JP2011014270A - ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化し、優れた放熱性能を持つランプを提供する。
【解決手段】光源基板４と、その光源基板が載置された基体２を有するランプにおいて、基体２は、筒状部２１と周部２２とから構成される。筒状部２１の一端は端子62が設けられた閉塞端２１aであり、その閉塞端の反対側の端部は開口端21bであり、端子６２近傍の筒状部の側面の外周には口金シェル61が被嵌されている。周部２２は、筒状部２１の側面の外周の、口金シェル６１よりも開口端２１ｂ側に位置する部分から外側に突出して前記開口端２１ｂ側に前記光源基板４と略同一平面まで延伸している。筒状部２１及び周部２２は絶縁性と放熱性を有する材料で一体成形されており、筒状部２１と周部２２及び光源基板４により囲まれた空間２２a内には樹脂３が充填されており、樹脂3と光源基板４が接触している。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばLED（発光ダイオード）等の発光素子を光源として用いたランプに関する。

LEDは、温度が上昇するに従い、光出力が低下し、寿命も短くなることが知られている。このため、ランプは、LEDの温度上昇を抑制するため放熱性が高いことが望ましい。また、LEDを駆動するための回路を、基体の口金側に設けられた収納部内に内蔵したランプが知られている。

従来のLEDを光源として用いたランプが特許文献１に開示されている。
特開２００６−３１３７１７

特許文献１のランプでは、金属製の外郭部材内に回路収納のための凹部を設け、凹部の開口縁部側には口金部が設けられている。外郭部材は、ＬＥＤ光源取付け部と一体に形成されており、ＬＥＤ光源からの熱を、外郭部材を通して外部に放出する構造となっている。口金を有する口金部と、外郭部材とは別体として形成され、回路を前記凹部に収容後、口金部と外郭部材は嵌合等により連結される。

しかしながら、上述のランプでは、金属製の外郭部材だけから外部へ放熱される構造となっており、放熱性能は十分とは言えず、さらなる放熱性能の向上が求められている。

さらに、外郭部材が金属からなるため、回路との絶縁を取る必要がある。口金を有する口金部は絶縁性材料からなる。また、電源収容部の内周に絶縁部材を設け、さらにその絶縁部材と回路の間に形成される空隙を十分取る必要があるので、ランプが大きくなる。さらに、外郭部材と口金部との連結部分が必要なこともランプが大きくなる原因の一つとなる。

また、口金部と外郭部材の嵌合の際、回路のリード線の一つを口金部材と外郭部材の間の所定の位置に挟み込んだ上で、かしめる工程が発生する。この工程については、例えば、特許文献２に記載されている。
特開２００２−１０９９０８ しかしながら、リード線を挟んだ上でかしめる工程は作業が煩雑である。また、口金部材と外郭部材の間で寸法ばらつきが生じた場合等に、確実に電気的な接続を得られない。

前記課題を解決するために、本発明にかかわるランプは、光源基板と、前記光源基板が載置された基体を有するランプにおいて、前記基体は、筒状部と周部とから構成され、前記筒状部の一端はその外部に端子が備えられた閉塞端であり、その閉塞端の反対側の端部は開口端であり、前記端子近傍の筒状部の側面の外周には口金シェルが被嵌されており、前記周部は、前記筒状部の側面の外周の、前記口金シェルよりも前記開口端側に位置する部分から外側に突出して前記開口端側に前記光源基板と略同一平面まで延伸している。前記筒状部及び前記周部は絶縁性と放熱性を有する材料で一体成形されており、前記筒状部と前記周部及び前記光源基板により囲まれた空間内には樹脂が充填されており、前記樹脂と光源基板が接触していることを特徴とする。

また、前記基体はさらに回路を内部に収容し、前記筒状部は、前記口金シェルと前記端子の間の部分に設けられた貫通孔を有し、前記回路の外部導線は前記貫通孔を通って外部へ引き出されることを特徴とする。

また、前記基体はさらに回路を内蔵し、前記筒状部は、前記口金シェルの側面に設けられた貫通孔を有し、前記回路の外部導線は前記貫通孔を通って外部へ引き出されることを特徴とする。

また、前記筒状部は、その開口端が前記光源基板と接触する位置まで延伸し、前記筒状部の側面の外周と前記周部と光源基板で囲まれる空間に樹脂が充填されていることを特徴とする。

