(57)【要約】【課題】高輝度のＬＥＤを複数、搭載しても、放熱効率が高く、長寿命化を図ることのできるＬＥＤ照明装置を提供する。【解決手段】複数のＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部１と、商用電源からＬＥＤに供給する電流を生成する電源部２とを有し、発光部１と電源部２とが、外気対流のための空気流通部３によって熱的に分離されているＬＥＤ照明装置。発光部１は、中央部に穴１１を有し、その穴の周りに基板取付面１２を有する環状の放熱ベース１０と、基板取付面１２に取り付けられ、複数のＬＥＤチップ１６を実装したＬＥＤ基板１７とを有し、放熱ベース１０の外周及び穴１１の内周に放熱手段としての放熱用のフィン１３，１４が形成されている。空気流通部３により、電源部２からの発熱による熱は発光部１にはほとんど伝達されず、ＬＥＤ照明装置としての性能を左右するＬＥＤの輝度や寿命に関係する発光部の放熱を、設計通りに達成することができる。【選択図】図２
2008034140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部と、
商用電源から前記ＬＥＤに供給する電流を生成する電源部とを有し、
前記発光部と前記電源部とが、外気対流のための空気流通部によって熱的に分離されていること
を特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
前記発光部は、
中央部に穴を有し、その穴の周りに基板取付面を有する環状の放熱ベースと、
前記基板取付面に取り付けられ、複数のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ基板とを有し、
前記放熱ベースの外周及び前記穴の内周に前記放熱手段としての放熱用のフィンが形成されていること
を特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
さらに、放熱ベースの背面に放熱用のフィンが形成されていることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ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）を照明装置として使用する際に問題となるＬＥＤの温度上昇を抑制するＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
青色ＬＥＤおよびそれを用いた白色ＬＥＤの製品化が実現したことによって、照明装置の光源として、白熱電球や蛍光灯の代わりにＬＥＤを用いることが研究され、一部商品化もなされている。
【０００３】
ＬＥＤにおいては、ｐ型半導体とｎ型半導体からなるｐｎ接合のＬＥＤチップのダイオードの場合、ＬＥＤチップに順方向の電圧を印加すると、ｐ型半導体に流れる電流（正孔）とｎ型半導体に流れる電子が接合部近辺で衝突して再結合する際に、電子と正孔がもともと持っていたエネルギーよりも小さなエネルギーになる。そのときに生じた余分なエネルギーが光のエネルギーになって発光する。これが、ＬＥＤの発光原理である。
【０００４】
この発光の際、全てのエネルギーが光に変換されて放射されるのではなく、一部は熱となって接合部近辺の封止樹脂が発熱し、その熱によって、時間とともに樹脂が劣化する。樹脂が劣化すると、光の透過度が低下し、ＬＥＤの寿命が短くなる。
【０００５】
ＬＥＤの接合部の温度を放熱するため、従来より、各種の放熱手段が用いられている。特に、近年では高輝度ＬＥＤが製品化されてきており、高輝度を維持するためには、放熱手段の使用が必須となっている。また、白色ＬＥＤを複数個搭載して、照明装置として使用する場合は、総発熱量も大きくなるので、効率的な放熱手段が必要となる。
【０００６】
従来のＬＥＤ照明装置としては、例えば特許文献１には、一端に口金が設けられ、他端の開口部に向けてラッパ状に拡がるラッパ状金属放熱部と、このラッパ状金属放熱部の開口部に取り付けられた透光性カバーと、前記ラッパ状金属放熱部と前記透光性カバーにより形成された略球体の内部に設けられた金属基板と、この金属基板の前記透光性カバーに対向する外面に実装されたＬＥＤ素子とを備え、前記略球体の内部に、交流を直流に変換する電源回路が設けられたＬＥＤ電球が記載されている。
【０００７】
