JP2004127716A

JP2004127716A - 照明装置

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Publication number: JP2004127716A
Application number: JP2002290226A
Authority: JP
Inventors: Masato Ono; 小野　正人; Kazunori Watanabe; 渡辺　和憲; Masaru Kato; 加藤　勝
Original assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Current assignee: Nichia Chemical Industries Ltd
Priority date: 2002-10-02
Filing date: 2002-10-02
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-10-02
Also published as: JP4214749B2

Abstract

【課題】発光ダイオードを利用して高出力照射が可能な照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明は、光源と、該光源に対向し、照射される光を反射させる反射ユニットとを備える照明装置において、前記光源は、点灯時に発生する熱を放熱させる熱伝達ユニットに直接または熱伝導性基板を介して実装されることを特徴とする照明装置である。さらには、前記熱伝達ユニットは、前記光源を実装する光源載置部と、該光源載置部に接続する支持部を有し、該支持部の太さが前記光源載置部よりも細い照明装置である。特に、光源が、発光ダイオードである照明装置である。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置、特に発光ダイオード等の光源を用いて構成された照明装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来、反射面に対向して配置されている光源からの光を反射させ、正面方向に取り出す反射型照明装置では、発光ダイオード等の光源が、照明装置の正面方向に配置され発光ダイオードに電力を供給するリード電極に直接載置されている。
【特許文献１】
特開平１−２３０２７４号公報。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の反射型照明装置は、発光ダイオードから発生する熱を外部に放熱する手段を特に有していないため、高出力照射が可能な照明装置とすることが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明は、発光ダイオードを利用して高出力照射が可能な照明装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために本発明に係る発光装置は、光源と、該光源に対向し、照射される光を反射させる反射ユニットとを備える照明装置において、前記光源は、点灯時に発生する熱を放熱させる熱伝達ユニットに直接または熱伝導性基板を介して実装されることを特徴とする照明装置である。
【０００６】
このように構成すると、放熱性を向上させ、高出力照射が可能な照明装置とすることができる。
【０００７】
また、本発明に係る請求項２記載の発明は、前記熱伝達ユニットは、前記光源を実装する光源載置部と、該光源載置部に接続する支持部を有し、該支持部の太さが前記光源載置部よりも細い請求項１に記載の照明装置である。
【０００８】
このように構成すると、反射ユニットの前方を横切る熱伝達ユニットによって照射光が遮られるのをできる限り抑えることができる。
【０００９】
また、本発明に係る請求項３記載の発明は、前記光源は、前記熱伝達ユニットまたは熱伝導性基板上において互いに高さが異なる実装面に載置されている請求項１乃至２に記載の照明装置である。
【００１０】
このように構成すると、照明装置の光取り出し効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る請求項４記載の発明は、前記熱伝達ユニットの端部は、放熱ユニットまたは端子に接続する請求項１乃至３に記載の照明装置である。
【００１２】
このように構成すると、光源から熱伝達ユニットを介して放熱ユニットまたは端子に直接放熱することができるため、照明装置の放熱性を更に向上させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る請求項５記載の発明は、前記熱伝達ユニットは、導電性基板を備える請求項１乃至４に記載の照明装置である。
【００１４】
このように構成すると、光源に電力を供給する配線コード等により、照射光が遮られるのを防ぐことができる。
【００１５】
また、本発明に係る請求項６記載の発明は、光照射方向に、透光性部材を有する請求項１乃至５に記載の照明装置である。
【００１６】
このように構成すると、照明装置の反射面に埃等が付着するのを防ぐことができ、照明装置の信頼性を維持することができる。
【００１７】
