JP2007087712A

JP2007087712A - ランプ

Info

Publication number: JP2007087712A
Application number: JP2005273759A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Osawa; 滋大澤; Kazuto Morikawa; 和人森川
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2005-09-21
Filing date: 2005-09-21
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】光源の温度上昇を効果的に抑制できるランプを提供する。
【解決手段】ランプ１は、点灯回路31が収容された金属製の外郭部材２、光源11、光源カバー21、及び外郭笠17を具備する。外郭部材２は、光源取付け部４及びこの光源取付け部４と一体の周部３を有する。発光素子14が実装された回路基板13を有した光源11を、光源取付け部４の表面に接触させて配置する。透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成された光源カバー21は、発光素子14に対向する配光制御部22、光源11に接する当接部23を有する。この光源カバー21とこれに覆われた光源11を通るねじ25で、光源11を光源取付け部４に押付けて光源カバー21を光源取付け部４に止める。外郭笠17を金属製とし、この外郭笠17を外郭部材２に伝熱可能に接続して、この外郭笠17からも放熱させるようにしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、点状光源例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を備えるランプに関する。

従来、ランプセードに複数の放熱孔を設けるとともに、前記ランプセードの内面に接して放熱カバーを設け、ＬＥＤが取付けられた電流変換基板を放熱カバーに接して放熱カバー内に配設し、更に、ＬＥＤを覆う集光カバーを放熱カバーの内側に配置するとともに、放熱カバーの開口部にリング形のカバー板を結合させたＬＥＤ式集光照明灯が知られている（例えば特許文献１参照。）。

このＬＥＤ式集光照明灯では、放熱カバーが電流変換基板に接触しているので、点灯時にＬＥＤが発する熱を放熱カバーに熱伝導させてランプセードの放熱孔から排出させて、内部温度を下げることができるとともに、集光カバーを有しているので、集光照明をすることができる。
実用新案登録第３０９９０３３号公報(段落0004−0007、図１−図３)

特許文献１の技術では、放熱カバーがランプセードで覆われているので、ランプセードが放熱孔を有しているといえども放熱カバーから外部への放熱をランプセードが抑制し、かつ、ランプセードが放熱カバーとは別部品であるため、放熱カバーからランプセードへの熱伝導が良くない。そのため、ＬＥＤの温度上昇を抑制する上では改善の余地がある。更に、ＬＥＤの温度上昇を抑制する上では、ＬＥＤから放熱カバーへの熱伝導が良好であることが必要であるが、この点を実現する技術は特許文献１に記載がない。

本発明の目的は、光源の温度上昇を効果的に抑制できるランプを提供することにある。

請求項１の発明は、光源取付け部及びこの光源取付け部と一体の周部を有し、点灯回路が収容された金属製の外郭部材と；発光素子が実装された回路基板を有して前記光源取付け部に配置された光源と；透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成され、前記発光素子に対向する配光制御部及び前記発光素子を避けて前記光源に接する当接部を有して、前記光源を覆って前記光源取付け部にねじ止めされた光源カバーと；下面が開口された笠状をなし、前記外郭部材に伝熱可能に接続された金属製の外郭笠と；を具備することを特徴とするものである。

本発明で、外郭部材及び外郭笠をなす金属には、鉄及びその合金、これらよりも熱伝導性がよい金属例えば銅及びその合金、更に鉄及びその合金より軽い軽金属例えばアルミニウム及びその合金等を使用できるとともに、これら外郭部材及び外郭笠は同じ金属で作ることが好ましい。

本発明で、外郭部材と外郭笠とは伝熱ができる接続関係に設けられていればよい。そのために、外郭部材と外郭笠とを一体に成形することは組立て工数を削減できる上でも好ましい。しかし、外郭部材と外郭笠とを別部品にした場合には、それらに設けたねじ部同士を螺合させることにより、その螺合部を通して熱が伝わるようにすることもでき、この場合、螺合部のまわりに熱伝導性に優れたシリコン系接着剤を設けると、更に外郭部材から外郭笠への伝熱上好ましい。又、前記螺合部を設けることなく、外郭部材とこれとは別部品である外郭笠を熱伝導性に優れたシリコン系接着剤を用いて接続してもよい。