また、特許文献２には、複数個のＬＥＤと、各ＬＥＤがそれぞれ実装されたプリント配線板と、各ＬＥＤの光がそれぞれ通過する窓穴を有し各ＬＥＤの発光部をそれぞれ窓穴へ向けてプリント配線板が収納された器体と、電球の口金と同形状であって電球用のソケットに電気的かつ機械的に接続される接続部と、接続部を通じて電源を供給され各ＬＥＤの電源を生成する電源部とを備え、器体の外面には複数の放熱フィンが突設され、各ＬＥＤをそれぞれ器体内面に近接配置したＬＥＤ照明器具が記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−２４３８０９号公報
【特許文献２】特開２００６−４０７２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前掲の特許文献１においては、ラッパ状金属放熱部の表面が外気と触れることにより、ＬＥＤからの発熱はラッパ状金属放熱部から外部に放熱される。また、特許文献２においては、器体の外面に形成された放熱フィンが外気と触れることにより、ＬＥＤからの発熱は外部に放熱される。
しかしながら、特許文献１および２のいずれも、発熱源であるＬＥＤと、もう一つの発熱部である電源回路ないし電源部が、略球体内部、あるいは器体内部の同じ密閉空間内に設置されている。
【００１０】
ＬＥＤ照明装置を、従来の電球と同様に、１００Ｖ用のソケットに差し込んで使用する場合、交流１００Ｖを全波整流して直流とし、所定の定電流をＬＥＤに流すための電源部を照明装置に内蔵する必要がある。この電源部はダイオードやトランジスタ、抵抗器を含むため、電源部においても発熱がある。これに加えて、ＬＥＤからも発熱する。
【００１１】
前に述べたように、近年では高輝度ＬＥＤが製品化されてきており、総発熱量も大きくなるため、高輝度を維持するためには、効率的な放熱手段が必要となる。ところが、ＬＥＤからの発熱だけでなく、電源部からの発熱もあると、両方の発熱を放熱するための放熱設計が煩雑となる。放熱が不十分で放熱効率が低いと、ＬＥＤ照明装置としての寿命が短くなる。
【００１２】
そこで本発明は、高輝度のＬＥＤを複数、搭載した構成としても、放熱効率が高く、長寿命化を図ることのできるＬＥＤ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】
【００１３】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成のＬＥＤ照明装置は、複数のＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部と、商用電源から前記ＬＥＤに供給する電流を生成する電源部とを有し、前記発光部と前記電源部とが、外気対流のための空気流通部によって熱的に分離されていることを特徴とする。
【００１４】
この第１の構成においては、発光部と電源部とが、空気流通部を間に設けることにより熱的に分離されているので、電源部からの発熱による熱は発光部にはほとんど伝達されず、ＬＥＤ照明装置としての性能を左右するＬＥＤの輝度や寿命に関係する発光部の放熱を、設計通りに達成することができる。
【００１５】
本発明の第２の構成は、前記発光部は、中央部に穴を有し、その穴の周りに基板取付面を有する環状の放熱ベースと、前記基板取付面に取り付けられ、複数のＬＥＤチップを実装したＬＥＤ基板とを有し、前記放熱ベースの外周及び前記穴の内周に前記放熱手段としての放熱用のフィンが形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この第２の構成において、発光部と放熱手段を前記のように構成することにより、点灯により発熱した複数のＬＥＤチップの接合部ないし封止樹脂部で発生した熱は、放熱ベースの基板取付面から、温度の低い部分に向かって伝導される。すなわち、放熱ベースの表面に形成されたフィンは空気に接触しているので、空気の対流等により冷却される。本発明においては、放熱用のフィンを、基板取付面の外周のみならず、放熱ベースの穴の内周にも設けているので、放熱効率が高くなり、高輝度ＬＥＤを複数実装していても、温度上昇を抑制することができる。
【００１７】
