JP2012204186A - Ｌｅｄランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】放熱性の向上を図ることができるＬＥＤランプおよび照明器具を提供する。
【解決手段】モジュール基板５ａおよびこのモジュール基板に実装されるＬＥＤ６，６，…を有するＬＥＤモジュール５と；モジュール基板を保持するアルミプレート９と；ＬＥＤモジュールとアルミプレートを収容する透光性を有するランプカバー２と；モジュール基板のＬＥＤ実装面の裏面側にてカバーに配設されて外部に露出する外表面を有する放熱板１１と；ランプカバー２内で放熱板１１の内面１１ａとアルミプレートとの間に密に介在されて、これら放熱部材と保持部材とに密着する熱伝導部材１０と；を具備している。
【選択図】 図１

Description

本発明の実施形態はＬＥＤランプおよび照明器具に関する。

従来から、この種の直管状のＬＥＤランプは知られている。例えば円管状のランプカバー内に、基板上に複数のＬＥＤ（発光ダイオード）を実装してなるＬＥＤモジュールを収容したＬＥＤランプが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、この種のＬＥＤランプにおいて、ＬＥＤモジュール基板をランプカバー内で熱伝導性の高いアルミプレートにより保持する構造に構成する場合には、ＬＥＤの発熱をこのアルミプレートに移動させ、蓄熱させることができる。

特開２０１０−１２３３５９号公報

しかしながら、この種のＬＥＤランプでは、アルミプレートの蓄熱を外部に排出できないので、長時間点灯する場合には、アルミプレートからの放熱が不十分となり、ランプカバー内に熱が籠る場合がある。このために、ＬＥＤの発光効率が低下するうえに、ランプ寿命も短くなるという課題が考えられる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、放熱性の向上を図ることができるＬＥＤランプおよび照明器具を提供することにある。

本実施形態によれば、基板およびこの基板に実装されるＬＥＤを有するＬＥＤモジュールと；基板を保持する保持部材と；ＬＥＤモジュールと保持部材を収容する透光性を有するカバーと；を具備している。

また、本実施形態によれば、基板のＬＥＤ実装面の裏面側にてカバーに配設されて外部に露出する外表面を有する放熱部材と；カバー内で、放熱部材の内面と保持部材との間に介在されて、これら放熱部材と保持部材とに密着する熱伝導部材と；を具備している。

本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図を示す図３のＩ−Ｉ線断面図。 本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの一部切欠外観斜視図。 同，ＬＥＤランプのランプカバーから給電用口金とアース用口金を取り外した状態の一部切欠分解斜視図。 本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプの横断面図。 本発明の第３の実施形態に係る照明器具の正面図。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。

（第１の実施形態）
図２は本発明の第１の実施形態に係るＬＥＤランプの一部切欠外観斜視図、図３は同，一部切欠分解斜視図である。

図１〜図３に示すようにＬＥＤランプ１は、例えば２０Ｗ形や４０Ｗ形等の直管形蛍光ランプ相当の明るさを有し、管径約２５．５ｍｍ、長さは２０Ｗ相当形が６００ｍｍ、４０Ｗ相当形が１２００ｍｍを有し、透光性を有するランプカバー２を具備している。ランプカバー２は、直状円管の円弧状一部を軸方向全長に亘って切欠いて開口部２ｃを形成し、横断面形状がほぼＣ字形に形成されている。このランプカバー２は、その軸方向開口両端部に、例えばＪＥＬ８０１で規定されるＬ形ピン口金ＧＸ１６ｔ−５の給電用口金３とアース用口金４をそれぞれ嵌合してシリコーン樹脂等の接着剤により固着している。

給電用口金３は、所要電圧の直流（ＤＣ）電力を、後述する照明器具の給電用ソケット等から受電する口金であり、円管状のランプカバー２の軸方向開口一端部に外嵌される短軸の有底円筒体よりなる口金本体３ａを有し、この口金本体３ａの底部外面に、軸方向外方へほぼ平行に突出する左右一対のＬ形ピン３ｂ，３ｂをそれぞれ並設している。口金本体３ａの内底面には、軸方向内方へほぼ平行に突出する一対の給電用コネクタ３ｃ，３ｃを突設している。これら給電用コネクタ３ｃ，３ｃの内端は一対のＬ形ピン３ｂ，３ｂの内端にそれぞれ電気的に接続されている。

