(57)【要約】【課題】ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することのできるＬＥＤランプを提供すること。【解決手段】ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子１が実装される実装基板７を支持する支持部材２と、実装基板７を収納するバルブ８とを有して構成されている。支持部材２は、たとえばアルミ等の材料で略円筒形状に形成されてなるもので、その基端部２ａが、口金３に接続されている。口金３は、一般の電球の口金に用いられるもので、鉄等の材料により、ネジ溝が形成されてなるものである。支持部材２の電源部４近傍には、支持部材２の先端部２ｂから流入した空気が流出する複数の放熱孔２ｃが設けられている。バルブ８は、実装基板７を収納するもので、樹脂材料によりで略球形に形成され、バルブ壁に対向する一対の孔８ａを有し、一対の孔８ａには、支持部材２が貫通している。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、バルブ壁に対向する一対の孔を設け、一対の孔にＬＥＤ素子の熱を放熱させる放熱機能を有する支持部材を貫通させて設けたことを特徴とするＬＥＤランプ。
【請求項２】
前記ＬＥＤ素子は、支持部材の軸周りに複数実装されるものであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
【請求項３】
前記支持部材を筒形状にし、支持部材内に空気の流れを発生させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤランプ。
【請求項４】
前記支持部材はヒートパイプからなり、ヒートパイプで伝熱させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＬＥＤランプ。
【請求項５】
前記支持部材は、バルブから突出した部分に放熱フィンを有するものであることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のＬＥＤランプ。
【請求項６】
周囲に照明用の反射板を備え、前記支持部材と反射板を熱的に接続したことを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のＬＥＤランプ。
【請求項７】
複数のＬＥＤ素子と、複数のＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、ヒートパイプを実装基板に沿わすとともに、ヒートパイプをバルブから突出させることにより、ＬＥＤ素子が発生する熱をヒートパイプを介して伝熱させ、外部に放熱させるようにしたことを特徴とするＬＥＤランプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤランプに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、特開２００１−２４３８０９号公報に示されるものがある。このものは、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素子とを備えたものである。この構成により、ＬＥＤ素子に発生した熱は、略球体内での対流などにより放熱されるほか、金属基板から高熱伝導部材を介してラッパ状金属放熱部に流れ、ラッパ状金属放熱部から外部の空気に放熱される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４３８０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来例によれば、簡単な冷却構造により、ＬＥＤ素子の発熱を抑制して発光効率を高くすることができる。
【０００５】
しかしながら、ＬＥＤ素子を高密度実装する場合などにおいては、ＬＥＤ素子の寿命の確保及び発光効率の向上の点から、さらに放熱効果を高めＬＥＤ素子の温度を抑制することが望ましい。
【０００６】
本発明は、かかる事由に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、ＬＥＤ素子の温度上昇を抑制することのできるＬＥＤランプを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、バルブ壁に対向する一対の孔を設け、一対の孔にＬＥＤ素子の熱を放熱させる放熱機能を有する支持部材を貫通させて設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記ＬＥＤ素子は、支持部材の軸周りに複数実装されるものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記支持部材を筒形状にし、支持部材内に空気の流れを発生させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記支持部材はヒートパイプからなり、ヒートパイプで伝熱させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４記載の発明において、前記支持部材は、バルブから突出した部分に放熱フィンを有するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５記載の発明において、周囲に照明用の反射板を備え、前記支持部材と反射板を熱的に接続したことを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明は、複数のＬＥＤ素子と、複数のＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、ヒートパイプを実装基板に沿わすとともに、ヒートパイプをバルブから突出させることにより、ＬＥＤ素子が発生する熱をヒートパイプを介して伝熱させ、外部に放熱させるようにしたことを特徴とする
