(57)【要約】【課題】  発光素子を用いてスポット的に狭い範囲で高輝度の光を照射することができる電気スタンド型の照明装置で、発光素子の発熱を速やかに放散することができる構造のスタンド型照明装置を提供する。【解決手段】  円柱状の金属ブロック２１の一端側外周から円柱の外周より外側に広がりながら延び、金属ブロック２１と一体的に金属フード２２が設けられ、金属ブロック２１の一端側に第１の回路基板３１が、他端側に第２の回路基板３２が設けられている。第１の回路基板３１には、ＬＥＤ１がマウントされている。第２の回路基板３２には、一対の端子ピン５が設けられ、金属ブロック２１を貫通して設けられる一対のリード６により第１の回路基板３１に設けられる配線端子３１ａと接続されている。そして、一対の端子ピン６と接合するソケットを有するスタンド部７が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の金属ブロックと、該金属ブロックの一端側の外周から前記円柱の外周より外側に広がりながら延び、該金属ブロックと一体的に形成される金属フードと、前記金属ブロックの一端側に設けられる第１の回路基板と、該第１の回路基板にマウントされ、前記第１の回路基板に設けられる配線端子と一対の電極が電気的に接続される発光素子と、前記金属ブロックの他端側に設けられる第２の回路基板と、該第２の回路基板に突出するように設けられる一対の端子ピンと、前記円柱状の金属ブロックの軸方向に沿って設けられる貫通孔を通して前記第１の回路基板に設けられる配線端子と前記第２の回路基板に設けられる一対の端子ピンとを電気的に接続する一対のリードと、前記一対の端子ピンと接合するソケットを有するスタンド部とを具備するスタンド型照明装置。
【請求項２】
前記発光素子が、発光素子チップの周囲に断面形状が円形状の反射壁を有する反射ケースが設けられたチップ型発光素子により形成されてなる請求項１記載のスタンド型照明装置。
【請求項３】
前記スタンド部が、前記ソケットを支持する支柱と、該支柱を保持するベース部と、前記ソケットの部分をカバーするカバー部とを有し、少なくとも前記支柱が熱伝導性を有する金属により形成されてなる請求項１または２記載のスタンド型照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高輝度のＬＥＤ（発光ダイオード）を用い、電気スタンド型で物体の一部などにスポットライトとして照射することができるスタンド型照明装置に関する。さらに詳しくは、光源部分を小さくして狭い範囲を高輝度で照射しながら、熱放散を行いやすくすることにより、発熱による火傷や発光素子の信頼性低下などの問題を解決し得る構造のスタンド型照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、青色系発光ダイオード（以下、普通の発光素子も含めてＬＥＤともいう）の出現により、ディスプレイの光源や信号装置の光源などにＬＥＤが用いられ、さらに電灯の代りにＬＥＤが用いられるようになってきている。電気スタンドでも、たとえば図３に示されるように、スタンド頭部に光源とするＬＥＤ５１を多数個配列して、通常の蛍光灯スタンドの代用とし得る構成のものも考えられている。図３において、５２はＬＥＤ５１をマウントする基板、５３は配光を制御する反射板、５４はカバー、５５は支柱、５６はベース部である（たとえば特許文献１参照）。また、ＬＥＤを用いてスポットライトとするものでは、ランプ型（砲弾型）のＬＥＤを束ねてその光照射面側にレンズを配設する構造のものが知られている（たとえば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００４−１６５１１５号公報
【特許文献２】特開２００４−１５８２７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように、通常の照明装置としてのスタンドなら、ＬＥＤを多数個配列することにより、その近傍ではある程度の明るさが得られ、照明装置として使用することができる。しかし、たとえば、展示会場の展示物に部分的にスポットライトを当てて注目を引きたい場合とか、非常に細かい部品などを細かく観察したい場合など、部分的に高輝度の照射をする場合には、スポット的に狭い範囲で、輝度の大きい照明が要求される。このような場合、光源も狭い範囲で光を照射する必要があり、余り多くのＬＥＤを並べることはできず、少ないＬＥＤで、大きな輝度のものが必要となる。また、多くのＬＥＤを纏めてレンズで集光する構成では、非常に高価になると共に、完全なスポットではなく、ある狭い領域に照射したいという場合には適さない。
