(57)【要約】【課題】照明装置において、点光源の発熱による光学特性の低下という課題を解決した照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】照明装置７はレンズ４とLEDパッケージ１の取り付け方法として、筐体５をLEDパッケージ１に取り付け、レンズ４を筐体５に取り付けるという構成を採用する。この構成により、LEDパッケージ１を基準に筐体５を取り付けることで、LEDパッケージ１からの熱を筐体５の外壁から放熱することができるからレンズ４へ伝わる熱量が軽減でき、結果として、LEDパッケージ１の発熱による光学特性低下軽減のという効果が得られる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース基板上に配置した点光源を前記点光源からの光を波長変換する波長変換部材で封止したパッケージと、前記パッケージからの光を制御する光学部材と、前記光学部材を保持する筐体と、前記パッケージを実装した回路基板を備えた照明装置であって、前記筐体を前記パッケージの基準面で直接位置決めしたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記筐体をフィン形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記筐体の内壁をリフレクタ形状にしたことを特徴とする、請求項１または請求項２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、カメラ等の撮影装置に使用されるＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、点光源照明装置、例えばＬＥＤ照明装置は、電球型照明や蛍光灯型照明などの室内用の照明器具や液晶テレビのバックライトの光源など、様々な光源として利用されるようになってきた。そのひとつとして携帯電話の内蔵カメラやＤＳＣやビデオカメラの撮影時の被写体照射用の照明として使われている。デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）やビデオカメラは年々非常に小型化が進んでおり、搭載されるＬＥＤ照明装置としても小型化するとともに、従来の光源である閃光放電管を搭載した照明装置に近づく高照度化が要求されている。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置としては、従来より、図４のように、複数のＬＥＤパッケージ１が取り付けられている印刷回路基板６を筐体５の底部に取り付け、その筐体５の上部にＬＥＤパッケージ１からの光を集光するレンズ４の取り付けを行ったＬＥＤ照明装置１７が知られている。（特許文献１参照）このようなＬＥＤ照明装置１７では、印刷回路基板６やレンズ４を、筐体５を介して取り付けているので小型化の面で不利になってしまう。
また、小型化されたＬＥＤ照明装置において、より多くの光を照射範囲に集光するとともに均一な配光で照射することが、照度を高くするとともにきれいな撮影ができることになるが、それを成し遂げるためには各部材間の位置精度が必要である。特に、小型化することによりＬＥＤパッケージ１とレンズ４の位置精度要求が高くなっており、筐体５を介してＬＥＤパッケージ１とレンズ４を取り付けると寸法バラツキの要因が増え精度的に不利になり、結果として照度や配光角などの光学特性にバラツキが生じるという問題が発生していた。
【０００４】
そこで、図５のようなＬＥＤ装置１８が考えられている。このＬＥＤ照明装置１８にはＬＥＤチップ３を光源として、ベース基板２の凹部底部の上面に取り付け、光の波長変換用の蛍光体と透明樹脂８（例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂など）を混合した透明樹脂８を、凹部に注入してＬＥＤチップ３を封止することでＬＥＤパッケージ１を構成したものが使用されている。
そして、ＬＥＤチップ３から発せられた光を集光するために、ＬＥＤパッケージ１の上部にレンズ４が取付けられるが、レンズ４は、ＬＥＤパッケージ１からの発光領域内に、レンズ４の底面端部を位置決め面とし、ＬＥＤパッケージ１のベース基板２の凹部周辺の上面を基準面として、レンズ４の位置決め面がベース基板２の基準面に接するように直接取り付けるという構成を採用している。（特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−８９３１８号公報
