JP2013093286A - 照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＬＥＤを光源とした照明装置の筐体を、効率的な放熱機能を備えた樹脂製で実現する。
【解決手段】径小の一端から径大の他端に至るまで漸次拡径する形状とした筐体１１の径小の一端に、電力を供給する口金１５を取着し、径大の他端に複数のＬＥＤを実装して構成されるＬＥＤモジュール１２を取着する。筐体１１に形成された収納部１１１内に、入力を口金１５に、出力をＬＥＤモジュール１２にそれぞれ接続し、ＬＥＤモジュール１２を点灯させる点灯回路が実装された点灯回路基板１４を収納する。ＬＥＤモジュール１２はＬＥＤで発光された光を拡散させる透光性のグローブ１３で覆う。筐体１１の材料としては、炭素系フィラーを入りの高熱伝導率性の樹脂製を使用するとともに、ＬＥＤモジュール１２は、一部が筐体１１から露出したアルミニウムあるいはアルマイト処理したアルミニウムの伝熱板１６を介して筐体１１上に取着した。
【選択図】図２

Description

この発明の実施形態は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの発光素子を光源とした照明装置に関する。

従来、ＬＥＤを光源として用いた照明装置は、ＬＥＤの温度が上昇すると発光効率が低下することから、放熱効果を向上させる目的でアルミニウムやアルミダイカスト等の熱伝導率の高い金属製の筐体が使用されている。

特開２００６−３１３７２７号公報

アルミニウムなどの金属は熱伝導性が高い一方で導電性も高い。このため、口金と筐体との間を絶縁しなければならないことから、部品点灯が増加するとともに、構造が複雑化してしまう恐れがあった。

実施形態によれば、筐体と、前記筐体の一端に取着され、電力が供給される口金と、前記筐体の他端に取着され、発光素子が実装された発光素子モジュールと、前記筐体内に収納され、入力が前記口金に、出力が前記発光素子に接続され、該発光素子を点灯させる点灯回路を実装した点灯回路基板と、前記発光素子を覆い、該発光素子で発光された光を拡散して放射させる前記筐体に取着した透光性のグローブと、を具備し、前記筐体は、炭素系フィラーを含む高熱伝導率性の樹脂からなり、前記発光素子モジュールは、一部が前記筐体から露出した伝熱板を介して前記筐体に取着したことを特徴とする。

この発明の実施形態によれば、高熱伝導率の樹脂製筐体上に、一部が筐体の表面に露出させた放熱板を介して発光素子を取着したことで、樹脂製による発光素子を用いた照明用の筐体が実現可能となる。

照明装置に関する第１の実施形態について説明するための斜視図である。 図１のＩａ−Ｉｂ線断面図である。 図１のIIａ−IIｂ線断面図である。 図１要部の分解斜視図である。 ＬＥＤを点灯させるための点灯回路例について説明するための回路構成図である。 照明装置に関する第２の実施形態について説明するための斜視図である。 同第２の実施形態の図２に相当する断面図である。 照明装置に関する第３の実施形態について説明するための斜視図である。 同第３の実施形態の図２に相当する断面図である。 口金の変形例について説明するための説明図である。 口金の変形例について説明するための説明図である。 ＬＥＤモジュールの他の例について説明するための説明図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１〜図４は、照明装置に係る第１の実施形態を示すものであり、図１は電球型ＬＥＤランプの一部を切欠して示す斜視図、図２は図１のＩａ−Ｉｂ線断面図、図３は図１のIIａ−IIｂ線断面図、図４は図１要部の分解斜視図である。

図１〜図３に示すように、１００は、４０Ｗ、６０Ｗなどの電球型のＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ１００は、熱伝導率の高い樹脂を用いて形成された筐体１１を有する。この筐体１１の一端側には内部に延びる収納部１１１が形成され、他端側には外周に段差を設けた取付用のフランジ１１２が形成される。また、フランジ１１２の内側には、半導体発光素子の一例であるＬＥＤが複数個実装されモジュール化されたＬＥＤモジュール１２が取り付けられている。ＬＥＤモジュール１２は、フランジ１１２に取り付けられた透光性のグローブ１３で覆われ保護される。収納部１１１の内壁には、図示しないガイド部が形成される。このガイド部にＬＥＤ点灯回路基板１４を係合させることで、収納部１１１内にＬＥＤ点灯回路基板１４が保持される。

筐体１１は、口金１５が取着される径小の一端側からＬＥＤモジュール１２が取り付けられる他端側へと漸次径大にされた略円柱形状を成している。必要により筐体１１の外周面に、放熱フィンを一体形成しても構わない。

