JP5107786B2 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード（以下、ＬＥＤ）を光源とし、蛍光灯の代替として用いることができるＬＥＤランプに関する。

図５は、従来のＬＥＤランプの一例を断面図で示している（たとえば特許文献１参照）。同図に示されたＬＥＤランプＸは、長矩形状の基板９１と、基板９１上に搭載された複数のＬＥＤ９２と、基板９１を収容する管９３と、端子９４と、を備えている。基板９１上には複数のＬＥＤ９２および端子９４に接続される図示しない配線パターンが形成されている。このＬＥＤランプＸは、端子９４を一般用蛍光灯照明器具のソケットの差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤ９２を発光させることができるように構成されている。

なお、一般用蛍光灯照明器具とは、主に屋内の一般照明に広く用いられる照明器具であり、たとえば日本国内においては、商用１００Ｖ電源を用い、ＪＩＳ Ｃ７６１７に定められた直管形蛍光ランプまたはＪＩＳ Ｃ７６１８に定められた環形蛍光ランプが取り付けられる照明器具をいう。

しかしながら、ＬＥＤランプＸでは、複数のＬＥＤ９２の発光時に生じる熱を十分に外部へ排出することが困難であった。このため、基板９１およびＬＥＤ９２の温度が不当に上昇し、基板９１の表面の配線パターンおよびＬＥＤ９２が破損するおそれがあった。

実開平６−５４１０３号公報

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、より放熱しやすい構造を備えたＬＥＤランプを提供することをその課題としている。

本発明によって提供されるＬＥＤランプは、基板と、上記基板の表面に搭載された複数の発光ダイオードと、上記基板の表面に形成され、上記複数の発光ダイオードに接続された金属配線層と、上記基板の裏面に取り付けられた放熱部材と、を備えるＬＥＤランプであって、上記基板の裏面には裏面金属層が形成されており、上記基板には厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されており、上記貫通孔の内面には、上記金属配線層および上記裏面金属層の双方に接続された内面金属層が形成されており、上記貫通孔の内部は空洞となっているとともに、上記放熱部材は、上記基板の裏面と対向する面に形成された溝部を有しており、上記貫通孔の少なくとも一部が、上記基板の厚み方向視に上記溝部と重なるように、上記溝部が形成されていることを特徴とする。

このような構成によれば、貫通孔を通る空気によって上記内面金属層が冷却されるため、上記ＬＥＤランプは、より放熱しやすい構造を備えている。また、このような構成によれば、上記溝部と重なる上記貫通孔を空気が通り抜けやすくなる。このため、上記ＬＥＤランプはより放熱しやすい構造を備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、上記複数の貫通孔は、上記発光ダイオードを囲むように配置されている。このような構造によれば、上記発光ダイオードから生じる熱が上記複数の貫通孔に伝わりやすくなっている。このため、上記ＬＥＤランプはより放熱しやすい構造を備えている。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明にかかるＬＥＤランプの一例を斜視図で示しており、図２には図１のII-II線に沿う断面図を示している。図３および図４には、それぞれ図２のIII-III線、IV-IV線に沿う断面図を示している。図１〜４に示すＬＥＤランプＡは、基板１０、放熱部材２０、ＬＥＤモジュール３０、キャップ４０、および、端子５０を備えている。このＬＥＤランプＡは、図示しない円筒形のケースに収容され、たとえば蛍光灯の代替として、一般用蛍光灯照明器具に取り付けられて用いられる。

基板１０は、たとえばガラスエポキシ製であり、長矩形状に形成されている。基板１０は、表面側に形成され互いに離間する金属配線層１１，１２、裏面側に形成された互いに離間する裏面金属層１３ａ，１３ｂ、複数の貫通孔１４、貫通孔１４の内面を覆う内面金属層１５ａ，１５ｂ、および、金属配線層１１，１２を保護する保護層１６を備えている。

金属配線層１１は、基板１０の幅方向における一方側に形成されており、ＬＥＤモジュール３０の一方に接続されている。金属配線層１２は、基板１０の幅方向における他方側に形成されており、ＬＥＤモジュール３０の他方に接続されている。裏面金属層１３ａは、基板１０の厚み方向視に金属配線層１１と重なるように、基板１０の幅方向における一方側に形成されている。一方、裏面金属層１３ｂは、基板１０の厚み方向視に金属配線層１２と重なるように、基板１０の幅方向における他方側に形成されている。

