JP5677806B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ電球に関する。

いわゆる白熱電球の代替製品として、ＬＥＤチップが実装されたＬＥＤ電球が普及し始めている。ＬＥＤ電球は、白熱電球に対して、省電力および長寿命といった長所がある。

図２７は、従来のＬＥＤ電球の一例を示している（たとえば、特許文献１参照）。同図に示されたＬＥＤ電球Ｘは、ＬＥＤモジュール９１、カバー９２、放熱部材９３、および口金９５を備えている。ＬＥＤモジュール９１は、ＬＥＤ電球Ｘの発光手段であり、ＬＥＤチップ（図示略）が内蔵されている。カバー９２は、ＬＥＤモジュール９１からの光を透過するものであり、略球形状とされている。放熱部材９３は、ＬＥＤモジュール９１からの熱を放散させるためのものであり、たとえばアルミからなる。放熱部材９３には、放熱効果を高めるための複数のフィン９４が形成されている。口金９５は、ＬＥＤ電球Ｘを、白熱電球用の照明器具に取り付けるための部位である。

しかしながら、ＬＥＤモジュール９１は、上記ＬＥＤチップが搭載されたリードあるいは基板（いずれも図示略）を備えている。このため、ＬＥＤモジュール９１のサイズは、上記ＬＥＤチップよりも顕著に大となる。複数のＬＥＤモジュール９１の実装密度を高めようとすると、ＬＥＤモジュール９１どうしが干渉してしまう。したがって、ＬＥＤ電球Ｘの高輝度化、あるいは発光均一化が阻害されるという問題があった。

特開２０１０−５６０５９号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、高輝度化、あるいは発光均一化を図ることが可能なＬＥＤ電球を提供することをその課題とする。

本発明によって提供されるＬＥＤ電球は、主面を有し、かつセラミックからなる基板と、上記基板の上記主面に実装された複数のＬＥＤチップと、上記基板を支持し、かつ上記ＬＥＤチップからの熱が上記基板を介して伝えられる放熱部材と、上記複数のＬＥＤチップを覆い、かつ上記複数のＬＥＤチップからの光を透過させるグローブと、上記放熱部材に対して上記グローブとは反対側に取り付けられている口金と、を備えることを特徴としている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板には、上記複数のＬＥＤチップに導通する配線パターンが形成されており、上記配線パターンの少なくとも一部を覆う反射層を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射層は、白色である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記ＬＥＤチップは、Ｓｉからなるサブマウント基板、およびこのサブマウンド基板に実装された半導体層を有しているとともに、上記サブマウント基板が上記基板側に位置するように上記基板の上記主面に実装されており、上記反射層は、上記主面の法線方向に対して直角である方向を向く上記サブマウント基板の側面の少なくとも一部を覆い、かつ上記サブマウント基板よりも反射率が高い材質からなる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射層は、上記サブマウント基板の上記側面のすべてを覆っている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記反射層は、上記半導体層をすべて露出させている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記サブマウント基板には、上記半導体層に過大な逆電圧が印加されることを回避するためのツェナーダイオードが作りこまれている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップを覆い、かつ上記複数のＬＥＤチップからの光を透過する透光樹脂を備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記透光樹脂は、上記複数のＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、上記複数のＬＥＤチップからの光とは波長が異なる光を発する蛍光材料を含んでいる。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に取り付けられており、各々が１以上の上記ＬＥＤチップを囲む内面を有する複数の開口が形成されたリフレクタを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記内面は、上記主面の法線方向において上記主面から離れるほど上記主面の面内方向において上記ＬＥＤチップから離れるように傾斜している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の開口は、複数の上記ＬＥＤチップを収容するものを含む。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の開口は、すべてが複数の上記ＬＥＤチップを収容している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、矩形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、六角形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、同心円状の円環状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップの実装密度は、上記基板の中央から周縁に向かうほど密となっている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記放熱部材は、上記主面の法線方向を軸方向とする筒状部を有しており、上記筒状部に収容されており、かつ上記複数のＬＥＤチップに電力を供給する電源部を備えており、上記基板には、２つの貫通孔が形成されており、上記電源部は、上記貫通孔を上記主面とは反対側から挿通された芯線を有する２つのケーブルを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板には、上記各貫通孔を各別に囲む２つの端子パッドを含む配線パターンが形成されており、上記芯線のうち上記基板から上記主面側に突出した部分は、上記端子パッドに対してハンダによって接合されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のＬＥＤチップを覆う透光樹脂を備えており、上記２つの貫通孔は、上記透光樹脂を挟んで配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板は長矩形状であるとともに、上記透光樹脂が形成された発光領域と、この発光領域に隣接する非発光領域とを有しており、上記２つの貫通孔は、上記非発光領域に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の四隅には、面取り部が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記発光領域は、矩形状であり、上記発光領域の四辺と上記基板の四辺とは、互いに傾いている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板に対して上記主面の法線方向とは反対向きに押圧する弾性力を付与することによって、上記基板を固定するクリップを備える。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記基板の上記主面には、上記クリップと接する伝熱層が形成されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記伝熱層は、金属からなり、かつ上記配線パターンとは離間している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記伝熱層は、高熱伝導性樹脂からなり、かつ上記配線パターンに接している。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記放熱部材は、上記主面の法線方向と一致する軸方向と直角である面における断面形状が一様である筒状部、および、それぞれが上記筒状部から外方に延びているとともに上記軸方向に延びており、かつ上記軸方向視における位置が同一である部分の板厚が一定である複数のフィンを有する。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記筒状部は、円筒形状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数のフィンは、上記筒状部の中心軸を中心として放射状に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記各フィンの上記軸方向に対する径方向における寸法が、上記ＬＥＤチップに近いほど大である。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記放熱部材は、アルミからなる。

