(57)【要約】【課題】簡単な構成で汎用性が高く、照明装置への適用時に設計の自由度の高いＬＥＤ光源装置を提供する。【解決手段】多面体３を形成する複数の面４の表面にそれぞれ、絶縁体を介し、１つ以上のＬＥＤチップ１を配設する。ＬＥＤチップ１が配設された各面４の鉛直方向軸Ｒが多面体３の内部中央部位において一つの交点Ｃで交わる態様となるようにし、ＬＥＤチップ１から多面体３の外側に向けて鉛直方向軸Ｒに沿った方向に光を照射することによって、交点Ｃを中心として放射状に光を照射する。多面体３の内部には、各面４の鉛直方向軸Ｒの交点から多面体３の外部に熱を伝えることにより放熱する放熱手段５の一端側を設け、放熱手段５の他端側は多面体３の外部に引き出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体を形成する複数の面の表面にそれぞれ１つ以上のＬＥＤチップが配設されて、該ＬＥＤチップが配設された各面の鉛直方向軸が前記多面体の内部中央部位において一つの交点で交わる態様に形成されており、前記ＬＥＤチップから前記多面体の外側に向けて前記鉛直方向軸に沿った方向に光を照射することによって前記交点を中心として放射状に光を照射することを特徴とするＬＥＤ光源装置。
【請求項２】
多面体の内部には各面の鉛直方向軸の交点から多面体の外部に熱を伝えることにより放熱する放熱手段の一端側が設けられ、該放熱手段の他端側は前記多面体の外部に引き出されていることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項３】
放熱手段の多面体から引き出されている部位にＬＥＤチップへの電流供給経路が設けられていることを特徴とする請求項２記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項４】
放熱手段の他端側は多面体を保持する外部の保持部材に接続されており、前記放熱手段の多面体から引き出されている部位が多面体の前記保持部材への接続支持部を兼ねていることを特徴とする請求項２または請求項３記載のＬＥＤ光源装置。
【請求項５】
多面体は球状に形成されており、該球状多面体の外径が８０ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のＬＥＤ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて形成されるＬＥＤ光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ランプ光源としては、白熱灯等のランプ中心（照明中心）を基準とした光照射角度範囲が３６０度の光源が用いられている。また、近年、光源としてＬＥＤが注目されるようになってきている（例えば、特許文献１、２、参照）。
【０００３】
ＬＥＤは、例えば図４（ａ）に示されるような、例えばサファイヤの基板２上にｐ型とｎ型の半導体１３および活性層１４を形成したＬＥＤチップ１として用いられるものであり、電気配線１２から電流を流すことにより光が照射される。ＬＥＤチップ１の大きさは様々であるが、例えば０．３ｍｍ〜１ｍｍの小さいものが一般に用いられており、ＬＥＤチップ１から照射される光の照射方向は、図の矢印Ａに示すように、基板２に対して鉛直方向軸である。
【０００４】
ＬＥＤチップ１を用いた光源装置としては、例えば図４（ｂ）に示されるように、樹脂キャップ１５を備えたパッケージ内にＬＥＤチップ１を設けて光の照射方向を制御する構成が一般に用いられている。この光源装置の光照射領域は基板２に対して鉛直方向軸を中心とし、樹脂キャップ１５により光の照射角度制御を行うことにより照射角度を広げている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３９３５４号公報
【特許文献２】特開２００９−１８７７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、現在、駐車場や、野球やサッカーなどのスポーツスタジアム等の産業用分野の照明としては、水銀ランプやナトリウムランプ等を用いた照度の高い照明装置が用いられているが、ＬＥＤは、一つ一つの光量が大きくはないために、前記のような産業用分野の照明装置として用いるためには多数のＬＥＤ光源装置を配設する必要が生じることになる。
【０００７】
