JP2014139950A - ランプ及び照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基台とＬＥＤモジュールとの取り付け作業を簡略化するとともに優れた放熱性を有するランプを提供する。
【解決手段】ランプ１は、基台（金属基台３０）と、基台の上に配置された基板１１と、基板１１の上に実装された複数のＬＥＤ素子１２と、複数のＬＥＤ素子１２を覆うとともに基台に固定された透光性カバー２０と、基台と基板１１とを接合するＴＩＭ材４０とを備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ランプ及び照明装置に関し、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）等の発光素子を有する直管形ランプ及びこれを備えた照明装置に関する。
ＬＥＤは、高効率及び長寿命であることから、従来から知られる蛍光灯や白熱電球等の各種ランプにおける新しい光源として期待されており、ＬＥＤを用いたランプ（ＬＥＤランプ）の研究開発が進められている。
ＬＥＤランプとしては、ガラスバルブ内に発光管を備えた電球形蛍光灯やフィラメントコイルを用いた白熱電球に代替する電球形のＬＥＤランプ（電球形ＬＥＤランプ）、あるいは、両端部に電極コイルを有する直管形蛍光灯に代替する直管形のＬＥＤランプ（直管形ＬＥＤランプ）等がある。例えば、特許文献１には、従来の電球形ＬＥＤランプが開示されている。また、特許文献２には、従来の直管形ＬＥＤランプが開示されている。
ＬＥＤランプでは、基板上に複数のＬＥＤが実装されてなるＬＥＤモジュールが用いられる。ＬＥＤは、発光によってＬＥＤ自身から熱が発生し、これにより、ＬＥＤの温度が上昇してＬＥＤの光出力が低下するとともに寿命も短くなる。このため、ＬＥＤランプにはヒートシンクとして機能する基台が設けられており、ＬＥＤモジュールは、当該基台に載置される。
特開２００６−３１３７１７号公報 特開２００９−０４３４４７号公報
例えば、直管形ＬＥＤランプでは、長尺円筒状のガラス管に長尺状の金属からなる基台を配置する方法が考えられる。この場合、当該基台の上にＬＥＤモジュールが載置される。あるいは、直管形ＬＥＤランプとして、長尺状の筐体がその長手方向に沿って２つに分割された構造とすることも考えられる。この場合、外面がランプ外部に露出された断面略半円状の長尺状の基台を用いて、当該基台の上にＬＥＤモジュールを載置するとともに、ＬＥＤモジュールを覆うように長尺状の断面略半円弧状の透光性カバーを前記基台に固定する。
このような直管形ＬＥＤランプにおいて、ＬＥＤモジュールは長尺状の基台に固定される。例えば、基台に設けられたレール（凹溝）にＬＥＤモジュールの基板を挿通させることで、ＬＥＤモジュールを基台に固定する方法が考えられる（スライド方式）。また、基台に設けられた係止爪にＬＥＤモジュールの基板を係止させることで、ＬＥＤモジュールを基台に固定する方法も考えられる（ツメ方式）。
しかしながら、スライド方式やツメ方式による固定方法では、作業性が悪いという問題がある。特に、スライド方式による固定方法では、長尺状の基台の端部からＬＥＤモジュールを挿入することになるので、広い作業スペースを確保しなければならないという問題もある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、基台とＬＥＤモジュールとの取り付け作業を簡略化するとともに優れた放熱性を有するランプ及び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、本発明に係るランプの一態様は、基台と、前記基台の上に配置された基板と、前記基板の上に実装された複数の発光素子と、前記複数の発光素子を覆うとともに前記基台に固定された透光性カバーと、前記基台と前記基板とを接合するＴＩＭ（Thermal Interface Material）材とを備え、前記ＴＩＭ材は、前記基板の裏面全面に配置されていることを特徴とする。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記基板は、金属基材と、前記金属基材の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された金属配線とを含む、としてもよい。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記絶縁層は、ポリイミド系の樹脂によって構成されている、としてもよい。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記絶縁層の厚みは、前記金属基材の厚み以下である、としてもよい。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記基台は、前記基板の側面と当接する壁部を有する、としてもよい。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記基台と前記透光性カバーとによって長尺筒状の筐体が構成される、としてもよい。
また、本発明に係るランプの一態様において、前記基台は、金属によって構成されている、としてもよい。
また、本発明に係る照明装置の一態様は、上記のいずれかのランプを備えることを特徴とする。
本発明によれば、発光素子が実装された基板を基台に取り付ける作業を簡略化するとともに、発光素子で発生する熱を効率良く放熱させることができる。
図１は、本発明の実施の形態１に係るランプの全体斜視図及び一部拡大図である。 図２は、本発明の実施の形態１に係るランプの断面図である。 図３の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るランプにおけるＬＥＤモジュールの斜視図であり、図３の（ｂ）は、同ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ素子の断面図である。 図４の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るランプの断面図（管軸に垂直な面で切断したときの断面図）であり、図４の（ｂ）は、同ランプにおけるＬＥＤモジュールと金属基台との接合部分の詳細構成を示す一部拡大断面図である。 図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係るランプの断面図（管軸に垂直な面で切断したときの断面図）である。 図６は、本発明の実施の形態１に係るランプにおいて、ＬＥＤモジュールと金属基台との接合方法を説明するための図である。 図７の（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るランプの断面図（管軸に垂直な面で切断したときの断面図）であり、図７の（ｂ）は、同ランプにおけるＬＥＤモジュールと金属基台との接合部分の詳細構成を示す一部拡大断面図である。 図８は、本発明の実施の形態３に係る照明装置の概観斜視図である。
以下、本発明の実施の形態に係るランプ及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。また、本実施の形態において、ランプの管軸方向（長手方向）をＸ軸方向とし、Ｘ軸と直交する一の方向（短手方向）をＹ軸方向とし、Ｘ軸及びＹ軸に直交する方向をＺ軸方向とする。
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係るランプ１について説明する。なお、本実施の形態に係るランプ１は、従来の直管形蛍光灯に代替する直管形ＬＥＤランプである。また、本実施の形態に係るランプ１は、直管状の筐体が透光部材とヒートシンク（基台）とに分離された分割型の構造である。
［ランプの全体構成］
図１及び図２を用いて、本発明の実施の形態１に係るランプ１の全体構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るランプの斜視図であり、ランプ全体の外観図と当該ランプの一部を切り出した拡大図を示している。また、図２は、本発明の実施の形態１に係るランプの断面図（管軸を通るＸＺ平面における断面図）である。
図１及び図２に示すように、本実施の形態に係るランプ１は、従来の直管形蛍光灯に代替する照明用光源である直管形ＬＥＤランプである。ランプ１は、所定の光を発するＬＥＤモジュール１０と、ＬＥＤモジュール１０を覆う長尺状の透光性カバー２０と、ＬＥＤモジュール１０が載置される長尺状の金属基台３０と、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０とを接合するＴＩＭ（Thermal Interface Material）材４０とを備える。
本実施の形態では、透光性カバー２０と金属基台３０とによって長尺筒状の筐体（外囲器）が構成されている。つまり、透光性カバー２０と金属基台３０とを連結することによって、外郭部材（挿通管）として、両端部に開口を有する管状の筐体が構成される。本実施の形態において、透光性カバー２０と金属基台３０とを結合させたときの筐体は、長手方向に垂直な断面における外郭線が円形となっている。この筐体の長手方向（Ｘ軸方向）の両端部には一対の第１口金５０及び第２口金６０が設けられており、また、筐体内には、ＬＥＤモジュール１０等が収納される。ランプ１は、第１口金５０及び第２口金６０が照明器具のソケットに取り付けられることで照明器具に支持される。
なお、図示しないが、筐体内には、ＬＥＤモジュール１０に供給される電力を通すコネクタ及びＬＥＤモジュールを発光させるための点灯回路等が設けられている。また、本実施の形態におけるランプ１では、ＬＥＤモジュール１０に対して第１口金５０のみから給電を行う片側給電方式が採用されている。つまり、ランプ１は、照明器具等からの電力を第１口金５０のみから受電する。
以下、ランプ１の各構成部材について詳述する。
［透光性カバー］
透光性カバー２０は、透光性を有する筐体である。図１及び図２に示すように、透光性カバー２０は、ＬＥＤモジュール１０が配置された金属基台３０を覆うように構成されている。本実施の形態における透光性カバー２０は、透光性を有する略半円筒状の透光部材であり、管軸（Ｘ軸）に垂直な面（ＹＺ平面）における断面形状が略半円弧状である。透光性カバー２０は、周方向の両側の縁部が金属基台３０の段差部に係合されることにより、金属基台に固定されている。
透光性カバー２０は、透光性材料によって構成されており、例えば、アクリル又はポリカーボネート等の樹脂材料を用いて形成することができる。本実施の形態では、透光性カバー２０は樹脂バルブとしているが、樹脂以外の透光性材料を用いて透光性カバー２０を形成しても構わない。
