JP6592974B2 - Light source device - Google Patents
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本発明は、例えばLED素子を利用した電球型の光源装置に関する。 The present invention relates to a light bulb type light source device using, for example, an LED element.
現在、ハロゲン電球の代替手段として、省エネルギー化や長寿命化といった観点から、LED素子を利用した電球型の光源装置(LED電球)が利用されている。
例えば特許文献1には、図5および図6に示すように、全体形状が長細い複数の棒状の発光装置65が連接されなる発光ユニット61によって発光部が構成された電球型の光源装置60が開示されている。発光装置65は、リードフレーム型のパッケージ67に複数の発光素子66が搭載されて構成されている。この光源装置60における発光ユニット61は、一の発光装置における発光素子66が実装された一方のリードフレーム68の外端部と、隣接する他の発光装置における他方のリードフレーム69の外端部とが接続され、隣接する発光装置がV字形状をなすように構成されている。そして、発光ユニット61は一対の電源用リード63,63に対して直列接続されている。
Currently, as an alternative to a halogen bulb, a bulb-type light source device (LED bulb) using an LED element is used from the viewpoint of energy saving and long life.
For example, as shown in FIG. 5 and FIG. 6, Patent Literature 1 discloses a light bulb-type
而して、上記構成の発光ユニット61においては、図6において白抜きの矢印で示すように、発光素子66において発生した熱は、当該発光素子66が実装された一方のリードフレーム68に伝熱される。
しかしながら、発光素子66が実装された一方のリードフレーム68が電源用リード63に接続された発光装置においては、当該電源用リード63を介して外部に放熱(排熱)することができるものの、他の発光装置において生じた熱は効率よく放熱(排熱)することができない。このため、各発光装置60において熱が蓄積されやすく、発光素子66の光出力効率に悪影響を与えてしまう、という構造上の間題があった。従って、上記構成の発光ユニット60においては、発光素子66自体を高出力化させることが困難であった。
Thus, in the
However, in the light-emitting device in which one
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、発光素子において生じた熱を効率よく排熱することができ、高出力化を図ることのできる光源装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above circumstances, and provides a light source device capable of efficiently exhausting heat generated in a light emitting element and achieving high output. Objective.
本発明の光源装置は、互いに分離された2つのリードフレームおよび当該リードフレームの一方に固定された複数の発光素子を備えてなる複数の発光モジュールが接続されて発光部が構成された光源装置において、
隣接する2つの発光モジュールにおける前記複数の発光素子が固定された一方のリードフレーム同士が接続された接続点に、伝熱部材の一端が接続されており、当該伝熱部材の他端が放熱部に熱的に接続されていることを特徴とする。
The light source device of the present invention is a light source device in which a light emitting unit is configured by connecting a plurality of light emitting modules each including two lead frames separated from each other and a plurality of light emitting elements fixed to one of the lead frames. ,
One end of the heat transfer member is connected to a connection point where one lead frame to which the plurality of light emitting elements are fixed in two adjacent light emitting modules is connected, and the other end of the heat transfer member is a heat radiating portion. It is characterized by being thermally connected to.
さらにまた、本発明の光源装置においては、前記複数の発光モジュールが、前記伝熱部材によって支持された構成とされていることが好ましい。 Furthermore, in the light source device of the present invention, it is preferable that the plurality of light emitting modules are supported by the heat transfer member.
本発明の光源装置によれば、複数の発光モジュールの各々において発生した熱を、発光素子が実装された一方のリードフレームに熱的に接続された伝熱部材を介して放熱部に伝熱することができる。このため、各発光モジュールにおいて熱が蓄積されることを回避することができる。従って、各発光モジュールにおける発光素子に対する入力を高くすることができて高出力化を図ることができる。 According to the light source device of the present invention, the heat generated in each of the plurality of light emitting modules is transferred to the heat radiating portion via the heat transfer member thermally connected to one lead frame on which the light emitting element is mounted. be able to. For this reason, it is possible to avoid the accumulation of heat in each light emitting module. Therefore, it is possible to increase the input to the light emitting element in each light emitting module and to achieve high output.
