(57)【要約】【課題】  発光状態で発熱する半導体発光素子の温度上昇を、十分に抑制することを期待できる電球を提供する。【解決手段】  電球１は、金属製の本体２と、光源７と、グローブ１１を具備する。本体２は光源取付け部４を有する。光源７は、発光状態で発熱するＬＥＤ（半導体発光素子）９ａ及びこのＬＥＤ９ａが実装された光源基板８を有する。光源基板８を光源取付け部４の表面４ａに接触させて光源取付け部４に光源７を装着する。光源７を覆って配設されるグローブ１１を透光性で高熱伝導性を有した材料で形成し、このグローブ１１に受熱部１３を設ける。受熱部１３を光源基板８に熱的に結合させたことを特徴としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源取付け部を有する金属製の本体と；
発光状態で発熱する半導体発光素子及びこの素子が実装された光源基板を有し、この光源基板を前記光源取付け部の表面に接触させて前記光源取付け部に装着された光源と；
透光性で高熱伝導性を有した材料からなり、前記光源基板に熱的に結合される受熱部を有して前記光源を覆って配設されたグローブと；
を具備することを特徴とする電球。
【請求項２】
前記受熱部が前記光源取付け部の表面に熱的に結合されていることを特徴とする請求項１に記載の電球。
【請求項３】
前記グローブが、前記受熱部及びこの受熱部に前記本体から離れる方向に連続した円形の周壁部を有したグローブベースと、このグローブベースの開口縁に接着された中空でかつ略半球状のグローブトップとからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電球。
【請求項４】
前記受熱部が熱伝導性を有した接着剤で前記光源取付け部に接着されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の電球。
【請求項５】
前記グローブがセラミックス製であることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか一項に記載の電球。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、グローブを備えた電球に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤが実装された光源基板を金属製外郭部材の光源取付け部の表面に装着するとともに、半球状に成形された合成樹脂製グローブを光源取付け部に取付け、このグローブで光源基板を覆った構成を備える電球型ランプが、従来技術として知られている。
【０００３】
発光状態のＬＥＤが発する熱の大部分は、光源基板を経由して外郭部材に伝えられ、この外郭部材の周部から大気中に放出される。これにより、ＬＥＤの温度上昇が抑制されるので、ＬＥＤの発光効率及び発光色等の維持が図られる。
【０００４】
近年では、ＬＥＤの高出力化が進んでおり、ＬＥＤの発熱量は増大している。このため、ＬＥＤの温度上昇を十分に抑制することが難しくなる場合が考えられている。更に、ランプ形状が小形である場合、電球型ランプが備えた外郭部材の表面積、つまり、放熱面積が小さいので、なお更、ＬＥＤの温度上昇を十分に抑制することが難しくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３１３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
実施形態は、発光状態で発熱する半導体発光素子の温度上昇を、十分に抑制することを期待できる電球を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために、実施形態の電球は、金属製の本体と、光源と、グローブを具備する。本体は光源取付け部を有する。光源は、発光状態で発熱する半導体発光素子及びこの素子が実装された光源基板を有する。光源基板を光源取付け部の表面に接触させて光源取付け部に光源を装着する。光源を覆って配設されるグローブを透光性で高熱伝導性を有した材料で形成し、このグローブに受熱部を設ける。受熱部を光源基板に熱的に結合させたことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
