説明

LEDランプ

【課題】
構成が簡単で、放熱特性に優れ、且つ照明方向を選択することが可能なLEDランプが求められていた。
【解決手段】
本体部と、該本体部の上面に取り付けられた透明カバーと、前記本体部の下面に取り付けられた口金部とを有するLEDランプにおいて、少なくとも2個の長方形の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して支持柱を形成し、前記支持柱の上方をLEDを実装する素子実装部とし、前記支持柱の下方を支持部とし、前記支持柱の素子実装部には、絶縁部材を挟んだ2個の金属部材にLEDを電気的に取り付けるとともに、前記支持柱の支持部を前記本体部に内蔵された電源部に接続固定した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は複数のLED素子を備えたLEDランプに関するものであり、詳しくは2個の長方形の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化した支持柱に複数のLED素子を実装し、この支持柱をランプ本体部に内蔵された電源部に接続固定することで、高輝度の照明が可能で、放熱特性が良く、且つ照明の方向性を自由に制御できるLEDランプに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、半導体発光素子としてのLED素子(以下LEDと略記する)は半導体素子であるため、長寿命で優れた駆動特性を有し、さらに小型で発光効率が良く、鮮やかな発光色を有することから、表示装置のバックライトや照明装置等に広く利用されるようになってきており、特に従来の白熱電球と同じ口金部の取り付け構成を有する、高輝度で低電力型のLEDランプが広く普及してきた。
【0003】
特に近年、複数のLEDを実装し、高輝度の照明が可能で、放熱特性を改良したLEDランプがいろいろと提案されている(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3)。また放熱特性を考慮したLEDモジュールの提案もある(例えば特許文献4)。さらにLEDランプの取り付け状態に従って出射方向を制御したLEDランプが提案されている(例えば特許文献5)。
【0004】
以下従来のLEDランプに付いて説明する。なお、理解し易いように発明の趣旨を外さない範囲において図面を一部簡略化し、また部品名称も本願にそろえている。図13は特許文献1におけるLEDランプ100Lの断面図を示し、図14は図13におけるLEDモジュール100の斜視図である。図13においてLEDランプ100Lは放熱部103、絶縁部104、口金部102を有し、従来の白熱電球と同じ口金部の取り付け構成よりなるLEDランプであるが、放熱部103の上部には複数のLEDを実装したLEDモジュール100が取り付けられ、このLEDモジュール100を包み込んで絶縁性の透明樹脂105でモールドし、このモールドした透明樹脂105が球形状をなして、従来の電球と同じ形状となっている。
【0005】
図14は図13に示すLEDモジュール100の斜視図であり、複数のLED111を実装した4枚のモジュール基板112を四角形状に組み立てLEDモジュール100を構成し、各モジュール基板112上で配線されたLED群をモジュール基板112の裏面側に設けた引出電極113を介して放熱部103、絶縁部104の内部に設けられた電源部(図示せず)に接続している。そしてこのLEDモジュール100を透明樹脂105でランプ形状にモールドしている。
【0006】
上記LEDランプ100Lの動作は、口金部102から供給される電力によってLEDモジュール100が発光し、透明樹脂105を通過して外部に放射される。またLED111からの多量の発熱は放熱部103及び透明樹脂105を経由して放熱される。
【0007】
また、特許文献2及び特許文献3については図示を省略したが、両者とも口金部構成のLEDランプであり、それぞれLEDモジュールの構成に特徴がある。
特許文献2のLEDランプにおけるLEDモジュールは中空の金属製支持筒の外側にLEDを実装した回路基板を貼り付け、LEDによる発熱を回路基板を介して支持筒に伝導させ、支持筒の周囲を流れる空気によって冷却効果を高めるようにしている。
また、特許文献3のLEDランプにおけるLEDモジュールは、支持部材として金属製の支持柱を設け、この支持柱の表面に絶縁処理を施した後に接続配線を施し、この接続配線に複数のLEDを実装してLEDモジュールとしている。
【0008】
特許文献4には放熱性を改良したLEDモジュールが記載されている。図15、図16は、何れも特許文献4に記載されたLEDモジュール200,300の斜視図であり、図15に記載されたLEDモジュール200は2個の長方形の金属部材203を絶縁部材202を間に挟んで一体化して積層体205を形成し、前記2個の金属部材203を電極としてLED211をフリップチップ実装してLEDモジュール200を構成している。また図16に記載されたLEDモジュール300は2個の金属部材303を絶縁部材302を間に挟んで一体化して積層体305を形成し、積層体305の2辺にLED311をフリップチップ実装してLEDモジュール300を構成している。
