(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートシンクと、
該ヒートシンク上の実装面に取り付けられた基板と、
該基板上に実装された複数のＬＥＤと、
前記ヒートシンクの後部に直接または接続筐体を介して固定され前記基板と電気的に接続された口金部とを備え、
前記ヒートシンクが、中心軸上に配され該中心軸と同方向に向いた前端面と前記前端面の周囲に形成され互いに異なる方向に向いている複数の周囲面とを前部の表面に有して前方に膨出した立体形状とされ、
前記前端面及び複数の前記周囲面のうち一部の面が前記実装面とされ、
少なくとも前記前部が外部に露出していると共に前記前部における前記実装面の周囲に前記実装面よりも高い放熱性を有する放熱部を有し、
前記ヒートシンクの表面において一の周囲面が前記前端面と連結されて前記実装面とされ、
前記実装面とされた前記一の周囲面と他の周囲面との間、前記実装面とされた前記他の周囲面と前記前端面との間、及び前記実装面とされた前記他の周囲面同士の間に前記放熱部が配され、
前記基板が、複数に分岐して延在し、前記分岐して延在した部分が展開した際に互いに平行に延在し、前記複数のＬＥＤがその延在した部分に実装されたフレキシブルプリント基板であることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記放熱部が、複数の放熱フィンであることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、
前記放熱部が、アルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面であることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１に記載の照明装置において、
前記放熱部が、樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面であることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の照明装置において、
前記基板および前記複数のＬＥＤのみを被覆する光透過性の被覆材を備えていることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の照明装置において、
前記ヒートシンクの内部に、前記複数のＬＥＤの駆動回路部が設けられていることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５に記載の照明装置において、
前記ヒートシンクの前記実装面に、前記基板および前記複数のＬＥＤを収容する凹部が形成され、
前記被覆材が、前記凹部を塞いで設置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の照明装置において、
一つの前記フレキシブルプリント基板に、前記複数のＬＥＤの全てが実装されてい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】
本発明は、広域な照光領域が得られると共に放熱性に優れた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤを実装した照明装置が市販されている。このＬＥＤを用いた照明装置は、蛍光ランプや白熱電球などと比較して、消費電力が低く、長寿命かつ小型であり、半導体技術の発達により、高出力で輝度の高いＬＥＤ素子が比較的安価に製造されるようになったことから、従来の電球に替わる光源として着目されている。
【０００３】
このような高出力のＬＥＤを実装した光源は、発熱によりＬＥＤ素子自体の温度が上昇し、製品寿命が短くなるため、金属部品を接続して放熱したり、アルミニウム製などのヒートシンクを接続して素子温度を制御する必要がある。例えば、放熱のために熱伝導率の高いアルミニウム基板やセラミックス基板を使用し、ＬＥＤからの熱を素早く基板に受け渡して、さらに大きな放熱材料（金属基板やヒートシンク）等に放熱している。
【０００４】
例えば、特許文献１には、フレキシブル基板に実装されたＬＥＤと、ＬＥＤを覆うための概略半球状のカバーと、ＬＥＤからの熱を放熱するためのアルミダイキャストで放射状に配列形成された複数の放熱フィンと、複数の放熱フィンを支持するヒートシンクである放熱機体とを具備した電球形の照明装置が記載されている。この照明装置では、フレキシブル基板を介してＬＥＤが取り付けられた放熱機体および複数の放熱フィンによって熱を効率よく空気を介して放熱している。
