(実施の形態)
以下、本発明の実施の形態について説明する。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、並びに、工程及び工程の順序などは、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。
また、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。なお、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
[LED電球]
以下の実施の形態では、照明用光源の一例として、電球形蛍光灯又は白熱電球の代替品となる電球形のLEDランプ(LED電球)について説明する。
図1は、実施の形態に係るLED電球1の断面図である。図1において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線はLED電球1の中心軸Jを示している。本実施の形態において、中心軸Jは、LED電球1の光軸(ランプ軸)であって、グローブ20の軸(グローブ軸)と一致している。また、中心軸Jは、LED電球1を照明器具(図示せず)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金60の回転軸と一致している。
図1に示すように、LED電球1は、LEDモジュール10と、LEDモジュール10を覆うグローブ20と、LEDモジュール10を発光させるための駆動回路30と、LEDモジュール10と熱的に結合され、かつ、駆動回路30を囲むヒートシンク40とを有する。LED電球1は、さらに、筐体50と、口金60と、リード線71〜74と、ネジ80とを有する。
本実施の形態において、LED電球1は、グローブ20と筐体50と口金60とによって外囲器が構成されている。
以下、LED電球1の各構成部材の詳細について、図1を参照しながら説明する。
[LEDモジュール]
LEDモジュール10は、所定の色(波長)の光を放出する発光装置(発光モジュール)である。LEDモジュール10は、例えば白色光を放出するように構成されている。
LEDモジュール10は、グローブ20の内方に配置されており、駆動回路30から供給される電力によって発光する。本実施の形態において、LEDモジュール10は、ヒートシンク40に固定されている。
ここで、LEDモジュール10の詳細な構成について、図1とともに図2を用いて説明する。図2は、実施の形態に係るLED電球1におけるLEDモジュールの上面図である。
図1及び図2に示すように、LEDモジュール10は、基板11と、基板11に配置された発光素子12とを有する。
基板11は、発光素子12を実装するための実装基板である。基板11は、例えば、平面視において略円形の板状基板であって、ヒートシンク40に固定される。具体的には、基板11は、ヒートシンク40の第3伝熱板43に載置されて第3伝熱板43に固定される。基板11にはネジ80を挿通するための貫通孔11aが設けられており、基板11と第3伝熱板43とはネジ80によってネジ止め固定されている。なお、基板11とヒートシンク40との固定方法はネジ止めに限るものではなく、接着剤等の他の固定手段を用いてもよい。
基板11としては、例えば、アルミニウム等の金属の基材に絶縁被膜を施すことで得られるメタルベース基板、アルミナ等のセラミック材料の焼結体であるセラミックス基板、又は、樹脂材料からなる樹脂基板等が用いられる。なお、基板11の形状は、円形に限らず、矩形状の基板を用いてもよい。
基板11の表面には、給電部として一対の電極端子(不図示)が設けられている。一対の電極端子の各々には、駆動回路30から導出される一対のリード線71及び72が接続される。また、基板11の表面には、電極端子と複数の発光素子12とを電気的に接続するための金属配線(不図示)が所定の形状のパターンで形成されている。
基板11の中央部には、駆動回路30から導出される一対のリード線71及び72を挿通させるための貫通孔11bが設けられている。なお、貫通孔11bの位置は、基板11の中央部でなくてもよい。また、基板11に貫通孔11bを設けるのではなく、基板11の縁部等に切り欠き部を設けて、この切り欠き部に一対のリード線71及び72を挿通して基板11の一対の電極端子に接続してもよい。
発光素子12は、基板11の片面に複数個実装されている。本実施の形態において、複数の発光素子12は、円環状の配列となるように、中心軸Jを中心とする円周上に配置されている。なお、図2では、一例として、8個の発光素子12を実装しているが、発光素子12の実装数は、これに限るものではなく、1個であってもよいし、8個以外の複数個であってもよい。
本実施の形態における発光素子12は、個々にパッケージ化された表面実装(SMD:Surface Mount Device)型のLED素子であり、図1及び図2に示すように、容器(パッケージ)12aと、容器12a内に一次実装された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。SMD型のLED素子である発光素子12は、基板11に二次実装される。
