(57)【要約】【課題】実装された複数のＬＥＤの各ＬＥＤから発生した熱をヒートシンクより放熱するとともに、取付けた照明器具筐体へ効率良く熱を伝導させることができるＬＥＤ光源装置を提供する。【解決手段】複数の表面実装型のＬＥＤ１が光源として実装され、スリット５を有する基板２と、基部４ｂ及び放熱フィン４ａからなるヒートシンク４を備え、放熱フィン４ａの方向がＬＥＤ１の照射方向となるように、放熱フィン４ａを基板２のスリット５に通し、基板２の配線パターン３のある面の裏面をヒートシンク４の放熱フィン４ａが設けられた側の基部４ｂに取付けた。【選択図】　　　図２
2004055229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤが光源として実装された基板と、基部及び放熱フィンからなるヒートシンクとを備えた光源装置において、
上記放熱フィンの方向が上記ＬＥＤの照射方向となるように上記基板を上記ヒートシンクの上記基部に取付けたことを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
ＬＥＤを表面実装型のＬＥＤとし、基板のＬＥＤが実装された配線パターン面の裏面を上記ヒートシンクの基部の放熱フィンが設けられた側に取付けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
ヒートシンクが相対する放熱フィンを有するときに、基板が上記相対する放熱フィンとの間に入る形状にしたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
ヒートシンクが相対する放熱フィンを有し、基板を上記ヒートシンクに取り付けるときに、上記放熱フィンを通すスリットを上記基板に設けたことを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
ＬＥＤをリードフレーム型のＬＥＤとし、基板にＬＥＤホルダーを介して実装された前記ＬＥＤに対応する位置に、上記ＬＥＤホルダーを通すＬＥＤ通し部をヒートシンクの基部に設け、上記ＬＥＤが装着された上記ＬＥＤホルダーを上記ＬＥＤ通し部に通し、上記基板の配線パターン面の裏面を上記ヒートシンクの上記基部の上記放熱フィンが設けられた反対側に取付けたことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項６】
請求項１〜５に記載のいずれかのＬＥＤ光源装置を複数個並べて保持する保持手段を備えたとを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項７】
保持手段は、ＬＥＤ光源装置の両側部を摺動可能に保持する断面略コの字形状の金属性のガイドレールとしたことを特徴とする請求項６記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置を器具筐体に装着したことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＬＥＤ光源装置及び照明器具に係り、特に、ＬＥＤを実装した基板とヒートシンクの取付けを放熱効果を高めるようにしたＬＥＤ光源装置及び照明器具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＥＤを照明用光源とする場合は、１個のＬＥＤが小型な発光光源であるため１個あたりの光量が少ないので、複数のＬＥＤを集合させて使用される。例えば、ＬＥＤ光源装置は、プリント配線基板上に複数のＬＥＤを実装することにより１個では光量の少ないＬＥＤを複数個集合させた光源をモジュール化を行うことで必要とする光量を確保する。
【０００３】
このとき、ＬＥＤより発生する熱は、ＬＥＤが１個であれば少ないが、実装するＬＥＤの数が多くなるにつれて発生する熱も多くなり、ＬＥＤを実装した基板の中心部分に発生した熱が集中し基板表面のみからの放熱だけでは発生する熱を放熱しきれなくなる場合がある。
【０００４】
