JP2012028245A

JP2012028245A - ランプ

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Publication number: JP2012028245A
Application number: JP2010167975A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Isogai; 俊明磯貝; Yasuhisa Ueda; 泰久上田; Kazushige Sugita; 和繁杉田; Kohei Iwase; 幸平岩瀬; Masahiro Miki; 政弘三貴; Takaari Uemoto; 隆在植本; Hideo Nagai; 秀男永井
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-09
Anticipated expiration: 2030-07-27
Also published as: JP5640523B2

Abstract

【課題】ランプの外径を大きくすることなく、光源からの光を外部へ効率良く取り出すことのできるランプを提供する。
【解決手段】ランプ１は、グローブ２と、ホルダ３と、ホルダ３と口金４との間に配置されるケース５とによってランプ外囲器が構成されている。ホルダ３のグローブ２内に面する表面には、光源としてＬＥＤモジュール６を配置している。グローブ２内には回路素子群８ｂが実装された点灯回路基板８が樹脂製の保持部材７によって光源に対して立てて保持されている。点灯回路基板８は、ＬＥＤモジュール６と直交する方向で、かつグローブ２側からＬＥＤモジュール６を見た場合、点灯回路基板８に実装された回路素子群８ｂの隙間から光源が見えるように配置している。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体発光素子を用いたランプに関する。

近年、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、白熱電球及びハロゲン電球に比べて高エネルギー効率及び長寿命であることから、省エネルギー化による地球温暖化の防止に貢献できるランプの新しい光源として期待されており、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプの研究開発が進められている。

従来のＬＥＤを用いた照明装置として、図９に示すように、前面に透光部１２を有する筒状の外側反射部材１３で囲まれた空間に光源１４を配置し、この光源１４の内側に配設された別の内側反射部材１５によって回路部品１６を覆ったものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２１０８２号公報

しかしながら、図９に示す従来の照明装置においては、光源１４からの光を光源１４の内側に配設された鏡面の内側反射部材１５によって反射させ前面の透光部１２から外部に放射させようとするものであり、しかも回路部品１６をこの内側反射部材１５で覆い、かつ光源１４はこの内側反射部材１５の周囲に配設されているために、ランプ軸に直交する方向の径、すなわち、ランプの外径が大きくなってしまいランプの大型化を招いたり、器具への取り付け時において、取り付けられない等の不具合が生じるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、ランプの外径を大きくすることなく、光源からの光を外部へ効率良く取り出すことのできるランプを提供するものである。

本発明に係るランプは、半導体発光素子からなる光源と、前記光源を配置する光源基板と、前記光源基板が配置される金属製のホルダと、前記光源を覆うグローブと、前記光源を点灯するための回路素子が実装された点灯回路基板とを有し、前記グローブ内において、前記点灯回路基板が前記光源基板に対して立てて設けられている構成を有する。

これにより、平面視において、ホルダ上の点灯回路基板の占める領域を減らすことができるため、ランプ軸に直交する方向の径であるランプの外径を小さくすることができる。また、グローブにおいて点灯回路基板を光源基板に対して立てて設けているため、光源からの光が点灯回路基板で多少遮られるものの、グローブ内壁面やグローブ壁内での光の拡散や反射等によって、グローブ全体が光るように光を外部へ取り出すことができる。また、点灯回路基板をグローブ内に配置しているため、ホルダを固定するケースを小型化できるとともに、光源基板の熱を、点灯回路基板を経由することなく、直接、口金に伝達し、器具のソケットを介して、器具に伝えて、放熱することが可能となる。従来、放熱のために必要な包絡体積を確保するためにランプ筐体のサイズ小型化が制限されていたが、その制限が緩和、又はなくなるため、ランプ全体を小さくすることができる。また、熱が点灯回路基板に伝わり難いので、点灯回路基板への熱負担が軽減し、回路素子の耐久性の向上が期待でき、しかもそのために従来よりも高い電力投入が可能となり明るさも向上することができる。また、光源基板と口金との間に点灯回路基板が無いので、光源基板の放熱性を高めることが構造的に容易である。また、光源を口金に近づけることが容易なため、口金の近くから大きくグローブを張り出させ、配光特性を電球に近いものとすることができる。

本発明の一実施の形態に係るランプの断面正面図同じく光源の配置を説明するための図同じく光源の配置を説明するための図同じく光源の配置を説明するための図同じく光源の配置を説明するための図同じく光源の配置を説明するための図本発明の他の実施の形態に係るランプの断面正面図同じく光源の配置を説明するための図従来のＬＥＤランプを示す図

以下、本発明の実施の形態に係るランプについて、図面を参照しながら説明する。

図１に示す本発明の一実施の形態に係るランプ１は、電球型のＬＥＤランプであって、グローブ２と、円盤状の金属製のホルダ３と、ホルダ３と口金４との間に配置される樹脂製のケース５とによってランプ外囲器が構成されている。グローブ２内には回路素子群８ｂが実装された点灯回路基板８が樹脂製の保持部材７によって保持されている。

