JP2009081335A - 光源装置及び実装部材 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性に優れ、かつ、製造時における電気的接続が容易な実装部材及びこれを備えた光源装置を提供する。
【解決手段】内周に雌ねじが形成されたねじ穴２１を有する放熱体２と、雌ねじと螺合する雄ねじが外周に形成されたねじ部３１、ねじ部３１から雄ねじの軸方向に突出しねじ部３１よりも径方向に小さく形成される実装部３３、及び、ねじ部３１を軸方向に貫通する配線孔３５を有する実装部材３と、実装部材３の実装部３３に実装されＬＥＤ素子を有する光源部４と、を備え、実装部材３と放熱体２との接触面積が大きいので放熱体２への熱伝達が良好であり、また、配線７を光源部４に接続した状態で実装部材３と放熱体２との螺合が可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ素子を有する光源部が実装される実装部材に関し、また、この実装部材を備えた光源装置に関する。

ＬＥＤ素子を用いた光源装置として、ＬＥＤ光源が平面状基板に取り付けられ、平面状基板が反射鏡にねじ込まれるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の光源装置では、平面状基板は、ＬＥＤ光源と熱的に接触している少なくとも１つの高い熱伝導の部分を備えるとされている。また、反射鏡は、照射される領域に向かって開いた開口部を備えるとされている。さらに、特許文献１では、平面状基板と外部の電力供給源とが電気的に接続された状態が図示されている。

また、他の光源装置として、発光ダイオード・チップが金属ベースに取付けられ、金属ベースがネジを有しヒートシンクと緊密に熱連結および機械連結されるものが知られている（例えば、特許文献２参照）。金属ベースのネジは、発光ダイオード・チップの取り付け部分よりも小径に形成されている。特許文献２に記載の光源装置では、回路基板が金属ベースの周囲に置かれ、その上表面の導電層には引出線が接続されている。引出線は、金属ベースに形成される絶縁層を貫通し垂直に下に向けて延び、外部電源に接続されている。
特開２００６−３２３４８号公報 特開２００５−５１３８１５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の光源装置では、配線と平面状基板との接続部分が外部へ露出するため、電気的接続の信頼性が低い。また、平面状基板に部分的に形成される高い熱伝導の部分のみにより、ＬＥＤ光源にて生じた熱を放散しているため、放熱性能が極めて低い。
また、特許文献２に記載の光源装置では、金属ベースをヒートシンクに組み付けた後に、引出線を金属ベースの絶縁層を挿通して回路基板に接続しなければならず。製造時における電気的な接続作業が極めて面倒であり、装置の製造コストが嵩むという問題点がある。さらに、金属ベースのネジは発光ダイオード・チップの取り付け部分よりも小径であることから、ヒートシンクと金属ベースとの螺合部分の接触面積が小さく、ヒートシンクへ的確に熱伝達を行うことができない。

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、放熱性に優れ、かつ、製造時における電気的接続が容易な実装部材及びこれを備えた光源装置を提供することにある。

本発明によれば、内周に雌ねじが形成されたねじ穴を有する放熱体と、前記雌ねじと螺合する雄ねじが外周に形成されたねじ部と、前記ねじ部から前記雄ねじの軸方向に突出し前記ねじ部よりも径方向に小さく形成される実装部と、前記ねじ部を前記軸方向に貫通する配線孔と、を有する実装部材と、前記実装部材の前記実装部に実装されＬＥＤ素子を有する光源部と、を備えた光源装置が提供される。

上記光源装置において、前記光源部は、前記ＬＥＤ素子を封止するガラス封止部を有することが好ましい。

上記光源装置において、前記実装部材の前記実装部に固定されるカバー部材を備え、前記光源部から出射した光は、前記放熱体及び前記カバー部材の間を通じて外部へ照射される構成とすることができる。

