ＬＥＤ照明装置
【課題】
放熱特性に優れ、高輝度で高耐久性のＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】
厚み方向よりも面内方向で熱伝導率が大きな、熱伝導異方性を有するグラファイト製シートを使用して、高輝度ＬＥＤランプにおける、回路基板上のＬＥＤ素子から発熱された熱を、ＬＥＤ素子発光面側から、ＬＥＤが配置された回路基板の裏面側に高効率で伝熱するように接合し、前記高輝度ＬＥＤランプ筐体内部に配設された空冷ファン８によって放熱することを特徴とする。
放熱特性に優れ、高輝度で高耐久性のＬＥＤ照明装置を提供する。
【解決手段】
厚み方向よりも面内方向で熱伝導率が大きな、熱伝導異方性を有するグラファイト製シートを使用して、高輝度ＬＥＤランプにおける、回路基板上のＬＥＤ素子から発熱された熱を、ＬＥＤ素子発光面側から、ＬＥＤが配置された回路基板の裏面側に高効率で伝熱するように接合し、前記高輝度ＬＥＤランプ筐体内部に配設された空冷ファン８によって放熱することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数のＬＥＤ素子を配置したＬＥＤ照明装置における、ＬＥＤ素子が発生する熱の放熱手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤを光源に使用したＬＥＤ照明装置が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、高輝度を有する照明装置である水銀灯やハロゲンランプからの置き換えで、高輝度タイプのＬＥＤを多数個、密に並べた高輝度ＬＥＤ照明装置が出現してきた。ＬＥＤ照明装置はスイッチを入れてからの点灯速度が速く、また寿命も長く交換頻度も少ないので、高天井に設置される従来の水銀灯などの高輝度ランプから高輝度ＬＥＤランプへの置き換えが加速していくものと思われる。
【０００３】
ところが、高輝度を得るために、ＬＥＤを多数個、密接して並べると、ＬＥＤ素子から発せられる熱による温度上昇が大きくなり、所定の輝度が得られなくなるだけでなく、使用可能時間も短くなってしまう。またＬＥＤ素子においては、発光させる電流値を大きくして輝度を上げると、温度上昇が大きくなる。
そのため、高輝度ＬＥＤ照明装置においては、いかにしてＬＥＤ素子から発生した熱を放熱させ、ＬＥＤ素子の保障温度範囲に収めるかということが重要な課題となっており、放熱部材の材質や構造、更には冷却ファンを用いたＬＥＤ照明装置が提案されている。（特許文献１）
一方、回路基板上の電子部品において、面内方向でアルミや銅などの金属よりも熱伝導率の大きなグラファイトシートを使用し、電子部品と筐体や放熱部材を熱的に接続して、効率的に放熱を行う方法が発明されている。（特許文献２、特許文献３）
またグラファイト製シートを組み入れた回路基板や、ＬＥＤ素子の放熱を行うためのＬＥＤ用基板の発明もなされている。（特許文献４、特許文献５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０２２１
【特許文献２】特許第３６８０３６２
【特許文献３】特許第４０７５４８１
【特許文献４】特許第４３６５０６１
【特許文献５】特開２００７−１２３３４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、放熱特性に優れ、高輝度で高耐久性のＬＥＤ照明装置の提供を目的としている。
特許文献１ではＬＥＤ実装基板の裏面に放熱体、フィンが接合され、ファンによって空冷しているが、更にＬＥＤ素子の実装密度及びＬＥＤの発光電流も大きくして、水銀灯代替の高輝度ＬＥＤ照明を実現しようとすると、発熱量が増大し、空冷ファンを用いても、放熱は十分でなくなる。
特許文献２、特許文献３では回路基板上のパワートランジスタとヒートシンクをグラファイト製シートで面同士を接合した発明で、グラファイト製シートの面内での高熱伝導性を有効に利用したものであるが、ＬＥＤ素子においては発光面があるため、素子自体にグラファイトシートは貼ることは困難である。
特許文献４、特許文献５では電子素子を実装する回路基板や、ＬＥＤ実装用の回路基板にグラファイト製シートを組み込み、グラファイト製シートの両面を、電気絶縁性あるいは電気導電性であり等方性の熱伝導シートで挟み、回路基板内での熱拡散を高めようとした発明であるが、グラファイト製シートの面内方向の高熱伝導性を減じており、その特性を有効に利用した発明とはなっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果なされたもので、面内に５００から１５００Ｗ／ｍＫ、厚み方向に５から１０Ｗ／ｍＫ程度の大きな異方性の熱伝導率を有するグラファイト製シートを利用して、ＬＥＤ素子で生じた熱を高速で、ＬＥＤ発光面の裏側に伝熱させ、空冷ファンなどを利用して放熱させることによって、高輝度なＬＥＤ照明装置を提供する。
【０００７】
請求項１に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板において、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつその側面側、その裏面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、対向する二つの長辺の縁を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の側面に帯状に巻きつけた後に、ＬＥＤが配置された側の面を覆った円形のグラファイト製シートと前記回路基板の裏面を覆った、円形のグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、上面と下面を覆うグラファイト製シートが円形で全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の上面と下面に接合した後に、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明にあたっては、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した二つの円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板の上面、下面に被せ、円筒の側壁で面同士を重ね、接合したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明にあたっては、グラファイト製シートで覆われた回路基板のＬＥＤ素子が配置された面の裏面側、あるいは前記回路基板の側面側に放熱部材が接合されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつ放熱部材を含めた前記基板の側面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、前記基板と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、一つの長辺を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、凸面がある長辺側をＬＥＤ配置面側に位置するように、前記基板の側面と前記放熱部材の側面に帯状に巻きつけた後に、前記基板のＬＥＤが配置された面側を覆ったグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤが配置された基板を覆うグラファイト製シートが円形で、全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記基板の上面に接合した後に、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が実装された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板に被せ、前記基板のＬＥＤが配置された面と、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆ったことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０に記載の発明にあたっては、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートの片面側の表面に、耐熱性が２５０℃以上のフィルムを積層し、前記フィルムの表面に回路パターンを形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジストにより絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子を実装する工程で作成することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１に記載の発明にあたっては、前記ＬＥＤ実装基板の重心から端部までの最大距離をＬmm、グラファイト製シートの厚みをｔmmとしたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とするものである。
ｔ ≦ （グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x Ｌ
【００１８】
請求項１２に記載の発明にあたっては、前記ＬＥＤ実装基板においてＬＥＤ素子が実装された面の裏面側、あるいは側面側に接合した放熱部材が配置されたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤが配置された面の裏面側から回路基板の途中まで、あるいは前記ＬＥＤが配置された面側に接合されたグラファイト製シートと回路基板との界面まで彫られた穴があることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１４に記載の発明にあたっては、回路基板の一端側の面にLED素子が配置されグローブで覆われ、前記回路基板の他端に、冷却ファンを内蔵した筐体が接続され、前記筐体には複数のフィンが配設され、回路基板に近い側のフィンとフィンの間に外部と連通する開口が設けられ、他端に口金が接続され、口金と冷却ファンの間の筐体側壁に外部と連通する開口が設けられ、ファンの回転で外気が筐体内部に流入され、ＬＥＤが配置された面の裏面側に吹き付けられ、前記放熱部材のフィンとフィンの間の開口から排気されるように通風路が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、グラファイト製シートの持つ面内方向の高い伝熱特性を効率的に利用し、水銀灯のような高輝度照明装置の代替を行う長寿命な高輝度ＬＥＤ照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高輝度ＬＥＤランプの上面側斜視図
【図２】高輝度ＬＥＤランプの低面側斜視図
【図３】高輝度ＬＥＤランプの断面図
【図４】（実施の形態１）の基板の断面図
【図５】（実施の形態１）のグラファイト製シートの平面図
【図６】（実施の形態２）のグラファイト製シートの平面図
【図７】（実施の形態３）のグラファイト製シートの斜視図
【図８】（実施の形態４）の基板の断面図とグラファイト製シートの平面図
【図９】（実施の形態５）の基板の断面図
【図１０】（実施の形態６）の基板の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず本発明で使用される高輝度ＬＥＤランプの一例を、図面を用いて説明する。図１、図２は、高輝度ＬＥＤランプの斜視図で、図３はＸ−Ｘ断面図である。ＬＥＤ素子が配置された基板１の発光面側にレンズ２と透光性カバー３が設置され、他端側にフィンが配置された放熱部材４が接合され、更に筐体５が設置されている。筐体５にはフィン６が設けられており、フィンとフィンの間には外部と連通する開口が一部設けられた排気口７となっている。筐体５の内部に冷却ファン８が設置され、他端側に口金９が設置されている。冷却ファンと口金の間の筐体５の側壁に、外部と連通する開口が設けられ、吸気口１０となっている。
以下にグラファイト製シートを使用した放熱性の改良を説明する。なおグラファイト製シートは不活性ガス中、２０００℃以上で焼成し、グラファイト化したもので、面内方向の熱伝導率が５００から１５００Ｗ／ｍＫ、厚み方向の熱伝導率が５から１０Ｗ／ｍＫのものを使用した。
【００２４】
（実施の形態１）