しかしながら、図４（ｂ）に示したようなＬＥＤ光源装置のランプ中心を基準とした照射角度はせいぜい１８０度であり、一般照明の照射角度範囲が３６０度であるのに対して半分程度で狭い。したがって、従来のＬＥＤ光源装置は、ＬＥＤ光源装置を複数設けて産業用分野の照明装置を形成しようとすると、その設計の自由度が小さくなり、ＬＥＤ光源装置を有効に利用できないといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために成されたものであり、その目的は、照射角度範囲が広く、その範囲を均一に照射でき、照明器具として汎用性が高く、産業用分野の照明装置に利用する場合にも設計の自由度を高められるＬＥＤ光源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、第１の発明は、多面体を形成する複数の面の表面にそれぞれ１つ以上のＬＥＤチップが配設されて、該ＬＥＤチップが配設された各面の鉛直方向軸が前記多面体の内部中央部位において一つの交点で交わる態様に形成されており、前記ＬＥＤチップから前記多面体の外側に向けて前記鉛直方向軸に沿った方向に光を照射することによって前記交点を中心として放射状に光を照射する構成をもって課題を解決する手段としている。
【００１０】
また、第２の発明は、前記第１の発明の構成に加え、前記多面体の内部には各面の鉛直方向軸の交点から多面体の外部に熱を伝えることにより放熱する放熱手段の一端側が設けられ、該放熱手段の他端側は前記多面体の外部に引き出されていることを特徴とする。
【００１１】
さらに、第３の発明は、前記第２の発明の構成に加え、前記放熱手段の多面体から引き出されている部位にＬＥＤチップへの電流供給経路が設けられていることを特徴とする。
【００１２】
さらに、第４の発明は、前記第２または第３の発明の構成に加え、前記放熱手段の他端側は多面体を保持する外部の保持部材に接続されており、前記放熱手段の多面体から引き出されている部位が多面体の前記保持部材への接続支持部を兼ねていることを特徴とする。
【００１３】
さらに、第５の発明は、前記第１乃至第４のいずれか一つの発明の構成に加え、前記多面体は球状に形成されており、該球状多面体の外径が８０ｍｍ以下に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多面体を形成する複数の面の表面にそれぞれ１つ以上のＬＥＤチップを配設し、該ＬＥＤチップが配設された各面の鉛直方向軸が前記多面体の内部中央部位において一つの交点で交わる態様となるように形成して、ＬＥＤチップから前記多面体の外側に向けて前記鉛直方向軸に沿った方向に光を照射することによって、前記交点を中心として放射状に光を照射することができ、光源中心を基準としての光照射角度範囲を３６０度にできる（仮想点光源と見なせる）。また、ＬＥＤを高集積化することができ、十分な照度の確保が容易となる。
【００１５】
このように、本発明のＬＥＤ光源装置は、照射角度範囲が広く、その範囲を均一に照射でき、簡単な構成で照明器具として汎用性が高く、産業用分野の照明装置に利用する場合にも設計の自由度を高めることができるし、ＬＥＤの高集積化により照度の確保もできるため、従来の水銀灯等の産業用照明装置の代替光源用として本発明のＬＥＤ光源装置を用いることもできるようになり、ＬＥＤチップを用いた省エネ化が可能な産業用分野の照明装置の形成も可能にできる。
【００１６】
また、ＬＥＤチップから光を照射すると熱が発生するため、例えば従来用いられている電球型のＬＥＤ光源装置においてはＬＥＤ基板側の支持部の外周側に凹凸を設ける等の放熱構成を設けているが、本発明においては、多面体内部に放熱手段の一端側を設けて放熱手段の他端側を多面体の外部に引き出し、多面体の内部において各面の鉛直方向軸の交点やその近傍の熱くなる部位から多面体の外部に熱を伝えることにより熱を効率的に外部に放熱することができる。そのため、熱によりＬＥＤチップが劣化することを抑制できるしＬＥＤチップに供給される電力の光変換効率も向上でき、寿命の長いＬＥＤ光源装置とすることができる。
【００１７】
さらに、放熱手段を設ける構成において、放熱手段の多面体から引き出されている部位に、ＬＥＤチップへの電流供給経路を設けることにより、構成を簡単にでき、見栄えも良好なＬＥＤ光源装置とすることができる。
【００１８】
さらに、放熱手段の他端側を、多面体を保持する外部の保持部材に接続し、放熱手段の多面体から引き出されている部位が多面体の前記保持部材への接続支持部を兼ねるようにすることによって、多面体を保持部材に接続保持したＬＥＤ光源装置を、簡単な構成で容易に形成することができる。
【００１９】
さらに、多面体を球状に形成し、該球状多面体の外径を８０ｍｍ以下に形成することにより、ＬＥＤからの光の照射方向を均等な放射状にでき、例えば、従来、投光器の光源であったＨＩＤ（高輝度放電）ランプを用いた照明器具に流用することが可能となり、汎用性の高いＬＥＤ光源装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るＬＥＤ光源装置の第１実施例を示す模式的な斜視図（ａ）と模式的な断面図（ｂ）である。
