JP2011086569A - 発光装置、面光源装置、及び表示装置 - Google Patents

発光装置、面光源装置、及び表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】発光素子等に起因する温度変化によって、線膨張係数の違いから基板と光束制御部材との膨張量に差が生じた場合においても、照明品位を低下させる要因となるような部品を使用することなく、光束制御部材を基板に位置決めした状態で安定して固定する。
【解決手段】発光装置3は、基板と、シート部材10と、光束制御部材7とを有している。
光束制御部材7の裏面8には、複数の支持脚15が形成され、基板5又はシート部材10に固定される。支持脚15は、熱膨張した際、線膨張係数の違いからひずみが発生する。シート部材10は、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数となっており、ひずみを緩和させるように基板5に対して変位する。
【選択図】図7

Description

本発明は、発光装置、面光源装置、及び表示装置に関し、例えば、液晶表示パネルの背面側から面状に照明するバックライトの光源や室内の一般照明など各種照明として用いられる発光装置、これを使用し、各種照明に用いられる面光源装置、及びこの面光源装置を照明手段として被照明部材と組み合わせて使用する表示装置に関するものである。
従来から、テレビジョンやパーソナルコンピュータ等に使用される液晶表示モニタの照明手段として、点状に発光する複数の発光素子(例えば、LED)を光源として使用した面光源装置が知られている。この面光源装置は、板状の基板に対して複数のLEDをマトリックス状に配置し、そのLEDからの光を光束制御部材の裏面側から光束制御部材の内部に入射させ、その光束制御部材の内部に入射した光を出射面から出射させて、その出射光によって液晶表示パネルをその背面側から面状に照明するようになっている。
この面光源装置は、構成部品がそれぞれ熱膨張率の異なる部品で構成されている。そして、面光源装置は、LEDを長時間点灯させると基板の配線パターンを流れる電流の電気抵抗によってジュール熱等が発生することや使用環境の変化により、面光源装置の内部で温度変化が起こっていた。これらにより、面光源装置の各構成部品には、温度変化による熱膨張率の違いから、構成部品の一部にひずみが発生する等の不具合が生じていた。
このような不具合を解消する技術として、例えば、以下に記載する技術が開示されている。図31は、従来技術に係る照明装置(発光装置)の平面図を示した図である。図32は、従来技術に係る照明装置からレンズを取り外した状態を示した図である。図33(a)は、従来技術に係る照明装置において、ホルダが基板に対して収縮した状態を示す図である。図33(b)は、従来技術に係る照明装置において、ホルダが基板に対して膨張した状態を示した図である。
図31に示す通り、従来技術に係る照明装置101は、複数のLED102が長手方向に並べて取り付けられた長板状の基板103と、基板を支持するホルダ104と、各LED102を覆うレンズ105を備えている。
図32に示す通り、各レンズ105は、レンズ105に形成された凸部106を基板103に形成された凹部107に係合させることにより、基板103に取り付けられたLED102に対して長手方向及び幅方向について位置決めされる。
そして、レンズ105は、ホルダ104のレンズ保持部108をレンズ105の被保持部110に係合させることにより基板103上に保持されるようになっている。
ここで、ホルダ104と基板103とは、別部材で形成されていることにより線膨張係数が異なっている。従って、使用時において、LED102に起因する温度変化が生じると、ホルダ104及び基板の長手方向に、幅方向と比較して、大きな寸法差が発生する。
図33(a)、図33(b)に示す通り、従来技術に係る照明装置は、レンズ105を固定するレンズ保持部108を有するホルダ104と、レンズ105が取り付けられた基板103とに寸法差が発生しても、レンズ105に形成された凸部106を基板103に形成された凹部107に係合させているため、基板103の膨張に追従してレンズ105が、ホルダ104に対して長手方向へ相対移動するようになっている。すなわち、レンズ105は、基板103上のLED102に対して位置決めされた状態が保たれるようになっている。また、レンズ105の被保持部110は、レンズ保持部108により基板103の長手方向へ移動を許容するようになっているため、ホルダ104とレンズ105に負荷が発生しないようになっている(特許文献1)。
特開2007−299089号公報
しかしながら、従来技術に係る照明装置101は、レンズ105の線膨張係数と基板103の線膨張係数との違いについては、全く考慮されていなかった。更に、従来技術に係る照明装置101におけるレンズ105は、基板103平面上での位置決めがなされているに過ぎず、基板103からレンズ105が抜け落ちることを防止するためには、ホルダ104を用いて固定する必要があった。
このようにレンズ105の一部に係合させる部材が、レンズ105内を伝搬する光の出射を部分的に妨げるようなものである場合、照明装置101からの光による被照射面に暗部を発生させる等、照明品位を低下させる虞があった。
また、ホルダ104に係合させるための形状をレンズ105に形成する場合、その係合部においては光の出射方向を制御することができず、被照射面に明部を発生させる要因となる虞があった。
そこで、本発明は、発光素子(LED)や発光装置の使用環境等に起因する温度変化によって、線膨張係数の違いから、基板と光束制御部材(レンズ)との膨張量に差が生じた場合においても、基板に光束制御部材を安定して固定することができ、且つ、照明品位を低下させる要因となるような部品を使用することがなく、基板への光束制御部材の位置決め及び固定が可能な発光装置、面光源装置及びこれを備えた表示装置を提供することを目的とする。
請求項1に係る発光装置は、基板と、前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に載置されたシート部材と、を備えている。そして、前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成されている。そして、前記複数の支持脚のうちの少なくとも一つの支持脚である第1の支持脚が前記基板に固定され、前記複数の支持脚のうちの前記第1の支持脚以外の少なくとも一つの支持脚である第2の支持脚が前記シート部材に固定されるようになっている。そして、前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成され、前記第1の支持脚に係合する係合穴を有しており、前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされる。そして、前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、且つ、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分が前記基板に対して変位することを特徴としている。
請求項2に係る発光装置は、基板と、前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に保持されたシート部材と、を備えている。そして、前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成されている。そして、前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成されている。そして、前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材上に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされている。そして、前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記複数の支持脚の間の部分が前記基板に対して変位することを特徴としている。
請求項3に係る発光装置は、請求項1の発明において、前記シート部材は、少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口することを特徴としている。
請求項4に係る発光装置は、請求項2の発明において、前記シート部材は、前記複数の支持脚のうちの少なくとも隣り合う一組の支持脚の間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口することを特徴としている。
請求項5に係る面光源装置は、前記基板の表面には、前記発光素子が複数隣接配置された前記請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置と、前記発光装置からの光が拡散透過される光拡散部材と、を備えたことを特徴としている。
請求項6に係る表示装置は、前記請求項5に記載の面光源装置と、前記面光源装置からの光が照射される被照明部材と、を備えたことを特徴としている。
本発明によれば、発光素子や発光装置の使用環境等に起因する温度変化によって、線膨張係数の違いから基板と光束制御部材との膨張量に差が生じた場合においても、照明品位を低下させる要因となるような部品を使用することなく、光束制御部材を基板に位置決めした状態で安定して固定することができる。
図1は、被照明部材(例えば、液晶表示パネル)等を取り外して示す表示装置の平面図(面光源装置の平面図)である。 図2は、表示装置の概略を示す断面図であり、図1のX1−X1線に沿って切断して示す表示装置の断面図である。 図3(a)は、発光装置の平面図である。図3(b)は、図3(a)のX2−X2線に沿って切断して示す発光装置の断面図である。 図4(a)は、実施形態1に係る発光装置を構成する光束制御部材の平面図を示す図である。図4(b)は、図4(a)のX3ーX3線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図である。図4(c)は、光束制御部材の裏面図である。 図5(a)は、光束制御部材の裏面に不等間隔で形成された支持脚が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。図5(b)は、光束制御部材の裏面に等間隔で形成された支持脚が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。 図6は、光束制御部材の支持脚を接着剤により接着した様子を模式的に表す図である。 図7は、発光装置の使用により、光束制御部材及びシート部材が熱膨張した様子を示す図である。 図8は、本実施形態に使用される各部材と線膨張係数との関係を示した図である。 図9(a)は、実施形態2に係る発光装置の平面図を示すものである。図9(b)は、実施形態2に発光装置を図9(a)のX4ーX4線に沿って切断して示す断面図である。 図10は、シート部材が、基板に対してスライド移動して、支持脚の変位量を緩和する様子を示した図である。 図11(a)は、実施形態3に係る発光装置の平面図を示すものである。