照明装置
【課題】優れた放熱性を有するとともに、小型化を図ることができる照明装置を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る照明装置は、複数の発光素子が設けられた基板と、前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、を備えている。そして、照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は円の一部である。また、前記第１の面は、平坦面である。
【解決手段】実施形態に係る照明装置は、複数の発光素子が設けられた基板と、前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、を備えている。そして、照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は円の一部である。また、前記第１の面は、平坦面である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光灯（蛍光ランプ、蛍光管とも称する）に代わって、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いた照明装置が実用化されている。
発光ダイオードを用いた照明装置は、寿命が長く、また、消費電力も少なくすることができるので、既存の蛍光灯と置き換えられることが期待されている。この様な発光ダイオードを用いた照明装置においては、光源において発生した熱は、照明装置の内部に設けられた伝熱部材を介して外部に放出されるようになっている。
そのため、照明装置の大きさが大きくなったり、製造コストが高くなったりするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、優れた放熱性を有するとともに、小型化を図ることができる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】
【０００５】
実施形態に係る照明装置は、複数の発光素子が設けられた基板と、前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、を備えている。そして、照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は円の一部である。また、前記第１の面は、平坦面である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る照明装置を例示するための模式図である。（ａ）は照明装置を例示するための模式斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】基板の材料が放熱効果に与える影響を例示するための模式グラフ図である。（ａ）は基板の基材がガラスエポキシ基板である場合、（ｂ）は基板の基材が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成された場合、（ｃ）は基板の基材がアルミニウムから形成された場合である。
【図３】比較例に係る照明装置を例示するための模式断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る照明装置を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、各図面中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を表している。
【０００８】
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る照明装置を例示するための模式図である。
なお、図１（ａ）は照明装置を例示するための模式斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、照明装置１には、発光素子２、基板３、支持部４、口金部５が設けられている。
【０００９】
発光素子２は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどのいわゆる自発光素子などとすることができる。発光素子２は、基板３上に複数設けられている。発光素子２の配設形態には特に限定がなく、マトリックス状、千鳥状などのように規則的な配設形態とすることもできるし、任意の配設形態とすることもできる。
また、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、透光部１４の中心位置１４ａとなるようになっている。なお、透光部１４と、発光素子２の発光面２ａとの位置関係に関する詳細は後述する。
【００１０】
基板３は、平面形状が矩形の板状体とすることができる。
基板３の一方の面３ａには複数の発光素子２が設けられ、面３ａとは反対側の面３ｂは、載置面２４ｂ１と接触している。
基板３は、例えば、板状の基材の表面に、図示しない絶縁層、配線パターン、絶縁層が積層されたものとすることができる。そのようにすれば、図示しない配線パターンを介して、発光素子２を図示しない制御部や電源などに電気的に接続することが容易となる。
【００１１】
基板３の基材は、例えば、熱伝導率の高い材料から形成することができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００１２】
基板３の基材を熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２において発生した熱を基板３、支持部４を介して外部に放出することが容易となる。
なお、発光素子２において発生した熱を基板３、支持部４を介して外部に放出することに関する詳細は後述する。
【００１３】
支持部４は、管状を呈し、その内部に、複数の発光素子２が設けられた基板３を収納する空間が設けられている。
支持部４には、透光部１４、基部２４が設けられている。
透光部１４は、発光素子２の発光面２ａ側を覆うようにして設けられている。透光部１４は、光の照射方向に突出する曲面を有したものとすることができる。この場合、図１（ｂ）に示すように、照明装置１の軸方向（Ｘ方向）に直交する方向において、透光部１４の断面の外形形状は円の一部となるようにすることができる。