ＬＥＤモジュール１２に用いるＬＥＤとして青色光を発するものを用いる場合、このＬＥＤを図示しないシリコーンなどの樹脂で覆い、この樹脂内に、ＬＥＤが発する青色光により励起され、青色の補色である黄色の光を主として放射する蛍光体を混入させる。これによってＬＥＤモジュール１２からは白色系の照明光が得られる。蛍光体の成分等を変えることにより所要の発光色を得ることができることから、白色の他に昼白色や電球色等も発光可能なＬＥＤモジュールを準備することができる。

ＬＥＤモジュール１２は、伝熱性が良好な例えばアルミニウムやアルマイト（陽極酸化皮膜）処理されたアルミニウムの伝熱板１６上に、熱伝導性の高い接着剤等を用いて取着される。ＬＥＤモジュール１２が取着された周辺の伝熱板１６の板面は、ＬＥＤから発光された光の吸収を抑えることができるよう反射率の高い表面仕上げを施されていることが望ましい。伝熱板１６は、一部を筐体１１の外周面の位置までの大きさに形成し、この部分を筐体１１から露出させている。ＬＥＤモジュール１２の対向する辺の近傍には、ＬＥＤモジュール１２を伝熱部１６にネジ止めするための貫通孔１２１，１２２が設けられている。ＬＥＤモジュール１２は、熱伝導シート（図示せず）を挟んで伝熱板１６にネジ止めされる。

グローブ１３は、光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂などにより球殻状に形成されており、フランジ１１２に当接することにより、グローブ１３の外周面と筐体１１の外周面がほぼ面一になっている。また、グローブ１３には、筐体１１の外周面の位置まで配置された伝熱板１６との干渉を避けるための切り欠き１３１が形成される。

収納部１１１の入口部分の外周には、口金１５を取着するために径小にした口金取付部１１３が形成される。口金１５は、図示しない相手側のソケットにねじ込んで電気的に接続して電力供給を受けるための電源接続部として取り付けられる。口金１５は、カシメ若しくはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性を有する接着剤を用いて固着される。

ここで、図４の分解斜視図も参照しながら、口金１５の構成についてさらに説明するとともに、口金取付部１１３に口金１５を取り付ける手順について説明する。

口金１５はエジソンタイプのＥ２６形などで、図示しない照明器具のランプソケットに
ねじ込むためのネジ山を備えた筒状のシェル１５１、このシェル１５１の一端側に絶縁部１５２を介して設けられたアイレット１５３を備えている。口金１５にはアイレット１５３に一端が接続され、口金１５の内部に延びる外部接続端子１７１が取り付けられる。また、口金１５には開放端近傍に形成され接続孔１５４に一端が接続され、口金１５の内部に延びる外部接続端子１７２が取り付けられる。外部接続端子１７１，１７２は、ＬＥＤ点灯回路基板１４に構成されるＬＥＤ点灯回路の電源部に接続され、電力供給の入力となる。

筐体１１の口金取付部１１３には、口金取付部１１３の開放端から切欠き部１１４が形成される。切欠き部１１４は、口金１５とＬＥＤ点灯回路基板１４が外部接続端子１７１，１７２で電気的および機械的に接合された状態で、図４中白抜きの矢印に示す方向に、ＬＥＤ点灯回路基板１４を収納部１１１に収納するときにおける外部接続端子１７２の逃げの役割を果たす。また、収納部１１１の内部には、放熱性および絶縁性を有する充填材であるシリコーン系の樹脂などを充填してもよい。

そして口金１５を口金取付部１１３に取り付ける際に、ＬＥＤ点灯回路基板１４を収納部１１１の内壁に形成されガイド部に係合させた状態でスライドさせる。これにより、口金１５は口金取付部１１３に挿着されるとともに、ＬＥＤ点灯回路基板１４が収納部１１１の内部に保持される。そして、前述したように口金１５は、口金取付部１１３にカシメ若しくはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性を有する接着剤を用いて固着される。

また、ＬＥＤモジュール１２の中央部には、筐体１１の挿通孔部１１５と連通する配線孔１６１が形成されている。ＬＥＤモジュール１２とＬＥＤ点灯回路基板１４は、挿通孔部１１５および配線孔１６１内を通した図示しない電線を用いて電気的に接続される。

図５は、ＬＥＤ点灯回路基板１４に搭載されるＬＥＤ点灯回路例について説明するための概略的な回路構成図である。

ＬＥＤ点灯回路５０は、口金１５から外部接続端子１７１，１７２を介して供給される電源５１の交流電圧１００Ｖをダイオードブリッジ５２および平滑コンデンサＣにより整流平滑して例えば直流電圧２４Ｖに変換し、各ＬＥＤに供給する。Ｒ１はＬＥＤモジュール１２のＬＥＤに流れる電流を設定するチップ抵抗、ＱはＬＥＤの点灯制御用のトランジスタ、このトランジスタＱのベース電位はチップ抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＤにより設定される。

