JP2011210380A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱特性を向上させ、かつ、部品点数を削減することが可能な照明装置を提供する。
【解決手段】この照明装置は、筒状部１ａを有する放熱部材１と、筒状部１ａの開口端Ｅ１側に配置されたＬＥＤ２と、筒状部１ａの他方端Ｅ２側に配置された口金４と、筒状部１ａの内側の空間に収容された回路基板５とを備えている。そして、放熱部材１がセラミックスからなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、照明装置に関し、特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする照明装置に関する。

従来、ＬＥＤを光源とする照明装置として、ＬＥＤ電球などと称されるものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。以下に、従来のＬＥＤ電球の構成の一例について簡単に説明する。

従来のＬＥＤ電球では、その胴体部分が内側に空間を持つ形状とされており、胴体部分の一方端側に複数のＬＥＤを含むＬＥＤモジュールが配置され、胴体部分の他方端側に商用電源のソケットに差し込まれる口金が配置されている。さらに、胴体部分の内側の空間には、ＬＥＤモジュールを駆動するための種々の電子部品が実装された回路基板が収容されている。

また、胴体部分の内側の空間に収容された回路基板は、ＬＥＤモジュールおよび口金に電気的に接続されている。そして、被照明体を照明する照明光を生成する際においては、商用電源からの交流が回路基板によって定電流に変換され、その定電流がＬＥＤモジュールに供給される。これにより、ＬＥＤモジュールから白色光（照明光）が発光され、被照明体が照明される。

ところで、従来のＬＥＤ電球では、その内部で発生した熱を放熱するために、胴体部分を放熱部材として機能させている。すなわち、従来では、胴体部分の構成材料を熱伝導率の高い金属とすることで、胴体部分において放熱が行われるようにしている。

特開２００９−３７９９５号公報

従来のＬＥＤ電球では、回路基板が胴体部分の内側の空間に収容されているが、その胴体部分は金属製であるため、胴体部分と回路基板とが接触すると、短絡などの電気的な問題が起こってしまう。このため、従来では、胴体部分と回路基板との間に絶縁部材を配置し、その絶縁部材によって胴体部分と回路基板との間で電気的な絶縁を行っている。

しかしながら、電気的な絶縁を行うための絶縁部材は一般的に熱伝導率が低いので、そのような絶縁部材を胴体部分と回路基板との間に配置すると、回路基板から胴体部分への熱伝導が絶縁部材によって遮断される。すなわち、回路基板で発生した熱の胴体部分への伝導が悪くなり、良好な放熱が行われ難くなってしまう。

さらに、胴体部分と回路基板との間で電気的な絶縁を行うための絶縁部材が必要となるので、部品点数の削減が困難になってしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、放熱特性を向上させ、かつ、部品点数を削減することが可能な照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一の局面による照明装置は、少なくとも筒状部を有するように形成された放熱部材と、放熱部材の筒状部の一方端側に配置された光源としての発光ダイオードと、放熱部材の筒状部の一端方側とは反対の他方端側に配置された口金と、放熱部材の筒状部の内側の空間に収容された回路基板とを備えている。そして、放熱部材がセラミックスからなっている。

一の局面による照明装置では、上記のように、放熱部材の構成材料としてセラミックスを用いることによって、セラミックスは電気的な絶縁を行える材料である一方で、照明装置の内部の発熱を放熱するのに十分な熱伝導率を有する材料でもあるので、以下のような効果が得られる。

すなわち、放熱部材の構成材料としてセラミックスを用いることによって、放熱部材と回路基板とが直接的に接触したとしても、短絡などの電気的な問題が起こることはない。このため、放熱部材の筒状部の内側の空間に別途準備した絶縁部材を設け、その別途準備した絶縁部材で放熱部材と回路基板との間を電気的に絶縁するという絶縁構造をとる必要がない。これにより、別途準備した絶縁部材が存在することで放熱部材と回路基板との間の熱伝導が遮断されてしまう、という不都合が生じるのを抑制することができる。したがって、放熱部材と回路基板との間の熱伝導が良好に行われ、放熱特性が向上する。

