(57)【要約】   【課題】  ＬＥＤ素子から発射された光において、側方、後方に発射された光も鏡面を利用して前方に発射させ、照明器具としての照度を向上せしめたＬＥＤ照明構造体を提供する。  【解決手段】  表面を鏡面加工して反射率を高めた高熱伝導反射体１１０の表面に絶縁性、光透過性、熱伝導性とを備えた機能性透明膜１３０を設ける。機能性透明膜１３０の上面に回路パターン１３０を設け、また、ＬＥＤ素子１４０を直接マウントする。ＬＥＤ素子１４０と回路パターン１３０の必要箇所の電気的接続を電気的接続点１５０により確保すれば電子回路基板となる。ＬＥＤ素子１４０において発熱した熱を直接接する機能性透明膜１３０により熱伝導せしめるとともに、ＬＥＤ素子１４０が発射した光のうち機能性透明膜１３０側に発射された光も機能性透明膜１３０は透明であるため高熱伝導反射体１１０表面において反射させることができ、前方への照度を向上せしめることができる。【選択図】  図１
2010205954.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面を鏡面加工して反射率を高めた高熱伝導反射体と、
前記高熱伝導反射体の表面に成膜形成した、絶縁性、光透過性、熱伝導性とを備えた機能性透明膜と、
前記機能性透明膜の上面に直接マウントしたＬＥＤ素子と、
前記機能性透明膜の上面に設けた回路パターンと、
前記ＬＥＤ素子と前記回路パターンの必要箇所の電気的接続を確保する接続手段を備え、
前記ＬＥＤ素子において発熱した熱を直接接する前記機能性透明膜により熱伝導せしめるとともに、前記ＬＥＤ素子が発射した光のうち前記機能性透明膜側に発射された光を前記機能性透明膜を介して前記高熱伝導反射体表面において反射させることにより前方への照度を向上せしめたＬＥＤ照明構造体。
【請求項２】
前記ＬＥＤ素子の前面に蛍光素材を練り込んで形成した色変換カバーを設け、前記ＬＥＤ素子において発生する光の波長を前記色変換カバーにより変換せしめた請求項１に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項３】
前記ＬＥＤ素子の前面に蛍光素材を練り込んで形成した光拡散カバーを設け、前記ＬＥＤ素子において集中的に発生する光を前記光拡散カバーにより拡散させ、発光面積を大きく確保せしめた請求項１または２に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項４】
前記ＬＥＤ素子を、蛍光素材を含む樹脂で封入せしめ、前記ＬＥＤ素子において集中的に発生する光を拡散させて発光面積を大きく確保せしめた請求項１または２に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項５】
前記高熱伝導反射体の表面形状を凸形状とし、前記ＬＥＤ素子を前記機能性透明膜を介して前記高熱伝導反射体表面上に配したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項６】
前記高熱伝導反射体の表面形状を凹形状とし、前記ＬＥＤ素子を前記機能性透明膜を介して前記高熱伝導反射体表面上に配したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項７】
前記高熱伝導反射体の裏面側にヒートシンク構造体を備え、放熱性を高めたことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項８】
前記機能性透明膜が、アルコキシド化合物の加水分解後、シラノール脱水縮合の進展により形成されるＳｉ−Ｏネットワークおよび残存するシラノール基により構成される第１の化合物と、ナノ粒子化されたコロイダル金属酸化物またはコロイダル金属窒化物群から選ばれた少なくとも１種以上の第２の化合物とを含み、前記第１の化合物と前記第２の化合物の重量比が、４０〜１００重量％：６０〜０重量％であるバインダーと、顔料と、溶媒とを備えた塗料より形成された塗布被膜であって、前記光透過性と前記熱伝導性と前記絶縁性とを発揮せしめたものであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項９】
前記第１の化合物において、前記アルコキシド化合物がテトラアルコキシシランに対してトリアルコキシシランを、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシランが５対５から０対１０の割合で配合し、前記アルコキシド化合物の加水分解後の前記シラノール脱水縮合により生じる塗料中に存在する前記Ｓｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御と前記シラノール基の残存量の制御が行わしめたものであることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項１０】
前記第１の化合物において、前記アルコキシド化合物がテトラアルコキシシランに対してトリアルコキシシランとジアルコキシシランを、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシラン：ジアルコキシシランが４.５対４.５対１から１９対０対１の割合で配合し、前記アルコキシド化合物の加水分解後の前記シラノール脱水縮合により生じる塗料中に存在する前記Ｓｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御と前記シラノール基の残存量の制御を行わしめたものであることを特徴とする請求項８に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項１１】
前記顔料が、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、チタンの酸化物または窒化物のいずれか１種以上の化合物を含む請求項８から１０のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項１２】
前記溶媒が、沸点が常温より高い温度のアルコール類であり、
前記機能性透明膜形成の際に前記溶媒を揮発させることにより高密度構造を形成せしめることを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項１３】
前記高熱伝導反射体と、前記機能性透明膜と、前記ＬＥＤ素子と、前記回路パターンをフレキシブル基板上に形成した請求項１から１２に記載のＬＥＤ照明構造体。
【請求項１４】
