(57)【要約】【課題】  ＬＥＤの実装形態に合わせて最適なイオン風による放熱効果を得ることができるＬＥＤユニットを提供することである。【解決手段】  放電空間Ｓ１を隔てた位置に放電電極１４と熱伝導性を備えた対向電極１５とを配置し、前記放電電極１４を高電圧で励起させることによって、前記対向電極１５に向かうイオン風Ｗ１を発生させるイオン発生部１２を備え、前記対向電極１５には放電空間Ｓ１に接する裏面１５ｂとは反対側の表面１５ａにＬＥＤ部１３を形成した。【選択図】      図１
2016004735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電空間を隔てた位置に放電電極と熱伝導性を備えた対向電極とを配置し、前記放電電極を高電圧で励起させることによって、前記対向電極に向かうイオン風を発生させるイオン発生部を備え、
前記対向電極には放電空間に接する面とは反対側の面にＬＥＤが実装されていることを特徴とするＬＥＤユニット。
【請求項２】
前記対向電極が熱伝導性の平板部材からなり、平板部材の放電空間に接する面の略中央部に前記放電電極が対向するように、放電空間を隔てて前記放電電極が配置される請求項１に記載のＬＥＤユニット。
【請求項３】
前記熱伝導性の平板部材には前記放電電極との間に設けられる放電空間に向けて張り出す複数の放熱フィンが設けられる請求項２に記載のＬＥＤユニット。
【請求項４】
前記対向電極が熱伝導性の円筒部材からなり、円筒部材の外周面にＬＥＤが実装されると共に内側に放電空間が設けられ、円筒部材の一方の開口端に前記放電電極が対向するように、前記放電電極が配置される請求項１に記載のＬＥＤユニット。
【請求項５】
前記円筒部材の内側に設けられた放電空間には、一方の開口端から他方の開口端に連通するイオン風の通風路が形成されている請求項４に記載のＬＥＤユニット。
【請求項６】
請求項１記載のＬＥＤユニットと、該ＬＥＤユニットのイオン発生部を収容するランプホルダとを備え、
前記ランプホルダには、前記イオン発生部の放電電極に向けて外気を取り入れる吸気孔を設けたことを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
前記対向電極のＬＥＤが実装された面を透光性のフードで覆うと共に、該フードの一部に排気孔を設けた請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放熱構造を備えたＬＥＤユニット及びＬＥＤ照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、白熱電球や蛍光灯に替わって、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）を光源とする照明装置が多く用いられるようになってきた。このようなＬＥＤ照明装置は、基板上にＬＥＤを実装封止したＬＥＤユニットと、このＬＥＤユニットを収容するためのランプホルダ等を備えて構成されている。
【０００３】
前記ＬＥＤ照明装置は、照明範囲や照明目的に応じて発光輝度が設定され、高輝度タイプのものになると、ＬＥＤを数十個単位で使用される場合がある。このため、前記ＬＥＤに多くの電流が流れる結果、ＬＥＤユニット全体の発熱量も比例して多くなる。
【０００４】
前記ＬＥＤユニットの発熱に対しては、ランプホルダを放熱性の高い材料で形成したり、ランプホルダにヒートシンクを設けたりするなどしてＬＥＤの発熱を抑えるようにしている（特許文献１）。また、前記ＬＥＤユニットにおける放熱性を高めるため、外部からファンによって、強制的に放熱させる構成を備えたものもある。
【０００５】
前記放熱機構としては、ファンによるものと、高圧電界によってイオン風を発生させるものとがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−３０６０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記ＬＥＤユニットにおける放熱構造としては、ファンを使用したものが最も放熱効率が高いが、ファンを設けるスペースが必要となるため、ＬＥＤ照明装置の小型化が図れない。また、ファンを駆動させた際に発生する騒音の影響も問題となる。
【０００８】
