JP5999498B2 - Ledおよび照明装置 - Google Patents
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Description
このLEDランプは、一般的に、実装基板に多数のLEDを実装し、口金を一端に備えるケースの他端に前記実装基板が装着され、LEDを発光(点灯)させるための回路ユニットがケースの内部に収納されてなる構成を有している(特許文献1)。
このようなことから、従来のLEDランプでは、発光時に、LEDや電子部品が温度上昇するのを抑制したり、回路ユニットの電子部品からの熱がケース内に蓄積するのを抑制したりするために、ケースを大型化すると共に放熱特性の良い材料で構成して、ケースにヒートシンク機能を持たせている(特許文献1)。
そこで、ケースの熱が回路側へと伝わらないように、回路ユニットを収納するための回路用の筐体をさらにケース内に設けたランプが提案されている(特許文献2)。
本発明は、簡単な構造で、回路への熱負荷を低減することができるランプと照明装置を提供することを目的とする。
<第1の実施形態>
1.全体構成
図1は、第1の実施形態に係るLEDランプを示す一部破断斜視図である。図2は、第1の実施形態に係るLEDランプを示す断面図である。図3は、第1の実施形態に係るLEDランプにおけるグローブ、基台、ケースの接合部分の拡大図である。
LEDランプ1は、光源としてのLEDを複数有するLEDモジュール10と、LEDモジュール10が搭載された基台20と、LEDモジュール10を覆うグローブ30と、LEDモジュール10を点灯させるための回路ユニット40と、回路ユニット40を覆うケース50と、回路ユニット40と電気的に接続された口金60と、LEDモジュール10の主出射光を散乱させるための光散乱部材70とを備える。
2.各部構成
(1)LEDモジュール
LEDモジュール10は、図3に示すように、実装基板11と、実装基板11に実装された複数のLED12と、それらLED12を被覆するように実装基板11上に設けられた封止体13とを備える。
実装基板11の裏面(口金60側であり、図2における下方である。)には、回路ユニット40に接続されたリード線と前記パターンとを接続するためコネクタ14が設けられている(図2参照)。なお、コネクタ14は、実装基板11の裏面の略中央に設けられている。
径の大きい円環では、16組のLED群が実装基板11の周方向に沿って等間隔を空けて並べられている。径の小さい円環では、8組のLED群が実装基板11の周方向に沿って等間隔を空けて並べられている。
封止体13は、主として透光性材料からなるが、LED12から発せられた光の波長を所定の波長へと変換する必要がある場合には、前記透光性材料に光の波長を変換する波長変換材料が混入される。
本実施形態では、青色光を出射するLED12と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子が混入された透光性材料で形成された封止体13とが採用されており、LED12から出射された青色光の一部が封止体13によって黄色光に波長変換され、未変換の青色光と変換後の黄色光との混色により生成される白色光がLEDモジュール10から出射される。
(2)基台
基台20は、LEDモジュール10を載置するための部材であって、特に図2に示すように、例えば、円板状をしている。基台20は、実装基板11のコネクタ14に対応して貫通孔21を有する。LEDモジュール10は基台20の表面に密着状態で装着されている。つまり、基台20の表面と実装基板11の裏面とが接触している。具体的には、基台20とLEDモジュール10とは導伝性の優れた接着剤により固着されている。
基台20の外周面は、その下部側が全周に亘って外方へ突出している(突出部でもある。)。つまり、基台20は、小径部23と大径部(突出部である。)22とを有する。
接着剤24は、発光時(点灯時)にLEDモジュール10に発生した熱を基台20からグローブ30へと伝熱させるために、高熱伝導の材料が利用されている。具体的には、金属フィラー等の高熱伝導の材料が樹脂材料に混入された材料である。
基台20は、例えば金属材料からなり、金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、またはそれらの内の2以上からなる合金、またはCuとAgとの合金などが考えられる。このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、LEDモジュール10で発生した熱をグローブ30に効率良く伝導させることができる。
(3)グローブ
