基板及び照明器具
【課題】取付部材への取付け状態を安定に保ち、変形を抑制することができる基板及びその基板を用いた照明器具を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、熱伝導性の本体2と、この本体2に複数の固定手段11、12によって取付けられ、この固定手段11、12間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成された熱膨張吸収手段としてのスリット4sを有する複数の発光素子10が配設された基板4とを具備する照明器具である。
【解決手段】本発明は、熱伝導性の本体2と、この本体2に複数の固定手段11、12によって取付けられ、この固定手段11、12間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成された熱膨張吸収手段としてのスリット4sを有する複数の発光素子10が配設された基板4とを具備する照明器具である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、LED等の発光素子を用いた照明器具に適する基板及びその基板を用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、LED等の発光素子を基板に配設し、光源として用いる照明器具が開発されており、この種、照明器具においては、基板を器具本体に取付けるに際し、取付け状態の安定性を保ち、また、器具本体への密着性を良好にするため、基板の複数個所をねじ等を用いて器具本体に固定することが行われている。一方、このような場合、発光素子は使用中に熱が発生し、その点灯、消灯により、基板は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける環境下にある。したがって、基板に反りや変形が生じ、半田部分にクラックが生じる等の不具合を含んでいる。
【0003】
ところで、薄型化された半導体パッケージに、ソリが発生したり強度不足による破損や実装不良が発生したりすることを防止するために、半導体パッケージを形成する際、基板上における複数の半導体素子が実装される面に、複数の半導体素子を取り囲むように補強部材を配置し、この補強部材を半導体素子とともに封止部材で封止するものが提案されている(特許文献1、図4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−228932号公報(図4)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に示されたものでは、基板、補強部材及び封止部材の線膨張率が異なると、却って、基板に反りや変形を生じることとなり、これら材料の選択が複雑となる課題が存在する。また、複数の半導体素子を取り囲むような補強部材を別部材として用意しなければならず、その製造工程も煩雑となる問題もある。
【0006】
本発明は、上記事情に基づきなされたもので、取付部材への取付け状態を安定に保ち、変形を抑制することができる基板及びその基板を用いた照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の基板は、複数の実装された発光素子と;取付部材に取付けるための複数の取付部位と;この取付部位間を結ぶ直線上に配設された熱膨張吸収手段と;を具備することを特徴とする。
【0008】
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、LEDや有機EL等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。取付部材とは、基板が取付けられる部材をいい、いわゆる本体、ケースあるいはカバー、放熱部材等と指称されるものを含む。熱膨張吸収手段は、複数の取付部位間の全てに設ける必要はなく、熱膨張吸収作用との関係で、取付部位間の全てに設けるか、又は部分的に設けるかは、設計上、適宜選択すればよい。また、熱膨張吸収手段は、例えば、基板に形成したスリット等の開口部であってもよいし、基板の一部の材質を弾性体等の別部材で形成したものでもよい。
【0009】
請求項2に記載の照明器具は、本体と;この本体に取付けられる請求項1に記載の基板と;を具備することを特徴とする。本体とは、いわゆる本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものを含む。要は、基板が取付けられる器具側の手段を意味する。
【0010】
請求項3に記載の照明器具は、熱伝導性の本体と;この本体に複数の固定手段によって取付けられ、この固定手段間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成されたスリットを有する複数の発光素子が配設された基板と;を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、取付け状態を安定に保ち、また、取付部材への密着性を良好にすることができ、さらに、変形を抑制でき、半田部分にクラック等が生じることを軽減できる基板を提供できる。
請求項2に記載の発明によれば、前記基板の効果を奏する照明器具を提供できる。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、基板の取付け状態を安定に保ち、また、熱伝導性の本体への密着性を良好にすることができ、さらに、基板の変形を抑制できるので、基板の本体への密着性を維持することが可能となる。したがって、放熱が効果的に行え、基板の半田部分にクラック等が生じることを軽減できる照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。
【図2】同基板を示す平面図である。
【図3】同反射体を示す平面図である。
【図4】図3のA−A線に沿う断面図である。