図３に示すように、複数の貫通孔１４は、ＬＥＤモジュール３０を囲むように配置されている。複数の貫通孔１４は、基板１０の幅方向における一方寄りにより多く配置されている。各貫通孔１４は、直径が１．０〜１．２ｍｍの円筒形であり、内部は空洞となっている。

内面金属層１５ａは、基板１０の幅方向における一方寄りに形成された貫通孔１４の内面を形成されている。内面金属層１５ａの基板１０の厚み方向における表面側の端部は金属配線層１１に接続されている。さらに、内面金属層１５ａの基板１０の厚み方向における裏面側の端部は裏面金属層１３ａに接続されている。

内面金属層１５ｂは、基板１０の幅方向における他方寄りに形成された貫通孔１４の内面に形成されている。内面金属層１５ｂの基板１０の厚み方向における表面側の端部は金属配線層１２に接続されている。さらに、内面金属層１５ｂの基板１０の厚み方向における裏面側の端部は裏面金属層１３ｂに接続されている。

保護層１６は、基板１０の厚み方向視に各貫通孔１４と重なる複数の開口１７を有している。

なお、金属配線層１１，１２、裏面金属層１３ａ，１３ｂ、および、内面金属層１５ａ，１５ｂは、たとえばＣｕによって形成されている。

放熱部材２０は、たとえばＡｌによって基板１０の長手方向に沿って長く延びる細長状に形成されている。放熱部材２０の表面には複数の凹部２１が形成されている。凹部２１は、基板１０の長手方向に沿って放熱部材２０の全長にわたって形成されている。これらの凹部２１は、放熱部材２０を形成する際に用いる金型に凸部を設けることによって形成することができる。放熱部材２０は、基板１０の裏面にたとえばネジなどを用いて取り付けられている。放熱部材２０の上面２２は、裏面金属層１３ａ，１３ｂに接している。

さらに、放熱部材２０には、基板１０の長手方向に沿って貫通する複数の通気孔２３が形成されている。複数の通気孔２３は、基板１０から遠ざかるにつれて数が増えるように配置されている。このため、放熱部材２０の通気孔２３による開孔率は、基板１０に近いほど小さく、基板１０から遠いほど大きくなっている。

さらに、放熱部材２０は、上面２２に形成された溝部２４を有している。図４に示すように溝部２４は、基板１０の厚み方向視に貫通孔１４と重なる楕円状の環状部２４ａと、基板１０の幅方向に沿って延びる延出部２４ｂとを備えている。延出部２４ｂは、放熱部材２０の幅方向における一方の端部にまで延びている。

ＬＥＤモジュール３０は、基板１０を介して放熱部材２０に支持されており、ＬＥＤ３１、互いに離間する金属製のリード３２，３３、ワイヤ３４、および、樹脂パッケージ３５を備えている。ＬＥＤモジュール３０は、基板１０の長手方向に沿って並ぶように複数個配置されている。

ＬＥＤ３１は、たとえばｎ型半導体層およびｐ型半導体層と、これらに挟まれた活性層とが積層された構造とされている。ＬＥＤ３１は、たとえばＡｌＧａＩｎＰ系半導体からなる場合、青色光を発光可能である。ＬＥＤ３１は、基板１０の幅方向における一方側に配置されたリード３２に搭載されている。さらに、ＬＥＤ３１の上面は、ワイヤ３４を介して基板１０の幅方向における他方側に配置されたリード３３に接続されている。リード３２は金属配線層１１に接続されており、リード３３は金属配線層１２に接続されている。

樹脂パッケージ３５は、ＬＥＤ３１およびワイヤ３４を保護するためのものである。樹脂パッケージ３５は、ＬＥＤ３１からの光に対して透光性を有するたとえばエポキシ樹脂を用いて形成されている。また、樹脂パッケージ３５に、青色光によって励起されることにより黄色光を発する蛍光材料を混入すれば、ＬＥＤモジュール３０から白色光を出射させることが可能となる。

キャップ４０は、基板１０の長手方向の両端に接続されており、端子５０を保持している。各キャップ４０に保持される端子５０は、それぞれ金属配線層１１，１２のいずれかと導通している。各端子５０を蛍光灯照明器具のソケットの差込口に嵌合させることにより、複数のＬＥＤモジュール３０に電力を供給し、ＬＥＤ３１を発光させることができる。

