WO2011155432A1 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

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WO2011155432A1
WO2011155432A1 PCT/JP2011/062915 JP2011062915W WO2011155432A1 WO 2011155432 A1 WO2011155432 A1 WO 2011155432A1 JP 2011062915 W JP2011062915 W JP 2011062915W WO 2011155432 A1 WO2011155432 A1 WO 2011155432A1
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WO
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housing
led lamp
contact
substrate
heat
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Application number
PCT/JP2011/062915
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English (en)
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Inventor
奥村　明彦
博憲 和賀
大悟 田辺
Original Assignee
アイリスオーヤマ株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/83—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks the elements having apertures, ducts or channels, e.g. heat radiation holes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • F21V29/74—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks with fins or blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/20—Light sources comprising attachment means
    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
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    • F21K9/23—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings
    • F21K9/232—Retrofit light sources for lighting devices with a single fitting for each light source, e.g. for substitution of incandescent lamps with bayonet or threaded fittings specially adapted for generating an essentially omnidirectional light distribution, e.g. with a glass bulb
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to an LED lamp using an LED (Light Emitting Diode) as a light source.
  • LED Light Emitting Diode
  • LED bulbs using LEDs with excellent power savings as light sources have come to be actively used.
  • a bright LED bulb has been demanded, and therefore, an LED having a large output has been used.
  • heat generation of LEDs has become a problem, and it has become an important point how to efficiently dissipate heat for LEDs that are relatively weak against heat.
  • LED bulbs have been proposed in which a heat sink with a cooling fin having excellent heat dissipation is formed on the outer case and this heat dissipation measure is taken.
  • this type of LED bulb there has been a bulb-type lamp as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-40221.
  • the light bulb shaped lamp described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-40221 has a substrate having a light-emitting element provided on one end surface and a surface on the other end of the substrate attached to one end, and is transmitted from the light-emitting element on the substrate.
  • a heat dissipating body provided with a plurality of heat dissipating fins for dissipating heat, a globe attached to one end of the heat dissipating body covering the substrate, a base provided at the other end of the heat dissipating body, a heat dissipating body and a base
  • a lighting circuit that illuminates the light emitting element, and a fan that is rotatably provided on the other end side of the heat radiating body, and that ventilates the inside of the heat radiating body with at least a heat radiating fin as a part of the air passage. It is characterized by that.
  • the light bulb shaped lamp described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-40221 has to be equipped with a cooling fan, resulting in a complicated structure and high cost.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and according to some aspects of the present invention, it is possible to provide an LED lamp with improved heat dissipation without using a cooling fan. it can.
  • the LED lamp according to the present invention is A substrate having a first surface and a second surface which is the back surface of the first surface; LEDs provided on the first surface of the substrate; A heat dissipating part provided in contact with the second surface of the substrate; A housing for housing the substrate, the LED, and the heat dissipation unit; A base provided at an end of the housing in a direction from the first surface toward the second surface of the substrate; Including The heat dissipation part is A first contact surface in contact with the second surface of the substrate; A first extending portion that extends in a direction closer to the base than the first contact surface and is provided in contact with the housing; Have
  • contact includes not only the case where the members are in direct contact but also the case where the members are bonded together with an adhesive or the like.
  • the heat generated by the LED can be diffused to the casing through the first extension portion, and therefore can be radiated to the outside through the casing.
  • the first extending portion extends in a direction in which heat easily moves, so that an LED lamp with high heat dissipation can be realized.
  • the heat dissipation part is Even if it has the 2nd contact surface which touches the above-mentioned case in the back side of the 1st contact surface in the position farther from the center of the heat dissipation part than the 1st extension part seeing from the base side Good.
  • the contact area between the heat radiating portion and the housing is increased, so that heat can be radiated more effectively. Moreover, it becomes a structure more suitable for the shape of a lightbulb-shaped lamp because a heat sink and a housing
  • the heat dissipation part is You may have the 2nd extension part extended in the direction away from the said nozzle
  • the heat capacity of the heat dissipating part can be increased by having the second extending part, the heat generated by the LED can be stored in the second extending part. Therefore, it can suppress that the temperature of LED rises. Moreover, it becomes a structure more suitable for the shape of a lightbulb-shaped lamp by making the 2nd extension part into the structure extended in the direction away from a nozzle
  • the heat dissipation part is A first heat dissipating part having a first plate-like part and the first extending part provided on at least a part of the outer periphery of the first plate-like part; A second plate-like portion having the first contact surface and the second contact surface and provided to be in contact with the first plate-like portion; and provided on at least a part of an outer periphery of the second plate-like portion.
  • a second heat dissipating part having the second extending part May be included.
  • the heat radiating portion can be easily formed by press working.
  • a power supply unit that is housed in the housing and supplies power to the LEDs;
  • the casing may be formed of a resin material.
  • the housing formed of the resin material since the housing formed of the resin material has low thermal conductivity, it is possible to suppress the heat generated by the LED from being transmitted to the power supply unit. Therefore, it can suppress that the temperature of a power supply part rises.
  • the heat radiating portion may be in contact with a portion where the thickness of the casing is minimized.
  • the heat of the heat radiating portion can be easily radiated to the outside through the housing, so that the heat dissipation can be further improved.
  • the heat dissipating part may be formed of a metal material.
  • the heat radiating portion formed of a metal material has high thermal conductivity, the heat generated from the LED can be quickly radiated.