【図5】基板の取付け状態を示す要部の断面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図8】本発明の第4の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図9】本発明の第5の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図10】本発明の第6の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図11】同基板を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の第1の実施形態に係る基板及び照明器具について図1乃至図5を参照して説明する。図1は、照明器具を示す斜視図、図2は、基板を示す平面図、図3は、反射体を示す平面図、図4は、図3のA−A線に沿う断面図、図5は、基板の取付け状態を示す要部の断面図である。
【0015】
図1において、照明器具として天井埋込形のダウンライト1を示している。ダウンライト1は、熱伝導性の筒状本体2と、この筒状本体2に取付けられた化粧枠3と、同じく筒状本体2に取付けられ、発光素子としてのLEDが実装された基板4と、筒状本体2内に収納された点灯回路装置を含む電源ユニット5と、反射体6及び反射体6の前方に配設された透光性カバー7とを備えている。また、筒状本体2の外面には、端子台8が配置されており、化粧枠3には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
【0016】
筒状本体2は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体2には、電源ユニット5が収納されており、回路基板に制御用IC、トランス、コンデンサ等の部品を実装して構成されており、その電源ユニット5の点灯回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット5は、端子台8に電気的に接続されており、端子台8は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体2の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン2cが形成されている。
【0017】
化粧枠3は、ABS樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ3aが形成されており、他端部側は、筒状本体2に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
【0018】
図2に示すように、基板4の表面側には、光源となるLED10・・・が表面実装方式で複数個、具体的には中央部に3個、その周囲部に9個の合計12個が実装されている。基板4は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、取付部材としての筒状本体2へ取付けるための複数の取付部位、すなわち、中央部にねじ貫通孔4a、周囲に120度の間隔を空けて3個のねじ貫通孔4b、4c、4dが形成されている。また、中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間には、基板4の熱膨張による伸縮を吸収する熱膨張吸収手段として、中央部を中心とするなだらかな円弧状のスリット4s・・・が同心円上に形成されている。つまり、スリット4s・・・は、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4b、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4c、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4d、とをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成されている。
【0019】
なお、スリットは、周囲のねじ貫通孔4bと4c、4cと4d、4bと4dとをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成してもよい。また、基板4の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、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材料を適用するのが好ましい。
【0020】
以上の構成により、基板4は、詳細を後述するように、ねじ貫通孔4a、4b、4c、4dを介して固定手段により筒状本体2へ取付けられる。この取付け状態において、発光素子の点灯、消灯により、基板4は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける。しかしながら、熱膨張による図示矢印方向の応力は、スリット4s・・・によって吸収することができ、この応力が基板4に作用することを軽減でき、ひいては基板4の反りや変形を抑制することができる。なお、ねじ貫通孔4aから4b、4c、4d方向以外の放射方向は、自由端になっているため、応力が作用する程度が小さい。
【0021】
続いて、基板4の表面側には、白色のポリカーボネートやASA樹脂等によって形成された反射体6が配設されている。反射体6は、LEDから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。図3及び図4に示すように、反射体6は、円板状をなし、隔壁の稜線部によって複数の投光開口6a・・・が前記基板4に実装されたLED10・・・と対向して形成されている。反射体6の外周にはリング状に外周縁部6bが形成されており、中央部から外周部、すなわち、外周縁部6bに向かって、それぞれ約120度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁6cが形成されている。また、中央部から外周縁部6bの間には、前記放射状隔壁6cを二分するように円形状の内周隔壁6dが形成されている。さらに、各放射状隔壁6cの間に位置する内周隔壁6dの外側壁からは、外周縁部6bに向かって、それぞれ2つの分割隔壁6e・・・が延出している。