なお、透光性カバー２０に光拡散部を形成して、透光性カバー２０にＬＥＤモジュール１０からの光を拡散させるための光拡散機能を持たせてもよい。これにより、ＬＥＤモジュール１０から放射された光を、透光性カバー２０を通過する際に拡散させることができる。光拡散部としては、例えば、透光性カバー２０の内面又は外面に形成された光拡散シート又は光拡散膜等がある。具体的には、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材（微粒子）を含有する樹脂や白色顔料を透光性カバー２０の内面又は外面に付着させることで、乳白色の光拡散膜を形成することができる。その他の光拡散部として、透光性カバー２０の内部又は外部に設けられたレンズ構造物、あるいは、透光性カバー２０に形成された凹部又は凸部がある。例えば、透光性カバー２０の内面又は外面にドットパターンを印刷したり、透光性カバー２０の一部を加工したりすることで、透光性カバー２０に光拡散機能を持たせることもできる。あるいは、透光性カバー２０そのものを、光拡散材が分散された樹脂材料等を用いて成形することで、透光性カバー２０に光拡散機能（光拡散部）を持たせることもできる。
［金属基台］
図１及び図２に示すように、金属基台３０は、長尺状部材であって、透光性カバー２０に覆われている。金属基台３０の透光性カバー２０で覆われていない部分は、外部に露出している。つまり、金属基台３０は、透光性カバー２０とともにランプ１の外郭を構成している。
金属基台３０は、基台の一例であって、ＬＥＤモジュール１０で発生する熱を放熱するヒートシンクとして機能する。したがって、金属基台３０の一部はランプ外部に露出する構成となっている。また、金属基台３０は、ＬＥＤモジュール１０を載置及び固定するための載置台として機能する。
具体的に、金属基台３０の透光性カバー２０側の内側部分は、ＬＥＤモジュール１０を載置する載置面を有する板状の載置部３１となっている。本実施の形態において、金属基台３０の載置部３１の載置面は、長尺状の矩形平面である。
また、金属基台３０の載置面の背面である外側部分には、放熱部として複数の放熱フィン３２が設けられている。放熱フィン３２は、ランプ外部に露出しており、載置部３１からランプ外方に突出するように設けられている。放熱フィン３２は、金属基台３０の長手方向に沿って複数枚形成されている。
さらに、金属基台３０の幅方向の両端部には、透光性カバー２０の周方向の両側の縁部が係合される段差部が設けられている。透光性カバー２０と金属基台３０とは、透光性カバー２０を長手方向に沿って金属基台３０にスライド挿入することで、又は、透光性カバー２０を金属基台３０の上から嵌め込むことで係合させることができる。
金属基台３０は、金属等の高熱伝導性材料によって構成することが好ましく、本実施の形態では、アルミニウムからなる押出材である。なお、金属基台３０に代えて、金属基台３０と同形状の樹脂からなる樹脂基台、又は、金属や樹脂以外の材料からなる基台を用いてもよい。この場合、熱伝導率の高い材料を用いることが好ましく、例えば、樹脂を用いる場合は、材料そのものが高熱伝導率である樹脂材料を用いたり、金属粒子等の高熱伝導率材料を含む樹脂材料を用いたりすることが好ましい。
また、金属基台３０の長さは、透光性カバー２０の長さよりも長くなっている。これは、樹脂製の透光性カバー２０は金属製の金属基台３０よりも熱膨張係数が大きいからであり、透光性カバー２０の長さは、金属基台３０との熱膨張差の分だけ短くしている。
なお、透光性カバー２０と金属基台３０とは、必要に応じて接着剤によって接着してもよい。また、接着剤を用いずに、金属基台３０の長手方向にレール溝を設け、このレール溝に、透光性カバー２０の短手方向の端部又は透光性カバー２０の長手方向に沿って設けられた突起部を挿通させることで、透光性カバー２０と金属基台３０とを係合させてもよい。
［ＬＥＤモジュール］
ＬＥＤモジュール１０は、ＴＩＭ材４０を介して金属基台３０の上に載置される。なお、金属基台３０に載置するＬＥＤモジュール１０の個数は、１つ又は複数のいずれであっても構わない。複数個のＬＥＤモジュール１０を用いる場合、複数個のＬＥＤモジュール１０は、例えば、金属基台３０の長手方向に沿って一列に並べられる。
ここで、ＬＥＤモジュール１０の詳細構成について、図３を用いて説明する。図３の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るランプにおけるＬＥＤモジュールの斜視図であり、図３の（ｂ）は、同ＬＥＤモジュールにおけるＬＥＤ素子の断面図である。
図３の（ａ）に示すように、ＬＥＤモジュール１０は、表面実装（ＳＭＤ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）型の発光モジュールであって、基板１１と、基板１１に実装された複数のＬＥＤ素子１２とを備える。
基板１１は、ＬＥＤ素子１２を実装するための実装基板である。本実施の形態における基板１１は、メタルベース基板であって、金属基材１１ａと、金属基材１１ａの上に形成された絶縁層１１ｂと、絶縁層１１ｂの上にパターン形成された金属配線１１ｃと、絶縁層１１ｂ上であって金属配線１１ｃが形成されていない部分に形成されたレジスト１１ｄとを備える。なお、基板１１の形状としては、例えば、金属基台３０の長手方向に長尺状をなす矩形状のものを用いることができる。
