(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに分離された２つのリードフレームおよび当該リードフレームの一方に固定された複数の発光素子を備えてなる複数の発光モジュールが接続されて発光部が構成された光源装置において、
隣接する２つの発光モジュールにおける前記複数の発光素子が固定された一方のリードフレーム同士が接続された接続点に、伝熱部材の一端が接続されており、当該伝熱部材の他端が放熱部に熱的に接続されていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記複数の発光モジュールが、前記伝熱部材によって支持されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ素子を利用した電球型の光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ハロゲン電球の代替手段として、省エネルギー化や長寿命化といった観点から、ＬＥＤ素子を利用した電球型の光源装置（ＬＥＤ電球）が利用されている。
例えば特許文献１には、図５および図６に示すように、全体形状が長細い複数の棒状の発光装置６５が連接されなる発光ユニット６１によって発光部が構成された電球型の光源装置６０が開示されている。発光装置６５は、リードフレーム型のパッケージ６７に複数の発光素子６６が搭載されて構成されている。この光源装置６０における発光ユニット６１は、一の発光装置における発光素子６６が実装された一方のリードフレーム６８の外端部と、隣接する他の発光装置における他方のリードフレーム６９の外端部とが接続され、隣接する発光装置がＶ字形状をなすように構成されている。そして、発光ユニット６１は一対の電源用リード６３，６３に対して直列接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５４６３４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
而して、上記構成の発光ユニット６１においては、図６において白抜きの矢印で示すように、発光素子６６において発生した熱は、当該発光素子６６が実装された一方のリードフレーム６８に伝熱される。
しかしながら、発光素子６６が実装された一方のリードフレーム６８が電源用リード６３に接続された発光装置においては、当該電源用リード６３を介して外部に放熱（排熱）することができるものの、他の発光装置において生じた熱は効率よく放熱（排熱）することができない。このため、各発光装置６０において熱が蓄積されやすく、発光素子６６の光出力効率に悪影響を与えてしまう、という構造上の間題があった。従って、上記構成の発光ユニット６０においては、発光素子６６自体を高出力化させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、発光素子において生じた熱を効率よく排熱することができ、高出力化を図ることのできる光源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】
本発明の光源装置は、互いに分離された２つのリードフレームおよび当該リードフレームの一方に固定された複数の発光素子を備えてなる複数の発光モジュールが接続されて発光部が構成された光源装置において、
隣接する２つの発光モジュールにおける前記複数の発光素子が固定された一方のリードフレーム同士が接続された接続点に、伝熱部材の一端が接続されており、当該伝熱部材の他端が放熱部に熱的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
さらにまた、本発明の光源装置においては、前記複数の発光モジュールが、前記伝熱部材によって支持された構成とされていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の光源装置によれば、複数の発光モジュールの各々において発生した熱を、発光素子が実装された一方のリードフレームに熱的に接続された伝熱部材を介して放熱部に伝熱することができる。このため、各発光モジュールにおいて熱が蓄積されることを回避することができる。従って、各発光モジュールにおける発光素子に対する入力を高くすることができて高出力化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の光源装置に係るＬＥＤ電球の一例における構成を示す部分断面図である。
【図２】図１における破線で囲まれた円領域を示す拡大図である。
【図３】発光モジュールの構成を概略的に示す長手方向の断面図である。
【図４】図１に示す光源装置の発光部の構成を、平面に展開した状態で示す図である。
【図５】従来の光源装置の一例における構成を一部を省略した状態で示す正面図である。
【図６】図５に示す光源装置における発光部の一構成例を、平面に展開した状態で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の光源装置に係るＬＥＤ電球の一例における構成を示す部分断面図である。図２は、図１における破線で囲まれた円領域を示す拡大図である。