また、本発明に係る請求項７記載の発明は、前記透光性部材はレンズ形状を有する請求項１乃至６に記載の照明装置である。
【００１８】
このように構成すると、所望の光学特性を有する照明装置とすることができる。
【００１９】
また、本発明に係る請求項８記載の発明は、前記光源は、発光ダイオードである請求項１乃至７に記載の照明装置である。
【００２０】
このように構成すると、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、以下に図面を参照しながら説明する。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照明装置を例示するものであって、本発明は照明装置を以下に限定するものではない。また、各図面に示す部材の大きさや位置関係などは説明を明確にするために誇張しているところがある。
【００２２】
本発明にかかる照明装置は、発光ダイオード、電球、蛍光ランプ等の光源を有し、該光源が直接あるいは熱伝導性基板を介して載置され、光源からの熱を放熱ユニット等に伝える熱伝達ユニットと、光源に対向して配置され、光源からの光を照明装置の正面方向に照射させる反射面を有する反射ユニットとを備える。光源は、熱伝達ユニット上に配された導電性基板や、導電性パターン等により外部電極から電力を供給される。また、熱伝達ユニットは、反射ユニットから正面方向に照射される光をできるだけ遮らないような形状に加工される。
【００２３】
以下、本発明の実施の形態の各構成について詳述する。
（光源）
本実施の形態における光源は、発光ダイオード、電球、蛍光ランプ等の発光体である。本実施の形態における光源は、熱伝達ユニットに直接または熱伝導性基板を介して実装される。熱伝導性基板を介して実装される場合は、例えば、図１３および図１４に示されるように、熱伝導性基板９０５上にＬＥＤチップ９０１が載置され、光源との電気的接続のための金属バンプ９０３を有する導電性基板９０４に電気的に接続可能な状態としている。なお、金属バンプ９０３は、図１３に示されるように導電性基板９０４の下側に配置したり、図１３に示されるように導電性基板９０４の上側に配置したりすることができる。また、図１０から図１２に示されるように熱伝達ユニットまたは熱伝導性基板に光源を実装する場合は、光源の側面方向の側壁面に対して傾斜を設けることが好ましい。傾斜面とすることにより、光源からの光を側壁にて反射させ、反射ユニットの反射面の方向に効率よく光を照射させることが可能である。さらに、図１１および図１２に示されるように複数の光源を実装する場合は、階段状に複数の段差を設けた凹部あるいは凸部を複数形成し、光源を載置したとき隣り合う光源により光が遮らないような形状に光源載置部を加工することができる。
（熱伝達ユニット）
本実施の形態において、熱伝達ユニットとして使用することができるヒートパイプは、例えば、銅やアルミニウム等の金属材料からなる金属管の中に、水、フロン、代替フロン、フロリナート等の熱輸送用の作動液を封入したものであって、入熱部（高温部）で作動液が加熱されて蒸気となり、その蒸気が放熱部（低温側）に移動して液化することによって放熱し、その液化した作動液が毛細管現象により入熱部に戻るという動作を繰り返すことにより、極めて高い熱伝導性を実現した熱伝達部材である。
【００２４】
本実施の形態において、熱伝達ユニットの形状は、種々の形状とすることができる。即ち、反射ユニットから照明装置の正面方向に反射される光をできるだけ遮らないように、光源が載置される光源載置部は光源が載置可能な程度の最小限の大きさとし、一方、該光源載置部に連続して接続し光源載置部を支持する支持部は該光源載置部よりできるだけ細く加工することが可能である。例えば、図６に示されるように本発明にかかる照明装置を上方からみたとき、支持部５０３は、光源載置部５０２より細い。また、図１から図９に示されるように、熱伝達ユニット３０２を折り曲げ、該熱伝達ユニット３０２の端部１０５が放熱ユニット５０４あるいは端子１０４に接続する構成とすることができる。ここで、端子１０４は、照明装置をヒートシンク等の実装面に固定し、熱伝達ユニット３０２から伝わる熱を実装面側に放熱する機能を有する。さらに、図３あるいは図８に示されるように、反射ユニット１０３の反射面の最低部に貫通孔を設け、凹面形状とした最底部から熱伝達ユニット８０２を突出させる構成とした場合は、Ｓ字形状に加工することができる。このように加工すると、熱伝達ユニットと放熱ユニットの接触面積を増やし放熱効果を向上させることができる。また、熱伝達ユニット上に導電性パターンを配した基板を設ける構成とした場合には、導電性パターンと外部電極との接続を容易にとることができる位置関係とすることができる。
（放熱ユニット）
本実施の形態において放熱ユニットとして使用することが可能なヒートシンク５０４は、光源から熱伝達ユニット介して放出される熱を、照明装置の背面から照明装置の外部に放熱させる機能を有する。
【００２５】