【特許文献２】特開２００７−８０８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ＬＥＤ照明装置１８において照度を上げるための別の方法として、点灯電流を大きくすればいいことが知られている。またＬＥＤチップ３の特性として温度が低いほど電流を光に変換する効率（発光効率）が高く、ＬＥＤチップ３が高温になると発光効率が低下するとともに、ＬＥＤチップ３の動作寿命も高温での動作を続けることで短くなってしまうことも知られている。
さらにＬＥＤチップ３を封止している透明樹脂８も熱の影響により変色してしまい光の透過率が低下し、結果として熱の影響により照度の低下につながるので、ＬＥＤ照明装置１８はＬＥＤチップ３が発光することで発生する熱が特性に影響を与えないように、高い放熱特性が求められている。
【０００７】
しかし、図５のようなＬＥＤ照明装置１８では、ＬＥＤチップ３の光を集光させるためのレンズ４をＬＥＤパッケージ１のベース基板２の基準面に直接取り付けるという構成を採用しているので、レンズ４の入光面全体がＬＥＤパッケージ１のベース基板２や透明樹脂８に接しているために、ＬＥＤチップ３から発せられた熱がベース基板２や透明樹脂８を伝わりレンズ４へ伝わり易くなっている。そのため、ＬＥＤチップ３からの光の照度を高めるためにＬＥＤチップ３に流す電流値を上げていくと、ＬＥＤチップ３からの発熱量も比例して増加し、レンズ４への伝わる熱量も比例して増加していく。その熱の影響でレンズ４が熱膨張することにより形状が微少変化することで光学特性が変化し、照度の低下や配光角の変化などの光学特性の低下を起こしてしまう。
【０００８】
また、ＬＥＤパッケージ１において、ＬＥＤチップ３の発光効率は温度が高くなると発光効率が下がるので、ＬＥＤチップ３の温度が高い状態で使用すると、発光効率が悪くなって光量が下がってしまう。そのため、ＬＥＤ照明装置１８として必要な照度を出すために電流値のさらなる増加が必要になり、消費電力が増加してしまう。
さらに、ＬＥＤパッケージ１においてＬＥＤチップ３を高温下で使用し続けることで封止している透明樹脂８が熱の影響により変色するのを速めることになり、透過率が減少していくことで照度が低下し、動作寿命を短くしてしまう。
【０００９】
なお、図４のＬＥＤ照明装置１７は熱の影響を受けにくい構成になっているが、前述のように照度や配光角などの光学特性にバラツキが生じてしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、上記課題を解決するものであり、放熱性能を改善することで、ＬＥＤチップの温度を下げ、照度の低下を防ぎ、ＬＥＤパッケージからレンズへ伝わる熱量を削減するとともに、ＬＥＤパッケージとレンズの位置決め制度も改善したＬＥＤ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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明にかかる照明装置は、ベース基板上に配置した点光源を前記点光源からの光を波長変換する波長変換部材で封止したパッケージと、前記パッケージからの光を制御する光学部材と、前記光学部材を保持する筐体と、前記パッケージを実装した回路基板を備えた照明装置であって、前記筐体を前記パッケージの基準面で直接位置決めしたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明にかかる照明装置は、前記筐体外部をフィン形状にしたことを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明にかかる照明装置は、前記筐体の内壁をリフレクタ形状にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＬＥＤパッケージ１の基準面にベース基板２に筐体５を直接取り付け、その筐体５にレンズ４を取り付けるという構成を採用したことにより、ＬＥＤチップ３から発せられた熱が筐体５に伝わり放熱され、レンズ４に伝わる熱量を削減することができ、レンズ４によって集光された光の照度や配光制御などの光学特性への熱の影響を削減できるという効果が得られる。