金属基材１１ａは、ベース基板である。金属基材１１ａの材料としては、例えば、銅又はアルミニウム等の熱伝導率の高い金属を用いることができる。
絶縁層１１ｂは、金属基材１１ａと金属配線１１ｃとの間に形成されており、金属基材１１ａと金属配線１１ｃとを絶縁している。絶縁層１１ｂの材料としては、例えば、ポリイミド系の樹脂を用いることができる。
金属配線１１ｃは、隣り合うＬＥＤ素子１２を電気的に接続するための導電性金属薄膜であって、本実施の形態では、絶縁層１１ｂ上に基板１１の長手方向に沿って断続的に直線状に形成されている。金属配線１１ｃの材料としては、例えば、銅、アルミニウム又は銀等の熱伝導率が高くて電気抵抗率が低い金属を用いることができる。
レジスト１１ｄは、基板１１の表面に形成された第２の絶縁層であり、電極端子１３及び金属配線１１ｃの一部を露出させるように形成される。金属配線１１ｃは、少なくともＬＥＤ素子１２との導通部分が露出している。
基板１１の長手方向の両端部の各々には、電極端子１３が設けられている。電極端子１３は、ＬＥＤ素子１２を発光させるための直流電力を、ＬＥＤモジュール１０の外部から受電する外部接続端子である。
ＬＥＤ素子１２は、発光素子の一例であって、基板１１上の表面に実装される。本実施の形態では、図３の（ａ）に示すように、基板１１の長手方向に沿って複数のＬＥＤ素子１２がライン状に一列配置されている。
各ＬＥＤ素子１２は、ＬＥＤチップと蛍光体とがパッケージ化された、いわゆるＳＭＤ型の発光素子であって、図３の（ｂ）に示すように、パッケージ（容器）１２ａと、パッケージ１２ａに収容されるＬＥＤチップ１２ｂと、ＬＥＤチップ１２ｂを封止する封止部材１２ｃとを備える。本実施の形態におけるＬＥＤ素子１２は、白色光を発する白色ＬＥＤ素子である。
パッケージ１２ａは、白色樹脂等で成型されており、逆円錐台形状の凹部（キャビティ）を備える。凹部の内側面は傾斜面であり、ＬＥＤチップ１２ｂからの光を上方に反射させるように構成されている。
ＬＥＤチップ１２ｂは、半導体発光素子の一例であって、パッケージ１２ａの凹部に実装されている。ＬＥＤチップ１２ｂは、単色の可視光を発するベアチップであり、ダイアタッチ材（ダイボンド材）によって、パッケージ１２ａの凹部の底面にダイボンディング実装されている。ＬＥＤチップ１２ｂとしては、例えば通電されると青色光を発光する青色ＬＥＤチップを用いることができる。
封止部材１２ｃは、光波長変換体である蛍光体を含む蛍光体含有樹脂であって、ＬＥＤチップ１２ｂからの光を所定の波長に波長変換（色変換）するとともに、ＬＥＤチップ１２ｂを封止してＬＥＤチップ１２ｂを保護する。封止部材１２ｃは、パッケージ１２ａの凹部に充填されており、当該凹部の開口面まで封入されている。封止部材１２ｃとしては、例えばＬＥＤチップ１２ｂが青色ＬＥＤである場合、白色光を得るために、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）系の黄色蛍光体粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。これにより、黄色蛍光体粒子は青色ＬＥＤチップの青色光によって励起されて黄色光を放出するので、封止部材１２ｃからは、励起された黄色光と青色ＬＥＤチップの青色光とによって白色光が放出される。なお、封止部材１２ｃに、シリカ等の光拡散材も含有させても構わない。
このようにして、ＬＥＤ素子１２が構成されている。また、図示しないが、ＬＥＤ素子１２は、正極及び負極の２つの外部接続端子を有しており、これらの外部接続端子と金属配線１１ｃとが電気的に接続されている。なお、本実施の形態において、ＬＥＤ素子１２は、ライン状に実装されているが、これに限らない。また、本実施の形態において、基板１１上の複数のＬＥＤ素子１２は金属配線１１ｃによって直列接続されているが、並列接続、あるいは、直列接続と並列接続とを組み合わせた接続としてもよい。
［ＴＩＭ材］
図１及び図２に示すように、ＴＩＭ材４０は、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０との間に配置される。ＴＩＭ材４０は、一方の面がＬＥＤモジュール１０の基板１１の裏面に密着するように配置されている。より具体的には、ＴＩＭ材４０の一方の面は、基板１１の金属基材１１ａに密着している。また、ＴＩＭ材４０の他方の面は、金属基台３０の載置部３１の載置面に密着している。
ＴＩＭ材４０は、柔軟性を有する高熱伝導性シートである。また、本実施の形態におけるＴＩＭ材４０は、接着性（粘着性）を有し、接着テープ状に構成されており、ＬＥＤモジュール１０に接着されるとともに金属基台３０に接着される。つまり、ＴＩＭ材４０は、ＬＥＤモジュール１０（基板１１）と金属基台３０とを接着する接着材としても機能し、ＬＥＤモジュール１０（基板１１）と金属基台３０とは、ＴＩＭ材４０によって貼り合わされている。
また、ＴＩＭ材４０は、柔軟性を有しているので、ＬＥＤモジュール１０の基板１１及び金属基台３０の熱変形に対して追従するように変形する。例えば、金属基台３０が熱膨張によって反ったとしても、金属基台３０の反り形状に倣って変形する。