【図２】本発明に係るＬＥＤ光源装置の第２実施例を示す模式的な斜視図である。
【図３】本発明に係るＬＥＤ光源装置に適用される多面体の他の例を示す説明図である。
【図４】ＬＥＤチップを説明するための模式的な断面説明図（ａ）とＬＥＤチップを用いた従来の光源装置の例を示す断面説明図（ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【実施例１】
【００２２】
図１（ａ）には、本発明に係るＬＥＤ光源装置の第１実施例が模式的に示されている。同図に示されるように、第１実施例のＬＥＤ光源装置は、球状のサッカーボール形状に形成された多面体３を有している。この多面体３は、銅製のブロックの周りにアルミニウム製の基板を配設して形成されており、２０枚の正六角形の面４と１２枚の正五角形の面４との組み合わせによる球状の三十二面体である。球状多面体３の外径は、８０ｍｍ以下の適宜の値（例えば約３０ｍｍ）に形成されている。
【００２３】
多面体３を形成する複数の面４の表面には、それぞれ１つのＬＥＤチップ１が絶縁層（図示せず）を介して配設されており、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１が配設された各面の鉛直方向軸Ｒが、多面体３の内部中央部位において、一つの交点Ｃで交わる態様に形成されている。そして、本実施例は、ＬＥＤチップ１から多面体３の外側に向けて、鉛直方向軸Ｒに沿った方向に光を照射することによって、交点Ｃを中心とし、図１（ａ）に示すように放射状に光を照射することを特徴とする。
【００２４】
なお、本実施例に適用されている多面体３を形成するアルミニウム製基板の各面４には、隣り合う適宜のＬＥＤチップ１同士を接続することにより多面体３に設けられている全てのＬＥＤチップ１を直列に接続するためのプリント配線（図示せず）が形成されており、各面４にＬＥＤチップ１を実装することにより、ＬＥＤチップ１を直列接続したＬＥＤチップ直列接続回路が形成される。
【００２５】
また、図１（ｂ）に示されるように、多面体３には、一端側が開口の通路状の挿入部６が形成されて、挿入部６には放熱手段５の一端側が挿入されている。放熱手段５は、多面体３の各面４の鉛直方向軸Ｒの交点Ｃから多面体３の外部に熱を伝えることにより放熱する手段であり、外径４ｍｍφの銅製のヒートパイプを有して形成されている。放熱手段５の他端側は多面体３の外部に引き出されており、前記ＬＥＤチップ１は、放熱手段５の引き出し部が形成された１つの面４を除く全ての（３１個の）面４に設けられている。放熱手段５の挿入部６に挿入されている部分は、ＬＥＤ光源装置の作製時に、ヒートパイプの放熱手段５を挿入部６に挿入した状態でヒートパイプ内の流体に圧力を加えることによりヒートパイプの放熱手段５の表面を挿入部６に密着させている。なお、必要に応じ、放熱手段５の表面と挿入部６の内壁との間に熱伝導性の高い接着剤を設けてもよい。
【００２６】
なお、本実施例では、多面体３の３１個の面４にそれぞれ１つのＬＥＤチップ１を設けており、それぞれのＬＥＤチップ１の出力を１Ｗとすると合計３１Ｗの出力を有する光源となり、ＬＥＤチップ１を用いると、この総出力のうち約６割は熱となるが、前記銅製のヒートパイプの放熱手段５を用いてＬＥＤチップ１から出る熱の吸熱を行うことにより、熱を効率的に外部に排出することができる。
【００２７】
また、放熱手段５の多面体３から引き出されている部位には電気配線９が設けられており、電気配線９は、複数のＬＥＤチップ１の前記直列回路に電流を供給することにより各ＬＥＤチップ１に電流を供給する電流供給経路として機能する。放熱手段５の他端側は、多面体３を保持する外部の保持部材７に接続されており、放熱手段５の多面体３から引き出されている部位は、多面体３の保持部材７への接続支持部８を兼ねている。
【００２８】
なお、本実施例は、図１に示されるように保持部材７に多面体３を１つ設けた構成のＬＥＤ光源装置としているが、１つの保持部材７に複数の多面体３を設け、接続支持部８を兼ねた放熱手段５によって接続して照明装置を形成することもでき、このようにすることによって、例えば駐車場や、野球やサッカーなどのスポーツスタジアム等の産業用分野の照明として用いることもできる。
【実施例２】
【００２９】
図２には、本発明に係るＬＥＤ光源装置の第２実施例が模式的に示されている。なお、第２実施例の説明において、前記第１実施例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００３０】