このような構成によれば、上記ＬＥＤチップどうしの間隔を縮小しやすい。これにより、上記複数のＬＥＤチップの実装密度を高めることが可能である。したがって、上記ＬＥＤ電球の高輝度化を図ることができる。また、実装密度を高めることにより、上記複数のＬＥＤチップそれぞれが点光源として光っていることが視認されにくくなる。これにより、上記ＬＥＤ電球は、より均一に発光することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

本発明に係るＬＥＤ電球の一例を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図および要部拡大断面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う要部断面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられるＬＥＤチップの一例を示す要部断面図である。 図１のＬＥＤ電球の基板の固定構造の一例を示す要部断面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられる放熱部材の一例を示す平面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられる放熱部材の一例を示す正面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられる放熱部材の一例を示す底面図である。 図８のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられる電源部の基板および電子部品を示す正面図である。 図１のＬＥＤ電球に用いられる電源部の基板および電子部品を示す背面図である。 図１のＬＥＤ電球にＬＥＤ電球の製造方法の一例において、長尺部材を切断する工程を示す斜視図である。 図１のＬＥＤ電球にＬＥＤ電球の製造方法の一例において、短尺部材を切断する工程を示す正面図である。 図１のＬＥＤ電球にＬＥＤ電球の製造方法の一例における組立工程を示す正面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の変形例を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 図１７のＸＶＩＩＩ−ＸＶＩＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す要部断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 図２１のＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿う要部断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の他の変形例を示す断面図である。 従来のＬＥＤ電球の一例を示す正面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明に係るＬＥＤ電球の一例を示している。本実施形態のＬＥＤ電球Ａは、基板１、複数のＬＥＤチップ２、グローブ３、ブラケット４、放熱部材５、電源部６、および口金７を備えている。ＬＥＤ電球Ａは、白熱電球の代替製品として白熱電球用の照明器具に取り付けられて用いられる。

基板１は、複数のＬＥＤチップ２を支持するためのものであり、たとえばアルミナなどのセラミックからなる。基板１の構成としては、図３に示すように、本実施形態においては、基板１は略正方形状とされている。図２および図３に示すように、基板１には、２つの貫通孔１１が形成されている。

図５は、基板１およびＬＥＤチップ２を示す要部拡大断面図である。同図に示すように、基板１には、配線パターン１２が形成されている。配線パターン１２は、たとえばＡｇからなり、複数のＬＥＤチップ２に電力を供給する経路となっている。本実施形態においては、図３に示すように、配線パターン１２は、２つの端子パッド１３を含んでいる。各端子パッド１３は、各貫通孔１１を囲んでいる。本実施形態においては、２つの貫通孔１１および２つの端子パッド１３が、それぞれ基板１の両側に離間して配置されている。なお、図５に示すように、基板１には、ガラス層１０が形成されていてもよい。ガラス層１０は、配線パターン１２を形成するのに適した平滑な面を構成するために設けられている。