前記ＬＥＤ素子の上面にレンズ体を備え、前記ＬＥＤ素子から発光された光の経路を制御せしめた請求項１から１３に記載のＬＥＤ照明構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明用のＬＥＤ照明構造体に関する。本発明のＬＥＤ照明構造体は、照明として利用できるものであれば、生活照明用、産業照明用を問わず、スポット的な照明の使用にとどまらず、例えば、液晶表示のバックライトや携帯電話機等のテンキー照明や各種ディスプレイ、交通や鉄道等の信号機、各種インジケータ、さらには生物等の人工飼育に用いる照明等、その適用分野は特に限定されない。
【背景技術】
【０００２】
高出力のＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子の開発が進み、従来の白色電球による照明や、蛍光灯による照明に代え、いわゆるＬＥＤランプが普及し始めている。特に、白色ＬＥＤ素子は、従来の単色光しか発光しなかった単色ＬＥＤとは異なり、多数の波長の光を発光するできるため、生活照明用途、産業照明用途に適したものとなり、ＬＥＤ素子が持つ小型・省電力・長寿命という特性も相まって普及に弾みがついてきた。
【０００３】
従来のＬＥＤランプの構造とその製造工程を併せて説明する。
図７に示すように、従来のＬＥＤランプは矩形板状のＭＩＤ(立体回路成形品)基板１０の片面に凹部１１を形成し、その凹部１１の底面に例えば３個のＬＥＤチップ１が実装されている。
ＭＩＤ基板１０は、ポリイミド、エポキシ樹脂、ポリエーテルイミド、ポリアミド、液晶ポリマ等の電気絶縁性材料を用いて射出成形によって形成され、ＬＥＤチップ１の実装箇所に凹部１１を設ける等して３次元の立体形状の絶縁性基材として形成されている。
ＭＩＤ基板１０の表面をプラズマ処理等により微細な粗面化を行い、その後、ＭＩＤ基板１０の表面にスパッタリングや真空蒸着等により、銅、銀、金、ニッケル、白金又はパラジウム等の金属膜（めっき下地層）を形成する。
ＭＩＤ基板１０の表面のうち回路を形成する回路部分１２を残し、他の部分１３に対してレーザ等の電磁波を照射して上記金属膜を除去する。金属膜が残った回路部分１２に給電を行ない、例えば硫酸銅めっき浴（硫酸銅８０ｇ／ｌ、硫酸１８０ｇ／ｌ、塩素、光沢剤）で電気銅めっき等を行って所定厚の金属膜を形成した回路基板を得る。非回路部分１３に残存した金属膜は必要に応じてソフトエッチング等で除去する。
【０００４】
上記方法により得られたＭＩＤ基板１０の凹部１１にＬＥＤチップ１を実装し、回路部１２とＬＥＤチップ１を導電性接着剤で電気的にダイボンド接合する。その後にＬＥＤチップ１の上部電極と回路部１２とを金線１４でワイヤボンド接合する。なお、凹部１１内に透明樹脂を充填してＬＥＤチップ１を封止する構造としても良い。
なお、ＬＥＤチップ１が実装される凹部１１の周辺部分の内面１１ａを鏡面に仕上げて反射板を兼ねる構造とすることで、照明器具として照度向上を図っている。もちろん、ＬＥＤチップ１がダイボンドされている中央部分は絶縁を確保するためポリイミドなどの絶縁性基材であり、鏡面とすることはできない。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１６３４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記構造のＬＥＤランプは広く普及し始めている。
ＬＥＤランプの従来の白熱電球に比べた第１のメリットとして寿命が長いことが挙げられる。原理的には熱などによる劣化がない限りＬＥＤ素子自体の寿命は１０万時間以上はあると言われている。
第２のメリットとして消費電力が小さいことが挙げられる。白熱電球では放熱量が大きく電気エネルギーが熱エネルギーとして消費されてしまうが、ＬＥＤランプでは白熱電球よりも発熱量が小さくその分消費電力が少ない。
【０００７】
しかしその一方、ＬＥＤランプには以下の問題があることが知られている。
第１の問題は、ＬＥＤランプから得られる照度が足りないことである。鋭意発光効率の向上の研究開発がされているが、ＬＥＤ素子一つは面積も小さく、一個のＬＥＤ素子では発光量が充分には得られず照明用途として不十分である。そのため多数個のＬＥＤ素子をある程度の間隔をもって並べて白熱電球に劣らない照度を得ている。つまり、照明器具の中央部分に多数のＬＥＤ素子を適宜並べる領域を大きく確保し、多数のＬＥＤ素子を搭載している。
【０００８】
このようにＬＥＤ素子の数を多くすることで照度は大きくなるが、ＬＥＤ素子が発光した光の全量が照明用途に前方に発射できるわけではない。ＬＥＤ素子自体は発光現象により前方にも側方にも後方にも発射されるが、そのうち前方に発射された光しか照明として利用できない。従来例でも上記図７に示したように、凹部１１の周辺の内面１１ａを鏡面に仕上げて反射板を兼ねる構造とする工夫をしているものの、それは周辺部分のみであり、凹部１１の一部のみしか反射出来ない。ＬＥＤ素子で発光された光は広範囲に基板全体にわたって反射できることが好ましいが、ＬＥＤ素子がマウントされる肝心な中央部分は絶縁を確保するためポリイミドなどの絶縁性基材であり、鏡面とすることはできず、光を反射させることができない。上記のように多数のＬＥＤ素子を適宜並べる中央部分は大きく確保されている関係上、ＬＥＤ素子から側方または後方に発射された光は有効な照明光として前方に打ち出すことができていない。
【０００９】
第２の問題は熱による劣化の問題である。
ＬＥＤランプは従来の白熱電球に比べて寿命が長いといわれているが、実際のＬＥＤ素子は熱に弱く、８０度程度でも素子の劣化が始まる。ＬＥＤ素子自身、従来の白色電球に比べて発熱が小さいものの多数のＬＥＤ素子を搭載した場合は発熱が問題となり、ＬＥＤランプにおいて放熱対策が重要な問題となっている。
上記したように、ＬＥＤ素子は熱に弱いため放熱対策が重要であるが、従来の白熱電球などに比べて熱量が小さいため、有効な放熱対策が採られたものはほとんどない。
【００１０】
ポリイミドやガラスエポキシ材などの絶縁性素材は、熱伝導率が金属などに比べて低いものであり、ＬＥＤチップで発生した熱が絶縁性素材を介して拡散しづらく、裏面にヒートシンク材などを搭載しても熱が効率的にヒートシンク材に伝導しない。
【００１１】
上記問題点に鑑み、本発明は、ＬＥＤ素子から発射された光において、従来は有効に活用されていなかった側方、後方に発射された光も有効に前方に発射させ、照明器具としての照度を向上せしめた鏡面を利用したＬＥＤ照明構造体を提供することを目的とする。また、ＬＥＤ素子が発した熱を効率的に熱伝導し、外界へ放熱することができる高熱伝導を可能としたＬＥＤ照明構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明のＬＥＤ照明構造体は、
表面を鏡面加工して反射率を高めた高熱伝導反射体と、
前記高熱伝導反射体の表面に成膜形成した、絶縁性、光透過性、熱伝導性とを備えた機能性透明膜と、