【００１４】
透光部１４は、透光性を有し、発光素子２から照射された光が照明装置１の外部に出射することができるようになっている。
透光部１４は、透光性を有する材料から形成することができる。透光部１４は、例えば、ガラス、ポリカーボネートなどの透明樹脂、透光性セラミックスなどから形成することができる。
また、必要に応じて透光部１４の内面に拡散剤や蛍光体などを塗布したり、透光部１４の内部に拡散剤や蛍光体などを含ませたり（透光性を有する材料に拡散剤や蛍光体を練り込んだり）することができる。
【００１５】
基部２４は、基板３を載置する載置面２４ｂ１（第１の面の一例に相当する）と、載置面２４ｂ１とは反対側の面２４ｂ２（第２の面の一例に相当する）と、を有する。
基部２４は、基板３を収納する凹部２４ａを有している。なお、凹部２４ａの底面が載置面２４ｂ１となる。凹部２４ａは、透光部１４側に開口している。
また、載置面２４ｂ１は平坦面となっている。そのため、凹部２４ａに収納された基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１とを密着させることができる。またさらに、基板３と外気との間には、載置面２４ｂ１と面２４ｂ２とを有する板状部２４ｂ、すなわち、厚み寸法の薄い部分が設けられているだけとなっている。そのため、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００１６】
凹部２４ａの開口側には凹部２４ａの中央に向けて突出する突起部２４ｃが設けられている。すなわち、凹部２４ａの側面２４ｄ１の開口側の端部と、側面２４ｄ２の開口側の端部には、突起部２４ｃが設けられている。
突起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法は、基板３の厚み寸法よりも長くなっている。
凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法は、基板３の幅寸法よりも長くなっている。
この場合、突起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法が余り長くなりすぎると、基板３の保持が不安定となったり、基板３の位置がずれたりするおそれがある。
そのため、起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法は、基板３の厚み寸法よりも僅かに長くなる程度であればよい。
また、凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法が余り長くなりすぎると、基板３の保持が不安定となったり、基板３の位置がずれたりするおそれがある。
そのため、凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法は、基板３の幅寸法よりも僅かに長くなる程度であればよい。
【００１７】
そのため、支持部４の軸方向（Ｘ方向）の端部側から凹部２４ａの内部に基板３を挿入するようにして、支持部４に基板３を組み付けるようにすることができる。この際、基板３の厚み方向（Ｚ方向）の位置と、基板３の幅方向（Ｙ方向）の位置とを、凹部２４ａと突起部２４ｃとにより容易に規定することができる。
そのため、組み付けの容易化が図れるとともに、後述する発光素子２の発光面２ａの位置を容易に規定することができる。
なお、突起部２４ｃは、側面２４ｄ１および側面２４ｄ２の少なくともいずれかに設けるようにすることができる。この場合、側面２４ｄ１と側面２４ｄ２とに突起部２４ｃを設けるようにすれば、基板３の保持を安定させたり、基板３の組み付けを円滑にしたりすることができる。
【００１８】
また、凹部２４ａと、突起部２４ｃとにより基板３を保持することができるが、ネジなどの締結部材を用いて、基板３と基部２４とを締結することもできる。基板３と基部２４とを締結するようにすれば、基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１との密着性を高めることができる。
また、載置面２４ｂ１と、基板３の面３ｂとの間に熱伝導率の高い材料を含む図示しない接合部を設けるようにすることができる。
例えば、載置面２４ｂ１と、基板３の面３ｂとを熱伝導率の高いセラミックスフィラーや金属フィラーなどが添加された高伝熱性接着剤などにより接合することで、図示しない接合部を設けるようにすることができる。
【００１９】
載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱的に接合させるために、単に接触させるようにするだけでも良い。しかしながら、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたりすれば、熱抵抗を低下させることができるので、後述する放熱効果を向上させることができる。
【００２０】
また、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとの間に隙間が生じる場合がある。隙間が生じると熱抵抗が大きくなるので、隙間が生じるような場合には、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたりすることが好ましい。
【００２１】
基部２４は、透光部１４と同じ材料から形成することができる。透光部１４と同じ材料から基部２４を形成する場合には、基部２４と透光部１４とを一体に形成することができる。そのため、生産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
基部２４は、透光部１４と異なる材料から形成することもできる。透光部１４と異なる材料から基部２４を形成する場合には、熱伝導率の高い材料や遮光性を有する材料を用いることができる。
熱伝導率の高い材料を用いて基部２４を形成するようにすれば、後述する放熱効果を向上させることができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００２３】