図11(b)は、実施形態3に係る発光装置を図11(a)のX5ーX5線に沿って切断して示す断面図である。 図12(a)は、実施形態4に係る発光装置の平面図を示すものである。図12(b)は、実施形態4に係る発光装置を図12(a)のX6ーX6線に沿って切断して示す断面図である。 図13(a)は、実施形態5に係る発光装置の平面図を示すものである。図13(b)は、実施形態5に係る発光装置を図13(a)のX7ーX7線に沿って切断して示す断面図である。 図14(a)は、実施形態6に係る発光装置の平面図を示すものである。図14(b)は、実施形態6に係る発光装置を図14(a)のX8ーX8線に沿って切断して示す断面図である。 図15(a)は、参考例1に係る発光装置の平面図を示すものである。図15(b)は、参考例1に係る発光装置を図15(a)のX9ーX9線に沿って切断して示す断面図である。 図16(a)は、参考例2に係る発光装置の平面図を示すものである。図16(b)は、参考例2に係る発光装置を図16(a)のX10ーX10線に沿って切断して示す断面図である。 図17(a)は、参考例3に係る発光装置の平面図を示すものである。図17(b)は、参考例3に係る発光装置を図17(a)のX11ーX11線に沿って切断して示す断面図である。 参考例4に係る発光装置の概略構成を示す図である。図18(a)は、発光装置の平面図である。図18(b)は、図18(a)のA1−A1線に沿って切断して示す発光装置の断面図である。 参考例4に係る発光装置の基板を説明するための図である。図19(a)は、基板の平面図である。図19(b)は、図19(a)のA2−A2線に沿って切断して示す基板の断面図である。 参考例4に係る発光装置の光束制御部材を示す図である。図20(a)は、光束制御部材の平面図である。図20(b)は、図20(a)のA3−A3線に沿って切断して示す光束制御部材の断面図である。図20(c)は、光束制御部材の裏面図である。 参考例4に係る発光装置のスリーブを示す図である。図21(a)は、スリーブの平面図である。図21(b)は、スリーブの正面図である。図21(c)は、スリーブの裏面図である。 図21(a)のA4−A4線に沿って切断して示すスリーブの断面図である。 図21(b)のA5−A5線に沿って切断して示すスリーブの胴部の断面図である。 参考例4に係る発光装置の組立手順を示す図である。図24(a)は、基板にスリーブ及び光束制御部材を取り付ける前の状態を示す図である。図24(b)は、基板にスリーブを取り付けた状態を示す図である。図24(c)は、基板に取り付けたスリーブで光制御部材を保持した状態を示す図である。 参考例5に係る発光装置の概略構成を示す図である。図25(a)は、発光装置の平面図である。図25(b)は、図25(a)のA6−A6線に沿って切断して示す発光装置の断面図である。 参考例5に係る発光装置のスリーブを示す図である。図26(a)は、スリーブの平面図である。図26(b)は、スリーブの正面図である。図26(c)は、スリーブの裏面図である。 図26(a)のA7−A7線に沿って切断して示すスリーブの断面図である。 図26(b)のA8−A8線に沿って切断して示すスリーブの胴部の断面図である。 参考例5に係る発光装置の組立手順を示す図である。図29(a)は、基板にスリーブ及び光束制御部材を取り付ける前の状態を示す図である。図29(b)は、基板にスリーブを取り付けた状態を示す図である。図29(c)は、基板に取り付けたスリーブで光制御部材を保持した状態を示す図である。 参考例5に係る発光装置の変形例を示す図であり、図25(b)に示した発光装置の一部を変更した態様を示す図である。 従来技術に係る照明装置の平面図である。 従来技術に係る発光装置からレンズを取り外した状態を示す図である。 図33(a)は、従来技術に係る照明具において、ホルダが基板に対して収縮した状態を示す図である。図33(b)は、従来技術に係る照明具において、ホルダが基板に対して膨張した状態を示す図である。
<実施形態1>
以下、本発明が適用可能な表示装置1、面光源装置2及び発光装置3の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(表示装置、面光源装置及び発光装置の概略構成)
図1乃至図3は、本実施の形態に係る表示装置1、この表示装置1を構成する面光源装置2及び面光源装置2を構成する発光装置3を示すものである。なお、図1は、被照明部材(例えば、液晶表示パネル)4と光拡散部材11を取り外して示す表示装置1の平面図(面光源装置2の平面図)である。また、図2は、表示装置1の概略を示す断面図であり、図1のX1−X1線に沿って切断して示す表示装置1の断面図である。また、図3(a)は、実施形態1に係る発光装置3の平面図である。図3(b)は、図3(a)のX2−X2線に沿って切断して示す発光装置3の断面図である。
これらの図に示すように、本実施形態1の表示装置1は、平面形状が略矩形形状の基板5と、基板5の表面にほぼ等間隔に複数取り付けられた点光源としての発光素子6(例えば、LED)6と、発光素子6と一対一となるように取り付けられて発光素子6からの光を拡げて出射する光束制御部材7と、発光素子6を取り囲み且つ光束制御部材7の裏面8に対向するように基板5の表面に載置されたシート部材10と、各光束制御部材7に対向するように配置された光拡散部材11と、光拡散部材11の出射面側に対向配置された被照明部材(例えば、液晶パネル)4と、を備えている。
なお、本実施の形態においては、基板5、シート部材10、発光素子6、光束制御部材7及び光拡散部材11によって面光源装置2が構成されている。また、基板5、シート部材10、発光素子6及び光束制御部材7によって発光装置3が構成されている。
(基板)
図1乃至図2を用いて基板5について説明する。基板5は、図1に示す通り略矩形形状となっている。基板5は、その表面に配線パターン(不図示)が形成されている。そして、この配線パターンは、基板5の表面に実装される発光素子6の各電極に接続されるようになっている。また、基板5の裏面には、発光素子6を制御する制御回路(不図示)等が取り付けられるようになっている。本実施形態においては、基板5のうち、線膨張係数が1.2×10-5[1/℃]である基板5を使用した。
(発光素子)
図2を用いて発光素子6について説明する。図2に示す通り本実施形態において、発光素子6は、表面実装型のLEDが使用される。この発光素子6は、その端子電極(不図示)が基板5の配線パターン上に半田付けされることにより電気的に接続されるようになっている。基板5の表面には、複数の発光素子6がほぼ等間隔で且つマトリックス状に取り付けられる。そして、この複数の発光素子6は、発光素子6を制御する制御回路によりON・OFFされるようになっている。ここで、便宜上、発光素子6からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向を発光素子6の光軸L1と定義する。
(光束制御部材)
図4を用いて光束制御部材7について説明する。図4(a)は、実施形態1に係る発光装置3を構成する光束制御部材7の平面図を示す図である。図4(b)は、図4(a)のX3ーX3線に沿って切断して示す光束制御部材7の断面図である。図4(c)は、光束制御部材7の裏面図である。
光束制御部材7は、図4(a),図4(b),図4(c)に示す通りの形状をしており、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)、COP(シクロオレフィンポリマー)等の透明な合成樹脂材料を用いて射出成形により一体成形される。本実施形態においては、PMMAのうち、線膨張係数が6.0×10-5[1/℃]であるPMMAを使用した。
また、光束制御部材7から出射する光の立体的な出射光束の中心における光の進行方向を光束制御部材7の光軸Lと定義する。
この光束制御部材7は、発光素子6からの光を取り込む入射面凹部12と、その取り込んだ光を拡げて出射させる光制御出射面13と、この光制御出射面13の径方向外方側に出っ張るように形成された略円環状の鍔部14と、裏面8に突出形成された丸棒状の支持脚15とを有している。
光制御出射面13は、平面形状が略円形形状であり、発光素子6からの光を発光素子6の直上などで局部的に出射されず、照射範囲内に向けて、光拡散部材11の出射面側から視た状態において均一となるように滑らかに拡げて出射させるようになっている。そして、光束制御部材7が複数基板5の表面に並べて取り付けられると、この光制御出射面13から出射された光の少なくとも一部は、他の光束制御部材7の光制御部から出射された光と重ね合わせるようになっている。
入射面凹部12は、図4(b)及び図4(c)に示す通り、平面形状が略円形形状となっている光束制御部材7の裏面8に形成される。入射面凹部12は、図4(b)に示す通り、先端が丸みを帯びた略砲弾形状の凹みであって裏面8の中心に形成されている。また、入射面凹部12は、光束制御部材7の断面図で視ると、楕円を短軸に沿って切断した半楕円形状のようになっており、光束制御部材7の光軸Lに対して回転対称となっている。この入射面凹部12を光束制御部材7の裏面8側から視た中心は、光束制御部材7の光軸Lと一致している。そして、光束制御部材7が発光素子6に対して位置決めされた際には、入射面凹部12の中心が、発光素子6の光軸L1とほぼ合致するように位置合わせされる。このように位置決めされた入射面凹部12は、発光素子6からの大半の光を取り込むようになっている。
図4(a)、図4(b)、図4(c)を用いて光束制御部材7の裏面8に突出形成された支持脚15について説明する。図4(c)に示すように、光束制御部材7の裏面8で、且つ、入射面凹部12よりも径方向外方側には、光束制御部材7の裏面8に対して垂直方向に突出する支持脚15が形成されている。この支持脚15は、丸棒形状となっており、光束制御部材7の光軸Lと同心の仮想円周上に不等ピッチで三本突出形成されている。
図4(a)において、三本の支持脚15(15a、15b、15c)は、光軸Lを中心として、支持脚15(15a)が時計の十二時の方向に位置しているとすると、支持脚15(15b)が五時の方向に位置し、支持脚15(15c)が七時の方向に位置するように形成されている。言い換えると、光束制御部材7の光軸Lを中心とし、支持脚15(15a)を基準とすると、支持脚15(15b)は時計回りに150度移動させた位置に、支持脚15(15c)は時計回りに210度移動させた位置に形成されている。
図4(b)に示す通り、三本の支持脚15は、基板5の表面に固着される支持脚15(15b、15c)の長さとシート部材10に固着される支持脚15(15a)の長さを比較すると、基板5の表面に固着される支持脚15(15b、15c)の長さがシート部材10の厚さε分だけ、シート部材10に固着される支持脚15(15a)の長さよりも長くなっている。これにより、光束制御部材7の裏面8は、シート部材10の表面に対して平行となるように、支持脚15によって支持されるようになっている。
このような三本の支持脚15は、図3(b)に示す通り、光束制御部材7の入射面凹部12が、発光素子6の直上に位置するように(光束制御部材7の光軸Lと発光素子の光軸L1とが、ほぼ合致する位置にあるように)、支持脚15(15a)がシート部材10に固着され、支持脚15(15b、15c)が基板5の表面に固着されるようになっている。このとき、支持脚15(15b、15c)は、後述するシート部材10の係合穴17と係合し、この係合穴17を介して基板5の表面に固着されるようになっている。