前記機能性透明膜の上面に直接マウントしたＬＥＤ素子と、
前記機能性透明膜の上面に設けた回路パターンと、
前記ＬＥＤ素子と前記回路パターンの必要箇所の電気的接続を確保する接続手段を備え、
前記ＬＥＤ素子において発熱した熱を直接接する前記機能性透明膜により熱伝導せしめるとともに、前記ＬＥＤ素子が発射した光のうち前記機能性透明膜側に発射された光を前記機能性透明膜を介して前記高熱伝導反射体表面において反射させることにより前方への照度を向上せしめたものである。
【００１３】
上記構成により、ＬＥＤ素子から側方または後方に発射された光も、光透過性の高い機能性透明膜を介して表面が鏡面加工された高熱伝導反射体により高い反射率にて前方に反射させることができ、照明器具としての照度を大きくすることができる。また、機能性透明膜の持つ絶縁性によりＬＥＤ素子を直接マウントすることができ、導電体である鏡面加工した高熱伝導反射体との間には透明な機能性透明膜のみが存在し、光を吸収する物体が存在せず、高効率でＬＥＤ素子が発生した光を前方に照射することが可能となる。また、高熱伝導反射体表面に塗布された機能性透明膜の持つ熱伝導性により元来熱に弱いＬＥＤ素子の熱劣化を効果的に防止することができる。
【００１４】
ここで、上記構成において、前記ＬＥＤ素子の前面に蛍光素材を練り込んで形成した光拡散カバーを設け、前記ＬＥＤ素子において集中的に発生する光を前記光拡散カバーを介して拡散させ、発光面積を大きく確保せしめることが好ましい。
また、上記構成において、前記ＬＥＤ素子を、蛍光素材を含む樹脂で封入せしめ、前記ＬＥＤ素子において集中的に発生する光を拡散させて発光面積を大きく確保せしめることも可能である。
上記工夫により、元来点光源として発光するＬＥＤ素子から発射された光を拡散することでき、透明ガラスであれば点光源として眩しいところ優しい面光源とすることができる。
【００１５】
次に、上記構成において、前記ＬＥＤ素子が複数個であり、前記高熱伝導反射体の表面形状を凸形状とし、前記ＬＥＤ素子を前記機能性透明膜を介して前記高熱伝導反射体表面上に配した構成とすることも好ましい。
上記構成により、ＬＥＤ素子を配する表面を凸形状となっているため、複数のＬＥＤ素子から発射される光をより広角に拡散することができる。
【００１６】
次に、上記構成において、前記高熱伝導反射体の裏面側にヒートシンク構造体を備え、熱伝導性と放熱性を高めた構成とすることが好ましい。
上記構成により、ＬＥＤ素子で発生する熱を機能性透明膜により拡散し、さらにヒートシンク構造体で放熱することにより、放熱効率をさらに高めることができる。
【００１７】
ここで、前記機能性透明膜が、アルコキシド化合物の加水分解後、シラノール脱水縮合の進展により形成されるＳｉ−Ｏネットワークおよび残存するシラノール基により構成される第１の化合物と、ナノ粒子化されたコロイダル金属酸化物またはコロイダル金属窒化物群から選ばれた少なくとも１種以上の第２の化合物とを含み、前記第１の化合物と前記第２の化合物の重量比が、４０〜１００重量％：６０〜０重量％であるバインダーと、顔料と、溶媒とを備えた塗料より形成された塗布被膜であって、前記光透過性と前記熱伝導性と前記絶縁性とを発揮せしめたものであることが好ましい。
また、上記構成に、前記バインダーにコロイダル金属酸化物またはコロイダル金属窒化物群から選ばれた少なくとも１種以上のナノ粒子化合物を含むことが好ましい。
前記コロイダル金属酸化物としては、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ、コロイダルマグネシム、コロイダルカルシウムなどが含まれる。
前記コロイダル金属窒化物としては、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化マグネシウム、窒化シリコン、窒化チタンなどがある。
【００１８】
上記構成により、膜自体にはＳｉ−Ｏネットワークが全体を全通しているのでＳｉ−Ｏネットワークを伝わることにより熱が効率よく運搬され、高い熱伝導率が得られる。さらに、無機鉱物である無機顔料が含まれて固化されているので熱伝導率が落ちることはない。基板が熱伝導率の良い素材であれば、熱が素早く基板全体に拡散し、高効率放熱ヒートシンク全体から熱を系外に放出することができる。また、上記高効率熱放射材料をベースとする熱伝導・放熱性塗布膜用塗料は良好な絶縁性を持っているので絶縁性と熱伝導性と放熱性とを兼ね備えたものとなる。
【００１９】
なお、機能性透明膜の成分は以下のものとすることができる。
まず、バインダーの第１の化合物の成分例としては、前記アルコキシド化合物がテトラアルコキシシランに対してトリアルコキシシランを、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシランが５対５から０対１０の割合で配合し、前記アルコキシド化合物の加水分解後の前記シラノール脱水縮合により生じる塗料中に存在する前記Ｓｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御と前記シラノール基の残存量の制御が行わしめたものである。
また、バインダーの第１の化合物の他の成分例としては、前記アルコキシド化合物がテトラアルコキシシランに対してトリアルコキシシランとジアルコキシシランを、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシラン：ジアルコキシシランが４.５対４.５対１から１９対０対１の割合で配合し、前記アルコキシド化合物の加水分解後の前記シラノール脱水縮合により生じる塗料中に存在する前記Ｓｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御と前記シラノール基の残存量の制御を行わしめたものである。
【００２０】
上記の機能性透明膜用塗料により、塗料中に存在する強靭なＳｉ−Ｏネットワーク素材の形成とシラノール基の残存量を制御することができ、絶縁性、放熱性、耐熱性、基材への強い付着性、靭性を同時に得ることができる。また、Ｓｉ−Ｏネットワーク素材をある程度まで形成しておくことにより膜が形成される過程における収縮率が小さくなり残留応力が小さくなり基材への付着力が向上する。
【００２１】
次に、顔料の成分としては、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、チタンの酸化物または窒化物のいずれか１種以上の化合物を含むものである。
上記機能性透明膜用塗料により、これら顔料により遠赤外線放射波長領域において高温領域から低温領域まで効率良い変換を得ることができる。
【００２２】
次に、前記溶媒が、沸点が常温より高い温度のアルコール類であり、
