(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱部材に接する第１の面と、第１の面の反対側に位置された第２の面と、第１の面の外周縁と第２の面の外周縁との間に跨る外周面と、を有し、矩形状を呈したセラミックス製の基板と；
前記基板の第２の面に実装された複数の発光素子と；
前記放熱部材の上に設けられ、前記矩形状を呈した基板における一辺の近傍に直接当接して前記基板を前記放熱部材に向けて弾性的に押圧する先端縁部を有するとともに、前記基板の前記外周面との間に隙間が設けられた一対の押圧部材と；
前記複数の発光素子が実装され、前記先端縁部の幅寸法よりも長い幅寸法を有する実装領域と；
前記基板、前記一対の押圧部材、および前記実装領域を直接覆うカバーと；
を具備し、
前記押圧部材は、前記基板に前記放熱部材に向かう荷重を付与するとともに、前記基板に付与される荷重が２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
放熱部材に接する第１の面と、第１の面の反対側に位置された第２の面と、第１の面の外周縁と第２の面の外周縁との間に跨る外周面と、を有し、矩形状を呈したセラミックス製の基板と；
前記基板の第２の面に実装された複数の発光素子と；
前記放熱部材の上に設けられ、前記矩形状を呈した基板における一辺の近傍に直接当接して前記基板を前記放熱部材に向けて弾性的に押圧する先端縁部を有するとともに、前記基板の前記外周面との間に隙間が設けられた一対の押圧部材と；
前記複数の発光素子が実装され、前記先端縁部の幅寸法よりも長い幅寸法を有する実装領域と；
前記基板、前記一対の押圧部材、および前記実装領域を直接覆うカバーと；
前記基板の前記第２の面に配置された給電端子と；
を具備し、
前記押圧部材は、前記給電端子に弾性的に接することで前記基板に前記放熱部材に向かう荷重を付与するとともに、前記基板に付与される荷重が７０ｇ（０．６８６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定されていることを特徴とする発光装置。
【請求項３】
放熱部材を含む本体と；
前記本体に支持された請求項１または請求項２に記載された発光装置と；
前記本体に設けられ、前記発光装置を点灯させる点灯装置と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項３に記載の照明装置において、前記発光装置の前記押圧部材は、金属製の板ばねであり、前記板ばねは、前記本体に固定された固定部と、前記基板の第２の面に弾性的に接する押圧部と、前記固定部と前記押圧部との間に跨る起立部と、を有し、前記隙間は、前記起立部と前記基板の外周面との間に設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、前記発光装置は、前記基板の前記第２の面に配置された給電端子をさらに備えており、前記板ばねの前記押圧部は、前記給電端子に弾性的に接していることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項３に記載の照明装置において、前記発光装置は、前記基板の第２の面に配置された給電端子をさらに備えており、前記発光装置の前記押圧部材は、前記本体に支持されたホルダと、前記ホルダに設けられた弾性変形が可能な接触子と、を含み、
前記隙間は、前記ホルダと前記基板の前記外周面との間に設けられているとともに、前記接触子は、前記給電端子に弾性的に接することで前記基板に荷重を付与することを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、発光ダイオードのような発光素子を用いた発光装置および発光装置を搭載した照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光素子の一例である発光ダイオードは、温度が上昇するに従い光出力が低下するとともに耐用年数も短くなる。したがって、発光ダイオードを光源とする発光装置では、発光ダイオードの温度上昇を抑制しつつ、発光ダイオードが発する光を発光装置の外に効率よく取り出すことが求められている。
【０００３】
この要求を満たすために、従来、発光ダイオードが実装される基板として、白色のセラミック基板を用いた発光装置が知られている。セラミック基板は、発光装置の本体に例えばねじのような固定具を用いて固定されている。本体は、放熱性に優れたアルミニウムのような金属材料で構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２７４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
セラミック基板は、金属製の基板に比べて脆く割れ易い性質を有している。このため、セラミック基板を発光装置の本体にねじで固定すると、セラミック基板が割れてしまうことがある。
【０００６】
さらに、セラミック基板と本体との間の熱膨張率の相違に伴い、セラミック基板のうち本体に固定された箇所に応力が発生するのを避けられない。この結果、発光装置の使用中にセラミック基板が破損することがある。
【０００７】
本発明の実施形態は、セラミックス製の基板の破損を防止できる発光装置および照明装置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】
【０００８】