本発明では、外郭笠の内面に必要によりさび止めなどを兼ねた着色又は無色の保護層を必要により設けることは制限するものではないとともに、必要により外郭笠の外面にさび止めと熱放射を促進する黒色塗料の層を設けることも制限するものではない。また、外郭笠は、基本的には配光制御機能を有さなくてもよいが、一部の光が光源カバーを通って外郭笠の内面に向けて漏れる場合には、それを反射させる層を補助的に設けることも可能である。

本発明で、光源の発光素子には、電気エネルギーを光に変換する素子、例えば半導体発光素子とも称される発光ダイオード（ＬＥＤ）を好適に用いることができるが、エレクトリックルミネッセンス素子（ＥＬ素子）を用いることも可能である。

本発明で、ＬＥＤ等の発光素子が発した光を、レンズ等の配光制御部により例えば拡散又は集光させて配光制御を担う光源カバーは、透明合成樹脂又は透明ガラスで形成できる。

請求項１の発明では、外郭部材の光源取付け部に載せた光源、及びこの光源に載せた光源カバーを貫通するねじを光源取付け部にねじ込むことで、光源と光源カバーとが外郭部材に対して脱落を防止された状態に取付けられる。この取付けにより、光源カバーの当接部が光源を光源取付け部の表面に押付けるので、光源を光源カバーと光源取付け部との間に挟持できる。これにより、光源と光源取付け部とが伝熱的に接続された状態となるので、発光素子が発した熱を効率よく光源取付け部に伝導できる。そして、光源取付け部の熱は、外郭部材全体に伝導され、この外郭部材の外部に露出している周部の外表面より他の部材に妨げられることなく外部に放出できる。しかも、点灯回路の熱も作用する外郭部材には外郭笠が熱的に接続されているので、外郭部材の熱は外郭笠に伝わって、この外郭笠の外部に露出している外面より他の部材に妨げられることなく放出できる。したがって、光源の温度上昇を効果的に抑制できる。

請求項２の発明は、前記外郭笠が前記光源カバーを収容していて、この外郭笠と前記光源の間を仕切るように配置される環状区画部を前記光源カバーに一体に設けたことを特徴としている。

本発明では、外郭笠によって、光源を覆った光源カバーに他のものが当らないように保護できる。更に、電気絶縁性の光源カバーの環状区画部によって、光源と金属製外郭笠との間の距離が近い場合であっても、格別な絶縁部材やこの部材を取付ける手間等を要することなく、光源と金属製外郭笠との間の電気的絶縁を図ることができる。

請求項１に係る発明のランプによれば、光源の温度上昇を効果的に抑制できる。

請求項２に係る発明のランプによれば、光源カバーを保護できるとともに、光源カバーを利用して光源と金属製外郭笠との間の電気的絶縁を図ることができる。

図１〜図３を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１及び図３中符号１はランプを示している。ランプ１は、金属製の外郭部材２、光源１１、外郭笠１７、光源カバー２１、点灯回路３１、絶縁部材３５、及び口金４１を備えている。

外郭部材２は例えばアルミニウムの一体成形品からなる。図３に示すように外郭部材２は、円筒状の周部３と、円形状の光源取付け部４とで形成されている。外郭部材２はその内側に凹部５を有している。凹部５の奥端は円形の光源取付け部４で閉じられている。凹部５の奥部には環状の段差部２ａが形成されている。光源取付け部４と反対側に位置した凹部５の端は開口されている。周部３の開口縁部３ａの内周面には環状をなす係止溝３ｂが形成されている。光源取付け部４には、二つの通孔（図示しない）が光源取付け部４の周方向に沿って１８０度隔てて開けられている。

周部３の外径は例えば略一定であり、その外周面３ｃは放熱面として用いられる。周部３と光源取付け部４とが一体に連続する部位には、円形の溝７が設けられている。溝７は光源取付け部４を囲んでおり、その内面にねじ部８が形成されている。このため、ねじ部８はランプ１を正面から見て光源取付け部４を囲んでいる。このねじ部８は、溝７の内側面、言い換えれば、光源取付け部４の外周面に設けた雄ねじ部で形成されているが、これに代えて、光源取付け部４の外周面と対向する溝７の外側面に設けた雌ねじ部で形成してもよい。

