(57)【要約】【課題】  放熱するためのスペースを別途確保しなくとも、光源から発せられた熱を好適に放出することができる発光装置を提供する。【解決手段】  発光装置100を、金属基板120に実装された光源110と、光源110から出射された光を反射するためのリフレクタ130とが備えられたものとして、リフレクタ130を金属によって形成し、金属基板120とリフレクタ130とを熱的に接触させた。光源110から発せられた熱は、金属基板120からリフレクタ130に伝導されて前記光反射面から空気中に放出される。リフレクタ130の光反射面に、複数の凹部又は凸部を形成して、該光反射面の表面積を広く確保することも好ましい。【選択図】  図１
2006202612.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板に実装された光源と該光源から出射された光を反射するためのリフレクタとが備えられてなる発光装置において、前記リフレクタが金属によって形成され、前記金属基板と前記リフレクタとが熱的に接触されてなることを特徴とする発光装置。
【請求項２】
前記リフレクタの光反射面に複数の凹部又は凸部が形成されてなる請求項１記載の発光装置。
【請求項３】
前記金属基板が、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成されてなる請求項１又は２記載の発光装置。
【請求項４】
前記リフレクタが、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成されてなる請求項１〜３いずれか記載の発光装置。
【請求項５】
前記リフレクタの光反射面が研磨されてなる請求項１〜４いずれか記載の発光装置。
【請求項６】
前記金属基板と前記リフレクタとが、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成された連結材を介して連結されてなる請求項１〜５いずれか記載の発光装置。
【請求項７】
前記光源が、消費電力が０．５Ｗ以上の発光ダイオードである請求項１〜６いずれか記載の発光装置。
【請求項８】
請求項１〜７いずれか記載の発光装置を用いてなる照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱性に優れた発光装置と、該発光装置を用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイパワーＬＥＤと呼ばれる消費電力の大きな発光ダイオードが市場に出回るようになってきており、各種の発光装置において、光源を電球からハイパワーＬＥＤへと代替することが盛んに行われるようになってきている。ハイパワーＬＥＤは、電球よりも長寿命であり、光源の交換やメンテナンス等にかかる手間を軽減することができるためである。また、ハイパワーＬＥＤを光源に用いた発光装置では、光源に電球を用いた場合と同様に、光源や該光源が実装された基板に放熱フィンを取り付けて、光源から発せられた熱を空気中に放出させることも行われている。光源から発せられた熱が光源や基板に蓄積されると、光源が熱によって故障するおそれがあるためである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、複数の発光素子（光源に相当）と、該複数の発光素子を保持するための支柱と、光学系とを有し、前記複数の発光素子が前記支柱の側面にマウントされ、前記支柱が高熱伝導部材を含む材料からなることを特徴とする発光ダイオード（特許文献１では、［０００２］において、ＬＥＤチップを搭載したパッケージ又はレンズ系等の光学装置を含む全体を「発光ダイオード」と定義している。）が記載されている（［請求項１］参照）。これにより、前記発光素子から発せられた熱を前記支柱の後方に逃すことができるとされている（［００６８］参照）。特許文献１には、前記支柱に放熱フィンを設けることについても記載されている（［００３４］参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０６９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の発光ダイオードのように、放熱フィンを用いる発光装置では、放熱フィンを設けるためのスペースを確保しなければならず、発光装置の寸法が大きくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、放熱するためのスペースを別途確保しなくとも、光源から発せられた熱を好適に放出することができる発光装置を提供するものである。また、該発光装置を用いた照明装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、金属基板に実装された光源と該光源から出射された光を反射するためのリフレクタとが備えられてなる発光装置において、前記リフレクタが金属によって形成され、前記金属基板と前記リフレクタとが熱的に接触されてなることを特徴とする発光装置を提供することによって解決される。これにより、前記リフレクタを放熱器として機能させることが可能になる。