グローブ30は、LEDモジュール10を内包する透光性の筐体である。本実施形態では、白熱電球の形状であるA型のガラスバルブを模すようにガラスバルブの一部と同じ形状をしている。グローブ30は、半球状部32と半球状部32の下端から下方に張り出す鍔部33とを有している。
グローブ30は、透光性の材料により構成されている。透光性の材料としては、例えば、ガラス材料を利用することができる。
グローブ30の形状は、本実施形態のように、LEDモジュール10からの光が均等に拡散するような配光曲線と略相似する外形形状の略球形状に形成されていることが好ましい。
(4)回路ユニット
回路ユニット40は、LED12を発光(点灯)させるためのものである。回路ユニット40は、回路基板41と、当該回路基板41に実装された各種の電子部品42,43とを有している。なお、回路ユニット40は、複数の電子部品により構成されているが、図2では一部の電子部品にのみ符号を付している。
ここでは、回路基板41が、上記溝に配された接着剤により固着(固定)されているが、他の方法で固着(固定)されてもよい。他の方法としては、例えば、ネジ止め、係合構造のほか、接着を含めたこれらの組み合わせたものがある。
回路ユニット40と口金60とは、電気配線44,45によって電気的に接続されている。電気配線44は、後述の口金60のシェル部61と接続されている。電気配線45は、口金60のアイレット部63と接続されている。
(5)ケース
ケース50は、グローブ30と組み合わされ、外囲器を構成する。ケース50は、グローブ30に装着された状態で、白熱電球のガラスバルブと同じような形状になるように、構成されている。具体的には、グローブ30側から口金60側へ移るに従って径が細くなる(縮径する)円筒形状をしている。
グローブ30とケース50との位置決めは、グローブ30の半球状部32と鍔部33との間に形成されている段部に、ケース50の上端面が当接することで行われる。
なお、ネジ部分55には回路ユニット40の電気配線44を固定するための固定溝がランプ軸Aと平行な方向に形成されている。
(6)口金
口金60は、LEDランプ1が照明器具に取り付けられ点灯される際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材である。口金60の種類は、特に限定されるものではないが、本実施形態ではエジソンタイプであるE26口金が使用されている。
(7)光散乱部材
光散乱部材70は、LEDモジュール10から出射された光を拡散するための部材である。図2および図3に示すように、本実施形態の光散乱部材70は、略円筒状をしている。光散乱部材70は、その外周面であって下端側部分の外径が下方から上方へ向けて漸次拡径しており、その拡径した下端側部分の外周面が光散乱部材70の反射面71となっている。一方、外周面であって上端側部分の外径は均一である。また、光散乱部材70の内径も上下方向全体に亘って均一である。なお、下方側からランプ軸Aに沿って上方側を見た場合に、反射面71は環形状である。
光散乱部材70は、実装基板11上に2重の円環状に配されたLED群の内、内側の円環状に配されたLED群が内周面に囲まれた領域に位置するように配置されている。
光散乱部材70は、透光性光散乱粒子が分散混入された透光性材料からなり、LEDモジュール10から発せられた光の一部が反射面71で後方へと反射し、一部が光散乱部材70を通過して前方へと出射する。
3.放熱経路
実施形態に係るLEDランプ1は、発光時の熱を複数経路から放出している。ここでの発光時の熱には、LED12から発生した熱と、回路ユニット40から発生した熱とがある。
(1)LEDで発生した熱
本実施形態に係るLEDランプ1では、基台20とグローブ30とが熱伝導性の高い接着剤24により結合されている。一方、グローブ30とケース50とが熱伝導性の低い接着剤54により結合されている。つまり、基台20からグローブ30へと伝わる熱量が、基台20からケース50に伝わる熱量よりも多くなっている。
一方、グローブ30に伝わった熱の一部は、ケース50へと伝わり、ケース50から大気へと放出されたり、口金60から照明器具側のソケットへと伝わったりする。このとき、ケース50へ伝わる熱量は、従来の基台から直接ケースに伝わる熱量に比べて少ないため、ケース50の温度が過度(回路ユニットの回路が熱破壊するような温度である。)に上昇することもない。
(2)回路ユニットに発生した熱