光源１１は例えば円形状である。この光源１１は、図３に示すようにベース１２の表面に回路基板１３を配設して形成されている。ベース１２は金属例えばアルミニウム製である。回路基板１３にはその中央部を避けてチップ状をなした複数の発光素子１４が、例えば９０度ごと（図２参照）に実装されている。発光素子１４にはＬＥＤが使用されている。この発光素子１４は透明な保護ガラスを有している。回路基板１３の表面は、複数のランド（図示しない）を露出させて絶縁層で絶縁されている。図２に示すように光源１１には、二つの電線通し部１５が光源１１の周方向に沿って１８０度隔てて設けられている。これら電線通し部１５は光源取付け部４の図示しない前記通孔に対向し連通している。

図３に示すように光源１１は、そのベース１２の裏面を光源取付け部４の表面に接触させて光源取付け部４上に配置されている。なお、光源取付け部４とベース１２との間に、伝熱シート（図示しない）を挟んで光源取付け部４上に光源１１を配置してもよい。この場合、伝熱シートには、熱伝導性に優れた弾性材料からなるシート、例えばシリコン樹脂製シートを好適に使用でき、この伝熱シートは光源１１より大形にするとよい。

外郭笠１７は、外郭部材２と同じ金属製であり、例えば外郭部材２とは別に成形されている。外郭笠１７を外郭部材２と別部品とすることは、この外郭笠１７の取付けに先行して光源取付け部４に光源１１及び光源カバー２１の取付けができるので、その際に外郭笠１７が邪魔にならない点で好ましい。

外郭笠１７は、図２に示すように円形であり、図３に示すように上端部から下端部に行くに従い次第に大径となっており、その下端は開口されている。外郭笠１７の内面及び外面は、この外郭笠を作る金属の地肌面となっている。この外郭笠１７の軸方向長さは、光源１１及び光源カバー２１を重ねた厚みよりも大きく、それにより外郭笠１７は光源１１及び光源カバー２１を収容できる。

外郭笠１７の上端部１７ａにねじ部１８が設けられている。ねじ部１８は例えば雌ねじ部からなる。なお、ねじ部１８は、外郭部材２のねじ部８が雌ねじ部である場合には、上端部１７ａの外周面に形成した雄ねじ部とすればよい。この外郭笠１７は、ねじ部１８を外郭部材２のねじ部８にねじ込むことにより外郭部材２に接続されている。ねじ部８，１８同士の螺合部は、外郭部材２から外郭笠１７への熱伝導経路として機能している。螺合後に、溝７にシリコン系接着剤を充填して、この接着剤を通しても外郭部材２から外郭笠１７への熱伝導経路を形成してもよい。

光源１１を覆って配置される光源カバー２１は、電気絶縁性の透明合成樹脂の一体成形品であって、光源１１より大径である。光源カバー２１は、その中央部及び光源１１の中央部を貫通して光源取付け部４のねじ孔４ａにねじ込まれるねじ２５で、光源取付け部４に取付けられている。ねじ２５は、金属製でも、合成樹脂製でもよい。

図３に示すように光源カバー２１は、配光制御部２２、当接部２３、及び環状区画部２４を有している。

配光制御部２２は発光素子１４と同数設けられている。これらの配光制御部２２は、図２に示すように発光素子１４に個別に対向し、かつ、発光素子１４を覆って収容している（図３参照）。夫々の配光制御部２２は、発光素子１４が発した光の配光を制御するために例えばレンズとして機能するように形成されている。これら配光制御部２２の周面２２ａは全反射面とすることが好ましい。

当接部２３は、配光制御部２２及び発光素子１４を避けて光源１１に接する部位であり、例えば光源カバー２１の周部に環状に連続して形成されている。しかし、当接部２３は周方向に非連続に複数設けてもよい。当接部２３は、ねじ２５の締め付け力によって光源１１の周部表面に押付けている。

環状区画部２４は、光源カバー２１の最も外周に位置して当接部２３よりも外側に一体に設けられている。環状区画部２４は、光源１１の直径より大きいとともに、当接部２３よりも光源取付け部４の外面に接近して設けられ、外郭笠１７の小径端部と光源１１の周面の間を仕切るように配置されている。