また、前記樹脂が軟質樹脂であることを特徴とする。

また、前記筒状部及び前記周部は、アルミナ系セラミックからなることを特徴とする。

基体を構成する筒状部及び周部に、絶縁性と放熱性を有するセラミックを使用する。口金は、筒状部の閉塞端をなす底面とその近傍の側面の外周に取り付けられる。従来のランプのように、口金を有する口金部と外殻部材を別体で形成し、連結する必要がない。従来のランプのように、口金部材と外郭部材の連結部分が無いため、ランプの小型化が可能である。

本発明のランプでは、筒状部と周部が共に絶縁性を有するため、筒状部と回路基板、周部と回路基板がそれぞれ接触していてよい。従来のランプのように、回路基板の周辺に絶縁性確保のため空隙を取る必要がなく、小型化が可能である。

また、本発明のランプでは、絶縁性と放熱性を兼ね備えた材料で筒状部と周部を一体成形することにより、光源基板からの熱が、筒状部の口金を備えた部分と口金を通ってさらにランプソケットを介して外部構造に伝達される。よって、口金を備えた口金部が絶縁性のみを有する材料で構成され、光源基板からの熱が口金部には伝達されにくい構造の従来のランプと比べて、放熱領域が大きくなるため、すぐれた放熱性能を持つ。

本発明のランプでは、筒状部と周部と光源基板によって囲まれた空間に樹脂を充填し、光源基板と樹脂が接触していることにより、そこに樹脂が充填されていない場合と比べて、光源基板の熱を効率よく周部へ伝導することができる。これにより、周部を経て外部空間へ、より多くの熱を放出することができる。

本発明のランプでは、回路基板の外部導線の一つは、口金近傍に設けられた貫通孔を通す。従来のランプの口金部と外郭部材の連結の際のように、外部導線を基体の縁と口金シェルの間に挟み、口金と一緒にかしめる作業を行う必要がない。所定の貫通孔に外部導線を通すという簡単な方法で、回路基板の外部導線をランプの外部に引き出すことができる。

本発明の第一の実施形態に係るランプを、ランプの軸方向に切った時の断面図。 本発明の第一の実施形態に係るランプの基体を、組立て前の状態で上から見た図。 本発明の第二の実施形態に係るランプをランプの軸方向に切った時の断面図。 本発明の第二の実施形態に係るランプの基体を、組立て前の状態で上から見た図。

図１から図４を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１及び図２を参照しながら、実施例１について説明する。図１の符号１は、ランプ１を示す。このランプ１は、基体２と、ＬＥＤ等の点状光源５と、光源を覆う透光性カバー８と、回路７と口金６を備えている。基体２は、筒状部２１と、筒状部２１の外周から外側に張り出し、筒状部２１を囲むように光源基板４側に広がる周部２２から成る。筒状部２１の側面の外周と周部２２で囲まれる空間は環状の凹部２２aとなっている。回路７は、筒状部２１内に収容されている。

筒状部２１の口金側の端部は閉塞端２１aで口金６が具備されている。筒状部２１の閉塞端の底面にはアイレット端子６２が設けられている。また、アイレット端子６２近傍の、アイレット端子６２と接触しない位置にある筒状部２１側面の外周には、口金シェル６１が被嵌されている。口金６は図示しないランプソケットに着脱可能にねじ込まれるようになっている。

筒状部２１のアイレット端子６２が設けられているのと反対側の端部は開口端21bで、その上に光源基板４がねじ止め、又は接着等により載置されている。

筒状部２１と周部２２は例えばセラミック、特にアルミナ系セラミック等の絶縁性と放熱性を兼ね備えた材料の一体成形品からなる。筒状部２１と周部２２が放熱性を備えているため、光源基板４から伝わった熱を、ランプ１の外部に放出することができる。

筒状部２１の形状は、口金シェル６１とアイレット端子６２が装着される部分は、口金の規格に適合すべく略円柱とすることが好ましい。しかし、それ以外の部分は、略円柱状に限られるものではなく、例えばラッパ状とし、筒状部２１の開口端21bに向かってその内径が徐々に大きくなる形でもよい。ランプ１の軸に垂直な断面において、筒状部２１を成す円の中心は、ランプ１の軸上にある。

