JP5442328B2 - 面状照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、導光板の端部に光源を配置してなるサイドライト方式の面状照明装置に関し、特に、光源が出射する光の導光板への取り込み効率に優れた面状照明装置に関する。

導光板とともにサイドライト方式の面状照明装置を構成する光源として、プリント基板の実装面に対して平行に光を出射することが可能ないわゆるサイドビュー型のＬＥＤ（Light Emitting Diode；発光ダイオード）が主に適用されてきている。サイドビュー型のＬＥＤとして、例えば、ＬＥＤチップがボンディングされた基板上に、モールド樹脂とともにＬＥＤチップを収める貫通孔が中央部に形成されたランプハウスを設けてなるものが知られている（特許文献１参照）。

通常、ＬＥＤチップを収める貫通孔の内面には、出射面である開口面に向かって開口径が大きくなるように傾斜が付けられている。貫通孔の内面を傾斜させることにより、ＬＥＤチップから内面に向かって出射した光を、この内面で反射させて開口面側に導くことができる。これにより、ＬＥＤチップが発光した光の多くを開口面から取り出すことができる。

特開２００２−２１７４５９号公報

しかしながら、特許文献１が開示するＬＥＤには、以下に示す問題がある。すなわち、ランプハウスは、成形性の観点から、シリカや酸化チタンなどの粒子状の無機材料が分散された熱可塑性樹脂（いわゆる白色樹脂）を用いて形成されているため、貫通孔の内面に入射した光は、無機材料により散乱されながら反射する。このため、内面の傾斜角度を調整しても、内面で反射した光のうち幾分かの光は、開口面に入射する入射角度が臨界角よりも大きくなる。臨界角よりも大きい入射角度で開口面に入射した光は、開口面で反射されて再度貫通孔の内面に入射し、再び散乱されながら反射する。このような散乱をともなう反射を繰り返すことにより、反射にともなう光の吸収損失が大きくなり、ＬＥＤから導光板に入光する光の量が減少していた。

そこで、本出願人は、特願２００９−０４１６１６号（本出願時点では未公開の先願）にて、ＬＥＤおよびリフレクタが新規な面状照明装置を提案している。以下では、参考例（公知例ではない）として、上記先願に記載されている面状照明装置１１０を図９を参照して説明する。

面状照明装置１１０は、ランプハウスを有さないＬＥＤ１１１と、ＬＥＤ１１１が発光した光を面状光として出射させるための矩形平板状の導光板１２１と、ＬＥＤ１１１が発光した光のうち導光板１２１内に直接入光しなかった光（漏れ光）を導光板１２１に向けて反射させるリフレクタ１３１と、を備えている。

ＬＥＤ１１１は、矩形平板状のリードフレーム１１２と、リードフレーム１１２に実装されたＬＥＤチップ１１３と、ＬＥＤチップ１１３を覆う封止部１１４と、から構成されている。リードフレーム１１２は、導光板１２１の図示上面である出射面１２４に重ねて配置され、封止部１１４は、導光板１２１の入光端面１２２に形成された切り欠き部１２６に配置される。

リフレクタ１３１は、ＬＥＤ１１１の封止部１１４の後方（導光板１２１側の反対側）に配置され一対の反射面１３２ａを有する第１反射部１３２と、ＬＥＤ１１１の封止部１１４の下部側に配置され１つの反射面１３３ａを有する第２反射部１３３と、長矩形平板状の基部１３５と、から構成されている。第１反射部１３２および第２反射部１３３は、ＬＥＤ１１１の封止部１１４とともに切り欠き部１２６に配置され、基部１３５は、導光板１２１の入光端面１２２に沿って配置される。

以上のように面状照明装置１１０を構成することにより、ＬＥＤ１１１の封止部１１４から出射された光を直接、または、リフレクタ１３１の第１反射部１３２および第２反射部１３３並びにリードフレーム１１２で反射させて導光板１２１内に入光させることができる。この結果、面状照明装置１１０は、従来技術と比較して、導光板に直接入光する光の割合が多くなるとともに、リフレクタ１３１での反射を経るにしても反射の回数を総合的に少なくして導光板１２１内に導くことができる。これにより、面状照明装置の高輝度化を実現することができる。

