JP2012033290A

JP2012033290A - Ｌｅｄユニット

Info

Publication number: JP2012033290A
Application number: JP2010169571A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ito; 淳伊藤; Kazuto Watanabe; 一人渡辺
Original assignee: Kantatsu Co Ltd
Current assignee: Kantatsu Co Ltd
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】簡素な構造でありながら各ＬＥＤの発熱を充分に放熱でき、しかも、室内の壁面にそのまま固定することが可能なＬＥＤユニットを提供する。
【解決手段】ＬＥＤユニットは、ユニット基板１の端部に固定部として形成された一対の舌片が室内の壁面に固定される一対の受金具に差し込まれることで、壁面に固定可能であり、例えば、３個のＬＥＤパッケージ２が実装されたユニット基板１の一方の面を下に向けた状態で固定すれば、各ＬＥＤパッケージ２の点灯によりその点灯光が透光カバーを通して壁面付近の下方を照明する。その際、各ＬＥＤパッケージ２の点灯による発熱は、ユニット基板１の上方に露出する複数の放熱フィン１Ｃにより充分に放熱される。その結果、各ＬＥＤパッケージ２の高温化が抑制されて各ＬＥＤパッケージ２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）がユニット基板に実装されたＬＥＤユニットに関し、詳しくは、室内の壁面照明用に好適なＬＥＤユニットに関するものである。

近年、照明機器の分野では、省エネルギー対策として、ＬＥＤを発光源とする各種の照明機器が開発されており、例えば、特許文献１には、ＬＥＤを光源とした壁面照明装置が開示されている。

この壁面照明装置は、テレビスタジオやステージの背景壁を照明する壁面照明装置であって、複数のＬＥＤが取り付けられた長板状のモジュールをボックス内に複数個並べて組み込んだものである。

特開２００７−０８０６６６号公報

ところで、特許文献１に記載の壁面照明装置に組み込まれているモジュール（ＬＥＤユニット）は、室内の壁面に固定できるようには構成されていない。また、このモジュール（ＬＥＤユニット）は、ボックス内に組み込まれているため、各ＬＥＤの発熱を充分に放熱することが難しく、各ＬＥＤの寿命の低下も懸念される。

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、簡素な構造でありながら各ＬＥＤの発熱を充分に放熱でき、しかも、室内の壁面にそのまま固定することが可能なＬＥＤユニット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ＬＥＤユニットは、複数のＬＥＤがユニット基板の一方の面に実装されたＬＥＤユニットであって、ユニット基板は、高熱伝導樹脂またはセラミックスにより、壁面または壁面の隅部に固定可能な扇状の平面形状に形成されており、その端部には壁面に固定するための固定部が一体に形成され、その一方の面には各ＬＥＤに給電するための回路パターンが導電メッキ層により形成され、その他方の面には複数の放熱フィンが一体に形成されていることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤユニットは、ユニット基板の端部に形成された固定部により室内の壁面または壁面の隅部にそのまま固定可能であり、例えば、複数のＬＥＤが実装されたユニット基板の一方の面を下に向けた状態で固定すれば、各ＬＥＤの点灯によりその点灯光が壁面付近の下方を照明する。その際、各ＬＥＤの点灯による発熱は、ユニット基板の上方に露出する複数の放熱フィンにより充分に放熱される。その結果、各ＬＥＤは高温化が抑制されて寿命が延びる。

ここで、ユニット基板は高熱伝導樹脂またはセラミックスで構成されているため、複数の放熱フィンを射出成型により容易に形成でき、回路パターンも導電メッキ層により容易に形成することができるから、ＬＥＤユニットの構造がユニット基板を母体とした部品点数の少ない簡素な構造となる。

本発明のＬＥＤユニットにおいて、ユニット基板の一方の面には、回路パターンに接続するコネクタが付設されているのが好ましく、また、各ＬＥＤを覆う透光カバーが付設されているのが好ましい。

本発明に係るＬＥＤユニットは、ユニット基板の端部に形成された固定部により室内の壁面または壁面の隅部にそのまま固定可能であり、例えば、複数のＬＥＤが実装されたユニット基板の一方の面を下に向けた状態で固定すれば、各ＬＥＤの点灯によりその点灯光が壁面付近の下方を照明することができる。その際、各ＬＥＤの点灯による発熱をユニット基板の上方に露出する複数の放熱フィンにより充分に放熱することができ、各ＬＥＤの高温化を抑制してその高寿命化を達成することができる。

そして、ユニット基板が高熱伝導樹脂またはセラミックスで構成されているため、複数の放熱フィンを射出成型により容易に形成でき、回路パターンも導電メッキ層により容易に形成することができる。その結果、ＬＥＤユニットの構造をユニット基板を母体とした部品点数の少ない簡素な構造とすることができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤユニットの使用例を示す斜視図である。図１に示したＬＥＤユニットの構成を示す斜視図である。図２に示した各ＬＥＤパッケージの給電用の回路図である。図２に示したユニット基板の他方の面を示す斜視図である。図２に示したＬＥＤユニットの壁面固定状態を示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係るＬＥＤユニットの構成を示す図５に対応した斜視図である。図４に示した複数の放熱フィンの異なる変形例を示す平面図であって、（ａ）は第１の変形例を示し、（ｂ）は第２の変形例を示す。図４に示した複数の放熱フィンの異なる変形例を示す平面図であって、（ａ）は第３の変形例を示し、（ｂ）は第４の変形例を示す。

