JP2011134665A - 口金付ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】カバー部材を、接着剤を使用することなく固定することが可能な口金付ランプおよびこの口金付ランプを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】本体１１の一端部側に配設される発光部１４と；発光部を覆うように設けられ透光性を有する合成樹脂製のカバー部材１５と；カバー部材および本体側のそれぞれに設けられた係合突部または係合受部を有し、これら係合突部および係合受部の嵌め合わせによってカバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段１６と；係合手段によってカバー部材と本体側とを係合した状態でカバー部材および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力を作用させることによってカバー部材を本体側に保持させる保持手段１７と；本体の他端部側に設けられる口金部材１９と；を具備する口金付ランプ１０を構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光部を覆うように設けられるグローブ等のカバー部材を有する口金付ランプおよび照明器具に関する。

近年、フィラメント電球に代わって、寿命が長くまた消費電力の少ない固体発光素子である発光ダイオードを光源とした電球形ＬＥＤランプ等の口金付ランプが各種照明器具の光源として採用されるようになってきている。この種の口金付ランプは、発光部を覆うカバー部材が設けられ、このカバー部材（グローブ）は、特許文献１、特に段落番号［００３０］に示されているように、例えば、透明のガラスや合成樹脂などの材質により透光性を有してなり、端部に開口を有する略半球状に形成されている。そして、端部がカバー（本体）のカバー部の内側に嵌合され、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り取り付けられて構成されている。

特開２００８−９１１４０号公報

一方、この種の口金付ランプにおける本体は、通常、発光ダイオードの放熱性を高めるために熱伝導性の良好なアルミニウムで構成されている。このため、特許文献１に示されるようにグローブすなわちカバー部材と本体との接着剤による固定は、樹脂やガラスからなるカバー部材とアルミニウムからなる本体との熱膨張差から生じる熱応力を緩和するためにシリコーン接着剤を多めに使用して固定する必要がある。このため、材料コストが上昇する問題が生じる。また、製造工程においても、接着剤の手間のかかる塗布工程や、接着剤を固化するための時間のかかる乾燥工程等が必要となりプロセスコストも上昇する問題がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、カバー部材を、接着剤を使用することなく固定することが可能な口金付ランプおよびこの口金付ランプを用いた照明器具を提供しようとするものである。

請求項１に記載の口金付ランプの発明は、本体の一端部側に配設される発光部と；発光部を覆うように設けられ透光性を有する合成樹脂製のカバー部材と；カバー部材および本体側のそれぞれに設けられた係合突部または係合受部を有し、これら係合突部および係合受部の嵌め合わせによってカバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段と；係合手段によってカバー部材と本体側とを係合した状態でカバー部材および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力を作用させることによってカバー部材を本体側に保持させる保持手段と；本体の他端部側に設けられる口金部材と；を具備していることを特徴とする。本発明によれば、合成樹脂製のカバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段と、弾性力によってカバー部材を本体側に保持させる保持手段により、カバー部材を、接着剤を使用することなく確実に支持することが可能な口金付ランプを構成することができる。

本発明において、口金付ランプは、一般白熱電球の形状に近似させた電球形の口金付ランプ（Ａ形またはＰＳ形）、ボール形の口金付ランプ（Ｇ形）、円筒形の口金付ランプ（Ｔ形）、レフ形の口金付ランプ（Ｒ形）などに構成してもよい。また本発明は、一般白熱電球の形状に近似させた口金付ランプに限らず、その他各種の外観形状、用途をなす口金付ランプに適用することができる。

本体は、発光部を構成する発光ダイオード等における固体発光素子の放熱性を高めるために熱伝導性の良好な金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含む金属、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）などの工業材料、さらには、高熱伝導樹脂等の合成樹脂で構成することが好ましいが、ここでは、熱伝導性を有することが条件ではなく、通常の合成樹脂等で構成したものであってもよい。

また、外観形状は、一端部側から他端部側に向けて直径が順次小さくなるような、一般白熱電球におけるネック部分のシルエットに近似させた形状に形成することが、既存照明器具への適用率が向上して好ましいが、ここでは、一般白熱電球に近似させることは条件でなく、限られた特定の外観形状には限定されない。

発光部の光源は、発光ダイオード、半導体レーザ、有機ＥＬなどの固体発光素子で構成されることが好ましいが、ここでは、これら固体発光素子に限ることなく、例えば、小形の白熱電球や蛍光ランプ等で構成されたものであってもよい。発光部は、基板の表面に光源となる発光ダイオード等の固体発光素子を実装して構成した発光モジュールとして構成されることが好ましいが、基板を有することなく構成した発光部であってもよい。

カバー部材は、白熱電球など一般照明用電球のバルブと同じ外観形状を有するＡ形、ＰＳ形などの通常涙滴形と呼ばれている形状やＧ形の球形をなすバルブと、さらにはＴ形、Ｒ形をなすバルブと同形ないし略同形をなす類似形状をなすグローブで構成されることが好適であるが、発光ダイオード等の固体発光素子の充電部等を外部から保護するための透明または半透明の皿状をなす保護カバーで構成してもよい。カバー部材は、一例として、その外径寸法が、約２００ｍｍ以下である。またカバー部材は、ポリカーボネート、アクリル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン等の透光性の合成樹脂で構成されることが許容され、要求される特性に応じ無色透明、着色または光拡散などの手段が施されていてもよく、配光特性向上のためグローブなどの一部に反射膜等の反射手段が形成されていてもよい。

カバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段は、例えば、カバー部材に係合突部を設け、この係合突部が係合する係合受部を本体側に設け、これら係合突部および係合受部の嵌め合わせによって、カバー部材を本体側に支持させることが好ましいが、係合突部を本体側に、係合受部をカバー部材に設けて構成してもよく、上記に例示した具体構成には限定されない。係合手段は、合成樹脂製のカバー部材に一体に形成することによって構成されることが好ましいが、ここでは、金属等で別体に構成した係合手段であってもよい。また、係合手段は、カバー部材が本体側から着脱ができないように支持し固定されることが好ましいが、着脱ができるように構成したものであってもよい。

また、カバー部材は係合手段によって、本体自体に係合させて支持しても、本体に設けられた発光部を構成する基板や点灯装置を収納する絶縁ケース等、本体側に設けられる構成部品に対して係合させて支持するものであってもよく、要は、本体自体を含めた本体側に係合して支持する全ての係合手段が許容される。

保持手段は、上記の係合手段によってカバー部材を本体側に確実に支持するために必要な遊び寸法（例えば、０．５〜１ｍｍ程度）による移動やがたつきを制限するために、係合手段によってカバー部材と本体側とを係合した状態でカバー部材および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力を作用させることによってカバー部材を本体側に保持させるもので、合成樹脂製のカバー部材に、例えば、弾性を有するように一体に形成したバネ部材で構成し、合成樹脂の弾性力を利用して構成されることが好ましいが、ここでは、金属製の板バネやコイルスプリング等で別体に構成した保持手段であってもよい。

上述した係合手段および保持手段は、それぞれが独立して形成されたものでも、保持手段の、例えば、先端部に係合手段を一体に形成し、単独の部品として構成されたものであってもよい。また、係合手段および保持手段は、適正な強度を確保するため３箇所以上設けることが好ましい。

本体の他端部側に設けられる口金部材は、一般白熱電球が取付けられるソケットに装着可能な全ての口金が許容されるが、一般的に最も普及しているエジソンタイプのＥ１７形やＥ２６形等の口金が好適である。また、エジソンタイプの他、ピン形の端子を有する口金でも、引掛シーリングに使用されるようなＬ字形の端子を有する口金でもよく、特定の口金には限定されない。

なお、本発明において、本体の「一端部側」、「他端部側」とは、厳密な意味での端部であってもよいが、互いに相対的な関係での一端部側、他端部側であってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の口金付ランプにおいて、前記係合手段の係合突部および保持手段は、カバー部材に一体に形成したことを特徴とする。本発明によれば、簡単な構成により、カバー部材を、接着剤を使用することなく確実に支持することが可能な口金付ランプを構成することができる。

本発明において、係合手段の係合突部および保持手段は、隣接して形成しても、離間させて設けてもよい。また、例えば、半球状をなすカバー部材に等間隔に３個程度形成することが好ましいが、２個または１個であってもよく設ける個数は限定されない。

請求項３に記載の照明器具の発明は、ソケットが設けられた器具本体と；器具本体のソケットに装着される請求項１または２記載の口金付ランプと；を具備していることを特徴とする。本発明によれば、請求項１または２記載の口金付ランプを用いることにより、コスト的に有利な照明器具を構成することができる。

本発明において、照明器具は天井埋込形、直付形、吊下形、さらには壁面取付形等が許容され、器具本体に制光体としてグローブ、セード、反射体などが取付けられるものであっても光源となる口金付ランプが露出するものであってもよい。また、器具本体に１個の口金付ランプを取付けたものに限らず、複数個が配設されるものであってもよい。さらに、オフィス等、施設・業務用の大型の照明器具などを構成してもよい。

請求項１に記載の発明によれば、合成樹脂製のカバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段と、弾性力によってカバー部材を本体側に保持させる保持手段により、カバー部材を、接着剤を使用することなく確実に支持することが可能な口金付ランプを提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、簡単な構成により、カバー部材を、接着剤を使用することなく確実に支持することが可能な口金付ランプを提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２記載の口金付ランプを用いることにより、コスト的に有利な照明器具を提供することができる。

本発明の実施形態である口金付ランプを示し、（ａ）はカバー部材の側面図、（ｂ）は口金付ランプ全体の縦断面図。 同じく口金付ランプの側面図。 同じく口金付ランプを示し、（ａ）はカバー部材を下から見た斜視図、（ｂ）は本体の一部を切り欠き、カバー部材を取り外して上方から見た示す斜視図。 同じく口金付ランプの係合手段を拡大して示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）図におけるｂ−ｂ線に沿う断面図。 同じく口金付ランプの係合手段を拡大して示し、（ａ）は押し込んだ状態を示す図、（ｂ）保持手段により係合手段が押し上げられた状態を示す図。 同じく口金付ランプにおける保持手段の引張応力を確認するための実験に用いた解析モデルで、（ａ）は押し込み前の状態のモデルの斜視図、（ｂ）は押し込んだ状態のモデルの斜視図、（ｃ）は構造計算を行った仮想モデルを示す斜視図、（ｄ）は仮想モデルによって計算した結果を示すグラフ。 同じく口金付ランプを装着した照明器具を、天井に設置した状態を概略的に示す断面図。 同じく口金付ランプの変形例を示し、（ａ）は第１の変形例におけるカバー部材の側面図、（ｂ）は第２の変形例におけるカバー部材の側面図。 同じく口金付ランプの第３の変形例における係合手段を拡大して示す断面図。