この照明装置では、ＬＥＤとカバー（レンズ）との間に空間を配置し、その空間と、隣接する２個の放熱フィン部分の間の空間とを連通することで、放熱性を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、特許文献１に記載の照明装置では、放熱フィンがＬＥＤの実装部分よりも口金部側の後部に設けられているため、ダウンライトなどに装着すると、放熱フィンがリフレクターに覆われてしまい、有効な放熱ができないという問題があった。また、放熱フィンの隙間と、ＬＥＤとカバーとの間の空間とを連通させて放熱しているが、連通部分が狭いために空気対流が不十分となり、どうしてもＬＥＤとカバーとの間の空間に熱がこもって十分な放熱性を得ることができないという不都合があった。
【０００７】
本発明は、前述の課題を鑑みてなされたもので、より高い放熱性を有していると共に照光領域の拡大が得られる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】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明の照明装置は、ヒートシンクと、該ヒートシンク上の実装面に取り付けられた基板と、該基板上に実装された複数のＬＥＤと、前記ヒートシンクの後部に直接または接続筐体を介して固定され前記基板と電気的に接続された口金部とを備え、前記ヒートシンクが、互いに異なる方向に向いている複数の前記実装面を少なくとも前部の表面に有した立体形状とされ、少なくとも前記前部が外部に露出していると共に前記前部における前記実装面の周囲に前記実装面よりも高い放熱性を有する放熱部を有していることを特徴とする。
【０００９】
この照明装置では、ヒートシンクが、ＬＥＤが実装され互いに異なる方向に向いている複数の実装面を少なくとも前部の表面に有した立体形状とされ、少なくとも前部が外部に露出していると共に前部の実装面の周囲に実装面よりも高い放熱性を有する放熱部を有しているので、外部に露出して空気対流の有効部である前部に設けられたＬＥＤの実装面周囲の放熱部により、高い放熱性を得ることができる。また、様々な方向に向いた複数の実装面に分散してＬＥＤが配置されるため、熱が集中せず、ＬＥＤの加熱を抑制することで、長寿命化および高光束化を図ることが可能になる。さらに、様々な方向に向いた複数の実装面にＬＥＤが配置されるので、広い照光エリアが得られ、実装面の向きの設定によって指向性を容易に変更することも可能である。
【００１０】
また、第２の発明の照明装置は、第１の発明において、前記放熱部が、複数の放熱フィンであることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、放熱部が、複数の放熱フィンであるので、ＬＥＤの実装面周囲の放熱フィンにより、高い放熱性を得ることができる。なお、この放熱フィンには、ピン状のものも含まれる。
【００１１】
また、第３の発明の照明装置は、第１の発明において、前記放熱部が、アルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面であることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、放熱部が、アルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面であるので、ＬＥＤの実装面周囲のアルマイト処理面が高い熱放射率を有し、高い放熱性を得ることができる。
【００１２】
また、第４の発明の照明装置は、第１の発明において、前記放熱部が、樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面であることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、放熱部が、樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面であるので、ＬＥＤの実装面周囲の樹脂塗装面が高い熱放射率を有し、高い放熱性を得ることができる。
【００１３】
また、第５の発明の照明装置は、第１から第４の発明のいずれか一つにおいて、前記基板および前記複数のＬＥＤのみを被覆する光透過性の被覆材を備えていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板および複数のＬＥＤのみを被覆する光透過性の被覆材を備えているので、放熱部の放熱性に影響を与えず、ヒートシンクの外部に露出した前部に設けたＬＥＤおよび基板を被覆材で保護することができる。
【００１４】
