(57)【要約】【課題】ＬＥＤが収納されるケースにおいてＬＥＤ点灯時の反りを抑制することのできるＬＥＤランプを提供する。【解決手段】本発明によって提供されるＬＥＤランプＡ１は、複数のＬＥＤチップ２１と、複数のＬＥＤチップ２１を支持するための棒状の放熱部材３と、放熱部材３を収納するケース４とを備え、放熱部材４は、高密度材料部３２と、この高密度材料部３２を長手方向において挟む低密度材料部３１とを有しており、高密度材料部３２は、長手方向における単位長さあたりの質量が低密度材料部３１よりも大である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップを支持するための棒状の放熱部材と、上記放熱部材を収納するケースと、を備えたＬＥＤランプであって、
上記放熱部材は、高密度部と、この高密度部を長手方向において挟む低密度部とを有しており、
上記高密度部は、長手方向における単位長さあたりの質量が上記低密度部よりも大であることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項２】
上記高密度部は、上記放熱部材の長手方向における中央に設けられている、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
上記ケースには、上記放熱部材の長手方向とは直交する方向に延びた複数のスリットが形成されている、請求項１または２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
上記放熱部材は、その一部が上記ケースと当接されて配置されており、
上記複数のスリットは、上記ケースの上記放熱部材との当接面側に形成されている、請求項３に記載のＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）を光源とし、蛍光灯の代替として用いることができるＬＥＤランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源として用いるＬＥＤランプが提案されている（たとえば特許文献１参照）。図１１は、従来のＬＥＤランプの一例を示す要部断面図である。同図に示されたＬＥＤランプＸは、板状の基板９１と、基板９１上に搭載された複数のＬＥＤ９２と、基板９１に取り付けられた放熱部材９３と、基板９１を収容する円筒状のケース９４と、口金９５と、端子９６とを備えている。基板９１上には、複数のＬＥＤ９２および端子９６に接続される図示しない配線パターンが形成されている。
【０００３】
このＬＥＤランプＸは、端子９６を一般用蛍光灯照明器具のソケットの差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤ９２を発光させることができるように構成されている。なお、図１１に示したＬＥＤランプＸは、屋内の天井などに設置された一般用蛍光灯照明器具に取り付けられる場合を示しており、この場合、ＬＥＤ９２の光の主出射方向は下方を向く。
【０００４】
ＬＥＤランプＸでは、ＬＥＤ９２が点灯されると、ＬＥＤ９２において熱が生じる。この熱は、基板９１および放熱部材９３に伝達され、さらに放熱部材９３に接して設けられるケース９４を通じて外部に放散される。この場合、放熱部材９３に伝達される熱によって、ケース９４のうち放熱部材９３に接している側が膨張することがある。そのため、たとえば図１２に示すように、ケース９４に反りが生じることがある。ケース９４に反りが生じると、端子９６と上記ソケットの差込口との間で接触不良が生じたり、たとえばＬＥＤランプＸ自体の見栄えが悪くなったりすることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平６−５４１０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、ＬＥＤが収納されるケースにおいてＬＥＤ点灯時の反りを抑制することのできるＬＥＤランプを提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によって提供されるＬＥＤランプは、複数のＬＥＤチップと、上記複数のＬＥＤチップを支持するための棒状の放熱部材と、上記放熱部材を収納するケースと、を備えたＬＥＤランプであって、上記放熱部材は、高密度部と、この高密度部を長手方向において挟む低密度部とを有しており、上記高密度部は、長手方向における単位長さあたりの質量が上記低密度部よりも大であることを特徴としている。この場合、上記高密度部は、上記放熱部材の長手方向における中央に設けられているとよい。
