(57)【要約】【課題】金属層のみに放熱を頼ることなく放熱可能であり、ＬＥＤの出力を大きくしても小型化可能なこと。【解決手段】金属電極１２，１３が合成樹脂からなるハウジングベース１０にインサート成形されていることで、ＬＥＤランプ１からの熱エネルギをＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２及びカソード側リードフレーム３を介して、各々接続されている金属電極１２，１３に、更に、金属電極１２，１３から合成樹脂からなるハウジングベース１０に効率的に熱エネルギが伝わり、効率のよい放熱が行なわれる。特に、熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂からなるハウジングベース１０は、ＬＥＤランプ１が発生する熱エネルギ程度には、十分な放熱効果を期待することができる。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード側リードフレームとカソード側リードフレームとを有する発光ダイオードランプと、
前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームと接続されるアノード側金属電極と前記発光ダイオードランプのカソード側リードフレームと接続されるカソード側金属電極をインサート成形した熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁性の合成樹脂からなるハウジングとを具備し、
前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極の面積を広く、同じく前記カソード側金属電極の面積を狭く形成されると共に、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームが接続できるように前記金属電極の両面の少なくとも一部が前記合成樹脂に覆われることなく表裏２面側に露出しており、前記合成樹脂を介して近接配置されたことを特徴とする発光ダイオードランプ装置。
【請求項２】
前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極の最近接距離が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の発光ダイオードランプ装置。
【請求項３】
前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極には、各々リードフレーム線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の発光ダイオードランプ装置。
【請求項４】
前記ハウジングの、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極は、アノード側とカソード側との面積比率を７：３乃至９：１の範囲内としたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の発光ダイオードランプ装置。
【請求項５】
前記ハウジングの周囲には、放熱フィンを形成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の発光ダイオードランプ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオード（以下、単に、『ＬＥＤ』と記す）が発熱する熱エネルギを効率よく放熱するＬＥＤランプ装置に関するもので、特に、放熱特性を良くして大電流を流すＬＥＤランプとして使用できる放熱構造のＬＥＤランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００１−３４５４８５号公報
一般に、ＬＥＤを高輝度に光らせるには電流を増加させれば可能であるが、電流の増加によって発光素子自身が温度上昇し、封止樹脂の残留応力によるワイヤの断線や発光効率の低下が起こる。そのため、通電電流量を増やし過ぎないようにしたり、放熱機構を設けて発光素子の温度上昇の対策をしていた。放熱機構の例として、ＬＥＤランプの場合には、熱がこもらないように放熱性のよいアルミ基板にリードフレームを介して実装することで熱抵抗を下げ、電流増による温度上昇を抑制していた。
【０００３】
また、上記特許文献１に記載の技術においては、絶縁基材の表面と裏面にそれぞれ形成された一対の金属層よりなるいわゆるプリント基板と、前記表面の前記金属層上に配列された複数のＬＥＤと、前記複数のＬＥＤのうちいずれかのＬＥＤが配置された位置で前記一対の金属層同士を接続する金属接続部とを備え、複数のＬＥＤからの発熱を絶縁基材の表面に形成された金属層から大気中に放熱させ、同時に、金属接続部を介して絶縁基材の裏面に形成された金属層に伝達し、そこから大気中に放熱する。また、放熱面積を増大させ、放熱効率を向上させるものである。
【０００４】
ＬＥＤはアノード側リードフレームの先に配設されているため、ＬＥＤの発熱量の大部分はアノード側リードフレームからアルミ基板に伝わる。したがって、アノード側の放熱性を高めないとＬＥＤの温度が上昇してしまう。そのため、アノード側に接続されるアルミ基板の面積は放熱のために大きくする必要がある。一方、カソード側は、アノードでのＬＥＤの発熱がＬＥＤの金線ワイヤや封止樹脂を介して伝わるものであるから全体の熱量は少ない。したがって、カソード側リードフレームからアルミ基板へ伝わる熱量も少ないため、カソード側のアルミ基板の面積はあまり大きくする必要性はなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＥＤから発生する熱をアノード側のアルミ基板で十分に放熱するには、ＬＥＤの発熱量に応じてアノード側のアルミ基板の面積を大きくとる必要があり、ＬＥＤを用いた高出力のＬＥＤランプを構成する場合の小型化の障害となっていた。また、ＬＥＤからの距離が大きくなればなるほど放熱効率は下がるため、より大きなアルミ基板が必要であった。更に、アノードとカソードのアルミ基板面積のバランスが極端に悪くなるため、設計上の制約が多くＬＥＤランプの配置に支障をきたしていた。また、上記特許文献１に記載の技術においては、表面の金属層上に配列された複数のＬＥＤは、当該複数のＬＥＤからの発熱を絶縁基材の表面にプリント形成された金属層から大気中に放熱させ、かつ、金属接続部を介して絶縁基材の裏面に形成された金属層に伝達するものであり、放熱を絶縁基材の表面にプリント形成された金属層に依存しているから、複数のＬＥＤの発熱量に応じて絶縁基材の表面にプリント形成された金属層の面積を単純に拡大する必要があり、それが、複数のＬＥＤを用いて高出力のＬＥＤランプを構成する場合の小型化の障害となっていた。