このＬＥＤ電球１０は、既存の一般照明用電球の代替手段となるべく、例えばハロゲン電球などと略同じ外観に形成されている。ＬＥＤ電球１０の具体的な構成について説明すると、このＬＥＤ電球１０は、例えば略球状の透光性カバー部材（グローブ）１５と、透光性カバー部材１５が装着されるソケット部２０とを備えている。
【００１２】
透光性カバー部材１５を構成する材料としては、例えば、透明なガラスや不透明のスリガラス、透明または乳白色（スリガラス状）のプラスチック材料などを用いることができる。
【００１３】
ソケット部２０は、内部に電装部配置空間Ｓを有する放熱部材２１と、放熱部材２１の一端部に固定された電源支持体２７と、放熱部材２１の内部において、電源支持体２７によって支持されて設けられた電装部（図示せず）とを備えている。電装部は、例えば商用電源を発光素子駆動用の電源に変換する制御用基板（図示せず）を備えている。
【００１４】
放熱部材２１は、透光性カバー部材１５の内部に位置される小径筒状部２２と、この小径筒状部２２の一端に連続して軸方向に延びる大径筒状部２５とを有する。小径筒状部２２には、他端側開口端面より軸方向内方側の位置に、小径筒状部２２の他端側開口を塞ぐ端壁２３が一体に設けられている。そして、小径筒状部２２における端壁２３の外面より軸方向に突出する突出部分２２ａと、端壁２３とによって囲まれた空間によって、放熱基板保持部２４が形成されている。
放熱部材２１を構成する材料としては、例えばアルミニウム、銅などの金属材料などを例示することができる。
【００１５】
電源支持体２７は、例えば樹脂材料により構成されており、電装部を支持する機能を有すると共に、電源支持体２７の一端部に設けられた口金（給電端子）２８と放熱部材２１とを電気的に絶縁させる機能を有する。
【００１６】
放熱部材２１における放熱基板保持部２４には、ヒートシンクを構成する放熱基板３０が受容されて保持されている。
放熱基板３０の一面（図２において上面）には、電気絶縁層３１が設けられており、この電気絶縁層３１の一面に、例えば銅よりなる給電用のパターン回路３２が形成されている。３３はレジストである。
パターン回路３２には、給電線３５の一端部が例えばハンダによって接続されていると共に、一対の電源用リード４２ａ，４２ｂの他端部が例えばハンダによって接続されている。給電線３５の他端部は、放熱部材２１における端壁２３に形成された貫通孔を介して放熱部材２１の内部の電装部配置空間Ｓに導出されて制御用基板に接続されている。
放熱基板３０を構成する材料としては、例えばアルミニウム、セラミックスなどを用いることができる。
放熱基板３０の厚みは、例えば１ｍｍである。
【００１７】
透光性カバー部材１５の内部には、複数の発光モジュール４５が接続されて構成された発光部４０が一対の電源用リード４２ａ，４２ｂによって支持されて配置されている。
【００１８】
発光モジュール４５は、図３に示すように、一面に開口するキャビティ（凹部）４６ａを有する一方向に細長い棒状の樹脂パッケージ４６を備えている。キャビティ４６ａは、平坦な底面を有し、一方向（長手方向）の両側が外方に向かうに従って開口方向に広がるよう傾斜した形状を有する。
樹脂パッケージ４６を構成する樹脂材料としては、光透過性を有するものであることが好ましい。このような樹脂材料としては、例えばナイロンにガラス成分を含有させた耐熱性の高い透明な樹脂材料などを挙げることができる。
【００１９】
樹脂パッケージ４６におけるキャビティ４６ａ内には、互いに分離された２つの板状のリードフレーム４７ａ，４７ｂが、外端部が樹脂パッケージ４６の両端の各々から外方に延出されるよう、設けられている。
リードフレーム４７ａ，４７ｂを構成する材料としては、例えば鉄系あるいは銅系の金属材料を用いることができる。
【００２０】
キャビティ４６ａ内において一方のリードフレーム４７ａの一面上には、複数の発光素子５０が一方向に並んで実装されている。
この例における発光素子５０は、例えば、正負の電極がいずれも素子の表面に位置されたチップ状のＬＥＤ素子により構成されており、裏面が一方のリードフレーム４７ａの一面に例えば接着材料によって固定されている。発光素子５０としては、例えば４４５ｎｍ〜４６０ｎｍにピーク波長を有する光を発するＬＥＤ素子を用いることができる。
【００２１】
各々の発光素子５０は、ボンディングワイヤ４９によって電気的に接続されている。また、両端に位置される発光素子は、それぞれ、ボンディングワイヤ４９によって、一方のリードフレーム４７ａまたは他方のリードフレーム４７ｂに電気的に接続されている。そして、このような構成により、一のキャビティ４６ａ内に収容された一方のリードフレーム４７ａと他方のリードフレーム４７ｂとは、ボンディングワイヤ４９及び発光素子５０を介して電気的に接続された状態とされる。
【００２２】
そして、キャビティ４６ａ内には、各々の発光素子５０、２つのリードフレーム４７ａ，４７ｂおよびボンディングワイヤ４９を封止する封止剤４８が充填されている。
封止剤４８としては、例えば、光透過性のシリコン樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。封止剤４８には、発光素子５０から発せられる光を波長変換して出力する蛍光材料（図示せず）が含有されていてもよい。
【００２３】
この例における発光部４０は、複数の発光モジュール４５が連接されてなる発光ユニット４１によって構成されている。