図４は、グラファイト製シートで覆われた円板形状の基板１の断面図であり、この基板１は、一方の面にＬＥＤ素子２１が配置され、グラファイト製シート２２、２３、２４で覆われている。図５に前記グラファイト製シートの平面図を示した。２２はＬＥＤが配置された面の基板に接合されるグラファイト製シートで、ＬＥＤからの照射光を遮らず、なおかつＬＥＤ素子の電極に接しないように、ＬＥＤが配置される位置が切り抜かれ貫通孔２５が設けられている。２３はＬＥＤ素子が配置された基板の裏側に接合されるグラファイト製シートである。２４は、基板の側面に接合される帯状のグラファイト製シートであり、図５に示したように、二つの長辺の縁を部分的に複数箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面２６が形成されている。
最初に基板１にグラファイト製シート２２、２３を接合し、その後にグラファイト製シート２４を帯状に巻きつける、更に凸面２６を折り曲げ、前記グラファイト製シート２２、２３の表面に、面と面が重なるように接合する。このようにして図４に示したグラファイト製シートで覆われたＬＥＤが配置された基板１が形成される。
【００２５】
図４の矢印Ｂは、ＬＥＤ素子２１からの伝熱の様子を示したもので、本実施の形態によって、ＬＥＤ素子２１で発生した熱は、グラファイト製シートの面内を、途切れることなく連続して通り、裏面に高速で伝わり、冷却ファンで発生した空気流Ａによって、効果的に放熱される。
本発明で使用した高輝度ＬＥＤランプでは、フィンが設けられた放熱部材が、グラファイト製シートと接合し、更に効率的に冷却される。
なお簡便上、ＬＥＤ素子は１個しか描かれていないが、本来複数個あるものである。
また最初に基板１にグラファイト製シート２４を接合し、凸面２６を折り曲げてから、グラファイト製シート２２、２３を、２６の表面に重ねて、基板の両側の面に接合しても構わない。
【００２６】
（実施の形態２）
図６は、基板を覆うグラファイト製シートの別の形態であり、ＬＥＤ素子が実装された回路基板の上面と下面を覆うグラファイト製シート２７と２９の全周を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面２８、３０を形成したものである。
前記基板の側面を覆う短冊形状のグラファイト製シート３１を、前記基板の側面に帯状に巻きつけて接合してから、上面と下面に前記グラファイト製シート２７、２９を接合し、凸面２８、３０を折り曲げ、グラファイト製シート３１の表面に重ねて接合したものである。実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子で発生した熱は、高速でＬＥＤ照射面の裏面に伝熱され、効果的に冷却ファンで放熱される。
【００２７】
（実施の形態３）
図７は、基板を覆うグラファイト製シートの別の形態であり、高分子シートを真空成形によって、底面のある円筒形状に成形し、それを２５００℃で焼成しグラファイト化した円筒形グラファイト製シートを使用したものである。ＬＥＤ素子が配置される位置を切り抜いた円筒形グラファイト製シート３２を、ＬＥＤを配置した面側から被せ、円筒形グラファイト製シート３３を、その裏面側から被せ、側面部分を面同士で接合する。これによって、実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子で発生した熱は、高速でＬＥＤ照射面の裏面に伝熱され、効果的に冷却ファンで放熱される。
またグラファイト製シートから、真空成形によって、底面のある円筒形状に成形したものを使用しても構わない。
【００２８】
（実施の形態４）
図８は、基板１にアルミ製の放熱部材３４を接合してから、グラファイト製シートで覆ったものである。
実施の形態１で使用したものと同様なグラファイト製シート２２と、ＬＥＤ配置面の裏面方向に位置する辺縁には凸面がない側面を覆うグラファイト製シート３５を使用し、基板と放熱部材に接合したものである。なお実施の形態１で使用したグラファイト製シート２４を使用し、例えば放熱部材のフィンとフィンとの間の平面部分に凸面２６を折り曲げ、重ねて接合しても構わない。
また実施の形態２で使用したグラファイト製シート２７、３１や、実施の形態３で使用したグラファイト製シート３２を使って、基板と放熱部材を接合してもよい。
これによって、放熱部材に伝熱される経路が増え、ＬＥＤが配置された裏面から、効果的に放熱される。
【００２９】
（実施の形態５）
図９は、半径５０ｍｍで厚み０．０８ｍｍのグラファイト製シート１０１の表面に、厚み２５μmのポリイミドフィルム１０２を接合し、前記フィルムの表面に銅で回路パターン１０３を形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジスト１０４により絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子１０５を実装する工程で作成した円形の基板１である。
ここで用いたグラファイト製シートの厚みを、（グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x 半径 以下としたことによって、基板の裏面側に達する単位時間あたりの熱量が、基板の側面端部に達する単位時間あたりの熱量よりも大きくなり、側面側での蓄熱が抑えられ、裏面側で有効に放熱できる。
【００３０】
（実施の形態６）
図１０は、（実施の形態１）の基板において、ＬＥＤが配置された裏面側を複数箇所彫り、孔３７を形成し、ＬＥＤ配置側のグラファイト製シートと、空冷ファンからの気流との距離を小さくしたものである。これによって厚み方向での伝熱が進み、側面側端部での蓄熱が抑えられ、裏面側で有効に放熱できる。特にＬＥＤ素子が配置された真下側を彫るのが有効である。
【符号の説明】
【００３１】
１はＬＥＤが配置された基板
２はレンズ
３は透光性カバー
４は放熱部材
５は筐体
６はフィン
７は排気口
８は冷却ファン
９は口金
１０は吸気口
２１はＬＥＤ素子
２２、２３、２４は（実施の形態１）で使用されるグラファイト製シート
２５は貫通孔
２６は２４の凸面
２７、２９、３１は（実施の形態２）で使用されるグラファイト製シート
２８は２７の凸面
３０は２９の凸面
３２、３３は（実施の形態３）で使用されるグラファイト製シート
３４は放熱部材
３５、３６は（実施の形態４）で使用されるグラファイト製シート
３７は基板１に設けられた孔
１０１はグラファイト製シート
１０２は耐熱性フィルム
１０３は導電性回路パターン
１０４はソルダーレジスト
１０５はＬＥＤ素子
Ａは空気の流れ