ところが、複数の個体（面状照明装置）を作製すると、個体間で輝度がばらつき、中には輝度の向上効果が十分に認められない場合もあった。そこで、本出願人（本発明者）は、この輝度のばらつきの原因を調査した。その結果、図１０（ａ）に示すように、リフレクタ１３１における基部１３５の導光板１２１と対向する面１３５ａと導光板１２１の入光端面１２２との間に隙間が生じ、その隙間から外部に光が漏れていることが分かった。また、図１０（ｂ）に示すように、ＬＥＤ１１１におけるリードフレーム１１２の実装面１１２ａと、導光板１２１の出射面１２２またはフレクタ１３１における第１反射部１３２の出射面１２２側の面１３５ｂと、の間に隙間が生じ、その隙間から外部に光が漏れていることが分かった。そして、これらの隙間が生じる原因は、リフレクタ１３１を保持するハウジングフレームを含めた各部材の寸法のばらつきや組み付け誤差などによるものであった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、安定して高輝度を実現できるサイドライト方式の面状照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る面状照明装置は、実装基板に実装された発光素子チップを封止部で覆ってなる発光素子と、前記発光素子が配置される側の端面である入光端面側から前記発光素子が発光した光を入光して面状に出射する導光板と、前記発光素子および前記導光板が配置される枠状のハウジングフレームと、前記発光素子の近傍に配置されるリフレクタと、前記ハウジングフレームと一体的に形成され前記リフレクタを支持する支持部と、を備えた面状照明装置であって、前記導光板の前記入光端面には、前方に向かって切り欠くことによって前記発光素子の前記封止部を配置する切り欠き部が形成され、前記実装基板は、前記封止部が前記切り欠き部に配置された状態で、前記導光板の一方の平面に前方側の平板部が重ねて配置され、前記リフレクタは、前記封止部の後方で前記切り欠き部内に配置される第１反射部と、前記封止部の前記実装基板が配置される側とは反対側で前記切り欠き部内に配置される第２反射部と、前記入光端面の長手方向に沿って配置され前記第１反射部および前記第２反射部を保持する基部と、を含み、前記第１反射部は、前記発光素子の中央部から前記入光端面の長手方向に沿って遠ざかるにしたがって後方に向かうように傾斜する一対の第１反射面を有し、前記基部は、前記導光板の前記入光端面の法線方向および前記実装基板の法線方向に変位可能に前記支持部によって弾性支持され、かつ、同変位にともなって発生する弾性復元力によって前記入光端面および前記実装基板をそれぞれ押圧するように構成されていることを特徴とするものである。
なお、本発明における「前方」とは、導光板において入光端面がそれと対向する端面を向く方向（発光素子の封止部が導光板を向く方向）であり、「後方」とは「前方」の反対方向である。

この場合、前記導光板の後方に、後方部位が前記ハウジングフレームに一体接続された片持ち状の略平板からなり前方に前記リフレクタが一体的に形成された平板座部を有し、前記平板座部の前方端面寄りに前記導光板の前記入光端面に沿うように肉抜き穴を形成することにより、前記リフレクタの前記基部および前記基部を両端支持する一対の前記支持部が形成されているのが好ましい。

また、この場合、前記平板座部の平面部に、前記実装基板の後方側の平面部が重ねて配置されているのが好ましい。

また、この場合、前記実装基板の前記平板座部が配置される側とは反対側に、前記実装基板を前記平板座部に押圧する基板押圧部が配置されているのが好ましい。

また、この場合、前記導光板の入光端面側に、前記導光板の前後方向への移動を規制するために、前記ハウジングフレームに係合させる係合部が形成されているのが好ましい。

また、この場合、前記第２反射部は、後方から前方に向かうにしたがって前記実装基板から離れるように傾斜する第２反射面を有しているのが好ましい。

本発明に係る面状照明装置は、参考例として説明した面状照明装置と同様の構成要件を有しているので、発光素子チップが発光した光を総合的に反射回数を少なくして導光板に導くことができる。これにより、面状照明装置の高輝度化が可能となる。

さらに、本発明に係る面状照明装置は、導光板の入光端面および発光素子の実装基板に対向して配置されるリフレクタの基部が、導光板の入光端面および実装基板のそれぞれの法線方向に変位可能に構成されている。また、同変位にともなってリフレクタの基部および同リフレクタの基部を弾性支持する支持部に発生する弾性復元力によって、導光板および実装基板のそれぞれに対してリフレクタの基部が押圧するように構成されている。このため、リフレクタと導光板との間の隙間およびリフレクタと実装基板との間の隙間が減少し、参考例における不具合の要因として指摘した漏れ光が抑制される。これにより、面状照明装置の高輝度化を安定して実現することができる。

本発明の実施形態に係る面状照明装置の全体構成を示す平面透視図である。 同面状照明装置のＬＥＤを示す斜視図である。 同面状照明装置の導光板の要部を示す拡大斜視図である。 同面状照明装置のリフレクタおよびその周辺部を示す斜視図である。 リフレクタと導光板との位置関係を説明するための平面図である。 リフレクタの基部とＬＥＤのリードフレームとの位置関係を説明するための縦断面図であり、（ａ）は側方から見た図であり、（ｂ）は前方から見た図である。 基板押圧部の変形例を示す平面図である。 ＬＥＤの変形例を示す側面図である。 参考例としての面状照明装置の要部を示す斜視図である。 参考例の不具合を説明するための図であり、（ａ）は図９のＡ−Ａ線に沿う横断面図であり、（ｂ）は図９のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る面状照明装置１０を図面を参照して説明する。なお、面状照明装置１０は、参考例として説明した面状照明装置１１０と比較すると、ＬＥＤの封止部、導光板に形成された切り欠き部、およびリフレクタの基本構成が一致する。また、それら３つの構成要素の基本的な位置関係（図１０（ａ）（ｂ）に示す位置関係）も一致する。そこで、以下の説明では、図１０（ａ）（ｂ）を適宜参照するが、参考例の対応する構成要素には、本発明のそれぞれの符号に１００を足した符号を付与している。

