JP2015002017A - ランプ - Google Patents
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Abstract
Description
また、別の態様では、前記筐体の筒部及び前記ヒートシンクの筒部には、前記筐体を前記ヒートシンクから筒軸方向に引き出す方向の相対移動を規制する1対の係止部及び被係止部の各1が各々形成されており、前記係止部が前記被係止部に係合した状態において、前記筐体の前記ヒートシンクに対する筒軸方向の移動が一定範囲内に規制されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記保持部は、前記筐体の筒軸と中心とした筒状であり筒軸方向に平行なスリットを有する構成であってもよい。
また、別の態様では、前記ヒートシンクは、前記回路ユニットとは電気的に絶縁され、前記ヒートシンクの筒部は前記筐体の筒部により外周を被覆されている構成であってもよい。
また、別の態様では、前記被係止部は、前記ヒートシンクの筒部の半径方向に向けて前記筒部の表面が凸出又は凹入されてなる構成であってもよい。
以下、本実施の形態に係るランプを、図面を参照しながら説明する。
<概略構成>
図1は、実施の形態に係るランプ100の外観を示す斜上方から見た斜視図である。図1に示すように、実施の形態に係るランプ1は、白熱電球の代替品となるLEDランプであって、白熱電球と近似した外観形状を有する。
<各部構成>
(発光モジュール110)
発光モジュール110は、ランプ100の光源であって、例えば、略円形の穴112cが開けられた略円環状の実装基板112と、実装基板112上面112aに穴112cを囲繞するように環状に配置された複数の発光部111とを備える。実装基板112は、例えば、樹脂板と金属板とからなる金属ベース基板であって、上面112aには配線パターン(不図示)が形成されている。各発光部111は、例えば、青色光を発するGaN系のLEDを、青色光を黄色光に変換する蛍光体粒子が混入された透明のシリコーン樹脂で封止したものであって、青色光と黄色光との混色により得られる白色光を出射する。各発光部111は、平面視略長方形であって、それぞれの長手方向が実装基板112の径方向と一致するように全体として放射状に配置されている。実装基板112の上面112a上における複数の発光部111で構成される環の内側には、前記配線パターンを介して各発光部111と電気的に接続された接続端子113が配置されている。この例では接続端子113はコネクタであり、配線144、145の一端部に取り付けられたコネクタ148と接続される。なお、接続端子113はコネクタに限定されず、半田付け用のランドパターンなど、配線144、145と電気的および物理的に接続が可能な端子であれば良い。
図4は、実施の形態に係るランプ100のヒートシンク160を斜上方から見た斜視断面図である。図2、図3及び図4に示すように、ヒートシンク160は、略円筒状の筒部160jと、筒部160jのグローブ側(以下、「上側」)の開口を塞ぐ略円板状の底壁160gとが一体的に形成された有底筒状の部材である。筒部160jにおける口金側(以下、「下側」)の端部160hには開口160iが形成されている。筒部160jの筒軸がランプ軸Jと一致する姿勢で配置されている。
ヒートシンク160を構成する金属材料としては、例えば、アルミニウム、錫、亜鉛、インジウム、鉄、銅、銀、ニッケル、ロジウム、パラジウム等の単一の金属元素からなる純金属、複数の金属元素からなる合金(例えば、マグネシウムを含む合金)、金属元素と非金属元素とからなる合金等が挙げられる。金属材料は特に熱伝導性が高く、さらに、プレス加工を用いて容易に作製することができる点で有利である。
底壁160gの上側の主面がヒートシンク160の搭載面160aとなっており、その搭載面160aの略中央に発光モジュール110が搭載されている。搭載面160aと発光モジュール110の実装基板112の下面112bとは面接触しており、これにより発光モジュール110の熱がヒートシンク160に伝導し易くなっている。ヒートシンク160への発光モジュール110の取り付けは、例えば、実装基板112に設けられた穴112cに貫通させたねじ190を、ヒートシンク160の搭載面160aに設けられたねじ孔160fにそれぞれねじ込むことによって行なわれている。
回路ユニット140は、口金170を介して受電して発光部111を発光させるためのものである。回路ユニット140は、回路基板141、回路基板141の主面(実装面)141aに実装された複数の電子部品142、143、および回路基板141の他方の主面(実装面とは反対側の面)に配設された不図示の配線パターンを含む。なお、図面では一部の電子部品にのみ符号「142」および「143」を付している。
図5は、実施の形態に係るランプ100の筐体150を斜上方から見た斜視断面図である。ランプ100は白熱電球の代替品であるため、筐体150は円筒状をしており、筐体150の筒軸はランプ軸Jと一致している。
