JP2015002076A

JP2015002076A - 照明装置

Info

Publication number: JP2015002076A
Application number: JP2013125850A
Authority: JP
Inventors: 暁夫笠倉; Akio Kasakura; 恒太吉沢; Kota Yoshizawa; 俊彦栗山; Toshihiko Kuriyama
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2013-06-14
Publication date: 2015-01-05

Abstract

【課題】高出力化と長寿命化の両立が達成可能なＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。
【解決手段】ＬＥＤを有するＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールを収容する筐体と、を備え、前記筐体は、前記ＬＥＤが発する熱を放熱するヒートシンクを少なくとも一部に備えると共に、前記ＬＥＤに供給される電力を制御する電源回路基板を収容するための基板収容部を有するドライバハウジングを備え、前記基板収容部の内側の少なくとも一部は金属であって、かつ、リブ構造を有することを特徴とする照明装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、発光素子としてＬＥＤを用いた照明装置に関する。

発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と称する）は、従来から知られる蛍光灯や白熱電球のような照明光源に比べて、小型、高効率及び長寿命であることから、新しい光源として期待されており、省資源に対する市場ニーズの高まりを受けて、ＬＥＤを用いた照明装置が種々開発されている。
例えば、特許文献１には、既存の白熱電球における発光中のフィラメントの発光形状をＬＥＤモジュールで擬似的に再現できる電球形の照明装置が記載されている。具体的には、特許文献１には、サファイア基板とその上に積層された、互いに異なる組成からなる複数の窒化物半導体層を有するＬＥＤチップを蛍光材粒子等を含む封止材で覆い、放熱性の高い部材で形成した基台の一側面に実装してＬＥＤモジュールとした上で、このＬＥＤモジュールを、基台の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されたステムによって固定することにより、温度上昇によるＬＥＤチップの発光効率の低下及び寿命の低下を抑制することができることが記載されている（段落［０１１６］［０１１７］［０１２５］〜［０１２７］［０１３３］［０３０２］［０３０３］）。そして、ＬＥＤチップの発光によって生じた熱はステムを介して口金に逃がすことができ、その口金の内部には点灯回路が収納されていることが記載されている（段落［０１５６］［０２２１］）。

また、特許文献２には、ＬＥＤを用いた電球状の照明装置が点灯回路を備え、該点灯回路は、ＡＣ−ＤＣ変換する電源供給回路およびＬＥＤの点灯状態を制御する点灯制御回路などを備えるとともに、回路基板上には、コンデンサ、抵抗およびＦＥＴなどの各種電子部品が実装されて構成されていることが記載されている（段落［００２５］［００３７］）。

また、特許文献３には、コンデンサを有する電源回路部を備えたＬＥＤを用いた電球状の照明装置が記載され、照明装置の長寿命化を実現するためには電解コンデンサは欠かすことができず、なおかつ電解コンデンサの寿命も長くしなければならないこと、電解コンデンサは電解液を用いているため耐熱性が特に低く、電解コンデンサの寿命は、使用温度と相関があること、一般的には１０℃使用温度を下げるとコンデンサの寿命は２倍に延び、電解コンデンサ寿命は、周囲温度に左右されやすいことが記載されている（段落［００４４］［００４６］［００４７］）。

特開２０１２−２３８６０２号公報特開２００９−２３０９７１号公報特開２０１２−１４６５７４号公報

一般に、ＬＥＤを多数回にわたって繰り返して発光させたり、高出力を得るために高い電力を投入してＬＥＤチップの過度の温度上昇を招くと、ＬＥＤが劣化して発光効率が低下する等の問題があるため、ＬＥＤを用いた照明装置では、ＬＥＤが発する熱を効率よく放熱させるヒートシンクを備えるものが知られている。そして、特許文献１の場合は、ＬＥＤモジュールが固定されているステムがヒートシンクの役割を果たし、温度上昇による
ＬＥＤチップの熱劣化を抑制している。