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の光源装置に係るLED電球の一例における構成を示す部分断面図である。図2は、図1における破線で囲まれた円領域を示す拡大図である。
このLED電球10は、既存の一般照明用電球の代替手段となるべく、例えばハロゲン電球などと略同じ外観に形成されている。LED電球10の具体的な構成について説明すると、このLED電球10は、例えば略球状の透光性カバー部材(グローブ)15と、透光性カバー部材15が装着されるソケット部20とを備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the configuration of an example of an LED bulb according to the light source device of the present invention. FIG. 2 is an enlarged view showing a circular region surrounded by a broken line in FIG.
The
透光性カバー部材15を構成する材料としては、例えば、透明なガラスや不透明のスリガラス、透明または乳白色(スリガラス状)のプラスチック材料などを用いることができる。
As a material constituting the
ソケット部20は、内部に電装部配置空間Sを有する放熱部材21と、放熱部材21の一端部に固定された電源支持体27と、放熱部材21の内部において、電源支持体27によって支持されて設けられた電装部(図示せず)とを備えている。電装部は、例えば商用電源を発光素子駆動用の電源に変換する制御用基板(図示せず)を備えている。
The
放熱部材21は、透光性カバー部材15の内部に位置される小径筒状部22と、この小径筒状部22の一端に連続して軸方向に延びる大径筒状部25とを有する。小径筒状部22には、他端側開口端面より軸方向内方側の位置に、小径筒状部22の他端側開口を塞ぐ端壁23が一体に設けられている。そして、小径筒状部22における端壁23の外面より軸方向に突出する突出部分22aと、端壁23とによって囲まれた空間によって、放熱基板保持部24が形成されている。
放熱部材21を構成する材料としては、例えばアルミニウム、銅などの金属材料などを例示することができる。
The
Examples of the material constituting the
電源支持体27は、例えば樹脂材料により構成されており、電装部を支持する機能を有すると共に、電源支持体27の一端部に設けられた口金(給電端子)28と放熱部材21とを電気的に絶縁させる機能を有する。
The
放熱部材21における放熱基板保持部24には、ヒートシンクを構成する放熱基板30が受容されて保持されている。
放熱基板30の一面(図2において上面)には、電気絶縁層31が設けられており、この電気絶縁層31の一面に、例えば銅よりなる給電用のパターン回路32が形成されている。33はレジストである。
パターン回路32には、給電線35の一端部が例えばハンダによって接続されていると共に、一対の電源用リード42a,42bの他端部が例えばハンダによって接続されている。給電線35の他端部は、放熱部材21における端壁23に形成された貫通孔を介して放熱部材21の内部の電装部配置空間Sに導出されて制御用基板に接続されている。
放熱基板30を構成する材料としては、例えばアルミニウム、セラミックスなどを用いることができる。
放熱基板30の厚みは、例えば1mmである。
The heat dissipation
An
One end of the
As a material constituting the
The thickness of the
透光性カバー部材15の内部には、複数の発光モジュール45が接続されて構成された発光部40が一対の電源用リード42a,42bによって支持されて配置されている。
Inside the
発光モジュール45は、図3に示すように、一面に開口するキャビティ(凹部)46aを有する一方向に細長い棒状の樹脂パッケージ46を備えている。キャビティ46aは、平坦な底面を有し、一方向(長手方向)の両側が外方に向かうに従って開口方向に広がるよう傾斜した形状を有する。
樹脂パッケージ46を構成する樹脂材料としては、光透過性を有するものであることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えばナイロンにガラス成分を含有させた耐熱性の高い透明な樹脂材料などを挙げることができる。
As shown in FIG. 3, the
The resin material constituting the
樹脂パッケージ46におけるキャビティ46a内には、互いに分離された2つの板状のリードフレーム47a,47bが、外端部が樹脂パッケージ46の両端の各々から外方に延出されるよう、設けられている。
リードフレーム47a,47bを構成する材料としては、例えば鉄系あるいは銅系の金属材料を用いることができる。
Two plate-
As a material constituting the
キャビティ46a内において一方のリードフレーム47aの一面上には、複数の発光素子50が一方向に並んで実装されている。
