(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子を有する光源部と、
前記光源部を搭載する実装部と当該実装部より大なる外径の鍔部を有した実装部材と、
円板状に形成され、前記実装部材の前記鍔部の前記外径に対応した内径の穴を有する放熱体と、
前記放熱体と所定の間隔を有して配置されるケースと、
前記ケースと前記放熱体の間に介在し、前記ケースと前記放熱体を互いに離隔する方向へ付勢するばね材と、を備え、
前記実装部材の前記鍔部と前記放熱体の前記穴は、前記実装部材の前記鍔部に形成されたねじと前記放熱体の前記穴に形成されたねじの螺合によって一体にされていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記放熱体は、前記穴を取り囲む内縁部が前記実装部材の前記鍔部の外縁部に面接触している構成の請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記光源部は、前記実装部の外周面に所定の間隔を有して複数搭載され、
前記実装部は、前記光源部から放射された径方向の光を軸方向に変換する導光板によって包囲されている構成の請求項１記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ素子を有する光源部と、光源部に接続された放熱部と、を備えた光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤを用いた光源装置として、特許文献１に記載された照明器具が知られている。この照明器具は、ＬＥＤチップが実装される実装基板と、底部と筒部を一体にした形状であって内部に実装基板が設置される器具本体（ケース）と、を有している。実装基板には、複数のＬＥＤチップが実装され、実装基板の背面は、熱伝導絶縁材を介してアルミ等の金属からなるアダプタに密着して接続されている。
【０００３】
また、複数のＬＥＤチップは、実装基板上に設けたパターンにより直並列に接続され、実装基板の中心付近に設けた電極に接続されている。そして、実装基板は、電極を器具本体のソケットに差し込むことにより、ケースに保持されている。特許文献１には、ＬＥＤチップにて発生する熱の大部分は、ＬＥＤチップが実装された実装基板、熱伝導絶縁材、アダプタ、を介して器具本体（ケース）に流れ、器具本体の筒部から外部に放熱される、と記載されている。
【特許文献１】特開２００２−９３２０６号公報
【特許文献１】特開２００４−３２７１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の光源装置は、実装基板、熱伝導絶縁体、アダプタ及びケースが互いに密接しているため、使用時に加熱されて各部材が膨張すると各部材に比較的大きな応力が発生するという問題点がある。また、外部へ露出するケースへ積極的に熱を伝達しているので、ケースが外部の部品に接触している場合は当該部品まで加熱されるおそれがあるし、装置を取り扱う際にはケースに手を直接触れることとなり好ましくない。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、使用時における各部材の応力を減じることができ、ケースの温度上昇を抑制することのできる光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、ＬＥＤ素子を有する光源部と、前記光源部を搭載する実装部と当該実装部より大なる外径の鍔部を有した実装部材と、円板状に形成され、前記実装部材の前記鍔部の前記外径に対応した内径の穴を有する放熱体と、前記放熱体と所定の間隔を有して配置されるケースと、前記ケースと前記放熱体の間に介在し、前記ケースと前記放熱体を互いに離隔する方向へ付勢するばね材と、を備え、前記実装部材の前記鍔部と前記放熱体の前記穴は、前記実装部材の前記鍔部に形成されたねじと前記放熱体の前記穴に形成されたねじの螺合によって一体にされていることを特徴とする光源装置を提供する。
【０００７】
上記光源装置において、前記放熱体は、前記穴を取り囲む内縁部が前記実装部材の前記鍔部の外縁部に面接触している構成が好ましい。
【０００８】
上記光源装置において、前記光源部は、前記実装部の外周面に所定の間隔を有して複数搭載され、前記実装部は、前記光源部から放射された径方向の光を軸方向に変換する導光板によって包囲されている構成が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の光源装置によれば、使用時における各部材の応力を減じることができるとともに、ケースの温度上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１から図６は本発明の第１の実施形態を示し、図１は光源装置の外観斜視図である。
【００１４】
図１に示すように、光源装置１は、複数のガラス封止ＬＥＤ２が上面３ａに搭載される線状光源部３と、線状光源部３の下面３ｂに接続され線状光源部３から下方向へ延びる放熱板４１を有する放熱部４と、線状光源部３及び放熱部４を収容するケース５と、を備えている。ケース５は、放熱部４よりも熱伝導率が小さく、線状光源部３及び放熱部４と間隔をおいて形成される一対の側壁５ａと、各側壁５ａの下端を連結し線状光源部３及び放熱部４と間隔をおいて形成される底壁５ｂと、を有している。また、光源装置１は、ケース５の側壁５ａと放熱部４との間に介在する一対のばね材６を備えている。
【００１５】
図２は光源装置の分解斜視図である。図２では、説明のため、ケースについては省略して図示している。
図２に示すように、放熱部４は、金属からなり板面を左右に向けた放熱板４１と、金属からなる一対の反射板４２と、を有している。各反射板４２は放熱板４１の左右方向外側に配置され、各反射板４２の外側に一対のばね材６が配置される。ばね材６は板状に形成され、リベット７により、放熱板４１及び各反射板４２と重なった状態で固定される。放熱板４１にはリベット７が挿通する挿通孔４１ａが、各反射板４２には、リベット７が挿通する挿通孔４２ｃが、ばね材６にはリベット７が挿通する挿通孔６１が、それぞれ形成されている。線状光源部３は、放熱板４１と左右方向寸法が同じであり、放熱板４１の上側の端面にはんだ材（図示せず）を介して固定される。
【００１６】
図３は線状光源部の外観斜視図である。
図３に示すように、線状光源部３は、前後方向へ延びる実装基板３１と、実装基板３１の上面３ａに一列に実装される複数のガラス封止ＬＥＤ２と、を有している。本実施形態においては、計８つのガラス封止ＬＥＤ２が電気的に直列に実装されている。各ガラス封止ＬＥＤ２は、それぞれ、後述するセラミック基板２１上に３つのＬＥＤ素子２２が前後方向に並んで搭載され、各ＬＥＤ素子２２が電気的に直列に接続されている。各ＬＥＤ素子２２は、順方向が４．０Ｖ、順電流が１００ｍＡの場合に、ピーク波長が４６０ｎｍの光を発する。この線状光源部３は、計２４個のＬＥＤ素子２２が直列に接続されていることから、家庭用のＡＣ１００Ｖの電源を利用すると、各ＬＥＤ素子２２に約４．０Ｖの順方向電圧が印加され、各ＬＥＤ素子２２が所期の動作をするようになっている。
【００１７】
図４は線状光源部の縦断面図である。
図４に示すように、ガラス封止ＬＥＤ２は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子２２と、ＬＥＤ素子２２を搭載するセラミック基板２１と、セラミック基板２１に形成されＬＥＤ素子２２へ電力へ供給するための回路パターン２４と、ＬＥＤ素子２２をセラミック基板２１上にて封止するガラス封止部２３と、を備えている。
【００１８】