回路ユニット40から発生した熱は、伝熱、対流、輻射によりケース50に伝わる。ケース50に伝わった熱のほとんどが、ケース50から大気へと放出されたり、口金60から照明器具側のソケットへと伝わったりする。このため、ケース50に蓄熱する熱量を少なくでき、ケース50の温度が過度(回路が熱破壊するような温度である。)に上昇することはない。なお、回路ユニットからケースへの放熱性を向上させるために、高熱伝導性樹脂をケース内に充填しても良い。
<第2の実施形態>
第1の実施形態では、グローブ30の開口側端部31の外周面にケース50の上端部51の内周面が接着剤54を介して接合されていた。
図4は、第2の実施形態に係るLEDランプを示す断面図である。図5は、第2の実施形態に係るLEDランプにおけるグローブ、基台、ケースの接合部分の拡大図である。
LEDランプ100は、LEDモジュール10、基台110、グローブ120、回路ユニット130、ケース140、口金60、光散乱部材70を備える。ここで、第1の実施形態と同じ符号を用いた部材は、第1の実施形態と同じ構成を有し、第2の実施形態と同じ符号を用いた部材は、第2の実施形態と同じ構成を有している。
回路ユニット130は、回路構成は第1の実施形態と同じであるが、回路基板131の姿勢が第1の実施形態と異なる。
回路基板131は、裏面(口金60に近い側の面)に複数の電子部品132,133が実装されている。回路ユニット130とLEDモジュール10とは、ターミナル134付きの電気配線135により電気的に接続される。
ケース140は、その外観形状は第1の実施形態のケース50と同じである。ケース140の上端部141は、グローブ120に結合されるグローブ結合部となっている。ケース140の下部142は、口金60が装着される口金装着部となっている。ケース140の上端部141と下部142との間は、上端部141から離れるに従って縮径する縮径部143となっている。なお、上端部141、下部142および縮径部143は、第1の実施形態における上端部51、下部52および縮径部53と同じ構成である。
ケース140の上端部141の内側には、図5に示すように、円筒状の筒部材150が配されている。筒部材150は、ケース140の上端部141に沿うように設けられている。ここでは、筒部材150は、ケース140に圧入された状態でケース140に装着されている。筒部材150は、基台110よりも熱伝導性の悪い材料で構成されている。なお、筒部材は、接着剤によりケースに固着されても良いし、係止方法、螺着方法等の他の方法でケースに装着されても良い。
この溝にグローブ120の鍔部122が挿入され、接着剤160により、グローブ120、基台110および筒部材150が接合されている。ここでの接着剤160は、基台110とケース140との間に筒部材150が設けられて基台110からケース140への熱伝導が抑制されるため、熱伝導性の良いものが利用されている。
これにより、LEDモジュール10に発生した熱は、基台110からケース140に伝わり難く、基台110、グローブ120へと伝わり、グローブ120内を拡散して放熱され、回路ユニット130への熱負荷の増大を防止できる。
<第3の実施形態>
第1および第2の実施形態では、LEDモジュールからの熱が基台に伝わり、基台から回路ユニットへと熱輻射するのを防止する防止手段が設けられていなかった。第3の実施形態では、防止手段を備えるLEDランプ200について説明する。
LEDランプ200は、LEDモジュール10、基台210、グローブ220、回路ユニット130、ケース230、口金60、遮熱板260を備える。ここで、第1の実施形態と同じ符号を用いた部材は、第1の実施形態と同じ構成を有している。
なお、基台210の表面にはLEDモジュール10が実装されている。また、基台210とグローブ220との接合については後述する。
グローブ220は、樹脂材料から構成されて、3つのグローブ部材223,224,225からなる。各グローブ部材223,224,225は、グローブ部材を構成している主な樹脂材料と同じ樹脂材料(接着剤)により接合されている。
各グローブ部材223,224,225は、樹脂材料内に、透光性光散乱粒子が分散混入されている。透光性光散乱粒子の混入量は、各グローブ部材223,224,225によって異なる。
つまり、グローブ部材225、グローブ部材224、グローブ部材223の順で、透光性光散乱粒子の混入量が多くなる。これにより、LEDモジュール10から発せられた光が拡散される。このため、LEDランプ200から前方、側方、後方へと広い範囲で光が出射されることとなる。
また、回路ユニット130と口金60との接続、回路ユニット130とLEDモジュール10との接続は、第2の実施形態と同じである。回路ユニット130のケース230への装着方法とは後述するが、第2の実施形態と同様である。
