JP2006331817A - Light emitting device and luminaire using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオード(以下、LEDと略称する)の発光する光をレンズで集光するLEDを用いた発光装置及びそれを用いた照明器具に関する。 The present invention relates to a light emitting device using an LED that collects light emitted from a light emitting diode (hereinafter abbreviated as LED) with a lens, and a lighting fixture using the same.
従来のこの種のLEDを用いた発光装置の例を、図12(a)〜(d)に示す。これらの図において、発光装置100は、発光ダイオードのLED102が実装された基板101と、基板101を覆うレンズユニット110と、LED102の発熱を図12(a)に示す白抜きの矢印の方向に放熱する放熱部材105とを備えている。レンズユニット110は、LED102からの光を集光するレンズ部104とレンズ部104を保持するレンズホルダ103とからなり、樹脂で形成されている。このレンズユニット110は、その外形の一部を中心部より離れる方向に拡大した半円形状のつば部103aを備え、このつば部103aにはネジ用の貫通孔107が設けられている。そして、貫通孔107を通るネジ106により、レンズユニット110と基板101が放熱部材105に固定されている。
Examples of conventional light emitting devices using this type of LED are shown in FIGS. In these drawings, the light-
このような従来の発光装置100では、基板101を放熱部材105に強く押付けるために、つば部103aと放熱部材105との間には、隙間d1が必要とされる。しかしながら、樹脂製のレンズユニット110を放熱部材105にネジ106で固定すると、隙間d1の存在により、図12(c)に示すように、放熱部材105に接するつば部103aの外周側と基板101を押圧する圧接部103b側とで、隙間d1が異なってくる。すなわち、樹脂製のつば部103aが傾斜して取り付けられ、つば部103aが斜めに変形される。さらに、この変形は、図12(d)に示されるように、経年変化により、圧接部103bの背面側に割れ103cを発生する。従って、つば部103aにより基板101を放熱部材105に強く固定できず、放熱部材105に基板101を継続的に強く押付けることができなかった。このため、LED102の熱を十分に放熱できず、LED102に多くの電流を流すことができないという問題があった。
In such a conventional
なお、LEDチップアレイを装着したヘッド基板をロッドレンズアレイを備えたカバー体と放熱板とで挟んで締結するLEDアレイプリントヘッドにおいて、カバー体の左右両側に位置決めピンを設け、この位置決めピンが挿入されるピン孔をロッドレンズアレイと放熱板に穿設し、各位置決めピンの外周面に、凹み溝を刻設することによりレンズ焦点のずれを低減する発光装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。しかしながら、この発光装置では、ロッドレンズアレイをカバー体と放熱板で挟み、カバー体の係合突起と板バネ製の締結体の係合孔とを係合させるだけの接合であり、ネジ留めによる締結がなされていない。このため、圧接力が弱く、また、板バネ製の締結体が周囲温度で変動する等により、ロッドレンズアレイと放熱板との密着性が不十分となり、LEDの放熱を十分に行うことができなかった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、LEDの放熱性を向上させ発光効率を高めると共に、耐久性の良い、安定な発光装置及びそれを用いた照明器具を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a stable and light-emitting device having good durability and a lighting apparatus using the same while improving the heat dissipation of the LED to increase the light emission efficiency. For the purpose.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、発光ダイオード(LED)が実装された基板と、この基板を覆う樹脂製のレンズユニットと、前記基板の背面に取付けられた放熱部材とを備えた発光装置において、前記基板の外形を、前記レンズユニットの外形より小さく形成し、前記基板及び前記放熱部材に、互いに対応する孔部を設け、前記基板及びレンズユニットを前記放熱部材に固定するための嵌合手段を備え、前記嵌合手段は、前記孔部に嵌入されるネジ部と、このネジ部の頭部にあるつば部と、該つば部により押圧されて変形し前記レンズユニットの縁部を押圧する弾性部材と、前記基板を前記放熱部材に押圧するためのスペーサ部とを備えたものである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1に記載の発明において、前記レンズユニットと前記基板とを一体化したものである。
The invention of
請求項3の発明は、請求項1に記載の発明において、前記スペーサ部と前記基板との接触面にそれぞれテーパを設けたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the contact surface between the spacer portion and the substrate is provided with a taper.