しかしながら、特許文献１の場合、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱が、ヒートシンクとして機能するステムを通じて下部の電源回路基板に直ちに到達してしまい、電源回路の温度上昇を招くため、ひいては回路が破壊され、結果としてＬＥＤ照明装置の寿命を縮めてしまうという別の問題が生じ得る。このような場合に、電源回路を構成する複数の部品のうち、不特定の電子部品が予期し得ない状態で故障すると、その電子部品が発熱源となってさらに回路周辺の温度上昇を招き、ますますＬＥＤ照明装置の寿命を縮めてしまう悪循環に陥りかねない。特に、ＬＥＤ照明装置の電気回路を構成する電子部品に電解コンデンサを用いた場合には、電解コンデンサは電解液を用いていることから耐熱性が特に低く、回路の温度上昇によって電解コンデンサが破壊され、電解コンデンサから気化した電解液が電気回路中に放出されて回路部品が熱破損したり、過熱により樹脂部分が熱溶解するおそれがある（特許文献２［０００４］、特許文献３［００４７］参照）。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱の伝達や、電源回路等の発熱に起因して、電気回路自体が温度上昇して熱劣化することを抑制でき、高出力化と長寿命化の両立が達成可能なＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］ＬＥＤを有するＬＥＤ発光モジュールと、前記ＬＥＤ発光モジュールを収容する筐体と、を備え、前記筐体は、前記ＬＥＤが発する熱を放熱するヒートシンクを少なくとも一部に備えると共に、前記ＬＥＤに供給される電力を制御する電源回路基板を収容するための基板収容部を有するドライバハウジングを備え、前記基板収容部の内側の少なくとも一部は熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ、前記基板収容部の内側の少なくとも一部にリブ構造を有することを特徴とする照明装置。
［２］前記基板収容部には、ポッティング剤が充填されていることを特徴とする［１］に記載の照明装置。
［３］前記基板収容部は、前記電源回路基板及び当該電源回路と直接接触していないことを特徴とする［１］又は［２］に記載の照明装置。
［４］前記電源回路基板に、電解コンデンサが実装されていることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の照明装置。
［５］前記ドライバハウジングの外側に放熱塗料がコーティングされていることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の照明装置。
［６］前記ポッティング剤の熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の照明装置。
［７］前記リブ構造において、凸部の幅が、凹部の幅の±３０％の範囲内であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の照明装置。
［８］前記ＬＥＤは、少なくとも、基板と、当該基板上に窒化物半導体層を有するＬＥＤチップであることを特徴とする［１］〜［７］のいずれかに記載の照明装置。

本発明によれば、ＬＥＤに供給される電力を制御する電源回路基板を収容するための基板収容部を有するドライバハウジングを備えた照明装置において、ＬＥＤが発する熱を放熱するヒートシンクを少なくとも一部に備えると共に、前記基板収容部の内側の少なくとも一部を所定の熱伝導率を有する材料で構成し、かつ、前記基板収容部の内側の少なくとも一部にリブ構造を有する形状を採用することにより、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱の伝達や、電源回路等の発熱に起因して、電気回路自体が温度上昇して熱劣化することを抑制でき、高出力化と長寿命化の両立が達成可能なＬＥＤ照明装置を提供することができる
。

実施形態に係る照明装置の分解斜視図である。実施形態に係る照明装置の斜視図である。実施形態に係る照明装置の斜視断面図である。実施形態に係る照明装置の斜視図である。実施形態に係るドライバハウジングの斜視図である。実施形態に係るドライバハウジングの斜視図である。実施形態に係る導線押さえ部材の斜視図である。実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。実施形態に係るヒートシンクの斜視図である。実施形態に係るレンズの斜視図である。実施形態に係るレンズホルダの斜視図である。シミュレーションで用いた照明装置の断面図である。シミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造あり）の正面図である。シミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造あり）の斜視図である。シミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造なし）の正面図である。シミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造なし）の斜視図である。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を例示的に詳しく説明する。尚、本実施の形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

＜実施形態＞
図１は、実施形態に係る照明装置１の分解斜視図である。図２は、実施形態に係る照明装置１の斜視図である。図３は、実施形態に係る照明装置１の斜視断面図である。図４は、実施形態に係る照明装置１の斜視図である。照明装置１は、光源として、発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という）４０を備えた灯具である。照明装置１は、レンズ２、レンズホルダ３、ＬＥＤ発光モジュール４、ヒートシンク５、ドライバハウジング６、導線押さえ部材７、回路基板８等を備える。

本明細書においては、レンズ２が設けられている側を照明装置１の「前方」と定義し、導線押さえ部材７が設けられている側を「後方」と定義する。また、本実施形態では、照明装置１を、例えば約５０ｍｍの外径を有するＭＲ１６型ハロゲン電球に代替可能なＭＲ１６型ＬＥＤ照明装置とする場合を例に説明する。図４は、前方から照明装置１を眺めた場合の斜視図を示している。

