JP2012244018A - 発光モジュール及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】電源回路と発光素子とを同一基板に配設し、構成を簡単にするとともに、単一の発光モジュールで発光素子の点灯制御を完結し、また、複数個の接続を容易に行うことができる発光モジュール及びこの発光モジュールを配設する照明器具を提供すること。
【解決手段】本発明は、基板３１と；この基板３１に配設された複数の発光素子３２と、発光素子３２に電力を供給し点灯制御する電源回路４と、電源回路４に接続された電源供給端子４２と、電源供給端子４２の両端に電気的に接続された送り用電源供給端子４３と；を具備する発光モジュール１０である。
【選択図】図９

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ等の発光素子を光源として用いる発光モジュール及び照明器具に関する。

近時、ＬＥＤの高出力化、高効率化及び普及化に伴い、光源としてＬＥＤを用いた屋内又は屋外で使用される長寿命化が期待できる照明器具が開発されている。このような照明器具は、ＬＥＤを基板に複数実装して所定の光量を得るようにしたもので、例えば、商用交流電源に接続された電源装置から直流出力をＬＥＤに供給し、ＬＥＤを点灯制御するようになっている。
この場合、電源装置における回路基板とＬＥＤが実装された基板とは、別個の基板として構成される。

ところで、ＬＥＤ等の発光素子は、その温度が上昇するに従い、光の出力が低下し、耐用年数も短くなる。このため、ＬＥＤやＥＬ素子等の固体発光素子を光源とする照明器具にとって、耐用年数を延したり発光効率等の特性を改善したりするために、発光素子の温度が上昇するのを抑制することが必要であり熱的な課題がある。

国際公開第２００５／２４２９１号

上記のような照明器具の場合、電源装置における回路基板とＬＥＤが実装された基板とは、別個の基板であるため、部品点数が多く、組立工数が増加し、これら基板の収容スペースも大きく必要とする傾向となる。

また、多様な機種に対応するため、例えば、ＬＥＤが実装された基板を複数連結して光源部を構成する場合、ＬＥＤが実装された基板同士の電気的接続や電源装置との電気的接続が必要となる。したがって、電気的配線が煩雑となり、さらに、電気的及び熱的な問題から新たに再設計する必要性が生じる場合がある。

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、電源回路と発光素子とを同一基板に配設し、構成を簡単にするとともに、単一の発光モジュールで発光素子の点灯制御を完結し、また、複数個の接続を容易に行うことができる発光モジュール及びこの発光モジュールを配設する照明器具を提供することを目的とする。

本発明の実施形態による発光モジュールは、基板を備えている。そして、この基板には、複数の発光素子と、発光素子に電力を供給し点灯制御する電源回路と、電源回路に接続された電源供給端子と、電源供給端子の両端に電気的に接続された送り用電源供給端子とが配設されている。

本発明の実施形態によれば、構成を簡単にすることができるとともに、単一の発光モジュールで発光素子の点灯制御が完結できる。また、複数個の発光モジュールの接続を容易に行うことができる発光モジュール及び照明器具を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る照明器具が取付部材に取付けられた状態を示す斜視図である。 同照明器具を分解して示す斜視図である。 図１中、Ｘ−Ｘ線に沿って示す横断面図である。 図１中、Ｙ−Ｙ線に沿って示す縦断面図である。 同照明器具の組立工程を示す斜視図である。 同照明器具における発光モジュールを示す斜視図である。 同照明器具を複数台長手方向に連結した場合を示す縦断面図である。 同じく、照明器具を複数台長手方向に連結した場合において、第１のカバー、第２のカバー及び光学部品を取外して発光素子の配置状態を示す平面図である。 同じく、照明器具を複数台長手方向に連結した場合において、発光モジュールの接続状態を示す結線図である。 同じく、照明器具を複数台長手方向に連結した変形例において、発光モジュールの接続状態を示す結線図である。 本発明の第２の実施形態に係る照明器具を示す図３に相当する横断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態について図１乃至図１０を参照して説明する。なお、各図において同一部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態は、夜の景観を美しく演出する例えば、建物の外壁に光を当ててライトアップ等を行うのに適する主として屋外で使用される照明器具を示している。なお、図１、図７乃至図９においては、２台の照明器具を長手方向に連結した形態を示している。

