JP2013038020A

JP2013038020A - 蛍光灯型ｌｅｄランプ

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Publication number: JP2013038020A
Application number: JP2011175261A
Authority: JP
Inventors: Akira Ito; 亮伊藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-08-10
Filing date: 2011-08-10
Publication date: 2013-02-21

Abstract

【課題】ＬＥＤチップの放熱効率を向上させることができる蛍光灯型ＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】パッケージ基板５に実装された複数のＬＥＤパッケージ７の各ＬＥＤチップ７Ｃが点灯すると、その点灯による発熱は、各ＬＥＤパッケージ７からパッケージ基板５のサーマルビア５Ａを介して放熱カバー部材４へと効率よく伝熱されて放熱される。その結果、各ＬＥＤチップ７Ｃの高温化が抑制されてその寿命が延びる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするＬＥＤランプに関し、詳しくは、直管形または円環形の蛍光灯型ＬＥＤランプに関するものである。

ＬＥＤチップを光源とするＬＥＤランプとして、器具側のソケットに着脱自在に装着される口金を両端部に備えた蛍光灯型のＬＥＤランプが従来一般に知られている（例えば特許文献１参照）。また、この種の蛍光灯型ＬＥＤ照明灯として、図８に示すような断面構造を有するものも従来一般に知られている。

ここで、特許文献１には、透明な円筒パイプ（２）と、このパイプ（２）の内側に設けた支持板（３）と、この支持板（３）の両端に設けられ、蛍光灯器具（１１）のソケット部（１４）に嵌合する端子（４）と、この端子（４）に接続し、支持板（３）の上面に設けられたＡＣ／ＤＣ変換器（７）と、これに接続され、支持板（３）の底面に設けられた複数のＬＥＤ（９）にそれぞれ供給する電圧を調整する電圧制御部（８）とを備えた蛍光灯型ＬＥＤ照明装置が提案されている。

一方、図８に示す従来の蛍光灯型ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップＡを有するＬＥＤパッケージＢと、このＬＥＤパッケージＢを一方の面に実装したパッケージ基板Ｃと、このパッケージ基板Ｃの他方の面に重ねられた放熱板Ｄと、この放熱板Ｄの両側縁部を挟み込んだ状態で放熱板Ｄ側を覆う半円状断面の放熱カバーＥと、ＬＥＤパッケージＢ側を覆う半円状断面に形成され、その両側縁部が放熱カバーＥの両側縁部に接続された透光カバーＦとを備えている。

特開２００１−３５１４０２号公報

ところで、特許文献１に記載された蛍光灯型ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ（９）の点灯による発熱を放熱するための手段を備えていないため、各ＬＥＤ（９）が点灯により高温化してその寿命が低下する恐れが大きい。

一方、図８に示した従来の蛍光灯型ＬＥＤランプは、ＬＥＤチップＡの点灯による発熱を放熱するための放熱板Ｄおよび放熱カバーＥを備えているものの、ＬＥＤチップＡを有するＬＥＤパッケージＢはパッケージ基板Ｃの一方の面に実装され、放熱板Ｄはパッケージ基板Ｃの他方の面に重ねられている。このため、ＬＥＤチップＡから放熱板Ｄへの放熱は、ＬＥＤパッケージＢおよびパッケージ基板Ｃを介して行われることとなり、その放熱効率は、例えば２５％程度の低い効率となってしまう。

本発明は、このような従来技術の問題点に対応してなされたものであり、ＬＥＤチップの放熱効率を向上させることができる蛍光灯型ＬＥＤランプを提供することを課題とする。

このような課題を解決するため、本発明に係る蛍光灯型ＬＥＤランプは、両端部に口金を有する直管形または円環形の蛍光灯型ＬＥＤランプであって、口金が装着される管状を呈し、その周面一部に切割り状開口部を有する透光カバーと、透光カバーの切割り状開口部に装着される放熱カバー部材と、放熱カバー部材の内面に接合されるパッケージ基板と、パッケージ基板に実装された複数のＬＥＤパッケージとを備え、パッケージ基板には、各ＬＥＤパッケージの発熱を放熱カバー部材に伝熱するサーマルビアが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る蛍光灯型ＬＥＤランプでは、パッケージ基板に実装された複数のＬＥＤパッケージの各ＬＥＤチップが点灯すると、その点灯による発熱は、ＬＥＤパッケージからパッケージ基板のサーマルビアを介して放熱カバー部材へと効率よく伝熱されて放熱される。