ＬＥＤチップ２は、図５に示すように、たとえばＳｉからなるサブマウント基板２１とＧａＮからなるｎ型半導体層、活性層およびｐ型半導体層が積層された半導体層２２とを有する構造とされており、たとえば青色光を発する。半導体層２２には、サブマウント基板２１側に形成された電極パッド（図示略）が形成されている。これらの電極パッドが、サブマウント基板２１に形成された配線パターン（図示略）に接合されている。ＬＥＤチップ２には、２つの電極（図示略）が形成されており、これらの電極は、ワイヤ２３によって配線パターン１２に接続されている。本実施形態のＬＥＤチップ２は、ｘ方向寸法が１．９ｍｍ程度、ｙ方向寸法が１．３ｍｍ程度とされている。ＬＥＤチップ２と配線パターン１２（または基板１）との接合には、たとえばＡｇペースト、エポキシ樹脂、あるいは高伝導率を有する材料からなるフィラーが混入されたエポキシ樹脂が用いられる。これらの接合材料は、ＬＥＤチップ２の放熱効果の促進に好ましい。サブマウント基板２１には、半導体層２２に過大な逆電圧が印加されることを防止するためのツェナーダイオードが作りこまれている。

本実施形態のＬＥＤチップ２は、いわゆる２ワイヤタイプであるが、これと異なり、１本のワイヤ２３によって実装可能であるいわゆる１ワイヤタイプのＬＥＤチップ２や、ワイヤ２３を用いない実装が可能であるいわゆるフリップチップタイプのＬＥＤチップ２を用いてもよい。

図４および図５に示すように、配線パターン１２は、白色樹脂層１５によって覆われている。白色樹脂層１５は、本発明で言う反射層の一例に相当する。白色樹脂層１５は、たとえば白色のエポキシ樹脂などＬＥＤチップ２からの光に対して不透明であり、かつサブマウント基板２１よりも高反射率である材質からなる。白色樹脂層１５は、サブマウント基板２１の側面をすべて覆っている。なお、本実施形態とは異なり、サブマウント基板２１の側面の一部が白色樹脂層１５に覆われている構成であってもよい。

複数のＬＥＤチップ２は、透光樹脂２４によって覆われている。透光樹脂２４は、たとえば透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に蛍光体材料が混入された材質からなる。この蛍光体材料は、たとえばＬＥＤチップ２から発せられた青色光によって励起されることにより黄色光を発する。この黄色光とＬＥＤチップ２からの青色光とが混色することにより、白色光が得られる。なお、透光樹脂２４の材質としては、透明なエポキシ樹脂またはシリコーン樹脂に、青色光によって励起されることにより赤色光を発する蛍光体材料と緑色光を発する蛍光体材料とが混入されたものを用いてもよい。本実施形態においては、複数のＬＥＤチップ２が、８列×８行のマトリクス状に配置されている。これらのＬＥＤチップ２を覆う透光樹脂２４は、平面視正方形状とされている。

グローブ３は、複数のＬＥＤチップ２を保護するためのものであり、たとえば透明または半透明の樹脂からなる。本実施形態においては、グローブ３は、その外形が軸方向Ｎａを長軸方向とする半楕円体とされている。図３に示すように、グローブ３の外面３２は、ごく平滑な面とされている。これに対し、グローブ３の内面３１には、粗面処理が施されている。この粗面処理は、たとえばグローブ３を形成するための金型のうち内面３１を形成するための部位にショットブラスト処理を施すことによってなされる。なお、内面３１に加えて、外面３２に対しても同様の粗面処理を施してもよい。

ブラケット４は、たとえばアルミからなり、図２に示すように縁部４１、台座部４２を有している。縁部４１は、リング状でありブラケット４の外周部分を占めている。縁部４１は、グローブ３の下端部をその内側に収容する格好となっており、グローブ３と放熱部材５との取り付けを容易化している。台座部４２は、ブラケット４の中央にある部位であり、本実施形態においては円板状である。台座部４２には、基板１が取り付けられている。また、台座部４２には、２つの貫通孔４３が形成されている。基板１の台座部４２への取り付けは、図６に示すように、接着剤４４によってなされている。なお、接着剤４４に代えて、接着テープを用いてもよい。

放熱部材５は、ＬＥＤチップ２からの熱を放散させるためのものであり、筒状部５１、複数のフィン５２、および台座部５３が形成されている。本実施形態の放熱部材５は、たとえばアルミからなり、後述するように押し出し加工を利用して形成されている。

筒状部５１は、軸方向Ｎａに延びる中心軸を有する筒状であり、本実施形態においては円筒形状とされている。筒状部５１は、放熱部材５の軸方向Ｎａにおける全域にわたる長さとされている。筒状部５１は、軸方向Ｎａと直角である平面の断面形状が軸方向Ｎａのいずれの箇所においても同一である。

複数のフィン５２は、筒状部５１の中心軸を中心として、筒状部５１から径方向Ｎｄに沿って放射状に形成されている。図７、図９、および図１０によく表れているように、各フィン５２は、軸方向Ｎａ視における位置が同一である部分の板厚は、軸方向Ｎａのいずれの箇所においても同一である。また、隣り合うフィン５２どうしの間の隙間は、軸方向Ｎａにおいて複数のフィン５２の両端にわたって存在しており、たとえばこれらの隙間を封じる部位は、放熱部材５には形成されていない。図２および図８によく表れているように、各フィン５２の径方向Ｎｄにおける寸法は、軸方向Ｎａにおいて、ＬＥＤチップ２に近いほど大とされている。

台座部５３は、放熱部材５の軸方向Ｎａ一端に設けられており、軸方向Ｎａにおいて複数のフィン５２から若干突出している。図７〜図９に示すように、台座部５３は、筒状部５１と、複数のフィン５２のうち径方向Ｎｄにおける中心軸寄りの部分と、が軸方向Ｎａに延出するようにして形成されている。台座部５３は、ブラケット４の台座部４２と接している。これにより、ＬＥＤチップ２からの熱は、基板１、ブラケット４の台座部４２を介して放熱部材５へと伝えられる。

電源部６は、複数のＬＥＤチップ２に電源供給するためのものであり、基板６１、複数の電子部品６２、ケース６３、および２つのケーブル６４を備えている。基板６１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、本実施形態においては、軸方向Ｎａを長手方向とする長矩形状とされている。複数の電子部品６２は、複数のＬＥＤチップ２への電源供給機能を果たすためのものであり、図１１および図１２に示すように基板６１の両面に実装されている。複数の電子部品６２は、電子部品６２ａ〜６２ｉを含んでいる。電子部品６２ａはコンデンサであり、電子部品６２ｂはダイオードであり、電子部品６２ｃはＭＯＳＦＥＴ素子であり、電子部品６２ｄはコンデンサであり、電子部品６２ｅは、コイルであり、電子部品６２ｆは抵抗器であり、電子部品６２ｇはＩＣであり、電子部品６２ｈはダイオードであり、電子部品６２ｉはブリッジダイオードである。

ケース６３は、たとえば半透明な樹脂からなり、筒状部６３ａおよびねじ部６３ｂを有している。筒状部６３ａは、その軸方向が軸方向Ｎａに沿う有底円筒形状とされており、基板６１および複数の電子部品６２を収容している。ねじ部６３ｂは、筒状部６３ａに対して軸方向Ｎａ下方に形成されており、口金７と螺合する雄ねじ形状とされている。

ケース６３の筒状部６３ａの外径は、放熱部材５の筒状部５１の内径よりも若干小とされている。これにより、電源部６のうちケース６３の筒状部６３ａおよびこれに収容された部分は、放熱部材５の筒状部５１に収容されている。

２つのケーブル６４は、芯線６４ａおよび被覆６４ｂを有している。それぞれの芯線６４ａは、一端が基板６１に取り付けられている。図４および図６に示すように、各芯線６４ａの他端は、ブラケット４の貫通孔４３および基板１の貫通孔１１を通じて、基板１の主面１ｃ側に露出している。基板１から露出した芯線６４ａの先端部分は、ハンダ６５によって端子パッド１３に接合されている。被覆６４ｂは、その図中上端が貫通孔４３の上側部分に位置している。接着剤４４は、基板１と台座部４２との間に介在しているとともに、貫通孔４３の図中上側過半部分を埋めている。これにより、貫通孔４３内においては、芯線６４ａは露出していない。

口金７は、たとえばＪＩＳ規格に準拠した一般的な電球用の照明器具に取り付けるための部分である。口金７は、ＪＩＳ規格に定められたＥ１７、Ｅ２６などの仕様を満たす構成とされている。口金７は、電源部６のケース６３のねじ部６３ｂに対して螺合することにより取り付けられている。

次に、ＬＥＤ電球Ａの製造方法の一例について、以下に説明する。

まず、図１３に示す長尺部材５Ａを形成する。長尺部材５Ａは、筒状部５１Ａおよび複数のフィン５２Ａを有しており、軸方向Ｎａと直角である平面の断面形状が軸方向Ｎａについて一様である。筒状部５１Ａは、軸方向Ｎａに延びる中心軸を有する円筒形状であり、複数のフィン５２Ａは、筒状部５１Ａの中心軸を中心として放射状に配置されている。長尺部材５Ａの形成には、押し出し加工を利用する。長尺部材５Ａの上記断面形状が形成されたダイスにたとえばアルミからなるビレットを高圧で押し付けることにより、一様な断面形状を有する長尺部材５Ａが連続的に形成される。

