(57)【要約】【課題】  長期にわたり安定して発光・使用できるＬＥＤ式照明装置を提供すること【解決手段】  ポリカーボネート製の円筒状の管体１１と、その管体の周面の一部に設けられた開口部１１ａに装着されるアルミニウム製のヒートシンク１６と、その筒体内に実装される複数のＬＥＤ１４と、を備える。ＬＥＤは、実装基板１５・放熱シート１７を介してヒートシンクに接続される。ヒートシンクは、中空構造とし、管体の半径とヒートシンクの開口部に露出する外表面の曲率半径とを等しくすることで、全体として１本の円筒状になり、既存の蛍光灯と同等の形態となる。中空構造で軽量化を図ることで、既存の照明器具のソケットに取り付けても、落下することが無く、そのまま使用できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明或いは半透明の筒状の管体と、その管体の周面の一部に設けられた開口部に装着されるヒートシンクと、その管体内に実装される複数のＬＥＤと、を備え、
前記ＬＥＤは、前記ヒートシンクに直接または間接的に接続され、
前記ヒートシンクは、中空構造とした
ことを特徴とするＬＥＤ式照明装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクの外部に露出する表面形状は、前記管体の開口部付近の表面形状に沿うようにしたことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ式照明装置。
【請求項３】
前記管体は、円筒であり、前記管体の半径と前記ヒートシンクの前記開口部に露出する外表面の曲率半径とを等しくしたことを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ式照明装置。
【請求項４】
前記ヒートシンクは、アルミニウム，銅，マグネシウム，鉄のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のＬＥＤ式照明装置。
【請求項５】
前記ヒートシンクは、中空の空間内に対向する内面同士を連結するリブを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＬＥＤ式照明装置。
【請求項６】
前記ＬＥＤの発光面を、前記管体の中央部より上側に位置させたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＬＥＤ式照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤを発光源としたＬＥＤ式照明装置に関するもので、より具体的には、蛍光灯に変わる照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネルギー・長寿命化等を図るため、白熱電球に替えて、ＬＥＤ（発光ダイオード）を発光源とした電球が商品化されている。また、蛍光灯は、白熱電球に比べると寿命が長いものの長時間の使用に伴い、発光状態の劣化を生じる。発光状態の劣化は、発光量の低下であったり、点滅・ちらつきなどがある。そこで、直管タイプの蛍光灯においても、ＬＥＤを用いた照明装置が提案されている（特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１に開示された照明装置は、アクリル性の円筒状のランプケース内に複数のＬＥＤを直線状に配列した基板を挿入配置して構成される。ＬＥＤ型の照明装置の場合、ＬＥＤから発生する熱をいかに放熱するかが、長寿命化を図るためにも重要な要件となる。そこで、特許文献１に開示された照明装置では、ＬＥＤを実装した基板の裏面側に、当該基板よりも広幅で帯板状のアルミ板を貼り付ける。アルミ板の幅は、ランプケースの直径とほぼ等しくし、当該アルミ板をランプケースの中心線上に配置する。そして、ランプケース内の空間は、シリコンを充填する。これにより、ＬＥＤから発生する熱は、アルミ板さらにはシリコン内を伝わり、外周囲に向けて拡散していく。
【０００４】
また、特許文献２に開示された照明装置は、空隙を有する管体に断面略工字形状の金属製のブロックを装着するに際し、その空隙に挟み込むことで略工字形状のブロックを固定している。つまり、当該ブロックは、平板状の上辺部と、管体の内形状の一部分に符合する外形状からなる下辺部と、それら上辺部と下辺部とを連結する細幅の中間部と、を備えた稠密体からなる。管体の切れ目となる空隙内に上記の中間部を挿入し、上辺部を管体の外側に突出させる。また、下辺部は管体内に位置し、その平坦面にＬＥＤを実装した基板が装着される。これにより、ＬＥＤからの発熱は、稠密な金属製のブロック内を伝達し、管体の外部に突出した上辺部から外部に放熱される。
【０００５】