【０００６】
そこで、本発明は、金属層のみに放熱を頼ることなく放熱可能であり、ＬＥＤランプの出力を大きくしても小型化可能なＬＥＤランプ装置の提供を課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係るＬＥＤランプ装置は、アノード側リードフレームとカソード側リードフレームとを有する発光ダイオードランプと、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームと接続されるアノード側金属電極と前記発光ダイオードランプのカソード側リードフレームと接続されるカソード側金属電極をインサート成形した熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁性の合成樹脂からなるハウジングとを具備し、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極の面積を広く、同じく前記カソード側金属電極の面積を狭く形成されると共に、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームが接続できるように前記金属電極の両面の少なくとも一部が前記合成樹脂に覆われることなく表裏２面側に露出しており、前記合成樹脂を介して近接配置されたものである。
【０００８】
金属電極がインサート成形されていることで、ＬＥＤランプからの熱エネルギを前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレーム及びカソード側リードフレームを介して、各々接続されているアノード側金属電極及びカソード側金属電極に、更に、当該金属電極をインサート成形している合成樹脂で構成されるハウジングへ効率的な伝熱が行われる。特に、熱伝導率の高い合成樹脂を用いることにより、アノード側リードフレーム上のＬＥＤで発生した熱を、合成樹脂を介してアノード側金属電極からカソード側金属電極に効率的に伝熱させることができる。
【０００９】
また、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極の面積を広く、同じく前記ハウジングにインサート成形された前記カソード側金属電極の面積を狭くし、かつ、前記アノード側金属電極とカソード側金属電極は前記合成樹脂を介して近接配置してインサート成形されているから、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ効率よく伝熱させることができる。
【００１０】
したがって、アノード側金属電極だけでなくカソード側金属電極でも放熱を行うことができるため、ＬＥＤ付近の金属電極で放熱が可能になり、アノード側金属電極を小型化することができる。
【００１１】
そして、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極は、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームが接続できるように前記金属電極の両面の少なくとも一部が前記合成樹脂に覆われずに露出させたものであるから、ハウジングにインサート成形された状態の金属電極でも溶接やカシメなど、ＬＥＤのリードフレームと電極との接合が可能となる。
【００１２】
ここで、ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームとは、熱伝導の良好なものが望ましく、通常、丸銅線または角銅線で比較的断面積が大きなもので、伝熱抵抗の小さい状態にして使用される。
【００１３】
また、合成樹脂からなるハウジングにインサート成形された金属電極は、厚みが厚いほど好ましいが、前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレーム及びカソード側リードフレームが機械的及び電気的に接合できる厚みであればよい。
【００１４】
請求項２にかかるＬＥＤランプ装置は、前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極の近接配置における最近接距離が０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに形成されているから、アノード側金属電極とカソード側金属電極の短絡を防ぐ絶縁機能を有し、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ効率よく伝熱させることができる。
【００１５】
請求項３にかかるＬＥＤランプ装置は、前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極には、各々リード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子が形成されているから、他との電気的接続が容易であり、必要に応じて機械的接続とすることもできるから、ＬＥＤランプのソケットとして使用できる。
【００１６】
請求項４にかかるＬＥＤランプ装置は、前記ハウジングの前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極は、アノード側とカソード側との面積比率を７：３乃至９：１の範囲内とし、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ、伝熱性の高い合成樹脂を介して積極的に伝熱させて両電極で放熱するようにしたので、アノード側金属電極の大きさを小さくすることができ、ＬＥＤランプ装置を小型化できる。
【００１７】
請求項５にかかるＬＥＤランプ装置は、前記ハウジングの周囲には、放熱フィンを形成したものであるから、冷却能力をあげることができる。特に、放熱フィンを設けることにより、前記ハウジングから熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図中の上記実施の形態で同一符号または同一記号は、同一または相当する構成部分を示すものであるので、重複する説明を省略する。