以下、添付の図面を参照して本発明に係るＬＥＤユニットの実施の形態を説明する。一実施形態のＬＥＤユニットは、室内の壁面照明用に好適なものであり、図１に示すように、室内の壁面Ｗ１にそのまま固定可能なユニット基板１を備えている。

ユニット基板１は、成形可能な高熱伝導樹脂またはセラミックスにより、図２に示すような扇状の平面形状、すなわち、直線状をなす一端部１Ａと他端部１Ｂとが同一直線上に位置するような扇状の平面形状に成形されている。このユニット基板１を構成する高熱伝導樹脂は、例えばポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）であって、耐熱性があり、かつ、熱伝導性が高く、その熱伝導率は２〜１０Ｗ／（ｍ・ｋ）に達する。なお、この高熱伝導樹脂は、ポリカーボネート（ＰＣ）や液晶ポリマー（ＬＣＰ）、あるいはポリフタリルアミド（ＰＰＡ）やポリアミド（ＰＡ）などであってもよい。

また、ユニット基板１を構成するセラミックスは、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）であって、耐熱性があり、かつ、熱伝導性が高く、その熱伝導率は３〜２７０Ｗ／（ｍ・ｋ）に達する。なお、このセラミックスは、ステアタイト（ＭｇＯ−ＳｉＯ₂）やフォルステライト（２ＭｇＯ−ＳｉＯ₂）、あるいは窒化アルミ（ＡｌＮ）や炭化ケイ素（ＳｉＣ）などであってもよい。

扇状のユニット基板１の一方の面（符号省略）には、その周方向に沿って３個のＬＥＤパッケージ２が実装されている。各ＬＥＤパッケージ２は、ポリカーボネート（ＰＣ）やセラミックスからなる薄型ボックス状のキャビティ基体２Ａに形成されたリフレクタ凹部（符号省略）の底部にＬＥＤチップ（図示省略）が配置され、このＬＥＤチップがリフレクタ凹部に充填された封入樹脂（符号省略）により封入された構造を有するものであり、ＬＥＤチップの発光により、例えば白色に点灯する。

そして、ユニット基板１の一方の面（符号省略）には、３個のＬＥＤパッケージ２に給電するための回路パターン３が導電メッキ層により形成されている。この導電メッキ層は、例えば、銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）のメッキ層を順次積層した３層構造とされている。なお、この導電メッキ層は、銀（Ａｇ），ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ），銀（Ａｇ）のメッキ層を順次積層した５層構造としてもよい。

回路パターン３は、３個のＬＥＤパッケージ２を相互に直列に接続するパターンで形成されており、その一端部および他端部は、ユニット基板１の一端部１Ａ付近において相互に平行に延びている。そして、回路パターン３の一端部および他端部には、コネクタ４が半田付けにより接続されている。

コネクタ４は、図３の回路図に示す定電流ユニット５およびスイッチ６を介して交流電源に接続される。定電流ユニット５には、交流を直流に変換するダイオードブリッジ回路などの整流回路や、整流された直流の電圧を所定電圧に制御する電圧制御回路、過電流を遮断するヒューズを有する保護回路などが組み込まれている。

一方、扇状のユニット基板１の他方の面（符号省略）には、各ＬＥＤパッケージ２の発熱を放熱するための複数の放熱フィン１Ｃが一体に形成されている。各放熱フィン１Ｃは、図４に示すように、ユニット基板１の外周縁部を除いた部分において、ユニット基板１の直線状の一端部１Ａおよび他端部１Ｂと平行に所定の相互間隔を空けて形成されている。

ここで、ユニット基板１の他方の面の外周縁部には、ユニット基板１の外周に沿う同心円孤状の装着溝１Ｄが形成されている。この装着溝１Ｄは、図１に示した透光カバー７を着脱自在に装着するためのものである。

透光カバー７は、各ＬＥＤパッケージ２を覆ってその点灯光を透過させるカバー部材であり、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。この透光カバー７は、球形を概略４等分したほどの形状に形成されており、扇状のユニット基板１の他方の面の外周縁部に形成された円孤状の装着溝１Ｄに着脱自在に嵌め込まれる円孤状の装着片（図示省略）を有する。

ここで、ユニット基板１の一端部１Ａおよび他端部１Ｂには、ユニット基板１の一方の面に向けて突出する舌片１Ｅ，１Ｅが一体に形成されている。この舌片１Ｅ，１Ｅは、ユニット基板１を壁面に固定するための固定部を構成するものであり、図１に示した壁面Ｗ１に固定される一対の受金具（図示省略）に差し込まれることで、ユニット基板１を壁面Ｗ１に固定可能となっている。