この例における発光素子50は、例えば、正負の電極がいずれも素子の表面に位置されたチップ状のLED素子により構成されており、裏面が一方のリードフレーム47aの一面に例えば接着材料によって固定されている。発光素子50としては、例えば445nm〜460nmにピーク波長を有する光を発するLED素子を用いることができる。
A plurality of
The
各々の発光素子50は、ボンディングワイヤ49によって電気的に接続されている。また、両端に位置される発光素子は、それぞれ、ボンディングワイヤ49によって、一方のリードフレーム47aまたは他方のリードフレーム47bに電気的に接続されている。そして、このような構成により、一のキャビティ46a内に収容された一方のリードフレーム47aと他方のリードフレーム47bとは、ボンディングワイヤ49及び発光素子50を介して電気的に接続された状態とされる。
Each
そして、キャビティ46a内には、各々の発光素子50、2つのリードフレーム47a,47bおよびボンディングワイヤ49を封止する封止剤48が充填されている。
封止剤48としては、例えば、光透過性のシリコン樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。封止剤48には、発光素子50から発せられる光を波長変換して出力する蛍光材料(図示せず)が含有されていてもよい。
The
As the sealant 48, for example, a light transmissive silicon resin or epoxy resin can be used. The sealant 48 may contain a fluorescent material (not shown) that converts the wavelength of the light emitted from the
この例における発光部40は、複数の発光モジュール45が連接されてなる発光ユニット41によって構成されている。
この例における発光ユニット41は、図4にも示すように、4つのエレメント41a,41b,41c,41dを有する。各エレメント41a,41b,41c,41dは、互いに同一の構成を有する2つの発光モジュール(以下、便宜上、一のエレメントを構成する2つの発光モジュールをそれぞれ符号「45a」,「45b」を付して示す。)における他方のリードフレーム47bの外端部同士が例えば溶接によって接合されてV字形状をなすよう構成されている。
そして、第1のエレメント41aの他方の発光モジュール45bにおける一方のリードフレーム47aの外端部と、第2のエレメント41bの一方の発光モジュール45aにおける一方のリードフレーム47aの外端部とが、例えば溶接によって接合されている。また、第2のエレメント41bの他方の発光モジュール45bにおける一方のリードフレーム47aの外端部と、第3のエレメント41cの一方の発光モジュール45aにおける一方のリードフレーム47aの外端部とが例えば溶接によって接合されている。第3のエレメント41cと第4のエレメント41dについても同様である。これにより、複数の発光モジュール45がジグザグ状に直列接続されている。
The
The
An outer end portion of one
この発光ユニット41は、透光性カバー部材15の内部において、各発光モジュール45a,45bにおける一方のリードフレーム47aがソケット部20側に位置される状態で、一対の電源用リード42a,42bによって支持されて配置されている。すなわち、第1のエレメント41aの一方の発光モジュール45aにおける一方のリードフレーム47aの他端が一方の電源用リード42aの一端に電気的に接続されており、第4のエレメント41dの他方の発光モジュール45bにおける一方のリードフレーム47aの他端が他方の電源用リード42bの一端に電気的に接続されている。
The
而して、上記のLED電球10においては、発光ユニット41における各発光素子50から発生した熱を、放熱部に伝熱するための伝熱部材43が設けられている。なお、図4においては、便宜上、伝熱部材43に斜線が付してある。ここに、「放熱部」とは、熱伝導性の高い材料で形成された構成部材によって構成されるものである。具体的には、この例における放熱部には、放熱基板30および放熱部材21が含まれる。また、電源用リード42a,42bは、発光ユニット41における各発光素子50から発生した熱を、放熱部に伝熱するための伝熱部材としても機能する。
Thus, in the
伝熱部材43は、エレメント41a,41b,41c,41d同士の接続点、すなわち、隣接する2つの発光モジュールの一方のリードフレーム47a同士が電気的に接続された接続点に一端が接続されている。また、伝熱部材43の他端は、図2に示すように、給電用のパターン回路32に例えばハンダによって接続されている。これにより、伝熱部材43が放熱基板30を介して放熱部材21と熱的に接続された構成とされている。また、伝熱部材43は、発光ユニット41を支持する機能を有し、従って、発光ユニット41は、一対の電源用リード42a,42bおよび伝熱部材43によって適正な姿勢で支持される。
伝熱部材43を構成する材料としては、発光モジュール45におけるリードフレーム47a,47bを構成する材料として例示したものを用いることができ、リードフレーム47a,47bと同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。
One end of the