図１に示すように、照明器具は、建物等の構造物に固定される取付部材Ｆに取付けられて支持されるようになっている。取付部材Ｆは、台座ｐとアームａとを備えている。台座ｐは、構造物に固定される部分であり、アームａには、その先端側に照明器具が取付けられて支持されるようになっている。また、アームａは、一端側を支点として回動可能で、照明器具を設置する際に、その回動角度を調整して照明器具から照射される光の方向を適宜変更できるようになっている。
照明器具が取付部材Ｆに取付けられた状態を示す図１においては、図示上、照明器具から照射される光は上方に向けられるようになる。

なお、取付部材Ｆは、上記のような構成に限らない。照明器具が取付けられ支持できるものであればよい。また、照明器具は、１台設置しても、複数台連結して設置するようにしてもよく、光を照射する目的物に対応して適宜適用することができる。

図１乃至図６に示すように、照明器具は、ケース本体１と、このケース本体１の内側に収容された内ケース２と、光源部３と、電源回路４と、光源部３の前面側（光の照射方向側）に配設された光学部品５及び第１のカバー６と、第１のカバー６の前面側に配設された第２のカバー７とを備えている。

ケース本体１は、熱伝導性が良好なアルミニウム材料で押出成形によって略筒状に形成されている。より詳しくは、ケース本体１は、横長状であり、略筒状の内側には後述する内ケース２が収容されるスペースが形成されていて、長手方向の両端部が開口し、前面側には、長手方向に沿って長方形状の開口部１１が形成されている。
なお、ケース本体１は、押出成形によって形成するのが好適であるが、これに限らない。成形方法が格別限定されるものではない。

また、図３に示すように、開口部１１の縁部には、第１のカバー６を支持する支持部１２が形成されている。この支持部１２は、長手方向に沿って溝状部を有している。

さらに、ケース本体１の一側壁の外面側には、前記取付部材Ｆに取付けられる取付支持部１３が形成されている。取付支持部１３は、長手方向に亘って形成され、側面形状がＣ状である。このＣ状の取付支持部１３に詳細を省略する取付用レールが挿入されて、取付部材Ｆとボルトで固定され、ケース本体１が取付部材Ｆに取付けられ支持されるようになっている。
また、長手方向の両端部の開口には、この開口を閉塞する端板部材１４が取付けられている。

内ケース２は、絶縁性を有する樹脂製ケースである。内ケース２は、ケース本体１と同様に押出成形によって略筒状に形成され、横長状であり、長手方向の両端部が開口し、前面側には、長手方向に沿って照射開口部２１が形成されている。この内ケース２は、前記ケース本体１における内側のスペースに、端部の開口から挿入されて配設されるようになっている。

図３に代表して示すように、内ケース２には、その内側に光源部３や光学部品５が配設される。このため、内ケース２の内側における両側壁には、光源部３の保持溝２２が長手方向にわたって形成されている。また、照射開口部２１の縁部における内側の両側には、光学部品５の保持溝２３が長手方向にわたって形成されている。

さらに、照射開口部２１の縁部には、前面側へ向かって、かつ長手方向に沿って両側に突出する遮光ルーバ２４が形成されている。この遮光ルーバ２４は、光源部３から出射される光を遮光して配光制御する機能を有している。

図２乃至図６に示すように、光源部３は、基板３１と、この基板３１に実装された複数の発光素子３２とを備えている。この光源部３は、絶縁性を有する基板取付板３３に取付けられ、基板取付板３３が前記内ケース２の保持溝２２に保持されることにより、内ケース２内に配設される。

基板３１は、略長方形状に形成されており、複数の発光素子３２が長手方向に所定の離間距離Ｌを空けて略直線状に並べられて実装されている。この場合、隣接する発光素子３２間の離間距離は、略等しく、具体的には、約５０ｍｍに設定されている。

基板３１は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂（ＦＲ−４）の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、適宜白色のレジスト層が施されるようになっている。なお、基板３１の材料は、絶縁材とする場合には、ガラスコンポジット基板（ＣＥＭ−３）やセラミックス材料等を適用できる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れたべース板の一面に絶縁層が積層された金属製のべース基板を適用できる。

発光素子３２は、ＬＥＤであり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。概略的にはセラミックスや合成樹脂で形成された本体に配設されたＬＥＤチップと、このＬＥＤチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。

ＬＥＤチップは、青色光を発光するＬＥＤチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されており、白色光を出射できるようにするために、青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。

