(57)【要約】【課題】発光装置自体で発光源の絶縁性を確保でき、かつ放熱性も良好にできる発光装置を提供する。【解決手段】発光装置23は、発光源27、セラミック板43、支持枠44、熱伝導部材47および絶縁ホルダ35を備える。発光源27は、基板28、基板28に実装された発光素子29を有する。セラミック板43は、基板28よりも外形が大きく、基板28を配設する。支持枠44は、セラミック板43の周辺部を支持する。熱伝導部材47は、基板28とセラミック板43との間に介在される。絶縁ホルダ35は、セラミック板43との間に基板28を配置し、発光源27を保持する。【選択図】図１
2018055829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板、およびこの基板に実装された発光素子を有する発光源と；
前記基板よりも外形が大きく、前記基板を配設するセラミック板と；
前記セラミック板の周辺部を支持する支持枠と；
前記基板と前記セラミック板との間に介在される熱伝導部材と；
前記セラミック板との間に前記基板を配置し、前記発光源を保持する絶縁ホルダと；
を具備することを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記熱伝導部材は、粘性を有している
ことを特徴とする請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
放熱体と；
前記放熱体に配設される請求項１記載の発光装置と；
前記放熱体と前記発光装置の前記セラミック板との間に介在される第２熱伝導部材と；
を具備することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光素子を有する発光源を用いた発光装置、およびこの発光装置を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば競技場やスポーツ施設等で使用される照明装置は、照射領域が広くかつある一定以上の照度値が求められるため、高出力形照明装置が用いられている。このような照明装置でも、発光素子を用いた高出力の発光源が採用されている。
【０００３】
高出力の発光源を用いた発光装置では、発光源の発熱量が大きいため、発光源を金属製の放熱部に配設し、発光源が発生する熱を効率よく放熱部に逃がし、発光源の温度上昇を抑制するのが一般的である。
【０００４】
この場合、発光源を放熱部に配設するのに、発光源の発光素子が実装された基板を放熱部に直接的に接触するように配設し、発光素子の熱を放熱部に効率よく逃がす方法がある。しかし、発光源と放熱部との絶縁性が確保されないと、発光源と放熱部とが短絡し、放熱部に電気が流れるおそれがあるため、放熱部を絶縁部材で覆わなければならず、その結果、放熱部からの放熱性が低下し、発光源の十分な放熱性を確保できないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５８６８８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、発光装置自体で発光源の絶縁性を確保でき、かつ放熱性も良好にできる発光装置および照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の発光装置は、発光源、セラミック板、支持枠、熱伝導部材および絶縁ホルダを備える。発光源は、基板、および基板に実装された発光素子を有する。セラミック板は、基板よりも外形が大きく、基板を配設する。支持枠は、セラミック板の周辺部を支持する。熱伝導部材は、基板とセラミック板との間に介在される。絶縁ホルダは、セラミック板との間に基板を配置し、発光源を保持する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、発光装置自体で発光源の絶縁性を確保し、かつ放熱性も良好にすることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態を示す発光装置の分解状態の斜視図である。
【図２】同上発光装置の断面図である。
【図３】同上発光装置を用いる照明装置の断面図である。
【図４】同上照明装置の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。
【００１１】
図３および図４に照明装置10として投光器を示す。この照明装置10は、灯体11、この灯体11を支持する支持体12、および灯体11（光源）に電源を供給するための図示しない電源ユニットを備えている。
【００１２】
そして、灯体11は、本体15、この本体15の後側に配設される光源ユニット16、および本体15の前側に配設される光制御ユニット17を備えている。
【００１３】
本体15は、例えば金属材料によって、前後に開口する環状に形成されている。本体15の下部には、電源ユニットからの給電ケーブルが配線される配線ボックス部20が設けられている。
【００１４】
また、光源ユニット16は、複数の発光装置23、およびこれら発光装置23を配設する放熱体24を備えている。なお、本実施形態では、６つの発光装置23が用いられ、５つの発光装置23が放熱体24の前面側の周辺域に周方向に沿って等間隔に配設され、１つの発光装置23が放熱体24の前面側の中央域に配設されている。
【００１５】
