JP2010205579A - Ｌｅｄ式小型電球 - Google Patents

Abstract

【課題】照明器具の仕様を変更することなく、小型白熱電球と代替可能なＬＥＤ式小型電球の提供。
【解決手段】ＬＥＤ電球Ａは、アルミニウム製のボディ２をサンドブラストにより表面加工し、ＬＥＤ３２の底面が露出する中央穴３１を円形のガラスエポキシ基板３に開け、下部２１の円形凹部２３から上部２２の収納凹部２４へ連通する給電線取出穴２５を偏心して形成しているので、ボディ２から空気中への放熱が良く、各部の温度を下げることができ、ＬＥＤ３２および電子部品３３〜３７の熱劣化を防止できるので、照明器具の仕様を変更することなく、ミニクリプトン球と代替可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ式小型電球に関する。

特許文献１には、Ｅ口金を装備した交流商用電源用ＬＥＤ電球が記載されている。

特開２００５−１９０８９９号公報

特許文献１の交流商用電源用ＬＥＤ電球は、ＬＥＤ素子を直列接続して耐電圧を上げているので、各ＬＥＤ素子へ引加される電圧のバランスが崩れ易く、壊れ易い。
また、発熱対策を施していないので電球内に熱が籠もり、ＬＥＤ素子が熱劣化したり色温度が変化する。

本発明の目的は、照明器具の仕様を変更することなく、小型白熱電球と代替可能なＬＥＤ式小型電球の提供にある。

（請求項１について）
口金は、小型白熱電球用ソケットの雌ネジ端子に螺合可能な雄ネジ電極を下部外周に形成し、小型白熱電球用ソケットの奥端子に当接する口金電極を下部先端に形成し、円柱状の上部に電線接続用の窪みを設けている。なお、小型白熱電球用ソケットは、例えば、４０Ｗ程度のミニクリプトン球を螺合する口金Ｅ１７である。

ボディは、口金上部を嵌合するための円形凹部をボディ下部に形成し、収納凹部を径大なボディ上部に形成し、ボディ下部の円形凹部からボディ上部の収納凹部へ連通する電線取出穴を形成している。このボディは、アルミニウムや銅等の良熱伝導性金属で形成され、ショットブラフト加工により微細な凹凸を付けて表面を荒くしている。
ボディが良熱伝導性金属で形成されているので、ＬＥＤ部品や電子部品の熱を効率良くボディへ伝導する。また、ボディ表面を荒くしているので、ボディへ伝導した熱を効率良く空気中へ放熱することができる。これにより、各部の温度を下げることができ、ＬＥＤ部品や電子部品の熱劣化を防止できる。

ボディ上部の収納凹部に収納される円形基板は、基板上面の中央にＬＥＤ部品を取り付け、基板上面の外周に通電制御用の電子部品を取り付けて光らせるための回路を構成し、給電用の１対の電線を回路に電気接続している。この円形基板は、ボディ上部へ良熱伝導性接着剤を介して固着される。

略透明樹脂製のレンズは、ボディ上部の上面に固定される。
１対の電線は、ボディの電線取出穴および口金上部の窪みを介して口金の雄ネジ電極および電極に結線される。

ＬＥＤ式小型電球は、良熱伝導性金属でボディを形成し、ショットブラフト加工により表面を荒くしているので、ＬＥＤ部品および電子部品から発生する熱を効率良く空気中へ放散して各部の温度を下げることができる。このため、照明器具の仕様を変更することなく、小型白熱電球と代替可能である。

（請求項２について）
請求項２のＬＥＤ式小型電球は、ショットブラフト加工したボディの金属表面に、放熱塗料を塗布しているので、ボディへ伝導した熱を更に効率良く空気中へ放熱することができる。これにより、各部の温度を更に下げることができ、ＬＥＤ部品や電子部品の熱劣化を、より一層、防止できる。