これにより、交流電圧１００Ｖの電源５１がＬＥＤ点灯回路５０に供給されると、ダイオードブリッジ５２および平滑コンデンサＣにより直流電圧２４Ｖに変換され、各ＬＥＤに対してチップ抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＤにより設定された電圧が印加される。トランジスタＱで制御された電流がＬＥＤモジュール１２に流れることで各ＬＥＤが点灯する。なお、ＬＥＤ点灯回路５０には、ＬＥＤモジュール１２の照度を調整する調光回路を設けてもよい。

また、ＬＥＤ点灯回路５０の出力端には、ＬＥＤモジュール１２への電力給電用の電線Ｗが接続され、この電線Ｗが、前述した収納部１１１内に設置されたＬＥＤ点灯回路基板１４から挿通孔部１１５と配線孔１６１に挿通されてＬＥＤモジュール１２のＬＥＤに電力を供給している。

ところで、筐体１１には、従前のアルミニウムやアルミダイカスト等の熱伝導率の高い金属材料に換えて、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有する樹脂材料が用いられる。このような樹脂材料としては、例えば２５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が考えられる。

なお、２５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を実現したＰＰＳ樹脂としては、２００２年１２月１６日に発行された文献「日経エレクトロニクス」の１２７〜１３６頁の「熱伝導率６０倍の樹脂を開発 金属部品を安価なプラスチックに代替」に、その技術内容が紹介されている。筐体１１の材料としては、少なくともこのＰＰＳ樹脂を使用することで、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を必要とする筐体１１として実用に供せられる。さらに、樹脂材料に放熱性フィラーを含有させて熱伝導率の向上を図ることが知られている。絶縁性を備えた筐体１１にかかるコストを考慮すると、カーボンや黒鉛などの炭素系の放熱性フィラーが望ましい。

このように、筐体１１は、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する炭素系放熱性フィラー入りの樹脂材料で形成したものである。これにより、樹脂材料で筐体１１を形成した場合においても、高熱を発するＬＥＤモジュール１２の筐体１１として実用に供することができる。

口金１５は、筐体１１と一体的に形成される口金取付部１１３に直接取り付けることが可能となる。また、筐体１１は絶縁性を有していることから、口金１５を口金取付部１１３に直接取り付ける場合にも、口金１５と筐体１１との間に絶縁手段を施す必要がなく部品点数の削減にも寄与する。

さらに、伝熱板１６は、アルミニウムなどの金属材料、あるいは絶縁材料などにより形成された基板や反射率の高い例えば白色系の基板とすることにより、ＬＥＤモジュール１２のＬＥＤから発光される光の吸収を抑えることができ、ＬＥＤモジュール１２から発光される光を、グローブ１３を介して効率的に放射させることができる。

この実施形態では、高い熱伝導率の樹脂で筐体を形成したことで、ＬＥＤランプの構成を廉価な材料で実現することができる。また、口金とＬＥＤモジュールを共通の筐体に取り付けることができるために、全体の構成を簡略化できることから組み立て工数を削減でき、廉価なＬＥＤランプの実現に寄与する。

さらに、ＬＥＤモジュールは、高い熱伝導率の樹脂を用いた筐体上に熱伝導率の高いアルミ系の伝熱板を介して取着させ、高熱伝導率の樹脂製筐体の外側に一部を露出させている。このためＬＥＤモジュールから発せられる熱は、熱伝導率の高い伝熱板を経由して露出部から外部に放熱されるため、樹脂製筐体の放熱効果をより向上させることが可能となる。

（第２の実施形態）
図６および図７は、照明装置に係る第２の実施形態について示ものであり、図６は電球型ＬＥＤランプの一部を切欠した斜視図、図７はＬＥＤモジュールをグローブで覆った状態の縦断面図である。なお、以下に説明する各実施形態において、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。

この実施形態は、ＬＥＤモジュール１２が取着される他端側の面の大きさとほぼ同じ大きさの伝熱板１６ａとし、伝熱板１６ａの側面全体がグローブ１３から露出するようにした。

これにより、第１の実施形態の効果に加え、伝熱板１６ａの露出面積を増やすことによる放熱効果の向上を図ることができる。この場合のグローブ１３の取付けは、グローブ１３の開放端を伝熱板１６ａに接着剤を用いて直接接着しても構わないが、伝熱板１６ａに環状の突起を形成し、その突起にグローブの開放端を嵌め合わせた後、接着剤で接着してもよい。さらに、環状突起の外周側面とグローブ１３の内周面とを嵌合させた状態で、グローブ１３から環状の突起に対しネジを螺合させ、グローブ１３を環状の突起に固定させてもよい。伝熱板１６ａと対向する筐体１１外周近傍の環状で適長隔離となるような複数の爪を一体形成し、この爪を伝熱板１６ａに開けた貫通孔を介して伝熱板１６ａの表面に露出させ、爪とグローブ１３に形成された係合部に係合させる構成であってもよい。