さらに、放熱部材と回路基板とを電気的に絶縁するための絶縁部材を別途準備する必要がなくなるので、その分、部品点数を削減することもできる。

なお、放熱部材の構成材料としてセラミックスを用いたとしても、その放熱部材の強度は問題になるほど低くはならない。

上記一の局面による照明装置において、放熱部材の筒状部の内側面に回路基板が直接的に接触していることが好ましい。このように構成すれば、回路基板で発生した熱が放熱部材に伝わり易くなるので、回路基板で発生した熱の放熱を効率的に行うことができる。

上記一の局面による照明装置において、放熱部材の筒状部の他方端に口金が直接的に取り付けられていることが好ましい。このように構成すれば、放熱部材と口金との間に熱伝導を遮断する絶縁部材が存在しないので、放熱部材から口金にわたって満遍なく熱が伝わる。これにより、放熱特性をより向上させることができる。なお、上記したように、放熱部材の構成材料であるセラミックスは電気的な絶縁を行える材料であるので、放熱部材の筒状部の他方端に口金を直接的に取り付けたとしても、短絡などの電気的な問題が起こることはない。

放熱部材の筒状部の他方端に口金が直接的に取り付けられる構成において、放熱部材の筒状部の他方端に、口金を直接的に取り付けるための取付部が一体的に形成されていることがより好ましい。このように構成すれば、放熱部材の筒状部の他方端への口金の直接的な取り付けが容易となる。すなわち、容易に、放熱部材から口金にわたって満遍なく熱を伝えることができる。

上記一の局面による照明装置において、放熱部材の筒状部の内側面に、回路基板を保持するための保持部が一体的に形成されていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、放熱部材の筒状部の内側の空間において回路基板を保持することができる。また、回路基板を保持するための保持部が放熱部材の筒状部の内側面に一体的に形成されたものであることから、結果的に、放熱部材の筒状部の内側面に回路基板が直接的に接触することになる。これにより、回路基板で発生した熱の効率的な放熱をより容易に行うことができる。

上記一の局面による照明装置において、セラミックスからなるプレートが放熱部材の筒状部の一方端に直接的に取り付けられており、そのプレートに発光ダイオードが実装されていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、発光ダイオードが放熱部材の筒状部の一方端側に配置された状態にすることができる。また、発光ダイオードが実装されるプレートの構成材料はセラミックスであるので、種々の絶縁部材を省略したとしても、短絡などの電気的な問題は起こらない。具体的には、プレートと発光ダイオードとの間の絶縁部材（絶縁基板）を省略でき、かつ、プレートと回路基板との間の絶縁部材も省略することができる。これにより、部品点数がさらに削減される。

セラミックスからなるプレートが放熱部材の筒状部の一方端に直接的に取り付けられ、そのプレートに発光ダイオードが実装される構成において、プレートの構成材料が白色のセラミックスとされていることがより好ましい。このように構成すれば、プレートの実装面において光の反射が効率的に行われる。これにより、プレートの実装面上にリフレクタなどを別途設ける必要がないので、その分、部品点数を削減することができる。

上記一の局面による照明装置において、セラミックスがアルミナを主成分としていることが好ましい。このように構成すれば、容易に、セラミックスからなる放熱部材を作製することができる。

以上のように、本発明によれば、放熱特性を向上させ、かつ、部品点数を削減することが可能な照明装置を容易に得ることができる。

本実施形態による照明装置の側面図である。 本実施形態による照明装置の断面図である。 本実施形態による照明装置のセラミックスからなる放熱部材の断面図（筒状部の筒軸方向に沿って切断した断面図）である。 本実施形態による照明装置のセラミックスからなる放熱部材の断面図（筒状部の筒軸方向と直交する方向に沿って切断した断面図）である。 本実施形態による照明装置のセラミックスからなるプレートの平面図（複数のＬＥＤがモジュール化された状態の図）である。 図５に示したセラミックスからなるプレートの実装領域（破線で囲まれている領域）を拡大した図である。 本発明の変形例による照明装置の断面図である。

以下に、図１〜図６を参照して、本実施形態による照明装置について説明する。

本実施形態による照明装置はＬＥＤ電球であって、図１に示すような外観とされているとともに、図示しない商用電源のソケットに装着して使用することが可能となっている。

このＬＥＤ電球の構造としては、胴体部分に相当する部分が放熱部材（ヒートシンク）１からなっている。これにより、ＬＥＤ電球の内部で発生した熱が放熱部材１を介して外部に放熱されることになる。