また、熱伝導性を向上させるために、ＴＩＭ材４０に熱伝導性フィラーを入れても構わない。この場合、熱伝導率が０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上のＴＩＭ材４０を得ることができる。本実施の形態では、粘着性を重視させるためにＴＩＭ材４０には熱伝導性フィラーを入れておらず、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍ・ＫのＴＩＭ材４０を用いている。なお、ＴＩＭ材４０としては、熱伝導率が０．１〜１．２Ｗ／ｍ・Ｋのものを用いることができる。
［第１口金］
第１口金５０は、ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ素子１２に給電するための給電用口金である。第１口金５０は、ＬＥＤモジュール１０のＬＥＤ素子１２を点灯させるための電力をランプ外部（商用電源等）から受電する受電用口金でもある。
図１に示すように、第１口金５０は、透光性カバー２０と金属基台３０とで構成される長尺状筐体の長手方向の一方を蓋するようにキャップ状に設けられる。本実施の形態における第１口金５０は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の合成樹脂からなる口金本体５１と、真ちゅう等の金属材料からなる一対の給電ピン５２とからなる。
口金本体５１は、略有底円筒形状に構成されている。一対の給電ピン５２は、口金本体５１の底部から外方に向かって突出するように構成されている。給電ピン５２は、ＬＥＤ素子１２を点灯させるために給電を行うピンであって、照明器具等の外部機器から所定の電力を受ける受電ピンとして機能する。例えば、第１口金５０を照明器具のソケットに装着させることによって、一対の給電ピン５２は照明器具に内蔵された電源装置から電力を受ける状態となる。例えば、この一対の給電ピン５２を介して、直流電力がランプ内の点灯回路に供給される。点灯回路は、入力された直流電力を整流等してＬＥＤ素子１２に通電するための所望の電圧を出力する。
なお、口金本体５１は、上下２つ（ＸＹ平面で）分解可能に構成された分割型の口金を用いてもよいし、分割されていない非分割型の口金を用いてもよい。
［第２口金］
第２口金６０は、非給電用口金である。つまり、第２口金６０は、ランプ１を照明器具に取り付けるための取り付け部として機能する。
図１に示すように、第２口金６０は、透光性カバー２０と金属基台３０とで構成される長尺状筐体の長手方向の一方を蓋するようにキャップ状に設けられる。本実施の形態における第２口金６０は、ＰＢＴ等の合成樹脂からなる口金本体６１と、真ちゅう等の金属材料からなる一本の非給電ピン６２とからなる。
口金本体６１は、略有底円筒形状に構成されている。非給電ピン６２は、口金本体６１の底部から外方に向かって突出するように構成される。
なお、第２口金６０にアース機能を持たせても構わない。この場合、非給電ピン６２は、アースピンとして機能し、非給電ピン６２と金属基台３０とがアース接続されることで、金属基台３０は照明器具を介して接地される。また、口金本体６１は、上下２つ（ＸＹ平面で）分解可能に構成された分割型の口金を用いてもよいし、分割されていない非分割型の口金を用いてもよい。
［ＬＥＤモジュールと金属基台との接合部］
次に、本実施の形態に係るランプ１におけるＬＥＤモジュール１０と金属基台３０との接合部分の詳細構成について、図４を用いて説明する。図４の（ａ）は、本発明の実施の形態１に係るランプの断面図（管軸に垂直な面で切断したときの断面図）であり、図４の（ｂ）は、同ランプにおけるＬＥＤモジュールと金属基台との接合部分の詳細構成を示す一部拡大断面図である。なお、図４の（ａ）において、基板１１の各構成部材は図示されていない。
図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、金属基台３０と基板１１とはＴＩＭ材４０によって接合されている。本実施の形態における基板１１は、銅ベース基板であって、銅基板からなる金属基材１１ａと、ポリイミド（熱伝導率：０．３Ｗ／ｍ・Ｋ）からなる絶縁層１１ｂと、銅配線からなる金属配線１１ｃと、白レジストであるレジスト１１ｄとによって構成されている。
本実施の形態では、金属基材１１ａ（銅基板）の厚さｄＭＥＴを５０μｍとし、絶縁層１１ｂ（ポリイミド）の厚さｄＩＮＳを２０μｍとし、金属配線１１ｃ（銅配線）の厚さｄＬＩＮを３５μｍとし、レジスト１１ｄ（白レジスト）の厚さｄＲＥＳを５５μｍとした。
絶縁層１１ｂの厚さとしては、１０μｍとすることもできる。このように、絶縁層１１ｂの材料としてポリイミドを用いることにより、絶縁層１１ｂの厚さｄＩＮＳが金属基材１１ａの厚さｄＭＥＴ以下（ｄＩＮＳ≦ｄＭＥＴ）であっても基板１１の絶縁耐圧を確保することができる。なお、本実施の形態において、金属基材１１ａ及び絶縁層１１ｂの面積は同じである。
このように構成される基板１１は、熱抵抗（絶縁層の厚さが１０μｍの場合）が０．７ｋ・ｍ２／Ｋである。これにより、ＬＥＤ素子１２で発生する熱を、基板１１を介して効率良く金属基台３０に伝導させることができる。
以上のように、絶縁層１１ｂとしてポリイミドを用いることにより、基板１１全体の厚さを薄くすることができる。例えば、絶縁層１１ｂの材質をエポキシからポリイミドに変更することで、絶縁層１１ｂの厚みを８０μｍから２０μｍに変更することができる。基板１１の熱伝導率は絶縁層１１ｂの熱伝導率が支配的になるため、このように絶縁層１１ｂの厚みを薄くすることで基板１１の熱抵抗を小さくすることができる。これにより、ＬＥＤ素子１２で発生する熱を効率良く金属基台３０に放熱させることができる。
