(57)【要約】【課題】水銀灯の代替えとして用いることのできる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、水銀灯の代替えとして用いられ、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ＬＥＤ基板１と、複数のＬＥＤチップ２１にＬＥＤ基板１を通じて電力を供給するための口金７と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水銀灯の代替えとして用いられるＬＥＤランプであって、
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導通支持部材と、
上記複数のＬＥＤチップに上記導通支持部材を通じて電力を供給するための口金と、
を備えることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
【請求項２】
上記導通支持部材は、細長板状に形成された複数の板状基板を含み、
上記板状基板は、上記ＬＥＤチップの支持面が外方を向き、かつ隣り合う板状基板の一辺同士が互いに沿うように配置されている、請求項１に記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
上記導通支持部材は、多角形状に形成された一つの多角形基板を含み、
上記多角形基板は、上記ＬＥＤチップの支持面が外方を向き、かつ各辺が上記板状基板の一辺に沿うように配置されている、請求項２に記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
上記導通支持部材には、上記複数のＬＥＤチップで生じる熱を放散させるための放熱部材が接合されており、
上記放熱部材は、その表面が外部に露出されている、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
上記放熱部材の表面には、上記板状部材の長手方向に延びた複数の突起片が形成されている、請求項４に記載のＬＥＤランプ。
【請求項６】
上記放熱部材の表面には、上記板状部材の短手方向に延びた複数の突起片が形成されている、請求項４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、発光ダイオードを光源とし、水銀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、水銀灯（たとえば特許文献１参照）は、構造が比較的容易で廉価に製造できることから、たとえば街灯、体育館および工場などの照明に広く用いられている。水銀灯は、たとえばガラス管内に封入された水銀蒸気中でアーク放電を生じさせ、その放電によって発生した光を放射するものである。水銀灯は、放電により発生した光を放射することにより、遠方まで光を届かせることができるため、上記したような広範囲の領域を照らす場合によく適用される。
【０００３】
しかしながら、一般に、水銀灯は、消費電力が高く寿命が比較的短いといった欠点を有している。そのため、水銀灯は、その使用期間が比較的短くなるため、交換を頻繁に行う必要があった。特に、体育館や工場などの照明に用いられている場合、天井近傍に設置された水銀灯の交換に手間がかかるといった問題点があった。
【０００４】
また、水銀灯は、上記アーク放電の際、ガラス管内の水銀が完全に蒸発して安定するまでにたとえば数分を要するため、良好な点灯状態になるまでに所定の時間を必要とする。また、消灯した直後の再点灯時には、水銀の蒸気圧が高くなっているため、ガラス管が冷えるまで再点灯することができないといった問題点もあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１３５０７１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、水銀灯の代替えとして用いることのできる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、水銀灯の代替えとして用いられるＬＥＤランプであって、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導通支持部材と、上記複数のＬＥＤチップに上記導通支持部材を通じて電力を供給するための口金と、を備えることを特徴としている。
【０００８】
このような構成によれば、上記口金がたとえば水銀灯の取付器具に嵌合できるタイプのものであれば、上記ＬＥＤランプを水銀灯に代えて当該取付器具に取り付けることができる。また、上記ＬＥＤランプは、点灯すべき光源が複数のＬＥＤチップで構成されているため、比較的消費電力が少なくて済み、照明装置として長寿命とすることができる。