以下、本発明の実施形態に係るLEDランプ及び照明装置について、図面を参照しながら説明する。
(第1の実施形態)
まず、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1について、図1を用いて説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプの概略構成を示す一部切り欠き外観斜視図である。
図1に示すように、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1は、直管蛍光灯と略同形の直管型LEDランプであって、長尺筒状の直管10と、複数個のLEDモジュール20と、複数個のLEDモジュール20が載置された基台30と、直管10と基台30とを接着する接着材40(不図示)とを備える。さらに、LEDランプ1は、直管10の両端部に装着された一対の口金50a、50bを備える。
なお、LEDランプ1の内部又は外部には、口金50a、50bを介して給電を受けてLEDモジュール20のLEDを発光させるための点灯回路(不図示)が設置される。点灯回路は、例えば、4個のツェナダイオードを用いたダイオードブリッジからなる整流回路で構成することができる。
次に、図1に示すLEDランプの各構成要素について、図2(a)〜図2(c)を用いて詳述する。図2(a)は、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプの側断面図である。図2(b)は、図2(a)のB−B’線に沿って切断した本発明の第1の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。図2(c)は、図5(a)のC−C’線に沿って切断した本発明の第1の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。なお、図2(a)は、図2(b)のA−A’線に沿って切断した断面図であり、直管の管軸を通る平面であって基台に垂直な平面で切断した断面図である。
まず、直管10について説明する。図2(a)〜図2(c)に示すように、直管10は、両端部に開口を有する長尺筒体であり、その横断面形状は円環状である。直管10としては、ガラス管又はプラスチック管等で構成することができる。
本実施形態において、直管10は、ヤング率が70000[MPa]のガラス管であり、例えば、シリカ(SiO2)が70〜72[%]で構成されたソーダ石灰ガラスで構成される。なお、直管10は、JIS(日本工業規格)に規定されている蛍光灯の製造に用いられる両端封止前の直管と同じ寸法規格のものが用いられる。例えば、長さが1198[mm]、外径が30[mm]、厚みが0.7[mm]のガラス管を用いることができる。なお、ガラス管等の直管10の内面は、必要に応じて、シリカ、炭酸カルシウムなどを塗布することにより拡散処理される。
また、直管10の外面又は内面には拡散処理が施されていることが好ましい。これにより、LEDモジュール20から発する光を拡散させることができる。
次に、LEDモジュール20について説明する。各LEDモジュール20は、ライン状の発光モジュールであって、長尺板状の実装基板21(LED実装基板)21と、当該実装基板上に実装された複数のLED22と、複数のLED22を封止する封止部材23とを備える。
各LEDモジュール20において、実装基板21は、透光性の窒化アルミニウム若しくはアルミナからなるセラミック基板、樹脂基板又はガラス基板等を用いることができる。また、実装基板21は、直管10の内部に配置可能な大きさであり、直管10の内径より小さな幅及び厚みを有し、かつ直管10の長さより短い長さを有するものが用いられる。本実施形態では、実装基板21として、長辺(長手方向の長さ)が140[mm]、短辺(短手方向の長さ)が7[mm]、厚みが1[mm]の長尺状のセラミック基板を用いた。
複数のLED22は、実装基板21の長手方向に沿って一列に並んで直線状(一次元状)に実装されている。LED22は、単色の可視光を発するベアチップであり、実装基板21に形成された配線パターン(不図示)にフリップチップ実装又はワイヤーボンディング実装される。LED22としては、例えば青色光を発光する青色LEDチップ等が用いられる。青色LEDチップとしては、InGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm〜470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子等を用いることができる。本実施形態では、1つのLEDモジュール20に24個のLED22が実装されている。
封止部材23は、断面が上に凸の略半円状のドーム形状であり、実装基板21上の全てのLED22を覆うようにストライプ状に形成されている。また、封止部材23は、波長変換体である蛍光体が含有された蛍光体含有樹脂であって、LED22からの光を波長変換する波長変換層として機能するとともにLED22を封止して保護する。封止部材23としては、例えば、LEDが青色LEDである場合、白色光を得るために、YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系蛍光体材料、黄色蛍光体微粒子をシリコーン樹脂に分散させた蛍光体含有樹脂を用いることができる。
次に、基台30について説明する。基台30は、図2(a)〜図2(c)に示すように、複数のLEDモジュール20を載置するための長尺状の基板(LEDモジュール実装基板)であって、LEDモジュール20の熱を放熱するための放熱体としても機能する。従って、基台30は、金属等の高熱伝導性材料によって構成することが好ましく、本実施形態では、ヤング率が70000[MPa]のアルミニウムからなる長尺板状のアルミニウム基板を用いた。このように直管10とLEDモジュール20との間に基台30を介在させることによりLEDモジュール20の熱を効率的に直管10に導くことができる。これにより、LEDモジュール20の熱を直管10の外側表面から放熱することができる。
ここで、基台30について、図3も参照しながら詳述する。図3は、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプにおける基台30の構成を示す図である。
基台30は、直管10の管軸方向に沿って長尺板状をなしており、図3に示すように、基台30の一方の面(表面)には、平面状の平坦部で構成された、LEDモジュール20を載置するためのLEDモジュール載置面31が形成されている。当該LEDモジュール載置面31には、複数のLEDモジュール20が基台30の長手方向(直管の管軸方向)に一列に並んで直線状(一次元状)に載置される。本実施形態では、8個のLEDモジュール20が基台30に載置される。
また、各LEDモジュール20は、実装基板21の表面を上方から押さえるための押さえ樹脂部材と、押さえ樹脂部材をさらに上方から押さえるための板バネからなる押止板とからなる固定部材(不図示)によって基台30に固定されている。また、押さえ樹脂部材は、実装基板21を固定する機能だけではなく、隣り合うLEDモジュール20を電気的に接続する機能も有する。なお、押さえ部材を用いずに、LEDモジュール20と基台30とは接着剤等によって固定することもできる。
一方、図3に示すように、直管10の内面と対向する面である基台30の他方の面(裏面)には、切り欠き部32が形成されている。切り欠き部32は、直管10の管軸と交差する方向に沿って形成されており、本実施形態では、図3に示すように、直管10の管軸と略直交する方向(基台30の短手方向と平行方向)に沿ってストライプ状に複数形成されている。なお、直管10の管軸に交差する方向とは管軸と立体交差する方向を意味する。
また、本実施形態において、切り欠き部32は、基台30の対向長辺を横断するように形成されている。すなわち、切り欠き部32は、基台30における直管10の管軸に垂直な方向に対向する2つの長辺側の側面を第1面33a及び第2面33bとしたときに、図3に示すように、第1面33aから第2面33bにわたって途切れることなく形成されている。
このように構成される切り欠き部32の形状は、直管10の管軸に垂直な方向に切断したときの断面形状は凹形状であり、また、基台30を裏面から見たときの平面視形状が矩形状である。切り欠き部32の具体的な寸法としては、例えば、上記切り欠き断面形状における切り欠きの深さを2[mm]とし、底辺の長さを15[mm]とすることができる。
次に、接着材40について説明する。接着材40は、図2(a)〜図2(c)に示すように、基台30と直管10とを接着し固定するために、基台30の裏面と直管10の内面との間に配される。また、接着材40は、図2(b)に示すように、切り欠き部32内にも形成される。すなわち、直管10と基台30とを接着する際、切り欠き部32内にも接着材40が塗布される、又は流入する。
接着材40としては、放熱性の観点からは、熱伝導率が1[W/m・K]以上の材料を用いることが好ましく、また、軽量化の観点からは、比重が2以下の接着材を用いることが好ましい。接着材40としては、例えばシリコーン樹脂又はセメント等からなる接着剤が用いられる。本実施形態では、LEDランプ1の軽量化を図るために、接着材40としてシリコーン樹脂からなる接着剤を用いた。
また、接着材40の熱伝導率を高めるために、接着材40に無機粒子を適宜混入することが好ましい。無機粒子としては、銀、銅あるいはアルミニウム等の金属粒子、又はアルミナ、窒化アルミニウム、炭化珪素あるいはグラファイト等の非金属粒子が用いられる。
次に、口金50a、50bについて説明する。各口金50a、50bは、図2(a)に示すように、有底筒状の口金本体51a(51b)と、口金本体51a(51b)の底部の外面から外方に延出される一対の口金ピン52a(52b)とを備える。口金50a、50bは、接着剤等によって直管10の縮径部と固着されている。なお、口金50a、50bとしては、LEDランプ1を装着する照明器具に合わせて適宜選択することができ、例えばG型口金等が用いられる。
一対の口金ピン52a(52b)によって、LEDモジュール20への電力の供給を行うことができる。この場合、LEDモジュール20への電力の供給は、口金50a及び口金50bの両方から行うように構成してもよいし、口金50a及び口金50bのいずれか一方からのみから行うように構成してもよい。後者の場合、他方の口金は照明器具に装着するために使用される。
本実施形態では、口金50aのみから電力が供給されており、一対の口金ピン52aのそれぞれに接続される2本の配線(リード線)71a、72aが、直管10内に配置されている。また、2本の配線71a、72aのうちの一方の配線71aは、口金50aに最も近い箇所に載置されるLEDモジュール20の実装基板21の配線端子と電気的に接続される。一方、他方の配線72aは、口金50aとは反対側の口金50b側にまで延設されており、口金50aから最も遠い箇所に載置されるLEDモジュール20(口金50b側のLEDモジュール)の実装基板21の配線端子と電気的に接続される。
このように配線71a、72aをLEDモジュール20と接続することにより、直管10内の全てのLED22を直列接続とすることができ、配線71a、72aによって、直管10内の全てのLED22に電力を供給することができる。
次に、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1の製造方法について、以下説明する。
まず、所定個数の複数のLEDモジュール20を基台30に載置し、固定部材等の所定の固定方法によってLEDモジュール20を基台30に固定する。
次に、基台30の裏面全面に所定量の接着材40を塗布する。なお、接着材40としては、シリコーン樹脂接着剤を用いた。
次に、接着材40が塗布された基台30を、ガラス管からなる直管10の一方の開口から挿通し、基台30を直管10内の所定の位置に配置する。
次に、接着材40を所定の方法によって硬化する。これにより、直管10と基台30とを固着することができる。このときの接着材が硬化するときの挙動について、図4(a)〜図4(c)を用いて説明する。図4(a)及び図4(b)は、図11(a)及び図11(b)に示したように、基台に切り欠き部を設けないLEDランプにおける接着材硬化時の様子を説明するための図である。図4(c)は、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1における接着材硬化時の様子を説明するための図である。なお、図4(a)〜図4(c)においては、直管、接着材及び基台のみを図示している。
図4(a)に示すように、基台130に切り欠き部を設けない場合におけるLEDランプ100においては、接着材140が硬化する際、アルミニウムからなる基台130及び接着材140の熱収縮率がガラスからなる直管110の熱収縮率よりも大きいため、直管110の中央部が浮き上がるようにして全体が反ってしまう。また、基台130の材料によっては、図4(b)に示すように、直管110の両端側が上方に反ってしまう場合もある。これは、以下の理由によって生じると考えられる。
接着材140が硬化する際、接着材140の収縮作用によって基台130と直管110とに接着材140による圧縮応力σbndが加えられることになる。ここで、アルミニウムからなる基台130のヤング率EAlは、ガラス管からなる直管110のヤング率EGよりも小さいことから、接着材140の圧縮応力σbndによる基台130の圧縮歪εAlは、接着材140の圧縮応力σbndによる直管110の圧縮歪εGよりも大きくなる。また、基台130はアスペクト比の大きい長尺板状であることから基板面垂直方向に対してはしなりやすい形状である。従って、これにより、基台130がアルミニウムからなる場合は、LEDランプ100全体が図4(a)に示すように反ってしまうことになる。
これに対して、上述のとおり、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1では、基台30の裏面に切り欠き部32が形成されている。これにより、図4(b)に示すように、LEDランプ1の反りを抑制し、LEDランプ1に歪が発生することを抑制することができる。
すなわち、本実施形態では、切り欠き部32によって接着材40の厚みが異なる領域を形成することができるので、接着材40の収縮率と基台30の収縮率との差を小さくすることができる。これにより、LEDランプ1の反りを抑制することができる。
なお、接着材40を硬化した後は、口金50a、50b等、その他の部品を設ける。これにより、LEDランプ1を完成させることができる。
以上、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1によれば、基台30の裏面に切り欠き部32が形成されているので、LEDランプ1の反りを抑制し、LEDランプ1に歪が生じることを防止することができる。
さらに、本実施形態では、切り欠き部32によって基台30と接着材40との接触面積を増加させることができる。このように切り欠き部32によって、基台30の放熱性を向上させることもできる。これにより、LEDモジュール20の劣化を抑制することができる。
また、本実施形態では、配線71a、72aは、直管10と基台30の裏面との間の間隙領域に配され、接着材40に埋め込まれることが好ましい。
これにより、例えば、図2(b)に示すように、配線72aを一方の口金50a側から他方の口金50b側に配線72aを延設したい場合、上記の間隙領域を利用して配線72aを口金50a側から口金50b側に延設することができる。すなわち、配線72aを上記の間隙領域に配して、配線72aを基台30の一方端から他方端に延設する。
このように、基台30の裏面側の間隙領域に配線72aを配することで、配線72aがLEDモジュール20の光照射側に配されることがなくなる。従って、配線によってLEDモジュール20が発する光が遮蔽されてしまったり光の配向性が劣化してしまったりする等の弊害を防止することができる。
さらに、配線72aを間隙領域に配して接着材40で埋め込むことにより、配線72aを隠すことができる。これにより、配線72aを直管10の外から視認することができなくなるので、LEDランプ1の美観を向上させることもできる。
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態に係るLEDランプ1Aについて、図5(a)〜図5(c)及び図6を用いて説明する。図5(a)は、本発明の第2の実施形態に係るLEDランプの側断面図である。図5(b)は、図5(a)のB−B’線に沿って切断した本発明の第2の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。図5(c)は、図5(a)のC−C’線に沿って切断した本発明の第2の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。なお、図5(a)は、図5(b)のA−A’線に沿って切断した断面図である。また、図6は、本発明の第2の実施形態に係るLEDランプにおける基台の構成を示す図である。
本発明の第2の実施形態に係るLEDランプ1Aは、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と基本的な構成は同じである。従って、図5(a)〜図5(c)及び図6において、図2(a)〜図2(c)及び図3に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、詳しい説明は省略化又は簡略化する。
本発明の第2の実施形態に係るLEDランプ1Aが、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と異なる点は、基台30A(基台)の構成である。それ以外の構成は、基本的には、第1の実施形態と同様である。
図6に示すように、本実施形態に係るLEDランプ1Aにおける基台30Aは、全体として略半円柱形状であり、基台30Aの表面(LEDモジュール載置面31)は第1の実施形態と同様に平面であるが、基台30Aの直管10の内面と対向する面(裏面)は、切り欠き部32Aが形成された以外の部分については、直管10の内面と略同形状の円筒面である。
基台30Aの裏面には、直管10の管軸と交差する方向に沿って切り欠き部32Aが形成されている。本実施形態において、切り欠き部32Aは、図6に示すように、直管10の管軸と略直交する方向に沿って複数個形成されている。なお、切り欠き部32Aは、基台30Aの対向面部分(円柱状部分)を横断するように形成されている。このように構成される切り欠き部32Aの形状は、円柱部分を管軸に垂直な方向で切り欠いた形状であり、管軸に垂直な面における断面形状が半円形状である。
本実施形態において、接着材40は、図5(a)〜図5(c)に示すように、基台30Aの裏面における円筒面と直管10の内面との間に形成されるとともに、切り欠き部32A内にも形成される。
以上、本発明の第2の実施形態に係るLEDランプ1Aは、第1の実施形態に係るLEDランプ1と同様の作用効果を奏する。すなわち、切り欠き部32Aによって、LEDランプ1Aの反りを抑制して、LEDランプ1Aに歪が発生することを抑制する。
さらに、本実施形態では、切り欠き部32Aが形成された領域以外の基台30Aの裏面形状が、直管10の内面と同形である。これにより、基台30の裏面と直管10の内面とで囲まれる間隙領域をなくすことができるので、第1の実施形態に比べて、接着材40の塗布量を低減することができる。従って、接着材40の硬化時における接着材40の収縮作用を低減することができるので、LEDランプの反りを一層抑制することができる。
さらに、本実施形態に係る基台30Aは、断面形状が略半円柱であるので、板状の基台に対して反りの発生を抑制することができる。これにより、切り欠き部32A及び接着材40の低減との相乗効果により、LEDランプの反りを一層抑制することができる。
また、本実施形態に係るLEDランプ1Aによれば、基台30Aは、上記構成の切り欠き部32Aを有するので、第1の実施形態に比べて、基台30Aと接着材40との接触面積をさらに増加させることができるとともに、裏面の円筒面形状により基台30Aと直管10との距離を小さくすることができる。これにより、LEDモジュール20の放熱性を向上させることもできる。
なお、本実施形態に係るLEDランプ1Aは、第1の実施形態に係るLEDランプ1と同様の方法によって製造することができる。
(第3の実施形態)
次に、本発明の第3の実施形態に係るLEDランプ1Cについて、図7(a)〜図7(c)及び図8(a)〜図8(b)を用いて説明する。図7(a)は、本発明の第3の実施形態に係るLEDランプの側断面図である。図7(b)は、図7(a)のB−B’線に沿って切断した本発明の第3の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。図7(c)は、図7(a)のC−C’線に沿って切断した本発明の第3の実施形態に係るLEDランプの拡大断面図である。なお、図7(a)は、図7(b)のA−A’線に沿って切断した断面図である。また、図8(a)は、本発明の第3の実施形態に係るLEDランプにおける基台の構成を示す図である。図8(b)は、本発明の第3の実施形態に係るLEDランプにおける基台の構成を示す拡大図である。
本発明の第3の実施形態に係るLEDランプ1Bは、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と基本的な構成は同じである。従って、図7(a)〜図7(c)及び図8(a)及び図8(c)において、図2(a)〜図2(c)及び図3に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、詳しい説明は省略化又は簡略化する。
本発明の第3の実施形態に係るLEDランプ1Bが、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と異なる点は、基台30B(基台)の構成である。それ以外の構成は、基本的には、第1の実施形態と同様である。
図8(a)に示すように、本実施形態に係るLEDランプ1Bにおける基台30Bにおいて、その表面(LEDモジュール載置面31)は、第1及び第2の実施形態と同様に平面である。また、基台30Bの表面側には、LEDモジュール20における実装基板21の長辺端部(幅方向の端部)の一方を固定するための係止部34が形成されている。本実施形態では、図8(b)に示すように、係止部34は、実装基板21の長辺端部の一方を係止するように構成されている。なお、図示しないが、実装基板21の長辺端部の他方については、上述の固定部材によって固定されている。
一方、図8(a)及び図8(b)に示すように、基台30Bの裏面には、切り欠き部32Bが形成されているとともに、直管10の管軸方向に沿って、基台30Bの両短辺のうちの一方の端から他方の端にかけて、ストライプ状の凹部35が途切れることなく形成されている。
切り欠き部32Bは、第1及び第2の実施形態と同様に、直管10の管軸と交差する方向に沿って形成されており、本実施形態において、図8(a)に示すように、直管10の管軸と略直交する方向に沿って複数個形成されている。なお、切り欠き部32Bは、第1及び第2の実施形態と同様に、基台30Bの対向長辺部分を横断するように形成されている。
また、凹部35については、図7(c)に示すように、管軸に垂直な面で切断した断面形状(切り欠き部32B以外の領域)が、底面と両側の内側面を有する略凹字形状となるように構成されている。このように構成される凹部35は、接着材40が塗布される領域であり、接着材40が塗布された基台30Bを直管10内に挿入して配置する際に接着材40が凹部35以外の領域に漏れ出さないように構成されている。すなわち、接着材40は、凹部35と直管10の内面とで囲まれた領域(空間)内に配されることになる。具体的には、凹部35の両内側面が、管軸に垂直な方向への接着材40の広がりを規制するガイドとして機能し、これにより、接着材40が凹部35から漏れ出すことを抑制する。このような凹部35の寸法としては、例えば、深さが1[mm]、底辺が8[mm]とすることができる。
さらに、切り欠き部32Bが形成された領域についても、接着材40が漏れ出さないように構成されている。すなわち、図7(b)に示すように、切り欠き部32Bの縁部と直管10とが接触しているので、切り欠き部32Bと直管10とで囲まれる領域が閉じた領域となる。これにより、接着材40は、切り欠き部32Bと直管10とで囲まれる領域から漏れ出すことを抑制することができる。
また、図7(c)に示すように、基台30の裏面の切り欠き部32B及び凹部35が形成された領域以外の領域は、直管10の内面形状と一致するように構成された円筒面形状を有する曲面部36で構成されている。従って、曲面部36の外面形状の曲率は直管内面の曲率と同じであり、本実施形態において、曲面部36の外面形状は、直管10の内径の半分の長さ(半径)の曲率を有する円弧形状である。そして、基台30Bは、図7(c)に示すように、曲面部36が直管10の内面に接触するようにして配置されており、曲面部36と直管10の内面との間には接着材40は存在しない。
本実施形態において、接着材40は、図7(a)〜図7(c)に示すように、基台30Bの裏面と直管10の内面との間の閉じた領域に配される。これにより、接着材40が、基台30Bと直管10との間の領域以外の領域に漏れ出すことがない。
以上、本発明の第3の実施形態に係るLEDランプ1Bは、第1の実施形態に係るLEDランプ1と同様の作用効果を奏し、切り欠き部32Bによって、LEDランプ1Bの反りを抑制し、LEDランプ1Bに歪が発生することを抑制する。
しかも、本実施形態に係る基台30Bは、曲面部36を有し断面形状が略半円柱であるので、板状の基台に対して反りの発生を抑制することができる。これにより、切り欠き部32Bとの相乗効果により、LEDランプの反りを一層抑制することができる。
また、本実施形態では、曲面部36の形状が直管10の内面と同形状であるので、第1の実施形態と比べて、接着材40の塗布量を低減することができる。従って、接着材40の硬化時における接着材40の収縮作用を低減することができ、LEDランプの反りを一層抑制することができる。
さらに、本実施形態に係るLEDランプ1Bによれば、基台30Bの裏面に接着材40が配される凹部35が形成されているので、接着材40が切り欠き部32B及び凹部35以外に漏れ出すことを抑制することができる。これにより、基台30Bの裏面と直管10の内面との間の領域以外の領域にまで接着材40が広がることがない。従って、LEDランプ1Bの光の配向特性が劣化することを抑制することができるとともに、LEDランプ1Bの美観を向上させることもできる。
また、本実施形態に係るLEDランプ1Bによれば、基台30Bは、曲面部36によって直管10と直接接触している。これにより、第1及び第2の実施形態と比べて、LEDモジュール20の放熱性の一層向上させることができる。
なお、本実施形態に係るLEDランプ1Bは、第1の実施形態に係るLEDランプ1と同様の方法によって製造することができる。
(第4の実施形態)
次に、本発明の第4の実施形態に係るLEDランプ1Cについて、図9を用いて説明する。図9は、本発明の第4の実施形態に係るLEDランプの裏面図である。
本発明の第4の実施形態に係るLEDランプ1Cは、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と基本的な構成は同じである。従って、図9において、図2(a)〜図2(c)及び図3に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、詳しい説明は省略化又は簡略化する。
本発明の第4の実施形態に係るLEDランプ1Cが、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と異なる点は、接着材の構成である。それ以外の構成は、基本的には、第1の実施形態と同様である。
図9に示すように、本実施形態に係るLEDランプ1Cでは、接着材40Cが、基台30の裏面において、基台30の長手方向(直管10の管軸方向)に沿って断続的に形成されている。本実施形態において、接着材40Cは、基台30の裏面の切り欠き部32を跨ぐようにして形成されている。すなわち、隣り合う切り欠き部32同士の間の領域に、接着材40Cが形成されていない領域が存在する。
以上、本発明の第4の実施形態に係るLEDランプ1Cによれば、接着材40が管軸方向に断続的に形成されているので、接着材40が硬化する際における接着材40の管軸方向における基台30全体に対する収縮作用を低減することができる。これにより、LEDランプ1Cの反りを抑制し、LEDランプ1Cに歪が発生することを抑制することができる。
なお、隣り合う接着材40Cの間隔は、管軸方向における基台30の中央部よりも管軸方向における基台30の端部側(短辺側)の方が、小さくなるように形成することが好ましい。これは、端部側よりも中央部の方が基台30の温度が高くなるからである。この構成により、接着材40Cの基台30全体に対する収縮作用をさらに低減することができるので、LEDランプ1Cの反りを一層抑制することができる。
また、本実施形態において、基台30と直管10との間の熱伝導性を向上させるために、基台30と直管10との間における接着材が形成されていない箇所には、温度を上げても固化しない熱伝導性のグリス(例えば、モーメンティブ社製TIS380C)を設けることが好ましい。
また、本実施形態については、第2及び第3の実施形態に係るLEDランプについても適用することができる。
(第5の実施形態)
次に、本発明の第5の実施形態に係る照明装置について、図10を用いて説明する。図10は、本発明の第5の実施形態に係る照明装置の構成を示す斜視図である。
本発明の第5の実施形態に係る照明装置2は、上記第1の実施形態に係るLEDランプ1と、照明器具3とを備える。
照明器具3は、LEDランプ1と電気的に接続され、かつ、LEDランプ1を保持する一対のソケット4と、ソケット4が取着されている器具本体5と、回路ボックス(図外)とを備える。器具本体5の内面5aは、LEDランプ1から発せられた光を所定方向(例えば、下方である。)に反射させる反射面となっている。なお、回路ボックスは、その内部に、図外のスイッチがオン状態ではLEDランプ1に給電し、オフ状態では給電しない点灯回路を収納する。照明器具3は、天井等に固定具を介して装着される。
なお、本実施形態では、LEDランプとして、第1の実施形態に係るLEDランプ1を用いたが、第2〜第4の実施形態に係るLEDランプ1A〜1Cを用いても構わない。
(変形例)
次に、上述した本発明の実施形態に係るLEDランプの変形例について、以下説明する。なお、各変形例は、第5の実施形態に係る照明装置に適用することもできる。
(変形例1)
まず、本発明の変形例1に係るLEDランプ1Dについて、図11及び図12を用いて説明する。図11及び図12は、本発明の変形例1に係るLEDランプの断面図である。
本変形例1に係るLEDランプ1Dは、本発明の第1の実施形態に係るLEDランプ1と基本的な構成は同じである。従って、図11において、図2に示す構成要素と同じ構成要素については、同じ符号を付しており、その詳しい説明は省略する。
図11に示すように、本変形例1に係るLEDランプ1Dの基台30Dでは、切り欠き部32Dが各LEDモジュール20の中心部に位置するように設けられている。LEDモジュール20の中央部は、LEDモジュール20からの発熱によって熱応力がかかりやすい。従って、切り欠き部32Dを各LEDモジュール20の中心部に位置するように基台30に設けることにより、LEDランプ1Dの反りを一層抑制することができる。
なお、図11では、LEDモジュール20の中央部に対応するように1つの切り欠き部32Dを設けたが、図12に示すように、LEDモジュール20の中央部に対応するようにして、基台30Eに複数の切り欠き部32Eを設けても構わない。これにより、LEDランプ1Eの反りをさらに抑制することができる。
(変形例2)
次に、本発明の変形例2に係るLEDランプ1Xについて、図13(a)及び図13(b)を用いて説明する。図13(a)は、本発明の変形例2に係るLEDランプの斜視図である。また、図13(b)は、図13(a)のX−X’に沿って切断した同変形例2に係るLEDランプの断面図である。
図13(a)及び図13(b)に示すように、本発明の変形例2に係るLEDランプ1Xは、アルミニウム等の金属からなる金属筐体30Xと、金属筐体30Xに取り付けられたカバー10Xとからなる。
金属筐体30Xは、略半円柱形状であって、カバー10Xで覆われる側の面には、LEDモジュール20Xが実装されている。LEDモジュール20Xは、上述の本発明の実施形態に係るLEDモジュール20を用いることができる。また、金属筐体30Xの円筒面部分は外部に露出されており、当該露出部分からLEDモジュール20Xで発生する熱が放出される。
カバー10Xは、略半円筒形状であって、プラスチック等の合成樹脂によって構成される。
なお、カバー10Xと金属筐体30Xとの両端部分には、有底円筒形状の口金50Xが取り付けられている。口金50Xは、上述の本発明の実施形態に係る口金50a、50bと同様の構成とすることができる。
(変形例3)
本実施形態のLEDランプ100において、LEDモジュール20は基板上にLEDそのもの(ベアチップ)を直接実装するCOB型(Chip On Borad)であるとした。しかし、LEDモジュール300は、樹脂等で成型されたキャビティの中にLEDチップを実装し、当該キャビティ内を蛍光体含有樹脂によって封入したパッケージ型、つまり表面実装型(SMD:Surface Mount Device)であってもよい。
このようなSMD型の本発明の変形例3に係るLEDモジュール300について、図14を用いて説明する。図14は、本発明の変形例3に係るLEDモジュールの斜視図である。
図14に示すように、本変形例に係るLEDモジュール300では、基板301の表面に、複数のパッケージ390がダイアタッチ剤等によって基板301の長手方向(直管10の管軸方向と平行な方向)に一列に並んで直線状に実装されている。
パッケージ390は、樹脂等で構成され、そのキャビティ内にはLEDチップ321が実装されている。そして、実装されたLEDチップ321は蛍光体含有樹脂320で覆われている。複数のパッケージ390は、配線パターン及びワイヤー等で互いに電気的に接続されると共に、外部端子391と電気的に接続される。
(変形例4)
上述の本実施形態に係るLEDランプ1では、LEDモジュール20の固定方法については特に示さなかったが、以下のようにして固定することができる。図15は、本発明の変形例4に係るLEDランプの内部構成を示す斜視図である。なお、図15においては、口金を省略し、かつ直管10が透明なものとしてLEDランプの内部が示されている。
本変形例4において、複数の実装基板21(LEDモジュール20)の短手方向の一端は、第1モジュール固定部材305によって共通に基台30に押止されていてもよい。第1モジュール固定部材305は、基台30の表面に設けられ、複数の実装基板21の短手方向の一端を基台30の表面に固定する。第1モジュール固定部材305は、複数の実装基板21を電気的に接続するワイヤー及びパターン等の配線500と、複数の実装基板21の表面に共通に設けられた内部に配線が形成されていない可撓性の樹脂部品501(樹脂カバー)とから構成される。樹脂部品501は、隣り合う実装基板21に対して共通の部品であり、2つの実装基板21を基台30との間に挟んだ状態で基台30の表面にネジ止めされて固定されている。このとき、配線500は、実装基板21と樹脂部品501とで挟まれている。また、樹脂部品501の内部には配線は形成されていない。
また、複数の実装基板21(LEDモジュール20)それぞれの短手方向の他端は、第2モジュール固定部材503により基台30に押止されていてもよい。さらに、複数の実装基板21(LEDモジュール20)それぞれの短手方向の一端は、第3モジュール固定部材502により基台30に押止されてもよい。
第2モジュール固定部材503は、基台30の表面に設けられ、1つの実装基板21の短手方向の他端を基台30の表面に固定するものであり、実装基板21を基台30との間に挟んだ状態で基台30の表面にネジ止めされて固定される可撓性の樹脂部品から構成される。この樹脂部品の内部には配線は形成されていない。
第3モジュール固定部材502は、基台30の表面に設けられ、1つの実装基板21の短手方向の一端を基台30の表面に固定するものであり、実装基板21を基台30との間に挟んだ状態で基台30の表面にネジ止めされて固定される可撓性の樹脂部品から構成される。この樹脂部品の内部には配線は形成されていない。第2モジュール固定部材503及び第3モジュール固定部材502としては、例えば、平板によって構成される樹脂カバーを用いることができる。
ここで、第2モジュール固定部材503及び第3モジュール固定部材502は、基台30表面からの実装基板21の浮き上がりを確実に抑えるため、実装基板21の長手方向の略中央付近に対向する形で設けられている。
本変形例4に係るLEDランプによれば、実装基板21(LEDモジュール20)を基台30に強く固定することができるので、発光点のばらつきを抑えることができる。
なお、本変形例において、第1モジュール固定部材305は複数の実装基板21(LEDモジュール20)の短手方向の一端を基台30に押止するとしたが、基台30に固定できれば、これに限られない。例えば、第1モジュール固定部材305は、隣り合うLEDモジュール20を電気的に接続する半田又は配線と、半田又は配線を被覆するように形成された白色樹脂及び透明のシリコーン樹脂とによって構成してもよい。
(変形例5)
本実施形態のLEDランプにおいて、基台30の長手方向の一端は口金50aと直管10の端部との間に設けられた基台固定部材により直管10の内面に固定されてもよい。
図16及び図17は、基台固定部材400が直管10に取り付けられた様子を示す斜視図である。なお、図16では、直管10が透明なものとしてLEDランプの内部が示されており、図17では直管10及びその内部の部材は省略されている。
基台固定部材400は、可撓性の材料から構成された部材であって、直管10の端部の開口を蓋する平板状の本体401と、本体401から直管10の内部に突き出て設けられた固定部402及び3つの係止部403とから構成される。基台固定部材400は、固定部402及び3つの係止部403を直管10内部に押し入れることで直管10の端部に嵌合して直管10に取り付けられる。
本体401には、貫通孔が設けられており、貫通孔には口金50aの一対の口金ピン52aからの配線205が通される。この配線205はLEDモジュール20のLEDチップと電気的に接続される。
本体401は、口金本体51aの内壁に設けられた2つの凸部210及び211により狭持される。このとき、直管10の一端に設けられた口金本体51a内部に点灯回路が形成された基板800が設けられており、口金本体51aの内壁に設けられた2つの凸部211及び212が基板800を狭持している。
基板800上に設けられた点灯回路は、ダイオードブリッジ回路等の整流回路素子810と、基板800に設けられた配線により整流回路素子810と電気的に接続された入出力部811とから構成される。整流回路素子810等の背の低い部品は、基板800上におけるネジ部820近傍のスペース(分離された口金を一体化するためのネジが挿入されるネジ部(ネジ穴部)820と基板800との間のスペース)に配置される。入出力部811は溶接、半田及び差し込み等により口金ピン52aと電気的に接続されると同時に、LEDモジュール20のLEDチップと電気的に接続された配線205c及び205dと電気的に接続される。配線205c及び205dは、基板800に設けられた切り欠き部812と、基板800と基台固定部材400の本体401との間の隙間813とを通されて基板800から直管10の内部に導かれる。
基台30には基台30に自身がネジ止め固定されることでLEDモジュール20(実装基板21)を基台30に固定する樹脂部品801が設けられているが、配線205cの一部は実装基板21と樹脂部品801とで挟まれ、その一端が実装基板21上の端子309と接合される。一方、配線205dは、基台30と基台固定部材400との隙間を通って基台30の直管10と対向する面に設けられた管軸方向に走る凹部に達し、この凹部内を通って直管10の他端に設けられたLEDモジュール20と電気的に接続される。
直管10の一端に設けられた口金本体51aは半分に分解可能に構成されており、図17に示されるように基板800及び基台固定部材400が分解された状態の一方の口金本体51a内に配設された後、図18の斜視図に示されるように他方の口金本体51aを嵌め合わせてネジ803により一体化される。
同様に、図19(a)及び図19(b)に示されるように、直管10の他端に設けられた口金50bも半分に分解可能に構成された口金本体51bからなる。この口金本体51bには、1つの口金ピン52bしか設けられていないため、口金ピン52bを挟むように2つのネジ804を配し、2つのネジ804により口金本体51bを一体化することができる。口金本体51bの内面には、回転止めリブ821及び抜け止めリブ822が設けられている。回転止めリブ821は、口金50bを直管10に接着する接着剤とかみ合うことで、LEDランプに軸周りのトルクがかかったときに口金50b及び直管10が空転するのを防いでいる。一方、抜け止めリブ822は、口金50bを直管10に接着する接着剤とかみ合うことで、LEDランプに軸方向の力がかかったときに口金50bが直管10から抜けるのを防いでいる。なお、この1つの口金ピン52bは、接地用及び照明器具への取り付け用に設けられる。
