(57)【要約】【課題】樹脂製の発熱機能を備えた筐体を用いてＬＥＤで発生した熱の効率的な放熱を実現させる。【解決手段】径小の一端から径大の他端に至るまで漸次拡径する形状に形成した筐体１１の径小の一端に、電源からの電力を供給する口金１６を取着し、径大の他端に基板１２１上に複数のＬＥＤ１２を実装して構成されるＬＥＤモジュール基板１３を取着する。筐体１１に形成された収納部１１１内に、入力を口金１６に、出力をＬＥＤ１２にそれぞれ接続し、ＬＥＤ１２を点灯させる点灯回路が実装された点灯回路基板１５を収納する。ＬＥＤモジュール基板１３を覆うとともに、ＬＥＤ１２で発光された光を拡散させる透光性のグローブ１４を取着する。筐体１１の材料には、熱伝導率の高い炭素系フィラーを入りの樹脂を使用した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の一端に取着され、電力が供給される口金と、
前記筐体の他端に取着され、発光素子が実装されたモジュール基板と、
前記筐体内に収納され、入力が前記口金に、出力が前記発光素子に接続され、該発光素子を点灯させる点灯回路を実装した点灯回路基板と、
前記発光素子で発光された光を拡散して放射させる前記筐体に取着した透光性のグローブと、を具備し、
前記筐体は、炭素系フィラーを含む樹脂からなることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記筐体は、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する樹脂材料で形成したことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記モジュール基板は、アルミニウム製の伝熱板の表面に接合したことを特徴とする請求項１または２記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）などの発光素子を光源とした照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源として用いた照明装置は、ＬＥＤの温度が上昇すると発光効率が低下することから、放熱効果を向上させる目的でアルミニウムやアルミダイカスト等の熱伝導率の高い金属製の筐体が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−３１３７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アルミニウムなどの金属は熱伝導率が高い一方で導電性も高い。そのため、口金と筐体との間を絶縁しなければならないことから、部品点数が増加するとともに、構造が複雑化してしまう恐れがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この実施形態によれば、筐体と、前記筐体の一端に取着され、電力が供給される口金と、前記筐体の他端に取着され、発光素子が実装されたモジュール基板と、前記筐体内に収納され、入力が前記口金に、出力が前記発光素子に接続され、該発光素子を点灯させる点灯回路を実装した点灯回路基板と、前記発光素子で発光された光を拡散して放射させる前記筐体に取着した透光性のグローブと、を具備し、前記筐体は、炭素系フィラーを含む樹脂からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明の実施形態によれば、放熱板を兼ねた炭素系フィラーを入れた樹脂製の筐体とすることで、構造の簡略化と廉価を実現した照明装置が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】照明装置に関する第１の実施形態について説明するための斜視図である。
【図２】図１の発光部を覆った状態の縦断面図である。
【図３】図１の上面図である。
【図４】図１要部の分解斜視図である。
【図５】ＬＥＤを点灯させるための点灯回路例について説明するための回路構成図である。
【図６】照明装置に関する第２の実施形態について説明するための斜視図である。
【図７】図６の発光部を覆った状態の縦断面図である。
【図８】図６の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１〜図４は、照明装置に係る第１の実施形態を示すものであり、図１は電球型ＬＥＤランプの斜視図、図２は発光部をグローブで覆った状態の図１の縦断面図、図３は図１の上面図、図４は図１要部の分解斜視図である。
【００１０】
