JP2014071989A - 電球形ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
実装部品の電流ヒューズを使用可能な電球形ランプおよびこの電球形ランプを備える照明器具を提供する。
【解決手段】
電球形ランプ１は、半導体発光素子８を有する発光体２と、一端側４ａにＥ形口金１９が設けられ、他端側４ｂに発光体２が設けられた外囲器４と、Ｅ形口金１９内を含む外囲器４内に外囲器４の一端側４ａから他端側４ｂに沿う方向に配設された回路基板２３、回路基板２３に実装された回路部品２４、本体３６および本体３６の両側からそれぞれ導出した一対のリード線３７ａ，３７ｂを有し、本体３６がＥ形口金９内であって回路基板２３上に位置して一方のリード線３７ａがＥ形口金１９に接続され他方のリード３７ｂが折り返されて回路基板２３のＥ形口金１９側の端部に接続された電流ヒューズ２５を備えてなり、半導体発光素子８を点灯する点灯装置５と、を具備している。
【選択図】図１

Description

本発明の一実施形態は、半導体発光素子を光源とする電球形ランプおよびこの電球形ランプを配設する照明器具に関する。

従来、消費電力が小さく、長寿命であるＬＥＤ電球が提案されている。ＬＥＤ電球は、基板の一面側にＬＥＤ（発光ダイオード）が実装された発光体（発光モジュール）、一端側にＥ形口金を取り付け、他端側に発光体を配置している外囲器、ＬＥＤを点灯する点灯装置および外囲器の他端側に設けられた発光体を覆うグローブを具備している。点灯装置は、Ｅ形口金に印加される交流電圧を直流電圧に変換してＬＥＤに定電流を供給するように形成されている。そして、点灯装置の入力側には、過電流から回路部品（点灯回路）を保護し、ＬＥＤ電球の異常温度上昇を予防するための電流ヒューズが設けられている（例えば特許文献１参照。）。

外囲器内、特にＥ形口金側の配設空間は狭いので、電流ヒューズとしては、従来、回路基板に形成されたパターンヒューズが用いられることが多かった。しかしながら、パターンヒューズは、溶断箇所にスパークが発生することがあり、このスパークにより近傍の基板、回路部品が損傷し、最悪の場合には燃焼する虞がある。このため、電流ヒューズとして、回路基板に実装する実装部品が用いられているものがある。

特開２０１２−５４１８１号公報（第６頁、第４図）

しかし、外囲器内およびＥ形口金内の配設空間が狭いことにより、回路基板の実装領域も小さく、電流ヒューズ、特に面実装化された電流ヒューズを回路基板に実装した場合、これを外囲器内などに配置することが困難である。特に、ミニクリプトン電球タイプのＥ１７形口金を有するＬＥＤ電球においては、回路基板の実装領域がさらに小さく、実装部品としての電流ヒューズを用いることが難しいものとなっている。

本実施形態は、実装部品の電流ヒューズを使用可能な電球形ランプおよびこの電球形ランプを備える照明器具を提供することを目的とする。

本実施形態の電球形ランプは、発光体、外囲器および点灯装置を有して構成される。

発光体は、半導体発光素子を有してなる。ここで、半導体発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などである。

外囲器は、一端側にＥ形口金が設けられ、他端側に発光体が設けられる。

点灯装置は、半導体発光素子を点灯するものであり、回路基板、回路部品および電流ヒューズを有して形成される。点灯装置は、外囲器のＥ形口金を介して電力を入力する。そして、回路基板は、Ｅ形口金内を含む外囲器内に外囲器の一端側から他端側に沿う方向に配設されている。回路部品は、回路基板に実装され、半導体発光素子を点灯する点灯回路を形成する。

電流ヒューズは、本体、この本体の両側からそれぞれ導出した一対のリード線を有する実装部品である。そして、電流ヒューズは、本体がＥ形口金内であって回路基板上に位置して、一方のリード線がＥ形口金に接続され、他方のリードが折り返されて回路基板のＥ形口金側の端部に接続されている。

本発明の実施形態によれば、電流ヒューズは、その本体がＥ形口金内であって回路基板上に位置し、一対のリード線がフォーミングにより回路基板およびＥ形口金にそれぞれ接続されるので、回路基板上における他の回路部品の実装スペースを減少させることなく電流ヒューズを配設することができるとともに、回路基板をＥ形口金の頂上接続部に接近して設けることができて、その分、回路基板の実装面積を大きくすることができるという効果を有する。

