、基板と、前記基板の中央部分に配置された複数の第一発光素子と、前記基板の中央部分を除く周辺部分に配置された複数の第二発光素子とを備え、前記複数の第一発光素子による単位面積当たりの消費電力は、前記複数の第二発光素子による単位面積当たりの消費電力より小さい。

これにより、照明装置は、基板の中央部分の発光素子による発熱量を小さく抑えることで発光素子の高温化を抑制するとともに、基板の周辺部分の発光素子による発光量を、中央部分の発光素子による発光量より大きくし、照明装置全体として発光量を低下させずに維持する。その結果、照明装置の発光量を維持しながら発光素子の劣化を抑え、設計寿命を長くすることができる。その際、発光に必要のない構成を追加することがなく、製造コストの上昇がなく維持される。このように、本発明に係る照明装置は、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制することができる。

また、前記基板は、前記基板の中央部分を含む第一基板と、前記第一基板に並べて配置された第二基板とを有し、前記複数の第一発光素子は、前記第一基板に配置されており、前記複数の第二発光素子は、前記第二基板に配置されていてもよい。

これにより、照明装置の基板は、並べて配置された複数の基板により構成される。基板には、一般に、発光素子とともに発光素子の発光に必要な部材（例えば回路又はレンズ等）が配置されるものであり、これらの配置には予め設計が必要である。複数の基板を並べて配置する構成とすることで、汎用の基板、他の用途に向けて製造された基板を用いて照明装置が低コストに構成され得る。

また、前記照明装置は、さらに、前記複数の第一発光素子のうちの一部の第一発光素子と、前記複数の第二発光素子の一部の第二発光素子とが直列に接続された回路を複数備え、複数の前記回路は、互いに並列に接続されていてもよい。

これにより、一の回路における発光素子による温度上昇幅及び内部抵抗の変化と、他の回路における発光素子による温度上昇幅及び内部抵抗の変化との差が、中央部分と周辺部分とでそれぞれ個別に回路を形成する場合と比べて抑制される。その結果、回路ごとの輝度の差異が生ずることを抑制することができる。

また、前記複数の第一発光素子、前記複数の第二発光素子、及び、複数の前記回路は、前記基板の中央部分を貫く直線を対称軸として線対称に配置されている、又は、前記基板の中央部分に含まれる点を対称点として点対称に配置されていてもよい。

これにより、照明装置は、発光素子の配置が線対称又は点対称であることにより、照明装置中心付近において発光素子の発熱量を小さく維持しながら、輝度の変化の抑制効果を向上することができる。照明装置の温度上昇によって各回路の抵抗に差が生じると、各回路に流れる電流値の比が変化する。各回路が線対称または点対象に構成されていれば、各発光素子に温度上昇による抵抗の変化が生じても、各回路で同様に抵抗値が変化するので各回路に流れる電流値の比が変化しにくい。その結果、輝度の変化の抑制効果を向上することができる。

また、前記基板の中央部分の単位面積当たりの発光素子の個数は、前記基板の周辺部分の単位面積当たりの発光素子の個数より少なく、前記複数の第一発光素子のそれぞれには、第一レンズが配置されており、前記複数の第二発光素子のそれぞれには、第二レンズが配置されており、前記第一レンズは、前記第二レンズよりサイズが大きくてもよい。

これにより、照明装置は、基板の中央部分及び周辺部分のいずれの発光素子も過度に温度上昇することを抑制しながら、高精度の配光制御を実現する。具体的には、放熱性が相対的に高く、温度が上がりにくい周辺部分では温度がそれほど問題にならないので、発光量を大きくするために単位面積当たりの発光素子数を多くする。一方、放熱性が相対的に低く、温度が上がりやすいことにより発光素子の劣化が問題となり得る中央部分では、光量を犠牲にして温度が上がらないように単位面積当たりの発光素子数を少なくする。これらにより、中央部分及び周辺部分のいずれの発光素子も過度に温度上昇することを抑制することができる。

加えて、照明装置のカバーによって外部への光の照射が遮られる割合が低い中央部分の発光素子に、相対的に大きなレンズを適用することによって、外部に放出されるより多くの光に対し大きなレンズによる高精度な配光制御をすることができる。これにより、照明装置内の限られたスペースで効率的に、照明装置全体としての高精度な配光制御をすることができる。

