JP2009124043A - 発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板に実装された複数のＬＥＤランプ同士の間隙を樹脂で充填する発光装置において、製造作業性の高い構成を提供すること。
【解決手段】開口部を備えるケースと、前記ケース内に収納される基板と、発光面が前記ケースの開口部側を向くように前記基板に実装された複数の表面実装型のＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプ同士の間隙に樹脂が充填されてなる樹脂部であって、その上面が前記ＬＥＤランプの発光面よりも前記基板側に位置する樹脂部と、を備える発光装置とする。【選択図】図３

Description

本発明は発光装置の改良に関する。

従来、ＬＥＤ発光装置は、信号機や様々な標識、広告表示板などの発光表示に利用されている。特に屋外で使用されるＬＥＤ発光装置では、防水の目的で、基板に実装された複数のＬＥＤランプ同士の間隙を樹脂で充填することが行われている。例えば、特許文献１には、砲弾型のＬＥＤランプを基板に実装し、ＬＥＤランプ同士の間隙を黒色のシリコン樹脂で充填する構成が開示されている。また、特許文献２には同様の構成で、透明のシリコン樹脂で充填する構成が開示されている。

特開２０００−１１４６００号公報 特開２００５−１９３３６号公報

特許文献１、２に開示された構成では、光源として砲弾型ＬＥＤランプを使用している。砲弾型ＬＥＤランプは、通常、その上面のほか、側面からも光を放出する。砲弾型ＬＥＤランプ同士の間隙に設けられる樹脂部はＬＥＤランプの側面を覆うため、樹脂部の高さ（厚さ）がＬＥＤランプの配光に影響を与えることとなる。そのため、樹脂部の高さを調整する必要があるが、樹脂部の高さを調整することは手間であり、製造作業性を低下させていた。さらに、基板に実装されたＬＥＤランプの設置高さにバラツキがある場合には、これに応じて樹脂部の高さを調整することは実質的に困難であった。また、ＬＥＤランプと樹脂部との界面で反射光が生じたり、当該界面で光の吸収が生じたりして、光の利用率が低下していた。
そこで、本発明は基板に実装された複数のＬＥＤランプ同士の間隙を樹脂で充填する発光装置において、製造作業性の高い構成を提供することを目的の一つとする。さらに、かかる発光装置において光の利用率が向上される構成を提供することを目的の一つとする。

以上の目的の少なくとも一つを達成するため、本発明は次の構成からなる。即ち、
開口部を備えるケースと、
前記ケース内に収納される基板と、
発光面が前記ケースの開口部側を向くように前記基板に実装された複数の表面実装型のＬＥＤランプと、
前記ＬＥＤランプ同士の間隙に樹脂が充填されてなる樹脂部であって、その上面が前記ＬＥＤランプの発光面よりも前記基板側に位置する樹脂部と、
を備える発光装置である。

本発明の発光装置では、樹脂部の上面は、表面実装型のＬＥＤランプの発光面よりも基板側に位置している。表面実装型のＬＥＤランプでは発光面に対して側面からは光が実質的に放出されないため、樹脂部の高さがＬＥＤランプの配光へ影響を与えることがない。従って、ＬＥＤランプの配光を考慮して樹脂部の高さを調整する必要がなく、製造作業性が向上する。一方、ＬＥＤランプと樹脂部との界面で光の反射や吸収が生じないため、光の利用率が向上し、放出光の輝度が高まる。

（ケース）
本発明の発光装置のケースは、後述の基板と、基板に実装されるＬＥＤランプを収容する。ケースの一方の面には開口部が形成されている。ケースの材質は、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ、ＰＥＴなどの合成樹脂や、アルミ、ステンレスなどの金属とすることができる。後述の樹脂部の材質としてシリコン樹脂を採用する場合は、ケースの材質はポリカーボネート樹脂を採用することが好ましい。ポリカーボネート樹脂はシリコン樹脂との接着性が高いため、樹脂部の剥離、脱落が防止されるからである。

