JP2013200951A - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤による基板の固定を廃して接着剤への気泡の混入による放熱性の低下を防ぐとともに、組立時間を短縮して生産性を高めることができるＬＥＤ電球を提供すること。
【解決手段】ハウジング２とその開口部を覆うレンズ３によって画成された空間内に、ＬＥＤ６と電子部品（抵抗７、ダイオード８）を実装した基板４を収容して成るＬＥＤ電球１において、前記基板４と前記ハウジング２とを高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形する。又、前記基板４にサーマルビア４ａを形成し、該サーマルビア４ａに高熱伝導性樹脂を充填する。尚、前記ハウジング２と前記基板４に金属スタッドピン９を挿入し、或いはハウジング２の外周に放熱フィン２ａを一体に形成し、ハウジング２の外周面にシボ加工を施しても良い。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤ電球に関するものである。

ＬＥＤは、高輝度で高寿命及び省電力である特長を有しているため、近年、照明用電球の光源として使用されるようになってきている（例えば、特許文献１参照）。ここで、ＬＥＤを光源とするＬＥＤ電球の一例を図６に示す。

即ち、図６は従来のＬＥＤ電球の縦断面図であり、図示のＬＥＤ電球１０１は、樹脂製のハウジング１０２とその開口部を覆う同じく樹脂製のレンズ１０３によって画成された空間内に、ＬＥＤ１０６、抵抗１０７、ダイオード１０８等の発熱体が実装された基板１０４を収容し、その周囲をシリコン接着剤等の放熱性接着剤１５０を充填することによって構成されていた。

上記ＬＥＤ電球１０１の具体的な製造方法を図７の斜視図に示すが、同図に示すようにレンズ１０３を上下逆にし、このレンズ１０３内に、ＬＥＤ１０６と抵抗１０７、ダイオード１０８等の電子部品が実装された基板１０４を上方から組み込み、その周囲に放熱性接着剤１５０をポッティングによって充填して硬化させる。そして、最後に基板１０４が組み込まれたレンズ１０３をハウジング１０２に組み付けることによって図６に示すようなＬＥＤ電球１０１が得られる。

特開２０１１−２５３６３８号公報

しかしながら、図６に示す従来のＬＥＤ電球１０１においては、基板１０４の周囲にポッティングによって放熱性接着剤１５０が充填されるため、該放熱性接着剤１５０の糸引き・垂れ対策、充填量や硬化時間の管理等に多くの工数を要するという問題があった。

又、放熱性接着剤１５０の充填は常圧下での自然充填方式によってなされるため、充填された放熱性接着剤１５０に気泡（空気層）が含まれる可能性が高く、又、放熱性接着剤１５０は光を透過しないために気泡の存在を外部から目視で確認することができない。特に、基板１０４の裏面から迅速且つ多くの熱を発散させるために図８に示すように基板１０４の裏面にヒートシンク１４０を設けた場合には、図示の箇所に気泡が封じ込められるために放熱性が低下するという問題が発生する。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、接着剤による基板の固定を廃して接着剤への気泡の混入による放熱性の低下を防ぐとともに、組立時間を短縮して生産性を高めることができるＬＥＤ電球を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された空間内に、ＬＥＤと電子部品を実装した基板を収容して成るＬＥＤ電球において、前記基板と前記ハウジングとを高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記基板にサーマルビアを形成し、該サーマルビアに高熱伝導性樹脂を充填したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記ハウジングと前記基板に金属スタッドピンを挿入したことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、前記ハウジングの外周に放熱フィンを一体に形成したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記ハウジングの外周面にシボ加工を施したことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、基板とハウジングとを高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形するようにしたため、接着剤による基板の固定を廃して接着剤への気泡の混入による放熱性の低下を防ぐことができるとともに、ネジやフックによる基板の固定構造が不要となるためにＬＥＤ電球の組立時間が短縮して生産性が高められる。

