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発明の名称 発光装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−35427(P2007−35427A)
公開日 平成19年2月8日(2007.2.8)
出願番号 特願2005−216509(P2005−216509)
出願日 平成17年7月26日(2005.7.26)
代理人 【識別番号】100087767
【弁理士】
【氏名又は名称】西川 惠清
発明者 中谷 卓也 / 浦野 洋二 / 後藤 芳朗
要約 課題
器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れる発光装置を提供する。

解決手段
発光装置1は、発光素子10と、発光素子10が実装された基板20と、発光素子10から放射された光を配光する配光レンズ30とを備え、配光レンズ30が基板20に一体化されている。配光レンズ30は、基板20と同じ外周形状の柱状体により構成されている。基板20の外周形状は矩形状であり、配光レンズ30は、四角柱状の形状に形成され基板20に一体化されている。ここにおいて、配光レンズ30は、所望の配光のレンズ特性になるように屈折率が調整されている。
特許請求の範囲
【請求項1】
発光素子と、発光素子が実装された基板と、発光素子から放射された光を配光する配光レンズとを備え、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項2】
基板に基板間を電気的に接続する接続部が設けられてなることを特徴とする請求項1記載の発光装置。
【請求項3】
基板は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の前記一表面側に配光レンズが配置され、金属板の他表面が露出していることを特徴とする請求項1または請求項2記載の発光装置。
【請求項4】
発光素子は、複数個のLEDチップが1つの基体に搭載されてなることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の発光装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば照明器具などに用いる発光装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から、LEDチップとLEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップとは異なる発光色の光を放射する波長変換材料としての蛍光体とを組み合わせてLEDチップの発光色とは異なる色合いの光を出す発光素子の研究開発が各所で行われている。この種の発光素子としては、例えば、青色光あるいは紫外光を放射するLEDチップと蛍光体とを組み合わせて白色の光(白色光の発光スペクトル)を得る白色発光素子(一般的に白色LEDと呼ばれている)の商品化がなされている。
【0003】
また、白色LEDの高出力化に伴い、白色LEDを照明器具などの照明用途に展開する研究開発が盛んになってきている(例えば、特許文献1参照)。ここで、上述の白色LEDを一般照明などのように比較的大きな光出力を必要とする用途に用いる場合、1つの白色LEDでは所望の光出力を得ることができないので、図3に示すように白色LEDからなる複数の発光素子110を1枚の回路基板120に実装した発光素子モジュール100と、各発光素子110それぞれからの光を配光する複数のレンズ部310を有する配光レンズ300とを対向配置した照明器具が提案されている。
【0004】
また、従来から、複数の発光素子を備えた発光素子モジュールに発光素子モジュール間を接続する接続端子を設け、フレーム上に所望の数の発光素子モジュールを組み合わせて配置した照明装置が提案されている(特許文献2参照)。
【特許文献1】特開2003−59332号公報
【特許文献2】特開平10−112207号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記特許文献1に開示された照明器具や図3のように発光素子モジュール100と配光レンズ300とを対向配置した照明器具では、図4(a),(b),(c)に示すように照明器具の品種などの違いによる器具本体Aの形状の違いに応じて、形状の異なる回路基板120や配光レンズ300を用意しておく必要があり、製造コストや管理コストなどのコストが高くなっていた(なお、図4(a),(b),(c)それぞれにおける矢印は器具本体Aからの光の放射方向の一例を示している)。また、上記特許文献2に記載の照明装置を照明器具に用いる場合にも、器具本体Aの形状などの違いに応じて形状の異なる配光レンズを用意しておく必要があり、製造コストや管理コストなどのコストが高くなっていた。
【0006】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れる発光装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1の発明は、発光素子と、発光素子が実装された基板と、発光素子から放射された光を配光する配光レンズとを備え、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されてなることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、配光レンズが基板と同じ外周形状の柱状体により構成され基板に一体化されているので、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用できて照明器具ごとに照明器具の形状に応じた専用の配光レンズを用意する必要がなくなるから、多品種の照明器具を展開する場合に部品の共通化による各照明器具の低コスト化を図れる。
【0009】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、基板に基板間を電気的に接続する接続部が設けられてなることを特徴とする。
【0010】
この発明によれば、回路基板を用いることなく隣り合う基板間を電気的に接続するとともに、発光装置を隙間なく並べることが可能となり、より多くの器具形状に対応することが可能となる。
【0011】
請求項3の発明は、請求項1または請求項2の発明において、基板は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の前記一表面側に配光レンズが配置され、金属板の他表面が露出していることを特徴とする。
【0012】
この発明によれば、発光素子で発生した熱が金属板を通して効率的に放熱される。
【0013】