【００１４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図１（ａ）は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の斜視図である。図１（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の断面図である。
【００１５】
本実施形態のＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ素子１と、ＬＥＤ素子１が実装される実装基板７を支持する支持部材２と、実装基板７を収納するバルブ８とを有して構成されている。
【００１６】
ＬＥＤ素子１は、チップ型のもので、例えば青色ＬＥＤと蛍光体用いた白色ＬＥＤである。支持部材２は、たとえばアルミ等の材料で略円筒形状に形成されてなるもので、その基端部２ａが、口金３に接続されている。口金３は、一般の電球の口金に用いられるもので、鉄等の材料により、ネジ溝が形成されてなるものである。そして、支持部材２の口金３近傍には、電源部４が設けられている。電源部４は、口金３に印加される商用電源からの交流電圧を、直流電圧に変換してＬＥＤ素子１に印加するもので、支持部材２の外側に向かって広がる傾斜面を有する電源基板ボックス４ａ内に、支持部材２の軸に対して直交するように設置される電源基板４ｂを収納している。
【００１７】
支持部材２の電源部４近傍には、支持部材２の先端部２ｂから流入した空気が流出する複数の放熱孔２ｃが設けられている。そして、放熱孔２ｃの口金３側近傍には、先端部２ｂから支持部材２内に流入した空気が、放熱孔２ｃから、スムーズに流出するように、先端部２ｂに向かって突出した凸部を有するガイド２ｄが設けられている。
【００１８】
支持部材２の放熱孔２ｃと先端部２ｂ間には、熱伝導絶縁シート（図示はしない）及びホルダー６を介してＬＥＤ素子１が複数実装された実装基板７が配設されている。熱伝導絶縁シートは、例えばシリコン系のゴムに、鉄又はセラミック等の高熱伝導率のフィラーを混ぜたものである。なお、熱伝導絶縁シートに変えて、高熱伝導率のグリース又は接着剤を用いてもよい。ホルダー６は、ＬＥＤ素子１が複数実装された実装基板７を保持するもので、高熱伝導率の材料により、支持部材２が貫通する孔を有して、略六角柱形状に形成されるものである。そして、ホルダー６の支持部材２の軸に平行に位置する６つの各長方形面には、略長方形の実装基板７が配設されている。実装基板７は、略長方形であり、複数のＬＥＤ素子１が各実装基板７につき５個、支持部材２の軸に沿って実装されている。また、電源部４から各ＬＥＤ素子１に電力を供給するため、実装基板７と口金３を接続する配線（図示はしない）が、支持部材２内に設けられている。
【００１９】
バルブ８は、実装基板７を収納するもので、透光性の樹脂材料によりで略球形に形成され、バルブ壁に対向する一対の孔８ａを有し、一対の孔８ａには、支持部材２が貫通している。また、支持部材２の先端部２ｂには、支持部材２内への埃等の浸入を防止するため、フィルタ５を設けている。
【００２０】
次に本実施形態のＬＥＤランプ１００の放熱作用について説明する。ＬＥＤランプ１００が、支持部材２の先端部２ｂを垂下させて照明器具のソケット（図示はしない）に装着されることにより、商用電源に電気的に接続されると、電源部４は、商用電源から受けた交流電圧を直流電圧に変換して、各ＬＥＤ素子１に電力を供給し、これにより、各ＬＥＤ素子１は発光する。ここで、ＬＥＤ素子１において光に変換されなかった電力は、熱損失となる。そして、この熱は、実装基板７及びホルダー６を介して支持部材２に流れる。ここで、支持部材２内に存在する空気は、支持部材２に流れた熱により、暖められることにより浮力が生じ、口金３方向に向かう空気の流れが発生する。そしてこの空気の流れは、ガイド２ｄに突き当たり、ガイド２ｄの凸部によって、支持部材２の軸方向に直交するように流れの方向を変える。そして、空気の流れは、放熱孔２ｃを通って、ＬＥＤランプ１００の外部に放出される。また、支持部材２の先端部２ｂには、外部から新たな空気が流入する。この空気の流れにより、支持部材２内部の熱は、放熱孔２ｃから放出される。これにより、ＬＥＤ素子１が発生する熱は、ＬＥＤランプ１００の外部に放出されることになり、ＬＥＤ素子１がバルブ８に覆われていても、ＬＥＤ素子１の温度上昇を抑制することができる。
【００２１】
なお、本実施形態においては、バルブ８に樹脂材料を用いたがガラス等の透光性の材料であればよい。
（第２の実施形態）
第２の実施形態を図２に基づいて説明する。図２（ａ）は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の斜視図である。図２（ｂ）は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の断面図である。