この環状区画部２４と光源取付け部４との一方に複数の凹部を設けると共に、他方に凹部と同数の凸部を設けて、これら凹部と凸部とを嵌合させて、光源取付け部４に対して環状区画部２４を有した光源カバー２１を回り止めするとよい。このようにした場合には、ねじ２５の締め込みの終期に、ねじ２５によって光源カバー２１が回転されることを防止できる。それにより、発光素子１４に対する配光制御部２２の配置を適正状態に維持できるとともに、光源取付け部４に対して光源１１が光源カバー２１を介して回転されることが防止されるに伴い、光源１１と図示しない絶縁被覆電線との半田付け接続部に負荷を与えないようにできる点で好ましい。

点灯回路３１は、光源１１の発光素子１４を点灯させるためのもので、図３に示すように回路基板３２に各種の回路部品３３を実装してユニット化されている。この点灯回路３１は、光源１１に電気的に接続するための２本の絶縁被覆電線（図示しない）を有している。

外郭部材２の凹部５にはカップ状に成形された絶縁部材３５が、段差部２ａに位置決めされて光源取付け部４から離れた状態に収容されている。絶縁部材３５は合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート等で成形されている。この絶縁部材３５の内側に点灯回路３１が収容されている。このように凹部５に点灯回路３１を収容したので、点灯回路３１を配置するスペースを外郭部材２に対してその軸方向に並べて確保する必要がなく、ランプ１の軸方向長さをコンパクトにできる。

絶縁部材３５は点灯回路３１と金属製の外郭部材２との間の電気絶縁が図っている。光源取付け部４と対向した絶縁部材３５の壁部３５ａの二箇所に図示しない電線通孔が開けられている。点灯回路３１の絶縁被覆電線は、電線通孔及び光源取付け部４の通孔、及び光源１１の電線通し部１５に通されて、光源１１の回路基板１３が有するランドに半田付けされている。

図１及び図３に示すように口金４１には例えばＧ４タイプのものが使用されている。図示しないランプソケットに着脱自在に接続される口金４１は、点灯回路３１に電源を供給するために外郭部材２の開口縁部３ａ側に、連結部材４２を介して連結されている。ランプ１はランプソケットに対して通常図１及び図３に示すように口金４１を上向きにした姿勢で取付けられる。連結部材４２は、合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレートなどの絶縁材からなり、開口縁部３ａに接続されている。

この接続のために、連結部材４２の先端部外周に環状の係止凸部４２ａが形成されている。この係止凸部４２ａを外郭部材２の係止溝３ｂに嵌入させ係止させることによって、口金４１と外郭部材２とが連結されている。連結部材４２は、口金４１と外郭部材２との間を電気的かつ熱的に絶縁している。

ランプ１は以下の手順で組立てられる。

まず、外郭部材２の凹部５に絶縁部材３５と点灯回路３１とを収容して、点灯回路３１の２本の絶縁被覆電線を光源取付け部４の通孔に通す。

この後、光源取付け部４の表面にベース１２を接触させて光源１１を載せるとともに、２本の絶縁被覆電線を光源１１の電線通し部１５に夫々通す。この状態で、絶縁被覆電線の皮むきされた芯線の先端部を光源１１が有した回路基板１３のランドに半田付けする。

次に、光源カバー２１を光源１１に被せるように載せる。この状態で、ねじ２５を、光源カバー２１及び光源１１の各中央部に通すとともに光源取付け部４のねじ孔４ａにねじ込んで、光源カバー２１を固定する。それにより、光源１１の発光素子１４の光軸と光源カバー２１の配光制御部２２の光軸が合致される。これとともに、光源カバー２１の当接部２３が光源１１の回路基板１３の表面部周縁に当たって、光源カバー２１と光源取付け部４とが光源１１を挟持する。これにより、光源１１のベース１２が光源取付け部４の表面に密接する状態に押付けられて、光源１１から光源取付け部４への伝熱が良好となる。しかも、このねじ止めに完了により、光源カバー２１及び光源１１の脱落が確実に防止されるとともに、光源カバー２１の環状区画部２４が光源１１の全周を覆うように配置される。