ＬＥＤ素子２２は、ＧａＮからなる成長基板の表面に、III族窒化物系半導体をエピタキシャル成長させることにより、ｎ型層と、ＭＱＷ層と、ｐ型層とがこの順で形成されている。このＬＥＤ素子２２は、７００℃以上でエピタキシャル成長され、その耐熱温度は６００℃以上であり、低融点の熱融着ガラスを用いた封止加工における加工温度に対して安定である。また、ＬＥＤ素子２２は、ｐ型層の表面に設けられるｐ側電極と、ｐ側電極上に形成されるｐ側パッド電極と、を有するとともに、ｐ型層からｎ型層にわたって一部をエッチングすることにより露出したｎ型層に形成されるｎ側電極を有する。ｐ側パッド電極とｎ側電極には、それぞれバンプ２５が形成される。本実施形態においては、ＬＥＤ素子２２は、厚さ２５０μｍで３４６μｍ角に形成される。また、ＬＥＤ素子２２の成長基板の厚さ寸法は、ＬＥＤ素子２２の１辺の寸法の１／２以上となっている。
【００１９】
セラミック基板２１は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の多結晶焼結材料からなり、厚さ方向（上下方向）寸法が０．２５ｍｍ、長手方向（前後方向）寸法が３．２５ｍｍ、幅方向（左右方向）寸法が０．９ｍｍに形成される。図４に示すように、回路パターン２４は、セラミック基板２１の上面に形成されてＬＥＤ素子２２と電気的に接続される上面パターン２４ａと、セラミック基板２１の下面に形成されて実装基板３１と電気的に接続される電極パターン２４ｂと、上面パターン２４ａと電極パターン２４ｂを電気的に接続するビアパターン２４ｃと、を有している。電極パターン２４ｂはセラミック基板２１の長手方向両端に形成され、一方が正電極、他方が負電極をなす。また、セラミック基板２１の裏面における各電極パターン２４ｂの間には、放熱パターン２６が形成される。
【００２０】
上面パターン２４ａ、電極パターン２４ｂ及び放熱パターン２６は、セラミック基板２１の表面に形成されるＷ層と、Ｗ層の表面を覆う薄膜状のＮｉメッキ層と、Ｎｉメッキ層の表面を覆う薄膜状のＡｇメッキ層と、を含んでいる。ビアパターン２４ｃは、Ｗからなり、セラミック基板２１を厚さ方向に貫通するビアホールに設けられる。本実施形態においては、電極パターン２４ｂ及び放熱パターン２６は、平面視にて矩形状に形成される。各電極パターン２４ｂは、セラミック基板２１の長手方向に０．４ｍｍ、セラミック基板２１の幅方向に０．６５ｍｍの寸法となるよう形成される。また、放熱パターン２６は、セラミック基板２１の長手方向に１．８ｍｍ、セラミック基板２１の幅方向に０．６５ｍｍの寸法となるよう形成される。各電極パターン２４ｂと放熱パターン２６は、セラミック基板２１の長手方向に０．２ｍｍ離れて形成されている。本実施形態においては、放熱パターン２６は、平面視にて各ＬＥＤ素子２２と重なるように、各ＬＥＤ素子２２の真下に形成されている。
【００２１】
ガラス封止部２３は、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２−Ｎｂ２Ｏ５−Ｎａ２Ｏ−Ｌｉ２Ｏ系の熱融着ガラスからなる。尚、ガラスの組成はこれに限定されるものではなく、例えば、熱融着ガラスは、Ｌｉ２Ｏを含有していなくてもよいし、任意成分としてＺｒＯ２、ＴｉＯ２等を含んでいてもよい。さらに、熱融着ガラスは、金属アルコキシドを出発原料としたゾルゲルガラスであってもよい。図４に示すように、ガラス封止部２３は、セラミック基板２１上に直方体状に形成され、セラミック基板２１の上面からの高さが０．５ｍｍとなっている。ガラス封止部２３の側面は、ホットプレス加工によってセラミック基板２１と接着された板ガラスが、セラミック基板２１とともにダイサー(dicer)でカットされることにより形成される。また、ガラス封止部２３の上面は、ホットプレス加工によってセラミック基板２１と接着された板ガラスの一面である。この熱融着ガラスは、ガラス転移温度（Ｔｇ）が４９０℃、屈伏点（Ａｔ）が５２０℃、１００℃〜３００℃における熱膨張率（α）が６×１０−６／℃、屈折率が１．７となっている。
【００２２】
また、ガラス封止部２３には蛍光体２３ａが分散されている。蛍光体２３ａは、ＭＱＷ層から発せられる青色光により励起されると、黄色領域にピーク波長を有する黄色光を発する黄色蛍光体である。本実施形態においては、蛍光体２３ａとしてＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられる。尚、蛍光体２３ａは、珪酸塩蛍光体や、ＹＡＧと珪酸塩蛍光体を所定の割合で混合したもの等であってもよい。
【００２３】
図４に示すように、実装基板３１は、金属からなる基板本体３２と、基板本体３２上に形成され樹脂からなる絶縁層３３と、絶縁層３３上に形成され金属からなる回路パターン３４と、回路パターン３４上に形成され樹脂からなるレジスト層３５と、を有している。
【００２４】
基板本体３２は、例えば銅（熱伝導率：３８０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６とはんだ材３６を介して接続される。絶縁層３３は、例えばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等からなり、導電性を有する基板本体３２と回路パターン３４との絶縁を図る。回路パターン３４は、例えば表面（上面）に薄膜状の金を有する銅からなり、各ガラス封止ＬＥＤ２の電極パターン２４ｂとはんだ材３７を介して接続される。レジスト層３５は、例えば酸化チタンのフィラーが混入されたエポキシ系の樹脂からなり、白色を呈する。これにより、線状光源部３の上面３ａの反射率の向上が図られている。
【００２５】
図５は実装基板の上面図である。
実装基板３１は、長手方向が８９．５ｍｍ、幅方向が１．０ｍｍ、厚さ方向が１．０ｍｍに形成される。すなわち、実装基板３１は、上面３ａに搭載されるガラス封止ＬＥＤ２よりも幅方向寸法が僅かに大きい。図５に示すように、実装基板３１は、長手方向（前後方向）両端に回路パターン３４が露出する第１パターン露出部３１ａを有する。本実施形態においては、実装基板３１の長手方向両端に、幅方向（左右方向）に間隔をおいて一対の第１パターン露出部３１ａが形成される。各第１パターン露出部３１ａは、前後方向へ延びる矩形状に形成される。
【００２６】
また、実装基板３１は、ガラス封止ＬＥＤ２が搭載される部位に、回路パターン３４が露出する第２パターン露出部３１ｂと、基板本体３２が露出する放熱用露出部３１ｃと、を有する。第２パターン露出部３１ｂはガラス封止ＬＥＤ２の電極パターン２４ｂに対応して形成され、放熱用露出部３１ｃはガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６に対応して形成される。放熱用露出部３１ｃは実装基板３１の幅方向中央にて長手方向へ延び、放熱用露出部３１ｃの長手方向外側に一対の第２パターン露出部３１ｂが形成されている。各放熱用露出部３１ｃ及び各第２パターン露出部３１ｂは、各ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６及び各電極パターン２４ｂと平面視にて同寸法に形成される。本実施形態においては、隣接する放熱用露出部３１ｃ同士の中央部間の距離は１１．５ｍｍであり、長手方向両端の放熱用露出部３１ｃの中央部における実装基板３１の長手方向端部からの距離は４．５ｍｍである。
【００２７】
図６は光源装置の正面図である。
図６に示すように、放熱部４の放熱板４１は左右方向寸法が実装基板３１と同じであり、実装基板３１及び放熱板４１の左右側面は面一となっている。具体的に、放熱板４１の厚さは１．０ｍｍである。実装基板３１と放熱板４１は、図示しないはんだ材により接合されている。本実施形態においては、放熱板４１は銅により形成される。
【００２８】