前記課題を解決するため、請求項１の発光装置は、矩形状を呈したセラミックス製の基板、複数の発光素子および押圧部材を備えている。基板は、放熱部材に接する第１の面と、第１の面の反対側に位置された第２の面と、第１の面の外周縁と第２の面の外周縁との間に跨る外周面と、を有する。発光素子は、基板の第２の面に実装されている。押圧部材は、一対設けられている。押圧部材は、放熱部材の上に設けられ、矩形状を呈した基板における一辺の近傍に直接当接して基板を前記放熱部材に向けて弾性的に押圧する先端縁部を有するとともに、押圧部材と基板の外周面との間に隙間が設けられている。押圧部材は、基板に放熱部材に向かう荷重を付与している。押圧部材が基板に付与する荷重は、２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定されている。
【０００９】
請求項１の発光装置において、発光素子としては発光ダイオードのような半導体発光素子を用いることができる。発光素子は、例えばチップ・オン・ボード(chip on board)方式により基板に実装することが好ましい。しかしながら、基板に対する発光素子の実装方式は特に限定されるものではない。さらに、発光素子の数についても特に制約はない。
【００１０】
放熱部材としては、いわゆるヒートシンク、発光装置の本体、ケースあるいはカバーのような要素が含まれる。すなわち、放熱部材は、基板と熱的に接続される熱伝導性を有する要素を意味する。押圧部材は、放熱部材に対し直接又は間接的に固定されて、基板を放熱部材に向けて弾性的に付勢している。このような押圧部材は、例えば弾性を有するステンレス鋼あるいは燐青銅のような金属材料で形成することができる。
【００１１】
基板は、例えば酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび窒化珪素のようなセラミックス材料で形成することができる。しかしながら、基板を形成する材料は、特定のセラミックス材料に限定されるものではない。
【００１３】
請求項２の発光装置は、矩形状を呈したセラミックス製の基板、複数の発光素子、押圧部材および給電端子を備えている。基板は、放熱部材に接する第１の面と、第１の面の反対側に位置された第２の面と、第１の面の外周縁と第２の面の外周縁との間に跨る外周面と、を有する。発光素子は、基板の第２の面に実装されている。押圧部材は、一対設けられている。押圧部材は、放熱部材の上に設けられ、矩形状を呈した基板における一辺の近傍に直接当接して基板を前記放熱部材に向けて弾性的に押圧する先端縁部を有するとともに、押圧部材と基板の外周面との間に隙間が設けられている。給電端子は、基板の第２の面に配置されている。押圧部材は、給電端子に弾性的に接することで基板に放熱部材に向かう荷重を付与している。押圧部材が基板に付与する荷重は、７０ｇ（０．６８６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定されている。
【００１４】
請求項３の照明装置は、放熱部材を含む本体と、本体に支持された請求項１または請求項２に記載された発光装置と、本体に設けられ、発光装置を点灯させる点灯装置と、を備えている。この種の照明装置は、例えば白熱電球や電球型けい光ランプと互換性を有するＬＥＤランプ、スポットライトおよび街路灯のような屋内および屋外で使用される照明用構造体又はディスプレイ装置等を含んでいる。
【００１５】
請求項４の照明装置によると、発光装置の押圧部材は、金属製の板ばねで構成されている。板ばねは、本体に固定された固定部と、基板の第２の面に弾性的に接する押圧部と、固定部と押圧部との間に跨る起立部と、を有し、板ばねの起立部と基板の外周面との間に隙間が設けられている。
【００１６】
請求項５の照明装置によると、発光装置は、基板の第２の面に配置された給電端子をさらに備えている。板ばねの押圧部は、給電端子に弾性的に接している。
【００１７】
請求項６の照明装置によると、発光装置は、基板の第２の面に配置された給電端子をさらに備えている。発光装置の押圧部材は、本体に支持されたホルダと、ホルダに設けられた弾性変形が可能な接触子と、を含み、ホルダと基板の外周面との間に隙間が設けられている。接触子は、給電端子に弾性的に接することで基板に荷重を付与している。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、セラミックス製の基板に応力が生じ難くなり、基板の割れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１の実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図。
【図２】第１の実施形態に係るＬＥＤランプの断面図。
【図３】第１の実施形態において、ランプ本体の支持面の上に発光装置を取り付けた状態を示す斜視図。
【図４】第１の実施形態において、ランプ本体の支持面の上に発光装置を取り付けた状態を示す平面図。
【図５】第１の実施形態で用いる押圧部材の斜視図。
【図６】第１の実施形態で用いる押圧部材の平面図。
【図７】第１の実施形態で用いる押圧部材の側面図。
【図８】第１の実施形態において、発光装置の基板と押圧部材との位置関係を示す断面図。
【図９】第２の実施形態で用いる押圧部材の平面図。
【図１０】第３の実施形態において、ランプ本体の支持面の上に発光装置を取り付けた状態を示す斜視図。