ケース230は、第2の実施形態のケース140と同様に、回路ユニット130用の固定手段を有する。固定手段は、係止構造を採用した係止部234からなる。係止部234は、周方向に等間隔をおいて形成されている。係止部234は、支持部分235と係合部分236とを有する。
ケース230の上端部231の内側に、図7に示すように、基台210を下側から支持する支持部250を備える。支持部250は、ケース230の内周面から基台210の下方まで、ケース230の中心軸方向へと突出する突出部分251により構成されている。これにより、基台210とケース230との位置決めを容易に行うことができる。
ケース230は、グローブ220の鍔部222の外周に接合されている。具体的には、ケース230の上端部231にグローブ220の鍔部222が挿入され、ケース230よりも熱伝導性に劣る接着剤262により固着されている。
なお、ケース230を熱伝導性の悪い材料で構成すると、基台210からケース230へと伝導する熱量をさらに少なくでき、回路ユニット130への熱負荷を削減することができる。
<第4の実施形態>
第1から第3の実施形態では、LEDモジュールがグローブの開口側端部に近い位置に配されていたが、LEDモジュールの配置位置はグローブの開口側端に近い位置でなくても良い。
図8は、第4の実施形態に係るLEDランプの斜視図であり、図9は、LEDランプの正面の一部断面図である。
1.全体構成
LEDランプ301は、図8および図9に示すように、光源であるLED303を備えるLEDモジュール305をグローブ307内に有している。グローブ307の開口側の端部にはケース309が取着されている。ケース309は筒状をしている。ケース309の一端(図8における下側である。)には口金311が取着されている。また、ケース309の他端側の開口はベース部材(本発明の「基台」に相当する。)313により塞がれている。ケース309の内部には回路ユニット315が格納されている。ベース部材313には、グローブ307内へと延伸してその先端にLEDモジュール305が設けられた延伸部材317が取着されている。
2.各部構成
(1)LEDモジュール
LEDモジュール305は、実装基板321と、実装基板321の表面(上面でもあり、口金311と反対側である。)に実装された複数のLED303とを備える。なお、本実施形態では、LED12はLED素子であり、LEDモジュール305は、上記実装基板321、LED303以外に、LED303を被覆する封止体323を備える。
封止体323は、主に、透光性材料からなる。封止体323は、LED303への空気・水分の侵入を防止する機能を有する。ここでは、複数のLED303が直線状に配されている列単位で、当該列を構成するLED303を被覆している。
透光性材料としては例えばシリコーン樹脂を利用することができる。また、波長変換機能を持たせる場合には、変換材料としては例えば蛍光体粒子を利用することができる。
実装基板321は、一端が回路ユニット315と電気的に接続された後述のリード線349,351が配線パターンと接続する部分またはその周辺に貫通孔を有している。これにより、当該貫通孔を通ったリード線349,351の他端が半田324等により配線パターンの接続部分と接続される。
(2)グローブ
グローブ307は、白熱電球のバルブ(ガラスバルブとも言う。)と同じような形状をしている。グローブ307は、ここでは、一般白熱電球(フィラメントを有する電球)と似た形状をした、いわゆるAタイプである。
グローブ307は、透光性材料により構成される。透光性材料としては、ガラス材料や樹脂材料等がある。ここでは、グローブ307は例えばガラス材料により構成されている。
(3)ケース
ケース309は、白熱電球のバルブの口金側に近い部分と同じような形状をしている。第4の実施形態では、ケース309は、その中心軸方向におけるグローブ側の略半分に大径部309aを、口金側の略半分に小径部309bをそれぞれ有し、大径部309aと小径部309bとの間には段差部309cが生じている。
ケース309の小径部309bには口金311が被着している。第4の実施形態では、口金311は、後述するが、エジソンタイプである。このため、小径部309bの外周が雄ネジとなっており、口金311内にねじ込まれている。これにより、口金311とケース309とが結合される。
ケース309は、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)により構成されている。なお、樹脂材料に例えばガラス繊維等を混入させて、ケース309の熱伝導性を調整しても良い。
ケース309は、内部に収納する回路ユニット315が点灯時に発生する熱を外部に放出する機能を有する。放熱は、ケース309から外気への熱伝導、外気により対流、輻射により行われる。