以下、本発明に係る口金付ランプおよび照明器具の実施形態について説明する。

本実施例の口金付ランプは、図１に示すように、ミニクリプトン電球に相当する口金付ランプ１０を構成するもので、本体１１と、固体発光素子１２が実装された基板１３からなり本体の一端部側に設けられる発光部１４と、発光部を覆うように設けられる透光性のカバー部材１５と、カバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段１６と、弾性力によってカバー部材を本体側に保持させる保持手段１７と、固体発光素子を点灯する点灯装置１８、点灯装置に接続され本体の他端部側に設けられる口金部材１９で構成する。

本体１１は、熱伝導性の良好な金属、本実施例ではアルミニウムで構成された横断面形状が略円形の円筒状をなし、一端部側に径の大きな開口部１１ａを他端部側に径の小さな開口部１１ｂを有する収納凹部１１ｃを一体に形成する。また、外周面は図２に示すように、一端部側から他端部側に向かい順次直径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成し、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似させた形状に構成する。外周面には一端部側から他端部側に向かい放射状に突出する多数の放熱フィン１１ｄを一体に形成する。これら構成の本体１１は、例えば、鋳造、鍛造または切削加工等で加工され、内部に空洞を有する肉厚の円筒体として構成される。本体１１の一端部側の開口部１１ａには、図３（ｂ）に示すように、環状の凹段部が形成されるように凹段部の底面を平坦な面に形成した基板支持部１１ｅが一体に形成され、この周囲にリング状をなす凸条部１１ｆを一体に形成する。

また、本体１１に一体に形成された収納凹部１１ｃは、その内部に、後述する点灯装置１８を構成する回路基板を配設するための凹部で、横断面が本体１１の中心軸ｘ−ｘを中心とした略円形をなし、一端側から他端部側に向かって内径が小さくなる略円錐台形状をなしている。収納凹部１１ｃ内には、点灯装置１８とアルミニウムからなる本体１１との電気絶縁を図るために絶縁ケース２０が嵌め込まれる。絶縁ケースはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの耐熱性で電気絶縁性を有する合成樹脂で構成され、一端部側に開口部２０ａが形成され他端部側が閉塞されて収納凹部１１ｃの内面形状に略合致する有底の略円錐台形状をなす形状に構成し、後述の基板１３により開口部２０ａを押圧されて収納凹部１１ｃ内に固定される。しかし、ネジまたはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で収納凹部１１ｃ内に固定するようにしてもよい。絶縁ケース２０は、その他端部側に外周を段状になした口金取付部２０ｃを一体に形成する。

固体発光素子１２は、本実施例では発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）で構成し、本実施例では４個のＬＥＤからなる。なお、ＬＥＤとしては、複数個のＬＥＤチップおよびこのＬＥＤチップにより励起される蛍光体により白色（昼白色、昼光色を含む）を発光するタイプのいわゆるチップオンボード形であってもよい。

基板１３は、熱伝導性の良好な金属、本実施例では平板状の薄い略円形の板状をなすアルミニウムで構成され、その表面（図１における上方の面）にシリコーン樹脂等の電気絶縁層を介して銅箔からなる配線パターンが形成され、この配線パターン上に４個の各ＬＥＤ１２が略同心円状をなすように略等間隔に配設されて実装される（図３（ｂ））。これにより円形で板状をなす基板１３に、４個のＬＥＤ１１が略対称となるように配設された発光モジュールからなる発光部１４が構成される。

上記に構成された発光部１４は、本体１１の一端部側に形成された基板支持部１１ｅに電気絶縁を図り、かつ密着されるように装着されて配設され、また、必要に応じてシリコーン樹脂等で構成された電気絶縁シート等（図示せず）を介して、平坦な面をなす基板支持部１１ｅの底面にネジ等の固定手段を用い密着して装着される。

これにより、本体１１の一端部側に発光部１４が配設されると共に、基板１３の裏面が本体１１の基板支持部１１ｅに確実に密着され、基板１３が熱伝導性の良好なアルミニウムで構成されていることと相まって、ＬＥＤ１２から発生する熱を効果的に本体１１に伝達し放熱させることができる。上記構成により、４個のＬＥＤ１２を実装した基板１３からなる発光部１４の光軸ｙ−ｙが、本体１１の中心軸ｘ−ｘに略合致し、全体として平面視で略円形の発光面を有する光源部が構成される。

カバー部材１５は、ランプのグローブを構成するもので、透光性を有し、例えば、厚さが薄いポリカーボネート等の合成樹脂で構成され、透明または光拡散性を有する乳白色等の半透明、ここでは乳白色のポリカーボネートで一端部側に開口１５ａを有するミニクリプトン電球のシルエットに近似させた滑らかな曲面形状に形成する。

カバー部材１５は、基板１３の発光部１４を覆うようにして、開口１５ａの開口端部に一体に形成された環状の嵌合部１５ｂが基板支持部１１ｅの凸条部１１ｆ内に嵌め込まれ、さらに、接着剤を使用することなく、カバー部材１５と本体側とを係合して支持する係合手段１６と、弾性力によってカバー部材１５を本体側に保持させる保持手段１７によって、本体１１の一端部側に支持し固定される。