【0009】
さらに特許文献5には、横向きタイプの照明器具用のPEDランプが記載されており、口金付きのランプ構成で本体部の上面に、平面状態で実装されたLEDと、このLEDの周囲を所定の反射角度を有して回転自在に取り付けられた反射板を有し、LEDランプを口金によって取り付けた状態で、反射板を回転させて任意の方向に照明光を出射させるLRDランプとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
【特許文献1】特開2009−135026号公報
【特許文献2】特開2010−135181号公報
【特許文献3】特開2008−103112号公報
【特許文献4】再公表特許―WO2006−070457号公報
【特許文献5】特開2011−181345号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0011】
しかし、特許文献1に記載された従来のPEDランプは、LEDモジュールとして複数のLEDを回路基板に実装し、この回路基板を放熱部に接触させた放熱経路とモールドした透明樹脂を経由しての放熱経路によって放熱を行っているが、回路基板に実装されたLEDからの放熱は、回路基板の熱伝導性があまり良くないため、十分な放熱が行われない欠点がある。また、特許文献2に記載された従来のPEDランプは、LEDモジュールとして複数のLEDを実装いた回路基板を金属製の支持筒に貼りつけて放熱を行っているが、やはり回路基板の熱伝導性があまり良くないため、十分な放熱が行われない欠点がある。
【0012】
また、特許文献3に記載された従来のPEDランプは、支持部材として金属製の支持柱を設け、この支持柱の表面に絶縁処理を施した後に接続配線を施し、この接続配線に複数のLEDを実装してLEDモジュールとしているため、複数のLEDからの発熱は金属製の支持柱によって良好に行われるが、金属製の支持柱に絶縁処理を行なったり、また配線電極を形成する等の複雑な製造工程を必要とし、製造価格が高くつくという欠点がある。
さらに、特許文献4に記載された従来のLEDモジュールは、2個の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して積層体を形成し、前記2個の金属部材を電極としてLEDをフリップチップ実装しているので、LEDを金属部材に直接実装しているため、すぐれた放熱特性を有し、かつ構成も簡単となる長所を有するが、LEDモジュールとしての構成が提案されているだけで、LEDランプとしての構成に付いてはなんの記載もない。
【0013】
また、特許文献5に記載された従来のLPEDランプは、任意の方向に照明光を出射させるメリットがあるが、回転自在に取り付けられた反射板を回転させて任意の方向に照明光を出射させる構成なので、LEDランプの内部に複雑な回転機構を作り込む必要があり、形状が大きくなる等の欠点がある。
【0014】
そこで本発明の目的は、上記各従来例の技術を応用するとともに、それぞれの欠点を解消し、構成が単純で、放熱特性に優れ、かつ照明方向の自由度も得られるLEDランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
上記目的を達成するため本発明におけるLEDランプの構成は、下記の通りである。
本体部と、該本体部の上面に取り付けられた透明カバーと、前記本体部の下面に取り付けられた口金部とを有するLEDランプにおいて、少なくとも2個の長方形の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して支持柱を形成し、前記支持柱の上方をLEDを実装する素子実装部とし、前記支持柱の下方を支持部とし、前記支持柱の素子実装部には、絶縁部材を挟んだ2個の金属部材にLEDを電気的に取り付けるとともに、前記支持柱の支持部を前記本体部に内蔵された電源部に接続固定したことを特徴とする
【0016】
上記構成によれば、2個の金属部材を絶縁部材に挟んで一体化した支持柱に、複数のLEDを実装したLEDユニットを電源部に接続するとともに、放熱機能を有する本体部に取り付ける構成であるため、構成が簡単で、放熱特性に優れたLEDランプを提供することが出来る。
【0017】
前記支持柱の素子実装部には絶縁部材を挟んだ2個の金属部材が形成する素子実装面の、対向する2面にLEDが実装されていると良い。
【0018】
前記支持柱の素子実装部の対向する2面に実装されているLEDの数が異なると良い。
【0019】
前記支持柱の素子実装部の上面部にもLEDが実装されていると良い。
【0020】
上記構成によれば、1つの支持柱に多数のLEDが実装でき、また照明範囲を広くすることができる。
【0021】
前記支持柱の支持部に対して素子実装部が傾斜している良い。
【0022】
前記LEDは2個の接続電極を有する実装基板に実装されたLEDパッケージ構成を有すると良い。