この第２の構成において、さらに、放熱ベースの背面に放熱用のフィンを形成すると、ＬＥＤ照明装置をどのような向きに取り付けても、上下方向に向かう空気の対流が放熱ベースの外周、穴の内周、放熱ベースの背面のいずれかのフィンに接触し、放熱効果が向上する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、複数のＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部と、商用電源からＬＥＤに供給する電流を生成する電源部とを有し、発光部と電源部とが、外気対流のための空気流通部によって熱的に分離されている構成としたことにより、高輝度のＬＥＤを複数、搭載した構成としても、放熱効率が高く、長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、図２はその縦断側面図、図３は第１の実施例に係るＬＥＤ照明装置の放熱ベースを示すもので、（ａ）はＬＥＤ基板を取り付けた状態の放熱ベースの平面図、（ｂ）はその背面図、（ｃ）は放熱ベースの一部切欠正面図である。
【００２０】
第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部１と、商用電源からＬＥＤに供給する電流を生成する電源部２とからなり、発光部１と電源部２とが、外気対流のための空気流通部３によって熱的に分離されている。発光部１は、図２に示すように、アルミニウム合金からなる放熱ベース１０を備え、基本形は、中央部に穴１１を有する環状体である。放熱ベース１０は、穴１１の中心軸と直交する一つの面（正面）に、複数のＬＥＤチップ１６を環状に実装したＬＥＤ基板１７を取り付ける基板取付面１２を有している。そして、放熱ベース１０の外周面と穴１１の内周面に、それぞれフィン１３，１４が、一体に形成されている。放熱ベース１０の背面には、空気流通部３を形成するための脚部１５が、本例では４個、放射状に設けられている。
【００２１】
放熱ベース１０の正面には、ＬＥＤ基板１７に搭載された複数個（本例では６個）のＬＥＤチップ１６から放射される光を面状に拡散させて放射させる乳白色の透光性カバー１８が被せられている。
【００２２】
電源部２は、商用電源（１００Ｖ）の照明器具のソケットにねじ込むねじ込み形口金２１と、このねじ込み形口金２１に対して絶縁されている受金２２と、ねじ込み形口金２１に基端部が接着固定されているプラスチック等の絶縁材料からなるケース２３と、ケース２３内にねじや接着剤で固定される電源基板２４と、ケース２３の上部開口を塞ぐとともに放熱ベース１０の脚部１５が固定される蓋板２５を備えている。本例では、脚部１５の先端に設けた固定片１５ａを蓋板２５に設けた孔に挿入し、固定片１５ａの突出した部分を折り曲げるか捻ることにより、放熱ベース１０を蓋板２５に固定しているが、ねじ止めその他の固定方法で固定してもよい。
【００２３】
ねじ込み形２１と受金２２には、ケース２３の内部においてリード線２６，２７の基端が半田等で接続されており、先端は電源基板２４の端子に接続されている。また、電源基板２４に搭載された電気（電子）部品によってＡＣ１００Ｖから直流の定電流に変換された電力は、リード線２８により、放熱ベース１０の基板取付面１２に取り付けられたＬＥＤ基板１７に導かれ、ＬＥＤチップ１６に所定の電流が供給される。
【００２４】
なお、蓋板２５と放熱ベース１０には、リード線２８を通す穴が設けられている。蓋板２５には、ケース２３内の空気の放熱のための孔を設けることもできるが、孔を設ける場合、孔の位置や大きさが、感電などの安全基準を満たすように設計する。
【００２５】
以上の第１の実施の形態において、白熱電球と同じ型のソケットにねじ込み形２１を差し込むと、ねじ込み形２１と受金２２から交流１００Ｖの電圧がリード線２６，２７を通って電源基板２４の回路に供給される。この電源基板２４に搭載された抵抗器、ダイオード、ツェナーダイオード、トランジスタ等の電気（電子）部品により、所定電圧の直流が生成され、リード線２８を通してＬＥＤ基板１７に所定の電流が供給される。
【００２６】
電源基板２４に搭載された抵抗器や半導体部品からの発熱は、ケース２３内の空気の温度を上昇させるが、ケース２３の表面により冷却される。一方、ＬＥＤ基板１７に搭載された複数のＬＥＤチップ１６の発光時に発生する熱は、放熱ベース１０に伝達され、外周のフィン１３と、穴１１の内周のフィン１４と、脚部１５から外部に放熱される。フィン１３，１４および脚部１５の表面に接触して加熱された空気は、比重が小さくなって上昇し、温度が低い空気と入れ替わる対流を起こす。このとき、ＬＥＤ照明装置の使用時の向きによっては、フィン１３，１４に接触した空気の対流を妨げる位置に設けられたフィンは冷却効率が低いが、各フィン１３，１４，脚部１５は異なった位置と方向に設けられているため、いずれかのフィンないし脚部が、冷却効率の向上に寄与することになり、全体として放熱効果が向上することになる。