図6を用いて、光束制御部材7の支持脚15を基板5の表面に対して接着する様子を説明する。図6は、光束制御部材7の支持脚15を接着剤18により接着した様子を模式的に表す図である。支持脚15を基板5及びシート部材10に接着する際には、エポキシ性の熱硬化樹脂(接着剤18)を基板5及びシート部材10に対して塗布し、加熱圧着して接着される。
支持脚15は、基板5及びシート部材10に接着固定されると光束制御部材7の裏面8とシート部材10との間に隙間が生じるようになっている(図2参照)。そして、その隙間は、発光素子6から発する熱を逃がすようになっている。
(シート部材)
図2乃至図3を用いて、シート部材10について説明する。図2に示す通り、シート部材10は発光素子6を取り囲み且つ光束制御部材7の裏面8に対向するように基板5の表面に載置される。
シート部材10は、PETシート(ポリエチレンテレフタレートシート)等の光反射特性に優れた樹脂製シートや、樹脂製シートの表面に銀蒸着された反射シートであり、可撓性を有する。またシート部材10は、基板5や光束制御部材7よりも、伸縮性に優れ伸び縮みし易くなっている。このシート部材10は、発光素子6を露出させる円形状の開口部16と、光束制御部材7の支持脚15のうち基板5に取り付けられる支持脚15を通す係合穴17と、が形成されている。
開口部16は、平面視形状が円形状となっている。そして、開口部は、シート部材10を基板5に載置した際に、基板5に取り付けられた発光素子6を通過させて露出させるようになっている。
係合穴17は、円形状の開口部16と同心の円周上で、且つ、光束制御部材7の入射面凹部12を開口部16のほぼ中心に位置合わせすると光束制御部材7の支持脚15(15b、15c)に対応する位置に形成されている。
シート部材10は、光束制御部材7の支持脚15(15b、15c)が、シート部材10の係合穴17に通されて係合し、支持脚15(15a)が、シート部材10の表面に接着されることにより、基板5に対して移動しないように固定される。
そして、このシート部材10は、発光装置3の使用時において、光束制御部材7の裏面8とは反対方向に出射された光及び光束制御部材7の裏面8によって反射された光を反射させて、光束制御部材7の裏面8に送り出すことで照明光として再利用できるようにし、光のロスを減らし輝度を向上させるようになっている。
本実施形態においては、シート部材10のうち、線膨張係数が4.0×10-5[1/℃])であるシート部材10を使用した。
(光拡散部材)
図2を用いて光拡散部材11について説明する。図2に示す通り、光拡散部材11は、光束制御部材7の光制御出射面13に対向し、且つ、基板5及びシート部材10に対して平行となるように配置される。この光拡散部材11は、光透過性に優れたPMMAやPC等の樹脂材料によってシート状あるいは平板形状に形成されており、被照明部材4の平面形状とほぼ同様の大きさ(面積)に形成されている。
光拡散部材11は、その表面に微細な凹凸(プリズム状突起、エンボス加工やビーズコートによる拡散処理で形成される凹凸)を形成するか、又は内部に拡散材を混入させるようになっている。
このような光拡散部材11は、光束制御部材7の光制御出射面13から出射した光を透過しながら拡散し、被照明部材4に照射される光を均一化する。
また、このような光拡散部材11は、被照明部材4の発光素子6側の面に取り付けても良いし、また、被照明部材4とは分離した状態で、被照明部材4の発光素子6に対向する面側に配置するようにしてもよい。
(本実施形態に係る発光装置の特徴)
図3、図5、図7、図8を用いて発光装置3について説明する。図5(a)は、光束制御部材7の裏面8に不等間隔で形成された支持脚15が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。図5(b)は、光束制御部材7の裏面8に等間隔で形成された支持脚15が、熱膨張により変位する様子を模式的に示した図である。図7は、発光装置3の使用により、光束制御部材7及びシート部材10が熱膨張した様子を示す図である。図7において点線で示す形状は、膨張後の光束制御部材7とシート部材10の様子を模式的に示したものである。図8は、本実施形態に使用される各部材と線膨張係数との関係を示した図である。
図3に示す通り、発光装置3は、発光素子6が取り付けられた基板5の表面に、シート部材10が載置され、シート部材10の開口部16から露出する発光素子6の直上に光束制御部材7の入射面凹部12が位置するように光束制御部材7が取り付けられる。光束制御部材7の三本の支持脚15は、そのうち二本の支持脚15(15b、15c)がシート部材10の係合穴17を通って基板5の表面に接着され、他の一本の支持脚15(15a)がシート部材10の表面に接着されるようになっている。
この発光装置3は、発光素子6を長時間点灯させた際に、基板5の配線パターンを流れる電流の電気抵抗によってジュール熱が発生する。このジュール熱は、基板5の温度を上昇させ、基板5の表面に取り付けられている光束制御部材7と基板5に対して載置されているシート部材10の温度を上昇させる。
図8に示す通り、発光装置3を構成する基板5、シート部材10、光束制御部材7は、線膨張係数が異なっている。発光装置3を構成する各部材は、それぞれの線膨張係数に比例して、熱膨張するようになっている。ここで、光束制御部材7の線膨張係数は、基板5の線膨張係数の5倍となっている。
一般に、線膨張係数の異なる部材を組み合わせて構成する場合は、温度変化による線膨張係数の違いから、部材の一部にひずみの発生等の不具合を起こす原因となっている。例えば、基板5の表面に対して、支持脚15が等間隔に形成された光束制御部材7(図5(b)参照)を配置し、その支持脚15を基板5の表面に接着した場合、支持脚15にひずみが発生し易くなっている。すなわち、光束制御部材7の裏面8に等間隔に形成された支持脚15は、熱膨張すると、図5(b)の点線で示す通り、光束制御部材7の径方向外方へ向かって変位する。このとき、基板5は、光束制御部材7と比較して熱膨張し難いため、光束制御部材7の支持脚15にひずみが発生する。そして、支持脚15には、もとに戻ろうと応力が作用する。この応力は、基板5に接着された支持脚15を、基板5から剥がすような不具合を発生させる。
以上のような不具合が発生しないように、本実施形態に係る発光装置3は、以下に述べる点に特徴を有している。
本実施形態に係る光束制御部材7の裏面8に形成された三本の支持脚15のうち、支持脚15(15a)については、図7に示す通り、基板5の線膨張係数と比較して、光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数のシート部材10に接着している。
そして、他の二本の支持脚15(15b、15c)は、図5(a)に示す通り、支持脚15(15b)と支持脚15(15c)の周方向の間隔を、等間隔に形成した場合よりも、狭くし、基板5の表面にシート部材10の係合穴17を介して接着するようになっている。
図7に示す通り、シート部材10は、熱膨張することにより、このシート部材10に接着される支持脚(第2の支持脚)15(15a)と基板5に接着される二本の支持脚(第1の支持脚)15(15b、15c)との支持脚間距離の増加を許容するように基板5に対して変位するようになっている。
そして、図5(a)、(b)に示す通り、基板5に接着された二本の支持脚15(15b、15c)の支持脚間距離S1は、支持脚15を光束制御部材7の光軸Lを中心として周方向に等間隔に三本形成した場合の支持脚間距離S2と比較して、支持脚間距離が小さくなっている。これにより、光束制御部材7が熱膨張した際、本実施形態に係る支持脚間距離S1の増加量(S1’−S1)は、等間隔に三本の支持脚15を形成した場合の支持脚間距離S2の増加量(S2’−S2)と比較して、小さくなっている。
(本実施形態による効果)
本実施形態に係る光束制御部材7の三本の支持脚15は、支持脚15(15a)が、基板5と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数のシート部材10に対して接着される。このシート部材10は、熱膨張することにより、シート部材10に接着された支持脚15(15a)と基板5に接着される支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増大を吸収するように基板5に対して変位し、支持脚15(15a、15b、15c)のひずみを緩和することができる。
そして、他の二本の支持脚15(15b、15c)は、基板5の表面に対して接着される。この二本の支持脚15(15b、15c)は、光束制御部材7の裏面8に対して等間隔に三本の支持脚15を形成した場合と比較して、熱膨張に起因する支持脚間距離の増大が少なくなるように形成されている。これにより、基板5に接着された二本の支持脚は、等間隔に支持脚15を三本形成した場合と比較して、基板5に接着された支持脚15(15b、15c)に発生するひずみを緩和することができる。
以上により、本実施形態に係る光束制御部材7の支持脚15は、その指示脚15に発生するひずみをシート部材10により緩和し、支持脚15に発生する応力を小さくすることができる。これにより、照明品位を低下させる要因となるような部品を使用することなく、光束制御部材7を基板5の表面に位置決めした状態で安定して固定することができる。
<実施形態2>
図9乃至図10を用いて、実施形態2に係る発光装置3について説明する。なお、実施形態2は、光束制御部材7の支持脚15とシート部材10の係合穴17とが隙間を持って遊嵌することを除き、その基本的構成が上記実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図9(a)は、実施形態2に係る発光装置3の平面図を示すものである。図9(b)は、実施形態2に発光装置3を図9(a)のX4ーX4線に沿って切断して示す断面図である。図10は、シート部材10が、基板5に対してスライド移動し、支持脚15の変位量を緩和する様子を模式的に示した図である。図10において、点線で示す形状は、膨張後の光束制御部材7と基板5に対してスライド移動したシート部材10の様子を模式的に示しものである。
図9(a)及び図9(b)に示す通り、シート部材10には、光束制御部材7の支持脚15のうち基板5に取り付けられる支持脚15(15b、15c)と、隙間を持って遊嵌する係合穴17が形成されている。
支持脚15(15b、15c)は、シート部材10の係合穴17と隙間を持って遊嵌して基板5に接着される。支持脚15(15a)は、シート部材10の表面に接着される。以上により、シート部材10は、基板5に対して、移動できないように固定される。
先に述べた通り、光束制御部材7の裏面8に形成された三本の支持脚15は、図5(a)に示すように、熱膨張に伴い支持脚15の位置が変位するようになっている。本実施形態に係る支持脚15(15a)も、支持脚15(15b、15c)が基板5の表面に対して接着されるため、図10におけるY方向へ変位するようになっている。