【0022】
このように構成された反射体6は、各投光開口6a・・・に対応する各隔壁、すなわち、放射状隔壁6c、内周隔壁6d及び分割隔壁6e・・・が形成する反射面6f・・・が図4に示すように、略椀状となって、投光開口6a・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口6a・・・ごとに反射面6f・・・を構成している。なお、放射状隔壁6cと対向する裏面側の外周縁部6b近傍にはリブを形成して3つのねじ穴6gが形成されている。
【0023】
次に、基板4の照明器具への取付けについて図5を参照して説明する。図5に示すように(図示上取付け用板ばね9は省略している。)、筒状本体2の底壁2aには、基板4の裏面側が面接触して密着するように配設されている。また、基板4の表面側には、反射体6の裏面が当接されるようにして配設されている。これら基板4及び反射体6の底壁2aへの取付けにあたっては、まず、基板4を表面側から中央部のねじ貫通孔4aを貫通し底壁2aにねじ込まれる固定手段としての取付けねじ11によって締付ける。続いて、筒状本体2の内側から固定手段としての3本の取付けねじ12(2本のみを示し、内1本を仮想線で示している。)を底壁2a、基板4のねじ貫通孔4b、4c、4dを貫通させ、反射体6の裏側から放射状隔壁6cと対向した位置のねじ穴6gにねじ込み締付ける。この場合、取付けねじ12の締付け力は、反射体6を底壁2a側へ引っ張る方向に働くので、基板4の中央部の取付けねじ11と周囲側の取付けねじ12との締付け力が協働して、基板4の底壁2aへの密着性を高めることができる。
【0024】
この基板4の取付け状態では、反射体6の投光開口6a・・・は、基板4の各LED10・・・と対向配置されるようになっており、また、反射体6の裏面が基板4の表面側に押圧当接され、基板4の裏面側は筒状本体2の底壁2aに密着するようになる。また、化粧枠3は、筒状本体2に取付けねじ13によって取付けられている。そして、フランジ3aは、天井面Cの埋込み穴より大径であり、ダウンライト1が天井面Cに設置された状態で埋込み穴の周縁に下方から引っ掛かるようになっている。さらに、化粧枠3の内周側には、開口を覆うアクリル樹脂等からなる透光性のカバー7が設けられており、反射体6の前方に配設されるようになっている。なお、透光性のカバー7は、拡散性を有する部材で形成することができ、例えば、乳白色、半透明の部材で形成してもよい。
【0025】
以上のような構成において、電源ユニット5に通電されると、点灯回路が動作して基板4に電力が供給され、LED10・・・が発光する。各LED10・・・から出射された光の多くは直接透光性カバー7を透過して前方に照射され、一部の光は反射体6の各反射面6f・・・に反射されて配光制御され透光性カバー7を透過して前方に照射される。一方、これに伴いLED10・・・から発生する熱は、主として基板4の裏面から筒状本体2の底壁2aへ伝わり、さらに、筒状本体2の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。ここで、基板4は、LED10・・・から発生する熱で膨張するが、この熱膨張による応力は、スリット4s・・・によって吸収することができ、基板4の反りや変形を抑制することができる。したがって、基板4の裏面側と筒状本体2の底壁2aとの密着性が保たれ、熱伝導を良好に保つことが可能となる。加えて、反射体6の裏面が基板4の表面側に押圧当接されているので、これによっても基板4の変形を抑制することができ、基板4の裏面側は筒状本体2の底壁2aに密着するよう維持される。なお、スリット4s・・・は、基板4の製造過程におけるリフロー工程においても、熱膨張による変形を抑制する機能を発揮している。
【0026】
なお、本実施形態では、熱膨張吸収手段として、スリット4s・・・を形成したものについて説明したが、これに限らず、例えば、基板4に貫通孔を形成し、この貫通孔を埋めるように弾性材料を設けるように構成してもよく、したがって、熱膨張を吸収できればその構成は特段限定されるものではない。
【0027】
以上のように本実施形態によれば、複数の固定手段としての取付けねじ11、12によって基板4を筒状本体2に取付けるようにしたので、基板4の取付け状態を安定に保ち、また、筒状本体2への密着性を良好にすることができ、さらに、基板4の変形を抑制できるので、基板4の筒状本体2への密着性を維持することが可能となる。したがって、放熱が効果的に行え、基板4の半田部分にクラック等が生じることを軽減できる。さらに、基板4の放熱を効果的に行うことによって、基板4全体を均熱化させることができ、点灯中の各LED10・・・の温度が一定となり、色、明るさ、寿命等のばらつきが低減される。
【0028】
次に、本発明の第2の実施形態に係る基板について図6を参照して説明する。図6は、基板を示す平面図である。なお、以降第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。本実施形態では、第1の実施形態とは、基板4の筒状本体2への取付け方法が異なる。本実施形態では、基板4の表面側から取付けねじ11、12を筒状本体2側へねじ込み締付けて基板4を筒状本体2の底壁2aへ固定するものである。
【0029】
本実施形態によれば、取付けねじ11と12間にスリット4s・・・が形成されているので、第1の実施形態と同様に基板4の取付け状態を安定に保ち、また、筒状本体2への密着性を良好にすることができ、基板4の変形を抑制することが可能で、基板4の筒状本体2への密着性を維持することができる。
【0030】