筒状部２１はその閉塞端２１a側の側面の内周に、回路７を係止するための係止部21cを有する。図２中A-Aは、図１に示す断面を切った方向を示す。図２では、筒状部２１の内周全てに亘って係止部21cが設けられているが、これに限られるものでない。回路７が筒状部２１内で、ランプの軸方向で動かないように、係止部21cは、筒状部２１の内周に少なくとも部分的に設けられていればよい。

筒状部２１は、その開口端21b側の側面の内周に部分的に設けられた、突起部21ｄを有する。突起部21ｄは、回路７と接触することにより、ランプの軸に垂直な方向で見た時に、回路７が筒状部２１内で上下左右に動かないようにする。よって、突起部21ｄは、筒状部２１の内周に少なくとも部分的に設けられていればよい。

回路７を収容する筒状部２１が絶縁性を有する材料から成るため、従来のランプのように、絶縁性の確保のために回路７の周辺に十分大きな空隙を確保する必要はない。本発明のランプでは筒状部２１が絶縁性を有する材料から成り、回路７と接触していても漏電の心配がないため、上述の空隙がない分ランプを小型化できる

筒状部２１の口金６が設けられている端部と反対側の端部は、開口端21bとなっている。この開口端上に光源基板４がねじ止めにより固定されている。図２の符号２１ｃは、ねじ止め用のねじを挿入する穴を示す。なお、本実施例では、ねじ止めとしたが、例えば接着等、他の固定手段により固定されていてもよい。

点状光源５は、例えばＬＥＤ等の半導体発光素子からなり、光源基板４上に複数個実装されている。光源基板４には、熱伝導性の高い材料、例えば アルミニウム等の金属、FR4、CEM３等のガラスエポキシ基板が用いられる。光源基板４の形状は、光源基板４の筒状部２１の開口端21bへの固定が可能であり、凹部２２aの開口部の、光源基板4で塞がれていない部分から凹部２２a内への樹脂の注入を可能にする形状ならば何でもよく、例えば円形、矩形等が好ましい。さらに、樹脂部３との接触面積が大きければ、その分光源基板４の熱を効率よく樹脂部３に伝えられるため光源基板４の面積は大きい方が望ましい。

透光性カバー８は、例えば、嵌合、又は接着等により周部２２の開口縁に固定され、点状光源５を保護する。また、所望の配光を得るために、透光性カバー８の内面にフロスト処理を施してもよいし、又はレンズカットを設けてもよい。

回路７は、一般的なＬＥＤ用回路を用いてよい。回路７は、口金から電力の供給を受けるための外部導線７ａ，７ｂと、光源基板４に電気的に接続するためのリード線７c、７ｄを有する。

筒状部２１はその内部に回路７を収容し、回路の外部導線７ａ，７ｂを、ランプの外に引出すための貫通孔９，１０を備えている。貫通孔９は、閉塞端２１aの底面の、その外側にアイレット端子６２が形成される部分に設けられている。貫通孔１０は口金シェルの側面に設けられている。外部導線７a、７bを、筒状部の開口端２１ｂから筒状部内に入れ、貫通孔９，１０に通し、回路７を筒状部２１内に入れる。その後、外部導線７a, ７ｂは適宜切断され、口金６に半田付けされる。

ここで、回路７と筒状部２１の間には隙間があってもよいが、接触していることが望ましい。隙間がない分小型化できるほか、回路７が筒状部２１内で動くのを防止することができる。

また、筒状部７の内部には樹脂を充填しないため、外部導線７ｂを通す貫通孔１０は、外部導線７ｂを通しやすく、また、外部導線を貫通孔７ｂに通した後、半田や接着剤で塞げる程度の大きさと形にすればよく、可能な限り小さくする必要はない。よって、貫通孔１０を適切な大きさと形にすることにより、外部導線７ｂを貫通孔１０に通す作業を容易に行える。

ランプ１を口金側が下方に位置する状態で軸方向に沿って切った断面において、周部２２が筒状部２１の外周から外側に向かって張り出す位置は、口金シェル６１よりも上方に位置していれば、どこでも良いが、口金シェル６１近傍であることが好ましい。樹脂を充填する凹部２２aの容積を大きくすることで、より多くの光源基板の熱を樹脂部３に伝導することができる。