【図１１】第３の実施形態において、発光装置の基板と押圧部材との位置関係を示す断面図。
【図１２】第４の実施形態において、ランプ本体の支持面の上に発光装置を取り付けた状態を示す斜視図。
【図１３】第４の実施形態において、発光装置の基板と押圧部材との位置関係を示す断面図。
【図１４】第５の実施形態において、ランプ本体の支持面の上に発光装置を取り付けた状態を示す斜視図。
【図１５】第５の実施形態において、発光装置の基板とコネクタ部材との位置関係を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、第１の実施形態について、図１ないし図８を参照して説明する。
【００２１】
図１および図２は、照明装置の一例である電球型のＬＥＤランプ１を開示している。ＬＥＤランプ１は、ランプ本体２、グローブ３、Ｅ型の口金４、点灯装置５およびＣＯＢ(chip on board)型の発光装置６を備えている。
【００２２】
ランプ本体２は、例えばアルミニウムのような熱伝導性が良好な金属材料で構成され、放熱部材としての機能を兼ね備えている。ランプ本体２は、一端および他端を有する略円柱状である。複数の放熱フィン７がランプ本体２の外周面に一体に形成されている。放熱フィン７は、ランプ本体２の外周面から放射状に突出されているとともに、ランプ本体２の一端から他端の方向に進むに従いランプ本体２の径方向に沿う外側に向けて張り出している。この結果、ランプ本体２の他端は、ランプ本体２の一端よりも径が大きく形成されている。
【００２３】
図２に示すように、ランプ本体２は、第１の凹部８および第２の凹部９を有している。第１の凹部８は、ランプ本体２の一端に位置されて、ランプ本体２の一端から他端に向けて凹んでいる。第２の凹部９は、ランプ本体２の他端に位置されて、ランプ本体２の他端から一端に向けて凹んでいる。第２の凹部９の底は、フラットな支持面９ａとなっている。さらに、リング状の段部１０がランプ本体２の他端に設けられている。段部１０は、第２の凹部９を取り囲んでいるとともに、ランプ本体２の周囲に開放されている。
【００２４】
グローブ３は、例えば光拡散性を有するガラス又は合成樹脂材料により略半球形に形成されている。グローブ３は、球面状の頂部３ａと、頂部３ａと向かい合う開口部１１とを有している。開口部１１の径は、グローブ３の最大径よりも小さく形成されている。開口部１１を規定するグローブ３の縁部１１ａは、グローブ３の頂部３ａの反対側に突出されて、ランプ本体２の第２の凹部９の内側に嵌め込まれている。この結果、グローブ３がランプ本体２に結合されて、第２の凹部９の支持面９ａを覆っている。
【００２５】
ランプ本体２の他端に位置された段部１０は、グローブ３の中で径が最も大きい部分の外周部と隣り合っている。反射リング１２が段部１０に取り付けられている。反射リング１２は、ランプ本体２の他端の外周縁とグローブ３の外周部との間を結んでいる。
【００２６】
図２に示すように、カバー部材１４がランプ本体２の第１の凹部８に取り付けられている。カバー部材１４は、例えばＰＥＴ樹脂のような電気絶縁性を有する材料で構成されている。カバー部材１４は、円筒状の周壁１４ａと端壁１４ｂとを備えている。
【００２７】
周壁１４ａは、第１の凹部８に嵌め込まれて、第１の凹部８の内周面を覆っている。周壁１４ａは、第１の凹部８からランプ本体２の外に飛び出す円筒状の突出部１５を有している。端壁１４ｂは、周壁１４ａの開口端を閉塞するとともに、第１の凹部８の底を覆っている。さらに、カバー部材１４の内側の空間は、ランプ本体２を貫通する通孔１６を通じてランプ本体２の支持面９ａに通じている。
【００２８】
口金４は、ランプソケットにねじ込まれる金属製のシェル１７と、アイレット端子１８を有する絶縁ベース１９とで構成されている。シェル１７は、カバー部材１４の突出部１５を外側から覆うように突出部１５に取り付けられている。絶縁ベース１９は、突出部１５の開口端部に突き当てられてカバー部材１４の内側の空間を閉塞している。
【００２９】
カバー部材１４は、突出部１５の外周面から張り出すフランジ部２０を有している。フランジ部２０は、突出部１５の周方向に連続して設けられている。フランジ部２０は、シェル１７の開口端とランプ本体２の一端との間に介在されて、口金４とランプ本体２との間を電気的に絶縁している。
【００３０】
点灯装置５は、カバー部材１４の内側の空間に収められて口金４に電気的に接続されている。点灯装置５は、四角い回路基板２２と、回路基板２２に実装されたトランジスタ、抵抗素子、定電圧ダイオード、全波整流器およびコンデンサのような複数の回路部品２３とを備えている。回路基板２２は、ランプ本体２の軸方向に沿わせた縦置きの姿勢でカバー部材１４の内側に配置されている。
【００３１】
カバー部材１４の内側は、点灯装置５を収める単なる空間とすることに限らない。例えば、カバー部材１４の内側の空間に放熱性および絶縁性を有する充填材を充填してもよい。充填材としては、例えばシリコーン系の樹脂材料を用いることができる。充填材は、点灯装置５を覆うように点灯装置５とカバー部材１４との間に介在される。
【００３２】
図２に示すように、発光装置６は、ＬＥＤランプ１の光源として用いられる。発光装置６は、ランプ本体２の支持面９ａに取り付けられてグローブ３で覆われている。図３および図４に示すように、発光装置６は、矩形状の基板２５を備えている。基板２５は、例えば酸化アルミニウムあるいは窒化アルミニウムのような白色系のセラミックス材料で形成されて、電気絶縁性を有している。