容器12aは、白色樹脂からなる樹脂成形品又は白色のセラミック成形品であり、逆円錐台形状の凹部(キャビティ)を有する。凹部の内側面は傾斜しており、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、容器12aの凹部の底面に実装されている。LEDチップ12bは、所定の直流電力により発光する半導体発光素子の一例であって、単色の可視光を発するベアチップである。LEDチップ12bは、例えば、通電されると青色光を発する青色LEDチップである。
封止部材12cは、シリコーン樹脂等の透光性の絶縁性樹脂材料である。本実施の形態における封止部材12cは、LEDチップ12bからの光の波長を変換する波長変換材として蛍光体を含む。つまり、封止部材12cは、透光性樹脂に蛍光体が含有された蛍光体含有樹脂であり、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。封止部材12cは、容器12aの凹部に充填されている。
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チップの青色光との合成光とし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を含有させても構わない。
このように構成される複数の発光素子12は、例えば直列接続されており、一対のリード線71及び72を介して駆動回路30から供給される直流電力によって発光する。なお、複数の発光素子12の接続の態様(直列接続、並列接続、及び、直列接続と並列接続との組み合わせの接続等)は特に限定されるものではない。
[グローブ]
グローブ20は、LEDモジュール10を覆う透光性カバーであって、LEDモジュール10から放出される光をランプ外部に取り出すように構成されている。つまり、グローブ20の内面に入射したLEDモジュール10の光は、グローブ20を透過してグローブ20の外部へと取り出される。
グローブ20は、開口部21を有する中空部材であり、開口部21とは反対側の頂部が閉塞された略球状である。図1に示すように、グローブ20は、例えば、中心軸Jを回転軸とする中空の回転体であり、開口部21が絞られた形状となっている。
グローブ20は、筐体50のグローブ側の開口部に固定される。本実施の形態では、グローブ20の開口部21が、筐体50の外郭部51の開口部の端部に設けられた凹部に挿入されて、シリコーン樹脂等の接着剤によってグローブ20の開口部21と筐体50の外郭部51とが固着される。
グローブ20の材料としては、可視光に対して透明なシリカガラス等のガラス材、又は、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の樹脂材等からなる透光性材料を用いることができる。
グローブ20には、LEDモジュール10から放出される光を拡散させるための拡散処理が施されていることが好ましい。例えば、グローブ20の内面又は外面に光拡散膜(光拡散層)を形成することでグローブ20に光拡散機能を持たせることができる。
具体的には、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ20の内面又は外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成することができる。あるいは、グローブ20に複数の光拡散ドット又は複数の微小な窪みを形成することによって、グローブ20に光拡散機能を持たせることもできる。このように、グローブ20に光拡散機能を持たせることにより、LEDモジュール10からグローブ20に入射する光を拡散させることができるので配光角を広くすることができる。
なお、グローブ20に光拡散機能を持たせずに、内部のLEDモジュール10が視認できるようにグローブ20を透明にしてもよい。また、グローブ20の形状は、回転楕円体又は偏球体であってもよく、また、一般的な電球形状であるA型のバルブに準拠した形状であってもよい。
[駆動回路]
駆動回路30は、LEDモジュール10を駆動するための電源回路(電源ユニット)であり、LEDモジュール10(発光素子12)を発光させるための電力をLEDモジュール10に供給する。駆動回路30は、例えば、一対のリード線73及び74を介して口金60から供給される交流電力を直流電力に変換し、一対のリード線71及び72を介して当該直流電力をLEDモジュール10に供給する。駆動回路30(点灯回路)から供給される直流電力によってLEDモジュール10(発光素子12)が点灯及び消灯する。
駆動回路30は、回路基板31と、当該回路基板31に実装された複数の電子部品32とを有する。駆動回路30は、LEDモジュール10と口金60との間に配置される。具体的に、駆動回路30は、筐体50の内郭部52内に収納されており、ねじ止め、接着、又は係合などにより内郭部52に固定されている。
回路基板31は、一方の面(半田面)に銅箔等の金属配線がパターニングされたプリント回路基板(PCB)である。回路基板31に実装された複数の電子部品32は、回路基板31に形成された金属配線によって互いに電気的に接続されている。回路基板31は、例えば、当該回路基板31の主面が中心軸Jと略平行する姿勢(縦置き)で配置されている。なお、回路基板31は、縦置きの配置に限るものではなく、当該回路基板31の主面が中心軸Jと略直交する姿勢(横置き)で配置してもよい。