実施形態の電球によれば、発光状態で発熱する半導体発光素子の温度上昇を、十分に抑制できる、という効果を期待できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１に係るＬＥＤ電球を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施形態１の電球は、光源取付け部を有する金属製の本体と；発光状態で発熱する半導体発光素子及びこの素子が実装された光源基板を有し、この光源基板を前記光源取付け部の表面に接触させて前記光源取付け部に装着された光源と；透光性で高熱伝導性を有した材料からなり、前記光源基板に熱的に結合される受熱部を有して前記光源を覆って配設されたグローブと；を具備することを特徴としている。
【００１１】
実施形態１で、本体をなす金属は、アルミニウム及びその合金等を好適に使用可能であるが、他の金属を用いることも可能である。これと共に、本体は、その光源取付け部が一体に形成された構成であっても、或いは光源取付け部を本体主部とは別に成形して、この光源取付け部と本体主部を連結してなる構成の本体であっても差し支えない。
【００１２】
実施形態１で、半導体発光素子にはＬＥＤ又は半導体レーザ等を用いることができる。実施形態１で、光源基板は、この基板の裏面をなす金属製のベース板を有した金属ベース基板を好適に用いることができるが、これに代えて、一枚の絶縁板、又は積層された絶縁板等を用いることも可能である。
【００１３】
実施形態１で、グローブをなす材料には、透光性で高熱伝導性を有した材料であれば、セラミックス、合成樹脂、又はガラス等を用いることが可能である。
【００１４】
実施形態１で、受熱部が光源基板に熱的に結合されているとは、光源基板から受熱部ヘの熱伝導が可能な状態に、光源基板と受熱部とが接続されていることを指している。この熱的結合は、光源基板と受熱部の間に接着剤を介在させた接続形態であっても、或いは、接着剤を介在させることなく直接接触させた接続形態であっても差し支えない。接着剤を用いることは、光源基板と受熱部との間に空気が残留し難い点で好ましいと共に、その際に使用する接着剤としては、シリコーン系接着剤のように良熱伝導性を有する接着剤であることが好ましい。又、接着剤を介在させない場合は、光源基板と受熱部との密接度を高めるために、ばね等を用いて受熱部を光源基板に押付ける構成を採用することが好ましい。
【００１５】
実施形態１では、透光性のクローブが高熱伝導性の材料からなり、このグローブは光源基板に熱的に結合された受熱部を有している。このため、電球の点灯状態で光源の半導体発光素子が発した熱は、光源基板から光源取付け部に伝えられて本体の周部から大気中に放出される他に、光源基板からグローブの受熱部に直接伝えられて、このグローブの表面から大気中に放出される。
【００１６】
このように本体とグローブの双方から放熱ができる実施形態１の電球は、その外部への放熱面積が大であるので、発熱量が大きい半導体発光素子が用いられた場合でも、電球の形状が小形である場合でも、半導体発光素子の温度上昇を、十分に抑制することを期待できる。
【００１７】
実施形態２の電球は、実施形態１において、前記受熱部が前記光源取付け部の表面に熱的に結合されていることを特徴としている。
【００１８】
この実施形態２で、受熱部が光源取付け部の表面に熱的に結合されているとは、光源取付け部から受熱部ヘの熱伝導が可能な状態に、光源取付け部と受熱部とが接続されていることを指している。この熱的結合は、光源取付け部と受熱部の間に良熱伝導性を有する接着剤を介在させた接続形態であっても、或いは、接着剤を介在させることなく直接接触させた接続形態であっても差し支えない。
【００１９】
実施形態２では、実施形態１において、更に、光源取付け部に光源から放出されて本体の周部に伝わろうとする熱の一部が、光源取付け部から受熱部に伝えられる。これにより、半導体発光素子が発した熱が高熱伝導性のグローブに容易に与えられて、このグローブの表面から大気中に放出することが可能である。
【００２０】
実施形態３の電球は、実施形態１又は２において、前記グローブが、前記受熱部及びこの受熱部に前記本体から離れる方向に連続した円形の周壁部を有したグローブベースと、このグローブベースの開口縁に接着された中空でかつ略半球状のグローブトップとからなることを特徴としている。
【００２１】
この実施形態３では、実施形態１又は２において、更に、グローブのグローブトップが略半球状であるので、グローブの表面積がより多く確保される。そのため、グローブから大気中への放熱性を向上することが可能である。更に、グローブがグローブベースとグローブトップに分かれているので、これらを成形する際に受熱部がアンダーカット部となることがなく、容易にグローブベースとグローブトップを成形することが可能である。
【００２２】