【０００８】
ここで、「金属基板とリフレクタとが熱的に接触」とは、前記金属基板と前記リフレクタとが直接的に接触している場合だけでなく、前記金属基板と前記リフレクタとが伝熱材を介して間接的に接触している場合をも含むものとする。前記伝熱材は、通常、金属等の熱伝導性に優れた素材で形成されるが、前記金属基板と前記リフレクタとの間隔が狭く、前記金属基盤から前記リフレクタへの熱伝導が著しく阻害されない程度であるならば、金属よりも熱伝導性に劣る素材（例えば、接着剤として用いられるエポキシ樹脂等）で形成されたものであったり、金属よりも熱伝導性に劣る素材を含むものであったりしてもよい。
【０００９】
前記リフレクタの形状は、発光装置の用途等によっても異なり、特に限定されないが、通常、略椀形状に形成される。この場合、リフレクタの内周面が光反射面となる。また、前記光反射面の形状も、特に限定されず、球面や、回転放物面（放物線を該放物線の中心軸回りに回転させてできる曲面）や、回転楕円面（楕円を該楕円の長軸回り又は短軸回りに回転させてできる曲面）や、回転双曲面（双曲線を該双曲線の中心軸回りに回転させてできる曲面）等の二次曲面を始めとして各種形状を採用することができる。例えば、発光装置から平行光を出射したい場合には、光反射面を回転放物面で形成して該回転放物面の焦点位置に光源を配すればよいし、発光装置から出射された光を１点に集光したい場合には、光反射面を回転楕円面で形成して該回転楕円面の焦点位置に光源を配すればよい。前記光反射面は、１種の形状のみによって形成したものであってもよいし、複数種の形状を組み合わせて形成したものであってもよい。また、前記光反射面は、複数の多角形面（例えば六角形）を組み合わせて形成したものであってもよい。
【００１０】
前記光反射面に、複数の凹部又は凸部が形成されていると好ましい。これにより、前記光源から出射された光を適度に散乱させるだけでなく、前記リフレクタの表面積を増大させて、前記リフレクタによる放熱効果をさらに高めることが可能になる。前記光反射面には、凹部と凸部のいずれか一方のみを設けてもよいし、凹部と凸部を混在させて設けてもよい。
【００１１】
前記金属基板が、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成されてなることも好ましい。これにより、前記光源から発せられた熱を前記金属基板で速やかに拡散させて、その放熱効果をさらに高めることが可能になる。０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属としては、アルミニウム（２３６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）や、銅（４０３Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）や、銀（４２８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１）等が例示される。
【００１２】
前記リフレクタが、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成されてなることも好ましい。これにより、前記リフレクタに伝導してきた熱を該リフレクタで速やかに拡散させて、その放熱効果をさらに高めることが可能になる。
【００１３】
前記光反射面が研磨されてなることも好ましい。これにより、前記リフレクタの光反射率をさらに高めることが可能になる。光反射面には、化学研磨（電界研磨を含む。）や機械研磨等の各種の研磨を施すことができる。
【００１４】
前記金属基板と前記リフレクタとが、０℃における熱伝導率が２００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上の金属によって形成された連結材（前記伝熱材の下位概念）を介して連結されてなることも好ましい。これにより、前記金属基板と前記リフレクタの接触面積を広く確保できない場合や、発光装置の設計上の都合で前記金属基板と前記リフレクタとを離して配さなければならない場合等であっても、前記光源から放射された熱を前記金属基板から前記リフレクタに伝わせることが可能になる。
【００１５】