電子部品32は、LEDモジュール10を点灯させるための複数の回路素子であり、例えば、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等の容量素子、抵抗器等の抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオード又は集積回路素子等の半導体素子等である。なお、電解コンデンサ等の耐熱性が低い電子部品32(回路部品)は、回路基板31の口金60側の端部に実装するとよい。
このように構成される駆動回路30は、絶縁樹脂によって構成された筐体50の内郭部52に収納されることで絶縁性が確保されている。なお、駆動回路30には、調光回路や昇圧回路などが組み合わされていてもよい。
駆動回路30とLEDモジュール10とは、一対のリード線71及び72によって電気的に接続されている。また、駆動回路30と口金60とは、一対のリード線73及び74によって電気的に接続されている。これらの4本のリード線71〜74は、例えば合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とからなる。
一対のリード線71及び72は、駆動回路30からLEDモジュール10に直流電力を供給する電線である。例えば、リード線71は高圧側出力端子線であり、リード線72は低圧側出力端子線である。リード線71及び72は、ヒートシンク40に設けられた貫通孔とLEDモジュール10に設けられた貫通孔とに挿通されてLEDモジュール10の基板11に接続される。
また、リード線73及び74は、口金60から駆動回路30に交流電力を供給するための電線である。リード線73は、口金60のシェル部61に接続されている。一方、リード線74は、口金60のアイレット部63に接続されている。
[ヒートシンク]
ヒートシンク40は、主としてLEDモジュール10で発生する熱を放熱する放熱部材である。本実施の形態におけるヒートシンク40は、LEDモジュール10を支持するための支持部材としても機能し、LEDモジュール10は、ヒートシンク40に固定される。ヒートシンク40は、駆動回路30を囲むように構成されており、LEDモジュール10と口金60との間に配置される。
ここで、ヒートシンク40の詳細な構成について、図1を参照しながら図3A及び図3Bを用いて説明する。図3Aは、実施の形態に係るLED電球1におけるヒートシンク40の斜視図であり、図3Bは、同ヒートシンク40の断面図である。
図1、図3A及び図3Bに示すように、ヒートシンク40は、第1伝熱板41と第2伝熱板42とを有する。
第1伝熱板41は、第2伝熱板42よりも外方に位置する外壁部(第1壁部)であり、第2伝熱板42と所定の隙間をあけて配置される。一方、第2伝熱板42は、第1伝熱板41よりも内方に位置する内壁部(第2壁部)であり、第1伝熱板41と所定の隙間をあけて配置される。つまり、ヒートシンク40は、第1伝熱板41と第2伝熱板42との2重構造になっており、第1伝熱板41と第2伝熱板42とは、互いに間に所定の隙間(空気層)が存在するように対向して配置されている。
第1伝熱板41は、例えば中心軸Jを中心とする円筒状の金属部材であり、一例として、厚みが一定の金属板によって構成されている。具体的には、第1伝熱板41は、中心軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ状の第1円筒部と、中心軸Jの方向に延設された径が一定の第2円筒部とからなる。
第1伝熱板41は、第2伝熱板42を囲むように形成されている。また、第1伝熱板41は、第2伝熱板42及び内郭部52を介して駆動回路30の側方の周囲を囲んでいる。図1に示すように、第1伝熱板41の内面は、第2伝熱板42の外面と対面しており、また、第1伝熱板41の外面は、筐体50の外郭部51の内面と対面している。
第2伝熱板42は、例えば中心軸Jを中心とする円筒状の金属部材であり、一例として、厚みが一定の金属板によって構成されている。具体的には、第2伝熱板42は、中心軸Jの方向に延設された径が一定の円筒部からなる。
第2伝熱板42は、筐体50の内郭部52を囲むように形成されている。また、第2伝熱板42は、内郭部52を介して駆動回路30の側方の周囲を囲んでいる。図1に示すように、第2伝熱板42の外面は、第1伝熱板41の内面と対面しており、また、第2伝熱板42の内面は、筐体50の内郭部52の外面と対面している。
第1伝熱板41と第2伝熱板42とは、グローブ20側とは反対側の端部(口金60側の端部)で連結されている。つまり、ヒートシンク40は、第1伝熱板41と第2伝熱板42とを連結する連結部を有する。本実施の形態において、第1伝熱板41及び第2伝熱板42は、一体的に形成されており、ヘアピンのように折り曲げられるように形成されている。
また、第2伝熱板42における中心軸Jの方向の長さは、第1伝熱板41における中心軸Jの方向の長さの1/2以上である。つまり、第2伝熱板42は、第1伝熱板41の半分の長さ以上となるように折り曲げられている。
