(57)【要約】【課題】  効率よく放熱でき、コスト面で有利にでき、品質の低下を防止できる構造体および構造体を備える照明装置を提供する。【解決手段】  構造体１０および構造体１０を備える照明装置２１は、放熱筺体１１と、基材１３にＬＥＤチップ１４が実装されたＬＥＤパッケージ１２と、放熱筺体１１にＬＥＤパッケージ１２を取り付ける際に放熱筺体１１とＬＥＤパッケージ１２との間に介在される熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備えた材料１６とから構成され、放熱筺体１１にＬＥＤパッケージ１２を機械的に固定する際に、ＬＥＤパッケージ１２が密着される材料１６の面が曲面状にへこみ１９が形成され、かつ、へこみ１９がＬＥＤパッケージ１２の外形よりも大きい。【選択図】  図３
2012109121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱筺体と、
基材にＬＥＤチップが実装されたＬＥＤパッケージと、
前記放熱筺体に前記ＬＥＤパッケージを取り付ける際に前記放熱筺体と前記ＬＥＤパッケージとの間に介在される熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備えた材料とから構成され、
前記放熱筺体に前記ＬＥＤパッケージを機械的に固定する際に、前記ＬＥＤパッケージが密着される前記材料の面が曲面状にへこみ、かつ、前記へこみが前記ＬＥＤパッケージの外形よりも大きい構造体。
【請求項２】
請求項１に記載の構造体において、
前記材料が、熱輻射性を兼ね備える構造体。
【請求項３】
請求項１に記載の構造体において、
前記材料が、セラミクスである構造体。
【請求項４】
請求項１に記載の構造体において、
前記材料が、樹脂である構造体。
【請求項５】
請求項１に記載の構造体において、
前記材料が、表面に絶縁処理を施された金属である構造体。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のうちのいずれか１項に記載の構造体において、
前記ＬＥＤパッケージの電気充電部と前記放熱筺体との沿面距離が１．２ｍｍ以上である構造体。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のうちのいずれか１項に記載の構造体を搭載した照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱筺体にＬＥＤパッケージを固定する構造体および構造体を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、造営物に取り付けられる金属製取付部材と、ＬＥＤパッケージから放射される光を制御する制光体と、基板が金属製取付部材と制光体とにより挟持されるカバー体とを備える構造体および構造体を備える照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７１７１１号公報（図３、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の構造体および構造体を備える照明装置は、ＬＥＤパッケージからの熱を放熱でき、基板を所定の位置に位置決めできる。
ところで、図１２に示すように、前述した特許文献１に記載された構造体および構造体を備える照明装置と同様に、ＬＥＤパッケージ１５１がはんだ付けにより樹脂製や金属製の基材１５２に実装され、これらを筺体１５３上に取り付けた構造体１５０が提案されている。
また、図１３に示すように、前述した特許文献１に記載された構造体および構造体を備える照明装置と同様に、基材２０１にＬＥＤチップ２０２を実装したＬＥＤパッケージ２０３がはんだ付けにより実装され、これらを熱伝導シート２０４や接着剤等により筺体２０５に取り付けた構造体２００が提案されている。
【０００５】
しかし、このような従来の構造体１５０，２００は、筺体１５３，２０５が放熱性を上げるためにアルミニウム等の金属製であり、基材１５２，２０１がガラスエポキシ等の樹脂製である場合、基材１５２，２０１の熱伝導率が悪く、筺体１５３，２０５に熱が効率よく伝わらないために、ＬＥＤパッケージ１５１，２０３の温度が上昇してＬＥＤパッケージ１５１，２０３の発光効率が低下する問題がある。
【０００６】
このような従来の問題を解決するために、銅やアルミニウムの材料を用いた金属製の基材を適用した場合、ＬＥＤパッケージの放熱性能は改善されるものの、基材の絶縁層の厚みが薄いために、耐電圧性能が劣るものになる。
そして、このような場合、耐電圧が高い熱伝導シートを基材の裏面に取り付けるようにするが、この熱伝導シートは、それ自体が柔らかいために、ねじの固定部分とねじの固定部分ではない部分との間に撓みが生じ、それにより、基材に歪を発生させることになって長期的な信頼性の問題になる。加えて、耐電圧が高い熱伝導シートは、熱伝導率が高くないために、熱伝導の妨げになることがある。