本発明に係る照明装置は、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の分解斜視図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の上面図である。 本発明の実施の形態に係る基板上の発光素子の配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートのレンズの配置を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る発光素子の電気的接続を示す回路図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの孔の配置及びサイズを示す模式図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの孔の幅と固定部材の幅との第一の説明図である。 本発明の実施の形態に係るレンズシートの孔の幅と固定部材の幅との第二の説明図である。 本発明の実施の形態に係る基板の孔を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る照明装置の使用態様の一例を示す概観図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る照明装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、製造工程、製造工程の順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また、以下の各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。

（実施の形態）
本実施の形態において、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制する照明装置１について説明する。この照明装置１は、例えば、図１１に示されるように、道路を照明する道路照明、又は、街路又は路地を照明する街路灯として用いられる照明装置である。照明装置１の配光特性は、光を照射する対象となる道路又は街路等の形状に適合するように予め定められている。

図１は、本実施の形態に係る照明装置１の外観を示す斜視図である。図２は、本実施の形態に係る照明装置１の分解斜視図である。これらの図を参照しながら照明装置１について説明する。なお、以降の説明において、参照する図に示されたＸＹＺ軸を用いて説明することがある。

照明装置１は、光源が出射する光をＺ軸プラス方向に照射する照明装置である。照明装置１は、電力を供給され、供給された電力により光源が発光することで光を出射する。照明装置１は、配光レンズ（以降、単にレンズともいう）により照射対象に応じた配光特性を実現する。例えば、Ｙ軸方向に長い長尺形状のレンズを採用すると、Ｙ軸方向に長い長尺形状の照射対象（例えば、道路又は街路）を照明するのに適した配光特性を有する。

照明装置１は、前部カバー１０と、レンズシート１２と、基板１４と、発光素子１５と、基台１６と、後部カバー１８とを備える。

前部カバー１０は、後述するレンズシート１２及び基板１４等を照明装置１の光の照射方向側から覆う、照明装置１の筐体の一部であるカバー部材である。前部カバー１０の材質は、樹脂又は軽量の金属である。

レンズシート１２は、発光素子１５が出射する光の配光特性を変化させるレンズ１３を有するシート体である。より具体的には、レンズシート１２は、複数のレンズ１３を有し、レンズシート１２と基板１４とが重ねて配置されるときに、複数のレンズ１３のそれぞれが基板１４に配置された発光素子１５それぞれを覆う位置に配置される。レンズシート１２が有するレンズ１３それぞれのサイズ及び形状は、照明装置１が有する配光特性を達成するように定められたものである。レンズシート１２の材質は、透光性を有する樹脂（アクリル樹脂等）又はガラスである。なお、レンズシート１２が有する複数のレンズ１３は、サイズが大きいほど、高い精度での配光制御を実現し得る。

レンズシート１２は、固定部材１１により基台１６に固定される。レンズシート１２は、固定部材１１が挿通される貫通孔（以降、単に孔ともいう）を複数有し、固定部材１１により基板１４とともに基台１６に固定される。固定部材１１は、固定部材１１の挿入方向に直交する断面の形状が例えば略円形状であり、その具体例はネジである。固定部材１１としてのネジは、基台１６に形成されたネジ穴に螺合されることで、レンズシート１２と基板１４とを共締めする。

なお、レンズシート１２は、単一のシート体であってもよいし、複数のシート体が並べて配置されたものであってもよい。

発光素子１５は、電力を供給されると発光する素子であり、照明装置１の光源としての機能を有する。発光素子１５は、より具体的にはＬＥＤである。発光素子１５は、発光により熱を発し、また、高温下で発光性能が劣化する性質を有する。発光素子１５は、基板１４上に配列されている。基板１４上の発光素子１５の配置などについては後で詳しく説明する。

基板１４は、発光素子１５が配置される板体である。基板１４は、外部からの電力を受け、電力を発光素子１５それぞれに供給する回路を有する。基板１４は、固定部材１１により基台１６に固定される。基板１４は、固定部材１１が挿通される孔を複数有し、固定部材１１によりレンズシート１２とともに基台１６に固定される。基板１４の材質は、例えば、熱伝導度が比較的高い金属、例えば、アルミニウムである。