【００３３】
図３、図４および図８に示すように、基板２５は、第１の面２５ａ、第２の面２５ｂおよび外周面２５ｃを有している。第１の面２５ａは、ランプ本体２の支持面９ａと向かい合うフラットな面である。第２の面２５ｂは、第１の面２５ａの反対側に位置されて、フラットな実装面を構成している。外周面２５ｃは、第１の面２５ａの外周縁と第２の面２５ｂの外周縁との間に跨って、基板２５の厚み方向に延びている。
【００３４】
基板２５の第２の面２５ｂは、図４および図８に示すような四角い実装領域２６を有している。実装領域２６は、第２の面２５ｂの中央部に位置されている。複数の配線パターン２７が実装領域２６に形成されている。配線パターン２７は、互いに間隔を存してマトリクス状に配列されている。
【００３５】
複数の発光ダイオードチップ２８が実装領域２６に配置されている。第１の実施形態では、約１００個の発光ダイオードチップ２８を使用している。各発光ダイオードチップ２８は、シリコーン系の接着剤を用いて実装領域２６に接着されているとともに、配線パターン２７と隣り合うように規則的に並んでいる。
【００３６】
第１の実施形態では、各発光ダイオードチップ２８として例えばＩｎＧａＮ系の発光素子を用いている。発光ダイオードチップ２８は、透光性を有するサファイア基板と、サファイア基板に積層されて青色の光を発する発光層とを備えている。発光層は、ｎ型窒化物半導体層と、ＩｎＧａＮ発光層と、ｐ型窒化物半導体層とを互いに積層することで構成されている。
【００３７】
さらに、各発光ダイオードチップ２８は、発光層に電流を供給するプラス側電極およびマイナス側電極を備えている。プラス側電極は、ｐ型窒化物半導体層の上に形成されたｐ型電極パッドを有している。マイナス側電極は、ｎ型窒化物半導体層の上に形成されたｎ型電極パッドを有している。
【００３８】
プラス側電極およびマイナス側電極は、夫々ボンディングワイヤ２９を介して隣り合う配線パターン２７に電気的に接続されている。第１の実施形態では、ボンディングワイヤ２９として金線を使用している。それとともに、ボンディングワイヤ２９の実装強度の向上および発光ダイオードチップ２８の損傷を低減するため、ボンディングワイヤ２９は、夫々Ａｕを主成分とするバンプを介してプラス側電極、マイナス側電極および配線パターン２７に接続されている。
【００３９】
配線パターン２７および発光ダイオードチップ２８は、封止材３０で覆われている。封止材３０は、例えばエポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂のような光透過性を有する透明又は半透明な樹脂材料により構成されている。封止材３０は、蛍光体を含有している。蛍光体としては、発光ダイオードチップ２８が発する青色の光により励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体を用いている。
【００４０】
図３に示すように、一対の給電端子３１ａ，３１ｂが基板２５の第２の面２５ｂに配置されている。給電端子３１ａ，３１ｂは、実装領域２６から外れた位置に設けられているとともに、配線パターン２７に電気的に接続されている。さらに、コネクタ３２が給電端子３１ａ，３１ｂに半田付けされている。コネクタ３２は、前記通孔１６に通された被覆電線３２ａ，３２ｂを介して点灯装置５に電気的に接続されている。
【００４１】
図３および図４に示すように、一対の押圧部材３３，３４がランプ本体２の支持面９ａに取り付けられている。押圧部材３３，３４は、基板２５の実装領域２６を間に挟んだ二箇所で発光装置６をランプ本体２の支持面９ａに弾性的に支持している。押圧部材３３，３４は、互いに共通の構成を有するので、一方の押圧部材３３を代表して説明する。
【００４２】
押圧部材３３は、例えば厚さが０．３ｍｍのステンレス鋼板を階段状に折り曲げた板ばねで構成されている。具体的に述べると、図５ないし図７に示すように、押圧部材３３は、固定部３５、起立部３６および押圧部３７を有している。固定部３５は、フラットな四角い板状であり、その中央部に挿通孔３８を有している。起立部３６は、固定部３５の一辺から略垂直に起立されている。起立部３６の高さは、基板２５の厚さよりも大きい。押圧部３７は、フラットな四角い板状であり、起立部３６の突出端から固定部３５の反対側に向けて延びている。さらに、押圧部３７は、起立部３６から遠ざかるに従い下向きに傾斜されて、起立部３６の突出端を支点に弾性変形が可能となっている。
【００４３】
図８に最もよく示されるように、押圧部材３３の固定部３５は、ランプ本体２の支持面９ａにねじ４０を介して固定されている。ねじ４０は、固定部３５の挿通孔３８を貫通して支持面９ａに設けたねじ孔４１にねじ込まれている。この結果、押圧部材３３の起立部３６が基板２５の外周面２５ｃと向かい合うとともに、押圧部材３３の押圧部３７が基板２５の第２の面２５ｂの外周部の上に張り出している。
【００４４】
押圧部材３３を支持面９ａに固定した状態では、押圧部３７の先端縁部３７ａが基板２５の第２の面２５ｂに弾性的に接している。言い換えると、押圧部３７は、基板２５の第１の面２５ａを支持面９ａに向けて弾性的に押圧する荷重を基板２５に付与している。これにより、基板２５の第１の面２５ａが支持面９ａに押し付けられて、発光装置６がランプ本体２に弾性的に保持されている。それとともに、発光装置６の基板２５がランプ本体２の支持面９ａに熱的に接続されている。
【００４５】
