(57)【要約】【課題】ＬＥＤモジュールの発光量のばらつきによりＬＥＤ照明装置も発光量がばらつく。そこで簡単に発光量を調整し製品のバラツキを抑えられる製造方法を提供する。【解決手段】予め放熱グリースの塗布量とＬＥＤモジュールの発光に係る補正値の関係を求めておく。一のＬＥＤモジュールを選びＬＥＤ照明装置を製造しようとするとき、先ずこのＬＥＤモジュールの光束を測定する（測定工程３１）。この測定値に基づいて補正値を求め、予め求めておいた補正値と放熱グリース塗布量との関係に従って、ヒートシンクに所定量の放熱グリースを塗布する（塗布工程３２）。最後にこのＬＥＤモジュールをヒートシンクの上に載置する（載置工程３３）。【選択図】図３
2014154663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板にＬＥＤを搭載したＬＥＤモジュールをヒートシンク上に載置したＬＥＤ照明装置の製造方法において、
前記ＬＥＤモジュールの光束を測定する測定工程と、
前記ＬＥＤモジュールの光束と基準値との差から補正値を求め、前記補正値に応じて、予め求めておいた補正値と放熱グリースの塗布量との関係に従って、前記ヒートシンクに所定量の放熱グリースを塗布する塗布工程と、
前記ＬＥＤモジュールを前記ヒートシンクに塗布した前記放熱グリースの上に載置する載置工程と
を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項２】
前記実装基板はセラミクスであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項３】
前記実装基板はアルミナであることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項４】
前記ヒートシンクの表面が黒色であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項５】
前記ヒートシンクが金属からなり、前記ＬＥＤモジュールを搭載する側の表面が酸化していることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項６】
前記ヒートシンクがカーボンブラックを含有する樹脂であることを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項７】
前記放熱グリースが白色であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項８】
前記放熱グリースが灰色であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【請求項９】
前記ヒートシンクは反射率が高く、前記放熱グリースは黒色であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、実装基板にＬＥＤを実装したＬＥＤモジュールをヒートシンク上に搭載したＬＥＤ照明装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光源にＬＥＤを用いたＬＥＤ照明装置が普及してきている。このＬＥＤ照明装置のなかで、熱伝導率の大きい実装基板に多数のＬＥＤを実装したＬＥＤモジュールを光源とし、このＬＥＤモジュールをヒートシンクに密着させて放熱経路を確保するＬＥＤ照明装置がある。このときＬＥＤモジュールとヒートシンクの間に放熱グリースや放熱シートを介在させることが多い。
【０００３】
ヒートシンク上にＬＥＤモジュールを搭載したＬＥＤ照明装置は、例えば特許文献１の図１１に示されている。そこで特許文献１の図１１を図５に示し、その構造を説明する。図５は従来例として示したランプ（ＬＥＤ照明装置）の側面図（一部、切欠き断面図）である。なお特許文献１では、ＬＥＤモジュールとヒートシンクとの間に介在させる周知の放熱グリース等については言及していない。
【０００４】