(4)口金
口金311は、LEDランプ301が照明器具に取着されて点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるためのものである。
シェル部327はリード線333を介して、アイレット部331はリード線335を介して、それぞれ回路ユニット315と接続されている。なお、リード線333は、ケース309の小径部309bの内側から下端の開口を経由して外側へと引き出されてケース309の溝に嵌められた状態で、シェル部327に覆われている。これにより、ケース309の外周とシェル部327の内周とにリード線333が挟まれ、リード線333と口金311とが電気的に接続される。
(5)ベース部材
ベース部材313は、グローブ307の開口側端部307cに挿入される。ベース部材313は、グローブ307の内部に挿入されるため、グローブ307の開口側端部307cの内面に対応した外面(周面)を有する。ここでは、グローブ307の内周面とベース部材313の外周面とが対応しており、開口側端部307cの内周面の横断面形状が円形状をしているため、ベース部材313も横断面形状が円形状をした円盤状をしている。
ベース部材313は、グローブ307の開口を塞ぐ機能を有する他、点灯時にLED303に生じた熱であって、延伸部材317から伝導してきた熱を、グローブ307に伝える機能を有する。
(6)回路ユニット
回路ユニット315は、口金311を介して受電した電力を、LEDモジュール305のLED303用の電力に変換してLEDモジュール305(LED303)に供給する。回路ユニット315は、回路基板341と、当該回路基板341に実装された各種の電子部品343,345とから構成されている。
係止部347は、周方向に間隔(例えば、等間隔である。)をおいて複数個(例えば4個である。)形成されている。係止部347は、段差部309cに近づくに従ってケース309の中心軸側に張り出す形状をし、係止部347と段差部309cとの距離は、回路基板341の厚みに相当する。
回路ユニット315は、口金311を介して受電した商業電力(交流)を整流する整流回路と、整流された直流電力を平滑化する平滑回路とを備える。平滑された直流電力は、必要があれば、昇圧・降圧回路等により、LED303への印加電圧である所定の電圧へと変換される。
(7)延伸部材
延伸部材317は、LEDモジュール305をグローブ307の中央位置で支持する。延伸部材317は、棒状をし、上端部はLEDモジュール305に結合され、下端部はベース部材313に取着されている。つまり、延伸部材317は、ベース部材313からグローブ307の内部へと延伸する状態でベース部材313に設けられている。
延伸部材317は、ベース部材313とでLEDモジュール305を支持する機能を有する。発光時にLED303に発生する熱をベース部材313に伝える機能を有する。この伝熱機能は、熱伝導性の高い材料を用いることで実施できる。
つまり、延伸部材317の中間領域は、断面が円形状をした円柱部317bとなっている。延伸部材317の上側領域は、矩形状の実装基板321の短手方向に偏平な(短手方向の寸法が小さい)形状をした偏平部317cとなっている。延伸部材317の下側領域は、ベース部材313に近づくに従って拡径する裁頭円錐状をした円錐台部317dとなっている。これにより、LED303から後方へと発せられた光であって延伸部材317の下端部に達した光は外側へと反射され易くなる。
なお、延伸部材317は、回路ユニット315とLEDモジュール305とを電気的に接続するリード線349,351を挿通させるための貫通孔353,355が形成され、また、ベース部材313にもリード線349,351を挿通させるための貫通孔357,359が形成されている。
<変形例>
以上、本発明の構成を、第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態およびそれら変形例に限られない。例えば、第1〜第4の実施形態およびそれらの変形例に係るLEDランプの部分的な構成、および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなるLEDランプであっても良い。
1.ケースとグローブとの接合方法
実施形態では、グローブの内周面に基台が、グローブの外周面にケースがそれぞれ装着されていたが、基台からグローブへの伝熱量が基台からケースへの伝熱量よりも多くなる状態であれば他の接合方法でも良い。他の接合方法として、グローブの内周面に基台とケースとを接合させる場合を変形例として説明する。