【００１９】
実施の形態１
図１は一般的なＬＥＤランプの説明図である。図２は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置の全体の構成部品の展開図である。図３（ａ）は図２の平面図、図３（ｂ）は図２の正面図、図３（ｃ）は図２の右側面図である。図４は図３（ａ）の切断線Ａ−Ａによる断面図である。また、図５は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置の全体の組付け構成図である。図６（ａ）は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｘ−ＸによるＸ−Ｘ断面図である。
【００２０】
図１において、ＬＥＤランプ１は、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａにＬＥＤチップ１ａのアノードを銀ペースト等で接合し、また、カソード側リードフレーム３の上端はＬＥＤチップ１ａのカソードとの間を金線３ａで接続している。そして、それらアノード側リードフレーム２及びカソード側リードフレーム３の端部は、透明なエポキシ樹脂からなるパッケージ４で封止されている。本発明を実施するＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とは、熱伝導の良好な材料が望ましく、通常、丸銅線または角銅線で比較的断面積が大きく、伝熱抵抗の小さい状態で構成されている。
【００２１】
図１乃至図６に示すように、合成樹脂製のハウジングベース１０は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２を接続する金属電極１２、ＬＥＤランプ１のカソード側リードフレーム３を接続する金属電極１３は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａに対応するアノード側金属電極１２の面積を広く、カソード側リードフレーム３を接続するカソード側金属電極１３の面積を狭く形成している。このハウジングベース１０の合成樹脂は、絶縁物であり、熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率のよい材質からなる。
【００２２】
なお、このハウジングベース１０とハウジングカバー２０とは、本実施の形態のハウジングを構成し、アノード側金属電極１２及びカソード側金属電極１３をインサート成形により一体化したものである。
【００２３】
アノード側リードフレーム２を接続する金属電極１２は、図６に示すように、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１２ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１２ａが形成されている。他方の端部は上面略中央部にカソード側リードフレーム３との接触を防止する切欠き１２ｃが形成されている。
【００２４】
また、カソード側リードフレーム３を接続する金属電極１３は、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１３ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１３ａが形成されている。
【００２５】
金属電極１２の内面と金属電極１３の外面とは、両者の間隔が０．３〜１ｍｍ程度になるように、対向面を形成するように２重に合わせている。この対向面は大きい方が熱伝導が良好となり、ハウジングベース１０の合成樹脂に均一に伝熱され、仮に、金属電極１２と金属電極１３との間に温度差が生じたときでも、温度差が解消するように作用する。具体的には、ハウジングベース１０が熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質からなる合成樹脂製とすることで、両者間に温度勾配が存在すると熱伝導によって均一化されるものである。インサート成形した金属電極１２と金属電極１３の端部の間隙が、０．３〜１ｍｍ程度とは、例えば、金属電極１２と金属電極１３の端部が所定の距離隔てて重なり合う構造としているから、金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が大きくなるが、伝熱特性を良くすることができる。
【００２６】
この金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が大きいことは、ＬＥＤランプ１のアノードとカソード間の静電容量が大きいことになり、ディスプレーに使用したときには、応答性の遅れにより動画出力では残像が生じることになる。また、点灯表示回路では、定電流回路のリアクトル成分により比較的低い周波数で共振し、スイッチング操作に伴いＬＥＤランプ１に予測できない電圧を印加する可能性がでてくる。したがって、金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が小さいことが望ましい。
【００２７】
ここで、図７及び図８を用いて金属電極１２と金属電極１３の構造の変化について説明する。
【００２８】
図７（ａ）は本発明の実施の形態２のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｙ−ＹによるＹ−Ｙ断面図で、図８（ａ）は本発明の実施の形態３のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｙ−ＹによるＹ−Ｙ断面図である。また、図９は本発明の実施の形態３のＬＥＤランプ装置で、図３（ａ）の切断線Ａ−Ａによる断面図に相当する断面図である。
【００２９】
図７において、アノード側リードフレーム２を接続する金属電極１２は、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１２ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１２ａが形成されている。他方の端部は上面略中央部にカソード側リードフレーム３との接触を防止する切欠き１２ｃ及び切欠き１２ｃを除く端部には、接続端子１２ａの長さの１／２程度の折曲片１２ｄ（１２ｄ１および１２ｄ２）が形成されている。
