JP2010055830A - Led電球およびled照明器具 - Google Patents

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    • F21Y2115/00Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10Light-emitting diodes [LED]

Abstract

【課題】LED電球の取付方向によらず、照射面を一方向に限定して、高い全光束を得ながら光効率の良いLED電球及びLED照明器具を提供する。
【解決手段】LED電球は、発光ダイオード3を備えたLEDユニット1と、電球用ソケットに着脱自在に装着される口金6と、LEDユニット1に電力を供給する電源ユニット4とを備える。LEDユニット1の裏面側に設けた被支持部21は、口金6に設けた支持部22によって回転自在に支持されており、LED電球を電球用ソケットに取り付けると、LEDユニット1がその自重によって下方に位置するよう回転するので、発光ダイオード3からの光を一定方向限定して照射できる。
【選択図】図1

Description

本発明は、LEDを光源とするLED電球およびLED照明器具に関するものである。
近年、白熱電球や電球型の蛍光ランプに替えて、発光ダイオード(LED)を光源とするLED電球が使用されてきている。この種の電球においては、その構造上あるいは放熱上の制限などから、搭載できるLEDの数量は制限され、結果として全光束も制限されていた。
高い全光束が得られるLED電球としては、複数のLEDが搭載された基板を電球形状のグローブ内に配置したものがある(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に開示されたLED電球では、先端が半球状となっている略円柱状の基体の表面に直列に接続された複数のLEDを実装し、基体の表面に設けられたLEDが点灯することで、広い配光で放射光が出射されて、高い全光束が得られる。
特開2008−103112号公報
ところで、LED電球を取付ける照明器具としては、ダウンライトのように天井に埋め込んで使用される照明器具もある。この種の照明器具の場合には、必要とされる光の放射方向は、照明器具の直下方向のみであり、広い配光を必要としない。
ここで、従来のLED電球のように、電球の全体から放射状に光を出射するLED電球をダウンライトなどの照明器具に用いた場合には、照明器具内の反射板によって直下方向以外の光は反射され、照明器具内でLED電球からの光が照射されて吸収されるため、照明器具全体としての光効率が悪く、照明器具全体として所望する全光束が得られないという問題があった。
また、このような問題はダウンライトのような天井に埋め込んで使用される照明器具に限られず、電球を略水平に取り付ける構造を用いたシャンデリアや、前方向にのみ光を照射するスポットライトのような照明器具においても、同様の問題があった。
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、LED電球の取付方向によらず、照射面を一方向に限定して、高い全光束を得ながら光効率の良いLED電球及びLED照明器具を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項1の発明では、表面に発光ダイオードを搭載した基板を有するLEDユニットと、電球用ソケットに着脱自在に装着される口金と、口金に設けられLEDユニットを支えるための支持部と、口金を介して電源が供給され発光ダイオードに点灯電力を供給する電源ユニットとを備え、支持部はLEDユニットの裏面側に設けた被支持部を回転自在に支持することを特徴とする。
請求項2の発明では、請求項1の発明において、電源ユニットの回路部品が、発光ダイオードと同じ基板に実装されたことを特徴とする。
請求項3の発明では、請求項1または2の発明において、基板には、当該基板を水平に保つ位置にバランサが配置されたことを特徴とする。
請求項4の発明では、請求項1〜3のいずれか一項の発明において、LEDユニットを覆うようにして口金に支持された透光性のグローブと、当該グローブの一部に設けられ、発光ダイオードからの光を反射する反射板とを備えたことを特徴とする。
請求項5の発明では、請求項1〜3のいずれか一項の発明において、被支持部に対してLEDユニットと反対側に錘を配置し、当該錘とLEDユニットとが互いに連結されたことを特徴とする。
請求項6の発明では、請求項1〜5の何れか一項のLED電球と、このLED電球が装着される電球用ソケットを有する器具本体とを備えることを特徴とする。
請求項1の発明によれば、LEDユニットは口金に設けられた被支持部が回転自在な支持部によって支持されている。LEDユニットは、その自重によってLEDユニットが回転することで位置が定まるので、当該LED電球を取付けた照明器具の取付方向に関係なく、一定の方向にLEDユニットを向けることが出来る。ここで、光源となる発光ダイオードはLEDユニットに固定して搭載されているので、発光ダイオードの光を一定方向に向けて照射させることができる。これにより、LED電球の全周方向に光が照射される場合と比べて、照射方向に対する光の取り出し効率が向上し、照射方向への光束が高いLED電球を提供できる。