このとき、ＬＥＤは半導体であるため、発生した熱の影響でＬＥＤの寿命特性が悪化すると共に発光効率の低下が発生し、照明用光源として必要とされる光量を確保しにくなる。
【０００５】
このため、一般には、複数のＬＥＤを実装したＬＥＤモジュールの発光面裏側に熱伝導の良い部材からなるヒートシンクを取付け、熱分布の均一化を図ると共に、空気と接する面積を増やすことにより放熱効果を高める構造を備えるものとされてきた。
【０００６】
例えば、図１０は特開２００２−９３２０６号公報に示されたＬＥＤ光源装置の分解斜視図、図１１は実施形態を示す断面図である。図において３００は基板、２００は基板３００に実装されたＬＥＤであり、４００はアルミニウムなど熱伝導性に優れた金属性のヒートシンクである。５００は基板３００に給電される部分が金属性のヒートシンク４００で短絡しないようにする絶縁性熱伝導シートである。また６００はプレッシャープレートであり、ＬＥＤ２００より発光した光を照射方向へ反射する機能と基板３００、絶縁性熱伝導シート５００及びヒートシンク４００を密着させるものである。
【０００７】
このように構成された光源装置において、ＬＥＤ２００から発生した熱は基板３００、熱伝導性絶縁シート、ヒートシンク４００に伝わりヒートシンク４００の放熱フィンより空気中に放熱される。
【０００８】
また、図１２は特開２００２−３３０１１号公報に示されたＬＥＤ光源装置の正面図である。３００は金属性の基板で、４００はヒートシンクである。２００はＬＥＤであり、ＬＥＤを封止する樹脂が基板３００の裏側まで凸状に形成され、ヒートシンク４００に形成された凹状部分と嵌合する状態で接続されたものである。
【０００９】
このように構成されたＬＥＤ光源装置において、ＬＥＤ２００から発生した熱は基板３００及び基板３００の裏側に形成されたＬＥＤ２００の凸状部分により、ヒートシンク４００と接する面積を大きくすることができることからヒートシンク４００に伝わり易く、ヒートシンク４００に伝わった熱を空気中に放熱することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来のＬＥＤ光源装置では、いずれもＬＥＤの発光面方向の裏側にヒートシンク４００を取付けているので、放熱フィンがＬＥＤ光源装置を天井面などに取付ける方向にあり、照明器具筐体への取付けが困難であると共に、照明器具筐体への取付け面積が少なくなることにより照明器具筐体への熱伝導による放熱効果は期待できない。また、放熱フィンを空気中に接するように取付けなければならないことより、天井面に直接取付ける直付照明器具には適用できないという問題点があった。
【００１１】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたものであり、ＬＥＤから発生した熱の放熱用のヒートシンクを備えながら、照明器具筐体への接触面積を多くとれるようにして放熱効果が高くでき、さらに、照明器具筐体への取付性向上を図ることができ、信頼性の高いＬＥＤ光源装置及び照明器具を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明に係るＬＥＤ光源装置は、複数のＬＥＤが光源として実装された基板と、基部及び放熱フィンからなるヒートシンクとを備えた光源装置において、
上記放熱フィンの方向が上記ＬＥＤの照射方向となるように上記基板を上記ヒートシンクの上記基部に取付けたものである。
【００１３】
また、ＬＥＤを表面実装型のＬＥＤとし、基板のＬＥＤが実装された配線パターン面の裏面を上記ヒートシンクの基部の放熱フィンが設けられた側に取付けたものである。
【００１４】
また、ヒートシンクが相対する放熱フィンを有するときに、基板が上記相対する放熱フィンとの間に入る形状にしたものである。
【００１５】
また、ヒートシンクが相対する放熱フィンを有し、基板を上記ヒートシンクに取り付けるときに、上記放熱フィンを通すスリットを上記基板に設けたものである。
【００１６】