放熱部材１は、図２〜図４に示すように、筒状部１ａと複数のフィン部１ｂとを有し、筒状部１ａおよび複数のフィン部１ｂが一体化された形状とされている。そして、放熱部材１の筒状部１ａは略円筒形状となっており、それによって、筒状部１ａの内側に略円柱状の空間が生じている。一方、放熱部材１の複数のフィン部１ｂは、筒状部１ａの筒軸方向に沿って切断した断面（図３参照）を見ると、筒状部１ａの一方の開口端Ｅ１側から他方の開口端Ｅ２側に向かって先細り形状となっているとともに、筒状部１ａの筒軸方向と直交する方向に沿って切断した断面（図４参照）を見ると、筒状部１ａの外側面（外周面）から外側に向かって放射状に延ばされた形状となっている。なお、放熱部材１の筒状部１ａおよび複数のフィン部１ｂの形状については特に限定されるものではなく、図示された形状以外の形状であってもよい。

そして、図２に示すように、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１側には、白色光を発光する複数のＬＥＤ２を含むＬＥＤモジュール３が配置され、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２側には、商用電源のソケットに差し込まれる口金４が配置されている。また、放熱部材１の筒状部１ａの内側の空間には、定電流回路などを構成する種々の電子部品６が実装された回路基板５が収容されている。

ＬＥＤモジュール３、口金４および回路基板５は、図示しないが、リード線などを介して互いに電気的に接続されている。これにより、商用電源からの交流が回路基板５によって定電流に変換され、その定電流がＬＥＤモジュール３に供給される。そして、定電流が供給されたＬＥＤモジュール３からは白色光が発光され、その白色光が被照明体を照明するための照明光とされる。

ここで、本実施形態では、放熱部材１の構成材料として、アルミナを主成分とするセラミックスを用いている。このようなセラミックスを放熱部材１の構成材料として用いた場合には、ＬＥＤ電球の内部で発生した熱が放熱部材１に伝わると、その熱は遠赤外線に変換されて外部に放射される。なお、ＬＥＤ電球の内部で発生する熱としては、ＬＥＤモジュール３からの熱、および、回路基板５からの熱などである。

また、言うまでもなく、放熱部材１の構成材料であるセラミックスは、電気的な絶縁を行える絶縁材料である。したがって、本実施形態では、放熱部材１の筒状部１ａの内側の空間に回路基板５を収容しているが、放熱部材１と回路基板５との間で電気的な絶縁を行う必要がないので、放熱部材１の筒状部１ａの内側面と回路基板５との間に絶縁部材（熱伝導率が低い部材）を別途挟み込んではいない。言い換えると、放熱部材１の筒状部１ａの内側面と回路基板５とを直接的に接触させることが可能となっている。

これらのことを鑑みて、本実施形態では、図４に示すように、放熱部材１の筒状部１ａの内側面から内側に向かって挟持爪（保持部）１ｃを一体的に突出させ、その挟持爪１ａで回路基板５の縁部を挟み込んでいる。これにより、放熱部材１の筒状部１ａの内側の空間において、回路基板５が移動しないように保持されている。また、このような方法で回路基板５の保持が行われていることによって、回路基板５からの熱が放熱部材１に直接的に伝導されることになる。なお、放熱部材１の挟持爪１ｃの形状については特に限定されるものではなく、図示された形状以外の形状であってもよい。

さらに、放熱部材１がセラミックスからなっているため、図２に示すように、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２側に配置される口金４についても、放熱部材１との間で電気的な絶縁は行われていない。すなわち、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２に口金４が直接的に接触しても短絡などの電気的な問題は起こらないので、この実施形態では、別途準備した絶縁部材を介さずに、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２に口金４が直接的に取り付けられている。

具体的に言うと、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２にカシメ部（取付部）１ｄが一体的に形成されており、そのカシメ部１ｄに口金４が嵌め込まれている。そして、放熱部材１のカシメ部１ｄに口金４が嵌め込まれた状態で、放熱部材１のカシメ部１ｄに対して口金４がカシメ固定されている。なお、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２への口金４の直接的な取り付け方法としては、カシメ固定以外の方法であってもよい。