周部２２は、ランプ１の外部に露出する。周部２２の開口縁には、透光性カバー８と嵌合するための溝が設けられている。

周部２２の形状は、筒状部２１の側面の外周を囲み、筒状部２１と周部２２で囲まれた空間である凹部２２ａ内に樹脂を充填でき、透光性カバー８との嵌合等による連結部分を確保できるものであれば特に問わない。例えば、前記ランプ１の軸に沿って切った断面において、周部２２は、略椀形の部分として形成され、筒状部２１の外周から張り出した後、折れ曲がることなく曲線を描いて筒状部２１の開口端に向かって裾広がりに延伸していてもよい。また、周部２２は、ランプ１の軸方向に垂直な断面において、円ではなく、十角形、十二角形等の多角形として現れるものとしてもよい。

筒状部２１の側面の外周、周部２２、光源基板４で囲まれる空間である凹部２２ａには、シリコン、又はエポキシ等の樹脂が充填・硬化され、樹脂部３を形成する。樹脂部３は、光源基板４からの熱を周部２２に伝導させて、この周部２２からランプ１の外部に放出する。樹脂部３へ、より多く光源基板４からの熱を伝えるためには、樹脂部３の容積が大きく、光源基板４と樹脂部３が接触する部分の面積が大きい方が好ましい。

光源基板４と筒状部２１が接触していることにより、点灯時光源基板の熱が直接筒状部２１に伝わる。筒状部２１に伝わった熱は、周部２２を介して外部空間に放出されるか、閉塞端２１aと口金６を介してランプソケットへと伝導される。閉塞端２１aと口金６からランプソケットへと熱が伝わる経路は、従来のランプにはない。これは、筒状部２１を絶縁性と放熱性を兼ね備えた材料から構成し、筒状部の閉塞端２１aに口金6を取り付けることにより実現した。

ランプ１の製造工程は、例えば以下の通りである。基体２に口金６を取り付ける。口金シェル６１とアイレット端子６２には、外部導線７a、7bを通すための穴があらかじめ開けられている。回路７に、外部導線７a、７ｂ、リード線７ｃ、７ｄを取り付けておく。上記回路７の外部導線７a, 7bを貫通孔９、１０に通す。回路７を係止部21c、突起部21ｄに接触させ、所定の位置に配置する。外部導線７a, 7bを適宜切断し、口金６に半田付け、又は、接着剤等で固定する。点状光源５が実装された光源基板４と回路７をリード線７ｃ、７ｄでつなぎ、光源基板４を筒状部２１の開口端上に配置し、基体２の所定位置にねじ止め、又は、接着等で固定する。次に、凹部２２aの開口部の光源基板４で塞がれていない部分から、樹脂を凹部２２aに充填、硬化し、樹脂部３を形成する。次に、透光性カバー８を基体２に嵌合、又は接着等により固定する。

図３、図４を参照しながら実施例２について説明する。なお、実施例１と同等の部品には同じ符号を付し説明を省略する。

ランプ１００において、筒状部２０１の開口端２０１ｂは、周部２０２が筒状部外周から外側へ張り出す位置にあり、周部２０２へ連続してつながっている。樹脂を充填する空間２０aは、周部２０２と筒状部２０１と光源基板４により囲まれた空間である。ランプ１００では、回路７と樹脂３が接触しているため、樹脂３にはシリコン又はエポキシ等の軟質樹脂を用いることが望ましい。これにより、樹脂硬化時やランプ点灯時、樹脂の熱膨張により基板７にかかる応力を、硬質樹脂を使用した時と比べて緩和することができる。

周部２０２の光源基板４側の開口端の内周縁で光源基板４がねじ止め等により固定されている。図４の符号２０２ｃは、ねじ止めのための、ねじ挿入穴を示す。

ランプ１では、係止部21cにより回路７が軸方向に動かないよう固定したが、ランプ１００では、係止部21cを設けていない。代わりに、回路７の基板に切り欠きを設け、その切り欠きと、筒状部２０１と周部２０２の切り替え部分とを係合させることにより、回路７を固定している。図３では、筒状部２０１と周部２０２の切替え部分が略直角であるため、これに合わせて回路の基板に略直角の切欠きを設けたが、切欠きの形状はこれに限られるものではなく、基体２０のデザインに合わせて適宜選択されてよい。例えば、周部２０２の形状がラッパ状であり、筒状部２０１と周部２０２の切替え部分に段差がなく、曲線を形成するようにつながっている場合、回路７の基板の、基体２０の筒状部２０１と周部２０２の曲線状の切替え部分に相当する部分を同じ曲線状としてもよい。