変形例に係るLEDランプ401は、第4の実施形態に係るLEDランプ301に似た構成をしている。
LEDランプ401は、光源であるLED303(図9の拡大図参照)を備えるLEDモジュール305をグローブ403内に有している。グローブ403の開口側端部411にはベース部材405が取着されている。ケース407は筒状をし、その他端がグローブ403と、一端が口金311とそれぞれ取着されている。ケース407の内部には回路ユニット315が格納されている。ベース部材405には、グローブ403内へと延伸してその先端にLEDモジュール305が取着されている延伸部材317が取着されている。
変形例に係るLEDランプ401は、グローブ403の開口側端部411の下端よりもグローブ403の頂部側に円板状のベース部材405が装着されている。また、ベース部材405の下方には、当該ベース部材405と間隔をおいてケース407が装着されている。
ケース407のグローブ403への装着は、ケース407のグローブ403側の端部409がグローブ403の開口側端部411に挿入された状態で取着されている。具体的には、ケース407の端部409の外周面がグローブ403の開口側端部411の内周面に接着剤により固着されている。この接着剤は、ケース407の熱伝導率と同等(ケースの熱伝導率に対して0.9倍から1.1倍である。)以下の熱伝導率を有することが好ましい。
なお、グローブ403の開口側端部411における端側の外周面と、ケース407の端部409における端側の外周面との外径が等しく面一状になっている。
2.基台とグローブとの接合
第1の実施形態等では、グローブ30の開口側端部31には基台20からの熱伝導性を向上させるための特別な処理はなされていなかったが、熱伝導性を向上させる処理がなされていても良い。
さらに、熱伝導性を向上させるために、グローブの内面に基台やLEDモジュール側に突出する突出部を設け、この突出部が基台やLEDモジュールの上面に接触するようにしても良い(つまり、接触面積を増加させるような構造としても良い。)。なお、基台の上面と接触するようにするには、基台上に装着されるLEDモジュールの大きさを小さくしたり、LEDモジュールにおける基台とグローブとの当接予定部位に対応した切り欠き等を形成したりすることで実施できる。当接部を設けた場合、LEDモジュールを抑える機能(取着機能)も有することとなる。
3.基台(LEDモジュール)とケースとの接合
第3の実施形態では、基台とケースとが接触している構造について説明したが、第3の実施形態では、回路ユニットを構成する電子部品への熱負荷を考慮して遮熱板を有していた。
つまり、LEDモジュールに発生した熱のうち、グローブに伝わる熱量とケースに伝わる熱量とを略同じにしても良い。具体的には、基台とケースとの接触面積と基台とグローブとの接触面積とを同じにしたり、LEDモジュールとケースとの接触面積と、基台(および/またはLEDモジュール)とグローブとの接触面積とを同じにしたり、基台とLEDモジュールの両方とケースとの合計の接触面積と、基台とグローブとの接触面積とを同じにしたりすることで実施できる。
4.熱設計
実施形態等では、グローブをガラス材料により、基台を金属材料により、ケースを樹脂材料により、それぞれ構成している。つまり、基台の熱伝導をケースの熱伝導よりも高くしている。これにより、基台の熱をケース側に伝わるのを抑制し、グローブ側に伝わるのを促進している。
例えば、グローブとケースとを同じ材料で構成し、基台とグローブの接合を熱伝導率の高い接着剤で行い、ケースとグローブとの接合を熱伝導率の低い接着剤で行っても良い。また、グローブを熱伝導率の高い材料で構成し、ケースを熱伝導率の低い材料で構成しても良い。
5.LEDモジュール
(1)発光素子
実施形態等では、半導体発光素子はLEDであったが、例えば、LD(レーザダイオード)であっても良く、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であっても良い。
(2)実装基板
第1から第3の実施形態での実装基板は平面視において円状をし、第4の実施形態では平面視において矩形状をしている。
また、基板の個数も1個の限定するものでなく、2以上の複数個であっても良い。さらに、第4の実施形態では、実装基板の表面にLED303を実装していたが、裏面にもLEDを実装するようにしても良い。
(3)封止体
第1から第3の実施形態では、2つのLED12を1組のLED群とし、1つの封止体13でLED群を被覆していたが、1個のLEDに対して1つの封止体で被覆しても良いし、3以上の一定個数のLEDに対して1つの封止体で被覆しても良い。さらに、LED群を不定個数のLEDで構成しても良い。
