JP2016004634A - 発光ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】構成を簡素化して低コストで実現可能な発光ユニットを提供する。構成する部材の熱変形に起因する光の分布のずれを有効に防止して、光の照射効率の低下を防止する。【解決手段】発光ユニットは、一方向に延長されたケース部１と、ケース部１内に配置され、ケース部１の延長方向に延びた基板２と、基板２に実装された一以上の発光素子３と、ケース部１内に配置され、ケース部１の延長方向に延びたインナーシート材３とを備える。インナーシート材４は、基板２上に離間して配置されて発光素子３から照射される光を反射する反射部５と、反射部５で反射された光を透過するように配置された透光部６とに区画されてなる。【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を光源として用いた発光ユニットに関し、例えばショーケース等の陳列棚に展示された物品の照明に用いられる発光ユニットに関する。

従来、ショーケース等の陳列棚に陳列された物品の照明に用いられる照明用光源として、蛍光灯が使用されている。この照明用光源は、ショーケース等に陳列された各種の商品を照明し、その商品の商品価値を示す上で、重要な役割を有するものである。また、ショーケース等に限らず、例えば、一般照明（室内灯、デスクライト等）、看板照明、壁面照明、歩道灯等においても、照明用光源として蛍光灯が使用されている。

一方、近年、蛍光灯の替わりとなる照明用ユニットとして、発光ダイオードなどの半導体発光素子を光源として用いたライン状の照明ユニットが提案されている（特許文献１参照）。例えば、基板の長手方向に沿って実装された複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）チップと、このＬＥＤチップ全体を一体的に覆うように形成された略半円柱状、または、かまぼこ形状の透明樹脂部と、を備えた照明用ユニットが提案されている。この照明用ユニットに使用される発光ダイオードなどの半導体発光素子は、
（１）蛍光灯に比べて寿命が長い。
（２）エネルギー効率が高いため低消費電力である。
（３）固体素子であるため取り扱いが容易で、かつ破損し難い。
（４）水銀等の環境影響物質を含まない。
（５）ＬＥＤ正面（半球）のみに光を発する点光源とみなせることから光学的制御が容易であり、灯具としたときの光利用効率を高めることができる。
などの多くの利点がある。そのため、この半導体発光素子を光源とする照明用ユニットは、交換期間の長期化、取り扱いの容易さ等によるメンテナンスコスト、ランニングコストの低減を図ることができる。

このような従来の照明用ユニットでは、構成部品の結合や取り付けに際して、ネジ等の固定用部品を用いているため、取り付け作業の煩雑さ、さらに組立後、長期間の使用中における各構成部品の取り付け強度の低下、また、振動等によるネジの欠落等の問題があるため、半導体発光素子を光源とする照明ユニットの長寿命、低消費電力、固体素子であるため取り扱いが容易で、かつ破損し難い、光利用効率の向上等のメリットを十分に生かせるものではなかった。

このような問題点に鑑みて、図９と図１０に示すような照明ユニットが提案されている。この照明ユニットは、ＬＥＤ等の半導体発光素子を有する発光部９３が、長手方向に沿って上面側に配列された基板９２と、基板９２の上面側に設けられ、発光部９３を覆うと共に、発光部９３からの光を反射する反射部９５Ａを内面に有するリフレクタ部材９５と、基板９２とリフレクタ部材９５とを上下から支持するように設けられたケース部材９１とを備えている。これにより、ネジ等の固定用部品を用いることなく、簡便かつ容易に、緊密に構成部品を組み立てることが可能で、しかも、組立後は、長期間にわたって構成部品の取り付け強度を維持することができ、ショーケース等の照明用光源として有用な照明ユニットが実現される。

しかしながら、この照明ユニットでは、図１０の断面図に示すように、カバー部材９６とリフレクタ部材９５とが別部材で構成されている。このため、熱によってこれらの部材が変形すると、カバー部材９６とリフレクタ部材９５との界面に隙間が生じることがある。特に、近年は照明ユニットの出力アップの要求に伴い、ＬＥＤの高出力化や使用するＬＥＤの個数の増加が検討されており、ケース部材の内部で熱が籠もりやすい環境にある。この結果、図１１の断面図に示すように、カバー部材９６とリフレクタ部材９５との界面に隙間９７が生じると、発光部９３であるＬＥＤからの光の一部がこの隙間９７から漏れて、本来の光学設計とは異なる光の分布が生じ、取り出し効率の低下を招く可能性があった。

また、図９と図１０の構成では、カバー部材９６とリフレクタ部材９５とが別部材で構成されているため、製造工程時の組立工程が煩雑化してコストも高くなるという問題があった。特に、近年は一層の低コスト化が求められており、製造時の工程削減によってこれらの要求に応えるための努力が強く求められているところである。

特開２０１３−６９６５０号公報

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものである。本発明の一の目的は、構成を簡素化して低コストで実現可能な発光ユニットを提供することにある。また本発明の他の目的は、構成する部材の熱変形に起因する光の分布のずれを有効に防止して、光の照射効率の低下を防止できる発光ユニットを提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の一形態に係る発光ユニットによれば、一方向に延長されたケース部１と、前記ケース部１内に配置され、該ケース部１の延長方向に延びた基板２と、前記基板２に実装された一以上の発光素子３と、前記ケース部１内に配置され、該ケース部１の延長方向に延びたインナーシート材４とを備え、前記インナーシート材４は、前記基板２上に離間して配置されて前記発光素子３から照射される光を反射する反射部５と、前記反射部５で反射された光を透過するように配置された透光部６とに区画されてなることを特徴とする。

上記構成により、発光素子から照射される光を、ケース部の内部に配置されたインナーシート材によって反射させて外部に取り出し可能な構造としながら、製造工程時の組立工程を簡素化して低コストに多量生産が可能となる。また、反射部と透光部とを一体的に形成することで、熱による変形が生じても、反射部と透光部との境界部分における変形量を相対的に小さく抑えることができ、これにより光学設計の狂いを抑制して、光の取り出し効率の低下を低減できる効果が得られる。