第１の実施形態において、基板２５とランプ本体２との間の熱接続をより確実なものとするためには、基板２５の第１の面２５ａとランプ本体２の支持面９ａとの間に熱伝導性グリースを充填することが望ましい。
【００４６】
さらに、第１の実施形態によると、押圧部材３３を支持面９ａに固定した状態では、固定部３５と押圧部３７との間に跨る起立部３６が基板２５の外周面２５ｃから離れている。言い換えると、押圧部材３３の起立部３６と基板２５の外周面２５ｃとの間に例えば０．５ｍｍ程度の隙間ｇが形成されている。隙間ｇは、支持面９ａに固定された押圧部材３３と基板２５との間の相対的な移動を許容する、いわゆる遊びとして機能している。
【００４７】
このようなＬＥＤランプ１では、点灯装置５を通じて発光装置６に電圧が印加される。この結果、基板２５の上の発光ダイオードチップ２８が一斉に発光する。発光ダイオードチップ２８が発する青色の光は、封止材３０に入射される。封止材３０に入射された青色の光の一部は黄色蛍光体に吸収される。残りの青色の光は、黄色蛍光体に吸収されることなく封止材３０を透過する。
【００４８】
青色の光を吸収した黄色蛍光体は、励起されて黄色の光を発する。黄色の光は、封止材３０を透過する。この結果、黄色の光と青色の光が封止材３０の内部で互いに混じり合って白色光となる。白色光は、封止材３０からグローブ３に向けて放射されるとともに、グローブ３を透過して照明用途に供される。グローブ３のうち径が最も大きい部分を透過してランプ本体２の方向に向かう光は、反射リング１２により反射されて光を取り出すべき方向に導かれる。
【００４９】
発光ダイオードチップ２８の発光時に発光ダイオードチップ２８が発する熱は、基板２５からランプ本体２の支持面９ａに伝わる。ランプ本体２に伝えられた熱は、放熱フィン７からＬＥＤランプ１の外に放出される。
【００５０】
この結果、発光ダイオードチップ２８の放熱性が向上し、発光ダイオードチップ２８の過熱を抑えて発光効率を良好に維持できる。
【００５１】
第１の実施形態によると、発光ダイオードチップ２８が発する熱によりセラミックス製の基板２５、ランプ本体２および押圧部材３３，３４が加熱される。すると、基板２５、ランプ本体２および押圧部材３３，３４は、材質の相違に伴い熱膨張率に差異が生じているので、支持面９ａに支持された基板２５にその厚さ方向および支持面９ａに沿う方向の応力が発生することがあり得る。
【００５２】
しかるに、基板２５を支持面９ａに押し付けている押圧部材３３，３４の押圧部３７は、基板２５の厚さ方向に弾性変形が可能となっている。そのため、基板２５の厚さ方向に沿う応力を押圧部３７の弾性により吸収することができる。
【００５３】
加えて、押圧部材３３，３４の起立部３６は、基板２５の外周面２５ｃから離れており、これら起立部３６と基板２５の外周面２５ｃとの間に隙間ｇが確保されている。この結果、基板２５に支持面９ａの方向に沿う応力が生じた場合でも、この応力を隙間ｇの存在によって吸収することができる。すなわち、隙間ｇが基板２５に生じる応力を吸収するための遊びとして機能する。
【００５４】
したがって、ＬＥＤランプ１の使用中に、セラミックス製の基板２５が割れるといった不具合を解消することができる。
【００５５】
本発明者は、押圧部材３３，３４から基板２５に付与される荷重を変化させた時に、基板２５と支持面９ａとの間の熱抵抗比および基板２５に割れが発生する割合を調べる実験を行なった。
【００５６】
この実験では、アルミナの含有率が９６％であるセラミックス製の基板を使用した。さらに、押圧部材３３，３４としては、４００００時間使用した時の弾性の変化率が、押圧部材３３，３４の温度が９０℃で８８％、１２０℃で８４％、１５０℃で７８％となるステンレス鋼を使用した。
【００５７】
さらに、この実験では、基板を支持面に対しねじで完全に固定した従来例に相当するＬＥＤランプと、基板を支持面に対し弾性的に支持した実験例１〜実験例５のＬＥＤランプとを準備した。実験例１では、基板に弾性的に付与される荷重を１５０ｇ（１．４７Ｎ）とした。実験例２では、基板に弾性的に付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）とした。実験例３では、基板に弾性的に付与される荷重を２５０ｇ（２．４５Ｎ）とした。実験例４では、基板に弾性的に付与される荷重を３００ｇ（２．９４Ｎ）とした。実験例５では、基板に弾性的に付与される荷重を３５０ｇ（３．４３Ｎ）とした。
【００５８】
下記の表１は、従来例および実験例１〜実験例５の夫々において、熱抵抗比、基板に割れが発生する割合を調べた結果を示している。実験例１〜実験例５の熱抵抗比は、従来例の熱抵抗比を１００％とした時の値で評価している。
【表１】
0005601512.tif 000002
【００５９】
表１から明らかなように、従来例では、基板の割れが２０％の確率で発生している。一方、実験例１〜実験例５では、基板に加わる荷重が増加するに従い熱抵抗比が低下しており、基板からランプ本体への熱伝導が良好となっていることが分かる。しかしながら、基板に付与される荷重が３５０ｇ（３．４３Ｎ）に達すると、基板の割れが１０％の確率で発生していることが明らかとなった。
【００６０】
したがって、表１に示す結果からすると、基板からランプ本体への熱伝導を良好とするためには、基板に付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定することが望ましいとの結論を得た。さらに、基板に付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定すれば、基板の割れを同時に解消することができ、基板をランプ本体の支持面に安定して保持できることが確かめられた。
