JP2012234628A

JP2012234628A - Ｌｅｄモジュール及び照明装置

Info

Publication number: JP2012234628A
Application number: JP2011100328A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Shoji; 弘之小路
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】安価で放熱性及び強度を確保して小型化できる照明装置を提供する。
【解決手段】ＬＥＤ２を実装したＬＥＤ基板３と、ＬＥＤ２の駆動回路を形成する回路基板６と、ＬＥＤ基板３及び回路基板６を支持して絶縁体の放熱性樹脂により形成される支持部材２１と、ＬＥＤ基板３に接して支持部材２１に埋設される金属製の伝熱部材２２、２３とを備え、支持部材２１の外周面により把持可能な外面を形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤとＬＥＤの駆動回路とを備えたＬＥＤモジュール及びそれを用いた照明装置に関する。

図９は従来の照明装置の正面断面図を示している。照明装置１はＬＥＤ基板３に実装される複数のＬＥＤ２が光源として設けられ、一端に口金１１を有した電球型に形成される。照明装置１の外形は口金１１、絶縁リング１０、筐体８及び透光カバー９により形成される。

絶縁体により形成された絶縁リング１０は口金１１の一端に取り付けられ、口金１１と筐体８との間を絶縁する。筐体８は金属により形成され、設置部８ａ及び周面部８ｂを有している。周面部８ｂは外周面が傾斜した筒状に形成され、一端を絶縁リング１０に連結される。周面部８ｂの他端は設置部８ａによって塞がれ、設置部８ａ上に放熱シート４を介してＬＥＤ基板３が設置される。

透光カバー９は樹脂によりドーム状に形成され、筐体８の口金１１と反対側の端面に配される。透光カバー９によってＬＥＤ基板３が覆われ、ＬＥＤ２の出射光を透過する。

設置部８ａ上に設置されるＬＥＤ基板３は基板上の回路と金属性の筐体８との間を絶縁する必要がある。このため、ＬＥＤ基板３としてセラミック基板や回路形成面に絶縁層を有した金属基板が使用され、ＬＥＤ基板３と筐体８との間に放熱シート４が介在する。

筐体８の内部には絶縁体の樹脂により形成された樹脂ケース７が配される。樹脂ケース７は遮蔽部７ａ及び周面部７ｂを有している。周面部７ｂは筒状に形成され、筐体８の周面部８ｂの内面に対向して配される。遮蔽部７ａは周面部７ｂの一端を遮蔽し、筐体８の設置部８ａと後述する回路基板６との間を絶縁する。

周面部７ｂの内部の空間には回路素子５を実装してＬＥＤ２の駆動回路を形成する回路基板６が配される。回路基板６はリード線１２によって口金１１に接続され、設置部８ａに設けた挿通孔を介してリード線１３によってＬＥＤ基板３に接続される。回路基板６と金属性の筐体８とを絶縁するために、絶縁体の樹脂ケース７によって回路基板６が覆われる。

上記構成の照明装置１において、口金１１が商用電源に接続されると回路基板６に形成された駆動回路によってＬＥＤ２が発光する。ＬＥＤ２から出射される光は透光カバー９を透過し、照明装置１による照明が行われる。

また、ＬＥＤ２の発熱はＬＥＤ基板３及び放熱シート４を介して筐体８に伝えられ、筐体８から放熱する。これにより、ＬＥＤ２の寿命を長く維持し、発光性能の低下を防止することができる。

上記の照明装置１は外面を形成する筐体８を把持して交換や運搬等が行われる。特に電球型の照明装置１では交換作業を使用者が行う可能性が高くなる。この時、筐体８が金属によって形成されるため、把持による応力が加わっても筐体８の変形や破壊を防止することができる。

また、金属の筐体８を把持する際に感電の危険から使用者を保護するために日本国の電気用品安全法や北米のＵＬ規格等の安全規格が遵守される。例えば、ＵＬ規格の場合は絶縁耐圧を１．５ｋＶ以上確保すること及び基板上の電気導通部と金属の筐体８までの絶縁距離を１．２ｍｍ以上確保することが義務付けられる。その他の国においても各国ごとに製品に要求される絶縁性を確保することが義務付けられている。

このため、交換作業を行う可能性が高い使用者が触れる金属の筐体８とＬＥＤ基板４や回路基板６と間の絶縁耐圧が確保される。即ち、ＬＥＤ基板３や回路基板６をセラミック等により形成し、筐体８と回路基板４との間に樹脂ケース７が設けられる。また、筐体８とＬＥＤ基板３上の導体パターンからＬＥＤ３基板の端面（筐体８）までの沿面距離Ｌが所定量確保される。

