JP2009032466A

JP2009032466A - 照明装置

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Publication number: JP2009032466A
Application number: JP2007193905A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Nishimura; 潔西村; Akiko Saito; 明子斉藤
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】放熱性を確保して発光効率を向上し寿命の低下を抑制したＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】基板16(基板18)の上面にＬＥＤ23を実装する。基板16(基板18)の上面よりも上側に放熱部材17(放熱部材19)を突出させる。放熱部材17(放熱部材19)の上面よりも上方側に、ＬＥＤ23を上面に実装した基板18(基板20)の下面を配設する。ＬＥＤ23を立体的に配設し、放熱部材17(放熱部材19)からの放熱を可能として放熱性を確保し、発光効率を向上できるとともに寿命の低下を抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源からの熱を放熱する照明装置に関する。

従来、この種の照明装置は、下端部が口金と接続された略有蓋円筒状の金属製の筐体である外郭部材の上部に、ＬＥＤなどの点状光源を有する平面状の基板を配設するとともに、外郭部材の内部に、絶縁部材を介して点状光源の点灯用の点灯回路を収容し、基板を拡散部材であるグローブにより覆った構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−３１３７１７号公報(第５−６頁、図２)

上述の照明装置では、一般的に、光源からの熱を放熱する際に、グローブから放熱しようとすると、光源との間に空気層があることによって非効率であることから、外郭部材側を介して放熱がなされる。このような構成では、光源の温度上昇の抑制および全体の小型化に一定の効果を有するものの、一層の小型化を図る際に、光源からの熱を放熱する外郭部材や口金なども小さくなることで、放熱面積が不充分となるおそれがあるという問題点を有している。

また、外郭部材は、口金と距離的に近いことから、口金をソケットなどに装着すると、外郭部材の内部が閉鎖空間となって、さらに放熱効果が低下するという問題もある。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、放熱性を確保して発光効率を向上し寿命の低下を抑制した照明装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の照明装置は、一面側に光源が実装され、ループ形状を有する一の基板と；この一の基板の一面側よりも上側に突出して配設された放熱部材と；一面側に光源が実装され、他面側が前記放熱部材の上方側に配設された他の基板と；を具備しているものである。

光源は、例えば好ましくはＬＥＤが用いられるが、ＬＥＤに限定されるものではなく、有機ＥＬなどの固体発光素子であってもよい。

各基板は、例えばループ状などに形成され、互いに直列に接続された光源が一面上に実装されている。

放熱部材は、例えば金属などの放熱性に優れた部材により形成され、一の基板が取り付けられている。

そして、一の基板の一面側に光源を実装し、この一の基板の一面側よりも上側に突出させて放熱部材を配設し、この放熱部材の上方側に、光源を一面側に実装した他の基板の他面側を配設することにより、光源を立体的に配設し、放熱部材からの放熱を可能として放熱性を確保し、発光効率が向上するとともに寿命の低下が抑制される。

請求項２記載の照明装置は、請求項１記載の照明装置において、各基板は、円環形状をなし、互いに同心状に配設されているものである。

そして、円環形状をなす各基板を互いに同心状に配設することにより、省スペース化が可能になる。

請求項３記載の照明装置は、請求項１または２記載の照明装置において、放熱部材は、一の基板の光源からの光を反射する反射機能を外側面に有しているものである。

そして、放熱部材の外側面に一の基板の光源からの光を反射する反射機能を有することで、光源からの光を外側面で反射して光放射を増加させることが可能になる。

請求項１記載の照明装置によれば、一の基板の一面側に光源を実装し、この一の基板の一面側よりも上側に突出させて放熱部材を配設し、この放熱部材の上方側に、光源を一面側に実装した他の基板の他面側を配設することにより、光源を立体的に配設し、放熱部材からの放熱を可能として放熱性を確保し、発光効率を向上できるとともに寿命の低下を抑制できる。

請求項２記載の照明装置によれば、請求項１記載の照明装置の効果に加えて、円環形状をなす各基板を互いに同心状に配設することにより、省スペース化できる。

請求項３記載の照明装置によれば、請求項１または２記載の照明装置の効果に加えて、放熱部材の外側面に一の基板の光源からの光を反射する反射機能を有することで、光源からの光を外側面で反射して光放射を増加させることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１に第１の実施の形態を示し、図１は照明装置の一部を切り欠いた正面図、図２は照明装置の平面図、図３は図２の一部の断面図である。