アース用口金４は、ランプカバー２の軸方向開口他端部に外嵌される短軸有底円筒体よりなる口金本体４ａを有し、その内面に、ＬＥＤモジュール５の軸方向他端を接触させる等により電気的に接続し、口金本体３ａの外面のほぼ中央部には外方に突出するアースピン４ｂを突設している。アースピン４ｂは照明器具のアース用ソケット等に着脱可能に装着される。

図１，図３に示すようにランプカバー２は、透光性を有する例えばポリカーボネート等の合成樹脂やガラス等により、円弧状開口部２ｃを有する円筒体に形成され、その内部に、ＬＥＤモジュール５の幅方向両端部を、板厚方向で挟持するために内方へそれぞれ突出する図１，図３中、左右一対の角柱状の支持用突条２ａ，２ｂを一体に突設している。

これら一対の支持用突条２ａ，２ｂは、ランプカバー２の中心軸Ｏから半径方向一端側（図１，図３では下方）へ所定長偏位し、かつこの中心軸Ｏに平行な面（図１，図３では水平面）内において内方へそれぞれ所定長突出し、中心軸Ｏに平行かつランプカバー２のほぼ全長に形成されている。このような構成のランプカバー２は、例えば透光性を有するポリカーボネート等の合成樹脂の押出成形等により一体に形成される。

ＬＥＤモジュール５は、基板の一例である電気絶縁性を有する例えばガラスエポキシ樹脂製であって、ランプカバー２とほぼ等しい長さ、または若干短かい長方形平板状のモジュール基板５ａを有する。このモジュール基板５ａ上には、ＳＭＤ（表面実装形）やＣＯＢ（Ｃｈｉｐ Ｏｎ Ｂｏａｒｄ）型等であって、例えば白色発光の複数のＬＥＤ６，６，…が長手方向に所要のピッチを置いて実装されている。

モジュール基板５ａは、その一面（図１，図３では上面）側に図示省略の回路パターンを形成し、この回路パターンの図示省略の複数対の電極上に、各ＬＥＤ６の一対の電極をそれぞれ固着して電気的に接続し、これら回路パターンの上面等外面には、電気絶縁被膜を形成している。

そして、モジュール基板５ａは、給電用口金３側の一端部上に、一対の受電用コネクタ７ａ，７ｂを配設している。これら受電用コネクタ７ａ，７ｂは、給電用口金３側の給電用コネクタ３ｃ，３ｃに着脱可能に嵌合されて電気的に接続される。また、各受電用コネクタ７ａ，７ｂは、モジュール基板５ａの図示省略の回路パターンを介して各ＬＥＤ６に接続され、受電用コネクタ７ａ，７ｂにより受電した直流電力を各ＬＥＤ６に通電し白色発光させる。

また、モジュール基板５ａは、その上面上に、一対の受電用コネクタ７ａ，７ｂの後方（図３では右側）において、ブリッジダイオード８を実装している。ブリッジダイオード８は給電用口金３の一対のＬ形ピン３ｂ，３ｂにより受電した直流電力の極性が＋極、−極のいずれであっても、各ＬＥＤ６に正しい極性の直流電力を給電する。さらに、モジュール基板５ａは、アース用口金４側の一端部（図３では右端部）において、給電用口金３側の一端部（図３では左端部）へ折り返す回路パターンを形成しており、モジュール基板５ａの図３中右端部をアース用口金４の内面に直接接触させ、またはリード線により接続することにより、電気的に接続している。

そして、モジュール基板５ａは、ＬＥＤ６の実装面５ａ１の裏面５ａ２に、保持部材の一例である熱伝導率の高いアルミプレート９をモジュール基板５ａの長手方向ほぼ全長に亘って固着している。アルミプレート９はランプカバー２の中心軸Ｏに垂直方向に直交する垂直軸を対称軸として、図１中ほぼ左右対称に形成され、図１中左右一対の支持脚部９ａ，９ｂを一体に形成している。

これら一対の支持脚部９ａ，９ｂは、その図１中下底面９ａ１，９ｂ１を円弧状に湾曲する湾曲面に形成して、ランプカバー２の図１中下部の内面に密着させ、ＬＥＤモジュール５をランプカバー２内で支持している。また、これら一対の支持脚部９ａ，９ｂは、その各外側面に、ランプカバー２の一対の支持用突条２ａ，２ｂにそれぞれ嵌合する嵌合凹部９ａ２，９ｂ２を支持用突条２ａ，２ｂのほぼ全長に亘って形成している。

