(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光ダイオードが一方の面に配列された基板と、その基板を取り付ける底部を有する樹脂ケースとを有し、上記基板が上記底部に放熱固定板を介して取り付けられてなるＬＥＤ照明装置であって、
上記放熱固定板の上記基板が取り付けられた面と対向する面に上記樹脂ケースの底部との接触面積を増大させるように凸部が形成されたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
上記各発光ダイオードの光放出部を除いて、上記基板の一方の面を覆う放熱カバーをさらに有し、該放熱カバーは上記放熱固定板と上記基板の周りで面で接触するように固定されている請求項１記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
上記放熱固定板と上記樹脂ケースとは一体成形されている請求項１又は２記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
上記凸部は一方向に長く形成されかつ互いに平行に形成された冷却フィンである請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
上記樹脂ケースの底部は上記放熱固定板の凸部に対応して凹凸が形成されている請求項１〜３のうちのいずれか１つに記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＥＤ照明装置、特に信号機用のＬＥＤ照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、青色の光の発光が可能な発光ダイオードが開発され、また、発光ダイオードの輝度が向上してきたことから、発光ダイオードを用いた信号灯や照明機器製造されるようになってきた。
図９は、例えば信号灯として用いられる従来のＬＥＤ照明装置の構成を示す断面であり、この従来例のＬＥＤ照明装置（以下、第１の従来例という。）は複数の発光ダイオード５が配列された基板４が樹脂ケース１０３の底面に金属板１０１を介して取り付けられ、さらに樹脂ケース１０３の前面に透明カバー７が設けられることにより密閉されて構成されている。
以上のように構成された従来のＬＥＤ照明装置において、発光ダイオード５から出力された光は透明カバー７を介して出力され、発光ダイオードで発生した熱は金属板１０１により樹脂カバー１０３の底部に伝達され、さらに樹脂カバー１０３の底部の外表面から放熱される。
【０００３】
また、より放熱特性を向上させた構成として以下のような構造が提案されている。
図１０のＬＥＤ照明装置は、図９の従来例に比較して、放熱特性を向上させた従来例のＬＥＤ照明装置（以下、第２の従来例という。）であり、図１０に示すように、金属板１０１ａを樹脂ケース１０３の底部のみではなく、樹脂ケース１０３の内表面全体に沿って設けている。
このように構成された図１０のＬＥＤ照明装置では、樹脂ケース１０３の外表面全体から熱を放出することができるので、図９の従来例に比較して放熱特性を良好にできる。
また、図１０の構成以外にも、金属板の裏面が直接、外気に触れるように樹脂ケースの底部に設け、その外気に触れる面にヒートシンクを設けることにより放熱特性を向上させた構造（以下、第３の従来例という。）も提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図９の第１の従来例のＬＥＤ照明装置は、大電流を必要とするより明るい照明用には向かないという問題点がある。
また、第２の従来例のＬＥＤ照明装置は、放熱特性は良好にできるが、金属板が大きくなることから軽くできないという問題点がある。
またさらに、第３の従来例のＬＥＤ照明装置は、金属板の放熱面が外気に触れるように樹脂カバーに取りつける必要があるために、密閉性を劣化させるおそれがあるという問題点がある。
【０００５】
そこで、本発明は、高い密閉特性を保つことができ、かつ放熱特性のよいＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、複数の発光ダイオードが一方の面に配列された基板と、その基板を取り付ける底部を有する樹脂ケースとを有し、上記基板が上記底部に放熱固定板を介して取り付けられてなるＬＥＤ照明装置であって、
上記放熱固定板の上記基板が取り付けられた面と対向する面に上記樹脂ケースの底部との接触面積を増大させるように凸部が形成されたことを特徴とする。