第２実施例は、前記第１実施例とほぼ同様に構成されており、第２実施例が前記第１実施例と異なる特徴的なことは、保持部材７が反射鏡１０により形成されていることである。このように、第２実施例では、保持部材７を反射鏡１０により形成することにより、光の照射角度を図の矢印に示す方向として配光性を持たせている。
【００３１】
なお、第２実施例でも、１つの多面体３を設けて照明装置を形成することもできるし、複数の多面体３を設けて照明装置を形成することもでき、複数の多面体３を有する構成とすることによって、前記第１実施例と同様に、産業用照明としての利用もできる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施例に限定されることなく、様々な実施の形態を採り得る。例えば、前記各実施例では多面体３のほぼ全ての面４（放熱手段５の匹だし部が形成されている面以外の面４）にＬＥＤチップ１を１つずつ設けたが、ＬＥＤチップ１は、例えば多面体３を形成する面４の数が多い場合に、ＬＥＤチップ１を設けない面４を複数設けてもよいし、全ての面４にＬＥＤチップ１を設けてもよい。また、１つの面４に複数のＬＥＤチップ１を配設してもよく、ＬＥＤチップ１の配設態様や配設数は、適宜設定されるものである。
【００３３】
また、前記各実施例では、多面体３の外径を３０ｍｍとしたが、多面体３の大きさは特に限定されるものでなく、適宜設定されるものである。
【００３４】
さらに、前記各実施例では、多面体３は三十二面体としたが、多面体３を形成する面４の数は適宜設定されるものである。なお、面４の数を多くすることにより、多面体３をより球形（球状）に近づけることができるため好ましい。
【００３５】
多面体３の例として、図３には、本発明のＬＥＤ照明装置に適用される多面体３のうち、正多面体の例が示されており、図３（ａ）には正十二面体、図３（ｂ）には正二十面体、図３（ｃ）には正八面体、図３（ｄ）には正六面体、図３（ｅ）には正四面体がそれぞれ示されている。本発明には、このような正多面体を始めとして様々な多面体３をＬＥＤチップ１配設用として適用できるが、前記の如く、多面体３は球状に形成することが好ましく、正多面体とする場合は、図３（ａ）の正十二面体や図３（ｂ）の正二十面体が好ましい。
【００３６】
さらに、前記各実施例では、多面体３は、銅製のブロックの表面にアルミニウム製の板を設けた構成としたが、例えばアルミニウム製の板のみで形成して内部が空洞の多面体３にＬＥＤチップ１を配設してもよい。なお、この場合、アルミニウム製の板と放熱部材５との間にスペーサ等の熱伝導部材を設けて、ＬＥＤチップ１と放熱部材５とが熱的に接続されるようにすることが望ましい。また、多面体３の材質は特に限定されるものでなく、適宜設定されるものであるが、熱伝導が良好な材料により多面体３を形成し、放熱部材５によって熱の放熱を良好に行えるようにすることが好ましい。
【００３７】
さらに、前記各実施例では、放熱部材５をヒートパイプにより形成したが、放熱部材５は、ヒートパイプとは限らず、アルミニウムや銅等の金属部材や、アルミニウムや銅等の金属とカーボンナノチューブやグラファイト等の炭素材料とで構成された高熱伝導性の複合部材により形成してもよい。
【００３８】
さらに、前記各実施例では、多面体３を保持する外部の保持部材７に放熱手段５を接続して多面体３の接続支持部とし、かつ、放熱手段５にＬＥＤチップ１への電流供給のための電気配線９を設けたが、放熱手段５以外の接続支持部を設けてもよいし、電気配線９の配設を放熱手段５以外の接続支持部に設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のＬＥＤ光源装置は、光源中心を基準としての光照射角度範囲を実質的に３６０度にでき、ＬＥＤの高集積化や十分な照度の確保が容易であるので、家庭用としても産業用分野の照明装置としても利用できる。
【符号の説明】
【００４０】
１          ＬＥＤチップ
２          基板
３          多面体
４          面
５          放熱手段
６          挿入部
７          保持部材
８          接続支持部
９          電気配線
１０        反射板
【図１】
2013143397.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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