Ｂは熱の流れ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に複数のＬＥＤ素子を配置したＬＥＤ照明装置における、ＬＥＤ素子が発生する熱の放熱手段に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤを光源に使用したＬＥＤ照明装置が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、高輝度を有する照明装置である水銀灯やハロゲンランプからの置き換えで、高輝度タイプのＬＥＤを多数個、密に並べた高輝度ＬＥＤ照明装置が出現してきた。ＬＥＤ照明装置はスイッチを入れてからの点灯速度が速く、また寿命も長く交換頻度も少ないので、高天井に設置される従来の水銀灯などの高輝度ランプから高輝度ＬＥＤランプへの置き換えが加速していくものと思われる。
【０００３】
ところが、高輝度を得るために、ＬＥＤを多数個、密接して並べると、ＬＥＤ素子から発せられる熱による温度上昇が大きくなり、所定の輝度が得られなくなるだけでなく、使用可能時間も短くなってしまう。またＬＥＤ素子においては、発光させる電流値を大きくして輝度を上げると、温度上昇が大きくなる。
そのため、高輝度ＬＥＤ照明装置においては、いかにしてＬＥＤ素子から発生した熱を放熱させ、ＬＥＤ素子の保障温度範囲に収めるかということが重要な課題となっており、放熱部材の材質や構造、更には冷却ファンを用いたＬＥＤ照明装置が提案されている。（特許文献１）
一方、回路基板上の電子部品において、面内方向でアルミや銅などの金属よりも熱伝導率の大きなグラファイトシートを使用し、電子部品と筐体や放熱部材を熱的に接続して、効率的に放熱を行う方法が発明されている。（特許文献２、特許文献３）
またグラファイト製シートを組み入れた回路基板や、ＬＥＤ素子の放熱を行うためのＬＥＤ用基板の発明もなされている。（特許文献４、特許文献５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４０２２１
【特許文献２】特許第３６８０３６２
【特許文献３】特許第４０７５４８１
【特許文献４】特許第４３６５０６１
【特許文献５】特開２００７−１２３３４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明では、放熱特性に優れ、高輝度で高耐久性のＬＥＤ照明装置の提供を目的としている。
特許文献１ではＬＥＤ実装基板の裏面に放熱体、フィンが接合され、ファンによって空冷しているが、更にＬＥＤ素子の実装密度及びＬＥＤの発光電流も大きくして、水銀灯代替の高輝度ＬＥＤ照明を実現しようとすると、発熱量が増大し、空冷ファンを用いても、放熱は十分でなくなる。
特許文献２、特許文献３では回路基板上のパワートランジスタとヒートシンクをグラファイト製シートで面同士を接合した発明で、グラファイト製シートの面内での高熱伝導性を有効に利用したものであるが、ＬＥＤ素子においては発光面があるため、素子自体にグラファイトシートは貼ることは困難である。
特許文献４、特許文献５では電子素子を実装する回路基板や、ＬＥＤ実装用の回路基板にグラファイト製シートを組み込み、グラファイト製シートの両面を、電気絶縁性あるいは電気導電性であり等方性の熱伝導シートで挟み、回路基板内での熱拡散を高めようとした発明であるが、グラファイト製シートの面内方向の高熱伝導性を減じており、その特性を有効に利用した発明とはなっていない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明は、前記課題を解決するため鋭意検討した結果なされたもので、面内に５００から１５００Ｗ／ｍＫ、厚み方向に５から１０Ｗ／ｍＫ程度の大きな異方性の熱伝導率を有するグラファイト製シートを利用して、ＬＥＤ素子で生じた熱を高速で、ＬＥＤ発光面の裏側に伝熱させ、空冷ファンなどを利用して放熱させることによって、高輝度なＬＥＤ照明装置を提供する。
【０００７】
請求項１に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板において、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつその側面側、その裏面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、対向する二つの長辺の縁を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の側面に帯状に巻きつけた後に、ＬＥＤが配置された側の面を覆った円形のグラファイト製シートと前記回路基板の裏面を覆った、円形のグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、上面と下面を覆うグラファイト製シートが円形で全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の上面と下面に接合した後に、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明にあたっては、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した二つの円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板の上面、下面に被せ、円筒の側壁で面同士を重ね、接合したことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項５に記載の発明にあたっては、グラファイト製シートで覆われた回路基板のＬＥＤ素子が配置された面の裏面側、あるいは前記回路基板の側面側に放熱部材が接合されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項６に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつ放熱部材を含めた前記基板の側面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項７に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、前記基板と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、一つの長辺を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、凸面がある長辺側をＬＥＤ配置面側に位置するように、前記基板の側面と前記放熱部材の側面に帯状に巻きつけた後に、前記基板のＬＥＤが配置された面側を覆ったグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項８に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤが配置された基板を覆うグラファイト製シートが円形で、全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記基板の上面に接合した後に、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項９に記載の発明にあたっては、ＬＥＤ素子が実装された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板に被せ、前記基板のＬＥＤが配置された面と、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆ったことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項１０に記載の発明にあたっては、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートの片面側の表面に、耐熱性が２５０℃以上のフィルムを積層し、前記フィルムの表面に回路パターンを形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジストにより絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子を実装する工程で作成することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１１に記載の発明にあたっては、前記ＬＥＤ実装基板の重心から端部までの最大距離をＬmm、グラファイト製シートの厚みをｔmmとしたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とするものである。
ｔ ≦ （グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x Ｌ
【００１８】
請求項１２に記載の発明にあたっては、前記ＬＥＤ実装基板においてＬＥＤ素子が実装された面の裏面側、あるいは側面側に接合した放熱部材が配置されたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１３に記載の発明にあたっては、ＬＥＤが配置された面の裏面側から回路基板の途中まで、あるいは前記ＬＥＤが配置された面側に接合されたグラファイト製シートと回路基板との界面まで彫られた穴があることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項１４に記載の発明にあたっては、回路基板の一端側の面にLED素子が配置されグローブで覆われ、前記回路基板の他端に、冷却ファンを内蔵した筐体が接続され、前記筐体には複数のフィンが配設され、回路基板に近い側のフィンとフィンの間に外部と連通する開口が設けられ、他端に口金が接続され、口金と冷却ファンの間の筐体側壁に外部と連通する開口が設けられ、ファンの回転で外気が筐体内部に流入され、ＬＥＤが配置された面の裏面側に吹き付けられ、前記放熱部材のフィンとフィンの間の開口から排気されるように通風路が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、グラファイト製シートの持つ面内方向の高い伝熱特性を効率的に利用し、水銀灯のような高輝度照明装置の代替を行う長寿命な高輝度ＬＥＤ照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】高輝度ＬＥＤランプの上面側斜視図
【図２】高輝度ＬＥＤランプの低面側斜視図
【図３】高輝度ＬＥＤランプの断面図
【図４】（実施の形態１）の基板の断面図
【図５】（実施の形態１）のグラファイト製シートの平面図
【図６】（実施の形態２）のグラファイト製シートの平面図
【図７】（実施の形態３）のグラファイト製シートの斜視図
【図８】（実施の形態４）の基板の断面図とグラファイト製シートの平面図
【図９】（実施の形態５）の基板の断面図
【図１０】（実施の形態６）の基板の断面図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
まず本発明で使用される高輝度ＬＥＤランプの一例を、図面を用いて説明する。図１、図２は、高輝度ＬＥＤランプの斜視図で、図３はＸ−Ｘ断面図である。ＬＥＤ素子が配置された基板１の発光面側にレンズ２と透光性カバー３が設置され、他端側にフィンが配置された放熱部材４が接合され、更に筐体５が設置されている。筐体５にはフィン６が設けられており、フィンとフィンの間には外部と連通する開口が一部設けられた排気口７となっている。筐体５の内部に冷却ファン８が設置され、他端側に口金９が設置されている。冷却ファンと口金の間の筐体５の側壁に、外部と連通する開口が設けられ、吸気口１０となっている。
以下にグラファイト製シートを使用した放熱性の改良を説明する。なおグラファイト製シートは不活性ガス中、２０００℃以上で焼成し、グラファイト化したもので、面内方向の熱伝導率が５００から１５００Ｗ／ｍＫ、厚み方向の熱伝導率が５から１０Ｗ／ｍＫのものを使用した。
【００２４】
（実施の形態１）
図４は、グラファイト製シートで覆われた円板形状の基板１の断面図であり、この基板１は、一方の面にＬＥＤ素子２１が配置され、グラファイト製シート２２、２３、２４で覆われている。図５に前記グラファイト製シートの平面図を示した。２２はＬＥＤが配置された面の基板に接合されるグラファイト製シートで、ＬＥＤからの照射光を遮らず、なおかつＬＥＤ素子の電極に接しないように、ＬＥＤが配置される位置が切り抜かれ貫通孔２５が設けられている。２３はＬＥＤ素子が配置された基板の裏側に接合されるグラファイト製シートである。２４は、基板の側面に接合される帯状のグラファイト製シートであり、図５に示したように、二つの長辺の縁を部分的に複数箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面２６が形成されている。
最初に基板１にグラファイト製シート２２、２３を接合し、その後にグラファイト製シート２４を帯状に巻きつける、更に凸面２６を折り曲げ、前記グラファイト製シート２２、２３の表面に、面と面が重なるように接合する。このようにして図４に示したグラファイト製シートで覆われたＬＥＤが配置された基板１が形成される。
