JP6975930B2 - 光源装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及び照明器具に関し、より詳細には、基板に実装された固体光源を有する光源装置、及び当該光源装置を備える照明器具に関する。

従来の光源装置及び照明器具として、特許文献１記載のＬＥＤユニット（光源装置）及び照明装置（照明器具）を例示する。特許文献１記載のＬＥＤユニットは、合成樹脂からなる筐体と、一方の面に発光素子（固体光源）が実装された実装基板とを備える。特許文献１記載のＬＥＤユニットは、筐体との間で前後方向に実装基板を挟み込むように支持する支持台と、絶縁基板と金属製の支持台を絶縁する絶縁体とを更に備える。実装基板の発光素子が実装された面の端部には、発光素子の一方の電極と電気的に接続されたコネクタと、発光素子の他方の電極と電気的に接続されたコネクタが実装されている。

特開２０１４−１７５２６７号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、コネクタを利用して発光素子の電極と支持台の絶縁距離を伸ばすことができるが、二つのコネクタの実装スペースを確保するために実装基板の小型化を図ることが困難であった。

本発明の目的は、絶縁距離を確保しつつ実装基板の小型化を図ることができる光源装置及び照明器具を提供することである。

本発明の一態様に係る光源装置は、実装基板の第１表面に発光部が形成された光源モジュールと、前記光源モジュールを支持する一つ以上のホルダとを備える。前記光源モジュールは、前記実装基板の前記第１表面に形成されて前記発光部と電気的に接続される一つ以上の電極を有する。前記一つ以上のホルダは、電気絶縁性を有するホルダ本体と、前記ホルダ本体に保持されて前記一つ以上の電極と電気的に接続される一つ以上の端子部を有する。前記一つ以上のホルダは、前記実装基板の厚み方向に沿って前記第１表面の反対側に位置する前記実装基板の第２表面と対向する一つ以上の突部を有する。前記ホルダ本体は、前記実装基板の前記第２表面の少なくとも一部を露出させる開口部を有する。前記一つ以上の突部は、電気絶縁性を有し、前記実装基板の厚み方向から見て、前記一つ以上の端子部と少なくとも部分的に重なるように前記ホルダ本体から突き出ている。

本発明の一態様に係る照明器具は、光源装置と、電気及び熱の良導体で構成されて前記光源装置が取り付けられる器具本体とを備える。

本発明の光源装置及び照明器具は、絶縁距離を確保しつつ実装基板の小型化を図ることができるという効果がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る照明器具の斜視図である。 図２は、同上の照明器具のグローブ及びアームを省略した下面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る光源装置の分解斜視図である。 図４は、同上の光源装置における第１ホルダ本体の上面図である。 図５は、同上の光源装置の要部の断面図である。 図６は、同上の照明器具の変形例の要部の分解斜視図である。 図７は、同上の照明器具の変形例の要部の斜視図である。 図８は、同上の照明器具の変形例の要部の断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の光源装置及び照明器具の実施形態を説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本発明の一例にすぎない。本発明は、以下の実施形態に限定されず、本発明の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

まず、本実施形態の照明器具１を説明する。本実施形態の照明器具１は、直線形照明用ポールの柱頭に取り付けられる、いわゆるポールヘッド形照明器具である。ポールヘッド形照明器具は、道路、街路及びその他公共の屋外施設に使用される照明器具の１種である。ただし、実施形態の照明器具はポールヘッド形照明器具に限定されず、屋内で使用される照明器具であってもかまわない。

照明器具１は、図１及び図２に示すように、実施形態の光源装置２、器具本体１０、グローブ１３、アーム１４を備える。ただし、以下の説明では、特に断りのない限り、図１及び図２に矢印で示す方向において照明器具１の上下、前後及び左右の各方向を規定する。

器具本体１０は、円板状の天板１１と、天板１１の周縁から全周に渡って下向きに突き出た側壁１２とを有する。天板１１と側壁１２は、鋼板などの金属材料によって一体に形成されている。