そのため、ＬＥＤランプの使用期間が延びることから、交換の手間を可及的に抑制することができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、細長板状に形成された複数の板状基板を含み、上記板状基板は、上記ＬＥＤチップの支持面が外方を向き、かつ隣り合う板状基板の一辺同士が互いに沿うように配置されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップから発せられる光をたとえば周囲側方に好適に放射することができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材は、多角形状に形成された一つの多角形基板を含み、上記多角形基板は、上記ＬＥＤチップの支持面が外方を向き、かつ各辺が上記板状基板の一辺に沿うように配置されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップから発せられる光をたとえば周囲上方に好適に放射することができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記導通支持部材には、上記複数のＬＥＤチップで生じる熱を放散させるための放熱部材が接合されており、上記放熱部材は、その表面が外部に露出されている。このような構成によれば、ＬＥＤチップで生じる熱を導通支持部材から放熱部材へスムーズに伝達し、速やかに外部に放散させることができる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記放熱部材の表面には、上記板状部材の長手方向に延びた複数の突起片が形成されている。また、上記放熱部材の表面には、上記板状部材の短手方向に延びた複数の突起片が形成されていてもよい。
【００１３】
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】
【００１４】
【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】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う要部断面図である。
【図４】ＬＥＤモジュールの実装状態を示す断面図である。
【図５】ＬＥＤモジュールの電気的構成を示す図である。
【図６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
図１ないし図３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は図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う要部断面図である。
【００１７】
このＬＥＤランプＡ１は、複数のＬＥＤ基板１、複数のＬＥＤモジュール２、複数の電源基板３、基板支持部材４、放熱部材５、ケース６、および口金７を備えている。ＬＥＤランプＡ１は、ＪＩＳ規格  Ｃ７６０４に定められた、たとえば８０Ｗ型の水銀灯の代替として用いられるものであり、その全体形状が略円柱形状とされている。ＬＥＤランプＡ１は、その全長がたとえば１８０ｍｍ程度とされ、ケース６の直径は６０ｍｍ程度とされている。なお、特許請求の範囲に記載の導通支持部材は、複数のＬＥＤ基板１、複数の電源基板３、および基板支持部材４に相当する。
【００１８】
ＬＥＤ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。ＬＥＤ基板１は、たとえばＡｌからなり、鉛直方向に延び細長の板状に形成された複数（本実施形態では６つ）の板状基板１１と、図１における上面視でほぼ正六角形状に形成された１つの六角基板１２とによって構成されている。
【００１９】
複数の板状基板１１は、それぞれの実装面１１ａが鉛直方向に沿うように、かつ放射状に側方を向くように設けられている。すなわち、板状基板１１は、隣り合う板状基板１１と長手方向の一辺同士が互いに沿うように配置されている。板状基板１１は、図２に示すように、その実装面１１ａに直交する方向と、隣り合う板状基板１１における実装面１１ａに直交する方向とのなす角αがたとえば６０度になるように配置されている。各板状基板１１の上端には、六角基板１２が設けられている。六角基板１２は、その実装面１２ａが水平方向に沿うように設けられている。すなわち、六角基板１２は、その各片が各板状基板１１の上端辺と合わさるように配置されている。
【００２０】
これらの板状基板１１および六角基板１２の各実装面１１ａ，１２ａ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。図４は、板状基板１１におけるＬＥＤモジュール２の実装状態を示す断面であるが、板状基板１１は、実装面１１ａに形成され互いに離間する金属配線層１３，１４を備えている。また、板状基板１１は、金属配線層１３，１４の一部を覆うことによりそれらを保護する保護層１５を備えている。六角基板１２におけるＬＥＤモジュール２の実装状態は、図示していないが、板状基板１１における実装状態と同様であり、六角基板１２は、金属配線層１３，１４および保護層１５を備えている。
【００２１】
ＬＥＤモジュール２は、図１に示すように、板状基板１１および六角基板１２の実装面１１ａ，１２ａ上に縦横に並ぶように複数個配置されている。ＬＥＤモジュール２は、図４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板状基板１１および六角基板１２の実装面１１ａ，１２ａと直交する方向と一致するように設置されている。
【００２２】