【０００４】
一方、１個のＬＥＤで輝度を大きくするためには、チップ面積を大きくして電流を増やす必要があるが、チップ面積を大きくして狭い領域に電流を集中させると、発熱も非常に多くなり、連続使用をするとスタンドのＬＥＤおよびその周辺の温度が上昇して、触れると火傷をしたり、発光素子の寿命を短くするという問題がある。
【０００５】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、発光素子を用いてスポット的に狭い範囲で高輝度の光を照射することができる電気スタンド型の照明装置で、発光素子の発熱を速やかに放散することができる構造のスタンド型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】
【０００６】
本発明によるスタンド型照明装置は、円柱状の金属ブロックと、該金属ブロックの一端側の外周から前記円柱の外周より外側に広がりながら延び、該金属ブロックと一体的に形成される金属フードと、前記金属ブロックの一端側に設けられる第１の回路基板と、該第１の回路基板にマウントされ、前記第１の回路基板に設けられる配線端子と一対の電極が電気的に接続される発光素子と、前記金属ブロックの他端側に設けられる第２の回路基板と、該第２の回路基板に突出するように設けられる一対の端子ピンと、前記円柱状の金属ブロックの軸方向に沿って設けられる貫通孔を通して前記第１の回路基板に設けられる配線端子と前記第２の回路基板に設けられる一対の端子ピンとを電気的に接続する一対のリードと、前記一対の端子ピンと接合するソケットを有するスタンド部とを具備している。
【０００７】
ここに一体的にとは、同じ材料で連続して一体に形成される場合の他、異なる部品が接合されることにより一体になっているものも含む意味である。
【０００８】
前記発光素子が、発光素子チップの周囲に、断面形状が円形状の反射壁を有する反射ケースが設けられたチップ型発光素子により形成されることにより、反射壁によりある程度所望の方向に光を集光させながら、発光素子チップの面積を大きくすれば発光量も大きくなり、小さな光源で大きな輝度のスポットライト的な照明をすることができる。
【０００９】
前記スタンド部が、前記ソケットを支持する支柱と、該支柱を保持するベース部と、前記ソケットの部分をカバーするカバー部とを有し、少なくとも前記支柱が熱伝導性を有する金属により形成されることにより、さらに放熱をよくすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発光素子を金属ブロックの上に設ける構造にしているため、また、金属ブロックと一体的に金属フードを形成しているため、金属ブロックおよび金属フードにアルミニウムのような熱伝導の優れた材料を用いることにより、非常に効率よく熱放散をすることができる。すなわち、金属フード全体が放熱板の役割を果たし、金属ブロックに伝導した熱は、速やかに金属フードに伝達して金属フードの広い表面積から放散されるため、部分的に温度が上昇して発光素子近傍のみの温度が上昇するといことがなくなる。そのため、発光素子近傍に触れても火傷をするということはなく、また、発光素子自身も大きなチップで大きな電流が集中して発熱しても、速やかに放熱されるため、それ程温度上昇は起こらず、寿命の問題は生じない。
【００１１】
その結果、たとえば発光素子チップの大きさを、通常は０.３ｍｍ角程度であるものを、１ｍｍ角程度にすることができ、面積で１０倍程度（電流も１０倍程度になる）の発光素子チップを用いることができ、非常に小さい面積で、大きな輝度の光をスポットライト的に照射することができ、しかもスタンド形式になっているため、自由に持ち運びすることができ、好きな場所でスポットライトとして利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
つぎに、図面を参照しながら本発明のスタンド型照明装置について説明をする。本発明によるスタンド型照明装置は、図１（ａ）にその一実施形態の概略斜視説明図が、図１（ｂ）にその要部の一部断面説明図が、図１（ｃ）にＬＥＤ側の平面説明図が、それぞれ示されるように、円柱状の金属ブロック２１の一端側外周から円柱の外周より外側に広がりながら延び、金属ブロック２１と一体的に金属フード２２が設けられている。そして、金属ブロック２１の一端側に第１の回路基板３１が設けられ、第１の回路基板３１に発光素子（ＬＥＤ）１がマウントされると共に、第１の回路基板３１に設けられる配線端子３１ａと発光素子１の一対の電極が電気的に接続されている。また、金属ブロック２１の他端側には、絶縁ゴムシート４を介して第２の回路基板３２が設けられ、図示しない配線で接続された一対の端子ピン５が第２の回路基板３２から突出するように設けられている。第１の回路基板３１に設けられる配線端子３１ａと第２の回路基板３２に設けられる一対の端子ピン５とは、円柱状の金属ブロック２１の軸方向に沿って形成された貫通孔２１ａを通して設けられる一対のリード６により接続され、その一対の端子ピン６と接合するソケットを有するスタンド部７とを具備している。