また、絶縁層１１ｂの厚みを薄くすることで基板１１全体の厚さを薄くすることもできる。これにより、基板１１そのものが柔軟性を有するように構成することができる。つまり、フレキシブル性を有するメタルベース基板を実現することができる。
この場合、図５に示すように、フレキシブル性を有するメタルベース基板である基板１１Ａを用いてランプ１Ａを構成することができる。図５は、本発明の実施の形態１の変形例に係るランプの断面図である。
図５に示すように、本変形例のランプ１Ａでは、中央部が肉厚で断面三角形の載置部３１Ａを有する金属基台３０Ａを用いて、この金属基台３０Ａの表面形状に沿うようにＴＩＭ材４０及び基板１１Ａを、透光性カバー２０に向かって突出するように屈曲させて配置する。この場合、ＬＥＤ素子１２は傾斜した基板１１Ａに実装された状態となる。これにより、ＬＥＤ素子１２が立体的に配置されたランプを実現することができる。この結果、図４に示す構成のランプよりも配光角が広いランプを得ることができる。
なお、絶縁層１１ｂがエポキシである場合、エポキシは割れやすい材質であるので、基板１１を曲げようとすると絶縁層１１ｂが割れてしまって絶縁耐圧を確保することができなくなる。つまり、絶縁層１１ｂをエポキシとする基板１１では、図５のように基板１１を屈曲させた状態で金属基台３０Ａに固定することができない。
次に、ＬＥＤモジュールと金属基台との接合方法について、図６を用いて説明する。図６は、本発明の実施の形態１に係るランプにおいて、ＬＥＤモジュールと金属基台との接合方法を説明するための図である。
まず、シート状のＴＩＭ材４０を、ＬＥＤモジュール１０の基板１１の裏面に接着させる。この場合、予めＬＥＤモジュール１０（基板１１）の裏面にＴＩＭ材４０を接着させたものを用意しておいてもよい。このとき、図６に示すように、ＴＩＭ材４０の露出面には、保護シート４１を貼り付けておくことが好ましい。
そして、裏面に保護シート４１付きのＴＩＭ材が接着されたＬＥＤモジュール１０と、ＬＥＤモジュール１０を載置する金属基台３０とを準備し、図６に示すように、ＴＩＭ材４０から保護シート４１を剥離して、ＴＩＭ材４０の露出面を金属基台３０の載置面に貼り合わせる。これにより、ＴＩＭ材４０の接着力によってＬＥＤモジュール１０と金属基台３０とを密着させて貼り合わせることができる。
以上、本発明の実施の形態１に係るランプによれば、ＬＥＤモジュール１０（基板１１）と金属基台３０とがＴＩＭ材４０によって接合されている。これにより、基板１１と金属基台３０との間の熱抵抗を小さくすることができるので、高い放熱特性を得ることができる。したがって、ＬＥＤ素子１２で発生する熱を効率良く放熱させることができるので、放熱性に優れたランプを実現することができる。
また、ＴＩＭ材４０は柔軟性を有するので、基板１１及び金属基台３０が熱膨張して変形したとしても、これらの変形に追従してＴＩＭ材４０も弾性変形する。つまり、基板１１及び金属基台３０の熱変形による影響を、ＴＩＭ材４０によって吸収することができる。例えば、基板１１と金属基台３０との熱膨張率差によって生じる反り等を抑制することができる。
さらに、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１０（基板１１）と金属基台３０とをＴＩＭ材４０によって接着する接着方式を採用しているので、スライド方式やツメ方式と比べて、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０との取り付け作業性を簡略化することができる。また、接着方式によってＬＥＤモジュール１０（基板１１）と金属基台３０とを接合することで作業スペースを狭めることもでき、小さな作業スペースでランプの組み立てを行うことができる。
また、本実施の形態では、ＬＥＤモジュール１０の基板１１として、ポリイミドを絶縁層１１ｂとするメタルベース基板を用いている。これにより、基板１１の厚みを、これまでの限界以下にしても絶縁耐圧を確保することができる。つまり、ＬＥＤ素子１２と金属基台３０との間に配置される基板１１を薄くすることができるので、ＬＥＤ素子１２で発生する熱を一層効率良く金属基台３０に放熱させることができる。また、基板１１を薄くすることで、フレキシブル性を有するメタルベース基板を実現することもでき、ＬＥＤ素子１２を容易に立体配置させることができる。この結果、配光角を広げることができる等、ＬＥＤ素子１２の配置を調整することで配光制御を行うことができる。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るランプ１Ｂについて、図７を用いて説明する。図７の（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るランプの断面図（管軸に垂直な面で切断したときの断面図）であり、図７の（ｂ）は、同ランプにおけるＬＥＤモジュールと金属基台との接合部分の詳細構成を示す一部拡大断面図である。なお、図７において、実施の形態１と同様の構成には同じ符号を付している。また、図７の（ａ）において、基板１１の各構成部材は図示されていない。
図７の（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るランプ１Ｂは、金属基台３０が壁部３３を有する点で、実施の形態１に係るランプ１と異なる。