請求項２記載の発明によれば、基板に形成されたサーマルビア（スルーホール孔）にも高熱伝導性樹脂が充填されるため、この高熱伝導性樹脂を経て発熱体であるＬＥＤや電子部品からの熱が周囲に伝導し、これによってＬＥＤ電球に高い放熱効果が得られる。

請求項３記載の発明によれば、ハウジングと基板に挿入された金属スタッドピンによる熱伝導効果と放熱効果によって発熱体であるＬＥＤや電子部品が効果的に冷却され、それらの温度上昇が抑えられる。

請求項４記載の発明によれば、ハウジングの外周に放熱フィンを容易に形成することができ、この放熱フィンによってＬＥＤ電球の放熱効果を高めることができる。

請求項５記載の発明によれば、ハウジングの外周面の伝熱面積がシボ加工によって拡大するため、ハウジング外周面からの放熱効果が高められる。

本発明に係るＬＥＤ電球の側面図である。 (ａ)，（ｂ）は本発明に係るＬＥＤ電球のハウジングと基板のインサート成形を示す縦断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の熱伝導経路を示す縦断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球のハウジングと基板のインサート成形の別形態を示す縦断面図である。 本発明の別形態に係るＬＥＤ電球の側面図である。 従来のＬＥＤ電球の縦断面図である。 従来のＬＥＤ電球の製造方法を示す斜視図である。 従来のＬＥＤ電球要部の縦断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るＬＥＤ電球の側面図、図２(ａ)，（ｂ）は同ＬＥＤ電球のハウジングと基板のインサート成形を示す縦断面図、図３はＬＥＤ電球の熱伝導経路を示す縦断面図であり、図１に示すＬＥＤ電球１は、使用姿勢が縦向きのものであって、ハウジング２とその上部を覆うレンズ３によって画成された空間内に、図３に示す基板４を収容して構成されている。

上記ハウジング２は、図２に示すように高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって基板４と共にプラグ状に一体成形され、図１に示すように、その外周には縦方向の複数の放熱フィン２ａが周方向に適当な間隔で一体に形成されている。

前記レンズ３は、光透過性樹脂によってドーム状に一体成形されており、その開口部周りに形成された複数のフック３ａによってハウジング２に取り付けられて該ハウジング２の開口部を覆っている。

前記基板４は、円板状に成形され、図３に示すように、その中心にはサーマルビア（スルーホール孔）４ａが形成され、上下面とサーマルビア４ａの内周面には銅箔５が被覆されている。そして、この基板４の上面のサーマルビア４ａの周囲には複数のＬＥＤ６が実装されており、基板４の下面側には発熱部品である抵抗７やダイオード８等の電子部品が設けられている。

而して、ＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８等の電子部品が実装された基板４とハウジング２とは高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形されるが、そのインサート成形には図２に示す上型１０と下型２０が使用される。

図２（ａ）に示すように、上型１０と下型２０によってハウジング２と基板４の外形形状に対応するキャビティ３０が形成され、このキャビティ３０内には、ＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８等の電子部品が実装された基板４が予めセットされている。尚、上型１０には、基板４のサーマルビア４ａに連通するガス抜き孔１０ａが上下方向に形成されており、下型２０には、キャビティ３０の底部に開口するゲート２０ａが縦方向に形成されている。

図２（ａ）に示すように上型１０と下型２０によって形成されたキャビティ３０内に、ＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８等の電子部品が実装された基板４が予めセットされた状態において、図２（ｂ）に示すように下型２０のゲート２０ａから溶融状態の高熱伝導性樹脂がキャビティ３０内に充填される。このとき、キャビティ３０内のガスは、上型１０に形成されたガス抜き孔１０ａから外部に排出されるため、高熱伝導性樹脂がキャビティ３０に確実に充填されるとともに、高熱伝導性樹脂中における気泡の発生が抑えられる。

上述のように予め基板４がセットされたキャビディ３０内に高熱伝導性樹脂が充填された後、この高熱伝導性樹脂が冷却されて硬化すると、プラグ形状のハウジング２とＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８等の電子部品が実装された基板４とがインサート成形によって一体に成形され、これらを上型１０と下型２０から取り出し、図３に示すようにハウジング２の上面開口部周縁にレンズ３を取り付けることによってＬＥＤ電球１が得られる。