アーム１４は、アルミダイカストによって円筒形状に形成されている。アーム１４の上端に器具本体１０の天板１１が固定されている。アーム１４は、直線形照明用ポール（不図示）の柱頭に取り付けられる。

グローブ１３は、円盤状の底板１３０と、底板１３０の周縁から全周に渡って上向きに突き出た側板１３１とを有する（図１参照）。底板１３０と側板１３１は、アクリル樹脂などの透光性を有する材料で一体に形成されている。アーム１４が通される円形の孔が底板１３０の中央に貫通している。グローブ１３は、側板１３１を側壁１２の内側に収めるようにして器具本体１０に取り付けられる（図１参照）。

本実施形態の光源装置２は、器具本体１０の天板１１の下面に取り付けられる（図１及び図２参照）。ただし、本実施形態の照明器具１では、二つの光源装置２が天板１１の下面に取り付けられているが、三つ以上の光源装置２が天板１１の下面に取り付けられてもかまわない。

次に、光源装置２を詳細に説明する。ただし、以下の説明では、特に断りのない限り、図３に矢印で示す方向において光源装置２の上下、前後及び左右の各方向を規定する。

光源装置２は、図３に示すように、光源モジュール３と、ホルダ４と、端子部５と、熱伝導板６とを備える。

光源モジュール３は、実装基板３１と、実装基板３１の下面（第１表面３１１）の中央に形成された発光部３０と、実装基板３１の第１表面３１１において発光部３０を挟んで左前方の位置と右後方の位置に形成された二つの電極３２とを有する。実装基板３１は、例えば、ファインセラミックスによって直角四辺形（正方形又は長方形）の平板状に形成されている。なお、実装基板３１は、熱伝導率の高いファインセラミックス、例えば、窒化アルミニウムを原料とするファインセラミックスで形成されることが好ましい。

発光部３０は、実装基板３１の第１表面３１１の中央に実装された複数個のＬＥＤ（Light Emitting Diode）チップ（不図示）と、これら複数個のＬＥＤチップを封止した封止樹脂部３００とを有する。複数個のＬＥＤチップの各々は、青色光を放射する青色ＬＥＤである。なお、複数個のＬＥＤチップは、実装基板３１の第１表面３１１に形成された配線用の導体（不図示）によって電気的に直列接続されている。なお、直列接続された複数個のＬＥＤチップのうちの一端のＬＥＤチップのアノード（他のＬＥＤチップのカソードに接続されていないアノード）を発光部３０の正極と呼ぶ。また、直列接続された複数個のＬＥＤチップのうちの他端のＬＥＤチップのカソード（他のＬＥＤチップのアノードに接続されていないカソード）を発光部３０の負極と呼ぶ。二つの電極３２のうちの一方の電極３２が発光部３０の正極と電気的に接続される。二つの電極３２のうちの他方の電極３２が発光部３０の負極と電気的に接続される。

封止樹脂部３００は、拡散剤と蛍光体が混入されたシリコーン樹脂によって円板状に形成されている。蛍光体は、複数個のＬＥＤチップの各々から放射される青色光の一部を黄色光に波長変換する。したがって、発光部３０が放射する光は、青色光と黄色光が混色された白色光となる。

ホルダ４は、光源モジュール３を支持して器具本体１０の天板１１に取り付けられる（図２参照）。ホルダ４は、ホルダ本体４０と、突部４２１とを有する。ただし、本実施形態におけるホルダ本体４０は、第１ホルダ本体４１と第２ホルダ本体４２を有する。

第１ホルダ本体４１は、板状の合成樹脂成形体である。第１ホルダ本体４１の中央に円形の孔４１０が貫通している。孔４１０の直径は、光源モジュール３の発光部３０の直径よりも大きく、かつ、実装基板３１の前後方向及び左右方向の幅よりも小さい。第１ホルダ本体４１の左右両側における前後方向の中央に円形の孔４１１がそれぞれ一つずつ貫通している。