【００３０】
また、カソード側リードフレーム３を接続する金属電極１３は、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１３ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１３ａが形成されている。金属電極１２の他方の端部には、接続端子１２ａの長さの１／２程度の折曲片１２ｄ（１２ｄ１および１２ｄ２）に対応して、折曲片１３ｄが形成されている。
【００３１】
金属電極１２の折曲片１２ｄ（１２ｄ１および１２ｄ２）と金属電極１３の折曲片１３ｄの対向面は、両者の間隔が０．３〜１ｍｍ程度になるように形成されている。この対向面は大きい方が熱伝導が良好となり、ハウジングベース１０の合成樹脂に均一に伝熱され、仮に、金属電極１２と金属電極１３との間に温度差が生じたときでも、温度差が解消するように作用する。インサート成形した金属電極１２と金属電極１３の端部の間隙が、０．３〜１ｍｍ程度とは、例えば、金属電極１２と金属電極１３の端部が所定の距離隔てて対向する構造としているから、金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が大きくなるが、伝熱特性を良くすることができる。
【００３２】
また、図８及び図９に示すように、アノード側リードフレーム２を接続する金属電極１２は、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１２ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１２ａが形成されている。他方の端部は上面略中央部にカソード側リードフレーム３との接触を防止する切欠き１２ｃのみが形成されている。
【００３３】
また、カソード側リードフレーム３を接続する金属電極１３は、全体略コ字状で、一方の端部には略Ｖ字状のスリット１３ｂを設けたリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１３ａのみが形成されている。
【００３４】
金属電極１３の端部は金属電極１２の端辺との間隙が、０．３〜１ｍｍ程度、通常、静電気、樹脂の流動性等を考慮して０．３ｍｍ以上に形成されている。この間隙は、仮に金属電極１２と金属電極１３との間に温度差が生じたときでも、温度差が解消するようにした間隔であり、具体的には、ハウジングベース１０が熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材質からなる合成樹脂製とすることで、両者間に温度勾配が存在すると熱伝導によって均一化されるものである。インサート成形した金属電極１２と金属電極１３の端部の間隙が、０．３〜１ｍｍ程度とは、例えば、金属電極１２と金属電極１３の端部が所定の距離隔てて重なり合う構造とした場合でも適用でき、このとき、静電容量が大きくさせることなく、伝熱特性を良くすることができる。この金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が小さいことは、ディスプレーに使用したとき、応答性がよくなり、動画出力でも残像が残ることがない。点灯表示回路として使用しても、定電流回路のリアクトル成分により比較的低い周波数で共振したり、スイッチング操作に伴いＬＥＤランプ１に予測できない電圧を印加するような事体が生じない。したがって、本実施の形態では、金属電極１２と金属電極１３との相互間の静電容量が小さいから、残像が無視できるディスプレーとして使用でき、かつ、放熱性を良好とすることができる。
【００３５】
勿論、上記実施の形態１乃至３からすれば、図６の実施の形態１では、金属電極１２と金属電極１３の対向面積を最大にとることができ、そして、図７の実施の形態２、図８の実施の形態３の順になる。しかし、インサート成形した金属電極１２と金属電極１３の端部の間隙が、０．３〜１ｍｍ程度にすれば、図８の実施の形態３の形態でも十分に対応でき、かつ、両者間の静電容量も小さく設定できる効果がある。
【００３６】
上記実施の形態１乃至３において、インサート成形した金属電極１２と金属電極１３のハウジングベース１０の反対面側は、少なくとも、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とが接続される部分は、露出面となるように露出孔１０ａ及び１０ｂが形成されている。即ち、金属電極１２と金属電極１３に各々アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とを接続するとき、金属電極１２と金属電極１３の表裏方向に通電することができるようにし、溶着の際に電気抵抗が少ない経路を形成している。この金属電極１２と金属電極１３の表裏方向に通電することができるように電極の一部を露出し、金属電極１２と金属電極１３の厚みを薄くすることができる。
【００３７】
更に、本実施の形態１のＬＥＤランプ装置のハウジングベース１０は、金属電極１２，１３をインサートして外表面積を大きくしたハウジングカバー２０を設けている。このハウジングカバー２０は、ハウジングベース１０と一体に成形される構造になっている。
【００３８】
ハウジングカバー２０の外側には、ＬＥＤランプ１の周囲を保持すると共に、正確に位置決めする立ち上がりガイドを含むランプガイド孔２１と、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２と金属電極１２との接続部、カソード側リードフレーム３と金属電極１３との接続部が確認できる確認孔２２，２３が形成されている。下部開口端には、リード線挿通孔２４ａ，２５ａ及びリード線挿通孔２４ｂ，２５ｂが形成されている。また、ケーシングカバー３０との係合を行なう係合突起２６，２７を有している。なお、係合突起２８は図示しない相手部材との係合用である。
【００３９】
このハウジングカバー２０の内側にハウジングベース１０を一体成形すると、図４の断面図に示すように、両者が金属電極１２と金属電極１３を挟持した構造となる。
【００４０】