  • the casing may have a plurality of fins formed on the outer surface.
  • the heat dissipation can be further improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an LED lamp 100 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is another cross-sectional view for explaining the configuration of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining the configuration of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining the configuration of the housing 10 of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing temporal changes in LED temperatures in Examples and Comparative Examples.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the configuration of an LED lamp 100 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is another cross-sectional view for explaining the configuration of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view for explaining the configuration of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining the configuration of the housing 10 of the LED lamp 100 according to the present embodiment.
  • the LED lamp 100 is a light bulb shaped lamp will be described as an example.
  • the LED lamp 100 includes a first surface 21 and a substrate 2 having a second surface 22 that is the back surface of the first surface 21, an LED 1 provided on the first surface 21 of the substrate 2, and the substrate 2.
  • the heat dissipating part 3 provided so as to be in contact with the second surface 22, the housing 10 that accommodates the substrate 2, the LED 1, and the heat dissipating unit 3, and the housing 10 toward the second surface 22 from the first surface 21 of the substrate 2.
  • the heat dissipating part 3 includes a first contact surface 32a in contact with the second surface 22 of the substrate 2 and a direction closer to the base 8 than the first contact surface 32a.
  • a first extension part 310 provided so as to be in contact with the housing 10.
  • the substrate 2 has a first surface 21 and a second surface 22 that is the back surface of the first surface 21.
  • the substrate 2 is preferably formed of a material having high thermal conductivity (for example, a metal material or a metal oxide material).
  • the substrate 2 is made of aluminum.
  • An insulating material may be applied to the surface of the substrate 2. Thereby, even if the board
  • substrate 2 is formed with an electroconductive material, insulation with the wiring to LED1, etc. can be taken.
  • the LED 1 is provided on the first surface 21 of the substrate 2.
  • LED1 functions as a light emitting element.
  • various known LEDs can be used.
  • an LED that emits white light may be used as the LED 1.
  • the LED 1 is a high-luminance type LED that emits white light for illumination.
  • the LED lamp 100 may have a plurality of LEDs 1. In the example shown in FIG. 3, three LEDs 1 are provided on the first surface 21 of the substrate 2.
  • the housing 10 accommodates the substrate 2, the LED 1, and the heat dissipation unit 3.
  • the housing 10 is configured in a cylindrical shape, and the substrate 2, the LED 1, and the heat radiating unit 3 are arranged in the accommodating portion 11 inside the housing 10.
  • the LED lamp 100 is a light bulb shaped lamp
  • the cross section in the direction parallel to the substrate 2 of the housing 10 is directed from the first surface 21 of the substrate 2 toward the second surface. It has a substantially circular outer shape with a reduced diameter.
  • the accommodating part 11 is comprised by the substantially cylindrical shape.
  • a base 8 is provided at an end portion 16 in the direction from the first surface 21 to the second surface of the substrate 2 in the housing 10.
  • a screw thread 15 is provided on the end 16 side of the housing 10, and the base 8 is screwed into the screw thread 15.
  • the heat radiating section 3 includes a first heat radiating section 31 and a second heat radiating section 32 provided so as to be in contact with each other.
  • the heat radiating part 3 may have an integrated configuration. Since heat conduction becomes easy by making the heat radiating part 3 an integral structure, heat can be radiated more quickly.
  • the heat radiation part 3 is provided so as to contact the second surface 22 of the substrate 2. Further, the heat radiating part 3 has a first contact surface 32 a that contacts the second surface 22 of the substrate 2. In this embodiment, it is comprised so that the 2nd surface 22 of the board
  • the heat dissipating part 3 has a first extending part 310 that extends in a direction closer to the base 8 than the first contact surface 32 a and is provided so as to be in contact with the housing 10.
  • the first extending portion 310 extends in a direction substantially perpendicular to the first contact surface 32a.
  • the angle between the first extending portion 310 and the first contact surface 32a is not limited to being vertical, and can be set as appropriate.
  • it is comprised so that the 1st extension part 310 and the housing
  • the first extending portion 310 and the groove portion 10 a provided in the housing 10 are configured to be fitted.
  • casing 10 are adhere
  • the contact thermal resistance between the heat radiating portion 3 and the housing 10 can be lowered.
  • the heat generated in the LED 1 can be diffused to the housing 10 via the first extending portion 310, so that heat can be radiated to the outside via the housing 10.
  • the first extension portion 310 extends in a direction in which heat easily moves. An LED lamp with high heat dissipation can be realized.
  • the heat dissipating part 3 is the back surface side of the first contact surface 32a and is in contact with the housing 10 at a position farther from the center of the heat dissipating part 3 than the first extending part 31 when viewed from the base 8 side. You may have.
  • the second contact surface 32 b is configured to be in contact with the stepped portion 14 provided inside the housing 10.
  • the heat dissipating part 3 may have a second extending part 320 that extends in a direction away from the base 8 than the second contact surface 32b.
  • the second extending portion 320 extends in a direction substantially perpendicular to the second contact surface 32b.
  • the angle between the second extending portion 320 and the second contact surface 32b is not limited to being vertical, and can be set as appropriate.
  • the second extending part 320 of the heat radiating part 3 may be configured to be in close contact with the housing 10.
  • the second extending part 320 of the heat radiating part 3 and the inner peripheral part 14a of the housing 10 may be configured to be fitted.