実施形態４の電球は、実施形態２又は３において、前記受熱部が熱伝導性を有した接着剤で前記光源取付け部に接着されていることを特徴としている。
【００２３】
この実施形態４では、実施形態２又は３において、更に、本体に支持させるための部品を要することなく、接着止めによりグローブを本体に支持することができるとともに、この支持を担う接着剤が熱伝導性を有しているので、光源取付け部からグローブの受熱部への熱を受け渡しが容易となる。
【００２４】
実施形態５の電球は、実施形態１から４のいずれかにおいて、前記グローブがセラミックス製であることを特徴としている。
【００２５】
この実施形態５では、実施形態１又は２において、更に、クローブの熱伝導性が高いので、このグローブの表面から大気中への放熱により、半導体発光素子の温度上昇を十分に抑制することが可能である。
【実施例１】
【００２６】
以下、実施例１の電球について、図１を参照して詳細に説明する。
【００２７】
電球１は、金属製の本体２と、光源７と、グローブ１１と、絶縁部材２１と、点灯回路２５と、口金３１を具備している。
【００２８】
本体２は例えばアルミニウムやその合金の一体成形品からなる。この本体２は周壁３と光源取付け部４を有している。周壁３は円筒状をなしていて、その外周面は放熱面として利用される。周壁３は光源取付け部４から離れるに従って次第に縮径されている。尚、本体２の周部をなした周壁３は、その放熱面積を増やすために外方に突出する放熱フィンを複数有していてもよい。光源取付け部４は、周壁３の軸方向一端部を閉じるように周壁３と一体に形成されている。この光源取付け部４の表面４ａは平坦面からなる。本体２は、周壁３と光源取付け部４とで囲まれて形成された凹部５を有している。凹部５は周壁３の軸方向他端に開放されている。
【００２９】
光源７は、例えば略円形又は矩形をなす光源基板８の中央部に発光部９を装着して形成された発光モジュールからなる。
【００３０】
光源基板８は、図示しないが例えば金属製ベース板の一面に絶縁層を積層し、この絶縁層上に配線パターンを形成するとともに、この配線パターンの所定部位を除いて絶縁層及び配線パターン上に被着された絶縁性の薄いレジスト層を有したプリント配線基板等からなる。光源基板８の裏面をなすベース板は、アルミニウムやその合金又は鉄或いは銅等からなる。絶縁層は、合成樹脂又はセラミックス等からなる。又、ベース板及び絶縁層に代えて、一枚のセラミックス製の絶縁板を用いることも可能である。
【００３１】
更に、配線パターンは例えば銅箔からなる。この配線パターンは後述するＬＥＤ９ａの熱を光源基板８の略全域に渡って広げるためのヒートスプレッダ部を一体に有している。ヒートスプレッダ部は光源基板８の周縁部近傍に達していて、レジスト層で覆われている。
【００３２】
発光部９は例えばＣＯＢ（chip on board）型のものである。つまり、発光部９は、複数のＬＥＤ９ａと、枠９ｂと、封止部材９ｃとを有して形成されている。
【００３３】
各ＬＥＤ９ａは、ベアチップからなり、配線パターンと電気的に接続して光源基板８に実装されている。各ＬＥＤ９ａには例えば青色発光をするＬＥＤ９ａが用いられている。枠９ｂは、光源基板８に接着されていて、ＬＥＤ９ａ群を囲んでいる。封止部材９ｃは、電気絶縁性でかつ透光性を有していて、ＬＥＤ９ａ等を埋めて枠９ｂ内に充填されている。
【００３４】
封止部材９ｃには蛍光体（図示しない）が混入されている。蛍光体には、ＬＥＤ９ａが発する光で励起されて黄色の光を放射する黄色蛍光体が用いられている。したがって、発光部９は、蛍光体から放射された黄色光とＬＥＤ９ａが発した青色光とが混じって、白色の光を発光する。尚、発光部９にはＳＭＤ型等のものを使用することも可能である。
【００３５】
光源７が備える発光部９はＬＥＤ９ａを有しているので、この光源７はＬＥＤ光源であると共に、この光源７を備えた電球１はＬＥＤ電球である。ＬＥＤ９ａの発光は、半導体のｐ−ｎ接合に順方向電流を流すことで実現されるので、ＬＥＤは電気エネルギーを直接光に変換する。こうした発光原理で発光するＬＥＤ等の半導体発光素子は、通電によりフィラメントを高温に白熱させて、その熱放射により可視光を放射させる白熱電球と比較して、省エネルギー効果を有するものである。
【００３６】
発光部９はその光源基板８の裏面を光源取付け部４の表面４ａに密接させて光源取付け部４の中央部領域に装着されている。
【００３７】
グローブ１１は、グローブベース１２とグローブトップ１５とからなリ、これらの部材は透光性で高熱伝導性を有した材料、例えば透光性セラミックスで形成されている。ここにグローブ１１は、透明であっても差し支えないが、拡散透光性であることが好ましい。更に、グローブ１１が高熱伝導性であるとは、一般的な合成樹脂製グローブの構成材料であるアクリル樹脂やポリカーボネート樹脂の熱伝導性よりも高い熱伝導性を有していることを指している。
