JP5757214B2

JP5757214B2 - Ｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP5757214B2
Application number: JP2011217441A
Authority: JP
Inventors: 高原　雄一郎; 雄一郎高原; 鎌田　征彦; 征彦鎌田; 博史松下; 啓道中島; 大澤　滋; 滋大澤; 松本　晋一郎; 晋一郎松本
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2015-07-29
Anticipated expiration: 2031-09-30
Also published as: US20130083549A1; EP2574838A1; EP2574838B1; JP2013077493A; CN103032723A

Description

本発明の実施形態は、照明光を放射する発光体からの熱が熱伝導部を介して放熱されるＬＥＤ照明装置に関する。

従来、ＬＥＤ照明装置としてのフラット形のランプ装置は、例えばＧＸ５３形の口金を用いたランプ装置を一例とするように、略円筒体の上面の中央部側から円筒状に突出した突出体を有する偏平な筐体を備えている。そして、突出体内またはその近傍にＬＥＤが実装されたモジュール基板やＬＥＤを点灯する点灯装置が配置されている。

そして、ランプ装置には、ＬＥＤから放射される光を制光体（反射体）によって狭角配光にして、ダウンライトやスポットライトに適した配光としているものがある。例えば、突出体の頂部側内壁面にモジュール基板が配置され、ＬＥＤから放射される光を制光体によって制光するランプ装置が提案されている（例えば特許文献１参照。）。このランプ装置は、モジュール基板の接触面が突出体の頂部側内壁面に面接触して熱的に接触した状態に固定されているので、ＬＥＤが発生する熱を突出体から照明器具の器具本体に熱伝導させて放熱しやすくなっている。

特開２０１０−２６２７８１号公報（第５頁、第１図）

モジュール基板が突出体の頂部側内壁面またはその近傍に配置されていると、点灯装置が筐体の略円筒体内に配置されるので、略円筒体の開口部からモジュール基板までの奥行き寸法が大きく、ランプ装置の小型化や薄型化が図りにくいという欠点を有する。さらに、ＬＥＤから放射される光の一部が制光体で反射を繰り返して減衰するので、光の取出し効率が低下するという欠点を有する。また、モジュール基板と点灯装置は、離間しているので、それらの電気接続に手間を要するという欠点を有する。

本発明の実施形態は、小型化や薄型化が可能であって、ＬＥＤを有する発光体の熱が効率的に放熱されるとともに光取出し効率が向上するＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

実施形態のランプ装置は、発光体、点灯装置、および装置本体を備えて構成される。

発光体は、基板、発光ダイオードおよび入力端子を有してなる。発光ダイオードおよび入力端子は、それぞれ基板の一面側に設けられ、さらに入力端子は、発光ダイオードに電気接続されるように設けられる。

点灯装置は、開口を有する回路基板と、この回路基板の少なくとも一面側に実装されて、発光ダイオードを点灯する点灯回路を形成する点灯回路部品と、回路基板の一面側に設けられた点灯回路の出力端子とを有している。そして、発光体の入力端子が出力端子に電気接続されるようにして、発光体を回路基板の一面側に実装している。

装置本体は、一端側に開口部を有するとともに、他端側に中央部に挿通部を有する平板部、この平板部の中央から外方に突出する突出部、この突出部の上面に挿通部に対向するように設けられ、かつ、内面内側に挿通部よりも一端側に突出形成されて、基板の他面側に熱伝導可能に取り付けられ、発光体を支持する熱伝導部を有し、開口部から発光ダイオードの放射光が出射し、かつ、点灯回路部品の少なくとも一部が挿通部よりも一端側に配設するように点灯装置を収納している。

本発明の実施形態によれば、発光体と装置本体の開口部との距離を短くできて発光ダイオードの放射光の取出し効率を上昇できることが期待できる。

本発明の第１の実施形態を示すＬＥＤ照明装置の概略正面図である。同じく、ＬＥＤ照明装置を示し、（ａ）は概略上面図、（ｂ）は概略下面図である。同じく、ＬＥＤ照明装置の概略正面断面図である。同じく、照明器具の一部切り欠き概略側面図である。本発明の第２の実施形態を示すＬＥＤ照明装置の概略正面断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

本実施形態のＬＥＤ照明装置は、図１ないし図３に示すように、ランプ装置１に構成されている。図３において、ランプ装置１は、発光体２、点灯装置３、熱伝導部の一部を構成する熱伝導部材４および装置本体５を備えている。