請求項4の発明は、前記請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の発光装置を用いた照明器具である。
Invention of
請求項1の発明によれば、LEDが実装された基板を照明器具の一部を成す放熱部材に、強固に押付けることができるので、LEDから発する熱を効率良く放熱することができる。そして、放熱が良くなることにより、LEDにより電流を流すことが可能となり、より明るくLEDを発光させることができる。さらに、樹脂製のレンズユニットを固定する際に、弾性部材で押付けるので、レンズユニットの変形や経年変化によるレンズユニットの割れを防止することができ、同時に、弾性部材のスプリングワッシャの効果により、ネジの緩みを防止することができ、装置の耐久性を良くすることができる。
According to invention of
請求項2の発明によれば、レンズユニットと基板を同時に放熱部材へ固定できるため、別々に放熱部材へ固定するよりも、放熱部材への取付けの部品点数を削減することができ、作業を軽減することができる。また、LEDをレンズユニットでほぼ完全に覆うことができるので、LEDに直接、人が触れることを避けることができ、人体によるLEDの静電気破壊を防止することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、スペーサ部の基板上の位置決めを正確に行うことができ、ネジ締め作業をスムーズに行うことができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、LEDの放熱性の向上に伴う電流増加により発光効率が高められ、レンズユニットの歪や経年変化の割れを削減され、耐久性の向上された発光装置を光源として用いることができ、明るい、信頼性の高い照明器具を構成することができる。
According to the invention of
以下、本発明の一実施形態に係る発光装置について図1乃至図11を参照して説明する。図1及び図2は本実施形態による発光装置1の構成を示す。
Hereinafter, a light emitting device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 show the configuration of the
発光装置1は、光源となる発光ダイオード(以下、LEDと略す)3が複数個(本例では4個)実装された基板4と、この基板4を覆いLED3からの光を集光するレンズ部2bと、このレンズ部2bを保持するレンズホルダ部2aと、基板4の背面に取付けられた照明器具の一部をなす放熱板(放熱部材)7とを備えている。基板4には、4つのLED3が中心に対し略対称に配置され、レンズ部2b及びレンズホルダ部2aは、樹脂製であり、一体化されてレンズユニット2を形成してる。レンズユニット2は、その外形が基板4の外形よりも大きく形成されて基板4を覆っている。また、レンズユニット2の外形の一部には、中心方向に略半円形状の窪み部(縁部)6が形成され、窪み部6の周辺には、ネジ留めされる半円形状のつば部6aが形成されている。
The
上記基板4及び放熱板7は、互いに対応して、貫通孔15(孔部)及びネジ穴16(孔部)をそれぞれ備えている。この貫通孔15及びネジ穴16には、これらに嵌合し、基板4及びレンズユニット2を放熱板7に固定する嵌合部(嵌合手段)10が形成されている。この嵌合部10は、貫通孔15及びネジ穴16に嵌入されるネジ部11aと、このネジ部11aの頭部に位置するつば部12と、このつば部12により押圧されて変形しレンズユニット2の窪み部6のつば部6aを押圧するゴム部(弾性部材)13と、ゴム部13からの圧力により基板4を放熱板7に押圧するためのスペーサ部14とにより構成される。
The
図3(a)、(b)は、ネジ部11aが締まっていない状態、及びネジ部11aが十分締まっている状態におけるそれぞれのネジ部11aとレンズユニット2及び基板4との嵌合状態を示す。図3(a)に示すように、ネジ部11aが放熱板7に十分締まっていない状態では、スペーサ部14と基板4の間には、隙間dが存在する。そして、ネジ部11aが放熱板7にほぼ完全にネジ留めされた状態では、図3(b)に示すように、つば部12の下に設けたゴム部13は、つば部12とスペーサ部14との間で押圧され、横方向に変形する。この変形により、レンズユニット2の窪み部6の半円状のつば部6aが押されると同時に、スペーサ部14が押圧される。この圧力により、レンズユニット2は基板4に圧接され、スペーサ部14も基板4に押圧され、隙間dが無くなり、レンズユニット2とスペーサ部14は、基板4に密着して接合される。
FIGS. 3A and 3B show a fitting state between the
このように、嵌合部10によるレンズユニット2と基板4との放熱板7への嵌合により、つば部12と、ゴム部13と、スペーサ部14を連動させて嵌合させる。これにより、弾性をもって、レンズユニット2と基板4と放熱板7との各接合部は、水平方向に平行性を持って接合され、歪や割れのない強固で耐久性のある接合が可能となる。
In this way, by fitting the
図4(a)乃至(d)は、レンズユニット2を示す。ここに、図4(c)は、レンズユニット2が透光性樹脂で一体化成形された場合を示す。この一体化により、レンズ部2bのレンズホルダ部2aへの取り付け作業が不要になり、部品を削減することができ低コストとなる。図4(d)は、レンズユニット2が分離型とされた場合を示す。レンズ部2bは、レンズホルダ部2aとは別体で製作されレンズ基板31に装着される。レンズ基板31は、レンズホルダ部2aの上蓋部に設けられたレンズ部2bが貫通する貫通孔21の入力側に設けられ凹部22に嵌合され、圧入又は接着材で固定される。そして、レンズホルダ部2aは、レンズ部2bが基板4(図1参照)のLED3(図1参照)位置に対応するように接合される。この場合、レンズホルダ部2aは、透光性樹脂でなくてもよく他の安価な材料を利用できる。