  • casing 10 may be adhere
  • the heat radiating portion 3 includes a first plate-like portion 312 and a first extending portion 30 provided on at least a part of the outer periphery of the first plate-like portion 312.
  • a first heat dissipating part 31 a first contact surface 32 a, a second contact surface 32 b, a second plate part 322 provided so as to be in contact with the first plate part 312, and a second plate part 322.
  • a second heat dissipating part 32 having a second extending part 320 provided on at least a part of the outer periphery.
  • the first heat radiating portion 31 and the second heat radiating portion 32 are configured to be in close contact with each other.
  • the first heat radiating portion 31 and the second heat radiating portion 32 are bonded with a silicone-based adhesive.
  • the shape of the heat radiating portion 3 as viewed from the base 8 side is configured in a substantially circular shape.
  • a structure suitable for the shape of the light bulb shaped lamp is obtained.
  • die 8 side is comprised by substantially circle shape. As a result, a structure suitable for the shape of the light bulb shaped lamp is obtained.
  • the heat radiation part 3 may be formed of a metal material.
  • the heat radiating part 3 is made of aluminum. Since the thermal radiation part 3 formed with the metal material has high thermal conductivity, the heat generated from the LED 1 can be radiated quickly.
  • the LED lamp 100 according to the present embodiment may be further included in the housing 10 and further include a power supply unit 6 that supplies power to the LED 1.
  • casing 10 may be formed with the resin material.
  • the resin material for example, polybutylene terephthalate resin or polyphenylene sulfide resin can be used as the resin material.
  • a heat dissipating resin in which heat dissipation is improved by mixing a metal filler or a metal oxide filler can be used as the resin material.
  • the power supply unit 6 is configured by soldering electronic components constituting a power supply circuit such as a transformer, a rectifier, an electrolytic capacitor, and a noise filter to a substrate.
  • the power supply unit 6 is electrically connected to the LED 1 via a wiring (not shown).
  • the power supply unit 6 is housed on the side closer to the base 8 than the heat radiating unit 3 in the housing part 11 of the housing 10.
  • the end portion of the accommodating portion 11 on the side close to the end portion 16 of the housing 10 is configured to have a smaller diameter than the width of the power source portion 6. Thereby, it is possible to prevent the power supply unit 6 from falling off.
  • the housing 10 formed of a resin material has low thermal conductivity, it is possible to suppress the heat generated in the LED 1 from being transmitted to the power supply unit 6. Therefore, it can suppress that the temperature of the power supply part 6 rises.
  • the withstand voltage between the casing 10 and the base 8 can be increased.
  • the current value of the current flowing between the housing 10 and the base 8 is 0.5 mA or less.
  • the maximum voltage that can be applied between the casing 10 and the base 8 was about 2000V.
  • the current value of the current flowing between the casing 10 and the base 8 is It was significantly below 0.5 mA.
  • the heat radiating unit 3 may be in contact with a portion where the thickness of the housing 10 is minimized.
  • the thickness A from the groove 10 a of the housing 10 to the outer surface of the housing 10 is configured to be the thinnest thickness in the housing 10.
  • the minimum thickness A of the housing 10 is 1 mm.
  • the housing 10 may have a plurality of fins 12 formed on the outer surface. Since the surface area of the outer surface of the housing 10 is increased by forming the plurality of fins 12 in the housing 10, heat dissipation can be further improved.
  • the LED lamp 100 according to the present embodiment may further include a cap 5 formed of an insulating material.
  • the cap 5 is provided between the heat dissipation unit 3 and the power supply unit 6. By providing the cap 5, it is possible to insulate the heat radiating unit 3 and the power supply unit 6.
  • the LED lamp 100 may further include a cover 7.
  • the cover 7 is provided so as to cover an end of the housing 10 opposite to the base 8 (an end opposite to the end 16 of the housing 10).
  • the cover 7 is formed of a material that is highly transmissive to the light emitted from the LED 1.
  • electronic components such as the LED 1 can be protected.
  • it is provided on the side closer to the end portion on the opposite side to the base 8 of the housing 10 than the step portion 14 of the housing 10 (the end portion on the opposite side to the end portion 16 of the housing 10).
  • the step portion 13 and the cover 7 are configured to be fitted.
  • the power supply unit 6 is inserted into the housing unit 11 of the housing 10.
  • a guide portion 17 formed in a tapered shape is provided inside the housing portion 11 of the housing 10, and the power source portion 6 and the guide portion 17 are fitted.
  • the power supply unit 6 is locked in the housing unit 11 of the housing 10.
  • LED1 may be previously connected to the power supply part 6 via the wiring not shown.
  • the cap 5 is put on the power supply unit 6.
  • the cap 5 is locked in the housing portion 11 of the housing 10 by fitting the cap 5 and the inner wall surface of the housing portion 11 of the housing 10.
  • the first heat radiating portion 31 is placed on the cap 5.
  • the first extending portion 310 of the first heat radiating portion 31 is inserted into the groove portion 10 a provided in the housing 10 together with the silicone adhesive material and the first extending portion 310 of the first heat radiating portion 31 is inserted. And the housing 10 are brought into close contact with each other.
  • the second heat radiating part 32 is brought into close contact with the first heat radiating part 31.
  • a silicone-based adhesive is applied to the upper surface 31 a of the first heat radiating portion 31 to bond the first heat radiating portion 31 and the second heat radiating portion 32.
  • the substrate 2 is placed on the second heat radiation part 32.