本実施の形態におけるヒートシンク40は、さらに、第3伝熱板43を有する。第3伝熱板43は、例えば円板状等の板状の金属部材である。第3伝熱板43は、第1伝熱板41と連結されており、本実施の形態では、第1伝熱板41と一体的に成形されている。具体的に、第3伝熱板43は、第1伝熱板41の端部から立設しており、第1伝熱板41から直角に折り曲げられるように形成されている。
第3伝熱板43は、LEDモジュール10が載置される載置部であり、モジュールプレートとして機能する。LEDモジュール10は、第3伝熱板43に載置されて第3伝熱板43に固定される。具体的には、第3伝熱板43の一方の面には、LEDモジュール10の基板11が接するように載置される。
図1に示すように、第3伝熱板43とLEDモジュール10とはネジ80によるネジ止めによって固定されるので、第3伝熱板43にはネジ80を挿通するための貫通孔43aが設けられている。したがって、貫通孔43aは、基板11の貫通孔11aに対応する位置に設けられる。また、第3伝熱板43の中央部には、リード線71及び72を挿通させるための貫通孔43bが設けられている。貫通孔43bは、基板11の貫通孔11bに対応する位置に設けられる。
第3伝熱板43の他方の面には、筐体50の内郭部52のグローブ20側の端部が当接している。これにより、ヒートシンク40は、筐体50の内郭部52に支持される。つまり、ヒートシンク40は、当該ヒートシンク40にLEDモジュール10が固定された状態で、筐体50に支持されている。
このように構成されるヒートシンク40は、例えばアルミニウム板等の金属板を加工することによって成形することができる。
[筐体]
筐体50は、グローブ20と口金60との間に配置されている。筐体50は、ヒートシンク40の周囲の少なくとも一部を囲む外郭部51(第1筐体部)を有する。さらに、筐体50は、ヒートシンク40の内側に配置された部分として、内郭部52(第2筐体部)を有する。外郭部51の口金60側の根元は、内郭部52に連結されている。具体的には、外郭部51の口金60側の端部が内郭部52に接続されている。これにより、外郭部51と内郭部52とを一体成形によって作製することができるので、部品点数を削減して低コスト化を図ることができる。
外郭部51は、筐体50における外部(大気中)に露出する露出部であり、LED電球1の外郭部材を構成している。したがって、外郭部51の外面は、外部に露出している。また、外郭部51は、ヒートシンク40の第1伝熱板41の周囲を囲むように構成されている。
外郭部51は、例えば、肉厚が一定で、内径及び外径が漸次変化する略円筒状である。外郭部51の内周面及び外周面は、中心軸Jに対して傾斜するように構成されたテーパ面(傾斜面)となっている。本実施の形態において、外郭部51は、口金60側に向かって漸次内径及び外径が小さくなるように構成されている。
また、外郭部51と第1伝熱板41とは対向して配置されており、外郭部51の内面と第1伝熱板41の外面とは対面している。外郭部51の内面形状は、第1伝熱板41の表面形状に沿った形状である。
外郭部51と第1伝熱板41との間には、クリアランスが設定されており、隙間(空間)が存在する。つまり、外郭部51と第1伝熱板41とは互いに面接触しないように構成されている。これにより、ヒートシンク40(第1伝熱板41)と筐体50(外郭部51)とが熱膨張又は熱収縮したとしても、ヒートシンク40と筐体50との線膨張係数差による熱膨張差又は熱収縮差に伴う応力を、外郭部51と第1伝熱板41との間の隙間によって吸収することができる。一例として、外郭部51と第1伝熱板41との間の隙間はほぼ一定である。なお、外郭部51と第1伝熱板41とは接していてもよい。
一方、内郭部52は、駆動回路30を囲むように構成された筒体である。つまり、内郭部52は、駆動回路30を保護する回路ケースとして機能する。内郭部52は、例えば、肉厚が一定で、かつ、内径及び外径が一定の略円筒状である。
また、内郭部52と第2伝熱板42とは対向して配置されており、内郭部52の外面と第2伝熱板42の内面とは対面している。内郭部52の外面形状は、第2伝熱板42の表面形状に沿った形状である。
本実施の形態において、内郭部52は、LED電球1の中心軸Jの方向に延設するように形成された円筒形状である。内郭部52は、外郭部51とでヒートシンク40の第1伝熱板41及び第2伝熱板42を挟むように構成されている。つまり、筐体50は、外郭部51と内郭部52との2重構造となっており、外郭部51と内郭部52とで第1伝熱板41及び第2伝熱板42を挟むように構成されている。
内郭部52と第2伝熱板42との間には、クリアランスが設定されており、隙間(空間)が存在する。つまり、内郭部52と第2伝熱板42とは互いに面接触しないように構成されている。これにより、ヒートシンク40と筐体50との線膨張係数差による熱膨張差又は熱収縮差に伴う応力を、内郭部52と第2伝熱板42の間の隙間によって吸収することができる。一例として、内郭部52と第2伝熱板42との間の隙間はほぼ一定である。なお、内郭部52と第2伝熱板42とは接していてもよい。
内郭部52の口金60側に延設された部分には螺合部52aが形成されている。螺合部52aは口金60と螺合する。つまり、螺合部52aには口金60がねじ込まれる。
なお、内郭部52には、駆動回路30の回路基板31を固定するための構造が設けられている。つまり、内郭部52は、駆動回路30を保持する保持部(ホルダ)としても機能する。