【００１３】
発光素子１は、たとえば図１（ｃ）に平面説明図が、図２に拡大断面説明図が示されるように、反射型のチップ型発光素子が用いられている。すなわち、絶縁性基板１１の両端部から裏面にかけて一対の端子電極１２ａ、１２ｂが設けられ、一方の端子電極１２ａ上にＬＥＤチップ１３がボンディングされ、ＬＥＤチップ１３の一対の電極が、一対の端子電極１２ａ、１２ｂとそれぞれワイヤ１４を介して電気的に接続されている。この例では、ＬＥＤチップ１３の基板がサファイア基板１３１で、一対の両電極１３３、１３４がＬＥＤチップ１３の表面側に導出されているため、両電極ともワイヤボンディングにより接続されている。このような場合には、必ずしも端子電極１２ａ上にボンディングされないで、絶縁性基板１１上に直接ボンディングされてもよい。ＬＥＤチップ１３の基板裏面に一方の電極が導出される場合には、導電性接着剤により、一方の端子電極１２ａ上にボンディングすることにより、電気的にも接続される。また、このＬＥＤチップ１３は、通常は０.３ｍｍ角程度であるのに、本発明では、１ｍｍ角程度に大きく形成されている。
【００１４】
このＬＥＤチップ１３は青色発光用として形成されており、たとえばサファイア基板１３１上に窒化物半導体により、ｎ形層とｐ形層とが積層された半導体積層部１３２が形成され、ｎ形層に接続してｎ側電極１３３、ｐ形層に接続してｐ側電極１３４が形成されており、そのｎ側電極１３３が前述の一方の端子電極１２ａとワイヤ１４に接続され、ｐ側電極１３４が他方の端子電極１２ｂとワイヤ１４によりそれぞれ接続されている。このような窒化物半導体を用いる場合でも、基板に導電性のＳｉＣを用いることができ、その場合には、一方の電極を直接導電性接着剤により端子電極１２ａと接続することができる。ここに窒化物半導体とは、III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII 族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他のIII 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮの一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物(窒化物)からなる半導体をいう。
【００１５】
ＬＥＤチップ１３は、絶縁性基板１１表面の周囲に設けられた反射ケース１５により囲まれている。この反射ケース１５は、図１（ｃ）に示されるように、円形状で内面に傾斜面が形成された反射壁を有しており、この反射壁の傾斜角度の調整により、スポットの範囲をある程度調整することができる。その反射ケース１５の凹部内には、透光性樹脂１６が充填されてＬＥＤチップ１３およびワイヤボンディング部が保護されている。この透光性樹脂１６には、たとえばＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）蛍光体物質１７が混入され、たとえば青色発光ＬＥＤチップ１３の発光色を白色に変換している。しかし、発光素子１は、この例に限定されるものではなく、たとえば白色光にするにしても、赤、緑、青の３原色を発光するＬＥＤチップを１個の発光素子内に内蔵して混色することにより白色光にしてもよいし、近紫外光を発光するＬＥＤチップの表面にそれぞれ赤、緑、青に変更する発光色変換部材を設けてそれぞれの色に変換した光を混合することによっても白色光にすることもできるし、また、白色ではなく、所望の発光色の発光素子を用いることもできる。
【００１６】
金属ブロック２１および金属フード２２は、アルミニウムなどの熱伝導性のよい金属により一体に形成されている。金属ブロック２１の部分は、ヒートシンクとして発光素子１で発生する熱を吸収する部分として形成されており、たとえば外径Ｄ１が１６ｍｍ程度で、長さＬ１が９.４ｍｍ程度の塊で形成されている。金属フード２２は、発光素子１から照射される光が横方向に放散しないで、正面に光を有効に集められるようにするリフレクタの役目と、金属ブロック２１で吸収した熱を放散させる放射板の役目とを有し、たとえば先端の外径Ｄ２が３５ｍｍ程度、長さＬ２が１７.５ｍｍ程度に形成されている。この目的から、熱伝導がよく、かつ、光反射率の高い金属が選ばれる。発光素子１は、前述のように、ＬＥＤチップ１３の周囲にラッパ状の反射ケース１５を有しているため、金属フード２２での反射はそれほど大きくは期待されないが、発光素子１は非常に小さいため、反射ケース１５も小さいのに対して、金属フード２２は大きいため、発光素子１から出た光を有効に集光させることができる。この金属ブロック２１には、後述するリード６を貫通させるための一対の貫通孔２１ａが形成されている。