ホルダ３のグローブ２内に面する表面には、セラミックス基板６ａ上にＬＥＤチップ６ｂが実装された光源基板（以下ＬＥＤモジュール６という）を配置している。

ＬＥＤモジュール６は、半導体発光素子からなる光源の一例であって、所定の光を放出する発光モジュール（発光ユニット）であり、ホルダ３上に密着して配置される。ＬＥＤモジュール６は、セラミックス基板６ａと、このセラミックス基板６ａの片面に実装された複数のＬＥＤチップ６ｂと、ＬＥＤチップ６ｂを封止するための封止樹脂（不図示）とによって構成されている。封止樹脂には、所定の蛍光体粒子が分散されており、蛍光体粒子によってＬＥＤチップ６ｂからの発光が所望の色に変換される。

本実施の形態では、ＬＥＤチップ６ｂとして青色の光を発光する青色ＬＥＤを用い、蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子が用いられている。これにより、黄色蛍光体粒子からは、青色ＬＥＤからの青色光によって励起されて黄色光が放出され、その黄色光と青色ＬＥＤからの青色光との合成によって、白色光がＬＥＤモジュール６から放出される。

ＬＥＤモジュール６上のＬＥＤチップ６ｂの配置としては図２，図３に示すように円盤状のＬＥＤモジュール６の周縁に沿って所定間隔で複数個適宜配置すればよく、さらに、ほぼ中央部の保持部材７を避けた位置に適宜配置すればよい。

また、ＬＥＤチップ６ｂの代わりに光源として、約１００個のＬＥＤ素子がマトリクス状に１枚のセラミックス基板６ａ上に実装されたＬＥＤユニット６ｃを用いてもよく、図４，図５，図６に示すように、上記同様に複数個、適宜配置すればよい。例えば図４においては長方形の２つのＬＥＤユニット６ｃを平面視において、点灯回路基板８の基板８ａと同方向に配置したものである。図５においては、同じく２つのＬＥＤユニット６ｃを平面視において、点灯回路基板８の基板８ａとは直交する方向に配置したものである。図６においては、正方形の４つのＬＥＤユニット６ｃを用い、平面視において、後述の保持部材７の位置を避けて、田の字状に配置したものである。

ＬＥＤモジュール６は図２〜図６に示すように、ＬＥＤモジュール６と直交する方向で、かつグローブ２側からＬＥＤモジュール６を見た場合、点灯回路基板８に実装された回路素子群８ｂの隙間からＬＥＤモジュール６に配置されたＬＥＤチップ６ｂあるいはＬＥＤユニット６ｃ等の光源が見えるように配置している。このため、光源からの光を、回路素子によって大幅に遮光することなく、グローブから取り出すことができ、光源からの光を外部へ効率良く取り出すことができる。

ＬＥＤモジュール６には、点灯回路基板８に形成された電力出力部と接続される電極が設けられている。この電極に直流電力が供給されることにより、ＬＥＤチップ６ｂが発光する。

グローブ２は、半導体発光素子からなる光源であるＬＥＤモジュール６から放出される光をランプ外部に放射するための、中空状の洋ナシ形の透光性カバーである。ＬＥＤモジュール６および点灯回路基板８は、このグローブ２によって覆われている。

また、グローブ２は、ＬＥＤモジュール６から放出される光を拡散させるために、すりガラス処理等の光拡散処理が施されている。このグローブ２の開口側は絞った形状となっている。このグローブ２の開口端部はホルダ３とケース５とに耐熱性を有するシリコン系接着剤によって固着されている。なお、グローブ２の形状は上記の洋ナシ形のものに限らず、ＪＩＳＣ７７１０に示される従来の白熱電球のガラスグローブの形状（Ａ形）をしたものや、いわゆる球形（Ｇ形）等であっても構わない。また、本実施の形態において、グローブ２の材質はガラス材としたが、グローブ２の材質はガラス材に限らず、合成樹脂等でグローブ２を成型しても構わない。

口金４は、二接点によって交流電力を受電するための受電部である。口金４で受電した電力はリード線を介して点灯回路基板８に入力される。また、口金４は、金属製の有底筒体であって、Ｅ２６やＥ１７等のねじ込み形のＥ型を用いているが、他の形態の口金を用いてもよい。

ケース５は、上下方向に２つの開口部を有する熱伝導性の良いＰＥＴやＰＢＴ等の樹脂からなる筒型の筐体であって、全体として逆円錐台形状の円筒体を有しており、上述のとおり一方の開口部には、ＬＥＤモジュール６を配置したホルダ３およびグローブが固着され、他方の開口部には口金が固着される。上記ケース５としては、例えば、粒径が１〜１０μｍのアルミナを１５〜４０％含有してなるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）や、粒径が１〜１０μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）を１０〜４０％含有してなるポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いても構わない。要するに、内部ケースの材料としては、高熱伝導性樹脂を用いることが好ましい。なお、絶縁構造を施した上であれば、ケース５として、アルミニウム合金等の金属材料で構成してもよく。この場合、ケース５の表面はアルマイト処理を施し、熱放射率を向上するようにしてもよい。