【００２５】
図４の矢印Ｂは、ＬＥＤ素子２１からの伝熱の様子を示したもので、本実施の形態によって、ＬＥＤ素子２１で発生した熱は、グラファイト製シートの面内を、途切れることなく連続して通り、裏面に高速で伝わり、冷却ファンで発生した空気流Ａによって、効果的に放熱される。
本発明で使用した高輝度ＬＥＤランプでは、フィンが設けられた放熱部材が、グラファイト製シートと接合し、更に効率的に冷却される。
なお簡便上、ＬＥＤ素子は１個しか描かれていないが、本来複数個あるものである。
また最初に基板１にグラファイト製シート２４を接合し、凸面２６を折り曲げてから、グラファイト製シート２２、２３を、２６の表面に重ねて、基板の両側の面に接合しても構わない。
【００２６】
（実施の形態２）
図６は、基板を覆うグラファイト製シートの別の形態であり、ＬＥＤ素子が実装された回路基板の上面と下面を覆うグラファイト製シート２７と２９の全周を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面２８、３０を形成したものである。
前記基板の側面を覆う短冊形状のグラファイト製シート３１を、前記基板の側面に帯状に巻きつけて接合してから、上面と下面に前記グラファイト製シート２７、２９を接合し、凸面２８、３０を折り曲げ、グラファイト製シート３１の表面に重ねて接合したものである。実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子で発生した熱は、高速でＬＥＤ照射面の裏面に伝熱され、効果的に冷却ファンで放熱される。
【００２７】
（実施の形態３）
図７は、基板を覆うグラファイト製シートの別の形態であり、高分子シートを真空成形によって、底面のある円筒形状に成形し、それを２５００℃で焼成しグラファイト化した円筒形グラファイト製シートを使用したものである。ＬＥＤ素子が配置される位置を切り抜いた円筒形グラファイト製シート３２を、ＬＥＤを配置した面側から被せ、円筒形グラファイト製シート３３を、その裏面側から被せ、側面部分を面同士で接合する。これによって、実施の形態１と同様に、ＬＥＤ素子で発生した熱は、高速でＬＥＤ照射面の裏面に伝熱され、効果的に冷却ファンで放熱される。
またグラファイト製シートから、真空成形によって、底面のある円筒形状に成形したものを使用しても構わない。
【００２８】
（実施の形態４）
図８は、基板１にアルミ製の放熱部材３４を接合してから、グラファイト製シートで覆ったものである。
実施の形態１で使用したものと同様なグラファイト製シート２２と、ＬＥＤ配置面の裏面方向に位置する辺縁には凸面がない側面を覆うグラファイト製シート３５を使用し、基板と放熱部材に接合したものである。なお実施の形態１で使用したグラファイト製シート２４を使用し、例えば放熱部材のフィンとフィンとの間の平面部分に凸面２６を折り曲げ、重ねて接合しても構わない。
また実施の形態２で使用したグラファイト製シート２７、３１や、実施の形態３で使用したグラファイト製シート３２を使って、基板と放熱部材を接合してもよい。
これによって、放熱部材に伝熱される経路が増え、ＬＥＤが配置された裏面から、効果的に放熱される。
【００２９】
（実施の形態５）
図９は、半径５０ｍｍで厚み０．０８ｍｍのグラファイト製シート１０１の表面に、厚み２５μmのポリイミドフィルム１０２を接合し、前記フィルムの表面に銅で回路パターン１０３を形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジスト１０４により絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子１０５を実装する工程で作成した円形の基板１である。
ここで用いたグラファイト製シートの厚みを、（グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x 半径 以下としたことによって、基板の裏面側に達する単位時間あたりの熱量が、基板の側面端部に達する単位時間あたりの熱量よりも大きくなり、側面側での蓄熱が抑えられ、裏面側で有効に放熱できる。
【００３０】
（実施の形態６）
図１０は、（実施の形態１）の基板において、ＬＥＤが配置された裏面側を複数箇所彫り、孔３７を形成し、ＬＥＤ配置側のグラファイト製シートと、空冷ファンからの気流との距離を小さくしたものである。これによって厚み方向での伝熱が進み、側面側端部での蓄熱が抑えられ、裏面側で有効に放熱できる。特にＬＥＤ素子が配置された真下側を彫るのが有効である。
【符号の説明】
【００３１】
１はＬＥＤが配置された基板
２はレンズ
３は透光性カバー
４は放熱部材
５は筐体
６はフィン
７は排気口
８は冷却ファン
９は口金
１０は吸気口
２１はＬＥＤ素子
２２、２３、２４は（実施の形態１）で使用されるグラファイト製シート
２５は貫通孔
２６は２４の凸面
２７、２９、３１は（実施の形態２）で使用されるグラファイト製シート
２８は２７の凸面
３０は２９の凸面
３２、３３は（実施の形態３）で使用されるグラファイト製シート
３４は放熱部材
３５、３６は（実施の形態４）で使用されるグラファイト製シート
３７は基板１に設けられた孔
１０１はグラファイト製シート
１０２は耐熱性フィルム
１０３は導電性回路パターン
１０４はソルダーレジスト
１０５はＬＥＤ素子
Ａは空気の流れ
Ｂは熱の流れ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板において、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイトシートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつその側面側、その裏面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴としたＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、対向する二つの長辺の縁を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の側面に帯状に巻きつけた後に、ＬＥＤが配置された側の面を覆った円形のグラファイト製シートと前記回路基板の裏面を覆った、円形のグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、上面と下面を覆うグラファイト製シートが円形で全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の上面と下面に接合した後に、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した二つの円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板の上面、下面に被せ、円筒の側壁で面同士を重ね、接合したことを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