遮光性を有する材料を用いて基部２４を形成するようにすれば、発光素子２から出射し、透光部１４で反射した光が基部２４から漏れることを抑制することができる。遮光性を有する材料としては、例えば、金属、セラミックスなどの無機材料、カーボンブラック粒子を含む有機材料などを例示することができる。
なお、透光部１４と異なる材料から基部２４を形成する場合には、透光部１４と基部２４とを別個に形成し、その後、透光部１４と基部２４とを接合するようにすることができる。また、透光部１４と基部２４とを一体に形成する際に、基部２４となる部分にカーボンブラック粒子などを添加したり、基部２４となる部分の表面に金属などからなる膜を形成したりすることもできる。
【００２４】
口金部５は、支持部４の軸方向（Ｘ方向）の両端部に設けられている。口金部５は、例えば、支持部４の軸方向（Ｘ方向）に突出する端子５ａを備えたものとすることができる。なお、口金部５は、例示をした端子５ａを備えたものに限定されるわけではなく、照明装置１が装着されるソケットの形式などに応じて適宜変更することができる。
【００２５】
口金部５は、例えば、金属などの導電性材料から形成されるものとすることができる。また、外部の電源と電気的に接続される部分を金属などの導電性材料から形成し、それ以外の部分を樹脂などから形成するようにすることもできる。
【００２６】
照明装置１には、発光素子２に電力を供給する点灯回路や調光回路などの図示しない制御部を設けるようにすることもできる。点灯回路は、例えば、商用電源の交流１００Ｖを直流に変換して発光素子２に供給するものとすることができる。調光回路は、各発光素子２ごと、あるいは、一群の発光素子２ごとに調光を行うことができるものとすることができる。なお、図示しない制御部は、照明装置１の内部に設けられるようにすることもできるし、照明装置１が装着される外部の機器に設けられるようにすることもできる。
【００２７】
次に、放熱効果について例示する。
図２は、基板３の材料が放熱効果に与える影響を例示するための模式グラフ図である。 なお、図２（ａ）は基板３の基材がガラスエポキシ基板である場合、図２（ｂ）は基板３の基材が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成された場合、図２（ｃ）は基板３の基材がアルミニウムから形成された場合である。
また、各図中の２０Ｗ（ワット）、２５Ｗ（ワット）、３０Ｗ（ワット）は照明装置１に印加される電力である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、発光素子２の数が少なくなると、１つの発光素子２に印加される電力が大きくなる。そのため、発光素子２の数が少なくなると発光素子２の温度が高くなる。そして、照明装置１に印加される電力が大きくなるほど発光素子２の温度が高くなる。
【００２９】
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板３の基材を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２の温度を低下させることができる。また、発光素子２の数が少なくなっても発光素子２の温度が高くなることがない。このことは、基板３の基材を熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができることを意味する。
【００３０】
図２（ａ）に例示をするガラスエポキシの熱伝導率は０．３６Ｗ／ｍＫ程度、図２（ｂ）に例示をする酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫ程度、図２（ｃ）に例示をするアルミニウムの熱伝導率は２３７Ｗ／ｍＫ程度である。
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、熱伝導率が所定の値以上となれば放熱効果はあまりかわらなくなる。
本発明者らの得た知見によれば、基板３の基材の熱伝達率を１０Ｗ／ｍＫ以上とすれば、図２（ｂ）、（ｃ）に例示をしたものと同等の放熱効果を得ることができる。
【００３１】
またさらに、本実施の形態においては、載置面２４ｂ１が平坦面となっているので、基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１とを密着させることができる。また、基板３と外気との間には、厚み寸法の薄い板状部２４ｂが設けられているだけとなっている。そのため、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。
また、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたり、基部２４を熱伝導率の高い材料を用いて形成したりすれば、発光素子２において発生した熱をさらに効率よく外部に放熱することができる。
【００３２】
次に、透光部１４と発光素子２の発光面２ａとの位置関係について例示をする。
図３は、比較例に係る照明装置１００を例示するための模式断面図である。
図３に示すように、比較例に係る照明装置１００には、発光素子２、基板１０３、支持部１０４、伝熱部１０５が設けられている。
照明装置１００の軸方向（Ｘ方向）に直交する方向において、支持部１０４の断面は円環状を呈している。また、複数の発光素子２が設けられた基板１０３と、支持部１０４の内面との間には伝熱部１０５が設けられている。
そして、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、支持部１０４の中心１０４ａからずれた位置となっている。発光面２ａの中心位置２ａ１をこの様にすれば、発光面２ａの中心位置２ａ１から出射した光Ｌは、支持部１０４の内面に垂直な方向から入射することができない。そのため、支持部１０４の内面に入射した光Ｌは、支持部１０４を透過する光Ｌ１と、支持部１０４と外気との界面で反射する光Ｌ２となる。その結果、照明装置１００の外部に取り出すことができる光の量が減少することになり、光の取り出し効率が低下することになる。
【００３３】