本発明の蛍光灯型ＬＥＤランプにおいて、パッケージ基板に設けるサーマルビアは、伝熱材料が充填されていないスルービアであってもよいが、伝熱材料が充填されたブラインドビアであると、放熱効率が一層向上するので好ましい。

本発明に係る蛍光灯型ＬＥＤランプでは、パッケージ基板に実装された複数のＬＥＤパッケージの各ＬＥＤチップが点灯すると、その点灯による発熱は、ＬＥＤパッケージからパッケージ基板のサーマルビアを介して放熱カバー部材へと効率よく伝熱されて放熱される。従って、本発明によれば、各ＬＥＤチップの放熱効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る蛍光灯型ＬＥＤランプの斜視図である。図１に示した蛍光灯型ＬＥＤランプの長手方向に直交する模式的な横断面図である。図１に示した蛍光灯型ＬＥＤランプの長手方向に沿った模式的な縦断面図である。図２に示したパッケージ基板の拡大断面図である。一実施形態に係る蛍光灯型ＬＥＤランプの第１変形例を模式的に示す図２に対応した横断面図である。一実施形態に係る蛍光灯型ＬＥＤランプの第２変形例を模式的に示す図２に対応した横断面図である。本発明の他の実施形態に係る蛍光灯型ＬＥＤランプの平面図である。一従来例を示す図２に対応した模式的な横断面図である。

以下、添付の図面を参照して本発明に係る蛍光灯型ＬＥＤランプの実施の形態を説明する。図１に示すように、一実施形態の蛍光灯型ＬＥＤランプは、６００〜２４００ｍｍの範囲の規格の長さを有する直管形の蛍光灯型ＬＥＤ照明灯であって、その両端部には、図示しない蛍光灯ソケットに接続可能な２本の端子１，１を有する口金２，２がそれぞれ設けられている。

口金２，２は、周面一部に切割り状開口部を有する直管状の透光カバー３の両端部に装着されており、この透光カバー３の切割り状開口部には、透光カバー３の長手方向に沿って延びる溝型の放熱カバー部材４が装着されている。

透光カバー３は、例えばポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル樹脂などの透明樹脂に適宜の光拡散剤を混入して成形されており、いわゆるすりガラス状の外観を呈する。なお、透光カバー３は、光拡散剤が混入されていない透明な外観を呈するものや、乳白色などの半透明の外観を呈するものであってもよいし、すりガラスや乳白色または透明のガラス製であってもよい。

図２に示すように、透光カバー３の内面には、後述するＬＥＤパッケージ７の点灯光を透光カバー３の周方向に拡散させるレンチキュラーレンズ３Ａが形成されている。この透光カバー３は、直径が例えば３２ｍｍ、最大肉厚が例えば０．８〜１．０ｍｍ程度に成形されている。そして、この透光カバー３の切割り状開口縁部には、溝型の放熱カバー部材４を装着するための断面が略円形の係合凸部３Ｂ，３Ｂが相互に対向して形成されている。

放熱カバー部材４は、アルミニウム合金の押出成型により溝型の断面形状に成形されており、その開口側の端部には、透光カバー３の切割り状開口縁部に形成された係合凸部３Ｂ，３Ｂを着脱自在に挟み込む挟持部４Ａ，４Ａが形成されている。

放熱カバー部材４は、その挟持部４Ａ，４Ａが透光カバー３の係合凸部３Ｂ,３Ｂに係合することで透光カバー３の切割り状開口部に着脱自在に装着されており、この装着状態で放熱カバー部材４は透光カバー３の内側に突入している。

透光カバー３の内側に突出する放熱カバー部材４の内面、すなわち平坦な突出頂面４Ｂには、図３に示すように、放熱カバー部材４の長手方向に沿って延びる長板状のパッケージ基板５が締結手段としての複数の止ねじ６により固定されている。そして、このパッケージ基板５には、複数のＬＥＤパッケージ７が長手方向に沿って所定間隔で実装されている。