次に、ＬＥＤランプＡの作用について説明する。

このようなＬＥＤランプＡにおいては、ＬＥＤランプＡを点灯した際にＬＥＤ３１が発生させる熱は、主にリード３２を伝わって金属配線層１１に伝えられる。金属配線層１１に伝わった熱は、内面金属層１５ａを通じて裏面金属層１３ａに伝えられる。リード３２および金属配線層１１に電流が流れることによって生じる熱も同様に内面金属層１５ａを通じて裏面金属層１３ａに伝えられる。裏面金属層１３ａに伝わった熱は放熱部材２０に伝えられ外気に放熱される。

さらに、本実施形態では、開口１７および溝部２４と繋がる貫通孔１４を空気が通り抜けやすくなっているため、内面金属層１５ａを通る熱の一部が貫通孔１４を通る空気に放熱される。このため、ＬＥＤランプＡは、ＬＥＤ３１点灯時に生じる熱をより好ましく外気に放熱することができる構造を備えている。したがって、ＬＥＤランプＡは、基板１０およびＬＥＤモジュール３０の温度が過度に上昇することがなく、故障しにくく安定した照明を供給することが可能である。

さらに、本実施形態によれば、金属配線層１２と裏面金属層１３ｂとが内面金属層１５ｂによって接続されている。このため、ＬＥＤ３１が発生させた熱のうちワイヤ３４およびリード３３を通じて金属配線層１２に伝わった熱が、内面金属層１５ｂを通じて裏面金属層１３ｂに伝えられる。リード３３および金属配線層１２に電流が流れることによって生じる熱も同様に内面金属層１５ｂを通じて裏面金属層１３ｂに伝えられる。裏面金属層１３ｂに伝わった熱は放熱部材２０に伝えられ外気に放熱される。加えて、内面金属層１５ｂにおいても熱が貫通孔１４を通る外気に放熱される。このため、ＬＥＤランプＡはより一層放熱しやすい構造となっており、基板１０およびＬＥＤモジュール３０の温度上昇を抑えることができる。

本発明にかかるＬＥＤランプは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明にかかるＬＥＤランプの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。たとえば、放熱部材の形状は自在に設定可能であり、放熱部材に形成される凹凸の形状もどのようなものであってもよく、あるいは凹凸がなくても構わない。

上記実施形態においては、貫通孔１４はＬＥＤモジュール３０を囲む環状に配置されているが、ＬＥＤモジュール３０の近くで外気と通じるものであれば貫通孔１４の配置および形状は種々に設計変更自在である。たとえば、通気孔１４が金属配線層１１と裏面金属層１３ａとの間にのみ設けられている場合も実施可能である。

本発明にかかるＬＥＤランプの一例を示す斜視図である。 図１のII-II線に沿う断面図である。 図２のIII-III線に沿う断面図である。 図２のIV-IV線に沿う断面図である。 従来のＬＥＤランプの一例を示す断面図である。

符号の説明

Ａ ＬＥＤランプ
１０ 基板
１１，１２ 金属配線層
１３ａ，１３ｂ 裏面金属層
１４ 貫通孔
１５ａ，１５ｂ 内面金属層
１６ 保護層
１７ 開口
２０ 放熱部材
２１ 凹部
２２ 上面
２３ 通気孔
２４ 溝部
２４ａ 環状部
２４ｂ 延出部
３０ ＬＥＤモジュール
３１ ＬＥＤ（発光ダイオード）
３２，３３ リード
３４ ワイヤ
３５ 樹脂パッケージ
４０ キャップ
５０ 端子

Claims (2)

1. 基板と、
   上記基板の表面に搭載された複数の発光ダイオードと、
   上記基板の表面に形成され、上記複数の発光ダイオードに接続された金属配線層と、
   上記基板の裏面に取り付けられた放熱部材と、
   を備えるＬＥＤランプであって、
   上記基板の裏面には裏面金属層が形成されており、
   上記基板には厚み方向に貫通する複数の貫通孔が形成されており、
   上記貫通孔の内面には、上記金属配線層および上記裏面金属層の双方に接続された内面金属層が形成されており、
   上記貫通孔の内部は空洞となっているとともに、
   上記放熱部材は、上記基板の裏面と対向する面に形成された溝部を有しており、
   上記貫通孔の少なくとも一部が、上記基板の厚み方向視に上記溝部と重なるように、上記溝部が形成されていることを特徴とする、ＬＥＤランプ。
2. 上記複数の貫通孔は、上記発光ダイオードを囲むように配置されている、請求項１に記載のＬＥＤランプ。

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