【０００７】
図１４に示すように、従来の構造体１５０，２００は、ＬＥＤパッケージ１５１，２０３を機械的に固定すると、ＬＥＤパッケージ１５１，２０３の発熱とともに金属製の材料自体に熱膨張に伴う伸びが生じ、これにより、熱膨張の逃げが、密着している側とは逆側に湾曲して変形してしまう。
従って、従来の構造体１５０，２００は、熱伝導性と電気絶縁性とを兼ね備えた硬体材料との間に微小な隙間３００が発生し、空気の断熱効果により放熱が妨げられて効率よく放熱できない。
【０００８】
加えて、従来の構造体１５０，２００は、基材１５２，２０１へはんだ付けする際に、専用のリフロー装置等の大掛かりな設備が必要である。
従って、従来の構造体１５０，２００は、コスト面で不利である。
【０００９】
さらに、リフローにおいて、２６０℃程度の熱履歴がかかる。
従って、従来の構造体１５０，２００は、ＬＥＤパッケージ１５１，２０３を構成する部材の熱劣化により、ＬＥＤパッケージ１５１，２０３の初期光束が落ちて品質が低下することがある。
【００１０】
本発明は、前述した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、効率よく放熱でき、コスト面で有利にでき、品質の低下を防止できる構造体および構造体を備える照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る構造体は、放熱筺体と、基材にＬＥＤチップが実装されたＬＥＤパッケージと、前記放熱筺体に前記ＬＥＤパッケージを取り付ける際に前記放熱筺体と前記ＬＥＤパッケージとの間に介在される熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備えた材料とから構成され、前記放熱筺体に前記ＬＥＤパッケージを機械的に固定する際に、前記ＬＥＤパッケージが密着される前記材料の面が曲面状にへこみ、かつ、前記へこみが前記ＬＥＤパッケージの外形よりも大きい。
【００１２】
本発明に係る構造体は、前記材料が、熱輻射性を兼ね備える。
【００１３】
本発明に係る構造体は、前記材料が、セラミクスである。
【００１４】
本発明に係る構造体は、前記材料が、樹脂である。
【００１５】
本発明に係る構造体は、前記材料が、表面に絶縁処理を施された金属である。
【００１６】
本発明に係る構造体は、前記ＬＥＤパッケージの電気充電部と前記放熱筺体との沿面距離が１．２ｍｍ以上である。
【００１７】
本発明に係る照明装置は、構造体を搭載した。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る構造体および構造体を備える照明装置によれば、効率よく放熱でき、コスト面で有利にでき、品質が低下を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る第１実施形態の構造体を備える照明装置の縦断面図
【図２】本発明に係る第１実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図３】本発明に係る第１実施形態の構造体の作用を説明する縦断面図
【図４】本発明に係る第２実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図５】本発明に係る第３実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図６】本発明に係る第４実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図７】本発明に係る第５実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図８】本発明に係る第６実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図９】本発明に係る第７実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図１０】本発明に係る第８実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図１１】本発明に係る第９実施形態の照明装置の構造体周りの縦断面図
【図１２】従来の構造体の縦断面図
【図１３】図１１とは異なる従来の構造体の縦断面図
【図１４】従来の構造体の問題を説明する縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る複数の実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１実施形態）