なお、ＬＥＤは、ＬＥＤのベアチップを直接基板３１に実装するようにしてもよく、また、砲弾型のＬＥＤを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。

電源回路４は、前記光源部３を構成する基板３１に設けられている。すなわち、電源回路４を構成する例えば、整流器、コンデンサ、抵抗素子等の回路部品４１は、光源部３の基板３１に実装されている。したがって、発光素子３２と回路部品４１とは、同一基板３１に実装されている。

具体的には、回路部品４１は、発光素子３２の直線状の列に略沿って、両側又は片側に実装することが好ましく、これにより基板３１の実装領域を有効に利用することが可能となる。本実施形態では、回路部品４１は、発光素子３２の列に沿って、片側に実装されている。

このように同一の基板３１に複数の発光素子３２及び電源回路４が配設されるので、構成が簡単になり、部品点数を少なくすることができ、組立工数も減少でき、また、基板３１の収容スペースを小さくすることが可能となる。

また、基板３１の長手方向の一端側には、電源供給端子４２が配設されており、他端側であって前記電源供給端子４２の略対角線上に位置して、送り用電源供給端子４３が配設されている。

電源回路４は、商用交流電源ＡＣに電源線によって電源供給端子４２を介して接続されていて、この交流電源ＡＣを受けて直流出力を生成するものである。電源回路４は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路及び電流検出手段を接続して構成されている。したがって、電源回路４は、配線パターンを介して発光素子３２に接続されており、その直流出力を発光素子３２に供給し、発光素子３２を点灯制御するようになっている。

送り用電源供給端子４３は、商用交流電源ＡＣの両端、すなわち、電源供給端子４２の両端に電気的に接続されている。したがって、この送り用電源供給端子４３から電源を供給することが可能となる。この送り用電源供給端子４３の電源供給端子４２の両端への接続は、直接的に接続される場合であっても、間接的に接続される場合であってもよい。要は、送り用電源供給端子４３から電源を供給することが可能となる構成であればよい。

以上のように本実施形態においては、光源部３と、この光源部３の基板３１に配設された電源回路４と、電源供給端子４２と、送り用電源供給端子４３とを備えて発光モジュール１０が構成されている。

光学部品５は、プリズムシートであり、このプリズムシートは、透光性を有し、細長の長方形状に形成されていて、その両側が前記内ケース２の保持溝２３に保持されて配設されている。したがって、プリズムシートは、内ケース２の照射開口部２１を覆い、発光素子３２の列に対応して、発光素子３２の前面側に配置されている。
このプリズムシートは、表面に微細な溝が形成され、発光素子３２から出射される光を長手方向に向けて屈折させて拡散する機能を有している。

図２及び図３に示すように、第１のカバー６は、透光性を有し、長方形状をなす透明なガラス板である。このガラス板は、背面側の両側が内ケース２に形成された遮光ルーバ２４の前端部及びケース本体１の支持部１２に載置されるように配置され、前面側の両側を押え板６１によって前面側から押圧されるように固定されている。なお、押え板６１は、ケース本体１の前面側にねじ止めされて固定されるようになっている。

また、支持部１２における溝状部には、断面円形状のシール部材６２がガラス板に押圧されて弾性変形して配設され、このため、ケース本体１の開口部１１は、ガラス板によって気密的に閉塞され、内部に水気や塵埃が侵入するのが防止される。

第２のカバー７は、第１のカバー６の前面側に配設されていて、第１のカバー６を含めて前面側の全面を覆うように構成されている。また、中央部７１が前面側へやや凸となるように湾曲して形成され、少なくともこの中央部７１は、透光性を有するようになっている。
次に、上記のように構成された照明器具の組立工程の一例について、主として図２、図３及び図５を参照して概略を説明する。

まず、図５に示すように、基板取付板３３に取付けられた発光モジュール１０及び光学部品５であるプリズムシートを内ケース２に組込み配設する。この場合、基板取付板３３を内ケース２の両端部における開口の一方側から、内ケース２の保持溝２２にスライドさせて挿入する。また、プリズムシートを内ケース２の保持溝２３にスライドさせて挿入する。これにより発光モジュール１０及び光学部品５は、絶縁性の内ケース２に保持される。

次いで、内ケース２をケース本体１に配設する。具体的には、ケース本体１の両端部における開口の一方側から、内ケース２をケース本体１の内側のスペースにスライドさせて挿入する。