各反射板４２は、例えばアルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、厚さが０．５ｍｍに形成される。各反射板４２は、放熱板４１の側面に固定される固定部４２ａと、固定部４２ａと連続的に形成され線状光源部３から離れる方向へ延び線状光源部３から発せられる光を反射する反射鏡部４２ｂと、を有する。本実施形態においては、反射鏡部４２ｂは、固定部４２ａの上端から左右方向外側へ傾斜して斜め上方へ延びる。固定部４２ａは、平板状に形成され、上端が実装基板３１の上面と同じ高さで放熱板４１の下面と同じ高さに形成される。各反射板４２は、固定部４２ａの左右内側が実装基板３１及び放熱板４１と当接した状態で、ばね材６とともにリベット７により放熱板４１に固定される。
【００２９】
各反射鏡部４２ｂは、正面視にて、内面がガラス封止ＬＥＤ２のＬＥＤ素子２２を焦点とする放物線形状に形成されている。これにより、ガラス封止ＬＥＤ２から出射された光のうち、各反射鏡部４２ｂの内面へ入射するものについては上方へ向かうよう反射する。反射鏡部４２ｂは、上端がケース５の側壁５ａの上端と同じ高さとなるよう形成される。本実施形態においては、反射鏡部４２ｂの外面の上端側は、ケース５の側壁５ａの上端側と当接している。
【００３０】
ばね材６は、前後に延びる板状に形成され、例えば銅からなる。ばね材６は、反射板４２の側面に固定される固定端６２と、ケース５の側壁５ａの上側と当接する当接端６３と、固定端６２の上端から左右方向外側へ傾斜して斜め上方へ延び当接端６３の下端に接続される傾斜部６４と、から構成される。当接端６３は、側壁５ａの内面に対して摺接しており、ばね材６が弾性変形した際に側壁５ａの内面上を摺動する。ばね材６は、一枚の板材を屈曲することにより形成され、反射板４２と側壁５ａを互いに離隔する方向へ付勢する。
【００３１】
ケース５は、放熱部４よりも熱伝導率の小さな部材により構成される。ケース５は、例えばステンレス鋼（熱伝導率：２５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、線状光源部３及び放熱部４の幅方向外側を覆う一対の外壁としての側壁５ａと、各側壁５ａの下端を連結し線状光源部３及び放熱部４の下側を覆う外壁としての底壁５ｂと、を有する。
【００３２】
以上のように構成された光源装置１では、線状光源部３の第１パターン露出部３１ａに電圧を印加すると、各ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２から青色光が発せられる。そして、青色光の一部が蛍光体２３ａにより黄色に変換され、各ガラス封止ＬＥＤ２からは青色光と黄色光の組合せにより白色光が発せられる。各ガラス封止ＬＥＤ２は実装基板３１に前後方向に並べられているので線状光源部３は線状に発光する。本実施形態においては、各ガラス封止ＬＥＤ２の内部においても複数のＬＥＤ素子２２が前後方向に並べられているので、線状光源部３をはじめ装置全体を左右方向に薄型とすることができる。
【００３３】
また、ＬＥＤ素子２２は、当該素子の幅に対し１／２以上の厚さとなるＧａＮ基板を用いてフリップ実装され、さらに高屈折率（ｎ＝１．７）のガラスによって封止されている。これにより、ＬＥＤ素子２２の発光層（ＭＱＷ層）から上側に放射された光は、再び発光層に戻ることなく、当該素子の上面か側面に達する。そして、当該素子の上面及び側面に電極、ワイヤ等の光を遮るものがなく、ＧａＮ（ｎ＝２．４）に対し臨界角が約４５°となるガラスとの界面から、ガラス内へ効率よく外部放射される。これによって、ＬＥＤ素子２２内での光の吸収による発熱を抑えることができる。また、ＧａＮ基板上へのＧａＮ結晶成長では、結晶性がよく、ＬＥＤ素子２２の耐熱温度の高いものができる。さらに、ＧａＮ基板は導電性があるため、電流の発光層面への拡散性を高めることができ、通電電流を上げても発光効率の維持率が高くなる。尚、ＬＥＤ素子２２からの光取り出しや電流の発光層面での拡散性については、例えばＳｉＣ基板等のようなＧａＮ基板以外の基板を用いても同様の効果を得ることができる。また、ガラスは、Ｂｉを加えるなどして、さらに屈折率を高めたものを用いてもよい。
【００３４】
ガラス封止ＬＥＤ２から発せられた白色光のうち、反射板４２の内面へ入射するものは当該内面にて反射して上方へ向かうよう制御される。これにより、左右方向に所定の幅をもった白色光が光源装置１から外部へ照射される。尚、ガラス封止ＬＥＤ２から発せられた白色光のうち、僅かながら実装基板３１へ入射するものも存在するが、白色のレジスト層３４の表面で反射するので光学的な損失は殆どない。本実施形態の光源装置１では、線状光源部３の長さあたりの光束が３ｌｍ／ｍｍ以上で、蛍光灯の長さあたりの光束よりも高い値を実現でき、かつ、光源装置１の幅を蛍光灯の１／３０とすることができる。
【００３５】
ここで、ＬＥＤが従来のように樹脂封止であれば、光のみならず熱によっても黄変等の劣化が生じるため、経時的に光量低下や色度変化が生じる。また、封止材の熱膨張率が大きい（例えば、シリコーンでは１５０〜２００×１０−６／℃）ことにより、温度変化による膨張収縮が生じるため、ＬＥＤ素子等の電気接続箇所にて断線が生じてしまう。
これに対し、本実施形態のようなガラス封止であれば、光や熱に対して劣化がなく、また熱膨張率がＬＥＤ素子２２と比較的近い値であるため、電気的断線が生じない。尚、ガラスは低融点のガラスに限定されず、例えば、アルコキシドを出発原料として形成されるゾルゲルガラスであってもよい。
【００３６】
また、放熱部４に用いられる放熱板４１、反射部材４２等の金属部材の加工に加工油が用いられ、この加工油に含まれている有機成分が微量ながら放熱部４に残存している場合がある。この場合、光源装置１の使用時の発熱により、有機成分が揮発するが、ガラス封止ＬＥＤ２は封止部材がガラスであることから、有機成分が封止部材に浸透して封止部材が劣化するようなことはない。また、セラミック基板２１とガラス封止部２３とは酸化物を介した化学結合により接合されているので、これらの界面へ揮発した有機成分が侵入することはなく、セラミック基板２１とガラス封止部２３の界面における剥離は生じない。従って、本実施形態の光源装置１は、長期にわたって所期の特性が維持される。
これに対し、従来の樹脂封止のＬＥＤを用いた場合、揮発した有機成分が樹脂封止部材に浸透するため、封止部材の劣化が加速される。また、樹脂材料と基板とは、ガラス封止のような酸化物を介した接合ではなく、互いに密着しているのみの状態であるため、有機成分がこれらの界面に浸入し当該界面の剥離が促進される。すなわち、本実施形態の光源装置１は、樹脂封止のＬＥＤと金属の放熱部とを用いた際の従来の課題を解決したものである。
【００３７】
また、各ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は、放熱パターン２６を介して基板本体３２に伝達される。このとき、ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２は、放熱パターン２６の形成部位の真上に位置しており、さらに熱抵抗が大きな絶縁層２３を介さず基板本体３２と接合されているので、各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は的確に放熱パターン２６から基板本体３２へ伝達される。そして、基板本体３２へ伝達された熱は、放熱部４の放熱板４１へ伝達される。このとき、基板本体３２及び放熱板４１は、ともに熱伝導率の比較的高い銅により形成され金属材料で接合されていることから、これらの間でスムースに熱が伝達される。放熱板４１へ伝達された熱は、さらに反射板４２及びばね材６へと伝達されて反射板４２及びばね材６の表面から空気中に放散される。
【００３８】
本実施形態においては、ばね材６の固定端６２及び当接端６３は、それぞれ傾斜部６４に対して屈曲され放熱板４１及びケース５と沿う形状に形成されているので、放熱板４１及びケース５とばね材６との接合面積を広くとることができる。これにより、放熱板４１からばね材６への熱伝達が良好であるとともに、ケース５内に収納される放熱部４を安定に保持できる。