このように構成される筐体50は、樹脂によって一体的に成形されている。つまり、外郭部51と内郭部52とは一体成形によって形成されている。つまり、筐体50は、樹脂による一体成形品である。これにより、低コストかつ容易に筐体50を作製することができる。筐体50は、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)等の絶縁性樹脂材料によって構成することができる。
[口金]
口金60は、LEDモジュール10(発光素子12)を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金60は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。これにより、口金60は、LED電球1を点灯させる際に、照明器具のソケットから電力を受けることができる。
口金60には、例えば商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態における口金60は二接点によって交流電力を受電し、口金60で受電した電力は、一対のリード線73及び74を介して駆動回路30に入力される。
口金60は、金属製の有底筒体形状であって、外周面が雄ネジとなっているシェル部61と、シェル部61に絶縁部62を介して装着されたアイレット部63とを備える。絶縁部62は、例えばガラスカレットによって構成される。
口金60の外周面には、照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金60の内周面には、筐体50の内郭部52の螺合部52aに螺合させるための螺合部が形成されている。口金60は、この内郭部52の螺合部52aにねじ込んで嵌め込むことで筐体50(内郭部52)に外嵌される。
口金60の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み式のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。例えば、口金60として、E26形、E17形又はE16形等が挙げられる。また、口金60として、差し込み式の口金を用いてもよい。
[作用効果]
次に、本実施の形態におけるLED電球1の作用効果について、図4を用いて説明する。図4は、実施の形態に係るLED電球1の作用効果を説明するための図である。
本実施の形態におけるLED電球1では、図4に示すように、ヒートシンク40が、第1伝熱板41と第2伝熱板42との2重構造になっており、第1伝熱板41と第2伝熱板42との間には隙間(空気層)が存在する。
これにより、LED電球1の点灯時(LEDモジュール10の発光時)にLEDモジュール10(発光素子12)から発生する熱は、ヒートシンク40の第3伝熱板43を経由して第1伝熱板41に伝導する。
第1伝熱板41に伝導した熱の一部は、外方に向かって放射する。つまり、第1伝熱板41に伝導した熱の一部は、筐体50の外郭部51を介してLED電球1の外部に放射する。これにより、LEDモジュール10で発生した熱を効率良くLED電球1の外部に放熱させることができる。
一方、第1伝熱板41に伝導した熱の他の一部は、内方に向かって放射する。つまり、第1伝熱板41に伝導した熱の他の一部は、駆動回路30に向かって放射する。このとき、第1伝熱板41に対向して第2伝熱板42が設けられており、第1伝熱板41と第2伝熱板42との間には空気層が存在するので、この空気層が断熱層(断熱スペース)として機能する。このため、LEDモジュール10で発生した熱のうち第1伝熱板41から内方に放射する熱は、この空気層によって断熱される。これにより、LEDモジュール10で発生した熱を駆動回路30に伝わりにくくできるので、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減できる。
さらに、第1伝熱板41に対向して第2伝熱板42を設けることで、第1伝熱板41から駆動回路30に向かって放射する熱を、第2伝熱板42に伝導させることができる。つまり、第2伝熱板42で熱回収することができる。これにより、第1伝熱板41から駆動回路30に向かって放射する熱を、グローブ20側と比べて相対的に温度が低い低温側である口金60側に熱伝導させることができる。
しかも、第1伝熱板41に対向して第2伝熱板42を設けることで、第2伝熱板42を設けない場合と比べて、温度が比較的に低い口金60側での包絡体積を大きくすることができる。
このように、第1伝熱板41に対向して第2伝熱板42を設けることによって、温度が比較的に低い口金60側に熱を集中させることができるので、LED電球1全体としての放熱性を向上させることができる。
以上、本実施の形態におけるLED電球1によれば、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
また、本実施の形態におけるLED電球1では、ヒートシンク40は、LEDモジュール10と口金60との間に配置されている。つまり、ヒートシンク40の第1伝熱板41は、LEDモジュール10から口金60に向かって延設されている。