図１および図２に示すように、発光装置23は、ＣＯＢ（Chip On Board）モジュールによって構成される発光源27を備えている。発光源27は、基板28、この基板28の一面である前面側（表面側）に実装された複数の発光素子（ＬＥＤ）29、およびこれら発光素子29を封止する蛍光体が含有された封止樹脂30を備えている。基板28は、四角形状（正方形）で、その前面側には配線パターンが形成されており、この配線パターン上に複数の発光素子29が実装されている。配線パターンには、複数の発光素子29に給電するための一対の電極部31が設けられている。基板28の前面側には発光素子29の実装領域の周囲に円環状の枠状部32が設けられ、この枠状部32の内側に封止樹脂30が充填されている。そして、この封止樹脂30の前面側が、発光源27の光を発光する円形の発光面33として構成されている。
【００１６】
さらに、発光装置23は、発光源27の前面側に配置される絶縁ホルダ（前面側ホルダ）35、発光源27の後面側（裏面側）に配置される後面側ホルダ36、およびこれら絶縁ホルダ35と後面側ホルダ36とを組み合わせた状態で保持する複数の取付金具37，38を備えている。
【００１７】
また、絶縁ホルダ35は、例えば、アルミナなどのセラミック、樹脂、ガラス等の非導電材料によって形成されている。絶縁ホルダ35は円環状に形成され、絶縁ホルダ35の中央には発光源27の発光面33に対向するとともに前方へ向けて拡開する円形の発光開口40が形成されている。絶縁ホルダ35の後面側には、基板28を嵌合して位置決め保持する凹状の嵌合部41が形成されているとともに、基板28の一対の電極部31にそれぞれ電気的に接続される図示しない一対の端子が配設されている。そして、絶縁ホルダ35の一対の端子には、配線ボックス部20との間に配線される給電線が電気的に接続される。
【００１８】
また、後面側ホルダ36は、セラミック板43、およびこのセラミック板43の周辺部を支持する支持枠44を備えている。
【００１９】
セラミック板43は、高熱伝導性および絶縁性を有するセラミック材料によって形成されている。セラミック板43は、厚みが薄く、外形が基板28の外周部に対して所定の絶縁距離が得られるように基板28の外形よりも大きく形成されている。セラミック板43の外形は、四角形状（正方形）に形成されている。セラミック材料としては、例えば、窒化アルミニウムや窒化ケイ素等が用いられる。窒化アルミニウムの場合、安価に構成できる利点があるとともに、光を透過しやすい特性を有している。
【００２０】
支持枠44は、薄い板によって、中央に開口部45を有する枠状に形成されている。支持枠44は、セラミック板43よりも剛性を有する例えば金属材料または樹脂材料によって形成されている。そして、支持枠44の前面側に、開口部45を覆うセラミック板43の後面側周辺部が固定されている。支持枠44の一辺の長さ寸法は絶縁ホルダ35の直径寸法と略同じであり、絶縁ホルダ35と後面側ホルダ36とを組み合わせた際に、絶縁ホルダ35の周辺部が支持枠44の各辺中央に一致するように構成されている。
【００２１】
そして、発光源27の基板28の後面側がセラミック板43の前面側中央部に配置される。この際、基板28とセラミック板43との間には、高熱伝導性を有する熱伝導部材（第１熱伝導部材）47が介在される。
【００２２】
熱伝導部材47は、例えばグリスであり、粘性を有している。熱伝導部材47の粘性は、６０〜１６０Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。粘度が６０Ｐａ・ｓよりも低いと、熱伝導部材47が基板28とセラミック板43との間から流れ出やすくなり、また、粘度が１６０Ｐａ・ｓよりも高いと、基板28の変形に対して熱伝導部材47が追従しにくくなる。そのため、熱伝導部材47の粘性は、６０〜１６０Ｐａ・ｓの範囲が好ましい。本実施形態では、１４０Ｐａ・ｓの粘度の熱伝導部材47が用いられている。また、熱伝導部材47の高熱伝導性および粘性を有する材料としては、例えばシリコーンオイルを基油に熱伝導性充填剤を配合したもの等が用いられる。
【００２３】
なお、図１には、熱伝導部材47を四角形状に模式的に図示しているが、基板28の中央またはセラミック板43の中央に熱伝導部材47を塗布した後、基板28とセラミック板43との間で熱伝導部材47を挟み込むことにより、基板28とセラミック板43との間の全体に広がる。
【００２４】
セラミック板43が透光性を有する場合、基板28とセラミック板43との間に介在される熱伝導部材47の状態を、セラミック板43を通じて光学的に確認することができる。そのため、基板28とセラミック板43との間に介在される熱伝導部材47の塗布状態を管理でき、塗布不良を容易に確認することができる。
【００２５】
また、発光装置23を放熱体24の前面に配設する際には、セラミック板43の後面側と放熱体24の前面側との間に第２熱伝導部材48が介在される。この第２熱伝導部材48は、熱伝導部材47と同様に、例えばグリスであり、粘性を有している。第２熱伝導部材48の高熱伝導性および粘性を有する材料としては、例えばシリコーン樹脂等がある。
【００２６】
なお、図１には、第２熱伝導部材48を四角形状に模式的に図示しているが、セラミック板43の中央または放熱体24に第２熱伝導部材48を塗布した後、セラミック板43と放熱体24との間で第２熱伝導部材48を挟み込むことにより、セラミック板43と放熱体24との間の全体に広がる。
【００２７】
また、取付金具37，38は、断面略コ字形に形成され、絶縁ホルダ35と後面側ホルダ36とを組み合わせた状態で、これら側方から絶縁ホルダ35と後面側ホルダ36とを挟み込むように装着され、これら絶縁ホルダ35と後面側ホルダ36とを組み合わせ状態に保持する。一方の一対の取付金具37が発光装置23の中心に対して対称位置でかつ支持枠44の各辺中央に配置され、他方の一対の取付金具38が一対の取付金具37に直交する位置でかつ支持枠44の各辺中央に配置されている。