また、特許文献１には使用者が把持する筐体を樹脂により形成した照明装置が開示されている。この照明装置は軸方向に対して垂直な仕切りによって上部と下部とに隔離される樹脂製の筐体を備えている。筐体の上部には金属の放熱体が収納され、放熱体上にＬＥＤ基板が設置される。筐体の上部の周面には放熱体に対向して開口部が開口する。また、筐体の下部には回路基板が収納される。

この構成によると、ＬＥＤの発熱はＬＥＤ基板を介して放熱体に伝えられ、筐体に設けた開口部から放熱することができる。これにより、使用者によって樹脂製の筐体が把持されるため上記の安全規格に制限されず、ＬＥＤ基板を小型化することができる。また、回路基板を樹脂製の筐体で覆うため二重に覆う必要がない。従って、照明装置を小型化することができる。

特開２００８−２０４６７１号公報（第３頁−第８頁、第１図）

しかしながら、前述の図９に示す照明装置１によると、回路基板４が樹脂ケース７及び筐体８により二重に覆われるとともに、沿面距離Ｌの確保のためにＬＥＤ基板３が大きくなる。このため、照明装置１が大型になるとともに、構造が複雑になるため組み立て作業の工数が増加してコストがかかる問題があった。

また、上記の特許文献１に開示された照明装置によると、筐体の上部に収納した放熱体から筐体内の空気に伝熱され、開口部から外部に放熱される。この時、空気の熱抵抗が高く、放熱体が筐体の上部の空間に閉じ込められるため空気の対流が悪くなり、却って熱を閉じこめて放熱性を十分確保できない問題があった。筐体の上部の対流をよくするために開口部の開口面積を大きくすると、絶縁性が損なわれる危険がある。また、放熱体を覆う樹脂製の筐体が強度確保のために大型になる問題もあった。

本発明は、安価で放熱性及び強度を確保して小型化できる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照明装置は、ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤの駆動回路を形成する回路基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記回路基板を支持して絶縁体の放熱性樹脂により形成される支持部材と、前記ＬＥＤ基板に接して前記支持部材に埋設される金属製の伝熱部材とを備え、前記支持部材の外周面により把持可能な外面を形成したことを特徴としている。

この構成によると、回路基板に形成された駆動回路によってＬＥＤ基板に実装したＬＥＤが発光して照明が行われる。ＬＥＤの発熱はＬＥＤ基板から金属製の伝熱部材を介して放熱性樹脂により形成される支持部材に伝えられ、支持部材の外周面から放熱する。駆動回路の発熱は回路基板から支持部材に伝えられ、支持部材の外周面から放熱する。また、照明装置の外面を形成する支持部材の外周面を使用者が把持して照明装置の運搬や交換が行われる。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記伝熱部材は、前記支持部材の内部を軸方向に延びて前記ＬＥＤ基板と前記回路基板とを電気的に接続する電極を備えることを特徴としている。この構成によると、回路基板に形成された駆動回路から電極を介してＬＥＤが駆動される。また、ＬＥＤ及び駆動回路の発熱はＬＥＤ基板及び回路基板から電極に伝えられ、支持部材から放熱する。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記伝熱部材は、前記ＬＥＤ基板の底面に接する底面部と、前記底面部から前記支持部材の軸方向に延びて前記支持部材の内部に配される延設部とを有した金属片を備えることを特徴としている。この構成によると、ＬＥＤの発熱はＬＥＤ基板に接する底面部から金属片に伝えられ、支持部材から放熱する。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記金属片を周方向に複数設け、環状の環状部により前記各延設部を連結したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記延設部に開口部を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記伝熱部材は、前記ＬＥＤ基板の底面に接して放射状に配される底面部と、前記底面部から前記支持部材の軸方向に延びて前記支持部材の内部に配される延設部とを有した金属片を備え、放射状の前記底面部の間に前記電極を配置したことを特徴としている。

この構成によると、ＬＥＤの発熱はＬＥＤ基板から電極及び金属片に伝えられ、支持部材から放熱する。駆動回路の発熱は回路基板から電極に伝えられ、支持部材から放熱する。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記支持部材が前記回路基板を収納する凹部を有し、前記凹部内に絶縁体の放熱性部材を充填したことを特徴としている。この構成によると、駆動回路の発熱は回路基板及び放熱性部材から支持部材に伝えられ、支持部材から放熱する。

また本発明は、上記構成の照明装置において、前記支持部材の軸方向に接する金属製の筐体を備えたことを特徴としている。この構成によると、ＬＥＤ及び駆動回路の発熱は伝熱部材を介して支持部材に伝えられ、支持部材から放熱されるとともに金属製の筐体に伝えられて放熱する。