図10に示す通り、支持脚15(15b、15c)とシート部材10の係合穴17とは、隙間を持って遊嵌している。これにより、シート部材10に接着される支持脚15(15a)がY方向へ変位すると、支持脚15(15a)に接着されたシート部材10が、支持脚15(15b、15c)と係合穴17との隙間分だけ、Y方向へスライド移動することできるようになっている。
以上により、シート部材10は、シート部材10に接着された支持脚15(15a)と基板5に接着された支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増加を吸収することができる。
ここで隙間とは、加工誤差や組み立て誤差があっても、支持脚15(15b、15c)と係合穴17との間に隙間が生じる程度の大きさをいう。
なお、本実施形態においては、シート部材10がスライド移動することにより、シート部材10に接着される支持脚15(15a)と基板5に接着される支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増加を吸収することができる。これにより、支持脚間距離の増加のすべてを吸収できる場合は、シート部材10の線膨張係数を基板5と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い値である必要はない。
(本実施形態による効果)
基板5に接着された支持脚15は、シート部材10の係合穴17と隙間を持って遊嵌しシート部材10に接着された支持脚15(15a)の変位に伴い基板5の表面を支持脚15(15a)と係合穴17との隙間分だけスライド移動することができる。これにより、シート部材10に接着される支持脚15(15a)と基板5に接着される支持脚15(15b、15c)との支持脚間距離の増加を吸収(支持脚15のひずみ量を緩和)することができる。すなわち、シート部材10と光束制御部材7との線膨張率の差に起因する応力を実施形態1と比較してより小さくすることができる。以上により、実施形態1と比較して、支持脚15がより基板5の表面から外れ難くなる。
<実施形態3>
図11を用いて、実施形態3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の支持脚15と基板5とを除き、その基本的構成が上記実施形態1の発光装置3と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図11(a)は、実施形態3に係る発光装置3の平面図を示すものである。図11(b)は、実施形態3に係る発光装置3を図11(a)のX5ーX5線に沿って切断して示す断面図である。
基板5は、その表面側に開口し光束制御部材7の支持脚15が挿入される位置決め凹部21と、基板5に載置されたシート部材10の四隅が基板5の表面から離れないよう押さえるコーナー押さえ部22と、が形成されている。
位置決め凹部21は、基板5に取り付けられた発光素子6の光軸L1を中心とする同一円上で、且つ、光束制御部材7の支持脚15(15b、15c)が、対応する位置に形成されている。
コーナー押さえ部22は、基板5の表面における四隅に形成され、基板5の中央に向かって開口し、シート部材10の隅が挿入されるようになっている。このコーナー押さえ部22は、基板5の表面にシート部材10が載置された際に、シート部材10の四隅が、基板5の表面から離れないように押さえるようになっている。
光束制御部材7は、光束制御部材7の裏面8に形成された三本の支持脚15のうち、基板5に取り付けられる支持脚15(15b、15c)の径の大きさが、支持脚15の長手方向のほぼ中間点で異なっている。支持脚15(15b、15c)は、光束制御部材7の裏面8から離れる方向へ、径の大きな大径部23と、径の小さな小径部24とを有している。支持脚15は、光束制御部材7を裏面視すると、大径部23と小径部24との境目に円環状の平坦面25が形成されている。
支持脚15(15b、15c)は、基板5の表面に載置されたシート部材10の係合穴17と小径部の一部とが係合して支持脚15(15b、15c)が基板5に接着されると、シート部材10が、支持脚15(15b、15c)の平坦面25と基板5の表面とで挟み込まれるようになっている。
光束制御部材7は、支持脚15(15a)がシート部材10に接着され、支持脚15(15b、15c)が位置決め凹部に挿入されて接着されると、入射面凹部12が発光素子6の直上に位置するようになっている。
(本実施形態による効果)
本実施形態に係る発光装置3は、シート部材10が支持脚15(15b、15c)の平坦面24と基板5の表面とで挟み込まれる。そして、シート部材10の四隅は、コーナー押さえ部22により基板5の表面から離れないように押さえられる。よって、シート部材10が基板5の表面から離れるのを防止することができる。また、本実施形態においても先の実施形態1と同等の効果を奏する。
<実施形態4>
図12を用いて、実施形態4に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の本数を除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、実施形態1の発光装置3と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。図12(a)は、実施形態4に係る発光装置3の平面図を示すものである。図12(b)は、実施形態4に係る発光装置3を図12(a)のX6ーX6線に沿って切断して示す断面図である。
図12(a)に示す通り、実施形態4に係る光束制御部材7の裏面8には、四本の支持脚15が形成されている。
四本の支持脚15(15a、15b、15c、15d)は、平面視した際に光軸Lを中心として、支持脚15(15a)が時計の十一時の方向に位置しているとすると、支持脚15(15b)が一時の方向に位置し、支持脚15(15c)が五時の方向に位置し、支持脚15(15d)が七時の方向に位置するように形成されている。言い換えると、光束制御部材7の光軸Lを中心とする仮想円上で、支持脚15(15b)は支持脚15(15a)から時計回りに60度移動させた位置に形成されている。支持脚15(15c)は、支持脚15(15b)から時計回りに120度移動させた位置に形成されている。支持脚15(15d)は、支持脚15(15c)から時計回りに60度移動させた位置に形成されている。
支持脚15(15a、15b、15c、15d)は、支持脚15(15a)と支持脚15(15b)との中間点と、支持脚15(15c)と支持脚15(15d)との中間点とを結ぶ仮想線に対して線対称の位置に形成されている。また、支持脚15(15a、15b、15c、15d)は、光束制御部材7の光軸Lを中心として点対称の位置に形成されている。
この四本の支持脚15(15a、15b、15c、15d)は、二本の支持脚15(15c、15d)が基板5に対して接着され、二本の支持脚15(15a、15b)がシート部材10に対して接着される。
(本実施形態による効果)
本実施形態に係る光束制御部材7の支持脚15は、熱膨張に伴う支持脚15の一本あたりに発生する応力を分担し減らすことができる。これにより先の実施形態1と比較して、さらに基板5に接着された支持脚15が、基板5の表面から外れ難くすることができる。
<実施形態5>
図13を用いて、実施形態5に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の間隔、シート部材10に形成される穴部26及び切り込み部27を除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図13(a)は、実施形態5に係る発光装置3の平面図を示すものである。図13(b)は、実施形態5に係る発光装置3を図13(a)のX7ーX7線に沿って切断して示す断面図である。
図13(a)に示す通り、光束制御部材7の裏面8で、且つ、入射面凹部12よりも径方向外方側には、丸棒状の支持脚15が複数形成されている。この支持脚15は、光束制御部材7の光軸Lと同心の仮想円周上に等間隔に三本突出形成されている。
この三本の支持脚15(15a、15b、15c)は、支持脚15(15c)が基板5に対して接着され、支持脚15(15a、15b)がシート部材10に対して接着されるようになっている。
シート部材10は、発光素子6を露出させるための円形状の開口部16と、基板5に取り付けられる支持脚15と係合する係合穴17と、係合穴17よりも小径な穴部26と、この穴部26と開口部16とを繋ぐ切り込み部27と、が形成されている。このシート部材10は、先の実施形態1と同様に、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成されている。
穴部26は、係合穴17の中心から開口部16の中心を通る仮想線上に、形成されている。そして、この穴部26の中心と開口部16の中心との距離は、光束制御部材7の円形状である裏面8の半径よりも大きくなっている。これにより、穴部26は、発光装置3を平面視した際に、光束制御部材7の外方へ位置している。
光束制御部材7は、シート部材10が載置された基板5の表面に、光束制御部材7の入射面凹部12が発光素子6の直上に位置し、且つ、支持脚15(15a)と支持脚15(15b)との間に切り込み部27が位置するように配置され、二本の支持脚15(15a、15b)がシート部材10に接着され、支持脚15(15c)がシート部材10の係合穴17を通して基板5に接着されて固定される。
切り込み部27は、熱膨張による支持脚15(a)と支持脚15(b)との支持脚間距離の増加を、切り込み部27が開口することにより緩和できるようになっている。
なお、切り込み部27を支持脚15(15a)と支持脚15(15b)との間に形成する態様で説明したが、これに限定されるものではない。例えば、支持脚15(15a)と支持脚15(15c)との間に、又は支持脚15(15b)と支持脚15(15c)との間に、切り込み部27を形成しても良い。
(本実施形態による効果)
本実施形態は、光束制御部材7と比較して線膨張係数が大きく異なる基板5に対して、支持脚15をひとつしか接着しない構成となっている。これにより、支持脚15には、線膨張係数の大きく異なる基板5に複数支持脚15を接着することに伴う支持脚間距離の増加によって、応力がかかることがない。
また、支持脚15(15a、15b)は、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近いシート部材10に接着される。さらに、支持脚15(15a)と支持脚15(15b)との間に切り込み部27が形成されている。これにより、シート部材10に接着される支持脚15(15a、15b)の支持脚間距離の増加は、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近いシート部材10が熱膨張し切り込み部が開くことにより、吸収されるようになっている。そして、シート部材10に接着される支持脚(15a、15b)と基板5に接着される支持脚(15c)との支持脚間距離の増加は、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近いシート部材10が熱膨張することにより、吸収されるようになっている。
以上により、本実施形態においても、先の実施形態1と同等の効果を奏する。
