JP2012253283A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板を片持ち状態でしか取り付けできない制約がある場合でも、基板の取り付け強度を向上させたＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ発光部４０ａ及びＬＥＤ発光部４０ａから延びるリードピン４０ｄを有するＬＥＤ４０と、ＬＥＤ４０を配線するための導電性部材からなる配線部４１ｂが表面の一部に形成された基板４１と、ＬＥＤ４０が実装された基板４１を取り付けるための固定支持部４２とを備え、配線部４１ｂが固定支持部４２から離間するように基板４１の一端４１ｃ側を片持ち状態で固定支持部４２の基板取付面４３ａに取り付けるとともに、固定支持部４２のうち基板４１を取り付けた部位である基板取付面４３ａ以外の部位（挟持面４３ｂ１及び凹部４４ａ１）にリードピン４０ｄを引き延ばして固定した。
【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤを実装した基板と、この基板を取り付けるための筐体等の固定支持部とを備えたＬＥＤ照明装置に関する。

従来から、通電により発光するＬＥＤ（発光ダイオード）を用いたＬＥＤ照明装置が、電光掲示板といった発光ディスプレイ装置、白熱電球や蛍光灯等の光源に代わる照明器具など、種々の用途に対して適用されている。このようなＬＥＤ照明装置は、例えば特許文献１及び２に例示されるように、絶縁性板状部及びこの絶縁性板状部の一部を被覆する導電性材料からなる配線部（配線パターン）を含む基板に複数のＬＥＤを実装し、その基板を筐体等の固定支持部に取り付けて構成されるのが通例である。基板の固定支持部への取り付けは、特許文献２に開示されるように、矩形状の基板の両端部（隅部）をネジ等の止着具で固定することにより、基板を両持ち状態で固定支持部に取り付けることが多い。

特開２００１−２８４６５２号公報 特開２００１−２８４６５９号公報

ところで、光源部及び光センサを備え、光源部から計測対象物に向けて投光し、その反射光を光センサで検出する光学的な検出装置を構成するにあたり、上記ＬＥＤ照明装置を光源部とする場合において、装置の省スペース化を図るために、基板の配線部を絶縁する部材を省略することが一つの有効な手段として考えられる。具体的に、固定支持部が金属等の導電性部材の場合には、配線部の短絡を避けるために、基板のうちＬＥＤを実装した部位を含む配線部が固定支持部から離間するように基板の一端部を片持ち状態で固定支持部に取り付けることが考えられる。

しかしながら、このように基板を片持ち状態で取り付けると、特許文献２のように基板を両持ち状態で取り付ける場合に比べて基板の取り付け強度が低減してしまう。特に、外部から振動が加わる場合には、基板が揺れて適切な方向に投光できないおそれがある。

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、基板を片持ち状態でしか取り付けできない制約がある場合でも、基板の取り付け強度を向上させたＬＥＤ照明装置を提供することである。

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

すなわち、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ発光部及び当該ＬＥＤ発光部から延びるリードピンを有するＬＥＤと、前記ＬＥＤを配線するための導電性部材からなる配線部が表面の一部に形成された基板と、前記ＬＥＤが実装された前記基板を取り付けるための固定支持部とを備えたＬＥＤ照明装置であって、前記配線部が前記固定支持部から離間するように前記基板の一端側を片持ち状態で前記固定支持部に取り付けるとともに、前記固定支持部のうち前記基板を取り付けた部位以外の部位に前記リードピンを引き延ばして固定したことを特徴とする。

このように、基板の配線部が固定支持部から離間するように基板の一端側を片持ち状態で固定支持部に取り付けるとともに、固定支持部のうち基板を取り付けた部位以外の部位にリードピンを引き延ばして固定しているので、例えば基板を片持ち状態でしか取り付けできない制約がある場合でも、リードピンに支え棒の役割を持たせて、基板の取り付け強度を向上させることが可能となる。

特に、真空環境又は低圧力環境では、ＬＥＤの熱を放熱する放熱手段として代表的なヒートシンクの効果が期待できず、別の有効な放熱手段が必要となる。本発明では、通常であれば基板への実装後に切断してしまうＬＥＤのリードピンを引き延ばして固定支持部に固定しているので、例えばリードピン及び固定支持部を介して真空環境外に伝熱することで有効な放熱手段を容易に構成でき、ＬＥＤの有効な放熱を実現することが可能となる。