本発明の一実施の形態にかかる発光ユニットの断面図である。 図１に示す発光ユニットのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図１に示す発光ユニットの分解斜視図である。 インナーシート材の製造工程の一例を示す斜視図である。 インナーシート材の製造工程の一例を示す斜視図である。 インナーシート材の下端部を保持する機構の一例を示す拡大図である。 本発明の他の実施の形態にかかる発光ユニットの断面図である。 本発明の他の実施の形態にかかる発光ユニットの断面図である。 従来の発光ユニットを示す斜視図である。 図９に示す発光ユニットの垂直断面図である。 従来の発光ユニットのカバー部材とリフレクタ部材との界面に隙間が生じた状態を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施の形態は、本発明の技術思想を具体化するための発光ユニットを例示するものであって、本発明は発光ユニットを以下のものに特定しない。また、本明細書は、特許請求の範囲に示される部材を、実施の形態の部材に特定するものでは決してない。特に、実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれ１のみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに、以下の説明において、同一の名称、符号については同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。さらに、本発明を構成する各要素は、複数の要素を同一の部材で構成して一の部材で複数の要素を兼用する態様としてもよいし、逆に一の部材の機能を複数の部材で分担して実現することもできる。また、一部の実施例、実施形態において説明された内容は、他の実施例、実施形態等に利用可能なものもある。

本発明の一実施の形態に係る発光ユニットを図１〜図３に示す。図１は発光ユニットの横断面図、図２は図１に示す発光ユニットのＩＩ−ＩＩ線断面図、図３は図１に示す発光ユニットの分解斜視図をそれぞれ示している。これ等の図に示す発光ユニット１００は、一方向に延長されたケース部１と、このケース部１の内部に配置されて、ケース部１と同方向に延長された基板２と、この基板２に実装された一以上の発光素子３と、ケース部１の内部に配置され、ケース部１の延長方向に延び、発光素子３から照射される光を反射して、ケース部１の光透過面１１に透過させて外部に出力するインナーシート材４とを備えている。
［ケース部１］

ケース部１は、内部の発光を外部に出力できるように、透光性を有する樹脂で成形されている。図１に示すケース部は、両側面を光透過面１１としており、この光透過面１１に光を透過させて外部に出力している。ケース部１は、光を透過することが可能な材料であれば特に限定されず、当該分野で公知の材料によって形成することができる。例えば、軽量で、強度の強いプラスチック、特に加工性および耐熱性を考慮すると、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料にて構成されることが好ましい。ここで、光透過性とは、内蔵する発光素子３からの光を１００％透過することが好ましいが、混色、色むら等を考慮して、半透明および不透明（例えば、光透過性が５０％程度以上、乳白色のもの等）のものも含むものとする。ケース部１を樹脂製とすることで、発光ユニット１００の軽量化を図ることができる。

ケース部１は、一方向に延長されており、内部に各部材を収納できる収納スペースを有する形状に成形されている。一方向に延長されるケース部１は、全体の形状を筒形または溝形として内部に収納スペースを設けることができる。図１と図３に示すケース部１は、底面である底板１Ｃの中央部に、ケース部１の延長方向に延びる開口部１０を開口して、横断面形状を略コ字状とする溝形としている。このケース部１は、開口部１０を放熱板７で閉塞する構造としている。図のケース部１は、基板２が収納される側である底板１Ｃに開口部１０を開口しており、この底板１Ｃの内側に放熱板７が配置されて開口部１０が閉塞されている。この発光ユニット１００は、開口部１０から放熱板７を外部に露出することで、発光素子３から生じる熱を効果的に外部に放熱できる構造としている。ただ、ケース部は、必ずしも開口部を設ける必要はなく、完全な筒状とすることもできる。筒状とするケース部は、内部に通気ダクトを設けて、この通気ダクトに送風される空気を介して、発光素子から生じる熱を放熱することができる。

溝状または筒状のケース部１は、内部に収納される部材を、延長方向の一端からスライドさせる状態で挿入できる。図のケース部１は、ケース部１の延長方向と同じ方向に延びる放熱板７を端面から挿入して、ケース部１の開口部１０を閉塞している。図１に示すケース部１は、底面側のコーナー部に位置して、放熱板７の両側縁部を挿入して保持する連結溝１５を設けており、この連結溝１５に沿って放熱板７の両側縁部を挿入して、放熱板７をケース部１の定位置に連結している。図のケース部１は、両側壁１Ｂの内面の下端部に凸条１６を設けており、この凸条１６と底板１Ｃとの間に連結溝１５を形成している。ただ、発光ユニットは、必ずしも放熱板を配置する必要はなく、ケース部の開口部を直接に基板で閉塞することも、開口部のない筒状のケース部の内部に、放熱板を配置することなく基板のみを配置することもできる。
［放熱板７］

放熱板７は、ケース部１の延長方向と同じ方向に延びる板状に形成されており、例えば、アルミニウム、銅、鉄、ステンレスなどの熱伝導率の高い金属材料により構成されている。放熱板７の形状は、板状のみならず、フィンを下面側に有するヒートシンク形状などの各種の形状とすることもできる。
［基板２］

基板２は、ケース部１の延長方向と同じ方向に延びた矩形状に形成されており、上面側に発光素子３を実装している。図２に示す発光ユニットは、複数の発光素子３を備えており、これ等の発光素子３を基板２の延長方向に配列している。図１に示す発光ユニットは、複数の発光素子３をケース部１の延長方向に沿って２列に実装しており、各列の発光素子３から照射される光を、それぞれケース部１の両側面から外部に照射できるようにしている。基板２は、実装される複数の発光素子３を発光させるために、配線および配線パターンが設けられ、さらに、トランジスタ、抵抗、ツェナーダイオード等の発光素子３を発光させるために用いられる各種素子が実装されている。このような基板２には、熱伝導性の高い材料を用いることが好ましく、ガラスエポキシ基板やアルミ基板が好適に用いられる。

さらに、図１に示す基板２は、ケース部１の開口部１０を閉塞する放熱板７に熱結合状態に積層されている。この構造は、実装される発光素子３の発熱を基板２から放熱板７に熱伝導させて、放熱板７を介して外部に放熱できる。図の発光ユニットは、基板２と放熱板７とを互いに積層した状態で、放熱板７と基板２の両側部をケース部１の連結溝１５に挿入してケース部１に連結している。