請求項2の発明によれば、電源ユニットからLEDユニットへの電力を供給するための電線が不要となり、請求項1の効果に加えて、製造コストが低減する。
ところで、LEDユニットの基板に実装された部品等の構成や、被支持部の設置位置によっては、LEDユニットを水平に保つことが困難な場合がある。
請求項3の発明によれば、基板に設けたバランサによって、基板が常に水平を保つので、より光源となる発光ダイオードを一定の方向に向けることができるので、照射方向への光束が高いLED電球を提供出来る。
請求項4の発明によれば、グローブに取り付けられた反射板で反射されるから、発光ダイオードの取付方向に対して、光の照射方向を所望の方向に設定することが出来る。
請求項5の発明によれば、錘の重さによって錘が下側、LEDユニットが上側となるよう回転して、LEDユニットの位置が定まるので、LED電球を取付けた照明器具の取付方向に関係なく、発光ダイオードの光を上方にも配光することができる。
請求項6の発明によれば、請求項1〜5の何れかに記載のLED電球を具備しているので、光効率の高い照明器具を提供することが出来る。
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1にかかるLED電球を示す概略断面図である。図2は同LED電球を横方向に配置した状態を示す概略断面図である。図3は同LED電球の内部回路を示す概略回路図である。
図1及び図3に示すように、LED電球は複数の発光ダイオード3が基板2の表面に実装されたLEDユニット1と、電球用ソケットに着脱自在に装着される口金6と、電源ユニット4と、透光性のグローブ7と、グローブ7を口金6に取付けるカバー5とを備える。
基板2は高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))からなり、基板2の表面には複数の発光ダイオード3が搭載されている。これら複数の発光ダイオード3は、例えば3個の発光ダイオードが直列接続された回路を、複数列並列に接続して回路が形成されている。
この基板2の裏面中央には、高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))からなる被支持部21の一端側が連結されており、被支持部21の他端側には略環状のリング部21aが形成されている。リング部21aは、支持部22の先端に設けた略環状のリング部22aに連結されて回転自在に支持部22によって支持されており、支持部22は、リング部21aおよび基板2がカバー5の外方に位置するよう取り付けられている。
発光ダイオード3は、例えば可視光を放射する面実装形であって、基板2の表面に絶縁層を介して形成された銅箔からなる配線パターン11によって直列または並列に接続されている。また、複数の発光ダイオード3から放射される光が均等に放射されるように配置が決定されている。
電源ユニット4は、発光ダイオード3を点灯させる点灯回路部品(図示せず)を有しており、交流電源(例えばAC100V)から出力電流が例えば160mAの定電流に変換し、電源ユニット4に接続された出力電線10b、10bを介して、基板2に実装された発光ダイオード3に電力を供給する。
カバー5は、高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))からなり、一方側に円筒状の口金取付部12が形成され、他方側に拡開した環状のカバー部13が形成されている。そして、口金取付部12には、図示しない絶縁シートや絶縁性の接着剤などの絶縁物を介して、絶縁性の接着剤またはかしめなどによって口金6の開口部が装着されている。
カバー5の口金取付部12の内面側には、中央部に孔14を有する円盤状の支持部材15が接着剤などによって取付けられており、支持部材15の内面側には電源ユニット4が配設されている。すなわち、口金取付部12は支持部材15を介して電源ユニット4を収容している。
また口金取付部12には、高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))からなり、中央に支持部22を一体に形成している略円柱状の台部8が、伝熱性の接着材によりカバー部13の内面に取付けられている。すなわち、口金取付部12には台部8を介して支持部22が取付けられている。
台部8には、その中央付近に台部8を厚み方向に貫通した貫通孔9を有し、電源ユニット4に接続された出力電線10b、10bは、支持部材15の孔14から台部8の貫通孔9を通って基板2に接続されている。出力電線10b、10bは貫通孔9から基板2の距離に対して十分な長さがあり、LEDユニット1がどのように回転してもその回転動作を阻害することが無いように設置されている。
口金6は、例えばエジソンタイプのE26形の口金であって、ねじ山を備えた筒状に形成された金属性のシェル部16を有している。口金6は、このシェル部16の一端側の頂部に絶縁部を介して金属製のアイレット部17を有し、他端側が絶縁物を介してカバー5の口金取付部12に装着されている。