この放熱部材１のカシメ部１ｄの形状としては、筒状部１ａよりも小径な略円筒形状（口金４を嵌め込むことが可能な形状）となっている。すなわち、放熱部材１のカシメ部１ｄの内側には略円柱状の空間が生じている。このため、放熱部材１のカシメ部１ｄの内側についても、回路基板５を収容することが可能となっている。実際には、回路基板５の一部が他の部分よりも幅狭とされており、その回路基板５の幅狭部が放熱部材１のカシメ部１ｄの内側の空間に配置されている。

また、本実施形態では、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１に、アルミナを主成分とする白色のセラミックスからなるプレート７が直接的に取り付けられている。このプレート７の形状は円形状とされていて、放熱部材１の筒状部１ａの開口径よりも大きい直径を有している。そして、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１へのプレート７の直接的な取り付けは、図示しないが、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１に対してプレート７をねじ止めすることによってなされている。なお、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１にプレート７が直接的に取り付けられた状態においては、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１がプレート７によって塞がれている。

そして、図５および図６に示すように、プレート７の略中央領域（破線で囲まれている領域）は複数のＬＥＤ２が実装される実装領域とされており、複数のＬＥＤ２が接続される金属配線パターン８と、金属配線パターン８に定電流を供給する端子（回路基板５に接続される端子）９とを有している。なお、複数のＬＥＤ２の接続方法としては、特に限定されるものではないが、たとえば、１１個のＬＥＤ２が直列接続され、その直列接続された１１個のＬＥＤ２をそれぞれ含む４列のＬＥＤ列が並列接続される。

このように、複数のＬＥＤ２がプレート７に実装されることによって、複数のＬＥＤ２がモジュール化されてＬＥＤモジュール３とされている。したがって、図２に示したように、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１にプレート７が直接的に取り付けられれば、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１側にＬＥＤモジュール３が配置された状態となる。そして、ＬＥＤモジュール３からの熱は、プレート７を介して放熱部材１に伝達される。

ところで、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１にプレート７が直接的に取り付けられると、プレート７によって放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１が塞がれた状態となる。このため、プレート７の実装面とは反対側の裏面は回路基板５と接触する可能性がある。したがって、仮にプレート７が金属製であるとすると、回路基板５とプレート７の裏面との間に絶縁部材を別途挟み込み、その絶縁部材によって回路基板５とプレート７との間の電気的な絶縁を行う必要がある。一方、本実施形態では、プレート７がセラミックス製であるので、回路基板５とプレート７の裏面との間に別途準備した絶縁部材を挟み込む必要はない。

さらに、複数のＬＥＤ２が実装されるプレート７は白色とされているので、プレート７の実装面において光の反射が効率的に行われる。このため、プレート７の実装面上にリフレクタなどを別途設ける必要もない。

また、このプレート７には、実装面を覆う透光性カバー１０が取り付けられている。これにより、プレート７に実装された複数のＬＥＤ２が透光性カバー１０によって保護されている。

本実施形態では、上記のように、放熱部材１の構成材料としてセラミックスを用いることによって、放熱部材１の筒状部１ａの内側の空間に別途準備した絶縁部材を設け、その別途準備した絶縁部材で放熱部材１と回路基板５との間を電気的に絶縁するという絶縁構造をとる必要がない。これにより、別途準備した絶縁部材が存在することで放熱部材１と回路基板５との間の熱伝導が遮断されてしまう、という不都合が生じるのを抑制することができる。したがって、放熱部材１と回路基板５との間の熱伝導が良好に行われ、放熱特性が向上する。

さらに、放熱部材１と回路基板５とを電気的に絶縁するための絶縁部材を別途準備する必要がなくなるので、その分、部品点数を削減することもできる。

また、本実施形態では、上記のように、放熱部材１の筒状部１ａの内側面に回路基板５の縁部を直接的に接触させることによって、回路基板５で発生した熱が放熱部材１に伝わり易くなるので、回路基板５で発生した熱の放熱を効率的に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２に口金４を直接的に取り付けることによって、放熱部材１と口金４との間に熱伝導を遮断する絶縁部材が存在しないので、放熱部材１から口金４にわたって満遍なく熱が伝わる。これにより、放熱特性をより向上させることができる。この場合、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２に、口金４をカシメ固定するためのカシメ部１ｄを一体的に形成すれば、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ２への口金４の直接的な取り付けが容易となる。