面状照明装置１０は、図１に示すように、発光素子としてのＬＥＤ１１と、ＬＥＤ１１が発光した点状の光を面状の光として出射させるための導光板２１と、ＬＥＤ１１の近傍に配置されるリフレクタ３１と、ＬＥＤ１１の一部を搭載するとともにリフレクタ３１を変位自在に弾性支持する平板座部４１と、導光板２１を所定位置に収容するとともに平板座部４１を保持するハウジングフレーム５１と、を備えている。なお、図示の例では、２つのＬＥＤ１１が配置されるが、図を見易くするために、図示上側に配置されるＬＥＤ１１の図示を省略している。

ＬＥＤ１１は、図２に示すように、実装基板としてのリードフレーム１２と、リードフレーム１２の前方寄りに実装されるＬＥＤチップ１３（ダイスとも呼ばれている）と、ＬＥＤチップ１３を覆う封止部１４と、から構成されている。

リードフレーム１２は、熱伝導性および光反射性に優れ、ワイヤボンディングが可能な金属材料（本実施形態では、銀メッキされた銅板）を用いて矩形平板状に形成されている。なお、図２では、リードフレーム１２を便宜的に一体の平板として示しているが、実際には２枚の平板を僅かに隙間を空けて同一平面状に配置し、同２枚の平板を絶縁材料を用いて接合することにより構成されている。これにより、リードフレーム１２を、一対の電極として機能させている。

また、リードフレーム１２の平面を、封止部１４のリードフレーム１２に実装される面よりも広くすることにより、リードフレーム１２を、ＬＥＤチップ１３から発生する熱の放熱部材、およびＬＥＤチップ１３が発光する光の反射部材としても機能させている。

ＬＥＤチップ１３は、本実施形態では、青色光（波長４１０ｎｍから４８０ｎｍ）を発光する小片の青色ＬＥＤチップであり、リードフレーム１２の一方の平面である実装面１２ａに接着剤を用いて固定されている。また、ＬＥＤチップ１３には、リードフレーム１２に固定される面と対向する面に、図示しない一対の電極が形成されており、図示しないボンディングワイヤによってリードフレーム１２に電気的に接続されている。

封止部１４は、透光性材料（本実施形態では、シリコーン樹脂）を用いて形成され、透光性材料には、ＬＥＤチップ１３が発光する青色光を受けて黄色成分の光を発光する黄色蛍光体が分散されている。すなわち、ＬＥＤチップ１３が発光する青色光と、黄色蛍光体が発光する黄色光とを混色させることによって所定の白色光が得られるように、封止部１４が形成されている。

封止部１４は、直方体状に形成され、ＬＥＤチップ１３のリードフレーム１２に固定される面を除く外形面を覆っている。封止部１４は、導光板２１に組み付けられた状態において前方を向く面である出射前方面１４ａと、出射前方面１４ａに直交する一対の側面である出射側方面１４ｂと、出射前方面１４ａと対向する出射後方面１４ｃと、リードフレーム１２に固定される面と対向する面である出射頂面１４ｄと、から外形面が構成されている。封止部１４の厚さ（出射頂面１４ｄとリードフレーム１２の実装面１２ａとの距離）は、導光板２１の厚さより薄く（例えば、半分）形成されている（図６参照）。

次に、導光板２１について説明する。導光板２１は、透明材料（本実施形態では、ポリカーボネート樹脂）を用いて矩形平板状に形成されている。導光板２１は、ＬＥＤ１１を配置する側の端面である入光端面２２と、入光端面２２と略直交する一方の平面であり入光端面２２から入光したＬＥＤ１１の光を反射する反射平面２３と、反射側平面２３と対向する平面であり光を外部に出射する出射平面２４と、を有している。

導光板２１の入光端面２２には、図３に示すように、後方に張り出すようにして形成された２つの舌片部２５、および２つの舌片部２５の中間部分において後方に突き出すようにして形成された断面Ｌ字型のフック部２７が形成されている。

舌片部２５は、その側面が、平面状の先端面２５ａおよび先端面２５ａの両端側に連続して形成される円弧状の一対の湾曲面２５ｂから構成される。舌片部２５の先端面２５ａには、ＬＥＤ１１（封止部１４）を配置する収納凹部としての切り欠き部２６が形成されている。切り欠き部２６は、入光端面２２の一部である先端面２５ａ側から前方に向かって部分的に切り欠いて形成され、その平面視形状は矩形である。すなわち、切り欠き部２６は、その側面が、前方側の側面である前方側面２６ａ、および前方側面２６ａと直交する一対の側方側面２６ｂから構成されている。