【００２２】
本実施形態は、支持部材２の表面に放熱フィン１０を設けた点が第１の実施形態と異なり、他は同じである。すなわち、支持部材２に設けた放熱孔２ｃとＬＥＤ素子１が実装されたのホルダー６の間に、アルミ等の金属からなり、支持部材２の表面から放射状に広がる複数枚の羽を有する放熱フィン１０を設けているのである。この羽の形状は略四辺形であり、その面は支持部材２の軸に平行に位置するように配設されている。
【００２３】
この放熱フィン１０を設けることにより、第１の実施形態で述べた熱の流れに加え、ＬＥＤ素子１が発生した熱は、実装基板７及びホルダー６を介して支持部材２に流れ、さらに放熱フィン１０にまで熱が流れる。そして、放熱フィン１０の表面からＬＥＤランプ１００の外部に熱が放熱されるのである。
【００２４】
これにより、第１の実施形態で述べた放熱孔２ｃからの空気の放出による放熱のみの場合よりも、さらに放熱量を増加させることができることにより、ＬＥＤ素子１の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００２５】
なお、本実施形態においては、放熱孔２ｃとホルダー６の間に、放熱フィン１０を設けたが、放熱孔２ｃと電源部４との間に放熱フィン１０を設けるようにしてもよい。
（第３の実施形態）
第３の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、本実施形態のＬＥＤランプ１００の断面図である。
【００２６】
本実施形態は、支持部材としてヒートパイプ３０を用いた点が第２の実施形態と異なり、他は同じである。ヒートパイプ３０は、両端を封じたパイプに、冷却液が封入されてなるものである。ここで、ＬＥＤランプ１００は、口金３を下方向を向けて設置されている。
【００２７】
第１の実施形態と同様に、ＬＥＤ素子１が発生した熱は、ホルダー６を介してヒートパイプ３０に流れる。ホルダー６近傍に存在する冷却液は、ＬＥＤ素子１が発生する熱を受けて蒸発し、その蒸気はヒートパイプ３０の先端部３０ｂに移動する。先端部３０ｂは、外部の空気により冷却された状態にあるため、先端部３０ｂに移動した蒸気は、その熱を奪われて凝縮され冷却液に戻り、ホルダー６近傍に移動する。このサイクルを繰り返すことにより、ＬＥＤ素子１が発生する熱は、外部に放熱され、これによりＬＥＤ素子１の温度上昇は抑制される。
（第４の実施形態）
第４の実施形態を図４に基づいて説明する。図４は、本実施形態のＬＥＤランプ１００及びその周囲の断面図である。
【００２８】
本実施形態は、ＬＥＤランプ１００の周囲に照明用の反射板４０を備え、支持部材２と反射板４０をばね状部材４１により熱的に接続したものである。
【００２９】
反射板４０は、アルミ等の材料を用いて、略回転楕円形に形成されるもので、その内表面は、ＬＥＤ素子１から放射される光が反射するように、鏡面加工が施されている。また、反射板４０の中心軸上には、ＬＥＤランプ１００が装着されるソケット９が設けられている。
【００３０】
ばね状部材４１は、支持部材２と反射板４０の間で、口金３方向に湾曲して支持部材２と反射板４０を熱的に接続するものである。また、反射板４０の開口部４０ａ近傍には、熱伝導絶縁シートからなるガイド４２が設けられている。
【００３１】
この構成において、ＬＥＤ素子１が発生した熱は、実装基板７及びホルダー６を介して支持部材２に流れる。支持部材２に流れた熱は、ばね状部材４１及びガイド４２を介して反射板４０に流れ、反射板４０の表面から外部に放熱される。
【００３２】
以上のようにばね状部材４１を介して、ＬＥＤ素子１からの熱が反射板４０に伝導して、反射板４０で放出されるため、ＬＥＤ素子１の温度上昇を抑制することができるのである。
（第５の実施形態）
第５の実施形態を図５に基づいて説明する。図５（ａ）は、本実施形態の全体斜視図、図５（ｂ）は、本実施形態の断面図である。
【００３３】
本実施形態のＬＥＤランプ１００は、複数のＬＥＤ素子１と、複数のＬＥＤ素子１が実装される実装基板７と、実装基板７を収納するバルブ８と、を有し、ＬＥＤランプ１００を支持するガイド５１及びベース５２を備えるものである。
【００３４】
具体的には、略長方形の実装基板７に複数のＬＥＤ素子１が実装され、実装基板７と略同一サイズのホルダー６に密着して設置されている。ホルダー６は、熱伝導率の大きい金属、例えばアルミ、銅等の金属からなるものである。また、ホルダー６を実装基板７とで挟むように、ヒートパイプ３０が設けられている。更に、ＬＥＤ素子１の前面には、レンズ５３が装着されており、ＬＥＤ素子１及びホルダー６の周囲には、レンズ５３を一部に含んだバルブ８により、密閉構造を形成している。また、ヒートパイプ３０は、バルブ８から突出しており、ヒートパイプ３０のバルブ８から突出した部分の表面には、放熱フィン１０が設けられている。さらに放熱フィン１０の周囲には放熱孔５６が複数設けられている。放熱フィン１０の端部は、ＬＥＤランプ１００を支持する樹脂からなる中空のガイド５１に結合され、ＬＥＤランプ１００及びガイド５１を保持するベース５２が、ガイド５１に接続されている。
【００３５】