ケーシングカバー３０には、ＬＥＤランプ１を取付けたハウジングベース１０の外側を保持すると共に、ハウジングベース１０にインサート成形された金属電極１２，１３の端部を固定する長辺に平行する電極固定溝３１及び略Ｖ字状のスリット１２ｂを設けた接続端子１２ａ、Ｖ字状のスリット１３ｂを設けた接続端子１３ａの下端部を固定する短辺に平行する端子溝３２が形成されている。また、ケーシングカバー３０の両側の短辺には、図示しないリード線が挿通されるリード線挿通孔３４ａ，３５ａ及びリード線挿通孔３４ｂ，３５ｂが形成されている。リード線挿通孔３４ａとリード線挿通孔３４ｂとの間にはリード線案内溝３４が、リード線挿通孔３５ａとリード線挿通孔３５ｂとの間にはリード線案内溝３５がそれぞれ形成されており、リード線挿通孔３４ａからリード線挿通孔３４ｂ、リード線挿通孔３５ａからリード線挿通孔３５ｂを挿通するリード線であっても、切断することなく取付け自在となっており、しかも、ハウジングカバー２０との間で挟持することにより、リード線を堅固に固定することができる。
【００４１】
また、ケーシングカバー３０の両側の長辺には、ハウジングカバー２０の係合突起２６，２７と係合する係合凹部３６，３７が形成されている。係合突起２６，２７と係合凹部３６，３７が互いに係合することによって、両者は一体に接合される。
【００４２】
ケーシングカバー３０の反対面には、複数の溝によって凹凸形状とした放熱フィン３８が形成されている。この放熱フィン３８はハウジングベース１０の金属電極１２，１３を覆う外表面積を大きくしたハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０からなるケーシングカバーを有するものであるから、冷却面積をより広くすることができ、それだけ冷却能力を増すことができ、また、絶縁性を維持でき、隣接した組み付けが容易である。特に、ケーシングカバーの外表面積を大きくしたことにより、ハウジングベース１０から効率よく熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【００４３】
また、金属電極１２の端部の略Ｖ字状のスリット１２ｂを設けた接続端子１２ａと、金属電極１３の端部の略Ｖ字状のスリット１３ｂを設けた接続端子１３ａは、ハウジングベース１０の中心を点対称とする位置に設けるのが望ましい。この構成によって、金属電極１２の端部の略Ｖ字状のスリット１２ｂと、金属電極１３の端部の略Ｖ字状のスリット１３ｂで挟持するリード線の端部の長さが長くても、或いは連続していても、相互間で短絡を起こす可能性がなくなる。また、機械的に線状マトリックス配線されているリード線に装着することにより、配線及び取付けを簡単化することができる。
【００４４】
このように、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３には、各々図示しないリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１２ａ，１３ａが形成されているから、他との電気的接続及び／または機械的接続が容易であり、必要に応じて機械的・電気的接続とすることもできるから、ＬＥＤランプ１のソケットとして使用できる。
【００４５】
そして、金属電極１２と金属電極１３は、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａに対応する金属電極１２の面積を広く、カソード側リードフレーム３を接続する金属電極１３の面積を狭く形成しているが、発明者らの実験によれば、ハウジングベース１０のＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３は、アノード側とカソード側との面積比率を７：３乃至９：１の範囲内とすると、ＬＥＤランプ１の放熱能力を各金属電極の受熱能力に対応させ、かつ、通常の金属電極の厚みの範囲でアノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａに対応する方の面積を広くし、他方の面積を狭く形成する技術的意義が生ずる。勿論、これは発光出力及び発光効率、通電電流によっても変化し、金属電極１２，１３の厚みによっても変化する。
【００４６】
しかし、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３の熱エネルギの伝わり状態、実施物の設計条件、実施物の発熱量を考慮すると、合成樹脂からなるハウジングベース１０にインサート成形される金属電極１２，１３は、厚みが厚いほど好ましいが、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２及びカソード側リードフレーム３が機械的及び電気的に接合できる厚みであればよい。してみると、金属電極１２，１３のアノード側とカソード側との面積比率は、７：３乃至９：１の範囲内にするのが好適である。この７：３乃至９：１の範囲内としたときでも、カソード側リードフレーム３側の金属電極１３は、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａ上に実装されるＬＥＤランプ１からの発熱がボンディングワイヤ３ａ経由でカソード側リードフレーム３側へ伝わってくる熱や、アノード側リードフレーム２側の金属電極１２からハウジングベース１０の合成樹脂を介して伝わってくる熱量を上回る受熱能力を有する。これにより、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａ上に実装されるＬＥＤランプ１から発生する熱がカソード側リードフレーム３側の金属電極１３にも伝わりやすくなり、ＬＥＤランプ１の放熱が促進される。
【００４７】
このとき、金属電極１２から金属電極１３の表面積を大きくすべく、板材を彎曲させたり、複数折りしたり、板状片を接合してもよい。いずれにせよ、ハウジングベース１０の合成樹脂にインサートされた状態で、金属電極１２，１３のアノード側とカソード側との面積比率を、７：３乃至９：１の範囲内に設定できればよい。
【００４８】
このように、本実施の形態１のハウジングベース１０は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３は、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａに対応する方の金属電極１２の面積を広く、他方の金属電極１３は面積を狭く形成されているから、ＬＥＤチップ１ａの放熱能力を金属電極１２，１３の受熱能力及びその放熱能力に対応させることができ、無駄な放熱面積を確保する必要がなくなるから、全体の形状を小型化できる。