【００３９】
また、ＬＥＤ素子２２と反射板４２との間で熱抵抗が小さくＬＥＤ素子２２と反射板４２との温度差が小さいため、反射板４２は高温になっている。そして、反射板４２は、放熱板４１と当接する固定部４２ａに加えて、光学的な制御のための反射鏡部４２ｂが形成されていることから、放熱部４と空気との接触面積を大きくすることができ、高い放熱効果を得ることができる。
ここで、放熱板４１は、板面を線状光源部３の幅方向（左右方向）に向けているため、光源装置１の幅方向寸法を拡げることなく、ケース５内に放熱用の空間が確保される。従って、装置全体を幅方向に狭いコンパクトな構成としつつ、所定の放熱性能が担保されている。
【００４０】
このように、本実施形態の光源装置１によれば、放熱部４が剥き出しとならないようにしつつ、線状光源部３の放熱性能を格段に向上させて、線状に配置された複数のガラス封止ＬＥＤ２から生じる熱を的確に放散することができる。従って、各ＬＥＤ素子２２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子２２を密集させるなど発熱量が増大する構成をとることができ、各ＬＥＤ素子２２の性能を十分に引き出すことができる。
【００４１】
ここで、仮に放熱板４１が存在しない構成とすると、ＬＥＤ素子２２の温度が信頼性に影響を及ぼす程度に上昇するおそれがある。信頼性に影響を及ぼす温度は、ＬＥＤ素子２２によって異なるが、例えば１５０℃以上、２００℃以上等である。また、実装基板３１そのもので放熱性能を確保しようとしても、実装基板３１の厚さは製造上の要件により制限される（例えば、幅寸法の２倍程度）ので、放熱面積が小さくなってしまう。これにより、ＬＥＤ素子２２への供給電力が制限され、大光量を得ることができない。
これに対し、本実施形態のように放熱板４１を備えることにより、ＬＥＤ素子２２自体の信頼性に影響が生じず大光量を得るものとできる。尚、放熱板４１は、ＬＥＤ素子２２自体の信頼性に影響がない範囲で高温になっており、雰囲気温度との差によって放熱効果を得ている。
【００４２】
また、ケース５の各側壁５ａは線状光源部３と間隔をおいて配置されているので、線状光源部３から直接的に熱が伝わることはない。従って、ケース５の温度上昇を抑制することができ、例えば、ケース５を手で直接把持しても安全である。
【００４３】
また、ばね材６によりケース５の側壁５ａと放熱部４とが接続されるので、放熱部４を側壁５ａに対して左右方向について位置決めすることができる。さらに、ばね材６が弾性変形することで、各部品の寸法誤差、各部品を組み付ける際の組み付け誤差等を吸収することができ、装置の歩留まりを向上させることができる。さらにまた、各ガラス封止ＬＥＤ２にて生じた熱により、放熱部４の各部品が熱膨張した際に、ばね材６が弾性変形することにより、各部品の内部に生じる応力を緩和することができる。特に、ばね材６はケース５に対して拘束されず、ばね材６に過度の負荷が生じた場合は、ばね材６の当接端６３が側壁５ａに対して摺動することができ、過大な応力がばね材６をはじめ、放熱部４、ケース５等に生じることはない。従って、各ガラス封止ＬＥＤ２の通電時に生じる各部品の応力を低減して、各部品の変形を抑制することができるし、通電時及び非通電時の繰り返し応力の差を低減して、各部品の信頼性を向上させることができる。尚、ばね材６の当接端６３に対応し、ケース５にばね材６との位置合わせのための凹凸形状を形成してもよい。
【００４４】
また、ケース５と反射板４２及びばね材６との接触面積が小さいとはいえ、これらの部材からケース５へ僅かながら熱が伝わることとなるが、放熱部４の反射板４２ｂ及びばね材６の当接部６３は、側壁５ａの上側と当接しているので、ケース５に伝わる熱は上部に集中する。従って、底壁５ｂ側での温度上昇がより抑制されるので、底壁５ｂ側にて外部装置と接触したり、底壁５ｂ側が使用者により把持される構成とすると安全性がより向上する。
また、リベット７を用いているので、ばね材６及び放熱部４の材料によらず容易に組み上げることができる。ここで、ばね材６及び放熱部４の材料がはんだ付けできるものであれば、これらをはんだにより接合してもよい。また、リベット７に代えて、ボルトとナットによりばね材６と放熱部４とを締結してもよい。
【００４５】
尚、第１の実施形態においては、ばね材６がケース５の側壁５ａの上側と接触するものを示したが、例えば、図７に示すように、ばね材６がケース５の側壁５ａの下側と接触するよう構成してもよい。図７の光源装置１０１は、ばね材１０６は、板状に形成され、例えば銅からなる。ばね材１０６は、反射板４２の側面に固定される固定端１６２と、ケース５の側壁５ａと当接する当接端１６３と、固定端１６２の下端から左右方向外側へ傾斜して斜め下方へ延び当接端１６３の上端に接続される傾斜部１６４と、から構成される。当接端１６３の下端は、底壁５ｂと当接している。
この光源装置１０１によれば、放熱部４の反射板４２の反射鏡部４２ｂが上方へ延び、ばね材１０６の傾斜部１６４が下方へ延びることから、ケース５内にて放熱部４からケース５側へ伝わる熱を上下に均一に放散することができる。また、ばね材１０６が底壁５ｂと当接することにより、線状光源部３及び放熱部４がケース５に対して上下方向に位置決めされる。
【００４６】
また、図８に示すように、ばね材２０６が、ケース５の側壁５ａと当接する上下一対の当接端２６３を有し、反射板４２の側面に固定される固定端２６２から上側の当接端２６３へ向かって延びる第１傾斜部２６４と、固定端２６２から下側の当接端２６３へ向かって延びる第２傾斜部２６５と、を有するようにしてもよい。このばね材２０６は、鉄合金（熱伝導率：５０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、上下対称に形成され、当接端２６３の下端が底壁５ｂと当接している。
この光源装置２０１によれば、ばね材２０６が上下対称に形成されているので、放熱部４及びケース５に上下方向に偏った付勢力が作用することはなく、ばね材２０６に生じる内部応力を低減することができる。
【００４７】
また、第１の実施形態においては、放熱部４に反射板４２が設けられたものを示したが、例えば図９に示すように、ケース３０５の上端側を線状光源部３０３側に折り曲げて反射鏡部３０５ｃとしてもよい。図９の光源装置３０１の線状光源部３０３は、３つのガラス封止ＬＥＤ３０２が実装基板３３１に等間隔で搭載され、１つのガラス封止ＬＥＤ３０２に前後及び左右に３列ずつ並ぶ計９つのＬＥＤ素子が搭載される。放熱部３０４は放熱板３４１からなり、左右一対のばね材２０６がリベット７により放熱板３４１に固定されている。また、底壁５ｂには放熱部３０４へ向かって突出し放熱部３０４と当接する凸部３０５ｄが形成されている。
【００４８】
また、第１の実施形態においては、固定部６２と当接部６３とを接続する正面視直線状の傾斜部６４を有するばね材６を示したが、ばね材６の形状は任意である。例えば、図１０に示すように、固定部４６２と当接部４６３とが湾曲部４６４を有するばね材４０６としてもよい。尚、図１０の光源装置４０１は、線状光源部３０３から発せられる光を光学制御する反射鏡、レンズ等は設けられておらず、各ガラス封止ＬＥＤ３０２から発せられる光は直接的に外部へ放射される。
【００４９】
また、第１の実施形態においては、放熱板４１として銅板を示したが、例えばアルミ板、真鍮板のような他の金属材からなる板材を用いてもよい。また、放熱板４１が矩形状を呈するものを示したが、放熱板４１の形状は任意である。さらに、放熱部４の構成も任意であり、例えば放熱板４１に接続されるフィン等を有していてもよく、要は線状光源部３を端面に搭載する放熱板４１を有していればよい。
【００５０】