次に、本発明の第3の実施形態に係る基板について図7を参照して説明する。図7は、基板を示す平面図である。本実施形態では、基板4の中央部にねじ貫通孔を形成しない形態である。したがって、ねじ貫通孔4b、4c、4dが形成されており、その間を結ぶ直線上に略長方形のスリット4s-3・・・を形成したものである。本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0031】
さらに、本発明の第4の実施形態に係る基板について図8を参照して説明する。図8は、基板を示す平面図である。本実施形態では、基板4の周縁部の4箇所にねじ貫通孔4b、4c、4d、4eを形成し、その間を結ぶ直線上に略長方形のスリット4s-4・・・を形成したものである。なお、ねじ貫通孔4bと4d、4cと4eを結ぶ各対角線上にスリット4s-4・・・を形成してもよい。本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0032】
次に、本発明の第5の実施形態に係る基板について図9を参照して説明する。図9は、基板を示す平面図である。本実施形態では、第1の実施形態とは、スリットの形状が異なる。スリット4s-5・・・を略円形に形成したものである。本実施形態によっても、各取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間には、スリット4s-5・・・が形成されているので、応力を吸収することが可能で第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0033】
続いて、本発明の第6の実施形態に係る基板について図10及び図11を参照して説明する。図10は、基板を示す平面図、図11は、基板の一部を拡大して模式的に示す断面図である。本実施形態では、基板4に熱膨張吸収手段として、いわゆるバイアホール4vを形成したものである。
【0034】
図10に示すように、基板4には、多数の小孔からなるバイアホール4v・・・が形成されており、このバイアホール4v・・・は、少なくとも取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間に配設されるようになっている。
【0035】
図11に示すように、基板4は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース板40、このベース板40の表面側に形成された配線パターン層41、この配線パターン層41の上に適宜施されたレジスト層及びベース板40の裏面側の一面に形成された放熱層42を備えている。配線パターン層41は、LED10・・・に電源からの電力を供給するために、銅箔等の導電性を有する材料で形成されている。ここで、具体的には、この配線パターン層41は、実際にLED10・・・等の電気部品が接続されて電力が供給され、導電する導電層41aと、電気的には接続されず、導電されない非導電層41bとから構成されている。この非導電層41bは、基板4の表面側に適宜形成され、基板4の熱を放熱し、また、基板4の面を均熱化する機能を担うものである。また、放熱層42は、銅箔等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。
【0036】
LED10・・・は、表面実装型のLEDパッケージであり、基板4の表面側にはんだ結合されている。LEDパッケージは、概略的にはセラミックスで形成された本体10aと、この本体10aに実装された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系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。この透光性樹脂には、LEDチップの発光を吸収して黄色系の光を発生する蛍光体が分散されている。また、本体10aからはLEDチップに接続された一対のアノード端子10b及びカソード端子10cが水平方向に突出しており、これらアノード端子10b及びカソード端子10cは、前記導電層41aと電気的に接続されている。
【0037】
次に、本実施形態のバイアホール4v・・・は、配線パターン層41の非導電層41bから放熱層42に亘って貫通する貫通穴に銅めっき処理を施して形成されている。したがって、このバイアホール4v・・・は、基板4の表裏の層、すなわち、非導電層41bと放熱層42とを電気的に接続するものではなく、放熱、均熱化のために熱伝導的に接続されたものである。
【0038】
このような構成によれば、LED10・・・から発生する熱は、配線パターン層41や放熱層42へ伝導され放熱される。また、バイアホール4v・・・によって、非導電層41bから放熱層42へ効率的に熱伝導され、放熱とともに基板4面の温度状態の差が少なくなり均熱化される。さらに、基板4は、LED10・・・から発生する熱で膨張するが、バイアホール4v・・・が取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間に存在するので、熱膨張による応力は、バイアホール4v・・・によって吸収することができ、基板4の反りや変形を抑制することができる。なお、バイアホール4v・・・は、少なくとも取付部位間に存在するように配設すればよく、具体的な配設位置や個数は、放熱特性、熱膨張の吸収の程度を考慮して適宜選択すればよい。
【0039】
以上のように本実施形態によれば、バイアホール4v・・・を形成したので、第1の実施形態の効果に加え、基板4の放熱、均熱化を促進することが可能となる。
【符号の説明】
【0040】
1・・・照明器具(ダウンライト)、2・・・取付部材(本体)、4・・・基板、
4a、4b、4c、4d・・・取付部位、4s・・・熱膨張吸収手段(スリット)、
4v・・・熱膨張吸収手段(バイアホール)、10・・・発光素子(LED)、
11、12・・・固定手段(取付けねじ)
【技術分野】
【0001】
