JP4410721B2 - バルブ型ｌｅｄ光源 - Google Patents

Description

本発明は、一般照明用光源、自動車用ヘッドライトなどに使用するバルブ型ＬＥＤ光源に関する。

ＬＥＤ（発光ダイオード）は、白熱電球などの従来型の照明光源に比較して発熱量が少なく、長寿命であるなどの利点を備えており、近年、表示用光源を初めとして一般照明用光源、自動車用ヘッドライトなどの照明用光源として各方面で実用化されている。従来一般照明用光源としてＬＥＤを使用する場合、１個当たりの光束が弱いので、一つのパッケージ内に多数のＬＥＤ素子を搭載して大光量を確保している。その中で筒形の支持部材の側面に多数のＬＥＤ素子を配設して電球形に構成したバルブ型のＬＥＤ光源が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。
特開２００４−２９６２４５（図１、段落００１４〜００２１） 特開２００４−２９６２４９（図１、段落００１２〜００１９） 特開２００４−３４２５７４（図１〜図３、段落０００９〜００１４）

しかし、従来のバルブ型ＬＥＤ光源においては、多数のＬＥＤ素子を搭載しようとすると、筒形の支持部材の直径を大きくするか長さを長くする必要があり、小型化を維持しつつ明るい光源を得ようとするには限界があった。

上記発明は、このような従来の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、小型で十分な明るさを持ったバルブ型ＬＥＤ光源を提供することである。

前記課題を解決するための本発明の手段は、複数のＬＥＤ素子を多角柱形状の支持部材の側面に配設して成るバルブ型ＬＥＤ光源において、前記支持部材には長手方向の各々の稜線から外側へ張り出した羽根が形成されており、前記ＬＥＤ素子を多角柱の側面に加えて前記羽根の両面にも配設して形成したことを特徴とする。

また、前記羽根の側面及び多角柱の側面の各々に配設される前記ＬＥＤ素子は予め直方体形状の金属基台の長手方向に沿って配列実装されてＬＥＤ光源ユニットを成していることを特徴とする。

また、前記支持部材の１つの側面及びこの側面に接する２つの前記羽根の面により形成される凹部に実装されたＬＥＤ光源ユニットは３つが１枚の基台上に一体に形成されていることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、複数のＬＥＤ素子を多角柱形状の支持部材の側面に配設して成るバルブ型ＬＥＤ光源において、前記支持部材には長手方向の各々の稜線から外側へ張り出した羽根が形成されており、前記ＬＥＤ素子を多角柱の側面に加えて前記羽根の両面にも配設して形成したので、小型で十分な明るさを持ったバルブ型ＬＥＤ光源が得られた。また、前記羽根の側面及び多角柱の側面の各々に配設される前記ＬＥＤ素子は予め長尺状の金属基台の長手方向に沿って配列実装されてＬＥＤ光源ユニットを成しているので、放熱性が高くコストを低減したバルブ型ＬＥＤ光源が得られた。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、本発明の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の構成について説明する。図１は本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。図２は本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。図３は本発明の第３の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。図４はＬＥＤ光源ユニットを示す部分分解斜視図である。

図１において、１０は本発明の第１の実施の形態であるバルブ型のＬＥＤ光源を示しており、１１は熱伝導性の高い金属材料から成るＬＥＤ光源１０の支持部材を示しており、長手方向の各稜線から外側に張り出した羽根１１ａを持つ三角柱形状をしている。１はＬＥＤ光源を構成する単位となっているＬＥＤ光源ユニットを示している。ＬＥＤ光源ユニット１の詳細は図４に示している。図４において、２は熱伝導性の高い金属材料から成る直方体形状の基台を示している。３は基台２上に接合された貫通長穴３ａが形成されたプリント基板を示している。プリント基板３上には末端にそれぞれ端子電極３ｅ、３ｆを有する配線パターン３ｂ、３ｃが配設されている。４は貫通長穴３ａ内の基台２上に長手方向に等間隔に実装された複数の発光素子としてのＬＥＤ素子を示している。なお、ＬＥＤ素子４の配列は複数列でもよいが、小型化の観点からは１列が望ましい。

