(57)【要約】【課題】放熱効果をより高めることのできるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】本発明によって提供されるＬＥＤ照明装置Ａは、所定の厚みを有する基板２０および放熱部材４０と、基板２０に支持されるＬＥＤ３１とを備え、基板２０および放熱部材４０の厚み方向に貫通する貫通孔２８内をその軸心方向に進退運動可能な棒状部材４３を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の厚みを有する支持部材と、
上記支持部材に支持される発光素子と、
を備えるＬＥＤ照明装置であって、
上記支持部材の厚み方向に貫通する貫通孔内をその軸心方向に進退運動可能な棒状部材を備えることを特徴とする、ＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
上記棒状部材は、その表面が凹凸状に形成されている、請求項１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
上記棒状部材の長さは、上記進退運動の振幅が最大になったとき、上記棒状部材の先端部が上記貫通孔から外部に突出するように、上記支持部材の厚みより大とされる、請求項１または２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
上記棒状部材が連結され、上記貫通孔の上記軸心方向に振動することにより上記棒状部材を進退させる振動体を備える、請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
上記支持部材は、基板と、その基板に接続された放熱部材とによって構成される、請求項１ないし４のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【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）を光源として用いることができるＬＥＤ照明装置に関する。
【０００２】
図９は、従来の、ＬＥＤが光源として用いられるＬＥＤランプの一例を断面図で示している（たとえば特許文献１参照）。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を収容する管９３と、端子９４とを備えている。基板９１上には、複数のＬＥＤ９２および端子９４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。このＬＥＤランプＸは、端子９４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。
【０００３】
上記のＬＥＤランプＸでは、複数のＬＥＤ９２の発光時に熱が生じるため、基板９１およびＬＥＤ９２の温度が不当に上昇し、基板９１の表面の配線パターンおよびＬＥＤ９２が破損するおそれがある。
【０００４】
そこで、たとえば基板９１の裏面に放熱部材を設け、ＬＥＤ９２の発光時に生じる熱を放熱部材を介して外部へ放散させることが考えられる。しかしながら、放熱部材による放熱効果は、放熱部材の形状に依存する場合が多く、単に放熱部材を設けただけでは、ＬＥＤ９２の発光時に生じる熱を十分に放散させることができないことがある。
【０００５】
【特許文献１】実開平６−５４１０３号公報
【発明の開示】
【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、放熱部材による放熱効果をより高めることのできるＬＥＤ照明装置を提供することをその課題としている。
【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照明装置は、所定の厚みを有する支持部材と、上記支持部材に支持される発光ダイオードと、を備えるＬＥＤ照明装置であって、上記支持部材の厚み方向に貫通する貫通孔内をその軸心方向に進退運動可能な棒状部材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、棒状部材が貫通孔内で進退運動すると、貫通孔内の空気が外部に放出されたり、外部の空気が貫通孔内に吸入されたりして、貫通孔内における空気の出し入れを行うことができる。そのため、支持部材がたとえば放熱部材によって構成されれば、貫通孔内に放熱部材によって熱が放散され、その貫通孔内における空気の出し入れを行うことができるので、放熱部材による放熱効果をより高めることができる。
【０００９】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記棒状部材は、その表面が凹凸状に形成されている。このような構成によれば、棒状部材が進退運動したとき、凹凸状に形成された棒状部材の表面で空気を捕らえ易くなるので、空気の出し入れを好ましく行うことができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記棒状部材の長さは、上記進退運動の振幅が最大になったとき、上記棒状部材の先端部が上記貫通孔から外部に突出するように、上記支持部材の厚みより大とされる。このような構成によれば、棒状部材の進退運動の振幅が最大になったとき、棒状部材の先端部が貫通孔から外部に突出するので、貫通孔内の空気を上方に確実に放出させることができる。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記棒状部材が連結され、上記貫通孔の上記軸心方向に振動することにより上記棒状部材を進退させる振動体を備える。このような構成によれば、棒状部材は振動体によって進退運動されるので、安定した進退運動が可能となる。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、上記支持部材は、基板と、その基板に接続された放熱部材とによって構成される。このような構成によれば、支持部材が放熱部材を含む構成とされているので、発光ダイオードによって生じる熱を放熱部材によって好ましく放散させることができる。