図１および図２に示すように、照明装置であるＬＥＤ電球状のＬＥＤ照明装置11は、口金12上に外郭部材13を介して円板状の基板14が配設され、この基板14上に円筒状の放熱部材15が配設され、この放熱部材15上に環状(ドーナツ状)の基板16が配設されている。また、この基板16の内側には、基板14上に円筒状の放熱部材17が配設され、この放熱部材17の上部に環状の基板18が配設されている。そして、この基板18の内側には、基板14上に円筒状の放熱部材19が配設され、この放熱部材19の上部に円板状の基板20が配設されている。

口金12は、例えば一般的な白熱電球などに用いられる、いわゆるＥ型口金などである。

外郭部材13は、例えばアルミニウムなど、放熱性に優れた金属などの部材により、口金12側から基板14側へと拡径した円筒状に形成され、内部に点灯回路21が配設されている。この点灯回路21は、口金12および基板14と電気的に接続されている。

基板14は、外郭部材13の上端部を閉塞するように設けられている。

放熱部材15，17，19は、例えばアルミニウムなどの金属により上下方向に軸方向を有する円筒状に形成され、基板14の一面である上面に、基板14と同心状に配設されている。また、放熱部材15，17，19は、順次外径寸法が小さくなるとともに、基板14からの突出寸法が大きくなり、放熱部材17は基板16の上面よりも上側に突出し、放熱部材19は基板18の上面よりも上側に突出している。したがって、放熱部材15，17，19は、放熱面積となる表面積が上下方向に延伸されている。また、放熱部材17，19の基板16，18に対する突出寸法は、互いに略等しく設定されている。そして、放熱部材17，19の外周面は、光を反射する反射機能を有している。この反射機能は、例えば放熱部材17，19の外周面を鏡面加工したり、放熱部材17，19の外周面に酸化チタンなどの反射性を有する部材をコーティングしたりすることで形成されている。

基板16，18，20は、図３に示すように、例えばアルミニウム、あるいは銅などの金属によりループ状に形成されており、外周縁部近傍の上面の所定位置に、光源である複数のＬＥＤ23を配設する突出部25が同一円周上に形成されたＬＥＤモジュールである。したがって、ＬＥＤ23は円形ループ状に配設されている。また、各突出部25の表面は、銀めっき層27により覆われている。さらに、突出部25，25間には、接着層31を介して絶縁層32が設けられ、各絶縁層32上には、導体33が設けられ、この導体33の上部には、光反射層34が設けられている。そして、基板16，18，20は、図示しない同一の大判基板から同心円状に所定間隔で切り出して形成されている。したがって、基板16，18，20は、それぞれ放熱部材15，17，19の外径寸法と略等しい外径寸法を有し、基板16の内径寸法が基板18(放熱部材17)の外径寸法と、基板18の内径寸法が基板20(放熱部材19)の外径寸法と、それぞれ略等しくなるように構成され、平面視で同心状に配設されている。このため、基板16，18の内周面は、放熱部材17，19の外周面と略接触している。また、基板16，18の内径寸法は、放熱部材15，17の内径寸法よりも小さく形成されている。このため、放熱部材15の内方である放熱部材15，17間、放熱部材17の内方である放熱部材17，19間、および、放熱部材19の内方には、それぞれ空間部35が形成されている。これら空間部35は、各放熱部材15，17，19の下端部である基板14上の位置に設けられた通気孔Ｈ(図１)を介して互いに連通するとともに、放熱部材15の通気孔Ｈを介して照明装置11の外部と連通している。

ＬＥＤ23は、例えば透光性のダイボンド材36により銀めっき層27上に素子基板37が接着され、この素子基板37上に半導体発光層38が積層されているとともに、この半導体発光層38上に電極41，42が互いに離間されて配設された半導体チップである。さらに、これら電極41，42は、ボンディングワイヤ44，45により導体33，33に電気的に接続されている。したがって、各ＬＥＤ23は、導体33により、互いに直列に接続されている。そして、ＬＥＤ23は、図示しない封止部材により封止されている。