リードピンの固定を簡易な構成で実現するとともに、組立作業の容易化及び放熱効率の向上を追求するためには、前記固定支持部は、第一の金属部材及び第二の金属部材を有し、これら第一及び第二の金属部材で前記リードピンを挟持して固定するように構成され、前記両金属部材と前記リードピンとの間に熱伝導性及び絶縁性を有する介在部材を設けていることが好ましい。

本発明は、以上説明したように、例えば基板を片持ち状態でしか取り付けできない制約がある場合でも、固定支持部のうち基板を取り付けた部位以外の部位にリードピンを引き延ばして固定しているので、リードピンに支え棒の役割を持たせて、基板の取り付け強度を向上させることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置及びこれが適用される粉体供給装置を模試的に示す構成図。 トラフの構造を模式的に示す図。 ＬＥＤ照明装置を模式的に示す構成図。

以下、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ照明装置４を、図面を参照して説明する。

ＬＥＤ照明装置４は、図１に示すように、ＬＥＤ（発光ダイオード）４０を有し、ＬＥＤ４０に通電することによりＬＥＤ４０を発光させて、所定（所望）の方向に投光する装置である。

本実施形態のＬＥＤ照明装置４は、図１に示すように、粉体供給装置ＤＤに適用されている。この粉体供給装置ＤＤは、図１及び図２に示すように、供給対象物としての粉体ｐｗを貯蔵するためのホッパ１と、ホッパ１から重力により粉体ｐｗの供給を受けて粉体ｐｗを搬送するためのトラフ２と、トラフ２に振動を加振する加振手段としての電磁駆動部３とを備え、加振手段たる電磁駆動部３でトラフ２を振動させることにより、トラフ２の搬送面２０上にある粉体ｐｗを所定の搬送方向Ｘに沿って移動させ、トラフ２の下流端２ａから落下させて供給先に供給する。

また、粉体供給装置ＤＤは、単位時間あたりに所望量の粉体ｐｗを供給すべく、トラフ２の下流端２ａから落下する粉体ｐｗに対して投光するＬＥＤ照明装置４と、ＬＥＤ照明装置４から照射され粉体ｐｗで反射した光を受光するフォトダイオード等を用いた光センサ５０と、光センサ５０の受光量に基づき下流端２ａから落下した粉体ｐｗの量を検出する流量検出部５１と、流量検出部５１で検出した流量に応じた粉体ｐｗの供給速度が得られるように電磁駆動部３（加振手段）で加振する振動を制御する振動制御部５２とを有する。

さらに、粉体供給装置ＤＤは、例えば粉体ｐｗが空気中の酸素によって酸化してしまう場合において、その粉体ｐｗの酸化を防止するために、少なくともホッパ１、トラフ２及びＬＥＤ照明装置４を収容する収容容器６が設けられている。この収容容器６は、図１に示すように、収容容器６内の収納空間ＳＰを真空環境又は減圧環境にするための真空ポンプ６２と、収容容器６内を窒素などの不活性ガスでパージするためのパージユニット６３とを接続可能に構成されている。本実施形態では、収容容器６内は、窒素パージを行い且つ減圧して、窒素などの不活性ガスを充填した減圧環境に設定されている。その真空度としての圧力は、８〜１０torr（トール）に設定されている。

流量検出部５１は、図１に示すように、収容容器６外に設けられた、図示しないＣＰＵ、メモリ及びインターフェイスを具備するマイクロコンピュータユニットにより構成される制御部Ｃｏ（コントローラともいう）で実現されるもので、粉体ｐｗの供給量と受光量との関係がほぼリニアな関係であることを利用して、光センサ５０で検出された単位時間あたりの受光量に基づき下流端２ａから落下した粉体ｐｗの量を検出する。なお、粉体ｐｗの供給量と受光量との関係はほぼリニアな関係であるが、圧力に応じてその勾配が変化する。振動制御部５２も同様に制御部Ｃｏで実現される。