【０００８】
このような構成によれば、放熱部材を収納するケースに、ＬＥＤチップから生じる熱によってたとえば放熱部材の中央が上方にせり上がるように反りが生じようとしても、放熱部材の中央に、長手方向における単位長さ当りの質量が低密度より大の高密度が設けられると、放熱部材の中央部において重力方向に力が働く。そのため、放熱部材の中央における反りを抑え込むことができ、ケースの外形をほぼ維持することができる。したがって、ＬＥＤ点灯時においても見栄えの良好なＬＥＤランプを提供することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記ケースには、上記放熱部材の長手方向とは直交する方向に延びた複数のスリットが形成されている。このような構成によれば、上記複数のスリットにより、ケースの長手方向における膨張を吸収することができるので、より一層効果的にケースの反りを抑制することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記放熱部材は、その一部が上記ケースと当接されて配置されており、上記複数のスリットは、上記ケースの上記放熱部材との当接面側に形成されているので、放熱部材側のケースの膨張を適切に吸収することができる。
【００１１】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるＬＥＤランプを示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図である。
【図３】第１実施形態にかかるＬＥＤランプの側面から見た断面図である。
【図４】第１実施形態にかかるＬＥＤランプの上面図である。
【図５】放熱部材の変形例を示す図である。
【図６】第１実施形態にかかるＬＥＤランプの作用を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるＬＥＤランプを示す側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態にかかるＬＥＤランプを示す上面図である。
【図９】第２実施形態にかかるＬＥＤランプの変形例を示す図である。
【図１０】第２実施形態にかかるＬＥＤランプの他の変形例を示す図である。
【図１１】従来のＬＥＤランプの一例を示す要部断面図である。
【図１２】従来のＬＥＤランプに反りが生じた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１ないし図４は、本発明の第１実施形態にかかるＬＥＤランプの一例を示す図である。図１は、ＬＥＤランプの要部斜視図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う要部断面図であり、図３は、ＬＥＤランプの側面から見た断面図であり、図４は、ＬＥＤランプの上面図である。なお、図３および図４は、後述する一般用蛍光灯照明器具に取り付けられている状態を示しており、図１および図２とは上下が逆になっている。
【００１５】
このＬＥＤランプＡ１は、基板１、複数のＬＥＤモジュール２、放熱部材３、ケース４、および一対の口金５を備えている。このＬＥＤランプＡ１は、たとえば直管形蛍光ランプの代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられる。一般用蛍光灯照明器具がたとえば屋内の天井などに設置されている場合には、ＬＥＤランプＡ１は、ＬＥＤモジュール２の光の主出射方向が下方を向くように取り付けられる。
【００１６】
基板１は、複数のＬＥＤモジュール２を実装することにより、複数のＬＥＤモジュール２を支持するものである。基板１は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、所定方向に延びた細長の板状に形成されている。基板１の実装面１ａには、複数のＬＥＤモジュール２に電力を供給するためのたとえばＣｕからなる配線パターンが形成されている。すなわち、基板１は、図２に示すように、実装面１ａに形成され互いに離間する金属配線層１１，１２を備えている。また、基板１は、金属配線層１１，１２の一部を覆うことによりそれらを保護する保護層１３を備えている。
【００１７】
ＬＥＤモジュール２は、図１に示すように、基板１の長手方向に沿って並ぶように複数個配置されている。ＬＥＤモジュール２は、図２に示すように、ＬＥＤチップ２１、互いに離間する金属製のリード２２，２３、ワイヤ２４、および樹脂パッケージ２５を備えている。各ＬＥＤモジュール２は、ＬＥＤチップ２１の光の主出射方向が基板１の実装面１ａと直交する方向と一致するように設置されている。
【００１８】
ＬＥＤチップ２１は、たとえばｎ型半導体およびｐ型半導体と、これらに挟まれた活性層（いずれも図示せず）とが積層した構造とされている。ＬＥＤチップ２１は、たとえばＧａＮ系半導体からなる場合、青色光を発することができる。ＬＥＤチップ２１は、その下面および上面に２つの電極を備えている。ＬＥＤチップ２１は、リード２２の表面に搭載されており、リード２２の裏面は、基板１の金属配線層１１に接合されている。これにより、ＬＥＤチップ２１の下面の電極は、金属配線層１１と導通している。一方、ＬＥＤチップ２１の上面の電極は、ワイヤ２４を介してリード２３に接続されており、リード２３は、金属配線層１２に接合されている。これにより、ＬＥＤチップ２１の上面の電極は、金属配線層１２と導通している。
【００１９】
樹脂パッケージ２５は、ＬＥＤチップ２１およびワイヤ２４を保護するためのものである。樹脂パッケージ２５は、ＬＥＤチップ２１から発せられる光に対して透光性を有するたとえばシリコン樹脂を用いて形成されている。また、樹脂パッケージ２５に、青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料を混入すれば、ＬＥＤモジュール２から白色光を出射させることが可能となる。なお、上記黄色光を発する蛍光材料に代えて、緑色光および赤色光を発する蛍光材料を混入するようにしてもよい。
【００２０】
放熱部材３は、ＬＥＤモジュール２で生じた熱を基板１を介して放散させるためものである。放熱部材３は、基板１の長手方向に沿って延びる細長の半円柱形状とされ、基板１の裏側に取り付けられている。本実施形態では、図３および図４に示すように、放熱部材３は、その外形の大部分を構成するたとえばＡｌからなる低密度材料部３１と、放熱部材３の長手方向における単位長さあたりの質量が低密度材料部３１より大の金属、たとえばステンレス（ＳＵＳ）からなる高密度材料部３２とを備えている。本発明では、低密度材料部３１が特許請求の範囲に記載の低密度部に相当し、高密度材料部３２が同じく高密度部に相当する。
【００２１】
低密度材料部３１は、高密度材料部３２を放熱部材３の長手方向において挟むように設けられている。より詳細には、低密度材料部３１には、その中央近傍に上面視（図４参照）で略楕円状に陥没した凹陥部３３が形成され、その凹陥部３３に嵌め込まれるように高密度材料部３２が設けられている。高密度材料部３２の外面は、曲面を有する低密度材料部３１の外面と面一になるように形成されている。放熱部材３は、たとえば、所定の金型による押し出し成型により低密度材料部３１の原型を形成し、当該低密度材料部３１を金属加工して凹陥部３３を形成し、凹陥部３３とほぼ同等な形状の高密度材料部３２を凹陥部３３に嵌め込み、接合することにより形成される。
【００２２】
放熱部材３において、低密度材料部３１より単位長さあたりの質量が大の高密度材料部３２が設けられると、放熱部材３の中央部分では、重力方向に力が働く。詳細は後述するが、本実施形態では、上記高密度材料部３２による重力方向への力によって、ＬＥＤチップ２１の点灯時の熱によって生じるケース４の反りを抑制することができる。
【００２３】
なお、低密度材料部３１および高密度材料部３２は、上記した材質、形状または大きさなどに限定されるものではない。すなわち、ＬＥＤチップ２１の点灯時におけるケース４の反りの程度は、ケース４の長さやＬＥＤチップ２１の発熱量などによって異なるので、上記反りの程度に応じて、高密度材料部３２の材質、大きさおよび形状などは適宜変更されることが望ましい。たとえば、図５に示すように、高密度材料部３２は、ケース４の内周面に接するとともに、基板１の裏面にも接するような形状および大きさとされてもよい。この場合、低密度材料部３１は、左右に分割されて設けられ、分割された２つの低密度材料部３１の間に高密度材料部３２Ａが介在されている。
【００２４】
また、放熱部材３としては、表面に絶縁処理を施すことにより、ＬＥＤモジュール２を直接的に実装し支持するものであってもよい。すなわち、基板１を省略してもよい。この場合、ＬＥＤモジュール２とたとえば絶縁機能を有する絶縁シート（図示せず）との間に、配線パターンが形成される。この構成によれば、放熱部材３とは別に、ＬＥＤモジュール２を実装するための基板１を用意する必要がないので、部品コストの削減化を図ることができる。
【００２５】