【００１７】
第１の回路基板３１は金属ブロック２１の金属フード２２が形成される側の一端部に設けられており、たとえば１〜１.６ｍｍ厚程度のプリント基板など、絶縁性基板で形成されている。この回路基板３１の一面には、図示しない配線と配線端子３１ａとが形成されており、発光素子１の一対の電極１２ａ、１２ｂ（図２参照）を、後述するリード６と電気的に接続する。なお、この例では、配線端子３１ａが４個形成されている。これは、電気的には一対の２個あればよいが、できるだけ熱伝導を向上させるために一方の電極に２個の配線端子３１ａを接続するためである。この点からも、第１の回路基板３１は熱伝導の良好な絶縁性基板であることが好ましい。また、第２の回路基板３２は、金属ブロック２１の他面側に絶縁ゴムシート４を介して設けられている。この第２の回路基板３２も、第１の回路基板３１と同様にプリント基板などにより形成され、一対の端子ピン５がハンダ付けなどにより植設されると共に、後述するリード６と電気的に接続する図示しない配線が形成されている。
【００１８】
絶縁ゴムシート４は、前述の端子ピン５が金属ブロック２１と接触しないように設けられているもので、シリコーンゴムなどの絶縁性のあるものであればよい。また、金属ブロック２１に形成された貫通孔２１ａには、第１および第２の回路基板に設けられる配線を電気的に接続するリード６が挿入され、その両端部は第１および第２の回路基板３１、３２の配線膜とハンダ付けなどにより電気的に接続して固定されている。なお、リード６は、予め図示しない熱収縮チューブなどが被覆され、金属ブロック２１と電気的にショートしないようにされている。
【００１９】
スタンド部７は、前述の端子ピン５と接続する、図示しないソケットを先端に有し、蛇腹構造に形成された支持部７１と、そのソケット部と反対側端部に取り付けられたベース部７２と、ソケット部をカバーするカバー部７３とにより構成されている。図１に示される例では、この支持部７１、ベース部７２およびカバー部７３の全てをアルミニウムなどの熱伝導性の良好な金属で形成されている。金属ブロック２１の側壁が露出しているため、たとえばカバー部７３を金属ブロック２１に接触するように形成すれば、金属ブロック２１に伝導した熱をスタンド部７全体で放熱することができ、とくに発熱しやすい発光素子１の放熱に寄与する。
【００２０】
支持部７１は、たとえばアルミニウムなどのパイプをらせん状に巻きつけた構造に形成することにより、金属体で蛇腹構造にすることができ、先端の発光部の位置や向きを自由に制御することができる。ベース部７２は、たとえばアルミニウムなどの金属板で、内部に空洞を形成し、その内部にＡＤコンバータなどを内蔵して、ＡＣ１００ＶをＬＥＤチップが動作する４〜５Ｖ程度のＤＣに変換して発光素子に供給し得るように支持部７１の中心部に挿入されるリード線に接続されている。ＡＤコンバータには、１００Ｖのコンセントと接続するコード８が接続され、ベース部７２から導出されている。
【００２１】
前述の例では、スタンド部７の全体を熱伝導のよい金属で形成したが、ベース部７２まで金属にしなくてもプラスティックと錘で構成することもできるし、支持部７１なども必ずしも金属で形成する必要はない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明によるスタンド型照明装置の一実施形態の説明図である。
【図２】図１の例で用いられる発光素子の断面説明図である。
【図３】従来の発光素子を用いた電気スタンドの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１    発光素子
４    絶縁性ゴムシート
５    端子ピン
６    リード
７    スタンド部
２１    金属ブロック
２２    金属フード
３１    第１の回路基板
３２    第２の回路基板
【図１】
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【図２】
2006107851.tif 000004
【図３】
2006107851.tif 000005