これにより、LEDモジュール10で発生した熱は口金60に向かって延設された第1伝熱板41に伝導するので、LEDモジュール10で発生した熱を比較的に低温側の口金60側に逃がすことができる。したがって、LED電球1の放熱性をさらに向上させることができる。
また、本実施の形態において、第1伝熱板41と第2伝熱板42とは、グローブ20側とは反対側の端部で連結されている。つまり、第1伝熱板41と第2伝熱板42とは、口金60側の端部で連結されている。
これにより、第2伝熱板42で回収した第1伝熱板41からの熱を、温度が比較的に低い口金60側に効果的に逃がすことができる。したがって、LED電球1の放熱性をさらに向上させることができる。
また、本実施の形態において、第1伝熱板41及び第2伝熱板42は筒状であり、駆動回路30の全周囲の側方を囲むように構成されている。
これにより、LEDモジュール10で発生する熱を効果的に口金60側に逃がすことができるので、LED電球1の放熱性をさらに向上させることができる。
また、本実施の形態において、ヒートシンク40は、LEDモジュール10が載置される第3伝熱板43を有しており、第3伝熱板43は、第1伝熱板41と一体的に成形されている。
これにより、LEDモジュール10で発生した熱は、第3伝熱板43に直接伝導して、熱抵抗なく第1伝熱板41に伝導する。したがって、LED電球1の放熱性をさらに向上させることができる。
(変形例1)
図6は、変形例1に係るLED電球におけるヒートシンク40Aの斜視図である。
図3Aに示すように、上記実施の形態におけるヒートシンク40では、第3伝熱板43は、円板状であって円筒状の第1伝熱板41の開口部を埋めるように形成されていたが、図6に示すように、本変形例におけるヒートシンク40Aでは、第3伝熱板43Aは、第1伝熱板41の開口部から部分的に複数形成されている。
具体的には、本変形例では、4つの第3伝熱板43Aが設けられている。また、各第3伝熱板43Aは、第1伝熱板41の開口部から折り曲げられるように形成されている。
以上、本変形例でも、上記実施の形態と同様に、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
さらに、本変形例では、第3伝熱板43を折り曲げ加工によって形成することができるので、図7Aに示すヒートシンク40に比べて容易かつ安価にヒートシンク40Aを作製することができる。
(変形例2)
図7Aは、変形例2に係るLED電球におけるヒートシンク40Bの斜視図である。また、図7Bは、同ヒートシンク40Bを構成する伝熱片40Baの斜視図である。
図7Aに示すように、本変形例におけるヒートシンク40Bは、複数の伝熱片(伝熱体)によって構成されている。つまり、ヒートシンク40Bは、複数の伝熱片に分割(分離)されており、これらの複数の伝熱片を組み合わせることで構成されている。
本変形例において、ヒートシンク40Bは、4つの伝熱片40Ba〜40Bdによって構成されている。4つの伝熱片40Ba〜40Bdの各々は、中心軸Jの軸回りに沿って配列されている。具体的に、4つの伝熱片40Ba〜40Bdは、中心軸Jを中心にした周方向に90度間隔で均等に配置されている。また、4つの伝熱片40Ba〜40Bdは、隣り合う伝熱片の間に隙間が存在するように配置される。
図7A及び図7Bに示すように、伝熱片40Ba〜40Bdの各々は、第1伝熱板41Bと、第2伝熱板42Bと、第3伝熱板43Bとを有する。なお、図7Bには、伝熱片40Ba〜40Bdのうち伝熱片40Baのみを図示しているが、本変形例において、4つの伝熱片40Ba〜40Bdの各々は、同一部品であり、同じ形状及び同じ大きさである。
上記実施の形態と同様に、第1伝熱板41Bは、第2伝熱板42Bよりも外方に位置し、第2伝熱板42Bは、第1伝熱板41Bよりも内方に位置しており、第1伝熱板41Bと第2伝熱板42Bとの間には所定の隙間(空気層)が存在している。したがって、本変形例においても、ヒートシンク40Bは、第1伝熱板41Bと第2伝熱板42Bとの2重構造になっている。
第1伝熱板41Bと第2伝熱板42Bとは、口金60側の端部で連結されており、ヘアピンのように折り曲げられるように加工されている。本変形例では、ヒートシンク40Bが複数の伝熱片40Ba〜40Bdに分割されているので、折り曲げるように連結された第1伝熱板41B及び第2伝熱板42Bはバネ性を有する。例えば、第2伝熱板42Bは、外力が付与されると第1伝熱板41Bとの連結部分を支点に弾性変形し、当該外力が開放されるとバネ復元力によって元の位置にまで復元する。なお、本変形例でも、第2伝熱板42Bにおける中心軸Jの方向の長さは、第1伝熱板41Bにおける中心軸Jの方向の長さの1/2以上である。
また、本変形例におけるヒートシンク40Bも、第3伝熱板43Bを有する。第3伝熱板43Bは、第1伝熱板41Bと連結されている。第3伝熱板43Bは、第1伝熱板41Bから折り曲げられるように第1伝熱板41Bと一体的に成形されている。
第3伝熱板43Bは、LEDモジュール10が載置される載置部であり、モジュールプレートとして機能する。LEDモジュール10は、4つの伝熱片40Ba〜40Bdの第3伝熱板43Bに載置されて各第3伝熱板43に固定される。各第3伝熱板43Bにはネジ80を挿通するための貫通孔43aが設けられている。なお、各第3伝熱板43Bには、筐体50の内郭部52のグローブ20側の端部が当接する。
