(57)【要約】【課題】照明効率を向上させ、光学系の取り付け方法の制約を少なくでき、サイズの大型化を防ぐことができる、固体発光素子のホルダ及び固体発光光源を提供する。【解決手段】固体発光素子２０を保持するホルダ３０であって、ホルダ３０は、固体発光素子２０の発光部２２を挿通可能な開口部３２２と、開口部３２２の周囲に開口部３２２の端部から所定の傾きで立ち上がるテーパ部３２３と、テーパ部３２３の周囲に形成され、ホルダ３０の上面を形成する外周部３２４と、を備え、外周部３２４の上面と発光部２２の発光面の上面との距離は０．５ｍｍ以下である。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体発光素子を保持するホルダであって、
前記ホルダは、
前記固体発光素子の発光部を挿通可能な開口部と、
前記開口部の周囲に前記開口部の端部から所定の傾きで立ち上がるテーパ部と、
前記テーパ部の周囲に形成され、前記ホルダの上面を形成する外周部と、
を備え、
前記外周部の上面と前記発光部の発光面の上面との距離は０．５ｍｍ以下である、ホルダ。
【請求項２】
前記テーパ部の前記傾きを、前記テーパ部の内周側端部と外周側端部との距離を前記テーパ部の上面と前記発光部の前記発光面の前記上面との距離で割った値とした場合に、前記傾きが３．５以上である、請求項１に記載のホルダ。
【請求項３】
前記テーパ部の内周側端部の高さは、前記発光部の前記発光面の前記上面よりも低い、請求項１又は２に記載のホルダ。
【請求項４】
前記外周部の上面及び前記テーパ部の表面は、反射率９０％以上である、請求項１乃至３の何れか一項に記載のホルダ。
【請求項５】
前記ホルダは、反射率９０％以上の材料で形成されている、請求項１乃至４の何れか一項に記載のホルダ。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一項に記載のホルダと、前記固体発光素子と、を備える固体発光光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体発光素子のホルダに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等を有する固体発光素子を用いた照明器具が開発されている。このような照明器具では、固体発光素子を保持するホルダが用いられている。
【０００３】
通常、ホルダの上面より固体発光素子の発光面は下側にある。そのため、迷光の発生等により照明効率が減少してしまうという問題がある。そこで、特許文献１には、ＬＥＤが実装された基板が配置される開口を有するホルダにおいて、ＬＥＤが実装された基板の周囲を囲む反射面が所定の角度で立ち上がるものが記載されている。
また、特許文献２には、ＬＥＤを基板に取り付けるホルダにおいて、ＬＥＤの周囲を囲む反射面が所定の角度で立ち上がるものが記載されている。
また、特許文献３には、ドーム形状の樹脂カバーで覆われたＬＥＤを基板に取り付けるコ字形状のホルダにおいて、当該樹脂カバーの胴部とホルダの上面とが面一であることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−０９８５９３号公報
【特許文献２】特開２０００−２３５８０８号公報
【特許文献３】特開２００５−１４２４１２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、ホルダの固体発光素子の周囲を囲む部分を所定の角度で立ち上がったテーパ部とすると、当該テーパ部の形成によって、ホルダの上面の面積が減少する。これにより、ホルダの上面に取り付ける光学系の取り付け方法が制約されてしまう。また、照明効率の減少を抑えるためにテーパ部の幅を広くすることにより、ホルダのサイズが大型化してしまう。なお、特許文献３に記載のホルダは、樹脂カバーの胴部とホルダの上面とが面一となっているが、樹脂カバー内に配置されたＬＥＤの発光面はホルダの上面よりも下側になっており、照明効率が減少する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様に係るホルダは、固体発光素子を保持するホルダである。また、前記ホルダは、前記固体発光素子の発光部を挿通可能な開口部と、前記開口部の周囲に前記開口部の端部から所定の傾きで立ち上がるテーパ部と、前記テーパ部の周囲に形成され、前記ホルダの上面を形成する外周部と、を備える。また、前記外周部の上面と前記発光部の発光面の上面との距離は０．５ｍｍ以下である。
【０００７】
第１の態様に係るホルダによれば、テーパ部を備えることにより、照明効率を向上させることができる。また、外周部の上面と発光部の発光面の上面との距離は０．５ｍｍ以下であるため、照明効率を向上させることができる。そのため、テーパ部を幅広く設ける必要がない.これにより、テーパ部の幅が広くなることを防ぐことができ、ホルダのサイズが大型化することを防ぐことができる。また、テーパ部の幅が広くなることを防ぐことができるため、ホルダの上面の面積の減少をできるだけ少なくすることができ、当該上面に取り付ける光学系の取り付け方法に制約が生じるのを防ぐことができる。換言すれば、照明効率を向上させ、光学系の取り付け方法の制約を少なくでき、サイズの大型化を防ぐことができる、固体発光素子のホルダを提供することができる。
