JP5227944B2

JP5227944B2 - 照明装置

Info

Publication number: JP5227944B2
Application number: JP2009283501A
Authority: JP
Inventors: 孝享丸山
Original assignee: Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2009-12-14
Filing date: 2009-12-14
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2029-12-14
Also published as: JP2011124196A

Description

本発明は、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いた照明装置に関するものである。

ＬＥＤを光源として用いた面状あるいは線状に発光する照明装置が従来から提案されている。例えば特許文献１には、複数の点光源であるＬＥＤを面状あるいは線状に配列し、各ＬＥＤの周囲に反射板を配置し、ＬＥＤの光出射方向側に透光性を有する板を配置したライトボックスが開示されている。

特許文献１には、反射板及び透光性を有する板の材料については言及されているが、それらの材料の線膨張係数については言及されていない。また、光源となるＬＥＤを搭載する実装基板の材質や、実装基板を固定する固定部材の材質や線膨張係数についても言及されていない。一般的にＬＥＤを搭載する実装基板あるいは、実装基板を固定する固定部材の材料には、ＬＥＤの発熱を効率的に放熱するために金属材料が用いられる。この金属材料は、反射板や透光性を有する板に使用されるプラスチック材料と比較すると、線膨張係数差が２倍から差が大きいものになると２０倍になる材料の組合せもある。

特開２００８−２７０１４４号公報

線膨張係数差により、ＬＥＤ点灯の際に発せられる熱によって、金属材料を用いた固定部材に比べ、プラスチック材料を用いた反射板の熱膨張が大きくなり、反射板に歪みが生じる。この反射板の歪みにより照明装置の総光量の低下や、配光形状の変化を招くことがある。

この歪みを緩和する方法として、反射板を熱膨張が大きく作用する向きに対して垂直方向に分割する方法がある。反射板を垂直方向に分割する構成の場合、反射板間に熱膨張を吸収するための隙間を設ける必要がある。

この隙間を設けることで熱膨張による反射板の歪みを緩和することはできるが、ＬＥＤから発せられた光の一部は、透光性を有する板の表面で反射し、反射板間の隙間部に迷光として入り込む。この光は隙間部内で反射や減衰を繰り返し、透光性を有する板の表面より出射されなくなる。このため、透光性を有する板の表面側から見ると、隙間部に線状の影が生じるという問題点があった。

本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、線膨張係数差により生じる反射板の歪みを緩和しながら、反射板と反射板との間に生じてしまう影を薄くすることができるＬＥＤを光源とする照明装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の照明装置を提供する。
（１）光源としての複数のＬＥＤ、前記ＬＥＤを搭載する実装基板、および前記ＬＥＤを囲むように配置され前記ＬＥＤの光出射方向に広がる形状を有する反射板を備えた互いに隣接する複数の光源モジュールと、前記複数の光源モジュールの反射板を覆う透光性を有する板とを含む照明装置であって、隣接する二つの前記光源モジュールのうち、一方の光源モジュールの前記反射板がその外周部に平坦部を有し、他方の光源モジュールの前記反射板がその外周部に段差部を有し、前記平坦部と前記段差部とが重なり合うようにしたことを特徴とする照明装置。
（２）前記光源モジュールの隣接方向における前記反射板の長さをＬ、前記隣接方向における平坦部及び段差部の長さをΔＬ、前記反射板の材料の線膨張係数をα、使用時の温度上昇値をΔＴとしたとき、前記平坦部及び段差部の長さΔＬが
ΔＬ＞Ｌ×α×ΔＴ
の関係式を満たすことを特徴とする上記（１）記載の照明装置。

本発明によれば、ＬＥＤを光源とする照明装置において線膨張係数差により生じる反射板の歪みを緩和しながら、反射板と反射板との間に生じてしまう影を薄くすることができる。

本発明の構成を有しない照明装置の一例を示す斜視図である。図１のＡ−Ａ’断面図である。本発明に係る照明装置の一実施例を示す斜視図である。図３のＢ−Ｂ’断面図である。図４の一部拡大図である。本発明に係る照明装置の一例を示す全体斜視図である。

以下、本発明に係る照明装置の実施例を説明するが、その前にまず本発明の構成を有しない照明装置について説明する。図中に記載する参照符号は以下に説明する各図において、全て共通符号とする。参照符号１は照明装置、２はＬＥＤ、３は実装基板、４は固定部材、５は透光性を有する板、６は反射板、６１は反射板の外周部に設けた平坦部、６２は反射板の外周部に設けた段差部、７は光源モジュール、８は反射板間に生ずる隙間部である。

図１は、本発明の構成を有しない照明装置の一例を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図である。図示のように、照明装置１は、光源として複数のＬＥＤ２を有する。ＬＥＤ２は実装基板３に電気的に接続され実装される。実装基板３は、ＬＥＤ２から発せられた熱を効率的に伝播させ放熱するための機能も有する。また実装基板３は、ＬＥＤ２から発せられた熱を照明装置１の外部に逃がすために固定部材４に固定される。このとき、実装基板３と固定部材４の間の空気層を減らすことを目的として、両者間に放熱グリースや放熱シート、あるいは放熱テープを介在させても良い。
前記ＬＥＤ２の光出射方向には、ＬＥＤの充電部やレンズ部、樹脂封止部に人が直接触れられないようにすること、及び埃や虫の侵入を妨げることを目的として、透光性を有する板５が配置される。
前記ＬＥＤ２から発せられた光の大部分は、透光性を有する板５を透過し、照明装置１より出射されるが、透光性を有する板５の表面あるいは内部で反射・屈折した光の一部は、実装基板３側に戻ってきてしまう。この戻ってきた光をさらに反射させ、透光性を有する板５を透過させて光を再利用することを目的として、ＬＥＤ２を囲むように反射板６が配置される。