（請求項３について）
円形基板は、アルミ基板であり、上面外周に部品取り付け用の配線を、アルミ基板から絶縁して形成している。
アルミ基板は、熱伝導性に優れているので、ＬＥＤ部品および電子部品から発生する熱を良熱伝導性接着剤を介して効率良くボディへ伝導することができる。
これにより、ＬＥＤ部品や電子部品の熱劣化を、確実に防止できる。

（請求項４について）
アルミ基板の上面中央にＬＥＤ部品を取り付けているので、アルミ基板の下面中央が高温になる。
請求項４のＬＥＤ式小型電球は、ボディ上部の収納凹部の偏心位置に電線取出穴の入口が開口し、ボディ下部の円形凹部の偏心位置に出口が開口しているため、下面中央が電線取出穴の入口から外れる。
このため、高温になるアルミ基板の下面中央の熱を、良熱伝導性接着剤を介してボディ上部へ効率良く逃がすことができ、ＬＥＤ部品や電子部品の熱劣化を更に確実に防止できる。

（請求項５について）
請求項５のＬＥＤ式小型電球は、円形基板がガラスエポキシ基板であるので部品代が安価になるが基板の熱伝導性が悪い。
このため、ＬＥＤ部品の底面が露出する中央穴を円形基板に開け、高温になるＬＥＤ部品の底面の熱を良熱伝導性接着剤を介してボディ上部へ効率良く逃がす構造を採用している。
なお、円形基板がアルミ基板の場合には、部品代が高くなるが基板の熱伝導性が良いので中央穴を円形基板に開ける必要はない。

（請求項６について）
ガラスエポキシ基板の上面中央にＬＥＤ部品を取り付けているので、ガラスエポキシ基板の下面中央が高温になる。
請求項６のＬＥＤ式小型電球は、ボディ上部の収納凹部の偏心位置に電線取出穴の入口が開口し、ボディ下部の円形凹部の偏心位置に出口が開口しているため、下面中央が電線取出穴の入口から外れる。
このため、高温になるガラスエポキシ基板の下面中央の熱を、良熱伝導性接着剤を介してボディ上部へ効率良く逃がすことができ、ＬＥＤ部品や電子部品の熱劣化を更に確実に防止できる。

実施例１のＬＥＤ式小型電球の構造を説明するための分解図である。 実施例２のＬＥＤ式小型電球の構造を説明するための分解図である。 実施例１、２の組付済のＬＥＤ式小型電球からレンズを外した状態を示す外観図である。 銅帯配線にＬＥＤおよび電子部品を組付けて形成される電気回路図である。

ＬＥＤ電球は、Ｅ１７ソケットの雌ネジ端子に嵌め込まれる雄ネジ電極を下部外周に形成し、奥端子に当接する電極を下部先端に形成し、口金上部に給電線接続用の窪みを設けたＥ１７口金と、口金上部を嵌合するための円形凹部をボディ下部に形成し、収納凹部をボディ上部に形成し、ボディ下部の円形凹部からボディ上部の収納凹部へ連通する電線取出穴を偏心して形成した銅製のボディ（サンドブラストにより表面加工）と、中央穴から底面が露出する様に上面中央にＬＥＤを取り付け、上面外周に電子部品を取り付け、給電線を接続して収納凹部に収納され、ボディ上部へ良熱伝導性接着剤を介して固着される円形のガラスエポキシ基板と、ボディ上部の上面に固定される半透明樹脂製のレンズとを備え、給電線取出穴および窪みを介して給電線を、Ｅ１７口金の雄ネジ電極および電極に半田付けしてなる。

このＬＥＤ電球は、銅製のボディがサンドブラストにより表面加工され、ＬＥＤの底面が露出する中央穴を円形のガラスエポキシ基板に開け、ボディ下部の円形凹部からボディ上部の収納凹部へ連通する電線取出穴を偏心して形成しているので放熱が良く、各部の温度を下げることができ、ＬＥＤおよび電子部品の熱劣化を防止できる。