【０００８】
第２の態様に係る固体発光光源は、上記のホルダと、固体発光素子と、を備える。
【０００９】
第２の態様に係る固体発光光源によれば、照明効率を向上させ、光学系の取り付け方法の制約を少なくでき、サイズの大型化を防ぐことができる、固体発光光源を提供できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、照明効率を向上させ、光学系の取り付け方法の制約を少なくでき、サイズの大型化を防ぐことができる、固体発光素子のホルダ及び固体発光光源を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る照明器具を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るホルダを示す上面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る固体発光光源を示す拡大断面図である。
【図５】ホルダの上面から発光部の発光面までの距離と照明効率との関係を示すグラフである。
【図６】ホルダのテーパ部の傾きと照明効率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を適用可能な実施の形態について説明する。なお、本発明は、下記の実施の形態に限定されるものではない。
実施の形態１．
図１に、本発明の実施の形態１に係る照明器具１００の分解斜視図を示す。図１に示すように、照明器具１００は、基体１０と、チップオンボード（ＣＯＢ）タイプの固体発光素子２０と、ホルダ３０と、リフレクタ４０と、キャップ５０とを備える。
固体発光素子は、基板２１と、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子が配置された発光部２２と、当該半導体発光素子に給電するための電極２３とを備える。発光部２２及び電極２３は、基板２１の表面２１ａに形成される。発光部２２は、平面視略円形形状に形成されている。
ホルダ３０は、略円板形状に形成される。ホルダ３０を貫通する開口部３２２がホルダ３０の中心に形成されている。開口部３２２は、発光部２２を挿通可能な大きさを有している。なお、開口部３２２の周囲にはテーパ部３２３が形成されているが、図１では図示を省略している。
【００１３】
ホルダ３０は、固体発光素子２０の固定及び給電のために用いられる。発光部２２が開口部３２２から露出した状態で、電極２３がホルダ３０の給電部（図示省略）に接続される。基体１０が備えるヒートシンク１１とホルダ３０の間に固体発光素子２０が配置された状態で、ホルダ３０がヒートシンク１１にねじ（図示省略）により固定される。これにより、ホルダ３０は、固体発光素子２０をヒートシンク１１に固定する。尚、ホルダ３０には、ねじが螺合可能なねじ穴３２１が形成されているが、図５では省略されている。
また、ホルダ３０は、絶縁性を有する熱可塑性樹脂から形成され、固体発光素子２０を金属製のリフレクタ４０やねじから絶縁する機能を有している。
【００１４】
発光部２２が生成した光は、リフレクタ４０で反射してから又はリフレクタ４０で反射せずに、キャップ５０のレンズ５１を介して外部に出力される。また、発光部２２で発生した熱は、ヒートシンク１１を介して放熱される。光学的な特性を向上するためには、ホルダ３０が薄型であることが好ましい。なお、ホルダ３０の厚さは、通常、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の半導体発光素子の厚さ＋落ち込み量（発光部２２の上面とホルダ３０の上面との距離）とほぼ等しい。すなわち、ホルダ３０の厚さは、半導体発光素子の厚さ＋落ち込み量よりも厚くないことが好ましい。本発明では、当該落ち込み量をより少なくするため、より一層の特性向上を図ることができる。
【００１５】
図２に、本実施の形態１に係るホルダ３０の上面図を示す。また、図２は、ホルダ３０をリフレクタ４０側から見た平面図である。また、図３に、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図を示す。また、図４に、本実施の形態１にかかる固体発光光源６０の拡大断面図を示す。図４に示すように、固体発光光源６０は、ホルダ３０に固体発光素子２０が取り付けられてなる。また、図４は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視方向と同じ方向から見た、固体発光光源６０の拡大断面図である。
【００１６】
図２〜４に示すように、ホルダ３０は、ねじ穴３２１、開口部３２２、テーパ部３２３、外周部３２４、凹部３２５等を備える。
ねじ穴３２１は、ホルダ３０をヒートシンク１１に固定するためのねじが螺合可能な形状を有している。そして、ねじ穴３２１にねじが螺合されることにより、ホルダ３０がヒートシンク１１に固定される。
【００１７】
開口部３２２は、図４に示すように、固体発光素子２０の発光部２２を挿通可能な形状及び大きさを有している。換言すれば、開口部３２２は、平面視略円形形状に形成されている。また、開口部３２２は、発光部２２よりも少し大きい径を有している。そして、図４に示すように、発光部２２の端部とテーパ部３２３の内周側端部（開口部３２２の端部）との間には、所定の大きさを有する間隙が形成されている。なお、当該間隙の大きさはできるだけ小さい方が良いが、一般的な許容作製誤差を考慮すると、０．２ｍｍ程度は必要である。
【００１８】
テーパ部３２３は、開口部３２２の周囲に形成された斜面である。換言すれば、テーパ部３２３は、開口部３２２の端部から所定の傾きで立ち上がるように形成されている。
また、テーパ部３２３の当該傾きを、テーパ部３２３の内周側端部と外周側端部との距離を、テーパ部３２３の上面と発光部２２の発光面の上面との距離で割った値とした場合に、当該傾きが３．５以上であることが好ましい。これにより、ホルダ３０の照明効率をより確実に向上させることができる。
【００１９】
また、テーパ部３２３の内周側端部の高さは、発光部２２の発光面の上面よりも低いことが好ましい。これにより、発光部２２の側面から出射した光がテーパ部３２３によって反射されることによる照明効率の低下を防ぐことができる。すなわち、ホルダ３０の照明効率をさらに向上させることができる。
【００２０】
外周部３２４は、テーパ部３２３の周囲に形成されている。換言すれば、外周部３２４は、テーパ部３２３の外周側端部からホルダ３０の外周方向に略水平に延出した部分である。そして、外周部３２４の上面は、ホルダ３０において、リフレクタ４０等の光学系が取り付けられる上面を形成する。
また、外周部３２４の上面と発光部２２の発光面の上面との距離（以下、発光面の落込み量とも称する。）は、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。発光部２２の発光面の落込み量をできるだけ少なくすることにより、照明効率を向上させることができる。そのため、テーパ部３２３を幅広く設ける必要がない。これにより、テーパ部３２３の幅が広くなることを防ぐことができ、ホルダ３０のサイズが大型化することを防ぐことができる。また、テーパ部３２３の幅が広くなることを防ぐことができるため、ホルダ３０の上面の面積の減少をできるだけ少なくすることができ、当該上面に取り付けるリフレクタ４０等の光学系の取り付け方法に制約が生じるのを防ぐことができる。
【００２１】
凹部３２５は、固体発光素子２０の基板２１を挿通可能な形状及び大きさを有している。換言すれば、凹部３２５は、平面視略矩形形状に形成されている。また、凹部３２５の上面には、給電部（図示省略）が設けられている。そして、当該給電部と固体発光素子２０の基板２１上の電極２３とが電気的に接続可能となっている。
【００２２】
また、外周部３２４の上面及びテーパ部３２３の表面は、反射率９０％以上であることが好ましい。これは、外周部３２４の上面及びテーパ部３２３の表面に金属層などを成膜することにより反射面を形成することで実現されてもよい。また、ホルダ３０が、反射率９０％以上の材料で形成されることにより、実現されてもよい。具体的には、ホルダ３０が白色樹脂により形成されてもよい。
【００２３】
本実施の形態１では、ホルダ３０の樹脂材料としては、絶縁性を有する熱可塑性樹脂が使用される。特に、反射率９０％以上の熱可塑性白色樹脂が好ましい。例えば、高耐熱ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が好ましい。融点の高い樹脂は、一般的に流動性が高いため、本実施の形態にかかるホルダの製造方法に好適である。また、ホルダ３０は、金型を用いて、当該ホルダ３０の材料である熱可塑性白色樹脂を射出成形することにより、製造される。
【００２４】
熱可塑性樹脂は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリプロピレン、ポリアセタール、ポリメチルメタクリレート、変成アクリル、酢酸セルローズ、ポリカーボネイト、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリウレタン、三フッ化塩化エチレン、四フッ化エチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合、四フッ化エチレンエチレン共重合、フッ化ビニリデンである。
【００２５】