請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3の発明において、発光素子は、複数個のLEDチップが1つの基体に搭載されてなることを特徴とする。
【0014】
この発明によれば、1個のLEDチップが1つの基体に搭載されている場合に比べて光出力を大きくできる。
【発明の効果】
【0015】
請求項1の発明では、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用でき照明器具の低コスト化を図れるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
以下、本実施形態の発光装置について図1および図2を参照しながら説明する。
【0017】
本実施形態の発光装置1は、発光素子10と、発光素子10が実装された基板20と、発光素子10から放射された光を配光する配光レンズ30とを備え、配光レンズ30が基板20に一体化されている。
【0018】
発光素子10は、青色光を放射するLEDチップと、LEDチップから放射された光によって励起されてLEDチップの発光色とは異なる色の光を放射する蛍光材料である黄色蛍光体を透明材料(例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ガラス、有機材料と無機材料とを複合化した材料などなど)とともに成形した成形品からなる色変換部材とを備えている。したがって、発光素子10は、LEDチップから放射された青色光と黄色蛍光体から放射された光との混色光が色変換部材から出射されることとなり、白色光を得ることができる。
【0019】
ここで、色変換部材の材料として用いる透明材料に混合する蛍光材料は黄色蛍光体に限らず、例えば、LEDチップが青色LEDチップである場合には、赤色蛍光体と緑色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができるし、黄色蛍光体と赤色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。また、色変換部材における蛍光材料は、LEDチップが紫〜近紫外LEDチップである場合には、赤色蛍光体と緑色蛍光体と青色蛍光体とを混合しても白色光を得ることができる。なお、LEDチップの発光色が発光装置1の所望の発光色と同じ場合には発光素子10に色変換部材を設ける必要はない。また、発光素子10におけるLEDチップの数は1個に限らず、複数個でもよく、発光素子10として、複数個のLEDチップが1つの基体に搭載されたものを用いれば、1個のLEDチップが1つの基体に搭載されている場合に比べて光出力を大きくできる。
【0020】
基板20は、金属板の一表面側に絶縁層を介して導体パターンが形成された金属基板であり、金属板の上記一表面側に配光レンズ30が配置され、金属板の他表面が露出している。したがって、発光素子10で発生した熱が金属板を通して効率的に放熱される。なお、金属板の材料としてはCuを採用しているが、熱伝導率の比較的高い金属材料であればよく、Cuに限らず、Alなどを採用してもよい。
【0021】
基板20の外周形状は矩形状であって、基板20には、当該基板20に実装されている発光素子10に電気的に接続された雄型のコネクタ23aと雌型のコネクタ23bとが互いに異なる側面に設けられている(基板20には、各コネクタ23a,23bが2つずつ設けられており、4つの側面それぞれに雄型のコネクタ23aと雌型のコネクタ23bとのいずれか一方が設けられている)。したがって、発光装置1を例えば図2(b)に示すように2次元アレイ状に配列する場合や図2(c)のように1次元アレイ状に配列する場合に、回路基板を用いることなく隣り合う基板20間を電気的に接続することができる。なお、本実施形態では、各コネクタ23a,23bが、基板20に設けられて基板20間を電気的に接続する接続部を構成している。
【0022】
配光レンズ30は、基板20と同じ外周形状の柱状体により構成されている。すなわち、基板20の外周形状は矩形状であり、配光レンズ30は、四角柱状の形状に形成され基板20に一体化されている。ここにおいて、配光レンズ30は、所望の配光のレンズ特性になるように屈折率が調整されている。なお、実施形態では、配光レンズ30を四角柱状の形状に形成してあるが、四面以上の側面を有する角柱状(例えば、六角柱状など)の形状に形成してもよい。
【0023】
以上説明した本実施形態の発光装置1では、配光レンズ30が基板20と同じ外周形状の柱状体により構成され基板20に一体化されているので、器具本体の形状の異なる複数種の照明器具に共用できて照明器具ごとに照明器具の形状に応じた専用の配光レンズ300(図3参照)を用意する必要がなくなるから、多品種の照明器具を展開する場合に部品の共通化による各照明器具の低コスト化を図れる。なお、図2(a)は発光装置1を1つだけ使用する場合、同図(b)は発光装置1を単位ユニットとして4個の発光装置1を一列に並べて使用する場合、同図(c)は発光装置1を単位ユニットとして4個の発光装置1を2列に並べて使用する場合を示しており、同図(a)〜(c)それぞれにおける矢印は発光装置1からの光の放射方向の一例を示している。
【0024】
ところで、本実施形態の発光装置1は、規定電力が供給されたときに基板20に実装されている全て(1個または複数個)のLEDチップ10の発熱による基板20の裏面(上記金属板の他表面)の温度が規定温度(例えば、70℃)以下となるように基板20のサイズを設定してある。したがって、照明器具の形状や所望の光出力(光束)に応じて発光装置1の数を適宜設定すればよく、発光装置1を組み合わせて用いる場合に各発光装置1それぞれについての放熱性および複数の発光装置1の組み合わせにおける放熱性を再度考える必要がないという利点がある。
【0025】
また、本実施形態の発光装置1では、基板20に上述の各コネクタ23a,23bが設けられているので、回路基板を用いることなく隣り合う基板20間を電気的且つ機械的に接続するとともに、発光装置1を隙間なく並べることが可能となり、より多くの器具形状に対応することが可能となる。なお、発光装置1間に若干の隙間が生じる場合には、配光レンズ30と同等の屈折率を有する透明材料を隙間に充填するようにしてもよく、好ましくは、配光レンズ30と同じ材料を充填するのがよい。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】実施形態を示す要部斜視図である。
【図2】同上の使用例図である。
【図3】従来例を示す概略断面図である。
【図4】従来の照明器具の説明図である。
【符号の説明】
【0027】
1 発光装置
10 発光素子
20 基板
30 配光レンズ




 

 


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