筐体150は、例えば、樹脂材料や無機材料等の電気絶縁性材料で構成されている。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が挙げられる。具体的には、ポリブチレンテレフタレート、ポリオキシメチル、ポリアミド、ポリフェニルサルフィド、ポリカーボネート、アクリル、フッ素系アクリル、シリコーン系アクリル、エポキシアクリレート、ポリスチレン、アクリロニトリルスチレン、シクロオレフィンポリマー、メチルスチレン、フルオレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、フェノール樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。また、無機材料としては、ガラス、セラミック、シリカ、チタニア、アルミナ、シリカアルミナ、ジルコニア、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化ジルコニウム等が挙げられる。
大径部150aは、外周の上方から下方へ向けて縮径した略円筒形状の筒部150gと、筒部150gの内周側に回路ユニット140を保持しヒートシンク160との位置関係を規定するための保持部150hとを有する。
保持部150hは、筒部150gの内壁に上の大径部150aと小径部150bとの境界150f付近から上端開口150dに向けて延設されており、筒部150gと一体的に形成されている。本実施の形態では、保持部150hは、筒部150gの筒軸と中心とした筒状であり、先端150pには回路基板141における外縁の一部を差し込むための少なくとも1つの切欠き150iを有する。一例として2個の切欠き150iが形成されている。この切欠き150iに回路基板141の拡幅部141cが架設される。
ここで、本実施の形態では、上述したように、筐体150は、樹脂材料や無機材料等の電気絶縁性材料で構成されている。上述したように、保持部150hに囲まれた空間150kは上方が上端開口150dによって開放され、金属などの熱伝導性に優れた材料からなるヒートシンク160の底壁裏面160lに面している。また、保持部150hは、筒軸方向に平行なスリット150jを有し、空間150kはスリット150jを通して裏面160lの筒部160jの内周に挿通している。しかしながら、ヒートシンク160は回路ユニット140やアースと電気的に接続されていない。また、ヒートシンク160は筐体150の筒部150gによって外皮を覆われているので、ランプ100はヒートシンク160が使用者の手に触れない構造となっている。そのため、回路ユニット140の導体部分とヒートシンク160とを、電気用品安全法等の安全規格における1次側回路と2次側回路に必要な絶縁上の距離を満たすよう離間して配置することにより、絶縁性を確保することができる。本実施の形態では、電気用品安全法に基づく耐圧試験方法(湿度91−95%、48h放置後、高湿環境下で耐圧試験を実施)で耐圧試験を実施した。その結果、最大電圧は5kV以上であり、電気用品安全法の基準1kV以上を満たした。
筒部150gの上側の端部150eは、ヒートシンク160の段差部160dよりも上側に迫り出しており、グローブ130の外表面130aに当接されている。これにより、ヒートシンク160の底壁160gと筒部150gの上側の端部150eとの間の溝に充填された接着剤が、筒部150gの外側に漏れ出し難くなっている。
以上、説明したように、本実施の形態では、筐体150は、外周の筒部150gと、筒部150gの内周側に回路ユニット140を保持しヒートシンク160との位置関係を規定するための保持部150hを備えた大径部150aと、口金170が外嵌される小径部150bとを有する。これにより、点灯回路を収容する部材としての機能と、口金が外嵌される部材としての機能と、ランプの外皮を構成するカバーの機能を筐体150に集約でき、各機能を別々の部材で実現する場合に比べて構成部品の数を減少できる。そのため、ランプの部材コストを低減できる。
口金170は、ランプ100が照明器具に取り付けられ点灯された際に、照明器具のソケットから電力を受けるための部材であって、本実施の形態ではエジソンタイプであるE17口金が使用されている。当該口金170は絶縁部172を介して配されたシェル部171およびアイレット部173を備え、それらシェル部171およびアイレット部173がそれぞれ配線147、146により回路ユニット140と電気的に接続されている。なお、口金170は、エジソンタイプに限定されず、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプ)であっても良い。
光学部材120は、発光モジュール110の上方を覆う透光性の円盤状部材である。発光モジュール110からの光を出射方向に平行光又は集光させて照射する。光学部材120の周縁がヒートシンク160の搭載面160aに接合されることにより発光部111を封止する。光学部材120は、例えば、上下両側が開口した略円筒状の本体部120cと、本体部120cの内部空間を上下に仕切る略円板状の隔壁部120aとを備え、本体部120cの下側の端部が実装基板112と接触している。本体部120cは、例えば、ポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス、セラミック等の透光性材料からなり、ランプ100の配光角を広げる機能を有する。本体部120cにおける下側の部分は、内径が下側から上側へ向けて縮径している入射面120bがあり、その上側の部分には内径が下側から上側へ向けて拡径している反射面120dとなっている。各発光部111から出射され反射面120dに入射した光は、その一部が反射面120dによってヒートシンク160の搭載面160aを避けた斜め下方へ反射され、他の一部が光学部材120を透過して上方へ向かう。そのため、照射角が狭い発光部111が用いられていても、ランプ100の配光特性は良好である。本体部120cにおける隔壁部120aよりも下側の部分の内部には、発光モジュール110の接続端子113が収容されている。隔壁部120aには、貫通孔(不図示)が設けられており、隔壁部120aの下側の端部を実装基板112の上面112aに接触させた状態で、貫通孔に挿入したねじ190をヒートシンク160のねじ孔160fにねじ込むことによって、光学部材120および実装基板112がヒートシンク160に共締めされている。