図１〜図３に示すように、１００は、４０Ｗ、６０Ｗなどの電球型のＬＥＤランプである。ＬＥＤランプ１００は、熱伝導率の高い樹脂を用いて形成された筐体１１を有する。この筐体１１の一端側には内部に延びる収納部１１１が形成され、他端側には外周近傍に断面凸状で円環状の取付用の環状突起１１２が形成される。また、環状突起１１２に囲まれた筐体１１の他端側には、半導体発光素子の一例であるＬＥＤ１２が複数個実装された円板状の基板１２１で構成されるＬＥＤモジュール基板１３が取り付けられている。
【００１１】
ＬＥＤモジュール基板１３は、熱伝導性に優れた例えばアルミニウムなどの金属あるいはセラミックスで形成される。また、ＬＥＤモジュール基板１３は、環状突起１１２に取り付けられた透光性のグローブ１４で覆われ保護される。収納部１１１の内壁には、図示しないガイド部が形成される。このガイド部にＬＥＤ点灯回路基板１５が係合することで、収納部１１１内にＬＥＤ点灯回路基板１５が保持される。
【００１２】
筐体１１は、口金１６が取着される径小の一端側からＬＥＤモジュール基板１３が取り付けられる他端側へと漸次径大にされた略円柱形状を成している。必要により筐体１１の外周面に一体的に放熱フィンを形成しても構わない。
【００１３】
グローブ１４は、光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂などにより球殻状に形成されており、環状突起１１２の外周に形成された段部１１３に当接することにより、グローブ１４の外周面と筐体１１の外周面がほぼ面一になっている。グローブ１４の開放端部の内側には、環状突起１１２の内周面に対向する円環状の位置決め用リブ１４１が一体形成される。グローブ１４は、リブ１４１と開放端部とにより環状突起１１２を挟む格好で、環状突起１１２に嵌め込まれ接着剤などの手段で固定される。
【００１４】
グローブ１４の固定は、環状突起１１２の外周側面とグローブ１４の開放付近内周面にそれぞれネジを形成し、ネジ止めによる取り付けを行っても構わない。また、筐体１１に複数の鉤を形成し、この鉤とグローブ１４に形成された溝あるいは突起とを嵌合させることによる固定でも構わない。
【００１５】
ＬＥＤモジュール基板１３は、図３に示すように、高熱伝導性の略円形の基板１２１上に複数のＬＥＤ１２を環状に適長隔離して配設して構成される。ここでは８個のＬＥＤ１２を環状配設した構成であるが、ＬＥＤ１２の個数や配設は図３に限定されるものではなく、照明装置の仕様や用途に応じて個数を変更することや、配置を略矩形状にするなど適宜行うことができる。また、ＬＥＤは基板１２１上に複数のＬＥＤ素子を実装するＣＯＢ（Chip On Board）方式を採用してもよい。
【００１６】
基板１２１は、ＬＥＤ１２が実装された面と反対側の面が筐体１１に密着するように図示しないネジや熱伝導性の接着剤などにより筐体１１上に固定されている。基板１２１は、他の配線基板に換えることができるが、ＬＥＤ１２から発光される光の吸収を抑えることが可能な反射率の高い、例えば白色系の絶縁性基板が好ましい。
【００１７】
また、ＬＥＤ１２は、例えば青色光を発するものである場合、このＬＥＤ１２を図示しないシリコーンなどの樹脂で覆い、この樹脂内に、ＬＥＤ１２が発する青色光により励起され、青色の補色である黄色の光を主として放射する図示しない蛍光体を混入させることで、各ＬＥＤ１２が白色系の照明光を得られるよう構成されている。ＬＥＤ１２は、蛍光体を変えることにより、所要の発光色を得ることができ、白色の他に昼白色や電球色等も発光させることができる。
【００１８】
収納部１１１の入口部分の外周は、口金１６を取着するために径小にした口金取付部１１４が形成される。口金１６は、図示しない相手側のソケットにねじ込んで電気的に接続して電力供給を受けるための電源接続部として取り付けられる。口金１６は、カシメ若しくはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性を有する接着剤を用いて固着される。
【００１９】
ここで、図４の分解斜視図も参照しながら、口金１６の構成についてさらに説明するとともに、口金取付部１１４に口金１６を取り付ける手順について説明する。
【００２０】
口金１６はエジソンタイプのＥ２６形などで、図示しない照明器具のランプソケットにねじ込むためのネジ山を備えた筒状のシェル１６１、このシェル１６１の一端側に絶縁部１６２を介して設けられたアイレット１６３を備えている。口金１６にはアイレット１６３に一端が接続され、口金１６の内部に延びる外部接続端子１７１が取り付けられる。また、口金１６には開放端近傍に形成され接続孔１６４に一端が接続され、口金１６の内部に延びる外部接続端子１７２が取り付けられる。外部接続端子１７１，１７２は、ＬＥＤ点灯回路基板１５に構成されるＬＥＤ点灯回路の電源部に接続され、電力供給の入力となる。