グラファイト製シートで覆われた回路基板のＬＥＤ素子が配置された面の裏面側、あるいは前記回路基板の側面側に放熱部材が接合されたことを特徴とした請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３あるいは請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつ放熱部材を含めた前記基板の側面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴としたＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、前記基板と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、一つの長辺を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、凸面がある長辺側をＬＥＤ配置面側に位置するように、前記基板の側面と前記放熱部材の側面に帯状に巻きつけた後に、前記基板のＬＥＤが配置された面側を覆ったグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤが配置された基板を覆うグラファイト製シートが円形で、全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記基板の上面に接合した後に、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
ＬＥＤ素子が実装された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板に被せ、前記基板のＬＥＤが配置された面と、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆ったことを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートの片面側の表面に、耐熱性が２５０℃以上のフィルムを積層し、前記フィルムの表面に回路パターンを形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジストにより絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子を実装する工程で作成することを特徴としたＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ実装基板の重心から端部までの最大距離をＬmm、グラファイト製シートの厚みをｔmmとしたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とした請求項１０に記載のＬＥＤ実装基板、およびＬＥＤ照明装置。
ｔ ≦ （グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x Ｌ
【請求項１２】
前記ＬＥＤ実装基板においてＬＥＤ素子が実装された面の裏面側、あるいは側面側に接合した放熱部材が配置されたことを特徴とした請求項１０あるいは請求項１１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
ＬＥＤが配置された面の裏面側から回路基板の途中まで、あるいは前記ＬＥＤが配置された面側に接合されたグラファイト製シートと回路基板との界面まで彫られた穴があることを特徴とした請求項１から請求項９のいずれか、あるいは請求項１２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
回路基板の一端側の面にLED素子が配置されグローブで覆われ、前記回路基板の他端に、冷却ファンを内蔵した筐体が接続され、前記筐体には複数のフィンが配設され、回路基板に近い側のフィンとフィンの間に外部と連通する開口が設けられ、他端に口金が接続され、口金と冷却ファンの間の筐体側壁に外部と連通する開口が設けられ、ファンの回転で外気が筐体内部に流入され、ＬＥＤが配置された面の裏面側に吹き付けられ、前記放熱部材のフィンとフィンの間の開口から排気されるように通風路が形成されていることを特徴とした筐体からなる請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板において、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイトシートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつその側面側、その裏面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴としたＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項２】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、対向する二つの長辺の縁を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の側面に帯状に巻きつけた後に、ＬＥＤが配置された側の面を覆った円形のグラファイト製シートと前記回路基板の裏面を覆った、円形のグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項３】
ＬＥＤ素子が配置された回路基板は円板形状で、上面と下面を覆うグラファイト製シートが円形で全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記回路基板の上面と下面に接合した後に、前記回路基板の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項４】
グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した二つの円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板の上面、下面に被せ、円筒の側壁で面同士を重ね、接合したことを特徴とした請求項１に記載のＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項５】
グラファイト製シートで覆われた回路基板のＬＥＤ素子が配置された面の裏面側、あるいは前記回路基板の側面側に放熱部材が接合されたことを特徴とした請求項１あるいは請求項２あるいは請求項３あるいは請求項４に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項６】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤ素子の発光面を覆わず、かつＬＥＤ素子の電極、回路基板上の電極にも接触しないように貫通孔が設けられ、厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートによって、ＬＥＤ素子が配置された面側が覆われ、かつ放熱部材を含めた前記基板の側面側が、前記ＬＥＤ素子の配置面側のグラファイト製シートと面内方向で熱伝導するように一体化されたグラファイト製シートで覆われていることを特徴としたＬＥＤ照明装置。
【請求項７】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、前記基板と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートは略長方形であり、一つの長辺を全長に渡り複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、凸面がある長辺側をＬＥＤ配置面側に位置するように、前記基板の側面と前記放熱部材の側面に帯状に巻きつけた後に、前記基板のＬＥＤが配置された面側を覆ったグラファイト製シートの表面あるいは裏面に、前記凸面を折り重ねて接合することを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項８】
ＬＥＤ素子が配置された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、ＬＥＤが配置された基板を覆うグラファイト製シートが円形で、全周の縁を複数の箇所で切り欠き、切り欠いた部分と切り欠いた部分の間に突起となる凸面を形成し、前記基板の上面に接合した後に、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆うグラファイト製シートの表面あるいは裏面に前記凸面を折り重ねて接合されることを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項９】
ＬＥＤ素子が実装された円形回路基板の発光面の裏側に放熱部材が接合され、グラファイト製シートを底面のある円筒形状に成形し、あるいは高分子シートを底面のある円筒形状に成形してから焼成しグラファイト化した円筒形状のグラファイト製シートをＬＥＤ実装基板に被せ、前記基板のＬＥＤが配置された面と、前記基板の側面と放熱部材の側面を覆ったことを特徴とした請求項６に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１０】
厚み方向よりも面内方向に大きな熱伝導率を有するグラファイト製シートの片面側の表面に、耐熱性が２５０℃以上のフィルムを積層し、前記フィルムの表面に回路パターンを形成し、回路パターンのＬＥＤ素子のカソード電極、アノード電極と接続される箇所以外にソルダーレジストにより絶縁層を形成し、前記回路の電極上にＬＥＤ素子を実装する工程で作成することを特徴としたＬＥＤ実装基板、およびそれを用いたＬＥＤ照明装置。
【請求項１１】
前記ＬＥＤ実装基板の重心から端部までの最大距離をＬmm、グラファイト製シートの厚みをｔmmとしたとき、以下の関係式を満たすことを特徴とした請求項１０に記載のＬＥＤ実装基板、およびＬＥＤ照明装置。
ｔ ≦ （グラファイト製シート厚み方向熱伝導率／グラファイト製シート面内方向熱伝導率） x Ｌ
【請求項１２】
前記ＬＥＤ実装基板においてＬＥＤ素子が実装された面の裏面側、あるいは側面側に接合した放熱部材が配置されたことを特徴とした請求項１０あるいは請求項１１に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１３】
ＬＥＤが配置された面の裏面側から回路基板の途中まで、あるいは前記ＬＥＤが配置された面側に接合されたグラファイト製シートと回路基板との界面まで彫られた穴があることを特徴とした請求項１から請求項９のいずれか、あるいは請求項１２に記載のＬＥＤ照明装置。
【請求項１４】
回路基板の一端側の面にLED素子が配置されグローブで覆われ、前記回路基板の他端に、冷却ファンを内蔵した筐体が接続され、前記筐体には複数のフィンが配設され、回路基板に近い側のフィンとフィンの間に外部と連通する開口が設けられ、他端に口金が接続され、口金と冷却ファンの間の筐体側壁に外部と連通する開口が設けられ、ファンの回転で外気が筐体内部に流入され、ＬＥＤが配置された面の裏面側に吹き付けられ、前記放熱部材のフィンとフィンの間の開口から排気されるように通風路が形成されていることを特徴とした筐体からなる請求項１から請求項１３までのいずれかに記載のＬＥＤ照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２４３５２５（Ｐ２０１２−２４３５２５Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１１７３７（Ｐ２０１１−１１１７３７）
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（３９１００１４５７）アイリスオーヤマ株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１８日（２０１１．５．１８）
【出願人】（３９１００１４５７）アイリスオーヤマ株式会社 (146)
【Ｆターム（参考）】
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