【００４９】
ところで、本実施の形態１のハウジングベース１０の周囲には、図示しない放熱フィンを形成することができ、それによって冷却能力をあげることができる。特に、放熱フィンを設けることにより、前記ハウジングベース１０から熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【００５０】
ところで、上記実施の形態１乃至３では、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続した金属電極１２，１３を有するハウジングベース１０をハウジングカバー２０に収納し、更に、ハウジングベース１０の下部をケーシングカバー３０で覆うものであるが、本発明を実施する場合には、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続した金属電極１２，１３を有するハウジングベース１０をハウジングカバー２０のみで覆うものとすることができる。このとき、上記実施の形態１１乃至３の金属電極１２，１３の下部の突出を少なくすることにより、露出部分をなくすことができる。また、本発明を実施する場合には、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続した金属電極１２，１３をハウジングベース１０に埋設されるようにインサート成形し、ハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０を省略することができる。このとき、上記実施の形態１の金属電極１２，１３の下部の突出を少なくすることにより、露出部分をなくすことができる。
【００５１】
図１０は本発明の実施の形態４のＬＥＤランプ装置の全体の構成図である。なお、図中の上記実施の形態１乃至３と同一符号または同一記号は同一または相当する構成部分を示すものである。
【００５２】
図１０において、ハウジング４０は、その周囲に放熱フィン４１を全周に形成したものであり、両金属電極１２，１３のＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する部分を除いて、合成樹脂に埋設させたインサート成形したものである。ハウジング４０にインサート成形した金属電極１２と金属電極１３の面側（上側）は、少なくとも、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とが接続される部分は、露出面となるように露出孔４２が形成されている。この露出孔４２は１個または実施の形態１のように２個とすることができる。
【００５３】
なお、図示していないが、ハウジング４０にインサート成形した金属電極１２と金属電極１３の反対面側（下側）は、少なくとも、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とが接続される部分は、露出面となるように露出孔が形成されている。
【００５４】
上記実施の形態では、ハウジングベース１０，４０が略直方体の事例で説明したが、本発明を実施する場合には、略円柱形、略三角形、略多角形の形態とすることができる。
【００５５】
このように、上記実施の形態１，２のＬＥＤランプ装置は、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とを有するＬＥＤランプ１と、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３をインサート成形した絶縁物であり、熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂からなるハウジングベース１０とを具備するものである。
【００５６】
金属電極１２，１３が合成樹脂からなるハウジングベース１０にインサート成形されていることで、ＬＥＤランプ１からの熱エネルギをＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２及びカソード側リードフレーム３を介して、各々接続されている金属電極１２，１３に、更に、金属電極１２，１３から合成樹脂からなるハウジングベース１０に効率的に熱エネルギが伝わり、効率のよい放熱が行なわれる。特に、熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂からなるハウジングベース１０は、ＬＥＤランプ１が発生する熱エネルギ程度には、十分な放熱効果を期待することができる。この熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の合成樹脂とは、熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上か、以下かで極端に変化するものではないが、発明者等の実験によれば、ＬＥＤランプ１の発熱状態から実験的に導いたものである。当然のことながら、熱伝導率０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上、更には、熱伝導率０．９Ｗ／ｍ・Ｋ以上と熱伝導率の値が大きくなった合成樹脂では、より効果が顕著であった。
【００５７】
ここで、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３とは、熱伝導の良好なもので製造するのが望ましく、通常、丸銅線または角銅線で比較的断面積が大きなもので、伝熱抵抗の小さい材料及び構造が使用される。
【００５８】
また、合成樹脂からなるハウジングベース１０にインサート成形された金属電極１２，１３は、厚みが厚いほど熱伝導が良好になって好ましいが、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２及びカソード側リードフレーム３が機械的及び電気的に接合できる厚みであればよい。
【００５９】
本実施の形態１乃至４のＬＥＤランプ装置は、ハウジングベース１０のＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３は、アノード側リードフレーム２の上端のカップ２ａに対応する方の面積を広く、他方の面積を狭く形成されているから、放熱能力を受熱能力及び熱伝導に対応させることができ、無駄な放熱面積を確保する必要がなくなるから、全体の形状を小型化できる。