（基板）
基板には後述のＬＥＤランプが実装される。基板は、実装面がケースの開口部側を向くようにケースに収容される。基板の種類は特に限定されず、公知のものを採用することができる。

（ＬＥＤランプ）
光源として表面実装型のＬＥＤランプを使用する。ＬＥＤランプは、バルブ等の光源に比べて消費電力及び発熱量が小さくかつ長寿命であり、長時間連続的に点灯させることに適した光源である。また、小型であるため、小型化ないし薄型化、高密度実装に適する。また光源自体が小型化されることにより、デザインの自由度が高まり、意匠性の向上に寄与する。一方、ＬＥＤランプは振動、衝撃に強いことから、信頼性の高い装置を構成できるといった利点もある。

ＬＥＤランプの発光色は特に限定されず、用途に応じて、青色系ＬＥＤランプ、青緑色系ＬＥＤランプ、緑色系ＬＥＤランプ、赤色系ＬＥＤランプ等を採用できる。紫外領域の光を発光するＬＥＤランプを用いることもできる。二種類以上のＬＥＤランプを使用してもよい。例えば、赤色系ＬＥＤランプ、緑色系ＬＥＤランプ及び青色系ＬＥＤランプの３種を用いれば白色光を生成する発光装置を構成することができる。また、このような発光装置によれば、各ＬＥＤランプの発光状態、発光量を制御することによって、所望の色の光を生成することも可能である。本発明の発光装置では、複数のＬＥＤランプを使用する。複数のＬＥＤランプは同一種類であってもよいことはもちろん、異なる種類のＬＥＤランプを含んでいてもよい。複数のＬＥＤランプは、基板の実装面に実装される。例えば、複数のＬＥＤランプを直線状に配列させたり、マトリクス状に配列させたりして実装することができる。なお、ＬＥＤランプは発光面がケースの開口部側に向くように実装される。

（樹脂部）
複数のＬＥＤランプの間隙に樹脂を充填して樹脂部が形成される。樹脂の材質は、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などを例示することができる。なかでもシリコン樹脂であることが好ましい。シリコン樹脂は耐熱性、耐候性が比較的高いため、発光装置の信頼性が向上するからである。樹脂部は白色であることが好ましい。樹脂部の上面の反射性が高まり、放出光の輝度が向上するからである。例えば、シリコン系白色樹脂により、樹脂部を白色にすることができる。シリコン系白色樹脂としては、無色透明のシリコン樹脂に酸化チタン製の白色塗料を添加したものを挙げることができる。

樹脂部の上面はＬＥＤランプの上面よりも前記基板側に位置する。樹脂部の上面は、基板の実装面とＬＥＤランプの上面との中央の位置よりもＬＥＤランプの上面側に位置することが好ましい。樹脂部が十分な厚さを有することとなり、装置の防水性が高まるからである。また、樹脂部の強度も増して樹脂部の割れなどの破損が防止されるからである。

ＬＥＤランプの間隙に樹脂を充填する方法は、例えば、ポッティングを挙げることができる。ポッティングによって樹脂部を形成する場合、通常、樹脂部の高さを高精度に制御することは困難であるが、本発明の発光装置ではＬＥＤランプの配光を考慮して樹脂部の高さを調整する必要がないため、充填方法としてポッティングを採用することができる。

本発明の一実施態様では、ケースの開口部を覆うレンズを備える。レンズ形状を適宜変更することにより、配光を制御することができる。例えば、フレネル形状を有するレンズ（フレネルレンズ）を使用することができる。フレネルレンズは、所望の配光制御を行うとともにレンズの厚さを薄くすることができるため、装置の小型化・軽量化に寄与する。
以下に本発明の実施例について説明する。