本発明は、LED等の発光素子を用いた照明器具に適する基板及びその基板を用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、LED等の発光素子を基板に配設し、光源として用いる照明器具が開発されており、この種、照明器具においては、基板を器具本体に取付けるに際し、取付け状態の安定性を保ち、また、器具本体への密着性を良好にするため、基板の複数個所をねじ等を用いて器具本体に固定することが行われている。一方、このような場合、発光素子は使用中に熱が発生し、その点灯、消灯により、基板は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける環境下にある。したがって、基板に反りや変形が生じ、半田部分にクラックが生じる等の不具合を含んでいる。
【0003】
ところで、薄型化された半導体パッケージに、ソリが発生したり強度不足による破損や実装不良が発生したりすることを防止するために、半導体パッケージを形成する際、基板上における複数の半導体素子が実装される面に、複数の半導体素子を取り囲むように補強部材を配置し、この補強部材を半導体素子とともに封止部材で封止するものが提案されている(特許文献1、図4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−228932号公報(図4)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1に示されたものでは、基板、補強部材及び封止部材の線膨張率が異なると、却って、基板に反りや変形を生じることとなり、これら材料の選択が複雑となる課題が存在する。また、複数の半導体素子を取り囲むような補強部材を別部材として用意しなければならず、その製造工程も煩雑となる問題もある。
【0006】
本発明は、上記事情に基づきなされたもので、取付部材への取付け状態を安定に保ち、変形を抑制することができる基板及びその基板を用いた照明器具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
請求項1に記載の基板は、複数の実装された発光素子と;取付部材に取付けるための複数の取付部位と;この取付部位間を結ぶ直線上に配設された熱膨張吸収手段と;を具備することを特徴とする。
【0008】
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は次による。発光素子とは、LEDや有機EL等の固体発光素子である。発光素子の実装は、チップ・オン・ボード方式や表面実装方式によって実装するのが好ましいが、本発明の性質上、実装方式は特に限定されない。また、発光素子の実装個数には特段制限はない。取付部材とは、基板が取付けられる部材をいい、いわゆる本体、ケースあるいはカバー、放熱部材等と指称されるものを含む。熱膨張吸収手段は、複数の取付部位間の全てに設ける必要はなく、熱膨張吸収作用との関係で、取付部位間の全てに設けるか、又は部分的に設けるかは、設計上、適宜選択すればよい。また、熱膨張吸収手段は、例えば、基板に形成したスリット等の開口部であってもよいし、基板の一部の材質を弾性体等の別部材で形成したものでもよい。
【0009】
請求項2に記載の照明器具は、本体と;この本体に取付けられる請求項1に記載の基板と;を具備することを特徴とする。本体とは、いわゆる本体、ケースあるいはカバー等と指称されるものを含む。要は、基板が取付けられる器具側の手段を意味する。
【0010】
請求項3に記載の照明器具は、熱伝導性の本体と;この本体に複数の固定手段によって取付けられ、この固定手段間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成されたスリットを有する複数の発光素子が配設された基板と;を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
請求項1に記載の発明によれば、取付け状態を安定に保ち、また、取付部材への密着性を良好にすることができ、さらに、変形を抑制でき、半田部分にクラック等が生じることを軽減できる基板を提供できる。
請求項2に記載の発明によれば、前記基板の効果を奏する照明器具を提供できる。
【0012】
請求項3に記載の発明によれば、基板の取付け状態を安定に保ち、また、熱伝導性の本体への密着性を良好にすることができ、さらに、基板の変形を抑制できるので、基板の本体への密着性を維持することが可能となる。したがって、放熱が効果的に行え、基板の半田部分にクラック等が生じることを軽減できる照明器具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。
【図2】同基板を示す平面図である。
【図3】同反射体を示す平面図である。
【図4】図3のA−A線に沿う断面図である。
【図5】基板の取付け状態を示す要部の断面図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図7】本発明の第3の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図8】本発明の第4の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図9】本発明の第5の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図10】本発明の第6の実施形態に係る基板を示す平面図である。
【図11】同基板を示す部分拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の第1の実施形態に係る基板及び照明器具について図1乃至図5を参照して説明する。図1は、照明器具を示す斜視図、図2は、基板を示す平面図、図3は、反射体を示す平面図、図4は、図3のA−A線に沿う断面図、図5は、基板の取付け状態を示す要部の断面図である。
【0015】