ダイボンド材36は、例えば透光性のシリコーン樹脂などからなる接着剤である。

素子基板37は、例えばサファイア基板などであり、半導体発光層38は、例えば青色などの単色発光の素子である。

封止部材は、例えば内部に図示しない蛍光体が混入された樹脂により形成されている。この蛍光体は、例えばＬＥＤ23が発する光の一部により励起されることでＬＥＤ23と異なる色の光を放射するもので、本実施の形態では、ＬＥＤ23の青色の光に対して黄色の光を放射することで白色系の照明光を得るように構成されている。

また、突出部25は、例えば銀めっき層27を含めた高さが、ＬＥＤ23の上面の高さ位置を導体33の高さ位置以上とするように設けられている。

銀めっき層27は、例えば光反射層34とともに無電解めっき処理により一度に設けられる。

接着層31は、例えば紙や布などの繊維材料からなるシートに熱硬化性の接着樹脂を含浸して構成されている。

絶縁層32は、光反射性能を得るために、例えば白色のガラスエポキシ基板などが用いられる。

次に、上記第１の実施の形態の動作を説明する。

口金12を図示しない電球ソケットなどにねじ込み、商用交流電源から給電することで、点灯回路21によりＡＣ−ＤＣ変換されるとともに電圧が調整されて、導体33およびボンディングワイヤ44，45を介して各基板16，18，20の各ＬＥＤ23へと所定電圧が印加され、これらＬＥＤ23が点灯する。

ＬＥＤ23からの発光の一部は、封止部材の蛍光体に当たってこの蛍光体を励起して黄色の光を放射させることにより、封止部材の蛍光体に当たらずに封止部材を通過したＬＥＤ23からの青色の光と混色されて白色系の照明光が照射される。

各ＬＥＤ23からの照明光は、ＬＥＤ照明装置11の外方へと直接照射されるとともに、一部が各放熱部材17，19の外周面により反射されて垂直方向に照射される。

また、各ＬＥＤ23からの熱は、基板16，18，20を介して放熱部材15，17，19に伝わり、これら放熱部材15，17，19の表面から、外部や空間部35へと放熱され、この空間部35に放熱された熱は、通気孔Ｈを介して外部へと放熱されるとともに、残りの一部が基板14、外郭部材13および口金12などにより放熱される。

以上のように、基板16(基板18)の上面にＬＥＤ23を実装し、基板16(基板18)の上面よりも上側に放熱部材17(放熱部材19)を突出させ、この放熱部材17(放熱部材19)の上面よりも上方側に、ＬＥＤ23を上面に実装した基板18(基板20)の下面を配設することにより、ＬＥＤ23を立体的に配設し、放熱部材17(放熱部材19)からの放熱を可能として放熱性を確保し、発光効率を向上できるとともに寿命の低下を抑制できる。

すなわち、基板16，18，20を放熱部材15，17，19によって段差状に立体配設することで、ＬＥＤ23からの熱もそれぞれ分散され、かつ、放熱部材15，17，19による放熱効率を確保できる。

この結果、ＬＥＤ照明装置11を小型化しても、放熱部材17，19により基板16，18，20を立体的に配設することで放熱面積を確保できるので、ＬＥＤ照明装置11の小型化に対応できる。

また、円環形状をなす各基板16，18，20を互いに同心状に配設することで、基板16，18，20の配設スペースが、基板16の外縁部よりも内方に収められるため、省スペース化できる。

さらに、同一の大判基板から各基板16，18，20を同心円状に切り出して形成することにより、大判基板を材料効率よく利用して、各基板16，18，20を効率よく形成できる。

そして、平面状の基板上に光源を配設する場合には、例えば球形状のグローブなどを外郭部材に取り付けた際に、配光むらが発生するおそれがあるのに対して、放熱部材17，19の外周面が、基板16，18のＬＥＤ23からの光を反射する反射機能を有することで、ＬＥＤ23からの光を放熱部材17，19の外周面で垂直方向に反射して、光放射を増加させることができるとともに、分散させて配光むらを抑制できる。

しかも、基板16，18，20にＬＥＤ23を円形状に配設し、これらＬＥＤ23からの照明光の一部を、円筒状の放熱部材17，19により反射することで、ＬＥＤを四角形状などに配置して角筒状の放熱部材により反射する場合と比較して、ＬＥＤ23からの光を、より均一に反射させることができ、より均一な配光を得ることができる。