前記光源には、白熱電球やキセノンランプ等を用いてもよいが、発光ダイオードを用いると好ましい。これにより、前記光源を長寿命なものとして、光源の交換やメンテナンス等にかかる手間を軽減することが可能になる。前記光源を、消費電力が０．５Ｗ以上の発光ダイオード（いわゆるハイパワーＬＥＤ）とするとより好ましい。前記光源は、１個の発光体（発光ダイオード等）のみによって構成したものであってもよいし、複数個の発光体を組み合わせて構成したものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によって、放熱のためのスペースを別途確保しなくとも、光源から発せられた熱を好適に放出することのできる発光装置を提供することが可能になる。このため、発光装置を小型軽量化することも容易となる。また、該発光装置を用いた照明装置を提供することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の発光装置の好適な実施態様を、図面を用いてより具体的に説明する。図１は、発光装置100を示した側面図である。図１において、光源110の周辺は、内部の構造が分かるように破断して描いてある。発光装置100は、光源110と、金属基板120と、リフレクタ130とを備えたものとなっており、金属基板120とリフレクタ130とが熱的に接触されたものとなっている。本実施態様の発光装置100において、光源110や金属基板120は、ケース140の内部に収容されている。
【００１８】
［光源］
まず、光源110について説明する。本実施態様の発光装置100においては、光源110として、日亜化学工業株式会社製の発光ダイオード（型式NCCW022（白色、指向特性70°），NCCL022（電球色、指向特性70°），NCCW023（白色、指向特性35°），NCCL023（電球色、指向特性35°）等）を採用している。これらの型式の発光ダイオードは、１個当りの消費電力が約1.2Wのものとなっている。光源110の駆動電力は、リード線151を介して電源150から供給されるようになっている。
【００１９】
［電源］
次に、電源150について説明する。電源150は、口金142に供給される電圧及び電流を光源110の駆動に適した電圧及び電流に変換するためのものとなっている。電源150は、ドロッパ方式のものを用いてもよいが、本実施態様の発光装置100においては、スイッチング方式のものを採用し、電源の小型軽量化及び省電力化を図っている。
【００２０】
［金属基板］
続いて、金属基板120について説明する。金属基板120は、光源110を実装するための実装基板としてだけでなく、光源110から発せられた熱を拡散するための熱拡散板としての機能をも有するものとなっている。金属基板120は、通常、リフレクタ130の後方に配される。金属基板120の形状は、ケース140に収容できるものであれば特に限定されず、円形や四角形等の各種形状を採用することができる。金属基板120には、金属基板120をケース140の中心軸に対して垂直に支持できるように、ステー121を設けてもよい。金属基板120の素材は、各種金属を採用することができるが、本実施態様の発光装置100においては、安価で熱伝導率も高い銅を採用している。
【００２１】
［リフレクタ］
次に、リフレクタ130について説明する。リフレクタ130は、光源110から出射された光を反射するための反射板としてだけでなく、光源110から発せられた熱を逃がすための放熱器としての機能をも有するものとなっている。図２は、図１におけるリフレクタ130を拡大した断面図である。本実施態様の発光装置100においては、図２に示すように、略椀形状のリフレクタ130を用いており、その内周面が光反射面となるようになっている。リフレクタ130の光反射面は、複数のフラットな六角形面を組み合わせて形成したものとなっており、光源110から出射された光を適度に散乱して、発光装置100の照射光をソフトにすることができるようになっている。
【００２２】
光反射面に、複数の凸部や凹部を設けることも好ましい。図３は、光反射面に複数の凸部が設けられたリフレクタ130を拡大した断面図である。このように、光反射面に凸部や凹部を設けることによって、光源110から出射された光を適度に散乱させるだけでなく、光反射面の表面積を増大させて、リフレクタ130に伝わってきた熱を効率よく逃がすことも可能になる。凸部や凹部の形成方法は、特に限定されないが、図３のリフレクタ130においては、エンボス加工を採用している。また、凸部や凹部の形状も、特に限定されないが、通常、その縁が円形や正六角形等の対象性のよい形状をなし、その凸面や凹面が略半球状となるように形成される。さらに、凸部や凹部の配置も、特に限定されないが、図３のリフレクタ130においては、一の凸部列（又は凹部列）と隣の凸部列（又は凹部列）とが段違いに配されており、1個の凸部（又は凹部）の回りに6個の凸部（又は凹部）が隣接するようになっている。各凸部列（又は凹部列）は、リフレクタ130の中心軸に対して回転対称となるように配されている。