図1において、照明器具として天井埋込形のダウンライト1を示している。ダウンライト1は、熱伝導性の筒状本体2と、この筒状本体2に取付けられた化粧枠3と、同じく筒状本体2に取付けられ、発光素子としてのLEDが実装された基板4と、筒状本体2内に収納された点灯回路装置を含む電源ユニット5と、反射体6及び反射体6の前方に配設された透光性カバー7とを備えている。また、筒状本体2の外面には、端子台8が配置されており、化粧枠3には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
【0016】
筒状本体2は、アルミダイカスト製の熱伝導良好な材料で形成されており、その外面が白色のメラミン樹脂系塗料によって焼付塗装されている。なお、勿論、熱伝導性を担保できれば、他の材料で形成してもよい。筒状本体2には、電源ユニット5が収納されており、回路基板に制御用IC、トランス、コンデンサ等の部品を実装して構成されており、その電源ユニット5の点灯回路によって発光素子を点灯制御するものである。なお、電源ユニット5は、端子台8に電気的に接続されており、端子台8は、商用電源に接続されるようになっている。また、筒状本体2の外面には、縦方向に延びる複数の放熱フィン2cが形成されている。
【0017】
化粧枠3は、ABS樹脂で略傘状に形成され、末広がり状の開口端部には、環状のフランジ3aが形成されており、他端部側は、筒状本体2に取付けられている。加えて、外周面には、一対の取付け用板ばね9が装着されている。
【0018】
図2に示すように、基板4の表面側には、光源となるLED10・・・が表面実装方式で複数個、具体的には中央部に3個、その周囲部に9個の合計12個が実装されている。基板4は、絶縁材又は金属の略円形の平板からなり、取付部材としての筒状本体2へ取付けるための複数の取付部位、すなわち、中央部にねじ貫通孔4a、周囲に120度の間隔を空けて3個のねじ貫通孔4b、4c、4dが形成されている。また、中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間には、基板4の熱膨張による伸縮を吸収する熱膨張吸収手段として、中央部を中心とするなだらかな円弧状のスリット4s・・・が同心円上に形成されている。つまり、スリット4s・・・は、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4b、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4c、中央部のねじ貫通孔4aと周囲のねじ貫通孔4d、とをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成されている。
【0019】
なお、スリットは、周囲のねじ貫通孔4bと4c、4cと4d、4bと4dとをそれぞれ結ぶ直線上に、その直線と略直交する方向に形成してもよい。また、基板4の材料は、絶縁材とする場合には、放熱特性が比較的良好で、耐久性に優れたセラミック材料又は合成樹脂材料を適用できる。合成樹脂材料を用いる場合には、例えば、ガラスエポキシ樹脂等で形成できる。また、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材料を適用するのが好ましい。
【0020】
以上の構成により、基板4は、詳細を後述するように、ねじ貫通孔4a、4b、4c、4dを介して固定手段により筒状本体2へ取付けられる。この取付け状態において、発光素子の点灯、消灯により、基板4は、熱を受け、また、冷却され、これらのヒートサイクルで膨張、収縮を繰り返し、応力を受ける。しかしながら、熱膨張による図示矢印方向の応力は、スリット4s・・・によって吸収することができ、この応力が基板4に作用することを軽減でき、ひいては基板4の反りや変形を抑制することができる。なお、ねじ貫通孔4aから4b、4c、4d方向以外の放射方向は、自由端になっているため、応力が作用する程度が小さい。
【0021】
続いて、基板4の表面側には、白色のポリカーボネートやASA樹脂等によって形成された反射体6が配設されている。反射体6は、LEDから放射される光を配光制御し、効率的に照射する機能をなしている。図3及び図4に示すように、反射体6は、円板状をなし、隔壁の稜線部によって複数の投光開口6a・・・が前記基板4に実装されたLED10・・・と対向して形成されている。反射体6の外周にはリング状に外周縁部6bが形成されており、中央部から外周部、すなわち、外周縁部6bに向かって、それぞれ約120度の間隔を空けて放射状に放射状隔壁6cが形成されている。また、中央部から外周縁部6bの間には、前記放射状隔壁6cを二分するように円形状の内周隔壁6dが形成されている。さらに、各放射状隔壁6cの間に位置する内周隔壁6dの外側壁からは、外周縁部6bに向かって、それぞれ2つの分割隔壁6e・・・が延出している。
【0022】
このように構成された反射体6は、各投光開口6a・・・に対応する各隔壁、すなわち、放射状隔壁6c、内周隔壁6d及び分割隔壁6e・・・が形成する反射面6f・・・が図4に示すように、略椀状となって、投光開口6a・・・から稜線部に向かって拡開しており、各投光開口6a・・・ごとに反射面6f・・・を構成している。なお、放射状隔壁6cと対向する裏面側の外周縁部6b近傍にはリブを形成して3つのねじ穴6gが形成されている。
【0023】
次に、基板4の照明器具への取付けについて図5を参照して説明する。図5に示すように(図示上取付け用板ばね9は省略している。)、筒状本体2の底壁2aには、基板4の裏面側が面接触して密着するように配設されている。また、基板4の表面側には、反射体6の裏面が当接されるようにして配設されている。これら基板4及び反射体6の底壁2aへの取付けにあたっては、まず、基板4を表面側から中央部のねじ貫通孔4aを貫通し底壁2aにねじ込まれる固定手段としての取付けねじ11によって締付ける。続いて、筒状本体2の内側から固定手段としての3本の取付けねじ12(2本のみを示し、内1本を仮想線で示している。)を底壁2a、基板4のねじ貫通孔4b、4c、4dを貫通させ、反射体6の裏側から放射状隔壁6cと対向した位置のねじ穴6gにねじ込み締付ける。この場合、取付けねじ12の締付け力は、反射体6を底壁2a側へ引っ張る方向に働くので、基板4の中央部の取付けねじ11と周囲側の取付けねじ12との締付け力が協働して、基板4の底壁2aへの密着性を高めることができる。