前記機能性透明膜形成の際に前記溶媒を揮発させることにより高密度構造を形成せしめたものである。
上記のように膜中にポーラス構造を作り込むことにより膜全体としてさらに優れた靭性を得ることができる。
【００２３】
本発明のＬＥＤ照明構造体はフレキシブルなものとして形成することができる。つまり、上記構成の前記高熱伝導反射体と、前記機能性透明膜と、前記ＬＥＤ素子と、前記回路パターンをフレキシブル基板上に形成したものとすることができる。
【００２４】
また、本発明のＬＥＤ照明構造体は、上記構成において、前記ＬＥＤ素子の上面にレンズ体を備え、前記ＬＥＤ素子から発光された光の経路を制御せしめたものとすることができる。例えば凹レンズであれば光を広範囲に拡散させることができ、例えば凸レンズであれば集束することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のＬＥＤ照明構造体によれば、ＬＥＤ素子から側方または後方に発射された光も、光透過性の高い機能性透明膜を介して表面が鏡面加工された高熱伝導反射体により高い反射率にて前方に反射させることができ、照明器具としての照度を大きくすることができる。
また、機能性透明膜の持つ絶縁性によりＬＥＤ素子を直接マウントすることができ、導電体である鏡面加工した高熱伝導反射体との間には透明な機能性透明膜のみが存在し、光を吸収する物体が存在せず、高効率でＬＥＤ素子が発生した光を前方に照射することが可能となる。
また、高熱伝導反射体表面に塗布された機能性透明膜の持つ熱伝導性および放熱性により元来熱に弱いＬＥＤ素子の熱劣化を効果的に防止することができる。
【００２６】
なお、高効率機能性透明膜にはＳｉ−Ｏネットワークが全体を全通しているのでＳｉ−Ｏネットワークを伝わることにより熱が効率よく運搬され、高い熱伝導率が得られる。さらに、無機鉱物である無機顔料が含まれて固化されているので熱伝導率が落ちることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明のＬＥＤ照明構造体の実施例を説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施例に示した具体的な用途、形状、個数などには限定されないことは言うまでもない。
【実施例１】
【００２８】
実施例１にかかる本発明のＬＥＤ照明構造体の一例を示す。
図１（ａ）は、本発明の第１のＬＥＤ照明構造体の構成例を示す図である。
図１（ｂ）は、従来のＬＥＤ照明構造体の構成例を示す図である。
【００２９】
まず、比較のために従来の一般的なＬＥＤ照明構造体の構成例を説明する。
図１（ｂ）に示すように、従来のＬＥＤ照明構造体の構成は、絶縁体であるポリイミドやエポキシ樹脂の回路基板１０を用いる。この回路基板１０に対して銅箔を設け、さらに回路パターンを形成するためのマスキングなどを施した後、エッチングなどの方法により不要部分の銅箔を除去し、回路パターン２０を形成する。次に、パッケージ化されたＬＥＤパッケージ４０を回路基板１０上の所定位置に装着し、ＬＥＤパッケージ４０の電気的インタフェース部分と回路パターン２０の所定箇所との間にワイヤーボンディングなどで電気的接点５０を形成し電気回路を完成させる。上記構成で電気回路を構築した後、照明器具本体に搭載する。なお、照明器具の照度を高めるため及び絶縁性を高めるためにＬＥＤパッケージ４０や回路パターン２０の領域以外の領域部分に白色系の塗料３０を塗っておいて、できるだけ光源を収めたキャビティ内の反射率を高めて前方に発射する光量を多くしようとする工夫を施す場合はある。
【００３０】
しかし、従来のＬＥＤ照明構造体の構成では、前方に発射される光は直接前方に発射される光がほとんどで、側方または後方に発射された光の一部が白色系塗料３０により反射されて前方に発射されるのみである。図２（ｂ）は従来のＬＥＤ照明構造体の構成の場合にＬＥＤパッケージ４０が発光した光が前方に発射される様子を模式的に示す図である。図２（ｂ）に見るように、直接前方に発射される光は効率よくそのまま前方に発射されるものの、側方または後方に発射された光のうちＬＥＤパッケージ４０の周囲および回路パターン２０の領域部分はポリイミドまたはエポキシ樹脂の回路基板１０であり、反射率は低く光源の光量に足る光は反射し得ず、離れた位置にある白色系塗料３０に到達した光が反射されるのみである。なお、白色系塗料３０の反射率は高くても８０％程度しか期待できない。
【００３１】
次に、本発明のＬＥＤ照明構造体の構成例を説明する。
本実施例１の構成例では、ＬＥＤ照明構造体１００は、アルミニウムなどの金属からなる高熱伝導反射体１１０、回路パターン１２０、機能性透明膜１３０、ＬＥＤ素子１４０、電気的接続点１５０を備えている。図１（ａ）はＬＥＤ照明構造体１００の構成を模式的に示した図である。
【００３２】
本発明のＬＥＤ照明構造体では、従来のポリイミドやエポキシ樹脂の回路基板１０とは異なり、アルミニウムなどの金属からなる高熱伝導反射体１１０を用いる。通常はアルミニウムなどの金属体は高い導電性を持つため、電気回路の基板としては本来は敬遠されるべきものであるが、本発明では後述する機能性透明膜１３０の持つ高い絶縁性により電気回路の基板として用いることが可能となっている。また、アルミニウムなどの金属体１１０は後述するように表面を鏡面に仕上げるために適した素材となる。
【００３３】
上記の高熱伝導反射体１１０の表面は鏡面加工が施された鏡面１１１となっており、高い反射率が得られるようになっている。アルミニウムなどの金属体の表面を鏡面加工する方法については特に限定されない。現在の技術ではアルミニウムなどの金属体の表面をいわゆる「鏡」のようにほぼ１００％の高い反射率を得ることが可能である。
【００３４】
次に、本発明のＬＥＤ照明構造体では、アルミニウムなどの金属体の表面に鏡面加工を施して高熱伝導反射体とした後、その上面に機能性透明膜１３０を形成する。この機能性透明膜１３０は高い絶縁性、光透過性、熱伝導性とを備えた機能性透明膜となっている。
なお、機能性透明膜１３０は、鏡面加工した高熱伝導反射体１１０の腐食やさびの発生を防止するための保護膜としても機能し得る。この機能性透明膜１３０の例については後述する。
【００３５】
高熱伝導反射体１１０の上面に機能性透明膜１３０を形成した後、回路パターン１２０を形成する。回路パターン１２０を形成する手法についても限定されないが、機能性透明膜１２０を破壊しない方法であれば特に限定されず、例えば、銅ペーストを用いたインクジェット印刷による回路パターン１２０の形成方法、マスクパターンとエッチングを用いた回路パターン１２０の形成方法、電気メッキを用いた回路パターン１２０の形成方法などがある。
【００３６】