ホルダ３は、ＬＥＤモジュール６を配置するための厚さ３〜６ｍｍの金属基板からなる光源取り付け部材（モジュールプレート）であり、アルミダイキャストによって円盤状に成型されている。このホルダ３は、ＬＥＤモジュール６から発生する熱をケース５に伝達させる。ケース５は、ＬＥＤモジュール６の熱を、点灯回路基板を経由することなく、直接、口金４に伝達させることができ、口金４に伝達した熱は器具のソケットを介して、器具に伝えて、放熱することが可能となる。

図１に示すように、ホルダ３およびホルダ３上に配置されたＬＥＤモジュール６の中央部にはこれらを貫通する貫通孔９が設けられており、ケース５からグローブ２に向かって、この貫通孔９に保持部材７が挿入されている。保持部材７は中空の筒状を有し、一端部にスリットが入った二股形状の把持部７ａとなっているとともに、他端部は軸に対して直交方向に伸びる鍔部７ｂを有している。保持部材７は鍔部７ｂを例えばねじ１０によりホルダ３に固定されている。保持部材７の中空の内部に口金４からのリード線が挿入され点灯回路基板８へ接続されている。把持部７ａのスリットには点灯回路基板８が挿入され把持部７ａによって挟持され、点灯回路基板８はグローブ２内においてＬＥＤモジュール６に対して立てて設けられている。なお、点灯回路基板８はグローブ２内においてＬＥＤモジュール６に対して直交して立てて設けられているのが好ましいが、ＬＥＤモジュール６と点灯回路基板８との関係において、点灯回路基板８が光源からの光を大きく遮蔽することがないように、やや傾けて、例えば、ランプ軸Ｘに対して±０〜５度、好ましくは±１度〜２度ほど傾けて保持部材７に設けても良い。また、ランプ軸Ｘ方向からＬＥＤモジュール６を見た場合において、ＬＥＤモジュール６に立てて設けられた点灯回路基板８が十字状に形成された点灯回路基板８を用いてもよい。

なお、ランプ使用時において点灯回路基板８が落下しないように把持部７ａのスリット側先端に係止爪などを設け、かつ点灯回路基板８に孔を設け、これら係止爪と孔とを係止させて保持したり、シリコン接着剤で固着して保持したりする等してもよい。

点灯回路基板８は、ＬＥＤモジュール６のＬＥＤチップ６ｂを発光させるための回路（電源回路）を構成する回路素子群８ｂと、回路素子群８ｂの各回路素子が実装される基板８ａとを有する。

回路素子群８ｂは、口金４で受電された電力から、光源（ＬＥＤモジュール６）を発光させるための電力を生成するための複数の回路素子で構成されており、口金４で受電された交流電力を直流電力に変換し、ＬＥＤモジュール６のＬＥＤチップ６ｂに直流電力を供給する。

この回路素子群８ｂには、特に背の高い部品として電解コンデンサ（縦型コンデンサ）やＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）の集積回路である半導体素子とが含まれる。

なお、このような背の高い部品は、グローブ２内のうち、内径の大きい領域に配置している。これによりグローブ２内空間を有効に利用して回路素子を配置することができ、ランプの大型化を防止することができ、また、点灯中においてグローブ２に回路の影が映りにくくすることができる。また、グローブ２の内径の大きい部分においては、空間に余裕があるため、回路素子の配置の自由度を増すことができる。また場合によっては、背の高い部品を点灯回路基板８のやや光源側つまり、グローブの内径の小さい部分に配置し、グローブ２の内径の大きい領域に向かって傾けて配置しても良い。

また、他の実施の形態として図７，図８に示すランプ１１のように、ＬＥＤモジュール６に対して立てて設けられている点灯回路基板８を、ランプの中心軸Ｘに対して、ずらして立てて設けてもよい。これにより、背の高い部品をグローブ内壁から離せるため、グローブ２の内面に近づいて影となって現れることを防止することができる。

本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とするＬＥＤランプとして、特に、サイズ及び構造上で放熱設計が難しくなる小型の電球型ＬＥＤランプとして、有用である。

１，１１ランプ
２グローブ
３ホルダ
４口金
５ケース
６ＬＥＤモジュール
７保持部材
８点灯回路基板
９貫通孔
１０ねじ

Claims

半導体発光素子からなる光源と、前記光源を配置する光源基板と、前記光源基板が配置される金属製のホルダと、前記光源を覆うグローブと、前記光源を点灯するための回路素子が実装された点灯回路基板とを有し、前記グローブ内において、前記点灯回路基板が前記光源基板に対して立てて設けられていることを特徴とするランプ。
前記光源基板と直交する方向で、かつグローブ側から前記光源基板を見た場合、前記点灯回路基板に実装された前記回路素子の隙間から前記光源基板に配置された前記光源が見えるように前記点灯回路基板が配置されていることを特徴とする請求項１記載のランプ。