一方、イオン風を発生させる構造では、高圧電界を発生させるための一対の電極（放電電極、対向電極）が必要となるが、この一対の電極の配置や各電極間の距離設定によって、ＬＥＤユニットの放熱効果に差が生じる場合がある。ここで発生させるイオン風は、前記ファンに比べて風量が少ないため、前記一対の電極の配置を的確に設定しないと、十分な放熱効果が得られないこととなる。このため、放熱効率の最適化を考慮した場合に、ＬＥＤユニットの構成やデザインを適宜変更しなければならないといった問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、ＬＥＤの実装形態に合わせて最適なイオン風による放熱効果を得ることができるＬＥＤユニット及びＬＥＤ照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明のＬＥＤユニットは、放電空間を隔てた位置に放電電極と熱伝導性を備えた対向電極とを配置し、前記放電電極を高電圧で励起させることによって、前記対向電極に向かうイオン風を発生させるイオン発生部を備え、前記対向電極には放電空間に接する面とは反対側の面にＬＥＤが実装されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のＬＥＤ照明装置は、請求項１記載のＬＥＤユニットと、該ＬＥＤユニットのイオン発生部を収容するランプホルダとを備え、前記ランプホルダには、前記イオン発生部の放電電極に向けて外気を取り入れる吸気孔を設けたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るＬＥＤユニットによれば、放電空間を隔てた位置に放電電極と熱伝導性を備えた対向電極とを配置したイオン発生部を設け、前記対向電極の一方の面にＬＥＤを実装しているので、他方の面がイオン風を受ける放熱面となる。これによって、ＬＥＤを実装している面を効率よく放熱させることができる。また、前記対向電極にＬＥＤを実装したことで、放熱構造がコンパクトになり、ＬＥＤユニットの小型化が図られる。
【００１３】
また、上記構成のＬＥＤユニットをランプホルダに収容したＬＥＤ照明装置を形成した場合に、前記ランプホルダに外気を取り入れる吸気孔を設けることで、放電電極から対向電極に向かうイオン風の流れを促進させることができる。また、前記ランプホルダの対向電極が配置された側の一部に排気孔を設けることで、ランプホルダ内に溜まった暖気を外部に放出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る第１実施形態のＬＥＤユニットの断面図である。
【図２】第２実施形態のＬＥＤユニットの斜視図である。
【図３】第３実施形態のＬＥＤユニットの斜視図である。
【図４】上記ＬＥＤユニットを組み込んだＬＥＤ照明装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は本発明に係る第１実施形態のＬＥＤユニット１１の基本構成を示したものである。このＬＥＤユニット１１は、イオン発生部１２と、このイオン発生部１２に組み合わされるＬＥＤ部１３とで構成されている。前記イオン発生部１２は、放電空間Ｓ１と、この放電空間Ｓ１を隔てた位置に配置される放電電極１４及び熱伝導性を備えた対向電極１５と、前記放電電極１４にマイナス電圧、対向電極１５にプラス電圧を印加することで、放電電極１４を放電可能に励起させる高圧電源部１６とを備えている。前記放電電極１４は、一点に集中させて放電可能となるように、先端部１４ａが針状に形成されている。また、前記対向電極１５は熱伝導性の平板部材によって形成され、前記放電空間Ｓ１に接する裏面１５ｂの中央部分と前記放電電極１４の先端部１４ａとの離間距離が数ｍｍ程度となるように対向して配置されている。この対向電極１５は、前記ＬＥＤ部１３を形成する基板としての役割を有しており、銅やアルミニウムといった熱伝導性の良好な金属材料によって形成されている。また、前記裏面１５ｂと反対側の表面１５ａには発光体２０が載置される部分を除いて絶縁膜１７が被覆され、この絶縁膜１７上には前記発光体２０を駆動するための配線電極１８がパターン形成されている。
【００１６】
前記ＬＥＤ部１３は、前記対向電極１５の表面１５ａ上に実装される発光体２０と、この発光体２０を封止する透光性の樹脂体２１とを備えている。前記発光体２０は、アノード及びカソードからなる一対の素子電極を有する複数の発光素子（図示せず）が配列したものであり、前記対向電極１５の表面１５ａに直接載置され、ボンディングワイヤ２３を介して一対の配線電極１８に電気的に接続される。前記配線電極１８は、前記高圧電源部１６とは別のＬＥＤ駆動用の電源（図示せず）に接続され、所定の輝度となるように、定電流駆動される。
【００１７】