以上のように構成されたＬＥＤ照明装置は、上記放熱固定板と上記樹脂ケースの底部との接触面積を大きくできるので、発光ダイオードで発生した熱を上記放熱固定板を介して上記樹脂ケースに効果的に伝達できるので、上記樹脂ケースの該表面から効率よく放熱でき、放熱特性を良好にできる。
【０００７】
また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、発光ダイオードで発生する熱を上記基板の一方の面に沿って上記放熱固定板に伝達するために、上記各発光ダイオードの光放出部を除いて、上記基板の一方の面を覆う放熱カバーをさらに有し、該放熱カバーは上記放熱固定板と上記基板の周りで面で接触するように固定されていることが好ましい。
【０００８】
本発明に係るＬＥＤ照明装置において、上記放熱固定板と上記樹脂ケースとは一体成形されていることが好ましい。
【０００９】
本発明に係るＬＥＤ照明装置では、上記樹脂ケースに熱を効率良く伝達するために、上記凸部が一方向に長く形成されかつ互いに平行に形成された冷却フィンであることが好ましい。
【００１０】
本発明に係るＬＥＤ照明装置において、上記樹脂ケースの該表面からより効果的に熱を放出するために、上記樹脂ケースの底部に上記放熱固定板の凸部に対応して凹凸が形成されていることがさらに好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態について説明する。
本発明に係るＬＥＤ照明装置は、図１に示すように、複数の発光ダイオード５が配列された基板４を樹脂ケース３の底部に放熱固定板１を介して設け、その樹脂ケース３の前面に透光性カバー７を取り付けることにより構成した信号灯に用いられるＬＥＤ照明装置であって、以下のような特徴を有する。
【００１２】
（１）本実施の形態のＬＥＤ照明装置において、放熱固定板１は例えば金属からなり、下面に複数の放熱用のフィン１ａが互いに平行に形成され、樹脂ケース３の底部にそのフィン１ａが樹脂に埋め込まれるように設けられている。
尚、放熱固定板１の上面には、基板４の下面が接するように設けられている。
（２）また、発光ダイオード５の光放出部を除いて、基板４の上面を覆うように、例えば金属からなる放熱カバー２を設け、該放熱カバー２は基板４の周りで放熱固定板１と面接触するように固定されている。
この放熱カバー２は、発光ダイオード５で発生する熱を放熱固定板１に伝達する機能を有し、これにより、発光ダイオート５で発生した熱は、放熱カバー２を介する第１の経路と、基板４を介する第２の経路の２つの経路で放熱固定板１に伝達されるので、より効果的に発光ダイオード５で発生した熱を放熱固定板１に伝達することができる。
尚、本明細書において、上面又は下面というときの上とはＬＥＤ照明装置の光を放出する側（前方）に位置する面をいう。
【００１３】
図４を参照しながら、本実施の形態のＬＥＤ照明装置について、詳細に説明する。
尚、図４は、表面実装タイプの発光ダイオード５０を用いた例を示している。
本実施の形態のＬＥＤ照明装置において、下面にフィン１ａが形成された放熱固定板１は一体成形で樹脂ケース３の底部に固定されている。
ここで、図３に示すように、フィン１ａは一方向に十分長いひれ状の形成を有し、放熱固定板１の下面に互いに平行に形成される。
また、本実施の形態において、放熱固定板１はフィン１ａが樹脂ケース３の底部に埋め込まれるようにかつ放熱固定板１の下面を全て覆うように樹脂ケース成形用の樹脂と一体成形されている。
【００１４】
また、上面に発光ダイオード５０が所定の配列で配列された基板４は、基板４の下面が放熱固定板１の上面に接するように固定される。
さらに、基板４の上面には、各発光ダイオード５０に対応して貫通開口部６ａが形成された絶縁シート６が基板４の上面を覆うように設けられる。
そして、絶縁シート６上には、発光ダイオード５０に対応して貫通開口部１１ａが形成された放熱カバー２が、絶縁シート６を介して基板４を覆うように設けられる。
ここで、該放熱カバー２は基板４を覆ったときに、基板４の周りで放熱固定板１と面接触するように基板４の側面に沿って折り曲げられ、その折り曲げられたつばの部分で放熱固定板１に固定される。
【００１５】
以上のように構成された実施の形態のＬＥＤ照明装置において、図５の断面図に矢印で示すように各発光ダイオード５０で発生した熱は、第１に基板４を主に厚み方向に放熱固定板１に伝達される（第１の経路）と同時に、第１の経路とは別に、各発光ダイオード５０で発生した熱が放熱カバー２を横方向に伝達されて基板４の周りで放熱固定板１と面接触しているつばの部分から放熱固定板１に伝達される（第２の経路）。このようにして、第１の経路と第２の経路により放熱固定板１に伝達された熱は、放熱固定板１の下面及びフィン１ａから樹脂ケース３の底部の樹脂に伝達されて該樹脂の該表面から放熱される。