第１ホルダ本体４１の上面において、孔４１０を挟んで左前方の位置と右後方の位置に収容凹部４１２と溝部４１３がそれぞれ一つずつ設けられている（図４参照）。左前方の位置に設けられた収容凹部４１２と溝部４１３が互いに繋がっており、右後方の位置に設けられた収容凹部４１２と溝部４１３が互いに繋がっている。これら二つの溝部４１３のそれぞれは、左右方向に沿って第１ホルダ本体４１の左側面と右側面まで伸ばされている。そして、第１ホルダ本体４１の左側面と右側面には、溝部４１３と繋がる差込口４１４が開口している（図３及び図４参照）。二つの収容凹部４１２のそれぞれに端子部５が一つずつ収容される（図４参照）。

二つの端子部５は同一の構成を有している。端子部５は、電線の導体と電気的に接続される電線接続部５０と、光源モジュール３の電極３２に接触して電気的に導通する接触部５１とを有する。電線接続部５０と接触部５１は、ステンレス鋼などのばね性を有する金属材料によって一体に形成されることが好ましい。

電線接続部５０は、例えば、金属板が折り曲げられることによって、両端が開放された角筒状に形成される。電線接続部５０は、その軸方向の端から差し込まれる電線２０の導体２１を機械的に保持し、かつ、電線２０の導体２１と電気的に接続される（図５参照）。

接触部５１は、電線接続部５０の開放された端部から片持ち梁状に突き出ている（図４参照）。接触部５１は、第１ホルダ本体４１の厚み方向に沿って上向きに折り曲げられている。なお、接触部５１の先端における上面には半球状の接点５１０が上向きに突き出ている。接触部５１の先端部分は、電線接続部５０が第１ホルダ本体４１の収容凹部４１２に収容された状態において、第１ホルダ本体４１の上面よりも上に飛び出している。

第２ホルダ本体４２は、枠部４２０と、二つの固定片４２２とを有する合成樹脂成形体である。ただし、第２ホルダ本体４２は、二つの突部４２１と一体に形成されている。枠部４２０の内側（開口部）に光源モジュール３が収められる。二つの突部４２１の各々は、長方形の平板状に形成されている。一方の突部４２１は、枠部４２０の上面における左前方の角から枠部４２０の内側に向かって突き出ている。他方の突部４２１は、枠部４２０の上面における右後方の角から枠部４２０の内側に向かって突き出ている。二つの固定片４２２は、枠部４２０の左右両端から一つずつ外向きに突き出ている。二つの固定片４２２には円形の孔４２３が一つずつ貫通している。

熱伝導板６は、アルミ又はアルミ合金のような熱の良導体である金属材料によって平板状に形成されている。熱伝導板６は、二つの溝６０を有している。二つの溝６０の各々は、突部４２１の外形（長方形）に相似した形状に形成されている。また、熱伝導板６の左右両端における前後方向の中央に円形の孔６１が一つずつ貫通している。

次に、光源装置２を組立て、かつ器具本体１０の天板１１に取り付ける作業について説明する。

まず、作業者は、二つの突部４２１のそれぞれを二つの溝６０に一つずつはめ合わせるようにして第２ホルダ本体４２の上面に熱伝導板６を重ねる。さらに、作業者は、第２ホルダ本体４２の枠部４２０内に光源モジュール３を収容する。このとき、光源モジュール３の実装基板３１の上面（第２表面）と各突部４２１とが実装基板３１の厚み方向（上下方向）に対向する。