図５において、有底筒状をしたヒートシンク９３の底壁外面９３ａにＬＥＤユニット９０（ＬＥＤモジュール）が載置されている。ＬＥＤユニット９０は、ＬＥＤ基板９１（実装基板）と、ＬＥＤ基板９１に実装された光源ブロック９２（ＬＥＤ）とからなる。ヒートシンク９３の底壁内面９３ｂには、点灯回路ユニット９５が取り付けられており、点灯回路ユニット９５は、リードによりＬＥＤユニット９０に接続されている。ヒートシンク９３は、図の下側の端部９３ｃで、絶縁性のホルダー９６に接合している。ホルダー９６の下側には給電口金９７が取り付けられている。点灯回路ユニット９５と給電口金９７とは、リードにより接続されている。 ヒートシンク９３の底壁外面９３ａは、そこに載置されたＬＥＤユニット９０を含み、透光性を有しドーム状をしたカバー９８（グローブ）で覆われている。
【０００５】
このＬＥＤランプ（ＬＥＤ照明装置）では、点灯駆動時においてＬＥＤユニット９０及び点灯回路ユニット９５で生じた熱はヒートシンク９３に伝達され放熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−１０３２４１号公報  （図１１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＬＥＤモジュールは個別に発光量（全光束）がばらつくため、ＬＥＤ照明装置も光束がばらついてしまう。そこで本発明は、この課題に鑑みて為されたものであり、簡単な方法で全光束を調整し製品のバラツキを抑えることができるＬＥＤ照明装置の製造方法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】
以上の目的を達成するため本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法は、実装基板にＬＥＤを搭載したＬＥＤモジュールをヒートシンク上に載置したＬＥＤ照明装置の製造方法において、
前記ＬＥＤモジュールの光束を測定する測定工程と、
前記ＬＥＤモジュールの光束と基準値との差から補正値を求め、前記補正値に応じて、予め求めておいた補正値と放熱グリースの塗布量との関係に従って、前記ヒートシンクに所定量の放熱グリースを塗布する塗布工程と、
前記ＬＥＤモジュールを前記ヒートシンクに塗布した前記放熱グリースの上に載置する載置工程と
を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法では、予め、基準とするＬＥＤモジュールをヒートシンクに搭載したときの放熱グリース塗布量とＬＥＤモジュールの光束との関係を計測し、放熱グリースの塗布量と補正値との関係を求めておく。ＬＥＤ照明装置の全光束は、実装基板が半透過性を持つとき、実装基板の下面外部における反射率の影響を受ける。この反射率は、ヒートシンクの反射率と放熱グリースの反射率及び透過率のバランスにより決まる。つまり実装基板の下面外部において、ヒートシンクの反射率が小さい場合、反射率の大きい放熱グリースの塗布量を多くすると、ＬＥＤ照明装置の全光束が大きくなる。逆に実装基板の下面外部において、ヒートシンクの反射率が大きい場合、反射率の小さい（又は透過率の小さい）放熱グリースの塗布量を多くすると、ＬＥＤ照明装置の全光束が小さくなる。すなわちヒートシンクと放熱グリースが決まると、放熱グリースの塗布量を調整することによりＬＥＤ照明装置の全光束を補正できるので、基準とするＬＥＤモジュールを使って補正値を予め求めておく。
【００１０】
次に一のＬＥＤモジュールとヒートシンクを準備し、本発明の製造方法でＬＥＤ照明装置を製造するとき、先ずこのＬＥＤモジュールの光束を測定する。続いてこの光束の測定値と基準値との差からＬＥＤモジュールの補正値が分かるので、前述の関係に基づいて補正値に応じた量の放熱グリースをヒートシンクに塗布する。最後にヒートシンク上にＬＥＤモジュールを搭置する。このようにしてＬＥＤ照明装置の光束が調整される。
【００１１】
前記実装基板はセラミクスであっても良い。
【００１２】
前記実装基板はアルミナであっても良い。
【００１３】
前記ヒートシンクの表面が黒色であっても良い。
【００１４】
前記ヒートシンクが金属からなり、前記ＬＥＤモジュールを搭載する側の表面が酸化していても良い。
【００１５】
前記ヒートシンクがカーボンブラックを含有する樹脂であっても良い。
【００１６】
前記放熱グリースが白色であっても良い。
【００１７】
前記放熱グリースが灰色であっても良い。
【００１８】