切り欠き部２６の、入光端面２２の長手方向に沿う寸法は、ＬＥＤ１１の封止部１４の長手方向の寸法（一対の出射側方面１４ｂ間の距離）と略同一かそれよりも一回り大きい寸法である。また、切り欠き部２６の前後方向の寸法は、ＬＥＤ１１の封止部１４の短手方向の寸法（出射前方面１４ａと出射後方面１４ｃ間の距離）よりも大きい寸法（例えば、２倍）である。

このように構成された切り欠き部２６の前方寄りに、ＬＥＤ１１の封止部１４が配置される（図１０（ａ）参照）。このとき、導光板２１の出射平面２４側にリードフレーム１２（主として、ＬＥＤチップ１３よりも前方の平板部である前方平板部１２ｂ）が重ねて配置され、封止部１４の出射前方面１４ａが、切り欠き部２６における前方側面２６ａのうち上側の部分（出射平面２４側の部分）に対向する。また、封止部１４の一対の出射側方面１４ｂが、切り欠き部２６における一対の側方側面２６ｂのうち上側の部分にそれぞれ対向する。

次に、リフレクタ３１について説明する。リフレクタ３１は、ＬＥＤ１１が発光した光のうち導光板２１の前方または側方に向かって導光板２１内に直接入光しなかった光（漏れ光）を導光板２１の前方または側方に向けて反射させるものである。このため、リフレクタ３１は、成形性に優れた樹脂（本実施形態では、ポリカーボネート樹脂）に粒子状の無機材料（本実施形態では、酸化チタン）を混在してなる白色樹脂により成形されている。

リフレクタ３１は、図４に示すように、ＬＥＤ１１（封止部１４）の後方に配置される第１反射部３２と、ＬＥＤ１１の下部側において封止部１４の出射頂面１４ｄと対向するように配置される第２反射部３３と、導光板２１の舌片部２５の先端面２５ａに沿って配置され第１反射部３２および第２反射部３３を保持する長矩形平板状の基部３５と、から構成されている。なお、リフレクタ３１は、後述するように、平板座部４１と一体的に形成されている。

第１反射部３２は、基部３５の長手方向の中央部において短手方向に延び断面が二等辺三角形状の柱状構造として構成されており、側面にそれぞれ片台形状をした一対の第１反射面３２ａを有している。一対の第１反射面３２ａは、リフレクタ３１の中心線Ｃ１（図５参照）に対して対称に形成され、一対の第１反射面３２ａが交わって構成される頂角は、本実施形態では９０度である。以下では、一対の第１反射面３２ａが交わって形成され中心線Ｃ１と直交する稜線を、頂辺３２ｂと称する。また、第１反射部３２の上方面３２ｃは、基部３５の上方面３５ｂと面一である。

このように構成された第１反射部３２は、封止部１４の出射後方面１４ｃに対向するようにして、切り欠き部２６内に配置される（図１０（ａ）参照）。このとき、第１反射部３２の頂辺３２ｂは、封止部１４（ＬＥＤチップ１３）の中央部に対向するように配置される。言い換えると、リフレクタ３１（第１反射部３２）の中心線Ｃ１がＬＥＤ１１の中心線に略一致するように、ＬＥＤ１１に対してリフレクタ３１が配置される。

この結果、一対の第１反射面３２ａの各々は、封止部１４の出射後方面１４ｃ対して、所定の角度（本実施形態では、４５度）の傾き角で対向するように配置される。すなわち、一対の第１反射面３２ａは、頂辺３２ｂを対称軸として、導光板２１の入光端面２２の長手方向に沿って遠ざかるにしたがって後方に向かうように傾斜する反射面として配置される。また、第１反射部３２が切り欠き部２６内に配置されることから、一対の第１反射面３２ａは、一対の側方側面２６ｂに対して所定の角度（本実施形態では、４５度）の傾き角で対向（交差）するように配置される。

一方、第２反射部３３は、第１反射部３２の下側前方部において第１反射部３２と一体的に形成され、三角形状の第２反射面３３ａと、第２反射面３３ａおよび一対の第１反射面３２ａを連結し切り欠き部２６の一対の側方側面２６ｂを向くように傾斜する三角形状の一対の連結面３３ｂと、を有している。

第２反射面３３ａは、基部３５の長手方向に対して平行で、かつ頂辺３２ｂに対して所定の角度（本実施形態では、４５度）で傾く傾斜面である。この第２反射面３３ａは、封止部１４の出射頂面１４ｄ側（封止部１４のリードフレーム１２が配置される側とは反対側）に配置される（図１０（ｂ）参照）。このように配置した状態において、第２反射面３３ａは、切り欠き部２６の前方側面２６ａの下側の部分（反射平面２３側の部分）に対して所定の角度（本実施形態では、４５度）で対向するように配置される。すなわち、第２反射面３３ａは、後方から前方に向かうにしたがって封止部１４（リードフレーム１２）から離れるように傾斜する反射面として配置される。