【0024】
この基板4の取付け状態では、反射体6の投光開口6a・・・は、基板4の各LED10・・・と対向配置されるようになっており、また、反射体6の裏面が基板4の表面側に押圧当接され、基板4の裏面側は筒状本体2の底壁2aに密着するようになる。また、化粧枠3は、筒状本体2に取付けねじ13によって取付けられている。そして、フランジ3aは、天井面Cの埋込み穴より大径であり、ダウンライト1が天井面Cに設置された状態で埋込み穴の周縁に下方から引っ掛かるようになっている。さらに、化粧枠3の内周側には、開口を覆うアクリル樹脂等からなる透光性のカバー7が設けられており、反射体6の前方に配設されるようになっている。なお、透光性のカバー7は、拡散性を有する部材で形成することができ、例えば、乳白色、半透明の部材で形成してもよい。
【0025】
以上のような構成において、電源ユニット5に通電されると、点灯回路が動作して基板4に電力が供給され、LED10・・・が発光する。各LED10・・・から出射された光の多くは直接透光性カバー7を透過して前方に照射され、一部の光は反射体6の各反射面6f・・・に反射されて配光制御され透光性カバー7を透過して前方に照射される。一方、これに伴いLED10・・・から発生する熱は、主として基板4の裏面から筒状本体2の底壁2aへ伝わり、さらに、筒状本体2の全体へ伝導され、その伝導過程での放熱を伴いながら放熱される。ここで、基板4は、LED10・・・から発生する熱で膨張するが、この熱膨張による応力は、スリット4s・・・によって吸収することができ、基板4の反りや変形を抑制することができる。したがって、基板4の裏面側と筒状本体2の底壁2aとの密着性が保たれ、熱伝導を良好に保つことが可能となる。加えて、反射体6の裏面が基板4の表面側に押圧当接されているので、これによっても基板4の変形を抑制することができ、基板4の裏面側は筒状本体2の底壁2aに密着するよう維持される。なお、スリット4s・・・は、基板4の製造過程におけるリフロー工程においても、熱膨張による変形を抑制する機能を発揮している。
【0026】
なお、本実施形態では、熱膨張吸収手段として、スリット4s・・・を形成したものについて説明したが、これに限らず、例えば、基板4に貫通孔を形成し、この貫通孔を埋めるように弾性材料を設けるように構成してもよく、したがって、熱膨張を吸収できればその構成は特段限定されるものではない。
【0027】
以上のように本実施形態によれば、複数の固定手段としての取付けねじ11、12によって基板4を筒状本体2に取付けるようにしたので、基板4の取付け状態を安定に保ち、また、筒状本体2への密着性を良好にすることができ、さらに、基板4の変形を抑制できるので、基板4の筒状本体2への密着性を維持することが可能となる。したがって、放熱が効果的に行え、基板4の半田部分にクラック等が生じることを軽減できる。さらに、基板4の放熱を効果的に行うことによって、基板4全体を均熱化させることができ、点灯中の各LED10・・・の温度が一定となり、色、明るさ、寿命等のばらつきが低減される。
【0028】
次に、本発明の第2の実施形態に係る基板について図6を参照して説明する。図6は、基板を示す平面図である。なお、以降第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。本実施形態では、第1の実施形態とは、基板4の筒状本体2への取付け方法が異なる。本実施形態では、基板4の表面側から取付けねじ11、12を筒状本体2側へねじ込み締付けて基板4を筒状本体2の底壁2aへ固定するものである。
【0029】
本実施形態によれば、取付けねじ11と12間にスリット4s・・・が形成されているので、第1の実施形態と同様に基板4の取付け状態を安定に保ち、また、筒状本体2への密着性を良好にすることができ、基板4の変形を抑制することが可能で、基板4の筒状本体2への密着性を維持することができる。
【0030】
次に、本発明の第3の実施形態に係る基板について図7を参照して説明する。図7は、基板を示す平面図である。本実施形態では、基板4の中央部にねじ貫通孔を形成しない形態である。したがって、ねじ貫通孔4b、4c、4dが形成されており、その間を結ぶ直線上に略長方形のスリット4s-3・・・を形成したものである。本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0031】
さらに、本発明の第4の実施形態に係る基板について図8を参照して説明する。図8は、基板を示す平面図である。本実施形態では、基板4の周縁部の4箇所にねじ貫通孔4b、4c、4d、4eを形成し、その間を結ぶ直線上に略長方形のスリット4s-4・・・を形成したものである。なお、ねじ貫通孔4bと4d、4cと4eを結ぶ各対角線上にスリット4s-4・・・を形成してもよい。本実施形態によれば、第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0032】
次に、本発明の第5の実施形態に係る基板について図9を参照して説明する。図9は、基板を示す平面図である。本実施形態では、第1の実施形態とは、スリットの形状が異なる。スリット4s-5・・・を略円形に形成したものである。本実施形態によっても、各取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間には、スリット4s-5・・・が形成されているので、応力を吸収することが可能で第1の実施形態と同様な効果を奏することができる。
【0033】
続いて、本発明の第6の実施形態に係る基板について図10及び図11を参照して説明する。図10は、基板を示す平面図、図11は、基板の一部を拡大して模式的に示す断面図である。本実施形態では、基板4に熱膨張吸収手段として、いわゆるバイアホール4vを形成したものである。
【0034】