【００１５】
また、ＬＥＤチップ３から発せられる熱を筐体５から放熱することで、ＬＥＤ照明装置７の高照度化のため発光電流を大きくした場合においても、ＬＥＤチップ３の温度を下げることができ、発光効率の低下を防止し、照度の低下を防ぐという効果が得られる。
さらに、ＬＥＤチップ３から発せられる熱を筐体５から放熱することで、ＬＥＤ照明装置７の高照度化のために発光電流を大きくした場合においても、ＬＥＤチップ３の温度を下げることができ、ＬＥＤチップ３を封止している透明樹脂８の透過率低下を遅くすることで、照度の低下によるＬＥＤ照明装置７の寿命を長くすることができるという効果が得られるとともに、筐体５をフィン形状にすることでより放熱効果が上がり、上記効果がより多く得られることになる。
加えて、筐体５をＬＥＤパッケージ１に直接取り付けることにより、位置バラツキの要因であるベース基板２と印刷回路基板６の接続に使われる半田層１０の厚みのバラツキという要因を削除することで、ＬＥＤパッケージ１とレンズ４の間の距離のバラツキが軽減され、照度や配光角などの光学特性の位置バラツキの影響を軽減するという効果が得られる。
【００１６】
また、ＬＥＤパッケージ１に筐体５を取り付けることで、レンズ４とＬＥＤパッケージ１の間に空気層を設けることが可能になり、その結果、レンズ設計の自由度を向上させる効果が得られるとともにＬＥＤパッケージ１の発光面からレンズ４の入光面に対しての断熱効果が得られる。
さらに、ＬＥＤパッケージ１に取り付ける筐体５のＬＥＤパッケージ１からレンズ４入光面までの内壁をリフレクタ形状にすることでＬＥＤチップ３からの光を集光させることが出来るので、正面に出力される光量が増加するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の断面を示す図
【図２】本発明の他の実施形態に係る照明装置の断面を示す図
【図３】本発明の別の実施形態に係る照明装置の一部断面を示す図
【図４】従来の照明装置の断面を示す図
【図５】別の従来の照明装置の断面を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
図１に示すように、本発明の実施の形態にかかる照明装置７は、セラミックなどを材料とするベース基板２上に点光源発光体であるＬＥＤチップ３が実装され、ＬＥＤチップ３は、ＬＥＤチップ３全体を覆うように、ＬＥＤチップ３からの光の波長を、所望の波長に変換するための蛍光体を含有しているエポキシ樹脂やシリコーン樹脂などの透明樹脂８により封止されており、ベース基板２のＬＥＤチップ３の反対面には、金などの導電性のよい金属材料を用いて照明装置７を制御するための電気回路が形成された印刷回路基板６と接続するための電極９が形成されたＬＥＤパッケージ１を備えている。そしてＬＥＤチップ３と電極９は、電気的に接続されるように図示しない配線が形成されている。
また、ＬＥＤパッケージ１と印刷回路基板６は半田層１０を用いて電極９と印刷回路基板６内の接続用電極部が接続されることで固定されている。
ＬＥＤパッケージ１は、ベース基板２の周辺端部上の透明樹脂８の形成されていない箇所を位置決め用の基準面としており、そのベース基板２の基準面に、アルミニウム製の筐体５の下部に形成した接合部を直接取付けることで位置決めをしている。このときベース基板２と筐体５は図示しない接着剤を用いて固定されている。
なお、筐体５におけるベース基板２の側面に沿った方向の長さは、印刷回路基板６と接触しない長さに設定されており、筐体５のベース基板２との接合部からレンズ４までの内面は、ＬＥＤパッケージ１からの光がレンズ４方向に（できるだけレンズ４の光軸方向に）反射するように上部ほど広がったリフレクタ形状の斜面になっている。これにより、ＬＥＤチップ３から発光した光を確実にレンズ４に入光させることで、より多くの光を集光してレンズ４から発光することができることになり、照明装置７の照度を高くすることができる。
筐体５の内面上部にはレンズ４の取り付け面としての段差が設けられ、ポリカーボネートやアクリルやシリコーンなどの樹脂を材料として、金型により成形したレンズ４（凸型非球面形状などの光学性能を有している）を取り付け面に装入して固定されている。筐体５とレンズ４はレンズ４の側面に図示しない接着材を用いて固定されている。
