JP5658394B2 - ランプ及び照明装置 - Google Patents

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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・m/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 (6)

  1. 透光性カバーと基台とによって長尺筒状の外郭部材が構成されたランプであって、
    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、前記透光性カバーに覆われた複数の発光素子と、
    前記基台と前記基板とを接合するTIM(Thermal Interface Material)材とを備え、
    前記基台は、前記基板を載置するための板状の載置部を有し、
    前記TIM材は、前記基板の裏面全面に配置されており、前記載置部と前記基板とを接合し、
    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み、
    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
    ランプ。
  2. 前記絶縁層の厚みは、前記金属基材の厚み以下である
    請求項に記載のランプ。
  3. 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又は2に記載のランプ。
  4. 前記基台は、金属によって構成されている
    請求項1〜のいずれか1項に記載のランプ。
  5. 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〜のいずれか1項に記載のランプ。
  6. 請求項1〜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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