また、第１の実施形態においては、実装基板３１として基板本体３２が銅である銅ベース基板を示したが、実装基板は例えばアルミベース基板のように他の金属をベースとした基板であってもよい。さらに、実装基板を、ポリイミドや液晶ポリマーをベースとしたフレキシブル基板とし、ガラス封止ＬＥＤ２と放熱板４１との間に配置してもよい。実装基板として比較的薄いフィルム状の基板を用いる場合、ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６に対応した位置に孔を形成する等により、ガラス封止ＬＥＤ２の放熱パターン２６と放熱板４１とをはんだ等を介して直接接合することが、放熱性の観点から好ましい。ここで、銅やアルミニウムなどの金属ベース基板の絶縁層や、ポリイミドや液晶ポリマーなどの比較的薄いフィルム状の絶縁部は、ガラスエポキシ基板などの板厚が比較的大きい絶縁部に比べると、孔形成のための形状制約が小さい。このため、前記実施形態のように、サイズが比較的小さいガラス封止ＬＥＤの放熱パターンや、幅が比較的狭い実装基板に対応した孔形成をすることができる。
また、各ガラス封止ＬＥＤ２が電気的に直列に接続されるものを示したが、各ガラス封止ＬＥＤ２が並列に接続されるものであってもよい。また、ガラス封止ＬＥＤ２と放熱板４１とが絶縁層２３を介さずに接合されている例を示したが、通電電流等の制約は大きくなるものの、絶縁層やフレキシブル基板を介したものであってもよい。
【００５１】
図１１から図１３は本発明の第２の実施形態を示し、図１１は光源装置の外観斜視図である。
図１１に示すように、光源装置５０１は、複数のガラス封止ＬＥＤ３０２（図１１中不図示）が上面に搭載される線状光源部３０３と、線状光源部３０３の下面に接続され線状光源部３０３から下方向へ延びるフィン部材５４２を有する放熱部５０４と、線状光源部３０３及び放熱部５０４を収容するケース５０５と、を備えている。ケース５０５は、放熱部５０４よりも熱伝導率が小さく、線状光源部３０３及び放熱部５０４と間隔をおいて形成される一対の側壁５０５ａと、各側壁５０５ａの下端を連結する底壁５０５ｂと、底壁５０５ｂに形成され放熱部５０４へ向かって突出し放熱部５０４と当接する凸部５０５ｄと、を有している。さらに、光源装置５０１は、ケース５０５の各側壁５０５ａに固定され線状光源部３０３から発せられる光を光学的に制御するレンズ５０７を備えている。レンズ５０７は、線状光源部３０３及び放熱部５０４と離隔されるとともに、ケース５０５に直接的に固定されている。
【００５２】
図１２は光源装置の正面図である。
図１２に示すように、光源装置５０１は、ケース５０５の側壁５０５ａと放熱部５０４との間に介在する左右一対のばね材５０６を備えている。また、放熱部５０４は、実装基板３３１の下面に図示しないはんだ材を介して接続される左右一対のフィン部材５４２を有している。各フィン部材５４２は、例えばアルミニウムからなり、板面を左右に向けた固定部５４２ａと、固定部５４２ａから左右方向外側へ延びる互いに平行な複数のフィン５４２ｂと、を有する。各フィン部材５４２は、固定部５４２ａの左右内側が互いに当接した状態で、ばね材５０６とともにリベット７により固定される。また、各フィン部材５４２の下端は底壁５０５ｂの凸部５０５ｄと当接している。
【００５３】
ケース５０５は、ガラス封止ＬＥＤ３０２の光がケース５０５から上方へ出射されるように上側が開放されている。底壁５０５ｂの幅方向中央には、各側壁５０５ａとの接続部分よりも各フィン部材５４２の支持部分が上方となるように凸部５０５ｄが形成されている。凸部５０５ｄは、ケース５０５の前後方向にわたって形成され、固定部５４２ａの延在方向に延びる突条をなしている。底壁５０５ｂの凸部５０５ｄは、放熱部５０４と直接接しているので熱が伝わり易いが、底壁５０５ｂの他の部分よりも上方に位置しているので、ケース５０５の外部から直接触れ難い構成となっている。
【００５４】
レンズ５０７は、例えばアクリル樹脂からなり、線状光源部３０３の長手方向に沿って延びるシリンドリカルタイプである。図１２に示すように、レンズ５０７は、線状光源部３０３からの白色光が入射する入射部５７１と、入射部５７１からレンズ５０７内に入射した光を反射する反射面５７２と、レンズ７内の光を外部へ出射する出射面５７３と、ケース５０５の側壁５０５ａと係合する鍔部５７４と、を有する。
【００５５】
入射部５７１は、レンズ５０７の下部にて上方へ凹む凹状を呈し、線状光源部３０３の上方を覆うよう形成される。入射部５７１は、線状光源部３０３の真上に形成され下方へ向かって凸の湾曲面５７１ａと、湾曲面５７１ａの幅方向両端から下方へ延びる一対の平坦面５７１ｂと、を有する。反射面５７２は、レンズ５０７の左右側部に形成され、正面視にて、ガラス封止ＬＥＤ３０２のＬＥＤ素子を焦点とする放物線形状を呈する。鍔部５７４は、反射面５７２の上端に左右方向外側へ突出するよう形成され、ケース５０５の側壁５０５ａの上端側に形成された凹部５０５ｅに嵌め込まれている。出射面５７３は、レンズ５０７の上部にて平坦に形成される。本実施形態においては、レンズ５０７によりケース５０５の上側が塞がれ、レンズ５０７、各側壁５０５ａ及び底壁５０５ｂにより閉断面をなしている。
【００５６】
図１３は図１２のＡ−Ａ断面図である。
図１３に示すように、ばね材５０６は、例えば鉄合金（熱伝導率：５０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）からなり、前後方向へ延び、各フィン５４２ｂの間隙に納まるよう上下方向寸法が設定されている。本実施形態においては、左右一対のばね材５０６が、フィン部材５４２の上下中央に配置されている。尚、ばね材５０６は、上下方向に平行に並んで複数個設置されていてもよい。ばね材５０６は、フィン部材５４２の固定部５４２ａに固定される固定端５６２と、ケース５０５の側壁５０５ａと当接する前後一対の当接端５６３と、固定端５６２の前端及び後端から前後方向外側へ傾斜して左右方向外側へ延びて当接端５６３の下端に接続される一対の傾斜部５６４と、から構成される。ばね材５０６は、一枚の板材を屈曲することにより形成され、フィン部材５４２と側壁５０５ａを互いに離隔する方向へ付勢する。
【００５７】
以上のように構成された光源装置５０１では、ガラス封止ＬＥＤ３０２から発して入射部５７１からレンズ５０７内部へ進入した白色光のうち、レンズ５０７の反射面５７２へ入射するものは当該反射面５７２にて反射して上方へ向かうよう制御される。これにより、左右方向に所定の幅をもった白色光が光源装置５０１から外部へ照射される。
【００５８】
また、各ガラス封止ＬＥＤ３０２の各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は、基板本体を介して放熱部５０４の各フィン部材５４２へ伝達される。各フィン部材５４２へ伝達された熱は、各フィン５４２ｂの表面から空気中に放散される。
【００５９】
このように、本実施形態の光源装置５０１によれば、放熱部５０４が剥き出しとならないようにしつつ、線状光源部３０３の放熱性能を格段に向上させて、線状に配置された複数のガラス封止ＬＥＤ３０２から生じる熱を的確に放散することができる。従って、各ＬＥＤ素子２２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子２２を密集させるなど発熱量が増大する構成をとることができ、各ＬＥＤ素子２２の性能を十分に引き出すことができる。
【００６０】
また、レンズ５０７が線状光源部３０３及び放熱部５０４と離隔されているので、レンズ５０７にガラス封止ＬＥＤ３０２にて生じた熱が直接伝わることはない。また、レンズ５０７が熱伝導率の比較的小さいケース５０５に固定されるので、レンズ５０７に熱が殆ど伝わることはない。従って、ガラス封止ＬＥＤ３０２の発熱に起因するレンズ５０７の変形及び劣化を抑制することができる。
【００６１】