図10に示すように、基板4には、多数の小孔からなるバイアホール4v・・・が形成されており、このバイアホール4v・・・は、少なくとも取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間に配設されるようになっている。
【0035】
図11に示すように、基板4は、ガラスエポキシ樹脂からなるベース板40、このベース板40の表面側に形成された配線パターン層41、この配線パターン層41の上に適宜施されたレジスト層及びベース板40の裏面側の一面に形成された放熱層42を備えている。配線パターン層41は、LED10・・・に電源からの電力を供給するために、銅箔等の導電性を有する材料で形成されている。ここで、具体的には、この配線パターン層41は、実際にLED10・・・等の電気部品が接続されて電力が供給され、導電する導電層41aと、電気的には接続されず、導電されない非導電層41bとから構成されている。この非導電層41bは、基板4の表面側に適宜形成され、基板4の熱を放熱し、また、基板4の面を均熱化する機能を担うものである。また、放熱層42は、銅箔等の熱伝導性の良好な材料で形成されている。
【0036】
LED10・・・は、表面実装型のLEDパッケージであり、基板4の表面側にはんだ結合されている。LEDパッケージは、概略的にはセラミックスで形成された本体10aと、この本体10aに実装された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系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。この透光性樹脂には、LEDチップの発光を吸収して黄色系の光を発生する蛍光体が分散されている。また、本体10aからはLEDチップに接続された一対のアノード端子10b及びカソード端子10cが水平方向に突出しており、これらアノード端子10b及びカソード端子10cは、前記導電層41aと電気的に接続されている。
【0037】
次に、本実施形態のバイアホール4v・・・は、配線パターン層41の非導電層41bから放熱層42に亘って貫通する貫通穴に銅めっき処理を施して形成されている。したがって、このバイアホール4v・・・は、基板4の表裏の層、すなわち、非導電層41bと放熱層42とを電気的に接続するものではなく、放熱、均熱化のために熱伝導的に接続されたものである。
【0038】
このような構成によれば、LED10・・・から発生する熱は、配線パターン層41や放熱層42へ伝導され放熱される。また、バイアホール4v・・・によって、非導電層41bから放熱層42へ効率的に熱伝導され、放熱とともに基板4面の温度状態の差が少なくなり均熱化される。さらに、基板4は、LED10・・・から発生する熱で膨張するが、バイアホール4v・・・が取付部位である中央部のねじ貫通孔4aとその周囲のねじ貫通孔4b、4c、4dとの間に存在するので、熱膨張による応力は、バイアホール4v・・・によって吸収することができ、基板4の反りや変形を抑制することができる。なお、バイアホール4v・・・は、少なくとも取付部位間に存在するように配設すればよく、具体的な配設位置や個数は、放熱特性、熱膨張の吸収の程度を考慮して適宜選択すればよい。
【0039】
以上のように本実施形態によれば、バイアホール4v・・・を形成したので、第1の実施形態の効果に加え、基板4の放熱、均熱化を促進することが可能となる。
【符号の説明】
【0040】
1・・・照明器具(ダウンライト)、2・・・取付部材(本体)、4・・・基板、
4a、4b、4c、4d・・・取付部位、4s・・・熱膨張吸収手段(スリット)、
4v・・・熱膨張吸収手段(バイアホール)、10・・・発光素子(LED)、
11、12・・・固定手段(取付けねじ)
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の実装された発光素子と;
取付部材に取付けるための複数の取付部位と;
この取付部位間を結ぶ直線上に配設された熱膨張吸収手段と;
を具備することを特徴とする基板。
【請求項2】
本体と;
この本体に取付けられる請求項1に記載の基板と;
を具備することを特徴とする照明器具。
【請求項3】
熱伝導性の本体と;
この本体に複数の固定手段によって取付けられ、この固定手段間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成されたスリットを有する複数の発光素子が配設された基板と;
を具備することを特徴とする照明器具。
【請求項1】
複数の実装された発光素子と;
取付部材に取付けるための複数の取付部位と;
この取付部位間を結ぶ直線上に配設された熱膨張吸収手段と;
を具備することを特徴とする基板。
【請求項2】
本体と;
この本体に取付けられる請求項1に記載の基板と;
を具備することを特徴とする照明器具。
【請求項3】
熱伝導性の本体と;
この本体に複数の固定手段によって取付けられ、この固定手段間を結ぶ直線上であって、当該直線と直交する方向に形成されたスリットを有する複数の発光素子が配設された基板と;
を具備することを特徴とする照明器具。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2010−10659(P2010−10659A)
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−71276(P2009−71276)
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成22年1月14日(2010.1.14)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年3月24日(2009.3.24)
【出願人】(000003757)東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Fターム(参考)】
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