<実施形態6>
図14を用いて、実施形態6に係る発光装置3について説明する。なお、本実施形態は、シート部材10に形成される穴部26と切り込み部27、そして、光束制御部材7の支持脚15の全てがシート部材10に接着されることを除き、その基本的構成が実施形態1と同様であるため、上記実施形態1と同様の構成には同一の符号を付し、実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図14(a)は、実施形態6に係る発光装置3の平面図を示すものである。図14(b)は、実施形態6に係る発光装置3を図14(a)のX8ーX8線に沿って切断して示す断面図である。
図14(a)、図14(b)に示す通り、光束制御部材7は、光束制御部材7の裏面8で、且つ、入射面凹部12よりも径方向外方側に、丸棒状の支持脚15が複数形成されている。この支持脚15は、光束制御部材7の光軸Lと同心の仮想円周上に等間隔に三本突出形成されている。この三本の支持脚15(15a、15b、15c)の長さは、等しくなっている。そして、この三本の支持脚15(15a、15b、15c)の全ては、シート部材10に対して、接着されるようになっている。
シート部材10は、基板5の表面に取り付けられた発光素子6を露出させるための円形状の開口部16と、係合穴17よりも小径な複数の穴部26と、開口部16と各穴部26とを繋ぐ切り込み部27と、が形成されている。このシート部材10は、先の実施形態1と同様に、基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成されている。
穴部26は、円形状の開口部16の中心と同心の仮想円周上に等間隔に三個形成されている。そして、この穴部26の中心と開口部16の中心との距離は、光束制御部材7の円形状である裏面8の半径よりも大きくなっている。これにより、穴部26は、発光装置3を平面視した際に、光束制御部材7の外方へ位置している。
切り込み部27は、開口部16と穴部26とを繋ぐように形成されている。
そして、このシート部材10は、円形形状の開口部16から発光素子6が露出するように基板5に対して配置され、基板5に部分的に固定されるようになっている。例えば、シート部材10の四隅が基板5の表面にピン止め(不図示)されて部分的に固定される。
光束制御部材7は、基板5に位置決めされ部分的に固定されたシート部材10に、入射面凹部12が発光素子6の直上に位置し、且つ、支持脚15と支持脚15との間に切り込み部27が位置するように、支持脚15の全てがシート部材10に対して接着される。
なお、シート部材10を基板5の表面に対して、ピン止めする構成を例に挙げて説明したが、この構成に限定されるものではない。光束制御部材7とシート部材10との間に熱膨張差が生じた場合に、シート部材10が、光束制御部材7とシート部材10との熱膨張差を吸収できるように基板5に対して変位可能に、基板5に部分的固定されていれば良い。
また、隣接する支持脚15の間の全てに切り込み部を形成する構成で説明したが、これに限定されるものではない。使用されるシート部材10の特性(例えば、流れ方向と垂直方向とで線膨張係数の値が大きく異なる)に応じて、適宜、切り込み部の数は調整される。なお、シート部材10のみで支持脚間距離の増加を吸収できる場合は、切り込み部27を省略することができる。
(本実施形態による効果)
本実施形態に係る光束制御部材7は、支持脚15(15a、15b、15c)が基板5の線膨張係数と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近いシート部材10に接着されていることにより、支持脚間距離の増加を緩和することができる。さらに、隣接する支持脚15の間には、切り込み部27が形成されていることにより、光束制御部材7の線膨張係数とシート部材10の線膨張係数との違いから発生する支持脚間距離の増加も、切り込み部27が開口することにより吸収することができる。
以上により、本実施形態においても、先の実施形態1と同等の効果を奏する。
<参考例1>
図15を用いて、参考例1に係る発光装置3について説明する。なお、参考例1に係る発光装置3は、その基本的構成が上記実施形態1と同様であるため、上記実施形態1に対応する構成には同一の符号を付し、上記実施形態1の説明と重複することになる説明を省略する。図15(a)は、参考例1に係る発光装置3の平面図を示すものである。図15(b)は、参考例1に係る発光装置3を図15(a)のX9ーX9線に沿って切断して示す断面図である。
図15(a)、(b)に示す通り、光束制御部材7は、平面視した際の光制御出射面13の外縁及び鍔部14の外縁に沿って、周方向に等間隔に三個の長穴形状の空洞部30が形成されている。これにより、鍔部14の一部には、取っ手形状の弾性変形部31が形成される。この弾性変形部31は、光束制御部材7の径方向内方側に長穴形状の空洞部30を有していることにより、径方向外方から径方向内方へ力を加えられると、径方向内方側へ向かって撓むように弾性変形することができる。そして、図15(a)で示す通り、発光装置3を平面視すると、各々の弾性変形部31における径方向のほぼ中央には、光束制御部材7の裏面8に対して垂直に延びる支持脚15が形成されている。この支持脚15の形成位置は、光束制御部材7の光軸Lを中心とする同心円上に対して、等間隔に形成された位置となっている。
シート部材10には、光束制御部材7の四本の支持脚15に対応するように、係合穴17が形成されている。
光束制御部材7の支持脚15の全ては、基板5の表面に対して接着されるようになっている。本参考例において、支持脚15の全てが、基板5の表面に接着されるようになっているため、シート部材10を省略しても良い。
(本参考例による効果)
本参考例は、光束制御部材7の弾性変形部31が、光束制御部材7の径方向内方へ向かって弾性変形することができるようになっている。これにより、光束制御部材7の弾性変形部31は、基板5と光束制御部材7との線膨張係数の違いにより光束制御部材7の支持脚15にひずみが発生したとしても、弾性変形部31が弾性変形して撓むことによりひずみを緩和することができる。以上により、本参考例においても、先の実施形態1と同等の効果を奏する。
<参考例2>
図16を用いて、参考例2に係る発光装置3について説明する。なお、参考例2に係る発光装置3は、光束制御部材7に形成される弾性変形部31を除き、その基本的構成が上記参考例1と同様であるため、上記参考例1と同様の構成には同一の符号を付し、上記実施形態の説明と重複することになる説明を省略する。図16(a)は、参考例2に係る発光装置3の平面図を示すものである。図16(b)は、参考例2に係る発光装置3を図16(a)のX10ーX10線に沿って切断して示す断面図である。
図16(a)、図16(b)に示す通り、光束制御部材7は、鍔部14が図示するように切り欠きされたような形状となっている。そして、光束制御部材7には、その周方向に沿って延びるアーム状の弾性変形部31が等間隔に三個形成されている。この弾性変形部31は、光束制御部材7の鍔部14における径方向内方側が切り欠きされていることにより、径方向外方から径方向内方へ力を加えると、径方向内方側へ向かって撓むように弾性変形することができる。そして、各々の弾性変形部31の自由端である先端には、光束制御部材7の裏面8に対して垂直に延びる支持脚15が形成されている。この支持脚15の形成位置は、光束制御部材7の光軸Lを中心とする同心円上に対して、等間隔に形成された位置となっている。この支持脚15は、基板5に接着されるようになっている。
(本参考例による効果)
本参考例は、参考例1と同様に光束制御部材7に弾性変形部31が形成されている。これにより、先の参考例1と同等の効果を奏する。
また、本参考例に係るアーム状の弾性変形部31は、一端側が自由端となっていることから、先の参考例1と比較して、弾性変形部31が撓み易くなっている。よって、本参考例に係る弾性変形部31は、各支持脚15に発生する応力を先の参考例1と比較してより緩和することができる。
<参考例3>
図17を用いて、参考例3に係る発光装置3について説明する。なお、参考例3に係る発光装置3は、光束制御部材7の裏面に形成される支持脚15の形状及び形成位置と光束制御部材7の支持脚15の全てが基板5に接着されることを除き、その基本的構成が上記参考例1と同様であるため、上記参考例1と同様の構成には同一の符号を付し、上記参考例1の説明と重複することになる説明を省略する。図17(a)は、参考例3に係る発光装置3の平面図を示すものである。図17(b)は、参考例3に係る発光装置3を図17(a)のX11ーX11線に沿って切断して示す断面図である。
図17(a)、図17(b)に示す通り、光束制御部材7は、その裏面8における径方向の内方側に四本の角棒状の支持脚15が形成されている。この四本の支持脚15は、光束制御部材7の光軸Lを中心とする同心円上に、等間隔に四本形成されている。ここで、光束制御部材7は、平面視した際に、光軸Lを中心として径方向外方へ膨張する。このとき、径方向外方側より径方向内方側の方が変位量が小さくなっている(図5(b)参照)。これにより、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15は、先の参考例1と比較して、各支持脚15の支持脚間距離の増大量が少なくなる位置に形成されている。
そして、この支持脚15は、基板5に接着した際、各支持脚15の一側面が表面実装型LED(発光素子)のパッケージに面接触するようにして基板5に接着される。そして、そのように接着されると、発光素子6の直上に光束制御部材7の入射面凹部12が位置するようになっている。
シート部材10には、光束制御部材7の四本の支持脚15に対応するように、係合穴17が形成されている。
(本参考例による効果)
本参考例は、支持脚15が光束制御部材7の裏面8における径方向内方側へ形成される。これにより、光束制御部材7の裏面8に形成される支持脚15の支持脚間距離は、先の参考例1と比較して、変位量を小さくすることができる。
また、本参考例に係る光束制御部材7は、各支持脚15の一側面が、表面実装型LEDのパッケージに面接触するように、基板5の表面に接着される。これにより、発光素子6が光束制御部材7の入射面凹部12から外れて配置されることを防止することができる。
<実施形態1乃至6に係る変形例>
なお、発光素子6について、表面実装型LEDを例示して説明したが、点状に発光するものであれば良く、これに限定されるものではない。例えば、砲弾型LEDでも良い。
また、光束制御部材7の材料について、PMMA(ポリメタクリルリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)、EP(エポキシ樹脂)を例示して説明したが、材料はこれに限定されるものではない。
また、シート部材10の線膨張係数が、光束制御部材7の線膨張係数よりも小さい値を例示して説明したが、これに限定されるものではない。例えば、シート部材10の線膨張係数が、光束制御部材7の線膨張係数よりも大きい値の場合は、光束制御部材7の支持脚間距離の増加をすべて吸収することができ、支持脚15に発生する応力をなくすことができる。なお、シート部材10は、光束制御部材7の支持脚間距離よりも膨張した場合、撓むことでその差分は吸収される。
