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JP2002299700A - Ｌｅｄ照明装置 - Google Patents

Ｌｅｄ照明装置

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JP2002299700A
JP2002299700A JP2001103359A JP2001103359A JP2002299700A JP 2002299700 A JP2002299700 A JP 2002299700A JP 2001103359 A JP2001103359 A JP 2001103359A JP 2001103359 A JP2001103359 A JP 2001103359A JP 2002299700 A JP2002299700 A JP 2002299700A
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heat
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Nichia Chemical Industries Ltd
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Arrangement Of Elements, Cooling, Sealing, Or The Like Of Lighting Devices (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い密閉特性を保つことができ、かつ放熱特
性のよいＬＥＤ照明装置を提供する。 【解決手段】 複数の発光ダイオードが一方の面に配列
された基板と、その基板を取り付ける底部を有する樹脂
ケースとを有し、基板が底部に放熱固定板を介して取り
付けられてなるＬＥＤ照明装置であって、放熱固定板の
上記基板が取り付けられた面と対向する面に樹脂ケース
の底部との接触面積を増大させるように凸部を形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＬＥＤ照明装置、
特に信号機用のＬＥＤ照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色の光の発光が可能な発光ダイ
オードが開発され、また、発光ダイオードの輝度が向上
してきたことから、発光ダイオードを用いた信号灯や照
明機器製造されるようになってきた。図９は、例えば信
号灯として用いられる従来のＬＥＤ照明装置の構成を示
す断面であり、この従来例のＬＥＤ照明装置（以下、第
１の従来例という。）は複数の発光ダイオード５が配列
された基板４が樹脂ケース１０３の底面に金属板１０１
を介して取り付けられ、さらに樹脂ケース１０３の前面
に透明カバー７が設けられることにより密閉されて構成
されている。以上のように構成された従来のＬＥＤ照明
装置において、発光ダイオード５から出力された光は透
明カバー７を介して出力され、発光ダイオードで発生し
た熱は金属板１０１により樹脂カバー１０３の底部に伝
達され、さらに樹脂カバー１０３の底部の外表面から放
熱される。
【０００３】また、より放熱特性を向上させた構成とし
て以下のような構造が提案されている。図１０のＬＥＤ
照明装置は、図９の従来例に比較して、放熱特性を向上
させた従来例のＬＥＤ照明装置（以下、第２の従来例と
いう。）であり、図１０に示すように、金属板１０１ａ
を樹脂ケース１０３の底部のみではなく、樹脂ケース１
０３の内表面全体に沿って設けている。このように構成
された図１０のＬＥＤ照明装置では、樹脂ケース１０３
の外表面全体から熱を放出することができるので、図９
の従来例に比較して放熱特性を良好にできる。また、図
１０の構成以外にも、金属板の裏面が直接、外気に触れ
るように樹脂ケースの底部に設け、その外気に触れる面
にヒートシンクを設けることにより放熱特性を向上させ
た構造（以下、第３の従来例という。）も提案されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図９の