後述のとおり、ＬＥＤ発光モジュール４は、ＬＥＤ４０を有しており、ＬＥＤ４０には、少なくとも基板と、当該基板上に窒化物半導体層を有するＬＥＤチップを用いることが好ましい。
筐体１０は、ＬＥＤ発光モジュール４を収容するためのものである。また、筐体１０は、ＬＥＤ４０が発する熱を放熱するヒートシンク５と、ＬＥＤ４０に供給される電力を制御する電源用の回路基板８（図２参照）を収容するための基板収容部６１を有するドライ
バハウジング６と、を備える。

本発明において、基板収容部６１の内側の少なくとも一部は、熱伝導率の高い材料で構成され、かつ、基板収容部６１の内側の少なくとも一部にリブ構造７００を有する点に特徴がある（図５参照）。
このような材料の熱伝導率は、２０Ｗ／ｍＫ以上であり、５０Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、８０Ｗ／ｍＫ以上であることが更に好ましい。これらの熱伝導率の条件を満たす限り、熱伝導率の高い材料の種類には特に制限はないが、アルミニウムや銅などの金属が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。また、上記の条件を満たす限り、アルミナ等のセラミックスも用いてもよい。
なお、上記熱伝導率の高い材料は、基板収容部６１の内側の全面積の３０％以上、好ましくは５０％以上、より好ましくは７０％以上、更に好ましくは９０％以上、最も好ましくは１００％の面積を占めることが好ましい。
本発明において、リブ構造とは、平板又は曲板等の形状を有する板状の複数の突起部を備えた構造をいい、以下、当該突起部を凸部、当該突起部と突起部の間を凹部という。リブ構造は、基板収容部の内側の全面にわたって設けてもよいが、当該内側のスペースを効率よく活用するために、当該内側の半分以下の面のみにわたって設けてもよい。

上記のリブ構造７００については、基板収容部６１が、所定の基板を収容し得るものである限り特に制限はないが、基板収容部６１内に蓄積される熱を効率よく外部に放熱できる構造であることが好ましく、リブ構造７００に係る表面積がより大きいことがより好ましい。また、リブ構造７００において、凸部の幅が、凹部の幅の±３０％、好ましくは±２５％、より好ましくは±２０％の範囲内であると、基板収容部６１内に蓄積される熱を効率よく外部に除去することができ、特に好ましい。上記のリブ構造を上記の熱伝導率の高い材料で形成することにより、両者の効果が相俟って、更に放熱効果を高めることができる。

電源用の回路基板８及び当該電源回路は、基板収容部と直接接触していない態様で用いることが好ましい。このように直接接触させないことにより、電源回路がショートして破壊される危険を回避することができる。
また、電源用の回路基板８を縦置きにして基板収容部６１に設置したり、さらに回路基板の両面を用いた両面基板としての態様を採用することにより、上記のリブ構造７００を採用しつつ、よりコンパクトな構造設計が可能となるので、好ましい。

また、電源用の回路基板８に電解コンデンサが実装されている場合、前記のとおり、照明装置の点灯により、電解コンデンサが１００℃に近い温度に達すると劣化しやすく、その熱劣化が照明装置全体の寿命を左右するおそれがあるため、かかる場合に、放熱により基板収容部６１の温度上昇を極めて効率的に抑制できる本発明を適用することは、照明装置の高出力化と長寿命化の両立を図ることが達成できる点で、特に意義がある。

また、回路基板８及びその基板上の電気部品への熱負荷を低減し、安定性を高めるために、それらを収容する基板収容部６１には、ポッティング剤が充填されていることが好ましい。ポッティング剤には、熱伝導率の高いものが好適に用いられ、０．８Ｗ／ｍＫより大きいものが好ましく、１．４Ｗ／ｍＫ以上のものがより好ましく、２．０Ｗ／ｍＫ以上のものが更に好ましい。また、ポッティング剤は、導電性を有しない樹脂系の材料であることが好ましい。具体的には、耐熱性のある熱伝導性のシリコーン系樹脂（例えば、信越シリコーン製の電気・電子用ＲＴＶシリコーンゴム）を適宜選択して、好適に用いることができる。なお、ポッティング剤は、フィラー（例えば、非導電性のフィラー。二酸化ケイ素等。）を含むものであってもよく、このように複合材料とすることにより、所望の高熱伝導性や絶縁性を実現してもよい。