上記光源装置において、前記実装部材と前記カバー部材とにより挟み込まれ、前記光源部から出射した光を光学的に制御する光学制御部材を備えることが好ましい。

上記光源装置において、前記実装部材は、前記ねじ部の軸方向一端から径方向外側へ延び前記放熱体と面接触する鍔部を有することが好ましい。

上記光源装置において、前記実装部材の前記鍔部と前記放熱体との相対回転を阻止する阻止部材を備えることが好ましい。

また、本発明によれば、雄ねじが外周に形成されたねじ部と、前記ねじ部から前記雄ねじの軸方向に突出し、前記ねじ部よりも径方向に小さく形成され、ＬＥＤ素子を有する光源を実装するための実装部と、前記ねじ部を前記軸方向に貫通する配線孔と、を有する実装部材が提供される。

上記実装部材において、前記ねじ部の軸方向一端から径方向外側へ延びる鍔部を有することが好ましい。

本発明によれば、光源部の発熱時の放熱性に優れ、光源装置の製造時における電気的接続が容易である。

図１から図５は本発明の第１の実施形態を示し、図１は光源装置の断面図である。

図１に示すように、光源装置１は、内周に雌ねじが形成されたねじ穴２１を有する放熱体２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３１を有する実装部材３と、実装部材３の実装部３２に実装されガラス封止ＬＥＤ８を有する光源部４と、光源部４から放射した光を光学制御する光学制御部５と、を備えている。

放熱体２は、例えばアルミニウム（熱伝導率：２００Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）からなり、円板状に形成された本体２０と、本体２０の中央に形成された平面視円形のねじ穴２１と、を有している。本体２０の外縁には、上方へ延びるフランジ部２２が周方向にわたって形成される。

図２は光源装置の底面図である。
図２に示すように、本体２０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２３が形成される。各フィン２３は、本体２０と螺合する実装部材３と干渉しないように、ねじ穴２１から所定の範囲内には形成されていない。

実装部材３は、ねじ部３１の軸方向一端（図１中下端）から径方向外側へ延びる鍔部３２を有している。鍔部３２は、ねじ部３１の周方向にわたって形成され、放熱体２の本体２０の下面と接触する。

図１に示すように、実装部材３は、ねじ部３１の中央に配置され、ねじ部３１の上面から上方へ突出し、ねじ部３１よりも径方向に小さく形成される実装部３３を有している。実装部３３は、上面視にて正六角形を呈し、６つの側面３３ａにそれぞれ光源部４が搭載される。実装部３３の上面は、平坦に形成され、後述するカバー部材６が固定される。実装部３３の上面には、カバー部材６を固定するための雌ねじ３４が形成される。また、実装部３３のねじ部３１には、ねじ部３１を上下方向に貫通する配線孔３５が形成される。配線孔３５には、外部から光源部４へ電力を供給するための配線７が挿通する。本実施形態においては、ねじ部３１の上面には、実装部３３に沿って周方向にわたって凹部３６が形成される。装置内部の配線７はこの凹部３６に収容される。

図３は光源部の断面図である。図３においては、実装基板におけるガラス封止ＬＥＤの搭載面を上面として図示している。
図３に示すように、光源部４は、実装部３３にはんだ材（図示せず）を介して接続される実装基板４１と、実装基板４１の表面に搭載されるガラス封止ＬＥＤ８と、を有している。ガラス封止ＬＥＤ８は、フリップチップ型のＧａＮ系半導体材料からなるＬＥＤ素子８２と、ＬＥＤ素子８２を搭載するセラミック基板８１と、セラミック基板８１に形成されＬＥＤ素子８２へ電力へ供給するための回路パターン８４と、ＬＥＤ素子８１をセラミック基板８２上にて封止するガラス封止部８３と、を備えている。本実施形態においては、１つのガラス封止ＬＥＤ８には、セラミック基板８１上に所定方向へ並んだ３つのＬＥＤ素子８２が搭載される。

ＬＥＤ素子８２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８２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８２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８５が形成される。本実施形態においては、ＬＥＤ素子８２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。

セラミック基板８１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の多結晶焼結材料からなる。図３に示すように、回路パターン８４は、セラミック基板８１の上面に形成されてＬＥＤ素子８２と電気的に接続される上面パターン８４ａと、セラミック基板８１の下面に形成されて実装基板４１と電気的に接続される電極パターン８４ｂと、上面パターン８４ａと電極パターン８４ｂを電気的に接続するビアパターン８４ｃと、を有している。電極パターン８４ｂはセラミック基板８１の所定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８１の裏面における各電極パターン８４ｂの間には、放熱パターン８６が形成される。