５、６は各々のＬＥＤ素子４の電極と配線パターン３ｂ、３ｃとを接続するワイヤーを示している。７はＬＥＤ素子４及び端子電極３ｅ、３ｆを除く配線パターン３ｂ、３ｃ上を封止する透光性の封止樹脂を示している。支持部材１１の三角柱の各側面に加えて各々の羽根１１ａの両面にＬＥＤユニット１が固定されている。複数の端子電極３ｅ、３ｆは図示しないソケットを介して２つの取り出し端子に接続されている。

次に、本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源について説明する。図２において、２０はバルブ型のＬＥＤ光源を示している。２１は熱伝導性の高い金属材料から成るＬＥＤ光源２０の支持部材を示しており、長手方向の各稜線から外側に張り出した羽根２１ａを持つ四角柱形状をしている。支持部材２１の四角柱の各側面に加えて各々の羽根２１ａの両面にＬＥＤ光源ユニット１が固定されている。

次に、本発明の第３の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源について説明する。図３において、３０はバルブ型のＬＥＤ光源を示している。３１は熱伝導性の高い金属材料から成るＬＥＤ光源３０の支持部材を示しており、長手方向の各稜線から外側に張り出した羽根３１ａを持つ六角柱形状をしている。支持部材３１の四角柱の各側面に加えて各々の羽根３１ａの両面にＬＥＤ光源ユニット１が固定されている。本発明の第２及び第３の実施の形態が第１の実施の形態と異なるところは支持部材の主体である多角柱の角数のみである。なお、以上の実施の形態において、羽根１１ａ、２１ａ及び３１ａの幅寸法は各々の多角柱の側面の幅と同等とするが、必ずしもこれに限定されるものではない。なお、以上の各実施の形態の多角柱の支持部材は、中央に貫通穴を有した筒形であってもよい。

図５はＬＥＤ光源ユニットの断面の配光特性を示すグラフであり、発光中心ｐであるＬＥＤ素子を固定する面を境に片側方向に全般拡散となっている。図６は第２の実施の形態であるＬＥＤ光源の配光特性を示す断面図である。図７は図６の配光特性との比較図である。図８は第３の実施の形態であるＬＥＤ光源の配光特性を示す断面図である。図９は図８の配光特性との比較図である。図６における４１並びに図８における５１は、それぞれ羽根を持たない従来の支持部材を示している。

次に、本発明の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の作用効果について説明する。図６の配光特性を図７の配光特性と比較してみると、あるいは図８の配光特性を図９の配光特性と比較してみると、羽根２１ａあるいは３１ａを備えたことによって従来と同じ多角柱形状の支持部材２１あるいは３１であっても従来の３倍のＬＥＤ光源ユニット１を配設できることになり、同じ多角柱形状のサイズを維持しつつ略３倍の明るさを持ったバルブ型ＬＥＤ光源を得ることができる。なお、図６あるいは図８に示すように、多角柱の側面の発光中心から出た光は、羽根部分によって一部が遮られる。したがって、羽根の幅寸法が小さい、即ちＬＥＤ光源ユニット１の幅寸法が小さい方が多角柱の側面の中央から出た光を遮りにくいので、より明るい光源とすることができる。

図６と図８とを比較して分かるように、支持部材の多角柱の面が多い方が、隣の羽根に囲まれた凹部から出た光との重なりが多くなって光の密度が上がり、どの方向に対しても明るさに差がない光が得られる。但し、多角柱の面が多くなればなるほど、支持部材の直径自体が大きくなるのでサイズとの兼ね合いが必要になる。

また、図１、図２及び図３のＬＥＤ光源１０、２０及び３０を比較して分かるように、多角柱形状の支持部材の角数が大きくなるほど支持部材に搭載できるＬＥＤ光源ユニット１の数が、従来は１個ずつのところ、３個ずつ増加するので光量の増加分が大きくなり、より明るい光源が得られる。