壁部３３は、載置部３１から載置面垂直方向（Ｚ軸方向）に向かって突出するように設けられた凸部であり、金属基台３０の短手方向の両端部の各々に設けられている。また、壁部３３は、板状であり、金属基台３０の長手方向に沿って延設されている。本実施の形態における壁部３３は、金属基台３０の一部であり、金属基台３０の押し出し成形時に形成される。
ＬＥＤモジュール１０の基板１１は、一対の壁部３３によって挟まれるように配置されている。つまり、基板１１は、当該基板１１の側面が壁部３３の側面と当接するようにして金属基台３０に載置されている。
以上、本実施の形態に係るランプ１Ｂによれば、金属基台３０に壁部３３が設けられているので、以下の作用効果を奏する。
一般的に、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０とを接着（ＴＩＭ材４０）によって貼り合わせる接着方式では、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０との位置ズレが生じた場合、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０とを簡単に貼り直すことができない。
本実施の形態では、金属基台３０に壁部３３が設けられているので、ＬＥＤモジュール１０（基板１１）を金属基台３０に載置する際、壁部３３がＬＥＤモジュール１０（基板１１）の位置規制部として機能するので、ＬＥＤモジュール１０を精度良く金属基台３０の所定の位置に載置させることができる。これにより、ＬＥＤモジュール１０と金属基台３０との位置ズレが生じないので、ばらつきなく所望の配光特性を有するランプを作製することができる。
さらに、本実施の形態によれば、基板１１の側面と壁部３３とが接触している。つまり、基板１１は、ＴＩＭ材４０に接触させているだけではなく、金属基台３０にも接触させている。これにより、ＬＥＤモジュール１０で発生する熱は、ＴＩＭ材４０経由だけではなく、基板１１の側面から壁部３３経由で直接金属基台３０に伝導することになる。したがって、ＬＥＤモジュール１０の放熱性を一層向上させることができる。
また、本実施の形態によれば、板状の壁部３３が金属基台３０の長手方向に沿って延在している。これにより、壁部３３のうちＬＥＤモジュール１０の光を遮る部分の上端部の管軸方向（Ｘ軸方向）の形状を直線状とすることができる。これにより、ＬＥＤモジュール１０からの光は、壁部３３によって直線状に一律に遮光されることになる。したがって、ランプ１Ｂから放出される光の見栄えを良くすることができるので、ランプ１Ｂの発光時の美観を良くすることができる。この場合、壁部３３の高さを調整することにより、ランプ１Ｂの配光特性（配光角）を制御することができる。
なお、本実施の形態においても、透光性カバー２０と金属基台３０とを係合させるためのレール溝を設けてもよい。この場合、レール溝は壁部３３に設けることもできる。例えば、壁部３３の外側の側面が凹部の底面となるようにレール溝を形成することができる。
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係る照明装置２について、図８を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係る照明装置の概観斜視図である。
図８に示すように、本発明の実施の形態に係る照明装置２は、ベースライトであって、ランプ１と照明器具１００とを備える。
ランプ１は、実施の形態１に係る直管形ＬＥＤランプであって、照明装置２の照明用光源として用いられる。なお、本実施の形態では、図８に示すように、２本のランプ１を用いている。また、本実施の形態において、上述のランプ１Ａ、１Ｂを用いても構わない。
照明器具１００は、ランプ１と電気的に接続され、かつ、当該ランプ１を保持する一対のソケット１１０と、ソケット１１０が取り付けられる器具本体１２０とを備える。器具本体１２０は、例えばアルミ鋼板をプレス加工等することによって成形することができる。また、器具本体１２０の内面は、ランプ１から発せられた光を所定方向（例えば、下方である）に反射させる反射面となっている。
このように構成される照明器具１００は、例えば天井等に固定具を介して装着される。なお、照明器具１００には、ランプ１の点灯を制御するための回路等が内蔵されていてもよい。また、ランプ１を覆うようにカバー部材が設けられていてもよい。
（その他）
以上、本発明に係るランプ及び照明装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。
例えば、上記の実施の形態では、第１口金５０のみの片側から筐体内の全ＬＥＤに給電を行う片側給電方式を採用したが、両側の口金の両方から給電を行う両側給電方式としても構わない。
また、上記の実施の形態において、ＴＩＭ材４０と基板１１との固定は、ＴＩＭ材４０に形成した接着層による接着固定であったが、ＴＩＭ材４０には接着層を形成せずに、基板１１の最下層に接着層を形成することで固定しても構わない。
また、上記の実施の形態において、第１口金５０は、一対のＬ形ピンの給電ピン５２を有するＬ形口金としたが、Ｇ１３口金としても構わない。同様に、第２口金６０もＧ１３口金としてもよい。このように、２つの口金のうち一方を１本ピン（１ピン）とし、他方を２本（２ピン）とする１ピン−２ピンの口金構造としてもよいし、２つの口金をいずれも２本ピン（２ピン）とする２ピン−２ピンの口金構造としてもよい。