前記ヒートシンクは反射率が高く、前記放熱グリースは黒色であっても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法は、ＬＥＤモジュールが半透過性の実装基板を備えているため、ＬＥＤモジュールとヒートシンクとの間に介在する放熱グリースの量に応じて照明装置の全光束が変化することを利用し、ＬＥＤ照明装置の全光束を調節するものである。すなわちＬＥＤ照明装置の全光束が目標値からずれているときに放熱グリースの塗布量を増減してＬＥＤ照明装置の全光束を調節する。以上のように本発明のＬＥＤ照明装置の製造方法は、発熱体とヒートシンクとを密着させるため広く用いられてきた放熱グリ
ースについてその量を増減させているだけなので、簡単にＬＥＤ照明装置の全光束を調節でき、製品のバラツキを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態における製造方法で製造したＬＥＤ照明装置の側面図（一部、切欠き断面図）。
【図２】本発明の実施形態における製造方法のなかで使用する、補正値と放熱グリース塗布量との関係を示すグラフ。
【図３】本発明の実施形態における製造方法のフローチャート。
【図４】図３に示す製造方法において放熱グリースを塗布した状態のヒートシンクの平面図であり、（ａ）が塗布直後、（ｂ）がＬＥＤモジュール載置後、を示す。
【図５】従来例として示したＬＥＤ照明装置の側面図（一部、切欠き断面図）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、添付図１〜４を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また説明のため部材の縮尺は適宜変更している。さらに特許請求の範囲に記載した発明特定事項との関係をカッコ内に記載している。
【００２２】
まず図１により本発明の実施形態として示す製造方法を使って製造した電球型のＬＥＤ照明装置を説明する。図１はＬＥＤ照明装置１０の側面図（一部、切欠き断面図）である。なおヒートシンクの一部分である放熱フィン（図４の放熱フィン４１を参照）は描いていない。
【００２３】
図１においてグローブ１１はヒートシンク１５の周辺部で固定されており、ＬＥＤモジュール１４はヒートシンク１５上部の凹部に搭載されている。ＬＥＤモジュール１４は、実装基板１３と多数のＬＥＤパッケージ１２（ＬＥＤ）からなり、実装基板１３上にＬＥＤパッケージ１２が実装されている。ＬＥＤパッケージ１２は、リードフレーム又はサブマウント基板にＬＥＤダイスを実装し透光性樹脂でモールドしたものであり、その電極と実装基板１３上の配線（図示せず）とが接続している。実装基板１３とヒートシンク１５との間には放熱グリース１６が介在し密着性を確保している。この放熱グリース１６は、ＬＥＤパッケージ１２の直下に存在する一方で、実装基盤の周辺部に存在しない部分がある。ＬＥＤモジュール１４は配線１７により駆動回路１８と接続し、ＬＥＤ照明装置１０の最下部には口金１９がある。
【００２４】
グローブ１１は半透明の樹脂である。実装基板１３は反射率と熱伝導性が良好なアルミナからなるセラミック基板である。また実装基板１３は、厚さが３００〜５００μｍ程度と薄いので光の透過性を有する。ヒートシンク１５はアルミ合金である。放熱グリース１６は反射性微粒子を含有するシリコーン樹脂である。
【００２５】
本発明の製造方法では、予め基準となるＬＥＤモジュールの光束に対する補正値と放熱グリースの塗布量との関係求めておく必要がある。そこで図２により光束の補正値と放熱グリース１６の塗布量の関係を説明する。図２は本発明の実施形態における製造方法のなかで使用する補正値と放熱グリース塗布量との関係を示すグラフである。図２において、縦軸が補正値であり、横軸が放熱グリース塗布量である。補正値と放熱グリース塗布量の関係は曲線２１のようになる。基準値Ｂに対して補正範囲は上限がＡ、下限がＢとなり、それぞれに対応する放熱グリース塗布量はＤとＥになる。基準値の補正値Ｂを０とすると補正値Ａ，Ｂの範囲は±数％となる。なお実装基板１３（図１参照）が薄くなるほど、補正範囲は大きくなる。また放熱性を確保するため放熱グリース塗布量はＤを下回らないようにしている。
【００２６】