これに対し、本実施の形態に係る照明装置１においては、図１（ｂ）に示すように、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、透光部１４の断面の外形形状を構成する円の中心１４ａ（以下、単に、透光部１４の中心１４ａと称する）にあるようになっている。 そのため、発光面２ａの中心位置２ａ１から出射した光Ｌは、透光部１４の内面に垂直な方向から入射することができるので、反射光が発生することを抑制することができる。その結果、照明装置１の外部に取り出すことができる光の量を増大することができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３４】
この場合、伝熱部１０５の厚み寸法（Ｚ方向の寸法）を厚くすることで、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、支持部１０４の中心１０４ａにくるようにすることもできる。しかしながら、伝熱部１０５の厚み寸法を厚くすれば照明装置１００の重量が重くなったり、製造コストが高くなったりすることになる。
【００３５】
また、比較例に係る照明装置１００においては、伝熱部１０５が支持部１０４の内部に設けられているため、伝熱部１０５を伝わる熱の一部が支持部１０４の内部に放熱されることになる。そのため、発光素子２の温度を低下させることができなくなるおそれがある。
これに対し、本実施の形態に係る照明装置１においては、前述したように発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。そのため、発光素子２の温度を低下させることができる。
またさらに、比較例に係る照明装置１００のように伝熱部１０５を設ける必要がなく、支持部４の断面積も小さくすることができる。そのため、伝熱部１０５に係る製造コストや、支持部４の製造に係る材料コストなどを低減させることができる。
【００３６】
[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態に係る照明装置１ａを例示するための模式断面図である。
図４に示すように、照明装置１ａには、発光素子２、基板３、支持部４が設けられている。また、図示は省略するが前述した照明装置１と同様に口金部５が設けられている。
本実施の形態に係る照明装置１ａにおいては、板状部２４ｂの載置面２４ｂ１とは反対側の面２４ｂ２に放熱部１０がさらに設けられている。
放熱部１０は、発光素子２において発生した熱を外気に放出する。
【００３７】
放熱部１０は、板状体とすることもできるが、複数の凸部１０ａを設けることで表面積を増大させるようにすることが好ましい。
放熱部１０は、例えば、熱伝導率の高い材料から形成することができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００３８】
凸部１０ａの形状、寸法、数などは、照明装置１ａにおいて発生する熱量や照明装置１ａの使用環境などに応じて適宜変更することができる。この場合、表面積が大きくなるようにすれば放熱量を増やすことができる。
ただし、凸部１０ａの高さ寸法（Ｚ方向の寸法）を余り高くすると、照明装置１ａの装着などが困難となるおそれがある。例えば、既存の蛍光灯が設置されている環境においての置き換えなどが困難となるおそれがある。
そのため、凸部１０ａの先端１０ａ１は、透光部１４の外面１４ｂを含む円１４ｃから出ないようにすることが好ましい。
【００３９】
また、面２４ｂ２と放熱部１０との間に熱伝導率の高い材料を含む図示しない接合部を設けるようにすることができる。
例えば、面２４ｂ２と放熱部１０とを熱伝導率の高いセラミックスフィラーや金属フィラーなどが添加された高伝熱性接着剤などにより接合することで、図示しない接合部を設けるようにすることができる。
また、ネジなどの締結部材を用いて、放熱部１０と基部２４とを締結するようにすれば、放熱部１０と基部２４との密着性を高めることができる。
【００４０】
面２４ｂ２と放熱部１０とを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたり、放熱部１０と基部２４とを締結したりすれば、熱抵抗を低下させることができるので、放熱効果を向上させることができる。
なお、図４に例示をしたように、支持部４と放熱部１０とを別個に形成してもよいし、支持部４と放熱部１０とを一体的に形成したり、基部２４と放熱部１０とを一体的に形成したりしてもよい。
【００４１】
以上は、支持部４が直管状の場合であるが、支持部が円環状であったり、支持部が屈曲していたり、支持部が蛇行していたりする場合にも適用することができる。
【００４２】
以上に例示をした実施形態によれば、優れた放熱性を有するとともに、小型化を図ることができる照明装置を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 照明装置、１ａ 照明装置、２ 発光素子、２ａ 発光面、２ａ１ 中心位置、３ 基板、４ 支持部、５ 口金部、１０ 放熱部、１０ａ 凸部、１０ａ１ 先端、１４ 透光部、１４ａ 中心、１４ｂ 外面、１４ｃ 円、２４ 基部、２４ａ 凹部、２４ｂ 板状部、２４ｂ１ 載置面、２４ｂ２ 面、２４ｃ 突起部、２４ｄ１ 側面、２４ｄ２ 側面
【技術分野】
【０００１】
後述する実施形態は、概ね、照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蛍光灯（蛍光ランプ、蛍光管とも称する）に代わって、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）を用いた照明装置が実用化されている。
発光ダイオードを用いた照明装置は、寿命が長く、また、消費電力も少なくすることができるので、既存の蛍光灯と置き換えられることが期待されている。この様な発光ダイオードを用いた照明装置においては、光源において発生した熱は、照明装置の内部に設けられた伝熱部材を介して外部に放出されるようになっている。
そのため、照明装置の大きさが大きくなったり、製造コストが高くなったりするという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１５３７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、優れた放熱性を有するとともに、小型化を図ることができる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】
【０００５】