固定部材４の材料としては、高熱伝導樹脂や金属、セラミックなどが挙げられるが、これらのうちでも機械的強度、放熱性、耐熱性、加工性が良好であることから、鋼板やアルミニウム板が好ましい。

透光性を有する板５の材料としては、光透過率の高いガラスやアクリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィンなどが好ましい。

透光性を有する板５は拡散性を持たせるために、片面あるいは両面にプリズム状の成形を施した物、レンズ状の成形を施した物、マット加工を施した物、または板材の内部に拡散性を高める微粒子を混ぜた物を使用することが好ましい。

反射板６の材料は、電気的配線パターンが施された実装基板３の表面に配置されることから、絶縁材料であり、また成形性が良好であることから、プラスチック材料が好ましい。

反射板６の反射率を高めるために、反射板６の材料自体を高反射材料にするか、あるいは表面に高反射材料を塗装または蒸着することが好ましい。

複数のＬＥＤ２、実装基板３、および反射板６を備えて一つのモジュール７とし、このモジュール７を複数個並べた照明装置１を提供する場合、実装基板３を固定する固定部材４には例えば鋼板（線膨張係数α：約１０×１０^−６／℃）やアルミニウム板（α：約２４×１０^−６／℃）が用いられる。一方、反射板６はプラスチック材料（α：約５０〜２００×１０^−６／℃）が用いられるので、固定部材４と反射板６間の線膨張係数に２倍から２０倍の差が生じる。反射板６の熱膨張が大きく、この熱膨張を考慮したモジュール７を設計する場合、モジュール間に隙間部８を設ける必要がある。この隙間部８に透光性を有する板５の表面で反射した一部の光９が隙間部８に迷光として入り込み、その光９の大部分が隙間部８内で反射や減衰を繰り返して有効に利用されなくなる。このため、透光性を有する板５の表面側から照明装置１を見ると、隙間部８に位置する部分が直線状の影となってしまう。

図３は、本発明に係る照明装置の一実施例を示す斜視図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ’断面図である。本実施例の照明装置１は、図示のように、光源としての複数のＬＥＤ２、ＬＥＤ２を搭載する実装基板３、およびＬＥＤ２を囲むように配置されＬＥＤの光出射方向に広がる形状を有する反射板６を備えた互いに隣接する複数の光源モジュール７と、複数の光源モジュール７の反射板６を覆う透光性を有する板５とを含み、隣接する二つの光源モジュール７のうち、一方の光源モジュール７の反射板６がその外周部に平坦部６１を有し、他方の光源モジュール７の反射板６がその外周部に段差部６２を有し、平坦部６１と段差部６２とが重なり合うようにされる。平坦部６１と段差部６２を重ねることにより、反射板６の熱膨張による歪みを緩和すると共に、隙間部８に入り込む迷光を低減または無くすることができ、光源モジュール間の隙間部８にできる影を薄くすることができる。段差部６２の段差寸法は、平坦部６１の厚みと同等以上とすることが好ましい。

図５は、図４の一部拡大図である。図示のように、光源モジュールの隣接方向における反射板６の長さをＬ、この隣接方向における平坦部６１及び段差部６２の長さをΔＬ、反射板６の材料の線膨張係数をα、使用時の温度上昇値をΔＴとしたとき、平坦部６１及び段差部６２の長さΔＬが
ΔＬ＞Ｌ×α×ΔＴ
の関係式を満たすことが好ましい。また、各部品の加工公差が無視できない値の時には、その加工公差分の余裕を持った寸法設計とすることがより好ましい。

図６は、本発明に係る照明装置の一例を示す全体斜視図である。本例は、正方形状の照明装置１の両側にモジュール７を直列に２つずつ配置したものであるが、照明装置１の形状や複数のモジュール７の配置はこれに限定されない。

１照明装置
２ＬＥＤ
３実装基板
４固定部材
５透光性を有する板
６反射板
６１平坦部
６２段差部
７光源モジュール
８隙間部

Claims

光源としての複数のＬＥＤ、前記ＬＥＤを搭載する実装基板、および前記ＬＥＤを囲むように配置され前記ＬＥＤの光出射方向に広がる形状を有する反射板を備えた互いに隣接する複数の光源モジュールと、前記複数の光源モジュールの反射板を覆う透光性を有する板とを含む照明装置であって、隣接する二つの前記光源モジュールのうち、一方の光源モジュールの前記反射板がその外周部に平坦部を有し、他方の光源モジュールの前記反射板がその外周部に段差部を有し、前記平坦部と前記段差部とが重なり合うようにしたことを特徴とする照明装置。
前記光源モジュールの隣接方向における前記反射板の長さをＬ、前記隣接方向における平坦部及び段差部の長さをΔＬ、前記反射板の材料の線膨張係数をα、使用時の温度上昇値をΔＴとしたとき、前記平坦部及び段差部の長さΔＬが
ΔＬ＞Ｌ×α×ΔＴ
の関係式を満たすことを特徴とする請求項１記載の照明装置。