基板２と放熱板７は、好ましくは、熱伝導性シート９を介して結合される。熱伝導性シート９は、例えば、０．１〜１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度以上の熱伝導率を有し、かつ、絶縁性のものが好ましい。これにより、基板２と放熱板７との導通を防止して絶縁性が保持されると共に、発光素子３から発生する熱を効率よく放熱板７に熱伝導させて放熱することができる。熱伝導性シート９としては、例えば、シリコーンゴム等を用いることができる。熱伝導性シート９を用いる場合、その厚みは放熱性を高める為にできるだけ薄いもの（０.１ｍｍ以下）が好ましい。さらに、形状および大きさ等は、発光ユニットの大きさ、形状等を考慮して適宜調整することができるが、基板２と略等しい形状、大きさであることが好ましい。

また、基板２は、放熱板と一体的に構成することもできる。この場合、アルミや銅などの金属板からなる放熱板の表面に絶縁層を介して導電性のパターンを形成して発光素子を実装可能な基板とすることができる。
［発光素子３］

基板２には、一以上、好ましくは複数個の発光素子３を実装している。発光素子３には、半導体発光素子が使用される。特に、ＲＢＧに対応した光を発光する半導体発光素子を用いることにより、単色の半導体発光素子を一個用いる場合よりも、色再現性を向上させることができる。発光素子３は、照明するための光を発光することが可能な半導体であれば特に限定されるものではなく、当該分野で使用されているもののいずれをも使用することができる。このような半導体発光素子として、好ましくは、基板実装型であるチップタイプのものを使用する。ただ、半導体発光素子には、パッケージや被覆部材等により覆われたものを使用することもできる。パッケージや被覆部材としては、波長変換部材（例えば、蛍光体等）、拡散材等を含有する部材を用いてもよい。

基板２に実装される複数の発光素子３は、基板２の上方側から見た際の配光が略ランバート分布配光となることが好ましい。これにより、輝度ムラの少なく、高効率でグレアの少ない発光ユニットとすることができる。さらに、複数の発光素子３は、基板２の延長方向において、実装面に等間隔で配置されていることが好ましい。これにより、ケース部１の延長方向における光の分布を均一にできると共に、発光素子３から発生する熱の分布を均等にすることができる。

基板２上に実装された複数の発光素子３は、配線および配線パターンを介して接続されて、外部電源に接続される。図３に示す発光ユニット１００は、コネクタ２８を介して基板２の一端に接続されたリード線２５がケース部１の一端から外部に引き出されており、このリード線２５を介して外部電源（図示せず）に接続される。ケース部１から引き出されるリード線２５の先端にはコネクタ２７が接続されており、このコネクタ２７を介して外部電源に接続するようにしている。
［支持体８］

さらに、図１に示す発光ユニット１００は、ケース部１内に支持体８を配置している。より正確に説明すると、支持体８は、ケース部１の両側面の間（一対の光透過面１１の間）に配置されていると共に、ケース部１の上面である天板１Ａと基板２との間に配置されている。支持体８は、ケース部１の延長方向に延びており、インナーシート材４における発光素子３から照射される光を反射する側の面と反対側の面を支持する構造としている。この支持体８は、インナーシート材４の略半面であって、反射部５の背面に沿う形状に形成された支持プレート部８Ａを備えている。支持体８は、ＡＢＳ、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂成型品とすることができる。

図１の発光ユニット１００は、ケース部１の両側面から光を外部に照射する構造としている。したがって、図１の支持体８は、ケース部１内に配置される２つのインナーシート材４のそれぞれの反射部５を背面から支持できる形状に形成されている。この支持体８は、ケース部１の両側面である一対の光透過面１１の中間であって、中央部に沿って配置されている。図１と図３に示す支持体８は、左右に一対の支持プレート部８Ａを備えており、一対の支持プレート部８Ａをケース部１の延長方向に延びる形状としてケース部１に配置している。一対の支持プレート部８Ａは略Ｖ字状に連結されており、各支持プレート部８Ａの上端縁が先端に向かって拡開する形状に形成されている。一対の支持プレート部８Ａは、左右対称に形成されており、それぞれの内面に配置されるインナーシート材４の反射部５を所定の姿勢となるように背面側から支持できるようにしている。「左右」とはケース部１の光透過面１１と直交する方向を表わすものであり、以下で用いるものも同様である。

支持体８は、支持プレート部８Ａの先端部をケース部１の内面に連結して、ケース部１内の定位置に配置されている。図１に示すケース部１は、支持体８の各支持プレート部８Ａの先端に設けた係合凸条部８ａと係合する係合溝部１７を、天板１Ａの両側部に設けている。この係合溝部１７は、ケース部１の延長方向に沿って設けられている。係合溝部１７は、天板１Ａの内面側の両側部に設けた凹状溝１８と、両側壁１Ｂの上端部の内面から内側に突出して、この凹状溝１８を部分的に覆う凸条１９とで構成されている。この形状の係合溝部１７は、略Ｖ字状の支持体８の両先端に設けた係合凸条部８ａを案内して支持体８を定位置に連結して保持する。さらに、支持体８の下端は、基板２の上面に当接する状態で配置される。このようにケース部１の内部に支持体８を配置する構造は、中空状のケース部１を支持体８で補強できる特徴がある。この支持体８も、ケース部１の端面開口から挿入されて、支持プレート部８Ａの先端に設けた係合凸条部８ａをケース部１の係合溝部１７に沿ってスライドさせて定位置に案内される。
［インナーシート材４］

インナーシート材４は、ケース部１の内部に配置されて、基板２に実装された発光素子３から照射される光を反射して、ケース部１の光透過面１１に透過させる。インナーシート材４は、ケース部１の延長方向と同じ方向に延びており、幅方向の中間付近においてケース部１の延長方向と同じ方向に延びる中間ライン４１を境界として、反射部５と透光部６とに区画されている。反射部５は、基板２上に離間して配置されており、発光素子３から照射される光をケース部１の光透過面１１側に反射する。ここで、「反射部５は、基板２上に離間して配置される」とは、反射部５が基板２における発光素子３を実装する側の上方に位置し、平面状の基板２と湾曲状の反射部５とが向かい合った状態で配置されることを意味する。なお、反射部５の一端に関しては、基板２に接触していても良い。透光部６は、ケース部１の光透過面１１の内面に沿って配置されており、反射部５で反射された光を透過して、ケース部１に光透過面１１に透過させる。図１に示す反射部５と透光部６はシート状に形成されており、これ等を一体的に形成してインナーシート材４としている。