本発明の実施例１（請求項１、２、５、６に対応）を図１、図３、および図４に基づいて説明する。
図に示す如く、ＬＥＤ電球Ａは、Ｅ１７口金１と、ボディ２と、ガラスエポキシ基板３と、レンズ４とを備える。

Ｅ１７口金（口金）１は、給電線接続用の窪み１０を上面に設けた円柱状の上部１１（碍子製）と、小型白熱電球用ソケット５の雌ネジ端子５１に螺合可能な雄ネジ電極１２を外周に形成し、小型白熱電球用ソケット５の奥端子５２に当接する電極１３を雄ネジ電極１２から絶縁して先端に形成した下部１４（導電金属製）とを有する。なお、Ｅ１７口金１は、上部１１が後述する円形凹部２３へ接着剤を用いて接着される。

ボディ２（アルミニウム製）は、外周にローレット２０を複数形成した径小の下部２１と、径が漸大していく上部２２とからなり、Ｅ１７口金の上部１１を内嵌するための円形凹部２３を下部２１に形成し、ガラスエポキシ基板３を収納するための収納凹部２４を上部２２に形成している。そして、収納凹部２４の偏心位置に穴入口が開口し、円形凹部２３の偏心位置に穴出口が開口する様に、円形凹部２３から収納凹部２４へ連通する給電線取出穴２５が、ボディ２の上部２２から下部２１に亘って形成されている。
なお、ボディ２は、サンドブラストにより表面が荒く加工され、その表面には放熱塗料が塗布されている。

中央穴３１を基板中央に穿設したガラスエポキシ基板３（円板状）は、基板上面外縁に銅帯により銅帯配線ｔを形成し、この銅帯配線ｔの所定部位に給電線３０、３０を電気接続している。この給電線３０、３０は、基板裏側から連通穴ｈ、ｈを経て取り出される。 このガラスエポキシ基板３は、ＬＥＤ底面が露出する様に基板中央上面にＬＥＤ３２（ＬＥＤ部品）を固着し、銅帯配線ｔにＬＥＤ３２および電子部品３３〜３８（抵抗・バリスタ）を半田付して収納凹部２４内に収納され、良熱伝導性接着剤２７（シリコーン樹脂系）によりボディ２の上部２２に接着されている（図３参照）。なお、ＬＥＤ３２は、ＡＣ−１００Ｖの交流ダイレクト駆動が可能な発光ダイオードである。
上記給電線３０、３０は、ボディ２の電線取出穴２５および口金上部の窪み１０を経て口金下部に臨ませ、雄ネジ電極１２および電極１３に半田付けされる。

有底円筒状を呈するレンズ４は、熱電導性が悪い略透明な樹脂（アクリルやポリカーボネイト）で形成され、ＬＥＤ３２が発光する光を指向させるために前面が円錐状に窪んでいる。
このレンズ４は、ボディ上部上面の外縁溝２６に、開口側に周設した段部４１が嵌め込まれ接着剤により接着される。

実施例１のＬＥＤ電球Ａは、以下の利点を有する。
ボディ２に良熱伝導性金属であるアルミニウムを採用し、サンドブラストにより荒く加工したボディ表面に放熱塗料を塗布している。そして、ボディ２の下部外周にローレット２０を複数形成している。このため、伝熱性と放熱性に優れるので、ＬＥＤ３２および電子部品３３〜３８が発する熱を効率良くボディ２へ伝熱でき、且つ、その伝熱した熱をボディ２から効率良く空気中へ放熱することができる。

基板上面外縁に形成した銅帯配線ｔの所定部位に給電線３０、３０を電気接続し、収納凹部２４の偏心位置に穴入口が開口し、円形凹部２３の偏心位置に穴出口が開口する様に、円形凹部２３から収納凹部２４へ連通する給電線取出穴２５をボディ２の上部２２から下部２１へ形成している。
そして、ＬＥＤ底面が露出する中央穴３１を基板中央に開けたガラスエポキシ基板３の上面中央にＬＥＤ３２を配設し、良熱伝導性接着剤２７を介してボディ上部２２へガラスエポキシ基板３を固着している。