また本発明のＬＥＤモジュールは、ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤの駆動回路を実装した回路基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記回路基板をそれぞれ収納する凹部を軸方向の両端面に有して絶縁体の放熱性樹脂により形成される支持部材と、前記ＬＥＤ基板に接して前記支持部材に埋設される金属製の伝熱部材とを備えたことを特徴としている。

本発明によると、絶縁体の放熱性樹脂により形成してＬＥＤ基板及び回路基板を支持する支持部材に埋設した金属製の伝熱部材にＬＥＤ基板が接するので、簡単な構造で安価にＬＥＤ及び駆動回路の発熱を放熱性樹脂の支持部材に伝えて十分放熱することができる。また、使用者によって絶縁体の支持部材が把持されるためＬＥＤ基板を小さくできるとともに、支持部材が伝熱部材を埋設するため小型化しても径方向の厚みを大きくすることができる。従って、照明装置を小型化できるとともに支持部材の強度を確保することができる。

本発明の第１実施形態の照明装置を示す正面断面図本発明の第１実施形態の照明装置の支持部材を示す正面断面図本発明の第１実施形態の照明装置の支持部材を示す上面図本発明の第２実施形態の照明装置の支持部材を示す上面図本発明の第２実施形態の照明装置の支持部材を示す正面図本発明の第３実施形態の照明装置の支持部材を示す正面図本発明の第４実施形態の照明装置の支持部材を示す正面図本発明の第５実施形態の照明装置を示す正面断面図従来の照明装置を示す正面断面図

以下に本発明の実施形態に関して図面を参照して説明する。説明の便宜上、前述の図９に示す従来例と同様の部分には同一の符号を付している。図１は第１実施形態の照明装置を示す正面断面図である。照明装置１はＬＥＤ基板３に実装される複数のＬＥＤ２が光源として設けられ、一端に口金１１を有した電球型に形成される。照明装置１の外形は口金１１、絶縁リング１０、筐体８、支持部材２１及び透光カバー９により形成される。

口金２は例えば、Ｅ２６タイプに形成され、商用電源から電力供給されるソケットに螺合する。絶縁リング１０は絶縁体の樹脂により形成され、口金１１の一端に取り付けられて口金１１と筐体８との間を絶縁する。筐体８はアルミニウム等の金属によって周面が略円錐面から成る筒状に形成され、軸方向の一端を絶縁リング１０に連結される。

筐体８の軸方向の他端は後述する支持部材２１に接して覆われる。透過カバー９はドーム状に形成され、支持部材２１の一端面に形成した溝部２１ｄ（図２参照）に嵌合して取り付けられる。透過カバー９はＬＥＤ２の出射光を拡散透過する樹脂により形成される。

図２、図３は支持部材２１の正面断面図及び上面図を示し、図２は図３のＡ−Ａ断面図になっている。支持部材２１はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂に窒化ホウ素等の熱伝導性フィラーを含む絶縁体の放熱性樹脂により形成される。

支持部材２１の両端面にはそれぞれ凹部２１ｂ、２１ｃが凹設される。凹部２１ｂ、２１ｃは貫通孔２１ａを介して連通する。また、支持部材２１は二色成形等の一体成形によってアルミニウム等の金属から成る複数の電極２２及び複数の金属片２３を埋設し、柱状に形成される。

電極２２は支持部材２１を貫通して凹部２１ｂ、２１ｃ内に突出する。金属片２３は底面部２３ａ及び延設部２３ｂを有して放射状に複数設けられる。底面部２３ａは凹部２１ｂの底面に露出し、延設部２１ｂは底面部２３ａから支持部材２１の軸方向に延びて支持部材２１の内部に配される。

また、放射状に配した複数の金属片２３の底面部２３ａ間に電極２２が配置される。これにより、電極２２を容易に配置できるとともに、底面部２３ａを径方向に長く形成して金属片２３の伝熱性を高くすることができる。

支持部材２１は電極２２及び金属片２３を埋設するため、小型化しても径方向の厚みを大きくすることができる。このため、支持部材２１の強度を高く確保することができ、支持部材２１を把持した際の変形や破損を防止することができる。

更に、電極２２及び延設部２３ｂが軸方向に延びて支持部材２１の骨材を形成し、支持部材２１の強度を軸方向全体にわたって高くすることができる。この時、延設部２３ｂが底面部２３ａの外周端から延びるため支持部材２１の外周部に配され、支持部材２１を把持した際の変形や破損をより確実に防止することができる。