As the material constituting the
上記の発光モジュール45の一寸法例を示すと、リードフレーム47a,47bを含む全長が16mm、図3における上下方向の寸法が1.2mmである。樹脂パッケージ46におけるキャビティ46aの寸法は、開口部分が10.7mm×0.7mm、深さが0.6mmである。また、発光素子50は、出力が20mW、寸法が0.24mm×0.48mm、厚みが0.09mmである。発光素子50の配置間隔は2mmであり、発光素子50の数は3個である。リードフレーム47a,47bの幅寸法は0.5mmであり、厚みは0.2mmである。
また、発光ユニット41の一構成例を示すと、発光モジュール45の数は8個である。伝熱部材43の材質は銅であって、表面にニッケルめっきが施されている。伝熱部材43の形状は、外径がφ1mmの円柱状である。電源用リード42a,42bの材質は銅であり、線径がφ0.7mmである。
As an example of the dimensions of the
In addition, when one configuration example of the
而して、上記のLED電球10においては、4つのエレメント41a,41b,41c,41dにおける発光素子50が実装された一方のリードフレーム47aの外端部同士が接続されて発光ユニット41が構成されており、各エレメント41a,41b,41c,41dの接続点に伝熱部材43の一端が接続されている。このため、図4において白抜きの矢印で示すように、複数の発光モジュール45a,45bの各々において発生した熱は、一方のリードフレーム47aを介して伝熱部材43に伝熱される。また、第1のエレメント41aにおける一方の発光モジュール45aにおいて発生した熱、および、第4のエレメント41dにおける他方の発光モジュール45bにおいて発生した熱は、電源用リード42a,42bに伝熱される。そして、伝熱部材43および電源用リード42a,42bは、放熱基板30を介して放熱部材21に熱的に接続されていることから、伝熱部材43および電源用リード42a,42bに伝熱された熱は、放熱部材21の外周面から外部に放熱される。従って、上記のLED電球10によれば、各発光素子50において生じた熱を効率よく排熱することができて各発光モジュール45a,45bに蓄積されることを回避することができる。これにより、各発光モジュール45a,45bにおける発光素子50に対する入力を大きくすることができ、LED電球10自体の高出力化を図ることができる。
具体的には、上記のLED電球10によれば、伝熱部材を有さないことの他は上記のLED電球と同一の構成を有するLED電球に比して、発光素子50に対する入力を200%以上大きくすることができる。
Thus, in the
Specifically, according to the
また、伝熱部材43が発光ユニット41の支持機構としても機能するので、発光ユニット41の変形または破損が生ずることを回避することができて発光ユニット41を適正な姿勢で配置することができる。また、伝熱部材43が発光ユニット41における隣接する発光モジュールの下端側の接続点に接続された構成とされていることにより、発光モジュールからの光を遮光することを回避することができる。従って、上記のLED電球10によれば、所望の配光分布を確実に得ることができる。
Further, since the
さらにまた、上記のLED電球10によれば、次のような効果が得られる。
上記のLED電球10においては、上述したように、互いに異なるエレメントを構成する隣接する2つの発光モジュール45a,45bにおける一方のリードフレーム47aの外端部同士が接合されている。これにより、複数の発光モジュール45a,45bがジグザグ状に接続されて発光ユニット41が構成されている。このため、上記のLED電球10によれば、一般的なハロゲン電球における金属製のフィラメントと同様の発光形態をとることができる。また、各発光モジュール45a,45bにおける樹脂パッケージ46が光透過性の樹脂によって構成されていることにより、リードフレーム47a,47bの表裏面方向のみならず、リードフレーム47a,47bの延長方向にも光を取り出すことができる。従って、上記のLED電球10によれば、光を広範囲に放射することができる。
Furthermore, according to said
In the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、発光ユニットにおいて、すべての発光モジュールが、発光素子が実装された一方のリードフレームがソケット部側に位置されるよう配置されている必要はない。例えば図6に示す従来のLED電球における発光ユニット61のように、一の発光モジュールの一方のリードフレームと隣接する他の発光モジュールの他方のリードフレームとが接続された構成とされていてもよい。このような構成のものにおいては、発光モジュールの各接続点に伝熱部材の一端が熱的に接続されていればよい。
また、発光ユニットにおいて、隣接する発光モジュールは、リードフレーム同士が接合されている必要はなく、適宜の導電性部材を介して電気的および熱的に接続された構成とされていてもよい。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment, A various change can be added.