係合手段１６は、図３（ａ）に示すように、カバー部材１５における開口１５ａの環状の嵌合部１５ｂを、切り欠くことによって形成された係合突部、本実施例では、係合爪１６ａで構成する。この係合爪１６ａは、図４に示すように、その先端部を内側、すなわち、本体１１の軸線ｘ−ｘ側に向かって突出する係合突起１６ｂを一体に形成し、１２０°の角度で等間隔に３個形成する（３個以上でもよい）。これにより、係合爪１６ａからなる係合手段１６が、カバー部材１５に一体に、その開口１５ａから下方に突出して形成される。なお、図５中１６ｂ１は係合突起１６ｂに形成されたガイドのための傾斜部、１６ｂ２は鍵部である。

上記に構成された係合手段１６は、本体１１の基板支持部１１ｅの凸条部１１ｆ内に嵌め込まれ、本体側の係合受部、本実施例では、基板１３の端縁部１３ａに、係合爪１６ａの係合突起１６ｂを係合させることによって、カバー部材１５が本体側に係合されて固定される。

なお、本体１１の基板支持部１１ｅの環状をなす底面には、係合爪１６ａに対応して、等間隔に１２０°の角度の位置に凹嵌部１１ｇが形成され（図３（ｂ））、この凹嵌部の略中間部分まで基板１３の端縁部１３ａが張り出して突出し、この突出した端縁部１３ａの裏側に係合爪１６ａの係合突起１６ｂが係合される。係合爪１６ａは、凹嵌部１１ｇに嵌合されることによって左右の移動が阻止され、本体１１の軸線ｘ−ｘを回転中心とする回転方向に係止され、カバー部材１５は、本体１１に対して回転することなく固定される。なお、図４（ｂ）に示すように、凹嵌部１１ｇの幅寸法Ｌ１は、係合爪１６ａの幅寸法Ｌ２と略同等若しくは若干大きめに形成して係止爪１６ａが凹嵌部１１ｇ内に挿入され嵌め込まれることで、係止爪１６ａの凹嵌部１１ｇ内での左右の動きが規制されてカバー部材１５の本体１１に対する回転が阻止される。

一方、上述した係合爪１６ａと基板１３の端縁部１３ａとの係合によるカバー部材１５の取り付け工程では、カバー部材１５を本体側に確実に固定するために遊び寸法ｓ（０．５〜１ｍｍ程度）が必要となる（図５（ａ））。このため、係合手段１６のみによる固定では、固定が不十分であり、運搬時や振動時に音がしたり、がたつきが商品性を損なったりする可能性があった。これらを防止するために、弾性力によってカバー部材１５を本体側に保持させる保持手段１７を設ける。

保持手段１７は、係合手段１６によってカバー部材１５と本体側とを係合した状態で、カバー部材１５および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力を作用させることによってカバー部材１５を本体側に保持させる。すなわち、保持手段１７は、本実施例では、図１（ａ）、図３（ａ）に示すように、カバー部材１５の環状の嵌合部１５ｂを切り欠いて凹部１５ｃ形成し、この凹部１５ｃ内に、一体にバネ片１７ａを形成することによって構成する。この保持手段を構成するバネ片１７ａは、根元１７ｂが凹部１５ｃの上壁に一体に連結して固定され、この上壁から湾曲して離間し、遊端となった先端部１７ｃを所定の角度θをもって下方に向かって傾斜させて形成する。これにより、根元１７ｂをバネの軸とし、遊端となっている先端部１７ｃが合成樹脂、すなわち、ポリカーボネートの持つ弾性範囲内で本体１１の軸線ｘ−ｘ方向（鉛直方向）、すなわち、カバー部材１５および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力が付与される。

このバネ片１７ａは、図３（ａ）に示すように、係合手段１６と６０°の角度範囲で離間し、かつ１２０°の角度で等間隔に３個形成する（３個以上でもよい）。これにより、３個の係合手段１６の間に等間隔に位置して保持手段１７がカバー部材１５に一体に、その開口１５ａから下方に突出して形成される。

上記に構成されたバネ片１７ａは、カバー部材１５が係合手段１６によって基板１３に係合して本体側に支持された状態で、バネ片１７ａの先端部が押圧され、その弾性力でカバー部材１５全体を軸線ｘ−ｘ方向、すなわち、カバー部材１５および本体側の間に互いに離反する向きに沿って上方に移動させる（図５（ａ）→図５（ｂ））。この弾性作用によって、係合手段１６における係合突起１６ｂと基板１３の端縁部１３ａとの遊び寸法ｓ（０．５〜１ｍｍ程度）の稼動範囲内で、係合突起１６ｂを上方に押し上げて基板１３の端縁部１３ａの裏側に確実に係合させる。

これら作用により、接着剤を用いることなく、係合突起１６ａと基板１３の端縁部１３ａとの係合による物理的保持機構によって、遊び寸法ｓによる稼動が生じることなく、確実にカバー部材１５を本体側に固定することができる。同時に、上述したように、本体１１に対しても回転することなく確実に固定することができる。