図１において、支持部材２１の一端の凹部２１ｂにはＬＥＤ基板３が収納され、他端の凹部２１ｃには回路基板６が収納される。ＬＥＤ基板３は底面を金属片２３の底面部２３ａに接して配される。ＬＥＤ基板３はセラミック基板や樹脂基板により形成され、ＬＥＤ２を実装する。ＬＥＤ基板３は例えば、貫通孔２１ａに充填した接着剤等によって固着される。

回路基板６は回路素子５を実装してＬＥＤ２の駆動回路を形成する。ＬＥＤ基板３と回路基板６とは電極２２によって電気的及び物理的に接続される。これにより、支持部材２１にＬＥＤ基板３及び回路基板６を対向配置したＬＥＤモジュール２０が形成される。ＬＥＤモジュール２０に透光カバー９や筐体８を取り付けて照明装置１が組立てられる。尚、回路基板６と口金１１とはリード線１２によって電気的に接続される。

上記構成の照明装置１において、口金１１が商用電源に接続されると回路基板６に形成された駆動回路によってＬＥＤ２が発光する。ＬＥＤ２から出射される光は透光カバー９を拡散透過し、照明装置１による照明が行われる。

また、ＬＥＤ２の発熱はＬＥＤ基板３から放熱性樹脂の支持部材２１に直接伝えられるとともに、電極２２及び金属片２３を介して支持部材２１に伝えられて放熱する。これにより、ＬＥＤ２の寿命を長く維持し、発光性能の低下を防止することができる。駆動回路の発熱は回路基板３から支持部材２１に直接伝えられるとともに、電極２２を介して支持部材２１に伝えられて放熱する。従って、電極２２及び金属片２３は支持部材２１に伝熱する伝熱部材を構成する。また、支持部材２１に伝えられた熱の一部は軸方向の一端に接した金属製の筐体８から放熱され、照明装置１の放熱性をより向上することができる。

照明装置１は外面を形成する支持部材２１を把持して交換や運搬等が行われる。この時、支持部材２１が絶縁体によって形成されるため安全規格に制限されず、ＬＥＤ基板３を小さくすることができる。また、支持部材２１の径方向の厚みを大きくできるため、把持による応力が加わっても支持部材２１の変形や破壊を防止することができる。

本実施形態によると、ＬＥＤ基板３及び回路基板６を支持する支持部材２１が絶縁体の放熱性樹脂により形成され、支持部材２１に埋設した金属製の電極２２や金属片２３（伝熱部材）にＬＥＤ基板３が接する。これにより、簡単な構造で安価にＬＥＤ２及び駆動回路の発熱を放熱性樹脂の支持部材２１に伝えて十分放熱することができる。

また、使用者によって絶縁体の支持部材２１が把持されるため安全規格に制限されず、ＬＥＤ基板３を小さくできる。加えて、支持部材２１が電極２２及び金属片２３を埋設するため小さくしても径方向の厚みを確保することができる。従って、照明装置１を小型化できるとともに、使用者が把持する支持部材２１の強度を確保することができる。

また、支持部材２１の内部を軸方向に延びてＬＥＤ基板３と回路基板６とを電気的に接続する電極２２によって、支持部材２１に伝熱する伝熱部材を容易に実現することができる。

また、ＬＥＤ基板３の底面に接する底面部２３ａと、底面部２３ａから支持部材２１の軸方向に延びて支持部材２１の内部に配される延設部２３ｂとを有した金属片２３によって、支持部材２１に伝熱する伝熱部材を容易に実現することができる。

また、放射状に配した複数の底面部２３ａの間に電極２２を配置したので、電極２２を容易に配置できるとともに、底面部２３ａを径方向に長く形成して金属片２３の伝熱性を高くすることができる。

また、支持部材２１の軸方向に接する金属製の筐体８を備えたので、照明装置１の放熱性をより向上することができる。

次に、図４、図５は第２実施形態の照明装置１の金属片２３を示す上面図及び正面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図３に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対して金属片２３の構成が異なっている。その他の部分は第１実施形態と同様である。

放射状に配される複数の金属片２３の各延設部２３ｂは環状の環状部２３ｃによって連結される。これにより、複数の金属片２３が一体化される。従って、金属片２３を埋設した支持部材２１（図１参照）を形成する際の作業性を向上させることができる。

次に、図６は第３実施形態の照明装置１の金属片２３を示す上面図及び正面図である。説明の便宜上、前述の図４、図５に示す第２実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第２実施形態に対して金属片２３の延設部２３ｂに開口部２３ｄが設けられる。その他の部分は第２実施形態と同様である。