さらに詳しく図２について説明する。半透過性の実装基板を有するＬＥＤモジュールをヒートシンク上に載置したＬＥＤ照明装置では、ヒートシンクの反射率と、ヒートシンクとＬＥＤモジュール間に充填された放熱グリースの反射率及び透過率のバランスにより全光束が決まる。本実施形態では、実装基板１３（図１参照）の下面外部において、ヒートシンク１５（図１参照）の上面の反射率が小さく、放熱グリース１６（図１参照）の反射率が大きいので、放熱グリース１６の塗布量が大きくなるとＬＥＤ照明装置１０の全光束が大きくなる。ＬＥＤモジュール１４として基準となるものを選び、これでＬＥＤ照明装置１０を組み立てたときの全光束と放熱モジュール塗布量との関係は、図２の縦軸を補正値の代わりに全光束としたものになる。この関係はヒートシンク１５と放熱グリース１６が決まると一意的に与えられる。
【００２７】
また補正値とは、原則的には基準とするＬＥＤモジュールを基準とする放熱グリース塗布量で組み立てたＬＥＤ照明装置の全光束（以下目標とする全光束と呼ぶ）と、実際のＬＥＤモジュールと基準とする放熱グリース塗布量で組み立てたＬＥＤ照明装置の全光束の差（以下原則的な補正値と呼ぶ）として与えられる。しかしながら、実際のＬＥＤ照明装置を組み立てる前に補正値が知られている必要があるため、原則的な補正値の代わりに実際に使える補正値として、基準となるＬＥＤモジュールが上面側に放射する全ての光束と、実際のＬＥＤモジュールが上面側に放射する全ての光束との差を用いる（以下実際の補正値、又は単に補正値と呼ぶ）。つまり原則的な補正値を実際の補正値で代用する。
【００２８】
図２では目標とする全光束がＢで示す値となり、この値と実際のＬＥＤ照明装置の全光束との差が原則的な補正値となる。この値を、前述の実際の補正値で代用し、Ｂのレベルを０としたとき、例えば明るすぎるＬＥＤモジュール１０に対しては、負側の補正値が該当し、放熱グリースの塗布量を減らす。この結果、ＬＥＤ照明装置は、実装基板の下面外部の反射率を小さくし全光束を目標とする全光束に近づけることができる。
【００２９】
次に図３によりＬＥＤ照明装置１０の製造方法を説明する。図３は本発明の製造方法における一実施形態のフローチャートである。ＬＥＤモジュール１４（図１参照）を準備したら、先ずＬＥＤモジュール１４の光束を測定する（測定工程３１）。この測定は、ＬＥＤモジュール１４を黒色の台に置き、ＬＥＤモジュール１４を積分半球の中央部に配置し、ＬＥＤモジュール１４を点灯させて、ＬＥＤモジュール１４の上部に放射される全ての光束を測定する。なお、ＬＥＤモジュール１４は実装基板１３の下方にも光を放射するが、この放射光は黒色の台により吸収される。ＬＥＤモジュール１４の全光束という用語は、いっぱんに上方に放射する光束と下方に放射する光束の合算という概念を想起するので、測定工程３１では上方に放射される全ての光束というように表現した。また簡易的な方法としては、ＬＥＤモジュール１４の上部における輝度を測定し、これを換算して光束を求めても良い。
【００３０】
次にヒートシンク１５（図１参照）のＬＥＤモジュールを実装する場所に放熱グリースを塗布する（塗布工程３２）。前述のようにして測定したＬＥＤモジュール１４の光束と、基準とするＬＥＤモジュールの光束とを比較し補正値を決める。その後、予め求めておいた補正値と放熱グリースの塗布量との関係に従って、ヒートシンク１５に所定量の放熱グリースを塗布する。放熱グリースはディスペンサで塗布する。
【００３１】
最後にＬＥＤモジュール１４をヒートシンク１５上に搭載しネジで固定する（載置工程３３）。その後、グローブ１１、駆動回路１８、口金１９を取り付けＬＥＤ照明装置１０が完成する。
【００３２】
次に図４により放熱グリースが塗布された状態を説明する。図４は放熱グリースを塗布
した状態のヒートシンク１５の平面図であり、（ａ）が塗布直後、（ｂ）がＬＥＤモジュール１４（図１参照）の載置後、を示している。なお放熱グリースの塗布状況を示すため（ｂ）ではＬＥＤモジュール１４はとり外している。またヒートシンク１５の一部である放熱フィン４１はデザイン上の理由で白く塗装されている一方、その内側の領域は放熱効率を少しでも高めるため灰色にしているため、この様子をハッチングの有無で区別している。
【００３３】
先ずヒートシンク１５の平面形状を説明する。ヒートシンク１５の周辺部には放熱フィン４１があり、その内側にグローブ１１（図１参照）を固定する溝４２がある。溝４２の内側には４個のネジ穴４３があり、その内側にＬＥＤモジュール１４（図１参照）を落とし込む凹部４４がある。ヒートシンク１５の中央部には配線１７（図１参照）を通すための開口４５がある。