また、ＬＥＤをリードフレーム型のＬＥＤとし、基板にＬＥＤホルダーを介して実装された前記ＬＥＤに対応する位置に、上記ＬＥＤホルダーを通すＬＥＤ通し部をヒートシンクの基部に設け、上記ＬＥＤが装着された上記ＬＥＤホルダーを上記ＬＥＤ通し部に通し、上記基板の配線パターン面の裏面を上記ヒートシンクの上記基部の上記放熱フィンが設けられた反対側に取付けたものである。
【００１７】
また、請求項１〜５に記載のいずれかのＬＥＤ光源装置を複数個並べて保持する保持手段を備えたものである。
【００１８】
また、保持手段は、ＬＥＤ光源装置の両側部を摺動可能に保持する断面略コの字形状の金属性のガイドレールとしたものである。
【００１９】
この発明に係る照明器具は、請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置を器具筐体に装着したものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図１は実施形態１を示すＬＥＤ光源装置の斜視図、図２は図１を分解した状態を示す斜視図、図３は照明器具筐体に取付けた状態のＬＥＤ光源装置の断面図である。図１〜３において１は表面実装型のＬＥＤを示す。２はＬＥＤ１を実装する基板、４は放熱フィン４ａと基部４ｂからなる金属性のヒートシンク、９は取付穴である。
図２において３は基板２に形成された配線パターンで、ＬＥＤ１の発光方向に形成される（裏面には配線パターンがない）。５は基板２に形成されたスリット５であり、基板２とヒートシンク４との組み立て時にヒートシンク４の放熱フィン４ａを通すように設けられている。図３において、１３はＬＥＤ光源装置、１４は照明器具筐体、１０は取付ねじである。
【００２１】
次に、ＬＥＤ光源装置の組み立てについて図２により説明する。
まず、ＬＥＤを実装した基板２の配線パターン３のある面に対して、裏面にヒートシンク４の放熱フィン４ａを向け、基板２のスリット５に放熱フィン４ａを通し、放熱フィン４ａがＬＥＤ１の照射方向へ向くようにしてヒートシンクの基部４ｂに基板２を接着する。
接着方法は、例えば、シリコンなどの熱伝導性の良い材質を使用するのが望ましいが、この構成では特には限定しなくともよい。
【００２２】
次に、図３に示すように、組み立てられたＬＥＤ光源装置１３を基板２のねじ穴９を介してねじ１０で照明器具筐体１５に取付ける。
【００２３】
なお、ヒートシンク４のフィン４ａは反射率の高い表面状態または白色塗装が好ましいが、ＬＥＤ１は指向性が高い特徴があるため、ＬＥＤ１からでた光は放熱フィン４ａにより照射される割合が少ないことから、放熱効果を考慮した黒色などの他の色の塗装としてもよい。
【００２４】
この構成によりＬＥＤ１より生じた熱は、ＬＥＤ１が実装されている基板２の配線パターンにより基板２に広がると共に、基板２の裏側へ伝達された熱は金属性のヒートシンク４へ伝わり、基板２及びヒートシンク４全体へ広がる。このことによりＬＥＤ光源装置としての表面積が大きくなり、ＬＥＤ１で生じた熱が空気中へ放熱される効果とＬＥＤ１から基板２へ伝わり、さらにヒートシンク４から照明器具筐体１５へ熱が伝わる効果により効率良くＬＥＤ１から発生した熱を逃がすことが可能となる。
【００２５】
また、ヒートシンク４を照明器具筐体１５へ取付ける面は平面となるため、照明器具筐体１５に放熱フィン４ａが照明器具筐体１５の外部へ突き抜ける穴を加工する必要がない。
【００２６】
以上のように、放熱フィン４ａの方向がＬＥＤ１の照射方向となるように、放熱フィン４ａを通すスリット５を基板２に設け、配線パターン３面の裏面をヒートシンク４の基部４ｂの放熱フィン４ａが設けられた側に取付けたので、ヒートシンク４による空気中に放熱する効果と照明器具筐体１５との接触面積を大きくとれることより、熱の伝達による放熱効果でＬＥＤの発熱を抑え、発光効率、寿命特性及び信頼性の向上を図ることができる。
また、照明器具筐体１５への取付性をよくすることができる。
【００２７】
なお、本実施の形態は基板に放熱フィン４ａが通るスリット５を設けたが、基板２にスリット５を設けずに、相対する放熱フィン４ａとの間に入る形状にしてもよい。