【0023】
前記LEDランプは、金属製の本体部と、該本体部の上面に取り付けられた透明カバーと、前記本体部の下面に取り付けられた口金とを有し、前記本体部内に内蔵された電源部に前記支持柱の支持部が挿入固定され、前記透明カバー内に支持柱の素子実装部が配設されていると良い。
【発明の効果】
【0024】
上記の如く本発明によれば、2個の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して支持柱を構成し、この支持柱に複数のLEDを実装したLEDユニットを、さらに放熱機能を有する本体部に取り付ける構成であるため、構成が簡単で、放熱特性に優れ、且つ照明方向を選択することが可能なLEDランプを提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【0025】
【図1】本発明の第1実施形態におけるLEDランプの断面図である。
【図2】図1に示すLEDランプにおけるLEDユニットの詳細図である。
【図3】本発明の第2実施形態におけるLEDランプの断面図である。
【図4】本発明の第3実施形態におけるLEDランプの断面図である。
【図5】本発明の第4実施形態におけるLEDランプの断面図である。
【図6】図5に示すLEDランプにおけるLEDユニットの平面図である。
【図7】図1に示すLEDランプの取り付け状態を示す断面図である。
【図8】図4に示すLEDランプの取り付け状態を示す断面図である。
【図9】図4に示すLEDランプの取り付け状態を示す断面図である。
【図10】図5に示すLEDランプの取り付け状態を示す断面図である。
【図11】本発明におけるLEDユニットの他の実施形態を示す詳細図である。
【図12】本発明におけるLEDユニットの他の実施形態を示す詳細図である。
【図13】従来のLEDランプの断面図である。
【図14】図13に示す従来のLEDランプにおけるLRDユニットの斜視図である。
【図15】従来のLEDユニットの斜視図である。
【図16】従来のLEDユニットの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0026】
(第1実施形態)
以下図面により、本発明の実施形態を説明する。図1、図2は本発明の第1実施形態におけるLEDランプを示し、図1はLEDランプ10Lの断面図、図2は図1に示すLEDランプ10Lに使用されるLEDモジュール10の詳細図である。図1においてLEDランプ10Lの基本構成は口金部2が取り付けられた放熱機能を有する金属製の本体部3の上部に、透明カバー5が取り付けられた、従来のランプ構成を有している。そして本体部3の内部には電源回路6とコネクター7が収納されており、透明カバー5の内部には後述する複数のLED11を実装したLEDモジュール10が、コネクター7に挿入されて配設されている。
【0027】
上記構成において、LEDランプ10Lは口金部2から供給される交流電圧を電源部6によってLED11を駆動する電圧に変換し、コネクター7を介してLEDモジュール10に供給することによってLED11が点灯して照明が行われる。また多数のLED11の点灯による発熱は、後述するLEDモジュール10を構成する金属部材から直接放熱するとともに、金属部材からコネクター7の外壁を介して本体部3に伝導され、本体部3より強力に放熱されて行く。
【0028】
図2はLEDモジュール10の詳細を示し、(a)はLEDモジュール10の斜視図、(b)は平面図、(c)は側面図、(d)はLED11の側面図と底面図である。図2(a)においてLEDモジュール10は2個の長方形の金属部材13を絶縁部材14を間に挟んで一体化して支持柱15を形成し、前記支持柱15の上方(矢印A−Aで示す)をLED11を実装する素子実装部15aとし、前記支持柱15の下方を電源部6に接続固定する支持部15bとし、前記支持柱15の素子実装部15aには、絶縁部材14を挟んだ2個の金属部材13にLED11を電気的に取り付けるとともに、前記支持柱15の支持部15bを電源部6に設けられたコネクター7に挿入固定する。
【0029】
なお、本実施形態におけるLED11は(d)に側面図及び底面図を示す如く、2個の実装電極11a、11bを有するフリップチップ実装(以後FC実装と略記する)型のLEDであり、(b)(c)に示すごとく、絶縁部材14を挟んだ2個の金属部材13を電極としてFC実装され、その対向した両面に複数のLED11を並べて実装し、また上部にもLED11を実装している。図示の如く、絶縁部材14を挟んだ2個の金属部材13によって構成された簡単な構成の支持柱15に多数のLED11を並列接続で実装することができ、明るい照明装置を実現できる。
【0030】
(第2実施形態)