また、ケース５０５の各側壁５０５ａは、線状光源部３０３と間隔をおいて配置されているので、線状光源部３０３から直接的に熱が伝わることはない。さらに、ばね材５０６が、各フィン部材５４２よりも熱伝導率の小さい鉄により形成されていることからも、放熱部５０４から各側壁５０５ａへの熱の伝達が抑制される。従って、ケース５０５の温度上昇を抑制することができ、例えば、ケース５０５を手で直接把持しても安全である。
【００６２】
また、ばね材５０６によりケース５０５の側壁５０５ａと放熱部５０４とが接続されるので、放熱部５０４を側壁５０５ａに対して左右方向について位置決めすることができる。さらに、ばね材５０６が弾性変形することで、各部品の寸法誤差、各部品を組み付ける際の組み付け誤差等を吸収することができ、装置の歩留まりを向上させることができる。さらにまた、各ガラス封止ＬＥＤ３０２にて生じた熱により、放熱部５０４の各部品が熱膨張した際に、ばね材５０６が弾性変形することにより、各部品の内部に生じる応力を緩和することができる。特に、ばね材５０６はケース５０５に対して拘束されず、ばね材５０６に過度の負荷が生じた場合は、ばね材５０６の当接端５６３が側壁５０５ａに対して摺動することができ、過大な応力がばね材５０６をはじめ、放熱部５０４、ケース５０５等に生じることはない。従って、各ガラス封止ＬＥＤ３０２の通電時に生じる各部品の応力を低減して、各部品の変形を抑制することができるし、通電時及び非通電時の繰り返し応力の差を低減して、各部品の信頼性を向上させることができる。
【００６３】
図１４から図１６は本発明の第３の実施形態を示し、図１４は光源装置の縦断面図である。
図１４に示すように、光源装置６０１は、複数のガラス封止ＬＥＤ２が上面に搭載される線状光源部３と、線状光源部３の下面に接続され線状光源部３から下方向へ延びる放熱板４１を有する放熱部６０４と、線状光源部３及び放熱部６０４を収容するケース６０５と、を備えている。本実施形態においては、複数の線状光源部３及び放熱板４１が互いに平行に並べられ、放熱部６０４は各放熱板４１の間に配置され隣接する２つの放熱板４１を連結する放熱ブロック６４３を有している。ケース６０５は、放熱部６０４よりも熱伝導率が小さく、線状光源部３及び放熱部６０４と間隔をおいて形成される４つの側壁６０５ａと、各側壁６０５ａの下端を連結する底壁６０５ｂと、を有している。さらに、光源装置６０１は、ケース６０５の各側壁６０５ａにレンズ保持板６０８を介して固定され各線状光源部６０３から発せられる光を光学的に制御する複数のレンズ５０７を備えている。尚、光源装置６０１のレンズ５０７は、第２の実施形態と入射部５７１の寸法及び長手方向寸法が異なっている。
【００６４】
図１５は光源装置の上面図である。
図１５に示すように、レンズ保持板６０８がケース６０５の上面を閉塞し、レンズ保持板６０８の保持孔６０８ａに各レンズ５０７が保持されている。
【００６５】
図１６は、レンズ保持板及びレンズを省略した光源装置の上面図である。
図１６に示すように、光源装置６０１の各線状光源部３は、５つのガラス封止ＬＥＤ２が等間隔で搭載され、第１の実施形態の線状光源部３よりも長手方向に短く形成される。本実施形態においては、３つの線状光源部３及び放熱板４１が備えられ、隣接する放熱板４１は上面視四角形状の放熱ブロック６４３により連結される。尚、光源装置６０１の各放熱板４１は、左右方向外側の線状光源部３と接続されるものについては当該線状光源部３と長手方向寸法が等しく、中央の線状光源部３と接続されるものについては当該線状光源部３よりも長手方向に長く形成されている。
【００６６】
放熱ブロック６４３は、アルミニウムからなり、上下に貫通する複数の放熱孔６４３ａを有する。本実施形態においては、各放熱孔６４３ａは、線状光源部３の幅方向に延び、線状光源部３の長手方向に並んで形成されている。放熱ブロック６４３は、線状光源部３と長手方向寸法について等しく、長手方向端面が左右方向外側の放熱板４１と面一となっている。
【００６７】
図１６に示すように、光源装置６０１は、ケース６０５の各側壁６０５ａと放熱部６０４との間に介在するばね材６０６，６０９を備えている。
ケース６０５の左右の側壁６０５ａと当接する２つのばね材６０６は、鉄からなり、左右方向外側の放熱板４１の長手方向中央にビス６０７により固定される。このばね材６０６は、放熱板４１の側面に固定される固定端６６２と、ケース６０５の側壁６０５ａと当接する一対の当接端６６３と、固定端６６２及び当接端６６３を接続する一対の傾斜部６６４と、から構成される。ばね材６０６は、一枚の板材を屈曲することにより形成され、放熱部６０４と側壁６０５ａを互いに離隔する方向へ付勢する。
【００６８】
ケース６０５の前後の側壁６０５ａと当接する４つのばね材６０９は、鉄からなり、左右中央の放熱板４１の長手方向端部にビス６０７により固定される。本実施形態においては、放熱板４１の長手方向端部に、左右対称の２つのばね材６０９がそれぞれ取り付けられる。このばね材６０９は、放熱板４１の側面に固定される固定端６９２と、ケース６０５の側壁６０５ａと当接する当接端６９３と、固定端６９２及び当接端６９３を接続する湾曲部６９４と、から構成される。ばね材６０９は、一枚の板材を屈曲することにより形成され、放熱部６０４と側壁６０５ａを互いに離隔する方向へ付勢する。
【００６９】
以上のように構成された光源装置６０１では、互いに平行な線状光源部３及びレンズ５０７が複数並んでいることから、左右方向に所定の幅をもった互いに平行な複数の白色光が光源装置６０１から外部へ照射される。
【００７０】
また、各ガラス封止ＬＥＤ２の各ＬＥＤ素子２２にて生じた熱は、基板本体を介して放熱部６０４の放熱板４１及び放熱ブロック６４３へ伝達される。放熱板４１及び放熱ブロック６４３へ伝達された熱は、放熱板４１及び放熱ブロック６４３の表面から空気中に放散される。このとき、放熱ブロック６４３の放熱孔６４３ａは、上方及び下方が開放されているため上下方向に空気が流通しやすい。これにより、放熱孔６４３ａ内の空気が放熱ブロック６４３との熱交換により加熱されると、加熱された空気が上昇して放熱孔６４３ａから上方へ流出し、比較的低い温度の空気が下方から放熱孔６４３ａに流入する。
【００７１】
このように、本実施形態の光源装置６０１によれば、放熱部６０４が剥き出しとならないようにしつつ、線状光源部３の放熱性能を格段に向上させて、線状に配置された複数のガラス封止ＬＥＤ２から生じる熱を的確に放散することができる。従って、各ＬＥＤ素子２２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子２２を密集させるなど発熱量が増大する構成をとることができ、各ＬＥＤ素子２２の性能を十分に引き出すことができる。
【００７２】
また、ばね材６０６，６０９によりケース６０５の側壁６０５ａと放熱部６０４とが接続されるので、放熱部６０４を側壁６０５ａに対して前後方向及び左右方向について位置決めすることができる。さらに、ばね材６０６が弾性変形することで、各部品の寸法誤差、各部品を組み付ける際の組み付け誤差等を吸収することができ、装置の歩留まりを向上させることができる。さらにまた、各ガラス封止ＬＥＤ２にて生じた熱により、放熱部６０４の各部品が熱膨張した際に、ばね材６０６，６０９が弾性変形することにより、各部品の内部に生じる応力を緩和することができる。特に、ばね材６０６，６０９はケース６０５に対して拘束されず、ばね材６０６，６０９に過度の負荷が生じた場合は、ばね材６０６，６０９の当接端６６３，６９３が側壁６０５ａに対して摺動することができ、過大な応力がばね材６０６，６０９をはじめ、放熱部６０４、ケース６０５等に生じることはない。従って、各ガラス封止ＬＥＤ２の通電時に生じる各部品の応力を低減して、各部品の変形を抑制することができるし、通電時及び非通電時の繰り返し応力の差を低減して、各部品の信頼性を向上させることができる。
【００７３】
図１７及び図１８は本発明の第４の実施形態を示し、図１７は光源装置の断面図である。