【００２１】
筐体１１の口金取付部１１４には、口金取付部１１４の開放端から切欠き部１１５が形成される。切欠き部１１５は、口金１６とＬＥＤ点灯回路基板１５が外部接続端子１７１，１７２で電気的および機械的に接合された状態で、図４中白抜きの矢印に示す方向に、ＬＥＤ点灯回路基板１５を収納部１１１に収納するときにおける外部接続端子１７２の逃げの役割を果たす。また、収納部１１１の内部には、放熱性および絶縁性を有する充填材であるシリコーン系の樹脂などを充填してもよい。
【００２２】
そして口金１６を口金取付部１１４に取り付ける際に、ＬＥＤ点灯回路基板１５を収納部１１１の内壁に形成されガイド部に係合させた状態でスライドさせる。これにより、口金１６は口金取付部１１４に挿着されるとともに、ＬＥＤ点灯回路基板１５が収納部１１１の内部に保持される。そして、前述したように口金１６は、口金取付部１１４にカシメ若しくはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の耐熱性を有する接着剤を用いて固着される。
【００２３】
また、ＬＥＤモジュール基板１３の中央部には、筐体１１の挿通孔部１１６と連通する配線孔１３１が形成されている。ＬＥＤモジュール基板１３とＬＥＤ点灯回路基板１５は、挿通孔部１１６および配線孔１３１内を通した図示しない電線を用いて電気的に接続される。
【００２４】
図５は、ＬＥＤ点灯回路基板１５に搭載されるＬＥＤ点灯回路例について説明するための概略的な回路構成図である。
【００２５】
ＬＥＤ点灯回路５０は、口金１６から外部接続端子１７１，１７２を介して供給される電源５１の交流電圧１００Ｖをダイオードブリッジ５２および平滑コンデンサＣにより整流平滑して例えば直流電圧２４Ｖに変換し、各ＬＥＤ１２に供給する。Ｒ１は各ＬＥＤ１２に流れる電流を設定するチップ抵抗、ＱはＬＥＤ１２の点灯制御用のトランジスタ、このトランジスタＱのベース電位はチップ抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＤにより設定される。
【００２６】
これにより、交流電圧１００Ｖの電源５１がＬＥＤ点灯回路５０に供給されると、ダイオードブリッジ５２および平滑コンデンサＣにより直流電圧２４Ｖに変換され、各ＬＥＤ１２に対してチップ抵抗Ｒ２およびツェナダイオードＤにより設定された電圧が印加される。トランジスタＱで制御された電流が、ＬＥＤモジュール基板１３に流れることで各ＬＥＤ１２が点灯する。なお、ＬＥＤ点灯回路５０には、ＬＥＤモジュール１２の照度を調整する調光回路を設けてもよい。
【００２７】
また、ＬＥＤ点灯回路５０の出力端には、ＬＥＤ１２への電力給電用の電線Ｗが接続され、この電線Ｗが、前述した収納部１１１内に設置されたＬＥＤ点灯回路基板１５から挿通孔部１１６と配線孔１３１に挿通されてＬＥＤモジュール基板１３のＬＥＤ１２に電力を供給している。
【００２８】
ところで、筐体１１には、従前のアルミニウムやアルミダイカスト等の熱伝導率の高い金属材料に換えて、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導率を有する樹脂材料が用いられる。このような樹脂材料としては、例えば２５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有するＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）が考えられる。
【００２９】
なお、２５Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を実現したＰＰＳ樹脂としては、２００２年１２月１６日に発行された文献「日経エレクトロニクス」の１２７〜１３６頁の「熱伝導率６０倍の樹脂を開発  金属部品を安価なプラスチックに代替」に、その技術内容が紹介されている。筐体１１の材料としては、少なくともこのＰＰＳ樹脂を使用することで、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を必要とする筐体１１として実用に供せられる。さらに、樹脂材料に放熱性フィラーを含有させて熱伝導率の向上を図ることが知られている。絶縁性を備えた筐体１１にかかるコストを考慮すると、カーボンや黒鉛などの炭素系の放熱性フィラーが望ましい。
【００３０】