ケース４は、基板１および放熱部材３などを収容するためのものであり、図１に示すように、円形断面を有する直管状の円筒形とされている。ケース４は、たとえばポリカーボネートなどの合成樹脂からなり、押出成形によって一体形成される。ケース４の内面には、図１に示すように、内側に向いて突出する一対の突出片４１が一体形成されている。
【００２６】
一対の突出片４１は、放熱部材４１のケース４に対する移動を規制するものである。一対の突出片４１は、放熱部材４１の低密度材料部３１の一部と当接されており、これにより、放熱部材３の外周面、すなわち低密度材料部３１および高密度材料部３２の外周面は、ケース４の内周面に接している。なお、基板１および放熱部材３などをケース４内へ収容する場合には、突出片４１の内側において、放熱部材３をスライドさせながらケース４内に挿入すればよい。
【００２７】
一対の口金５は、一般用蛍光灯照明器具のソケット（図示せず）に装着することにより、商用電源から交流電力を供給するためのものである。口金５は、図３に示すように、有底円筒状のカバー体５１と、カバー体５１の中空部に収容保持された樹脂ブロック５２と、２本の端子５３とを備えている。端子５３は、一般用蛍光灯照明器具の上記ソケットの差込口に嵌合される部分である。
【００２８】
次に、ＬＥＤランプＡ１の作用について説明する。
【００２９】
本第１実施形態によれば、放熱部材３の中央部分に高密度材料部３２が設けられているので、この高密度材料部３２によってＬＥＤランプＡ１が点灯されたときに生じるケース４の反りを抑制することができる。具体的には、ＬＥＤランプＡ１が点灯されると、ＬＥＤチップ２１から光が出射されることにより、ＬＥＤチップ２１では熱が生じる。この熱は、基板１を介して放熱部材３に伝達され、放熱部材３に当接されたケース４を介して外部に放散される。
【００３０】
ここで、高密度材料部３２が設けられていない従来のＬＥＤランプでは、図１２に示したように、ＬＥＤ９２からの熱によってケース９４の放熱部材９３が当接された側は、放熱部材９３が当接されていない側に比べてより膨張し、ケース９４に反りが生じることがあった。すなわち、ケース９４の中央部分がせり上がるように、ケース９４が若干屈曲する。
【００３１】
しかしながら、この実施形態では、放熱部材３の中央部分に高密度材料部３２が設けられているので、この高密度材料部３２によって放熱部材３の中央部分では、重力方向に力が働く。そのため、ケース４は、ＬＥＤチップ２１が点灯されることで生じる熱によって、中央部分がせり上がるように屈曲しようとしても、高密度材料部３２による重力方向への力により、ケース４の反りを抑え込むことができる。したがって、ＬＥＤチップ２１の点灯時でも、ケース４の外形をほぼ維持することができ、ＬＥＤランプＡ１の見栄えを損なうことはない。
【００３２】
なお、上記構成においては、図６（ａ）に示すように、高密度材料部３２が設けられていないＬＥＤランプにおいて、ＬＥＤチップ２１の消灯時に対して、ＬＥＤチップ２１の点灯時におけるケース４の中央部分の反り高さＨ（図６（ａ）右図参照）が実験や計算などによって把握することができておれば、高密度材料部３２の単位長さあたりの質量を調整することにより、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、消灯時および点灯時におけるＬＥＤランプＡ１の種々の態様が可能である。なお、高密度材料部３２の単位長さあたりの質量は、その質量の大きさの異なる金属を高密度材料部３２に用いたり、高密度材料部３２自体の大きさを変更したりすることにより調整することができる。
【００３３】
すなわち、図６（ｂ）左図に示すように、ＬＥＤチップ２１の消灯時においてケース４の中央部の垂れ下がり高さＨ′が、ＬＥＤチップ２１の点灯時におけるケース４の中央部の反り高さＨ（図６（ａ）右図参照）と同じになるような高密度材料部３２を用いるとする。このようにすれば、ＬＥＤチップ２１の点灯時には、ケース４の中央部の反り高さＨが、図６（ｂ）左図に示すケース４の中央部の垂れ下がり高さＨ′と相殺され、ケース４は、ほぼ水平に延びる姿勢で維持されることになる（図６（ｂ）右図参照）。
【００３４】
この場合、ＬＥＤチップ２１の消灯時においてケース４の中央部の垂れ下がり高さＨ′が極端に大きく見栄えが悪いと判断されるときには、消灯時におけるケース４の反りを目立たなくすることもできる。すなわち、高密度材料部３２の単位長さあたりの質量を調整し、図６（ｃ）左図に示すように、ケース４の中央部の垂れ下がり高さＨ′がたとえば１／２になるようにする。この場合、ＬＥＤチップ２１の点灯時には、ケース４の中央部の反り高さＨも１／２になる（図６（ｃ）右図参照）。このようにすれば、ＬＥＤチップ２１の消灯時および点灯時に、ケース４の中央部に多少の反りが生じるものの、図６（ｂ）左図に示したような、ケース４の極端な垂れ下がり高さを低減することができ、ＬＥＤチップ２１の消灯時および点灯時の双方においてケース４の反りを目立たなくすることができる。