次に、この長尺部材５Ａを図示された複数の切断面Ｃｐに沿って切断する。複数の切断面Ｃｐは、軸方向Ｎａに対して直角であり、等間隔に配置されている。これにより、長尺部材５Ａは、図１４に示す複数の短尺部材５Ｂに分割される。

次いで、図１２に示す切断線Ｃｌに沿って、短尺部材５Ｂの筒状部５１Ｂおよび複数のフィン５２Ｂを切断する。この切断は、たとえばワイヤを用いて行う。図示された切断線Ｃｌに沿った切断を、短尺部材５Ｂの周方向全方位について行う。これにより、図７〜図１０に示す放熱部材５が得られる。

この後は、図１５に示すように、放熱部材５に電源部６を挿入する。また、基板１をブラケット４の台座部４２に取り付ける。そして、２つのケーブル６４を基板１に接合する。また、ブラケット４を介して放熱部材５にグローブ３を取り付ける。一方、電源部６のねじ部６３ｂに口金７を取り付ける。以上の工程を経ることにより、図１〜図３に示すＬＥＤ電球Ａが得られる。

次に、ＬＥＤ電球Ａの作用について説明する。

本実施形態によれば、ＬＥＤチップ２は、セラミックからなる基板１に実装されている。このため、ＬＥＤチップ２どうしの間隔を縮小しやすい。これにより、複数のＬＥＤチップ２の実装密度を高めることが可能である。したがって、ＬＥＤ電球Ａの高輝度化を図ることができる。また、実装密度を高めることにより、複数のＬＥＤチップ２それぞれが点光源として光っていることが視認されにくくなる。これにより、ＬＥＤ電球Ａは、より均一に発光することができる。

反射層としての白色樹脂層１５は、ＬＥＤチップ２の半導体層２２からの光を好適に反射する。これにより、半導体層２２からの光がサブマウント基板２１に吸収されてしまうことを防止することができる。これにより、ＬＥＤ電球Ａの高輝度化をさらに促進することができる。特に、白色樹脂層１５は、サブマウント基板２１の側面すべてを覆っている。これは、半導体層２２からの光が吸収されることを防止するのに好適である。また、白色樹脂層１５は、配線パターン１２のほとんどを覆っている。Ａｇからなる配線パターン１２は、マイグレーションと称される腐食を受けやすい。白色樹脂層１５は、この配線パターン１２の腐食を防止するのに適している。

ケーブル６４の芯線６４ａは、ハンダ６５によって囲まれており、このハンダ６５によって基板１に固定されている。このため、芯線６４ａには過大な曲げモーメントが作用しにくい。したがって、ケーブル６４が基板１から外れてしまうことを抑制することができる。また、ケーブル６４のうち基板１と電源部６の基板６１とに設けられた部分は、適度に変形可能である。したがって、基板６１が基板１に対して若干動くことがあっても、ケーブル６４の適度な変形により、芯線６４ａと基板１との接合部分に過大な力が作用することを防止することができる。本実施形態とは異なり、基板１に沿って寝かせた状態で芯線６４ａを配線パターン１２に接合すると、ケーブル６４に作用したモーメントによって配線パターン１２が剥がれるおそれが大きい。本実施形態によれば、ケーブル６４にモーメントが作用しても、配線パターン１２を剥がす力は発生しにくい。したがって、配線パターン１２の保護に優れている。

本実施形態によれば、放熱部材５は、軸方向Ｎａにおいて軸方向Ｎａ視形状が部分的に大きく突出するといった部位がない。そのため、押し出し成形を用いて形成した長尺部材５Ａから複数の放熱部材５を容易に製造することができる。押し出し成形を用いた製造は、たとえば金型鋳造による手法と比較して製造コストを低減可能である。したがって、ＬＥＤ電球Ａの製造コストを低減することができる。

金型鋳造を用いる場合、鋳造材料を隅々に行き渡らせる必要があるため、複数のフィン５２の枚数が制限される。これに対し、本実施形態においては、押し出し成形を用いるため、材料の行き渡り不足といった懸念がほとんどない。このため、複数のフィン５２の枚数をより多く設定することが可能であり、放熱部材５の放熱効果を高めるのに適している。また、押し出し加工を用いた場合、金型鋳造を用いた場合よりも放熱部材５の密度を高めることが可能である。これは、放熱部材５の熱伝導率向上に寄与し、放熱部材５の放熱効果を高めるのに有利である。