4A to 4D show the
図5(a)は、LED3と基板4の接合状態を示す。同図(b)は、基板として金属板41とその表面に形成された絶縁体42よりなる金属基板4aを用いた場合を示す。金属板41は、アルミや銅等で形成され、LED3からの熱の放熱性を向上する。絶縁体42は、ガラスエポキシやセラミック等の絶縁体で形成され、LED3と金属板41間の絶縁性を保つ。また、基板4は、放熱板7との密着性が良ければ、絶縁体42のみで形成することも可能である。
FIG. 5A shows a joined state of the
図6(a)、(b)は、レンズユニット2と基板4を放熱板7(図1参照)に取り付け易くするために、両者を接合し、固定して一体化する構造を示す。図6(c)、(d)は、レンズユニット2と基板4との固定状態を示すもので、図6(a)のC部を拡大して示す。図6(a)乃至(c)において、レンズユニット2は、当初、基板4の嵌合穴9に嵌合するピン状の突起部5aを有し、この突起部5aは、基板4の嵌合穴9を貫通して嵌合される。次に、この貫通された突起部5aの頭部分は、樹脂の熱変形等により扁平に広げられて基板4に接合する扁平山部8として形成される。この扁平山部8により、レンズユニット2と基板4とは、強く固定され、両者が一体化される。放熱板7(図3参照)には、この扁平山部8の出っ張り部が放熱板7に当らないように対応する部分に凹部17(図3参照)が設けられている。
FIGS. 6A and 6B show a structure in which the
また、図6(d)では、基板4の嵌合穴9に、レンズユニット2の突起部5bが基板4の表面上近くまで嵌入され、樹脂用のネジ18によりワッシャ19を挟んで突起部5bにネジ止めされる。これにより、レンズユニット2と基板4とを、ネジ18とワッシャ19により強固に圧接して一体化することができる。
In FIG. 6D, the
このレンズユニット2と基板4との一体化構成により、LED3をレンズユニット2でほぼ完全に覆うことができる。従って、LED3に直接、人体が触れることが無くなり、人体によるLED3の静電気破壊を防止することができる。また、レンズユニット2と基板4を同時に放熱板7へ固定できるため、別々に放熱板7へ固定するよりも取り付け工数を削減することができる。但し、本実施形態は、レンズユニット2と基板4を別々に放熱板7に固定することを制限するものではない。なお、図6(e)に示すように、レンズユニット2に突起部5cを設け、この突起部5cを基板4の嵌合穴9に挿入し、基板4とレンズユニット2との一体化でなく位置決定用とすることもできる。
Due to the integrated configuration of the
図7(a)、(b)は、嵌合部10の構成を示す。嵌合部10は、ネジ山部11p及びネジ山部11pより細いネジ切り部11qを持つネジ部11aと、ネジ部11aのネジ山部11pより大きい外形を持ったつば部12と、Oリングなどの中空のゴム材からなるゴム部(弾性部材)13と、つば部12と略同形の中空を持つスペーサ部14とにより構成される。スペーサ部14の内径は、ネジ部11aのネジ切り部11qより大きく、スペーサ部14の外径は、つば部12の外径より小さく形成されている。ゴム部13の内径は、スペーサ部14の外径に嵌るように形成される。このような構成により、ネジ留め時に、つば部12でゴム部13を密着して押圧できると共に、スペーサ部14内にネジ部11aを通し、スペーサ部14を確実に基板4(図1参照)に押圧させることができる。
7A and 7B show the configuration of the
このように、本実施形態によれば、LED3が実装された基板4を放熱板7に、強く圧接することができるので、LED3から発する熱を効率良く放熱板7を通して放熱することができる。そして、この放熱が良くなることにより、LED3により大きな電流を流すことが可能となり、LED3をより明るく発光させることができる。また、樹脂製のレンズユニット2を固定する際に、弾性のあるゴム部13で押付けるので、レンズユニット2の変形や経年変化によるレンズユニット2の割れを防止することができる。同時に、ゴム部13のスプリングワッシャの効果により、ネジ部11aの緩みを防止することができ、装置の信頼性と耐久性を高めることができる。
Thus, according to this embodiment, since the board |
また、レンズユニット2と基板4とを一体化することにより、レンズユニット2と基板4とを一体化構成にしたことにより、レンズユニット2と基板4を同時に放熱板7へ固定できるため、別々に放熱板7へ固定するよりも取り付け工数を削減することができる。同時に、LED3をレンズユニット2でほぼ完全に覆うことができ、人がLED3に直接触れることが無くなり、人体によるLED3の静電気破壊を防止することができる。
Moreover, since the
また、LED3の放熱性の向上に伴う電流増加により発光効率が高められ、レンズユニット2の歪や経年変化の割れを削減され、耐久性の向上された発光装置1を光源として用いることにより、明るい、信頼性の高い照明器具を構成することができる。
Further, the luminous efficiency is increased by increasing the current accompanying the improvement in the heat dissipation of the