発光体２は、平板状の基板６、この基板６の一面６ａに複数個が設けられた発光ダイオードとしてのＬＥＤベアチップ７およびＬＥＤベアチップ７を覆う封止樹脂８を有して形成されている。基板６は、例えばアルミニウム（Ａｌ）板からなり、略長方形状に形成されて、一面６ａに図示しない絶縁層を介してＬＥＤベアチップ７を実装し、図示しない配線パターンを形成している。ＬＥＤベアチップ７は、配線パターンにより直列接続されている。また、基板６の一面６ａには、配線パターンに電気接続されるように入力端子９が設けられている。すなわち、入力端子９は、一対からなり、直列接続されたＬＥＤベアチップ７の両端間に接続されている。

ＬＥＤベアチップ７は、平板状の基板６の一面６ａに実装されることにより、平面状に設けられているとともに、その複数個が例えばマトリックス状に実装されている。ＬＥＤベアチップ７は、例えば青色光を放射する。そして、基板６の一面６ａには、複数個のＬＥＤベアチップ７を包囲して、例えばシリコーン樹脂の枠部１０が長方形状に形成されている。この枠部１０の内側に封止樹脂８が充填されて、ＬＥＤベアチップ７が埋められている。封止樹脂８の外表面は、平坦状に形成されている。

封止樹脂８は、透光性の例えばシリコーン樹脂であり、図示しない黄色蛍光体が混入されている。この黄色蛍光体は、ＬＥＤベアチップ７から放射された青色光が入射されると、青色光を黄色光に波長変換する。この黄色光と、ＬＥＤベアチップ７から放射された青色光が封止樹脂８の外表面から出射し混色（混光）することにより、発光体２から白色光が放射される。封止樹脂８の外表面は、発光体２の発光面となっている。

なお、発光体２は、基板６の一面６ａ側に表面実装形の発光ダイオードを実装したものであってもよい。そして、発光体２は、点灯装置３の回路基板１０に実装している。

点灯装置３は、平板状の回路基板１０およびこの回路基板１０の両面１０ａ，１０ｂ側にそれぞれ実装された点灯回路部品１１，１２を有して形成されている。回路基板１０は、例えばガラスエポキシ材からなり、略円形状に形成されているとともに、その中央部に開口としての円形状の中央孔１３が設けられている。

点灯回路部品１１，１２は、回路基板１０に形成された図示しない配線パターンにより点灯回路を形成している。この点灯回路は、発光体２のＬＥＤベアチップ７に定電流を供給して、ＬＥＤベアチップ７を点灯（発光）させる既知の構成により形成されている。そして、点灯回路の一対の出力端子１４，１４（図中、一方のみを示す。）が回路基板１０の一面１０ａ側の中央孔１３近傍に設けられている。

そして、回路基板１０は、その一面１０側に複数個のスペーサ１５を介して発光体２を実装している。このとき、発光体２の発光部が中央孔１３に対向し、発光体２の入力端子９が出力端子１４に例えばはんだ付けされて電気接続される。スペーサ１５は、接着材により発光体２の基板６の一面６ａ側および回路基板１０の一面１０ａ側にそれぞれ接着され、基板６および回路基板１０を強固に結合させている。これにより、点灯回路から発光体２のＬＥＤベアチップ７に定電流を供給可能にしている。そして、点灯回路の入力端子１６は、回路基板１０の一面１０ａ側の端部に設けられている。

熱伝導部材４は、熱伝導性の金属例えばアルミニウム（Ａｌ）により円柱状に形成さている。そして、一端側４ａの端面を発光体２の基板６の他面６ｂに密着させるようにして、基板６を接着材等により取り付けている。熱伝導部材４は、発光体２を装置本体５に支持させている。

装置本体５は、合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により、一端側５ａに開口部１７、他端側５ｂに平板部１８およびこの平板部１８の中央部に形成された円形状の挿通部１９を有する略円筒状に形成されている。そして、平板部１８の上面１８ａには、その中央部に外方に突出する円筒状の突出部２０と、この突出部２０に隣接する一対のランプピン２１，２１（図中、一方のみを示す。）が配設されている。そして、突出部２０に熱伝導部の一部を構成する放熱部としての放熱部材２２が設けられている。すなわち、熱伝導部材４と放熱部材２２で熱伝導部が形成される。

放熱部材２２は、例えばアルミダイキャストによって成型され、突出部２０の上面に挿通部１９に対向するようにして取り付けられている。放熱部材２２の内面２２ｂ側には、肉厚であって直方体形状の取付部２３が突出形成されている。