トラフ２は、図２に示すように、平面視ほぼ矩形状をなすと共に、その長手方向に直交する横断面が上向きコの字状をなしており、その長手方向の一方向を所定の搬送方向Ｘとして、所定の搬送方向Ｘに沿って粉体ｐｗを搬送するための搬送面２０が設定されている。トラフ２は、図１に示すように、支持手段８によってベース８０に対して可動に支持されており、トラフ２、電磁駆動部３及び支持手段８によって粉体ｐｗを振動で供給するリニアフィーダＬＦが構成されている。なお、図１に示すように、トラフ２の下流端２ａの下方には、落下した粉体ｐｗを受けて供給先に案内するための漏斗状をなす回収部７が設けられている。図１及び図２に示すように、搬送面２０のうちホッパ１から粉体ｐｗが供給される部位の下流側Ｘ１には、所定の搬送方向Ｘに直交する方向に沿って搬送面２０から起立する突状をなし、ホッパ１から供給されトラフ２の振動によって下流端２ａに向かおうとする粉体ｐｗの一部を塞き止める堰部９が設けられている。

ＬＥＤ照明装置４及び光センサ５０は、図１に示すように、トラフ２の下方に位置するようにブラケット８１等を介してベース８０に取り付けられている。ＬＥＤ照明装置４による光の投光方向は、斜め上を向くように設定されており、投光先には、光の反射を防止するための反射防止板７１が鉛直方向に延びて上記回収部７を足場として設けられている。なお、反射防止板７１は、回収部７の役割も担っている。

ＬＥＤ照明装置４は、図３に示すように、通電により発光するＬＥＤ４０と、このＬＥＤ４０を実装した基板４１と、基板４１を取り付けるための固定支持部４２と、ＬＥＤ４０を駆動するための図示しない駆動回路とを有する。ＬＥＤ照明装置４は、図３に示すように、粉体ｐｗが、搬送面２０の下流端２ａのいずれの部位から落下しても、光の照射を可能とするために、ＬＥＤ４０をトラフ２の幅方向Ｚ（搬送方向Ｘに直交する方向）に沿って複数配置している。これに合わせて光センサ５０もトラフ２の幅方向Ｚに沿って複数配置してある。これら複数の光センサ５０・５０は、受光漏れを無くすべく、各々の受光面の一部を鉛直方向Ｙに重合させて、トラフ２の幅方向Ｚに沿って千鳥状に配置している。

具体的には、ＬＥＤ４０は、図３（ｃ）に模式的に示すように、ＬＥＤ発光部４０ａを筒状金属ケース４０ｂ及びレンズ４０ｃで封止した所謂キャンタイプＬＥＤと呼ばれるもので、内部のＬＥＤ発光部４０ａから対をなす金属線のリードピン４０ｄ・４０ｄが延びており、リード部とも呼ばれるリードピン４０ｄ・４０ｄがＬＥＤ発光部４０ａのアノードＡｎ及びカソードＣａにそれぞれ接続されている一般的なものである。本実施形態では、ＬＥＤ４０を設置する環境が真空環境であるため信頼性の高いキャンタイプＬＥＤを用いているが、過酷な環境でなければ、用途に応じて、ＬＥＤ発光部を樹脂で封止した所謂モールドタイプＬＥＤを選択してもよい。なお、本実施形態では、アノードＡｎと筒状金属ケース４０ｂが導通して、両者は電気的に接続され且つ熱伝導可能に接続されている。

基板４１は、図３（ｂ）に示すように、ガラスエポキシ基板等を用いた絶縁性板状部４１ａと、この絶縁性板状部４１ａの一部を被覆する導電性部材で形成された配線部４１ｂ（配線パターンや電極パターンとも呼ばれる）とを含む所謂プリント基板である。配線部４１ｂはエッチングにより形成される。すなわち、基板４１は、ＬＥＤを配置するための導電性部材からなる配線部４１ｂが表面の一部に形成されたものとも言える。本実施形態の基板４１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、複数のＬＥＤ４０をトラフ２の幅方向Ｚに沿って配置すべく、トラフ２の幅方向Ｚに沿って長尺な略矩形状をなしている。基板４１は、短手方向のいずれか一方側の一端４１ｃ側に、基板４１を取り付けるための取付孔４１ｈが二箇所形成されている共に、短手方向の他方側である他端４１ｄ側に配線部４１ｂが形成され、この他端４１ｄ側に複数のＬＥＤ４０が長手方向（トラフ２の幅方向Ｚ）に沿った一列を形成するように配置されている。ＬＥＤ４０のリードピン４０ｄ・４０ｄは、ＬＥＤ４０が基板４１に実装された状態で基板４１に形成されたスルーホールを介して実装面ｆの裏面ｂから延び出ている。