  • the substrate 2 is fixed by screwing the substrate 2 to the second heat radiating portion 32 and the housing 10 with screws 9.
  • a silicone adhesive is applied between the second extending portion 320 of the second heat radiating portion 32 and the housing 10 to bring the second heat radiating portion 32 and the housing 10 into close contact, and the cover 7 is attached.
  • the housing 10 is fixed.
  • the base 8 is fixed to the housing 10 by screwing the base 8 into the screw thread 15 of the housing 10.
  • the LED lamp 100 according to this embodiment can be easily assembled by these procedures.
  • an LED lamp 100 according to the present embodiment was prepared.
  • the housing 10 is made of polybutylene terephthalate resin, and the heat radiating portion 3 is made of aluminum.
  • Other configurations are the same as those described with reference to FIGS.
  • the heat radiating body (a configuration corresponding to the housing 10 in the present embodiment) is formed of polybutylene terephthalate resin.
  • the element of the specification same as the LED lamp 100 which concerns on an Example was used as LED. That is, the light bulb shaped lamp in the comparative example corresponds to a configuration in which the heat radiating unit 3 is omitted from the LED lamp 100 in the present embodiment.
  • FIG. 5 is a graph showing temporal changes in LED temperature in the examples and comparative examples.
  • the horizontal axis represents time from the start of lighting, and the vertical axis represents temperature.
  • the LED lifetime was below the temperature (use limit temperature) that is guaranteed to be 40,000 hours or more.
  • the temperature exceeded the use limit temperature after about 30 minutes from the start of lighting.
  • the LED lamp 100 according to the present embodiment showed high heat dissipation compared to the comparative example.
  • the LED lamp 100 according to the present embodiment has high heat dissipation even when the housing 10 is formed of a resin material having low thermal conductivity without providing a cooling fan. Therefore, an LED lamp that can be configured at low cost can be realized.
  • the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment.
  • the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced.
  • the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object.
  • the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.

Abstract

　第１面２１及び第１面２１の裏面となる第２面２２を有する基板２と、基板２の第１面２１に設けられたＬＥＤ１と、基板２の第２面２２と接するように設けられた放熱部３と、基板２、ＬＥＤ１及び放熱部３を収容する筐体１０と、筐体１０において基板２の第１面２１から第２面２２に向かう方向の端部１６に設けられた口金８と、を含み、放熱部３は、基板２の第２面２２と接する第１接触面３１と、第１接触面３１よりも口金８に近づく方向に延出され、筐体１０と接するように設けられた第１延出部３ａと、を有する。

Description

ＬＥＤランプ
　本発明は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を光源に使用したＬＥＤランプに関する。
