(57)【要約】      （修正有）【課題】ＯＬＥＤパネルの温度上昇、個別の温度ばらつきを防止し、発光効率を向上した好適な照明光が得られる照明装置を提供する。【解決手段】有機ＥＬ素子を備えるＯＬＥＤパネル１０４と、背面金属板１０２と、透光性の前面板１０３と、からなり、ＯＬＥＤパネルと背面金属板の間に熱伝部材１０５を狭持し、ＯＬＥＤパネルと前面板の間に導光部材１０６を狭持し、互いが略密着してなる照明装置１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機ＥＬ素子を備えるＯＬＥＤパネルと、背面金属板と、透光性の前面板と、からなり、
前記ＯＬＥＤパネルと前記背面金属板の間に熱伝部材を狭持し、前記ＯＬＥＤパネルと前記前面板の間に導光部材を狭持し、互いが略密着してなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記熱伝部材は第１の熱伝導部材と、第２の熱伝部材が積層されており、いずれもガラスよりも熱伝導率が高く、かついずれかがペースト状であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記導光部材がガラスと前面板のいずれか一方と屈折率の差が１０％以下であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記導光部材がゲル状の透明な樹脂であること
を特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の照明装置。
【請求項５】
前記前面板が光学散乱特性を有すること
を特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置に関し、特に、光源として有機ＥＬ素子を用いる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
次世代の省エネルギ照明装置として、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ（Electro-Luminescence）を利用した有機ＥＬ素子（有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode；ＯＬＥＤ）ともいう。）を光源として用いた照明装置が開発されている。
【０００３】
特許文献１（特開２０１２−２０４２６５号公報）には、有機ＥＬ素子の照度のむらを低減し、光取り出し効率を向上するため、発光構造体と、遮熱シート、均熱部材を用い、温度の低下による光量低下、温度環境による照明光の輝度むらを改善する有機ＥＬ照明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０４２６５号公報
【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に開示された有機ＥＬ照明は、多数のＯＬＥＤパネルを用いた場合に生じるＯＬＥＤパネル毎の温度の差異についての考慮がなされていない。このため、個々のＯＬＥＤパネルの温度は、投入電力のばらつきや、個々のＯＬＥＤパネルと照明装置の周囲の温度で変化する恐れがある。
【０００６】
本発明は、多数のＯＬＥＤパネルを用いた照明装置において、ＯＬＥＤパネルの温度上昇、個別の温度ばらつきを防止し、発光効率を向上した好適な照明光が得られる照明装置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】
このような課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、
有機ＥＬ素子を備えるＯＬＥＤパネルと、背面金属板と、透光性の前面板と、からなり、前記ＯＬＥＤパネルと前記背面金属板の間に熱伝部材を狭持し、前記ＯＬＥＤパネルと前記前面板の間に導光部材を狭持し、互いが略密着してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、多数のＯＬＥＤパネルを用いた照明装置において、ＯＬＥＤパネルの温度上昇、個別の温度ばらつきを防止し、発光効率を向上した好適な照明光が得られる照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る照明装置１の断面図である。