この後、外郭笠１７の上端部１７ａのねじ部１８を、外郭部材２のねじ部８にねじ込んで、外郭部材２に反射笠１７を接続する。それにより、外郭笠１７はその内側に光源１１を覆った光源カバー２１全体を収容する。この収容状態で光源カバー２１は外郭笠１７の下端開口からが突出しない。

最後に、連結部材４２を介して外郭部材２に口金４１を取付けて、ランプ１の組立てを完了する。

ランプ１の点灯時、ＬＥＤからなる発光素子１４は熱を発生する。この熱は、光源１１のベース１２からこのベース１２が押付けられた光源取付け部４に効率よく伝導された後、光源取付け部４と一体に成形された外郭部材２の周部３に伝導されて、この周部３の外周面３ｃから外部に放出される。この場合、光源取付け部４から周部３への熱抵抗が小さく、その熱伝導が良好であることとともに、周部３の外周面３ｃはその全面が露出しているので、他の部材に妨げられることなく放熱できる。

加えて、金属製の外郭笠１７を外郭部材２の光源取付け部４に伝熱的に接続したので、外郭笠１７により放熱面積が増やされている。そして、外郭笠１７の外面はその全面が露出しているので、他の部材に妨げられることなく、光源取付け部４から外郭笠１７に伝わった熱を外部に放出できる。

したがって、光源１１の冷却性能が良好であり、光源１１の発光素子１４の温度が異常に上昇することが抑制されて、発光素子１４の発光効率の低下と寿命の低下とを抑制できる。

又、下面が開口された外郭笠１７は光源１１を覆った光源カバー２１を収容しているので、ランプ１の取扱い時などに光源カバー２１に他のものが当らないように外郭笠１７で保護できる。

更に、光源カバー２１は電気絶縁性であり、その環状区画部２４が光源１１と金属製の外郭笠１７との間に、これらを仕切るように配設されている。このため、ランプ１の径方向の小形化を図る場合等、光源１１と金属製の外郭笠１７の内面との間の距離が近くなることがあっても、格別な絶縁部材やこの部材を取付ける手間等を要することなく、光源１１と金属製の外郭笠１７との間の電気的絶縁を、光源カバー２１を利用して図ることができる。

図４は本発明の第２実施形態を示している。第２実施形態は以下説明する事項以外は第１実施形態と同じであるので、同一部分には第１実施形態の該当部分と同じ符号を付して説明を省略する。

第２実施形態では、外郭笠１７が外郭部材２と一体に形成されている。このため、外郭部材２の光源取付け部４から外郭笠１７への熱抵抗が小さく、その良好に伝熱させることができる点で優れている。更に、一体としたことで、部品点数が削減されるので、組立て工数も減らすこともできる。又、第２実施形態では口金４１にＧＵ１０タイプのものが使用されている。以上説明した事項以外は、図４に示されない事項を含めて第１実施形態と同じである。

したがって、第２実施形態のランプ１でも、本発明の課題を解決できる。

本発明の第１実施形態に係るランプを示す側面図。図１のランプを示す正面図。図１のランプをその一部を断面して示す拡大側面図。本発明の第２実施形態に係るランプをその一部を断面して示す拡大側面図。示す側面図。

符号の説明

１…ランプ、２…外郭部材、３…外郭部材の周部、４…外郭部材の光源取付け部、４ａ…ねじ孔、８…外郭部材のねじ部、１１…光源、１２…光源のベース、１３…光源の回路基板、１４…光源の発光素子、２１…光源カバー、２２…光源カバーの配光制御部、２３…光源カバーの当接部、２４…光源カバーの環状区画部、２５…ねじ、

Claims

光源取付け部及びこの光源取付け部と一体の周部を有し、点灯回路が収容された金属製の外郭部材と；
発光素子が実装された回路基板を有して前記光源取付け部に配置された光源と；
透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成され、前記発光素子に対向する配光制御部及び前記発光素子を避けて前記光源に接する当接部を有して、前記光源を覆って前記光源取付け部にねじ止めされた光源カバーと；
下面が開口された笠状をなし、前記外郭部材に伝熱可能に接続された金属製の外郭笠と；
を具備することを特徴とするランプ。
前記外郭笠が前記光源カバーを収容していて、この外郭笠と前記光源の間を仕切るように配置される環状区画部を前記光源カバーに一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載のランプ。