次に、ドライバハウジング６等の詳細について説明する。図５及び図６に、実施形態に係るドライバハウジング６の斜視図を示す。図７に、実施形態に係る導線押さえ部材７の斜視図を示す。
ドライバハウジング６は、種々の樹脂、セラミック等の無機材料、アルミ等の金属を適用することができ、また、これらの併用でもよい。また、放熱の観点から、ドライバハウジングの外側に、市販の放熱塗料（例：合同インキ株式会社製の透明性放熱塗料「ユニクール」、オキツモ株式会社製の放熱用コーティング剤「クールテック」（ＣＴ−２００）等）をコーティングしたものを用いることが好ましい。このような構成を採用することにより、ドライバハウジング６内部からの放熱効果を、より一段と高めることができる。本実施形態では、ドライバハウジング６の材質には、アルミニウム合金（ＡＤＭ１２）を用いたが、これに限らず、前記の基板収容部６１で例示した材料や、導電性性能を持たないＰＢＴ（polybutylene terephthalate）等の樹脂系部材を用いてもよい。ドライバハウジング６は、回路基板８（図２を参照）を収容する基板収容部６１と、この基板収容部６１の後方に連設された導線押さえ装着部６２とを備える。基板収容部６１は、底部６１１と、この底部６１１に立設されている筒壁部６１２を有する。筒壁部６１２は、ヒートシンク５に嵌合され、ネジ等の締結具を介してヒートシンク５にドライバハウジング６を連結する連結部である。

また、ドライバハウジング６は、後述する固定ビス４２を取り付けるためのネジ溝が形成された一組の固定部６１３を備えている。固定部６１３は、図５に示すように、筒壁部６１２の内面に沿って配置されている。本実施形態では、筒壁部６１２の周方向において、各固定部６１３が向かい合わせとなる位置に配置されているが、固定部６１３の設置数、配置位置等は適宜変更しても良い。更に、ドライバハウジング６（基板収容部６１）における筒壁部６１２の前端縁には、コの字形の切欠き６１４が一組形成されている。この一組の切欠き６１４も、筒壁部６１２の周方向において、ちょうど向かい合わせとなる位置に配置されている。

図６に示すように、ドライバハウジング６における導線押さえ装着部６２は、略角筒形状を有しており、基板収容部６１の底部６１１に装着部６２の一端が接続されることで、当該装着部６２の内部と基板収容部６１の内部とが連通している。ドライバハウジング６における導線押さえ装着部６２の後端側には、図７に示す導線押さえ部材７が嵌め込まれる開口端６２１が形成されている。図７に示すように、導線押さえ部材７は、略矩形板状のベース板部７１、口金ピン８１（図２を参照）を保持するための保持部７２、一組のロック部７３等を有する。導線押さえ部材７は、絶縁部材によって形成されている。装着部６２の内面には、当該内面を周回するように帯状の突起６２２（図６を参照）が設けられている。

導線押さえ部材７の保持部７２は、略直方体形状を有しており、図２に示す回路基板８に設けられる口金の口金ピン８１を挿通可能な一組の挿通孔７４が穿設されている。この挿通孔７４は、保持部７２及びベース板部７１を、厚さ方向に貫通するように形成されている。口金ピン８１を、導線押さえ部材７の挿通口７４を通じて外部のソケット（図示省略）に差し込み、接続することにより、回路基板８に対して外部電源から電力を供給することができる。

導線押さえ部材７のロック部７３は、保持部７２の各短辺に沿うようにして、ベース板部７１の前面から立設している。そして、図７に示すように、ロック部７３の先端には、係止爪７５が形成されている。また、保持部７２の長辺方向に沿った一組の側面の前端部近傍には、係止溝７６が形成されている。導線押さえ部材７におけるロック部７３の係止爪７５、及び、保持部７２の係止溝７６は、ドライバハウジング６の装着部６２に形成さ
れた突起６２２と係合することができる。ドライバハウジング６の装着部６２に導線押さえ部材７を嵌め込んだ際、装着部６２に形成された突起６２２に係止爪７５及び係止溝７６が係止されることで、導線押さえ部材７がドライバハウジング６に装着される。

次に、ヒートシンク５と、このヒートシンク５に装着されるレンズ２、レンズホルダ３、ＬＥＤ発光モジュール４等の詳細について説明する。図８、９は、実施形態に係るヒートシンク５の斜視図である。ヒートシンク５は、ドライバハウジング６と共に照明装置１における筐体１０の一部を構成する部材である。つまり、照明装置１の筐体１０は、ヒートシンク５及びドライバハウジング６を含んで構成されている。また、ヒートシンク５は、ＬＥＤ４０の熱を外部に放出して当該ＬＥＤ４０を冷却するための放熱部材でもある。ヒートシンク５は、放熱性が良好な部材、例えばアルミニウムなどによって形成されている。