そして、取付部２３から放熱部材２２の外周縁に向かって略直方体の固定部２４が形成されている。この固定部２４の先端には、キー部２５が設けられている。また、固定部２４には、ねじ孔２６が設けられている。固定部２４は、図２（ａ）に示すように、放熱部材２２の中心２２ｃに対して１２０°間隔で３個形成されている。

図３に示すように、平板部１８の上面１８ａには、段付きの貫通孔２７を有する円柱状のダボ２８が固定部２４に当接するように突出形成されている。そして、貫通孔２７に挿入されたねじ２９が固定部２４のねじ孔２６に螺着されている。これにより、放熱部材２２は、突出部２０に取り付けられている。

そして、放熱部材２２は、取付部２３に形成された凹部を有する貫通孔３０，３０に上面２２ａ側からねじ３１，３１が挿通されて、熱伝導部材４のねじ孔３２，３２に螺着されている。これにより、取付体２３に熱伝導部材４の他端側４ｂの端面が密接して、熱伝導部材４が固定されている。熱伝導部材４は、放熱部材２２を介して装置本体５の突出部２０に固定されている。こうして、放熱部材２２に支持された発光体２および点灯装置３は、装置本体５の開口部１７から発光体２の放射光が出射するように装置本体５の所定の位置に収納されている。なお、点灯装置３は、その回路基板１０が装置本体５の内側に設けた他の保持部材でさらに支持するようにしてもよい。

そして、放熱部材２２は、突出部２０の外周面よりも当該外周面の法線方向に若干突出し、さらにキー部２５が突出している。キー部２５は、ランプ装置１が取り付けられるソケットのキー溝に挿入されて取り付けられる。

なお、放熱部材２２の上面２２ａには、図示しない放熱シートが配設される。放熱部材２２のねじ孔２６は、放熱シートにより、上面２２ａ側が閉じられる。

一対のランプピン２１，２１は、例えば黄銅からなり、その頂部側が略半球状に形成された略円筒状に形成され、突出部２０に隣接するとともに、平板部１８の上面１８ａから上方に突出するように設けられている。そして、ランプピン２１，２１は、点灯装置３の回路基板１０に設けられた入力端子１６，１６（図中、一方のみを示す。）に対応して設けられ、点灯装置３が装置本体５内に収納されたときに、入力端子１６，１６の近傍に位置する部位に設けられている。ランプピン２１，２１は、入力端子１６，１６にそれぞれ接続されているリード線３３を挿通して、その頂部側でリード線３３をはんだ付けしている。こうして、一対のランプピン２１，２１は、点灯装置５の一対の入力端子１６，１６に電気接続されている。

そして、装置本体５の開口部１７には、保護カバー３４が取り付けられている。保護カバー３４は、透光性を有する例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂にて成型されている。その外面３４ａは、平面であって円形状に形成されている。その内面３４ｂには、開口部１７の内面１７ｂに沿う突出体３５が断続的に複数設けられている。その突出体３５には、係止爪３６が設けられたものがあり、係止爪３６が開口部１７の内面１７ｂに形成された係止溝３７に係止される。これにより、保護カバー３４は、装置本体５の開口部１７に取り付けられている。そして、保護カバー３４は、装置本体５内をほぼ閉塞するように取り付けられている。

保護カバー３４の外面３４ａの周縁側には、直方体状の指掛け部３８，３８が突出形成されている。図２（ｂ）に示すように、指掛け部３８，３８は、１８０°回転対称に設けられている。また、外面３４ａの周縁側には、照明器具への装着位置を表示する三角形のマーク３９が設けられている。

そして、図１に示すように、装置本体５の平板部１８側の外周面には、三角形状の凹部４０が一定の間隔で形成されている。

また、装置本体５は、図３に示すように、制光体としての反射鏡４１を収納している。反射鏡４１は、略楕円形に形成され、頂部側開口４２が回路基板１０の中央孔１３に対向するようにして、回路基板１０および保護カバー３４に挟まれるように設けられている。すなわち、反射鏡４１は、回路基板１０の他面１０ｂ側に配設されている。反射鏡４１は、例えばアルミニウムにより成型され、その内面４１ａが反射面に形成されている。

そして、ランプ装置１は、図４に示すように、照明器具４３に装着される。この照明器具４３は、天井等に埋設されるダウンライトであり、器具本体４４に設けられたフランジ部４５と一対の取付けばね４６，４６とにより天井等に取り付けられている。

