JP4756682B2 - 発光ダイオード光源ユニット及びバルブ型発光ダイオード光源 - Google Patents

Description

本発明は、各種照明用光源として使用する発光ダイオード光源に関し、更に詳しくは発光ダイオード光源ユニット及びバルブ型発光ダイオード光源に関する。

化合物半導体を用いた発光ダイオード（以下ＬＥＤと略記する）は、白熱電球などの従来型の照明光源に比較して発熱量が少なく、長寿命であるなどの利点を備えており、近年、照明用光源としての応用分野が広がっている。ＬＥＤ素子は単個では光量が不足するので、一般照明用光源として実用に供するには複数個のＬＥＤ素子を集合させた光源を形成する必要があり、中でもバルブ型ＬＥＤ光源が各種提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照。）。
特開２００４−３９５９４号公報（図１、段落番号００１０−００１４） 特開２００４−２９６２４５号公報（図１、段落番号００１４−００２０）

しかし、このようなバルブ型ＬＥＤ光源において、高輝度高出力を要求される光源を得ようとしてＬＥＤの駆動電流を増やすと、それに比例してＬＥＤでの電力損失が増加して、大部分のエネルギーは熱に変換されてＬＥＤの温度が上昇し高温となる。高温になるにしたがってＬＥＤの特性として発光効率（電流−光変換効率）が低下するので輝度が低下し、ＬＥＤ動作寿命も高温動作になるほど短くなる。したがって、ＬＥＤ素子から如何に効率よく放熱させるかが課題となる。従来のバルブ型ＬＥＤ光源では、ＬＥＤ素子が筒状や平面状の実装基板に直接実装されており、熱伝導性の低い実装基板を介しての放熱となるので、十分な放熱特性が得られない。

上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は十分な放熱特性を有するＬＥＤ光源ユニット及びバルブ型ＬＥＤ光源を提供することである。

前記課題を解決するための本発明の手段は、銅合金から成る略倒立台形形状の断面を有する柱状の基台であって、この基台の側面同士を隣接させた場合に隣接する各々の側面の少なくとも一部に互いに接する面を有する基台と、この基台の上面に実装した複数の発光ダイオード素子と、前記基台の上面に配設した中央に長穴形状の貫通穴が形成されたプリント基板とから成り、このプリント基板には配線パターンを有し、この配線パターンには等間隔に設けられた複数の接続電極部と、前記発光ダイオード素子の各電極と前記配線パターンを介して電気的に接続した２つの端子電極とを有し、前記貫通穴に露出した前記基台の上面に略等間隔に実装された複数個の前記発光ダイオード素子の各電極から前記接続電極部へ金属細線より成る電極接続部材としてのワイヤーで接続され、前記端子電極部を除く前記プリント基板の上と前記貫通穴から露出した前記基台の上とを透光性樹脂で封止したことを特徴とする。

また、前記基台の両側面の各々に互いに係合する係合部を設けたことを特徴とする。

また、３個の前記発光ダイオード素子を直列に接続したものを２つの端子電極間に複数個並列に接続したことを特徴とする。

また、前記課題を解決するための本発明の他の手段は、前記請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオード光源ユニットの複数を前記基台の側面の互いに接する面同士を結合させて略筒状に組み合わせることによって形成したことを特徴とする。

また、前記発光ダイオード光源ユニットの複数の端子電極を２個にして取り出せる仲介部材を有することを特徴とする。

また、前記発光ダイオード光源ユニットは３個の前記発光ダイオード素子を直列に接続したものを２つの端子電極間に複数個並列に接続したことを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、熱伝導性の高い金属から成る略台形の断面を有する長尺の基台であって、この基台の側面同士を隣接させた場合に隣接する各々の側面の少なくとも一部に互いに密着する面を有する基台と、この基台の上面に実装した複数の発光ダイオード素子と、この基台の上面に配設したプリント基板とから成り、前記プリント基板には前記発光ダイオード素子の各電極と配線パターンを介して電気的に接続した２つの端子電極を有し、この端子電極部を除く前記基台の上面を透光性樹脂で封止したので、各種ＬＥＤ光源を構成する場合の基本構成要素として優れた放熱性を有するＬＥＤ光源ユニットを提供することができる。また、このようなＬＥＤ光源ユニットの複数を前記基台の互いに密着する側面同士を直接結合させることによって略筒状に組み合わせて形成したので、低コストで容易にバルブ型ＬＥＤ光源を形成することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の構成について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の側面図、図２は図１の端子電極側の端面を示す図、図３は図１のＬＥＤ光源ユニットを示す側面図である。図４はＬＥＤ光源ユニットの封止樹脂を除いたところを示す平面図である。図５は図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。図７は本発明の第１の実施の形態におけるソケットを結合したバルブ型ＬＥＤ光源を示す側面図である。図８はバルブ型ＬＥＤ光源の配線回路を示す回路図である。図９は図７のソケットの正面図、図１０は図９のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