また、上記の実施の形態において、第１口金５０は、直流電力を受電するように構成したが、交流電力を受電するように構成しても構わない。なお、第１口金５０が交流電力を受電する場合、ランプ１に内蔵された点灯回路には、交流電力を直流電力に変換する回路が含まれる。
また、上記の実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０として、パッケージ化されたＬＥＤ素子１２を用いたＳＭＤ型のＬＥＤモジュールとしたが、これに限らない。例えば、基板１１上に複数のＬＥＤチップが直接実装され、複数のＬＥＤチップを蛍光体含有樹脂によって一括封止した構成であるＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型のＬＥＤモジュールとしても構わない。
また、上記の実施の形態において、ＬＥＤモジュール１０（ＬＥＤ素子１２）は、青色ＬＥＤチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、赤色蛍光体及び緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色ＬＥＤチップと組み合わせることによりに白色光を放出するように構成しても構わない。また、青色以外の色を発光するＬＥＤチップを用いてもよく、例えば、青色ＬＥＤチップよりも短波長である紫外光を放出する紫外ＬＥＤチップを用いて、主に紫外光により励起されて青色光、赤色光及び緑色光を放出する青色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子及び赤色蛍光体粒子とによって白色光を放出するように構成してもよい。
また、上記の実施の形態において、発光素子としてＬＥＤを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、又は、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）や無機ＥＬ等のＥＬ素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。
また、上記の実施の形態では、金属基台３０の一部を外部に露出させた構造の直管形ＬＥＤランプを例にとって説明したが、これに限らない。例えば、透光性カバー２０に替えて長尺筒状の透光性筐体（ガラス管やプラスチック管等）を用いて、当該透光性筐体内に金属基台３０を収納するように構成しても構わない。
また、上記の実施の形態では、直管形ランプを例にとって説明したが、電球形ランプや丸形ランプにも適用することができる。この場合、ＬＥＤ素子１２を実装する基板１１の形状をランプ外形に従って形成すればよい。
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
本発明は、ＬＥＤ等の発光素子を用いたランプ、例えば直管形ＬＥＤランプ及びこれを備えた照明装置等として広く利用することができる。
１、１Ａ、１Ｂ ランプ
２ 照明装置
１０ ＬＥＤモジュール
１１、１１Ａ 基板
１１ａ 金属基材
１１ｂ 絶縁層
１１ｃ 金属配線
１１ｄ レジスト
１２ ＬＥＤ素子
１２ａ パッケージ
１２ｂ ＬＥＤチップ
１２ｃ 封止部材
１３ 電極端子
２０ 透光性カバー
３０、３０Ａ 金属基台
３１、３１Ａ 載置部
３２ 放熱フィン
３３ 壁部
４０ ＴＩＭ材
４１ 保護シート
５０ 第１口金
５１、６１ 口金本体
５２ 給電ピン
６０ 第２口金
６２ 非給電ピン
１００ 照明器具
１１０ ソケット
１２０ 器具本体

Claims (8)

  1. 基台と、
    前記基台の上に配置された基板と、
    前記基板の上に実装された複数の発光素子と、
    前記複数の発光素子を覆うとともに前記基台に固定された透光性カバーと、
    前記基台と前記基板とを接合するＴＩＭ（Thermal Interface Material）材とを備え、
    前記ＴＩＭ材は、前記基板の裏面全面に配置されている
    ランプ。
  2. 前記基板は、金属基材と、前記金属基材の上に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された金属配線とを含む
    請求項１に記載のランプ。
  3. 前記絶縁層は、ポリイミド系の樹脂によって構成されている
    請求項２に記載のランプ。
  4. 前記絶縁層の厚みは、前記金属基材の厚み以下である
    請求項３に記載のランプ。
  5. 前記基台は、前記基板の側面と当接する壁部を有する
    請求項１〜４のいずれか１項に記載のランプ。
  6. 前記基台は、金属によって構成されている
    請求項１〜５のいずれか１項に記載のランプ。
  7. 前記基台と前記透光性カバーとによって長尺筒状の筐体が構成される
    請求項１〜６のいずれか１項に記載のランプ。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のランプを備える
    照明装置。
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