本発明の第１の実施形態を示す電球形ランプの概略側断面図である。 同上、図１のＡ部分の拡大図である。 同上、点灯回路の概略回路図である。 本発明の第２の実施形態を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。

本実施形態の電球形ランプ１は、電球用ソケットに着脱されるミニクリプトン電球タイプのＬＥＤ電球であり、図１に示すように構成される。電球形ランプ１は、発光体２、取付け体３を有する外囲器４、点灯装置５およびグローブ６を有して構成されている。

発光体２は、実装基板７および複数個のＬＥＤ素子８を有して形成されている。実装基板７は、例えば厚さ１．２ｍｍの合成樹脂板例えばガラスエポキシ板からなり、外形が例えば正四角形に形成されている。ＬＥＤ素子８は、パッケージ品であり、例えば白色光を放射するものが用いられている。複数個のＬＥＤ素子８は、実装基板７の一面７ａ側に同心円状に実装され、図示しない配線パターンにより直列接続されている。直列接続されたＬＥＤ素子８は、実装基板７の一面７ａ側に設けられたコネクタ９に接続されている。そして、コネクタ９に電気接続された出力線１０により、点灯装置５に接続されている。

ＬＥＤ素子８は、点灯装置５から所定の定電流が供給されると、点灯（発光）し、白色光を放射する。この白色光は、グローブ６を通過して外部空間に出射される。

外囲器４は、本実施形態においては、高熱伝導率を有する金属材料例えばアルミニウム（Ａｌ）からなる外ケースＢと、前記取付け体３とから形成されている。外囲器４は、全体として、一端側４ａから他端側４ｂに緩やかに径大する略逆円錐台の筒状に形成されている。そして、外ケースＢは、その他端側４ｂに内側に突出するダボ１１が設けられている。このダボ１１は、周回方向に１２０゜間隔で３個が形成されている。また、外レースＢの他端側４ｂの内面４ｅには、嵌合凹部１２が周回方向に等間隔で複数個形成されている。そして、外ケースＢの他端側４ｂの端面４ｄは、平面に形成されている。外ケースＢは、アルミダイキャストにより、上述のように成型されている。

そして、外囲器４（外ケースＢ）の端面４ｄに放熱板１３が載せられている。放熱板１３は、ねじ１４により、端面４ｄに固定されている。放熱板１３には、ねじ１４を挿通する挿通孔１５が設けられ、ダボ１１にねじ１４の図示しないねじ孔が設けられている。そして、放熱板１３に、発光体２が取り付けられている。発光体２の実装基板７は、放熱板１３に密接して、図示しないねじにより固定されている。こうして、外囲器４の他端側４ｂに発光体２が設けられている。なお、外囲器４の外ケースＢは、熱伝導性の良好な樹脂またはセラミックなどで形成されてもよい。

外ケースＢ内には、取付け体３が挿入されて取り付けられている。取付け体３は、一端側３ａが略円筒状に形成され、他端側３ｂが外ケースＢの内面４ｅに密接する外形形状の筒状に形成されている。そして、取付け体３は、電気絶縁性および高熱伝導性を有する合成樹脂、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂により形成されている。

取付け体３は、その他端側３ｂに設けた嵌合爪１６が外ケースＢの嵌合凹部１２に係止して外ケースＢに取り付けられている。係止爪１６は、周回方向に等間隔に嵌合凹部１２と同数が設けられている。

そして、取付け体３は、その一端側３ａ（外囲器４の一端側４ａ）の外面に凸条１８が螺旋状に形成されていて、この凸条１８にＥ形口金１９が螺合されている。Ｅ形口金１９は、取付け体３の一端側３ａの外面にかしめられて固定されている。

Ｅ形口金１９は、例えばＥ１７形であり、凸条１８に螺合されてかしめられて固定される雄ねじ部２０、この雄ねじ部２０の先端側２０ａに設けられる絶縁部２１およびこの絶縁部２１の頂点に設けられる頂上接続部２２を有して構成されている。

雄ねじ部２０は、例えばアルミニウム（Ａｌ）からなり、底部２０ｂを有する略円筒状に形成され、頂上接続部２２は、例えば真鍮からなり、凸条の外面２２ａを有する略円柱状に形成されている。絶縁部２１は、例えばガラスまたはセラミックからなり、円錐状に形成されて、雄ねじ部２０の底部２０ｂに接着されて取り付けられ、頂点に頂上接続部２２を設けている。