図１において、１０はバルブ型ＬＥＤ光源を示している。１はバルブ型ＬＥＤ光源１０を構成している基本構成要素としてのＬＥＤ光源ユニットを示しており、バルブ型ＬＥＤ光源１０は複数（ここでは６個）のＬＥＤ光源ユニット１の後述する基台の側面の互いに密着する面同士を直接結合させることによって略筒状に組み合わせて形成されている。図３〜図５において、ＬＥＤ光源ユニット１の詳細を説明する。２は熱伝導性の優れた銅合金等から成る略台形の断面を有する長尺の基台を示しており、この基台２の側面同士を隣接させた場合に隣接する各々の側面の少なくとも一部に互いに密着する面を有している。

３は基台２の上に接合されたガラエポ等から成る片面配線の１枚のプリント基板を示している。プリント基板３には中央に長穴形状の貫通穴としての貫通長穴３ａが形成されており、上面には貫通長穴３ａに沿って配線パターン３ｂ、３ｃ及び３ｄが形成されている。配線パターン３ｂ、３ｃ及び３ｄにはそれぞれ複数の接続電極部が等間隔に設けられている。プリント基板３の端部にはカソード端子電極３ｅ、アノード端子電極３ｆが設けられており、それぞれが配線パターン３ｂ、３ｃに接続されている。なお、プリント基板３は１枚ではなく、一方の配線パターン３ｂ及び３ｄを含む１枚のプリント基板と他方の配線パターン３ｃ及び３ｄを含む他の１枚のプリント基板との２枚から成り立っていてもよい。

４は発光素子としてのＬＥＤ素子を示しており、貫通長穴３ａに露出した基台２の上面に銀ペーストを介して複数個（ここでは２４個）が略等間隔に実装されている。なお、ＬＥＤ素子４は任意の複数個が任意の複数列に実装されていてもよい。５、６は金属細線より成る電極接続部材としてのワイヤーを示しており、各々のＬＥＤ素子４の電極からプリント基板３の配線パターン３ｂ、３ｃ及び３ｄの接続電極部へ接続されている。７は透光性樹脂から成る封止樹脂を示しており、カソード端子電極３ｅ、アノード端子電極３ｆ部分を除くプリント基板３の上を直方体形状に覆って、ＬＥＤ素子４及びワイヤー５、６を保護している。８はＬＥＤ光源ユニット１の端部であり、カソード端子電極３ｅ、アノード端子電極３ｆが配設された樹脂封止されていない端子部を示している。

図７において、２０は複数のＬＥＤ光源ユニット１を集合させたバルブ型光源１０の複数の端子部８に挿脱自在に嵌合して複数のカソード端子電極３ｅ及びアノード端子電極３ｆを２端子にまとめて外部に取り出す仲介部材としてのソケットを示している。図１０において、２１は円柱状の樹脂材料から成るソケット２０の本体を示しており、その中心にはバルブ型光源１０の複数の端子部８が差し込み可能な凹部２１ａが形成されている。凹部２１ａには内周に沿って一対の帯状の端子電極２２、２３が所定の間隔を隔てて形成されている。バルブ型光源１０の複数の端子部８が差し込まれたときに、各々のカソード端子電極３ｅとアノード端子電極３ｆとが一対の帯状の端子電極２２、２３と電気的な接続を果たすようになっている。２４は端子電極２２から引き出されたカソード端子を示しており、２５は端子電極２３から同じく引き出されたアノード端子を示している。

図８に示すように、ＬＥＤ光源１０ユニット１においてはＬＥＤ素子４を３個直列につないだもの複数個組（ここでは８組）を２つの端子電極間に並列に接続してある。ＬＥＤ光源１０ユニット１を複数（ここでは６組）組み合わせてバルブ型ＬＥＤ光源１０を構成すれば、２つの端子電極２４、２５間に１２Ｖの直流電源を接続して例えば自動車用電源などに適用できるＬＥＤ光源となる。

次に、本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の作用効果について説明する。ソケット２０のカソード端子２４、アノード端子２５に駆動電圧の１２Ｖを印加してＬＥＤ素子４を駆動すると、各ＬＥＤ素子４は発光しその光は封止樹脂７を透過して放射されるが、一部は熱となってＬＥＤ素子４から放出される。ＬＥＤ素子４の下面は熱伝導性の良い基台２に密着しているので効率よく放熱が行われる。また、バルブ型ＬＥＤ光源１０はＬＥＤ光源ユニット１の基台２同士を組み合わせて構成することができるので、放熱性の優れたＬＥＤ光源を容易に製造することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態であるＬＥＤ光源ユニットを用いて形成したバルブ型ＬＥＤ光源について説明する。図６は本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の端子部側の端面を示す図である。図６において、２０はバルブ型ＬＥＤ光源を示している。１１はバルブ型ＬＥＤ光源を構成しているＬＥＤ光源ユニットを示している。基台２の一方の側面には突条部２ａが長手方向にわたって形成されており、他方の側面には突条部２ａと嵌合する溝部２ｂが形成されている。このような突条部２ａと溝部２ｂとは必ずしも基台２の全長にわたって形成されていなくてもよい。即ち、基台２の両側面の各々に互いに係合する係合部を設けてあればよい。その他の構成は第１の実施の形態と同じであるから、同じ構成要素には同じ符号と名称とを付して詳細な説明を省略する。