シェル部16とアイレット部17の内側面には、それぞれ電源ユニット4の入力電線10a、10aが接続されており、図示しない電球用ソケット内の電極と接触して、入力電線10a、10aを介して電源ユニット4に、電球用ソケットから供給される電力を伝える。
グローブ7は、透光性を有しており、例えば透明のガラスや合成樹脂などの材料によって、端部7aが開口する一般照明用電球と略同等の形状に形成されている。そして、グローブ7は、LEDユニット1および支持部22を覆うようにして、グローブ7の端部7aがカバー5のカバー部13の内側に嵌合され、例えばシリコーン樹脂やエポキシ樹脂などの接着剤によって接着固定されている。
支持部22は、高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))からなり、その一端を円柱状の台部8と一体に形成されて、他端は略環状のリング部22aを形成している。また、リング部22aに被支持部21のリング部21aを連結することで、支持部22はLEDユニット1を回転自在に支持している。
ここで、LED電球を電球用ソケット(図示せず)に取付けると、口金6のアイレット部17とシェル部16がソケット内の電極と接触し、商用電源(図示せず)からの電力が入力電線10a、10aを介して、電源ユニット4に供給される。電源ユニット4は、供給された電力をもとに動作して、例えば160mAの直流電流を出力し、出力電線10b、10bを介して基板2の発光ダイオード3に電力が供給されると、複数の発光ダイオード3が点灯し、例えば白色光の可視光が放射される。
また、LEDユニット1はその自重によって支持部22のリング部22aの下側に位置するよう回転し、LEDユニット1の基板2の表面はリング部22aと逆方向となる下側方向を向いている。基板2の表面に実装された複数の発光ダイオード3も、同じく下側方向を向いているので、発光ダイオード3が点灯して放射された可視光は、透過性のグローブ7を透過して照明器具の下面に向けて照射される。
このように、口金6を上方に取り付ける例えばダウンライトのような照明器具でも、ダウンライト照明器具の反射板内で発光ダイオード3から照射された照射光が、照明器具内部で反射され吸収されることを低減させることができ、照明器具の光の取出効率を向上させることが出来る。
また、図2に示すように、本実施の形態のLED電球をシャンデリア型照明器具のように、LED電球を略横向けに取付ける照明器具で使用した場合であっても、LEDユニット1の自重によって支持部22のリング部22aの下側になるように回転するので、LEDユニット1の基板2の表面に実装された発光ダイオード3は照明器具の下面を向いて点灯し、可視光を照明器具の下面に向けて照射する。
このように、照明器具の設置方向によらず、発光ダイオード3からの光は下方向にのみ照射されるので、照明器具の照射方向である下方向に対して光の取り出し効率が良いLED電球が提供出来る。
このとき、発光ダイオード3の点灯により発生した熱は、基板2に伝熱され、基板2から被支持部21に伝熱され、被支持部21から支持部22に伝熱し、支持部22から台部8に伝熱され、さらに台部8からカバー5に伝熱されLED電球の外部に放熱される。基板2、被支持部21、支持部22、台部8、カバー5はいずれも高熱伝導性を有する金属(例えばアルミニウム(Al))から形成されるので、発光ダイオード3からの熱は迅速にLED電球外部に放熱される。これにより、発光ダイオード3の温度上昇および温度むらが抑制されるので、LED電球の寿命を長くすることでき、色度の変化を防止することができる。
なお、入力電線10a、10aおよび出力電線10b、10bは絶縁被覆されていることが好ましい。これにより、LEDユニット1の被支持部21や貫通孔9の内側に絶縁処理を施す必要が無くなり、安価なLED電球を提供することが出来る。
また、本実施の形態では、支持部22と被支持部21の先端が、双方とも略環状となって互いに組み合わされて回転自在な支持部22を形成するものを示したが、LEDユニット1が回転自在であってLEDユニット1を支持できるものであれば、支持部22および被支持部21の形態および素材は問わない。
(実施の形態2)
図4は本発明の実施の形態2にかかるLED電球の要部の概略断面図である。
図4に示すように、基板2には電源ユニット4を構成する部品4aが実装されており、口金6のシェル部16とアイレット部17の内面側に接続された入力電線10a、10aが支持部材15の孔14と台部8の貫通孔9を通って基板2の表面に形成された配線パターン11に接続されている。この点を除いては、実施の形態1と同様であるので共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態のLED電球を図示しない電球用ソケットに取付けると、口金6のアイレット部17とシェル部16がソケット内の電極と接触して、入力電線10a、10aを介して、基板2に電力が供給される。基板2は電源ユニット4の構成部品4aを介して例えば160mAの直流電流を、表面に実装された複数の発光ダイオード3に供給し、発光ダイオード3をそれぞれ点灯させて、例えば白色光の可視光を放射する。
このとき、LEDユニット1はその自重によってLEDユニット1が支持部22のリング部22aの下側に位置するよう回転し、LEDユニット1の基板2の表面はリング部22aと逆方向となる下側方向を向いている。基板2の表面に実装された複数の発光ダイオード3も、同じく下側方向を向いているので、発光ダイオード3が点灯して放射された可視光は、透過性のグローブ7を透過して照明器具の下面に向けて照射される。