図４に拡大して示すように、ＬＥＤパッケージ７は、キャビティ基体７Ａのリフレクタ凹部７Ｂの底部に配置されたＬＥＤチップ７Ｃがワイヤ７Ｄ，７Ｄを介して厚さ０．１５〜０．２０ｍｍ程度のリードフレーム７Ｅ，７Ｅに接続された構造を有し、このＬＥＤチップ７Ｃはリフレクタ凹部７Ｂに充填された封入樹脂７Ｆにより封入されている。

ＬＥＤチップ７Ｃは、例えばＬＥＤパッケージ７に白色光を発光させるために青色光を発光するものである。封入樹脂７Ｆは、エポキシ樹脂やシリコン樹脂からなり、この封入樹脂７Ｆには、ＬＥＤチップ７Ｃの青色光によりその補色の黄色光を発光する蛍光体が分散されている。

このようなＬＥＤパッケージ７は、図２の下方に向かうＬＥＤチップ７Ｃの投光方向とは反対側の基端面を放熱カバー部材４の内面である突出頂面４Ｂに対面させて配置されている。このＬＥＤパッケージ７が配置される位置は、透光カバー３の断面中央部から切割り状開口部側に寄った位置となっている。

ここで、図４に拡大して示すように、パッケージ基板５の上面は接着剤層８を介して放熱カバー部材４の突出頂面４Ｂに密着状態で接合され、パッケージ基板５の下面には同様の接着剤層８を介して各ＬＥＤパッケージ７の基端面が密着状態で接合されている。この接着剤層８は、０．２０ｍｍ程度の薄い接着シートとしてもよい。

このようなパッケージ基板５には、各ＬＥＤパッケージ７の発熱を放熱カバー部材４側に伝熱するための複数のサーマルビア５Ａが各ＬＥＤパッケージ７の基端面に対向して設けられている。このサーマルビア５Ａは、パッケージ基板５を貫通する孔の壁面に銅メッキ層５Ｂをハト目状に形成したスルービアであってもよいが、図示の例では、ハト目状の銅メッキ層５Ｂの内側に銅（Ｃｕ）などの伝熱材料５Ｃが充填されたブラインドビアとされている。

なお、一実施形態の蛍光灯型ＬＥＤランプにおいては、パッケージ基板５および図１に示した口金２，２の各端子１，１に接続される電源ユニット９が溝型の放熱カバー部材４の溝部内に配設されている。

以上のように構成された一実施形態に蛍光灯型ＬＥＤランプでは、両端部の口金２，２の端子１，１が既存の蛍光灯ソケットに接続された状態において、図示しない点灯スイッチがオンされると、図３に示すようにパッケージ基板５の長手方向に沿って配列された複数のＬＥＤパッケージ７の各ＬＥＤチップ７Ｃが点灯し、その白色光の点灯光が透光カバー３を通して照射される。

ここで、各ＬＥＤパッケージ７は、透光カバー３の断面中央部から切割り状開口部側に寄った位置に配置されているため、各ＬＥＤチップ７Ｃの点灯光は、透光カバー３の下半部の広い領域から照射される。

その際、複数のＬＥＤパッケージ７の各ＬＥＤチップ７Ｃは、その点灯により発熱するが、その発熱は、各ＬＥＤパッケージ７の基端面に対向する部位に設けられたパッケージ基板５の複数のサーマルビア５Ａを介して放熱カバー部材４へと効率よく伝熱されて放熱される。その放熱効率は、図８に示した横断面構造を有する従来の蛍光灯型ＬＥＤランプでは２５％程度であるのに対し、３０％以上にも達する。その結果、各ＬＥＤチップ７Ｃの温度は、６０℃程度に保持することが可能となる。

従って、一実施形態の蛍光灯型ＬＥＤランプによれば、複数のＬＥＤパッケージ７の各ＬＥＤチップ７Ｃの放熱効率を向上させてその高寿命化を達成することができる。加えて、透光カバー３のレンチキュラーレンズ３Ａにより、各ＬＥＤパッケージ７の各ＬＥＤチップ７Ｃの点灯光を透光カバー３の周方向に拡散させて広範囲に照射させることができる。