さらに、特許文献２に示す構成から放熱効果を高めるため、図１に示すように、ＬＥＤ１が実装された基板２に対し、大型のヒートシンク３を取り付けたものもある。この構成によれば、ヒートシンク３は、管体４に対して大きく突出して露出することから、外部に露出している表面積も広く、放熱効果が高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−５４４０５号公報
【特許文献２】特開２００９−１０５３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された照明装置は、ＬＥＤが搭載された基板が円筒状のランプケースの内部に収納された構成をとっているため、外界への熱伝導の経路は限定されたものとならざるを得ない。すなわち、ランプケース内から外への熱経路は、ＬＥＤ発光時の発熱をランプケース内に封入されているシリコン等の樹脂を経る経路となる。そして、充填された樹脂およびランプケースを構成するプラスチックは金属に比べると熱伝導率が小さいことが一般的であるので、プラスチック製のランプケースの外側を介しての外部への放熱量は限定されたものとなり、実際には発熱処理が十分なものとはならない。
【０００８】
特許文献２においては、ＬＥＤが搭載された基板とアルミブロックが接触していて、かつアルミブロックがそのまま管体外の雰囲気と伝達、放射されるため、特許文献１の照明装置に比べると放熱性は良好となる。しかし、放熱部に稠密なアルミブロックを使うことで製品全体の重量が重くなり、規格の蛍光灯の取り付けを考慮して作られた蛍光灯器具のソケットに取り付けることは、落下の危険がある。特に、地震等の振動に対しては、その危険度が増す。
【０００９】
また、図１に示すような構造とすると、丸管の外にヒートシンクが大きく飛び出すことになり、既存の蛍光灯を装着する蛍光灯器具に取り付けることはできないので、蛍光灯器具全体の交換を要するという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するため、本発明のＬＥＤ式照明装置は、（１）透明或いは半透明の筒状の管体と、その管体の周面の一部に設けられた開口部に装着されるヒートシンクと、その管体内に実装される複数のＬＥＤと、を備え、前記ＬＥＤは、前記ヒートシンクに直接または間接的に接続され、前記ヒートシンクは、中空構造とした。ＬＥＤは直接または間接的にヒートシンクに接続されてるため、ＬＥＤからの発熱は、ヒートシンクに伝達される。そして、ヒートシンクの一部表面は管体の開口部を介して外部に露出しているので、そこから効率よく外部に放熱され、管体内の温度上昇を抑えることができる。よって、ＬＥＤひいてはＬＥＤ式照明装置の長寿命化（例えば、従来の蛍光灯のものに比べて４倍程度）が図れる。そして、長寿命化によりＬＥＤ式照明装置の交換のメンテナンス工数も従来の約１／４程度に低減される。もちろん、消費電力が約４０パーセントになるため、消費電力削減にも効果がある。ヒートシンクは、内部が中空となっているので、ヒートシンク部分が軽量化され、ひいてはＬＥＤ式照明装置全体の軽量化も図れる。よって、既存の蛍光灯を取り付ける照明器具に取り付けたとしても、従来の連結構造を採っても安定して保持することができ、落下を可及的に防止できる。
【００１１】
（２）前記ヒートシンクの外部に露出する表面形状は、前記管体の開口部付近の表面形状に沿う（延長面に一致）ようにするとよい。表面形状に沿うとは、例えば、隣接の管体の表面の延長面と、ヒートシンクの表面形状が一致し（面一となり）、ヒートシンクの部分で大きく外側に突出したりすることなく、管体の表面がなだらかになる状態を言う。これにより、既存の蛍光灯用の照明器具に対しても簡単に取り付けることができると共に、ユーザにとっても違和感が無くなる。表面形状が一致する一例としては、実施形態のように、管体が円筒形の場合、ヒートシンクの表面形状も湾曲した円弧状になる。また、管体が矩形状の場合には、ヒートシンクの表面形状も平坦面となる。
【００１２】
（３）前記管体は、円筒であり、前記管体の半径と前記ヒートシンクの前記開口部に露出する外表面の曲率半径とを等しくするとよい。
【００１３】
（４）前記ヒートシンクは、アルミニウム，銅，マグネシウム，鉄のいずれかで構成されるとよい。ヒートシンクは、例えば、金属を用いることで、熱伝導性が良好で放熱効果も高くなるが、それらの中でも、上記の材質は、熱伝導性がさらに良好であると共に、安価で容易に手に入る材料であると共に、加工もしやすいので好ましい。さらに、アルミニウムは、軽量化を図る点でも最も良い。
【００１４】
（５）前記ヒートシンクは、中空の空間内に対向する内面同士を連結するリブを備えるとよい。このようにリブを設けることで、強度が増し、長期にわたり、湾曲・反り等を生じることなく所望の形状を維持し、長期の使用に耐え得るようになる。
【００１５】