フィン５２の径方向Ｎｄにおける寸法が軸方向ＮａにおいてＬＥＤチップ２に近いほど大とされていることにより、ＬＥＤチップ２からの熱によってより高温となる部位ほど放熱のための表面積を大きくすることができる。これにより、放熱部材５の放熱効果を合理的に高めることができる。

台座部５３に基板１を取り付けることにより、ＬＥＤチップ２からの熱を放熱部材５へと伝えやすくすることができる。

筒状部５１に電源部６を収容することにより、たとえば軸方向Ｎａにおいて電源部６を配置するためだけの専用の部分は設けられていない。これは、ＬＥＤ電球Ａの小型化、特に軸方向Ｎａ寸法の縮小化に好ましい。

グローブ３の内面３１が粗面とされていることにより、ＬＥＤチップ２からの光を拡散させつつ、外面３２から出射することができる。これにより、個々のＬＥＤチップ２は、ＬＥＤ電球Ａ外からいわゆる点光源として視認されにくくなる。したがって、ＬＥＤ電球Ａを一般的な白熱電球と同様に、あるいはそれ以上にグローブ３全体が光り輝くものとして視認されうるものとすることができる。内面３１に加えて外面３２に対しても粗面処理を施せば、より強い拡散効果が期待できる。

アルミの押し出し加工によって形成した長尺部材５Ａから短尺部材５Ｂおよび放熱部材５を形成することにより、軸方向Ｎａ寸法が異なる放熱部材５や、フィン５２の径方向Ｎｄ視形状が異なる放熱部材５を製造する場合であっても、切断面Ｃｐや切断線Ｃｌの設定を変更することにより容易に対応可能である。

図１６〜図２６は、ＬＥＤ電球Ａの各部の構成が異なる変形例を示している。これらの変形例において、上述した構成と同一の要素については、同一の符号を付しており説明を省略する。

図１６に示す変形例は、基板１の形状と、貫通孔１１、端子パッド１３、および芯線６４ａの配置とが、上述したＬＥＤ電球Ａと異なっている。本変形例においては、基板１は、全体として長矩形状とされている。基板１の四隅には、面取り部１ａが形成されている。透光樹脂２４が形成された領域は、正方形状に発光する発光領域となっている。一方、基板１のうち透光樹脂２４からはずれた領域は、発光しない非発光領域１ｂとなっている。２つの貫通孔１１は、非発光領域１ｂに並んで形成されている。

このような構成によれば、面取り部１ａを設けることにより、発光領域としての透光樹脂２４を拡大化しつつ、基板１が不当に大きくなってしまうことを防止することができる。

図１７および図１８に示す変形例は、クリップ１７および伝熱層１６を備えている。伝熱層１６は、比較的熱伝導率が高い樹脂によって形成されている。伝熱層１６は、透光樹脂２４を囲むように配置されており、それぞれが配線パターン１２に部分的に重なっている。クリップ１７は、一端寄り部分がボルト１８によってブラケット４に固定されている。クリップ１７の他端は、屈曲状とされており、伝熱層１６を介して基板１を押さえつけている。

このような構成によれば、クリップ１７によって基板１をより強固に固定することができる。また、ＬＥＤチップ２からの熱を、配線パターン１２、伝熱層１６、およびクリップ１７を介してブラケット４へと伝えることができる。ブラケット４へと伝えられた熱は、放熱部材５へと好適に伝えられ、放熱される。

図１９は、伝熱層１６をＡｇなどの金属によって形成した例を示している。この場合、伝熱層１６は配線パターン１２からは若干離間している。このような構成によっても、配線パターン１２からの熱が伝熱層１６へと伝わることとなり、ＬＥＤチップ２からの熱を適切に放熱することができる。

図２０は、透光樹脂２４の配置が異なる変形例を示している。本変形例においては、透光樹脂２４は、その四辺が基板１の四辺に対して傾いた姿勢で設けられている。また、伝熱層１６は、基板１の四隅周辺に形成されている。このような変形例においても、ＬＥＤ電球Ａの高輝度化、発光均一化を図ることが可能であり、ＬＥＤチップ２の放熱を促進することができる。

図２１〜図２６は、リフレクタ２５を備える変形例を示している。図２１および図２２に示された変形例においては、リフレクタ２５は略正方形状であり、基板１に取り付けられている。リフレクタ２５には、たとえば白色樹脂からなり、複数の開口２６が形成されている。複数の開口２６は、４×４のマトリクス状に配置されている。各開口２６は略正方形状である。各開口２６は、４つずつのＬＥＤチップ２を囲んでいる。図２２に示すように、開口２６の内面は、互いに対向するもの同士の距離が、基板１の主面１ｃの法線方向において、基板１から遠ざかるほど大となるように傾いている。