次に、平板座部４１について図４を参照して説明する。平板座部４１は、前述のように、ＬＥＤ１１の一部を搭載するとともにリフレクタ３１を変位自在に弾性支持するものであり、リフレクタ３１を介して導光板２１の後方に配置されるものである。平板座部４１は、白色樹脂により全体として略矩形平板状に形成され、リフレクタ３１（基部３５）およびハウジングフレーム５１と一体的に形成されている。平板座部４１の大きさは、上側の面である上平面４１ａに、ＬＥＤ１１におけるリードフレーム１２の後方側の平板部（後方平板部１２ｃ）が搭載可能な大きさである。また、平板座部４１は、後方部位（後方接続面４１ｂ）がハウジングフレーム５１に一体接続されて形成されることにより、片持ち状に保持されている。

平板座部４１は、開放側の端面（後方接続面４１ｂに対向する端面）である前方端面４１ｃ寄りに、導光板２１の入光端面２２に沿うように厚み方向に貫通する細長の肉抜き穴４２が形成されている。この肉抜き穴４２を形成することにより、リフレクタ３１の基部３５および基部３５を両端支持する一対の支持部４３が、弾性変形が可能な薄肉状に構成されている。すなわち、肉抜き穴４２を形成することにより、基部３５が、外力に応じて前後方向（導光板２１の入光端面２２の法線方向）および上下方向（リードフレーム１２の法線方向）に弾性変位が可能に構成されている。

支持部４３は、その断面形状が、リフレクタ３１の基部３５の断面形状と同様に矩形であるが、基部３５の断面形状よりも一回り小さく形成されている。具体的に説明すると、一対の支持部４３の前方面４３ａは、基部３５の前方面３５ａよりも後方に位置し、一対の支持部４３の上方面４３ｂは、基部３５の上方面３５ｂよりも下方に位置するように構成されている。その他の２面は、それぞれ互いに面一に形成されている。リフレクタ３１の基部３５を主体として言い換えれば、基部３５の前方面３５ａは、支持部４３の前方面４３ａよりも前方に突き出し、基部３５の上方面３５ｂは、支持部４３の上方面４３ｂよりも上方に突き出すように構成されている。

また、支持部４３における前方面４３ａの前後方向の位置は、図５に示すように、支持部４３を変形させていない状態において仮想的に導光板２１（仮想線で示す）を組み込んだとすると、導光板２１の舌片部２５の先端面２５ａの位置と略一致するように構成（設計）されている。また、一対の支持部４３における上方面４３ｂの上下方向の位置は、図６（ａ）（ｂ）に示すように、支持部４３を上下方向に変形させていない状態において仮想的にＬＥＤ１１またはリードフレーム１２（いずれも仮想線で示す）を組み込んだとすると、ＬＥＤ１１のリードフレーム１２の実装面１２ａの位置と略一致するように構成されている。

したがって、リフレクタ３１の基部３５を変位させていない仮想的な状態では、基部３５の前方面３５ａは、導光板２１の舌片部２５の先端面２５ａよりも前方に位置し、基部３５の上方面３５ｂは、リードフレーム１２の実装面１２ａよりも上方に位置することになる。

次に、本実施形態においては、再び図４を参照して、ＬＥＤ１１のリードフレーム１２が搭載される平板座部４１の上平面４１ａ側に、リードフレーム１２を平板座部４１側に押圧するための一対の基板押圧部４５が配置されている。一対の基板押圧部４５は、白色樹脂を用いて前後方向に延びる弾性変形が可能な棒状に形成され、ハウジングフレーム５１と一体的に形成されている。基板押圧部４５の各々は、その後方の端部がハウジングフレーム５１に一体接続されて形成されることにより、片持ち状に支持されている。

一対の基板押圧部４５は、その前方端側の互いに向かい合う内側の面に、前後方向に延びる三角柱状の突き出し部４６を有している。２つの突き出し部４６の稜線である稜辺４６ａの間隔は、ＬＥＤ１１のリードフレーム１２の幅より若干短い長さに設定されている。また、一対の基板押圧部４５は、リードフレーム１２が平板座部４１に搭載されていない状態において、リードフレーム１２が平板座部４１に搭載されている状態よりも、突き出し部４６が幾分下側に位置するように（平板座部４１に近いところに位置するように）構成されている。

このように構成された一対の基板押圧部４５と平板座部４１との間にリードフレーム１２を押し込むと、突き出し部４６の下側の傾斜面４６ｂの各々がリードフレーム１２の上面（実装面１２ａの反対側の面）側の一対の側方端辺１２ｄにそれぞれ接触した状態で、基板押圧部４５が幾分上方に弾性変形する。この弾性変形にともなって基板押圧部４５に発生する弾性復元力により、リードフレーム１２が平板座部４１に押圧される。

次に、ハウジングフレーム５１について説明する。ハウジングフレーム５１は、白色樹脂により成形され、前述のように、リフレクタ３１、平板座部４１、および基板押圧部４５と一体的に形成されている。