【００３８】
グローブベース１２は、円形の周壁部１２ａ及びこれと一体に形成された受熱部１３を有している。周壁部１２ａは、グローブ１１が本体２に支持された状態で、この本体２から離れる方向に受熱部１３に連続している。これとともに、グローブ１１の表面積をより増やすために、周壁部１２ａは、その縦断面において外側に向けて突出するように湾曲されている。
【００３９】
受熱部１３は、図１で周壁部１２ａからその内側に略水平に折れ曲がっていて、周壁部１２ａの周方向に環状をなして連続している。この受熱部１３は、肉厚の第１受熱部位１３ａと、これよりも薄肉の第２受熱部位１３ｂとからなる。更に、周壁部１２ａに対して第２受熱部位１３ｂよりも近い第１受熱部位１３ａの複数個所（２箇所のみ代表して図示する。）に孔１４が設けられている。
【００４０】
尚、グローブベース１２の内面にアルミニウムを蒸着する等により、グローブベース１２の内面を鏡面からなる反射面に形成した場合、このグローブベース１２をリフレクタとして使用することが可能である。
【００４１】
グローブトップ１５は中空でかつ略半球状に形成されている。ここに、グローブトップ１５は中空の球体を１／２とした形状に相当する形状であることが、その表面積を大きく確保できる点で好ましいが、これに近似した半球状であっても差し支えない。このグローブトップ１５の開口縁は、グローブベース１２の開口縁に、図示しない良熱伝導性の接着剤例えばシリコーン系接着剤等を用いて接着されている。実施例１では、接着されたグローブトップ１５とグローブベース１２の周壁部１２ａは、互いの接合部に角や段差を形成することなく連続されているので、電球１の外観を向上する上で好ましい。
【００４２】
既述のようにグローブ１１はグローブベース１２とグローブトップ１５に分かれている。このため、これらの部品を、型を用いて成形する際に、受熱部１３がアンダーカット部となることがない。したがって、グローブベース１２とグローブトップ１５を容易に成形することが可能である。
【００４３】
このグローブ１１は光源取付け部４及び光源７を覆って配設されている。次に、グローブ１１を配設する手順を説明する。
【００４４】
まず、光源７が取付けられた本体２の光源取付け部４にグローブベース１２を装着する。即ち、受熱部１３の第１受熱部位１３ａを光源取付け部４の表面４ａに面接触するように重ねることによって、第１受熱部位１３ａを光源取付け部４の表面４ａに熱的に結合させる。これとともに、受熱部１３の第２受熱部位１３ｂを発光部９の周囲に位置された光源基板８の周部８ａの表面に面接触するように重ねることによって、第２受熱部位１３ｂを光源基板８の周部８ａの表面に熱的に結合させる。
【００４５】
この場合、受熱部１３と光源基板８の周縁との間に、第１受熱部位１３ａと光源基板８との干渉を防ぐための隙間Ｇが確保されるようになっている。そして、前記接着は第１受熱部位１３ａの各孔１４に例えばシリコーン系接着剤１６を充填することによって行う。これにより、受熱部１３が光源基板８の周部８ａの表面及び光源取付け部４の表面に面接触した状態を保持してグローブベース１２が本体２に接着される。尚、面接触部には、シリコーン樹脂やグリース等を介在させて伝熱層を設けることも可能である。
【００４６】
光源取付け部４に接着された受熱部１３の表面は、封止部材９ｃの表面からなる発光面の高さ位置と同じか、若しくは、光源取付け部４の表面４ａに近付くように後退している。これにより、発光部９からその周囲に向う光を受熱部１３が遮らないようにすることが可能である。
【００４７】
最後に、グローブトップ１５をグローブベース１２の周壁部１２ａに接着することにより、グローブ１１が組立てられるとともに、光源７がグローブトップ１５で覆われる。
【００４８】
以上のようにグローブ１１は、そのグローブベース１２の受熱部１３を接着剤１６で光源取付け部４に接着するとともに、このグローブベース１２にグローブトップ１５を接着剤で接着することで組立てられている。これにより、グローブ１１を本体２に支持させるための部品を要することなく、簡単な構成で、グローブ１１を本体２に支持できる。
【００４９】
絶縁部材２１は、カップ形状に成形されていて、本体２と後述の点灯回路２５との間を電気的に絶縁するために、凹部５の内面に沿って配設されている。
【００５０】