固定支持部４２は、図３（ｂ）に示すように、基板４１を取り付けるための土台となるもので、板状の第一の金属部材４３及び第二の金属部材４４を少なくとも有する。固定支持部４２は、広義には上記ブラケット８１を含むとも言える。第一の金属部材４３は、アルミ製で、その板面が水平方向に沿う姿勢で基端側（搬送方向Ｘ上流側）が図示しないブラケットに取り付けられており、その先端部に基板４１を傾斜させた姿勢で取り付けるためのテーパ面たる基板取付面４３ａが形成されている。この基板取付面４３ａには、基板４１の取付孔４１ｈに対応する位置にネジ穴４３ｈが形成されており、基板４１と第一の金属部材４３とは、取付孔４１ｈ及びネジ穴４３ｈを介してネジ等の止着具ｖｏで固定される。そして、基板４１は、ＬＥＤ４０の投光方向が斜め上を向く姿勢で且つ配線部４１ｂが固定支持部４２たる第一の金属部材４３から離間するように基板４１の一端４１ｃ側を片持ち状態で第一の金属部材４３に取り付けられている。基板４１が第一の金属部材４３に取り付けられた状態では、ＬＥＤ４０の本体部分が第一の金属部材４３（固定支持部４２）から離間した状態となる。

一方、第二の金属部材４４は、上記光センサ５０を実装した受光センサ用基板５３等を取り付けるための土台となるアルミ製で、その板面が鉛直方向Ｙに沿う姿勢で第一の金属部材４３に固定される。具体的には、第二の金属部材４４は、その底部４４ａを第一の金属部材４３の上面４３ｂに突き合わせた状態で、底部４４ａと第一の金属部材４３とをネジ等の止着具ｖｏを用いて固定されている。第二の金属部材４４の底部４４ａには、ＬＥＤ４０のリードピン４０ｄの円柱形状に対応する部分円柱形状の凹部４４ａ１が形成されており、この凹部４４ａ１と第一の金属部材４３の上面４３ｂのうち基板４１を取り付けた基板取付面４３ａ以外の部位（挟持面４３ｂ１）とで、基板４１の裏面ｂから引き延ばしたリードピン４０ｄを挟持するように構成している。両金属部材４３・４４（凹部４４ａ１及び挟持面４３ｂ１）とリードピン４０ｄとの間には、熱伝導性及び絶縁性を有するシート状の介在部材４５を設けている。この介在部材４５は、第一の金属部材４３及び第二の金属部材４４の挟持によって弾性反発力を蓄積した状態（押し潰された状態）で、両金属部材４３・４４及びリードピン４０ｄに面接触している。

なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ４０の上方には、周囲の光量を検出するための周囲光センサ５４が設けられていると共に、ＬＥＤ４０から照射された光を斜め上方に導くための光路４０Ｘが、第三の金属部材４６の光路形成面４６ａと第四の金属部材４７の光路形成面４７ａとが対向することにより形成されている。

以上のように、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ発光部４０ａ及びＬＥＤ発光部４０ａから延びるリードピン４０ｄを有するＬＥＤ４０と、ＬＥＤ４０を配線するための導電性部材からなる配線部４１ｂが表面の一部に形成された基板４１と、ＬＥＤ４０が実装された基板４１を取り付けるための固定支持部４２とを備えたＬＥＤ照明装置４であって、配線部４１ｂが固定支持部４２から離間するように基板４１の一端４１ｃ側を片持ち状態で固定支持部４２に取り付けるとともに、固定支持部４２のうち基板４１を取り付けた部位（基板取付面４３ａ）以外の部位（挟持面４３ｂ１及び凹部４４ａ１）にリードピン４０ｄを引き延ばして固定している。