以上のように、本発明に係るＬＥＤ電球１においては、基板４とハウジング２とを高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形するようにしたため、接着剤による基板４の固定を廃して接着剤への気泡の混入による放熱性の低下を防ぐことができるとともに、ネジやフックによる基板４の固定構造が不要となるためにＬＥＤ電球１の組立時間が短縮して生産性が高められる。

ここで、ＬＥＤ電球１が点灯した場合の発熱体であるＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８からの熱の伝導経路を図３に矢印にて示すが、本実施の形態では、基板４に形成されたサーマルビア４ａにも高熱伝導性樹脂が充填されるため、この高熱伝導性樹脂を経て発熱体であるＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８からの熱が周囲に伝導し、これによって高い放熱効果が得られる。尚、サーマルビア４ａは１つだけでなく複数形成することができ、サーマルビア４ａを複数形成することによって放熱効果を更に高めることができる。

又、本発明に係るＬＥＤ電球１においては、図１に示すようにハウジング２の外周に複数の放熱フィン２ａを容易に形成することができ、これらの放熱フィン２ａによって当該ＬＥＤ電球１の放熱効果を高めることができる。この場合、放熱フィン２ａを含むハウジング２の外周にシボ加工を施せば、該ハウジング２の外周面の伝熱面積がシボ加工によって拡大するため、ハウジング２の外周面からの放熱効果が高められる。

ところで、インサート成形時に図４に示すように基板４に熱伝導率の高い金属スタッドピン９を挿入し、この金属スタッドピン９を基板４と共にインサート成形によってハウジング２と一体に成形すれば、ハウジング２と基板４に挿入された金属スタッドピン９による熱伝導効果と放熱効果が更に高められ、発熱体であるＬＥＤ６や抵抗７、ダイオード８等の電子部品が効果的に冷却されてそれらの温度上昇が抑えられる。

上記構成において、金属スタッドピン９の長さを長くすることによって、該金属スタッドピン９のキャビティ３０内へのセットを確実且つ容易に行うことができる。又、金属スタッドピン９として磁気を帯びたものを使用することによって、該金属スタッドピン９を一層安定的にセットすることができる。尚、金属スタッドピン９は１つだけでなく複数用いても良い。

又、図５に使用姿勢が横向きのＬＥＤ電球１’を示すが、このＬＥＤ電球１’においてもハウジング２’の外周に複数のリング状の放熱フィン２ａ’を一体に形成するとともに、貫通孔２ｂ’を形成することによって当該ＬＥＤ電球１’の放熱性を高めることができる。そして、この場合もハウジング２’の外周にシボ加工を施すことによって該ハウジング２’の放熱面積を増やし、これによって当該ＬＥＤ電球１’の放熱性を更に高めることも可能である。

１，１’ ＬＥＤ電球
２，２’ ハウジング
２ａ，２ａ’ ハウジングの放熱フィン
２ｂ’ ハウジングの貫通孔
３ レンズ
４ 基板
５ 銅箔
６ ＬＥＤ
７ 抵抗（電子部品）
８ ダイオード(電子部品)
９ 金属スタッドピン
１０ 上型
１０ａ 上型のガス抜き孔
２０ 下型
２０ａ 下型のゲート
３０ キャビティ

Claims (5)

1. ハウジングとその開口部を覆うレンズによって画成された空間内に、ＬＥＤと電子部品を実装した基板を収容して成るＬＥＤ電球において、
   前記基板と前記ハウジングとを高熱伝導性樹脂によるインサート成形によって一体に成形したことを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記基板にサーマルビアを形成し、該サーマルビアに高熱伝導性樹脂を充填したことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ電球。
3. 前記ハウジングと前記基板に金属スタッドピンを挿入したことを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ電球。
4. 前記ハウジングの外周に放熱フィンを一体に形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のＬＥＤ電球。
5. 前記ハウジングの外周面にシボ加工を施したことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のＬＥＤ電球。
   

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