(変形例6)
上述した本発明の第4の実施形態に係るLEDランプ1Cでは、切り欠き部32が設けられた基台30を用いた場合について説明したが、基台には切り欠き部が設けられていなくても構わない。
すなわち、本変形例では、切り欠き部が設けられていない基台を用い、基台の裏面と直管内面との間に塗布される接着材が、基台の長手方向(直管の管軸方向)に沿って複数に分割するように構成されている。なお、本変形例において、接着材は、基台の長手方向に沿って断続的に形成した。これによっても、LEDランプの反りを抑制し、LEDランプに歪が発生することを抑制することができる。
この場合、接着材が分割される位置(接着材が形成されていない領域)を、LEDモジュールの中央部とすることができる。LEDモジュールの熱は端部よりも中央部の方が高いので、これにより、効果的に直管の反りを低減することができる。
あるいは、接着材が分割される位置(接着材が形成されていない領域)を、LEDモジュールの端部とすることもできる。この場合、接着材の分割位置をLEDモジュールの中央部とする場合と比べて、直管の反りを低減する効果は薄れるが、LEDモジュールの熱は端部よりも中央部の方が高いことから、効果的にLEDモジュールの温度を低減することができる。
なお、本変形例においても、基台と直管との間の熱伝導性を向上させるために、接着材が形成されていない箇所に、温度を上げても固化しない熱伝導性のグリスを設けることが好ましい。
以上、本発明に係るLEDランプ及び照明装置について、実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲内で当業者が思いつく各種変形を施したものも本発明の範囲内に含まれる。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、複数の実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
本実施形態において、基台の切り欠き部は、直管の管軸と直交するように形成したが、これに限るものではない。切り欠き部は、直管の管軸と交差するように構成すればよく、例えば、図3において、基台30の第1面33aから第2面33bに向かって斜め方向に切り欠き部を形成することができる。この場合、隣り合う切り欠き部が交互に対称形状となるように(例えば、ハの字と逆ハの字の繰り返し)形成することが好ましい。これにより、管軸と直交する場合と同様に、接着材から受ける収縮作用を管軸方向に対して均等にすることができる。
また、本実施形態において、切り欠き部は、基台の対向長辺を横断するように対向長辺を貫通するように形成したが、これに限らない。例えば、対向長辺を貫通させることなく、四方が側面で囲まれるような切り欠き部としても構わない。但し、上述の実施形態のように、対向長辺を貫通させた方が接着材の収縮作用をより効果的に低減することができる。
また、本実施形態において、切り欠き部は、底部のある溝状に形成したが、基板面垂直方向に貫通するように、スリット状に形成しても構わない。但し、この場合、基台が分割されないように構成する必要がある。
また、本実施形態において、切り欠き部は複数形成したが、切り欠き部は1つのみでも構わない。1つの切り欠き部でも接着材の収縮作用を低減することができる。但し、切り欠き部を1つにする場合、収縮作用を左右均等にするために、切り欠き部は基台の中央部付近に形成することが好ましい。
また、本実施形態において、複数の切り欠き部は、基台の中央部を中心として管軸方向において対称に形成することが好ましい。これにより、基台の中央部を中心とする両短辺側の各領域において、接着材の収縮作用の低減効果を均等にすることができる。
また、第4の実施形態において、接着材40Cは、切り欠き部に跨るように形成したが、これに限らない。接着材40Cは、切り欠き部が形成されていない領域に塗布しても構わない。これによっても接着材40Cの基台30全体に対する収縮作用を低減することができる。
また、このことは、切り欠き部が形成されていない基台に対してもLEDランプの反り防止効果があることを意味する。すなわち、切り欠き部が形成されていない基台に対して、接着材を基台の長手方向(管軸方向)に沿って断続的に形成することによっても、接着材の収縮作用を低減することができる。これにより、LEDランプの反りを抑制することができる。
また、第3の実施形態において、凹部35は管軸方向に沿ってストライプ状に形成したが、これに限定されるものではない。例えば、基台30Bの裏面において、複数個の凹部35を管軸方向に一直線状に形成しても構わない。この場合、凹部35の形状は、矩形状でもよく、正方形でもよく、円形でも構わない。
また、本実施形態において、接着材は、凹部に充填されるように構成されているが、接着材は必ずしも凹部に充填されていなくても構わない。例えば、接着材の粘度が高い場合、凹部に接着材は完全に充填されない場合がある。
また、本実施形態において、基台と直管とを接着する接着材の量は、基台と直管との接着力を向上させるとともに基台及び直管の反りを抑えるために、直管の管軸方向の中央付近では多く塗布し、直管の管軸方向の端付近に向かうに従って少なく塗布することが好ましい。
また、本実施形態において、LEDモジュール20は実装基板21上の複数のLED22は共通のストライプ状の封止部材23により一括封止されるとした。しかし、複数のLED22のそれぞれは、別の封止部材により滴下塗布して個別に封止するように構成してもよい。
また、本実施形態において、照明装置2が点灯回路を備えるとしたが、LEDランプの内部に点灯回路が備えられていてもよい。
また、上記実施形態において、半導体発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ及び有機EL(Electro Luminescence)であってもよい。