第１の従来例のＬＥＤ照明装置は、大電流を必要とする
より明るい照明用には向かないという問題点がある。ま
た、第２の従来例のＬＥＤ照明装置は、放熱特性は良好
にできるが、金属板が大きくなることから軽くできない
という問題点がある。またさらに、第３の従来例のＬＥ
Ｄ照明装置は、金属板の放熱面が外気に触れるように樹
脂カバーに取りつける必要があるために、密閉性を劣化
させるおそれがあるという問題点がある。
【０００５】そこで、本発明は、高い密閉特性を保つこ
とができ、かつ放熱特性のよいＬＥＤ照明装置を提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
めに、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、複数の発光ダイ
オードが一方の面に配列された基板と、その基板を取り
付ける底部を有する樹脂ケースとを有し、上記基板が上
記底部に放熱固定板を介して取り付けられてなるＬＥＤ
照明装置であって、上記放熱固定板の上記基板が取り付
けられた面と対向する面に上記樹脂ケースの底部との接
触面積を増大させるように凸部が形成されたことを特徴
とする。以上のように構成されたＬＥＤ照明装置は、上
記放熱固定板と上記樹脂ケースの底部との接触面積を大
きくできるので、発光ダイオードで発生した熱を上記放
熱固定板を介して上記樹脂ケースに効果的に伝達できる
ので、上記樹脂ケースの該表面から効率よく放熱でき、
放熱特性を良好にできる。
【０００７】また、本発明に係るＬＥＤ照明装置は、発
光ダイオードで発生する熱を上記基板の一方の面に沿っ
て上記放熱固定板に伝達するために、上記各発光ダイオ
ードの光放出部を除いて、上記基板の一方の面を覆う放
熱カバーをさらに有し、該放熱カバーは上記放熱固定板
と上記基板の周りで面で接触するように固定されている
ことが好ましい。
【０００８】本発明に係るＬＥＤ照明装置において、上
記放熱固定板と上記樹脂ケースとは一体成形されている
ことが好ましい。
【０００９】本発明に係るＬＥＤ照明装置では、上記樹
脂ケースに熱を効率良く伝達するために、上記凸部が一
方向に長く形成されかつ互いに平行に形成された冷却フ
ィンであることが好ましい。
【００１０】本発明に係るＬＥＤ照明装置において、上
記樹脂ケースの該表面からより効果的に熱を放出するた
めに、上記樹脂ケースの底部に上記放熱固定板の凸部に
対応して凹凸が形成されていることがさらに好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて説明する。本発明に係るＬＥＤ照明装置は、図１
に示すように、複数の発光ダイオード５が配列された基
板４を樹脂ケース３の底部に放熱固定板１を介して設
け、その樹脂ケース３の前面に透光性カバー７を取り付
けることにより構成した信号灯に用いられるＬＥＤ照明
装置であって、以下のような特徴を有する。
【００１２】（１）本実施の形態のＬＥＤ照明装置にお
いて、放熱固定板１は例えば金属からなり、下面に複数
の放熱用のフィン１ａが互いに平行に形成され、樹脂ケ
ース３の底部にそのフィン１ａが樹脂に埋め込まれるよ
うに設けられている。尚、放熱固定板１の上面には、基
板４の下面が接するように設けられている。 （２）また、発光ダイオード５の光放出部を除いて、基
板４の上面を覆うように、例えば金属からなる放熱カバ
ー２を設け、該放熱カバー２は基板４の周りで放熱固定
板１と面接触するように固定されている。この放熱カバ
ー２は、発光ダイオード５で発生する熱を放熱固定板１
に伝達する機能を有し、これにより、発光ダイオート５
で発生した熱は、放熱カバー２を介する第１の経路と、
基板４を介する第２の経路の２つの経路で放熱固定板１
に伝達されるので、より効果的に発光ダイオード５で発
生した熱を放熱固定板１に伝達することができる。尚、
本明細書において、上面又は下面というときの上とはＬ
ＥＤ照明装置の光を放出する側（前方）に位置する面を
いう。
【００１３】図４を参照しながら、本実施の形態のＬＥ