また、ランプ１００では、軸方向に垂直な断面で見た時に、回路７が基体２０内で上下左右方向に動くのを防ぐため、図４に示すように、周部２０２の内周に少なくとも部分的に、突起部202ｄが、設けられる。

また、ランプ１では、貫通孔１０は、口金シェルの側面に設けられているが、ランプ１００では、アイレット端子６２と口金シェル６１の間に露出している筒状部２０１の部分に設けられている。

ランプ１００の製造方法については、基本的にランプ１と同じである。ただし、樹脂部３に軟質樹脂を用いる場合、光源基板を周部２０２へ固定する工程は、凹部２０aへの樹脂の充填・硬化後としてもよい。

発明者は、ランプ１００について、樹脂部３を設けることによる放熱効果を確認するため実験を行った。AC100V、９W、１時間点灯後、樹脂部３と光源基板が接触しているランプ１００では、樹脂が充填されていない同型のランプと比べて、光源基板４の温度は約１５度低下した。

本発明は、上記実施例に限定されるものではない。例えば、ランプ１において、回路７の軸方向での位置の固定は、筒状部側面から内周方向に突起した係止部21cを用いたが、代わりにランプ１００のように、筒状部２１内に小径部と大径部を設け、小径部と大径部の切り替え部分が、回路７の基板に設けた切欠き部と接触することにより、回路７を係止するようにしてもよい。また、別の例では、ランプ１００において、回路７に切欠きを設けず、ランプ１のように係止部21ｄを設けることにより回路７を軸方向で係止してもよい。例えば、上記の変形例も本発明の範囲に入るものである。

本発明のランプは、口金が用いられた照明装置に用いるものとして好適である、特に、天井灯や卓上灯等の室内照明、街路灯等の屋外照明、サイン照明等の装飾用照明、自転車等の車両用照明、非常灯等の表示用照明、懐中電灯等の携帯式照明等が例示される。

１、１００・・・ランプ
２、２０・・・基体
２１、２０１・・・筒状部
２１a・・・閉塞端
２１ｂ、２０１ｂ・・・開口端
２２、２０２・・・周部
２０a、２２a・・・凹部
２１c・・・係止部
２１ｄ、２０２ｄ・・・突起部
３・・・樹脂部
４・・・光源基板
５・・・点状光源
６・・・口金
６１・・・口金シェル
６２・・・アイレット端子
７・・・回路
８・・・透光性カバー
７ａ、７ｂ・・・外部導線
７ｃ、７ｄ・・・リード線
９、１０・・・貫通孔

Claims (6)

1. 光源基板と、前記光源基板が載置された基体を有するランプにおいて、前記基体は、筒状部と周部とから構成され、前記筒状部の一端はその外部に端子が備えられた閉塞端であり、その閉塞端の反対側の端部は開口端であり、前記端子近傍の筒状部の側面の外周には口金シェルが被嵌されており、前記周部は、前記筒状部の側面の外周の、前記口金シェルよりも前記開口端側に位置する部分から外側に突出して前記開口端側に前記光源基板と略同一平面まで延伸し、前記筒状部及び前記周部は絶縁性と放熱性を有する材料で一体成形されており、前記筒状部と前記周部及び前記光源基板により囲まれた空間内には樹脂が充填されており、前記樹脂と光源基板が接触していることを特徴とするランプ。
2. 前記基体はさらに回路を内部に収容し、前記筒状部は、前記口金シェルと前記端子の間の部分に設けられた貫通孔を有し、前記回路の外部導線は前記貫通孔を通って外部へ引き出されることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
3. 前記基体はさらに回路を内蔵し、前記筒状部は、前記口金シェルの側面に設けられた貫通孔を有し、前記回路の外部導線は前記貫通孔を通って外部へ引き出されることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
4. 前記筒状部は、その開口端が前記光源基板と接触する位置まで延伸し、前記筒状部の側面の外周と前記周部と光源基板で囲まれる空間に樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のランプ。
5. 前記樹脂が軟質樹脂であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のランプ。
6. 前記筒状部及び前記周部は、アルミナ系セラミックからなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のランプ。

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