ヒートシンク５は、ＬＥＤ発光モジュール４を設置する底部５１、底部５１よりも後方に位置する外筒部５２、複数の放熱フィン５３等を備える。ヒートシンク５の底部５１は、平面形状が略円形をなしている。また、外筒部５２の内径は、ドライバハウジング６における筒壁部６１２の外径よりも僅かに大きく、筒壁部６１２を外筒部５２に差し込むことができる。図３に示すように、ヒートシンク５の底部５１には、ＬＥＤ発光モジュール４が設置されている。

ＬＥＤ発光モジュール４は、ＬＥＤ基板４１およびこれに実装（搭載）されたＬＥＤ４０を備える。本実施形態において、ＬＥＤ発光モジュール４は、ＬＥＤ基板４１の中央部にＬＥＤ４０を集約配置したいわゆるワンコア型のモジュールとなっている。つまり、ＬＥＤ発光モジュール４は、ＬＥＤ４０が略中心にＬＥＤ基板４１に搭載されており、光軸と底部５１の中心が略一致するように配置されている。ＬＥＤ基板４１は、例えば、放熱性が良好なアルミニウム等の金属材料、或いは絶縁材料等により形成されたメタルベース基板である。ＬＥＤ発光モジュール４は、ヒートシンク５と熱的に接触することで、ＬＥＤ４０が発した熱を放熱する。

ＬＥＤ４０は、例えば、１又は複数の近紫外又は紫色ＬＥＤチップをＬＥＤ基板４１の実装面に設けた配線上に直接実装するチップ・オン・ボード構造であり、近紫外ＬＥＤ又は紫色チップにより励起されて発光する青色蛍光体、緑色蛍光体及び赤色蛍光体が混ぜ込まれた透光性樹脂によってポッティング等されることにより構成されている。なお、ＬＥＤチップは、近紫外又は紫色ＬＥＤチップのみならず、青色ＬＥＤチップ等の種々のＬＥＤチップを用いることができ、用いるＬＥＤチップに応じて種々の蛍光体を選択することができる。また、ＬＥＤチップに用いる基板には、発光層を構成する半導体材料と、格子定数や熱膨張係数等が同等か又は近い材料を用いることが好ましく、例えば、発光層に窒化物半導体を用い、基板に窒化物半導体、炭化珪素、又はサファイアを用いることが好ましい。中でも、ＧａＮ基板は、発光層を構成する半導体材料がＧａ含有窒化物半導体である場合に、格子定数及び熱膨張係数がほぼ等しいので、基板と半導体発光層の間のミスマッチがほとんどなく、発光効率の点でも耐久性の点でも、特に好ましい。このような基板を用いたＬＥＤチップを適用した場合、ＬＥＤチップに大電流を投入しても、発熱による熱劣化が少なく、長寿命でかつ大光束のＬＥＤ照明を実現することができる。

これらのＬＥＤチップを構成する材料は、ＬＥＤ電球の目的や用途に応じて、公知の材料を適宜選択することができ、公知の方法でＬＥＤチップを製造することができる。
なお、ＬＥＤ４０は、チップ・オン・ボード構造を用いる代わりに、パッケージ構造を採用することもでき、種々の形態に適用することができる。また、ＬＥＤ４０は、複数のＬＥＤ４０をＬＥＤ基板４１上に分散して設けることもできる。

ＬＥＤ発光モジュール４は、一組の固定ビス４２を有しており、固定ビス４２を、ドライバハウジング６における固定部６１３に螺合させることができる。より詳しくは、ヒートシンク５の底部５１には、固定ビス４２を挿通させる一組のビス挿通孔５１１が形成されている。また、ＬＥＤ基板４１には、固定ビス４２を挿通させるビス挿通孔４３が形成されている。ＬＥＤ基板４１のビス挿通孔４３、ヒートシンク５における底部５１のビス挿通孔５１１に順次、固定ビス４２を挿通させた後、この固定ビス４２をドライバハウジング６における固定部６１３に形成されたネジ溝に螺合させる。これにより、ＬＥＤ発光モジュール４におけるＬＥＤ基板４１を、ヒートシンク５の底部５１に固定することができる。なお、ヒートシンク５の底部５１には、ドライバハウジング６に収容される回路基板８及びＬＥＤ基板４１を接続する配線を通すための配線用開口部５１２が形成されている。ＬＥＤ基板４１に実装されたＬＥＤ４０に対して、回路基板８からの配線を通じて駆動電力を供給することができる。