Ｄ照明装置について、詳細に説明する。尚、図４は、表
面実装タイプの発光ダイオード５０を用いた例を示して
いる。本実施の形態のＬＥＤ照明装置において、下面に
フィン１ａが形成された放熱固定板１は一体成形で樹脂
ケース３の底部に固定されている。ここで、図３に示す
ように、フィン１ａは一方向に十分長いひれ状の形成を
有し、放熱固定板１の下面に互いに平行に形成される。
また、本実施の形態において、放熱固定板１はフィン１
ａが樹脂ケース３の底部に埋め込まれるようにかつ放熱
固定板１の下面を全て覆うように樹脂ケース成形用の樹
脂と一体成形されている。
【００１４】また、上面に発光ダイオード５０が所定の
配列で配列された基板４は、基板４の下面が放熱固定板
１の上面に接するように固定される。さらに、基板４の
上面には、各発光ダイオード５０に対応して貫通開口部
６ａが形成された絶縁シート６が基板４の上面を覆うよ
うに設けられる。そして、絶縁シート６上には、発光ダ
イオード５０に対応して貫通開口部１１ａが形成された
放熱カバー２が、絶縁シート６を介して基板４を覆うよ
うに設けられる。ここで、該放熱カバー２は基板４を覆
ったときに、基板４の周りで放熱固定板１と面接触する
ように基板４の側面に沿って折り曲げられ、その折り曲
げられたつばの部分で放熱固定板１に固定される。
【００１５】以上のように構成された実施の形態のＬＥ
Ｄ照明装置において、図５の断面図に矢印で示すように
各発光ダイオード５０で発生した熱は、第１に基板４を
主に厚み方向に放熱固定板１に伝達される（第１の経
路）と同時に、第１の経路とは別に、各発光ダイオード
５０で発生した熱が放熱カバー２を横方向に伝達されて
基板４の周りで放熱固定板１と面接触しているつばの部
分から放熱固定板１に伝達される（第２の経路）。この
ようにして、第１の経路と第２の経路により放熱固定板
１に伝達された熱は、放熱固定板１の下面及びフィン１
ａから樹脂ケース３の底部の樹脂に伝達されて該樹脂の
該表面から放熱される。
【００１６】このように、本実施の形態のＬＥＤ照明装
置では、発光ダイオード５で発生する熱を上記第１の経
路と第２の経路の２つの経路によって放熱固定板１に伝
達することができるので、発光ダイオート５で発生した
熱を効果的に放熱固定板１に伝達することができる。ま
た、放熱固定板１はその下面に複数のフィン１ａが形成
されているので、放熱固定板１の下面と樹脂ケース３の
底面との接触面積を大きくでき、樹脂ケース３に熱を効
率良く伝達できる。以上のように、本実施の形態のＬＥ
Ｄ照明装置においては、発光ダイオード５０で発生した
熱が効率良く樹脂ケース３に伝達され、樹脂ケース３の
外表面から放出できるので、従来例に比較して放熱特性
を良好にできる。
【００１７】さらに、本実施の形態のＬＥＤ照明装置で
は、放熱固定板１はフィン１ａが樹脂ケース３の底部に
埋め込まれるように樹脂ケース成形用の樹脂と一体成形
されているので、アンカー効果により放熱固定板１を樹
脂ケース３の底面に強固に固定できる。また、本実施の
形態のＬＥＤ照明装置では、放熱固定板１と放熱カバー
２により、発光ダイオードが搭載された基板を挟み込む
ように固定しているので、振動による基板のずれ及び脱
落を防止でき、耐振動性を向上させることができる。こ
れにより、例えば、信号灯のように常に振動にさらされ
る場所に設置される用途に使用された場合にも、高い信
頼性が得られる。
【００１８】また、本実施の形態のＬＥＤ照明装置にお
いて、放熱固定板１及び放熱カバー２としてそれぞれシ
ールド効果を有する例えば金属を用いることにより、発
光ダイオードが搭載された基板が電源回路を含んでいる
場合においても、その電源回路が生じるノイズを遮断で
き、ＬＥＤ照明装置のノイズによる他の電子機器の誤動
作を防止できる。これにより、オフィス内の各種照明機
器、航空機の読書灯などの幅広い用途に適用することが
できる。また、本実施の形態のＬＥＤ照明装置では、放
熱固定板１の下面を全て覆うように樹脂ケース成形用の
樹脂と一体成形されているので、気密性を良好にでき、
屋外の用途に用いられても長い寿命が得られる。