雄ねじ部２０および頂上接続部２２は、電球用ソケットを介して外部電源にそれぞれ電気接続される。絶縁部２１は、それぞれ金属である雄ねじ部２０および頂上接続部２２を離間して電気絶縁している。こうして、Ｅ形口金１９は、取付け体３に雄ねじ部２０が取り付けられることにより、外囲器４の一端側４ａに取り付けられている。

そして、Ｅ形口金１９と、金属である外ケースＢとは、取付け体３の外周面１７により絶縁されている。外ケースＢは、高熱伝導率を有する例えばアルミニウム（Ａｌ）により形成されることにより、発光体２に発生した熱を迅速に伝熱して、外面４ｆから放出させる。したがって、外ケースＢが高熱伝導率かつ電気絶縁性を有する合成樹脂やセラミックで形成されるものであれば、取付け体３を外ケースＢと一体に成形して外囲器４を形成してもよい。

点灯装置５は、回路基板２３、この回路基板２３に実装された多種類の回路部品２４および電流ヒューズ２５を備えて形成されている。

回路基板２３は、ガラスエポキシ材などの合成樹脂板からなり、外囲器４の一端側４ａ（取付け体３の一端側３ａ）から他端側４ｂ（取付け体３の他端側３ｂ）に亘る長形に形成されて、外囲器４の一端側４ａから他端側４ｂに沿う方向に配設されている。取付け体３の内面３ｃには、一端側３ａから他端側３ｂに亘って、互いに正対する一対の基板取付け溝２６，２６（図１中、一方のみを示す。）が直線状に設けられている。この一対の基板取付け溝２６，２６に回路基板２３の幅方向の両端部が圧入されて取り付けられている。

そして、回路基板２３は、取付け体３の一端側３ａから他端側３ｂに向かうにつれ、段階的に幅広に形成され、回路部品２４の実装面積を可能な限り大きくしている。また、回路基板２３は、一端側２３ａに一対の入力端子２７，２７（図１中、一方のみを示す。）が設けられ、他端側２３ｂに出力用のコネクタ２８を配設している。

回路部品２４は、図３に示すように、発光体２のＬＥＤ素子８を点灯する点灯回路２９を形成している。点灯回路２９は、電流ヒューズ２５、入力端子２７，２７に接続された整流器３０、この整流器３０にコンデンサＣ１を介して接続された降圧チョッパ回路３１およびこの降圧チョッパ回路３１を制御する制御回路３２を有して形成されている。降圧チョッパ回路３１および制御回路３２は、既知の回路構成により形成されている。降圧チョッパ回路３１の出力は、出力端子３３，３３に接続されている。出力端子３３，３３からの出力は、コネクタ２８を介して発光体２に給電されている。電流ヒューズ２５は、一方の入力端子２７と、商用交流電源Ｖｓとの間に接続されている。入力端子２７，２７は、電流ヒューズ２５を介して商用交流電源Ｖｓに接続される。

点灯回路２９は、入力端子２７，２７に商用交流電源Ｖｓの交流電圧（ＡＣ１００Ｖ）が印加すると、交流電圧を整流器３０により直流電圧に変換し、降圧チョッパ回路３１および制御回路３２で所定の直流電圧に変換する。これにより、出力端子３３，３３からＬＥＤ素子８に定電流が流れる。すなわち、図１に示すように、コネクタ２８に出力線１０の一方のコネクタ３４が装着され、発光体２のコネクタ９に出力線１０の他方のコネクタ３５が装着されている。放熱板１３には、出力線１０を通す切り欠き部１３ａが設けられている。

図２において、電流ヒューズ２５は、長形の略円柱状に形成された本体３６、本体３６の長手方向両側からそれぞれ導出した一対のリード線３７ａ，３７ｂおよび本体３６内に設けられた不図示の可溶体を有するディスクリート部品である。電流ヒューズ２５は、所定の電流を超える過電流が流れると、可溶体が溶断して、電流の流れを遮断する。

電流ヒューズ２５は、その一方のリード線３７ａがＥ形口金１９の頂上接続部２２にはんだ付けまたは溶接により接続され、その他方のリード線３７ｂが回路基板２３の一方の入力端子２７にはんだ付けにより接続されている。一方のリード線３７ａは、絶縁部２１に形成された貫通孔３８および頂上接続部２２に形成された貫通孔３９を通って、頂上接続部２２の外面２２ａ側で頂上接続部２２に接続されている。