このため、ＬＥＤ３２が発する熱をＬＥＤ底面から良熱伝導性接着剤２７を介してボディ２へ逃がすことができるのでＬＥＤ３２に熱が籠り難く、ＬＥＤ３２の温度−ボディ２の温度≦数℃に抑えることができる。

レンズ４は、熱伝導性が悪い樹脂（アクリルやポリカーボネイト）で形成しているので、３０℃〜４０℃程度にしか昇温せず、ＬＥＤ電球Ａの点灯中に手がレンズ４に触れても火傷する虞がない。

上述の構造により、ＬＥＤ電球Ａは、ＬＥＤ３２の温度を、下記の未対策品に比べて４５℃下げることができるのでＬＥＤ３２の熱劣化が防止でき、且つ、長時間点灯し続けても温度が一定値を維持するので、発光色変化（約１０００Ｋからの色温度変化）を防止できる。

（未対策品）
基板：中央穴無しのガラスエポキシ基板
ボディ：真鍮、表面処理無、放熱塗料を無塗布、ローレット無、電線取出穴無偏心
他の部材は同じ、各部材の大きさや形状は同じ。

ＡＣ／ＤＣ変換回路が不要なＡＣ−１００Ｖの交流ダイレクト駆動形のＬＥＤ３２と、Ｅ１７口金１とを採用しているので、消費電力がミニクリプトン電球の約１／１０（３６Ｗ→３．５Ｗ）と少ないとともに、４０Ｗ型のミニクリプトン電球と交換することができる。
また、ＬＥＤ３２が発光ダイオードであるので、ＬＥＤ電球Ａは、長寿命（定格寿命：３００００時間以上）であるとともに、直下照度で４０Ｗの白熱電球相当の明るさが得られる。

ＬＥＤ電球Ａは、ＬＥＤ３２を採用しているので、紫外線波長を放射せず、美術館や博物館等の展示物への照明に適している。また、赤外線波長も放射しないので、肉や魚等の生鮮品を照明しても生鮮品が劣化しないので、食品の照明に好適である。

本発明の実施例２（請求項１、２、３、４に対応）を図２、図３、および図４に基づいて説明する。
図に示す如く、ＬＥＤ電球Ｂは、Ｅ１７口金１と、ボディ２と、アルミ基板６と、レンズ７とを備える。

Ｅ１７口金（口金）１は、給電線接続用の窪み１０を上面に設けた円柱状の上部１１（碍子製）と、小型白熱電球用ソケット５の雌ネジ端子５１に螺合可能な雄ネジ電極１２を外周に形成し、小型白熱電球用ソケット５の奥端子５２に当接する電極１３を雄ネジ電極１２から絶縁して先端に形成した下部１４（導電金属製）とを有する。なお、Ｅ１７口金１は、上部１１が後述する円形凹部２３へ接着剤を用いて接着される。

ボディ２（アルミニウム製）は、外周にローレット２０を複数形成した径小の下部２１と、径が漸大していく上部２２とからなり、Ｅ１７口金の上部１１を内嵌するための円形凹部２３を下部２１に形成し、アルミ基板６を収納するための収納凹部２４を上部２２に形成している。そして、収納凹部２４の偏心位置に穴入口が開口し、円形凹部２３の偏心位置に穴出口が開口する様に、円形凹部２３から収納凹部２４へ連通する給電線取出穴２５が、ボディ２の上部２２から下部２１に亘って形成されている。
なお、ボディ２は、サンドブラストにより表面が荒く加工され、その表面には放熱塗料が塗布されている。

アルミ基板６（円板状）は、上面外周に部品取り付け用の銅帯配線ｔを絶縁して形成し、この銅帯配線ｔの所定部位に給電線３０、３０が電気接続されている。この給電線３０、３０は、基板裏側から連通穴６１、６１を経て取り出される。