上面パターン８４ａ、電極パターン８４ｂ及び放熱パターン８６は、セラミック基板８１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８４ｃは、Ｗからなり、セラミック基板８１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８４ｂ及び放熱パターン８６は矩形状に形成される。本実施形態においては、放熱パターン８６は、セラミック基板８１の厚さ方向について各ＬＥＤ素子８２と重なるように形成されている。

ガラス封止部８３は、ＺｎＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ｎｂ_２Ｏ_５−Ｎａ_２Ｏ−Ｌｉ_２Ｏ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、Ｌｉ_２Ｏを含有していなくてもよいし、任意成分としてＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２等を含んでいてもよい。さらには、ガラスは、金属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。ガラス封止部８３は、セラミック基板８１上に直方体状に形成される。ガラス封止部８３は、ホットプレス加工によってセラミック基板８１と接着された板ガラスが、セラミック基板８１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。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。

また、ガラス封止部８３には蛍光体８３ａが分散されている。蛍光体８３ａ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８３ａとしてＹＡＧ(Yttrium Aluminum Garnet)蛍光体が用いられる。尚、蛍光体８３ａ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。

図３に示すように、実装基板４１は、金属からなる基板本体４２と、基板本体４２上に形成され樹脂からなる絶縁層４３と、絶縁層４３上に形成され金属からなる回路パターン４４と、回路パターン４４上に形成され樹脂からなるレジスト層４５と、を有している。

基板本体４２は、例えば銅（熱伝導率：３８０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１）からなり、各ガラス封止ＬＥＤ８の放熱パターン８６とはんだ材４６を介して接続される。絶縁層４３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４２と回路パターン４４との絶縁を図る。回路パターン４４は、例えば表面に薄膜状の金を有する銅からなり、各ガラス封止ＬＥＤ８の電極パターン８４ｂとはんだ材４７を介して接続される。レジスト層４５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、実装基板４１の上面の反射率の向上が図られている。実装基板４１は、実装部材３１の凹部３６に配される配線７と電気的に接続するために、回路パターン４４を露出させたパターン露出部を有する。

図４は光源装置の上面図である。
図４に示すように、光学制御部５は、ガラス封止ＬＥＤ８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５１と、光学制御部材５１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５２と、を有する。光学制御部材５１は各ガラス封止ＬＥＤ８の径方向外側に配置され、導光板５２は光学制御部材５１の径方向外側に配置される。光学制御部材５１及び導光板５２は、実装部材３のねじ部３１とカバー部材６とで挟み込むことにより固定されている。

図５は図４のＡ−Ａ断面図である。尚、図５は図１とは異なる断面を示している。
図５に示すように、光学制御部材５１は、例えばアクリル樹脂からなり、実装部材３の実装部３３を平面視にて包囲し、径方向外縁が放熱体２の本体２０のフランジ部２２と当接する。光学制御部材５１は、ガラス封止ＬＥＤ８と接続される入射部５１ａと、光学制御部材５１内に入射した光を反射する反射面５１ｂと、光学制御部材５１内の光を外部へ出射する出射面５１ｃと、を有する。入射部５１ａは、各ガラス封止ＬＥＤ８を受容する形状をなし、各ガラス封止ＬＥＤ８から放射される光が入射する。反射面５１ｂは、光学制御部材５１の軸方向（図５中上下方向）側部に形成され、縦断面において、ガラス封止ＬＥＤ８のＬＥＤ素子８２を焦点とする放物線形状を呈する。出射面５１ｃは、縦断面において実装部３３の側面３３ａ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５１は、６つの各ガラス封止ＬＥＤ８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５１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５１ｃをなしている。すなわち、光学制御部材５１の出射面５１ｃは、平面視にて正六角形状となっている（図４参照）。