【００６０】
本実施の形態１乃至４のＬＥＤランプ装置は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３の反対面側も、ハウジングベース１０から露出した露出状態としたものであるから、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３等のリードフレームの溶接の際に効率のよい金属電極１２，１３の厚み方向の電流路が形成され、金属電極１２，１３の厚みを薄くして溶着することができる。本発明を実施する場合の構成としては、ハウジングにインサート成形されたアノード側金属電極１２とカソード側金属電極１３は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３が接続できるように金属電極の両面の少なくとも一部が合成樹脂に覆われずに露出しておればよい。
【００６１】
本実施の形態１乃至４のＬＥＤランプ装置は、ＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３には、各々図示しないリード線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子１２ａ，１３ａが形成されているから、他の電気回路構成部品との電気的接続が容易であり、必要に応じて棒状または板状の電極に機械的接続と同時に電気的接続することもできるから、ＬＥＤランプ１のソケットとして使用できる。
【００６２】
本実施の形態１乃至４のＬＥＤランプ装置は、ハウジングベース１０のＬＥＤランプ１のアノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３を各々接続する金属電極１２，１３は、アノード側とカソード側との面積比率を７：３乃至９：１の範囲内とすると、ＬＥＤランプ１の放熱能力を各金属電極の受熱能力に対応させ、かつ、通常の金属電極１２，１３の厚みの範囲でリードフレーム上端のカップ２ａに対応する方の面積を広くし、他方の面積を狭く形成することができる。特に、発生熱量の大きいアノード側リードフレーム２側の金属電極１２が、伝熱性の高い樹脂を介してカソード基板と近接させてカソード側リードフレーム３側の金属電極１３に伝熱させることで、カソード側でも放熱を行うことができる。また、従来、ボンディングワイヤ３ａを介してＬＥＤ１ａのアノードとカソードの温度差を小さくしていた伝熱経路が金属電極１２，１３間で行うことができるようになったため、ワイヤ接点での信頼性を増すことができる。更に、カソード側リードフレーム３側の金属電極１３でも放熱を行うことができるようになったため、ＬＥＤランプ装置における放熱能力を落とすことなくアノード側リードフレーム２側の金属電極１２の面積を縮小でき、小型化が可能となる。
【００６３】
本実施の形態１乃至３のＬＥＤランプ装置は、ハウジングベース１０の周囲に放熱フィンを形成したものでないが、本発明を実施する場合には、本実施の形態４のＬＥＤランプ装置のように、ハウジング４０の周囲に放熱フィン４１を形成し、その冷却能力をあげることができる。特に、放熱フィン４１を設けることにより、ハウジング４０から熱が早く放出され、アノード側リードフレーム２とカソード側リードフレーム３からの伝熱が促進される。
【００６４】
本実施の形態１乃至３のＬＥＤランプ装置のハウジングベース１０は、金属電極１２，１３を覆う外表面積を大きくしたハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０からなるケーシングカバーを具備するものであるから、冷却面積をより広くすることができ、それだけ冷却能力を増すことができ、また、絶縁性を維持でき、隣接した組み付けが容易である。特に、ハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０からなるケーシングカバーの外表面積を大きくしたことにより、ハウジングベース１０から熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【００６５】
本実施の形態１乃至３のＬＥＤランプ装置のハウジングベース１０は、外表面積を大きくする金属電極１２，１３を覆うハウジングカバー２０及びハウジングカバー２０と一体に固着されるケーシングカバー３０を具備するものであるから、金属電極１２，１３がハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０で覆われるから、冷却面積をより広くすることができ、それだけ冷却能力を増すことができ、また、絶縁性を維持でき、隣接した組み付けが容易である。特に、ハウジングカバー２０及びケーシングカバー３０の外表面積を大きくしたことにより、ハウジングベース１０から熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【００６６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１のＬＥＤランプ装置は、アノード側リードフレームとカソード側リードフレームとを有するＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極をインサート成形した熱伝導率０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上の絶縁性の合成樹脂からなるハウジングとを具備し、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極の面積を広く、同じく前記カソード側金属電極の面積を狭く形成されると共に、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームが接続できるように前記金属電極の両面の少なくとも一部が前記合成樹脂に覆われることなく表裏２面側に露出しており、前記合成樹脂を介して近接配置されたものである。
【００６７】