このようにして、照明器具の反射板内で発光ダイオード3から照射された照射光が、照明器具内部で反射され吸収されることを低減させることができ、照明器具の光の取出効率を向上させることが出来る。
また、本実施の形態では、電源ユニットと基板との間を接続する電線が不要となるため、出力電線にかかるコストを下げられるとともに、口金6の内部構造を簡素化できるので、安価にLED電球を製造することが出来る。
(実施の形態3)
図5は本発明の実施の形態3にかかるLED電球の要部の概略断面図である。
図5に示すように、複数のバランサ18が例えば被支持部21を中心にして基板2の裏面両端に配置され、接着などの方法で基板2の裏面に固定されている。この点を除いては、実施の形態1と同様であるので共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
本来、LEDユニット1は、基板2が水平に保たれるよう被支持部21の取付位置がLEDユニット1の重心もしくはその延長上となることが望ましいが、基板に実装する部品や出力電線10bの取付位置などによって、基板2が水平に保てない場合がある。この場合には、LEDユニット1がその自重によって支持部22のリング部22aの下側に位置するよう回転しても、基板2が水平に保たれないことによって、結果、所望の方向例えば下方向に光を照射できないこととなる。
本実施の形態では、被支持部21の取付位置がLEDユニット1の重心もしくはその延長上となるよう、バランサ18を基板2に接着固定しているので、より確実に基板2を水平に保ち、発光ダイオード3から照射された光をLED電球の下方に限定できる。
このようにして、照明器具の反射板内で発光ダイオード3から照射された照射光が、照明器具内部で反射され吸収されることを低減させることができ、照明器具の光の取出効率を向上させることが出来る。
(実施の形態4)
図6は本発明の実施の形態4にかかるLED電球の概略断面図である。図7は同LED電球の別の例を示す概略断面図である。
内面が発光ダイオード3の光を反射する反射板23または反射板24が、グローブ7の外殻のうちおおよそ半分を覆うようにして装着されている。この点を除いては、実施の形態1と同様であるので共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。
まず、本実施の形態にかかるLED電球を、口金6が上方になるよう設置された電球用ソケット(図示せず)に取り付けた場合について、図6に基づいて説明を行う。
反射板23は、グローブ7の外殻に沿って半球状の形状をしており、電球用ソケットに取り付けた状態で、下側となる部位にグローブ7の外周に沿って配置されている。
LED電球は、電球用ソケットに取り付けることで、LEDユニット1がその自重によって支持部22のリング部22aの下側に位置するように回転し、商用電源からの電力によって複数の発光ダイオード3から反射板23の内面に向けて照射される。発光ダイオード3からの照射光は、反射板23の内面によって反射され、透過性のグローブ7の上側を透過して、照明器具の上面に向けて照射される。
次に、LED電球を口金6が横向きとなるよう設置された電球用ソケット(図示せず)に取り付けた場合について、図7に基づいて説明を行う。
反射板24は、グローブ7を縦方向に2つ割にしたような形状をしており、グローブ7の外周に沿って回転自在にカバー5に支持されている。すなわち、反射板24はLED電球を電球用ソケットに安定するように取付けた後においても、その自重または操作によって、グローブ7の外周に沿ってLED電球の下側に位置するよう設定することができる。
ここで、LED電球を電球用ソケットに取り付けることで、LEDユニット1がその自重によって支持部22のリング部22aの下側に位置するように回転し、商用電源からの電力によって複数の発光ダイオード3から反射板24の内面に向けて照射される。発光ダイオード3からの照射光は、反射板24の内面によって反射され、透過性のグローブ7の上側を透過して、照明器具の上面に向けて照射される。
このとき反射板24は、LED電球を電球用ソケットに取付けた後であってもグローブ7の外周に沿って回転することが出来るので、口金6のシェル部16に設けられたねじ山の終端位置によらず、常に反射板24をLED電球の下方に位置させることができ、照明器具の上面に向けて照射することが出来る。
このように、発光ダイオード3から照射された照射光が、照明器具内部で反射され吸収されることを低減させることができ、照明器具の光の取出効率を向上させるとともに、上方へ配光する照明器具を提供することが出来る。
(実施の形態5)
図8は本発明の実施の形態5にかかるLED電球の概略断面図である。
図8に示すように、LEDユニット1と比較して十分に重い錘25が、被支持部21のリング部21aに対してLEDユニット1と反対側になるように、被支持部21に取付けられている。この点を除いては、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。