本変形例において、4つの伝熱片40Ba〜40Bdの各々は、金属板のプレス加工品である。例えば、各伝熱片40Ba〜40Bdは、アルミニウム板等の金属板に折り曲げ加工等を施すことで形成することができる。
以上、本変形例でも、上記実施の形態と同様に、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
さらに、本変形例では、ヒートシンク40Bが複数の伝熱片40Ba〜40Bdによって構成されており、ヒートシンク40Bが分割された構造となっている。これにより、複数の伝熱片40Ba〜40Bdの各々を折り曲げ加工等のプレス加工によって成形できるので、低コストでヒートシンク40Bを作製することができる。さらに、ヒートシンク40Bを複数の伝熱片40Ba〜40Bdに分割することで、ヒートシンク40Bと筐体50との線膨張係数差による熱膨張差及び熱収縮差によってヒートシンク40B及び筐体50の一方から他方に応力を与えたり受けたりすることを抑制できる。したがって、ヒートシンク40B及び筐体50が劣化することを抑制できる。特に、樹脂製の筐体50にクラック等が発生することを抑制できる。
さらに、複数の伝熱片40Ba〜40Bdを組み合わせて1つのヒートシンク40Bにする形態とすることで、LED電球の品種に応じたヒートシンク40Bの必要放熱特性又はサイズ等に適した伝熱片40Ba〜40Bdの個数を適宜調整することができる。つまり、伝熱片40Ba〜40Bdの組み合わせ個数を調整することで、所望のヒートシンク40Bを得ることができる。
さらに、ヒートシンク40Bを複数の伝熱片40Ba〜40Bdに分割することによって、ヒートシンク40Bを筐体50に容易に組み込むこともできる。
また、本変形例のように、伝熱片40Ba〜40Bdは、隣り合う伝熱片の間に隙間が存在するように配置するとよい。これにより、ヒートシンク40と筐体50とが熱膨張又は熱収縮したとしても、ヒートシンク40Bと筐体50との線膨張係数差による熱膨張差又は熱収縮差に伴う応力を、隣り合う伝熱片の間の隙間によって吸収することができる。したがって、ヒートシンク40B及び筐体50が劣化することをさらに抑制できる。
なお、ヒートシンク40Bを構成する複数の伝熱片の各々としては、図8〜図10に示される伝熱片を用いてもよい。図8に示される伝熱片40Caは、第1伝熱板41C、第2伝熱板42C及び第3伝熱板43Cを有する。図9に示される伝熱片40Daは、第1伝熱板41D、第2伝熱板42D及び第3伝熱板43Dを有する。図10に示される伝熱片40Eaは、第1伝熱板41E、第2伝熱板42E及び第3伝熱板43Eを有する。図8〜図10に示される伝熱片40Ca〜40Eaは、図7Aに示す伝熱片40Baと比べて、曲面部分が少ない。これにより、伝熱片40Ca〜40Eaをプレス加工によって容易に作製できるので、ヒートシンクの加工費を一層削減することができる。
また、本変形例において、ヒートシンク40Bを構成する複数の伝熱片の各々は、同一部品としたが、これに限らない。ヒートシンク40Bを構成する複数の伝熱片の各々は、全て異なる形状の部品であってもよいし、一部に異なる形状の部品が含まれていてもよい。ただし、ヒートシンク40Bを構成する複数の伝熱片の各々を全て同一部品にすることで、最も低コスト化を図ることができる。
(変形例3)
図11は、変形例3に係るLED電球の部分断面図である。
図1に示す上記実施の形態に係るLED電球1におけるヒートシンク40では、第2伝熱板42が第1伝熱板41に接続されていたが、本変形例におけるLED電球におけるヒートシンク40Fでは、第2伝熱板42Fが第3伝熱板43に接続されている。
具体的には、上記の実施の形態では、第2伝熱板42の口金60側の端部が第1伝熱板41の口金60側の端部に連結されていたが、本変形例では、第2伝熱板42Fのグローブ20側の端部が第3伝熱板43の他方の面に連結されている。
以上、本変形例でも、上記実施の形態と同様に、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
ただし、図1に示される上記実施の形態におけるLED電球1の方が、第2伝熱板42で回収した第1伝熱板41からの熱を口金60側に熱伝導させることができる。
(変形例4)
図12は、変形例4に係るLED電球の断面図である。
本変形例に係るLED電球におけるヒートシンク40Gは、第1伝熱板41と第2伝熱板42とのみからなり、第3伝熱板43を有していない。そして、本変形例におけるLED電球では、第3伝熱板43の代わりに、LEDモジュール10を載置するためのモジュールプレート90が設けられている。
モジュールプレート90は、LEDモジュール10を支持する支持台である。モジュールプレート90は、例えば円板状の支持板である。第3伝熱板43と同様に、モジュールプレート90にはLEDモジュール10が載置されて固定される。モジュールプレート90にはネジ80を挿通するための貫通孔が設けられている。
モジュールプレート90は、LEDモジュール10(発光素子12)で発生する熱を放熱させるための放熱部材(ヒートシンク)としても機能する。したがって、モジュールプレート90は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)又は鉄(Fe)等を主成分とする金属材料又は熱伝導率の高い樹脂材料によって構成するとよい。