【００７４】
図１７に示すように、光源装置７０１は、内周に雌ねじが形成されたねじ穴７２１を有する放熱部としての放熱体７０２と、この雌ねじと螺合する雄ねじが外周に形成されたねじ部７３１を有する実装部材７０３と、実装部材７０３の実装部７３２に実装されガラス封止ＬＥＤ２を有する光源部７０４と、光源部７０４から放射した光を光学制御する光学制御部７０５と、光源部７０４及び放熱体７０２と間隔をおいて形成された側壁７０７ａを有するケース７０７と、ケース７０７の外壁と放熱体７０２との間に介在するばね材７０８と、を備えている。
【００７５】
放熱体２は、例えばアルミニウムからなり、円板状に形成された本体７２０と、本体７２０の中央に形成された平面視円形のねじ穴７２１と、を有している。本体７２０の下面には、全面的に、下方へ延び延び互い平行な複数のフィン７２３が形成される。
【００７６】
実装部材７０３は、ねじ部７３１の軸方向一端（図１７中下端）から径方向外側へ延びる鍔部７３２を有している。鍔部７３２は、ねじ部７３１の周方向にわたって形成され、放熱体７０２の本体７２０の下面と接触する。
【００７７】
図１７に示すように、実装部材７０３は、ねじ部７３１の上面から上方へ突出し、ねじ部７３１よりも径方向に小さく形成される実装部７３３を有している。実装部７３３は、上面視にて正六角形を呈し、６つの側面７３３ａにそれぞれ光源部７０４が搭載される。実装部７３３の上面は、平坦に形成され、後述するカバー部材７０６が固定される。実装部７３３の上面には、カバー部材７０６を固定するための雌ねじ７３４が形成される。
【００７８】
光源部７０４は、実装部７３３にはんだ材（図示せず）を介して接続される実装基板７４１と、実装基板７４１の表面に搭載されるガラス封止ＬＥＤ３０２と、を有している。実装基板７４１は、金属からなる基板本体と、基板本体上に形成され樹脂からなる絶縁層と、絶縁層上に形成され金属からなる回路パターンと、回路パターン上に形成され樹脂からなるレジスト層と、を有している。
【００７９】
図１８は光源装置の上面図である。
図１８に示すように、光学制御部７０５は、ガラス封止ＬＥＤ３０２から放射された光を、径方向（図中水平方向）の光とするための光学制御部材７５１と、光学制御部材７５１から入射した光を装置外部へ向かう軸方向（本実施形態においては上方向）の光とするための導光板７５２と、を有する。光学制御部材７５１は各ガラス封止ＬＥＤ３０２の径方向外側に配置され、導光板７５２は光学制御部材７５１の径方向外側に配置される。光学制御部材７５１及び導光板７５２は、実装部材７０３のねじ部７３１とカバー部材７０６とで挟み込むことにより固定されている。
【００８０】
光学制御部材７５１は、例えばアクリル樹脂からなり、実装部材７０３の実装部７３３を平面視にて包囲する。光学制御部材７５１は、ガラス封止ＬＥＤ３０２と接続される入射部７５１ａと、光学制御部材７５１内に入射した光を反射する反射面７５１ｂと、光学制御部材７５１内の光を外部へ出射する出射面７５１ｃと、を有する。入射部７５１ａは、各ガラス封止ＬＥＤ３０２を受容する形状をなし、各ガラス封止ＬＥＤ３０２から放射される光が入射する。反射面７５１ｂは、光学制御部材７５１の上下方向側部に形成され、縦断面において、ガラス封止ＬＥＤ３０２のＬＥＤ素子を焦点とする放物線形状を呈する。出射面７５１ｃは、縦断面において実装部７３３の側面７３３ａと平行に形成される。本実施形態においては、光学制御部材７５１は、６つの各ガラス封止ＬＥＤ３０２に対応して周方向に６つに分割して形成される。光学制御部材７５１の６つの分割体は、平面視にて径方向外側へ向かって拡がる台形状を呈し、下底が出射面７５１ｃをなしている。すなわち、光学制御部材７５１の出射面７５１ｃは、平面視にて正六角形状となっている。
【００８１】
導光板７５２は、例えばアクリル樹脂からなり、平面視にて光学制御部材７５１を包囲するよう形成される。導光板７５２は、光学制御部材７５１と接続される入射面７５２ａと、導光板７５２内に入射した光を反射する反射面７５２ｂと、導光板７５２内の光を外部へ出射する出射面７５２ｃと、を有する。入射面７５２ａは、光学制御部材７５１の出射面７５１ｃと同形状をなし、光学制御部材７５１から出射される光が入射する。反射面７５２ｂは導光板７５２の一方の面に階段状に形成され、出射面７５２ｃは導光板７５２の他方の面に平坦に形成される。導光板７５２は、径方向外側へ向かって薄くなるよう形成される。
【００８２】
反射面７５２ｂは、出射面７５２ｃと平行な平行領域７５２ｄと、平行領域７５２ｄに対して所定の角度だけ傾斜する傾斜領域７５２ｅと、を径方向について交互に有している。平行領域７５２ｄ及び傾斜領域７５２ｅは、それぞれ平面視にてリング状に形成される。各傾斜領域７５２ｅは、径方向に対して４５°だけ傾斜し、入射面７５２ａから入射した径方向の光を、出射面７５２ｃへ向かう軸方向の光となるよう反射する。各傾斜領域７５２ｅは、互いに径方向寸法が同じであり、互いに径方向に等間隔で形成されている。尚、各傾斜領域７５２ｅの傾斜角度、径方向寸法及び間隔は、光源装置７０１の仕様に応じて適宜変更することができる。径方向について最も内側の平行領域７５２ｄは放熱体７０２の本体７２０と当接し、当該平行領域７５２ｄを除いては、反射面７５２ｂは本体７２０と離隔して形成される。すなわち、反射面７５２ｄと放熱体７０２の本体７２０との間には中空部Ｓが形成されている。
【００８３】
カバー部材７０６は、例えばアルミニウムからなり、円板状に形成され、ねじ７６１により実装部材７０３に固定される。本実施形態においては、光源部７０４から出射した光は、放熱体７０２及びカバー部材７０６の間を通じて外部へ照射される。カバー部材７０６は、例えばアルミニウムからなり、平面視中央にねじ７６１が挿通するねじ孔７６２が形成される。カバー部材７６は、光学制御部材７５１の径方向外側端部と導光板７５２の径方向内側端部とに当接する。
【００８４】
ケース７０７は、円筒形状の側壁７０７ａと、側壁７０７ａの端部から径方向へ延びるフランジ７０７ｂと、を有する。ケース７０７は、ステンレス鋼のような放熱部７０４よりも熱伝導率の低い材料からなる。
【００８５】
また、ばね材７０８は、例えば鉄からなり、周方向へ延び、放熱体７０２の本体７２０とケース７０７の側壁７０７ａとの間に介装されている。本実施形態においては、３つのばね材７０８が周方向に等間隔で配置されている。ばね材７０８は、放熱体７０２の本体７２０にビス７０９により固定される固定端７８２と、ケース７０７の側壁７０７ａと当接する周方向一対の当接端７８３と、固定端７８２の周方向両端から径方向外側へ傾斜して周方向外側へ延びて当接端７８３に接続される一対の傾斜部７８４と、から構成される。ばね材７０８は、一枚の板材を屈曲することにより形成され、本体７２０と側壁７０７ａを互いに離隔する方向へ付勢する。
【００８６】
以上のように構成された光源装置７０１では、ガラス封止ＬＥＤ３０２から発して入射部７５１ａから光学制御部材７５１内部へ進入した白色光のうち、光学制御部材７５１の反射面７５１ｂへ入射するものは当該反射面７５１ａにて反射して出射面７５１ｃへ向かうよう制御される。これにより、各ガラス封止ＬＥＤ３０２から発せられた光の殆どが出射面７５１ｃへ向かうこととなる。
【００８７】
光学制御部材７５１の出射面７５１ｃへ入射した光は、入射面７５２ａから出斜面７５２ｃに平行な光として導光板７５２内部へ進入する。導光板７５２内部へ進入した光は、反射面７５２ｂの各傾斜領域７５２ｄへ入射すると当該傾斜領域７５２ｄにて反射し、出射面７５２ｃに垂直に入射して出射面７５２ｃから外部へ放射される。本実施形態においては、各傾斜領域７５２ｄがリング状であることから、平面視にて同心円の複数のリング状の発光が視認されることとなる。
【００８８】