このような構成によれば、ＬＥＤチップ２からの光をリフレクタ２５によって反射することにより、ＬＥＤ電球Ａの高輝度化をさらに促進することができる。開口２６に複数のＬＥＤチップ２を収容することにより、リフレクタ２５の隣り合う開口２６どうしの間の部分が、ＬＥＤチップ２の高密度実装化を阻害することを回避できる。

図２３に示された変形例においては、各開口２６が六角形状とされており、リフレクタ２５がハニカム構造と称される構造となっている。各開口２６には、１つずつのＬＥＤチップ２が収容されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップ２から開口２６の内面までの距離を均一化することが可能である。これは、ＬＥＤ電球Ａの高輝度化、発光均一化に好ましい。また、複数のＬＥＤチップ２の高密度実装化にも寄与する。

図２４に示された変形例において、各開口２６が正方形状とされている。中央にある開口２６は、１つのＬＥＤを収容している。中央の開口２６を囲む８個の開口２６は、相対的に小であり、それぞれが１つのＬＥＤチップ２を収容している。また、最も外側に配置された１２個の開口２６は、相対的に大であり、それぞれが４つずつのＬＥＤチップ２を収容している。そして、複数のＬＥＤチップ２の実装密度は、基板１の中央から周縁に向かうほど密となっている。

このような構成によれば、基板１の中央寄り部分は、発熱源であるＬＥＤチップ２の密度が小であり、発熱が相対的に小である。一方、基板１の周縁寄り部分は、ＬＥＤチップ２の密度が大であり、発熱が相対的に大である。この周縁寄り部分からは、クリップ１７を介して熱を逃がしやすい。したがって、基板１のいずれかの部分が、局所的に高熱となることを防止することができる。

図２５に示された変形例においては、リフレクタ２５がハニカム構造とされている。中央の開口２６には、１つのＬＥＤチップ２が収容されている。中央の開口２６を囲む６個の開口２６には、２つずつのＬＥＤチップ２が収容されている。最も外側に配置された１２個の開口２６には、３つずつのＬＥＤチップ２が収容されている。このような構成によっても、基板１のいずれかの部分が、局所的に高熱となることを防止することができる。

図２６に示された変形例においては、複数の開口２６が同心円状の円形または円環状とされている。中央の開口２６は、円形であり、１つのＬＥＤチップ２を収容している。中央の開口２６を囲む開口２６は、円環状であり、１２個のＬＥＤチップ２を収容している。最も外側に配置された開口２６は、円環状であり、中央の開口２６に隣接する開口２６よりも高密度に配置された複数のＬＥＤチップ２を収容している。このような構成によっても、基板１のいずれかの部分が、局所的に高熱となることを防止することができる。

本発明に係るＬＥＤ電球は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤ電球の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ ＬＥＤ電球
Ｃｐ 切断面
Ｃｌ 切断線
Ｎａ 軸方向
Ｎｄ 径方向
１ 基板
１ａ 面取り部
１ｂ 非発光領域
１ｃ 主面
１０ ガラス層
１１ 貫通孔
１２ 配線パターン
１３ 端子パッド
１４ スルーホール金属層
１５ 白色樹脂層（反射層）
１６ 伝熱層
１７ クリップ
１８ ボルト
２ ＬＥＤチップ
２１ サブマウント基板
２２ 半導体層
２３ ワイヤ
２４ 透光樹脂
２５ リフレクタ
２６ 開口
３ グローブ
３１ 内面
３２ 外面
４ ブラケット
４１ 縁部
４２ 台座部
４３ 貫通孔
４４ 接着剤
５ 放熱部材
５１ 筒状部
５２ フィン
５３ 台座部
５Ａ 長尺部材
５１Ａ 筒状部
５２Ａ フィン
５Ｂ 短尺部材
５１Ｂ 筒状部
５２Ｂ フィン
６ 電源部
６１ 基板
６２ 電子部品
６３ ケース
６３ａ 筒状部
６３ｂ ねじ部
６３ｃ 突起
６４ ケーブル
６４ａ 芯線
６４ｂ 被覆
６５ ハンダ
７ 口金

Claims (22)