　近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤを光源に使用したＬＥＤ電球が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、明るいＬＥＤ電球が求められるようになってきており、そのため使用されるＬＥＤも出力の大きなものが使用されるようになってきた。これに伴ってＬＥＤの発熱が問題になってきており、熱に比較的弱いＬＥＤに対して、いかに効率的に放熱するかが重要なポイントとなってきた。そのため、外側のケースに放熱性に優れた冷却フィン付きのヒ－トシンクを形成し、この放熱対策を施したＬＥＤ電球が提案されるようになってきた。この種のＬＥＤ電球として、特開２０１０－４０２２１号公報に示されるような電球形ランプがあった。
　特開２０１０－４０２２１号公報に記載されている電球形ランプは、一端側の面に発光素子が設けられた基板と、一端に基板の他端側の面が取付けられ、基板の発光素子から伝達される熱を放熱する複数の放熱フィンが設けられた放熱体と、基板を覆って放熱体の一端に取付けられたグローブと、放熱体の他端に設けられた口金と、放熱体と口金との間に収容され、発光素子を点灯させる点灯回路と、放熱体の他端側に回転可能に設けられ、少なくとも放熱フィンを通気路の一部として放熱体の内部を通気させるファンと、を具備していることを特徴とするものである。
　しかしながら、特開２０１０－４０２２１号公報に記載されている電球形ランプでは、冷却用のファンを装備しなければならず、構造が複雑になると共にコストの高いものとなっていた。
　本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、冷却用のファンを用いることなく放熱性を高めたＬＥＤランプを提供することができる。
（１）本発明に係るＬＥＤランプは、
　第１面及び前記第１面の裏面となる第２面を有する基板と、
　前記基板の前記第１面に設けられたＬＥＤと、
　前記基板の前記第２面と接するように設けられた放熱部と、
　前記基板、前記ＬＥＤ及び前記放熱部を収容する筐体と、
　前記筐体において前記基板の前記第１面から前記第２面に向かう方向の端部に設けられた口金と、
　を含み、
　前記放熱部は、
　前記基板の前記第２面と接する第１接触面と、
　前記第１接触面よりも前記口金に近づく方向に延出され、前記筐体と接するように設けられた第１延出部と、
　を有する。
　本発明において、「接する」とは、部材同士が直接接触する場合のみならず、部材同士が接着剤等によって接着されている場合も含む。
　本発明によれば、ＬＥＤで発生した熱を、第１延出部を介して筐体に拡散できるので、筐体を介して外部に放熱できる。特に、口金側が上となるような使用形態においては、熱が移動しやすい方向に第１延出部が延びているので、放熱性の高いＬＥＤランプを実現できる。
（２）このＬＥＤランプにおいて、
　前記放熱部は、
　前記第１接触面の裏面側であって、前記口金側から見て前記第１延出部よりも前記放熱部の中心から遠い位置で前記筐体と接する第２接触面を有していてもよい。
　本発明によれば、第２接触面を有することによって、放熱部と筐体との接触面積が大きくなるので、より効果的に放熱できる。また、第１延出部よりも放熱部の中心から遠い位置で放熱部と筐体とが接することによって、電球形ランプの形状により適した構造となる。
（３）このＬＥＤランプにおいて、
　前記放熱部は、
　前記第２接触面よりも前記口金から遠ざかる方向に延出された第２延出部を有していてもよい。
　本発明によれば、第２延出部を有することによって、放熱部の熱容量を大きくすることができるので、ＬＥＤで発生した熱を第２延出部で蓄熱することができる。したがって、ＬＥＤの温度が上昇することを抑制できる。また、第２延出部を口金から遠ざかる方向に延出された構造とすることによって、電球形ランプの形状により適した構造となる。
（４）このＬＥＤランプにおいて、
　前記放熱部は、
　第１板状部と、前記第１板状部の外周の少なくとも一部に設けられた前記第１延出部と、を有する第１放熱部と、
　前記第１接触面及び前記第２接触面を有し、前記第１板状部と接するように設けられた第２板状部と、前記第２板状部の外周の少なくとも一部に設けられた前記第２延出部と、を有する第２放熱部と、
　を含んでいてもよい。
　本発明によれば、放熱部をプレス加工によって容易に形成できる。
（５）このＬＥＤランプにおいて、さらに、
　前記筐体に収容され、前記ＬＥＤに電力を供給する電源部を含み、
　前記筐体は、樹脂材料で形成されていてもよい。
　本発明によれば、樹脂材料で形成された筐体は熱伝導率が低いので、ＬＥＤで発生した熱が電源部に伝わることを抑制できる。したがって、電源部の温度が上昇することを抑制できる。
（６）このＬＥＤランプにおいて、
　前記放熱部は、前記筐体の肉厚が最小となる部分と接していてもよい。
　本発明によれば、放熱部の熱を、筐体を介して外部に放熱しやすくなるので、放熱性をさらに高めることができる。
（７）このＬＥＤランプにおいて、
　前記放熱部は、金属材料で形成されていてもよい。
　本発明によれば、金属材料で形成された放熱部は熱伝導率が高いので、ＬＥＤから発生した熱を速やかに放熱できる。
（８）このＬＥＤランプにおいて、
　前記筐体は、外側面に複数のフィンが形成されていてもよい。
　本発明によれば、複数のフィンが形成されることによって筐体の外側面の表面積が大きくなるので、放熱性をさらに高めることができる。
図１は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための断面図である。 図２は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための他の断面図である。 図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための分解斜視図である。 図４は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の筐体１０の構成を説明するための斜視図である。 図５は、実施例及び比較例におけるＬＥＤの温度の時間変化を示すグラフである。
　以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
１．本実施形態に係るＬＥＤランプの構成
　図１は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための断面図である。図２は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための他の断面図である。図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の構成を説明するための分解斜視図である。図４は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の筐体１０の構成を説明するための斜視図である。本実施形態においては、ＬＥＤランプ１００が電球形ランプである場合を例にとり説明する。