導光板５２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５１を包囲するよう形成される。導光板５２は、光学制御部材５１と接続される入射面５２ａと、導光板５２内に入射した光を反射する反射面５２ｂと、導光板５２内の光を外部へ出射する出射面５２ｃと、を有する。入射面５２ａは、光学制御部材５１の出射面５１ｃと同形状をなし、光学制御部材５１から出射される光が入射する。反射面５２ｂは導光板５２の一方の面に階段状に形成され、出射面５２ｃは導光板５２の他方の面に平坦に形成される。導光板５２は、径方向外側へ向かって薄くなるよう形成される。

反射面５２ｂは、出射面５２ｃと平行な平行領域５２ｄと、平行領域５２ｄに対して所定の角度だけ傾斜する傾斜領域５２ｅと、を径方向について交互に有している。平行領域５２ｄ及び傾斜領域５２ｅ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５２ｅは、径方向に対して４５°だけ傾斜し、入射面５２ａから入射した径方向の光を、出射面５２ｃへ向かう軸方向の光となるよう反射する。各傾斜領域５２ｅ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５２ｅの傾斜角度、径方向寸法及び間隔は、光源装置１の使用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５２ｄは放熱体２の本体２０と当接し、当該平行領域５２ｄを除いては、反射面５２ｂは本体２０と離隔して形成される。すなわち、反射面５２ｄと放熱体２の本体２０との間には中空部Ｓが形成されている。

カバー部材６は、例えばアルミニウムからなり、円板状に形成され、ねじ６１により実装部材３に固定される。本実施形態においては、光源部４から出射した光は、放熱体２及びカバー部材６の間を通じて外部へ照射される。カバー部材６は、例えばアルミニウムからなり、平面視中央にねじ６１が挿通するねじ孔６２が形成される。カバー部材６は、光学制御部材５１の径方向外側端部と導光板５２の径方向内側端部とに当接する。

以上のように構成された光源装置１では、配線７を通じて各ガラス封止ＬＥＤ８に電圧を印加すると、各ガラス封止ＬＥＤ８の各ＬＥＤ素子８２から青色光が発せられる。そして、青色光の一部が蛍光体８３ａにより黄色に変換され、各ガラス封止ＬＥＤ８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。

また、ＬＥＤ素子８２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８２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８２内での光の再結合での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８２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８２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。

ガラス封止ＬＥＤ８から発して入射部５１ａから光学制御部材５１内部へ進入した白色光のうち、光学制御部材５１の反射面５１ｂへ入射するものは当該反射面５１ａにて反射して出射面５１ｃへ向かうよう制御される。これにより、各ガラス封止ＬＥＤ８から発せられた光の殆どが出射面５１ｃへ向かうこととなる。尚、ガラス封止ＬＥＤ８から発せられた白色光のうち、僅かながら実装基板４１へ入射するものも存在するが、白色のレジスト層４４の表面で反射するので光学的な損失は殆どない。

光学制御部材５１の出射面５１ｃへ入射した光は、入射面５２ａから出斜面５２ｃに平行な光として導光板５２内部へ進入する。導光板５２内部へ進入した光は、反射面５２ｂの各傾斜領域５２ｄへ入射すると当該傾斜領域５２ｄにて反射し、出射面５２ｃに垂直に入射して出射面５２ｃ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５２ｄ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。

また、導光板５２の反射面５２ｂと放熱体２の本体２０との間には中空部Ｓが形成され、中空部Ｓは導光板５２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５２ｂにおいては全反射の条件が成立し、導光板５２へ入射するほぼ全ての光が出斜面５２ｃから取り出される。尚、反射面５２ｂから中空部Ｓの領域へ漏れた光については、放熱体２０の表面で反射した後、導光板５２に再入射する。

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８２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。

また、放熱体２、実装部材３、カバー部材６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ＬＥＤ８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８１とガラス封止部８３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８１とガラス封止部８３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。

また、各ガラス封止ＬＥＤ８の各ＬＥＤ素子８２にて生じた熱は、放熱パターン８６を介して基板本体４２に伝達される。このとき、ガラス封止ＬＥＤ８の各ＬＥＤ素子８２は、放熱パターン８６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８３を介さず基板本体４２と接合されているので、各ＬＥＤ素子８２にて生じた熱は的確に放熱パターン８６から基板本体４２へ伝達される。このとき、ガラス封止ＬＥＤ８の各ＬＥＤ素子８２は、放熱パターン８６の形成部位の真上に位置しているので、各ＬＥＤ素子８２にて生じた熱は的確に放熱パターン８６から基板本体４２へ伝達される。そして、基板本体４２へ伝達された熱は、実装部材３の実装部３３へ伝達される。このとき、基板本体４２及び実装部３３は、ともに熱伝導率の比較的高い金属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。実装部３３へ伝達された熱は、ねじ部３１及び鍔部３２を介して放熱体２へと伝達されて、放熱体２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２は複数のフィン２３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３３へ伝達された熱は、カバー部材６にも伝達され、カバー部材６の表面からも空気中に放散される。

本実施形態においては、ねじ部３１と実装部３３とは同一材料で実装部材３に一体に形成されたもので、複数の材料の組合せにより複数の材料間に熱抵抗が生じるものではなく、さらに、ねじ部３１が実装部３３よりも大径に形成されているので、光源部４にて生じた熱をねじ部３１へ的確に伝達することができ、かつ、熱の拡散度を高めた状態にできる。また、ねじ部３１と放熱体２との接触面積も大きくなり、螺合部分を通じた放熱体２への熱伝達も熱の拡散度を高めた上で的確に行うことができる。さらに、ねじ部３１の軸方向一端に鍔部３２が設けられ、鍔部３２が放熱体２と面接触していることから、鍔部３２を通じて放熱体２へも熱伝達を行うことができる。

このように、本実施形態の光源装置１によれば、光源部４の放熱性能を格段に向上させて、複数のガラス封止ＬＥＤ８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８２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子８２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８２の性能を十分に引き出すことができる。

また、配線孔３５が実装部材３に形成されているので、配線７を予め光源部４に電気的に接続した状態で、実装部材３を放熱体２へ螺合することができる。従って、面倒な電気的接続作業を、放熱体２へ実装部材３を組み付ける前に行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。また、組み付け時に配線７を傷つけるおそれがなく、さらに、配線７と光源部４との接続部分が外部に露出することがないので、電気的接続の信頼性が高い。また、鍔部３２が放熱体２と面接触することから、実装部材３と放熱体２との締結力が向上し、熱的な負荷による実装部材３と放熱体２との緩みを抑制することができる。尚、ねじ部３１が実装部３３より大径に形成され、雄ねじ部分と実装部分との間に配線孔３５が形成されているので、光源部４で生じた熱を雄ねじ部分へ伝達する経路を狭くすることなく、また、単純な直線状の孔あけで対応することができる。

また、実装部材３のねじ部３１とカバー部材６により光学制御部材５１及び導光板５２を挟み込むようにしたので、装置を構成する最小限の部品で光学制御部材及び導光板５２を固定することができる。また、光学制御部材５１及び導光板５２は、実装部材３を基準として位置が定まるので、実装部材３に実装される光源部４に対して的確に位置決めされる。

尚、第１の実施形態においては、放熱体２がアルミニウムから形成されるものを示したが、例えば、銅、鉄のような他の金属からなるものであってもよい。また、放熱体２の形状等も任意であり、例えば図６に示すように、建築物の鉄骨１０２を放熱体として、鉄骨１０２のねじ穴１２１に実装部材３を螺合する構成とすることができる。図６の光源装置１０１は、建築物の天井の鉄骨１０２に設けられるものであり、前記実施形態と上下逆さとなっている。図６の光源装置１０１は、実装部材３に鍔部３２は形成されていないが、その他の構成は第１の実施形態と同様である。

また、図７に示すように、鉄骨１０２に設けられる形態において実装部材３に鍔部２３２を形成する場合、ねじ部３１における実装部３３と同じ側の軸方向端部に形成される。図７の光源装置２０１は、鍔部２３２とカバー部材６により光学制御部材５１及び導光板５２が挟み込まれている。また、図７の光源装置２０１は、実装部材３を鉄骨１０２に螺合した状態で、実装部材３と鉄骨１０２とを締結固定するねじ２２５を有している。鉄骨１０２にはねじ２２５と螺合するねじ孔２２４が形成され、鍔部２３２にはねじ２２５と螺合するねじ孔２３７が形成されている。この光源装置２０１によれば、ねじ２２５により実装部材３と鉄骨１０２との相対回転が阻止されるので、熱的な負荷が繰り返し各部材に加わっても、実装部材３と鉄骨１０２との相対角度が変化することはなく、実装部材３と鉄骨１０２が互いに緩むことはない。尚、相対回転を阻止する部材として、ねじ２２５の代用としてピン等を用いてもよい。また、第１の実施形態の光源装置１において、鍔部３２と放熱体２との相対回転を阻止する阻止部材を備えた構成としてもよいことは勿論である。