【００３５】
図７および図８は、本発明の第２実施形態にかかるＬＥＤランプを示す図であり、図７はＬＥＤランプの側面図であり、図８はＬＥＤランプの上面図である。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。
【００３６】
この第２実施形態のＬＥＤランプＡ２は、第１実施形態における構成に加えて、ケースの反りを抑制するための構成がケースにおいても施されている点で、第１実施形態のＬＥＤランプＡ１と異なる。すなわち、第２実施形態のＬＥＤランプＡ２では、放熱部材３に高密度材料部３２が設けられているとともに、図７および図８に示すように、ケース４Ａに複数のスリット４２が形成されている。
【００３７】
より詳細には、ケース４Ａには、内部に放熱部材３が配された側の外面に、長手方向と直交する方向に延びる複数のスリット４２が所定の間隔を隔ててそれぞれ形成されている。各スリット４２は、ケース４Ａの外周のうちほぼ半周にわたる長さに形成され、その長さ方向における両縁部は略半円形状とされている。
【００３８】
このように、ケース４Ａに複数のスリット４２が形成されると、ケース４ＡがＬＥＤランプＡ２で生じた熱によって膨張しようとする際、スリット４２によってケース４Ａの膨張を吸収することができる。そのため、放熱部材３の高密度材料部３２と相俟って、ケース４Ａの反りを効果的に抑制することができる。
【００３９】
なお、ケース４Ａのスリットの形状は、上記形状に限らず、図９に示すように、たとえば側面視で略三角形状に形成されていてもよい。このスリット４２Ａの形状によっても、スリット４２と同様の作用効果を奏する。また、図１０に示すように、放熱部材３の中央部分に高密度材料部３２を設け、さらにケース４Ｂの両端部近傍のみにスリット４２が形成されていてもよい。この構成によれば、ケース４Ｂの中央部では、放熱部材３の高密度材料部３２によってケース４Ｂの膨張が抑制され、ケース４Ｂの両端部では、スリット４２によってケース４Ｂの膨張が抑制されることになり、より一層効果的にケース４Ｂの反りを抑制することができる。
【００４０】
本発明に係るＬＥＤランプは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るＬＥＤランプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、放熱部材３の形状は、上記した形状に限るものではない。また、放熱部材において高密度材料部３２が設けられる位置は、上記実施形態にように中央部に限るものではない。また、高密度材料部３２は、複数設けられていてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ１，Ａ２  ＬＥＤランプ
１          基板
１ａ        実装面
１１，１２  金属配線層
１３        保護層
２          ＬＥＤモジュール
２１        ＬＥＤチップ
２２，２３  リード
２４        ワイヤ
２５        樹脂パッケージ
３          放熱部材
３１        低密度材料部
３２        高密度材料部
３３        凹陥部
４          ケース
４１        突起片
４２        スリット
５          口金
５３        端子
【図１】
2010177441.tif 000003
【図２】
2010177441.tif 000004
【図３】
2010177441.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010177441.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010177441.tif 000009
【図８】
2010177441.tif 000010
【図９】
2010177441.tif 000011
【図１０】
2010177441.tif 000012
【図１１】
2010177441.tif 000013
【図１２】
2010177441.tif 000014