実施形態に係る照明装置は、複数の発光素子が設けられた基板と、前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、を備えている。そして、照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は円の一部である。また、前記第１の面は、平坦面である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る照明装置を例示するための模式図である。（ａ）は照明装置を例示するための模式斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】基板の材料が放熱効果に与える影響を例示するための模式グラフ図である。（ａ）は基板の基材がガラスエポキシ基板である場合、（ｂ）は基板の基材が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成された場合、（ｃ）は基板の基材がアルミニウムから形成された場合である。
【図３】比較例に係る照明装置を例示するための模式断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る照明装置を例示するための模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ、実施の形態について例示をする。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
また、各図面中の矢印Ｘ、Ｙ、Ｚは互いに直交する三方向を表している。
【０００８】
[第１の実施形態]
図１は、第１の実施形態に係る照明装置を例示するための模式図である。
なお、図１（ａ）は照明装置を例示するための模式斜視図、図１（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、照明装置１には、発光素子２、基板３、支持部４、口金部５が設けられている。
【０００９】
発光素子２は、例えば、発光ダイオード、有機発光ダイオード、レーザダイオードなどのいわゆる自発光素子などとすることができる。発光素子２は、基板３上に複数設けられている。発光素子２の配設形態には特に限定がなく、マトリックス状、千鳥状などのように規則的な配設形態とすることもできるし、任意の配設形態とすることもできる。
また、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、透光部１４の中心位置１４ａとなるようになっている。なお、透光部１４と、発光素子２の発光面２ａとの位置関係に関する詳細は後述する。
【００１０】
基板３は、平面形状が矩形の板状体とすることができる。
基板３の一方の面３ａには複数の発光素子２が設けられ、面３ａとは反対側の面３ｂは、載置面２４ｂ１と接触している。
基板３は、例えば、板状の基材の表面に、図示しない絶縁層、配線パターン、絶縁層が積層されたものとすることができる。そのようにすれば、図示しない配線パターンを介して、発光素子２を図示しない制御部や電源などに電気的に接続することが容易となる。
【００１１】
基板３の基材は、例えば、熱伝導率の高い材料から形成することができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００１２】
基板３の基材を熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２において発生した熱を基板３、支持部４を介して外部に放出することが容易となる。
なお、発光素子２において発生した熱を基板３、支持部４を介して外部に放出することに関する詳細は後述する。
【００１３】
支持部４は、管状を呈し、その内部に、複数の発光素子２が設けられた基板３を収納する空間が設けられている。
支持部４には、透光部１４、基部２４が設けられている。
透光部１４は、発光素子２の発光面２ａ側を覆うようにして設けられている。透光部１４は、光の照射方向に突出する曲面を有したものとすることができる。この場合、図１（ｂ）に示すように、照明装置１の軸方向（Ｘ方向）に直交する方向において、透光部１４の断面の外形形状は円の一部となるようにすることができる。
【００１４】
透光部１４は、透光性を有し、発光素子２から照射された光が照明装置１の外部に出射することができるようになっている。
透光部１４は、透光性を有する材料から形成することができる。透光部１４は、例えば、ガラス、ポリカーボネートなどの透明樹脂、透光性セラミックスなどから形成することができる。
また、必要に応じて透光部１４の内面に拡散剤や蛍光体などを塗布したり、透光部１４の内部に拡散剤や蛍光体などを含ませたり（透光性を有する材料に拡散剤や蛍光体を練り込んだり）することができる。
【００１５】
基部２４は、基板３を載置する載置面２４ｂ１（第１の面の一例に相当する）と、載置面２４ｂ１とは反対側の面２４ｂ２（第２の面の一例に相当する）と、を有する。
基部２４は、基板３を収納する凹部２４ａを有している。なお、凹部２４ａの底面が載置面２４ｂ１となる。凹部２４ａは、透光部１４側に開口している。
また、載置面２４ｂ１は平坦面となっている。そのため、凹部２４ａに収納された基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１とを密着させることができる。またさらに、基板３と外気との間には、載置面２４ｂ１と面２４ｂ２とを有する板状部２４ｂ、すなわち、厚み寸法の薄い部分が設けられているだけとなっている。そのため、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。
【００１６】
凹部２４ａの開口側には凹部２４ａの中央に向けて突出する突起部２４ｃが設けられている。すなわち、凹部２４ａの側面２４ｄ１の開口側の端部と、側面２４ｄ２の開口側の端部には、突起部２４ｃが設けられている。
突起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法は、基板３の厚み寸法よりも長くなっている。
凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法は、基板３の幅寸法よりも長くなっている。