また、このバネ片１７ａは、３個の係合手段１６の間に等間隔に位置して形成されており、バネ片による弾性力がカバー部材１５の円周方向に沿って略均等に作用し、カバー部材１５が傾いて固定されることがない。同時に、適正な固定強度を確保することができる。また、カバー部材１５に弾性力を付与させるための作業は、係合手段１６の係合爪１６ａを基板１３に係合させることによって、同時に自動的に付与させることができる。さらに、バネ片１７ａは、カバー部材１５の嵌合部１５ｂを切り欠いて形成した凹部１５ｃ内にバネ片１７ａを設ける構成としたので、凹部１５ｃの開口端部がストッパーの作用をなし、バネ片１７ａに大きな変形が起こらないようにすることができる。

また、実験によれば、カバー部材１５を本体１１の基板支持部１１ｅの凸条部１１ｆ内に嵌め込み、バネ片１７ａを本体１１の基板支持部１１ｅの環状をなす底面に押圧した状態、すなわち、バネ片１７ａに最大変形応力がかかる状態で、バネ片１７ａにかかる引張応力σは、ポリカーボネートの引張応力の限界値（６３．７３ＭＰａ）内であり、バネ片１７ａが凹部１５ｃ内で長期間にわたってバネ特性を維持できることが判明し、ポリカーボネートの物性の弾性範囲内の変形により、遊び寸法ｓによる稼動域を十分に制御できることが確認された。

すなわち、図６（ａ）に示すように、厚さ約０．８ｍｍのポリカーボネートで、凹部１５ｃおよびバネ片１７ａを一体に形成し、バネ片１７ａに対向して、本体１１に相当するアルミニウム板を配置し、バネ片１７ａをアルミニウム板１１に当接することができる解析モデルを構成した。

この解析モデルによって、図６（ｂ）に示すように、ポリカーボネートをアルミニウム板１１に当接しバネ片１７ａを押圧した状態にした。ポリカーボネートの強制変位寸法は、約０．５ｍｍである。この状態でバネ片１７ａにかかる引張応力σは、約４５．１ＭＰａであり、ポリカーボネートの引張応力の限界値（６３．７３ＭＰａ）より低く、バネ片１７ａにおいてバネ特性を維持できることが確認された。なお、解析モデルの温度は、ＬＥＤ点灯時における温度と同様の約７０℃に設定した。

また、図６（ｃ）に示す仮想モデルによって構造計算を行い、バネ片１７ａにおける角度θの最適値を求めた。仮想モデルにおける厚さ寸法ｔは約０．８ｍｍ、バネ片１７ａの縦寸法ｈは０．５〜１．２ｍｍ、バネ片１７ａの長さ寸法Ｌは５〜１０ｍｍ。本体１１に相当する支持体は、剛性を有し完全に固定した。仮想モデルの温度は、ＬＥＤ点灯時における温度と同様に７０℃に設定した。この構成で、１５〜４０°の角度θをもった仮想モデルを作成し、強制変位条件での変形応力を求めた。

上記仮想モデルによって計算した結果が図６（ｄ）に示すグラフである。グラフの縦目盛は変形応力（ＭＰａ）、横目盛はバネ角度θ（°）である。このグラフから明らかなように、バネ角度θは、３０°の条件で最も変形応力が少なく、２０〜３０°の角度であれば、バネ片１７ａが凹部１５ｃ内でバネ特性を維持できることが判明し、ポリカーボネートの物性の弾性範囲内の変形により、遊び寸法ｓによる稼動域を十分に制御できることが確認された。

上記により、カバー部材１５が本体１１の一端部側に設けられ、本体１１の傾斜する外周面が、グローブをなすカバー部材１５の曲面状の外周面に一体的に略連続した外観形状になり、ランプ全体がミニクリプトン電球のシルエットに近似させた形状に構成される（図２）。

点灯装置１８は、図１（ｂ）に示すように、各ＬＥＤ１２の点灯回路を構成する回路部品を実装した平板状の回路基板１８ａからなる。点灯回路は、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して各ＬＥＤ１２に定電流の直流電流を供給するように構成される。回路基板１８ａは短冊状の縦に長い形状に構成して片面または両面に回路パターンが形成され、その実装面に小形の電解コンデンサ等のリード部品やトランジスタ等のチップ部品等、点灯回路を構成するための複数の小形の電子部品１８ｂが実装され、上述した本体１１の収容部１１ｃ内に設けられる絶縁ケース２０内に、回路基板１８ａを縦方向にして収容される。これによって、本体内１１の収容部１１ｃに収容されＬＥＤ１２を点灯する点灯装置１８が構成される。また、回路基板１８ａの出力端子には各ＬＥＤ１２へ給電するための給電用のリード線（図示せず）を接続し、入力端子には入力線（図示せず）を接続する。

点灯装置１８に接続され、本体１１の他端部側に設けられる口金部材１９は、図１（ｂ）に示すように、エジソンタイプのＥ１７形を構成する口金で、ねじ山を備えた銅板製の筒状のシェル部１９ａと、このシェル部の下端の頂部に電気絶縁部を介して設けられた導電性のアイレット部１９ｃを備えている。シェル部１９ａの開口部が、絶縁ケース２０の口金取付部２０ｃに外側から嵌め込まれ、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤による接着やカシメなどの手段により本体１１との電気絶縁をなして本体１１の他端部側に固定される。シェル部１９ａおよびアイレット部１９ｃには、点灯装置１８における回路基板１８ａの入力端子から導出された入力線が接続される。