【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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１〜図３は、本発明に係るＬＥＤ照明装置の実施形態を示している。図１は、ＬＥＤ照明装置の要部斜視図である。図２は図１のII-II線に沿う要部断面図である。図３は図１のIII-III線に沿う要部断面図である。図１ないし図３に示すＬＥＤ照明装置Ａは、ケース１０、基板２０、ＬＥＤモジュール３０、放熱部材４０、振動体５０および振動発生器６０を備えている。なお、図１に示すＬＥＤ照明装置は、たとえば室内の天井などに設置されて用いられるが、この場合、ＬＥＤモジュール３０のＬＥＤ３１（後述）の主出射方向が下方を向くように設置される。
【００１６】
ケース１０は、基板２０、放熱部材４０、振動体５０および振動発生器６０などを収容するためのものである。ケース１０は、所定の方向に延びる細長の枡状に形成され、基板２０などを収容する凹部１１を有している。ケース１０の長手方向の両端の内側面１１ａには、基板２０の長手方向の両端が固定されて取り付けられている。ケース１０の凹部１１の底面１１ｂには、振動発生器６０が固定されて取り付けられている。なお、図示しないが、ケース１０の上端面１１ｃには、基板１０などを覆うようにそれらを保護するための透光性のカバーが設けられている。
【００１７】
基板２０は、たとえばガラスエポキシ樹脂からなり、細長の板状に形成されている。基板２０は、所定の厚みを有している。基板２０には、その表裏面にたとえばＣｕからなる配線パターンが形成されている。配線パターンは、表面側に形成され互いに離間する金属配線層２１，２２、裏面側に形成された金属層２３、および基板２０の厚み方向に貫通するスルーホール２４の内面を覆う金属層２５によって構成される。金属配線層２１と金属層２３とは、金属層２５を介して導通している。金属配線層２１，２２は、保護層２６によって覆われている。
【００１８】
基板２０には、一方の端部近傍の側面にコネクタ２７が備えられている。コネクタ２７には、図示しない駆動回路が接続されている。駆動回路には、図示しない電源ケーブルに接続されており、電源ケーブルは、外部の電源コンセントなどに接続可能とされている。コネクタ２７は、複数の端子を有しており、これらは基板２０に形成された金属配線層２１，２２に導通している。このＬＥＤ照明装置Ａでは、上記端子を通じて複数のＬＥＤモジュール３０に電力が供給され、ＬＥＤ３１を発光させることができる。
【００１９】
ＬＥＤモジュール３０は、基板２０に実装されることにより基板２０に支持されている。ＬＥＤモジュール３０は、ＬＥＤ３１、互いに離間する金属製のリード３２，３３、ワイヤ３４、および樹脂パッケージ３５を備えている。ＬＥＤモジュール３０は、基板２０の長手方向に沿って並ぶように複数個配置されている。各ＬＥＤモジュール３０は、ＬＥＤ３１の主出射方向が基板２０と直交する方向を向くように設置されている。
【００２０】
ＬＥＤ３１は、たとえばｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた活性層（いずれも図示略）とが積層された構造とされている。ＬＥＤ３１は、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系半導体からなる場合、青色光を発光可能である。ＬＥＤ３１は、リード３２に搭載されている。ＬＥＤ３１の上面は、ワイヤ３４を介してリード３３に接続されている。リード３２は金属配線層２１に接続されており、リード３３は金属配線層２２に接続されている。
【００２１】
樹脂パッケージ３５は、ＬＥＤ３１およびワイヤ３４を保護するためのものである。樹脂パッケージ３５は、ＬＥＤ３１からの光に対して透光性を有するたとえばシリコン樹脂によって形成されている。また、樹脂パッケージ３５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３０から白色光を出射させることが可能となる。
【００２２】
放熱部材４０は、たとえばＡｌからなり、基板２０の長手方向に沿って延びる細長の板状に形成されている。放熱部材４０は、所定の厚みを有している。放熱部材４０は、基板２０の裏面に、たとえばネジ（図略）などを用いて取り付けられて接続されている。放熱部材４０の上面４１は、金属層２３に接している。放熱部材４０の側面には複数の凹部４２が形成されており、凹凸を有する形状となっている。凹部４２は、基板２０の長手方向に沿って放熱部材４０の全長にわたって形成されている。これらの凹部４２は、放熱部材４０を形成する際に用いる金型に凸部を設けることによって形成することができる。なお、本発明でいう支持部材は、基板２０と放熱部材４０とを含むものである。