次に、ＬＥＤ素子１４０を機能性透明膜１３０の上面の所定箇所に直接マウントする。高熱伝導反射体１１０は導電性のアルミニウムなどの金属体であるが、機能性透明膜１３０の持つ高い絶縁性によりＬＥＤ素子１４０を直接マウントすることが可能となっている。つまり、ＬＥＤ素子１４０と高熱伝導反射体１１０の間は機能性透明膜１３０により間隔が設けられ、電気的には絶縁されている。
ＬＥＤ素子１４０として、多様なＬＥＤ素子を適用できるが、例えば、表面に白色ＬＥＤ素子の発光面、裏面に電極面が設けられたチップなどで良く、表面実装型（ＳＭＤ型）ＬＥＤ素子であり、発光光の色温度が６０００Ｋで視覚的には真白色に見える光を発光するもので良い。
【００３７】
ここで、本実施例１の本発明のＬＥＤ照明構造体の例では、ＬＥＤ素子１４０としてＬＥＤパッケージではなくＬＥＤ素子を直接マウントするものとなっている。本発明ではＬＥＤ素子により発生した光をできるだけ多く前方に発射し、照明構造体としての照度を高くするため、発光するＬＥＤ素子１４０の周囲をパッケージ化して覆ってしまうよりもＬＥＤ素子１４０を直接マウントすることにより、後述するように高熱伝導反射体の鏡面１１１で反射する光量を多くするように工夫している。なお、図１（ａ）の構成例ではＬＥＤ素子１４０が一つのみであるが、複数のＬＥＤ素子１４０が並べられたものでも良い。
【００３８】
次に、ＬＥＤパッケージ１４０の電気的インタフェース部分と回路パターン１２０の所定箇所との間にワイヤーボンディングなどで電気的接点１５０を形成し電気回路を完成させる。
図１（ａ）に示したように構成したＬＥＤ照明構造体によれば、ＬＥＤ素子１４０が発射した光のうち機能性透明膜１３０側に発射された光も機能性透明膜１３０を介して高熱伝導反射体表面の鏡面１１１において効率的に反射させることができる。
【００３９】
図２（ａ）は本発明のＬＥＤ照明構造体１００の構成の場合にＬＥＤ素子１４０が発光した光が前方に発射される様子を模式的に示す図である。図２（ａ）に見るように、直接前方に発射される光は効率よくそのまま前方に発射され、側方または後方に発射された光もＬＥＤ素子１４０の下面、周囲、回路パターン１２０のあらゆる領域部分において、到達した光は機能性透明膜１３０を透過し、高熱伝導反射体１１０の鏡面１１１で反射し、前方に発射される。鏡面１１１の反射率はほぼ１００％であり、きわめて効率良くＬＥＤ素子１４０が発光した光が前方に発射され、ＬＥＤ照明構造体１００の照度が高くなる。
【００４０】
次に、本発明のＬＥＤ照明構造体１００における熱対策について述べる。
ＬＥＤ素子１４０は元来熱に弱く、８０℃程度の熱でも劣化することがある。そのため熱対策は重要である。従来はＬＥＤパッケージに対する熱対策は十分でなかった。
本発明のＬＥＤ照明構造体１００では、ＬＥＤ素子１４０において発熱した熱を直接接する機能性透明膜１３０により熱伝導せしめる。
【００４１】
図３は本発明のＬＥＤ照明構造体１００の熱伝導について模式的に示した図である。
本発明のＬＥＤ照明構造体１００では、機能性透明膜１３０の働きにより、ＬＥＤ素子１４０で発生した熱が直接機能性透明膜１３０に伝導され、機能性透明膜１３０の持つ優れた熱伝導性により高熱伝導反射体１１０であるアルミニウムなどの金属体に伝導され、熱が系外にすみやかに放熱される。このように、本発明のＬＥＤ照明構造体１００では、ＬＥＤ素子１４０が発した熱がこもることなく、優れた熱対策が施されている。
【００４２】
次に、機能性透明膜１３０を詳しく説明する。
本発明のＬＥＤ照明構造体に用いる機能性透明膜１３０は、絶縁性、光透過性、熱伝導性が高いものであれば特に限定されることなく適用することができるが、一例として下記の機能性透明膜１３０を適用する。
【００４３】
本実施例１の機能性透明膜１３０の好適例は、アルコキシド化合物の加水分解後、シラノール脱水縮合の進展により形成されるＳｉ−Ｏネットワークおよび残存するシラノール基により構成される第１の化合物と、ナノ粒子化されたコロイダル金属酸化物またはコロイダル金属窒化物群から選ばれた少なくとも１種以上の第２の化合物とを含み、前記第１の化合物と前記第２の化合物の重量比が、４０〜１００重量％：６０〜０重量％であるバインダーと、顔料と、溶媒とを備えた塗料より形成された塗布被膜である。
【００４４】
上記の機能性透明膜１３０の構成を詳しく説明する。
機能性透明膜１３０のバインダーの第１の化合物として、アルコキシド化合物の加水分解反応とシラノール脱水縮合反応により生成される化合物が含まれる。バインダーの生成においてまずアルコキシド化合物の加水分解によりシラノール基が生成され、その後シラノール脱水縮合反応が進んでＳｉ−Ｏネットワークが形成されて行く。このシラノール脱水縮合の進展により形成されるＳｉ−Ｏネットワークおよび残存するシラノール基により構成される被膜において絶縁性と熱伝導性が発揮される。また、バインダーに含まれる、ナノ粒子化されたコロイダル金属酸化物またはコロイダル金属窒化物群から選ばれた少なくとも１種以上の第２の化合物は、無機化合物であり熱伝導性の向上が期待できるものとなっている。また、ナノ粒子化することにより、上記バインダー構成においては光吸収をおこす素材を含まないように形成することができる。本発明の発明者は試作を重ね、実際に透明な機能性透明膜１３０を得ることに成功している。
【００４５】
バインダーの組成の具体例を詳しく述べる。
機能性透明膜用の塗料の第１の化合物の組成の例は、アルコキシド化合物として、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランを所定割合で混合したものとなっている。その混合割合は、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシランが５対５から０対１０の割合が好ましい。
【００４６】
機能性透明膜用の塗料の第１の化合物の組成の他の例は、アルコキシド化合物として、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランとジアルコキシシランを所定割合で混合したものとなっている。その混合割合は、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシラン：ジアルコキシシランが４.５対４.５対１から７.２対１.８対１の割合が好ましい。
【００４７】
Ｓｉ−ＯＨ官能基を４つ備えたテトラアルコキシシランとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン等が挙げられる。
Ｓｉ−ＯＨ官能基を３つ備えたトリアルコキシシランとしては、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、エチルトリプロポキシシランなどが挙げられる。