【００１６】
このように、本実施の形態のＬＥＤ照明装置では、発光ダイオード５で発生する熱を上記第１の経路と第２の経路の２つの経路によって放熱固定板１に伝達することができるので、発光ダイオート５で発生した熱を効果的に放熱固定板１に伝達することができる。
また、放熱固定板１はその下面に複数のフィン１ａが形成されているので、放熱固定板１の下面と樹脂ケース３の底面との接触面積を大きくでき、樹脂ケース３に熱を効率良く伝達できる。
以上のように、本実施の形態のＬＥＤ照明装置においては、発光ダイオード５０で発生した熱が効率良く樹脂ケース３に伝達され、樹脂ケース３の外表面から放出できるので、従来例に比較して放熱特性を良好にできる。
【００１７】
さらに、本実施の形態のＬＥＤ照明装置では、放熱固定板１はフィン１ａが樹脂ケース３の底部に埋め込まれるように樹脂ケース成形用の樹脂と一体成形されているので、アンカー効果により放熱固定板１を樹脂ケース３の底面に強固に固定できる。
また、本実施の形態のＬＥＤ照明装置では、放熱固定板１と放熱カバー２により、発光ダイオードが搭載された基板を挟み込むように固定しているので、振動による基板のずれ及び脱落を防止でき、耐振動性を向上させることができる。
これにより、例えば、信号灯のように常に振動にさらされる場所に設置される用途に使用された場合にも、高い信頼性が得られる。
【００１８】
また、本実施の形態のＬＥＤ照明装置において、放熱固定板１及び放熱カバー２としてそれぞれシールド効果を有する例えば金属を用いることにより、発光ダイオードが搭載された基板が電源回路を含んでいる場合においても、その電源回路が生じるノイズを遮断でき、ＬＥＤ照明装置のノイズによる他の電子機器の誤動作を防止できる。これにより、オフィス内の各種照明機器、航空機の読書灯などの幅広い用途に適用することができる。
また、本実施の形態のＬＥＤ照明装置では、放熱固定板１の下面を全て覆うように樹脂ケース成形用の樹脂と一体成形されているので、気密性を良好にでき、屋外の用途に用いられても長い寿命が得られる。
【００１９】
以上説明した図４に示す例では、表面実装タイプの発光ダイオード５０を用いて構成したＬＥＤ照明装置について説明したが、ピンリードを有する発光ダイオード５を用いても、同様に構成することができ、同様の作用効果が得られる。
すなわち、この発光ダイオード５を用いて構成したＬＥＤ照明装置では、図６に示すように、図４の基板４の上面上に形成した絶縁シート６に代えて、基板４の下面の下に絶縁シート６０を設けた以外は表面実装タイプの発光ダイオード５０を用いた場合と同様に構成される。
ここで、図６は、図１に示すＬＥＤ照明装置（ピンリードを有する発光ダイオード５を用いて構成したもの）の一部の断面を拡大して示す断面図である。
【００２０】
以下、本発明に係る変形例について説明する。
変形例１．
図７は、本発明に係る変形例１のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
この変形例１のＬＥＤ照明装置は、樹脂ケース３の底部において隣接するフィン１ａの間にそれぞれ対応して凹部３ａが形成されていることを特徴とし、これにより、樹脂ケース３の底部の外表面の表面積を大きくでき、その外表面から効率的に熱を放出できる。
すなわち、本変形例１では樹脂ケース３の底部（外表面）に放熱固定板１の凹凸に対応するように凹凸を形成し、外気に熱を放出するための主要な部分である樹脂ケース３の底部の外表面の表面積を大きくして、熱の放出効果をより向上させている。
【００２１】
変形例２．
図８は、本発明に係る変形例２のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
この変形例２のＬＥＤ照明装置は、図１のＬＥＤ照明装置において、放熱固定板１に代えて放熱固定板１０を用いて構成した以外は、図１と同様に構成される。
尚、図８において、樹脂ケースは放熱固定板１０に対応させて図１の樹脂ケースとは異なる形状としているので３０の符号を付して示している。
すなわち、変形例２のＬＥＤ照明装置に用いた放熱固定板１０は、樹脂ケース３０の底部及び内周側面に沿って設けられ、かつ樹脂ケース３０と接する部分全体にフィン１０ｂが形成されている。
以上のように構成された変形例２のＬＥＤ照明装置は、発光ダイオード５で発生した熱を放熱固定板１０を介して樹脂ケース３０の底面と樹脂ケース３０の外周側面に伝達でき、樹脂ケース３０の外表面全体から熱を放出できる。
これにより、実施の形態のＬＥＤ照明装置に比較してより効率的に熱を放出できる。