前記イオン発生部１２では、前記発光体２０の発光駆動に合わせて、放電電極１４と対向電極１５間に高圧電源部１６から高電圧が印加される。これによって、前記放電空間Ｓ１に高圧電界が生じ、放電電極１４から対向電極１５に向かうイオン風Ｗ１が発生する。このイオン風Ｗ１は、発光体２０の直下に対応する対向電極１５の裏面１５ｂの中央部に当たりながら外周部に向かって対流する。このため、最も発熱量の多くなる発光体２０を中心とした対向電極１５の裏面１５ｂ側全体を効率よく放熱させることができる。また、前記対向電極１５が前記ＬＥＤ部１３を形成するための基板でもあるため、イオン発生部１２と一体となったコンパクトなＬＥＤユニット１１を構成することができる。
【００１８】
図２は第２実施形態のイオン発生部３２及びＬＥＤ部３３からなるＬＥＤユニット３１を示したものである。前記イオン発生部３２は、複数の放熱フィン３７を有した対向電極３５と、前記各放熱フィン３７間に向けて配置された複数の放電電極３４と、放電電極３４と対向電極３５との間に高電圧を印加するための高圧電源部３６とを備えている。前記対向電極３５は、銅やアルミニウムといった熱伝導性の良好な金属材料によって形成され、ＬＥＤ部３３が載置される平板状の載置部３８と、この載置部３８の反対側の裏面から張り出す複数の放熱フィン３７とで一体形成されている。この対向電極３５は、前記ＬＥＤ部３３に対するヒートシンクとしての役割を有するものであり、前記各放電電極３４と対向する放熱フィン３７間の空間が放電空間Ｓ２となっている。
【００１９】
前記ＬＥＤ部３３は、上記ＬＥＤユニット１１のＬＥＤ部１３に対応するものであり、複数の発光素子（図示せず）からなる発光体２０を金属ベースの基板３９に実装してなる独立したＬＥＤパッケージとなっている。
【００２０】
本実施形態では、対向電極３５の各放熱フィン３７間に放電電極３４の先端部３４ａを向けて配置している。そして、各放電電極３４にマイナス電圧、対向電極３５にプラス電圧を印加することで、各放電電極３４を高電圧に均等に励起させることができ、各放電電極３４の先端部３４ａから各放熱フィン３７間を通り抜けるイオン風Ｗ２を発生させることができる。これによって、ＬＥＤ部３３が載置されている載置部３８から各放熱フィン３７に向けて伝導される熱を前記イオン風Ｗ２によって下げることができるので、全体としての放熱効率を格段に向上させることが可能となる。
【００２１】
前記ＬＥＤユニット３１では、放電電極３４を各放熱フィン３７の配置間隔に合わせて複数配置したが、このような配置に限定されるものではなく、放熱フィン３７の数や配置間隔に合わせて放電電極３４を適宜増減することができる。また、前記各放電電極３４を放熱フィン３７の下側から、すなわち、ＬＥＤ部３３が載置されている載置部３８の裏面に向けて配置することで、ＬＥＤ部３３の裏面側を中心にして放熱させることもできる。このように、前記対向電極３５が複数の放熱フィン３７を備えた構造にすることで、放熱フィン３７による放熱効果をイオン発生部３２から発生するイオン風Ｗ２によってさらに促進させることができる。
【００２２】
図３は第３実施形態のイオン発生部４２及びＬＥＤ部４３からなるＬＥＤユニット４１を示したものである。前記イオン発生部４２は、内部に中空部４７を有する熱伝導性の円筒部材からなる対向電極４５と、前記中空部４７の一方の開口端４７ａに向けて配置される放電電極４４と、放電電極４４にマイナス電圧、対向電極４５にプラス電圧を印加することで前記放電電極４４を放電可能に励起させる高圧電源部４６とを備えている。前記中空部４７の内部及び一方の開口端４７ａから放電電極４４の先端部４４ａまでの間は放電空間Ｓ３となっており、この放電空間Ｓ３にイオン風Ｗ３が発生する。
【００２３】
前記ＬＥＤ部４３は、円筒部材からなる対向電極４５の外周面に沿って配置される円筒状の金属基板４８と、この金属基板４８上に実装される複数の発光素子からなる発光体４０と、この発光体４０上を封止する透光性の樹脂体４９とで構成されている。
【００２４】
本実施形態では、対向電極４５の一方の開口端４７ａに向けて放電電極４４の先端部４４ａが配置されているので、他方の開口端４７ｂに向けて通じるイオン風Ｗ３の通風路が形成されることとなる。これによって、発光体４０が載置されている金属基板４８の裏面側を前記イオン風Ｗ３の流れに沿って効率よく放熱させることができる。
【００２５】
図４は、上記第３実施形態のＬＥＤユニット４１を組み込んだＬＥＤ照明装置５１の構造を示したものである。このＬＥＤ照明装置５１は、前記ＬＥＤユニット４１を電球型のランプホルダ５２内に収容したものであり、従来の白熱電球を光源とする電球型の照明装置と互換性を有したものとなっている。
【００２６】
前記ランプホルダ５２には、前記ＬＥＤユニット４１のイオン発生部４２が収容され、このイオン発生部４２の対向電極４５に形成されたＬＥＤ部４３は、透光性のガラスや樹脂からなるフード５４によって覆われている。前記ランプホルダ５２は、樹脂によって円筒状に形成され、底面側には各種の電気器具に取付可能な口金部材５５が設けられている。