本発明の実施例である屋外フットライト１の斜視図を図１に示す。屋外フットライト１は屋外通路の手すりの下部に設置されている。屋外フットライト１は発光装置２とそれを覆うフード３を備える。フード３の下方は開口しており、発光装置２は光放出側が下方となるように設置されている。
発光装置２の斜視図を図２に示す。なお、図２に示す発光装置２は図１と上下逆向きに示す。図２のＡ−Ａ線断面図を図３に示す。図３に示すように、発光装置２はケース１０、ＬＥＤランプ２０、基板３０、樹脂部４０、ハーネス５０を備える。ケース１０はポリカーボネート製である。ケース１０の形状は長さ約１００ｍｍ、幅約２５ｍｍ、高さ約２０ｍｍの箱型であって、上面側には開口部１１が設けられており、開口している。基板３０はスペーサ３３を介してケース１０の内部に固定されている。基板３０は実装面３１が開口部１１側を向くように設置されている。基板３０は実装基板であって、長さ約８０ｍｍ、幅約２０ｍｍ、厚さ約５ｍｍの板状である。基板３０の実装面３１には配線パターン（図示せず）が形成されている。

ＬＥＤランプ２０は上面が発光面２１となる表面実装型の白色ＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ２０の斜視図を図４Ａに示し、図４ＡのＢ−Ｂ線断面の模式図を図４Ｂに示す。図４Ａに示すように、ＬＥＤランプ２０は立方体形状のパッケージとなっている。ＬＥＤランプ２０は発光素子２２、マウント基板２３、リフレクタ２４、及び封止部材２５から概略構成される。絶縁性のマウント基板２３上には配線パターンが形成されており、発光素子２２がマウントされている。リフレクタ２４はカップ状の壁面を形成しており、発光素子１０を被覆するように当該カップ状部にシリコン樹脂製の封止部材２５が充填されている。ＬＥＤランプ２０の発光面２１が開口部１１側を向くように、ＬＥＤランプ２０は基板３０の実装面３１に実装されている。本実施例では８個のＬＥＤランプ２０が使用され、ケース１０の長手方向に沿って、一直線状に等間隔で配列している（図１参照）。基板３０とハーネス５０とは電気的に接続されており、ハーネス５０からＬＥＤランプ２０へ電力が供給される。ハーネス５０は外部電源（図示せず）に接続されている。なお、基板３０の実装面３１には、配線パターンやツェナーダイオード（図示せず）等が設けられ、ＬＥＤランプ２０を発光させるための回路が形成されている。

ＬＥＤランプ２０の間隙にはシリコン系白色樹脂がポッティングで充填されて樹脂部４０が形成されている。樹脂部４０の上面４１は、ＬＥＤランプ２０の発光面２１よりも基板３０側で、且つ、実装面３１とＬＥＤランプ２０の発光面２１との中央の位置３２よりもＬＥＤランプ２０の発光面２１側に位置する。

次に、屋外フットライト１の発光態様について説明する。まずハーネス５０から電力の供給を受けての８個のＬＥＤランプ２０の発光面２１が発光する。これによりケース１０の開口部１１から外部に向けて光が放出され発光装置２が点灯し、図１に示すように発光装置２の光が屋外通路の足元を照明する。一方、樹脂部４０の上面４１はＬＥＤランプ２０の発光面２１よりも基板３０側で、且つ、実装面３１とＬＥＤランプ２０の発光面２１との中央の位置３２よりもＬＥＤランプ２０の発光面２１側に位置している。ＬＥＤランプ２０の側面からは光が実質的に放出されないため、樹脂部４０の上面４１の位置、即ち樹脂部４０の高さはＬＥＤランプ２０の配光に影響を与えない。従って、ＬＥＤランプ２０の配光を考慮して樹脂部４０の高さを調整する必要がなく、製造作業性が向上する。さらに、表面実装型のＬＥＤランプ２０は立方体のパッケージであって、砲弾型のＬＥＤランプに比べて、発光面２１の位置（高さ）が明確であるため、樹脂部４０の上面４１を発光面２１よりも基板３０側にすることが容易であり、作業性が増す。また、ＬＥＤランプ２０の配光が樹脂部４０の影響を受けないため、ＬＥＤランプ本来の配光特性が活かされる。即ち、砲弾型ＬＥＤランプに比べて指向角が広いという表面実装型のＬＥＤランプの配光特性が活かされ、８個のＬＥＤランプ２０を用いた発光装置２において、輝度バランスの良好な光が放出されることとなる。さらに、ＬＥＤランプ２０と樹脂部４０との界面で光の反射や吸収が生じないため、光の利用率が向上する。一方、樹脂部４０は白色であるため、上面４１で光が積極的に反射され、放出光の輝度が向上する。なお、樹脂部４０は８個のＬＥＤランプ２０の間隙に充填されており、発光装置２の防水が保たれる。