なお、本明細書において、インナーシート材の「幅方向」とは、折曲も湾曲もさせない平面状のインナーシート材において、インナーシート材が延長される延長方向と直交する方向を指すものであって、後述する図４Ｄにおいて、Ｗ１、Ｗ２で示す方向を意味するものとする。

反射部５と透光部６を備えるインナーシート材４は、ケース部１の内部に挿入されて定位置に配置される。図１と図３に示す発光ユニット１００は、ケース部１の内部に支持体８を配置しているので、インナーシート材４は、ケース部１の光透過面１１となる側壁１Ｂと支持体８の支持プレート部８Ａと基板２との間に形成される挿入スペース１２に配置される。挿入スペース１２に挿入されるインナーシート材４は、反射部５が支持体８の支持プレート部８Ａの内面に沿って配置されて、透光部６がケース部１の光透過面１１の内面に沿って配置されて定位置に配置される。

図１と図３に示すインナーシート材４は、反射部５と透光部６との境界近傍（中間ライン４１）で折曲されており、反射部５の前面が透光部６に対向するような姿勢として、全体の形状を略山形としている。図に示すインナーシート材４は、断面視において略山形を形成する一方の面である透光部６を平面状として、他方の面である反射部５を湾曲面状している。この形状のインナーシート材４は、発光素子３からの光を湾曲された反射部５で効果的に透光部６側に反射できると共に、透光部６を平面状とすることで、面状の光源を得ることが可能となる。中間ライン４１で折曲されるインナーシート材４は、この折曲部が、挿入スペース１２の上端コーナー部であって、側壁１Ｂの上端部に位置するコーナー部に配置される。折曲部が側壁１Ｂの上端部に位置するコーナー部に配置されるインナーシート材４は、平面状の透光部６が光透過面１１となる側壁１Ｂの内面に沿って配置されて、湾曲面状の反射部５が支持体８の支持プレート部８Ａの内面に沿って配置される。支持プレート部８Ａに沿って配置される反射部５は、図１に示すように、透光部６及び基板２に対向して配置される（すなわち、反射部５は、透光部６を透光部６の主面と垂直な方向に投影した領域に配置され、且つ基板２を基板２の主面と垂直な方向に投影した領域に配置される）。

インナーシート材４は、所定の厚さのシート状であって、所定の形状に保持される弾性を有している。このインナーシート材４は、外部から外力を受けて変形する状態においても、弾性的に元の形状に復元して所定の形状に保持される。この構造のインナーシート材４は、例えば、挿入スペース１２に挿入される状態で、弾性的な復元力によって反射部５が支持プレート部８Ａの内面に沿う形状に保持されて定位置に配置される。このように、反射部５の背面を支持体８の支持プレート部８Ａで支持して、反射部５を所定の形状に保持する構造は、反射部５が過熱される状態においても、反射部５の背面側を支持体８で支持することで反射部５の変形を有効に防止できる。とくに、反射部５の背面に沿う形状に形成された支持プレート部８Ａで反射部５を支持するので、光学設計の狂いを抑制して光の取り出し効率の低下を低減できる。
［反射部５］

反射部５は、基板２上に離間して配置されており、発光素子３から照射される光を前面で反射して透光部６に透過させる。反射部５は、発光素子３から照射される光を効率よく反射できるように、前面に反射層５Ａを設けており、この反射層５Ａの前面を鏡面状の反射面としている。この反射部５としては、例えば、金属層、誘電体層が挙げられる。金属層であれば、誘電体膜より簡単且つ容易に層形成することができ、生産性が向上する。金属層の材料として、反射率が高い材料が好ましく、例えば、Ａｌが挙げられる。反射部５の形成は、例えば、蒸着法又はメッキ法が挙げられる。反射層５Ａがシート状であれば、接着によって反射部５を形成することもできる。

反射部５は、ケース部１の延長方向と直交する横断面形状を湾曲面状としている。図１の反射部５は、光透過面１１の上端から基板２の上面にわたって、基板２に実装された発光素子３の上方を覆うように湾曲された湾曲形状をしている。湾曲形状の反射面は、基板２の上面に配列された複数の発光素子３から照射される光を光透過面１１に向かって反射させる。この反射部５は、基板２上に実装された発光素子３から発光される光を、それぞれ異なる光軸を有する反射光として、ケース部１の光照射面１１から出力させて、広い範囲にわたって均一な照度が得られるように、その曲面形状が決定される。ここで、反射部の湾曲面形状は、発光素子３の指向性に対する反射面の位置、発光素子３までの距離、照射する領域までの距離および範囲、さらには照射する領域への光入射角度などに応じて適宜決定される。反射部５の湾曲面形状は、円弧状、楕円状、放物線状とし、あるいはこれ等を組み合わせた形状とすることができる。

また、反射面は、発光素子３から離れて配置される領域ほど長い焦点距離を有していることが好ましい。このように反射面を構成することにより、発光素子３から離れて配置されている反射領域によって遠方を集光照射し、発光素子３の近くに配置されている反射領域によって近距離を集光照射することが可能となり、より広い範囲において均一な照度を有することが可能となる。

反射部５は、例えば、その形状を、発光素子３を焦点とするシリンドリカルミラー形状とすることができる。これにより発光素子３から照射された光が、長尺方向においては広範囲に照度・色むらがなく、短尺方向においては所望範囲に均一な照度分布となるよう効率よく集光される発光ユニットが実現できる。また、反射部は、発光素子３を焦点とするデフォーカスミラー形状としてもよく、これにより、発光素子３の輝度ムラや色ムラを改善することができる。
［透光部６］

透光部６は、ケース部１の光透過面１１の内面に配置されて、反射部５で反射された反射光を透過させて、光透過面１１からケース部１の外部に出力する。さらに、透光部６は、発光素子３から直接入射される光も透過させて、光透過面１１からケース部１の外部に出力する。この透光部６は、光を透過させる透光性やシート材の弾性、さらに加工性や耐熱性を考慮して、ポリカーボネートやＰＥＴ等の樹脂材料にて構成されることが好ましい。