Ｓｉ−ＯＨ官能基を２つ備えたジアルコキシシランとしては、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシランなどが挙げられる。
【００４８】
アルコキシド化合物としてこれらを組み合わせて用いる。組み合わせで好ましいのはメチルトリメトキシシラン及びテトラメトキシシランの組合せ、またはメチルトリエトキシシラン及びテトラエトキシシランの組合せである。
【００４９】
本発明では、アルコキシド化合物の加水分解後の脱水縮合により生じる塗料中に存在するＳｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御とシラノール基の残存量の制御を行い、機能性透明膜１３０の絶縁性と熱伝導性を確保する。
【００５０】
Ｓｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御とシラノール基の残存量の制御の原理は以下の通りである。アルコキシド化合物同士は加水分解によりシラノール基（Ｓｉ−ＯＨ官能基）が生成され、Ｓｉ−ＯＨ官能基の脱水縮合によりＳｉ−Ｏネットワークの形成が進行してゆく。Ｓｉ−ＯＨ官能基を４つ持つテトラアルコキシシランはＳｉ−ＯＨ官能基を多く持つので、脱水縮合を促進させればＳｉ−Ｏネットワークの形成進行が速く、早期にゲル化する。テトラアルコキシシランのみでバインダーを形成するとほぼ完全にＳｉ−ＯＨ官能基が消費され、Ｓｉ−Ｏネットワークが形成される。Ｓｉ−ＯＨ官能基を３つ持つトリアルコキシシランもＳｉ−ＯＨ官能基を持つので、脱水縮合を促進させればＳｉ−Ｏネットワークの形成が進行し、ゲル化する。トリアルコキシシランのみでバインダーを形成すると粒子間のＳｉ−ＯＨ官能基の存在が均等になるので、ほぼ完全にＳｉ−ＯＨ官能基が消費された状態でＳｉ−Ｏネットワークが形成される。
【００５１】
Ｓｉ−ＯＨ官能基を２つ持つジアルコキシシランもＳｉ−ＯＨ官能基を持つので、脱水縮合を促進させればＳｉ−Ｏネットワークの形成が進行する。ジアルコキシシランのみでバインダーを形成すると同様にほぼ完全にＳｉ−ＯＨ官能基が消費された状態でＳｉ−Ｏネットワークの形成が形成される。しかし、ジアルコキシシランはＳｉ−ＯＨ官能基が２つしかなく、脱水縮合によって直鎖状にＳｉ−Ｏネットワークが形成されてしまい、堅牢性が小さくなる。
【００５２】
本発明では、Ｓｉ−Ｏネットワークによる堅牢な膜形成を目指すだけではなく、Ｓｉ−Ｏネットワークの形成を進行させつつもＳｉ−ＯＨ官能基をすべては消費させずに残存させるように制御する。残存したＳｉ−ＯＨ官能基により金属プレートなどの基材のＯＨ基との間の結合エネルギーにより基材と強力な付着力をもたらす。
つまり、Ｓｉ−ＯＨ官能基を２つ持つアルコキシド化合物、Ｓｉ−ＯＨ官能基を３つ持つアルコキシド化合物、Ｓｉ−ＯＨ官能基を４つ持つアルコキシド化合物を、所定割合で混ぜ合わせると、アルコキシド分子間でＳｉ−ＯＨ官能基の数に不均衡があるため、反応する相手となるＳｉ−ＯＨ官能基がなく、いわば浮いてしまうＳｉ−ＯＨ官能基が多数出てくるので脱水縮合が一気には進まなくなる。
【００５３】
ただし、長期間放置していると、浮いているＳｉ−ＯＨ同士の脱水縮合反応が進んでくるので残存するＳｉ−ＯＨ官能基の量は漸減して行くが、上記のように２官能のアルコキシド化合物、３官能のアルコキシド化合物、４官能のアルコキシド化合物の割合を調整すれば、当初、脱水縮合は早期に進むもののＳｉ−ＯＨ官能基の数が不均衡状態に陥ってからは脱水縮合に急速にブレーキがかかることとなる。
【００５４】
上記のように、塗料の状態でシラノールの脱水縮合が進みすぎると塗布前にＳｉ−Ｏネットワークが多数形成され、塗布後に乾燥して形成された塗布膜が脆くなったりクラックが入りやすくなったりして基材への付着力が小さくなってしまうという問題が発生する一方、シラノールの脱水縮合反応が十分ではない場合、つまり、塗料状態においてシラノールリッチの状態では、塗布後に膜が形成されてゆく過程で多くの脱水縮合が進んで行くこととなり、脱水縮合が進むと膜が収縮して行くこととなり収縮率が大きくなってしまい、塗布した膜が剥がれ落ちるという不具合が起こる。
【００５５】
以上から、機能性透明膜１３０を形成する塗料は、アルコキシドの加水分解は完全に終了せしめ、シラノール脱水縮合反応は適切量進めた後に脱水縮合反応を抑止することにより、脱水縮合により生じる塗料中に存在するＳｉ−Ｏネットワーク素材の形成進行の制御とシラノール基の残存量の制御を行ったものとすることが好ましく、塗布前に適切量のＳｉ−Ｏネットワーク素材を形成しておき、塗布後に新たに脱水縮合により形成されるＳｉ−Ｏネットワーク量を少なくして収縮率が大きくなることを抑え、残存するＳｉ−ＯＨ基により基材との付着力を確保せしめる。
【００５６】
本発明者は、良好な付着性、熱伝導性、耐食性を備えた膜が形成される配合について実験を重ねて、上記のアルコキシド化合物の配合割合を見出した。
機能性透明膜１３０の透明の確認、付着性試験、熱伝導性試験、耐食性試験を行い、機能性透明膜１３０が良好な光透過性、熱伝導性、耐食性を備えていることを検証する。
【００５７】
［透明性の確認］
実際に高熱伝導反射体１１０に相当する金属の上に機能性透明膜１３０を形成し、その膜が透明であるか否かを確認した。目視であるが、機能性透明膜１３０として良好な透明でクリアな膜が得られていることが確認できた。つまり、可視光の波長領域の光に対しては吸収することなく高い光透過性を示すものが得られた。
【００５８】
［付着性実験］
付着性実験に用いた実験に用いた機能性透明膜用塗料のバインダー組成は、４官能基を備えたテトラアルコキシシランとしてモメンティブマテリアル社製のテトラメトキシシランを用いた。また、３官能基を備えたバインダーのトリアルコキシシランとしてモメンティブマテリアル社製のメチルトリメトキシシランを用いた。また、２官能基を備えたジアルコキシシランとしてモメンティブマテリアル社製のジメチルジメトキシシランを用いた。テトラメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシランの配合を変えてそれぞれ製作した。
【００５９】
加水分解に用いた水の量は、アルコキシド化合物１モルに対して水０．８〜５．０モルとした。水が０．８モル以下ではＳｉ−ＯＨ基の発生が十分でなく膜の硬度が上がらず、５．０モル以上ではＳｉ−ＯＨ成分が少なく塗料化が困難となる。触媒としての酸の量は有機酸、無機酸何れの場合も、加水分解を起こすのに十分な量を用いた。
サンプルのそれぞれに含まれるジメチルジメトキシシラン（２官能）、メチルトリメトキシシラン（３官能）、テトラメトキシシラン（４官能）の配合を［表１］に示す。
【００６０】
【表１】
2010205954.tif 000003
【００６１】