このアルミ基板６は、基板中央上面にＬＥＤ３２（ＬＥＤ部品）を固着し、銅帯配線ｔにＬＥＤ３２および電子部品３３〜３８（抵抗・バリスタ）を半田付して凹部２４内に収納され、良熱伝導性接着剤２７（シリコーン樹脂系）によりボディ２の上部２２に接着されている（図３参照）。なお、ＬＥＤ３２は、ＡＣ−１００Ｖの交流ダイレクト駆動が可能な発光ダイオードである。
上記給電線３０、３０は、ボディ２の電線取出穴２５および口金上部の窪み１０を経て口金下部に臨ませ、雄ネジ電極１２および電極１３に半田付けされる。

半球状を呈するレンズ７は、熱電導性が悪い略透明な樹脂（アクリルやポリカーボネイト）で形成され、ＬＥＤ３２が発光する光を指向させるためのものである。
このレンズ７は、ボディ上部上面の外縁溝２６に、開口側に周設した段部７１が嵌め込まれ接着剤により接着される。

実施例２のＬＥＤ電球Ｂは、以下の利点を有する。
ボディ２に良熱伝導性金属であるアルミニウムを採用し、サンドブラストにより荒く加工したボディ表面に放熱塗料を塗布している。そして、ボディ２の下部外周にローレット２０を複数形成している。このため、伝熱性と放熱性に優れるので、ＬＥＤ３２および電子部品３３〜３８が発する熱を効率良くボディ２へ伝熱でき、且つ、その伝熱した熱をボディ２から効率良く空気中へ放熱することができる。

基板上面外縁に形成した銅帯配線ｔの所定部位に給電線３０、３０を電気接続し、収納凹部２４の偏心位置に穴入口が開口し、円形凹部２３の偏心位置に穴出口が開口する様に、円形凹部２３から収納凹部２４へ連通する給電線取出穴２５をボディ２の上部２２から下部２１へ形成している。
そして、アルミ基板６の上面中央にＬＥＤ３２を配設し、良熱伝導性接着剤２７を介してボディ上部２２へアルミ基板６を固着している。

このため、ＬＥＤ３２が発する熱を、アルミ基板６および良熱伝導性接着剤２７を介してボディ２へ逃がすことができるのでＬＥＤ３２に熱が籠り難く、ＬＥＤ３２の温度−ボディ２の温度≦数℃に抑えることができる。

レンズ７は、熱伝導性が悪い樹脂（アクリルやポリカーボネイト）で形成しているので、４０℃〜５０℃程度にしか昇温せず、ＬＥＤ電球Ｂの点灯中に手がレンズ７に触れても火傷する虞がない。

上述の構造により、ＬＥＤ電球Ｂは、ＬＥＤ３２の温度を、下記の未対策品に比べて４５℃下げることができるのでＬＥＤ３２の熱劣化が防止でき、且つ、長時間点灯し続けても温度が一定値を維持するので、発光色変化（約１０００Ｋからの色温度変化）を防止できる。

（未対策品）
基板：中央穴無しのガラスエポキシ基板
ボディ：真鍮、表面処理無、放熱塗料を無塗布、ローレット無、電線取出穴無偏心
他の部材は同じ、各部材の大きさや形状は同じ。

ＡＣ／ＤＣ変換回路が不要なＡＣ−１００Ｖの交流ダイレクト駆動形のＬＥＤ３２と、Ｅ１７口金１とを採用しているので、消費電力がミニクリプトン電球の約１／１０（３６Ｗ→３．５Ｗ）と少ないとともに、４０Ｗ型のミニクリプトン電球と交換することができる。
また、ＬＥＤ３２が発光ダイオードであるので、ＬＥＤ電球Ｂは、長寿命（定格寿命：３００００時間以上）であるとともに、直下照度で４０Ｗの白熱電球相当の明るさが得られる。