次に図3により第2実施形態のLEDランプを説明する。図3は第2実施形態のLEDランプ20Lの断面図であり、基本的構成は図1に示したLEDランプ10Lと同じなので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。第2実施形態のLEDランプ20Lと第1実施形態のLEDランプ10Lとの違いは、LEDモジュール10の取り付け構造である。すなわちLEDランプ10Lの場合はコネクター7を設け、このコネクター7にLEDモジュール10の支持部15bを差し込んで接続と固定を行っていたのに対し、LEDランプ20Lの場合は、コネクター7を設けずに、本体部3の上面に絶縁性で反射性の良い回路基板21を固着し、この回路基板21上に設けた配線電極22に、LEDモジュール10の支持部15bの両側の金属部材13を半田23によって固定している。
【0031】
上記LEDランプ20Lは図示を省略したたが、電源部6に対して配線電極22と口金部2とは電気的に接続されており、口金部2から供給される交流電圧を電源部6によってLED11を駆動する電圧に変換し、配線電極22を介してLEDモジュール10に供給することによってLED11が点灯して照明がおこなわれる。また多数のLED11の点灯による発熱は、LEDモジュール10を構成する金属部材3から直接放熱するとともに、金属部材3から半田23及び回路基板21を介して本体部3に伝導され、本体部3より強力に放熱されて行く。
【0032】
(第3実施形態)
次に図4により第3実施形態のLEDランプを説明する。図4は第3実施形態のLEDランプ30Lの断面図であり、基本的構成は図1に示したLEDランプ10Lと同じなので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。第3実施形態のLEDランプ30Lと第1実施形態のLEDランプ10Lとの違いは、LEDモジュールの構造の違いであり、LEDモジュール10では支持柱15の対向面に実装されたLED11の数が同数であったのに対し、LEDランプ30LのLEDモジュール30は支持柱15の対向面に実装されたLED11の数が異なっており、実施形態では左側のLED11の数が少なくなっている。このLEDランプ30Lの取り付け構造及び発光状態に付いては後述するが、基本的に片側照明装置として利用されるものである。
【0033】
(第4実施形態)
次に図5、図6により第4実施形態のLEDランプを説明する。図5は第4実施形態のLEDランプ40Lの断面図、図6はLEDランプ40Lに取り付けられたLEDモジュール40の平面図であり、基本的構成は図1に示したLEDランプ10Lと同じなので、同一要素には同一番号を付し、重複する説明を省略する。第4実施形態のLEDランプ40Lと第1実施形態のLEDランプ10Lとの違いは、LEDモジュールの形状の違いであり、LEDランプ10LのLEDモジュール10は支持柱15が直線形状であったのに対し、LEDランプ40LのLEDモジュール40の支持柱45は屈曲形状となっていることである。このLEDランプ40Lの取り付け構造及び発光状態に付いては後述するが、基本的に片側照明装置として利用されるものである。
【0034】
図6はLEDモジュール40の平面図であり、支持柱45は素子実装部45aと支持部45bの間において屈曲しており、支持部45bを第1実施形態におけるコネクター7に差し込むか、または第2実施形態における回路基板1の配線電極22に半田23にて固定すると、図5に示す如くLEDモジュール40が傾斜して取り付けられる。
【0035】
(LEDランプの取り付け構造)
次に図7〜図10により、各LEDランプの取り付け構造と照明方向について説明する。図7はLEDランプ10Lまたは20Lを天井に取り付けた構造を示しており、その照明方向は放射光線Pで示す如く下側全方位になるので部屋の中央に取り付けると良い。図8はLEDランプ30Lを天井に取り付けた構造を示しており、その照明方向は放射光線Pで示す如く下側斜め方向となるので、部屋や廊下のコーナーに取り付けると良い。
【0036】
図9は同じくLEDランプ30Lを壁に取り付けた場合であり、その照明方向は放射光線Pで示す如く下側斜め方向となるので卓上や玄関の照明に適している。さらの図10はLEDランプ40Lを壁に取り付けた場合であり、その照明方向は放射光線Pで示す如く下側斜め方向となるので卓上や玄関の照明に適している。
【0037】
(LEDモジュールの他の実施形態)
図11、図12はLEDモジュールの他の実施形態であり、図11は実装タイプのLEDモジュール50を示し、図11(a)はLEDモジュール50の斜視図、(b)は平面図、(c)は側面図,(d)は実装LEDの断面図である。なお、図11に示すLEDモジュール50の基本的構成は図2に示すLEDモジュール10と同じであり同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。LEDモジュール10とLEDモジュール50との違いは、LEDモジュール10に実装されたLED11が単体のLEDだったのに対し、LEDモジュール50に実装されたLEDは(d)に示す如く、LED11が素子基板52に実装され、さらに封止樹脂53で封止された実装LED51となっていることである。
【0038】