さらに、透光部６は、好ましくは、光拡散効果を有する。透光部６は、光拡散効果を有することにより、輝度・色ムラが照射ムラに影響する発光素子３を使用した場合にも、これらの照射ムラを抑制することが可能な発光ユニットを得ることができる。ここで、光拡散効果とは、発光素子３からの光を拡散可能な部材を意味し、透光部６自体に光拡散処理が施されていてもよいし、透光部６に光拡散効果を有する他の部材を組み合わせてもよい。例えば、シート基材を形成する材料自体に拡散材（例えば、酸化シリコン等のフィラー等）を混入してもよい。さらに、透光性を有するシート基材の表面（内側面及び／又は外側面）に拡散シート（例えば、半透明および乳白色樹脂製の厚さの薄いシート）を貼り付けてもよいし、透光性を有するシート基材の表面（内側面及び／又は外側面）にシボ加工やジャギーを施し、あるいは、サンドブラスト、研磨等の粗面処理を施してもよい。これにより、透光部６に入射する光を斑なく外部に透過させて均一なひとつの面光源とすることができる。

ここで、本発明の一実施の形態に係る照明装置は、透光部６に透過させた光を、さらにケース部１の光透過面１１に透過させて外部に出力する構造としている。このため、透過光を拡散させる光拡散効果は、インナーシート材４の透光部６に限らず、ケース部１の光透過面１１に付加することも、あるいはインナーシート材４とケース部１の両方に付加することもできる。例えば、光透過性を有する樹脂で成形されるケース部１は、材料となる樹脂に前述の拡散材を混入することで光拡散効果を実現できる。ただ、ケース部１は、強度の観点から１ｍｍ以上の肉厚が必要であり、インナーシート材４よりも厚く成形される。このため、ケース部１に拡散材を添加すると、肉厚が厚くなる分だけ材料による光束ロスが大きくなるおそれがある。これに対して、インナーシート材４に拡散材を添付する構造では、インナーシート材４の膜厚を薄く（例えば５０〜１５０μｍ）できることから、光束ロスを有効に防ぐことができる。また、インナーシート材４を構成するシート基材は、ケース部１より安価であり、ケース部１に比べてその交換が容易である。このため、照明装置を長期間にわたって使用する状態で、経時的に光学特性の変更が必要になった際、所望の光学特性を有するインナーシート材４に簡単かつ容易に交換できる。以上の観点から、光拡散効果は、好ましくはインナーシート材４の透光部６に付加する。

図１に示すインナーシート材４は、図４と図５に示すように、透光性を有するシート基材４０の表面に反射層５Ａを設けており、この反射層５Ａを設けた領域を反射部５として、反射層５Ａを設けていない領域を透光部６としている。この構造は、シート基材４０の表面に反射層５Ａの領域を容易に設けて反射部５を形成できる。シート基材４０の材料としては、透光性の材料（例えば、樹脂）が好ましい。シート基材４０を透光性を有する樹脂製とすることで反射層５Ａを設けていない領域を透光部６とすることができる。また、透光性を有するシート基材４０に対して部分的に反射層５Ａを設けることで、反射部５と透光部６とを一体的に成形してなるインナーシート材４を簡単に形成することができる。シート基材４０は、透光性を有する樹脂製のシートで、例えば、ポリカーボネートやＰＥＴ等が使用できる。樹脂製シートからなるシート基材４０は、所定の厚さに成形されることで、折曲や湾曲等の加工を容易にしつつ、ケース部１内の定位置に配置される状態では、所定の形状に復元しようとする弾性によって光透過面１１や支持体８の内面に沿う形状に保持される。樹脂製シートからなるシート基材４０は、以上のことを考慮して、その膜厚を５０μｍ〜１５０μｍとする。

さらに、図４と図５のインナーシート材４は、所定の厚さに成形されたシート基材４０の表面であって、反射層５が形成される領域に、Ａｌ等の金属膜を蒸着して反射層５Ａを設けている。すなわち、反射部５は、その背面の全体にわたってシート基材４０が延在する状態に形成されている。このように、反射部５の背面全体にシート基材４０が存在することで、インナーシート材４を、図１に示すように、ケース部１内の定位置に配置する状態では、下地となるシート基材４０の弾性により、反射部５全体が支持体８の支持プレート部８Ａの内面に沿う形状に保持されて定位置に配置される。このように、反射部５の背面に延在するシート基材４０が支持プレート部８Ａの内面に沿う所定の面形状に保持されることで、シート基材４０の表面に形成される反射層５Ａの湾曲面形状を所定の形状に保持して、所望の反射角度を維持できる。

以上のインナーシート材４は、例えば、図４と図５に示す工程で製造することができる。
（１）図４Ａに示すように、透光性を有するシート材を所定の形状に裁断してシート基材４０とする。透光部６に拡散効果を持たせる場合は、予めシート材に拡散材を混入し、あるいは、シート材の表面に拡散効果をもたらす処理を施す。
（２）図４Ｂに示すように、シート基材４０の透光部６となる領域にマスキング４２を施す。
（３）図４Ｃに示すように、マスキングされない露出面に金属膜を形成して反射層５Ａとする。反射層５Ａとして、例えば、Ａｌ等の金属膜を蒸着して形成する。シート基材４０の表面に形成する金属膜の膜厚は、例えば、０．３μｍ〜１．０μｍとする。ただ、インナーシート材は、シート基材の表面に金属メッキを施し、あるいは金属箔を接着して反射層を設けることもできる。
（４）図４Ｄに示すように、シート基材４０に施されたマスキング４２を除去することで、反射層５Ａが形成されない領域を透光部６とし、反射層５Ａが成形された領域を反射部５として区画されたインナーシート材４を形成する。
（５）反射部５と透光部６に区画されたインナーシート材４を、図５に示すように、これ等の境界である中間ライン４１に沿って折曲する。インナーシート材４は、図５Ｂに示すように、反射部５の反射層５Ａが内面側となるように折曲される。図のインナーシート材４は、透光部６が平面状となって、反射部５が湾曲面状となると共に、反射部５の前面が透光部６と対向するような姿勢となるように形成される。