【図２】（ａ）第１実施形態に係る照明装置１の前面板張り合わせ前の断面構造拡大図である。
【００１０】
（ｂ）第１実施形態に係る照明装置１の前面板張り合わせ後の断面構造拡大図である。
【図３】（ａ）第１実施形態変形例に係る照明装置１の前板面張り合わせ前の断面構造拡大図である。
【００１１】
（ｂ）第１実施形態変形例に係る照明装置１の前板面張り合わせ後の断面構造拡大図である。
【図４】第２実施形態に係る照明装置１の断面図である。
【図５】第２実施形態変形例に係る拡散パターン模式図である。
【図６】第３実施形態に係る照明装置１の断面図である。
【図７】第４実施形態に係る照明装置１の断面図である。
【図８】第４実施形態に係る照明装置１の前面板の輝度分布のグラフである。
【図９】第１実施形態に係る照明装置１の下方から見上げた外観図である。
【図１０】第１実施形態に係る照明装置１のＡ−Ａ‘線上の内部温度分布のグラフである。
【図１１】第１実施形態に係る照明装置１のＡ−Ａ’列上のＯＬＥＤパネル毎の輝度グラフである。
【図１２】第１実施形態に係る照明装置１の全体構造図である
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って説明する。
【００１４】
図１から３および９から１２は、本発明に係る照明装置１の一実施形態を示している。この照明装置１はテーブルなどの机の上につり下げて用いるペンダントライトの例であるが、部屋の天井、壁面に設置する照明装置１であっても差し支えは無い。
【００１５】
この灯具の外観を図１２に示す。灯具本体１２０と電源部１２１が支持管１２４で接合され構成されている。灯具本体１２０は平板状であり、ＯＬＥＤの特徴である薄型光源の特徴を反映した意匠としている。灯具本体１２０の構造は以下で詳細説明する。電源部１２１は内部が空間になっており、天井に配置した引っ掛け型のシーリングコネクタに勘合させる電源レセプタクル１２３から電力を引き込み、電源回路基板１２２によりＯＬＥＤに必要な直流電圧に変換され、支持管１２４内部に配置した電線を介して、灯具本体１２０に給電している。
【００１６】
図９は照明装置１を下面から見上げた外観図である。照明装置１の筺体１０１の中に、有機ＥＬ素子からなるＯＬＥＤパネル１０４を配列している。
【００１７】
この照明装置１の概略断面構造を図１に示す。照明装置１の筺体１０１は背面金属板１０２と透光性の前面板（透明樹脂板）１０３の間にＯＬＥＤパネル１０４と、熱伝部材１０５、導光部材１０６および両端にスペーサ１０７を接着剤１０８を介して狭持した。ＯＬＥＤパネル１０４からの発光は、下方向に透明樹脂板１０３を透過し、放射光１０９となる。また、全体構造は、図１２に示す通り、天井に固定した天井部１２１には電源回路が配置され、天井からつりさげる支持管１２４内の電線を介して照明装置１内のＯＬＥＤパネル１０４に給電するとともに天井から筺体１０１が吊り下げ固定されている。さらに断面構造の詳細を図２および図３を用いて説明する。
【００１８】
背面金属板１０２には熱伝導ペースト２０１を塗布し、順次、熱伝部材１０５、ＯＬＥＤパネル１０４、導光部材１０６が積層されている。熱伝導ペースト２０１は、シリコーン油やシリコーン樹脂に熱伝導率が高いフィラーを添加したペースト状のものであり、熱伝部材と背面金属板１０２間の隙間、表面凹凸を埋めてＯＬＥＤパネル１０４の熱を背面金属板１０２に低い熱抵抗で伝熱することによりＯＬＥＤパネル１０４の冷却を促すとともに、ＯＬＥＤパネル１０４の温度を背面金属板１０２の温度と概ね同じ温度に保つことができる。多数のＯＬＥＤパネル１０４を用いた平面形状の照明装置１においてはＯＬＥＤパネル１０４間の輝度が均一であることが必要であり、そのためにはＯＬＥＤパネル１０４間の温度差が少ないことが重要である。これは、ＯＬＥＤパネル１０４は温度で電圧-電流-輝度特性が変化するためである。特に、隣接するＯＬＥＤパネル１０４間の温度差が０.２℃以下であれば輝度差が目視で目立たない。また、ＯＬＥＤパネル１０４の温度が高いとＯＬＥＤパネル１０４の輝度寿命が低下するため、ＯＬＥＤパネル１０４の温度差があると輝度の経時劣化に差異が生じることとなり、経時変化後には、初期よりもさらに輝度差が拡大することが判明した。
【００１９】
そこで本発明では、背面金属板１０２とＯＬＥＤパネル１０４の間に熱伝部材１０５と、熱伝導ペースト２０１を塗布し、導光部材１０６を重ねた部材の合計高さ２０２がスペーサ１０７の高さ２０３よりも厚くなるように形成した後、前面板（透明樹脂板）１０３を張り合わせ、概ねスペーサ１０７の高さ２０３となる程度に圧着することでＯＬＥＤパネル１０４が、背面では背面金属板１０２、前面では前面板（透明樹脂板）１０３と密着する。こうすることで複数のＯＬＥＤパネル１０４の温度が背面金属板１０２の温度と概ね同じ温度に保たれる。つまり、有機ＥＬ素子からなるＯＬＥＤパネル１０４と、背面金属板１０２と、透光性の前面板１０３と、からなり、ＯＬＥＤパネル１０４と背面金属板１０２の間に熱伝部材１０５を狭持し、ＯＬＥＤパネル１０４と前面板１０３の間に導光部材１０６を狭持し、互いが略密着してなるような照明装置１とし、複数のＯＬＥＤを用いた照明装置とすることで、ＯＬＥＤパネルの温度上昇、個別の温度ばらつきを防止し、発光効率を向上した好適な照明光が得られる照明装置を提供することができる。
【００２０】
図１０は、第１実施形態に係る照明装置１のＡ−Ａ‘線上の内部温度分布のグラフである。図１１は、第１実施形態に係る照明装置１のＡ−Ａ’列上のＯＬＥＤパネル毎の輝度グラフである。具体的な投入電力密度は０.０２５W/cm2であり、この時、ＯＬＥＤパネル１０４を単体で放熱しない場合にて、周囲温度２５℃において、ＯＬＥＤパネル１０４の表面温度は３５℃であったが、本実施形態のＯＬＥＤパネル１０４の温度は２６℃であり、ＯＬＥＤパネル１０４と背面金属板１０２との間に良好な熱結合がなされている。また２５枚のＯＬＥＤパネル１０４を配置した場合のＯＬＥＤパネル１０４間の温度差は０.２℃であり、ＯＬＥＤパネル１０４間の温度差が目視で許容できる輝度差範囲内に収まっていることを確かめた。
【００２１】
この時に用いた熱伝部材１０５は、シリコン樹脂にセラミックフィラーを混合しシート状に形成した高放熱シート(デンカ社ＢＦＧ３０)を用いたが、本発明においては、放熱グリス、伝熱ゲルを用いても同様の発明の効果を得ることができる。すなわち、ガラス基板よりも熱伝導率が高い熱伝部材１０５を、１種類の材料または複数種類の硬度や粘度が異なる材料を積層して、ＯＬＥＤパネル１０４と背面金属板１０２との間に狭持すればよい。ＯＬＥＤパネル１０４と背面金属板１０２とを密着するためには、熱伝部材１０５として、粘着性を有するエラストマにフィラーを混合した熱伝導ラバーを用いてもよい。なお、ガラスよりも熱伝導率が高いフィラーとしては(アルミナ、窒化珪素、シリカ、カーボン)を用いてもよい。つまり、熱伝部材１０５は、第１の熱伝導部材と、第２の熱伝部材が積層されており、いずれもガラスよりも熱伝導率が高く、かついずれかがペースト状であるとしてもよい。
【００２２】
導光部材１０６としては、透明で、粘着性がある樹脂を用いればよく、本実施形態では、高透明シリコンゴムシート(共和工業K０００２)を用い、ＯＬＥＤパネル１０４および前面板（透明樹脂板）１０３として３mmのアクリル板を用いたところ、気泡が無い、ＯＬＥＤパネル１０４と前面板（透明樹脂板）１０３との密着状態が得られた。
【００２３】