(4)LEDの配置
第1の実施形態では、LED(群)が円環状に配置されているが、例えば三角形、四角形、五角形など多角形の環状に配されて良いし、例えば楕円や多角形の環状に実装されていても良い。
また、LEDは、実装基板(後述の基台にLEDが直接実装される場合は、実装基板が基台に相当する。)の中央部分に外周周辺部分よりも低密度な状態で実装されていても良い。これにより、基台の中央部が高温になるのを防止することができる。さらに、実装基板における周辺部分に実装されるLED数が増加すれば(LEDの実装ピッチが狭くなれば)、グローブの頂部(開口側と反対側である。)における光の拡散を促すことができる。なお、実装基板の中央を厚肉にすることで、中央部の温度上昇を防ぐことができる。
(5)その他
LEDモジュール10は、青色光を出射するLED12と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子とを利用することで白色光を出射するようにしていたが、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色(赤色、緑色、青色)に発光(波長変換)する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。
6.基台
第1の実施形態では、基台20は、円板状をしていたが、例えば、主面が凹または凸状をした円盤状にあっても良く、LEDモジュール10を装着する部分が、突出し且つ突出部分が平坦状であっても良いし、凹入し且つ凹入部分が平坦状であっても良い。
なお、密着性を確保した装着とは、発光時(点灯時)のLEDモジュールの熱が基台に効率よく伝導され、LEDモジュール(実装基板)の温度が基台の温度よりも低くなるように、LEDモジュールと基台とを装着することをいう。
図11は、基台にLEDを直接実装する変形例を示す要部拡大図である。
本変形例に係るLEDランプ451は、基台453がグローブ30の開口を塞ぐようにグローブ30の開口側端部31(鍔部33)に装着され、そのグローブ30の鍔部33にケース50の上端部51が装着されている。
基台453の略中央には貫通孔455が設けられており、この貫通孔455を利用して、基台453の裏側から表側へと引き出された電気配線457が基台453上のパターンに半田459で固定されることで、パターンと回路ユニット40とが電気的に接続される。なお、基台453には、第1の実施形態と同様に、光拡散部材70が装着されている。
7.グローブ
(1)形状
実施形態では、グローブは、白熱電球のガラスバルブに似た形状、或いは、ガラスバルブの一部の形状を有していたが、他の形状であっても良い。
さらに、LEDランプが装着される照明器具に対応するような形状、例えば、反射鏡付きの照明器具では、反射鏡の開口に近づくに従って拡径するような形状(フラスコ状)であっても良い。
(2)材料
グローブを構成する材料は、透光性の材料により構成されていれば良く、ガラス材料以外に、例えば、樹脂材料(ポリエチレン(PE:熱伝導率が約0.4(W/m・K))、エポキシ樹脂(ビスフェノールA:熱伝導率が約0.2(W/m・K))、シリコーン(Qゴム:熱伝導率が約0.15(W/m・K))、発泡ポリスチレン(Styrofoam:熱伝導率が約0.05(W/m・K)))、セラミック材料等を用いることもできる。グローブの放熱性を考慮すると、ガラスもしくはセラミック、もしくは熱伝導性の高い樹脂が好ましい。
(3)構造
グローブを構成する材料として、実施形態等でガラス材料、樹脂材料、セラミック材料等を例にあげ、これらの材料単体でグローブを構成している。しかしながら、例えば、樹脂材料の中に、金属材料、ガラス材料、セラミック材料等により構成された骨組みを埋設する等の複合構造としても良い。
(4)その他
第1の実施形態では、基台の外周面がグローブの鍔部の内周面に接する状態で、基台とグローブとが接合されていたが、グローブの端部を枝分かれ状(二股状)にして、基台とグローブとの接触面積を増やすようにしても良い。
本変形例に係るLEDランプ471は、基台473がグローブ475の開口を塞ぐようにグローブ475の開口側端部477に装着され、そのグローブ475の開口側端部477にケース50の上端部51が装着されている。
グローブ475の開口側端部477は、同図の拡大図に示すように、第1の実施形態での鍔部31と同様に下方に延出する第1延出部477aと、グローブ475の中心軸に向かって延出する第2延出部477bとを有する。