For example, in the light emitting unit, it is not necessary that all the light emitting modules are arranged such that one lead frame on which the light emitting element is mounted is positioned on the socket side. For example, like the
Further, in the light emitting unit, the adjacent light emitting modules do not need to have the lead frames joined together, and may be configured to be electrically and thermally connected via an appropriate conductive member.
また、発光ユニットを構成する発光モジュールの数、各発光モジュールにおける発光素子の数およびその他の具体的構成は、目的に応じて適宜に変更することができる。また、発光素子は、チップ状のものに限定されない。
さらにまた、発光素子から発せられる光を波長変換して出力する場合においては、発光モジュールにおける封止剤に蛍光物質が含有された構成とされていても、透光性カバー部材の内面に蛍光体膜が形成された構成とされていても、いずれでもよい。
In addition, the number of light emitting modules constituting the light emitting unit, the number of light emitting elements in each light emitting module, and other specific configurations can be changed as appropriate according to the purpose. Further, the light emitting element is not limited to a chip shape.
Furthermore, when the light emitted from the light emitting element is wavelength-converted and output, the phosphor on the inner surface of the translucent cover member can be used even if the sealant in the light emitting module is configured to contain a fluorescent material. Either a structure having a film formed may be used.
10 LED電球
15 透光性カバー部材(グローブ)
20 ソケット部
21 放熱部材
22 小径筒状部
22a 突出部分
23 端壁
24 放熱基板保持部
25 大径筒状部
27 電源支持体
28 口金
30 放熱基板(ヒートシンク)
31 電気絶縁層
32 パターン回路
33 レジスト
35 給電線
40 発光部
41 発光ユニット
41a 第1のエレメント
41b 第2のエレメント
41c 第3のエレメント
41d 第4のエレメント
42a,42b 電源用リード
43 伝熱部材
45,45a,45b 発光モジュール
46 樹脂パッケージ
46a キャビティ(凹部)
47a 一方のリードフレーム
47b 他方のリードフレーム
48 封止剤
49 ボンディングワイヤ
50 発光素子
60 光源装置
61 発光ユニット
63 電源用リード
65 発光装置
66 発光素子
67 パッケージ
68 一方のリードフレーム
69 他方のリードフレーム
S 電装部配置空間
10
20
31 Electrical insulating layer 32
47a One
Claims (2)
隣接する2つの発光モジュールにおける前記複数の発光素子が固定された一方のリードフレーム同士が接続された接続点に、伝熱部材の一端が接続されており、当該伝熱部材の他端が放熱部に熱的に接続されていることを特徴とする光源装置。 In a light source device in which a plurality of light emitting modules each including two lead frames separated from each other and a plurality of light emitting elements fixed to one of the lead frames is connected to form a light emitting unit.
One end of the heat transfer member is connected to a connection point where one lead frame to which the plurality of light emitting elements are fixed in two adjacent light emitting modules is connected, and the other end of the heat transfer member is a heat radiating portion. A light source device characterized by being thermally connected to the light source.
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