光源７が有した各ＬＥＤ９ａを発光させる点灯回路２５は、回路基板２６に各種の回路部品２７を取付けてユニット化されている。この点灯回路２５は本体２の凹部５内でかつ絶縁部材２１の内側に収容されている。回路基板２６は、絶縁部材２１及び光源取付け部３を貫通した図示しない絶縁被覆電線を経由して光源基板８に電気的に接続されている。
【００５１】
点灯回路２５に電源を供給する口金３１は、口金本体３２と連結部材３３を有している。口金本体３２は図示しない給電ソケットに着脱可能にねじ込まれる。連結部材３３は合成樹脂等の電気絶縁材で形成され、口金本体３２に固定されている。この連結部材３３は本体２の凹部５の開口端部に連結されている。口金本体３２の内面には、点灯回路２５に電気的に接続された図示しない絶縁被覆電線が接続されている。
【００５２】
前記構成の電球１は、その口金３１が図示しない給電ソケットに接続された状態で、点灯回路２５に通電されることにより、光源７の発光部９が有した各ＬＥＤ９ａが発光する。これにより、発光部９から出射される白色光が、グローブ１１を透過して照明に供される。
【００５３】
こうした電球１の点灯状態で各ＬＥＤ９ａは熱を発し、この熱は光源基板８に伝わり、ここから本体２及び高熱伝導性有した透光性材料からなるグローブ１１に夫々伝えられて、これら本体２の表面及びグローブ１１の表面から大気中に放出される。
【００５４】
即ち、各ＬＥＤ９ａが発した熱は、光源基板８から光源取付け部４に伝えられて本体２の周部から大気中に放出される。
【００５５】
これとともに、グローブベース１２が有した受熱部１３の第２受熱部位１３ｂは、光源基板８の周部８ａに接触されて、この周部８ａを光源取付け部４との間に挟んでいる。このため、各ＬＥＤ９ａが発した熱は、第２受熱部位１３ｂに直接伝えられて、グローブベース１２の周壁部１２ａに伝導される。この場合、光源基板８の周部８ａには、既述のように配線パターンの一部からなるヒートスプレッダ部（図示しない）が設けられている。このため、各ＬＥＤ９ａが発した熱のうちでヒートスプレッダ部に拡散された熱を、効率よく第２受熱部位１３ｂに伝えることが可能である。
【００５６】
しかも、受熱部１３は光源取付け部４の表面４ａに面接触された第１受熱部位１３ａを有している。このため、光源取付け部４に光源７から放出されて本体２の周部に伝わろうとする熱の一部が、受熱部１３の第１受熱部位１３ａに伝えられて、更に周壁部１２ａに伝導される。
【００５７】
この周壁部１２ａの熱はグローブトップ１５に伝導される。したがって、各ＬＥＤ９ａが発した熱は、グローブ１１の周壁部１２ａ及びグローブトップ１５の表面から大気中に放出される。
【００５８】
このように本体２とグローブ１１の双方から放熱ができる電球１は、グローブ１１の表面積に応じて大気中への放熱面積を大きく確保できる。しかも、グローブトップ１５が略半球状であるので、グローブ１１の表面積をより多く確保できる。それに伴い、グローブ１１から大気中への放熱性がより向上される。
【００５９】
したがって、光源７が有したＬＥＤ９ａの発熱量が大きい場合でも、電球１の形状が小形である場合でも、若しくはこれらの双方を満たした場合でも、各ＬＥＤ９ａの温度上昇を十分に抑制することを期待できる。
【００６０】
尚、実施例１の構成において、受熱部１３の孔１４に接着剤１６を充填して光源取付け部４に受熱部１３を接着することに代えて、面接触される面の略全域に良熱伝導性の接着剤例えばシリコーン系接着剤を介在させることにより、グローブベース１２を本体２に支持することもできる。
【００６１】
この構成を採用することにより、本体２に対するグローブベース１２の接着強度がより高められる。この場合、前記隙間Ｇを、余剰接着剤を収容する接着剤溜まりとして利用することも可能である。これと共に、面接触部に空気が残留して、この面接触部での熱伝導性能が低下することを抑制可能である。しかも、グローブ１１のグローブベース１２を本体２に接着する接着剤は良熱伝導性を有しているため、光源取付け部４からグローブベース１２の受熱部１３への熱の受け渡しがより容易となる。これにより、各ＬＥＤ９ａが発した熱をグローブ１１の表面から外部へ放出する性能を向上することが可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１…電球、２…本体、４…光源取付け部、４ａ…光源取付け部の表面、７…光源、８…光源基板、８ａ…光源基板の周部、９…発光部、９ａ…ＬＥＤ（半導体発光素子）、１１…グローブ、１２…グローブベース、１２ａ…グローブベースの周壁部、１３…受熱部、１３ａ…第１受熱部位、１３ｂ…第２受熱部位、１５…グローブトップ
【図１】
2013020812.tif 000003