（第３の実施形態）
図８および図９は、照明装置に係る第３の実施形態について示ものであり、図８は電球型ＬＥＤランプの要部の斜視図、図９は発光部をグローブで覆った状態の図２に相当する断面図である。

この実施形態は、筐体１１の口金取付部１１３の外周面に、図示しない電球ソケットと螺合するためのネジ部１１６を一体的に形成したものである。ネジ部１１６の表面にはメッキ加工を施し、口金１５ａを形成するようにしている。

そして、外部接続端子１７１の一端は、絶縁部１５２に固着されたアイレット１５３に接続され、他端はＬＥＤ点灯回路基板１４に接続されている。外部接続端子１７２の一端は、ＬＥＤ点灯回路基板１４に接続され、他端は収納部１１１にＬＥＤ点灯回路基板１４を収納するときに合わせて切欠き部１１４を移動させ、絶縁部１５２が口金取付部１１３の開放端に当接した位置で口金１５ａとの溶接を行い接続される。また、絶縁部１５２と口金取付部１１３の開放端とは接着剤で固着する。

この実施形態では、筐体と一体形成されたネジ部にメッキ加工により口金を形成できることから、口金の取付けの手間や口金そのものを加工する手間が省け、ＬＥＤランプの廉価化に寄与することができる。

この照明装置に係る実施形態は、上記に限定されるものではない。例えば、発光素子としてＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールの場合について説明したが、有機ＥＬなどの他の発光素子を用いても構わない。

上記した各実施形態では、外部接続端子１７１をＬＥＤ点灯回路基板１４に取り付けるために、口金取付部１１３の開放端から細長い切欠き部１１４を形成したが、透孔であっても構わない。この場合、外部接続端子１７１は、一端をＬＥＤ点灯回路基板１４に接続した状態で、他端を外部接続端子７１を透孔に挿入した後、口金に溶接するようにすればよい。

また、第１および第２の実施形態の場合は、図１０に示すように絶縁部１５２近傍の口金１５に開けた透孔に外部接続端子１７２の一端を挿入して口金１５との溶接を行い、他端を口金取付部１１３の開放端を介してＬＥＤ点灯回路基板１４に接続するようにした。この場合、口金取付部１１３には外部接続端子１７２を通す細長い切欠き部１１４や透孔を形成する必要はなくなる。

さらに、第３の実施形態の場合は、図１１に示すように外部接続端子１７２の一端を口金取付部１１３の開放端と絶縁部１５２との間を介してメッキ加工により形成された口金１５ａに溶接し、他端をＬＥＤ点灯回路基板１４に電気的に接続するようにした。この場合にも、口金取付部１１３には外部接続端子１７２を通す細長い切欠き部１１４や透孔を形成する必要はなくなる。さらに、この場合は口金１５ａにも透孔を開ける必要を無くすことができる。

さらにまた、ＬＥＤモジュールは、図１２に示すように、高熱伝導性の基板１３ａ上に複数のＬＥＤを環状に等間隔に配設して構成しても構わない。ここでは８個のＬＥＤを配設した構成であるが、ＬＥＤの個数はこれに限定されるものではなく、照明装置の仕様や用途に応じて個数を変更することや、配置を略矩形状にするなど適宜行うことができる。

いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１００ ＬＥＤランプ
１１ 筐体
１１１ 収納部
１１３ 口金取付部
１１６ ネジ部
１２ ＬＥＤモジュール
１３ グローブ
１４ ＬＥＤ点灯回路基板
１５，１５ａ 口金
１５１ 一極端子
１５２ 絶縁部
１５３ アイレット
１６，１６ａ 伝熱板
１７１，１７２ 外部接続端子
１０ａ 梨地
１０ｂ フィン

Claims (2)

1. 筐体と、
   前記筐体の一端に取着され、電力が供給される口金と、
   前記筐体の他端に取着され、発光素子が実装された発光素子モジュールと、
   前記筐体内に収納され、入力が前記口金に、出力が前記発光素子に接続され、該発光素子を点灯させる点灯回路を実装した点灯回路基板と、
   前記発光素子を覆い、該発光素子で発光された光を拡散して放射させる前記筐体に取着した透光性のグローブと、を具備し、
   前記筐体は、炭素系フィラーを含む高熱伝導率性の樹脂からなり、前記発光素子モジュールは、一部が前記筐体から露出した伝熱板を介して前記筐体に取着したことを特徴とする照明装置。
2. 前記筐体は、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂材料からなることを特徴とする請求項１記載の照明装置。

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