また、本実施形態では、上記のように、放熱部材１の筒状部１ａの内側面に、回路基板５の縁部を挟み込むための挟持爪１ｃを一体的に形成することによって、容易に、放熱部材１の筒状部１ａの内側の空間において回路基板５を保持することができる。また、その挟持爪１ｃが放熱部材１の筒状部１ａの内側面に一体的に形成されたものであるので、結果的に、放熱部材１の筒状部１ａの内側面に回路基板５の縁部が直接的に接触することになる。これにより、回路基板５で発生した熱の効率的な放熱をより容易に行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、セラミックスからなるプレート７を放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１に直接的に取り付け、そのプレート７に複数のＬＥＤ２を実装することによって、容易に、ＬＥＤモジュール３（複数のＬＥＤ２がモジュール化されたもの）が放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１側に配置された状態にすることができる。

そして、複数のＬＥＤ２が実装されるプレート７の構成材料がセラミックスであることから、種々の絶縁部材を省略したとしても、短絡などの電気的な問題は起こらない。具体的には、プレート７と複数のＬＥＤ２との間の絶縁部材（絶縁基板）を省略でき、かつ、プレート７と回路基板５との間の絶縁部材も省略することができる。これにより、部品点数がさらに削減される。

また、本実施形態では、上記のように、複数のＬＥＤ２が実装されるプレート７の構成材料を白色のセラミックスとすることによって、プレート７の実装面において光の反射が効率的に行われる。これにより、プレート７の実装面上にリフレクタなどを別途設ける必要がないので、その分、部品点数を削減することができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものでは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。

たとえば、上記実施形態では、図１に示すような外観を持つＬＥＤ電球に本発明を適用する例について説明したが、本発明はこれに限らず、ＬＥＤ電球の外観については変更可能である。すなわち、放熱部材の外形形状を変更してもよいし、透光性カバーの外形形状を変更してもよい。

また、上記実施形態では、放熱部材にセラミックス製のプレートを取り付け、そのセラミックス製のプレートに複数のＬＥＤを実装するようにしたが、本発明はこれに限らず、図７に示すような構造としてもよい。具体的には、図７に示すように、放熱部材１の筒状部１ａの開口端Ｅ１に金属プレート（たとえば、アルミニウムプレートなど）１１を取り付けてもよい。なお、この場合には、絶縁基板１２に複数のＬＥＤ２を実装し、それを金属プレート１１に搭載すればよい。また、回路基板５と金属プレート１１との間の電気的な絶縁については、金属プレート１１の裏面上に絶縁プレート１３を配置すればよい。

１ 放熱部材
１ａ 筒状部
１ｃ 挟持爪（保持部）
１ｄ カシメ部（取付部）
２ ＬＥＤ（発光ダイオード）
４ 口金
５ 回路基板
７ プレート
Ｅ１ 開口端（一方端）
Ｅ２ 開口端（他方端）

Claims (8)

1. 少なくとも筒状部を有するように形成された放熱部材と、
   前記放熱部材の筒状部の一方端側に配置された光源としての発光ダイオードと、
   前記放熱部材の筒状部の一端方側とは反対の他方端側に配置された口金と、
   前記放熱部材の筒状部の内側の空間に収容された回路基板とを備え、
   前記放熱部材がセラミックスからなっていることを特徴とする照明装置。
2. 前記放熱部材の筒状部の内側面に前記回路基板が直接的に接触していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記放熱部材の筒状部の他方端に前記口金が直接的に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記放熱部材の筒状部の他方端に、前記口金を直接的に取り付けるための取付部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
5. 前記放熱部材の筒状部の内側面に、前記回路基板を保持するための保持部が一体的に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
6. セラミックスからなるプレートが前記放熱部材の筒状部の一方端に直接的に取り付けられており、
   前記プレートに前記発光ダイオードが実装されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の照明装置。
7. 前記プレートの構成材料が白色のセラミックスとされていることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 前記セラミックスがアルミナを主成分としていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の照明装置。

Images