【００６１】
それとともに、ＬＥＤランプを４００００時間使用した状態においても、押圧部材の温度が１２０℃までは押圧部材から基板に付与される荷重が約８５％確保され、押圧部材から基板に寄与される荷重の変化が少ないことが確かめられた。
【００６２】
図９は、第２の実施形態を開示している。
【００６３】
第２の実施形態は、発光装置の基板に荷重を付与する押圧部材３３，３４の構成が前記第１の実施形態と相違している。押圧部材３３，３４以外の構成は、前記第１の実施形態と同様である。
【００６４】
第２の実施形態によると、押圧部材３３，３４は、共通の構成要素となる固定部５０を備えている。固定部５０は、四角い枠であり、第１ないし第４の辺５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄを有している。第１の辺５０ａと第３の辺５０ｃとは、互いに間隔を存して平行に配置されている。同様に、第２の辺５０ｂと第４の辺５０ｄとは、互いに間隔を存して平行に配置されている。そのため、固定部５０は、第１ないし第４の辺５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄで発光装置６の基板２５を取り囲むようにランプ本体２の支持面９ａの上に置かれるようになっている。
【００６５】
一方の押圧部材３３の起立部３６および押圧部３７は、第１の辺５０ａに一体に形成されている。押圧部３７は、第１の辺５０ａの中央から第３の辺５０ｃに向けて張り出している。第１の辺５０ａは、押圧部材３３に対応する位置に挿通孔５１ａを有している。
【００６６】
他方の押圧部材３４の起立部３６および押圧部３７は、第３の辺５０ｃに一体に形成されている。押圧部３７は、第３の辺５０ｃの中央から第１の辺５０ａに向けて張り出している。第３の辺５０ｃは、押圧部材３４に対応する位置に挿通孔５１ｂを有している。
【００６７】
固定部５０は、挿通孔５１ａ，５１ｂに通したねじを支持面９ａにねじ込むことで、支持面９ａに固定される。固定部５０を支持面９ａに固定した状態では、固定部５０の第１〜第４の辺５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄと基板２５の外周面２５ｃとの間に隙間ｇが形成されている。
【００６８】
第２の実施形態によると、一対の押圧部材３３，３４が固定部５０により連結されて互いに一体化されている。このため、一対の押圧部材３３，３４を同時にランプ本体２の支持面９ａに取り付けることができ、取り付け作業が容易となる。加えて、一対の押圧部材３３，３４が一体構造物となるので、部品の管理を簡素化することができる。
【００６９】
図１０および図１１は、第３の実施形態を開示している。
【００７０】
第３の実施形態は、押圧部材３３，３４に通電用のコネクタとしての機能を兼用させるようにした点が前記第１の実施形態と相違している。ランプ本体２および発光装置６の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第３の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
図１０に示すように、一対の給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の実装領域２６を間に挟むように基板２５の第２の面２５ｂの上に配置されている。言い換えると、給電端子３１ａ，３１ｂは、押圧部材３３，３４の押圧部３７に対応する位置で基板２５の第２の面２５ｂの上に露出されている。給電端子３１ａ，３１ｂは、金属めっき層で被覆することが望ましい。
【００７２】
第２の実施形態では、押圧部３７の先端縁部３７ａが給電端子３１ａ，３１ｂに弾性的に接している。このため、押圧部材３３，３４は、基板２５の第１の面２５ａを支持面９ａに向けて弾性的に押圧する荷重を給電端子３１ａ，３１ｂから基板２５に付与している。
【００７３】
さらに、一対のリード線６１ａ，６１ｂが押圧部材３３，３４の固定部３５にねじ４０を介して接続されている。リード線６１ａ，６１ｂは、ランプ本体２の支持面９ａに開口する一対の通孔６２ａ，６２ｂを通して口金の内側に導かれるとともに、点灯装置に電気的に接続されている。
【００７４】
押圧部材３３，３４の材料としては、例えばステンレス鋼に比べて電気伝導度が高い燐青銅を用いるとともに、燐青銅の表面を給電端子３１ａ，３１ｂと同様の金属めっき層で被覆することが望ましい。例えば給電端子３１ａ，３１ｂの表面に銀めっきが施されていれば、押圧部材３３，３４を構成する燐青銅の表面に銀めっきを施すとよい。
【００７５】
第３の実施形態において、本発明者は、押圧部材３３，３４から給電端子３１ａ，３１ｂに付与される荷重を変化させて、押圧部材３３，３４の押圧部３７と給電端子３１ａ，３１ｂとの接触部分の接触状況を検証した。具体的には、押圧部３７から給電端子３１ａ，３１ｂに付与される荷重を５０ｇ（０．４９０Ｎ）〜２００ｇ（１．９６Ｎ）までの間で段階的に変化させ、荷重が５０ｇ（０．４９０Ｎ）、７０ｇ（０．６８６Ｎ）、１００ｇ（０．９８１Ｎ）、１５０ｇ（１．４７Ｎ）、２００ｇ（１．９６Ｎ）の時の押圧部３７と給電端子３１ａ，３１ｂとの接触状況を調べた。