また、実施形態2において、光束制御部材7の支持脚15とシート部材10の係合穴17とが隙間を持って遊嵌することにより、シート部材10は、シート部材10に接着される支持脚15の変位に伴い基板5に対してスライド可能となっている。この構成は実施形態2に限定されるものではなく、実施形態3、実施形態4、実施形態5にも同様に適用することができる。
また、実施形態3における支持脚15、及びコーナー支持部22は、実施形態3に限定されることがなく、他のすべての実施形態及び参考例に適用することができる。
また、光束制御部材7の支持脚15と基板5との固定方法を、接着又は位置決め凹部21に挿入する態様を例示したが、固定方法は、これに限定されるものではない。例えば、支持脚15を先端に向かうに従がって径が細くなるように形成し、この支持脚15に対応するように基板5に貫通する穴を形成し、支持脚15をしまり嵌めする構成でも良い。
また、シート部材10について、反射シートを例示したが、これに限定されるものではない。例えば、基板5と比較して光束制御部材7の線膨張係数に近い透明な樹脂製シートでも良い。
<参考例4>
以下、発光装置の参考例4を図面に基づき詳述する。
(発光装置の概略構成)
図18は、参考例4に係る発光装置41の概略構成を示すものである。なお、図18(a)は、発光装置41の平面図である。また、図18(b)は、図18(a)のA1−A1線に沿って切断して示す発光装置41の断面図である。
発光装置41は、一様の厚さに形成された平板状の基板42と、この基板42上に重ねて配置されて光を反射するシート部材43と、基板42に実装され且つシート部材43の上方へ発光部44aが露出する発光素子(LED)44と、この発光素子44からの光を拡げて出射する光束制御部材45と、この光束制御部材45を基板42に取り付けるためのスリーブ(保持手段)46と、を備えている。
(基板)
図19は、基板42を説明するための図である。なお、図19(a)が基板42の外縁を省略して示す発光素子44近傍の平面図であり、図19(b)が図19(a)のA2−A2線に沿って切断して示す基板42の断面図である。
基板42は、プリント基板用の材料(例えば、線膨張係数がほぼ1.2×10-5[1/℃]のFR−4)で一様の板厚に形成されている。そして、この基板42の表面42aには、発光素子44が実装され、発光素子44の発光部44aが露出するようになっている。また、基板42の表面42aには、基板42に実装された発光素子44への通電を可能にする配線パターン(不図示)が形成されている。また、基板42の裏面42bには、発光素子44の作動を制御する制御回路(不図示)等が取り付けられている。なお、基板42の平面形状は、発光装置の使用状況に応じた形状に形成される。また、基板の板厚は、本参考例に限られず、部分的に板厚を変更(薄く又は厚く)してもよい。
このような基板42には、スリーブ46を装着するための貫通穴47が光束制御部材45の一対の固定用支持脚48,48に対応するように一対形成されている(図19参照)。この基板42の貫通穴47,47は、図18及び図19(b)に示すように、基板42の表面42a側から裏面42b側に貫通している。また、基板42の一対の貫通穴47は、図19(a)に示すように、基板42を平面視した際に、一方の貫通穴47の中心47aと他方の貫通穴47の中心47aを結ぶ線50が発光素子44の光軸L1と交差し、且つ、発光素子44の光軸L1から各貫通穴47,47の中心47a,47aまでの間隔が同一寸法となるように形成されている(発光素子44の光軸L1を中心として点対称となるように形成されている)。ここで、発光素子44の光軸L1とは、発光素子44からの立体的な出射光束の中心における光の進行方向をいう。
(シート部材)
図18に示すように、シート部材43は、PETシート(ポリエチレンテレフタレートシート)等の光反射特性に優れた樹脂製の反射シートや、樹脂製シートの表面に銀蒸着された反射シートであり、一様の厚さになるようにフィルム状又は薄板状に形成されている。
このシート部材43は、発光素子44の発光部44aを基板42の上部空間に露出させる開口部51と、基板42の一対の貫通穴47,47に装着された各スリーブ46に隙間をもって係合する一対の係合穴52,52と、が形成されている。そして、このシート部材43は、開口部51の中心51aが発光素子44の光軸L1に合致するように基板42上に載置されると、係合穴52,52の中心52a,52aが貫通穴47,47の中心47a,47aに合致するように形成されている。なお、本変形例において使用されるシート部材43は、線膨張係数が4.0×10-5[1/℃])の材料で形成されたものを使用した。
(発光素子)
図18に示すように、発光素子44は、表面実装型のLEDが使用される。この発光素子44は、その端子電極(不図示)が基板42の配線パターン上に半田付けされることにより、図示しない外部の電源に電気的に接続され、制御回路によりON・OFF制御されるようになっている。
(光束制御部材)
図20は、光束制御部材45を示す図である。なお、図20(a)は、光束制御部材45の平面図である。図20(b)は、図20(a)のA3−A3線に沿って切断して示す光束制御部材45の断面図である。図20(c)は、光束制御部材45の裏面図である。
光束制御部材45は、例えば、PMMA(ポリメタクリル酸メチル)、PC(ポリカーボネート)、COP(シクロオレフィンポリマー)等の透明な合成樹脂材料を用いて射出成形されたものが使用される。なお、本参考例4における光束制御部材45は、線膨張係数が6.0×10-5[1/℃]のPMMAで形成されている。ここで、光束制御部材45から出射する光の立体的な出射光束の中心における光の進行方向を、光束制御部材45の光軸Lと定義する。
この光束制御部材45は、発光素子44からの光を取り込む入射面凹部53と、その取り込んだ光を拡げて出射させる光制御出射面54と、この光制御出射面54の径方向外方側に出っ張るように形成された略円環状の鍔部55と、裏面56に突出形成された一対の固定用支持脚48,48と、裏面56に突出形成された一対の高さ規制ボス57,57と、を有している。なお、入射面凹部53は、楕円球を短軸に沿って切断した半楕円球の外表面のような滑らかな曲面の凹みであり、裏面56側の開口縁が円形となるように形成されている。
また、一対の固定用支持脚48,48は、図20(c)に示す光束制御部材45の裏面図において、一方の固定用支持脚48の中心48aと他方の固定用支持脚48の中心48aを結ぶ線58が光束制御部材45の中心45a(光軸L)と交差し、且つ、光束制御部材45の中心45aから各固定用支持脚48の中心48aまでの間隔が同一寸法となるように形成されている。また、この一対の固定用支持脚48,48は、根元部から先端部に向かうに従って外径寸法が漸減するようにテーパ形状に形成され、基板42の貫通穴47に装着されたスリーブ46に嵌合されると、スリーブ46の光束制御部材保持爪60によって弾性的に保持されるようになっている(図18(b)参照)。そして、この一対の固定用支持脚48,48が基板42の貫通穴47,47に装着されたスリーブ46,46に嵌合されて保持されると、光束制御部材45の光軸Lが発光素子44の光軸L1に合致するように、光束制御部材45が基板42に実装された発光素子44に対して位置決めされる(図18(a),(b)参照)。
また、一対の高さ規制ボス57,57は、図20(c)に示す光束制御部材45の裏面図において、一方の高さ規制ボス57の中心57aと他方の高さ規制ボス57の中心57aとを結ぶ線61が、光束制御部材45の中心45a(光軸L)と交差し、且つ、一対の固定用支持脚48,48の中心48a.48a同士を結ぶ線58と直交するように形成されている。また、この一対の高さ規制ボス57,57は、図20(c)に示す光束制御部材45の裏面図において、光束制御部材45の光軸Lを中心として一対の固定用支持脚48,48の中心48a,48aを通る円62と同一の円上に位置するように形成されている。また、この一対の高さ規制ボス57,57は、円柱形状に形成されており、基板42上に載置されたシート部材43の表面43aから光束制御部材45の裏面56までの隙間寸法が所定寸法となるように、その突出量(突出高さ)が決定されている(図18,図20参照)。すなわち、光束制御部材45は、一対の高さ規制ボス57,57の先端が基板42上に載置されたシート部材43の表面43aに当接するまで、一対の固定用支持脚48,48が基板42の貫通穴47に装着されたスリーブ46に係合されると、基板42の表面42aの法線方向に対して位置決めされる(図18(b)参照)。ここで、一対の高さ規制ボス57,57の先端が基板42上に載置されたシート部材43の表面43aに当接した状態で、一対の固定用支持脚48,48の先端がスリーブ46の下方へ突出せず、且つ、一対の固定用支持脚48,48がスリーブ46の光束制御部材保持爪60で弾性的に保持されるように、一対の固定用支持脚48,48の方が一対の高さ規制ボス57,57よりも裏面56から大きく突出している(図18(b),図20(b)参照)。
なお、上述の説明において、光束制御部材45は、光軸Lを対称軸として、同一円上に一対の固定用支持脚48及び高さ規制ボス57を形成する例を示したが、これに限らず、固定用支持脚48及び高さ規制ボス57を3つ以上形成してもよく、その形成位置は同一円上でなくてもよい。固定用支持脚48は基板42への固定が十分となるように、また、高さ規制ボス57は光束制御部材45の裏面56が基板42と平行となるように位置決めができるように最適な形状が設計される。
(スリーブ)
図21〜図23は、スリーブ46を示す図である。このうち、図21(a)がスリーブ46の平面図、図21(b)がスリーブ46の正面図、図21(c)がスリーブ46の裏面図である。また、図22は、図21(a)のA4−A4線に沿って切断して示すスリーブ46の断面図である。また、図23は、図21(b)のA5−A5線に沿って切断して示すスリーブ46の胴部63の断面図である。
これらの図に示すスリーブ46は、一様な板厚で且つ弾性変形可能な薄板金属(例えば、ばね用リン青銅)をプレス加工して形成されたものであり、略筒状の胴部63と、この胴部63の一端63a(図21(b)における下端)から径方向外方へ向かって拡がるフランジ部64とを備えている。そして、このスリーブ46は、平面視した形状が略C字形状となるように、胴部63の一端63aから胴部63の他端63b(図21(b)における上端)まで胴部63の中心軸線65に沿って延びるスリット66が形成されている。そして、このスリーブ46は、スリット66の間隔を狭めるようにして、縮径方向に弾性変形できるようになっている。なお、スリーブ46は、図24(a)に示すように、胴部63の他端63bを基板42の貫通穴47に係合するようになっているため、胴部63の他端63bの外周縁に沿って面取りを施すことが好ましい。
また、スリーブ46は、胴部63の他端63b寄りの部分に、胴部63の径方向外方側へ向かって部分的に膨出するように切り起こされた基板押さえ爪67が、胴部63の周方向に沿って等間隔に(図21(a)及び図23において、120°の間隔で)3箇所形成されている。この基板押さえ爪67は、胴部63の他端63b側から胴部の一端63a側へ向かって張り出し量を漸増させるように傾斜する係合案内部68と、この係合案内部68の最大張出部分から胴部63の一端63a側へ向かって胴部63の中心軸線65が延びる方向と平行に形成されたリブ状張出部70とからなっている(図22参照)。