また、本実施の形態では、ヒートシンク４が複数の放熱フィン４ａを有する場合を示したが、放熱フィン４ａが１つでもよい。
【００２８】
実施形態２．
図４に実施形態２を示すＬＥＤ光源装置の斜視図、図５は図４を分解した状態を示す斜視図、図６は照明器具筐体に取付けた状態のＬＥＤ光源装置の断面図である。図４〜６において実施形態１と同じまたは同等の部分においては同じ符号を付し説明を省略する。１はリードフレームタイプのＬＥＤ、７は絶縁板である。図５において６は絶縁材を使用したＬＥＤホルダーであり、ＬＥＤ１を基板２に実装する際に、ＬＥＤ１のリード部分の保護及びリード部分に金属材が接触し、電気的に短絡することを防止する。１１はヒートシンク４の基部４ｂに設けられ、ＬＥＤ１を通すＬＥＤ通し部である通し穴、１２はＬＥＤ１のリード部分を通すスルーホールである。基板２の裏面には図示してないが配線パターンが設けられている。
【００２９】
次に、ＬＥＤ光源装置の組み立てについて図５により説明する。
まず、ＬＥＤ１はＬＥＤホルダー６にリード部分を通す形で基板２に実装する。
このとき、ＬＥＤ１は基板２のＬＥＤ照射方向裏側にある配線パターンへ半田などを用いて電気的接続と位置の固定がされる。次に、基板２は照明器具筐体への取付け方向に配線パターンがあるため、ヒートシンク４は実施形態１と同一方向へは設置できない。そこで、ヒートシンク４にはＬＥＤを通すＬＥＤ通し穴１１を設け、このＬＥＤ通し穴１１にＬＥＤ１を通して基板２のＬＥＤ発光方向へ接着する。また、基板２の発光方向裏側には、配線パターンなどがあるため、照明器具筐体１５に取付時の短絡防止のため絶縁板７を接着する。
【００３０】
次に、図６に示すように、組み立てられたＬＥＤ光源装置１３を基板２のねじ穴９を介してねじ１０で照明器具筐体１５に取付ける。
【００３１】
この構成により、ＬＥＤ１により生じた熱は、実施形態１と同様にヒートシンク４より空気中への放熱とＬＥＤ１のリードより基板２へ伝わり、絶縁板７を介して照明器具筐体１５へ伝わり効率よく放熱する。
【００３２】
以上のように、ヒートシンク４による空気中に放熱する効果と照明器具筐体１５との接触面積を大きくとれることより、熱の伝達による放熱効果でＬＥＤの発熱を抑え、ＬＥＤ光源装置１３と照明器具の発光効率、寿命特性及び信頼性の向上を図ることができる。
また、照明器具筐体１５への取付性をよくすることができる。
【００３３】
実施形態３．
本実施の形態は実施の形態１、２で示したＬＥＤ光源装置を複数装着してモジュール化したＬＥＤ光源装置モジュール及び照明器具について示す。
図７はモジュール化したＬＥＤ光源モジュールの斜視図、図８はＬＥＤ光源装置モジュールの組立説明図、図９は図７に示したＬＥＤ光源モジュールを照明器具筐体へ取り付けた照明器具を示す図である。
【００３４】
図７〜９において１３はＬＥＤ光源装置、８はＬＥＤ光源装置１３を複数装着することができるガイドレールであり、このガイドレール８は熱伝導の良いアルミなどで構成される。１４はＬＥＤ光源装置１３を複数装着してモジュール化したＬＥＤ光源モジュールである。図８において９は取り付け穴である。図９において１５は照明器具筐体、２１は電源装置、２２は天井である。
【００３５】
次に、ＬＥＤ光源モジュール１４の組立について図７、８により説明する。
まず、実施形態１及び実施形態２に示したＬＥＤ光源装置１３を図８に示すようにガイドレール８の端部より挿入して図７のように複数個並べて装着する。
ＬＥＤ光源装置１３間の接続は図示してないがＬＥＤ光源装置１３に接続用のコネクタを設けておき、このコネクタで行う。
【００３６】
次に、図９に示すように、組み立てられたＬＥＤ光源モジュール１４をガイドレール８の端部にある取付穴９により照明器具筐体１５に取付ける。
【００３７】
この構成によりＬＥＤ１から発生した熱はヒートシンク４または絶縁板７を伝わりガイドレール８から照明器具筐体１５へ放熱される。
【００３８】