発光装置２では、ケース１０の上面側には開口部１１が設けられており、ＬＥＤランプ２０の発光面２１と樹脂部４０の上面４１は露出しているが、開口部１１をレンズを設けて配光制御を行うこともできる。本発明の他の実施例である発光装置１００の斜視図を図５に示し、図５におけるＣ−Ｃ線断面図を図６に示す。なお、発光装置２と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
発光装置１００は発光装置２の構成に加えて、レンズ６０を備える。レンズ６０はアクリル製で、ケース１０の開口部１１を覆うように、開口部１１の外形に沿った形状を備える。図６に示すようにレンズ６０のＬＥＤランプ２０の発光面２１に対向する領域６１はフレネル形状となっている。発光装置１００では、発光装置２と同様にＬＥＤランプ２０の配光特性を活かしつつ、さらにレンズ６０によりＬＥＤランプ２０の配光制御を行っている。

なお、発光装置２及び１００では、ＬＥＤランプ２０を一直線状に配列したが、これに限定されない。変形例である発光装置２００の上面図を図７に示す。図７に示すように４つのＬＥＤランプ２０をマトリクス状（格子状）に配列してもよい。なお、ＬＥＤランプ２０の配置にあわせて、平面視で正方形のケース１０１及び基板３００を使用した。発光装置２００でも発光装置２と同様に白色樹脂が充填されて樹脂部４００が形成されており、発光装置２と同様の効果を奏する。

本発明は、屋外フットライトや広告表示板などの屋外で使用される発光装置としてその利用が図られる。

この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
本明細書の中で明示した論文、公開特許公報、及び特許公報などの内容は、その全ての内容を援用によって引用することとする。

図１は本発明の実施例である屋外フットライト１の斜視図である。 図２は発光装置２の斜視図である。 図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。 図４ＡはＬＥＤランプ２０の斜視図である。図４Ｂは図４ＡのＢ−Ｂ線断面の模式図である。 図５は本発明の他の実施例である発光装置１００の斜視図である。 図６は図５におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図７は変形例である発光装置２００の上面図である。

符号の説明

１ 屋外フットライト
２、１００、２００ 発光装置
１０ ケース
２０ ＬＥＤランプ
２２ 発光素子
２３ マウント基板
２４ リフレクタ
２５ 封止部材
３０ 基板
４０ 白色樹脂部
５０ ハーネス
６０ レンズ

Claims (4)

1. 開口部を備えるケースと、
   前記ケース内に収納される基板と、
   発光面が前記ケースの開口部側を向くように前記基板に実装された複数の表面実装型のＬＥＤランプと、
   前記ＬＥＤランプ同士の間隙に樹脂が充填されてなる樹脂部であって、その上面が前記ＬＥＤランプの発光面よりも前記基板側に位置する樹脂部と、
   を備える発光装置。
2. 前記ケースがポリカーボネート樹脂製であり、前記樹脂部がシリコン樹脂製である、ことを特徴とする請求項１に記載の発光装置。
3. 前記樹脂部に充填される樹脂は白色樹脂である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の発光装置。
4. 前記開口部を覆うレンズを更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の発光装置。

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