この例における発光ユニット４１は、図４にも示すように、４つのエレメント４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄを有する。各エレメント４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄは、互いに同一の構成を有する２つの発光モジュール（以下、便宜上、一のエレメントを構成する２つの発光モジュールをそれぞれ符号「４５ａ」，「４５ｂ」を付して示す。）における他方のリードフレーム４７ｂの外端部同士が例えば溶接によって接合されてＶ字形状をなすよう構成されている。
そして、第１のエレメント４１ａの他方の発光モジュール４５ｂにおける一方のリードフレーム４７ａの外端部と、第２のエレメント４１ｂの一方の発光モジュール４５ａにおける一方のリードフレーム４７ａの外端部とが、例えば溶接によって接合されている。また、第２のエレメント４１ｂの他方の発光モジュール４５ｂにおける一方のリードフレーム４７ａの外端部と、第３のエレメント４１ｃの一方の発光モジュール４５ａにおける一方のリードフレーム４７ａの外端部とが例えば溶接によって接合されている。第３のエレメント４１ｃと第４のエレメント４１ｄについても同様である。これにより、複数の発光モジュール４５がジグザグ状に直列接続されている。
【００２４】
この発光ユニット４１は、透光性カバー部材１５の内部において、各発光モジュール４５ａ，４５ｂにおける一方のリードフレーム４７ａがソケット部２０側に位置される状態で、一対の電源用リード４２ａ，４２ｂによって支持されて配置されている。すなわち、第１のエレメント４１ａの一方の発光モジュール４５ａにおける一方のリードフレーム４７ａの他端が一方の電源用リード４２ａの一端に電気的に接続されており、第４のエレメント４１ｄの他方の発光モジュール４５ｂにおける一方のリードフレーム４７ａの他端が他方の電源用リード４２ｂの一端に電気的に接続されている。
【００２５】
而して、上記のＬＥＤ電球１０においては、発光ユニット４１における各発光素子５０から発生した熱を、放熱部に伝熱するための伝熱部材４３が設けられている。なお、図４においては、便宜上、伝熱部材４３に斜線が付してある。ここに、「放熱部」とは、熱伝導性の高い材料で形成された構成部材によって構成されるものである。具体的には、この例における放熱部には、放熱基板３０および放熱部材２１が含まれる。また、電源用リード４２ａ，４２ｂは、発光ユニット４１における各発光素子５０から発生した熱を、放熱部に伝熱するための伝熱部材としても機能する。
【００２６】
伝熱部材４３は、エレメント４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄ同士の接続点、すなわち、隣接する２つの発光モジュールの一方のリードフレーム４７ａ同士が電気的に接続された接続点に一端が接続されている。また、伝熱部材４３の他端は、図２に示すように、給電用のパターン回路３２に例えばハンダによって接続されている。これにより、伝熱部材４３が放熱基板３０を介して放熱部材２１と熱的に接続された構成とされている。また、伝熱部材４３は、発光ユニット４１を支持する機能を有し、従って、発光ユニット４１は、一対の電源用リード４２ａ，４２ｂおよび伝熱部材４３によって適正な姿勢で支持される。
伝熱部材４３を構成する材料としては、発光モジュール４５におけるリードフレーム４７ａ，４７ｂを構成する材料として例示したものを用いることができ、リードフレーム４７ａ，４７ｂと同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。
【００２７】
上記の発光モジュール４５の一寸法例を示すと、リードフレーム４７ａ，４７ｂを含む全長が１６ｍｍ、図３における上下方向の寸法が１．２ｍｍである。樹脂パッケージ４６におけるキャビティ４６ａの寸法は、開口部分が１０．７ｍｍ×０．７ｍｍ、深さが０．６ｍｍである。また、発光素子５０は、出力が２０ｍＷ、寸法が０．２４ｍｍ×０．４８ｍｍ、厚みが０．０９ｍｍである。発光素子５０の配置間隔は２ｍｍであり、発光素子５０の数は３個である。リードフレーム４７ａ，４７ｂの幅寸法は０．５ｍｍであり、厚みは０．２ｍｍである。
また、発光ユニット４１の一構成例を示すと、発光モジュール４５の数は８個である。伝熱部材４３の材質は銅であって、表面にニッケルめっきが施されている。伝熱部材４３の形状は、外径がφ１ｍｍの円柱状である。電源用リード４２ａ，４２ｂの材質は銅であり、線径がφ０．７ｍｍである。
【００２８】
而して、上記のＬＥＤ電球１０においては、４つのエレメント４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄにおける発光素子５０が実装された一方のリードフレーム４７ａの外端部同士が接続されて発光ユニット４１が構成されており、各エレメント４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４１ｄの接続点に伝熱部材４３の一端が接続されている。このため、図４において白抜きの矢印で示すように、複数の発光モジュール４５ａ，４５ｂの各々において発生した熱は、一方のリードフレーム４７ａを介して伝熱部材４３に伝熱される。また、第１のエレメント４１ａにおける一方の発光モジュール４５ａにおいて発生した熱、および、第４のエレメント４１ｄにおける他方の発光モジュール４５ｂにおいて発生した熱は、電源用リード４２ａ，４２ｂに伝熱される。そして、伝熱部材４３および電源用リード４２ａ，４２ｂは、放熱基板３０を介して放熱部材２１に熱的に接続されていることから、伝熱部材４３および電源用リード４２ａ，４２ｂに伝熱された熱は、放熱部材２１の外周面から外部に放熱される。従って、上記のＬＥＤ電球１０によれば、各発光素子５０において生じた熱を効率よく排熱することができて各発光モジュール４５ａ，４５ｂに蓄積されることを回避することができる。これにより、各発光モジュール４５ａ，４５ｂにおける発光素子５０に対する入力を大きくすることができ、ＬＥＤ電球１０自体の高出力化を図ることができる。