【００７６】
その結果、押圧部材３３，３４から給電端子３１ａ，３１ｂに付与される荷重が５０ｇ（０．４９０Ｎ）の時は、給電端子３１ａ，３１ｂを覆う酸化皮膜を押圧部３７で除去できず、接触不良が発生することが判明した。この理由は、給電端子３１ａ，３１ｂに対する押圧部３７の接触圧力が不足しているためと考えられる。
【００７７】
したがって、押圧部材３３，３４の押圧部３７と給電端子３１ａ，３１ｂとの間の接触状態を適切に維持するためには、押圧部３７から給電端子３１ａ，３１ｂに付与される荷重を７０ｇ（０．６８６Ｎ）〜２００ｇ（１．９６Ｎ）とすることが好ましいとの結論を得た。
【００７８】
さらに、発光装置６を例えば振動を受け易い道路用照明装置や車両用照明装置の光源として用いる場合には、押圧部３７から給電端子３１ａ，３１ｂに付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）とすることが望ましい。
【００７９】
このようにすることで、押圧部３７と給電端子３１ａ，３１ｂとの間の接触圧力を発光装置６に加わる振動に打ち勝てるように十分に確保できる。よって、押圧部材３３，３４に安定した接点機能を付加しつつ、基板２５をランプ本体２の支持面９ａにしっかりと保持することができる。
【００８０】
加えて、第３の実施形態によれば、給電端子３１ａ，３１ｂに半田付けされる専用のコネクタを必要としない。この結果、発光装置６が半田付けによる熱影響を受けることはなく、発光ダイオードチップ２８が許容されるジャンクション温度で発光装置６を使用することができる。
【００８１】
図１２および図１３は、本発明の第４の実施形態を開示している。
【００８２】
第４の実施形態は、発光装置６の基板２５をランプ本体２の支持面９ａに保持する構成が前記第３の実施形態と相違している。ランプ本体２および発光装置６の基本的な構成は、第３の実施形態と同様である。そのため、第４の実施形態において、第３の実施形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００８３】
図１２に示すように、一対の給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の対角線上に位置するように基板２５の実装領域２６から導かれている。言い換えると、給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の実装領域２６から基板２５の互いに向かい合う二つの角部に向けて逆向きに延びている。
【００８４】
一対の押圧部材７１，７２がランプ本体２の支持面９ａに取り付けられている。押圧部材７１，７２は、給電端子３１ａ，３１ｂに対応した位置で発光装置６をランプ本体２の支持面９に弾性的に支持している。押圧部材７１，７２は、互いに共通の構成を有するので、一方の押圧部材７１を代表して説明する。
【００８５】
図１３に示すように、押圧部材７１は、合成樹脂製のホルダ７３と、ホルダ７３の内部に支持された接触子７４とを備えている。ホルダ７３は、ランプ本体２の支持面９ａに固定された固定部７３ａと、固定部７３ａの先端から基板２５の角部の上に張り出す延出部７３ｂとを備えている。延出部７３ｂは、基板２５の第２の面２５ｂおよび給電端子３１ａと向かい合っている。
【００８６】
接触子７４は、例えば燐青銅又はコルソン系合金によって形成されている。接触子７４は、リード線７５を介して点灯装置に電気的に接続されている。さらに、接触子７４は、弾性変形が可能な先端部７６を有している。先端部７６は、ホルダ７３の延出部７３ｂから基板２５に向けて張り出すとともに、給電端子３１ａに弾性的に接している。
【００８７】
そのため、接触子７４は、基板２５の第１の面２５ａを支持面９ａに向けて弾性的に押圧する荷重を給電端子３１ａから基板２５に付与している。これにより、発光装置６がランプ本体２に弾性的に保持されているとともに、接触子７４が給電端子３１ａに電気的に接続されている。
【００８８】
さらに、発光装置６が押圧部材７１を介して支持面９ａの上に固定された状態では、ホルダ７３の固定部７３ａは、基板２５の外周面２５ｃから離れている。そのため、固定部７３ａと基板２５の外周面２５ｃとの間に隙間ｇが確保されている。
【００８９】
第４の実施形態において、接触子７４から給電端子３１ａに付与される荷重は、前記第３の実施形態と同様に７０ｇ（０．６８６Ｎ）〜２００ｇ（１．９６Ｎ）とすることが好ましい。それとともに、接触子７４と給電端子３１ａとの間の接触部分に振動が加わるような照明装置では、接触子７４から給電端子３１ａに付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）とするとよい。この構成によれば、押圧部材７１の接触子７４に安定した接点機能を付加しつつ、基板２５をランプ本体２の支持面９ａにしっかりと保持することができる。
【００９０】
第４の実施形態によると、給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の中央の実装領域２６から基板２５の互いに向かい合う一対の角部に向けて延びている。言い換えると、給電端子３１ａ，３１ｂが実装領域２６を間に挟んで基板２５の対角線上に位置されているので、給電端子３１ａ，３１ｂの間の絶縁距離を十分に確保できる。そのため、マイグレーションの発生を防止でき、基板２５の絶縁劣化を回避することができる。
【００９１】