ヒートシンク５０４は放熱性、光源の出力などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。即ち、光源が高出力なほど、ヒートシンクを大きくすることができる。放熱ユニットは、熱伝達ユニットの端部が接続され、光源から放出された熱を外部に効率よく放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。このような放熱ユニットの具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ^２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは　０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ^２）（℃／ｃｍ）以上である。
【００２６】
放熱ユニットの材料としては、銅、アルミニウムやりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは銀、金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、光源から出光した光の反射率が高くなり、照明装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。
（熱伝導性基板）
本実施の形態における熱伝導性基板は、光源を載置することが可能であり、光源から発生する熱を熱伝達ユニットに伝える機能を有する。熱伝導性基板は、放熱性、光源の出力などを考慮して種々の大きさに形成させることができる。熱伝導性基板は、熱伝達ユニットが接続され、光源から放出された熱を熱伝達ユニット側に効率よく放熱させるため熱伝導性がよいことが好ましい。具体的な熱伝導度は、０．０１ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ^２）（℃／ｃｍ）以上が好ましく、より好ましくは　０．５ｃａｌ／（ｓ）（ｃｍ^２）（℃／ｃｍ）以上である。
【００２７】
このような熱伝導性基板の材料としては、銅、アルミニウムやりん青銅板表面に銀、パラジュウム或いは銀、金などの金属メッキや半田メッキなどを施したものが好適に用いられる。このように銀メッキした場合にあっては、光源から出光した光の反射率が高くなり、照明装置の光取り出し効率が向上するため好ましい。
【００２８】
また、熱伝導性基板上には、光源に電力を供給する導電性パターンを絶縁部材を介して設けることが可能である。
（反射ユニット１０３）
本実施の形態における反射ユニットは、光源に対向して設けられ、反射ユニットから照射される光を照明装置の正面方向に反射させる反射面を有する。従って、照射される光を反射させる反射ユニットの反射面は、凹面形状に加工し、表面には銀メッキ等の金属メッキを施すことが好ましい。銀メッキを施すことにより光の反射率を向上させることが可能である。
（導電性基板）
熱伝達ユニットには、光源に電力を供給する導電性パターンを配した導電性基板を設けることができる。本実施の形態における導電性基板は、種々の形状に加工を施した熱伝達ユニットの表面に添うように装着されている。また、導電性基板の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニットの影に隠れて導電性基板が見えない状態となるようにする。
【００２９】
なお、本実施の形態においては導電性基板を使用したが、別の実施の形態においては、熱伝達ユニット上に絶縁部材を介して導電性パターンを直接印刷することにより光源に電力を供給する手段とすることができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例について詳述する。なお、本発明は以下に示す実施例のみに限定されないことは言うまでもない。
（実施例１）
図１は、本実施例にかかる照明装置の斜視図を示し、図２は本実施例にかかる照明装置の断面図を示す。
【００３１】
本実施例にかかる照明装置１０１においては、発光ダイオードを裏面に載置したヒートパイプ１０２が反射ユニット１０３の正面を横切るように配置され、またヒートパイプ１０２は照明装置の外壁に添うように折り曲げられており、端部１０５は本照明装置が実装される実装面に接触可能な状態としてある。照明装置１０１の底部には、貫通孔を有する端子１０４が設けられており、端子１０４は、固定のために利用される他、ヒートパイプの端部１０５を端子１０４に直接接続することによりヒートパイプ１０２からの熱を実装面に直接放熱させる機能を持たせることができる。反射ユニット１０３の反射面は、銀メッキが施された凹面形状に加工されており、発光ダイオードからの光を反射し、照明装置１０１の正面方向において平行光が得られるように曲率が調整されている。
【００３２】
本実施例の構成とすることにより、従来技術と比較して放熱性が向上するため、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
（実施例２）
図３は、本実施例にかかる照明装置の斜視図を示し、図４は本実施例にかかる照明装置の断面図を示す。
【００３３】
本実施例にかかる照明装置３０１において、熱伝達ユニット３０２の光源を載置した側の端部は、凹状曲面とした反射ユニット１０３の底面から突出させる。また熱伝達ユニット３０２は、一部が照明装置の外壁に添うようにＳ字状に折り曲げられ、熱伝達ユニット３０２の一方の端部１０５がヒートシンク等の外部部材と接触可能な状態となっている。また、このようにＳ字状に折り曲げることによって、熱伝達ユニット３０２の表面に導電性パターンを配する場合、導電性パターンと外部電極との接続が採り易くすることができる。