さらに、一対の支持脚部９ａ，９ｂは、その嵌合凹部９ａ２，９ｂ２の各内側にて、モジュール基板５ａの裏面５ａ２に接するＵ字状の空隙９ａ３，９ｂ３を支持脚部９ａ，９ｂのほぼ全長に亘って形成している。

そして、アルミプレート９は、これら一対の支持脚部９ａ，９ｂの横方向同士の空間において、各空隙９ａ２，９ｂ２よりも大きい、ほぼ大の字状の中央間隙９ｃを一体に形成している。

この中央間隙９ｃは支持脚部９ａ，９ｂのほぼ全長に亘って形成され、その内部には、電気絶縁性と高熱伝導性を有する熱伝導部材１１をほぼ全長に亘って充填している。これにより、熱伝導部材１０はアルミプレート９に密着している。

熱伝導部材１０は、電気絶縁性を有する例えばシリコーン樹脂に、セラミックスや金属酸化物等熱伝導性の高いフィラーを含有してなる弾性を有するペースト状のシリコーングリスやシリコーンゴム等により形成されており、その図１中下底面を湾曲面１０ａに形成して放熱部材の一例である放熱板１１の湾曲内面１１ａに密着させている。

放熱板１１は、熱伝導率の高いアルミニウム等の金属やセラミックス等により円弧板状に形成され、ランプカバー２のモジュール基板５ａの裏面５ａ２側の開口部２ｃを密閉するようにランプカバー２の一部として形成されている。

すなわち、ランプカバー２は、モジュール基板５ａの裏面５ａ２側の一部（図１，図３では下部）に開口部２ｃを全長に亘って形成し、この開口部２ｃに、ランプカバー２と同一の曲率で湾曲形成された円弧板状の放熱板１１をランプカバー２の開口部２ｃの開口端に、例えばあり接ぎ等により一体的に接合している。放熱板１１の湾曲外表面１１ｂはランプカバー２の外表面と同様に外気に露出しているので、外気に放熱できる。

次に、このＬＥＤランプ１の作用を説明する。

ＬＥＤランプ１の給電用口金３が後述する照明器具等のソケットに装着されて、この給電用口金３の一対のＬ形ピン３ｂ，３ｂに所定電圧の直流電力が給電されると、この直流電力が給電用コネクタ３ｃ，３ｃ、受電用コネクタ７ａ，７ｂおよびブリッジダイオード８を介してＬＥＤモジュール５の回路パターンに給電される。

ブリッジダイオード８は、給電用口金３が受電した直流電力の極性がＬＥＤモジュール５の回路パターンの極性と相違する場合でも、ＬＥＤモジュール５の極性に一致させてＬＥＤモジュール５に給電する。

これにより、ＬＥＤモジュール５の複数のＬＥＤ６，６，…が白色発光し、この白色光がランプカバー２を透過して外部へ照射される。

ＬＥＤ６，６，…の白色発光時の発熱はモジュール基板５ａから高熱伝導性のアルミプレート９へ熱伝導され、さらに、アルミプレート９から高熱伝導性の熱伝導部材１０を介して放熱板１１に伝導され、放熱板１１の外表面１１ｂから外気へ放熱される。

このために、ＬＥＤ６，６，…の発熱がランプカバー２内に籠ることを抑制できるので、ランプカバー２内の昇温を抑制できる。このために、ＬＥＤ６，６，…の高温昇温に起因する発光効率の低下やランプ寿命の短命化を抑制できる。

また、アルミプレート９と熱伝導部材１０と放熱板１１とが相互に密着しているので、アルミプレート９から熱伝導部材１０を介して放熱板１１に伝達される熱量を増大させることができる。このために、放熱板１１の外表面１１ｂから外気へ放熱される放熱量の増大を図ることができるので、ランプカバー２内の温度のさらなる低減を図ることができる。

さらに、アルミプレート９と放熱板１１との間に、電気絶縁性を有する熱伝導部材１０を介在させ、アルミプレート９と放熱板１１とが直接接触する部分を無くしたので、アルミプレート９と放熱板１１とを電気的に絶縁することができる。

また、熱伝導部材１０の形状を複雑な形状に形成することにより、アルミプレート９と密着する密着面積の増大を図ることができる。しかも、熱伝導部材１０は弾性を有するので、その分、アルミプレート９と放熱板１１との密着度を高めることができるので、アルミプレート９からの熱を放熱板１１へ熱伝導させる熱量をさらに増大させることができる。このために、放熱板１１の外表面１１ｂから外気へ放熱される放熱量のさらなる増大を図ることができる。