以上のようにして製造されるインナーシート材４は、シート基材４０に形成する反射層５Ａの幅で反射部５の幅（Ｗ１）と透光部６の幅（Ｗ２）を特定でき、あるいは、インナーシート材４を折曲する中間ライン４１の位置によって反射部５の幅（Ｗ１）と透光部６の幅（Ｗ２）を特定できる。インナーシート材４は、中間ライン４１を境界として区画される反射部５の幅（Ｗ１）と透光部６の幅（Ｗ２）の比率を、１：１〜９：５の範囲とすることができる。

以上のインナーシート材４は、１枚のシート基材４０の片側の領域に反射層５Ａを形成することにより、インナーシート材４を反射部５と透光部６とに区画している。ただ、インナーシート材は、シート状の透光部とシート状の反射部とを互いに接着して一体的に形成することもできる。このインナーシート材は、透光性を有するシート材を所定の幅に裁断してなる透光部と、表面に反射層を有する反射シートを所定の幅に裁断してなる反射部とを境界部分で互いに重ねる状態で積層すると共に、この積層部分を接着して一体的に形成することができる。このインナーシート材も反射部と透光部の境界ラインである中間ラインに沿って折曲加工して所定の形状に加工される。この構造のインナーシート材は、反射部と透光部の境界部分を互いに接着して連結するので、この境界部分を補強でき、熱による変形を有効に防止できる。

以上のようにして製造されるインナーシート材４は、所定の形状に保持された状態で、ケース内１の定位置に配置される。このインナーシート材４は、図３に示すように、ケース部１の内部に形成される挿入スペース１２に対して、ケース部１の一方の端面開口からスライドさせる状態で挿入できる。すなわち、インナーシート材４を着脱式に配置できる。この構造の発光ユニットは、組立工程を簡素化して安価に多量生産できると共に、インナーシート材４を交換可能として、発光ユニットのメンテナンス作業を容易に行える特徴がある。

ケース部１内の挿入スペース１２に挿入されるインナーシート材４は、山形の折曲部が挿入スペース１２の上端コーナー部に配置され、平面状の透光部６が光透過面１１となる側壁１Ｂの内面に沿って配置され、さらに、湾曲面状の反射部５が支持体８の支持プレート部８Ａの内面に沿って配置される。この状態で、透光部６の下端縁は、ケース部１の側壁１Ｂの内面側に設けた凸条１６の上面に当接し、反射部５の下端縁が基板２の上面に当接する状態で定位置に配置される。ただ、透光部や反射部の下端は、ケース部や支持体に係止凸部や係止溝を一体成形して設けて、これらの係止凸部や係止溝に挿入して定位置に配置することもできる。

さらに、インナーシート材４は、反射部５の下端部を、図６に示すように、支持体３８の下端部に設けた保持片３１で挟着状態に保持することもできる。図６に示す支持体３８は、下端部から内側に突出する保持片３１を設けており、この保持片３１と支持体本体とで反射部５の下端部を挟着して定位置に保持する構造としている。図に示す支持体３８は、保持片３１と支持体本体との間に空間部３２を設けており、発光素子３の発熱により放熱部５を構成するシート材が熱膨張して伸びる状態においても、図６Ｂで示すように、シート材の伸びを空間部３２で吸収できるようにしている。この構造は、反射部５が熱により膨張して変形する状態においても、この空間部３２で膨張を吸収して、光学特性に狂いが生じるのを有効に防止できる。このように、支持体３８の定位置に保持されるインナーシート材４は、支持体３８の定位置に連結した後、インナーシート材４と支持体３８とをケース部１と基板２との間に挿入して定位置に配置することもできる。
［蓋体２０］

ケース部１は、図３に示すように、両端開口を蓋体２０で閉塞している。図３の蓋体２０は、ケース部１の開口端を閉塞できる形状であって、閉塞プレート部２０Ａの周囲に周壁部２０Ｂを設けたキャップ形状としている。この形状の蓋体２０は、例えば、金属板を所定の形状に折曲加工して形成される。金属製の蓋体２０は、放熱板７に熱結合させることで、放熱板７による放熱効果をさらに向上させることができる。ただ、蓋体は、プラスチックで成形することもできる。蓋体２０は、図に示すように、閉塞プレート部２０Ａを貫通する止ネジ２３を介してケース部１に連結される。図に示すケース部１は、上面の中央部の内側と、下面の両側部の外側とに止ネジ２３をねじ込む連結ボス１４を一体成形して設けている。閉塞プレート部２０Ａを貫通する止ネジ２３を連結ボス１４にねじ込んで蓋体２０がケース部１の両端に固定される。さらに、図に示す発光ユニット１００は、ケース部１の両端面と蓋体２０の内面との間にパッキン材２４を介在させて、この部分を密着状態で連結できるようにしている。これにより、ケース部１の両端と蓋体２０との間に隙間が生じるのを防止して、ケース部１の内部に埃や虫等が侵入するのを有効に防止できると共に、簡易防水できる特徴もある。

さらに、図３に示す蓋体２０は、基板２から引き出されるリード線２５を貫通させる配線穴２１を閉塞プレート部２０Ａに開口している。配線穴２１に挿通されるリード線２５は、ゴム製のブッシュ２６を介して配線穴２１に密着状態で配置される。さらにまた、図３に示す蓋体２０は、閉塞プレート部２０Ａから突出する固定片２２を備えている。この固定片２２は、ケース部１の延長方向に突出しており、この固定片２２を介して、陳列棚等の什器に固定できる構造としている。固定片２２は、中央部に連結用に貫通孔を開口しており、この連結穴に挿通される連結具（図示せず）を介して什器等の定位置に固定される。ただ、固定片は省略することもできる。