また、第６の発明の照明装置は、第１から第５の発明のいずれか一つにおいて、前記基板が、複数に分岐して延在し前記複数のＬＥＤが実装されたフレキシブルプリント基板であることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、基板が、複数に分岐して延在し前記複数のＬＥＤが実装されたフレキシブルプリント基板であるので、柔軟性があり複数に分岐したフレキシブルプリント基板によって多様な立体形状のヒートシンクにおける複数の実装面に対応可能である。
【００１５】
また、第７の発明の照明装置は、第１から第６の発明のいずれか一つにおいて、前記ヒートシンクの内部に、前記複数のＬＥＤの駆動回路部が設けられていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、ヒートシンクの内部に、ＬＥＤの駆動回路部が設けられているので、駆動回路部を内蔵することで外部に駆動回路部を設けずに済み、照明器具全体として小型化を図ることができる。
【００１６】
さらに、第８の発明の照明装置は、第５の発明において、前記ヒートシンクの前記実装面に、前記基板および前記複数のＬＥＤを収容する凹部が形成され、前記被覆材が、前記凹部を塞いで設置されていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、被覆材が、基板およびＬＥＤを収納した凹部を塞いで設置されているので、ヒートシンクの表面に基板やＬＥＤが突出せず、取り扱い時などに外部との接触による破損をより防止できると共に、ヒートシンクの外形寸法を小さくして小型化することができる。
【００１７】
さらに、第９の発明の照明装置は、第６の発明において、一つの前記フレキシブルプリント基板に、前記複数のＬＥＤの全てが実装されていることを特徴とする。
すなわち、この照明装置では、一つのフレキシブルプリント基板に、複数のＬＥＤの全てが実装されているので、部品点数を削減することができると共に容易に全てのＬＥＤを実装面に取り付けることが可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る照明装置によれば、ヒートシンクが、ＬＥＤが実装され互いに異なる方向に向いている複数の実装面を少なくとも前部の表面に有した立体形状とされ、少なくとも前部が外部に露出していると共に前部の実装面の周囲に実装面よりも高い放熱性を有する放熱部を有しているので、空気対流の有効部である前部に設けられた放熱部により、高い放熱性が得られ、長寿命化および高光束化を図ることができると共に、前部の実装面のＬＥＤにより、広い照光エリアを得ることができる。
したがって、ダウンライトなどに装着しても、高い放熱機能を有する放熱フィンなどの放熱部が前部のＬＥＤ近傍にあることから、リフレクターに覆われても放熱性の低下を抑制することができると共に、広い照光エリアを有して照度のばらつきも抑えられ、快適な照光を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る照明装置の第１実施形態を示す概略的な側面図である。
【図２】第１実施形態の照明装置を示す正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図（内蔵する駆動回路部および放熱フィン等を除く）である。
【図４】図３のＢ−Ｂ線断面図（口金部内部を除く）である。
【図５】第１実施形態において、ＬＥＤが実装された基板を示す概略的な展開図である。
【図６】本発明に係る照明装置の第２実施形態を示す概略的な側面図である。
【図７】第２実施形態の照明装置を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る照明装置の第１実施形態の照明装置を、図１から図５を参照しながら説明する。
【００２１】
本実施形態に係る照明装置１は、図１から図３に示すように、ヒートシンク２と、該ヒートシンク２上の実装面に取り付けられた基板３と、該基板３上に実装された複数のＬＥＤ４と、ヒートシンク２の後部に接続筐体５を介して固定され基板３と電気的に接続された口金部６とを備えている。
【００２２】
上記ヒートシンク２は、互いに異なる方向に向いている複数の実装面を少なくとも前部の表面に有した立体形状とされ、少なくとも前部が外部に露出していると共に前部の実装面の周囲に実装面よりも高い放熱性を有する放熱部として複数の放熱フィン２ａを有している。なお、本実施形態では、ヒートシンク２の後部まで実装面および複数の放熱フィン２ａが設けられている。
このヒートシンク２は、内部が空洞な多面体であって斜方立方八面体を略半分にした切断した形状（正四角台塔柱）を有し、アルミニウム、銀などの熱伝導性の高い金属性材料から形成されている。
【００２３】
