JP2009129709A - 光源装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のガラス封止LED2が搭載される複数の線状光源部3と、線状光源部3ごとに設けられ線状光源部3の端面にそれぞれ接続される複数の放熱板41、及び、各放熱板41の主面と面接触する放熱体42を有する放熱部4と、を備え、各ガラス封止LED2から生じた熱が放熱板41及び放熱体42の表面から放散されるようにした。
【選択図】図8
Description
図2に示すように、光源装置1は、複数のガラス封止LED2が上面に搭載される線状光源部3と、線状光源部3の下面に接続され線状光源部3から下方向へ延びる放熱板41及び放熱板41に接合される放熱ブロック42を有する放熱部4と、を備えている。また、ケース5は、線状光源部3と間隔をおいて形成される6つの側壁5aと、所定の側壁5aと放熱部4とを接続する支持部5bと、当該所定の側壁5aに形成される通気口5cと、を有する。
図3に示すように、複数の線状光源部3及び放熱板41が互いに平行に並べられ、放熱部4は各放熱板41の間に配置され隣接する2つの放熱板41を連結する放熱体としての放熱ブロック42を有している。本実施形態においては、3つの線状光源部3が並べて設けられ、内側の線状光源部3が外側の2つの線状光源部3よりも長尺に形成される。線状光源部3は、放熱板41と左右方向寸法が同じであり、放熱板41の上側の端面にはんだ材(図示せず)を介して固定される。放熱板41及び放熱ブロック42はともに銅(熱伝導率:380W・m−1・K−1)により形成され、放熱ブロック42は放熱板41の主面と面接触している。
図4に示すように、線状光源部3は、前後方向へ延びる実装基板31と、実装基板31の上面に一列に実装される複数のガラス封止LED2と、を有している。本実施形態においては、内側の線状光源部3については3つのガラス封止LED2が電気的に直列に実装され、外側の線状光源部3については2つのガラス封止LED2が電気的に直列に実装されている。図4には、3つのガラス封止LED2が実装された線状光源部3を図示している。各ガラス封止LED2は、それぞれ、後述するセラミック基板21上に3つのLED素子22が前後方向に並んで搭載され、各LED素子22が電気的に直列に接続されている。各LED素子22は、順方向が4.0V、順電流が100mAの場合に、ピーク波長が460nmの光を発する。
図5に示すように、ガラス封止LED2は、フリップチップ型のGaN系半導体材料からなるLED素子22と、LED素子22を搭載するセラミック基板21と、セラミック基板21に形成されLED素子22へ電力へ供給するための回路パターン24と、LED素子22をセラミック基板21上にて封止するガラス封止部23と、を備えている。
実装基板31は、幅方向が1.0mm、厚さ方向が1.0mmに形成される。すなわち、実装基板31は、上面に搭載されるガラス封止LED2よりも幅方向寸法が僅かに大きい。尚、3つのガラス封止LED2が搭載される実装基板31は長手方向が50mm、2つのガラス封止LED2が搭載される実装基板31は長手方向が30mmとなっている。図6に示すように、実装基板31は、長手方向(前後方向)両端に回路パターン34が露出する第1パターン露出部31aを有する。本実施形態においては、実装基板31の長手方向両端に、幅方向(左右方向)に間隔をおいて一対の第1パターン露出部31aが形成される。各第1パターン露出部31aは、前後方向へ延びる矩形状に形成される。
図7に示すように、光源装置1は、上面視にて正六角形状に形成され、7つのレンズ7を有している。各レンズ7のうち、1つが上面視中央に配置され、他の6つが中央に配置されたものと外接して配置される。各レンズ7は、レンズ保持板8を介してケース5に固定される。レンズ保持板8は、上面視にて正六角形状に形成され、ケース5の側壁5aの凹部5eに嵌め込まれている。レンズ保持板8は、レンズ7を保持する保持孔8aが形成されている。
図8に示すように、ケース5は、例えばステンレス鋼(熱伝導率:25W・m−1・K−1)からなり、線状光源部3及び放熱部4を覆う6つの側壁5aと、各側壁5aの下端を連結し線状光源部3及び放熱部4の下側を覆う底壁5dと、を有する。ケース5は、放熱部4よりも熱伝導率の小さな部材により構成される。
これに対し、本実施形態のようなガラス封止であれば、光や熱に対して劣化がなく、また熱膨張率がLED素子22と比較的近い値であるため、電気的断線が生じない。
これに対し、本実施形態のように放熱板41を備えることにより、LED素子22自体の信頼性に影響が生じず大光量を得るものとできる。尚、放熱板41は、LED素子22自体の信頼性に影響がない範囲で高温になっており、雰囲気温度との差によって放熱効果を得ている。
また、電極パターン24bの形成された線状光源部3を、放熱板41の端面と接続する構成としたため、例えば所望の光量を得る回路構成とする際には光源の回路パターン24bのみ変更すれば良い。そして、この効果は、単に放熱板41にLED素子22をマウントした場合は得られない。