さらに、図８に示すように、ねじ部３１における実装部３３と反対側にナット３１１を螺合させるようにしてもよい。この光源装置３０１によれば、鍔部２３２に加えてナット３１１も鉄骨１０２と面接触することから、実装部材３と鉄骨１０２との締結力がさらに向上し、実装部材３の鉄骨１０２からの脱落をより確実に防止することができる。尚、図８に光源装置３０１において、ねじ２２５を設けずにナット３１１を設けた構成としてもよい。また、第１の実施形態の光源装置１において、鍔部３２を設けずにナット３１１を設ける構成としたり、鍔部３２の外周面に雄ねじを形成して該雄ねじにナット３１１を螺合させる構成としてもよいことは勿論である。

また、図９に示すように、光源装置４０１は、建築物の天井に吊設される吊り下げ具４１２により吊り下げられるものであってもよい。図９の光源装置４０１では、放熱体４０２は、アルミニウムからなり、下方へ向かって拡開する。放熱体４０２は、照明器具の笠をなす本体４２０と、本体４２０の上部中央に形成され実装部材３が取り付けられるねじ穴４２１と、を有している。この光源装置４０１は、第１の実施形態のような導光板５２が設けられておらず、光学制御部材５１から出射した光が、放熱体４０２の本体４２０の内面にて反射することにより、装置の下方領域が照らされるようになっている。実装部材３は、実装部３３と反対側へ突出する取り付け部４３８を有し、この取り付け部４３８に形成された挿通孔に、吊り下げ具４１２が挿通するようになっている。このように、光学制御部５の構成は任意であり、導光板５２は適宜省略することができる。また、例えば、光学制御部材５１を透光性の樹脂とせず、金属等の反射鏡により構成することもできる。

図１０から図１２は本発明の第２の実施形態を示し、図１０は光源装置の縦断面図である。
図１０に示すように、光源装置５０１は、内周に雌ねじが形成されたねじ穴５２１を有する放熱体５０２と、雌ねじと螺合する雄ねじが外周に形成されたねじ部３１を有する実装部材３と、実装部材３の実装部３３に実装されＬＥＤ素子８２を有する光源部４と、光源部４から放射した光を光学制御する光学制御部５０５と、を備えている。実装部材３は、ねじ部３１から雄ねじの軸方向に突出しねじ部３１よりも径方向に小さく形成される実装部３３と、ねじ部３１を軸方向に貫通する配線孔３５と、を有している。実装部材３は鍔部３２が形成されていない点を除いては第１の実施形態と同様である。また、光源部４は、第１の実施形態と同様の構成である。

放熱体５０２は、アルミニウムからなり、円筒体５２２と、円筒体５２２の両端を閉塞する閉塞部５２０と、を有している。閉塞部５２０は円板状に形成され、中央にねじ穴５２１が形成されている。

光学制御部５は、ガラス封止ＬＥＤ８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５１と、光学制御部材５１から入射した光を装置外部へ導く導光板５５２と、を有する。尚、光学制御部材５１は、第１の実施形態と同様の構成である。

図１１は光源装置の横断面図である。
図１１（ａ）に示すように、導光板５５２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５１を包囲するよう形成される。導光板５５２は、光学制御部材５１と接続される入射面５５２ａと、導光板５５２内に入射した光を出射する出射面５５２ｃと、を有する。出射面５５２ｃは、縦断面にて入射面５５２ａと平行に形成され、平面視にて円形状を呈する。

図１１（ｂ）に示すように、出射面５５２ｃは、平面視にて湾曲した波形を呈し、中心からの径方向寸法が連続的に変化するよう形成されている。これにより、出射面５５２ｃから出射する光は、出射面５５２ｃにて散乱した状態で外部へ放射される。