（６）前記ＬＥＤの発光面を、前記管体の中央部より上側に位置させるとよい。ここで上側とは、ＬＥＤから照射される光が下方に向けて行われるとした場合の上側である。このようにすると、光放射角度を広くして広範囲に照射することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、軽量化を図り、蛍光灯を保持していた既存の設備（照明器具）の一部または全部を使用しつつ安定して当該機器に取り付けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来のＬＥＤ式照明装置の一例を示す図である。
【図２】ＬＥＤ式照明装置の好適な一実施形態を示す図である。
【図３】（ａ）はその断面図であり、（ｂ）は管体の断面図である。
【図４】実装基板１５及びＬＥＤ１４を示す拡大断面図である。
【図５】その他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。図２に示すように、照明装置１０は、両端が開口した円筒状の管体１１と、その管体１１の両端に装着して閉塞する口金１２と、管体１１内に実装されるＬＥＤ１４を取り付けた帯板状の実装基板１５と、を備えている。
【００１９】
管体１１は、透明或いは半透明のポリカーボネート製であって、断面略Ｃ字状に形成されている。つまり、管体１１の本体１１ａは、その円周の一部が切断されて開口部１１ｂが設けられる。この開口部１１ｂは、本体１１ａの一端から他端まで軸方向に延びるように形成される。そして、本体１１ａの開口部１１ｂに望む切り欠かれて対向する両内側端には、その全長に渡り第１突片１１ｃ，第２突片１１ｄが形成される。それら第１突片１１ｃと第２突片１１ｄは、一定の間隔をおいて平行に配置され、第１，第２突片１１ｃ，１１ｄ間にガイド溝１１ｅが形成される。このガイド溝１１ｅ内に、実装基板１５の側縁が挿入されることで、その実装基板１５が支持される。
【００２０】
実装基板１５は、ガラスエポキシ基板により構成され、その表面には、所定のプリント配線が形成される。実装基板１５の所定位置には、多数のＬＥＤ１４が装着され、ＬＥＤ１４のハンダ付けリードとプリント配線とがハンダ付け等で接続される。ＬＥＤ１４は、一定のピッチで一列に配置しているが、そのレイアウトは任意である。また、本実施形態の照明装置１０は、実装基板１５にガラスエポキシ基板を用いることで、軽量化を図っている。
【００２１】
実装基板１５上のＬＥＤ１４の実装ピッチ及び管体１１の光透過率を適正化することにより、ＬＥＤ１４のギラツキ防止となる。この時に、実装基板１５の取付位置を出来るだけ管体１１の中心よりも外側（図３中上側）へ配置することにより、配光特性も従来の蛍光灯に近くすることができる。
【００２２】
実装基板１５の裏面、すなわち、ＬＥＤ１４の非装着面は、熱伝導性の良好な放熱シート１７を装着し、その放熱シート１７にヒートシンク１６を装着している。放熱シート１７は、ある程度の弾力性を有し、接触する相手の接触面の形状に合わせて変形して密着する。よって、実装基板１５の裏面に直接ヒートシンク１６を接触させる場合、互いの接触面が鏡面ではないので、微視的に見ると非接触の部分が存在するが、本実施形態では放熱シート１７の両面がそれぞれ密着することから熱伝導の効率は高くなる。放熱シート１７に替えて、熱伝導の良好な樹脂層を設けても良い。
【００２３】
放熱シート１７は、本実施形態では、実装基板１５の裏面側全面に設けているが、一部分に設けるようにしても良い。その場合、発熱源となるＬＥＤ１４からの発熱を効率よくヒートシンク１６側に伝えるために、少なくともＬＥＤ１４の実装部分の裏面側領域及びその周辺に配置すると良い。
【００２４】
放熱シート１７と実装基板１５との間、並びに放熱シート１７とヒートシンク１６との間の接合は、接着剤等を用いて接着することにより行うことができる。また、例えば、放熱シート１７を間に挟んだ状態で実装基板１５とヒートシンク１６とをボルト・ナット等で連結しても良い。さらには、実装基板１５と放熱シート１７とヒートシンク１６の重ね合わせた部分を、ガイド溝１１ｅ内に挿入した際に、第１，第２突片１１ｃ，１１ｄで挟み込むことで一定の力で固定できるように構成した場合、その挟み込む力でそれら実装基板１５，放熱シート１７，ヒートシンク１６を固定するようにしても良い。もちろんそれ以外の各種の手法を採ることができる。また、ボルト・ナットや、第１，第２突片１１ｃ，１１ｄ間での挟み込みなどの機械的な固定を行う場合、放熱シート１７と実装基板１５との間並びに放熱シート１７とヒートシンク１６と間の一方は、接着剤等で一定化しておくと、作業性が向上するのでの好ましい。
【００２５】
ヒートシンク１６は、アルミニウムにより形成している。もちろん、ヒートシンク１６を構成する材質は、アルミニウムに限ることはなく、銅、マグネシウム、鉄、などの各種の金属を用いることができる。但し、熱伝導性が良好なことと、軽量なことからアルミニウムが適している。