【００２３】
基板２０および放熱部材４０には、それらの厚み方向に貫通する複数の貫通孔２８が形成されている。各貫通孔２８は、隣り合うＬＥＤモジュール３０の間の位置に所定の間隔を隔ててそれぞれ形成されている。各貫通孔２８は、基板２０の上面視で円形状とされ、その直径が４ｍｍ程度とされている。各貫通孔２８には、後述する棒状部材４３がそれぞれ嵌入される。
【００２４】
振動体５０は、貫通孔２８の軸心方向に振動するものであり、各棒状部材４３を貫通孔２８の軸心方向に進退運動させるものである。振動体５０は、樹脂などからなり、放熱部材４０の長手方向に沿って延びる細長の板状に形成されている。振動体５０の上面５１には、複数の棒状部材４３が立設されている。各棒状部材４３は、基板２０に形成された各貫通孔２８に対応して所定の間隔を隔ててそれぞれ設けられている。
【００２５】
棒状部材４３は、振動体５０によって貫通孔２８の軸心方向に進退運動可能とされたものである。棒状部材４３は、貫通孔２８内で進退運動することにより、貫通孔２８内の空気を外部に放出したり、貫通孔２８の外部から空気を吸入したりするためのものである。
【００２６】
棒状部材４３は、樹脂などからなり、貫通孔２８の軸心方向に延びた細長状に形成されている。棒状部材４３の直径は、貫通孔２８のそれより小とされ、たとえば２ｍｍ程度とされている。棒状部材４３の長さは、基板２０および放熱部材４０の厚みより大とされている。棒状部材４３の表面は、図４に示すように、凹凸状に形成されている。詳細には、棒状部材４３の表面には、複数の突起状の小片４４が拡散的に外方を向くように設けられている。なお、棒状部材４３の表面の形状は、上記の形状に限るものではない。
【００２７】
振動体５０による振動の振幅（棒状部材４３の進退方向におけるストローク）は、所定の長さに設定されている。たとえば振動の振幅が上方側に最大になったときには、棒状部材４３の先端部４３ａが基板２０の上面より突出する一方、振動の振幅が下方側に最大になったときには、棒状部材４３の先端部４３ａが貫通孔２８内に位置するように、振幅が設定されている。
【００２８】
振動発生器６０は、貫通孔２８の軸心方向に振動体５０を振動させるためのものである。振動発生器６０は、図示しないが、たとえばコイルに流れる電流に基づいて発生する起磁力により可動鉄心を往復運動させる振動アクチュエータによって構成されている。振動発生器６０は、上記した図示しない電源ケーブルに接続され、この電源ケーブルを通じて電源電圧が供給される。なお、振動発生器６０の構成は、上記した構成に限るものではない。
【００２９】
次に、ＬＥＤ照明装置Ａの作用について説明する。
【００３０】
ＬＥＤ照明装置Ａが点灯されるとＬＥＤ３１で熱が発生し、ＬＥＤ３１で発生した熱は、リード３２（図２参照）を伝わって金属配線層２１に伝えられる。金属配線層２１に伝わった熱は、金属層２５を通じて、基板２０の裏面側に形成された金属層２３に伝えられる。さらに、金属層２３に伝わった熱は放熱部材４０に伝えられる。放熱部材４０は、伝えられた熱を外部に放散する。
【００３１】
さらに、本実施形態では、振動発生器６０が駆動され、この振動発生器６０の駆動により振動体５０が貫通孔２８の軸心方向に振動する。振動体５０が振動すると、振動体５０に接続されている複数の棒状部材４３は、貫通孔２８の軸心方向に進退運動される。この棒状部材４３の進退運動により、貫通孔２８内の空気が外部に放出されたり、外部から貫通孔２８内に空気が吸入されたりする。
【００３２】
より具体的には、図３に示した、棒状部材４３の先端部４３ａが貫通孔２８から上方に突出する状態（振幅が上方側に最大のとき）から、図５に示すように、棒状部材４３の先端部４３ａが貫通孔２８の中間部に位置する状態（振幅が下方側に最大のとき）になるまで棒状部材４３が変位すると（矢印Ｆ１参照）、基板２０の上方に滞留していた空気は、棒状部材４３の変位動作にともなって移動され、矢印Ｗ１に示すように、貫通孔２８内に吸入される。基板２０の上方に滞留していた空気は、比較的温度の低い空気であるので、この空気の吸入により、貫通孔２８内の空気の温度が下げられ、放熱部材４０の一部が冷却される。
【００３３】
また、貫通孔２８内に滞留していた空気は、棒状部材４３の下方への変位動作にともなって貫通孔２８内を移動し、矢印Ｗ２に示すように、放熱部材４０の下方の外部空間に放出される。貫通孔２８内に滞留していた空気は、放熱部材４０による熱の放散によって比較的温度の高い空気であるので、この空気が外部に放出されることにより、放熱部材４０による放熱が促進される。
【００３４】
その後、棒状部材４３の進退方向が反転され、図５に示す状態から、図６に示すように、棒状部材４３の先端部４３ａが貫通孔２８から突出する状態（振幅が上方側に最大のとき）になるまで棒状部材４３が変位する（矢印Ｆ２参照）。これにより、貫通孔２８内に滞留していた、放熱部材４０によって熱が放散された比較的温度の高い空気は、矢印Ｗ３に示すように、棒状部材４３の変位動作にともなって基板２０の上方の外部空間に放出される。また、放熱部材４０と振動体５０との間に滞留していた、比較的温度の低い空気は、矢印Ｗ４に示すように、棒状部材４３の上方への変位動作にともなって貫通孔２８内に吸入される。
【００３５】
上記の棒状部材４３の進退運動は、以降継続的に連続して行われ、そのため、貫通孔２８内の空気の外部への放出や、外部から貫通孔２８内への空気の吸入が繰り返し行われる。