【００３４】
本実施例の構成とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。また、ヒートパイプによって光が遮られる面積を実施例１の場合と比較して小さくすることが可能である。
（実施例３）
図５、図６および図７は、本実施例にかかる照明装置の斜視図、上面図および断面図を示す。
【００３５】
本実施例にかかる照明装置５０１において、ヒートパイプ１０２は、裏面に発光ダイオードを実装する光源載置部５０２と、該光源載置部５０２に連続して設けられている支持部５０３とを有し、該支持部５０３の太さは、光源載置部５０２よりも細くなるように加工されている。このように加工すると、反射ユニット１０３の反射面から照射される光のうち、ヒートパイプの影になることなく照明装置の正面方向に照射される光が増加するため、照明装置の光取り出し効率を向上させることが可能である。また、本実施例にかかる照明装置５０１は、照明装置の下方に放熱ユニットとしてヒートシンク５０４を有し、ヒートパイプの端部１０５は、ヒートシンク５０４に接続させてある。このように、熱伝達ユニットを放熱ユニットに接続することによって、照明装置の放熱性をさらに向上させることが可能である。
【００３６】
本実施例の構成とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
（実施例４）
図８は、本実施例にかかる照明装置の斜視図を示し、図９は本実施例にかかる照明装置の断面図を示す。
【００３７】
本実施例にかかる照明装置８０１において、ヒートパイプ８０２は、凹状曲面とした反射ユニット１０３の反射面の最底部から突出させる。また、図９に示されるようにヒートパイプ８０２は、Ｌ字形状に折り曲げられ、照明装置８０１の下方に取り付けられたヒートシンク５０４に接続される。このようなヒートパイプ８０２の形状とすることにより、ヒートパイプ８０２とヒートシンク５０４との接触面積を増加させ、放熱性をさらに向上させることが可能である。
【００３８】
本実施例の構成とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。また、反射面において反射される光を遮る面積を実施例３の場合と比較して小さくすることが可能である。
（実施例５）
図１０は、本実施例にかかる照明装置において、光源を実装する部分の形状を示す。光源として用いられるＬＥＤチップ９０１は、ヒートパイプ或いは熱伝導性基板の光源載置部９０２に設けられた凹部の底面に載置され、反射ユニットの反射面に対向される。また、凹部内壁面は、開口方向に向かって内径が大きくなる形状に加工され、銀メッキが施される。ＬＥＤチップ９０１を実装する光源載置部９０２の形状を図９に示されるように加工する他は、他の実施例と同様にして照明装置を形成した。
【００３９】
本実施例の構成とすることにより、光取り出し効率を向上させ、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
（実施例６）
図１１は、本実施例にかかる照明装置において、ヒートパイプまたは熱伝導性基板に複数のＬＥＤチップを実装する場合の形状を示す。ＬＥＤチップ９０１を載置する熱伝達ユニット或いは熱伝導性基板の光源載置部９０２の表面に複数の段差を設けた階段状の凹部を形成し、出光する光に対して隣り合うＬＥＤチップ同士が互いに影になることがないようにする。凹部の側面はＬＥＤチップ側面から出光する光が反射ユニット方向に反射するような角度を付けた傾斜面とし、凹部表面に反射率の高い銀メッキを施す。本実施例においては、中心部分に載置されるＬＥＤチップほど奥に位置する形状とした。ＬＥＤチップの実装面の形状を図１１に示されるように加工する他は、光取り出し効率を向上させ、他の実施例と同様にして照明装置を形成した。
【００４０】
本実施例の構成とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
（実施例７）
図１２は、本実施例にかかる照明装置において、ヒートパイプまたは熱伝導性基板に複数のＬＥＤチップを実装する場合の形状を示す。本実施例においては、中心部分に実装されるＬＥＤチップ９０１ほど実装面から高い位置に実装される階段状の段差を設けた。ＬＥＤチップ９０１の実装面の形状を図１２に示されるように加工する他は、他の実施例と同様にして照明装置を形成した。
【００４１】
本実施例の構成とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
（実施例８）
図１５は、本実施例にかかる照明装置において、ヒートパイプ１０２上に導電性基板９０４を装着した様子を示す。本実施例にかかる導電性基板９０４は、絶縁基板上に絶縁部材を介して導電性材料をパターン印刷することにより形成され、ヒートパイプ１０２の表面に添うような形状に加工される。導電性基板９０４の大きさは、導電性パターンを配することが可能な最小限度であり、かつ照射光を遮ることがないように、即ち照明装置を正面から見たとき熱伝達ユニット１０２の影に隠れて導電性基板９０４が見えない状態となるようにする。また、導電性基板９０４の端部は、外部電極との電気的接続が容易に可能な形状に折り曲げ加工される。導電性基板９０４の表面は銀メッキされることが好ましい。このようにすることにより、ＬＥＤチップ９０１からの光を導電性基板９０４の表面にて反射ユニットの方向に反射させることができる。