次に、図１０及び図１１を参照して、レンズ２、レンズホルダ３の詳細について説明する。図１０は、実施形態に係るレンズ２の斜視図である。図１１は、実施形態に係るレンズホルダ３の斜視図である。レンズホルダ３は、レンズ２を保持することが可能である。図３に示すように、レンズ２とこれを保持したレンズホルダ３は、ヒートシンク５の底部５１に配設されている。ここで、ヒートシンク５の底部５１には、ＬＥＤ発光モジュール４が設置されている。レンズホルダ３は、ＬＥＤ発光モジュール４のＬＥＤ４０にレンズ２が対向するように、レンズ２を保持している。レンズ２は、例えばアクリル樹脂などによって形成されており、図１０に示す例では略円錐台形状を有している。レンズ２は、ヒートシンク５に装着された状態において、ＬＥＤ４０が発する光を、照明装置１の前方に出射する出射面２１を有している。レンズ２のうち、出射面２１が形成される方を、レンズ２の前方部位と定義する。レンズ２の後方部位には、レンズ２を収容するための凹部２２が形成されている。出射面２１は、例えば、コリメータレンズである。また、凹部２２の底部には、例えば、後方部位に向かって凸となるように凸レンズが設けられている。レンズはコリメータレンズに限定されず、フレネルレンズ等、種々のレンズも好ましく使用できる。図３に示すように、レンズ２は、ＬＥＤ基板４１に実装されたＬＥＤ４０と対向する位置に設けられると共に、その凹部２２にＬＥＤ４０を収容することで、レンズ２とＬＥＤ４０とが干渉することを抑制している。なお、レンズ２の形状、大きさ、材質等は適宜変更することができる。

レンズホルダ３は、略円筒形状を有している。レンズホルダ３は、透光性を有し、例えば、透明樹脂によって形成されている。レンズホルダ３は、円筒状のホルダ本体３１と、このホルダ本体３１から下方に向かって伸びる一組の固定腕部３２が設けられている。レンズホルダ３の内径は、レンズ２の外径と略等しいか僅かに大きく、レンズホルダ３の内側にレンズ２を装着することが可能である。レンズホルダ３の固定腕部３２は、その先端側に鉤状の連結爪３３を有している。ＬＥＤ基板４１には、レンズホルダ３の固定腕部３２を挿通可能な一組の切欠き４４が形成されている。また、ヒートシンク５の底部５１には、レンズホルダ３の固定腕部３２を挿通可能な一組の挿通孔５１３が形成されている。レンズホルダ３の固定腕部３２は、ＬＥＤ基板４１の切欠き４４、及び、ヒートシンク５の挿通孔５１３を順次挿通し、その連結爪３３をヒートシンク５の底部５１の後面に引っ掛けることで、ヒートシンク５にレンズホルダ３を固定することができる。

次に、ヒートシンク５の放熱フィン５３について説明する。放熱フィン５３は、板形状を有しており、底部５１の外周縁に放射状に並べられている。放熱フィン５３は、ヒートシンク５の表面積を増加させ、ＬＥＤ４０からヒートシンク５の底部５１に伝達された熱を放熱し易いように設けられている。各放熱フィン５３は、外筒部５２の外面に接続されており、外筒部５２の側部外方に向かって（言い換えると、底部５１の側部外方に向かって）放射状に延びている（図８、９を参照）。放熱フィン５３は、ヒートシンク５におけ
る底部５１の中心を基準として、互いに一定間隔で放射状に配置されている。また、放熱フィン５３は、ヒートシンク５の底部５１を基準として、底部５１よりも前方に伸びている。ここで、底部５１は外筒部５２の前端部に位置しているため、放熱フィン５３は、外筒部５２よりも前方に伸びるように設けられているとも言える。つまり、本実施形態に係るヒートシンク５は、底部５１の前方及び側方に向かって伸びる板状の放熱フィン５３を複数備えている。