図５に、ホルダ３０の上面（外周部３２４の上面）から発光部２２の発光面までの距離と照明効率との関係を示す。図５において、縦軸に照度低下率（％）を示し、横軸にホルダ３０の上面から発光部２２の発光面までの距離（落込み量（ｍｍ））を示す。照度低下率は、落込み量が０ｍｍである場合の照度を１００％として算出した。図５に示す照度低下率の値は、本実施の形態１に係るホルダ３０において、落込み量のみを変化させてシミュレーションによって推定した値である。具体的には、落込み量が０ｍｍである場合、すなわち、ホルダ３０の上面の高さと発光部２２の発光面の高さが同じ時の中心照度を「１」とし、各落込み量における中心照度の低下率を算出した。また、発光部２２の直径が８ｍｍであり、ホルダ３０の上に直径６０ｍｍ、高さ５０ｍｍの集光リフレクタを取り付けて、発光部２２の発光面から１ｍ離れた位置において、中心照度を算出した。図５に示すように、ホルダ３０の上面から発光部２２の発光面までの距離が０．５ｍｍより大きい場合、照度が大幅に低下することが分かる。
【００２６】
図６に、ホルダ３０のテーパ部３２３の傾きと照明効率との関係を示す。図６において、縦軸に光量低下率（％）を示し、横軸にテーパ部３２３の傾きを示す。なお、テーパ部３２３の傾きは、テーパ部３２３の内周側端部と外周側端部との距離を、テーパ部３２３の上面と発光部２２の発光面の上面との距離で割った値である。図６に示す照度低下率の値は、本実施の形態１に係るホルダ３０において、落込み量を０．５ｍｍとし、テーパ部３２２の内周側端部と外周側端部との距離のみを変化させてシミュレーションによって推定した値である。具体的には、発光部２２の発光量を「１」とし、ホルダ３０で遮られる光量の率を光量低下率（％）として算出した。また、発光部２２の直径が８ｍｍであり、落込み量が０．３ｍｍであり、テーパ部３２３の内周側端部は発光部２２の端部から０．２ｍｍ外側に位置する場合のホルダ３０で遮られる光量を算出した。図６に示すように、テーパ部３２３の傾きが３．５倍より小さい場合、光量が大幅に低下することが分かる。
【００２７】
以上に説明した本発明の実施の形態１に係るホルダ３０及び固体発光光源６０によれば、テーパ部３２３を備えることにより、照明効率を向上させることができる。また、外周部３２４の上面と発光部２２の発光面の上面との距離は０．５ｍｍ以下であるため、照明効率を向上させることができる。そのため、テーパ部３２３を幅広く設ける必要がない.これにより、テーパ部３２３の幅が広くなることを防ぐことができ、ホルダ３０のサイズが大型化することを防ぐことができる。また、テーパ部３２３の幅が広くなることを防ぐことができるため、ホルダ３０の上面の面積の減少をできるだけ少なくすることができ、当該上面に取り付ける光学系の取り付け方法に制約が生じるのを防ぐことができる。換言すれば、照明効率を向上させ、光学系の取り付け方法の制約を少なくでき、サイズの大型化を防ぐことができる、固体発光素子２０のホルダ３０及び固体発光光源６０を提供することができる。
【００２８】
また、テーパ部３２３の当該傾きを、テーパ部３２３の内周側端部と外周側端部との距離を、テーパ部３２３の上面と発光部２２の発光面の上面との距離で割った値とした場合に、当該傾きが３．５以上である。これにより、ホルダ３０の光利用効率をより確実に向上させることができる。
【００２９】
また、テーパ部３２３の内周側端部の高さは、発光部２２の発光面の上面よりも低い。これにより、発光部２２の側面から出射した光がテーパ部３２３によって反射されることによる照明効率の低下を防ぐことができる。すなわち、ホルダ３０の照明効率をさらに向上させることができる。
【００３０】
また、外周部３２４の上面及びテーパ部３２３の表面は、反射率９０％以上である。また、ホルダ３０が、反射率９０％以上の材料で形成される。これにより、発光部２２から出射された光が外周部３２４の上面及びテーパ部３２３の表面に入射しても、高効率に反射されるため、照明効率が低下することを防ぐことができる。
【００３１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。例えば、ホルダ３０は、略円板形状でなくてもよく、例えば、略矩形板形状に形成されてもよい。また、ホルダ３０の開口部３２２の形状も、固体発光素子２０の発光部２２を挿通可能な形状であればよく、発光部２２の形状が平面視略矩形形状である場合には、平面視略矩形形状に形成されていてもよい。また、テーパ部３２３の表面は平坦な斜面でなくてもよく、固体発光光源６０の光出射方向に凹の曲面等であってもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１０  基体
１１  ヒートシンク
２０  固体発光素子
２１  基板
２２  発光部
２３  電極
３０  ホルダ
３２１  ねじ穴
３２２  開口部
３２３  テーパ部
３２４  外周部
３２５  凹部
４０  リフレクタ
５０  キャップ
５１  レンズ
６０  固体発光光源
１００  照明器具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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