【００２６】
ヒートシンク１６の形状は、放熱シート１７に接触させる平板状のベース部１６ａと、そのベース部１６ａの放熱シート１７との非接触面側に配置される湾曲部１６ｂとを備えており、それらベース部１６ａと湾曲部１６ｂとの間には所定の空間が確保された中空に形成されている。このように空間が設けられているので、軽量化が図れる。湾曲部１６ｂの曲率半径は、管体１１（本体１１ａ）の半径と一致させているとともに、ヒートシンク１６を管体１１に取り付けた際の両者の中心も一致させている。また、湾曲部１６ｂの円弧部分の中心角は、管体１１の開口部１１ｂを設けた部分の中心角と一致させている。これにより、図３等に示すように、ヒートシンク１６を管体１１（本体１１ａ）の開口部１１ｂに装着した場合、その開口部１１ｂはヒートシンク１６の湾曲部１６ｂで閉塞されると共に、管体１１（本体１１ａ）の円周状にヒートシンク１６の湾曲部１６ｂが配置される。つまり、通常の蛍光灯（蛍光管）と同様に、１本の円筒状となり、見た目にも違和感がない。
【００２７】
さらに、ヒートシンク１６は、ベース部１６ａと湾曲部１６ｂとの接合部分に、軸方向に延びる溝部１６ｃを設けている。この溝部１６ｃを第１突片１１ｃに嵌め合わせることで、固定する。第１突片１１ｃの先端１１ｃ′を膨らますとともに、溝部１６ｃは先端（外側）に行くに従って狭くすることから、第１突片１１ｃを溝部１６ｃに嵌め合わせると、第１突片１１ｃとヒートシンク１６とが密着し、防水性能、防塵性能が発揮する。
【００２８】
これにより、ＬＥＤ１４から発せられた熱は、実装基板１５から放熱シート１７を経由してヒートシンク１６に伝わり、ヒートシンク１６の外部に露出している湾曲部１６ｂから放熱することができる。
【００２９】
ヒートシンク１６を中空構造とし、ヒートシンク１６の部分の重量が軽量化できたので、本実施形態のように、ヒートシンク１６を管体１１内に納めることができる。よって、その外形状は、上述したように、通常の蛍光灯と同様の形態となり、例えば、既存の一般の蛍光管に対し、本実施形態のＬＥＤ式照明装置を交換するだけで設置できる。そして、装置全体の重量も軽いので、口金１２に設けた端子１２ａを既存の照明器具のソケットに取り付けたとしても、落下等のおそれもない。
【００３０】
さらに本実施形態では、放熱効果を高めるために実装基板１５の構造を図４に示すようにした。すなわち、実装基板１５のＬＥＤ１４に対向する部位等に、スルーホール１５ａを設ける。そのスルーホール１５ａの内部に、放熱タイプの樹脂１８を充填する。これにより、ＬＥＤ１４から発生する熱は、スルーホール１５ａ内の樹脂１８内を通り、実装基板１５の裏面側に効率よく伝達される。さらに、樹脂１８部分を含め、実装基板１５の表面所定部位に蓋メッキ１７を形成する。この蓋メッキ１７の部分を用いてハンダ付けをすることで、ハンダによる接合が良好に行える。
【００３１】
図５は、本発明の他の実施形態を示している。図５（ａ）は、中空構造のヒートシンク１６の内部空間内に、ベース部１６ａと湾曲部１６ｂを接続するリブ１６ｅを設けている。このリブ１６ｅは、長手方向（軸方向）に沿って中心線上に１本設けている。このようにリブ１６ｅを設けることで、長手方向の剛性向上にも効果があり使用時の経時変化しにくい（反りにくい）ものとなる。
【００３２】
また、リブ１６ｅは、この実施形態のように１本設けるものに限ることはなく、図５（ｂ）に示すように、２本設けても良い。本数が多いほど剛性は増すが、ヒートシンク１６における空間の占有率が少なくなり、重量が増す。よって、１本或いは２本程度とするのがよい。
【００３３】
さらに、図５（ｃ）に示すように、中空構造のヒートシンク１６のベース部１６ａ上に、直接配線パターンを形成し、その配線パターンに導通するようにＬＥＤ１４を装着する。これにより、ＬＥＤ１４から発生する熱は、ヒートシンク１６に直接伝わるので、放熱効果が更に高まる。
なお、これらの各実施形態は、基本的な構成は、図２から図４に示す実施形態と同様であるので、対応する部材には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【符号の説明】
【００３４】
１０  照明装置
１１  管体
１１ａ  本体
１１ｂ  開口部
１２  口金
１４  ＬＥＤ
１５  実装基板
１６  ヒートシンク
１６ｅ  リブ
１７  放熱シート
【図１】
2011113876.tif 000003
【図２】
2011113876.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011113876.tif 000006
【図５】
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