ハウジングフレーム５１は、全体として枠状（額縁状）に構成され、枠内にＬＥＤ１１および導光板２１が配置される。ハウジングフレーム５１を構成する４辺のうち導光板２１の入光端面２２に対応する辺５２に、平板座部４１および基板押圧部４５の一端側が固定されている。

また、辺５２に形成された２つの平板座部４１の中間部分前方に、導光板２１の入光端面２２に形成されているフック部２７の先端隆起部である係合部２７ａを嵌め込む係合穴５３が形成されている（図１参照）。係合穴５３に係合部２７ａを嵌め込むことにより、ハウジングフレーム５１に対する導光板２１の平面方向の相対位置が規定される。また、ハウジングフレーム５１には、同ハウジングフレーム５１に対する導光板２１の上下方向（平面方向に直交する方向）の相対位置を規定する周知の手段が形成されている。

次に、上記構成をなす面状照明装置１０の作用効果について説明する。外部に設置された制御回路（図示せず）からの駆動信号が、回路基板（図示せず）、リードフレーム１２、およびボンディングワイヤ（図示せず）を介して、ＬＥＤチップ１３に印加される。ＬＥＤチップ１３は、給電される駆動信号に基づいて青色光を発光する。青色光の一部が、封止部１４に分散している黄色蛍光体により黄色光に変換される。そして、青色光と黄色光とが混色することにより、所定の色調を有する白色光が生成される。

ＬＥＤ１１の封止部１４から出射する光のうち出射前方面１４ａから出射した光は、導光板２１の切り欠き部２６の前方側面２６ａから導光板２１内に直接（反射をともなうことなく）入光する。同様に、一対の出射側方面１４ｂから出射した光も、白色樹脂（従来技術のランプハウス）での反射を経ることなく、切り欠き部２６の一対の側方側面２６ｂから導光板２１内に直接入光する。このため、反射の際に発生する光の吸収損失を抑制することができる。

次に、封止部１４の出射後方面１４ｃから後方に出射した光（漏れ光）は、リフレクタ３１を構成する第１反射部３２の一対の第１反射面３２ａにより反射され、切り欠き部２６の一対の側方側面２６ｂから導光板２１内に入光する。このとき、一対の第１反射面３２ａが、ＬＥＤチップ１３の中央部（平面視して略中心線上の位置）から後方出射面１４ｃに対して所定の傾斜角度（本実施形態では、４５度）で後方に向かうように対称に形成されている。これにより、ＬＥＤ１１から後方に出射した光を、中心線Ｃ１に対する角度の正負に応じて、対応する一対の側方側面２６ｂに向けて反射させることができる。この結果、切り欠き部２６の側方側面２６ｂから導光板２１内に対称性よく、かつ従来技術に比べて反射回数を少なくして入光させることができる。

また、封止部１４の出射頂面１４ｄから下方に出射した光（漏れ光）は、リフレクタ３１を構成する第２反射部３３の第２反射面３３ａにより反射され、切り欠き部２６の前方側面２６ａから導光板２１内に入光する。このとき、第２反射面３３ａが、所定の角度（本実施形態では、４５度）で後方から前方に向かうようにしたがって下方に傾斜するように配置されている。これにより、ＬＥＤ１１から下方に出射した光の多くを、反射回数を少なくして切り欠き部２６の前方側面２６ａから導光板２１内に入光させることができる。

そして、封止部１４内において上方に進行した光は、リードフレーム１２で反射されて、封止部１４のいずれかの外形面１４ａ〜１４ｄから外部に出射し、前述のいずれかの経路を経て導光板２１内に入光する。リードフレーム１２は、反射特性に優れた金属材料で形成されていることから、反射の際に発生する光の吸収損失を少なくすることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態に係る面状照明装置１０においては、ＬＥＤ１１が発光した光を総合的に反射回数を少なくして導光板２１内に導くことができるから、面状照明装置１０の高輝度化が可能となる。

また、面状照明装置１０は、導光板２１に形成されたフック部２７の係合部２７ａをハウジングフレーム５１の係合穴５３に係合させることより、ハウジングフレーム５１に対する導光板２１の相対位置が規定されている。また、リフレクタ３１の基部３５を弾性支持する支持部４３を変形させていない状態において、導光板２１（舌片部２５）の先端面２５ａの前後方向位置が、リフレクタ３１の基部３５を弾性支持する支持部４３の前方面４３ａの位置と略一致するように構成されている。そして、基部３５の前方面３５ａが支持部４３の前方面４３ａよりも幾分前方に位置するように構成されている。

したがって、導光板２１をハウジングフレーム５１に取り付けるには、基部３５の前方面３５ａを後方に幾分ずらす必要があるが、基部３５が前後方向に対して変位可能に構成されていることから、後方にずらすことは容易である。また、基部３５を後方にずらし導光板２１をハウジングフレーム５１に取り付けた状態では、基部３５および支持部４３に弾性復元力が生じ、基部３５の前方面３５ａが導光板２１の先端面２５ａに押し当てられる。このため、基部３５と導光板２１との密着性が向上し、基部３５と導光板２１との間の隙間が減少する。これにより、漏れ光が抑制され、安定した高輝度特性が得られる。