図１２は光源装置の外観斜視図である。図１２においては、説明のため導光板５５２を網掛けで図示している。
図１２に示すように、導光板５５２は、カバー部材５０６と放熱体５０２とによって挟み込まれている。カバー部材５０６は、例えばアルミニウムからなり、円板状に形成され、接着剤等により実装部材３に固定される。カバー部材５０６は、導光板５５２の一面と当接する。

以上のように構成された光源装置５０１では、光学制御部材５１の出射面５１ｃへ入射した光は、導光板５５２の入射面５５２ａから出射面５５２ｃを通じて外部へ放射される。これにより、円柱状に形成された光源装置５０１における導光板５５２の部分の発光が視認されることとなる。本実施形態においては、出射面５５２ｃにて光が散乱されるようにしたので、導光板５５２が周方向にわたって均一に発光している状態が視認される。

また、各ガラス封止ＬＥＤ８の各ＬＥＤ素子８２にて生じた熱は、放熱パターン８６、基板本体４２を介して、実装部材３の実装部３３へ伝達される。実装部３３へ伝達された熱は、ねじ部３１を介して放熱体５０２へと伝達されて、放熱体５０２の表面から空気中に放散される。また、実装部３３へ伝達された熱は、カバー部材５０６にも伝達され、カバー部材５０６の表面からも空気中に放散される。

本実施形態においても、ねじ部３１が実装部３３よりも大径に形成されているので、光源部４にて生じた熱をねじ部３１へ的確に伝達することができる。さらに、ねじ部３１と放熱体５０２との接触面積も大きくなり、螺合部分を通じた放熱体２への熱伝達も的確に行うことができる。

このように、本実施形態の光源装置５０１によれば、光源部４の放熱性能を格段に向上させて、複数のガラス封止ＬＥＤ８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８２の光量を増大させたり各ＬＥＤ素子８２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８２の性能を十分に引き出すことができる。

また、配線孔３５がねじ部３１に形成されているので、配線７を予め光源部４に電気的に接続した状態で、実装部３を放熱体５０２へ螺合することができる。従って、面倒な電気的接続作業を、放熱体５０２へ実装部材３を組み付ける前に行うことができ、製造コストの低減を図ることができる。また、配線７と光源部４との接続部分が外部に露出することがないので、電気的接続の信頼性が高い。

尚、第１及び第２の実施形態においては、実装部材３に固定されるカバー部材６，５０６を有するものを示したが、例えば図１３に示すように、カバー部材６，５０６を設けない構成とすることもできる。また、第１及び第２の実施形態においては、実装部３３の側面３３ａに光源部４が実装されるものを示したが、例えば図１３に示すように、実装部３３の上面に光源部４が実装されるものであってもよい。また、第１及び第２の実施形態においては、光源部４に隣接して光学制御部材５１を設けたものを示したが、例えば図１３に示すように光学制御部材５１を設けない構成としてもよい。

図１３の光源装置６０１は、第２の実施形態と同様の放熱体５０２を有し、放熱体５０２の閉塞部５２０にはねじ６２５と螺合するねじ孔６２４が形成され、実装部材３の鍔部６３２にはねじ６２５と螺合するねじ孔６３７が形成されている。図１４に示すように、この光源装置６０１は、閉塞部５２０の上側に接続される半球状の透光部材６５２を有する。透光部材６５２は、白色に着色されており、外部から実装部材３、光源部４等が視認できないよう構成されている。尚、閉塞部５２０の上面には、放熱体５０２よりも反射率の高い高反射率層６２３が形成されている。

また、第１及び第２の実施形態においては、実装部材３の実装部３３が平面視にて六角形状を呈するものを示したが、例えば実装部３３が平面視にて四角形状を呈するものであったり円形状を呈するものであってもよく、実装部３３の形状は任意である。
また、第１及び第２の実施形態においては、光学制御部材５１が平面視にて六角形状を呈するものを示したが、例えば光学制御部材５１が平面視にて四角形状を呈するものであったり円形状を呈するものであってもよく、光学制御部材５１の形状は任意である。しかしながら、実装部３３の側面３３ａに光源部４を容易に実装できるよう平面部分を設けることが望ましい。