次に、本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の作用効果について説明する。バルブ型ＬＥＤ光源２０はＬＥＤ光源ユニット１１の基台２同士を結合するのに仲介部材や接着剤を必要としない。したがってＬＥＤ光源の組立コストを低減できる。その他の効果は第１の実施の形態の効果と同じである。

以上説明したように、本発明の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源１０、２０はＬＥＤ光源ユニット１、１１を組立単位ユニットとしてその複数を組み合わせることによって容易に形成することができる。また、ＬＥＤ光源ユニット１、１１は、組立単位ユニットとして多量生産ができるので、バルブ型ＬＥＤ光源１０、２０の製造コストの低減に寄与できる。

以上説明したバルブ型ＬＥＤ光源１０、２０において、ＬＥＤ光源ユニット１又は１１を６個用いてバルブ型ＬＥＤ光源を構成しているが、連結する個数は６個に限定されるものではなく、３個乃至１０個などであってもよい。

本発明のＬＥＤ光源ユニットは、組立の基本単位として活用することができるので、単体でもカメラ用フラッシュなどのＬＥＤ光源として適用できるばかりでなく、複数を組み合わせてバルブ型に限らずその他の各種用途に適したＬＥＤ光源を構築する場合に容易に製造できる。

本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源を示す側面図である。 図１の端子電極側の端面を示す図である。 図１のＬＥＤ光源ユニットを示す側面図である。 ＬＥＤ光源ユニットの封止樹脂を除いたところを示す平面図である。 図４のＡ−Ａ断面を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の端子電極側の端面を示す図である。 本発明の第１の実施の形態におけるソケットを結合したバルブ型ＬＥＤ光源を示す側面図である。 本発明の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の配線回路を示す回路図である。 図７に示したソケットの正面図である。 図９のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

符号の説明

１、１１ ＬＥＤ光源ユニット
２ 基台
２ａ 突条部
２ｂ 溝部
３ プリント基板
３ａ 貫通長穴
３ｂ、３ｃ、３ｃ 配線パターン
３ｅ カソード端子電極
３ｆ アノード端子電極
４ ＬＥＤ素子
５、６ ワイヤー
７ 透光性樹脂
１０、２０ バルブ型ＬＥＤ光源
２０ ソケット

Claims (6)

1. 銅合金から成る略倒立台形形状の断面を有する柱状の基台であって、この基台の側面同士を隣接させた場合に隣接する各々の側面の少なくとも一部に互いに接する面を有する基台と、この基台の上面に実装した複数の発光ダイオード素子と、前記基台の上面に配設した中央に長穴形状の貫通穴が形成されたプリント基板とから成り、このプリント基板には配線パターンを有し、この配線パターンには等間隔に設けられた複数の接続電極部と、前記発光ダイオード素子の各電極と前記配線パターンを介して電気的に接続した２つの端子電極とを有し、前記貫通穴に露出した前記基台の上面に略等間隔に実装された複数個の前記発光ダイオード素子の各電極から前記接続電極部へ金属細線より成る電極接続部材としてのワイヤーで接続され、前記端子電極部を除く前記プリント基板の上と前記貫通穴から露出した前記基台の上とを透光性樹脂で封止したことを特徴とする発光ダイオード光源ユニット。
2. 前記基台の両側面の各々に互いに係合する係合部を設けたことを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード光源ユニット。
3. ３個の前記発光ダイオード素子を直列に接続したものを２つの端子電極間に複数組並列に接続したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の発光ダイオード光源ユニット。
4. 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオード光源ユニットの複数を前記基台の側面の互いに接する面同士を結合させて略筒状に組み合わせることによって形成したことを特徴とするバルブ型発光ダイオード光源。
5. 前記発光ダイオード光源ユニットの複数の端子電極を２個にして取り出せる仲介部材を有することを特徴とする請求項４記載のバルブ型発光ダイオード光源。
6. 前記発光ダイオード光源ユニットには３個の前記発光ダイオード素子を直列に接続したものを２つの端子電極間に複数組並列に接続したことを特徴とする請求項５記載のバルブ型発光ダイオード光源。
   

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