また、面状照明装置１０は、リフレクタ３１の基部３５を弾性支持する支持部４３を変形させていない状態において、導光板２１の出射平面２４の上下方向位置、すなわち、リードフレーム１２の実装面１２ａの上下方向位置が、リフレクタ３１の基部３５を弾性支持する支持部４３の上方面４３ｂの位置と略一致するように構成されている。そして、基部３５の上方面３５ｂおよび第１反射部３２の上方面３２ｃが、支持部４３の上方面４３ｂよりも幾分上方に位置するように構成されている。

したがって、ＬＥＤ１１（リードフレーム１２）を導光板２１に取り付けるには、基部３５の上方面３５ｂを下方に幾分ずらす必要があるが、基部３５が上下方向に対しても変位可能に構成されていることから、下方にずらすことは容易である。また、基部３５を下方にずらしリードフレーム１２を導光板２１に取り付けた状態では、基部３５および支持部４３に弾性復元力が生じ、リフレクタ３１の基部３５の上方面３５ｂおよび第１反射部３２の上方面３２ｃが、リードフレーム１２の後方平板部１２ｃに押し当てられる。このため、基部３５とリードフレーム１２との密着性が向上し基部３５と導光板２１との間の隙間が減少する。これにより、漏れ光が抑制され、安定した高輝度特性が得られる。

また、本実施形態では、リードフレーム１２を下方に押圧する基板押圧部４５を設けられていることから、リードフレーム１２の平板座部４１からの浮き上がりを確実に防止することができる。このため、基部３５とリードフレーム１２およびリードフレーム１２と導光板２１との密着性をより確実に向上させることができる。

以上の理由により、本発明の実施形態に係る面状照明装置１０は、各部材の寸法がばらついても、輝度特性がばらつくことなく、高輝度を安定して実現することができる。本出願人は、ランプハウスを有するＬＥＤを光源に用いた従来構成の面状照明装置と比較して、輝度が安定して２０％向上することを確認している。また、輝度の均一性が向上することも確認している。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、実施の形態については上記に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更および組み合わせが可能である。

例えば、上記実施形態では、導光板２１にフック部２７を設けることにより、ハウジングフレーム５１に対する導光板２１の位置決めを行なう構成としたが、これに限定されない。例えば、ハウジングフレーム５１の辺５２に対向する辺に、導光板２の入光端面２２と対向する端面を後方に押圧する手段（例えば、ばね）を設ける構成としてもよい。この場合には、導光板２の舌片部２５の先端面２５ａを、リフレクタ３１の基部３５の前方面３５ａに対してより一層確実に突き当てることができる。

また、上記実施形態では、リードフレーム１２を平板座部４１に押圧するための一対の棒状部材からなる基板押圧部４５が形成されているが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、中央部に配置される板状の基板押圧部４５Ａを形成してもよい。また、リードフレーム１２が平板座部４１に接着剤等を用いて固定されている場合には、基板押圧部は必ずしも設ける必要はない。

また、上記実施形態では、リフレクタ３１の基部３５を弾性変位可能に両端支持する支持部４３を、片持ち状の平板座部４１に肉抜き穴４２を設けることにより形成したが、必ずしもこの構成に限定されない。例えば、基部３５を片端支持するように支持部を構成してもよいし、平板座部４１を有しない構成であってもよい。

また、上記実施形態では、リードフレーム１２の実装面１２ａが平面として説明したが、これに限定されない。例えば、図８に示すように、リードフレームの封止部が形成される部分に台部１２ｅを設けようにしてもよい。平面視した台部１２ｅの大きさは、封止部よりも大きいが、切り欠き部２６よりも小さい（リフレクタ３１の第１反射部３２とともに切り欠き部２６に配置できる大きさである）。このような形状をした台部１２ｅを設けることにより、リードフレーム１２と導光板２１、または、リードフレーム１２とリフレクタ３１との界面に直接する進行する光を遮蔽することができ、漏れ光の抑制をより確実に発揮することが期待できる。

また、上記実施形態では、ＬＥＤ１１の封止部１４の形状を直方体として説明したが、これに限定されない。例えば、半球状であってもよいし、楕円球状であってもよい。また、ＬＥＤ１１の封止部１４を配置する収納凹部としての切り欠き部２６の上面視形状を矩形として説明したが、これに限定されない。例えば、曲線からなる形状としてもよい。

また、上記実施形態では、リフレクタ３１は、連結面３３ｂと第１反射面３２ａおよび第２反射面３３ａとを連結する部分に稜線が明瞭に見えるように形成されているが、これに限定されない。例えば、稜線が明瞭に見えないように連結部分の近傍における角度がなだらかに変化するように形成してもよい。すなわち、同一反射面内で傾斜角度が分布するように構成してもよい。傾斜角度を部分的または全体的に変えることにより、反射光の進行方向をより好ましい方向（総合的に反射損失がより小さくなる方向）に調整することができる。