図8は本実施形態の発光装置1における嵌合部10の変形例を示し、図9は、この嵌合部10を用いて基板4を放熱板7に固定した状態を示す。この嵌合部10は、ネジ部11bを、ネジ部11a(図6参照)と、つば部12(図6参照)とスペーサ部14(図6参照)を一体化形成した点で前記実施形態と異なる。
FIG. 8 shows a modification of the
これらの図において、嵌合部10は、ネジ部11bとゴム部13で構成され、ネジ部11bは、つば部12とスペーサ部14とネジ切り部11rとが一体化されて形成されている。スペーサ部14の外径寸法bは、図9に示すように、基板4の貫通孔15の外径寸法aより大きく形成されている。このネジ部11bは、ゴム部13を介し、基板4の貫通孔15を通って放熱板7のネジ穴16に嵌合され、基板4とレンズユニット2(図3(b)参照)を放熱板7に圧接する。
In these drawings, the
このように、ネジ部11bを一体化形成したことにより、つば部12とスペーサ部14とネジ切り部11rの3つの部品が1つになるため部品点数が大幅に削減される。これにより、ネジ部11bによりレンズユニット2と基板4を放熱板7に取り付ける際の作業性が著しく向上する。またネジ山部11p(図7(a)参照)を無くしたことにより、ネジ部11bは、全長が短くなり、全体を小型化できる。
Thus, by integrally forming the
次に、図10(a)は、本実施形態の発光装置1における嵌合部10のさらに他の変形例の構成を示し、図10(b)は、この嵌合部10を用いて基板4を放熱板7に固定した状態を示す。本実施形態の嵌合部10は、スペーサ部14にテーパ14sを形成した点で前記実施形態と異なる。
Next, FIG. 10A shows a configuration of still another modified example of the
これらの図において、嵌合部10は、ネジ部11bと、つば部12、とスペーサ部14と、ネジ切り部11rと、ゴム部13で構成され、スペーサ部14にはテーパ14sが形成されている。ネジ部11bのスペーサ部14が基板4に接する貫通孔15の入口面に、スペーサ部14のテーパ14sに対応して、逆方向のテーパ15aが設けられている。この基板4のテーパ15aとスペーサ部14のテーパ14sは、互いに嵌合するように構成されている。このスペーサ部14の外径寸法bは、基板4の貫通孔15の外径寸法aより大きく形成されている。
In these drawings, the
このようにスペーサ部14にテーパ14sを設け、これに合わせて、基板4側の貫通孔15の入り口側に逆方向のテーパ15aを設けたことにより、ネジ部11bの基板4上の位置決めを正確に行うことができ、ネジ締め作業をスムーズに行える。
As described above, the
図11(a)は、本実施形態の発光装置1における嵌合部10のさらに他の変形例の構成を示し、図11(b)は、この嵌合部10を用いて基板4を放熱板7に固定した状態を示す。本実施形態の嵌合部10は、つば部12と、スペーサ部14と、ネジ切り部11rとを一体したネジ部11bと、ゴム部13で構成され、ネジ部11bのスペーサ部14にテーパ14tを形成した点で前記実施形態と異なる。
FIG. 11A shows a configuration of still another modified example of the
これらの図において、嵌合部10は、ネジ部11bと、ゴム部13で構成され、ネジ部11bは、つば部12、スペーサ部14と、ネジ切り部11rとを一体形成され、このネジ部11bのスペーサ部14には、テーパ14tが形成されている。基板4側には、スペーサ部14のテーパ14tに対応して、貫通孔15の入口面に逆方向のテーパ15aが設けられている。この基板4のテーパ15aとスペーサ部14のテーパ14tは、互いに嵌合するように構成されている。このスペーサ部14の外径寸法bは、基板4の貫通孔15の外径寸法aより大きく形成されている。
In these drawings, the
このように一体化されたネジ部11bのスペーサ部14にテーパ14tを設け、基板4側の貫通孔15の入り口側に逆方向のテーパ15aを設けたことにより、ネジ部11bの基板4上の位置決めを正確に行うことができると共に、ネジ締め作業をさらにスムーズに行える。
The
以上述べたように、本実施形態に係る発光装置1によれば、LED3が実装された基板4を照明器具の一部をなす放熱板7に強固に押付けることができるので、LED3から発する熱を効率良く放熱することができる。そして、放熱が良くなることにより、LED3により大きい電流を流すことが可能となり、より明るくLED3を発光させることができる。さらに、樹脂製のレンズユニット2を固定する際に、弾性体のゴム部13で押付けるので、レンズユニット2と基板4及び放熱板7との接合の密着性が良くなり、樹脂の変形や経年変化による樹脂の割れを防止することができる。同時に、ゴム部13のスプリングワッシャの効果により、ネジの緩みを防止することができ、装置の耐久性を向上することができる。
As described above, according to the