以上の発光ユニットは、以下のようにして製造される。
（１）基板２の所定の位置に発光素子３を実装する。複数の発光素子３は、所定の間隔で基板２上の定位置に実装される。
（２）発光素子３が実装された基板２を放熱板７に積層して固定する。基板２と放熱板７との間に絶縁性の熱伝導性シート９を介在させて、基板２と放熱板７とを絶縁しながら、熱伝導性を向上させる。
（３）基板２が積層された放熱板７をケース部１に連結する。放熱板７は、ケース部１の底面に開口された開口部１０を閉塞する状態でケース部１に連結される。基板２と放熱板７の積層体は、ケース部１の内側に設けた連結溝１５に沿って両側縁部をスライドさせる状態で挿入されてケース部１の定位置に連結される。
（４）ケース部１と基板２との間に支持体８を挿入する。図１に示す支持体８は、略Ｖ字状に形成された支持プレート部８Ａの先端に設けた係合凸条部８ａをケース部１の内面に設けた係合溝部１７に案内して定位置に連結される。支持体８の下端は、基板２の上面に接近ないし当接させる状態で基板２の上面に配置される。
（５）ケース部１の光透過面１１となる側壁１Ｂと、支持体８の支持プレート部８Ａと、基板２との間に形成される挿入スペース１２に、インナーシート材４を挿通する。インナーシート材４は、図１に示すように、中間ライン４１に沿って折曲されて、反射部５が透光部６に対向するような形状に形成されており、この折曲部が、ケース部１の上端コーナー部に配置される状態で定位置に配置される。この状態で、インナーシート材４は、透光部６がケース部１の光透過面１１の内面に位置し、反射部５が支持体８の支持プレート部８Ａの内面に位置するように配置される。
（６）開口部１０が放熱板７で閉塞され、内部に基板２と支持体８とインナーシート材４が収納されたケース部１の両端開口を蓋体２０で閉塞する。蓋体２０は、これを貫通する止ネジ２３を介してケース部１に連結される。
（７）ケース部１の端面開口を閉塞する蓋体２０からリード線２５を引き出す。このリード線２５は、一端を基板２に接続しており、外側に引き出される先端には、接続用のコネクタ２７を接続している。

以上のようにして製造される発光ユニット１００は、蓋体２０の下端から外側に突出する固定片２２を介して什器（図示せず）等に固定される。図に示す発光ユニット１００は、両端に突出する固定片２２を備えており、この固定片２２を介して什器に連結できる構造としている。ただ、発光ユニットは、両面テープ等の連結部材や、磁石等を介して什器の定位置に固定することもできる。磁石を介して固定される発光ユニットは、例えば、放熱板７を鉄製として、この放熱板７に板状の磁石の片面を固定し、磁石の反対側面を連結面として鉄製の什器に付着させることもできる。この構造は、簡単かつ容易に発光ユニットを什器の定位置に固定できる。さらに、発光ユニット１００を什器に固定する構造については、蓋体２０に設けた固定片２２や、磁石等の連結部材に限定されず、ケース部１や蓋体２０を保持して、緊密に結合することができるものであれば、固定部材として従来から常用されているものを用いることができる。

以上の実施例の発光ユニット１００は、複数の発光素子３をケース部１の延長方向に２列に実装しており、各列の発光素子３から照射される光を、それぞれケース部１の両側面から外部に照射できるようにしている。すなわち、基板２上に２列に実装される発光素子３から照射される光を、図１において左右方向に照射できる構造としている。この発光ユニット１００は、ケース部１の両側面が光透過面１１であり、ケース部１内の中央部に発光素子３からの光が両方の光透過面１１に反射可能となるような湾曲面を有する支持プレート部８Ａを備える支持体８を配置すると共に、この支持体８の中央を基準にして左右対称な配置となるように発光素子３とインナーシート材４が配置される。インナーシート材４は、反射部５が支持プレート部８Ａに沿って配置され、透光部６が光透過面１１に沿って配置されるため、発光素子３から照射される光を、ケース部１の左右の側面である光透過面１１に透過させて外部に照射する。この構造は、基板２に実装された発光素子３から照射される光を、ケース部１の両方向に、すなわち、ひとつの発光ユニットで、ケース部１の両側方向に光を照射できる特徴がある。

ただ、発光ユニットは、必ずしも両側方向に光を照射する構造には特定せず、片側方向にのみ光を照射する構造とすることもできる。図７に示す発光ユニット２００は、ケース部５１の片側の側面のみを光透過面１１としている。この発光ユニット２００は、光透過面１１となる側壁５１Ｂを平面状とすると共に、この側壁５１Ｂと対向する側の側面から上面にわたって湾曲壁５１Ｄとしている。このケース部５１は、前述のケース部１と同様に、底板５１Ｃに開口部１０を設けており、この開口部１０を放熱板７で閉塞している。

さらに、この発光ユニット２００は、ケース部５１内に支持体を設けることなく、光透過面１１である側面と対向する湾曲壁５１Ｄの内側をインナーシート材４の反射部５の背面側を支持する支持面５３としている。このケース部５１は、側壁５１Ｂと湾曲壁５１Ｄで構成される周壁部分の内面形状を、略山形に形成されたインナーシート材４の外側面に沿う形状としている。このケース部５１は、側壁５１Ｂ及び湾曲壁５１Ｄと基板２との間に形成される挿入スペース５２に挿入されるインナーシート材４の反射部５の背面を、湾曲壁５１Ｄの支持面５３で支持する構造としている。このケース部５１も、反射部５と透光部６の境界となる折曲部が、挿入スペース５２の上端コーナー部であって、側壁５１Ｂと湾曲壁５１Ｄの境界に位置するコーナー部に配置される。折曲部が挿入スペース５２の上端コーナー部に配置されるインナーシート材４は、平面状の透光部６が光透過面１１となる側壁５１Ｂの内面に沿って配置されて、湾曲面状の反射部５が湾曲壁５１Ｄの支持面５３に沿って配置される。支持面５３に沿って配置される反射部５は、図７に示すように、透光部６及び基板２に対向して配置される（すなわち、反射部５は、透光部６を透光部６の主面と垂直な方向に投影した領域に配置され、且つ基板２を基板２の主面と垂直な方向に投影した領域に配置される）。

以上の構造の発光ユニット２００は、支持体を配置することなくインナーシート材４の反射部５を所定の湾曲形状としながらケース部５１の内部に配置できる特徴がある。この構造の発光ユニット２００は、支持体を省略できるので、簡単かつ安価に製造できる特徴がある。