具体的には、上記のＬＥＤ電球１０によれば、伝熱部材を有さないことの他は上記のＬＥＤ電球と同一の構成を有するＬＥＤ電球に比して、発光素子５０に対する入力を２００％以上大きくすることができる。
【００２９】
また、伝熱部材４３が発光ユニット４１の支持機構としても機能するので、発光ユニット４１の変形または破損が生ずることを回避することができて発光ユニット４１を適正な姿勢で配置することができる。また、伝熱部材４３が発光ユニット４１における隣接する発光モジュールの下端側の接続点に接続された構成とされていることにより、発光モジュールからの光を遮光することを回避することができる。従って、上記のＬＥＤ電球１０によれば、所望の配光分布を確実に得ることができる。
【００３０】
さらにまた、上記のＬＥＤ電球１０によれば、次のような効果が得られる。
上記のＬＥＤ電球１０においては、上述したように、互いに異なるエレメントを構成する隣接する２つの発光モジュール４５ａ，４５ｂにおける一方のリードフレーム４７ａの外端部同士が接合されている。これにより、複数の発光モジュール４５ａ，４５ｂがジグザグ状に接続されて発光ユニット４１が構成されている。このため、上記のＬＥＤ電球１０によれば、一般的なハロゲン電球における金属製のフィラメントと同様の発光形態をとることができる。また、各発光モジュール４５ａ，４５ｂにおける樹脂パッケージ４６が光透過性の樹脂によって構成されていることにより、リードフレーム４７ａ，４７ｂの表裏面方向のみならず、リードフレーム４７ａ，４７ｂの延長方向にも光を取り出すことができる。従って、上記のＬＥＤ電球１０によれば、光を広範囲に放射することができる。
【００３１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。
例えば、発光ユニットにおいて、すべての発光モジュールが、発光素子が実装された一方のリードフレームがソケット部側に位置されるよう配置されている必要はない。例えば図６に示す従来のＬＥＤ電球における発光ユニット６１のように、一の発光モジュールの一方のリードフレームと隣接する他の発光モジュールの他方のリードフレームとが接続された構成とされていてもよい。このような構成のものにおいては、発光モジュールの各接続点に伝熱部材の一端が熱的に接続されていればよい。
また、発光ユニットにおいて、隣接する発光モジュールは、リードフレーム同士が接合されている必要はなく、適宜の導電性部材を介して電気的および熱的に接続された構成とされていてもよい。
【００３２】
また、発光ユニットを構成する発光モジュールの数、各発光モジュールにおける発光素子の数およびその他の具体的構成は、目的に応じて適宜に変更することができる。また、発光素子は、チップ状のものに限定されない。
さらにまた、発光素子から発せられる光を波長変換して出力する場合においては、発光モジュールにおける封止剤に蛍光物質が含有された構成とされていても、透光性カバー部材の内面に蛍光体膜が形成された構成とされていても、いずれでもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１０    ＬＥＤ電球
１５    透光性カバー部材（グローブ）
２０    ソケット部
２１    放熱部材
２２    小径筒状部
２２ａ  突出部分
２３    端壁
２４    放熱基板保持部
２５    大径筒状部
２７    電源支持体
２８    口金
３０    放熱基板（ヒートシンク）
３１    電気絶縁層
３２    パターン回路
３３    レジスト
３５    給電線
４０    発光部
４１    発光ユニット
４１ａ  第１のエレメント
４１ｂ  第２のエレメント
４１ｃ  第３のエレメント
４１ｄ  第４のエレメント
４２ａ，４２ｂ  電源用リード
４３    伝熱部材
４５，４５ａ，４５ｂ  発光モジュール
４６    樹脂パッケージ
４６ａ  キャビティ（凹部）
４７ａ  一方のリードフレーム
４７ｂ  他方のリードフレーム
４８    封止剤
４９    ボンディングワイヤ
５０    発光素子
６０    光源装置
６１    発光ユニット
６３    電源用リード
６５    発光装置
６６    発光素子
６７    パッケージ
６８    一方のリードフレーム
６９    他方のリードフレーム
Ｓ    電装部配置空間
【図１】
0006592974.tif 000002
【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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