以上のように、金属性のガイドレール８を使用することによりＬＥＤ光源装置を容易にモジュール化することができ、モジュール化したＬＥＤ光源モジュール１４の放熱効果を保ち、ＬＥＤ光源モジュール１４の発光効率、寿命特性及び信頼性の向上を図ることができ、また、照明器具筐体１５への取付性の向上を図ることができ、さらに、照明器具の信頼性の向上を図ることができる。
【００３９】
なお、図９の照明器具筐体１５の形状はこの発明に直接関与する部分ではないので、ここでの詳細な説明は省略する。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、この発明に係るＬＥＤ光源装置は、複数のＬＥＤが光源として実装された基板と、基部及び放熱フィンからなるヒートシンクとを備えた光源装置において、上記放熱フィンの方向が上記ＬＥＤの照射方向となるように上記基板を上記ヒートシンクの上記基部に取付けたので、ヒートシンクによる空気中に放熱する効果と照明器具筐体との接触面積が大きくできることによる熱の伝達による放熱効果でＬＥＤの発熱を抑え、発光効率及び寿命特性の向上を図ることができ、また、照明器具筐体への取付性をよくすることができる。
【００４１】
また、ＬＥＤをリードフレーム型のＬＥＤとし、基板にＬＥＤホルダーを介して実装された前記ＬＥＤに対応する位置に、上記ＬＥＤホルダーを通すＬＥＤ通し部をヒートシンクの基部に設け、上記ＬＥＤが装着された上記ＬＥＤホルダーを上記ＬＥＤ通し部に通し、上記基板の配線パターン面の裏面を上記ヒートシンクの上記基部の上記放熱フィンが設けられた反対側に取付けたので、ヒートシンクによる空気中に放熱する効果と照明器具筐体との接触面積が大きくできることによる熱の伝達による放熱効果でＬＥＤの発熱を抑え、発光効率及び寿命特性の向上を図ることができ、また、照明器具筐体への取付性をよくすることができる。
【００４２】
この発明に係る照明器具は、請求項１〜７のいずれかに記載のＬＥＤ光源装置を器具筐体に装着したので、発光効率、寿命特性及び信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る実施の形態１を示すＬＥＤ光源装置の斜視図である。
【図２】図１の分解斜視図である。
【図３】この発明に係る実施の形態１を示すＬＥＤ光源装置を照明器具筐体に取り付けた状態の断面図である。
【図４】この発明に係る実施の形態２を示すＬＥＤ光源装置の斜視図である。
【図５】図４の分解斜視図である。
【図６】この発明に係る実施の形態２を示すＬＥＤ光源装置を照明器具筐体に取り付けた状態の断面図である。
【図７】この発明に係る実施の形態３を示すＬＥＤ光源装置の斜視図である。
【図８】この発明に係る実施の形態３を示すＬＥＤ光源装置の組立ての説明図である。
【図９】この発明に係る実施の形態３を示すＬＥＤ光源装置を照明器具筐体に取り付けた状態の断面図である。
【図１０】従来のＬＥＤ光源装置の断面図である。
【図１１】図１０のＬＥＤ光源装置を使用した照明器具の断面図である。
【図１２】従来の光源装置の断面図である。
【符号の説明】
１　ＬＥＤ、２　基板、３　配線パターン、４　ヒートシンク、４ａ　フィン、４ｂ　基部、５　放熱フィン用スリット、６　ＬＥＤホルダー、７　絶縁板、８　ガイドレール、１０　ネジ、１１　ＬＥＤ通し穴、１３　ＬＥＤ光源装置、１４　ＬＥＤ光源モジュール、１５　照明器具筐体。
【図１】
2004055229.tif 000003
【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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【図７】
2004055229.tif 000009
【図８】
2004055229.tif 000010
【図９】
2004055229.tif 000011
【図１０】
2004055229.tif 000012
【図１１】
2004055229.tif 000013
【図１２】
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