図１４および図１５は、本発明の第５の実施形態を開示している。
【００９２】
第５の実施形態では、押圧部材３３およびコネクタ部材８０を用いて発光装置６をランプ本体２の支持面９ａに保持している。ランプ本体２、発光装置６および押圧部材３３の基本的な構成は、第１の実施形態と同様である。そのため、第５の実施形態において、第１の実施形態と同一の構成部分には、同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００９３】
図１４に示すように、一対の給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の中央の実装領域２６から押圧部材３３とは反対側に向けて導出されている。そのため、給電端子３１ａ，３１ｂは、基板２５の第２の面２５ｂの外周部に露出されるように、互いに間隔を存して平行に配置されている。
【００９４】
コネクタ部材８０は、給電端子３１ａ，３１ｂに対応する位置で基板２５に取り付けられている。図１５に示すように、コネクタ部材８０は、合成樹脂製のホルダ８１と、ホルダ８１に支持された一対の接触子８２(一方のみを図示)とを備えている。
【００９５】
ホルダ８１は、脚部８３と凹部８４とを備えている。脚部８３は、支持面９ａの上から支持面９ａに開口された嵌合孔８５に嵌合される。凹部８４は、基板２５の外周部が入り込むようにホルダ８１の周面に開口されている。
【００９６】
各接触子８２は、例えば燐青銅又はコルソン系合金によって形成されている。接触子８２は、互いに間隔を存して並んでいるとともに、夫々リード線８６を介して点灯装置に電気的に接続されている。各接触子８２は、弾性変形が可能な先端部８７を有している。先端部８７は、ホルダ８１の凹部８４内に張り出すとともに、凹部８４の底面８４ａと向かい合っている。
【００９７】
コネクタ部材８０は、ホルダ８１の凹部８４に基板２５の外周部を差し込むことで、発光装置６に保持される。基板２５の外周部を凹部８４に差し込むと、接触子８２の先端部８７が給電端子３１ａ，３１ｂに弾性的に接触する。この結果、接触子８２が給電端子３１ａ，３１ｂに電気的に接続される。それとともに、基板２５の第１の面２５ａの外周部が凹部８４の底面８４ａに押し付けられて、基板２５がコネクタ部材８０に保持される。
【００９８】
基板２５がコネクタ部材８０に保持された状態では、凹部８４の内周面８４ｂが基板２５の外周面２５ｃから離れている。そのため、凹部８４の内周面８４ｂと基板２５の外周面２５ｃとの間に隙間ｇが確保されている。
【００９９】
基板２５と一体化されたコネクタ部材８０は、脚部８３をランプ本体２の嵌合孔８５に嵌め込むことで支持面９ａの上に載置される。この状態で押圧部材３３の固定部３５が支持面９ａの上にねじ４０で固定される。
【０１００】
この結果、押圧部材３３の押圧部３７の先端縁部３７ａが基板２５の第２の面２５ｂに弾性的に接触する。押圧部３７は、基板２５の第１の面２５ａを支持面９ａに向けて弾性的に押圧する荷重を基板２５に付与している。これにより、基板２５の第１の面２５ａが支持面９ａに押し付けられて、発光装置６およびコネクタ部材８０がランプ本体２に弾性的に保持されている。
【０１０１】
第５の実施形態において、押圧部材３３が基板２５に付与する荷重は、前記第１の実施形態と同様に、２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）に設定することが望ましい。さらに、コネクタ部材８０の接触子８２から給電端子３１ａに付与される荷重は、前記第３の実施形態と同様に７０ｇ（０．６８６Ｎ）〜２００ｇ（１．９６Ｎ）とすることが好ましい。それとともに、接触子８２と給電端子３１ａとの間の接触部分に振動が加わるような照明装置では、接触子８２から給電端子３１ａに付与される荷重を２００ｇ（１．９６Ｎ）〜３００ｇ（２．９４Ｎ）とするとよい。
【０１０２】
第５の実施形態によれば、コネクタ部材８０の接触子８２を給電端子３１ａに対し安定した状態で接触させることができる。さらに、発光装置５の基板２５をランプ本体２の支持面９ａにしっかりと保持することができる。
【０１０３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０４】
２…本体（ランプ本体）、５…点灯装置、６…発光装置、２５…基板、２５ａ…第１の面、２５ｂ…第２の面、２５ｃ…外周面、２８…発光素子（発光ダイオードチップ）、３３，３４，７１，７２…押圧部材。
【図１】
0005601512.tif 000003
【図２】
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【図３】
0005601512.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
0005601512.tif 000008
【図７】
0005601512.tif 000009
【図８】
0005601512.tif 000010
【図９】
0005601512.tif 000011
【図１０】
0005601512.tif 000012
【図１１】
0005601512.tif 000013
【図１２】
0005601512.tif 000014
【図１３】
0005601512.tif 000015
【図１４】
0005601512.tif 000016
【図１５】
0005601512.tif 000017