また、スリーブ46は、胴部63の基板押さえ爪67とフランジ部64との間の部分から径方向内方側へ向かって部分的に切り起こされた光束制御部材保持爪60が、胴部63の周方向に沿って等間隔に3箇所形成されている。なお、本参考例における光束制御部材保持爪60は、図21(a)及び図23に示すように、胴部63の周方向に120°の間隔で、基板押さえ爪67と同一位置に3箇所形成されている。また、この光束制御部材保持爪60は、胴部63の一端63a側へ向かうに従って張り出し量を漸増させるように形成されており、光束制御部材45の固定用支持脚48を弾性変形した状態で保持するようになっている。
また、スリーブ46のフランジ部64は、図21(a),(c)に示すように、胴部63のスリット66に対応する位置に、スリット66から径方向外方へ向かうにしたがって僅かに幅を拡げる切り欠き部71が形成されている。また、フランジ部64は、この切り欠き部71から胴部63の中心軸線65の回りに90°の等間隔で円弧状の切り込み部72が3箇所形成されている。そして、フランジ部64は、切り欠き部71及び切り込み部72以外の部分が一定の外径寸法となるように、胴部63の一端63aから鍔状に折り曲げて形成されている。このように、スリーブ46は、フランジ部64に切り欠き部71及び切り込み部72が形成されることにより、胴部63が弾性的に縮径変形できると共に、胴部63が元の形状に弾性的に復元できるようになっている。なお、本参考例において、フランジ部64の切り込み部72は、上述のように等間隔で3箇所形成する態様を例示したが、これに限られず、切り欠き部71と対向する位置(図21(a)において、胴部63の中心軸線65の回りに、切り欠き部71の位置から180°回転した位置)に少なくとも1箇所形成すればよい。ただし、スリーブ46を形成する際のプレス工程における筒状への丸め加工を考慮すると、本参考例のように、切り込み部72を3箇所形成することが好ましい。
また、スリーブ46のフランジ部64は、図22に示すように、径方向外方側へ向かうに従って僅かに上方へ向かって傾斜(例えば、水平面となす角度θが2°となるように傾斜)しており、基板42の裏面42bに傾斜角度θを減ずる方向に弾性変形した状態で当接し、基板押さえ爪67の下端との間に基板42を弾性的に挟持できるようになっている(図18(b)参照)。
なお、以上の説明において、スリーブ46は、基板押さえ爪67と光束制御部材保持爪60を胴部63の周方向に120°の間隔で同一位置に3箇所形成した例を示したが、これに限らず、周方向において基板押さえ爪67と光束制御部材保持爪60の位置をずらして形成してもよい。その場合、光束制御部材保持爪60は、光束制御部材45の固定用支持脚48を中心に合わせて固定できるよう3箇所に形成することが好ましいが、基板押さえ爪67は2箇所以上に形成されていればよい。
(発光装置の組立手順)
図24(a)〜(c)は、発光装置41の組立手順を示すものである。
図24(a)に示すように、基板42には、予め発光素子44が実装されている。そして、発光素子44が実装された基板42の上面42a側(表面側)には、シート部材43が重ねて配置される。この際、シート部材43は、開口部51に発光素子44を係合し、開口部51から発光素子44の発光部44aをシート部材43の上方空間へ露出させ、且つ、係合穴52を基板42の貫通穴47上に合致させるようにして基板42上に配置される。
次に、図24(a)において、基板42の貫通穴47に対し、基板42の裏面42b側からスリーブ46の胴部63の他端63bを係合する。次いで、スリーブ46の胴部63を基板42の貫通穴47に押し込むようにして、スリーブ46を基板42に取り付ける。この際、スリーブ46は、基板押さえ爪67の係合案内部68が基板42の貫通穴47の下端縁47bによって押圧され、貫通穴47に押し込まれるにしたがって、胴部63が縮径方向に弾性変形し、基板押さえ爪67が胴部63の弾性変形に伴って径方向内方へ変位する。スリーブ46がさらに基板42の貫通穴47内に押し込まれ、基板42の下端縁47bと基板押さえ爪67のリブ状張出部68が接触すると、胴部63の縮径方向への弾性変形が終了し、胴部63が基板42の貫通穴47の内壁に対して一定の隙間をもって移動する。そして、スリーブ46は、そのフランジ部64が基板42の裏面42bに当接するまで貫通穴47内に押し込まれると、スリーブ46の基板押さえ爪67が貫通穴47を通過して基板42の表面42a側の空間に露出し、胴部63が元の形状に弾性復帰する(図18(b)参照)。これにより、スリーブ46は、フランジ部64と基板押さえ爪67とで基板42を上下方向(表裏方向)に挟持し、胴部63が基板42の貫通穴47に密接した状態で係合して、基板42に確実に且つ着脱可能な状態で固定される(図18(b),図24(b)参照)。
次に、光束制御部材45の裏面56に形成された固定用支持脚48を、基板42に固定したスリーブ46内に基板42の上方から挿入する(図24(b)参照)。この際、光束制御部材45の固定用支持脚48は、先端に向かうにしたがって細くなるようにテーパ状に形成されており、その先端の外径がスリーブ46の胴部63の内径よりも小径に形成されているため、スリーブ46内に容易に挿入される。そして、光束制御部材45の固定用支持脚48は、スリーブ46の胴部63内に張り出した光束制御部材保持爪60を撓み変形させながら、光束制御部材45の高さ規制ボス57がシート部材43の表面43aに当接するまで挿入され、光束制御部材保持爪60の弾性力でスリーブ46の胴部63内に保持される(図18(b),図24(c)参照)。この際、光束制御部材45の固定用支持脚48は、その中心48aがスリーブ46の胴部63の中心軸線65に合致するように位置決めされ(図20(c),図21(a)参照)、且つ、胴部63の内壁面との間に隙間が生じるように、外周面の3箇所が等間隔で光束制御部材保持爪60により弾性支持される(図18(b),図21(a)参照)。その結果、光束制御部材45は、その光軸Lが発光素子44の光軸L1にほぼ合致するように、基板42の表面42aに対して水平方向及び垂直方向に位置決めされた状態で、スリーブ46を介して基板42に保持される(図18(b),図24(c)参照)。これによって、発光装置の組立作業が終了する。
ここで、スリーブ46の光束制御部材保持爪60は、樹脂材料製の光束制御部材45の固定用支持脚48よりも硬いため、その先端が固定用支持脚48に食い込むようになっている。とりわけ、発光素子44が点灯させられて発熱し、光束制御部材45が温度上昇すると、光束制御部材45が発光素子44の点灯前よりも一層柔らかくなるため、固定用支持脚48への光束制御部材保持爪60の食い込む量が大きくなる。その結果、光束制御部材45は、基板42から引き離す方向の外力が作用しても、基板42から容易に離脱することがなく、スリーブ46を介して基板42に確実に固定される(図18(b)参照)。
また、光束制御部材45がスリーブ46を介して基板42に固定された後、温度変化や環境変化(例えば湿度変化)によって光束制御部材45と基板42との間に寸法変化(膨張差や収縮差)が生じたとしても、スリーブ46の光束制御部材保持爪60の弾性変形によって吸収することができる。その結果、本参考例4の発光装置41は、温度変化や環境変化(例えば湿度変化)によって光束制御部材45と基板42との間に寸法変化(膨張差や収縮差)が生じたとしても、光束制御部材45がスリーブ46を介して基板42に確実に固定され、光束制御部材45が基板42から脱落するようなことがない。
また、以上のようにして組み立てられた発光装置41は、光束制御部材45の高さ規制ボス57がシート部材43の表面43aに当接しているため、シート部材43を光束制御部材45の高さ規制ボス57で基板42上に固定でき、シート部材43が基板42から浮き上がるのを光束制御部材45の高さ規制ボス57で防止することができる(図18(b),図24(c)参照)。
(参考例4の効果)
以上のように、参考例4の発光装置41によれば、一対の固定用支持脚48,48及び一対の高さ規制ボス57,57が、光束制御部材45のうちの光の出射に悪影響を与えない裏面56側に形成されている。しかも、参考例4の発光装置41によれば、光束制御部材45の裏面56側に突出形成された一対の固定用支持脚48,48が基板42に固定されたスリーブ46,46によって弾性的に保持されるようになっており、光束制御部材45を基板42に保持するための保持手段が光束制御部材45の光制御出射面54側に配置されることがなく、保持手段によって光束制御部材45からの出射光を妨げるようなことがないため、照明品質の低下を招くことなく、光束制御部材45を基板42に固定することができる。
また、参考例4の発光装置41によれば、光束制御部材45の固定用支持脚48が基板42に固定されたスリーブ46の光束制御部材保持爪60によって弾性的に保持され、温度変化や環境変化(例えば湿度変化)によって光束制御部材45と基板42との間に寸法変化(膨張差や収縮差)が生じたとしても、その寸法変化をスリーブ46の光束制御部材保持爪60の弾性変形によって吸収することができるため、光束制御部材45を基板42に対して安定して位置決めし且つ保持することが可能になる。
(参考例4に係る発光装置の使用例)
以上のように構成された参考例4に係る発光装置41は、、光拡散部材を介して面状の照明光を出射する面光源装置の構成部分として、単独で使用されるか、又はマトリックス状に複数配置されて使用される。また、参考例4に係る発光装置41は、面光源装置によって被照明物(液晶表示パネルや広告表示パネル等)が面状に照明される表示装置の構成部分として使用される。
<参考例5>
以下、参考例5に係る発光装置41を図面に基づき詳述する。
図25は、参考例5に係る発光装置41の概略構成を示すものである。なお、図25(a)は、発光装置41の平面図である。また、図25(b)は、図25(a)のA6−A6線に沿って切断して示す発光装置41の断面図である。
この図25に示す発光装置41は、光束制御部材45を基板42に取り付けるために使用されるスリーブ(保持手段)46が参考例4と異なる点を除き、その基本的構成が参考例4に係る発光装置41と同様である。したがって、この参考例5に係る発光装置41の説明において、参考例4に係る発光装置41と同様の構成部分には同一符号を付し、参考例4に係る発光装置41の説明と重複する説明を省略する。
(スリーブの構成)
図26〜図28は、参考例5の発光装置41に使用されるスリーブ46を示す図である。このうち、図26(a)がスリーブ46の平面図、図26(b)がスリーブ46の正面図、図26(c)がスリーブ46の裏面図である。また、図27は、図26(a)のA7−A7線に沿って切断して示すスリーブ46の断面図である。また、図28は、図26(b)のA8−A8線に沿って切断して示すスリーブ46の胴部63の断面図である。なお、これらの図に示すスリーブ46は、フランジ部64と基板押さえ爪67との間の間隔及び光束制御部材保持爪60の形状を除き、他の構成が参考例4のスリーブ46と同様であるので、参考例4のスリーブ46に対応する部分には同一符号を付し。参考例4のスリーブ46の説明と重複する説明を省略する。
