(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、本体２と、光源７と、グローブ１１を具備する。本体２は金属製でかつ光源取付け部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を含んだ発光部９及びこの発光部９が装着された光源基板８を有する。光源基板８を光源取付け部４に接触させて光源７を光源取付け部４に装着する。グローブ１１を、いずれも透光性で高熱伝導性の材料からなるグローブ本体１２と導光部１３とで形成する。導光部１３をグローブ本体１２  の中央部に熱的に結合してグローブ本体１２内に突設する。グローブ本体１２を、光源７及び光源取付け部４を覆って配設する。導光部１３の突出先端部１３ｂに発光部９を収容するとともに、この突出先端部１３ｂ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を含む発光部及びこの発光部が装着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に接触させてこの光源取付け部に装着された光源と；
透光性で高熱伝導性の材料からなり前記光源及び前記光源取付け部を覆って配設されたグローブ本体、及び透光性で高熱伝導性の材料からなり前記グローブ本体の中央部に熱的に結合して前記グローブ本体の内部に突設されているとともに突出先端部が前記発光部を収容して前記光源基板に熱的に結合された導光部を有したグローブと；
を具備することを特徴とする電球。
【請求項２】
前記グローブ本体と前記導光部が一体に形成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】
前記導光部が前記グローブ本体と別体であることを特徴とする請求項１に記載の電球。
【請求項４】
前記グローブ本体に熱的に結合された前記導光部の基端部に、前記導光部を透過する光を制御するレンズ部が設けられていることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか一項に記載の電球。
【請求項５】
前記グローブ本体及び前記導光部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であるカバーが有した光源取付け部の表面に装着するとともに、略球状に成形された透明ガラス等からなり光源基板を覆う透光性グローブを光源取付け部に取付け、ＬＥＤを覆う導光体を光源基板上に配置し、この導光体の先端面をグローブの中央部内面に対向させた構成を備える電球が、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の維持等が図られる。
【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、電球形状が小形である場合、電球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２００９−２８９６９７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、本体と、光源と、グローブを具備する。本体は金属製で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を含んだ発光部及びこの発光部が装着された光源基板を有する。光源基板を光源取付け部に接触させて光源を光源取付け部に装着する。グローブを、いずれも透光性で高熱伝導性材料からなるグローブ本体と導光部とで形成する。導光部をグローブ本体の中央部に熱的に結合してグローブ本体内に突設する。グローブ本体を光源及び光源取付け部を覆って配設する。導光部の突出先端部に発光部を収容するとともに、この突出先端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。
【図２】実施例２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を含む発光部及びこの発光部が装着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に接触させてこの光源取付け部に装着された光源と；透光性で高熱伝導性の材料からなり前記光源及び前記光源取付け部を覆って配設されたグローブ本体、及び透光性で高熱伝導性の材料からなり前記グローブ本体の中央部に熱的に結合して前記グローブ本体の内部に突設されているとともに突出先端部が前記発光部を収容して前記光源基板に熱的に結合された導光部を有したグローブと；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（発光ダイオード）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、グローブ本体及び導光部をなす材料には、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。実施形態１で、グローブ本体は略半球状ないしは略球状であることが、表面積を大きく確保する上で好ましいが、これには制約されない。
【００１４】
実施形態１で、導光部がグローブ本体の中央部に熱的に結合されているとは、これら両者が熱伝導可能な状態に接続されていることを指しており、例えば導光部がグローブ本体と一体に成形されている態様と、導光部がグローブ本体に密着されている態様とを挙げることができる。後者の態様の場合、導光部とグローブ本体との間に空気が残留し難くするために、両者間に接着剤や伝熱層を介在してもよい。この構成において使用する接着剤としては、シリコーン系接着剤のような良熱伝導性を有する接着剤であることが好ましい。又、伝熱層をなす材料としてはシリコーン樹脂やグリース等を挙げることができる。
【００１５】