さらに、アルミプレート９は、その全長に亘って一対の空隙９ａ３，９ｂ３を形成しているので、これら一対の空隙９ａ３，９ｂ３内を通風するランプカバー２内の空気により放熱することができる。

そして、ランプカバー２の開口端において、その一対の支持用突条２ａ，２ｂを、アルミプレート９の一対の嵌合凹部９ａ２，９ｂ２内に嵌入させるように位置決めしてから、ＬＥＤモジュール５をランプカバー２内に挿入することにより、ＬＥＤモジュール５をランプカバー２内に簡単に挿入し、引出すことが可能であり、また、ＬＥＤモジュール５をランプカバー２内で簡単に支持固定できる。

（第２の実施形態）
図４は本発明の第２の実施形態に係るＬＥＤランプ１Ａの横断面図である。このＬＥＤランプ１Ａは、図１〜図３で示す第１の実施形態に係るＬＥＤランプ１に対し、上記放熱板１１を波形の放熱板１１Ａに形成した点に特徴がある。

この波形放熱板１１Ａは、上記放熱板１１と同様にアルミプレートにより形成され、ランプカバー２の裏面側に、その一部としてあり接合等により接合されているが、その内面１１ａＡと外表面１１ｂＡを波形に形成している点に特徴がある。

このために、波形放熱板１１Ａは、その内面１１ａＡと密着する熱伝導部材１０との密着面積の増大を図ることができるので、熱伝導部材１０から波形放熱板１１Ａへ伝導される熱量を増大させることができる。

また、波形放熱板１１は、その外表面１１ｂＡを波形に形成し、外気との接触面積の増大を図っているので、その分、外気へ放出される放熱量の増大を図ることができる。

（第３の実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る照明器具２１の正面模式図である。この照明器具２１は上記ＬＥＤランプ１，１Ａのいずれかと、所要の形状と寸法の器具本体２２とを具備している。

器具本体２２は、例えば天井等に直付けまたは吊設等により配設される板金製等のシャーシ２２ａを有し、このシャーシ２２ａには、ＬＥＤランプ１，１Ａの給電用口金３に所定電圧の直流電力を給電して点灯させる図示省略の電源装置と、この電源装置に電気的に接続されている給電用のソケット、例えば２３ａと、アース用のソケット２３ｂを支持部材として設けている。

これらソケット２３ａ，２３ｂはＬＥＤランプ１，１ＡのＪＥＬ８０１の給電用口金３とアース用口金４に適合するソケットにより構成され、これら口金３，４と着脱可能に装着される。

この照明器具２１によれば、上記ＬＥＤランプ１，１Ａを具備しているので、これらＬＥＤランプ１，１Ａと同様に放熱性の向上を図ることができ、そのために、発光効率の向上とランプ寿命の長寿命化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、ＬＥＤモジュール５を単数設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複数のＬＥＤモジュール５をその長手方向に、電気的かつ機械的に連結し得るように構成してもよく、さらに、モジュール基板５ａ上に、ＬＥＤ６，６，…を複数列設けてもよい。また、ＬＥＤランプ１，１Ａを環形に形成してもよい。

以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１Ａ…ＬＥＤランプ、２…ランプカバー（カバー）、５…ＬＥＤモジュール、５ａ…モジュール基板、６…ＬＥＤ、９…アルミプレート（保持部材）、１０…熱伝導部材、１１…放熱板（放熱部材）、１１Ａ…波形放熱板、２３ａ，２３ｂ…ソケット（支持部材）。

Claims (4)

1. 基板およびこの基板に実装されるＬＥＤを有するＬＥＤモジュールと；
   基板を保持する保持部材と；
   ＬＥＤモジュールと保持部材を収容する透光性を有するカバーと；
   基板のＬＥＤ実装面の裏面側にてカバーに配設されて外部に露出する外表面を有する放熱部材と；
   カバー内で放熱部材の内面と保持部材との間に密に介在されて、これら放熱部材と保持部材とに密着する熱伝導部材と；
   を具備していることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 熱伝導部材は、保持部材と放熱部材とを電気的に絶縁していることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ。
3. 放熱部材は、波形に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載のＬＥＤランプ。
4. 請求項１ないし３のいずれか一記載のＬＥＤランプと；
   ＬＥＤランプを通電可能に支持する支持部材を有する器具本体と；
   具備していることを特徴とする照明器具。

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