これらの図に示すスリーブ46の光束制御部材保持爪60は、胴部63のうちのフランジ部64寄りの部分から胴部63の他端63b側(図27の上端側)へ向かって切り起こされており、胴部63の他端63b側へ向かうに従って胴部63の内方への張り出し量を漸増させるように形成されている。
そして、これらの図に示した参考例5に係るスリーブ46は、図25(b)及び図29(a)に示すように、上下を反転させた状態で、基板42の表面42a(上面)側から基板42の貫通穴47に装着される。
(発光装置の組立手順)
図29(a)〜(c)は、参考例5に係る発光装置の組立手順を示すものである。
図29(a)に示すように、基板42には、予め発光素子44(例えば、LED)が実装されている。そして、発光素子44が実装された基板42の表面42a側(上面側)には、シート部材43が重ねて配置される。この際、シート部材43は、開口部51に発光素子44を係合し、開口部51から発光素子44の発光部44aをシート部材43の上方空間へ露出させ、且つ、係合穴52を基板42の貫通穴47上に合致させるようにして基板42上に配置される。
次に、図29(a)において、基板42の貫通穴47に対し、図26(b)及び図27に示したスリーブ46を上下反転させた姿勢とし、基板42の表面42a側からスリーブ46の胴部63の他端63bを貫通穴47の上端縁47cに係合する。次いで、スリーブ46の胴部63を基板42の貫通穴47に押し込むようにして、スリーブ46を基板42に取り付ける。この際、スリーブ46は、基板押さえ爪67の係合案内部68が基板42の貫通穴47の上端縁47cによって押圧され、貫通穴47に押し込まれるにしたがって、胴部63が縮径方向に弾性変形し、基板押さえ爪67が胴部63の弾性変形に伴って径方向内方へ変位する。スリーブ46がさらに基板42の貫通穴47内に押し込まれ、基板42の上端縁47cと基板押さえ爪67のリブ状張出部70が接触すると、胴部63の縮径方向への弾性変形が終了し、胴部63が基板42の貫通穴47の内壁に対して一定の隙間をもって移動する。そして、スリーブ46は、そのフランジ部64がシート部材43の表面43aに当接するまで貫通穴47内に押し込まれると、基板押さえ爪67が貫通穴47を通過して基板42の裏面42b側の空間に露出し、胴部63が元の形状に弾性復帰する。これにより、スリーブ46は、フランジ部64と基板押さえ爪67とで基板42及びシート部材43を表裏方向(上下方向)に挟持し、胴部63が基板42の貫通穴47に密接した状態で係合して、基板42に確実に且つ着脱可能な状態で固定される(図29(b)参照)。
次に、図29(b)に示すように、光束制御部材45の裏面56に形成された固定用支持脚48を、基板42に固定したスリーブ46内に基板42の上方から挿入する。この際、光束制御部材45の固定用支持脚48は、先端に向かうにしたがって細くなるようにテーパ状に形成されており、その先端の外径がスリーブ46の胴部63の内径よりも小径に形成されているため、スリーブ46内に容易に挿入される。そして、光束制御部材45の固定用支持脚48は、スリーブ46の胴部63内に張り出した光束制御部材保持爪60を撓み変形させながら、光束制御部材45の高さ規制ボス57がシート部材43の表面43aに当接するまで挿入され、光束制御部材保持爪60の弾性力でスリーブ46の胴部63内に保持される(図25,図29(c)参照)。この際、光束制御部材45の固定用支持脚48は、その中心48aがスリーブ46の胴部63の中心軸線65に合致するように、且つ、胴部63の内壁面との間に隙間が生じるように、外周面の3箇所が等間隔で光束制御部材保持爪60により弾性支持される。その結果、光束制御部材45は、その光軸Lが発光素子44の光軸L1にほぼ合致するように、基板42の表面42aに対して水平方向及び垂直方向に位置決めされた状態で、スリーブ46を介して基板42に保持される。これによって、発光装置41の組立作業が終了する。
ここで、図25(b)に示すように、基板42に装着されたスリーブ46の光束制御部材保持爪60は、図18(b)に示したスリーブ46の光束制御部材保持爪60と同様に、基板42の裏面42b側へ向かうに従って胴部63の内方へ出っ張る量が漸増するため、図18(b)に示したスリーブ46の光束制御部材保持爪60と同様に機能する。すなわち、スリーブ46の光束制御部材保持爪60は、樹脂材料製の光束制御部材45の固定用支持脚48よりも硬いため、その先端が固定用支持脚48に食い込むようになっている。とりわけ、発光素子44が点灯させられて発熱し、光束制御部材45が温度上昇すると、光束制御部材45が発光素子44の点灯前よりも一層柔らかくなるため、光束制御部材保持爪60が固定用支持脚48に食い込む量が大きくなる。その結果、光束制御部材45は、基板42から引き離す方向の外力が作用しても、基板42から容易に離脱することがなく、スリーブ46を介して基板42に確実に固定される。
また、光束制御部材45がスリーブ46を介して基板42に固定された後、温度変化や環境変化(例えば湿度変化)によって光束制御部材45と基板42との間に寸法変化(膨張差や収縮差)が生じたとしても、その寸法変化をスリーブ46の光束制御部材保持爪60の弾性変形によって吸収することができる。その結果、参考例5の発光装置41は、温度変化や環境変化(例えば湿度変化)によって光束制御部材45と基板42との間に寸法変化(膨張差や収縮差)が生じたとしても、光束制御部材45がスリーブ46を介して基板42に確実に固定され、光束制御部材45が基板42から脱落するようなことがない。
また、以上のようにして組み立てられた発光装置41は、光束制御部材45の高さ規制ボス57がシート部材43の表面43aに当接しているため、シート部材43をスリーブ46のフランジ部64及び光束制御部材45の高さ規制ボス57で基板42上に固定でき、シート部材43が基板42上から浮き上がるのをスリーブ64のフランジ部64及び光束制御部材45の高さ規制ボス57で防止することができる。
(参考例5の効果)
参考例5に係る発光装置41は、参考例4に係る発光装置41と同様の効果を得ることができる。
また、参考例5に係る発光装置41は、シート部材43をスリーブ46のフランジ部64と光束制御部材45の高さ規制ボス57によって基板42上に固定できるため、参考例4に係る発光装置41よりもシート部材43を基板42に確実に固定できる。
また、参考例5に係る発光装置41は、参考例4に係る発光装置41と同様に、面光源装置及び表示装置の構成部分として使用することができる。
(参考例5の変形例)
なお、参考例5に係る発光装置41は、図30に示すように、シート部材43の係合穴52をスリーブ46のフランジ部64の外径よりも大きく形成し、スリーブ46のフランジ部64と基板押さえ爪67とで基板42を挟持するように変形してもよい。
このように参考例5を変形した発光装置41は、参考例4に係る発光装置41と同様の効果を得ることができる。
また、参考例5を変形した発光装置41は、参考例5に係る発光装置41と同様に、面光源装置及び表示装置の構成部分として使用することができる。
本発明に係る面光源装置は、テレビモニタやパーソナルコンピュータのモニタのバックライトなどの用途に広く使用することができる。
1……表示装置、2……面光源装置、3……発光装置、4……被照明部材、5……基板、6……発光素子、7……光束制御部材、8……裏面、10……シート部材、11……光拡散部材、15……支持脚、16……開口部、17……係合穴、26……切り込み部

Claims (6)

  1. 基板と、
    前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、
    前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、
    前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に載置されたシート部材と、を備えた発光装置であって、
    前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成され、
    前記複数の支持脚のうちの少なくとも一つの支持脚である第1の支持脚が前記基板に固定され、前記複数の支持脚のうちの前記第1の支持脚以外の少なくとも一つの支持脚である第2の支持脚が前記シート部材に固定されるようになっており、
    前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成され、前記第1の支持脚に係合する係合穴を有しており、
    前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされ、
    前記光束制御部材の前記第1の支持脚が前記シート部材の前記係合穴に係合されて前記基板に固定され、且つ、前記光束制御部材の前記第2の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分が前記基板に対して変位する、
    ことを特徴とする発光装置。
  2. 基板と、
    前記基板に取り付けられて点状に発光する発光素子と、
    前記基板とは異なる材料で形成され、前記発光素子からの光を取り込んで前記光を拡げて出射する光束制御部材と、
    前記発光素子を取り囲み且つ前記光束制御部材の裏面に対向するように前記基板上に保持されたシート部材と、を備えた発光装置であって、
    前記光束制御部材は、その裏面に複数の支持脚が突出形成され、
    前記シート部材は、前記基板の線膨張係数と比較して前記光束制御部材の線膨張係数に近い線膨張係数の材料で形成され、
    前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材上に固定されることにより、前記光束制御部材が前記発光素子に対して位置決めされ、
    前記光束制御部材の前記複数の支持脚が前記シート部材に固定された状態で、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記シート部材のうちの少なくとも前記複数の支持脚の間の部分が前記基板に対して変位する、
    ことを特徴とする発光装置。
  3. 前記シート部材は、少なくとも前記第1の支持脚と前記第2の支持脚との間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記シート部材は、前記複数の支持脚のうちの少なくとも隣り合う一組の支持脚の間の部分に切り込み部が形成され、前記基板、前記シート部材及び前記光束制御部材が熱膨張すると、前記切り込み部が開口する、
    ことを特徴とする請求項2に記載の発光装置。
  5. 前記基板の表面には、前記発光素子が複数隣接配置された前記請求項1乃至4のいずれか一項に記載の発光装置と、
    前記発光装置からの光が拡散透過される光拡散部材と、
    を備えたことを特徴とする面光源装置。
  6. 前記請求項4に記載の面光源装置と、
    前記面光源装置からの光が照射される被照明部材と、
    を備えたことを特徴とする表示装置。
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