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、図４に示すように、リード２２の表面に搭載されており、リード２２の裏面は、ＬＥＤ基板１の金属配線層１３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１３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１４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１４と導通している。
【００２３】
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。
【００２４】
複数のＬＥＤモジュール２は、板状基板１１および六角基板１２の実装面１１ａ，１２ａ上に形成された、図示しない配線パターンによって、たとえば図５に示すような構成で電気的に接続されている。本実施形態におけるＬＥＤモジュール２の数は、たとえば２９６個とされている（なお、図１に示すＬＥＤモジュール２の配列構成は、一例であり、このＬＥＤモジュール２の個数とは必ずしも一致していない）。これらのＬＥＤモジュール２は、互いに並列に接続された４個のＬＥＤモジュール２ごとに、たとえば７４個のグループ２Ａに分けられている。これらの７４個のグループ２Ａは、互いに直列に接続されている。
【００２５】
図５に示したＬＥＤモジュール２の電気的な接続構成は、図示していないが、このＬＥＤランプＡ１に接続され、ＬＥＤランプＡ１における点灯を安定させるための安定器の仕様やＬＥＤチップ２１に流すべき電流などに基づいて、実験などによって決定されたものである。すなわち、ＬＥＤランプＡ１が点灯される上で、より好ましい消費電力、および目標となる光束数（たとえば３５００ｌｍ（ルーメン））が得られるように、上記ＬＥＤモジュール２の直並列の接続数が求められている。
【００２６】
図１に戻り、電源基板３は、各板状基板１１に対応して各板状基板１１の下方にそれぞれ配置されて設けられている。電源基板３は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、板状に形成されている。電源基板３には、図示しない複数のたとえばコンデンサ、抵抗器および整流ダイオードなどの電源部品が実装されている。複数の電源部品は、ＬＥＤモジュールを点灯させるための、整流平滑回路、定電流回路および保護回路などとして機能するものである。なお、電源基板３は、板状基板１１と一体的に形成されていてもよい。
【００２７】
基板支持部材４は、たとえばＡｌからなり、図２および図３に示すように、ＬＥＤ基板１および電源基板３を支持するように設けられている。基板支持部材４は、表面（ＬＥＤ基板１および電源基板３に接する面）に絶縁処理が施されている。
【００２８】
基板支持部材４は、板状基板１１の長手方向に沿って延びる略六角柱形状とされており、長手方向に貫通する断面円形の空隙部４１を有している。基板支持部材４の各側面には、板状基板１１および電源基板３がそれぞれ接着により固着されている。基板支持部材４の上面には、空隙部４１を覆うように六角基板１２が接着により固着されている。
【００２９】
基板支持部材４の下端には、略リング状のフランジ４２が形成されている。フランジ４２の外周縁には、段差４３が形成されており、この段差４３にケース６の下端が固定されることにより、ケース６がフランジ４２に支持されている。
【００３０】
なお、基板支持部材４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、ＬＥＤ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、基板支持部材４とは別に、ＬＥＤモジュール２を実装するためのＬＥＤ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。
【００３１】
放熱部材５は、ＬＥＤモジュール２で生じた熱をＬＥＤ基板１および基板支持部材４を介して放散させるためものである。放熱部材５は、たとえばＡｌからなり、基板支持部材４の下面に接合されている。なお、放熱部材５は、基板支持部材４に一体的に形成されていてもよい。
【００３２】
放熱部材５は、その表面が外部に露出しており、表面には耐食性を有するように、および熱放射性を高める目的でたとえば黒色アルマイト加工が施されている。放熱部材５は、略円筒形状の軸体５１と、この軸体５１の表面から放射状に延びた複数の突起片５２を有している。軸体５１は、断面円形の空隙部５３を有している。各突起片５２は、上下方向に長い板状であり、隣り合う突起片５２と所定の間隔を隔てて配置されている。
【００３３】
ケース６は、ＬＥＤ基板１、電源基板３および基板支持部材４などを収容するためのものであり、図１に示すように、円形断面を有し、一方端が閉塞された略円筒形状とされている。ケース６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。
【００３４】
口金７は、たとえば水銀灯の取付器具のソケット（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７は、口金のサイズとして一般的なＥ２６型が採用されており、ソケット嵌合用のねじ山が形成された負側電極部７１と、絶縁体７２を介して設けられた正側電極部７３とを備えている。
【００３５】
負側電極部７１は、口金７の内部および空隙部４１，５３を通る接続ケーブル７４を介して電源基板３に接続されている。一方、正側電極部７３も口金７の内部および空隙部４１，５３を通る接続ケーブル７５を介して電源基板３に接続されている。接続ケーブル７４，７５は、電源基板３に対して交流電力を供給するためのものである。