この場合、突起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法が余り長くなりすぎると、基板３の保持が不安定となったり、基板３の位置がずれたりするおそれがある。
そのため、起部２４ｃの載置面２４ｂ１側の端面と、載置面２４ｂ１と、の間の寸法は、基板３の厚み寸法よりも僅かに長くなる程度であればよい。
また、凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法が余り長くなりすぎると、基板３の保持が不安定となったり、基板３の位置がずれたりするおそれがある。
そのため、凹部２４ａの側面２４ｄ１と側面２４ｄ２との間の寸法は、基板３の幅寸法よりも僅かに長くなる程度であればよい。
【００１７】
そのため、支持部４の軸方向（Ｘ方向）の端部側から凹部２４ａの内部に基板３を挿入するようにして、支持部４に基板３を組み付けるようにすることができる。この際、基板３の厚み方向（Ｚ方向）の位置と、基板３の幅方向（Ｙ方向）の位置とを、凹部２４ａと突起部２４ｃとにより容易に規定することができる。
そのため、組み付けの容易化が図れるとともに、後述する発光素子２の発光面２ａの位置を容易に規定することができる。
なお、突起部２４ｃは、側面２４ｄ１および側面２４ｄ２の少なくともいずれかに設けるようにすることができる。この場合、側面２４ｄ１と側面２４ｄ２とに突起部２４ｃを設けるようにすれば、基板３の保持を安定させたり、基板３の組み付けを円滑にしたりすることができる。
【００１８】
また、凹部２４ａと、突起部２４ｃとにより基板３を保持することができるが、ネジなどの締結部材を用いて、基板３と基部２４とを締結することもできる。基板３と基部２４とを締結するようにすれば、基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１との密着性を高めることができる。
また、載置面２４ｂ１と、基板３の面３ｂとの間に熱伝導率の高い材料を含む図示しない接合部を設けるようにすることができる。
例えば、載置面２４ｂ１と、基板３の面３ｂとを熱伝導率の高いセラミックスフィラーや金属フィラーなどが添加された高伝熱性接着剤などにより接合することで、図示しない接合部を設けるようにすることができる。
【００１９】
載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱的に接合させるために、単に接触させるようにするだけでも良い。しかしながら、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたりすれば、熱抵抗を低下させることができるので、後述する放熱効果を向上させることができる。
【００２０】
また、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとの間に隙間が生じる場合がある。隙間が生じると熱抵抗が大きくなるので、隙間が生じるような場合には、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたりすることが好ましい。
【００２１】
基部２４は、透光部１４と同じ材料から形成することができる。透光部１４と同じ材料から基部２４を形成する場合には、基部２４と透光部１４とを一体に形成することができる。そのため、生産性の向上や製造コストの低減を図ることができる。
【００２２】
基部２４は、透光部１４と異なる材料から形成することもできる。透光部１４と異なる材料から基部２４を形成する場合には、熱伝導率の高い材料や遮光性を有する材料を用いることができる。
熱伝導率の高い材料を用いて基部２４を形成するようにすれば、後述する放熱効果を向上させることができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００２３】
遮光性を有する材料を用いて基部２４を形成するようにすれば、発光素子２から出射し、透光部１４で反射した光が基部２４から漏れることを抑制することができる。遮光性を有する材料としては、例えば、金属、セラミックスなどの無機材料、カーボンブラック粒子を含む有機材料などを例示することができる。
なお、透光部１４と異なる材料から基部２４を形成する場合には、透光部１４と基部２４とを別個に形成し、その後、透光部１４と基部２４とを接合するようにすることができる。また、透光部１４と基部２４とを一体に形成する際に、基部２４となる部分にカーボンブラック粒子などを添加したり、基部２４となる部分の表面に金属などからなる膜を形成したりすることもできる。
【００２４】
口金部５は、支持部４の軸方向（Ｘ方向）の両端部に設けられている。口金部５は、例えば、支持部４の軸方向（Ｘ方向）に突出する端子５ａを備えたものとすることができる。なお、口金部５は、例示をした端子５ａを備えたものに限定されるわけではなく、照明装置１が装着されるソケットの形式などに応じて適宜変更することができる。
【００２５】
口金部５は、例えば、金属などの導電性材料から形成されるものとすることができる。また、外部の電源と電気的に接続される部分を金属などの導電性材料から形成し、それ以外の部分を樹脂などから形成するようにすることもできる。
【００２６】
照明装置１には、発光素子２に電力を供給する点灯回路や調光回路などの図示しない制御部を設けるようにすることもできる。点灯回路は、例えば、商用電源の交流１００Ｖを直流に変換して発光素子２に供給するものとすることができる。調光回路は、各発光素子２ごと、あるいは、一群の発光素子２ごとに調光を行うことができるものとすることができる。なお、図示しない制御部は、照明装置１の内部に設けられるようにすることもできるし、照明装置１が装着される外部の機器に設けられるようにすることもできる。
【００２７】
次に、放熱効果について例示する。
図２は、基板３の材料が放熱効果に与える影響を例示するための模式グラフ図である。 なお、図２（ａ）は基板３の基材がガラスエポキシ基板である場合、図２（ｂ）は基板３の基材が酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）から形成された場合、図２（ｃ）は基板３の基材がアルミニウムから形成された場合である。
また、各図中の２０Ｗ（ワット）、２５Ｗ（ワット）、３０Ｗ（ワット）は照明装置１に印加される電力である。
【００２８】
図２（ａ）に示すように、発光素子２の数が少なくなると、１つの発光素子２に印加される電力が大きくなる。そのため、発光素子２の数が少なくなると発光素子２の温度が高くなる。そして、照明装置１に印加される電力が大きくなるほど発光素子２の温度が高くなる。
【００２９】
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、基板３の基材を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）やアルミニウムなどの熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２の温度を低下させることができる。また、発光素子２の数が少なくなっても発光素子２の温度が高くなることがない。このことは、基板３の基材を熱伝導率の高い材料から形成すれば、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができることを意味する。
【００３０】
図２（ａ）に例示をするガラスエポキシの熱伝導率は０．３６Ｗ／ｍＫ程度、図２（ｂ）に例示をする酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の熱伝導率は２９Ｗ／ｍＫ程度、図２（ｃ）に例示をするアルミニウムの熱伝導率は２３７Ｗ／ｍＫ程度である。
図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、熱伝導率が所定の値以上となれば放熱効果はあまりかわらなくなる。
本発明者らの得た知見によれば、基板３の基材の熱伝達率を１０Ｗ／ｍＫ以上とすれば、図２（ｂ）、（ｃ）に例示をしたものと同等の放熱効果を得ることができる。
【００３１】
またさらに、本実施の形態においては、載置面２４ｂ１が平坦面となっているので、基板３の面３ｂと載置面２４ｂ１とを密着させることができる。また、基板３と外気との間には、厚み寸法の薄い板状部２４ｂが設けられているだけとなっている。そのため、発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。
また、基板３と基部２４とを締結したり、載置面２４ｂ１と基板３の面３ｂとを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたり、基部２４を熱伝導率の高い材料を用いて形成したりすれば、発光素子２において発生した熱をさらに効率よく外部に放熱することができる。
【００３２】
次に、透光部１４と発光素子２の発光面２ａとの位置関係について例示をする。
図３は、比較例に係る照明装置１００を例示するための模式断面図である。
図３に示すように、比較例に係る照明装置１００には、発光素子２、基板１０３、支持部１０４、伝熱部１０５が設けられている。
照明装置１００の軸方向（Ｘ方向）に直交する方向において、支持部１０４の断面は円環状を呈している。また、複数の発光素子２が設けられた基板１０３と、支持部１０４の内面との間には伝熱部１０５が設けられている。
そして、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、支持部１０４の中心１０４ａからずれた位置となっている。発光面２ａの中心位置２ａ１をこの様にすれば、発光面２ａの中心位置２ａ１から出射した光Ｌは、支持部１０４の内面に垂直な方向から入射することができない。そのため、支持部１０４の内面に入射した光Ｌは、支持部１０４を透過する光Ｌ１と、支持部１０４と外気との界面で反射する光Ｌ２となる。その結果、照明装置１００の外部に取り出すことができる光の量が減少することになり、光の取り出し効率が低下することになる。
【００３３】
これに対し、本実施の形態に係る照明装置１においては、図１（ｂ）に示すように、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、透光部１４の断面の外形形状を構成する円の中心１４ａ（以下、単に、透光部１４の中心１４ａと称する）にあるようになっている。 そのため、発光面２ａの中心位置２ａ１から出射した光Ｌは、透光部１４の内面に垂直な方向から入射することができるので、反射光が発生することを抑制することができる。その結果、照明装置１の外部に取り出すことができる光の量を増大することができるので、光の取り出し効率を向上させることができる。
【００３４】
この場合、伝熱部１０５の厚み寸法（Ｚ方向の寸法）を厚くすることで、発光素子２の発光面２ａの中心位置２ａ１が、支持部１０４の中心１０４ａにくるようにすることもできる。しかしながら、伝熱部１０５の厚み寸法を厚くすれば照明装置１００の重量が重くなったり、製造コストが高くなったりすることになる。
【００３５】
また、比較例に係る照明装置１００においては、伝熱部１０５が支持部１０４の内部に設けられているため、伝熱部１０５を伝わる熱の一部が支持部１０４の内部に放熱されることになる。そのため、発光素子２の温度を低下させることができなくなるおそれがある。
これに対し、本実施の形態に係る照明装置１においては、前述したように発光素子２において発生した熱を効率よく外部に放熱することができる。そのため、発光素子２の温度を低下させることができる。
またさらに、比較例に係る照明装置１００のように伝熱部１０５を設ける必要がなく、支持部４の断面積も小さくすることができる。そのため、伝熱部１０５に係る製造コストや、支持部４の製造に係る材料コストなどを低減させることができる。
【００３６】
[第２の実施形態]
図４は、第２の実施形態に係る照明装置１ａを例示するための模式断面図である。
図４に示すように、照明装置１ａには、発光素子２、基板３、支持部４が設けられている。また、図示は省略するが前述した照明装置１と同様に口金部５が設けられている。
本実施の形態に係る照明装置１ａにおいては、板状部２４ｂの載置面２４ｂ１とは反対側の面２４ｂ２に放熱部１０がさらに設けられている。
放熱部１０は、発光素子２において発生した熱を外気に放出する。
【００３７】
放熱部１０は、板状体とすることもできるが、複数の凸部１０ａを設けることで表面積を増大させるようにすることが好ましい。