機能性透明膜を形成する基材としては、アルマイト処理アルミプレートを用いた。
付着性実験の手法としては、ＪＩＳ−Ｋ５６００−５−６の手法により碁盤目テストを行った。実験は３回行った。付着実験の結果を［表２］に示す。
【００６２】
【表２】
2010205954.tif 000004
【００６３】
注１：その他のアルコキシドとしてエトキシ基もあるが、エトキシ基はメトキシ基と反応スピードの違いなので省略し、メチル基のみでテストを実施した。
注２：反応はアルコキシド１モルに対して水２．５〜４．５モル、望ましくは３．３モル、酸の量を十分入れ、顔料比率７０％とし、膜厚を２５μｍ±３μｍにして実施。
注３：分散溶媒はエタノール、イソプロピルアルコールを配合した物を使用した。
注４：焼成条件は１８０℃で２０分。基板はアルコール脱脂のみのアルミ板を使用した。試験片は７．５ｍｍｗ×１５．０ｍｍｌ×１．０ｍｍｔを各３枚。（評価は全数クリアー）
注５：塗布方法はスプレーコート。
注６：膜厚は１５μｍ〜２０μｍ、測定方法はマイクロメーター。
【００６４】
上記付着性実験から、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランを混合したバインダーである配合１から配合３の実験結果より、混合割合は配合１から配合２の混合割合が良いことが実証できた。つまり、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシランが５対５から０対１０の割合が好ましい。
【００６５】
また、上記付着性実験から、テトラアルコキシシランとトリアルコキシシランとジアルコキシシランを混合したバインダーである配合４から配合９の実験結果より、混合割合は配合４から配合５の混合割合が良いことが実証できた。つまり配合６のように３官能基の割合が減ると付着性が劣り、また、配合７から配合９のように２官能基の割合が増えても付着性が劣る。つまり、テトラアルコキシシラン：トリアルコキシシラン：ジアルコキシシランが４.５対４.５対１から７.２対１.８対１の割合が好ましい。
【００６６】
以上、本発明の機能性透明膜用の塗料のバインダーの組成を上記の割合となるように工夫すれば、機能性透明膜１３０の付着性が大きくなるように、Ｓｉ−Ｏネットワークと残存するＳｉ−ＯＨ基の量を制御できる。
【００６７】
［熱伝導試験］
機能性透明膜１３０において、高い熱伝導率が得られていることを確認した。
熱伝導試験に用いた機能性透明膜用の塗料のバインダー組成は、付着性実験に用いた塗料のバインダー組成と同じものとした。
機能性透明膜１３０を形成する基板としては、脱脂処理を行ったアルミプレート（１５０ｍｍ×７５ｍｍ×１．０ｍｍ）を用いた。
熱伝導性試験の手法としては、アルミプレートの半分に機能性透明膜１３０を形成し、残り半分は機能性透明膜１３０は形成せずアルミプレートが剥き出しのままとする。アルミプレートの裏面から加熱し、アルミプレートの表面の温度分布を測定した。
【００６８】
（表３）
【００６９】
本発明のＬＥＤ照明構造体に用いる機能性透明膜では、Ｓｉ−Ｏネットワークが膜全体を全通しているので熱伝導率が高く、ナノ粒子の無機化合物が含まれて固化されているので熱伝導率が高い。実際に機能性透明膜の試料片を用いて熱伝導率を計測したところ、２Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率が得られていた。
【００７０】
上記の顔料としては、ホウ素、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、カルシウム、チタンの酸化物または窒化物のいずれか１種以上の化合物を含むものである。
なお、顔料の粒度は、膜の平滑性や綴密性、強度を考慮して、顔料の粒度は溶媒分散後で平均粒度で１１０ｎｍ以下が望ましい。
顔料の割合は、アルコキシドに対して、４０体積％以下が妥当である。４０％体積以上では透明性が悪くなる。
【００７１】
膜の厚みは、基材や発熱体と膜が強固に付着し、且つ、両者の熱膨張差が非常に近い場合でも、膜が厚くなりすぎると、クラックが発生する。それは、Ｓｉ−ＯＨが脱水縮合するときに起こる収縮現象が原因である。膜厚は、バインダーの含有量にもよるが、１５μｍ以下が望ましい。特にアルコキシド化合物の脱水縮合物の全固形物（即ちＳｉ−ＯＨから生じるＳｉＯ２と混合したときの無機顔料成分の合計）にしめる割合が４０体積％の場合、８００℃でクラックの発生を防ぐ為には１０μｍ前後が好ましい。
【００７２】
［耐腐食性試験］
本発明のＬＥＤ照明構造体に用いる機能性透明膜の耐腐食性も調べるために機能性透明膜を用いて塩水噴霧試験と水浸試験も行った。
塩水噴霧試験の方法は、ＪＩＳ−Ｋ５６００−７−１に準じた。
測定はステンレスプレートのものを用いた。
塩水噴霧の放置時間は５００時間とした。
塩水噴霧試験の結果を［表４］に示す。
【００７３】
【表４】
2010205954.tif 000005
【００７４】
水浸試験の方法は、ＪＩＳ−Ｋ５６００−６−２に準じた。
測定はアルミプレートのものを用いた。
水浸の放置時間は５００時間とした。
水浸試験の結果を［表５］に示す。
【００７５】
【表５】
2010205954.tif 000006
【００７６】
以上、塩水噴霧試験と水浸試験の結果から、本発明のＬＥＤ照明構造体に用いる機能性透明膜の耐腐食性が大きいことが実証できた。
【００７７】
以上、実施例１のＬＥＤ照明構造体１００によれば、ＬＥＤ素子１４０から側方または後方に発射された光も、光透過性の高い機能性透明膜を介して表面が鏡面加工された高熱伝導反射体により高い反射率にて前方に反射させることができ、照明器具としての照度を大きくすることができる。
また、機能性透明膜の持つ絶縁性によりＬＥＤ素子を直接マウントすることができ、導電体である鏡面加工した高熱伝導反射体との間には透明な機能性透明膜のみが存在し、光を吸収する物体が存在せず、高効率でＬＥＤ素子が発生した光を前方に照射することが可能となる。
また、高熱伝導反射体表面に塗布された機能性透明膜の持つ熱伝導性および放熱性により元来熱に弱いＬＥＤ素子の熱劣化を効果的に防止することができる。
【実施例２】
【００７８】
実施例２として、本発明のＬＥＤ照明構造体１００をダウンライトに適用した例を示す。
実施例１で示したＬＥＤ照明構造体１００を光源とし、ダウンライト筐体２００に組み込んでいる。ダウンライト筐体２００にはキャビティ２１０があり、前面には照明保護カバー２２０が設けられている。さらに、本実施例２の構成例ではヒートシンク構造体２３０が設けられた構成例となっている。
【００７９】
図４（ａ）は、本発明のＬＥＤ照明構造体１００をダウンライトに適用した構成例を内部構造が簡単に分かるように縦断面において模式的に示した図である。図４（ａ）に示した構成例では、ＬＥＤ素子１４０が３個搭載された例となっている。