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態の構造体１０を搭載する照明装置２１は、器具本体２２と、器具本体２２の内側に取り付けられた反射板２３と、器具本体２２の前面に取り付けられた透明や乳白色等の樹脂製のパネル２４と、放熱筺体１１上に取り付けられる構造体１０と、構造体１０に給電するための電線２５と、構造体１０を放熱筺体１１に取り付けるためのねじ２６とを備える。
【００２２】
図２に示すように、構造体１０は、放熱筺体１１と、メタル基材１３上にＬＥＤチップ１４が実装されて封止材１５により封止されたＬＥＤパッケージ１２と、放熱筺体１１にＬＥＤパッケージ１２を取り付ける際に放熱筺体１１とＬＥＤパッケージ１２との間に介在される熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備えた材料部材（材料）１６と、ＬＥＤパッケージ１２を材料部材１６に固定するための複数のねじ１７と、ＬＥＤパッケージ１２の回路パターンである電気充電部１８とから構成される。
【００２３】
材料部材１６は、熱輻射性、すなわち、熱放射性が高い。
従って、熱伝導に加えて気中への熱輻射ができるために、ＬＥＤパッケージ１２自体の発熱を抑制できる。
【００２４】
図３に示すように、構造体１０は、材料部材１６の上面に載置されてから、メタル基材１３を貫通して材料部材１６にねじ１７がねじ込まれる。このとき、ＬＥＤパッケージ１２が密着される材料部材１６の上面に半径Ｒで曲面状にへこみ１９が形成される。そして、このへこみ１９の長さ寸法Ｌ１がＬＥＤパッケージ１２の外形寸法Ｌ２よりも大きい。そのため、ねじ１７のねじ込みに伴い、メタル基材１３が材料部材１６になじんで熱的に接続される。
従って、ＬＥＤパッケージ１２が密着される材料部材１６の上面に曲面状のへこみ１９が形成され、かつ、このへこみ１９の長さ寸法Ｌ１がＬＥＤパッケージ１２の外形寸法Ｌ２よりも大きいことにより、ＬＥＤパッケージ１２が発熱した際の熱膨張によりメタル基材１３が固定される側に変形されて押し付けられるために効率よく放熱できる。
【００２５】
構造体１０は、ＬＥＤパッケージ１２の電気充電部１８と放熱筺体１１との沿面距離が１．２ｍｍ以上である。
従って、ＬＥＤパッケージ１２の電気充電部１８と放熱筺体１１との沿面距離が１．２ｍｍ以上であるために、電気用品上で十分な絶縁性を取得できる。
【００２６】
以上、説明したように第１実施形態の構造体１０によれば、ＬＥＤパッケージ１２が密着される材料部材１６の上面に曲面状のへこみ１９が形成され、かつ、このへこみ１９がＬＥＤパッケージ１２の外形よりも大きいことにより、ＬＥＤパッケージ１２が発熱した際の熱膨張によりメタル基材１３が固定される側に変形されて押し付けられるために効率よく放熱できる。また、第１実施形態の構造体１０によれば、メタル基材１３がへこみ１９を介して固定されるために、ＬＥＤチップ１４の上部の蛍光体量が増える。そして、蛍光体の温度が上昇する。そこで、一般的に白色ＬＥＤの場合は黄色蛍光体の変換効率が下がるので色温度は高くなるが、ＬＥＤチップ１４の上部の蛍光体量が増えているために、色温度の変化を少なくできる。そして、第１実施形態の構造体１０によれば、専用のリフロー装置等の大掛かりな設備が不要であるために、コスト面で有利にできる。さらに、第１実施形態の構造体１０によれば、ＬＥＤパッケージ１２に熱履歴がかからないために、品質の低下を防止できる。
【００２７】
また、第１実施形態の構造体１０によれば、材料部材１６が、熱輻射性を兼ね備えることにより、熱伝導に加えて気中への熱輻射ができるので、ＬＥＤパッケージ１２自体の発熱を抑制できる。
【００２８】
そして、第１実施形態の構造体１０によれば、ＬＥＤパッケージ１２の電気充電部１８と放熱筺体１１との沿面距離が１．２ｍｍ以上であるために、電気用品上で十分な絶縁性を取得できる。
【００２９】
第１実施形態の照明装置２１によれば、効率よく放熱でき、コスト面で有利にでき、品質の低下を防止できる。
【００３０】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
なお、以下の各実施形態において、前述した第１実施形態と重複する構成要素や機能的に同様な構成要素については、図中に同一符号あるいは相当符号を付することによって説明を簡略化あるいは省略する。
【００３１】
図４に示すように、本発明に係る第２実施形態の照明装置３０に装備される構造体３１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材３２を備える。
【００３２】
第２実施形態の構造体３１によれば、アルミナ系セラミクスは、耐電圧破壊性能が高く、寸法変化の原因となる経年劣化がないために、材料部材３２の信頼性を長期的に確保できる。