モジュールプレート90は、ヒートシンク40Gに接続されている。これにより、モジュールプレート90を介してLEDモジュール10で発生した熱を効率良くヒートシンク40Gに伝導させることができる。
具体的には、モジュールプレート90は、ヒートシンク40Gの第1伝熱板41の開口部に接続される。この場合、例えば、モジュールプレート90は、ヒートシンク40Gの第1伝熱板41の開口部に嵌め込まれて、第1伝熱板41の外周面の一部をかしめることでヒートシンク40Gに固定することができる。
以上、本変形例でも、上記実施の形態と同様に、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
(変形例5)
図13は、変形例5に係るLED電球の断面図である。
本変形例に係るLED電球において、ヒートシンク40Hは、上記の実施の形態と同様に、第1伝熱板41、第2伝熱板42及び第3伝熱板43を有する。
本変形例におけるLED電球では、上記の実施の形態におけるLED電球と異なり、筐体50は、外郭部51を有していない。具体的には、筐体50は、内郭部52を有しているが、筐体50には外郭部51が設けられていない。
このため、ヒートシンク40Hが外郭筐体として機能しており、第1伝熱板41が外部に露出している。この場合、第1伝熱板41が外郭筐体として機能しており、第1伝熱板41の外表面が露出している。ヒートシンク40Hは、上記実施の形態と同様に、例えばアルミニウムによって構成されている。
以上、本変形例でも、上記実施の形態と同様に、駆動回路30がLEDモジュール10で発生する熱の影響を受けることを軽減でき、かつ、優れた放熱性を実現することができる。
なお、本変形例では、グローブ20がヒートシンク40の第3伝熱板43に固着されているが、グローブ20の固定方法はこれに限定されるものではない。
(その他変形例等)
以上、本発明に係る照明用光源及び照明装置について、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び各変形例に限定されるものではない。
例えば、上記の変形例2(図7A)において、ヒートシンク40Bは、4分割されており、4つの伝熱片40Ba〜40Bbで構成されていたが、これに限るものではない。一例として、図14に示すように、3つの伝熱片40Ia、40Ib及び40Icによってヒートシンク40Iを構成してもよい。
また、上記の実施の形態及び各変形例において、LEDモジュール10は、1枚の基板11によって構成したが、これに限らない。例えば、図15に示すように、図7Aに示す4つの伝熱片40Ba〜40Bdに対応するように4つに分割された基板11Aを用いて構成されたLEDモジュール10Aを用いてもよい。なお、分割された複数の基板11A同士は、別途リード線等によって電気的に接続してもよいし、駆動回路30から8本のリード線を導入する等して各基板11Aの発光素子12を独立して駆動できるように構成してもよい。
また、上記の実施の形態及び各変形例において、発光素子12は、SMD型LED素子であるとしたが、これに限らない。例えば、ベアチップが基板上に直接実装(1次実装)されたCOB(Chip On Board)型のLEDモジュールを用いてもよい。つまり、発光素子12として、LEDチップそのものが採用されてもよい。この場合、封止部材によって、複数のLEDチップを一括又は個別に封止してもよい。封止部材には、上述のように黄色蛍光体等の波長変換材が含有されていてもよい。
また、上記の実施の形態及び各変形例において、発光素子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B−Yタイプの白色LED素子としたが、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よい。また、演色性を高める目的で、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。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チップが放出する青色光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、緑色蛍光体及び赤色蛍光体によって白色光を放出するように構成してもよい。
また、上記の実施の形態及び各変形例において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザなどの半導体発光素子、有機EL(Electro Luminescence)又は無機EL等の発光素子、その他の固体発光素子を用いてもよい。
その他、上記の実施の形態及び各変形例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、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で上記の実施の形態及び変形例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。