ここで、放熱フィン５３のうち、外筒部５２と接続されている部位を「接続部５３１」と称する。また、放熱フィン５３のうち、底部５１の径方向外側に位置する縁部を「外側縁部５３２」と称する。図８、９に示すように、各放熱フィン５３における外側縁部５３２の前端部同士は、環状のリム部５４によって互いに接続されている。また、放熱フィン５３は、リム部５４から、底部５１に沿って伸びる「前縁部５３３」を有する。また、放熱フィン５３は、外筒部５２の内面と略面一となるように、当該内面に沿って伸びる「内側縁部５３４」を有する。放熱フィン５３は、接続部５３１、外側縁部５３２、前縁部５３３、内側縁部５３４によって平面形状を画定している。なお、放熱フィン５３の前縁部５３３及びリム部５４の位置は、レンズ２の出射面３１が配置されている位置に、概ね対応している。また、より詳しくは、放熱フィン５３の前縁部５３３は、リム部５４からの距離が離反するに従って前方に張り出すように、前方に向かって斜めに傾斜している。また、放熱フィン５３の内側縁部５３４は、放熱フィン５３の径方向における内側の縁部ということができる。

照明装置１は、図３に示すように、レンズ２の出射面２１の前方は、放熱フィン５３によって覆われておらず、外部に開放されている。ＬＥＤ４０が発した光のうち、レンズ２の出射面２１から出射された光は、図３中、前方開口部９から前方に向けて放出される。また、照明装置１は、上記のように、ＬＥＤ発光モジュール４を設置するヒートシンク５の底部５１の側方に外筒部５２は設けられておらず、ＬＥＤ発光モジュール４の側方を放射状に配置する放熱フィン５３によって囲むようにしたので、隣接する放熱フィン５３同士の間には、ＬＥＤ４０が発する光を筐体１０の側面から外部に放出する側方開口部１１が形成される。図４においては、側方開口部１１が形成される部位を理解しやすくする意図で、便宜上、側方開口部１１に該当する箇所にドット柄のハッチングを付すようにしている。

＜シミュレーション＞
ドライバハウジングの基板収容部の内側に、リブ構造を有する本発明の照明装置（実施例）と、当該リブ構造を有しない点以外は上記照明装置と同様な構成を有する照明装置（比較例）の２つの照明装置において、それぞれの照明装置が備えるＬＥＤモジュール及び回路基板（擬似回路）の各温度を解析するため、ソリッドワークス社製の流体解析ソフトウェア「SolidWorks Flow Simulation」を用いてシミュレーションの計算を行った。
図１２にシミュレーションで用いた照明装置（ドライバハウジングにリブ構造あり）の断面図を示す。図１３及び図１４にシミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造あり）の正面図及び斜視図を示す。また、図１５及び図１６にシミュレーションで用いたドライバハウジング（リブ構造なし）の正面図及び斜視図を示す。

（条件）
各構成部材の熱伝導率は、以下のとおりとして計算した。
レンズ２０．１９Ｗ／ｍＫ
レンズホルダ３０．１９Ｗ／ｍＫ
ＬＥＤ発光モジュール４４００Ｗ／ｍＫ
ヒートシンク５９２Ｗ／ｍＫ
ドライバハウジング６９２Ｗ／ｍＫ
導線押さえ部材７０．１９Ｗ／ｍＫ
回路基板８（擬似回路）４００Ｗ／ｍＫ
ポッティング剤２Ｗ／ｍＫ
また、各部材の放射率は０．９５とし、環境温度及び初期温度は２５℃として、重力による影響を考慮して計算を行った。発熱量については、ＬＥＤ発光モジュールから６Ｗ、擬似回路から１．８Ｗ発熱したものと仮定して、計算を行った。

また、本発明の照明装置（実施例）における、ドライバハウジングの基板収容部の内側に存在するリブ構造は、片側のみに７枚の凸部を有する構造とし、凸部の幅を１ｍｍ、凹部の幅（間隔）が１．２ｍｍとした（図１３、図１４参照）。これに対して、比較例の照明装置においては、前記のとおり、ドライバハウジングの基板収容部の内側にはリブ構造が存在しないものとした（図１５、図１６参照）。

（温度の評価）
それぞれの照明装置が備えるＬＥＤモジュール及び回路基板（擬似回路）の温度をシミュレーションによって計算した。より具体的には、ＬＥＤモジュールの裏面（ヒートシンクと接する面）の最高到達温度及び擬似回路の最高到達温度を記録した。