以上の構成において、ＬＥＤ素子１が発生した熱は、ホルダー６を介してヒートパイプ３０に流れる。ホルダー６近傍に存在する冷却液は、ＬＥＤ素子１が発生する熱を受けて蒸発し、その蒸気はヒートパイプ３０の先端部３０ｂに移動する。先端部３０ｂは、外部の空気により冷却された状態にあるため、先端部３０ｂに移動した蒸気は、その熱を奪われて凝縮され冷却液に戻り、ホルダー６近傍に移動する。このサイクルを繰り返すことにより、ＬＥＤ素子１が発生する熱は、外部に放熱されるのである。
（第６の実施形態）
第６の実施形態を図６に基づいて説明する。図６（ａ）は、本実施形態のＬＥＤランプの斜視図、図６（ｂ）は、本実施形態の断面図である。
【００３６】
本実施形態は、ＬＥＤランプ１００とガイド５１とを接続するコネクタ５４を設け、放熱フィン１０を、ガイド５１の内部に設けたものである。さらに、コネクタ５４の端部には、ＬＥＤランプ１００を回転させる回転機構５５が設けられている。
【００３７】
なお、放熱作用については、第５の実施形態と同じであるが、ガイド５１内部に放熱フィン１０を内在させたことにより、ＬＥＤランプ１００がコンパクトになるという効果がある。
【００３８】
なお、本実施形態においては、放熱フィン１０を、ガイド５１の内部に設けたが、図７に示すように、ガイド５１内部に放熱フィン１０を設け、さらにガイド５１の両端部に放熱孔５６を設けてもよい。この場合には、放熱フィン１０が発生する熱により、放熱フィン１０近傍の空気に浮力が生じ、この空気が放熱孔５６から外部に流出することにより、放熱効果を高めることが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
請求項１に係る発明は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、バルブ壁に対向する一対の孔を設け、一対の孔にＬＥＤ素子の熱を放熱させる放熱機能を有する支持部材を貫通させて設けるようにしたので、熱が支持部材を介して流れて放熱されることにより、ＬＥＤ素子の温度を抑制することができる。
【００４０】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明において、前記ＬＥＤ素子は、支持部材の軸周りに複数実装されるものであることを特徴とする。
【００４１】
請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記支持部材を筒形状にし、支持部材内に空気の流れを発生させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたので、ＬＥＤ素子が、発生する熱により空気の流れが発生し、支持部材の一端部から空気が流入し、他端部から空気が流出することにより、ＬＥＤ素子の温度を抑制することができる。
【００４２】
請求項４に係る発明は、請求項１又は請求項２記載の発明において、前記支持部材はヒートパイプからなり、ヒートパイプで伝熱させることにより、ＬＥＤ素子の熱を放熱させるようにしたので、ヒートパイプ内の冷却液が、ヒートパイプ端部で冷却されることにより、ＬＥＤ素子の温度を抑制することができる。
【００４３】
請求項５に係る発明は、請求項３又は請求項４記載の発明において、前記支持部材は、バルブから突出した部分に放熱フィンを有するものであるようにしたので、放熱フィンからの放熱量が増加するため、請求項１に比して、更に冷却効果を高めることができる。
【００４４】
請求項６に係る発明は、請求項１乃至請求項５記載の発明において、周囲に照明用の反射板を備え、前記支持部材と反射板を熱的に接続したので、接続部材を介して、ＬＥＤ素子からの熱が反射板に伝導して、反射板で放出されるため、一層冷却効果を高めることができる。
【００４５】
請求項７に係る発明は、複数のＬＥＤ素子と、複数のＬＥＤ素子が実装される実装基板を支持する支持部材と、実装基板を収納するバルブと、を備えるＬＥＤランプにおいて、ヒートパイプを実装基板に沿わすとともに、ヒートパイプをバルブから突出させることにより、ＬＥＤ素子が発生する熱をヒートパイプを介して伝熱させ、外部に放熱させるようにしたので、ＬＥＤランプをコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、第１の実施形態のＬＥＤランプ１００の斜視図、（ｂ）は、同ＬＥＤランプ１００の断面図である。
【図２】（ａ）は、第２の実施形態のＬＥＤランプ１００の斜視図、（ｂ）は、同ＬＥＤランプ１００の断面図である。
【図３】第３の実施形態のＬＥＤランプ１００の断面図である。
【図４】第４の実施形態のＬＥＤランプ１００及びその周囲の断面図である。
【図５】（ａ）は、第５の実施形態の斜視図、（ｂ）は、同断面図である。
【図６】（ａ）は、第６の実施形態の斜視図、（ｂ）は、同断面図である。
【図７】（ａ）は、第６の実施形態の別例の斜視図、（ｂ）は、同別例の断面図である。
【符号の説明】
１    ＬＥＤ素子
２    支持部材
２ａ  基端部
２ｂ  先端部
２ｃ  放熱孔
２ｄ  ガイド
３    口金
４    電源部
６    ホルダー
７    実装基板
８    バルブ
８ａ  孔
【図１】
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【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】
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