したがって、同じ断面積を有するＬＥＤ照明装置に対しても放熱能力を高めることができるので、より多くの電力を投入でき、大光束を実現できる。

次に、図４に第２の実施の形態を示し、図４は照明装置の一部を切り欠いた正面図である。なお、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。

この第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態において、基板14上に基板16，18と同様に上面にＬＥＤ23が実装された円環状の基板46が基板16，18，20と同心状に配設されているとともに、放熱部材15，17，19の外周面に、傾斜面47がそれぞれ形成されているものである。

すなわち、放熱部材15は、基板14のＬＥＤ23からの光を先端側である図中上側へと反射させるように、外周面全体が基板14のＬＥＤ23側から上側へと縮径するように、換言すれば、外周面全体が下側から上側へと中心軸方向に傾斜した傾斜面47となっている。

同様に、放熱部材17，19は、基板16，18のＬＥＤ23の実装面である上面よりも上側の位置の外周面全体が、下側から上側へと中心軸方向に傾斜した傾斜面47となっており、これら傾斜面47によってＬＥＤ23からの光を図中上側へと反射させるように構成されている。

また、放熱部材19は、上記第１の実施の形態の空間部35を有さない円柱状に形成されている。さらに、この放熱部材19上に配設される基板20は、放熱部材19の上面全体に載置された円板状に形成されている。

そして、上記第１の実施の形態と同様に、口金12を図示しない電球ソケットなどにねじ込み、商用交流電源から給電することで、各基板16，18，20，46の各ＬＥＤ23へと所定電圧が印加され、これらＬＥＤ23が点灯する。

各ＬＥＤ23からの照明光は、ＬＥＤ照明装置11の外方へと直接照射されるとともに、一部が各放熱部材15，17，19の傾斜面47により上方へと反射されて照射される。

また、各ＬＥＤ23からの熱は、基板16，18，20，46を介して放熱部材15，17，19に伝わり、これら放熱部材15，17，19の表面から、外部や空間部35へと放熱され、この空間部35に放熱された熱が、上方へと放熱されるとともに、残りの一部が基板14、外郭部材13および口金12などにより放熱される。

この結果、この第２の実施の形態でも、上記第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、放熱部材15，17，19にＬＥＤ23からの光の一部を先端側へと反射させる傾斜面47を設けることで、先端側および径方向側にそれぞれ均等に照射され、光放射を増加させることができるとともに、配光むらを抑制できる。

なお、上記各実施の形態において、上記構成は、口金12のないＬＥＤ照明装置全般にも用いることができる。

また、外郭部材13に、基板16，18，20，46および放熱部材15，17，19全体を覆いＬＥＤ23からの光を拡散する被覆部材であるグローブを取り付けてもよい。

さらに、各基板16，18，20，46のＬＥＤ23のみを覆うようにグローブを設けてもよい。

そして、封止部材内に蛍光体を設けずに、ＬＥＤ23からの光をそのまま照明光として透過させる構成としてもよい。

また、基板および放熱部材は、上記のように３段の構成に限らず、２段としても、あるいは４段以上としてもよい。

さらに、各基板16，18，20，46のループ形状は、円環形状に限らず、多角形状、楕円形状、あるいは螺旋形状などとすることも可能である。したがって、放熱部材15，17，19も各基板16，18，20，46の形状に対応させた形状とすれば、円筒状や円柱状などに限定されるものではない。

そして、各基板16，18，20，46の細部は、上記構成に限定されるものではない。

また、一の基板と他の基板とは、一対に限定されるものではない。

本発明の第１の実施の形態を示す照明装置の一部を切り欠いた正面図である。同上照明装置の平面図である。図２の一部の断面図である。本発明の第２の実施の形態を示す照明装置の一部を切り欠いた正面図である。

符号の説明

11 照明装置であるＬＥＤ照明装置
15，17，19 放熱部材
16，18，20，46 基板
23 光源であるＬＥＤ

Claims

一面側に光源が実装され、ループ形状を有する一の基板と；
この一の基板の一面側よりも上側に突出して配設された放熱部材と；
一面側に光源が実装され、他面側が前記放熱部材の上方側に配設された他の基板と；
を具備していることを特徴とした照明装置。
各基板は、円環形状をなし、互いに同心状に配設されている
ことを特徴とした請求項１記載の照明装置。
放熱部材は、一の基板の光源からの光を反射する反射機能を外側面に有している
ことを特徴とした請求項１または２記載の照明装置。