なお、基板１４は、単一の基板であってもよいし、複数の基板が並べて配置されたものであってもよい。並べて配置された複数の基板により基板１４が構成される場合には、複数の基板それぞれにレンズシートが配置される結果、この配置された複数のレンズシートがレンズシート１２を構成するようにしてもよい。このようにすると、照明装置１が、汎用の基板及びレンズシート、又は、他の用途に向けて設計された基板及びレンズシートを用いて低コストに構成され得る利点がある。

基台１６は、前部カバー１０及び後部カバー１８からなる筐体に固定され、レンズシート１２及び基板１４を支持する支持台として機能する板体である。基台１６の表（おもて）面（Ｚ軸プラス方向側の面）には、レンズシート１２及び基板１４が固定される。基台１６の裏面（Ｚ軸マイナス方向側の面）には、発光素子１５が発光により発する熱を放熱する放熱板（不図示）等が固定される。

後部カバー１８は、レンズシート１２及び基板１４等を、照明装置１の光の照射方向の反対側から覆う、照明装置１の筐体の一部であるカバー部材である。後部カバー１８の材質は、前部カバー１０と同じものを採用し得る。

図３は、本実施の形態に係る照明装置１の上面図である。図３は、照明装置１をＺ軸プラス方向から見た図である。

上記のとおり発光素子１５は発光により熱を発し、また、高温下において発光性能が劣化する。よって、発光により発する熱を適切に放熱することで高温化を抑制することが望まれる。そこで、発光素子１５は、発光により発する熱を適切に放熱することができるように配置されている。

図３に示されるように、レンズを有するレンズシート１２、及び、複数の発光素子１５を有する基板１４が基台１６に固定されている。ここで、複数の発光素子は、基板の中央部分に配置された発光素子による単位面積当たりの消費電力が、基板の周辺部分に配置された発光素子による単位面積当たりの消費電力より小さいという特徴を有する。ここで、「単位面積」とは、各発光素子が配置されている基板における単位面積を意味する。これにより、発光素子１５による発光により発する熱を適切に放熱することができる。以降で図４及び図５を参照しながら詳しく説明する。なお、単位面積当たりの消費電力は、単位面積当たりの発熱量に比例する量であるので、上記特徴は、基板の中央部分に配置された発光素子による単位面積当たりの発熱量が、基板の周辺部分に配置された発光素子による単位面積当たりの発熱量より小さいという特徴であるともいえる。以降において、発光素子による発熱量に着目して説明するが、発光素子の消費電力についても同様の説明が成立する。

図４は、本実施の形態に係る基板１４上の発光素子１５の配置を示す模式図である。図４において、基板１４は、連結された複数の基板２１、２２及び２３により構成されている。ここで、基板２１は、基板１４のうちの中央部分に配置された基板である。また、基板２２及び２３は、基板１４のうちの周辺部分に配置された基板である。基板２１、２２及び２３は、それぞれ、第一基板、第二基板及び第三基板に相当する。

基板２１、２２及び２３には、それぞれ、発光素子２６、２７及び２８が配置されている。ここで、発光素子２６による単位面積当たりの発熱量は、発光素子２７による単位面積当たりの発熱量、及び、発光素子２８による単位面積当たりの発熱量より小さい。ここで、発光素子２６は第一発光素子に相当し、発光素子２７及び２８それぞれは第二発光素子に相当する。

単位面積あたりの発熱量の大小は、発光素子の種別、規格、又は、配置における個数密度等に起因して生ずる。例えば、発光素子が配置される個数密度を相対的に小さくすることで、発光素子２６による単位面積当たりの発熱量を、発光素子２７又は２８による単位面積当たりの発熱量より小さくすることができる。また、発光素子の種別又は規格により発光素子の発熱量が異なる。よって、発熱量が比較的小さい種別又は規格の発光素子を発光素子２６として用いることで、発光素子２６による単位面積当たりの発熱量を、発光素子２７又は２８による単位面積当たりの発熱量より小さくすることができる。

なお、発光素子の単位面積当たりの発熱量は、断熱容器内において気体中又は液体中で発光素子を発光させたときの気体又は液体の温度上昇に基づいて計測され得る。また、発光素子の仕様等の情報からも算出され得る。

図５は、本実施の形態に係るレンズシート１２のレンズ１３の配置を示す模式図である。図５は、発光素子の個数密度の大小により、発光素子２６による単位面積当たりの発熱量を、発光素子２７又は２８による単位面積当たりの発熱量より小さくする場合において、レンズ１３の配光制御の精度を向上し得る構成を示している。

図５に示されるように、複数のレンズ１３について、基板の中央部分に配置された発光素子に配置されたレンズ１３は、基板の周辺部分に配置された発光素子に配置されたレンズ１３よりサイズが大きいという特徴を有する。

レンズシート１２は、連結された複数のレンズシート３１、３２及び３３により構成されている。ここで、レンズシート３１は、基板の中央部分に配置された発光素子を覆う位置に配置されるレンズ３６を有するレンズシートである。また、レンズシート３２及び３３は、それぞれ、基板の周辺部分に配置された発光素子に配置されるレンズ３７及び３８を有するレンズシートである。

レンズシート３１のレンズ３６のサイズは、レンズシート３２のレンズ３７、及び、レンズシート３３のレンズ３８のいずれよりも大きい。これにより、基板１４の中央部分に配置された発光素子の配光制御の精度を高くすることができる。

なお、以降の説明では、基板２２と基板２３とには同一種別の発光素子が配置されており、レンズシート３２とレンズシート３３とには、同一形状かつ同一サイズのレンズが配置されているとして説明する。

次に、基板１４に配置される回路について説明する。この回路は、複数の発光素子１５それぞれの発光輝度の変動を抑制することができる。なお、ここでは、定電流制御された電源装置が出力する直流電流が照明装置１に提供されるものとする。

図６は、本実施の形態に係る発光素子の電気的接続を示す回路図である。

図６に示されるように、照明装置１は、複数の第一発光素子のうちの一部の第一発光素子と、複数の第二発光素子の一部の第二発光素子とが直列に接続された回路を複数備える。すなわち、照明装置１は、発光素子１５の概ね半数が接続された回路４１と、基板１４に配置された発光素子１５のうち回路４１に接続されていない発光素子１５が接続された回路４２とを備える。なお、第一発光素子としての発光素子２６による単位面積当たりの発熱量は、第二発光素子としての発光素子２７による単位面積当たりの発熱量、及び、第二発光素子としての発光素子２８による単位面積当たりの発熱量より小さいことは、前述のとおりである。

具体的には、回路４１には、基板２１に配置された発光素子２６のうち、基板２１の半分（図６ではＹ軸マイナス方向側の半分）の領域に配置された発光素子２６Ａと、基板２２に配置された発光素子２７とが直列に接続されている。また、回路４２には、基板２１に配置された発光素子２６のうち、上記半分を除く残部（図６ではＹ軸プラス方向側の半分）の領域に配置された発光素子２６Ｂと、基板２３に配置された発光素子２８とが直列に接続されている。また、回路４１と回路４２とは並列に接続されている。このような回路構成により、回路４１及び回路４２は、ともに、定電流を出力する外部電源に接続され、外部電源からの電力供給を受ける。

発光素子としてのＬＥＤは、発光により熱を発し、温度が上昇すると内部抵抗が低下する性質を有する。そのため、発光開始のすぐ後と、発光開始後ある程度の時間が経過して温度が上昇したときとでは、内部抵抗が異なる。回路４１及び回路４２のように並列接続された２つの回路で抵抗が異なると、それぞれの回路に流れる電流値が異なり、その結果、各回路に接続された発光素子の発光輝度が異なる。ここで、発光素子２６Ａと発光素子２６Ｂとは、同種別の発光素子であり、同数配置されているとする。また、発光素子２３と発光素子２７とは、同種別の発光素子であり、同数配置されているとする。