次に、上記に構成される電球形の口金付ランプ１０の組立手順につき説明する。先ず、絶縁ケース２０を本体１１の収納凹部１１ｃ内に嵌め込み、絶縁ケース２０の外周面と収納凹部１１ｃ内周面との接触部分に接着剤を塗布して固定する。

次に、点灯装置１８の回路基板１８ａを縦にして絶縁ケース２０内に挿入しガイド溝に嵌合させて支持し収容する。このときリード線の先端は本体１１の一端部側の開口部１１ａから引き出す。次に、開口部１１ａから引き出されたリード線を、ＬＥＤ１２を実装した基板１３に接続する。

次に、基板１３を本体１１の基板支持部１１ｅに載置し、表面側から周囲４箇所程度をねじ等の固定手段を用いて固定する。このとき熱伝導性を有し電気絶縁性を有する絶縁シート（図示せず）を基板支持部１１ｅの底面と基板１３裏面との間に介在させておく。これにより、基板１３の裏面と基板支持部１１ｅの平坦な面が密着して固定され、同時に、基板１３により絶縁ケース２０の開口部２０ａが押されて収納凹部１１ｃ内に確実に固定される。この際、基板１３の端縁部１３ａが基板支持部１１ｅにおける凹嵌部１１ｇの上面の略中間部分まで張り出すように位置される（図３（ｂ））。

次に、点灯装置１８の回路基板１８ａの入力端子から導出された入力線を、口金部材１９のシェル部１９ａおよびアイレット部１９ｃに接続し、接続した状態でシェル部１９ａの開口部を絶縁ケース２０の口金取付部２０ｃに嵌め込み接着剤で固着する。

次に、カバー部材１５を用意し、カバー部材１５を本体１１の開口部１１ａに被せるようにして、係合手段１６である係合爪１６ａを本体１１の基板支持部１１ｅに形成された３個の嵌合凹部１１ｇ内に押圧しながら挿入する。この操作によって、係合突起１６ｂの傾斜面１６ｂ１が、嵌合凹部１１ｇの上面に張り出して設けられた基板１３の端縁部１３ａに当接しながら外方に撓み、傾斜部１６ｂ１が基板の端縁部１３ａを乗り越え、係合突起１６ｂの鍵部１６ｂ２が端縁部１３ａの裏面側に落とし込まれて係合する（図５（ａ）の状態）。この状態で遊び寸法ｓが形成されるように、係合爪１６ａが構成されているので、係合突起１６ｂの傾斜部１６ｂ１は確実に基板の端縁部１３ａを乗り越え、鍵部１６ｂ２を確実に基板１３の裏面側に係合させることができる。

次に、カバー部材１５から手を離して押圧を解除する。これにより、カバー部材１５の保持手段１７であるバネ片１７ａの弾性力によって、カバー部材１５が軸線ｘ−ｘ、すなわち、カバー部材１５および本体側の間に互いに離反する向きに沿って図５中上方に遊び寸法ｓの分だけ押し上げられ、係合突起１６ｂの鍵部１６ｂ２が基板の端縁部１３ａの裏面側に係合する（図５（ｂ）の状態）。これにより、カバー部材１５は遊び寸法ｓによる稼動がなくなり確実に本体側に固定される。

これにより、一端部側に接着剤によらないで固定されたカバー部材１５であるグローブを有し、他端部にＥ１７形の口金部材１９が設けられ、全体の外観形状がミニクリプトン電球のシルエットに近似した電球形の口金付ランプ１０が構成される。

次に、上記のように構成された口金付ランプ１０を光源とした照明器具の構成を説明する。図７に示すように、３０は店舗等の天井面Ｘに埋め込み設置され、Ｅ１７形の口金を有するミニクリプトン電球を光源としたダウンライト式の既存の照明器具で、下面に開口部３１ａを有する金属製の箱状をなした器具本体３１と、開口部３１ａに嵌合される金属製の反射体３２と、ミニクリプトン電球のＥ１７形の口金をねじ込むことが可能なソケット３３で構成されている。反射体３２は、例えばステンレス等の金属板で構成し、反射体３２の上面板の中央部にソケット３３が設置されている。

上記に構成されたミニクリプトン電球用の既存の照明器具３０において、省エネや長寿命化などのためにミニクリプトン電球に替えて、上述したＬＥＤ１２を光源とする電球形の口金付ランプ１０を使用する。すなわち、口金付ランプ１０は口金部材１９をＥ１７形に構成してあるので、上記照明器具のミニクリプトン電球用のソケット３３にそのまま差し込むことができる。この際、口金付ランプ１０の外周面が略円錐状のテーパー面をなすようにして、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似させた形状に構成されているので、ネック部がソケット周辺の反射体３２などに当たることなくスムーズに差し込むことができ、電球形の口金付ランプ１０における既存照明器具への適用率が向上する。これにより、ＬＥＤ１２を光源とした省エネ形のダウンライトが構成される。

この状態で電源を投入すると、ソケット３３から口金付ランプ１０の口金部材１９を介して電源が供給され、点灯装置１８が動作し２４Ｖの直流電圧が出力される。この直流電圧は点灯装置１８から各ＬＥＤ１２に印加され、定電流の直流電流が供給されて全てのＬＥＤ１２が同時に点灯する。

各ＬＥＤ１２から放射された白色の光は、カバー部材１５の内面全体に向かって略均等に放射され、さらに乳白色のグローブで光が拡散されるので、ミニクリプトン電球に近似した配光特性をもった照明を行うことができる。特に、基板１３が板状をなし、その表面にＬＥＤ１２が実装され、裏面が本体１１の一端部側の凹段部からなる基板支持部１１ｅ内に内包されているので、基板１３がグローブの内面に影となって現れることがなく、グローブが全体にわたって均等に光ることから、基板１３が配光特性を阻害することがない。

同時に、電球形の口金付ランプ１０が点灯されると、ＬＥＤ１２の温度が上昇し熱が発生する。その熱は、熱伝導性の良好なアルミニウムからなる基板１３から、基板が直接密着して固定された基板支持部１１ｅに伝達され、アルミニウムからなる本体１１から放熱フィン１１ｄを介して外部に効果的に放熱され、ＬＥＤの発光効率が低下することを防止することができる。

以上、本実施例によれば、合成樹脂製のカバー部材１５と本体側とを係合して支持する係合手段１６と、弾性力によってカバー部材１５を本体側に保持させる保持手段１７により、カバー部材１５を本体側に支持するようにしたので、係合手段１６による物理的保持機構によって、遊び寸法ｓによる稼動が生じることなく、確実にカバー部材１５を本体側に支持し固定することができ、カバー部材１５が本体１１に対して落下することなく確実に取り付けることができる。また、係合手段１６による係合には、遊び寸法ｓが形成されるように構成されているので、確実に係合させることもできる。これにより、カバー部材と本体とを接着剤を使用することなく固定することができ、シリコーン接着剤の使用による材料コストの上昇および製造工程におけるプロセスコスト上昇による問題を解決することができる。

また、係合手段１６の係合突部は、係合爪１６ａと係合突起１６ｂで構成し、保持手段１７はバネ片１７ａで構成し、それぞれを合成樹脂製、すなわち、ポリカーボネートのカバー部材１５に一体に形成したので、ポリカーボネート自体の弾性力を利用して係合手段１６における係合力および保持手段１７における弾性力の付与を行うことができ、製造が容易でかつ簡単な構成により、カバー部材１５を本体側に確実に固定することができる。

また、係合手段１６を構成する係合爪１６ａは、本体１１の基板支持部１１ｅに形成された凹嵌部１１ｇに挿入され、基板１３の突出した端縁部１３ａに対して係合爪１６ａの係合突起１６ｂが係合されように構成したので、係合爪１６ａは基板１３を利用して係合させることができる。このため、係合爪に対する格別の係合受部を設けることなく構成することができ、さらに構成が簡素化される。同時に、係止爪１６ａが凹嵌部１１ｇに嵌合されることによって、カバー部材１５は、本体１１に対して回転することなく、確実に固定することができる。

また、保持手段１７におけるバネ片１７ａは、３個の係合手段１６の間に等間隔に位置して形成されており、バネ片１７ａによる弾性力がカバー部材１５の円周方向に沿って略均等に作用し、カバー部材１５が傾いて固定されることがない。同時に、適正な固定強度を確保することができる。さらに、バネ片１７ａは、カバー部材１５の嵌合部１５ｂを切り欠いて形成した凹部１５ｃ内にバネ片１７ａを設ける構成としたので、凹部１５ｃの開口端部がストッパーの作用をなし、バネ片１７ａに大きな変形が起こらないように構成した。これにより、一般的に合成樹脂にバネ構造を設ける場合には、弾性変形の範囲内で成型する必要があり、合成樹脂は金属などに比較すると弱い物性を持つため、凹部１５ｃ内にバネ片１７ａを設けることで大きな変形が起こらない構造とすることができ、組立時等にバネ片の破損が生じることない。これら作用により、カバー部材１５を本体側に長期にわたり確実に固定することができる。

また、カバー部材１５に対して弾性を付与させるための作業は、係合手段１６の係合爪１６ａを基板１３に係合させることによって、同時に、かつ自動的に保持手段１７のバネ片１７ａによって弾性力を付与させることができ、組立工程を簡素化することができ、量産に適した口金付ランプを提供することができる。

以上、本実施例において、保持手段１７は、バネ片１７ａの根元１７ｂが凹部１５ｃの上壁に一体に連結され、この上壁から湾曲して離間し、遊端となった先端部１７ｃを所定の角度θをもって下方に向かって傾斜させて形成したが、図８（ａ）に示すように、バネ片１７ａの根元１７ｂを凹部１５ｃの一方の側壁に一体に連結して固定し、この側壁から直線的に離間して遊端となった先端部１７ｃを所定の角度θをもって下方に向かって傾斜させて設けるように構成してもよい。この場合も、上記実施例と同様に、バネ片１７ａは、係合手段１６と６０°の角度範囲で離間し、かつ１２０°の角度で等間隔に３個形成し（３個以上でもよい）、３個の係合手段１６の間に等間隔に位置して保持手段１７がカバー部材１５に一体に、その開口１５ａから下方に突出するように構成する。

この構成によれば、バネ片１７ａを直線で構成することができ、製造性が向上すると共に、バネ片１７ａの長さを長くすることが可能となって、より強い反発力による弾性を付与させることができる。

また、係合手段１６は保持手段１７に一体に形成するように構成してもよい。すなわち、図８（ｂ）に示されるように、保持手段１７のバネ片１７ａの根元１７ｂを凹部１５ｃの上壁に一体に連結して固定し、この上壁から水平方向に直線的に、上壁から一定の隙間を有して離間させ延伸させて腕部１７ｄを形成し、遊端となった先端部１７ｃをさらに下方にＬ字形に成型して先端に、係合手段１６の係合突部である係合爪１６ａおよび係合突起１６ｂを一体に形成する。

この構成によれば、その変形方向は、根元１７ｂを中心とした本体１１の軸線ｘ−ｘ方向（鉛直方向）と、軸線に直交する方向（水平方向）の２方向になり、さらに腕部１７ｄが長いため変形範囲が広くなるため応力集中を抑制することができる。同時に、係合手段１６の係合突起１６ｂを基板１３の端縁部１３ａに確実による係合させることができ、さらに保持手段１７のバネ片１７ａの弾性力によって、カバー部材１５を遊び寸法ｓの分だけ確実に上方に持ち上げることができ、カバー部材１５を本体側により確実に固定することができる。

本構成によれば、カバー部材１５の固定時に発生する変形応力をポリカーボネートにおける引張応力の限界値である６３．７３ＭＰａ以下にすることができ、さらに好ましい範囲である３０ＭＰａ以下にすることがでた。因みに、３Ｎの力でポリカーボネート製のカバー部材１５を引っ張ったときの応力分布を調べてみたが、本構造にける係合突起１６ｂおよびバネ片１７ａにかかる応力は、ポリカーボネートにおける引張応力の限界値である６３．７３ＭＰａ以下にすることができた。これにより、合成樹脂すなわち、ポリカーボネートの物性の弾性範囲内の変形により、遊び寸法ｓによる稼動を十分に制御することができると共に、十分に長い期間、確実に保持することが確認できた。

また、一般的に係合爪の係合突起によってポリカーボネートのカバー部材を保持するためには、係合突起の高さを高くする必要がある。しかし、突起を高くすると取り付け時に大きな変形応力が発生して係合爪が破壊されてしまう。また、破壊が起こらない突起の高さに設定すると簡単に取り外すことができ、ランプの点灯・消灯の繰り返しによるヒートサイクルによるポリカーボネートの膨張により自然落下を起こす可能性もあり、突起の高さは必要となる。

一方、係合爪を直線状に真っ直ぐ形成して先端に係合突起を形成すると、取り付け時に大きな応力が発生し、一見、取り付けらたように見えていても係合爪の一部が破断している可能性が高い。これに対して、本構成によれば、その変形方向は鉛直方向と、水平方向の２方向になり、さらに腕部１７ｄが長く変形範囲が広くなるため応力集中を抑制することができ、確実に係合させて固定することができ、ヒートサイクル膨張による自然落下を防止することが十分にできる。

本構成の場合も、上記実施例と同様に、バネ片１７ａは、１２０°の角度で等間隔に３個形成し（３個以上でもよい）、カバー部材１５に一体に、その開口１５ａから係合手段１６の係合突起１６ｂが下方に突出するように構成する。また、本構成においては、保持手段１７が腕部１７ｄの分だけ長く形成されるので、これを挿入する本体１１の凹嵌部１１ｇの幅寸法Ｌ１を、腕部１７ｄの長さＬ２´に対応して大きく形成し、カバー部材１５の回転止めも同時に行えるように構成する。

また、本実施例において、係合手段１６の係合爪１６ａは、その先端部を内側、すなわち、本体１１の軸線ｘ−ｘ側に向かって突出する係合突起１６ｂを一体に形成したが、図９に示すように、係合突起１６ｂを本体１１の軸線ｘ−ｘから外側に向かって一体に形成するように構成してもよい。この場合係合突起１６ｂが係合する係合受部１３ａ１を、本体１１の基板支持部１１ｅの内面側に一体に形成する。この構成によれば、ランプの点灯時等において、カバー部材１５に対して温度上昇による内部圧力がかかった場合でも、係合突起１６ｂは外側に移動して係合受部１３ａ１との係合をより強固にするため、より一層確実に固定することができる。

なお、変形例を示す図８、図９には、図１〜図７と同一部分に同一符号を付し、詳細な説明は省略した。以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の実施例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

１０ 口金付ランプ
１１ 本体
１４ 発光部
１５ カバー部材
１６ 係合手段
１７ 保持手段
１９ 口金部材
３０ 照明器具
３１ 器具本体
３３ ソケット

Claims (3)

1. 本体の一端部側に配設される発光部と；
   発光部を覆うように設けられ透光性を有する合成樹脂製のカバー部材と；
   カバー部材および本体側のそれぞれに設けられた係合突部または係合受部を有し、これら係合突部および係合受部の嵌め合わせによってカバー部材と本体側とを係合して支持する係合手段と；
   係合手段によってカバー部材と本体側とを係合した状態でカバー部材および本体側の間に互いに離反する向きの弾性力を作用させることによってカバー部材を本体側に保持させる保持手段と；
   本体の他端部側に設けられる口金部材と；
   を具備していることを特徴とする口金付ランプ。
2. 前記係合手段の係合突部および保持手段は、カバー部材に一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の口金付ランプ。
3. ソケットが設けられた器具本体と；
   器具本体のソケットに装着される請求項１または２記載の口金付ランプと；
   を具備していることを特徴とする照明器具。
   

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