同様に、実施形態１で、導光部の突出先端部が光源基板に熱的に結合されているとは、これら両者が熱伝導可能な状態に接続されていることを指しており、例えば突出先端部が光源基板に密着されている態様を挙げることができる。この場合、突出先端部と光源基板との間に空気が残留し難くするために、両者間に接着剤や伝熱層を介在してもよい。この構成において使用する接着剤としては、シリコーン系接着剤のような良熱伝導性を有する接着剤であることが好ましい。又、伝熱層をなす材料としてはシリコーン樹脂やグリース等を挙げることができる。
【００１６】
実施形態１では、透光性のグローブは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導光部を有しているとともに、この導光部はグローブ本体に熱的に結合されている。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、光源基板から導光部を経由してグローブ本体に伝えられ、このグローブ本体の表面から大気中に放出される。この他に、電球の点灯状態で光源の半導体発光素子が発した熱は、光源基板から本体の光源取付け部に伝えられて、本体の表面から大気中に放出される。
【００１７】
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。
【００１８】
実施形態２の電球は、実施形態１において、前記グローブ本体と前記導光部が一体に形成されていることを特徴としている。
【００１９】
実施形態２では、実施形態１において、更に、グローブ本体と導光部との間の熱抵抗が小さく、導光部からグローブ本体への熱移動が容易であるので、グローブ本体の表面から大気中への放出性能を向上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において、前記導光部が前記グローブ本体と別体であ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において、更に、グローブ本体と導光部とが別々に形成されるため、以下の利点を期待できる。例えばレンズ機能を担う部位や導光部周囲への光拡散機能を担う部位を導光部に形成して、導光部に所望の機能を付加する場合、導光部がグローブ本体と一体である構成に比較して、グローブ本体と導光部とを成形する上でアンダーカットとなる部位がないので、成形性が良い。
【００２２】
実施形態４の電球は、実施形態１から３のいずれかにおいて、前記グローブ本体に熱的に結合された前記導光部の基端部に、前記導光部を透過する光を制御するレンズ部が設けら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１から３において、発光部が発した光をグローブ本体に導く導光部のレンズ部によって、グローブ本体の中央部から光の利用方向に出射される光を集光又は拡散させて、所定の配光とすることが可能である。
【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、前記グローブ本体及び前記導光部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から４のいずれかにおいて、更に、グ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）型の発光モジュールからなる。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た白色の光を発光する。尚、発光部９にはＳＭＤ型等の発光モジュール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はグローブ本体１２と導光部１３とからなる。
【００３８】
グローブ本体１２は、中空でかつ略半球状、好ましくは中空の球体を１／２とした形状に相当する半球形状であり、その円形の端面の直径は光源取付け部４の直径に略等しい。このグローブ本体１２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。
【００３９】
導光部１３は、グローブ本体１２と同様に透光性で高熱伝導性を有した材料、例えばグローブ本体１２と同一の透光性セラミックスで形成されている。導光部１３は、グローブ本体１２の中央部からグローブ本体１２の内部に突設されている。導光部１３とグローブ本体１２とは、互いの間に介在された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で接着されており、この接着部で導光部１３とグローブ本体１２とが熱的に結合されている。
【００４０】
導光部１３は、中実でかつ外周が円形の柱状であり、グローブ本体１２の中央部内面に連続された基端部１３ａに、グローブ１１の中央を通って出射される光の配光を制御するレンズ部１４が形成されている。レンズ部１４は、導光部１３の中心軸線上に設けられていて基端部１３ａに対して凹んでいるが、その開口はグローブ本体１２の中央部で閉じられている。このため、凹みからなるレンズ部１４に塵が付着することがない。
【００４１】
基端部１３ａと反対側の導光部１３の端部、つまり、突出先端部１３ｂに、受光凹部１５が形成されている。受光凹部１５は発光部９を収容できる大きさであり、この受光凹部１５の底面は光入射面となっている。
【００４２】
更に、導光部１３はその軸方向中央部に括れ部１３ｃを有している。この括れ部１３ｃによって、導光部１３内を導かれる光の一部が導光部１３の周りに出射させるようになっている。なお、導光部１３の透明度が透明ガラスと比較して低い場合、導光部１３に括れ部１３ｃがなくても導光部１３での光拡散性能によって、その周りに光を出射することが可能である。
【００４３】
既述のようにグローブ１１がその導光部１３に括れ部１３ｃを有しているにも拘らず、グローブ本体１２と導光部１３が別々に成形されるので、括れ部１３ｃを有した導光部１３がグローブ本体１２と一体成形された構成と比較して、グローブ本体１２と導光部１３を、型を用いて成形する際に、括れ部１３ｃがアンダーカットとなることがない。このため、グローブ本体１２と導光部１３を容易に成形することが可能である。
【００４４】