器具本体４４は、アルミダイキャストによって成型され、その外面４４ａに放熱フィンを兼ねる補強片４７，４８などを有する略円筒状の箱体に形成されている。器具本体４４の内面４４ｂは、例えば白色塗装により反射面に形成されている。そして、上板部４９の内側にソケット装置５０を配設している。このソケット装置５０にランプ装置１の突出部２０が装着されて取り付けられている。すなわち、ソケット装置５０は、ランプ装置１の突出部２０を装着する周知の構成で形成されている。

ランプ装置１は、そのキー部２５により、ソケット装置５０に固定される。また、器具本体４４の内面４４ｂには、ランプ装置１のマーク３９と位置合わせをするための図示しない位置合わせマークが設けられている。

次に、第１の実施形態の作用について述べる。

照明器具４３に外部電源が投入されると、ソケット装置５０が給電される。ランプ装置１の点灯装置３には、一対のランプピン２１，２１およびリード線３３，３３を介して外部電源の交流電圧（例えばＡＣ１００Ｖ）が入力する。点灯装置３は、その点灯回路部品１１，１２等によって形成される点灯回路が動作して、出力端子１４を介して発光体２に定電流を供給する。これにより、ＬＥＤベアチップ７は、点灯し、発光体２から白色光が放射される。当該放射光は、回路基板１０の中央孔１３、反射鏡４１の頂部側開口４２および保護カバー３４を通過してランプ装置１から出射し、照明器具４３の開口から外方に出射する。この出射光により、外方の被照射面や被照射物などが照明される。

そして、発光体２は、熱伝導部材４により、装置本体５内の所定の位置に収納されて、装置本体５の開口部１７（保護カバー３４）との距離が小さくなっている。また、当該距離が小さいことにより、反射鏡４１は、略楕円形の広角に形成されて、発光体２の放射光の反射割合が低くなっている。これらにより、発光体２の放射光は、損失（減衰）が少ない状態で、装置本体５の開口部１７から保護カバー３４を介して出射されることになり、ランプ装置１の光取出し効率が向上する。また、回路基板１０よりも開口部１７側の装置本体５内は、ほぼ反射鏡４１のスペースとなるので、反射鏡４１は、発光体２の放射光を損失の少ない広角配光するように形成可能となる。また、狭角配光するように形成可能である。

また、発光体２と装置本体５の開口部１７との距離が小さくなることにより、装置本体５の奥行き（高さ）寸法を小さくすることが可能であり、これにより、ランプ装置１を小型化、薄型化が可能となる。

そして、ＬＥＤベアチップ７の点灯により、発光体２に熱が発生する。この熱は、発光体２を取り付けている熱伝導部材４に伝熱され、熱伝導部材４から装置本体５の放熱部材２２に伝熱される。そして、放熱部材２２からソケット装置５０に伝熱されて、器具本体４４に伝熱されて外部空間に放熱される。熱伝導部材４および放熱部材２２は、共に熱伝導性の高い金属例えばアルミニウム（Ａｌ）により形成されているので、発光体２に発生した熱は、迅速に熱伝導されてランプ装置１の外部に放出される。すなわち、発光体２の熱は、熱伝導性を有する熱伝導部材４および放熱部材２２により効率的に放熱される。

そして、点灯装置３の回路基板１０に発光体２が実装されて、点灯装置３の出力端子９と発光体２の入力端子６とが電気接続されるので、点灯装置３と発光体２との電気接続が容易に行える。

本実施形態によれば、点灯装置３は、発光体２の発光部が回路基板１０の中央孔１３に対向し、発光体２の入力端子９が出力端子１４に電気接続されるようにして発光体２を回路基板１０の一面１０ａ側に実装するので、発光体２と点灯装置３とを容易に電気接続することができるとともに、装置本体５の開口部１７および放熱部材２２間の奥行き（高さ）寸法を小さくできて、装置本体５を小型化、薄型化でき、発光体２と装置本体５の開口部１７との距離を小さくできて発光体２の放射光の取出し効率を上昇できるという効果を有する。また、発光体２に発生した熱を熱伝導部材４により、装置本体５の放熱部材２２に熱伝導させて放熱部材２２から放熱できるので、発光体２の温度上昇を抑制できて、発光体２を長寿命化できるという効果を有する。

なお、本実施形態において、ＬＥＤ照明装置は、ランプ装置１に構成したが、これに限られるものではなく、装置本体５を一端側に開口部および他端側に放熱部を有する器具本体や筐体に構成した照明器具であってもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