【００２３】
リフレクタ130の素材は、金属であれば特に限定されないが、本実施態様の発光装置100においては、アルミニウムを採用している。アルミニウムは、安価で熱伝導率が高いだけでなく、銅や鉄に比べて化学研磨に適しており、複雑な形状のリフレクタ130であっても、容易に研磨することができるためである。このため、本実施態様の発光装置100においても、化学研磨によりリフレクタ130を研磨して、光反射面を光沢面に仕上げている。
【００２４】
リフレクタ130は、図１に示すように、金属基板120と熱的に接触されている。本実施態様の発光装置100においては、リフレクタ130の下端部が金属基板に当接した状態となっており（図１のＡ部を参照）、金属基板120とリフレクタ130とが直接的に熱接触された状態となっている。また、リフレクタ130の外周部が連結材160を介して金属基板120に連結された状態となっており、金属基板120とリフレクタ130とが間接的に熱接触された状態にもなっている。このため、光源110から発せられた熱は、金属基板120からリフレクタ130へ速やかに伝導するようになっている。
【００２５】
［連結材］
連結材160は、光源110から金属基板120に伝道された熱をリフレクタ130に間接的に伝えるためのものとなっている。連結材160の形状は、リフレクタ130の形状等によっても異なり、特に限定されないが、断面積が大きい形状であると好ましい。これにより、連結材160の熱抵抗を小さくすることができる。リフレクタ130の中心軸に対して回転対称となる形状（例えば円筒形）であるとより好ましい。これにより、金属基板120からリフレクタ130へ熱を均一に伝導させることが可能になる。連結材160は、リフレクタ130を支持するための支持材や、リフレクタ130を固定するための固定具等を兼用するものであってもよい。また、連結材160の素材は、熱伝導性に優れたものであれば特に限定されないが、通常、金属が用いられる。本実施態様の発光装置100においては、連結材160として、安価で熱伝導率の高い銅を採用している。
【００２６】
［ケース］
続いて、ケース140について説明する。ケース140は、内部に収容された各装置を衝撃から保護するためのものとなっている。本実施態様の発光装置100において、ケース140は、略円筒状に形成されており、その先端部には環状のキャップ141が嵌め込まれて、その後端部には口金142が取り付けられている。ケース140やキャップ141の素材は、特に限定されないが、本実施態様の発光装置100においては、軽量で耐衝撃性に優れた樹脂を採用している。ただし、光源110の発熱量が大きく、リフレクタ130だけでは充分に放熱が行うことができないような場合には、ケース140をアルミニウムや銅等の熱伝導性のよい金属で形成して、ケース140を金属基板120と熱的に接触させることも好ましい。これにより、ケース140からも放熱を行うことが可能になる。この場合、ケース140の外周面には、凹部や凸部を設けると好ましい。これにより、ケース140の表面積を増大させて、その放熱効率を高めることが可能になる。
【００２７】
［用途］
本発明の発光装置は、赤外線照射装置や紫外線照射装置等として用いることもできるが、照明装置に用いるものとして好適である。なかでも、電球型の照明装置（口金が設けられた照明装置）として用いると好適である。電球型の照明装置は、小型軽量化が特に望まれるためである。照明装置としては、天井灯や卓上照明等の室内用照明、庭園灯や街路灯等の屋外用照明、自転車用ヘッドライト等の車両用照明、スポットライトやサイン照明等の装飾用照明、懐中電灯やヘルメット用ヘッドライト等の携帯式照明、非常灯等の表示用照明等が例示される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】発光装置を示した側面図である。
【図２】図１におけるリフレクタを拡大した断面図である。
【図３】光反射面に複数の凸部が設けられたリフレクタを拡大した断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
100  発光装置
110  光源
120  金属基板
121  ステー
130  リフレクタ
140  ケース
141  キャップ
142  口金
143  透光板
150  電源
151  リード線
160  連結材
【図１】
2006202612.tif 000003
【図２】
2006202612.tif 000004
【図３】
2006202612.tif 000005