続いて、図２に示すように、ケース本体１の両端部の開口に端板部材１４をねじ止めして取付け、さらに、図３を加えて示すように、第１のカバー６をケース本体１の開口部１１を閉塞するように前面側から押え板６１をねじ止めすることによって取付ける。

次いで、第２のカバー７をケース本体１の両端部における一方側から、ケース本体１の前面側にスライドさせて配置し、その後、側方から取付ねじＳを端板部材１４の側壁にねじ込む。

このように組立てられる照明器具によれば、発光モジュール１０や光学部品５を内ケース２の開口から挿入して組込むことができる。また、これら発光モジュール１０や光学部品５が配設された内ケース２をケース本体１の開口から挿入して組込むことができるので、組立工程の簡素化が可能となる。
また、発光モジュール１０は、内ケース２である絶縁性を有する樹脂製ケースに組込まれるので、コンパクトな形態で絶縁性を確保することが可能となる。

照明器具の設置状態において、電源供給端子４２を介して発光モジュール１０に電力が供給されると、電源回路４を通じて発光素子３２に通電され、各発光素子３２が点灯する。発光素子３２から出射された光は、光学部品５であるプリズムシート、第１のカバー６及び第２のカバー７を透過して目的とする方向に照射される。

この場合、発光素子３２は、長手方向に離間距離Ｌを空けて並べられているので、長手方向の光の連続性を確保しにくいが、光学部品５の機能により、この不都合を解消している。すなわち、発光素子３２から主として前面側方向へ直進して出射される光は、光学部品５に入射すると、長手方向に向かって屈折され拡散するように進行する。換言すれば、発光素子３２から出射された光は、長手方向に伸びるように拡散される。
したがって、発光素子３２の列に所定の離間距離Ｌがあっても、長手方向の光の連続性が途切れることが抑制され、光の連続性を確保することが可能となる。

また、照射開口部２１の縁部には、遮光ルーバ２４が設けられているので、直接発光素子３２から出射される光が視認しにくくなり、照射面が均一に光っているような見え方が実現でき、光の連続性の確保が高められる。

さらに、図７及び図８に示すように、複数台の照明器具（本実施形態においては２台の照明器具）を長手方向に連結した場合においては、複数個の発光モジュール１０が長手方向に並べられて接続されることとなる。この場合、隣接する基板３１相互における隣接する発光素子３２ａ間の離間距離Ｌ1は、１枚の基板３１における隣接する発光素子３２間の離間距離Ｌと略等しくなるように構成されている。具体的には、離間距離Ｌ1は、約５０ｍｍに設定されており、離間距離Ｌと等しくなっている。

したがって、照明器具の連結部、すなわち、隣接する基板３１の境目においても、１枚の基板３１における長手方向の光の連続性と同様に、光の連続性の確保が期待できる。

また、この場合、図９に示すような結線状態となっている。つまり、商用交流電源ＡＣは、図示上、左側の発光モジュール１０における電源供給端子４２に接続されている。したがって、電源供給端子４２から電源回路４に電力が供給され、この電源回路４から直流出力が発光素子３２に供給され、発光素子３２が点灯制御される。

さらに、この発光モジュール１０の送り用電源供給端子４３は、図示上、右側の発光モジュール１０における電源供給端子４２に接続されている。したがって、この右側の発光モジュール１０には、電源供給端子４２から電源回路４に電力が供給され、上記と同様に、発光素子３２が点灯制御される。

このように複数個の発光モジュール１０、すなわち、左側の発光モジュール１０と右側の発光モジュール１０とは、商用交流電源ＡＣに対して並列に接続され、それぞれ電力が供給され、発光素子３２が点灯制御される。

発光モジュール１０は、複数の発光素子３２及びこれを点灯制御する電源回路４を備えているので、別個に構成された電源装置（電源回路）を用いることなく、単一の発光モジュール１０で発光素子３２の点灯制御が完結できる。また、複数個の発光モジュール１０を接続する場合、隣接する発光モジュール１０の電源供給端子４２と送り用電源供給端子４３とを接続して発光モジュール群を構成することができるので、その接続が簡略化でき容易となる。