面の少ない多角柱（三角柱、四角柱など）の場合、図７の矢印に示すように、多角形の側面の中央から角方向へ向かう光が、多角形の面から垂直に向かう光に比べて弱くなるが、本実施の形態では、図６に示すように、羽根部分に実装されているＬＥＤ光源ユニット１からの光があるので、正面と角での明るさの差が少なくなる。

面の少ない多角柱（三角柱、四角柱など）の場合には、羽根のない支持部材の外接円の直径に対して、羽根がある支持部材の外接円の直径は２倍以上になってしまうが、多角柱の面が多い場合は、支持部材の外接円の直径自体が大きくなるので、その比率は小さくなる。

図１０は本発明の第４の実施の形態であるＬＥＤ光源の断面図である。図１０において、１０１は四角柱の支持部材２１の各々の側面とこれに隣接する羽根２１ａの片面から成る凹部２１ｂに固定されたＬＥＤ光源ユニットを示している。４０はＬＥＤ光源を示している。図１１は第４の実施の形態であるＬＥＤ光源４０を構成するＬＥＤ光源ユニットの斜視図である。図１１において、ＬＥＤ光源ユニット１０１はＬＥＤ光源ユニット１を基台部分で３個分接続したＬＥＤ光源ユニットを示している。１２は３個分の基台２を接続した基台を示しており、基台１２は三つ折りにされている。１３は基台１２の上に接合したフレキシブルプリント基板を示しており、プリント基板１３には図示しない３列分の配線パターンの端部に接続された一対の端子電極１３ｅ及び１３ｆが配設されている。基台１２には３列分のＬＥＤ素子が実装されており、封止樹脂７が３列に形成されている。

次に、本発明の第４の実施の形態の効果について説明する。支持部材２１の凹部２１ｂに対して垂直にＬＥＤ光源ユニット１１を接合すればよいので組立が容易になる。また、ＬＥＤ光源ユニット１１は３列一体型のＬＥＤパッケージなので内部で３列が導通しており、端子電極１３ｅ、１３ｆの取り出しは１カ所で済む。したがってＬＥＤ光源４０の取り出しも少なくて済む。その他、第３の実施の形態と同様の効果がある。

本発明のバルブ型ＬＥＤ光源は一般の照明用に広く適用できるものである。

本発明の第１の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。 本発明の第２の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。 本発明の第３の実施の形態であるバルブ型ＬＥＤ光源の断面図である。 ＬＥＤ光源ユニットを示す部分分解斜視図である。 ＬＥＤ光源ユニットの断面の配光特性を示すグラフである。 第２の実施の形態であるＬＥＤ光源の配光特性を示す断面図である。 図６の配光特性と比較する従来の配光特性図である。 第３の実施の形態であるＬＥＤ光源の配光特性を示す断面図である。 図８の配光特性と比較する従来の配光特性図である。 本発明の第４の実施の形態であるＬＥＤ光源の断面図である。 第４の実施の形態であるＬＥＤ光源４０を構成するＬＥＤ光源ユニットの斜視図である。

符号の説明

１、１０１ ＬＥＤ光源ユニット
２、１２ 基台
４ ＬＥＤ素子
１０、２０、３０、４０ バルブ型ＬＥＤ光源
１１、２１、３１ 支持部材
１１ａ、２１ａ、３１ａ 羽根
２１ｂ 凹部

Claims (3)

1. 複数のＬＥＤ素子を多角柱形状の支持部材の側面に配設して成るバルブ型ＬＥＤ光源において、前記支持部材には長手方向の各々の稜線から外側へ張り出した羽根が形成されており、前記ＬＥＤ素子を多角柱の側面に加えて前記羽根の両面にも配設して形成したことを特徴とするバルブ型ＬＥＤ光源。
2. 前記羽根の側面及び多角柱の側面の各々に配設される前記ＬＥＤ素子は予め直方体形状の金属基台の長手方向に沿って配列実装されてＬＥＤ光源ユニットを成していることを特徴とする請求項１に記載のバルブ型ＬＥＤ光源。
3. 前記支持部材の１つの側面及びこの側面に接する２つの前記羽根の面により形成される凹部に実装されたＬＥＤ光源ユニットは３つが１枚の基台上に一体に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のバルブ型ＬＥＤ光源。
   

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