また、基台473は、その上面中央部に外周側よりも高密度でLEDが実装されており、下面中央部が下方に突出する厚肉部473aとなっている。これにより、基台473の中央部がLEDの発光により高温になり易いが、厚肉部473aのため熱容量が増加し、基台473の放熱特性を向上させることができる。
8.ケース
第1の実施形態等では、ケースは樹脂材料により構成している。熱伝導性を考慮すると、上記7.グローブの欄で説明したようなフィラーを樹脂材料に混入しても良い。また、ケースを他の材料で構成することもできる。他の材料として金属材料やセラミック材料等がある。
9.グローブとケースとの組み合わせ
グローブとケースとの材料に関する組み合わせについて実施形態では説明しなかったが、熱伝導性(放熱性)を考慮すると、以下の組み合わせが好ましい。
さらに、グローブに関しては、上記の7.グローブ(3)構造の欄で説明した金属の骨組みを樹脂材料に埋設した構成とし、ケースに関しては樹脂材料で構成するようにしても良い。
10.光散乱部材
第1の実施形態等では、光散乱部材70とLEDモジュール10との接合を接着剤により行ったが、他の方法で行っても良い。他の方法としては、例えば、ネジ止め、係合構造、接着を含めたこれらの組み合わせたものがある。
11.口金
第1の実施の形態等では,エジソンタイプの口金を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプである。)を利用しても良い。
12.照明装置
実施の形態等では、特に、LEDランプについて説明したが、本発明は、上記LEDランプを利用した照明装置にも適用できる。
本変形例では、第4の実施の形態に係るLEDランプ1を照明器具(ダウンライトタイプである。)に装着する場合について説明する。
照明装置501は、例えば、天井502に装着されて使用される。
照明装置501は、図13に示すように、LEDランプ(例えば、第4の実施形態で説明したLEDランプ301である。)と、LEDランプ301を装着して点灯・消灯をさせる照明器具503とを備える。
器具本体505には、LEDランプ301の口金311が取着(螺着)されるソケット509を備え、このソケット509を介してLEDランプ301に給電される。
このため、白熱電球が装着されていた照明器具にLEDランプ301を装着しても、ランプとしての発光中心の位置が似ているため、被照射面に円環状の影が発生する等の問題が生じ難くなる。
また、照明装置は、天井や壁に接触する状態で照明器具が装着される直付タイプであったが、天井や壁に埋め込まれた状態で照明器具が装着される埋込タイプであっても良いし、照明器具の電気ケーブルにより天井から吊り下げられる吊下タイプ等であっても良い。
10 LEDモジュール
20 基台
30 グローブ
40 回路ユニット
50 ケース
60 口金
Claims (6)
- グローブとケースとからなる外囲器の内部が前記グローブ端部の開口を塞ぐ基台により2分され、2分されたグローブ側の空間に半導体発光素子が、ケースの側の空間に前記半導体発光素子を発光させるための回路ユニットがそれぞれ格納されたランプであって、
前記基台は、円板状をし、側面の少なくとも一部が前記グローブの内周面に接着剤を介して接合され、
前記グローブの端部が前記ケースに接着剤を介して接合され、
前記半導体発光素子は、前記外囲器との間の空間に空気が存在する状態で前記基台の主面と熱的に接続され、
前記基台の前記一部と前記グローブの内周面とが接着剤を介して接触する接触面積が、前記基台と前記ケースとの接触面積よりも広い
ことを特徴とするランプ。 - 前記ケースは、樹脂材料から構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。 - 前記ケースが前記グローブ端部の外面に接合されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のランプ。 - 前記基台と前記グローブとを接合する接着剤の熱伝導率は、前記ケースの熱伝導率よりも高い
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載のランプ。 - 前記基台と前記ケースとの接触面積は、0mm2である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のランプ。 - ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置において、
前記ランプは、請求項1〜5のいずれか1項に記載のランプである
ことを特徴とする照明装置。
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