図６のように回路４１及び４２を構成することで、回路４１に接続される発光素子全体による発熱量と、回路４２に接続される発光素子全体による発熱量とは、略同じになる。回路４１に接続される発光素子の種別ごとの個数と、回路４２に接続される発光素子の種別ごとの個数とがそれぞれ略同じになるからである。よって、回路４１及び４２とは、同じ条件で温度上昇し、温度に対する発光輝度の振る舞いも同じになる。よって、温度上昇に伴う回路４１及び４２の輝度の変化が生じることを抑制することができる。

上記のように、回路４１に接続された発光素子により占める領域（第一領域ともいう）と、回路４２に接続された発光素子により占める領域（第二領域ともいう）とが対称的に配置されていると、上記輝度の変化の抑制効果を向上することができる利点がある。より具体的には、基板１４のＸ軸方向の中心を通るＹ軸に平行な直線Ｌに対して線対称になるように、又は、基板１４のＸＹ平面上での中心の点Ｐを中心に点対称となるように、第一領域及び第二領域が配置されていてもよい。このようにすれば、第一領域及び第二領域における単位面積当たりの発熱量の差をより小さくすることができ、その結果、輝度に差が生じることを抑制することができる。

次に、レンズシート１２及び基板１４が有する、固定部材１１が挿通される孔について説明する。

上記のとおり、レンズシート１２及び基板１４は、固定部材１１により基台１６に対して固定される。発光素子１５が発光により発する熱により、レンズシート１２、基板１４及び基台１６のそれぞれの形状又はサイズが熱伸縮により変化する。よって、固定部材１１による固定に遊び（余裕）がないとレンズシート１２、基板１４及び基台１６に応力が加わり、位置ずれ、歪み若しくは反りなどの変形、又は、破損等が生じ得る。また、上記位置ずれ、変形又は破損等の発生は、レンズシート１２に顕著に生じ得る。レンズシート１２の材質が樹脂等であり、基板１４及び基台１６の材質が金属等であることから、レンズシート１２の方が熱伸縮による変形量が大きくかつ強度が小さいからである。

そこで、レンズシート１２の破損を抑制する技術について以下で説明する。

図７は、本実施の形態に係るレンズシート１２の孔の配置及びサイズを示す模式図である。

図７において、レンズシート１２は、レンズシート１２を基台１６に固定する固定部材１１が挿通される孔を複数有する。そして、複数の孔のうちの第一孔の幅と、当該第一孔に挿入される固定部材１１の幅との差は、全方向において、第一孔よりレンズシート１２の中央部に近い位置に位置する第二孔の幅と、当該第二孔に挿入される固定部材１１の幅との差より大きい。

レンズシート３１は、孔５１、５２及び５３を有する。孔５１、５２及び５３それぞれについて、レンズシート３１の中央部２１Ｃと当該孔との距離は、孔５１が最も短く、孔５３が最も長く、孔５２が孔５１と５３との間の距離を有する（図７）。このとき、孔５１、５２及び５３それぞれについて、当該孔と当該孔に挿通される固定部材１１との隙間６１、６２及び６３について、図８及び図９に示す例を参照しながら説明する。

図８は、本実施の形態に係るレンズシート１２の孔の幅と固定部材１１の幅との第一の説明図である。図８は、各孔に挿通される固定部材１１が同じ幅を有する場合における、レンズシート３１のシート面における、孔５１、５２及び５３と固定部材１１との断面を示している。

図８において、各孔は、固定部材１１としてのネジの断面形状である略円形状に対応して丸孔であり、各孔の幅（つまり径）は、レンズシート１２の中央部と当該孔との距離が大きいほど大きい。より具体的には、固定部材１１の径と、孔５１、５２及び５３それぞれの径とには差があり、この差が、当該孔とレンズシート１２の中央部との距離が大きいほど大きいということもできる。ここで、上記差とは、固定部材１１と、孔５１、５２及び５３とを、同一の点を中心として配置した場合における、固定部材１１と孔５１、５２及び５３との径の差異のことである。

なお、このことは、固定部材１１と孔５１、５２及び５３とで形成される隙間６１、６２及び６３について以下のように表現することもできる。すなわち、隙間６１、６２及び６３のうち、隙間６１が最も小さく（図８の（ａ））、隙間６３が最も大きく（図８の（ｃ））、隙間６２は、隙間６１と６３との間の大きさを有する（図８の（ｂ））。このように、レンズシート１２は、レンズシート１２の中央部と当該孔との距離が大きいほど大きい隙間を有する。

このようにすることで、孔と固定部材１１との幅の差異を、レンズシート１２の中央部と当該孔との距離が大きいほど大きくすることができる。

図９は、本実施の形態に係るレンズシート１２の孔の幅と固定部材１１の幅との第二の説明図である。図９は、レンズシート１２の各孔の幅が同じである場合における、レンズシート３１のシート面における、孔５１、５２及び５３と固定部材１１との断面を示している。

図９において、各孔は上記と同様に丸孔であり、固定部材１１の幅（つまり径）が、レンズシート１２の中央部と当該孔との距離が大きいほど小さい。より具体的には、固定部材１１の径と、孔５１、５２及び５３それぞれの径との差が、当該孔とレンズシート１２の中央部との距離が大きいほど大きい。

なお、このことは、固定部材１１と孔５１、５２及び５３とで形成される隙間６４、６５及び６６について以下のように表現することもできる。すなわち、隙間６４、６５及び６６のうち、隙間６４が最も小さく（図９の（ａ））、隙間６６が最も大きく（図９の（ｃ））、隙間６５は、隙間６４と６６との間の大きさを有する（図９の（ｂ））。このように、レンズシート１２は、レンズシート１２の中央部と当該孔との距離が大きいほど大きい隙間を有する。

上記のように、孔と固定部材１１と幅の差異を設けることで、熱によるレンズシート１２の伸縮が生じた場合に、伸縮によるレンズシート１２の部分的な移動を許容し、レンズシート１２の位置ずれ、変形又は破損などの発生を抑制することができる。

また、孔と固定部材１１との幅の差異により隙間が全周に亘って形成されていることで、レンズシート１２の位置ずれ、変形又は破損などの発生をより一層抑制することができる。一般に樹脂等の熱伸縮性には製造時の異方性に起因する方向依存性があるが、レンズシート１２として成型された後に、熱伸縮性の方向依存性を知ることは困難である。また、レンズシート１２として基台１６に固定された後に、発光素子１５が発光により発する熱によるレンズシート１２の熱伸縮が生ずるが、この熱伸縮による変形量は、レンズシート１２内における位置ごとの温度変化量に応じて異なる。これによってもレンズシート１２の熱伸縮量の方向依存性が生ずる。よって、レンズシート１２の熱伸縮の方向、及び、伸縮量の影響がどの程度であるかは不明であることが多い。そこで、孔の形状を丸孔とし、全周に亘って孔と固定部材１１と径の差異を設けることで、どの方向に熱伸縮してもレンズシート１２の位置ずれ、変形又は破損などの発生を抑制することができる利点がある。

なお、上記の観点に着目すると、照明装置１が複数のレンズシートを備える場合に、本発明の効果がより顕著に現れる。その理由について以下に説明する。照明装置１が１枚だけのレンズシートを備える場合は、その１枚のレンズシートの中心部が相対的に高温になり、周辺部が相対的に低温になるので、温度の高低の分布が対称的になりやすい。これに対し、照明装置１が複数のレンズシートを備える場合には、レンズシートの端が照明装置１の中心部に近い位置に配置されることがあり、その場合、レンズシートそれぞれにおける温度の高低の分布が非対称的になり、レンズシートの熱伸縮性の方向依存性が顕著になる。このような場合に、本発明のレンズシート１２によれば、レンズシート１２の位置ずれ、変形又は破損などの発生を抑制することができる。

なお、上記では、図８及び図９を参照しながら、各孔に挿通される固定部材１１の径が同じ場合と、孔の径が同じ場合のそれぞれについて説明したが、各孔に挿通される固定部材１１の径と孔の径との両方が孔それぞれについて異なるものであってもよい。

なお、上記説明は、レンズシート１２のうち、基板の中央部分に配置されるレンズシート３１だけでなく、基板の周辺部分に配置されるレンズシート３２及び３３についても成立する。具体的には、レンズシート３２の孔５４及び５５について、レンズシート３２の中央部２２Ｃからの距離は、孔５４の方が小さい。よって、孔５４の径を相対的に小さくし、孔５５の径を相対的に大きくすることで上記と同様の効果を奏する。レンズシート３３と中央部２３Ｃについても同様である。

なお、レンズシートのＹ軸方向の端部に配置される孔に着目すると、レンズシートのＹ軸方向の長さが長いほど、孔の径が大きいということもできる。具体的には、図７において、レンズシート３１とレンズシート３２とのＹ軸方向の長さを比較すると、レンズシート３１の方が長い。この場合、レンズシート３１のＹ軸方向の端部の孔５３の径を、レンズシート３２のＹ軸方向の端部の孔５４の径より大きくする。より広く表現すれば、複数のレンズシートのうちの第一レンズシートが有する孔（第一孔ともいう）の幅と、当該第一孔に挿入される固定部材１１の幅との差は、全方向において、複数のレンズシートのうちの第二レンズシートが有する孔（第二孔ともいう）の幅と、当該第二孔に挿入される固定部材１１の幅との差より大きく、第一孔と第一レンズシートの中央部との距離は、第二孔と第二レンズシートの中央部との距離より大きいともいえる。これにより、Ｙ軸方向にサイズが大きいレンズシートの熱による位置ずれ、変形又は破損を回避することができる。

次に、基板１４が有する固定部材１１が挿通される孔について説明する。

図１０は、本実施の形態に係る基板１４の孔を示す模式図である。

基板１４は、発光素子１５が発光により発する熱を効率よく伝導させるため、金属等が用いられる。また、基板１４と同様、基台１６も熱伝導を良くするため金属等が用いられる。そのため、基板１４と基台１６とは、温度変化によって同じ程度に熱伸縮する傾向がある。よって、基板１４の、基台１６に対する熱による位置ずれ、変形又は破損が生じる可能性は比較的小さい。

そこで、図１０に示されるように、基板１４の孔の径は、基板１４における位置に関わらず略同一としてもよい。これにより、基板１４全体にわたって径が略同一であることにより基板全体の位置ずれを防止する効果が得られる。

また、基板１４の孔の径は、レンズシート１２での最も小さい孔、つまり孔５４の径と同じにしてもよい。このようにすることで、基台１６に対して基板１４を固定し、基板１４の基台１６に対する位置ずれを防止することができる。

以上のように、本実施の形態に係る照明装置は、基板の中央部分の発光素子による発熱量を小さく抑えることで発光素子の高温化を抑制するとともに、基板の周辺部分の発光素子による発光量を、中央部分の発光素子による発光量より大きくし、照明装置全体として発光量を低下させずに維持する。その結果、照明装置の発光量を維持しながら発光素子の劣化を抑え、設計寿命を長くすることができる。その際、発光に必要のない構成を追加することがなく、製造コストの上昇がなく維持される。このように、本発明に係る照明装置は、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制することができる。

また、照明装置の基板は、並べて配置された複数の基板により構成される。基板には、一般に、発光素子とともに発光素子の発光に必要な部材（例えば回路又はレンズ等）が配置されるものであり、これらの配置には予め設計が必要である。複数の基板を並べて配置する構成とすることで、汎用の基板、他の用途に向けて製造された基板を用いて照明装置が低コストに構成され得る。

また、照明装置が定電流で駆動される場合に、複数の回路それぞれにほぼ同じ電流値の電流が流れるようになる。そして、一の回路における発光素子による温度上昇幅及び内部抵抗の変化と、他の回路における発光素子による温度上昇幅及び内部抵抗の変化との差が、中央部分と周辺部分とでそれぞれ個別に回路を形成する場合と比べて抑制される。その結果、回路ごとの輝度の差異が生ずることを抑制することができる。

また、照明装置は、発光素子の配置が線対称又は点対称であることにより、照明装置中心付近において発光素子の発熱量を小さく維持しながら、輝度の変化の抑制効果を向上することができる。照明装置の温度上昇によって各回路の抵抗に差が生じると、各回路に流れる電流値の比が変化する。各回路が線対称または点対象に構成されていれば、各発光素子に温度上昇による抵抗の変化が生じても、各回路で同様に抵抗値が変化するので各回路に流れる電流値の比が変化しにくい。その結果、輝度の変化の抑制効果を向上することができる。

また、照明装置は、基板の中央部分及び周辺部分のいずれの発光素子も過度に温度上昇することを抑制しながら、高精度の配光制御を実現する。具体的には、放熱性が相対的に高く、温度が上がりにくい周辺部分では温度がそれほど問題にならないので、発光量を大きくするために単位面積当たりの発光素子数を多くする。一方、放熱性が相対的に低く、温度が上がりやすいことにより発光素子の劣化が問題となり得る中央部分では、光量を犠牲にして温度が上がらないように単位面積当たりの発光素子数を少なくする。これらにより、中央部分及び周辺部分のいずれの発光素子も過度に温度上昇することを抑制することができる。

加えて、照明装置のカバーによって外部への光の照射が遮られる割合が低い中央部分の発光素子に、相対的に大きなレンズを適用することによって、外部に放出されるより多くの光に対し大きなレンズによる高精度な配光制御をすることができる。これにより、照明装置内の限られたスペースで効率的に、照明装置全体としての高精度な配光制御をすることができる。

以上、本発明の実施の形態に係る照明装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明は、簡易な構成により発光素子の劣化を抑制する照明装置に適用できる。具体的には、道路照明及び街路灯等に適用できる。

１ 照明装置
１０ 前部カバー
１１ 固定部材
１２、３１、３２、３３ レンズシート
１３、３６、３７、３８ レンズ
１４、２１、２２、２３ 基板
１５、２６、２６Ａ、２６Ｂ、２７、２８ 発光素子
１６ 基台
１８ 後部カバー
２１Ｃ、２２Ｃ、２３Ｃ 中央部
４１、４２ 回路
５１、５２、５３、５４、５５、５８ 孔
６１、６２、６３、６４、６５、６６ 隙間
Ｌ 直線
Ｐ 点

Claims (5)

1. 基板と、
   前記基板の中央部分に配置された複数の第一発光素子と、
   前記基板の中央部分を除く周辺部分に配置された複数の第二発光素子とを備え、
   前記複数の第一発光素子による単位面積当たりの消費電力は、前記複数の第二発光素子による単位面積当たりの消費電力より小さく、
   前記基板は、前記基板の中央部分を含む第一基板と、前記第一基板に並べて配置された第二基板とを有し、
   前記複数の第一発光素子は、前記第一基板に配置されており、
   前記複数の第二発光素子は、前記第二基板に配置されている
   照明装置。
2. 前記照明装置は、さらに、
   前記複数の第一発光素子のうちの一部の第一発光素子と、前記複数の第二発光素子の一部の第二発光素子とが直列に接続された回路を複数備え、
   複数の前記回路は、互いに並列に接続されている
   請求項１に記載の照明装置。
3. 前記複数の第一発光素子、前記複数の第二発光素子、及び、複数の前記回路は、
   前記基板の中央部分を貫く直線を対称軸として線対称に配置されている、又は、
   前記基板の中央部分に含まれる点を対称点として点対称に配置されている
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記基板の中央部分の単位面積当たりの発光素子の個数は、前記基板の周辺部分の単位面積当たりの発光素子の個数より少なく、
   前記複数の第一発光素子のそれぞれには、第一レンズが配置されており、
   前記複数の第二発光素子のそれぞれには、第二レンズが配置されており、
   前記第一レンズは、前記第二レンズよりサイズが大きい
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
5. 基板と、
   前記基板の中央部分に配置された複数の第一発光素子と、
   前記基板の中央部分を除く周辺部分に配置された複数の第二発光素子とを備え、
   前記複数の第一発光素子による単位面積当たりの消費電力は、前記複数の第二発光素子による単位面積当たりの消費電力より小さく、
   前記基板の中央部分の単位面積当たりの発光素子の個数は、前記基板の周辺部分の単位面積当たりの発光素子の個数より少なく、
   前記複数の第一発光素子のそれぞれには、第一レンズが配置されており、
   前記複数の第二発光素子のそれぞれには、第二レンズが配置されており、
   前記第一レンズは、前記第二レンズよりサイズが大きい
   照明装置。
   

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