ＬＥＤ電球Ｂは、ＬＥＤ３２を採用しているので、紫外線波長を放射せず、美術館や博物館等の展示物への照明に適している。また、赤外線波長も放射しないので、肉や魚等の生鮮品を照明しても生鮮品が劣化しないので、食品の照明に好適である。

本発明は、上記実施例以外に、つぎの実施態様を含む。
ａ．ＬＥＤ式小型電球の口金は、Ｅ１７以外にＥ１１でも良い。
ｂ．ＬＥＤ式小型電球のボディの材質は、良熱伝導性金属であれば、アルミニウム以外に銅等でも良い。
ｃ．ＬＥＤ光源色は、白色や電球色や高演色が好適である。
ｄ．略透明樹脂製のレンズは、クリア、シボ、ケシ、ダウン、フロスト、プリズムであっても良い。また、レンズは、ＬＥＤが発光する光を集光させる以外に、散光や散乱させても良い。
ｅ．ボディの下部外周のローレットは必須ではないが、ローレットを形成することにより放熱性が向上し、ボディの熱を空気中へ効率良く逃がすことができる。

Ａ、Ｂ ＬＥＤ電球
ｔ 銅帯配線（配線）
１ Ｅ１７口金（口金）
２ ボディ
３ ガラスエポキシ基板（円形基板）
４、７ レンズ
５ 小型白熱電球用ソケット
６ アルミ基板（円形基板）
１０ 窪み
１１ 上部（口金上部）
１２ 雄ネジ電極
１３ 電極
１４ 下部
２１ 下部（ボディ下部）
２２ 上部（ボディ上部）
２３ 円形凹部
２４ 収納凹部
２５ 給電線取出穴（電線取出穴）
２７ 良熱伝導性接着剤
３０ 電線（給電線）
３１ 中央穴
３２ ＬＥＤ（ＬＥＤ部品）
３３〜３８ 電子部品
５１ 雌ネジ端子

Claims (6)

1. 小型白熱電球用ソケットの雌ネジ端子に螺合可能な雄ネジ電極を下部外周に形成し、奥端子に当接する電極を下部先端に形成し、円柱状の上部に電線接続用の窪みを設けた口金と、
   口金上部を嵌合するための円形凹部をボディ下部に形成し、収納凹部を径大なボディ上部に形成し、前記ボディ下部の前記円形凹部から前記ボディ上部の前記収納凹部へ連通する電線取出穴を形成したボディと、
   上面中央にＬＥＤ部品を取り付け、上面外周に電子部品を取り付け、給電用の１対の電線を電気接続して前記収納凹部に収納され、前記ボディ上部へ良熱伝導性接着剤を介して固着される円形基板と、
   ボディ上部の上面に固定される略透明樹脂製のレンズとを備え、前記電線取出穴および前記窪みを介して前記電線を、前記口金の前記雄ネジ電極および前記電極に結線してなるＬＥＤ式小型電球であって、
   前記ボディは、良熱伝導性金属で形成され、ショットブラスト加工により表面を荒くしたことを特徴とするＬＥＤ式小型電球。
2. ショットブラスト加工した前記ボディの金属表面に、放熱塗料を塗布したことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ式小型電球。
3. 前記円形基板は、アルミ基板であり、上面外周に部品取り付け用の配線を絶縁して形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ式小型電球。
4. 前記ボディ上部の前記収納凹部の偏心位置に前記電線取出穴の入口が開口し、前記ボディ下部の前記円形凹部の偏心位置に出口が開口することを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ式小型電球。
5. 前記円形基板は、前記ＬＥＤ部品の底面が露出する中央穴を有するガラスエポキシ基板であり、上面外周に部品取り付け用の配線を形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＬＥＤ式小型電球。
6. 前記ボディ上部の前記収納凹部の偏心位置に前記電線取出穴の入口が開口し、前記ボディ下部の前記円形凹部の偏心位置に出口が開口することを特徴とする請求項５に記載のＬＥＤ式小型電球。

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