また、前記各実施形態においては、実装基板３１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、ガラスエポキシ基板等であってもよい。また、ガラス封止ＬＥＤ８の個数や実装基板上の配置状態は任意であり、例えば複数のガラス封止ＬＥＤが実装基板に搭載される場合、各ガラス封止ＬＥＤは電気的に直列であっても並列であってもよい。

また、前記各実施形態においては、ガラス封止ＬＥＤ８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８３に蛍光体８３ａ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。ガラス封止ＬＥＤから青色光が発せられる場合、光学制御部に黄色蛍光体を含有させることにより白色光を外部へ放射する構成としてもよいし、波長変換等することなく青色光を外部へ放射する構成としてもよい。また、ＬＥＤ素子８２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ＬＥＤ８に搭載されるＬＥＤ素子８２の個数、ＬＥＤ素子８２の配置状態は任意である。さらにまた、ＬＥＤ素子８２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。

また、前記各実施形態においては、光学制御部材５１の反射面５１ｂが、断面にて放物線形状を呈するものを示したが、反射面５１ｂは例えば断面直線状であってもよいし、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。

本発明の第１の実施形態を示す光源装置の断面図である。 光源装置の底面図である。 光源部の断面図である。 光源装置の上面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す光源装置の断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す光源装置の断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す光源装置の断面図である。 第１の実施形態の変形例を示す光源装置の断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す光源装置の縦断面図である。 光源装置の横断面図であり、（ａ）は装置全体の断面図、（ｂ）は部分的な断面図である。 光源装置の外観斜視図である。 第２の実施形態の変形例を示す光源装置の断面図である。 第２の実施形態の変形例を示す光源装置の外観斜視図である。

符号の説明

１ 光源装置
２ 放熱体
３ 実装部材
４ 光源部
８ ガラス封止ＬＥＤ
２１ ねじ穴
３１ ねじ部
３３ 実装部
３５ 配線孔
５１ 光学制御部材
１０１ 光源装置
１０２ 鉄骨
１２１ ねじ穴
２０１ 光源装置
３０１ 光源装置
４０１ 光源装置
４０２ 放熱体
４２１ ねじ穴
５０１ 光源装置
５０２ 放熱体
５２１ ねじ穴
６０１ 光源装置

Claims (8)

1. 内周に雌ねじが形成されたねじ穴を有する放熱体と、
   前記雌ねじと螺合する雄ねじが外周に形成されたねじ部と、前記ねじ部から前記雄ねじの軸方向に突出し前記ねじ部よりも径方向に小さく形成される実装部と、前記ねじ部を前記軸方向に貫通する配線孔と、を有する実装部材と、
   前記実装部材の前記実装部に実装されＬＥＤ素子を有する光源部と、を備えた光源装置。
2. 前記光源部は、前記ＬＥＤ素子を封止するガラス封止部を有する請求項１に記載の光源装置。
3. 前記実装部材の前記実装部に固定されるカバー部材を備え、
   前記光源部から出射した光は、前記放熱体及び前記カバー部材の間を通じて外部へ照射される請求項２に記載の光源装置。
4. 前記実装部材と前記カバー部材とにより挟み込まれ、前記光源部から出射した光を光学的に制御する光学制御部材を備えた請求項３に記載の光源装置。
5. 前記実装部材は、前記ねじ部の軸方向一端から径方向外側へ延び前記放熱体と面接触する鍔部を有する請求項２から４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記実装部材の前記鍔部と前記放熱体との相対回転を阻止する阻止部材を備えた請求項５に記載の光源装置。
7. 雄ねじが外周に形成されたねじ部と、
   前記ねじ部から前記雄ねじの軸方向に突出し、前記ねじ部よりも径方向に小さく形成され、ＬＥＤ素子を有する光源を実装するための実装部と、
   前記ねじ部を前記軸方向に貫通する配線孔と、を有する実装部材。
8. 前記ねじ部の軸方向一端から径方向外側へ延びる鍔部を有する請求項７に記載の実装部材。

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