ＯＬＥＤパネル１０４単体の輝度が３０００cd/m２になるように電流を設定したのちに、前面板１０３としてアクリル板を介してＯＬＥＤパネル１０４に見込んだ輝度が２７００cd/m２に対し、導光部材１０６を追加した場合の輝度は２９５０cd/m２で有り、発光量は、導光部材１０６の追加により９.２５％向上した。前面板１０３を追加した際の輝度低下の原因は、ＯＬＥＤパネル１０４と前面板（透明樹脂板）１０３の間の空気層があるために、ＯＬＥＤパネル１０４の発光が、ＯＬＥＤパネル１０４の表面のガラス面から空気を経て前面板（透明樹脂板）１０３を透過して器具から出射する際に、ガラス面と空気、空気とアクリルの屈折差がある界面では界面反射により、器具の外に到達しない光束の損失が生じた結果である。屈折率の概略値は、空気が１.０、ガラスが１.５、アクリル１.５である。本発明では、ＯＬＥＤパネル１０４と、前面板（透明樹脂板）１０３の間に透明ゴムシートを狭持して、圧着することで、空気層を排除した結果、界面反射を大幅に低減した効果を奏する。したがって、導光部材１０６は、透明であって、屈折率が空気よりも大きく、好ましくはアクリルもしくはＯＬＥＤパネル１０４の表面材料であるガラスと比べて１０％程度の範囲内で有ることが望ましい。具体的には、シリコン樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂の柔軟なシート状に成型して用いればよい。
【００２４】
導光部材１０６を用いたことで輝度低減を抑制する効果があるので、同じ光量を得る際に必要な電流を、導光部材１０６なしの場合に比べて５％低減できる。
【００２５】
以上の通り本発明の特徴である、ＯＬＥＤパネル１０４と背面板、前面板を空気層をほぼ除いて密着することで、ＯＬＥＤパネル１０４の温度を低減することができる。また上記構成により、界面反射による光学損失を低減して電流を低減した結果のＯＬＥＤ寿命を推定すると、約１.６倍もの顕著な長寿命化となった。ＯＬＥＤ照明を実現するための課題である輝度不均一および寿命について、ＯＬＥＤパネル１０４の温度上昇の抑制と、ＯＬＥＤパネル１０４からの出射光の界面反射に大きな改善効果を示した。
【００２６】
第１実施形態の変形例を図３を用いて説明する。本実施形態では、導光部材１０６として、柔軟なエラストマ材料のゲル状の常温硬化型シリコンゴム(信越シリコンKE-１J)を用いた。背面金属板１０２とＯＬＥＤパネル１０４との間に熱伝部材１０５を重ね、導光部材１０６として、透明な樹脂であるゲル状シリコンゴムを塗布し、重ねた部材の合計高さがスペーサ１０７の高さ２０３よりも厚くなるように形成した後、前面板（透明樹脂板）３０１を張り合わせ、ネジ３０２で締結し、概ねスペーサ１０７の高さ２０３となるように圧着した後に、常温で硬化した。こうすることでＯＬＥＤパネル１０４が、背面では背面金属板１０２、前面では前面板（透明樹脂板）３０１と密着し、本発明の狙いである、複数のＯＬＥＤパネル１０４と背面板との良好な熱伝導性と、光学損失の低減を両立することで、ＯＬＥＤパネル１０４間の輝度差をなくし、長寿命化の効果を得る事が出来る。背面金属板１０２とＯＬＥＤパネル１０４の間の熱伝導も良好であり、温度、発光量も実施形態１とほぼ同じ特性を得た。さらに、ゲルを用いることでＯＬＥＤパネル１０４への応力を緩和できるので、さらに照明装置１に振動や、外力での変形が生じてもＯＬＥＤパネル１０４への応力を緩和することができ、ＯＬＥＤパネル１０４の割れを防止する効果がある。
【００２７】
導光部材１０６としては、硬化後にゲル状となる透明樹脂を用いればよい。具体的には、シリコン、ウレタン、アクリルのエラストマがよい。特に、ＯＬＥＤの耐熱特性から、６０℃以下もしくは常温で硬化する樹脂を用いるとよい。また、ネジ締結のほかに、接着剤による接合、また、クリップなどの部材で外部から背面金属板１０２と、前面板（透明樹脂板）３０１を挟み込み固定する部材でもよい。
【００２８】
次に、図４と図５を用いて第３の実施形態を説明する。本実施形態の特徴は、前面板１０３の前に、散乱性の部材もしくは印刷パターンを設けることで、光効率をさらに向上する構成である。具体的には、前面板１０３の前に拡散板４０１を設けている。拡散板４０１は、透明なスチレン樹脂の表面に、エッチング法で形成した１０μｍ〜１００μの深さで凹凸をランダムに形成した金属製テンプレートを押しつけ、１００℃に加熱圧着することで、表面形状を転写して形成した。拡散板４０１を設けることで、アクリルの前面板１０３から出射する光が、アクリルの下面で空気との界面反射を抑制し、光取り出し効率を改善することができる。この実施形態では光量が１．５％向上し、ＯＬＥＤパネルの輝度寿命は第１の実例と比較して、さらに５％向上する。拡散板４０１の代わりに、図５で示したような、印刷したドット状の拡散パターンを用いてもよい。拡散板４０１を用いる場合に比べ、コストを低減し、照明装置１外観の特徴である薄さが損なわれない表面の平坦化が出来る効果がある。なお、前面板１０３が散乱剤入りなどにより光学散乱特性を有していてもよい。