【００３３】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図５に示すように、本発明に係る第３実施形態の照明装置４０に装備される構造体４１は、樹脂製の材料部材４２を備える。
【００３４】
第３実施形態の構造体４１によれば、熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備える材料部材４２が樹脂製であることにより、成形を容易にできる。
【００３５】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図６に示すように、本発明に係る第４実施形態の照明装置５０に装備される構造体５１は、表面に絶縁処理を施された金属性の材料部材５２を備える。
【００３６】
第４実施形態の構造体５１によれば、熱伝導性および電気絶縁性を兼ね備える材料部材５２が表面に絶縁処理を施された金属製であることにより、コスト面でさらに有利にできる。
【００３７】
（第５実施形態）
次に、本発明に係る第５実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図７に示すように、本発明に係る第５実施形態の照明装置６０に装備される構造体６１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材６２を備え、材料部材６２側からメタル基材１３を貫通させたボルト６３にナット６４をねじ込んでいる。
【００３８】
（第６実施形態）
次に、本発明に係る第６実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図８に示すように、本発明に係る第６実施形態の照明装置７０に装備される構造体７１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材７２を備え、メタル基材１３側から材料部材７２を貫通させたボルト７３にナット７４をねじ込んでいる。
【００３９】
（第７実施形態）
次に、本発明に係る第７実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図９に示すように、本発明に係る第７実施形態の照明装置８０に装備される構造体８１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材８２を備え、この材料部材８２を貫通して放熱筺体１１にねじ８３をねじ込ませている。
【００４０】
（第８実施形態）
次に、本発明に係る第８実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図１０に示すように、本発明に係る第８実施形態の照明装置９０に装備される構造体９１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材９２を備え、接着剤９３を介して材料部材９２を放熱筺体１１に接合させている。
【００４１】
（第９実施形態）
次に、本発明に係る第９実施形態の構造体および構造体を備える照明装置について説明する。
図１１に示すように、本発明に係る第９実施形態の照明装置１００に装備される構造体１０１は、アルミナ系セラミクス製の材料部材１０２を備え、メタル基材１３の端部を押えたカバー１０３をねじ１０４により放熱筺体１１にねじ止めしている。
【００４２】
なお、本発明の構造体および構造体を備える照明装置は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１０，３１，４１，５１，６１，７１，８１，９１，１０１  構造体
１１  放熱筺体
１２  ＬＥＤパッケージ
１３  メタル基材（基材）
１４  ＬＥＤチップ
１６，３２，４２，５２，６２，７２，８２，９２，１０２  材料部材（材料）
１８  電気充電部
２１，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００  照明装置
【図１】
2012109121.tif 000003
【図２】
2012109121.tif 000004
【図３】
2012109121.tif 000005
【図４】
2012109121.tif 000006
【図５】
2012109121.tif 000007
【図６】
2012109121.tif 000008
【図７】
2012109121.tif 000009
【図８】
2012109121.tif 000010
【図９】
2012109121.tif 000011
【図１０】
2012109121.tif 000012
【図１１】
2012109121.tif 000013
【図１２】
2012109121.tif 000014
【図１３】
2012109121.tif 000015
【図１４】
2012109121.tif 000016