また、導光板７５２の反射面７５２ｂと放熱体７０２の本体７２０との間には中空部Ｓが形成され、中空部Ｓは導光板７５２より低い屈折率の空気（屈折率：１．０）で満たされているので、反射面７５２ｂにおいては全反射の条件が成立し、導光板７５２へ入射するほぼ全ての光が出斜面７５２ｃから取り出される。尚、反射面７５２ｂから中空部Ｓの領域へ漏れた光については、放熱体７２０の表面で反射した後、導光板７５２に再入射する。
【００８９】
また、各ガラス封止ＬＥＤ３０２の各ＬＥＤ素子にて生じた熱は、実装基板７４１を介して実装部材７０３の実装部７３３へ伝達される。実装部７３３へ伝達された熱は、ねじ部７３１及び鍔部７３２を介して放熱体７０２へと伝達されて、放熱体７０２の表面から空気中に放散される。本実施形態においては、放熱体７０２は複数のフィン７２３を有していることから、空気との接触面積が大きく、高い放熱性能を得ることができる。また、実装部７３３へ伝達された熱は、カバー部材７０６にも伝達され、カバー部材７０６の表面からも空気中に放散される。
【００９０】
本実施形態においては、ねじ部７３１が実装部７３３よりも大径に形成されているので、光源部７０４にて生じた熱をねじ部７３１へ的確に伝達することができる。さらに、ねじ部７３１と放熱体７０２との接触面積も大きくなり、螺合部分を通じた放熱体７０２への熱伝達も的確に行うことができる。また、ねじ部７３１の軸方向一端に鍔部７３２が設けられ、鍔部７３２が放熱体７０２と面接触していることから、鍔部７３２を通じて放熱体７０２へも熱伝達を行うことができる。
【００９１】
このように、本実施形態の光源装置７０１によれば、光源部７０４の放熱性能を格段に向上させて、複数のガラス封止ＬＥＤ３０２から生じる熱を的確に放散することができる。従って、各ＬＥＤ素子の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子を密集させるなど発熱量が増大する構成をとることができ、各ＬＥＤ素子の性能を十分に引き出すことができる。
【００９２】
また、ケース７０７の各側壁７０７ａは光源部７０４及び放熱体７０２と間隔をおいて配置されているので、光源部７０４から直接的に熱が伝わることはない。従って、ケース７０７の温度上昇を抑制することができ、例えば、ケース７０７を手で直接把持しても安全である。
【００９３】
また、ばね材７０８によりケース７０７の側壁７０７ａと放熱体７０２とが接続されるので、放熱体７０２を側壁７０７ａに対して径方向について位置決めすることができる。さらに、ばね材７０８が弾性変形することで、各部品の寸法誤差、各部品を組み付ける際の組み付け誤差等を吸収することができ、装置の歩留まりを向上させることができる。さらにまた、各ガラス封止ＬＥＤ３０２にて生じた熱により、放熱体７０２が熱膨張した際に、ばね材７０８が弾性変形することにより、各部品の内部に生じる応力を緩和することができる。特に、ばね材７０８はケース７０７に対して拘束されず、ばね材７０８に過度の負荷が生じた場合は、ばね材７０８の当接端７８３が側壁７０７ａに対して摺動することができ、過大な応力がばね材７０８をはじめ、放熱体７０２、ケース７０７等に生じることはない。従って、各ガラス封止ＬＥＤ３０２の通電時に生じる各部品の応力を低減して、各部品の変形を抑制することができるし、通電時及び非通電時の繰り返し応力の差を低減して、各部品の信頼性を向上させることができる。
【００９４】
尚、第１から第３の実施形態においては実装基板３１，３３１の厚さ方向を上下方向、長手方向を前後方向、幅方向を左右方向として説明し、第４の実施形態においては導光板７５２からの光の出射方向を上方向として説明しているが、
光源装置１，５０１，６０１，７０１は任意の姿勢で使用することができ、例えば下方向、水平方向等に光を出射する姿勢としてもよいことは勿論である。
【００９５】
また、前記各実施形態においては、ケース５，５０５，６０５，７０７としてステンレス鋼を用いたものを示したが、例えば樹脂材を用いてもよく、ケース５，５０５，６０５，７０７の材質は任意である。
【００９６】
また、第２及び第３の実施形態においても、実装基板３３１，７４１として基板本体が銅である銅ベース基板を示したが、実装基板は例えばアルミベース基板のように他の金属をベースとした基板であってもよい。さらに、実装基板を、ポリイミドや液晶ポリマーをベースとしたフレキシブル基板とし、ガラス封止ＬＥＤと放熱部との間に配置してもよい。
【００９７】
また、前記各実施形態においては、ガラス封止ＬＥＤ２，３０２から白色光が発せられるものを示したが、例えば、ガラス封止部２３に蛍光体２３ａが含まれない構成として、ガラス封止ＬＥＤから青色光が発せられるようにしてもよい。また、ＬＥＤ素子２２をフリップチップ型としたものを示したが、フェイスアップ型としてもよい。さらに、１つのガラス封止ＬＥＤ２，３０２に搭載されるＬＥＤ素子２２の個数、ＬＥＤ素子２２の配置状態は任意である。さらにまた、ＬＥＤ素子２２は、成長基板として例えばサファイア基板を用いたものであってもよいし、窒化物半導体層を形成した後に成長基板を除去したものであってもよい。このように、ガラス封止ＬＥＤの細部構成、発光色等については適宜に変更が可能である。さらにまた、ガラス封止のＬＥＤより信頼性等が劣るものの、樹脂封止のＬＥＤを用いてもよい。
【００９８】
また、前記各実施形態においては、ばね材が板状に形成されるものを示したが、ばね材は例えばコイルばね、皿ばね等を用いてもよいことは勿論である。また、ばね材として、放熱部に固定されケースに摺接するものを示したが、ケースに固定され放熱部に摺接するようにしても前記各実施形態と同様の作用効果を得ることができる。さらに、ばね材が放熱部とケースの両方に固定されるようにしてもよいし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す光源装置の外観斜視図である。
【図２】光源装置の分解斜視図である。
【図３】線状光源部の外観斜視図である。
【図４】線状光源部の縦断面図である。
【図５】実装基板の上面図である。
【図６】光源装置の正面図である。
【図７】変形例を示す光源装置の正面図である。
【図８】変形例を示す光源装置の正面図である。
【図９】変形例を示す光源装置の正面図である。
【図１０】変形例を示す光源装置の正面図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態を示す光源装置の外観斜視図である。
【図１２】光源装置の正面図である。
【図１３】図１２のＡ−Ａ断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態を示す光源装置の縦断面図である。
【図１５】光源装置の上面図である。
【図１６】レンズ保持板及びレンズを省略した光源装置の上面図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態を示す光源装置の断面図である。
【図１８】光源装置の上面図である。
【符号の説明】
【０１００】
１      光源装置
２      ガラス封止ＬＥＤ
３      線状光源部
４      放熱部
５      ケース
６      ばね材
１０１  光源装置
１０６  ばね材
２０１  光源装置
２０６  ばね材
３０１  光源装置
３０２  ガラス封止ＬＥＤ
３０３  線状光源部
３０４  放熱部
３０５  ケース
４０１  光源装置
４０６  ばね材
５０１  光源装置
５０４  放熱部
５０５  ケース
５０６  ばね材
６０１  光源装置
６０４  放熱部
６０５  ケース
６０６  ばね材
６０９  ばね材
７０１  光源装置
７０２  放熱体
７０４  光源部
７０７  ケース
７０８  ばね材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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