また、底壁5dにおける凸部5eから他の部分へも熱の伝達が抑制され、凸部5eは外側からみれば窪んで外部と接触することは殆どないことから、実質的にケース5の底部の温度上昇も抑制することができる。
尚、ガラス封止LED2は、LED素子22を複数搭載しているものの、放熱パターン26が各LED素子22の真上にある放熱性の高い構成であり、かつ、LED素子22が直列に配列されていることから、アノード及びカソードの電極面積を抑えた小型の光源とすることができる。この結果、ガラス封止LED2に電流を比較的多く流しても、各LED素子22の温度上昇を抑え、高光出力化を図るとともに、コンパクトな高輝度光源とすることができる。このように、コンパクトな高輝度光源とすることで、レンズ7による光学制御精度を高めることができ、実用に際して極めて有利である。
図9に示すように、この光源装置101は、上面視にて四角形状を呈するケース105と、ケース105の上面を閉塞するレンズ保持板108と、レンズ保持板108の保持孔108aに保持されるレンズ107と、を備えている。レンズ107は、例えばアクリル樹脂からなり、線状光源部3の長手方向に沿って延びるシリンドリカルタイプである。本実施形態においては、複数のレンズ107が互いに平行に配置されている。
図10に示すように、光源装置101の各線状光源部3は、5つのガラス封止LED2が等間隔で搭載され、第1の実施形態の線状光源部3よりも長手方向に長く形成される。本実施形態においては、互いに長手方向寸法が等しい3つの線状光源部3及び放熱板41が備えられ、隣接する放熱板41は上面視四角形状の放熱ブロック42により連結される。放熱ブロック42は、それぞれ、放熱板41の主面に面接触している。尚、光源装置101の各放熱板41は、左右方向外側の線状光源部3と接続されるものについては当該線状光源部3と長手方向寸法が等しく、中央の線状光源部3と接続されるものについては当該線状光源部3よりも長手方向に長く形成されている。
ケース105の左右の側壁105aと当接する2つのばね材106は、鉄合金(熱伝導率:50W・m−1・K−1)からなり、左右方向外側の放熱板41の長手方向中央にビス110により固定される。このばね材106は、放熱板41の側面に固定される固定端162と、ケース105の側壁105aと当接する一対の当接端163と、固定端162及び当接端163を接続する一対の傾斜部164と、から構成される。ばね材106は、一枚の板材を曲成することにより形成され、放熱部104と側壁105aを互いに離隔する方向へ付勢する。
図11に示すように、光源装置101は、複数のガラス封止LED2が上面に搭載される線状光源部3と、線状光源部3の下面に接続され線状光源部3から下方向へ延びる放熱板41を有する放熱部104と、線状光源部3及び放熱部104を収容するケース105と、を備えている。本実施形態においては、複数の線状光源部3及び放熱板41が互いに平行に並べられ、放熱部104は各放熱板41の間に配置され隣接する2つの放熱板41を連結する放熱ブロック42を有している。ケース105は、放熱部104よりも熱伝導率が小さく、線状光源部3及び放熱部104と間隔をおいて形成される4つの側壁105aと、各側壁105aの下端を連結する底壁105bと、を有している。さらに、光源装置101は、ケース105の各側壁105aにレンズ保持板108を介して固定され各線状光源部103から発せられる光を光学的に制御する複数のレンズ107を備えている。
また、各ガラス封止LED2が電気的に直列に接続されるものを示したが、各ガラス封止LED2が並列に接続されるものであってもよい。また、ガラス封止LED2と放熱板41とが絶縁層23を介さずに接合されている例を示したが、通電電流等の制約は大きくなるものの、絶縁層やフレキシブル基板を介したものであってもよい。
2 ガラス封止LED
3 線状光源部
4 放熱部
41 放熱板
42 放熱ブロック
101 光源装置
104 放熱部
201 光源装置
Claims (6)
- 複数のガラス封止LEDが搭載される複数の線状光源部と、
前記線状光源部ごとに設けられ該線状光源部の端面にそれぞれ接続される複数の放熱板、及び、少なくとも2つの前記放熱板の主面と面接触する放熱体を有する放熱部と、を備える光源装置。 - 前記放熱体は、該放熱体を所定方向に貫通する貫通孔を有する請求項1に記載の光源装置。
- 前記放熱体は、直方体状に形成され、
前記放熱体と面接触する前記放熱板は、互いに平行に配置される請求項2に記載の光源装置。 - 前記線状光源部及び前記放熱部と間隔をおいて形成される外壁と、前記外壁と前記放熱部とを接続する支持部と、前記外壁に形成された通気口と、を有するケースを備える請求項3に記載の光源装置。
- 前記光源部及び前記放熱部と間隔をおいて形成される外壁を有するケースと、
前記ケースの外壁と前記放熱部との間に介在するばね材と、を備える請求項3に記載の光源装置。 - 前記ケースは、前記放熱部よりも熱伝導率が小さい請求項4または5に記載の光源装置。
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