また、レンズユニットと基板を一体型として構成することにより、レンズユニットと基板を同時に放熱板へ固定できるため、別々に放熱板へ固定するよりも作業性を軽減することができる。そして、LEDがレンズユニットでほぼ完全に覆われ、人間が直接LEDを触れることが無くなり、LEDの人体による静電気破壊を防止することができる。 In addition, since the lens unit and the substrate are configured as an integrated type, the lens unit and the substrate can be fixed to the heat sink at the same time, so that the workability can be reduced as compared with the case where the lens unit and the substrate are separately fixed to the heat sink. Then, the LED is almost completely covered with the lens unit, so that the human does not touch the LED directly, and the electrostatic breakdown of the LED by the human body can be prevented.
また、LEDを実装する基板に金属基板を使用することによりと、経年変化による基板の寸法変化(縮み、ヤセ)が無いので長期にわたり安定した押付け力が得られ、LEDの放熱性能が安定させることができる。 In addition, by using a metal substrate as the substrate for mounting the LED, there is no dimensional change (shrinkage, fraying) of the substrate due to aging, so a stable pressing force can be obtained for a long time, and the heat dissipation performance of the LED should be stabilized Can do.
また、スペーサ部と基板との双方の接触面にテーパを設けたことにより、ネジ部の基板上の位置決めを正確に行うことができ、ネジ締め作業をスムーズに行え、量産の作業性が上がる。 Further, by providing the taper on the contact surfaces of both the spacer portion and the substrate, the screw portion can be accurately positioned on the substrate, the screw tightening operation can be performed smoothly, and the mass production workability is improved.
1 発光装置
2 レンズユニット
3 LED(発光ダイオード)
4、4a 基板
6 窪み部(縁部)
7 放熱板(放熱部材)
10 嵌合部(嵌合手段)
11a〜11b ネジ部
12 つば部
13 ゴム部(弾性部材)
14 スペーサ部
14s、14t、15a テーパ
15 貫通孔
16 ネジ穴
1
4,
7 Heat sink (heat radiating member)
10 Fitting part (fitting means)
11a-
14
Claims (4)
前記基板の外形を、前記レンズユニットの外形より小さく形成し、
前記基板及び前記放熱部材に、互いに対応する孔部を設け、
前記基板及びレンズユニットを前記放熱部材に固定するための嵌合手段を備え、
前記嵌合手段は、前記孔部に嵌入されるネジ部と、このネジ部の頭部にあるつば部と、該つば部により押圧されて変形し前記レンズユニットの縁部を押圧する弾性部材と、前記基板を前記放熱部材に押圧するためのスペーサ部とを備えたことを特徴とする発光装置。 In a light emitting device including a substrate on which a light emitting diode (LED) is mounted, a resin lens unit covering the substrate, and a heat dissipation member attached to the back surface of the substrate,
Forming the outer shape of the substrate smaller than the outer shape of the lens unit;
The substrate and the heat dissipation member are provided with holes corresponding to each other,
A fitting means for fixing the substrate and the lens unit to the heat radiating member;
The fitting means includes a screw portion to be inserted into the hole portion, a flange portion at a head portion of the screw portion, and an elastic member that is pressed and deformed by the flange portion to press the edge portion of the lens unit. A light emitting device comprising: a spacer portion for pressing the substrate against the heat radiating member.
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