【００４２】
本実施例ような導電性基板を熱伝達ユニットの上に装着することにより、照射光を遮る配線コード等を使用することなく、光源に電力を供給することが可能である。
（実施例９）
図１６は、本発明にかかる照明装置の光照射方向に透光性部材９０６を配置する模式的な斜視図を示す。透光性部材９０６は、熱硬化性樹脂等を材料とする射出成型により照明装置１０１の形状あるいは大きさに合わせて形成され、成型金型の形状を変えることにより、照明装置の集光性を向上させることを目的として正面方向にレンズ形状を設けることもできる。
【００４３】
このような透光性部材９０６を配置することにより、反射ユニット１０３の反射面に対する防塵効果を備えた照明装置とすることができる。さらに、所望の光学特性を有する照明装置とすることができる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、熱伝達ユニットを備える反射型照明装置とすることにより、発光ダイオードを使用して高出力照射が可能な照明装置を形成することが可能である。
【００４５】
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図２】図２は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図３】図３は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図４】図４は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図５】図５は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図６】図６は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な上面図である。
【図７】図７は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図８】図８は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図９】図９は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な断面図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる照明装置の光源載置部の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる照明装置の光源載置部の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１２】図１２は、本発明にかかる照明装置の光源載置部の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１３】図１３は、本発明にかかる照明装置の光源載置部周辺の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１４】図１４は、本発明にかかる照明装置の光源載置部周辺の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１５】図１５は、本発明にかかる導電性基板を備えた熱伝達ユニットの一実施例を示す模式的な斜視図である。
【図１６】図１６は、本発明にかかる照明装置の一実施例を示す模式的な斜視図である。
【符号の説明】
１０１、３０１、５０１、８０１・・・照明装置
１０２、３０２、８０２・・・ヒートパイプ
１０３・・・反射ユニット
１０４・・・端子
１０５・・・ヒートパイプの端部
５０２、９０２・・・光源載置部
５０３・・・支持部
９０１・・・ＬＥＤチップ
９０３・・・金属バンプ
９０４・・・導電性基板
９０５・・・熱伝導性基板
９０６・・・透光性部材

Claims

光源と、該光源に対向し、照射される光を反射させる反射ユニットとを備える照明装置において、
前記光源は、点灯時に発生する熱を放熱させる熱伝達ユニットに直接または熱伝導性基板を介して実装されることを特徴とする照明装置。
前記熱伝達ユニットは、前記光源を実装する光源載置部と、該光源載置部に接続する支持部を有し、該支持部の太さが前記光源載置部よりも細い請求項１に記載の照明装置。
前記光源は、前記熱伝達ユニットまたは熱伝導性基板上において互いに高さが異なる実装面に載置されている請求項１乃至２に記載の照明装置。
前記熱伝達ユニットの端部は、放熱ユニットまたは端子に接続する請求項１乃至３に記載の照明装置。
前記熱伝達ユニットは、導電性基板を備える請求項１乃至４に記載の照明装置。
光照射方向に、透光性部材を有する請求項１乃至５に記載の照明装置。
前記透光性部材はレンズ形状を有する請求項１乃至６に記載の照明装置。
前記光源は、発光ダイオードである請求項１乃至７に記載の照明装置。