【００２２】
変形例３．
実施の形態のＬＥＤ照明装置では、絶縁シート６又は絶縁シート６０とを用いたが、絶縁シートに代えて、絶縁性及び熱伝導性に優れたグリス等を用いて構成してもよい。
【００２３】
以上説明したように実施の形態及び変形例のＬＥＤ照明装置は、（１）放熱カバー２を設けることにより主として２つの熱伝達経路により各発光ダイオードで発生した熱を放熱固定板１に伝達し、（２）放熱固定板１と樹脂ケースとの接触面積を増大させ、（３）樹脂ケース３において伝達される熱が大きい部分の外表面の面積を増大させる（変形例１に関連）という、構造を採用することによりＬＥＤ照明装置全体として放熱特性を良好にしている。
以上、主として本発明における特有の構造に因る良好な放熱特性について説明してきたが、これらの特有の構造に因る良好な放熱特性をより効果的に発揮させるために、各構成要素に対して以下のような材料を適用することが好ましい。
【００２４】
すなわち、本発明のＬＥＤ照明装置において、放熱固定板１としては、例えば、アルミニウム、銅等の熱伝導の良い金属又は熱伝導の良いセラミック等を用いることが好ましく、金属を用いる場合は鋳造、鍛造又は切削加工により作製することができる。また、セラミックを用いる場合は、所定の形状に成形した後に焼成することにより作製することができる。
また、放熱固定板１の熱放射量を向上させるために、黒色アルマイト処理や黒色塗料を用いて表面を塗装するようにしてもよい。
【００２５】
また、樹脂ケース３用の樹脂としては、ＡＢＳ樹脂又はポリカーボネート等の比較的熱伝導性の良い樹脂を用いることが好ましく、より熱伝導性を良好にするために、その樹脂にアルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）又は酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等を添加することがさらに好ましい。
【００２６】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、複数の発光ダイオードが一方の面に配列された基板が、上記樹脂ケースの底部との接触面積を増大させるように凸部が形成された放熱固定板を介して取り付けられているので、発光ダイオードで発生した熱を上記放熱固定板を介して上記樹脂ケースに効果的に伝達して上記樹脂ケースの該表面から効率よく放熱でき、放熱特性を良好にできる。これにより、本発明に係るＬＥＤ照明装置によれば、放熱固定板を直接外気にさらすことなく放熱特性を良好にできるので、高い密閉特性を保つことができ、かつ放熱特性のよいＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る実施の形態のＬＥＤ照明装置（ピンリードを有する発光ダイオードを用いた例）の構成を示す断面図である。
【図２】  図１のＬＥＤ照明装置において、基板４が取り付けられた樹脂ケース３の底面を前方から見た平面図である。
【図３】  実施の形態の放熱固定板１の下面の平面図である。
【図４】  実施の形態のＬＥＤ照明装置（表面実装タイプの発光ダイオードを用いた例）の分解斜視図である。
【図５】  実施の形態のＬＥＤ照明装置（表面実装タイプの発光ダイオードを用いた例）の断面図である。
【図６】  図１のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
【図７】  本発明に係る変形例１のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
【図８】  本発明に係る変形例２のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
【図９】  第１の従来例のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【図１０】  第２の従来例のＬＥＤ照明装置の断面図である。
【符号の説明】
１，１０…放熱固定板、
１ａ，１０ｂ…放熱用のフィン、
２…放熱カバー、
３，３０…樹脂ケース、
４…基板、
５，５０…発光ダイオード、
６，６０…絶縁シート、
７…透光性カバー。
【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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【図９】
0003965929.tif 000010
【図１０】
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