　本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、第１面２１及び第１面２１の裏面となる第２面２２を有する基板２と、基板２の第１面２１に設けられたＬＥＤ１と、基板２の第２面２２と接するように設けられた放熱部３と、基板２、ＬＥＤ１及び放熱部３を収容する筐体１０と、筐体１０において基板２の第１面２１から第２面２２に向かう方向の端部１６に設けられた口金８と、を含み、放熱部３は、基板２の第２面２２と接する第１接触面３２ａと、第１接触面３２ａよりも口金８に近づく方向に延出され、筐体１０と接するように設けられた第１延出部３１０と、を有する。
　基板２は、第１面２１及び第１面２１の裏面となる第２面２２を有する。放熱性を高める観点からは、基板２は、熱伝導率の高い材料（例えば、金属材料や酸化金属材料など）で形成されていることが好ましい。本実施形態においては、基板２は、アルミニウムで形成されている。基板２には、表面に絶縁材料が塗布されていてもよい。これによって、基板２が導電性材料で形成されていても、ＬＥＤ１への配線などとの絶縁をとることができる。
　ＬＥＤ１は、基板２の第１面２１に設けられている。ＬＥＤ１は、発光素子として機能する。ＬＥＤ１としては、種々の公知のＬＥＤを用いることができる。例えば、ＬＥＤ１として、白色光を発光するＬＥＤを用いてもよい。本実施形態においては、ＬＥＤ１は、照明用の白色光を発光する高輝度タイプのＬＥＤを用いている。
　ＬＥＤランプ１００は、複数のＬＥＤ１を有していてもよい。図３に示される例では、３つのＬＥＤ１が基板２の第１面２１に設けられている。
　筐体１０は、基板２、ＬＥＤ１及び放熱部３を収容する。本実施形態においては、筐体１０は、筒状に構成され、筐体１０の内部の収容部１１に基板２、ＬＥＤ１及び放熱部３が配置されるように構成されている。また、本実施形態においては、ＬＥＤランプ１００が電球形ランプであるため、筐体１０の基板２に平行な方向における断面は、基板２の第１面２１から第２面に向かう方向に向かって直径が小さくなる略円形の外形を有している。また、収容部１１は、略円柱状に構成されている。
　また、筐体１０において基板２の第１面２１から第２面に向かう方向の端部１６には、口金８が設けられている。本実施形態においては、図４に示されるように、筐体１０の端部１６側にネジ山１５が設けられており、口金８はネジ山１５と螺合されて設けられている。
　図１～図３に示される例では、放熱部３は、互いに接するように設けられた第１放熱部３１と第２放熱部３２とを含んで構成されている。なお、放熱部３は、一体構成であってもよい。放熱部３を一体構成とすることによって熱伝導が容易になるため、より速やかに放熱できる。
　放熱部３は、基板２の第２面２２と接するように設けられている。また、放熱部３は、基板２の第２面２２と接する第１接触面３２ａを有している。本実施形態においては、基板２の第２面２２と放熱部３の第１接触面３２ａとが密着するように構成されている。また、本実施形態においては、基板２の第２面２２と放熱部３の第１接触面３２ａとは、シリコーン系接着材によって接着されている。基板２の第２面２２と放熱部３の第１接触面３２ａとを密着させることによって、基板２と放熱部３との間の接触熱抵抗を下げることができる。
　放熱部３は、第１接触面３２ａよりも口金８に近づく方向に延出され、筐体１０と接するように設けられた第１延出部３１０を有している。図１～図３に示される例では、第１延出部３１０は、第１接触面３２ａに対して略垂直な方向に延出されている。なお、第１延出部３１０と第１接触面３２ａとの角度は垂直には限られず、適宜設定可能である。また、本実施形態においては、第１延出部３１０と筐体１０とが密着するように構成されている。図１に示される例では、第１延出部３１０と筐体１０に設けられた溝部１０ａとが嵌合するように構成されている。また、本実施形態においては、第１延出部３１０と筐体１０とは、シリコーン系接着材によって接着されている。第１延出部３１０と筐体１０とを密着させることによって、放熱部３と筐体１０との間の接触熱抵抗を下げることができる。
　本実施形態に係るＬＥＤランプ１００によれば、ＬＥＤ１で発生した熱を、第１延出部３１０を介して筐体１０に拡散できるので、筐体１０を介して外部に放熱できる。特に、ＬＥＤランプ１００を照明として用いる場合における通常の使用形態である、口金８側が上となるような使用形態においては、熱が移動しやすい方向に第１延出部３１０が延びているので、放熱性の高いＬＥＤランプを実現できる。
　放熱部３は、第１接触面３２ａの裏面側であって、口金８側から見て第１延出部３１よりも放熱部３の中心から遠い位置で筐体１０と接する第２接触面３２ｂを有していてもよい。本実施形態においては、第２接触面３２ｂは、筐体１０の内部に設けられた段部１４と接するように構成されている。第２接触面３２ｂを有することによって、放熱部３と筐体１０との接触面積が大きくなるので、より効果的に放熱できる。また、第１延出部３１０よりも放熱部３の中心から遠い位置で放熱部３と筐体１０とが接することによって、電球形ランプの形状により適した構造となる。
　放熱部３は、第２接触面３２ｂよりも口金８から遠ざかる方向に延出された第２延出部３２０を有していてもよい。図１～図３に示される例では、第２延出部３２０は、第２接触面３２ｂに対して略垂直な方向に延出されている。なお、第２延出部３２０と第２接触面３２ｂとの角度は垂直には限られず、適宜設定可能である。第２延出部３２０を有することによって、放熱部３の熱容量を大きくすることができるので、ＬＥＤ１で発生した熱を第２延出部３２０で蓄熱することができる。したがって、ＬＥＤ１の温度が上昇することを抑制できる。また、第２延出部３２０を口金８から遠ざかる方向に延出された構造とすることによって、電球形ランプの形状により適した構造となる。
　放熱部３の第２延出部３２０は、筐体１０と密着するように構成されていてもよい。例えば、放熱部３の第２延出部３２０と筐体１０の内周部１４ａとが嵌合するように構成されていてもよい。また例えば、放熱部３の第２延出部３２０と筐体１０の内周部１４ａとがシリコーン系接着材によって接着されていてもよい。第２延出部３２０と筐体１０とを密着させることによって、放熱部３と筐体１０との間の接触熱抵抗を下げることができる。したがって、放熱部３の熱をより速やかに放熱することができる。