このように、筐体１１は、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する炭素系放熱性フィラー入りの樹脂材料で形成したものである。これにより、樹脂材料で筐体１１を構成した場合においても、高熱を発するＬＥＤモジュール基板１３の筐体１１として実用に供することができる。
【００３１】
口金１６は、筐体１１と一体的に形成される口金取付部１１４に直接取り付けることが可能となる。また、筐体１１は絶縁性を有していることから、口金１６を口金取付部１１４に直接取り付ける場合にも、口金１６と筐体１１との間に絶縁手段を施す必要がなく部品点数の削減にも寄与する。
【００３２】
さらに、ＬＥＤモジュール基板１３を構成するＬＥＤ１２が実装される基板１２１は、アルミニウムなどの金属材料、あるいは絶縁材料などにより形成された基板や反射率の高い例えば白色系の基板とすることにより、ＬＥＤ１２から発光される光の吸収を抑えることができ、ＬＥＤ１２から発光される光を、効率的にグローブ１４を介して放射させることができる。
【００３３】
この実施形態では、高い熱伝導率を有する樹脂材料を用いて筐体を形成したことで、ＬＥＤランプの構成を廉価な材料で実現することができる。また、口金とＬＥＤモジュール基板を共通の筐体に取り付けることができるために、全体の構成を簡略化できることから組み立て工数を削減でき、廉価なＬＥＤランプの実現を図ることができる。
【００３４】
（第２の実施形態）
図６〜図８は、照明装置に係る第２の実施形態について示ものであり、図６は電球型ＬＥＤランプの斜視図、図７は発光部をグローブで覆った状態の図６の縦断面図、図８は図６の上面図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分について説明する。
【００３５】
この実施形態は、筐体１１の材料として、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝導率を有する前述したＰＰＳなどの樹脂に炭素系フィラーを含有させたものを使用した。また、ＬＥＤモジュール基板１３は面積の小さい基板１２２とし、この基板１２２を筐体１１の他端側の大部分の面積を占めるアルミニウム製の伝熱板６１の表面に接合させたものである。グローブ１４と対向する伝熱板６１の板面は、ＬＥＤ１２からグローブ１４に反射して当たる間接光をさらに反射させてグローブ１４に返すような表面状態に仕上げられている。
【００３６】
この場合は、筐体１１として樹脂製のものを使用した第１の実施形態の効果を得ながら、伝熱性の高い伝熱板６１上にＬＥＤモジュール基板１３を配置したことから、発熱に伴うＬＥＤ１２の発光効率の低下を抑えることができる。
【００３７】
また、伝熱板６１には、ＬＥＤモジュール基板１３にあけた配線孔１３１と連続するように同径の配線孔６２が形成される。この配線孔６２を介して、ＬＥＤ点灯回路基板１５とＬＥＤ１２とを電気的に接続する電力給電用の電線を通せるようになっている。
【００３８】
また、ＬＥＤ１２周辺の基板１２２の発光側表面は、白色などの光を反射させる材料あるいは塗装などを施すことにより、光の放射量を増やし、照度の向上を図ることができる。
【００３９】
この実施形態では、面積の小さいＬＥＤモジュール基板を、これよりも大面積の伝熱板の表面に接合することにより、筐体に対して熱を逃がすようにしたので、ＬＥＤの発光効率が向上し、照度の向上を図ることが可能となる。
【００４０】
上記した各実施形態では、発光素子としてＬＥＤを用いた場合について説明したが、有機ＥＬなどの他の発光素子を用いても構わない。
【００４１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、組み合わせ、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４２】
１００  ＬＥＤランプ
１１  筐体
１１１  収納部
１１４  口金取付部
１１５  切欠き部
１２  ＬＥＤ
１２１，１２２  基板
１３  ＬＥＤモジュール基板
１４  グローブ
１５  ＬＥＤ点灯回路基板
１６  口金
１７１，１７２  外部接続端子
６１  伝熱板
【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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【図８】
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