【００２９】
図６は、第３の実施形態の変形例である。凹凸がついた拡散板４０１を前面板６０１とＯＬＥＤパネル１０４の間に配置した。拡散板４０１の表面の凸部のみが前面板６０１に密着するが、凸部の面積は微小で有るので圧力が局所に集中して凸部の密着がよく、密着部を介して光を取り出せる。この構成では拡散板４０１が前面板６０１の内部にあるため照明装置１表面が平坦であるので、長期間照明装置１を使用しても埃の付着が少なく、光量の低下を抑制できる効果がある。
【００３０】
第４の実施形態を図７に示す。この実施形態では、光を拡散するための拡散前面板７０１として光学拡散用フィラーを添加したアクリル板を用いた。ＯＬＥＤパネル１０４から出た光７０２は導光部材１０６を介して拡散板４０１に侵入し、左右方向に散乱を受けて広がりつつ、出射する。この照明装置１を拡散前面板７０１を下方から見上げた輝度分布を図８に示す。実施形態１では透明な前面板１０３を用いており、破線で示すように、各ＯＬＥＤパネル１０４からの発光が直接見えるため輝度分布はＯＬＥＤパネル１０４個別に山を持ち、ＯＬＥＤパネル１０４の隙間部分は輝度が低く、境界がくっきりした、矩形の分布となる。本実施形態では、発光は左右方向に広がりながら出射するので、ＯＬＥＤパネル１０４の境界での輝度差が緩やかになる。すなわちＯＬＥＤパネル１０４の隙間部分も発光が出るので、輝度のむらが低減し、拡散前面板７０１の全体がまとまって発光するように見えるので、光学損失が少なく、広い面積の光源のように見せることができ、大面積光源を得ることが出来る効果がある。拡散前面板７０１の成分は、母体の樹脂は透明樹脂であればよく、アクリル樹脂、塩化ビニル、ＡＢＳ、ポリエチレン、でよい。また、拡散フィラーは酸化チタン、酸化アルミ。酸化ケイ素。酸化亜鉛などのセラミックの微細な粉末または、透明で、母体樹脂と屈折率が異なる透明または白色の樹脂粒子が分散混合したポリマアロイでもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１            照明装置
１０１            筺体
１０３            前面板（透明樹脂板）
１０４            ＯＬＥＤパネル
１０５            熱伝部材
１０６            導光部材
１０７            スペーサ
１０８            接着剤
１０９            放射光
１２１            天井部
１２２            電源基板
１０２            背面金属板
２０１            熱伝導ペースト
２０２            部材合計高さ
２０３            スペーサの高さ
４０１            拡散板
６０１            前面板
７０１            拡散前面板
７０２            ＯＬＥＤパネルから出た光
【図１】
2015207343.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015207343.tif 000005
【図４】
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【図５】
2015207343.tif 000007
【図６】
2015207343.tif 000008
【図７】
2015207343.tif 000009
【図８】
2015207343.tif 000010
【図９】
2015207343.tif 000011
【図１０】
2015207343.tif 000012
【図１１】
2015207343.tif 000013
【図１２】
2015207343.tif 000014