（寿命の評価）
一般に、当該回路内で電解コンデンサを使用する場合、使用時の温度によって電解コンデンサの寿命が大きく変化することが知られている。そして、フィルムコンデンサの寿命の温度依存性はアレニウスの法則に従い、温度１０℃の上昇で寿命は１／２になることが知られている（いわゆる１０℃則）。したがって、周囲温度と寿命の関係は、次式で計算することができる（<http://www.rubycon.co.jp/products/film/technote_pdf/filmcapacitor4.pdf> 参照）。
Ｌ＝Ｌ_０×２×（Ｔ_ｍａｘ−Ｔ_ａ）／１０
（ただし、Ｌは実使用時の寿命（Ｈｒ）、Ｌ_０は最高使用温度での寿命（Ｈｒ）、Ｔ_ｍａｘは最高使用温度（℃）、Ｔ_ａは周囲温度（℃））
そこで、本実施例においては、最高使用温度Ｔ_ｍａｘが１０５℃の場合に、その最高使用温度での寿命Ｌ_０が８０００時間であった場合を想定し、周囲温度Ｔ_０が上記のシミュレーション結果である擬似回路の最高到達温度に一致するものとして、実使用時の寿命を計算した。すなわち、以下の式を用いて実使用時の寿命を計算した。
（寿命）＝８０００×２×（１０５−（擬似回路の最高到達温度））／１０
（解析結果）
シミュレーションによる計算結果を表１に示す。

表１のとおり、本発明の実施例においては、ドライバハウジングの基板収容部の内側にリブ構造を有することにより、回路基板の最高温度が８９℃に抑えられているが、比較例においては、当該リブ構造を有しないため、回路基板の最高温度が９２℃にまで上昇した。その結果、コンデンサの寿命は、比較例が２０８００時間にとどまるのに対して、実施例では２５６００時間と改善され、２３％も寿命が向上することが判明した。
このように、ドライバハウジングの基板収容部の内側を、熱伝導性の高い材質とし、かつ、リブ構造を有する形状を採用した本発明の構成を用いることにより、ＬＥＤの発光に伴って生じる熱の伝達等に起因した、電源回路等の電気回路自体の温度上昇とそれによる熱劣化を抑制することができるため、ＬＥＤ照明装置の高出力化と長寿命化の両立を実現する上で有効である。

１照明装置
２レンズ
３レンズホルダ
４ＬＥＤ発光モジュール
５ヒートシンク
６ドライバハウジング
７導線押さえ部材
８回路基板
９前方開口部
１０筐体
１１側方開口部
２１出射面
２２凹部
３１ホルダ本体
３２固定腕部
３３係止爪
４０ＬＥＤ
４１ＬＥＤ基板
４２固定ビス
４３ビス挿通孔
４４切欠き
５１底部
５２外筒部
５３放熱フィン
５４リム部
６１基板収容部
６２導線押さえ装着部
７１ベース板部
７２保持部
７３ロック部
７４挿通孔
７５係止爪
７６係止溝
８１口金ピン
５１１ビス挿通孔
５１２配線用開口部
５１３挿通孔
５３１接続部
５３２外側縁部
５３３前線部
５３４内側縁部
６１１底部
６１２筒壁部
６１３固定部
６１４切欠き
６２１開口端
６２２突起
７００リブ構造

Claims

ＬＥＤを有するＬＥＤ発光モジュールと、
前記ＬＥＤ発光モジュールを収容する筐体と、
を備え、
前記筐体は、前記ＬＥＤが発する熱を放熱するヒートシンクを少なくとも一部に備えると共に、前記ＬＥＤに供給される電力を制御する電源回路基板を収容するための基板収容部を有するドライバハウジングを備え、
前記基板収容部の内側の少なくとも一部は熱伝導率が２０Ｗ／ｍＫ以上であって、かつ、前記基板収容部の内側の少なくとも一部にリブ構造を有する
ことを特徴とする照明装置。
前記基板収容部には、ポッティング剤が充填されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
前記基板収容部は、前記電源回路基板及び当該電源回路と直接接触していないことを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
前記電源回路基板に、電解コンデンサが実装されていることを特徴とする請求項１か〜３のいずれか１項に記載の照明装置。
前記ドライバハウジングの外側に放熱塗料がコーティングされていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
前記ポッティング剤の熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の照明装置。
前記リブ構造において、凸部の幅が、凹部の幅の±３０％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置。
前記ＬＥＤは、少なくとも、基板と、当該基板上に窒化物半導体層を有するＬＥＤチップであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の照明装置。