さらに、電源供給端子４２は基板３１の長手方向の一端側に配設されており、送り用電源供給端子４３は他端側に配設されている。したがって、基板３１を長手方向に並べて、これら電源供給端子４２と送り用電源供給端子４３との間を接続する場合、電源供給端子４２と送り用電源供給端子４３との距離が短くなるので、その配線長を短くすることができ、配線の簡素化が可能となる。
なお、図９に示すように、３個の発光モジュール１０を長手方向に並べて接続する形態においても上記と同様な効果を奏することができる。

また、本実施形態においては、複数台の照明器具を長手方向に連結し、複数個の発光モジュール１０を長手方向に並べて配設した場合について説明したが、１台の照明器具において、複数個の発光モジュール１０を長手方向に並べて配設する場合にも適用できる。

以上のように本実施形態によれば、電源回路４と発光素子３２とを同一基板３１に配設したので、構成を簡単にすることができるとともに、単一の発光モジュール１０で発光素子３２の点灯制御が完結できる。また、複数個の発光モジュール１０の接続を容易に行うことができる。

次に、本発明の第２の実施形態ついて図１１を参照して説明する。図１１は、第１の実施形態における図３に相当する横断面図を示している。なお、第１の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し、重複した説明は省略する。

本実施形態は、第１の実施形態と基本的な構成を同じくするものである。同一の基板３１に複数の発光素子３２及び電源回路４が配設され、また、基板３１の長手方向の一端側に電源供給端子４２が配設されており、他端側に送り用電源供給端子４３が配設されている。

異なる点は、基板３１の絶縁性を確保するうえでのスペースを有効利用する構成である。具体的には、基板３１には、長手方向に複数の発光素子３２が所定の離間距離を空けて略直線状に並べられて実装されている。そして、この発光素子３２の列に沿って両側に電源回路４を構成する回路部品４１が実装されている。

発光素子３２は、ＬＥＤであり、表面実装型のＬＥＤパッケージである。また、回路部品４１は、挿入実装部品を含んでいる。したがって、そのリード４１ａが基板３１に形成されたスルーホールを表側から裏側に貫通し、先端が基板３１の裏面に半田４１ｂにより固定されている。

このため、絶縁性を有する樹脂製ケースである内ケース２の背面側には、前記半田４１ｂの部位に対応して両側に樋状の空間Ｐが形成されている。一方、中央部は、前面側へ凸となって基板３１の裏側に当接するようになっている。換言すれば、中央部には、凹状のスペースＳｃが形成されることとなる。

よって、このスペースＳｃに、照明器具を構成するうえで必要な構成要素を配設することが可能となる。本実施形態では、スペースＳｃに側面形状がＣ状の取付支持部１３が配設されるようになっている。

以上のように本実施形態によれば、第１の実施形態と同様な効果に加え、絶縁性を確保しつつ、スペースを有効に利用できるので、小形化が可能な照明器具を提供することができる。

なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されることなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、発光素子は、ＬＥＤや有機ＥＬ等の固体発光素子が適用できる。また、発光素子の実装個数は、特段限定されるものではない。

さらに、照明器具としては、屋外で使用されるものに限らず、屋内で使用されるものであってもよい。屋外又は屋内で使用される各種照明器具に適用可能である。

１・・・ケース本体、２・・・内ケース（樹脂製ケース）、
３・・・光源部、４・・・電源回路、
５・・・光学部品（プリズムシート）、６・・・第１のカバー、
７・・・第２のカバー、１０・・・発光モジュール、
３１・・・基板、３２・・・発光素子（ＬＥＤ）、
２４、３４・・・遮光ルーバ、４１・・・回路部品、
４２・・・電源供給端子、４３・・・送り用電源供給端子

Claims (3)

1. 基板と；
   この基板に配設された複数の発光素子と、発光素子に電力を供給し点灯制御する電源回路と、電源回路に接続された電源供給端子と、電源供給端子の両端に電気的に接続された送り用電源供給端子と；
   を具備することを特徴とする発光モジュール。
2. 前記基板は、横長状に形成されていて、前記電源供給端子は、基板の長手方向の一端側に配設され、前記送り用電源供給端子は、基板の長手方向の他端側に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の発光モジュール。
3. 前記請求項１又は請求項２に記載の発光モジュールが複数個長手方向に並べられ、隣接する発光モジュールにおける電源供給端子と送り用電源供給端子とが接続されて構成された発光モジュール群を具備することを特徴とする照明器具。

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