また、上記接続筐体５は、ヒートシンク２の後部ケースであって、図４に示すように、前端開口部５ａがヒートシンク２の後部に嵌り込んで固定され、前端開口部５ａから後端開口部５ｂまで外径が漸次小さくされて後端開口部５ｂが口金部６に固定されている。なお、図１および図４において、口金部６は簡略的に図示しているが、ソケットに接続可能なねじ込み式や差し込み式などの既知の口金構造を有している。
このように照明装置１は、全体として、従来のいわゆる裸電球の形状、すなわち口金部に、発光源となる電熱線が内蔵された略球形状の発光部が固定された電球形状に近似しており、ヒートシンク２自体が、裸電球の発光部の頭部（前部）に相当する形状になっている。
【００２４】
ヒートシンク２の内部には、ＬＥＤ４の駆動回路部７が設けられ、該駆動回路部７は、上記基板３および口金部６と第１配線８および第２配線９で電気的に接続されている。すなわち、口金部６は、第１配線８、第２配線９および駆動回路部７を介して基板３に電気的に接続されている。
上記駆動回路部７は、ＬＥＤ４を駆動するために交流電圧を整流して直流に変換するＡＣ／ＤＣ変換回路、整流回路、調光回路などの電子回路を基板に設けたものである。この駆動回路部７は、第１配線８を介して口金部６側の電極（図示略）に接続されていると共に、第２配線９を介して基板３側の電極３ａに接続されている。
【００２５】
上記ＬＥＤ４は、白色ＬＥＤであり、１つのＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ部材または複数のＬＥＤ素子が搭載されたマルチチップＬＥＤである。
上記基板３は、図５に示すように、複数に分岐して延在し、上記複数のＬＥＤ４の全てが実装された一枚のフレキシブルプリント基板である。
【００２６】
また、ヒートシンク２の上記実装面には、基板３および複数のＬＥＤ４を収容する溝状の凹部２ｂが形成されている。この凹部２ｂ内に設けられた実装面に沿って、基板３が折り曲げて配され、熱伝導性接着剤などにより接着固定されている。
ＬＥＤ４は、基板３上に導電性接着材料などを用いて取り付けられ、基板３中の配線（図示略）と導電性接着材料やワイヤーボンディングなどで電気的に接続されている。
【００２７】
なお、本実施形態では、ヒートシンク２の先端に形成されヒートシンク２の中心軸Ｃと同方向に向いた１つの実装面と、ヒートシンク２の中心軸Ｃの周囲に、９０度の角度間隔で該中心軸Ｃに直交する４つの方向に向いた４つの実装面と、該中心軸Ｃに対して斜め４５度前方の角度方向に向いた４つの実装面とにそれぞれＬＥＤ４が実装されている。すなわち、互いに異なる９つの方向に向いた９つの実装面にＬＥＤ４が実装されている。したがって、これらのＬＥＤ４から放射される光は、ヒートシンク２の前方に向けて放射状に出射される。
【００２８】
また、本実施形態の照明装置１は、基板３および複数のＬＥＤ４のみを被覆する光透過性の被覆材１０を備えている。すなわち、被覆材１０が、図３および図４に示すように、凹部２ｂを塞いで設置され、凹部２ｂ内の基板３および複数のＬＥＤ４を覆っている。
【００２９】
上記凹部２ｂの両側の肩部２ｃには、被覆材１０の厚さ分の段差が形成されている。被覆材１０は、この肩部２ｃの段差に両側端が接着され、被覆材１０の外面とヒートシンク２の表面とが段差のなく、面一となっている。
なお、被覆材１０は、薄膜の樹脂フィルムであるが、凹部２ｂ内を光透過性を有する高熱伝導性の樹脂材で埋め込んでもよい。
【００３０】
このように本実施形態の照明装置１は、ヒートシンク２が、ＬＥＤ４が実装され互いに異なる方向に向いている複数の実装面を少なくとも前部の表面に有した立体形状とされ、少なくとも前部が外部に露出していると共に実装面の周囲に実装面よりも高い放熱性を有する放熱部として複数の放熱フィン２ａを有しているので、外部に露出して空気対流の有効部である前部に設けられたＬＥＤ４の実装面周囲の放熱フィン２ａにより、高い放熱性を得ることができる。
【００３１】
また、様々な方向に向いた複数の実装面に分散してＬＥＤ４が配置されるため、熱が集中せず、ＬＥＤ４の加熱を抑制することで、長寿命化および高光束化を図ることが可能になる。さらに、様々な方向に向いた複数の実装面にＬＥＤ４が配置されるので、広い照光エリアが得られ、実装面の向きの設定によって指向性を容易に変更することも可能である。
【００３２】
また、基板３が、複数に分岐して延在し複数のＬＥＤ４が実装されたフレキシブルプリント基板であるので、柔軟性があり複数に分岐したフレキシブルプリント基板によって多様な立体形状のヒートシンク２における複数の実装面に対応可能である。特に、一つのフレキシブルプリント基板に、複数のＬＥＤ４の全てが実装されているので、部品点数を削減することができると共に容易に全てのＬＥＤ４を実装面に取り付けることが可能になる。
また、ヒートシンク２の内部に、ＬＥＤ４の駆動回路部７が設けられているので、駆動回路部７を内蔵することで外部に駆動回路部７を設けずに済み、照明器具全体として小型化を図ることができる。