続いて、作業者は、第２ホルダ本体４２の下面に第１ホルダ本体４１をかぶせる。最後に、作業者は、第１ホルダ本体４１の二つの孔４１１、第２ホルダ本体４２の二つの孔４２３及び熱伝導板６の二つの孔６１のそれぞれに固定ねじ４３を一本ずつ通し、天板１１に設けられている二つのねじ孔１１０に固定ねじ４３を一本ずつねじ込む。このようにして光源装置２の組立て及び器具本体１０の天板１１への取付作業が完了する。なお、本実施形態の光源装置２では、ホルダ本体４０が第１ホルダ本体４１と第２ホルダ本体４２の二つの部材で構成されるため、ホルダ４に光源モジュール３を支持させる際の作業性の向上を図ることができる。

光源装置２において、端子部５の接触部５１の接点５１０が光源モジュール３の電極３２と接触する（図５参照）。なお、接点５１０と電極３２の接触圧は、接点５１０から下向きの力を受けてたわんだ接触部５１のばね力によって付与される。つまり、光源モジュール３の二つの電極３２の各々は、二つの端子部５を介して二本の電線２０の導体２１と一本ずつ電気的に接続される。光源装置２の光源モジュール３は、直線形照明用ポール内に収容される電源装置（不図示）から二本の電線２０を介して供給される直流電流によって発光（点灯）する。また、点灯中に光源モジュール３が発する熱は、実装基板３１から熱伝導板６を介して器具本体１０に伝導される。

ここで、充電部である端子部５と導体である熱伝導板６とを電気的に絶縁するには、端子部５と熱伝導板６との絶縁距離を大きくする必要がある。端子部５と熱伝導板６との絶縁距離は、端子部５の電線接続部５０から実装基板３１と第２ホルダ本体４２の界面を伝った最短の沿面距離（図５における矢印Ｘ１参照）によって決まる。本実施形態の光源装置２においては、第２ホルダ本体４２の突部４２１が、実装基板３１の厚み方向（上下方向）から見て、端子部５と少なくとも部分的に重なるように第２ホルダ本体４２から突き出ている（図５参照）。

したがって、本実施形態の光源装置２では、突部４２１がない場合と比較して、端子部５と熱伝導板６との絶縁距離（沿面距離）を延ばすことができる。しかも、本実施形態の光源装置２では、従来例のように絶縁物で充電部（コンタクト）を覆うように構成されたコネクタを実装基板３１に実装する必要がないので、従来例に比べて実装基板３１の小型化を図ることができる。その結果、本実施形態の光源装置２は、絶縁距離を確保しつつ実装基板３１の小型化を図ることができる。

次に、本実施形態の照明器具１の変形例を説明する。変形例の照明器具１は、器具本体１０の天板１１の下面に熱伝導部１５が形成されている（図６参照）。熱伝導部１５の外形形状は、第２ホルダ本体４２の枠部４２０の内側の縁のうちで二つの突部４２１を除いた縁の形状に相似している。一方、変形例の照明器具１と組み合わされる光源装置２は、熱伝導板６を備えていない点を除いて、実施形態の光源装置２と共通の構成を有している。なお、変形例の照明器具１及び光源装置２において、実施形態の照明器具１及び光源装置２と共通の構成要素については同一の符号を付して適宜説明及び図示を省略する。

続いて、変形例の照明器具１の器具本体１０に光源装置２を取り付ける作業について説明する。

まず、作業者は、熱伝導部１５を枠部４２０の内側に収めるように第２ホルダ本体４２を器具本体１０の天板１１の下面にかぶせる。さらに、作業者は、第２ホルダ本体４２の枠部４２０内に光源モジュール３を収容する。それから、作業者は、第２ホルダ本体４２の下面に第１ホルダ本体４１をかぶせる。最後に、作業者は、第１ホルダ本体４１の二つの孔４１１及び第２ホルダ本体４２の二つの孔４２３のそれぞれに固定ねじ４３を一本ずつ通し、天板１１の二つのねじ孔１１０に固定ねじ４３を一本ずつねじ込む。このようにして変形例の照明器具１の器具本体１０に光源装置２を取り付ける作業が完了する（図７参照）。