図５は、本実施形態を示すＬＥＤ照明装置の概略正面断面図である。なお、図と同一部分および同一部分に相当する部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図５に示すＬＥＤ照明装置は、ランプ装置１Ａに構成されている。ランプ装置１Ａは、図３に示すランプ装置１において、発光体２に替えて表面実装形の発光ダイオード５１を具備している。そして、回路基板１０には、中央孔１３が設けられていなく、両面１０ａ，１０ｂ側が平面状となっている。

発光ダイオード５１は、回路基板１０の他面１０ｂ側の中央部に複数個が実装されている。点灯回路部品１１，１２は、発光ダイオード５１の実装領域およびこの実装領域の反対側の一面１０ａ側領域を除く両面１０ａ，１０ｂ側に実装されている。そして、発光ダイオード５１は、点灯回路部品１１，１２で形成される点灯回路と図示しない配線パターンにより電気接続されている。

熱伝導部材４は、回路基板１０の発光ダイオード５１の実装領域の反対側の一面１０ａ側領域に接着材により取り付けられている。熱伝導部材４は、回路基板１０を支持している。

発光ダイオード５１の点灯に伴って発生した熱は、回路基板１０から熱伝導部材４に伝熱され、熱伝導部材４から放熱部としての装置本体５の放熱部材２２に伝熱されて放熱される。

本実施形態のランプ装置１Ａによれば、回路基板１０に実装された発光ダイオード５１に発生した熱は、回路基板１０から直接的に熱伝導部材４に伝熱されて、装置本体５の放熱部材２２から放熱できるので、発光ダイオード５１の温度上昇を抑制できて、発光ダイオード５１および点灯装置３を長寿命化できるという効果を有する。

また、発光ダイオード５１は、点灯装置３の回路基板１０に実装されるので、発光ダイオード５１と点灯装置３との電気接続を格別の手間を要しなくすることができて、省力化およびランプ装置１Ａのコスト低減を図ることができるという効果を有する。

１，１Ａ…ＬＥＤ照明装置としてのランプ装置１、２…発光体、３…点灯装置、４…熱伝導部としての熱伝導部材、５…装置本体、６…基板、７…発光ダイオードとしてのＬＥＤベアチップ、９…入力端子、１０…回路基板、１１，１２…点灯回路部品、１４…出力端子、１７…開口部、１８…平板部、１９…挿通部、２０…突出部、２２…熱伝導部としての放熱部材、５１…発光ダイオード。

Claims

基板、この基板の一面側に設けられた発光ダイオードおよびこの発光ダイオードに電気接続されるように前記基板の一面側に設けられた入力端子を有する発光体と；
開口を有する回路基板、この回路基板の少なくとも一面側に実装され前記発光ダイオードを点灯する点灯回路を形成する点灯回路部品および前記回路基板の一面側に設けられた前記点灯回路の出力端子を有し、前記入力端子が前記出力端子に電気接続されるように前記発光体を前記回路基板の一面側に実装している点灯装置と；
一端側に開口部を有するとともに、他端側に中央部に挿通部を有する平板部、この平板部の中央から外方に突出する突出部、この突出部の上面に前記挿通部に対向するように設けられ、かつ、内面内側に前記挿通部よりも一端側に突出形成されて、前記基板の他面側に熱伝導可能に取り付けられ、前記発光体を支持する熱伝導部を有し、前記開口部から前記発光ダイオードの放射光が出射し、かつ、前記点灯回路部品の少なくとも一部が前記挿通部よりも一端側に配設するように前記点灯装置を収納している装置本体と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
発光ダイオードと；
この発光ダイオードを他面側に実装している回路基板と、この回路基板の前記発光ダイオードの実装領域およびその反対側の一面側領域を除く少なくとも一面側に実装され前記発光ダイオードを点灯する点灯回路を形成する点灯回路部品とを有する点灯装置と；
一端側に開口部を有するとともに、他端側に中央部に挿通部を有する平板部、この平板部の中央から外方に突出する突出部、この突出部の上面に前記挿通部に対向するように設けられ、かつ、内面内側に前記挿通部よりも一端側に突出形成されて、前記回路基板の前記発光ダイオードの実装領域の反対側の一面側領域に熱伝導可能に取り付けられ、前記回路基板を支持する熱伝導部を有し、前記開口部から前記発光ダイオードの放射光が出射し、かつ、前記点灯回路部品の少なくとも一部が前記挿通部よりも一端側に配設するように前記点灯装置を収納している装置本体と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。