　図１～図３に示される例では、放熱部３は、第１板状部３１２と、第１板状部３１２の外周の少なくとも一部に設けられた第１延出部３０と、を有する第１放熱部３１と、第１接触面３２ａ及び第２接触面３２ｂを有し、第１板状部３１２と接するように設けられた第２板状部３２２と、第２板状部３２２の外周の少なくとも一部に設けられた第２延出部３２０と、を有する第２放熱部３２と、を含んで構成されている。このような構成によれば、第１放熱部３１及び第２放熱部３２をプレス加工によって容易に形成できるので、放熱部３をプレス加工によって容易に形成できる。
　図１～図３に示される例では、第１放熱部３１と第２放熱部３２とは、密着するように構成されている。また、図１～図３に示される例では、第１放熱部３１と第２放熱部３２とは、シリコーン系接着材によって接着されている。第１放熱部３１と第２放熱部３２とを密着させることによって、第１放熱部３１と第２放熱部３２との間の接触熱抵抗を下げることができる。
　図３に示される例では、口金８側から見た放熱部３の形状は、略円形に構成されている。これによって、電球形ランプの形状に適した構造となる。また、図３に示される例では、口金８側から見た第１放熱部３１及び第２放熱部３２の形状は、略円形に構成されている。これによって、電球形ランプの形状に適した構造となる。
　放熱部３は、金属材料で形成されていてもよい。本実施形態においては、放熱部３は、アルミニウムで形成されている。金属材料で形成された放熱部３は熱伝導率が高いので、ＬＥＤ１から発生した熱を速やかに放熱できる。
　本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、筐体１０に収容され、ＬＥＤ１に電力を供給する電源部６をさらに含んでいてもよい。また、筐体１０は、樹脂材料で形成されていてもよい。耐熱性の観点からは、樹脂材料としては、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリフェニレンサルファイド樹脂を用いることができる。また、放熱性の観点からは、樹脂材料としては、例えば、金属フィラーや酸化金属フィラーを混ぜて放熱性を高めた放熱性樹脂を用いることができる。
　本実施形態においては、電源部６は、トランス、整流器、電解コンデンサー、ノイズフィルター等の電源回路を構成する電子部品が基板に半田付けされて構成されている。電源部６は、不図示の配線を介してＬＥＤ１と電気的に接続されている。また、本実施形態においては、電源部６は、筐体１０の収容部１１のうち放熱部３よりも口金８に近い側に収容されている。また、本実施形態においては、筐体１０の端部１６に近い側の収容部１１の端部は、電源部６の幅よりも径小に構成されている。これによって、電源部６が抜け落ちることを防止できる。
　本実施形態によれば、樹脂材料で形成された筐体１０は熱伝導率が低いので、ＬＥＤ１で発生した熱が電源部６に伝わることを抑制できる。したがって、電源部６の温度が上昇することを抑制できる。
　また、樹脂材料で形成された筐体１０は導電性が低いので、筐体１０と口金８との間の耐電圧を高めることができる。例えば、アルミニウムで形成された筐体１０と口金８との間に４ｍｍ程度の絶縁板を装入した場合に、筐体１０と口金８との間に流れる電流の電流値が０．５ｍＡ以下となる範囲で、筐体１０と口金８との間に印加できる最大電圧は２０００Ｖ程度であった。しかしながら、本実施形態において、ポリブチレンテレフタレート樹脂で形成された筐体１０と口金８との間に５０００Ｖの電圧を印加しても、筐体１０と口金８との間に流れる電流の電流値は０．５ｍＡを大きく下回った。
　本実施形態において、放熱部３は、筐体１０の肉厚が最小となる部分と接していてもよい。図２に示される例では、筐体１０の溝部１０ａから筐体１０の外側面までの肉厚Ａが、筐体１０において最も薄い肉厚となるように構成されている。また、本実施形態においては、筐体１０の最小の肉厚Ａは１ｍｍとなっている。これによって、放熱部３の熱を、筐体１０の外周壁１４ｂを介して外部に放熱しやすくなるので、放熱性をさらに高めることができる。実験によれば、筐体１０の最小の肉厚を２．５ｍｍ以下とすることによって、特に放熱性を高めることができた。また、筐体１０を肉薄にすることによって、筐体１０を軽量化できる。
　本実施形態において、図４に示されるように、筐体１０は、外側面に複数のフィン１２が形成されていてもよい。筐体１０に複数のフィン１２が形成されることによって筐体１０の外側面の表面積が大きくなるので、放熱性をさらに高めることができる。
　本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、絶縁性の材料で形成されたキャップ５をさらに含んでいてもよい。本実施形態において、キャップ５は、放熱部３と電源部６との間に設けられている。キャップ５を設けることにより、放熱部３と電源部６との絶縁をとることができる。
　本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、カバー７をさらに含んでいてもよい。カバー７は、筐体１０の口金８とは反対側の端部（筐体１０の端部１６とは反対側の端部）を覆うように設けられている。また、カバー７は、ＬＥＤ１が発する光に対して透過性の高い材料で形成されていることが好ましい。カバー７を設けることによって、ＬＥＤ１等の電子部品を保護することができる。本実施形態においては、筐体１０の段部１４よりも筐体１０の口金８とは反対側の端部（筐体１０の端部１６とは反対側の端部）に近い側に設けられた段部１３とカバー７とが嵌合するように構成されている。
２．本実施形態に係るＬＥＤランプの製造方法
　図１～図４を参照して、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の製造方法の一例について説明する。
　まず、電源部６を筐体１０の収容部１１に挿入する。本実施形態においては、図１に示されるように、筐体１０の収容部１１の内部に、テーパー状に形成されたガイド部１７が設けられており、電源部６とガイド部１７とを嵌合させることによって、電源部６を筐体１０の収容部１１の中に係止させる。また、電源部６には、不図示の配線を介してＬＥＤ１が予め接続されていてもよい。
　次に、電源部６の上にキャップ５を被せる。本実施形態においては、キャップ５と筐体１０の収容部１１の内壁面とを嵌合させることによって、キャップ５を筐体１０の収容部１１の中に係止させる。
　次に、キャップ５の上に第１放熱部３１を被せる。本実施形態においては、筐体１０に設けられた溝部１０ａに、シリコーン系接着材とともに第１放熱部３１の第１延出部３１０を挿入させる、第１放熱部３１の第１延出部３１０と筐体１０とを密着させる。