【００１９】以上説明した図４に示す例では、表面実装
タイプの発光ダイオード５０を用いて構成したＬＥＤ照
明装置について説明したが、ピンリードを有する発光ダ
イオード５を用いても、同様に構成することができ、同
様の作用効果が得られる。すなわち、この発光ダイオー
ド５を用いて構成したＬＥＤ照明装置では、図６に示す
ように、図４の基板４の上面上に形成した絶縁シート６
に代えて、基板４の下面の下に絶縁シート６０を設けた
以外は表面実装タイプの発光ダイオード５０を用いた場
合と同様に構成される。ここで、図６は、図１に示すＬ
ＥＤ照明装置（ピンリードを有する発光ダイオード５を
用いて構成したもの）の一部の断面を拡大して示す断面
図である。
【００２０】以下、本発明に係る変形例について説明す
る。 変形例１．図７は、本発明に係る変形例１のＬＥＤ照明
装置の部分断面図である。この変形例１のＬＥＤ照明装
置は、樹脂ケース３の底部において隣接するフィン１ａ
の間にそれぞれ対応して凹部３ａが形成されていること
を特徴とし、これにより、樹脂ケース３の底部の外表面
の表面積を大きくでき、その外表面から効率的に熱を放
出できる。すなわち、本変形例１では樹脂ケース３の底
部（外表面）に放熱固定板１の凹凸に対応するように凹
凸を形成し、外気に熱を放出するための主要な部分であ
る樹脂ケース３の底部の外表面の表面積を大きくして、
熱の放出効果をより向上させている。
【００２１】変形例２．図８は、本発明に係る変形例２
のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。この変形例２の
ＬＥＤ照明装置は、図１のＬＥＤ照明装置において、放
熱固定板１に代えて放熱固定板１０を用いて構成した以
外は、図１と同様に構成される。尚、図８において、樹
脂ケースは放熱固定板１０に対応させて図１の樹脂ケー
スとは異なる形状としているので３０の符号を付して示
している。すなわち、変形例２のＬＥＤ照明装置に用い
た放熱固定板１０は、樹脂ケース３０の底部及び内周側
面に沿って設けられ、かつ樹脂ケース３０と接する部分
全体にフィン１０ｂが形成されている。以上のように構
成された変形例２のＬＥＤ照明装置は、発光ダイオード
５で発生した熱を放熱固定板１０を介して樹脂ケース３
０の底面と樹脂ケース３０の外周側面に伝達でき、樹脂
ケース３０の外表面全体から熱を放出できる。これによ
り、実施の形態のＬＥＤ照明装置に比較してより効率的
に熱を放出できる。
【００２２】変形例３．実施の形態のＬＥＤ照明装置で
は、絶縁シート６又は絶縁シート６０とを用いたが、絶
縁シートに代えて、絶縁性及び熱伝導性に優れたグリス
等を用いて構成してもよい。
【００２３】以上説明したように実施の形態及び変形例
のＬＥＤ照明装置は、（１）放熱カバー２を設けること
により主として２つの熱伝達経路により各発光ダイオー
ドで発生した熱を放熱固定板１に伝達し、（２）放熱固
定板１と樹脂ケースとの接触面積を増大させ、（３）樹
脂ケース３において伝達される熱が大きい部分の外表面
の面積を増大させる（変形例１に関連）という、構造を
採用することによりＬＥＤ照明装置全体として放熱特性
を良好にしている。以上、主として本発明における特有
の構造に因る良好な放熱特性について説明してきたが、
これらの特有の構造に因る良好な放熱特性をより効果的
に発揮させるために、各構成要素に対して以下のような
材料を適用することが好ましい。
【００２４】すなわち、本発明のＬＥＤ照明装置におい
て、放熱固定板１としては、例えば、アルミニウム、銅
等の熱伝導の良い金属又は熱伝導の良いセラミック等を
用いることが好ましく、金属を用いる場合は鋳造、鍛造
又は切削加工により作製することができる。また、セラ
ミックを用いる場合は、所定の形状に成形した後に焼成
することにより作製することができる。また、放熱固定
板１の熱放射量を向上させるために、黒色アルマイト処
理や黒色塗料を用いて表面を塗装するようにしてもよ
い。
【００２５】また、樹脂ケース３用の樹脂としては、Ａ
ＢＳ樹脂又はポリカーボネート等の比較的熱伝導性の良
い樹脂を用いることが好ましく、より熱伝導性を良好に