したがって、金属電極がインサート成形されていることで、ＬＥＤランプからの熱エネルギが前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレーム及びカソード側リードフレームを介して、各々接続されているアノード側金属電極及びカソード側金属電極に、更に、当該金属電極をインサート成形している合成樹脂で構成されるハウジングへ効率的な伝熱が行われる。特に、熱伝導率の高い合成樹脂を用いることにより、アノード側リードフレーム上のＬＥＤで発生した熱を、合成樹脂を介してアノード側金属電極からカソード側金属電極に効率的に伝熱させることができる。また、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極の面積を広く、同じく前記ハウジングにインサート成形された前記カソード側金属電極の面積を狭くし、かつ、前記アノード側金属電極とカソード側金属電極は前記合成樹脂を介して近接配置してインサート成形されているから、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ効率よく伝熱させることができる。そして、前記ハウジングにインサート成形された前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極は、前記発光ダイオードランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームが接続できるように前記金属電極の両面の少なくとも一部が前記合成樹脂に覆われずに露出させたものであるから、ハウジングにインサート成形された状態の金属電極でも溶接やカシメなど、ＬＥＤのリードフレームと電極との接合が可能となる。
【００６８】
したがって、アノード側金属電極だけでなくカソード側金属電極でも放熱を行うことができるため、ＬＥＤ付近の金属電極で放熱が可能になり、アノード側金属電極を小型化することができる。
【００６９】
請求項２にかかるＬＥＤランプ装置は、請求項１の前記アノード側金属電極と前記カソード側金属電極の近接配置における最近接距離が、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍに形成されているから、請求項２の効果に加えて、アノード側金属電極とカソード側金属電極の短絡を防ぐ絶縁機能を有し、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ効率よく伝熱させることができる。
【００７０】
請求項３のＬＥＤランプ装置は、前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極に、各々リードフレーム線を挟持して、電気的及び機械的に接続する接続端子が形成されているから、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、他との電気的接続が容易であり、必要に応じて機械的接続とすることもできるから、ＬＥＤランプのソケットとして使用できる。
【００７１】
請求項４のＬＥＤランプ装置は、前記ハウジングの前記ＬＥＤランプのアノード側リードフレームとカソード側リードフレームを各々接続する金属電極は、アノード側とカソード側との面積比率を７：３乃至９：１の範囲内とし、アノード側金属電極の熱をカソード側金属電極へ、伝熱性の高い合成樹脂を介して積極的に伝熱させて両電極で放熱するようにしたので、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、アノード側金属電極の大きさを小さくすることができ、ＬＥＤランプ装置を小型化できる。
【００７２】
請求項５のＬＥＤランプ装置の前記ハウジングの周囲には、放熱フィンを形成したものであるから、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の効果に加えて、放熱フィンを設けることにより、前記ハウジングから熱が早く放出され、伝熱が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は一般的なＬＥＤランプの説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置の全体の構成部品の展開図である。
【図３】図３（ａ）は図２の平面図、図３（ｂ）は図２の正面図、図３（ｃ）は図２の右側面図である。
【図４】図４は図３（ａ）の切断線Ａ−Ａによる断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置の全体の組付け構成図である。
【図６】図６（ａ）は本発明の実施の形態１のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｘ−ＸによるＸ−Ｘ断面図である。
【図７】図７（ａ）は本発明の実施の形態２のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｙ−ＹによるＹ−Ｙ断面図である。
【図８】図８（ａ）は本発明の実施の形態３のＬＥＤランプ装置にインサートした金属電極のみの斜視図、（ｂ）はその切断線Ｚ−ＺによるＺ−Ｚ断面図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態３のＬＥＤランプ装置で、図３（ａ）の切断線Ａ−Ａによる断面図に相当する断面図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態４のＬＥＤランプ装置の全体の構成図である。
【符号の説明】
１      ＬＥＤランプ
２      アノード側リードフレーム
２ａ      カップ
３      カソード側リードフレーム
３ａ      ボンディングワイヤ
１０      ハウジングベース
１２，１３      金属電極
１２ａ，１３ａ      接続端子
２０      ハウジングカバー
３０      ケーシングカバー
４０      ハウジング
【図１】
2004247658.tif 000003
【図２】
2004247658.tif 000004
【図３】
2004247658.tif 000005
【図４】
2004247658.tif 000006
【図５】
2004247658.tif 000007
【図６】
2004247658.tif 000008
【図７】
2004247658.tif 000009
【図８】
2004247658.tif 000010
【図９】
2004247658.tif 000011
【図１０】
2004247658.tif 000012