そして、電流ヒューズ２５は、その本体３６がＥ形口金１９内であって、回路基板２３から浮いて回路基板２３上に位置するとともに、その本体３６の長手方向が取付け体３の一端側３ａから他端側３ｂに沿うように設けられている。このため、一方のリード３７ａが直接にＥ形口金１９の頂上接続部２２に接続され、他方のリード３７ｂが一方のリード３７ａ側に折り返され、さらに回路基板２３側に折り返されて回路基板２３の一方の入力端子２７に接続されている。電流ヒューズ２５と、回路基板２３との間には、背の低い回路部品２４ａが実装されている。

なお、電流ヒューズ２５の本体３６は、その一部がＥ形口金１９の外部に位置していてもよく、回路基板２３の外側に位置するものであってもよい。

そして、回路基板２３の他方の入力端子（図示しない。）は、ワイヤ４０によりＥ形口金１９の雄ねじ部２０に接続されている。こうして、点灯装置５は、Ｅ形口金１９に印加される商用交流電源Ｖｓの交流電圧を電流ヒューズ２５およびワイヤ４０により入力する。すなわち、回路基板２３の点灯回路２９は、Ｅ形口金１９を介してＬＥＤ素子８の消費電力を含む電力を入力する。

図１において、グローブ６は、透光性を有する樹脂材料からなっている。ここでは、例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂により、他端側６ｂが閉塞され一端側６ａが開口されるとともに発光体２を覆うように略球面状に成型されている。そして、グローブ６は、一端側６ａの係止部４１が外囲器４の他端側４ｂの被係止部４２に係止して外囲器４に取り付けられている。

次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。

まず、電球形ランプ１の組み立てについて述べる。外囲器4は、外ケースＢの他端側４ｂから取付け体３の一端側３ａを差し込むことによって組み立てる。その後、回路部品２４および電流ヒューズ２５を実装した回路基板２３を外囲器４の取付け体３の他端側３ｂから挿入する。回路基板２３は、外囲器４を組み立てる前に取付け体３に挿入してもよい。

そして、外囲器４の一端側４ａ（取付け体３の一端側３ａ）にＥ形口金１９を取り付けるとともに、点灯装置５との電気接続を行う。一方、外囲器４の他端側４ｂの端面４ｄに放熱板１３を取り付け、この放熱板１３に発光体２を取り付ける。放熱板１３の取付けにより、取付け体３の抜け落ちが防止される。そして、グローブ６が外囲器４の他端側４ｂに取り付けられる。

電流ヒューズ２５は、一方のリード線３７ａがＥ形口金１９の頂上接続部２２に接続され、他方のリード線３７ｂが回路基板２３の入力端子２７に接続されて回路基板２３上に配置されるので、回路基板２３と、Ｅ形口金１９の雄ねじ部２０および頂上接続部２２との間に電流ヒューズ２５を配置する場合に比べて、回路基板２３での実装領域を確保しやすくなっている。

また、電流ヒューズ２５は、一方のリード線３７ａが直接にＥ形口金１９に接続され、他方のリード線３７ｂが折り返しおよび折り曲げにより入力端子２７に接続されて、その本体３６の長手方向が回路基板２３の実装面に沿うとともに、その本体３６が回路基板２３から浮いて回路基板２３上に位置するように設けられるので、電流ヒューズ２５と回路基板２３との間に回路部品２４ａを実装可能とした状態で、自身の実装領域が確保される。また、電流ヒューズ２５が回路基板２３上に位置していることにより、回路基板２３がＥ形口金１９の頂上接続部２２側まで延在（接近）されて、回路基板２３の実装面積が大きくなっている。

そして、電球形ランプ１は、照明器具の電球用ソケットに装着される。そして、Ｅ形口金１９に商用交流電源Ｖｓの交流電圧が印加すると、点灯装置５が動作し、点灯装置５から発光体２の複数個のＬＥＤ素子８に所定の定電流（電力）が供給される。複数個のＬＥＤ素子８は、点灯し、発光体２から白色光が放射される。白色光は、略球面状のグローブ６を透過して外部空間に放射される。

電球形ランプ１は、点灯回路２９の異常動作や点灯回路２９での短絡等の事故により、入力端子２７，２７に過電流が流れることがある。また、商用交流電源Ｖｓ側からノイズ等による過電流がＥ形口金１９を介して入力端子２７，２７に流れることがある。このとき、Ｅ形口金１９の頂上接続部２２と入力端子２７との間に接続されている電流ヒューズ２５に過電流が流れて、本体３６内の可溶体が溶断する。可溶体の溶断は、入力端子２７，２７への交流電圧を完全に遮断する。これにより、点灯装置５での発火等の電気事故が防止される。

本実施形態の電球形ランプ１によれば、電流ヒューズ２５は、その本体３６の長手方向が回路基板２３上に位置し、一対のリード線３７ａ，３７ｂが回路基板２３の入力端子２７およびＥ形口金１９の頂上接続部２２にそれぞれ接続されるので、回路基板２３における回路部品２４の実装スペースを減少させることなく電流ヒューズ１５の実装空間を確保することができるとともに、外囲器４内において、回路基板２３をＥ形口金１９の頂上接続部２２に接近して設けることができて、その分、回路基板２３における回路部品２４の実装面積を大きくすることができるという効果を有する。

なお、本実施形態において、発光体２は、半導体発光素子としてパッケージ品のＬＥＤ素子８を用いたが、これに限らず、ＬＥＤベアチップを用いて形成してもよい。また、半導体発光素子として、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いてもよい。

また、グローブ６は、略球面状でなくてもよく、他端側６ｂが閉塞され一端側６ａが開口されていればその形状が限定されるものでなく、例えば椀状や正方形の箱状であってもよい。また、グローブ６は、透光性のガラスで形成されてもよい。

また、本実施形態の電球形ランプ１は、グローブ６を具備しなくてもよく、例えば発光体２を透光性樹脂でレンズ状に封止したものであってもよい。

また、本実施形態の外囲器４は、滑らかに径大する略円錐台の筒状に限らず、円筒や角筒などの筒状であってもよい。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
本実施形態の照明器具は、図４に示すように構成される。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。
照明器具５１は、図１に示す電球形ランプ１を使用するダウンライトであり、天井５２に埋設されている。そして、外形が有底の略円筒状に形成された器具本体５３にソケットとしての電球用ソケット５４が配設されている。器具本体５３は、器具本体５３と一体的に設けられているカバー体５５と板バネ５６，５６により、天井５２に挟持されて、天井５２に固定されている。そして、電球用ソケット５４に、電球形ランプ１が取り付けられている。

電球用ソケット５４が通電されると、電球形ランプ１の点灯装置５（図示しない。）が動作し、発光体２（図示しない。）の各ＬＥＤ素子８（図示しない。）に所定の定電流が供給される。これにより、複数個のＬＥＤ素子８が点灯し、グローブ６から白色光が放射される。グローブ６から放射された白色光は、主としてカバー体５５の開口５７の中央部から床面側に出射される。また、グローブ６から放射された白色光は、器具本体５３の内面５３ａで反射されて、カバー体５５の開口５７の周縁側から床面側に出射される。

本実施形態の照明器具５１よれば、電球形ランプ１は、過電流が流れたときに電流ヒューズ２５が溶断し、Ｅ形口金１９に印加する交流電圧が点灯装置５に入力することを完全に遮断するので、電球形ランプ１での発火等の事故を防止できて、電気事故による信頼性を向上させることができるという効果を有する。

なお、本実施形態の照明器具は、埋め込み形に限らず、吊り下げ形や直付け形の照明器具であってもよい。

また、本発明の上述した実施形態は、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、置き換え、変更を行うことができる。

１…電球形ランプ、 ２…発光体、 ３…外囲器、 ４…点灯装置、 ８…半導体発光素子としてのＬＥＤ素子、 ２５…電流ヒューズ、 １９…Ｅ形口金、 ２３…回路基板、 ２４…回路部品、 ２７…入力端子、 ３６…本体、 ３７ａ，３７ｂ…一対のリード線、 ５１…照明器具、 ５３…器具本体、 ５４…ソケットとしての電球用ソケット

Claims (2)

1. 半導体発光素子を有する発光体と；
   一端側にＥ形口金が設けられ、他端側に前記発光体が設けられた外囲器と；
   前記Ｅ形口金内を含む前記外囲器内に前記外囲器の一端側から他端側に沿う方向に配設された回路基板と、この回路基板に実装された回路部品と、本体およびこの本体の両側からそれぞれ導出した一対のリード線を有し、前記本体が前記Ｅ形口金内であって前記回路基板上に位置して一方のリード線が前記Ｅ形口金に接続され他方のリードが折り返されて前記回路基板のＥ形口金側の端部に接続された電流ヒューズとを備えてなり、前記Ｅ形口金を介して電力を入力して、前記半導体発光素子を点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする電球形ランプ。
2. 請求項１記載の電球形ランプと；
   この電球形ランプの前記Ｅ形口金が接続されるソケットを有する器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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