開口部２３ｄは複数の円形等の孔により形成される。これにより、金属片２３と支持部材２１とを一体に成型する際に開口部２３ｄに樹脂が充填される。従って、金属片２３と支持部材２１との密着性が向上し、照明装置１の放熱性をより向上させることができる。尚、第１実施形態の金属片２３の延設部２３ｂに本実施形態と同様の開口部２３ｄを設けてもよい。

次に、図７は第４実施形態の照明装置１の金属片２３を示す上面図及び正面図である。説明の便宜上、前述の図６に示す第３実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は金属片２３の延設部２３ｂに設けた開口部２３ｅの形状が第３実施形態の開口部２３ｄ（図６参照）と異なっている。その他の部分は第３実施形態と同様である。

同図に示すように、金属片２３の延設部２３ｂにはメッシュ状の開口部２３ｅが形成される。これにより、金属片２３と支持部材２１とを一体に成型する際に開口部２３ｅに樹脂が充填される。従って、金属片２３と支持部材２１との密着性が向上し、照明装置１の放熱性をより向上させることができる。尚、第１実施形態の金属片２３の延設部２３ｂに本実施形態と同様の開口部２３ｅを設けてもよい。

次に、図８は第５実施形態の照明装置１を示す正面断面図である。説明の便宜上、前述の図１〜図３に示す第１実施形態と同一の部分は同一の符号を付している。本実施形態は第１実施形態に対して凹部２１ｃ内に充填材２４が充填される。その他の部分は第１実施形態と同様である。

充填材２４はシリコーンやエポキシ樹脂等の放熱性部材から成っている。これにより、回路基板６上の駆動回路で発生した熱をより効率的に支持部材２１に伝達することができる。従って、照明装置１の放熱性をより向上することができる。また、駆動回路を埃や結露等から保護することができ、より長寿命で信頼性の高い照明装置１を得ることができる。

第１〜第５実施形態において、電極２２によってＬＥＤ基板３と回路基板６とを電気的に接続しているが、ＬＥＤ基板３及び回路基板６上の各回路から離れた位置でＬＥＤ基板３と回路基板６とを電極２２によって物理的に連結してもよい。この時、支持部材２１に設けた貫通孔２１ａに挿通されるリード線によってＬＥＤ基板３と回路基板６とを電気的に接続することができる。また、電極２２をＬＥＤ基板３及び回路基板６の一方に接続して他方から離れていてもよい。

本発明によると、ＬＥＤとＬＥＤの駆動回路とを備えた照明装置に利用することができる。

１照明装置
２ＬＥＤ
３ＬＥＤ基板
４放熱シート
５回路素子
６回路基板
７樹脂ケース
８筐体
９透光カバー
１０絶縁リング
１１口金
１２、１３リード線
２０ＬＥＤモジュール
２１支持部材
２１ｂ、２１ｃ凹部
２２電極
２３金属片
２３ａ底面部
２３ｂ延設部
２３ｃ環状部
２３ｄ、２３ｅ開口部
２４充填材

Claims

ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤの駆動回路を形成する回路基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記回路基板を支持して絶縁体の放熱性樹脂により形成される支持部材と、前記ＬＥＤ基板に接して前記支持部材に埋設される金属製の伝熱部材とを備え、前記支持部材の外周面により把持可能な外面を形成したことを特徴とする照明装置。
前記伝熱部材は、前記支持部材の内部を軸方向に延びて前記ＬＥＤ基板と前記回路基板とを電気的に接続する電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記伝熱部材は、前記ＬＥＤ基板の底面に接する底面部と、前記底面部から前記支持部材の軸方向に延びて前記支持部材の内部に配される延設部とを有した金属片を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明装置。
前記金属片を周方向に複数設け、環状の環状部により前記各延設部を連結したことを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
前記延設部に開口部を設けたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の照明装置。
前記伝熱部材は、前記ＬＥＤ基板の底面に接して放射状に配される底面部と、前記底面部から前記支持部材の軸方向に延びて前記支持部材の内部に配される延設部とを有した金属片を備え、放射状の前記底面部の間に前記電極を配置したことを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
前記支持部材が前記回路基板を収納する凹部を有し、前記凹部内に絶縁体の放熱性部材を充填したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の照明装置。
前記支持部材の軸方向に接する金属製の筐体を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の照明装置。
ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤの駆動回路を実装した回路基板と、前記ＬＥＤ基板及び前記回路基板をそれぞれ収納する凹部を軸方向の両端面に有して絶縁体の放熱性樹脂により形成される支持部材と、前記ＬＥＤ基板に接して前記支持部材に埋設される金属製の伝熱部材とを備えたことを特徴とするＬＥＤモジュール。