【００２８】
取付金具37には、取付孔50を有する取付片51が外側に突設されている。そして、一対の取付金具37を利用し、各取付片51の取付孔50に挿通するねじ52を放熱体24の前面側に螺着することにより、発光装置23が放熱体24に取り付けられる。
【００２９】
また、図３および図４に示すように、放熱体24は、例えば金属材料で形成されている。放熱体24は、平板状のベース55、およびこのベース55の背面から突出された複数の放熱フィン56を備えている。ベース55の前面側に複数の発光装置23が取り付けられている。そして、ベース55が本体15の後面側に嵌合され、ボルト止めによって放熱体24が本体15に固定されている。
【００３０】
また、光制御ユニット17は、光制御部60、この光制御部60を収容するケース61、およびこのケース61の前面側を覆う透光カバー62を備えている。
【００３１】
光制御部60は、発光装置23の１つずつに対応して配光制御をする複数の反射体63、およびこれら反射体63を一体に保持する反射体ホルダ64を備えている。
【００３２】
ケース61は、例えば金属材料で、前後に開口するとともに後側から前側に向かって拡開する円筒状に形成されている。ケース61の後面側が本体15の前面側に対してボルト止めにより取り付けられている。
【００３３】
透光カバー62は、例えば透明なガラスで、円板状に形成されている。そして、透光カバー62の周辺部がシール材を介してケース61の前端に配置され、ケース61の前端をかしめることにより、透光カバー62がケース61の前端に固定されている。
【００３４】
また、支持体12は、灯体11を回動可能に支持し、例えば構造物などの被設置部に灯体11を設置する。支持体12に設けられたハンドル67によって、灯体11の角度調整後に固定することができる。
【００３５】
そして、このように構成された照明装置10において、電源ユニットから各発光装置23に電源が供給されると、各発光装置23が発光し、各発光装置23の発光面33から出射する光が反射体63の内側に入射し、反射体63によって配光が制御された光が透光カバー62を透過して所定の照明領域に照射される。
【００３６】
また、放熱体24に取り付けられている発光装置23は、発光源27の基板28、熱伝導部材47、セラミック板43および第２熱伝導部材48の順に放熱体24の前面側に積層され、基板28と放熱体24との間は空気層が介在しない。
【００３７】
そのため、発光装置23の発光時に、発光源27の発光素子29が発生する熱は、基板28、熱伝導部材47、セラミック板43、第２熱伝導部材48および放熱体24の順に効率よく伝わり、放熱体24から放熱される。
【００３８】
また、発光装置23は、発光源27の基板28がセラミック板43に配設されているとともに、このセラミック板43の外形が基板28の外形よりも大きく、このセラミック板43の外周部から基板28の外周部までの十分な絶縁距離が確保されている。そのため、発光装置23は、装置自体で発光源27の絶縁性が確保されている。
【００３９】
さらに、発光装置23は、装置自体で発光源27の絶縁性が確保されるため、放熱体24を絶縁のために覆う必要がなく、放熱体24の本来の放熱性能を発揮させることができ、放熱性を向上できる。
【００４０】
また、発光装置23の発光時の熱で、基板28の中央部がセラミック板43から離反する方向に湾曲するような熱変形することがある。この場合、基板28とセラミック板43との間に介在する熱伝導部材47が基板28の熱変形に追従するため、基板28とセラミック板43との間に空気層が発生するのを防止でき、基板28からセラミック板43への熱伝導性を確実に維持できる。
【００４１】
そして、本実施形態の照明装置10によれば、発光装置23自体で発光源27の絶縁性を確保し、かつ放熱性も良好にすることができる。すなわち、発光源27の基板28をセラミック板43に配設しているとともに、このセラミック板43の外形を基板28の外形よりも大きくし、このセラミック板43の外周部から基板28の外周部まで十分な絶縁距離を確保しているため、発光装置23自体で発光源27の絶縁性を確保できる。また、基板28とセラミック板43との間に熱伝導部材47を介在しているため、基板28からセラミック板43への熱伝導性を向上させ、放熱性も良好にできる。
【００４２】
また、熱伝導部材47は、粘性を有するため、基板28が熱変形しても、基板28とセラミック板43との間を熱伝導部材47で熱的に接続している状態を維持でき、放熱性も良好にできる。
【００４３】
また、セラミック板43が透光性を有する場合には、基板28とセラミック板43との間に介在される熱伝導部材47の状態を、セラミック板43を通じて光学的に確認することができる。そのため、基板28とセラミック板43との間に介在される熱伝導部材47の塗布状態を管理でき、塗布不良を容易に確認することができる。
【００４４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
10    照明装置
23    発光装置
24    放熱体
27    発光源
28    基板
29    発光素子
35    絶縁ホルダ
43    セラミック板
44    支持枠
47    熱伝導部材
48    第２熱伝導部材
【図１】
2018055829.tif 000003
【図２】
2018055829.tif 000004
【図３】
2018055829.tif 000005
【図４】
2018055829.tif 000006