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。そのために、グローブ本体１２の開口縁が光源取付け部４の周部に接着されて本体２に支持されている。加えて、導光部１３の突出先端部１３ｂが、その受光凹部１５に発光部９を収容し、かつ、発光部９の周囲で光源基板８に接着されて、この光源基板８を介して本体２に支持されている。これらの接着を担う図示しない接着剤には良熱伝導性の接着剤例えばシリコーン系接着剤を使用することが好ましい。光源基板８と突出先端部１３ｂとの接着部で導光部１３とグローブ本体１２とが熱的に結合されている。尚、この熱的結合の面積をより大きく確保するために、突出先端部１３ｂは光源基板８の周部８ａの略全体に重なってこの周部８ａに接着されていることが望ましい。
【００４５】
以上のようにグローブ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。更に、グローブ本体１２の開口縁を本体２に接着して支持することに加えて、導光部１３を光源基板８にも接着したので、グローブ１１の支持性能が向上される。このため、万が一、グローブ本体１２の開口縁と本体２との接着に不良箇所が生じることがあっても、それを原因としてグローブ１１の支持が不安定になる恐れがない。
【００４６】
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。
【００４７】
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４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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。この場合、発光部９から出射された光は、グローブ本体１２の中央部に導光部１３で導かれる他、導光部１３の周りから放出されてグローブ本体１２の内面に達するので、グローブ本体１２全体が明るくなる。
【００５０】
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製のグローブ本体１２と導光部１３とからなるグローブ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。
【００５１】
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。
【００５２】
これとともに、グローブ１１が有した導光部１３は、光源基板８に接着されることにより熱的に結合されていて、この光源基板８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、光源基板８から導光部１３に伝えられ、この導光部１３を経由してグローブ本体１２の中央部に伝導される。これに伴い、前記熱が、グローブ本体１２の全域に伝導されるとともに、このグローブ本体１２の表面から大気中に放出される。
【００５３】
こうした熱伝導において、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図示しないヒートスプレッダ部が設けられていて、この周部８ａに発光部９を囲んだ導光部１３の突出先端部１３ｂが接している。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、効率よく導光部１３に伝えることが可能である。
【００５４】
尚、グローブ本体１２の開口縁も光源取付け部４に接着されることより熱的に結合されている。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は、グローブ本体１２と光源取付け部４との接着部を経由してグローブ本体１２に伝導されて、グローブ本体１２の表面から大気中に放出される。
【００５５】
以上のように本体２とグローブ１１の双方から放熱ができる電球１は、グローブ本体１２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、グローブ本体１２が略半球状でその表面積がより大きく確保されていることに伴い、グローブ本体１２の表面ら大気中への放熱性がより向上される。
【００５６】
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。
【実施例２】
【００５７】
図２は実施例２を示している。実施例２は以下説明する構成が実施例１とは相違しており、それ以外の構成は実施例１と同じであるため、実施例１と同一ないしは同様の機能を奏する構成については、実施例１と同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
この実施例２の電球１は、グローブ本体１２の内側に突出された導光部１３を、グローブ本体１２の中央部に一体成形するとともに、導光部１３の基端部１３ａに形成されたレンズ部１４をグローブ１１の中央部表面に開放させた点が、実施例１とは異なり、実施例２の電球１のその他の構成は実施例１と同じである。
【００５９】
したがって、この実施例２においても、実施例１で説明した理由により前記課題が解決されて、発光状態で発熱するＬＥＤ９ａの温度上昇を、十分に抑制することを期待できる電球１を提供することが可能である。
【００６０】
尚、実施例２で、導光部１３をその括れ部１３ｃにより最小径となった箇所で分割することにより、導光部１３を、グローブ本体１２と一体の基端部側導光部材と、これに接着剤により接着された突出端部側導光部材との二部材で形成してもよい。このようにすれば、グローブ１１を成形する上で括れ部１３ｃがアンダーカット部となることがないので、グローブの成形性を向上することが可能である。
【符号の説明】
【００６１】
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、９…発光部、９ａ…ＬＥＤ（半導体発光素子）、１１…グローブ、１２…グローブ本体、１３…導光部、１３ａ…基端部、１３ｂ…突出先端部、１５…凹部
【図１】
2013020813.tif 000003
【図２】
2013020813.tif 000004