また、上記実施形態では、ＬＥＤ１１のリードフレーム１２を導光板２１の出射平面２４側に配置したが、例えば、導光板２１の反射平面２３側に配置してもよい。

また、上記実施形態では、実装基板としてリードフレーム１２を適用したが、これに限定されない。例えば、セラミックスや樹脂材料、金属材料などからなり実装面に反射膜または反射厚膜を形成した基板であってもよい。

また、上記実施形態では、湾曲面２５ｂを有する舌片部２５が導光板２１に形成されている。湾曲面２５ｂを形成することにより、導光板２１の前方に進行する光と、入光端面２２に平行な方向に進行する光を任意に調整することができるが、舌片部２５は、必ずしも設けなくてもよいものである。

１０ 面状照明装置
１１ ＬＥＤ
１２ リードフレーム（実装基板）
１２ａ 実装面
１２ｂ 前方平板部
１２ｃ 後方平板部
１２ｄ 側方端辺
１２ｅ 台部
１３ ＬＥＤチップ（ダイス）
１４ 封止部
１４ａ 出射前方面
１４ｂ 出射側方面
１４ｃ 出射後方面
１４ｄ 出射頂面
２１ 導光板
２２ 入光端面
２３ 反射平面
２４ 出射平面
２５ 舌片部
２５ａ 先端面
２５ｂ 湾曲面
２６ 切り欠き部
２６ａ 前方側面
２６ｂ 側方側面
２７ フック部
２７ａ 係合部
３１ リフレクタ
３２ 第１反射部
３２ａ 第１反射面
３２ｂ 頂辺
３２ｃ 上方面
３３ 第２反射部
３３ａ 第２反射面
３３ｂ 連結面
３５ 基部
３５ａ 前方面
３５ｂ 上方面
４１ 平板座部
４１ａ 上平面
４１ｂ 後方端面
４１ｃ 前方端面
４２ 肉抜き穴
４３ 一対の支持部
４３ａ 前方面
４３ａａ 前方端部
４３ｂ 上方面
４５，４５Ａ 基板押圧部
４６ 突き出し部
４６ａ 稜辺
４６ｂ 傾斜面
５１ ハウジングフレーム
５２ 辺
５３ 係合穴
Ｃ１ 中心線

Claims (6)

1. 実装基板に実装された発光素子チップを封止部で覆ってなる発光素子と、
   前記発光素子が配置される側の端面である入光端面側から前記発光素子が発光した光を入光して面状に出射する導光板と、
   前記発光素子および前記導光板が配置される枠状のハウジングフレームと、
   前記発光素子の近傍に配置されるリフレクタと、
   前記ハウジングフレームと一体的に形成され前記リフレクタを支持する支持部と、を備えた面状照明装置であって、
   前記導光板の前記入光端面には、前方に向かって切り欠くことによって前記発光素子の前記封止部を配置する切り欠き部が形成され、
   前記実装基板は、前記封止部が前記切り欠き部に配置された状態で、前記導光板の一方の平面に前方側の平板部が重ねて配置され、
   前記リフレクタは、前記封止部の後方で前記切り欠き部内に配置される第１反射部と、前記封止部の前記実装基板が配置される側とは反対側で前記切り欠き部内に配置される第２反射部と、前記入光端面の長手方向に沿って配置され前記第１反射部および前記第２反射部を保持する基部と、を含み、
   前記第１反射部は、前記発光素子の中央部から前記入光端面の長手方向に沿って遠ざかるにしたがって後方に向かうように傾斜する一対の第１反射面を有し、
   前記基部は、前記導光板の前記入光端面の法線方向および前記実装基板の法線方向に変位可能に前記支持部によって弾性支持され、かつ、同変位にともなって発生する弾性復元力によって前記入光端面および前記実装基板をそれぞれ押圧するように構成されている面状照明装置。
2. 前記導光板の後方に、後方部位が前記ハウジングフレームに一体接続された片持ち状の略平板からなり前方に前記リフレクタが一体的に形成された平板座部を有し、
   前記平板座部の前方端面寄りに前記導光板の前記入光端面に沿うように肉抜き穴を形成することにより、前記リフレクタの前記基部および前記基部を両端支持する一対の前記支持部が形成されている請求項１に記載の面状照明装置。
3. 前記平板座部に、前記実装基板の後方側の平板部が重ねて配置される請求項２に記載の面状照明装置。
4. 前記実装基板の前記平板座部とは反対側に、前記実装基板を前記平板座部に押圧する基板押圧部が配置されている請求項３に記載の面状照明装置。
5. 前記導光板の入光端面側に、前記導光板の前後方向への移動を規制するために、前記ハウジングフレームに係合させる係合部が形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の面状照明装置。
6. 前記第２反射部は、後方から前方に向かうにしたがって前記実装基板から離れるように傾斜する第２反射面を有する請求項１から５のいずれか１項に記載の面状照明装置。

Images