【００３３】
また、基板３およびＬＥＤ４のみを被覆する光透過性の被覆材１０を備えているので、放熱フィン２ａの放熱性に影響を与えず、ヒートシンク２の外部に露出した前部に設けたＬＥＤ４および基板３を被覆材１０で保護することができる。
さらに、被覆材１０が、基板３およびＬＥＤ４を収納した凹部２ｂを塞いで設置されているので、ヒートシンク２の表面に基板３やＬＥＤ４が突出せず、取り扱い時などに外部との接触による破損をより防止できると共に、ヒートシンク２の外形寸法を小さくして小型化することができる。
【００３４】
次に、本発明に係る照明装置の第２実施形態について、図６および図７を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３５】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、実装面の周囲に放熱部として複数の放熱フィン２ａが設けられているのに対し、第２実施形態の照明装置２１では、図６および図７に示すように、実装面の周囲に放熱部として、アルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面２２ａを有している点である。
すなわち、第２実施形態では、実装面の周囲の表面が、放熱フィンなどの凹凸が形成されておらず、フラット面になっていると共に、熱放射率がヒートシンク２２を形成するアルミニウムよりも高いアルマイト処理面２２ａとされている。なお、図６および図７では、アルマイト処理面２２ａをハッチングにより図示している。
【００３６】
ヒートシンク２２を形成するアルミニウムの熱放射率（黒体を１とした場合の相対比率）が０．０５であるのに対し、上記アルマイト処理面２２ａの熱放射率は０．８と高く、優れた放熱効果が得られる。
したがって、第２実施形態の照明装置２１では、放熱部が、アルミニウムの陽極酸化皮膜が表面に形成されたアルマイト処理面２２ａであるので、ＬＥＤ４の実装面周囲のアルマイト処理面２２ａが高い熱放射率を有し、高い放熱性を得ることができる。また、放熱フィンなどの凹凸が実装面周囲に無くフラット面となるため、ＬＥＤ４から出射される光の一部が放熱フィンなどに遮られることがない。
【００３７】
なお、第２実施形態の他の例として、実装面の周囲の放熱部として、アルマイト処理面２２ａの代わりに樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面を設けても構わない。
この樹脂塗装面には、例えばアクリル樹脂またはシリコーン樹脂の樹脂層が採用される。これら樹脂層の熱放射率は、０．９と高く、より優れた放熱効果を得ることができる。
したがって、第２実施形態の他の例では、放熱部を、樹脂層が表面に形成された樹脂塗装面とすることで、ＬＥＤの実装面周囲の樹脂塗装面が高い熱放射率を有し、高い放熱性を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００３９】
例えば、上記各実施形態では、ヒートシンクの形状を斜方立方八面体を略半分にした形状（正四角台塔柱）としているが、他の多面体、球体、楕円体等の立体形状およびこれらを半割した形状などの任意の形態であってもよく、異なる方向に向いた実装面を複数有した立体形状であれば、任意の角度に向けて複数のＬＥＤを配置することができる。
また、本実施形態のＬＥＤは、照明用途に通常使用される白色ＬＥＤを想定しているが、発光色の異なるＬＥＤや単色光のＬＥＤを、１種類または２種類以上、搭載しても構わない。
【００４０】
また、上記各実施形態では、ヒートシンクに駆動回路部が内蔵されているが、外部に駆動回路部がある場合などにおいては、駆動回路部を設けなくてもよい。
さらに、ヒートシンクが、接続筐体を介して口金部に取り付けられているが、ヒートシンクを直接、口金部に取り付けるようにしても構わない。
【符号の説明】
【００４１】
１，２１…照明装置、２，２２…ヒートシンク、２ａ…放熱フィン（放熱部）、２ｂ…凹部、２ｃ…肩部、３…基板、３ａ…電極、４…ＬＥＤ、５…接続筐体、６…口金部、７…駆動回路部、８…第１配線、９…第２配線、１０…被覆材、２２ａ…アルマイト処理面（放熱部）
【図１】
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【図２】
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【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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