ここで、レンズ４の入光面や出光面に接着材が付着すると光の屈折に影響がでてしまうため、付着しないように筐体５の取り付け面に数箇所の溝が形成され、前記溝内に接着剤を塗布してレンズ４と接着することで、接着剤のはみ出しを防止している。
【００２０】
なお、筐体５の材料としてはアルミニウムだけでなく銅や真鍮などの他の金属材料でもよく、また、筐体５の材料として樹脂材料を使用する場合は金属材料に比べて熱伝導率が低く、放熱性が十分とはいえないので、樹脂材料に炭素フィラーなどの熱伝導率の高い材料を含有させることで放熱性を向上させることができる。放熱性が向上すれば金属材料に置き換えて樹脂材料を使用することができる。
また、ＬＥＤパッケージ１からレンズ４までの間の内壁のリフレクタ形状の斜面は、例えば金属蒸着を行うことで鏡面にし、反射率を向上することができるので照度向上の効果を得ることができる。
以上のように、本発明の照明装置７は、上記のような構成にすることで、ＬＥＤチップ３から発せられた熱が筐体５に伝わり放熱され、レンズ４に伝わる熱量を削減することができ、レンズ４によって集光された光の照度や配光制御などの光学特性への熱の影響が削減できるとともに、ＬＥＤパッケージ１と印刷回路基板６を固定している半田層１０のバラツキによるＬＥＤパッケージ１とレンズ４の位置精度のバラツキを小さくすることができる。
（実施の形態２）
図２には本発明にかかる発明の別の実施形態を示している。図２の照明装置１４では、基本構造は図１のＬＥＤ照明装置と同じ構成であり説明は省略する。相違点はベース基板１２の中央部に凹部を設け、凹部の底部上面にＬＥＤチップ３を配置した点および、凹部にＬＥＤチップ３からの光の波長を所望の波長の周波数に変換する蛍光体を含有した透明樹脂を入れることでＬＥＤチップ３を封止している点である。
このとき凹部の内面を上部ほど広がったリフレクタ形状の斜面にすることで、ＬＥＤチップ３からの光をレンズ４に確実に入光させることができ、レンズ４で集光することにより、照明装置１４の照度が高くなる。
そして、ＬＥＤチップ３から発せられた熱が筐体５に伝わり放熱されて、レンズ４に伝わる熱量を削減することができ、レンズ４によって集光された光の照度や配光制御などの光学特性への熱の影響が削減できるとともに、ＬＥＤパッケージ１と印刷回路基板６を固定している半田層１０のバラツキによるＬＥＤパッケージ１とレンズ４の位置精度のバラツキを小さくすることができる。
（実施の形態３）
図３には本発明にかかる発明のその他の実施形態を示している。図３の照明装置１６においても基本的な構造は図１の照明装置7と同じ構成であり説明は省略する。図３の照明装置１６の相違点は、筐体５の筐体外壁１５に複数の凹凸を設けたフィン形状にしたことで、これまでの実施形態に比べ、放熱性を向上させたことである。このように筐体５の筐体外壁１5の形状をフィン形状にして表面積を大きくすることで、放熱箇所の面積拡大による放熱性能向上の効果を得ることができる。
このとき、フィン形状の筐体外壁１5の表面にアルマイト処理を行ったり、黒ペイント塗装などにより着色をすることで放射率を向上させたりすると、放熱性能がさらに向上することができ、ＬＥＤチップ３から発せられた熱が筐体５に伝わって放熱され、レンズ４に伝わる熱量を削減することができる。それにより、レンズ４によって集光された光の照度や配光制御などの光学特性への熱の影響が削減できるとともに、ＬＥＤパッケージ１と印刷回路基板６を固定している半田層１０のバラツキによるＬＥＤパッケージ１とレンズ４の位置精度のバラツキを小さくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明にかかる照明装置は、ＬＥＤパッケージの発熱による光学特性への影響を軽減できるという効果が得られる。そのため、カメラ付き携帯電話・DSC・ビデオカメラの被写体を照射するためのＬＥＤライト等に有用である。
【符号の説明】
【００２２】
１  ＬＥＤパッケージ
２  ベース基板
３  ＬＥＤチップ
４  レンズ
５  筐体
６  印刷回路基板
７  照明装置
８  透明樹脂
９  電極
１０  半田層
１２  凹型ベース基板
１５  筐体外壁
【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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