するために、その樹脂にアルミナ、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）又は酸化ベリリウム（ＢｅＯ）等を添加する
ことがさらに好ましい。
【００２６】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るＬＥＤ照明装置は、複数の発光ダイオードが一方の面
に配列された基板が、上記樹脂ケースの底部との接触面
積を増大させるように凸部が形成された放熱固定板を介
して取り付けられているので、発光ダイオードで発生し
た熱を上記放熱固定板を介して上記樹脂ケースに効果的
に伝達して上記樹脂ケースの該表面から効率よく放熱で
き、放熱特性を良好にできる。これにより、本発明に係
るＬＥＤ照明装置によれば、放熱固定板を直接外気にさ
らすことなく放熱特性を良好にできるので、高い密閉特
性を保つことができ、かつ放熱特性のよいＬＥＤ照明装
置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る実施の形態のＬＥＤ照明装置
（ピンリードを有する発光ダイオードを用いた例）の構
成を示す断面図である。
【図２】 図１のＬＥＤ照明装置において、基板４が取
り付けられた樹脂ケース３の底面を前方から見た平面図
である。
【図３】 実施の形態の放熱固定板１の下面の平面図で
ある。
【図４】 実施の形態のＬＥＤ照明装置（表面実装タイ
プの発光ダイオードを用いた例）の分解斜視図である。
【図５】 実施の形態のＬＥＤ照明装置（表面実装タイ
プの発光ダイオードを用いた例）の断面図である。
【図６】 図１のＬＥＤ照明装置の部分断面図である。
【図７】 本発明に係る変形例１のＬＥＤ照明装置の部
分断面図である。
【図８】 本発明に係る変形例２のＬＥＤ照明装置の部
分断面図である。
【図９】 第１の従来例のＬＥＤ照明装置の断面図であ
る。
【図１０】 第２の従来例のＬＥＤ照明装置の断面図で
ある。
【符号の説明】
１，１０…放熱固定板、 １ａ，１０ｂ…放熱用のフィン、 ２…放熱カバー、 ３，３０…樹脂ケース、 ４…基板、 ５，５０…発光ダイオード、 ６，６０…絶縁シート、 ７…透光性カバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K013 AA07 BA01 CA05 CA07 CA16 3K014 LA01 LB04 3K080 AA12 AA14 AB00 BA07 BB01 BD01 CC06 5F041 AA33 DB01 DC07 DC22 DC71 FF11 FF16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の発光ダイオードが一方の面に配列
    された基板と、その基板を取り付ける底部を有する樹脂
    ケースとを有し、上記基板が上記底部に放熱固定板を介
    して取り付けられてなるＬＥＤ照明装置であって、 上記放熱固定板の上記基板が取り付けられた面と対向す
    る面に上記樹脂ケースの底部との接触面積を増大させる
    ように凸部が形成されたことを特徴とするＬＥＤ照明装
    置。
  2. 【請求項２】 上記各発光ダイオードの光放出部を除い
    て、上記基板の一方の面を覆う放熱カバーをさらに有
    し、該放熱カバーは上記放熱固定板と上記基板の周りで
    面で接触するように固定されている請求項１記載のＬＥ
    Ｄ照明装置。
  3. 【請求項３】 上記放熱固定板と上記樹脂ケースとは一
    体成形されている請求項１又は２記載のＬＥＤ照明装
    置。
  4. 【請求項４】 上記凸部は一方向に長く形成されかつ互
    いに平行に形成された冷却フィンである請求項１〜３の
    うちのいずれか１つに記載のＬＥＤ照明装置。
  5. 【請求項５】 上記樹脂ケースの底部は上記放熱固定板
    の凸部に対応して凹凸が形成されている請求項１〜３の
    うちのいずれか１つに記載のＬＥＤ照明装置。
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