【００３６】
本実施形態によれば、棒状部材４３による進退運動により、放熱部材４０によって放熱された比較的温度の高い空気を、基板２０の上方や放熱部材４０の下方に放出することができる。そのため、放熱部材４０による放熱が促進される。また、基板２０の上方や放熱部材４０の下方に滞留していた比較的温度の低い空気を貫通孔２８内に吸入することができる。そのため、吸入された空気によって放熱部材４０を冷却することができる。このように、本実施形態によれば、貫通孔２８内の空気の出し入れを活発に行うことができるので、放熱部材４０による放熱効果をより一層高めることができる。
【００３７】
したがって、本実施形態においては、基板２０およびＬＥＤモジュール３０の温度が過度に上昇することを抑制でき、ＬＥＤ照明装置Ａとしての寿命を延ばすことができる。そのため、ＬＥＤ照明装置Ａは、安定した照明を供給することができる。
【００３８】
棒状部材４３は、その表面が凹凸状に形成されているため、表面が滑らかな場合に比べて、棒状部材４３の進退運動時により空気を捕らえ易くなり、空気の出し入れをより好ましく行うことができる。
【００３９】
上記実施形態においては、図７に示すように、振動体５０による振動の振幅が下方側に最大になったとき、棒状部材４３の先端部４３ａが貫通孔２８から露出するまで、棒状部材４３が変位してもよい。このように棒状部材４３が変位すると、貫通孔２８内に滞留していた、放熱部材４０によって放熱された比較的温度の高い空気を、貫通孔２８の下方により一層好ましく放出することができる。
【００４０】
なお、本実施形態のＬＥＤ照明装置を、たとえば電車などの移動体における照明として適用させることもできる。この場合、ＬＥＤ照明装置の棒状部材４３を進退運動させる振動源には、電車の走行時における振動が利用される。すなわち、図８に示すように、このＬＥＤ照明装置Ａ′の振動体５０は、車両の天井７０などに設置され、放熱部材４０および基板２０などは、振動体５０の下面に支持部材７１によって支持される。支持部材７１は、放熱部材４０などを支持するとともに、車両の振動を吸収するために用いられ、たとえばダンパ７２やばね７３などを含む構成とされている。この適用例では、電車の走行時における振動によって棒状部材４３が進退運動されるので、ＬＥＤ照明装置Ａ′を車両内の照明として用いる場合、放熱効果の高い良好なＬＥＤ照明装置とすることができる。
【００４１】
本発明にかかるＬＥＤ照明装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明にかかるＬＥＤ照明装置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、基板２０と放熱部材４０とは、たとえばＡｌなどの同一の材質で一体的に形成されていてもよい。また、貫通孔２８の基板２３における形成位置は、上記した実施形態に限るものではない。また、貫通孔２８は、基板２０の上面または放熱部材４０の下面に近づくほど広がるようなテーパが形成されてもよい。また、棒状部材４３は、振動体５０と一体的に形成されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明にかかるＬＥＤ照明装置を示す要部斜視図である。
【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】棒状部材の要部斜視図である。
【図５】棒状部材の動作を説明するための図である。
【図６】棒状部材の動作を説明するための図である。
【図７】棒状部材の動作を説明するための図である。
【図８】本発明にかかるＬＥＤ照明装置の変形例を示す要部断面図である。
【図９】従来の、ＬＥＤが光源として用いられるＬＥＤランプの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
Ａ，Ａ′          ＬＥＤ照明装置
１０              ケース
２０              基板
２１，２２        金属配線層
２３，２５        金属層
２４              スルーホール
２６              保護層
２７              コネクタ
２８              貫通孔
３０              ＬＥＤモジュール
３１              ＬＥＤ（発光ダイオード）
３２，３３        リード
３４              ワイヤ
３５              樹脂パッケージ
４０              放熱部材
４２              凹部
４３              棒状部材
４３ａ            先端部
５０              振動体
６０              振動発生器
【図１】
2010123414.tif 000003
【図２】
2010123414.tif 000004
【図３】
2010123414.tif 000005
【図４】
2010123414.tif 000006
【図５】
2010123414.tif 000007
【図６】
2010123414.tif 000008
【図７】
2010123414.tif 000009
【図８】
2010123414.tif 000010
【図９】
2010123414.tif 000011