この構造は、第1実施形態のLEDランプ10L及び第2実施形態のLEDランプ20Lのいずれにも採用が可能であり、この実装LED51の場合にはLED11として青色LEDを用い、封止樹脂53にYAG蛍光樹脂を採用することによって、白色発光装置として使用することができる。
【0039】
図12はワイヤー実装LEDモジュール60を示し、図12(a)はLEDモジュール60の斜視図、(b)は平面図、(c)は側面図である。なお、図12に示すLEDモジュール60の基本的構成は図2に示すLEDモジュール10と同じであり同一要素には同一番号を付し、重複する説明は省略する。LEDモジュール10とLEDモジュール60との違いは、LEDモジュール10に実装されたLED11がFC実装タイプのLEDだったのに対し、LEDモジュール60に実装されたLED61はワイヤーボンディングタイプのLRDであり、図12(a)(b)に示す如く、上面に電極を有するLED61を支持柱15の素子実装部15aに逆向きに接着し、支持柱15を構成する2個の金属部材13にワイヤー62により接続している。このLEDモジュール60も、第1実施形態のLEDランプ10L及び第2実施形態のLEDランプ20Lのいずれにも採用が可能である。
【0040】
なお本発明の各実施形態においては、ランプ形状として、従来の電球と同様の球形としたが、これに限定されるものではなく、筒状や矩形形状等のランプ形状も含まれることは当然である。また、金属部材としてはLDEの発熱を放熱するための熱伝導性の良い材質で有ることに加えて、LEDを実装するためのボンディング性に優れた材料であることが必要であり、金属材料の表面にボンディング性の良い金属皮膜をメッキ形成しておくと良い。
【符号の説明】
【0041】
2、102 口金部
3 本体部
5 透明カバー
6 電源部
7 コネクター
10、30,40、 LEDモジュール
100、200、300 LEDモジュール
10L、20L,30L,40L、LEDランプ
100L、 LEDランプ
11、111,211,311 LED
11a、11b 実装電極
13、203,303 金属部材
14,104,204,304 絶縁部材
15、45 支持柱
15a、45a 素子実装部
15b、45b 支持部
21 回路基板
22 配線電極
23 半田
51 実装LED
52 素子基板
53 封止樹脂
61 ワイヤー実装LED
62 ワイヤー
103 放熱部
105 透明樹脂
112 モジュール基板
113 引出電極
205、305 積層体

【特許請求の範囲】
【請求項1】
本体部と、該本体部の上面に取り付けられた透明カバーと、前記本体部の下面に取り付けられた口金部とを有するLEDランプにおいて、少なくとも2個の長方形の金属部材を絶縁部材を間に挟んで一体化して支持柱を形成し、前記支持柱の上方をLEDを実装する素子実装部とし、前記支持柱の下方を支持部とし、前記支持柱の素子実装部には、絶縁部材を挟んだ2個の金属部材にLEDを電気的に取り付けるとともに、前記支持柱の支持部を前記本体部に内蔵された電源部に接続固定したことを特徴とするLEDランプ。
【請求項2】
前記支持柱の素子実装部には絶縁部材を挟んだ2個の金属部材が形成する素子実装面の、対向する2面にLEDが実装されている請求項1記載のLEDランプ。
【請求項3】
前記支持柱の素子実装部の対向する2面に実装されているLEDの数が異なる請求項2記載のLEDランプ。
【請求項4】
前記支持柱の素子実装部の上面部にもLEDが実装されている請求項1から3の何れか1項に記載のLEDランプ。
【請求項5】
前記支持柱の支持部に対して素子実装部が傾斜している請求項1から4の何れか1項に記載のLEDランプ。
【請求項6】
前記LEDは2個の接続電極を有する実装基板に実装されたLEDパッケージ構成を有する請求項1から5の何れか1項に記載のLEDランプ。
【請求項7】
前記LEDランプは、金属製の本体部と、該本体部の上面に取り付けられた透明カバーと、前記本体部の下面に取り付けられた口金部とを有し、前記本体部内に内蔵された電源部に前記支持柱の支持部が挿入固定され、前記透明カバー内に支持柱の素子実装部が配設されている請求項1から6の何れか1項に記載のLEDランプ。


【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7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図6】
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【公開番号】特開2013−93130(P2013−93130A)
【公開日】平成25年5月16日(2013.5.16)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−232937(P2011−232937)
【出願日】平成23年10月24日(2011.10.24)
【出願人】(000131430)シチズン電子株式会社 (798)
【出願人】(000001960)シチズンホールディングス株式会社 (1,939)
【Fターム(参考)】