ダウンライト筐体２００は、ＬＥＤ照明構造体１００を収めるもので、デザインや構造は特に限定されることなく多様なものが可能であることは言うまでもない。
【００８０】
キャビティ２１０はいわゆる凹面鏡のような働きをするように凹面形状を持ち、その表面が鏡面加工されているものであることが好ましい。
照明保護カバー２２０は、透明、半透明若しくは透光性を有したポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂等の透明樹脂素材などにより凸形状に形成されている。
【００８１】
照明保護カバー２２０は、懐中電灯のように遠方を照らす用途であればいわゆる透明ガラスの透光性を有したものが適している。
しかし、生活照明であれば点光源よりも面光源の方が好ましい。もともとＬＥＤ素子は点光源であるので、照明保護カバー２２０として、蛍光素材を練り込んで形成した光拡散カバーとすることが好ましい。ＬＥＤ素子１４０において集中的に発生する光を光拡散カバーを介して拡散させ、発光面積を大きく確保せしめる工夫である。
【００８２】
なお、図４の構成例では照明保護カバー２２０をダウンライト筐体２００の前面付近に設ける構成であるが、ＬＥＤ素子１４０の上面を蛍光素材を含む樹脂で封入せしめる構造も可能である。ＬＥＤ素子１４０において集中的に発生する光を拡散させて発光面積を大きく確保せしめることは可能である。
【００８３】
図４（ｂ）に示すように、本発明のＬＥＤ照明構造体１００を適用したダウンライトではＬＥＤ素子１４０から直接前方に発射される光のみならず、ＬＥＤ素子１４０から側方および後方に発射された光についても高熱伝導反射体１１０さらにはキャビティ２１０の凹面により効率よく前方に発射することができるものとなっている。
【００８４】
ヒートシンク構造体２３０は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い金属材料からなり、複数の放熱フィンを備えた構造となっている。この構成例では放熱フィンはＬＥＤ素子１４０が設けられた上面とは逆の裏面に設けられているものとする。、なお、放熱フィンの形状は特に限定されないが、例えば、板状、シート状、ピン状のものなどがあり得る。
熱源であるＬＥＤ素子１４０で発生した熱はその電極面側から機能性透明膜１３０に伝導され、アルミニウムなどの金属体である高熱伝導反射体１１０を介してヒートシンク構造体２３０に伝導される。なお、機能性透明膜１３０は薄い膜であり高熱伝導反射体１１０は熱伝導性の高いアルミニウムなどであるのでヒートシンク構造体２３０に熱が伝導しやすくなっている。
【００８５】
ヒートシンク構造体２３０に伝導された熱は、ヒートシンク構造体２３０に多数立設されている放熱フィンに対して素早く拡散され、放熱フィンの面積全体から外界へ熱が放熱される。
【００８６】
ここで、放熱フィンの表面にも、高い熱伝導性と高い放熱性とを兼ね備えた性質を持つ機能性透明膜１３０を塗布する構成も可能である。このように機能性透明膜１３０を塗布しておくことによりヒートシンク構造体２３０の放熱効率が向上し、熱を系外に素早く放出することが可能となる。
【実施例３】
【００８７】
実施例３として、本発明のＬＥＤ照明構造体１００をダウンライトに適用した別の構成例を示す。
実施例１で示したＬＥＤ照明構造体１００ａは平面状をしていたが、本実施例３の構成例では高熱伝導反射体１１０ａの表面形状が凸形状となっており、ＬＥＤ素子１４０を機能性透明膜１３０を介して高熱伝導反射体表面上に配したものとなっている。
【００８８】
図５は本実施例３の構成例にかかる高熱伝導反射体１１０ａの表面形状およびＬＥＤ素子１４０を拡大して模式的に示した図である。図５（ａ）は各々のＬＥＤ素子１４０の法線方向が分かりやすいように示した図であり、図５（ｂ）は各々のＬＥＤ素子１４０から発射される光が前方に広角に発射される様子を模式的に示した図である。
【００８９】
光源となるＬＥＤ照明構造１００ａの構造自体は実施例１に示した構造と同様で良いが、高熱伝導反射体１１０ａの表面形状が凸形状をしているため、図５（ａ）に示すように各ＬＥＤ素子１４０の法線方向は扇形に広がるものとなり、光の発射方向がもともと広角度となっている。
【００９０】
図６（ａ）は、本発明のＬＥＤ照明構造体１００ａをダウンライトに適用した構成例を内部構造が簡単に分かるように縦断面において模式的に示した図である。図６に示した構成例もＬＥＤ素子１４０が３個搭載された例となっている。
図６（ｂ）に示すように、本発明のＬＥＤ照明構造体１００ａを適用したダウンライトでは、ＬＥＤ素子１４０から直接前方に発射される光のみならず、ＬＥＤ素子１４０から側方および後方に発射された光も高熱伝導反射体１１０ａさらにはキャビティ２１０の凹面により効率よく前方に発射することができるものとなっている。また、高熱伝導反射体１１０ａが凸形状をしているので光を広角度に前方に発射することができる。
【００９１】
以上、本発明の好ましい実施形態を図示して説明してきたが、本発明は、熱エネルギーを遠赤外線エネルギーに変換する機能性透明膜に広く適用することができる。
本発明の技術的範囲を逸脱することなく種々の変更が可能であることは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】（ａ）は本発明の第１のＬＥＤ照明構造体の構成例を示す図、（ｂ）は、従来のＬＥＤ照明構造体の構成例を示す図
【図２】（ａ）は本発明のＬＥＤ照明構造体１００の構成の場合にＬＥＤ素子１４０が発光した光が前方に発射される様子を模式的に示す図、（ｂ）は従来のＬＥＤ照明構造体の構成の場合にＬＥＤパッケージ４０が発光した光が前方に発射される様子を模式的に示す図
【図３】本発明のＬＥＤ照明構造体１００の熱伝導および放熱について模式的に示した図
【図４】本発明のＬＥＤ照明構造体１００をダウンライトに適用した構成例を内部構造が簡単に分かるように縦断面において模式的に示した図
【図５】本実施例３の構成例にかかる高熱伝導反射体１１０ａの表面形状およびＬＥＤ素子１４０を拡大して模式的に示した図
【図６】本発明のＬＥＤ照明構造体１００ａをダウンライトに適用した構成例を内部構造が簡単に分かるように縦断面において模式的に示した図
【図７】従来の矩形板状のＭＩＤ（立体回路成形品）基板のＬＥＤランプを示す図
【図１】
2010205954.tif 000007
【図２】
2010205954.tif 000008
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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