このように、基板４１の配線部４１ｂが固定支持部４２から離間するように基板４１の一端４１ｃ側を片持ち状態で固定支持部４２に取り付けるとともに、固定支持部４２のうち基板４１を取り付けた部位（基板取付面４３ａ）以外の部位（挟持面４３ｂ１及び凹部４４ａ１）にリードピン４０ｄを引き延ばして固定しているので、例えば基板４１を片持ち状態でしか取り付けできない制約がある場合でも、リードピンに支え棒の役割を持たせて、基板４１の取り付け強度を向上させることが可能となる。

特に、真空環境又は低圧力環境では、ＬＥＤ４０の熱を放熱する放熱手段として代表的なヒートシンクの効果が期待できず、別の有効な放熱手段が必要となる。本実施形態では、通常であれば基板４１への実装に不要な余り部分を切断除去してしまうリードピン４０ｄを引き延ばして固定支持部４２に固定しているので、例えばリードピン４０ｄ及び固定支持部４２を介して真空環境外に伝熱することで有効な放熱手段を容易に構成でき、ＬＥＤ４０の有効な放熱を実現することが可能となる。

さらに、本実施形態では、固定支持部４２は、第一の金属部材４３及び第二の金属部材４４を有し、これら第一及び第二の金属部材４３・４４でリードピン４０ｄを挟持して固定するように構成され、両金属部材４３・４４とリードピン４０ｄとの間に熱伝導性及び絶縁性を有する介在部材４５を設けているので、簡易な挟み構造でリードピン４０ｄの固定を実現できるうえ、半田付け等の固定作業を省略して組立作業を容易にすることも可能となる。しかも、複数の金属部材４３・４４でリードピン４０ｄ・４０ｄを挟持する構成の場合、リードピン４０ｄ・４０ｄ同士が短絡してＬＥＤ４０が動作不能になってしまうおそれがあるものの、本実施形態では、両金属部材４３・４４とリードピン４０ｄとの間に熱伝導性及び絶縁性を有する介在部材４５を設けているので、リードピン同士の短絡を防止することができる。さらに、熱伝導性を有する介在部材４５を介して両金属部材４３・４４でリードピン４０ｄを挟持するので、リードピン４０ｄと金属部材４３・４４との間接的な接触面積を増やして熱伝導効率を向上させ、ＬＥＤ４０の放熱効率を向上させることも可能となる。

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、本実施形態では、リードピン４０ｄを固定支持部４２へ固定する構成として、複数の部材で挟持する構成を採用しているが、半田付け等の固定手段で固定してもよい。また、本実施形態では、複数のＬＥＤ４０を実装する前提で説明しているが、基板に実装するＬＥＤが単一であっても同様の事が言える。

さらに、本実施形態では、複数のリードピン４０ｄ・４０ｄを全て同じ部材（第一の金属部材４３及び第二の金属部材４４）に固定しているが、複数のリードピン４０ｄを異なる部材に固定してもよい。例えば、或るリードピンを第一の金属部材４３に固定し、他のリードピンを第四の金属部材４７に固定すること等が挙げられる。このように構成すると、ＬＥＤの放熱経路が多重となるため、単一の放熱経路に比べて放熱効率を向上させることが可能となる。

なお、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

４…ＬＥＤ照明装置
４０…ＬＥＤ
４０ａ…ＬＥＤ発光部
４０ｄ…リードピン
４１…基板
４１ｂ…配線部
４１ｃ…基板の一端
４２…固定支持部
４３…第一の金属部材
４４…第二の金属部材
４５…介在部材

Claims (2)

1. ＬＥＤ発光部及び当該ＬＥＤ発光部から延びるリードピンを有するＬＥＤと、前記ＬＥＤを配線するための導電性部材からなる配線部が表面の一部に形成された基板と、前記ＬＥＤが実装された前記基板を取り付けるための固定支持部とを備えたＬＥＤ照明装置であって、
   前記配線部が前記固定支持部から離間するように前記基板の一端側を片持ち状態で前記固定支持部に取り付けるとともに、前記固定支持部のうち前記基板を取り付けた部位以外の部位に前記リードピンを引き延ばして固定したことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
2. 前記固定支持部は、第一の金属部材及び第二の金属部材を有し、これら第一及び第二の金属部材で前記リードピンを挟持して固定するように構成され、前記両金属部材と前記リードピンとの間に熱伝導性及び絶縁性を有する介在部材を設けている請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。

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