1. 主面を有し、かつセラミックからなる基板と、
   上記基板の上記主面に実装された複数のＬＥＤチップと、
   上記基板を支持し、かつ上記ＬＥＤチップからの熱が上記基板を介して伝えられる放熱部材と、
   上記複数のＬＥＤチップを覆い、かつ上記複数のＬＥＤチップからの光を透過させるグローブと、
   上記放熱部材に対して上記グローブとは反対側に取り付けられている口金と、を備え、
   上記基板には、上記複数のＬＥＤチップに導通する配線パターンが形成されており、
   上記複数のＬＥＤチップを覆い、かつ上記複数のＬＥＤチップからの光を透過するとともに、上記複数のＬＥＤチップからの光によって励起されることにより、上記複数のＬＥＤチップからの光とは波長が異なる光を発する蛍光材料を含んでいる透光樹脂を備え、
   上記基板に対して上記主面の法線方向とは反対向きに押圧する弾性力を付与することによって、上記基板を固定するクリップを備え、
   上記基板の上記主面には、上記クリップと接する伝熱層が形成されており、
   上記伝熱層は、金属からなり、かつ上記配線パターンとは離間しているとともに、前記透光樹脂を囲むように配置されていることを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 上記配線パターンの少なくとも一部を覆う反射層を備える、請求項１に記載のＬＥＤ電球。
3. 上記反射層は、白色である、請求項２に記載のＬＥＤ電球。
4. 上記ＬＥＤチップは、Ｓｉからなるサブマウント基板、およびこのサブマウンド基板に実装された半導体層を有しているとともに、上記サブマウント基板が上記基板側に位置するように上記基板の上記主面に実装されており、
   上記反射層は、上記主面の法線方向に対して直角である方向を向く上記サブマウント基板の側面の少なくとも一部を覆い、かつ上記サブマウント基板よりも反射率が高い材質からなる、請求項２または３に記載のＬＥＤ電球。
5. 上記反射層は、上記サブマウント基板の上記側面のすべてを覆っている、請求項４に記載のＬＥＤ電球。
6. 上記反射層は、上記半導体層をすべて露出させている、請求項４または５に記載のＬＥＤ電球。
7. 上記サブマウント基板には、上記半導体層に過大な逆電圧が印加されることを回避するためのツェナーダイオードが作りこまれている、請求項４ないし６のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
8. 上記基板に取り付けられており、各々が１以上の上記ＬＥＤチップを囲む内面を有する複数の開口が形成されたリフレクタを備えている、請求項１ないし７のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
9. 上記内面は、上記主面の法線方向において上記主面から離れるほど上記主面の面内方向において上記ＬＥＤチップから離れるように傾斜している、請求項８に記載のＬＥＤ電球。
10. 上記複数の開口は、複数の上記ＬＥＤチップを収容するものを含む、請求項８または９に記載のＬＥＤ電球。
11. 上記複数の開口は、すべてが複数の上記ＬＥＤチップを収容している、請求項８または９に記載のＬＥＤ電球。
12. 上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、矩形状である、請求項８ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
13. 上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、六角形状である、請求項８ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
14. 上記複数の開口は、上記主面の法線方向視において、同心円状の円環状である、請求項８ないし１１のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
15. 上記複数のＬＥＤチップの実装密度は、上記基板の中央から周縁に向かうほど密となっている、請求項１ないし１４のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
16. 上記放熱部材は、上記主面の法線方向を軸方向とする筒状部を有しており、
    上記筒状部に収容されており、かつ上記複数のＬＥＤチップに電力を供給する電源部を備えており、
    上記基板には、２つの貫通孔が形成されており、
    上記電源部は、上記貫通孔を上記主面とは反対側から挿通された芯線を有する２つのケーブルを備えている、請求項１ないし１５のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
17. 上記基板には、上記各貫通孔を各別に囲む２つの端子パッドを含む配線パターンが形成されており、
    上記芯線のうち上記基板から上記主面側に突出した部分は、上記端子パッドに対してハンダによって接合されている、請求項１６に記載のＬＥＤ電球。
18. 上記放熱部材は、上記主面の法線方向と一致する軸方向と直角である面における断面形状が一様である筒状部、および、それぞれが上記筒状部から外方に延びているとともに上記軸方向に延びており、かつ上記軸方向視における位置が同一である部分の板厚が一定である複数のフィンを有する、請求項１ないし１７のいずれかに記載のＬＥＤ電球。
19. 上記筒状部は、円筒形状である、請求項１８に記載のＬＥＤ電球。
20. 上記複数のフィンは、上記筒状部の中心軸を中心として放射状に配置されている、請求項１８または１９に記載のＬＥＤ電球。
21. 上記各フィンの上記軸方向に対する径方向における寸法が、上記ＬＥＤチップに近いほど大である、請求項２０に記載のＬＥＤ電球。
22. 上記放熱部材は、アルミからなる、請求項１ないし２１のいずれかに記載のＬＥＤ電球。

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