【００３６】
次に、ＬＥＤランプＡ１の作用について説明する。
【００３７】
本第１実施形態によれば、従来の水銀灯に代えて、上記したＬＥＤランプＡ１を適用することができる。すなわち、上述したＬＥＤランプＡ１は、口金７のサイズが一般的なＥ２６型とされているため、水銀灯を設置するための取付器具に支障なく取り付けることができ、水銀灯と置き換えて用いることができる。
【００３８】
また、ＬＥＤランプＡ１は、点灯すべき光源が複数のＬＥＤモジュール２で構成されているため、比較的消費電力が少なくて済み、照明装置として長寿命とすることができる。そのため、ＬＥＤランプＡ１の使用期間が延びることから、交換の手間を可及的に抑制することができる。
【００３９】
また、従来の水銀灯は、十分に点灯するまでに時間を要するといった問題点があったが、ＬＥＤランプＡ１では、交流電力を供給することにより瞬時に点灯することができるので、点灯時または消灯直後の再点灯時に余計な時間を費やすことがない。
【００４０】
ＬＥＤランプＡ１によれば、放熱効果を高めることができる。すなわち、ＬＥＤモジュール２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、ＬＥＤ基板１を介して基板支持部材４に伝達され、さらに、基板支持部材４から放熱部材５に伝達されて外部に放散される。
【００４１】
すなわち、基板支持部材４および放熱部材５は、熱伝導性の高いＡｌからなり、基板支持部材４は、放熱部材５と接合されている、あるいは放熱部材５と一体的に形成されているため、ＬＥＤチップ２１で生じた熱がＬＥＤ基板１から即座に伝達される。また、放熱部材５は、外部に直接露出しているため、伝達された熱を効果的に外部に放散させることができる。したがって、放熱効果の高いＬＥＤランプＡ１とすることができる。
【００４２】
図６は、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。なお、この図において、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。
【００４３】
この第２実施形態のＬＥＤランプＡ２は、放熱部材５の形状が第１実施形態のＬＥＤランプＡ１と異なっている。第２実施形態のＬＥＤランプＡ２では、放熱部材５に形成される複数の突起片５２Ａが水平方向（板状基板１１の短手方向）に平行に配置されて設けられている。より詳細には、各突起片５２Ａは、上面視で略リング状とされ、軸体５１の表面に上下方向（板状基板１１の長手方向）において所定の間隔を隔てて配置されている。すなわち、第１実施形態のＬＥＤランプＡ１では、突起片５２が上下方向に平行に延びていたが、この第２実施形態のＬＥＤランプＡ２では、突起片５２Ａが水平方向に平行に延びている。
【００４４】
このように、第２実施形態のＬＥＤランプＡ２によれば、放熱部材５の突起片５２Ａが水平方向に平行に延びているため、たとえばＬＥＤランプＡ２を横方向に寝かせるように設置された場合には、複数の突起片５２Ａが横風を受け易くなり、ＬＥＤモジュール２で生じた熱を好ましく放散させることができる。
【００４５】
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、ＬＥＤ基板１（板状基板１１および六角基板１２）、基板支持部材４、および放熱部材５などは、その形状、大きさ、数量などが上記したものに限るものではない。また、ＬＥＤモジュール２の実装数は、上記した数に限るものではない。
【００４６】
また、上記実施形態では、複数の板状基板１１が略六角柱の形状になるように設けられていたが、この構成に代えて、複数のＬＥＤモジュール２を実装したフレキシブル配線基板が略円筒状になるように設けられていてもよい。また、上記実施形態では、ＬＥＤランプは、ＪＩＳ規格  Ｃ７６０４に定められた水銀灯の代替えとして用いられるものとしたが、これに限るものではない。
【符号の説明】
【００４７】
Ａ１，Ａ２  ＬＥＤランプ
１          ＬＥＤ基板
１１        板状基板
１２        六角基板
１３，１４  金属配線層
１５        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          電源基板
４          基板支持部材
４１        空隙部
４２        フランジ
５          放熱部材
５１        軸体
５２        突起片
６          ケース
７          口金
７１        負側電極部
７３        正側電極部
【図１】
2010182796.tif 000003
【図２】
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【図３】
2010182796.tif 000005
【図４】
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【図５】
2010182796.tif 000007
【図６】
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