　次に、第１放熱部３１の上に第２放熱部３２を密着させる。本実施形態においては、第１放熱部３１の上面３１ａにシリコーン系接着材を塗布して、第１放熱部３１と第２放熱部３２とを接着させる。
　次に、第２放熱部３２の上に基板２を載置する。本実施形態においては、基板２を第２放熱部３２及び筐体１０にビス９でネジ止めすることによって、基板２を固定する。
　次に、第２放熱部３２の第２延出部３２０と筐体１０との間にシリコーン系接着材を塗布して、第２放熱部３２と筐体１０とを密着させるとともに、カバー７を筐体１０に固着させる。
　次に、筐体１０のネジ山１５に口金８を螺合させることによって口金８を筐体１０に固定させる。
　これらの手順により、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００を容易に組み立てることができる。
３．実験例
　次に、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００の効果の１つを示す実験例について説明する。
　まず、実施例として、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００を用意した。実験に用いたＬＥＤランプ１００においては、筐体１０はポリブチレンテレフタレート樹脂で形成されており、放熱部３はアルミニウムで形成されている。他の構成は、図１～図４を用いて説明した構成と同様である。
　次に、比較例として、特開２０１０－４０２２１号公報に示されている電球形ランプから冷却用のファンを省いた構成の電球形ランプを用意した。実験に用いた電球形ランプにおいては、放熱体（本実施形態における筐体１０に相当する構成）はポリブチレンテレフタレート樹脂で形成されている。また、ＬＥＤとしては実施例に係るＬＥＤランプ１００と同一の仕様の素子を用いた。すなわち、比較例における電球形ランプは、本実施形態におけるＬＥＤランプ１００から放熱部３を省いた構成に相当する。
　本実験においては、実施例に係るＬＥＤランプと、比較例に係る電球形ランプとをそれぞれ点灯させた状態で、ＬＥＤの温度の時間変化を測定した。
　図５は、実施例及び比較例におけるＬＥＤの温度の時間変化を示すグラフである。横軸は点灯開始からの時間、縦軸は温度を表す。
　実施例においては、点灯開始から６０分経過後においても、ＬＥＤの寿命が４万時間以上となることが保証されている温度（使用限界温度）を下回った。一方、比較例においては、点灯開始から３０分程度経過すると使用限界温度を上回った。
　本実験によって、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、比較例に対して高い放熱性を示していることが確認できた。
　このように、本実施形態に係るＬＥＤランプ１００は、冷却用のファンを設けることなく、熱伝導率の低い樹脂材料で筐体１０を形成しても高い放熱性を有している。したがって、安価に構成できるＬＥＤランプを実現できる。
　なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。
　本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
１　ＬＥＤ、２　基板、３　放熱部、４ｂ　第１延出部、５　キャップ、６　電源部、７　カバー、８　口金、９　ビス、１０　筐体、１０ａ　溝部、１１　収容部、１２　フィン、１３　段部、１４　段部、１４ａ　内周部、１４ｂ　外周壁、１５　ネジ山、１６　端部、２１　第１面、２２　第２面、３１　第１放熱部、３１ａ　上面、３２　第２放熱部、３２ａ　第１接触面、３２ｂ　第２接触面、１００　ＬＥＤランプ、３１０　第１延出部、３１２　第１板状部、３２０　第２延出部、３２２　第２板状部

Claims (8)

  1. 　第１面及び前記第１面の裏面となる第２面を有する基板と、
    　前記基板の前記第１面に設けられたＬＥＤと、
    　前記基板の前記第２面と接するように設けられた放熱部と、
    　前記基板、前記ＬＥＤ及び前記放熱部を収容する筐体と、
    　前記筐体において前記基板の前記第１面から前記第２面に向かう方向の端部に設けられた口金と、
    　を含み、
    　前記放熱部は、
    　前記基板の前記第２面と接する第１接触面と、
    　前記第１接触面よりも前記口金に近づく方向に延出され、前記筐体と接するように設けられた第１延出部と、
    　を有する、ＬＥＤランプ。
  2. 　請求項１に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記放熱部は、
    　前記第１接触面の裏面側であって、前記口金側から見て前記第１延出部よりも前記放熱部の中心から遠い位置で前記筐体と接する第２接触面を有する、ＬＥＤランプ。
  3. 　請求項２に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記放熱部は、
    　前記第２接触面よりも前記口金から遠ざかる方向に延出された第２延出部を有する、ＬＥＤランプ。
  4. 　請求項３に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記放熱部は、
    　第１板状部と、前記第１板状部の外周の少なくとも一部に設けられた前記第１延出部と、を有する第１放熱部と、
    　前記第１接触面及び前記第２接触面を有し、前記第１板状部と接するように設けられた第２板状部と、前記第２板状部の外周の少なくとも一部に設けられた前記第２延出部と、を有する第２放熱部と、
    　を含む、ＬＥＤランプ。
  5. 　請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＬＥＤランプにおいて、さらに、
    　前記筐体に収容され、前記ＬＥＤに電力を供給する電源部を含み、
    　前記筐体は、樹脂材料で形成されている、ＬＥＤランプ。
  6. 　請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記放熱部は、前記筐体の肉厚が最小となる部分と接する、ＬＥＤランプ。
  7. 　請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記放熱部は、金属材料で形成されている、ＬＥＤランプ。
  8. 　請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＬＥＤランプにおいて、
    　前記筐体は、外側面に複数のフィンが形成されている、ＬＥＤランプ。
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