変形例の光源装置２においては、端子部５と導体である熱伝導部１５とを電気的に絶縁する必要がある。端子部５と熱伝導部１５との絶縁距離は、端子部５の電線接続部５０から実装基板３１と第２ホルダ本体４２の界面を伝った最短の沿面距離（図８における矢印Ｘ２参照）によって決まる。変形例の光源装置２においても、第２ホルダ本体４２の突部４２１が、実装基板３１の厚み方向（上下方向）から見て、端子部５と少なくとも部分的に重なるように第２ホルダ本体４２から突き出ている（図８参照）。

したがって、変形例の光源装置２は、実施形態の光源装置２と同じく、突部４２１がない場合と比較して、端子部５と熱伝導部１５との絶縁距離（沿面距離）を延ばすことができる。しかも、変形例の光源装置２でも、実施形態の光源装置２と同じく絶縁物で保護されたコネクタを実装基板３１に実装する必要がないので、従来例に比べて実装基板３１の小型化を図ることができる。その結果、変形例の光源装置２は、実施形態の光源装置２と同じく、絶縁距離を確保しつつ実装基板３１の小型化を図ることができる。

なお、変形例の照明器具１は、実施形態の光源装置２における熱伝導板６を器具本体１０の天板１１と一体に形成しているので、部品点数の削減による組立て作業の作業性の向上と製造コストの削減を図ることができる。

また、実施形態及びその変形例の光源装置２では、一つのホルダ４で光源モジュール３を支持しているが、二つ以上のホルダで光源モジュール３を支持してもかまわない。例えば、光源装置２は、光源モジュール３の左前方の角部分を支持する第１ホルダと、光源モジュール３の右後方の角部分を支持する第２ホルダとを備えてもよい。この場合、第１ホルダと第２ホルダのそれぞれに端子部５と突部４２１が一つずつ設けられる。

上述のように本発明の第１の態様に係る光源装置（２）は、実装基板（３１）の第１表面（３１１）に発光部（３０）が形成された光源モジュール（３）と、光源モジュール（３）を支持する一つ以上のホルダ（４）とを備える。光源モジュール（３）は、実装基板（３１）の第１表面（３１１）に形成されて発光部（３０）と電気的に接続される一つ以上の電極（３２）を有する。一つ以上のホルダ（４）は、電気絶縁性を有するホルダ本体（４０）と、ホルダ本体（４０）に保持されて一つ以上の電極（３２）と電気的に接続される一つ以上の端子部（５）を有する。一つ以上のホルダ（４）は、実装基板（３１）の厚み方向に沿って第１表面（３１１）の反対側に位置する実装基板（３１）の第２表面（上面）と対向する一つ以上の突部（４２１）を有する。ホルダ本体（４０）は、実装基板（３１）の第２表面の少なくとも一部を露出させる開口部（枠部４２０の内側）を有する。一つ以上の突部（４２１）は、電気絶縁性を有し、実装基板（３１）の厚み方向から見て、一つ以上の端子部（５）と少なくとも部分的に重なるようにホルダ本体（４０）から突き出ている。

第１の態様に係る光源装置（２）は、突部（４２１）がない場合と比較して、端子部（５）の絶縁距離（沿面距離）を延ばすことができる。しかも、第１の態様に係る光源装置（２）では、従来例のように絶縁物でコンタクトを覆うように構成されたコネクタを実装基板（３１）に実装する必要がないので、従来例に比べて実装基板（３１）の小型化を図ることができる。その結果、第１の態様に係る光源装置（２）は、絶縁距離を確保しつつ実装基板（３１）の小型化を図ることができる。