放熱部１０は、例えば、熱伝導率の高い材料から形成することができる。熱伝導率の高い材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、これらの合金などの金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの無機材料、高熱伝導性樹脂などの有機材料などを例示することができる。
【００３８】
凸部１０ａの形状、寸法、数などは、照明装置１ａにおいて発生する熱量や照明装置１ａの使用環境などに応じて適宜変更することができる。この場合、表面積が大きくなるようにすれば放熱量を増やすことができる。
ただし、凸部１０ａの高さ寸法（Ｚ方向の寸法）を余り高くすると、照明装置１ａの装着などが困難となるおそれがある。例えば、既存の蛍光灯が設置されている環境においての置き換えなどが困難となるおそれがある。
そのため、凸部１０ａの先端１０ａ１は、透光部１４の外面１４ｂを含む円１４ｃから出ないようにすることが好ましい。
【００３９】
また、面２４ｂ２と放熱部１０との間に熱伝導率の高い材料を含む図示しない接合部を設けるようにすることができる。
例えば、面２４ｂ２と放熱部１０とを熱伝導率の高いセラミックスフィラーや金属フィラーなどが添加された高伝熱性接着剤などにより接合することで、図示しない接合部を設けるようにすることができる。
また、ネジなどの締結部材を用いて、放熱部１０と基部２４とを締結するようにすれば、放熱部１０と基部２４との密着性を高めることができる。
【００４０】
面２４ｂ２と放熱部１０とを熱伝導率の高い材料を含む接合部を介して接合させたり、放熱部１０と基部２４とを締結したりすれば、熱抵抗を低下させることができるので、放熱効果を向上させることができる。
なお、図４に例示をしたように、支持部４と放熱部１０とを別個に形成してもよいし、支持部４と放熱部１０とを一体的に形成したり、基部２４と放熱部１０とを一体的に形成したりしてもよい。
【００４１】
以上は、支持部４が直管状の場合であるが、支持部が円環状であったり、支持部が屈曲していたり、支持部が蛇行していたりする場合にも適用することができる。
【００４２】
以上に例示をした実施形態によれば、優れた放熱性を有するとともに、小型化を図ることができる照明装置を実現することができる。
以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１ 照明装置、１ａ 照明装置、２ 発光素子、２ａ 発光面、２ａ１ 中心位置、３ 基板、４ 支持部、５ 口金部、１０ 放熱部、１０ａ 凸部、１０ａ１ 先端、１４ 透光部、１４ａ 中心、１４ｂ 外面、１４ｃ 円、２４ 基部、２４ａ 凹部、２４ｂ 板状部、２４ｂ１ 載置面、２４ｂ２ 面、２４ｃ 突起部、２４ｄ１ 側面、２４ｄ２ 側面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が設けられた基板と、
前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、
を備え、
照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は、円の一部であり、
前記第１の面は、平坦面である照明装置。
【請求項２】
前記発光素子の発光面の中心位置は、前記円の中心にある請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記基部は、前記基板を収納する凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記第１の面であり、
前記凹部の開口側には、前記凹部の中央に向けて突出する突起部が設けられ、
前記突起部の前記第１の面側の端面と、前記第１の面と、の間の寸法は、前記基板の厚み寸法よりも長い請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記基板の熱伝達率は、１０Ｗ／ｍＫ以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２の面に設けられ、前記発光素子において発生した熱を放出する放熱部をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項１】
複数の発光素子が設けられた基板と、
前記基板を載置する第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、を有する基部と、前記発光素子の発光面側を覆うように設けられる透光部と、を有する支持部と、
を備え、
照明装置の軸方向に直交する方向において、前記透光部の断面の外形形状は、円の一部であり、
前記第１の面は、平坦面である照明装置。
【請求項２】
前記発光素子の発光面の中心位置は、前記円の中心にある請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記基部は、前記基板を収納する凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記第１の面であり、
前記凹部の開口側には、前記凹部の中央に向けて突出する突起部が設けられ、
前記突起部の前記第１の面側の端面と、前記第１の面と、の間の寸法は、前記基板の厚み寸法よりも長い請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記基板の熱伝達率は、１０Ｗ／ｍＫ以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載の照明装置。
【請求項５】
前記第２の面に設けられ、前記発光素子において発生した熱を放出する放熱部をさらに備えた請求項１〜４のいずれか１つに記載の照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１３−６５４４２（Ｐ２０１３−６５４４２Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３０５９（Ｐ２０１１−２０３０５９）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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