【００２７】
さらに、電源部２の発熱は、脚部１５により発光部１とは分離されており、脚部１５の隙間が空気流通部３となるので、電源部２の発熱の影響がなく、放熱ベース１０の放熱設計のみを考慮すればよく、設計が容易となる。
【００２８】
図４は本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【００２９】
図４に示すように、第２の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤおよびその放熱手段を備えた発光部１と、商用電源からＬＥＤに供給する電流を生成する電源部２とからなり、発光部１と電源部２とが、外気対流のための空気流通部３によって熱的に分離されている。発光部１は、アルミニウム合金からなる放熱ベース３０を備え、基本形は、中央部に穴３１を有する環状体である。放熱ベース３０の外周面と穴３１の内周面に、それぞれフィン３２，３３が、一体に形成されている。放熱ベース３０の背面には、空気流通部３を形成するための脚部３４が、本例では４個、放射状に設けられている。
【００３０】
電源部２は、商用電源（１００Ｖ）の照明器具のソケットにねじ込むねじ込み形口金２１と、このねじ込み形口金２１に対して絶縁されている受金２２と、ねじ込み形口金２１に基端部が接着固定されているプラスチック等の絶縁材料からなるケース３５と、ケース３５内にねじや接着剤で固定される電源基板３６と、ケース３５の上部開口を塞ぐとともに放熱ベース３０の脚部３４が固定される蓋板３７を備えている。
【００３１】
この第２の実施の形態が第１の実施の形態と異なるところは、放熱ベース３０の外周のフィン３２の向きが、放熱ベース３０の穴３１の中心軸線に対して垂直方向に複数段形成されていることと、ケース３５の形状が２段円筒状になっていることである。フィン３２の向きを上記のように形成することにより、ＬＥＤ照明装置を横向きで使用するときに、第１の実施の形態のフィン１３の向きよりも、放熱効果が向上する。
【００３２】
その他の構成および作用については、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００３３】
なお、放熱ベース１０の背面には、図５に示すように、多数の棒状の補助フィン１９を形成して、さらに放熱特性を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、高輝度のＬＥＤを複数搭載しても、放熱効果が高く、長寿命化を図ることのできるＬＥＤ照明装置として、好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置を示す縦断側面図である。
【図３】第１の実施例に係るＬＥＤ照明装置の放熱ベースを示すもので、（ａ）はＬＥＤ基板を取り付けた状態の放熱ベースの平面図、（ｂ）はその背面図、（ｃ）は放熱ベースの一部切欠正面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るＬＥＤ照明装置を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】放熱ベースの他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  発光部
２  電源部
３  空気流通部
１０  放熱ベース
１１  穴
１２  基板取付面
１３，１４  フィン
１５  脚部
１５ａ  固定片
１６  ＬＥＤチップ
１７  ＬＥＤ基板
１８  透光性カバー
１９  背面フィン
２１  ねじ込み形口金
２２  受金
２３  ケース
２４  電源基板
２５  蓋板
２６，２７，２８  リード線
３０  放熱ベース
３１  穴
３２，３３  フィン
３４  脚部
３５  ケース
３６  電源基板
３７  蓋板
【図１】
2008034140.tif 000003
【図２】
2008034140.tif 000004
【図３】
2008034140.tif 000005
【図４】
2008034140.tif 000006
【図５】
2008034140.tif 000007