本発明にかかるLED電球を、図示しない電球用ソケットに取付けると、錘25はその自重によって、錘25が支持部22のリング部22aの下側に位置するとともに、LEDユニット1が支持部22のリング部22aの上側に位置するように、錘25とLEDユニット1が回転する。
このとき、LEDユニット1の基板2の表面とその表面に実装された発光ダイオード3は、LED電球の上方を向いており、発光ダイオード3は点灯して可視光を照射する。発光ダイオード3から照射された光は、照明器具の上面に向けて照射され、透過性のグローブ7を透過して照明器具の上方に配光される。
このように、発光ダイオード3から照射された照射光が、照明器具内部で反射され吸収されることを低減させることができ、照明器具の光の取出効率を向上させるとともに、上方へ配光する照明器具を提供することが出来る。
(実施の形態6)
図9は本発明の実施の形態6にかかるLED照明器具の概略断面図である。
図9に示されるように、本実施の形態のLED照明器具は天井35に埋設されるダウンライト照明器具であって、横向けに取付けられるLED電球Aと、天井35の開口部35aに埋設されてLED電球Aが取付けられる器具本体30とを備える。LED電球Aについては、実施の形態1にかかるLED電球と同様であるので説明を省略する。
器具本体30は、商用電源に接続されてLED電球Aに電力を供給する電球用ソケット31と電球の上側を覆う器具カバー33とを備え、天井35に上面が当接するつば部32と板バネ34との間で天井35を狭持し、電球用ソケット31に取付けられたLED電球Aが天井35に対して略水平となるようにして、天井35に固定される。
ここで、図示しない商用電源より器具本体30に電力が供給されると、電球用ソケット31を介してLED電球Aに電力が供給される。
LED電球Aは、上述の通り、例えば白色光の可視光をLED電球Aの下方向に限定して照射するので、天井35の開口部35aを通って天井35の下方向にLED電球Aからの光が照射される。
これにより、照明器具内に照射して吸収される光がほとんどなく、下方向に対して高い全光束を得ることができ、光効率の良い照明器具を提供することが出来る。
なお、本実施の形態のLED照明器具としては、天井に埋設されて略水平方向にLED電球を設置するダウンライト照明器具としているが、天井に埋設されて略垂直方向にLED電球を設置するような照明器具や、天井に吊り下げられて略水平方向にLED電球を設置するシャンデリアのような照明器具でもよく、実施の形態1〜5にかかるようなLED電球を使用するLED照明器具であれば、特に形状および電球の設置方向は問わない。
本発明の実施の形態1にかかるLED電球を示した概略断面図である。 同LED電球を横方向に配置した状態を示した概略断面図である。 同LED電球の全体構造を示した概略回路図である。 本発明の実施の形態2にかかるLED電球の要部を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態3にかかるLED電球の要部を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態4にかかるLED電球を示した概略断面図である。 同LED電球の別の例を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態5にかかるLED電球を示した概略断面図である。 本発明の実施の形態6にかかるLED照明器具を示した概略断面図である。
符号の説明
1 LEDユニット
2 基板
3 発光ダイオード
4 電源ユニット
6 口金
21 被支持部
21a リング部
22 支持部
22a リング部

Claims (6)

  1. 表面に発光ダイオードを搭載した基板を有するLEDユニットと、電球用ソケットに着脱自在に装着される口金と、口金に設けられLEDユニットを支えるための支持部と、口金を介して電源が供給され発光ダイオードに点灯電力を供給する電源ユニットとを備え、支持部はLEDユニットの裏面側に設けた被支持部を回転自在に支持することを特徴とするLED電球。
  2. 電源ユニットの回路部品が、発光ダイオードと同じ基板に実装されたことを特徴とする請求項1記載のLED電球。
  3. 基板には、当該基板を水平に保つ位置にバランサが配置されたことを特徴とする、請求項1または2の何れかに記載のLED電球。
  4. LEDユニットを覆うようにして口金に支持された透光性のグローブと、当該グローブの一部に設けられ、発光ダイオードからの光を反射する反射板とを備えたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のLED電球。
  5. 被支持部に対してLEDユニットと反対側に錘を配置し、当該錘とLEDユニットとが互いに連結されたことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のLED電球。
  6. 請求項1〜5の何れか1項に記載のLED電球と、このLED電球が装着される電球用ソケットを有する器具本体とを備えることを特徴とするLED照明器具。
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