本発明の第２の態様に係る光源装置（２）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る光源装置（２）において、ホルダ本体（４０）は、発光部（３０）を露出させる孔（４１０）を有して実装基板（３１）の第１表面（３１１）を覆う第１ホルダ本体（４１）を有することが好ましい。ホルダ本体（４０）は、開口部及び一つ以上の突部（４２１）が設けられた第２ホルダ本体（４２）を更に有することが好ましい。

第２の態様に係る光源装置（２）は、ホルダ本体（４０）が第１ホルダ本体（４１）と第２ホルダ本体（４２）の二つの部材で構成されるので、ホルダ（４）に光源モジュール（３）を支持させる際の作業性の向上を図ることができる。

本発明の第３の態様に係る光源装置（２）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る光源装置（２）において、開口部を通して実装基板（３１）の第２表面と熱的に結合される熱伝導部材（熱伝導板６）を備えることが好ましい。

第３の態様に係る光源装置（２）は、熱伝導部材（熱伝導板６）により、光源モジュール（３）で生じる熱を効率的に放熱させることができる。

本発明の第４の態様に係る照明器具（１）は、第１〜第３の態様のいずれかの光源装置（２）と、電気及び熱の良導体で構成されて光源装置（２）が取り付けられる器具本体（１０）とを備える。

第４の態様に係る照明器具（１）は、光源装置（２）における絶縁距離を確保しつつ実装基板（３１）の小型化を図ることができる。

本発明の第５の態様に係る照明器具（１）は、第４の態様との組合せにより実現され得る。第５の態様に係る照明器具（１）において、器具本体（１０）は、開口部を通して実装基板（３１）の第２表面と熱的に結合される熱伝導部（１５）を有することが好ましい。

第５の態様に係る照明器具（１）は、光源装置（２）の熱伝導部材（熱伝導板６）が不要になるので、部品点数の削減による組立て作業の作業性の向上と製造コストの削減を図ることができる。

１ 照明器具
２ 光源装置
３ 光源モジュール
４ ホルダ
５ 端子部
６ 熱伝導板
１０ 器具本体
１５ 熱伝導部
３０ 発光部
３１ 実装基板
３２ 電極
４０ ホルダ本体
４１ 第１ホルダ本体
４２ 第２ホルダ本体
３１１ 第１表面
４１０ 孔
４２１ 突部

Claims (5)

1. 実装基板の第１表面に発光部が形成された光源モジュールと、
   前記光源モジュールを支持する一つ以上のホルダと、
   を備え、
   前記光源モジュールは、前記実装基板の前記第１表面に形成されて前記発光部と電気的に接続される一つ以上の電極を有し、
   前記一つ以上のホルダは、
   電気絶縁性を有するホルダ本体と、
   前記ホルダ本体に保持されて前記一つ以上の電極と電気的に接続される一つ以上の端子部と、
   前記実装基板の厚み方向に沿って前記第１表面の反対側に位置する前記実装基板の第２表面と対向する一つ以上の突部と
   を有し、
   前記ホルダ本体は、前記実装基板の前記第２表面の少なくとも一部を露出させる開口部を有し、
   前記一つ以上の突部は、電気絶縁性を有し、前記実装基板の厚み方向から見て、前記一つ以上の端子部と少なくとも部分的に重なるように前記ホルダ本体から突き出ている、
   光源装置。
2. 前記ホルダ本体は、
   前記発光部を露出させる孔を有して前記実装基板の前記第１表面を覆う第１ホルダ本体と、
   前記開口部及び前記一つ以上の突部が設けられた第２ホルダ本体と
   を有する、
   請求項１記載の光源装置。
3. 前記開口部を通して前記実装基板の前記第２表面と熱的に結合される熱伝導部材を備える、
   請求項１又は２記載の光源装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの光源装置と、
   電気及び熱の良導体で構成されて前記光源装置が取り付けられる器具本体と
   を備える、
   照明器具。
5. 前記器具本体は、前記開口部を通して前記実装基板の前記第２表面と熱的に結合される熱伝導部を有する、
   請求項４記載の照明器具。

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