【００３４】
放熱グリース４６は、図４（ａ）に示すように開口４５の周りに点状に塗布される。すなわち放熱グリース４６の塗布量は点の数で与えられる。次にＬＥＤモジュール１４（図１参照、図示せず）で放熱グリース４６を押しつぶすと、放熱グリース４６は（ｂ）に示すように円形に広がる（放熱グリース４７）。放熱グリース４７は、凹部４４の周辺部に存在しないが、ＬＥＤパッケージ１２（図１参照）の実装領域の直下部（開口４５を除く）に存在するように調整されている。この結果、ＬＥＤパッケージ１２からヒートシンク１５に至る直線的な放熱経路が確保されるので放熱性が損なわれない。
【００３５】
本実施形態では放熱グリースの塗布量を点の数で制御していたが、点の数を固定し、各点に含まれる放熱グリースの量を変えて塗布量を制御しても良い。また放熱グリースを円環状に塗布し、このときの円環の太さや高さを調節して放熱グリースの塗布量を調節しても良い。また放熱グリースの塗布量が大きくなると（たとえば図２の点Ｅより右側の領域）、ヒートシンク１５の反射率の影響を受けなくなり補正値が変化しなくなるので、必要以上に放熱グリースを塗布しない。
【００３６】
本発明の実施形態では実装基板１３（図１参照）はアルミナからなるセラミクスであった。実装基板はセラミクスに限られず、耐熱性が高い樹脂であっても良い。しかしながら樹脂はＬＥＤパッケージ１２からの光で劣化しやすいので長期的な信頼性でセラミックに劣る。
【００３７】
また前述のように実装基板１３はアルミナからなっていた。セラミックの材料としてはアルミナに限定されず、たとえば熱伝導性の高い窒化アルミであっても良い。しかしながらアルミナは表面反射率が高いので特別な表面処理を施さなくてもＬＥＤ照明装置を高輝度にすることができる。
【００３８】
図４で示したヒートシンク１５は、放熱効率を少しでも向上させるため放熱フィン４１を除き上部が灰色であった。さらに放熱効率を上げるには黒色すると良い。黒色化するのに塗装しても良いが、ヒートシンク１５が鉄などの金属であればその表面を酸化して黒色化することもできる。また大量にブラックカーボンを含有し熱伝導性を向上させた樹脂をヒートシンク１５に使えば、その上部が黒色化するのに加え、軽量化が図られ製造し易くなる。
【００３９】
また図１，４で示した放熱グリース１６，４６，４７は、反射性微粒子を含有していたため白色であった。しかしながら放熱グリースは白色に限られず、灰色であっても良い。例えばヒートシングが金属光沢を持つときには灰色の放熱グリースにより、ＬＥＤ照明装置の全光束を減らす方向で調節できる。さらにこのとき放熱グリースは黒色であっても良い。
【００４０】
図１で示したＬＥＤ照明装置１０は電球型であったためヒートシンク１５上に１個のＬＥＤモジュール１４を載置していた。しかしながらヒートシンク上に載置されるＬＥＤモジュールの個数は一個に限られない。ヒートシンク上に複数のＬＥＤモジュールを載置した場合、本発明の製造方法でＬＥＤモジュール間の光束の違いを補正すれば均一性の良いＬＥＤ照明装置が得られる。また図１で示したＬＥＤモジュール１４は実装基板１３上に多数のＬＥＤパッケージ１２を搭載したものであった。しかしながらＬＥＤモジュールはこの構造に限定されず、例えば実装基板上に多数のＬＥＤダイス（ＬＥＤ）を実装し、このＬＥＤダイスを蛍光樹脂で封止したものであっても良い。またＬＥＤパッケージは一個でも良い。また実装基板１３（図１参照）においてＬＥＤパッケージ１４が開口４５（図４参照）を避けるように（いわゆるドーナッツ状に）配置されても良い。
【符号の説明】
【００４１】
１０…ＬＥＤ照明装置、
１１…グローブ、
１２…ＬＥＤパッケージ、
１３…実装基板、
１４…ＬＥＤモジュール、
１５…ヒートシンク、
１６，４６，４７…放熱グリース、
１８…駆動回路、
１９…口金、
３１…測定工程、
３２…塗布工程、
３３…載置工程、
４１…放熱フィン、
４２…溝、
４３…ネジ穴、
４４…凹部、
４５…開口。
【図１】
2014154663.tif 000003
【図２】
2014154663.tif 000004
【図３】
2014154663.tif 000005
【図４】
2014154663.tif 000006
【図５】
2014154663.tif 000007