以上のように構成された一実施形態に係るＬＥＤユニットは、例えば図１に示すように、室内の壁面Ｗ１の照明用に使用される。ここで、一実施形態のＬＥＤユニットは、図５に示すように、３個のＬＥＤパッケージ２が実装されたユニット基板１の一方の面を下に向けた状態で壁面Ｗ１に固定される。すなわち、ユニット基板１の端部に形成された一対の舌片１Ｅ，１Ｅを室内の壁面Ｗ１に固定される一対の受金具（図示省略）に上方から差し込むことで、一実施形態のＬＥＤユニットは、各ＬＥＤパッケージ２が下方を照射する向きで壁面Ｗ１に固定される。そして、ユニット基板１の上方に向く他方の面に形成された円孤状の装着溝１Ｄ（図４参照）に透光カバー７の円孤状の装着片（図示省略）を上方から嵌め込むことで、ユニット基板１に透光カバー７が装着される。

このように室内の壁面Ｗ１に固定された状態において、スイッチ６のオンにより定電流ユニット５からコネクタ４および回路パターン３を介して各ＬＥＤパッケージ２に所定電圧の直流電流が供給されると、３個のＬＥＤパッケージ２が例えば白色に点灯し、その点灯光が透光カバー７を通して壁面Ｗ１付近の下方を照明する。その際、各ＬＥＤパッケージ２の点灯による発熱は、ユニット基板１の上方に露出する複数の放熱フィン１Ｃにより充分に放熱される。その結果、各ＬＥＤパッケージ２の高温化が抑制されて各ＬＥＤパッケージ２の寿命が延びる。

ここで、一実施形態のＬＥＤユニットにおいては、ユニット基板１が高熱伝導樹脂で構成されているため、複数の放熱フィン１Ｃを射出成型により容易に形成でき、回路パターン３も導電メッキ層により容易に形成することができるから、ＬＥＤユニットの構造がユニット基板を母体とした部品点数の少ない簡素な構造となる。

すなわち、一実施形態のＬＥＤユニットによれば、室内の壁面に簡単に固定することができ、各ＬＥＤパッケージ２の点灯により透光カバー７を通して壁面付近を照明することができる。そして、各ＬＥＤパッケージ２の点灯による発熱を複数の放熱フィン１Ｃにより充分に放熱することができ、各ＬＥＤパッケージ２の高温化を抑制してその高寿命化を達成することができる。

本発明のＬＥＤユニットは、前述した一実施形態に限定されるものではない。例えば、ユニット基板１は、図１に示した室内の壁面Ｗ１と壁面Ｗ２との隅部に固定可能な扇状の平面形状、すなわち、図６に示すような円環を４等分した扇状とすることができる。この場合、透光カバー７は、球形を略８等分した形状や４等分した形状とすることができる。

また、ユニット基板１に一体に形成される複数の放熱フィン１Ｃは、相互に平行なものに限らず、図７の（ａ）に示すように放射方向に直線状に延びるものや、図７の（ｂ）に示すように放射方向に湾曲して延びるものとしてもよい。あるいは、図８の（ａ）に示すような同心半円状のものや、図８の（ｂ）に示すような格子状のものとしてもよい。また、これらの形態の各放熱フィン１Ｃは、基端部から突出端部まで同じ肉厚の断面形状であってもよいが、基端部から突出端部に向かって肉厚が漸次減少する断面形状としてもよい。

図７の（ａ），（ｂ）あるいは図８の（ａ），（ｂ）に示したような放熱フィン１Ｃの構造によれば、ユニット基板１周りの空気の流れ方向に影響が生じ、その結果、放熱フィン１Ｃによる各ＬＥＤパッケージ２の放熱効果にも影響が生じるため、本発明のＬＥＤユニットは、その設置環境に応じて、最適な構造の放熱フィン１Ｃを選定することが肝要である。

ここで、放熱フィン１Ｃの表面は、放熱面積が増大するように、例えば細かい波形などの形状が連続する断面形状に形成されているのが好ましい。また、同様の理由から、放熱フィン１Ｃの表面は、ショットブラストなどにより疎面化されているのが好ましい。

１：ユニット基板
１Ａ：一端部
１Ｂ：他端部
１Ｃ：放熱フィン
１Ｄ：装着溝
１Ｅ：舌片
２：ＬＥＤパッケージ
２Ａ：キャビティ基体
３：回路パターン
４：コネクタ
５：定電流ユニット
６：スイッチ
７：透光カバー
Ｗ１：壁面
Ｗ２：壁面

Claims

複数のＬＥＤがユニット基板の一方の面に実装されたＬＥＤユニットであって、
前記ユニット基板は、高熱伝導樹脂またはセラミックスにより、壁面または壁面の隅部に固定可能な扇状の平面形状に形成されており、その端部には壁面に固定するための固定部が一体に形成され、その一方の面には各ＬＥＤに給電するための回路パターンが導電メッキ層により形成され、その他方の面には複数の放熱フィンが一体に形成されていることを特徴とするＬＥＤユニット。
前記ユニット基板の一方の面には、前記回路パターンに接続するコネクタが付設されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤユニット。
前記ユニット基板の一方の面には、前記各ＬＥＤを覆う透光カバーが付設されていることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤユニット。