JP2012009278A - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Abstract

【課題】直下方を効率よく照射できるＬＥＤ電球を提供すると共に、ダウンライトに適した放熱対策を備えた構造を開発すること。
【解決手段】電球用ソケットに回転して装着する口金部１０と、口金部と同期して回動自在な第１摘み部２０と、該第１摘み部と独立して回動自在な第２摘み部３０と、該第２摘み部と同期して回動する発光球体部４０とを少なくとも備えたＬＥＤ電球を提供する。そして、発光球体部４０には、回転軸と所定角度傾斜し、その傾斜角度に直交する方向を主たる照射方向とするＬＥＤ素子を備えた発光面と、発光面を覆い、略半球面状をなす発光面カバー４１と、発光面カバーと反対側の略半球部分に放熱体５０とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を使用した電球に関し、特にダウンライトなどにおいて電球の口金を斜めに取り付ける場合に好適な電球の構造に関する。

省エネ意識の高まりにより、従来のフィラメントを使った電球から、蛍光灯とインバータ回路を内蔵した電球型蛍光灯や、ＬＥＤを使用したＬＥＤ電球が急速に普及している。特に、高輝度なＬＥＤの価格が下がったことや、白熱灯と同様な発色が可能になったこと、圧倒的に消費電流が少ないことから、ＬＥＤ電球への転換が進んでいる。

その一方、ＬＥＤ電球においては、ＬＥＤの特性上発光光線の指向性が強く、従来の電球と同様の拡散性が得られない問題が知られている。そこで、従来の電球と置換しても支障がないように、電球内のＬＥＤ素子を立体的に多数配置して、電球外方の多方向に向けて発光させることが一般的に行われている。

もっとも、ダウンライトやスポットライトのように照明器具の種類によっては、指向性があっても問題がない、むしろ指向性があることが望ましい場合も少なくない。このような場合には、照明器具に応じて指向性をもたせたＬＥＤ電球を使用することで、従来の電球以上に効率的に証明を行うことができる。

ＬＥＤ電球を口金に装着した後で、照射方向を変更するための構造が特許文献１で提案されている。この方法は、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としている。
そのために、発光ダイオードを備えた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、ＬＥＤユニットに電力を供給する電源ユニットとを備える。ＬＥＤユニットの裏面側に設けた被支持部は、口金に設けた支持部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、発光ダイオードからの光を一定方向限定して照射することができる。

また、これ以前にも特許文献２に示されるように口金と発光部を有する本体とを傾斜した状態で使用可能なランプも提案されている。

特開2010-55830号公報 特開2009-59655号公報

上記各特許文献は、口金と向きと、照射方向を調整できる点で優れているが、多様な照射方向に対応する観点では十分とは言えない。すなわち、ダウンライトは天井内に埋め込むため、高さ方向の寸法を小さくする目的で口金を斜め方向に設けている場合が多い。（図１０参照）

このようなダウンライトに一般的なＬＥＤ電球を装着すると、次の問題がある。すなわち、口金と反対方向に強い指向性をもつＬＥＤ電球の場合には、口金の傾きに従って、斜め下方を照射し、直下方を照らすことを前提とした照明の設計に対応できない。また、多方向を照射するＬＥＤ電球でも、フィラメント方式と異なり、口金方向への照射が著しく少ないため、口金側への光線が少なくなる問題がある。さらに、直下方以外に放射した光線は、背面の反射材で反射するようになっているが、直下方に効率よく反射することはできないため、無駄に電力消費を行っていることになる。

また別な問題として、ダウンライトは天井及びハウジング内に電球が埋め込まれる構造のため、発熱への対応が求められており、電子回路を内蔵した電球型蛍光灯や、ＬＥＤ電球の場合には、ハウジング内の熱のため、装着ができないものが数多くあった。
電子回路のみならず、ＬＥＤ素子は周囲の温度によって特性が変化したり、自己発熱により性能が低下することが知られており、効率のよい放熱対策も課題となっている。

本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑みて創出されたものであり、直下方を効率よく照射できるＬＥＤ電球を提供すると共に、ダウンライトに適した放熱対策を備えた構造を開発することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のようなＬＥＤ電球を提供する。
すなわち、電球用ソケットに回転して装着する口金部と、口金部と同期して回動自在な第１摘み部と、該第１摘み部と独立して回動自在な第２摘み部と、該第２摘み部と同期して回動する発光球体部とを少なくとも備えたＬＥＤ電球を提供する。そして、発光球体部には、回転軸と所定角度傾斜し、その傾斜角度に直交する方向を主たる照射方向とするＬＥＤ素子を備えた発光面と、発光面を覆い、略半球面状をなす発光面カバーと、発光面カバーと反対側の略半球部分に放熱体とを設ける。

上記ＬＥＤ電球の放熱体が、複数の溝部を有する構成であって、溝部を発光面背面近傍まで抉設し、ＬＥＤ素子や電子回路からの発生熱を放熱する構成でもよい。

上記の第１摘み部と、第２摘み部とを相対的に回動させた時に、回動音を発生する回動音発生機構を設けることもできる。回動音発生機構は、例えば一方に弾性変形する爪部を設け、他方に、該爪部と干渉する凸部又は凹部を多数備えて、回動により爪部が該凸部又は凹部と摩擦することにより回動音が生じるようにしてもよい。

上記の回転軸と発光面との傾斜角度を４０度ないし５０度とすることもできる。

本発明は、次のような効果を奏する。
すなわち、ダウンライト等において、照射方向と口金の回転軸方向に傾斜がある場合にも、電球ソケットに通常通りの操作で装着することができ、かつ、照射方向を効率よく照射可能なＬＥＤ電球を提供することができる。

また、放熱体を照射面と反対側に備えているので、ＬＥＤ素子や電気回路からの発生熱を放熱することができる。特に、溝部を発光面背面近傍まで抉設することにより、発熱部分に対して外気を接触させ、効率のよい発熱に寄与する。さらに、発光面背面にしたことで、照射方向からは見えず、ＬＥＤ電球の美観の向上を図ることもできる。

本発明のＬＥＤ電球において、回動音発生機構を備えることにより、ＬＥＤ電球をソケットに回転して装着する際には音が発生しない一方、第２摘み部を回動して照射方向を調節する際には回動音が発生するので、口金部が回転しているのか、発光球体部が回転しているのか明認でき、誤って口金部を緩めて接触不良やＬＥＤ電球を落下させてしまう事故を防止することができる。

回転軸と発光面との傾斜角度を４０度ないし５０度、特に４５度近傍とすることで、多様な照明器具に対応することができる。

本発明に係るＬＥＤ電球の全体斜視図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の正面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の左側面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の背面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球の取付状態を示す断面図である。 本発明に係るＬＥＤ電球を照明器具に装着した斜視図である。

以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記に限定されるものではない。
図１は本発明に係るＬＥＤ電球（１）（以下、電球と呼ぶ）の全体斜視図である。また、図２は同正面図、図３は同左側面図、図４は同背面図である。図５は図２におけるＡ−Ａ矢視における断面図である。

本発明の電球（１）は、電球用ソケットに回転して装着する口金部（１０）と、口金部（１０）と同期して回動自在な第１摘み部（２０）、第１摘み部（２０）とは独立して回動する第２摘み部（３０）、第２摘み部と同期して回動する発光球体部（４０）とから構成される。

口金部（１０）は、従来の電球と同様の構成であって、電球用ソケットに対して螺回して装着すると共に、供給する電気の一接点をなすネジ部（１１）と、絶縁部（１２）、他方の接点をなす接点部（１３）と有する。
なお、口金部（１０）は周知の様々なソケットに合わせて、任意の寸法、ネジ溝の有無を設計することが可能である。

本発明では、この口金部（１０）と一体的に回動する第１摘み部（２０）を備えており、電球（１）の装着時に、作業者がこの第１摘み部（２０）を手で摘んで回転させやすいように構成している。
第１摘み部（２０）は、図５に見るように口金部（１０）の内周まで一体成型された樹脂が嵌入しており、段差部（２１）の直下までは金属のネジ部（１１）が被覆し、段差部（２１）にネジ部（１１）の上端を当接させた後、口金部（１０）よりも概ね２倍の外径を有し、図の高さ方向で十分な幅を持たせた幅広摘み（２２）を形成している。

幅広摘み（２２）は発光球体部（４０）側から手で電球（１）を把持した場合にも指で簡単に操作ができると共に、電球用ソケットに十分な力で螺回できるように１０ｍｍ以上、より好ましくは概ね２０ｍｍ程度の幅を持たせている。
さらに、幅広摘み（２２）には回転方向と直交に多数の滑り止め溝を設けてあり、螺回する際の力を入れやすいようにしている。

幅広摘み（２２）は内部が空洞の円筒形状であり、その上端は細かな波形凹凸（２３）を形成している。また、上部外周には、外側に突出した係合部（２４）を形成している。

この係合部（２４）の外周を、本発明の第２摘み部（３０）が覆っている。すなわち、第２摘み部（３０）は外装は下段に滑り止め溝（３１）、上段に溝無し部（３２）を備えた略円筒形であり、内側は係合部（２４）に係合する折り返し部（３３）を備えている。
これらの係合部（２４）と折り返し部（３３）が係合していることで、第１摘み部（２０）と第２摘み部（３０）とは離脱することなく相対的に回動自在である。

また、第２摘み部（３０）の内周の一部には、上記波形凹凸（２３）の山と抵触する突起（３５）を設けてあり、第２摘み部（３０）を第１摘み部（２０）に対して回動させると、波形凹凸（２３）の山と順次抵触して回動音を発生させる。
回動音の発生により、作業者は口金部（１０）及び第１摘み部（２０）に対して、第２摘み部（３０）及び発光球体部（４０）が回動していることをはっきりと認識することができ、また、その振動により確実な操作感を提供する。

従来の電球においては、口金部と発光球体部とは連動するため、発光球体部を回動させてソケットからの着脱を行っていたが、本発明の構成では、口金部（１０）への螺回と、発光球体部の回転とは異なる意味を持つため、両者の区別が特に重要である。
本構成により、第２摘み部（３０）や発光球体部（４０）を回動させた時に、誤って口金部（１０）が回転した場合にすぐに知覚できるので、ソケットとの接触不良や電球の脱落防止に効果がある。

第２摘み部（３０）は下段側に滑り止め溝（３１）を設けて第２摘み部（３０）の回動を容易にする一方、発光球体部（４０）に近い上段は溝のない平滑な局面としている。これは、電球（１）を照明器具に装着した後で、電球（１）を見た時に、より見えやすい発光球体部（４０）に近い部分を平滑として美観を向上させると共に、作業者が手で触った感触で、第１摘み部（２０）と第２摘み部（３０）とを区別しやすくするためである。
特に第２摘み部（３０）は第１摘み部（２０）に対して弱い力で回動可能とすることが好ましいので、平滑な部分があっても回動に支障がない。

第２摘み部（３０）の上端内周には、発光球体部（４０）の下端が嵌入している。次に、発光球体部（４０）の構成について説述する。
発光球体部（４０）は、全体に略球形を成しており、図示されるように口金の回転軸に対して約４５度傾斜した上側の半球が発光面カバー（４１）、下側の半球が放熱体（５０）から構成されている。

発光面カバー（４１）は白濁した樹脂製カバーであり、図５のように半球形状である。発光面カバーは電球（１）の用途に応じて、透明や所定の着色を施した樹脂又はガラスで構成することができ、形状も曲面を有する略半球面であれば、任意に変形してもよい。

発光面カバー（４１）の内側には、周知のＬＥＤ素子（４２）を複数備えた発光面（４３）が構成される。この発光面（４３）の傾斜角が約４５度であり、上記発光面カバー（４１）と放熱体（５０）との境界線をなしている。
発光面（４３）上には最低限ＬＥＤ素子（４２）が配設されればよいが、ＬＥＤ素子を配置したり、必要な制御、変圧を行う電子回路を搭載した基板（４４）などを併設してもよい。本発明では、ＬＥＤ素子を駆動するために必要な駆動回路、変圧回路などは周知技術を用いることを前提としており、その設置箇所も問わない。これらの回路は、口金部（１０）、第１摘み部（２０）、第２摘み部（３０）の中にまとめて、あるいは分散して配置することもできる。

放熱体（５０）には、多数の溝部（５１）（５２）を設けている。放熱体（５０）は放熱効果を高めるために熱伝導性のよい鉄で構成することもできるし、発熱量に応じて樹脂を選択してもよい。
図１及び図４で明らかなように、切り欠きによる溝（５１）やスリット状の溝（５２）を適宜用いることができ、要するに外気との接触面積を多くすることで放熱効果を高めている。

本発明の特徴として、この溝部（５１）（５２）の深さを、発光面（４３）の背面近傍まで抉設したことが挙げられる。すなわち、図５のように溝の最深部（５２ａ）は、発光面（４３）の直裏面まで達しており、ＬＥＤ素子（４２）の発熱を外気により冷却しやすい構造を用いている。
従来の電球と異なり、ＬＥＤ電球の場合には素子自体からの発熱が大きく、素子を冷却することでＬＥＤ素子の特性を安定させ、長寿命化を図ることができるため、本構成は極めて効果的である。

図６及び図７は、本発明に係る電球（１）を照明器具に取り付けた場合の断面図及び斜視図である。図において、ダウンライトのハウジング（２）、電球用ソケット（３）、天井板（４）、ダウンライトの照射開口部（５）をそれぞれ図示している。
ダウンライトは電球（１）からの光束を、直接照射開口部（５）から放射する他、ハウジング（２）で反射させて下方を照射するが、本発明によれば、反射する光束を少なくし、電球（１）の上面側では放熱させている。このため、発熱により対応できない照明器具であっても、照射開口部（５）から熱を逃がしやすい。

本発明は、以上に述べた通りの構成を備えるが、本発明の請求項記載の範囲で適宜変更可能である。
例えば、回動音発生機構は上記のような構成に限らず、第１摘み部（２０）と第２摘み部（３０）が相対回動した時に明認可能な音が発生すればよい。凹凸を設ける場合にも、発光球体部（４０）や口金部（１０）側に備えることもできる。

また、本実施例では発光面（４３）の傾斜角を４５度としたが、これに近い範囲で適宜変更可能である。一般的には１５度ないし７５度程度の角度とすることで本発明の効果を奏するが、照明器具に合わせて専用に設計する場合にはこれに限定されない。
また、汎用性のある電球（１）を提供するためには、４０度ないし５０度程度とすることで、電球用ソケットが様々な傾斜であっても、従来のＬＥＤ電球よりも多様な方向に対応することができる。例えば、３０度以下や６０度以上の傾斜の場合、通常の照明器具に装着すると、著しく不自然な向きに照射してしまうが、４５度程度であれば、このような通常の照明器具に装着した場合でも、十分な光量が得られる利点がある。

１ ＬＥＤ電球
１０ 口金部
１１ ネジ部
１２ 絶縁部
２０ 第１摘み部
２２ 幅広摘み
３０ 第２摘み部
３１ 滑り止め溝
３２ 溝無し部
４０ 発光球体部
４１ 発光面カバー
５０ 放熱体
５１ 溝部
５２ 溝部

Claims (4)

1. 電球用ソケットに回転して装着する口金部と、
   該口金部の回転軸上で、該口金部と同期して回動自在な第１摘み部と、
   該第１摘み部と独立して、該回転軸上で回動自在な第２摘み部と、
   該第２摘み部と同期して回動する発光球体部と
   を少なくとも備え、
   該発光球体部において、
   該回転軸と所定角度傾斜し、その傾斜角度に直交する方向を主たる照射方向とするＬＥＤ素子を備えた発光面と、
   該発光面を覆い、略半球面状をなす発光面カバーと、
   該発光面カバーと反対側の略半球部分に放熱体と
   を設けた
   ことを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記ＬＥＤ電球の前記放熱体が、
   複数の溝部を有し、該溝部を前記発光面背面近傍まで抉設した
   請求項１に記載のＬＥＤ電球。
3. 前記第１摘み部と、前記第２摘み部とを相対的に回動させた時に、回動音を発生する回動音発生機構を設ける
   請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。
4. 前記回転軸と前記発光面との傾斜角度を４０度ないし５０度とする
   請求項１ないし３のいずれかに記載のＬＥＤ電球。

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