ただ、ケース部の一方の側面のみを光透過面として光を出力する発光ユニットは、必ずしも光透過面と対向する面を湾曲面として支持体に併用する必要はなく、ケース部の横断面形状を矩形状として、光透過面と対向する側面と上面との内側に沿って湾曲形状の支持体を挿入することもできる。この形状の発光ユニットは、ケース部を薄く成形して安価に軽くしながら、内部に挿通される支持体で補強できる。

以上の実施の形態では、ケース部の光透過面を平面状とし、この光透過面の内面に配置される透光部も平面状とする例を示したが、ケース部の光透過面及びインナーシート材の透光部は湾曲面形状とすることもできる。図８は、ケース部７１の光透過面１１を湾曲面とし、この内面に配置されるインナーシート材７４の透光部７６を湾曲面とする一例を示している。図に示す発光ユニット３００は、ケース部７１の周壁７１Ａの横断面形状を略半円状とし、略半円状の左半分を光透過面１１として、右側半分を反射部７５の支持面７３としている。図に示すインナーシート材７４は、反射部７５と透光部７６とを中間ライン４１で区画するが、この中間ライン４１で折曲することなく、境界部分を湾曲面形状としている。

このケース部７１は、周壁７１Ａと基板２との間に形成される挿入スペース７２に挿入されるインナーシート材７４の反射部７５の背面を、湾曲面である周壁７１Ａの支持面７３で支持する構造としている。反射部７５と透光部７６とを湾曲面形状とするインナーシート材７４は、挿入スペース７２に挿入されて、湾曲面状の透光部７６が湾曲面状の光透過面１１の内面に沿って配置され、湾曲面状の反射部７５が湾曲面状の支持面７３に沿って配置される。この発光ユニット３００も、発光素子３から照射される光を反射部７５で反射し、反射光を透光部７６と光透過面１１とに透過させて外部に出力する。

本発明の一実施の形態に係る発光ユニットは、ショーケース、陳列棚、什器、一般照明（室内灯、デスクライト等）、看板照明、壁面照明、歩道灯等の光源として好適に利用できる。

１００、２００、３００…発光ユニット
１…ケース部
１Ａ…天板；１Ｂ…側壁；１Ｃ…底板
２…基板
３…発光素子
４…インナーシート材
５…反射部
５Ａ…反射層
６…透光部
７…放熱板
８…支持体
８Ａ…支持プレート部
８ａ…係合凸条部
９…熱伝導性シート
１０…開口部
１１…光透過面
１２…挿入スペース
１４…連結ボス
１５…連結溝
１６…凸条
１７…係合溝部
１８…凹状溝
１９…凸条
２０…蓋体
２０Ａ…閉塞プレート部
２０Ｂ…周壁部
２１…配線穴
２２…固定片
２３…止ネジ
２４…パッキン材
２５…リード線
２６…ブッシュ
２７…コネクタ
２８…コネクタ
３１…保持部
３２…空間部
３８…支持体
４０…シート基材
４１…中間ライン
４２…マスキング
５１…ケース部
５１Ｂ…側壁；５１Ｃ…底板；５１Ｄ…湾曲壁
５２…挿入スペース
５３…支持面
７１…ケース部
７１Ａ…周壁
７２…挿入スペース
７３…支持面
７４…インナーシート材
７５…反射部
７６…透光部
９１…ケース部材
９２…基板
９３…発光部
９５…リフレクタ部材
９５Ａ…反射部
９６…カバー部材
９７…隙間

Claims (11)

1. 一方向に延長されたケース部と、
   前記ケース部内に配置され、該ケース部の延長方向に延びた基板と、
   前記基板に実装された一以上の発光素子と、
   前記ケース部内に配置され、該ケース部の延長方向に延びたインナーシート材と、
   を備え、
   前記インナーシート材は、前記基板上に離間して配置されて前記発光素子から照射される光を反射する反射部と、前記反射部で反射された光を透過するように配置された透光部とに区画されてなることを特徴とする発光ユニット。
2. 請求項１に記載の発光ユニットであって、
   前記インナーシート材は、透光性を有するシート基材の表面に反射層を設けて前記反射部を形成すると共に、前記反射層を設けていない領域を前記透光部としてなることを特徴とする発光ユニット。
3. 請求項２に記載の発光ユニットであって、
   前記反射層は、金属膜であることを特徴とする発光ユニット。
4. 請求項１から３のいずれか一に記載の発光ユニットであって、
   前記インナーシート材は、前記反射部と前記透光部との境界近傍で折曲されており、
   前記反射部は前記ケース部の延長方向と直交する横断面形状を湾曲面状として、前記透光部は平面状としてなることを特徴とする発光ユニット。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の発光ユニットであって、
   前記インナーシート材は、前記ケース部に着脱式に構成してなることを特徴とする発光ユニット。
6. 請求項１から５のいずれか一に記載の発光ユニットであって、さらに、
   前記ケース部内に配置されて、前記インナーシート材における前記発光素子から照射される光を反射する面と反対側の面を支持する支持体を備え、
   前記支持体は、前記反射部の背面に沿う形状に形成された支持プレート部を備えてなることを特徴とする発光ユニット。
7. 請求項６に記載の発光ユニットであって、
   前記ケース部は、対向する両側面が光透過面であり、
   前記支持プレート部は、前記発光素子からの光が両方の光透過面に反射可能となるような湾曲面を有し、
   前記インナーシート材は、前記反射部が前記支持プレート部に沿って配置され、前記透光部が前記光透過面に沿って配置されることを特徴とする発光ユニット。
8. 請求項１から７のいずれか一に記載の発光ユニットであって、
   前記透光部が、ポリカーボネート製であることを特徴とする発光ユニット。
9. 請求項１から８のいずれか一に記載の発光ユニットであって、さらに、
   前記ケース部は、前記基板と対向する面に開口部を有すると共に、前記開口部を放熱板で閉塞しており、前記放熱板を前記基板に熱結合状態に積層してなることを特徴とする発光ユニット。
10. 請求項１から９のいずれか一に記載の発光ユニットであって、
    前記ケース部が、透光性を有する樹脂製であることを特徴とする発光ユニット。
11. 請求項１から１０のいずれか一に記載の発光ユニットであって、
    前記インナーシート材は、反射部の幅（Ｗ１）と透光部の幅（Ｗ２）の比率が、１：１〜９：５の範囲内にあることを特徴とする発光ユニット。

Images