本発明の蛍光灯型ＬＥＤランプは、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、放熱カバー部材４は、銅合金の押出し成形品としてもよいし、ステンレス板のプレス成形品としてもよい。また、白色光を発光する各ＬＥＤパッケージ７は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色の光を発光する３個のＬＥＤチップを内蔵した構成としてもよい。

また、図２に示した放熱カバー部材４の横断面形状は、図５に示す縦断面形状に変更することができる。この放熱カバー部材４は、底部４Ｂの両側に挟持部４Ａ，４Ａが連続し、挟持部４Ａ，４Ａから左右の側壁部４Ｃ，４Ｃが立ち上がる浅い溝型に成形されており、底部４Ｂの内面には各ＬＥＤパッケージ７が設置され、底部４Ｂの外面には、左右の側壁部４Ｃ，４Ｃと略同じ高さの仕切壁４Ｄ，４Ｄが一体に成形されている。

図５に示した第１変形例においては、放熱カバー部材４の底部４Ｂの内面に設置された各ＬＥＤパッケージ７が透光カバー３の切割り状開口部付近に位置するため、各ＬＥＤチップ７Ｃの点灯光の照射範囲は、透光カバー３の周方向おいて、図５にαで示す範囲まで拡大する。

また、第１変形例の蛍光灯型ＬＥＤランプにおける図５に示した放熱カバー部材４の横断面形状は、図６に示す横断面形状に変更することができる。この放熱カバー部材４は、透光カバー３の切割り状開口部より径方向外方に底部４Ｂが位置する逆溝型に成形されており、その底部４Ｂの内面には各ＬＥＤパッケージ７が設置され、底部４Ｂの外面には、複数条の放熱フィン４Ｅ，４Ｅが一体に成形されている。

図６に示した第２変形例においては、放熱カバー部材４の底部４Ｂの内面に設置された各ＬＥＤパッケージ７が透光カバー３の切割り状開口部より径方向外方に位置するため、各ＬＥＤチップ７Ｃの点灯光の照射範囲は、透光カバー３の周方向おいて、図６にβで示す範囲まで大きく拡大する。

なお、図５および図６に示した第２変形例において、透光カバー３内面に形成されたレンチキュラーレンズ３Ａは必須のものではなく、省略されていてもよい。

ここで、本発明の蛍光灯型ＬＥＤランプは、図７に示すような円環形の蛍光灯型ＬＥＤランプとして構成することができる。この円環形の蛍光灯型ＬＥＤランプは、４本の端子２１，２１…を有する単一の口金２２を介して両端部が連続する円環形の透光カバー２３と、この透光カバー２３の周面一部に形成された切割り状開口部に装着される平面視円環状の放熱カバー部材２４とを備えたものであり、その横断面構造は、図２、図５および図６に示した種々の横断面構造とすることができる。

１：端子
２：口金
３：透光カバー
４：放熱カバー部材
５：パッケージ基板
６：止ねじ
７：ＬＥＤパッケージ
７Ａ：キャビティ基体
７Ｂ：リフレクタ凹部
７Ｃ：ＬＥＤチップ
７Ｄ：ワイヤ
７Ｅ：リードフレーム
７Ｆ：封入樹脂
８：接着剤層
９：電源ユニット

Claims

両端部に口金を有する直管形または円環形の蛍光灯型ＬＥＤランプであって、
前記口金が装着される管状を呈し、その周面一部に切割り状開口部を有する透光カバーと、
前記透光カバーの切割り状開口部に装着される放熱カバー部材と、
前記放熱カバー部材の内面に接合されるパッケージ基板と、
前記パッケージ基板に実装された複数のＬＥＤパッケージとを備え、
前記パッケージ基板には、前記各ＬＥＤパッケージの発熱を前記放熱カバー部材に伝熱するサーマルビアが設けられていることを特徴とする蛍光灯型ＬＥＤランプ。
前記サーマルビアは、伝熱材料が充填されたブラインドビアであることを特徴とする請求項に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。
前記伝熱材料は、遠赤外線を放射する酸化銅であることを特徴とする請求項２に記載の蛍光灯型ＬＥＤランプ。