【００２７】
前記ランプホルダ５２内の中心部には、放電電極４４の先端部４４ａがフード５４に向けて取り付けられ、その下方側に高圧電源部４６が収容されている。対向電極４５は、前記放電電極４４の先端部４４ａが中空部４７（図３参照）の中心軸上に対向するようにランプホルダ５２の上面からフード５４内に突出するように配置される。これによって、光源となるＬＥＤ部４３は、フード５４の中心位置にあって、光を全方向に発することができる。
【００２８】
前記ＬＥＤ部４３の発光動作に合わせて、放電電極４４と対向電極４５との間に高電圧を印加することによってイオン風Ｗ３が発生し、対向電極４５の中空部４７（図３参照）内をフード部５４の頂上部に向けて突き抜けるように流れる。これによって、ＬＥＤ部４３から発する熱を効率よく放熱させることができる。
【００２９】
また、前記ランプホルダ５２及びフード部５４の一部に吸気孔５６や排気孔５７を設けることによって、対向電極４５内を通過させるイオン風Ｗ３の流れを円滑にすると共に、ＬＥＤ部４３からの熱がランプホルダ５２内やフード５４内に籠らないようにして放熱効率を高めることができる。なお、前記ランプホルダ５２が放熱性の高い部材で形成されている場合は、特に前記吸気孔５６や排気孔５７を設けなくてもよい。
【００３０】
図４では、外気を取り入れる吸気孔５６を放電電極４４近傍のランプホルダ５２の外周部に設けることによって、発生したイオン風Ｗ３を対向電極４５側に集中させることができる。また、前記フード５４内に対流するイオン風Ｗ３を排気させるための排気孔５７をフード５４の頂上部に設けることによって、熱を吸収したイオン風Ｗ３を直接外部に放出させることができ、より放熱効率を高めることができる。前記フード部５４の頂上部近辺は、ＬＥＤ部４３からの直接光が向かないので、排気孔５７を設けても全体の発光特性には影響しない。なお、前記吸気孔５６及び排気孔５７を複数の微小なドット状にすることによって、目立たなくすると共に、防塵性も兼ね備えることができる。
【００３１】
上記実施形態では、ランプホルダ５２に本発明のＬＥＤユニット４１を組み合わせたものであるが、蛍光灯のような直管型のホルダに前記ＬＥＤユニット４１を組み合わせることもできる。また、第１及び第２実施形態のＬＥＤユニット１１，３１であれば、シーリング型の照明装置の光源に適している。
【００３２】
以上説明したように、本発明のＬＥＤユニットにあっては、イオン発生部に備える対向電極にＬＥＤ部を一体に形成しているので、イオン風による放熱構造を簡易且つコンパクトに構成することができる。また、前記対向電極に直接向かうイオン風の流れをつくることができるので、効率よくＬＥＤ部を放熱させることができる。前記対向電極は、上記実施形態で示したような平板部材や円筒部材の他、ＬＥＤの実装形態に合わせた様々な形状の部材を採用することができる。これによって、従来の電球あるいはＬＥＤを用いた照明装置との互換性を確保しつつ、より高輝度なＬＥＤ照明装置の小型化が図られると共に、デザイン性の自由度も高めることができる。
【符号の説明】
【００３３】
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  放電空間
Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３  イオン風
１１  ＬＥＤユニット
１２  イオン発生部
１３  ＬＥＤ部
１４  放電電極
１４ａ  先端部
１５  対向電極
１５ａ  表面
１５ｂ  裏面
１６  高圧電源部
１７  絶縁膜
１８  配線電極
２０  発光体
２１  樹脂体
２３  ボンディングワイヤ
３１  ＬＥＤユニット
３２  イオン発生部
３３  ＬＥＤ部
３４  放電電極
３５  対向電極
３６  高圧電源部
３７  放熱フィン
３８  載置部
３９  基板
４０  発光体
４１  ＬＥＤユニット
４２  イオン発生部
４３  ＬＥＤ部
４４  放電電極
４４ａ  先端部
４５  対向電極
４６  高圧電源部
４７  中空部
４７ａ，４７ｂ  開口端
４８  金属基板
４９  樹脂体
５１  ＬＥＤ照明装置
５２  ランプホルダ
５４  フード
５５  口金部材
５６  吸気孔
５７  排気孔
【図１】
2016004735.tif 000003
【図２】
2016004735.tif 000004
【図３】
2016004735.tif 000005
【図４】
2016004735.tif 000006