グローブ130は、A形のランプ用の形状であって、内面には配光特性を改善するための光拡散膜(不図示)が形成されている。なお、グローブ130は、A形のランプ用の形状に限定されず、G形のランプ用の形状など他の形状であっても良い。
ヒートシンク160の底壁160gの外周と筐体150の筒部150gの上側の端部150e付近の内周との間には円環状の溝が形成されている。そして、その溝にはグローブ130の開口側端部130bが嵌め込まれていると共に、その溝内には接着剤(不図示)が充填されており、これによってグローブ130がヒートシンク160および筐体150に固着されている。
実施の形態に係るランプ100における、ヒートシンク160、筐体150の嵌合について図面を用いて説明する。図6は、実施の形態に係るランプ100の筐体150とヒートシンク160とを断面B−Bで切った切断面を示した断面図である。
筐体150の筒部150gと保持部150hとの間にはヒートシンク160の筒部160jが介挿される円筒状の間隙150rが形成されている。筒部150g内周にヒートシンク160の筒部160jの外周が緩挿されるような状態で、筐体150の間隙150rにはヒートシンク160の筒部160jが介挿されている。
また、係止部150n及び被係止部160kは、保持部150hがヒートシンク160に当接する裏面160lの位置と筒軸方向において近接した位置に配置されている。これにより、筐体150とヒートシンク160にランプの点灯等に伴う熱ひずみが生じた場合でも、筐体150のヒートシンク160に対する筒軸方向の移動が距離δ1の変動を少なくできる。
これにより、筐体150とヒートシンク160とを組立てた状態において、両者の回転方向のガタは微小となり製品としての品位が損なわれることはない。
<筐体150の組立方法>
実施の形態に係るランプ100の組立方法について説明する。
(1)回路ユニット140を筐体150の上端開口150dから挿入する。このとき、配線146、147は、筐体150の小径部150bの下方の端部150lから、筐体150の外部に引き出した状態とする。回路ユニット140からの一対の配線144、145を、上端開口150dを通して筐体150の外部に引き出した状態とする。
<ヒートシンク160への筐体150の挿入>
(3)ヒートシンク160の筒部160jを筐体150の間隙150rに内挿して、筐体150の筒部150gの係止部150nとヒートシンク160の筒部160jの外周に形成された被係止部160kとを係合させることにより、筐体150とヒートシンク160とを固定する。ヒートシンク160を筐体150に挿入して両者を係合させるだけで作業が完了するので、作業がしやすく組立が容易となる。組立のための時間を削減でき低コスト化に資することができる。
(4)回路ユニット140からの一対の配線144、145は、切欠き160eから上方に引き出す。そして、発光モジュール110をヒートシンク160の底壁160gの搭載面160aに載置し、配線144、145の先端のコネクタ148を実装基板112上の接続端子113と接続する。
<グローブ130の装着>
(6)ヒートシンク160の底壁160gと筒部150gの上側の端部150eとの間の円環状の溝に、グローブ130の開口側端部130bを嵌め込んだ状態で溝内に接着剤を充填して乾燥し、グローブ130をヒートシンク160および筐体150に固着する。これにより、グローブ130がヒートシンク160に固定され、ランプ100は完成する。
以上説明したように、本実施形態に係るランプ100は、発光部111を有する発光モジュール110と、発光部111に電力を供給する回路ユニット140と、発光モジュール110を底壁の外面160aに搭載する有底筒状のヒートシンク160を備える。筒部150gを有し、当該筒部一端150eからヒートシンクの筒部160j周面の略全長が底壁160gを筒部一端150e側に向けた状態で筒部150gに挿入されている筐体150とを備える。筐体の筒部の端部150lから外嵌され回路ユニット140に電力を供給する口金170とを備える。筐体150には、筐体の筒部の内部空間150kに回路ユニットを保持する保持部150hが一体成型にて形成されており、回路ユニットは保持部150hによりヒートシンクの筒部の内部空間160nに収容されるよう保持されていることを特徴とする。
また、筐体150の筒部150gの内周面とヒートシンク160の筒部160jの外周面との間の距離は微小であり熱抵抗は小さく、発光モジュール110で発生した熱がヒートシンク160を介して筐体150に伝導し易く、筒部150gから外気に放出され易い。
また、別の態様では、筐体150の一部は保持部の先端150pであり、ヒートシンク160の一部は、底壁の裏面160lである構成としてもよい。すなわち、ヒートシンク160の筒部は、保持部の先端150pがヒートシンク160の底壁の裏面160lに当接する位置まで前記筐体の筒部に内挿される構成としてもよい。
これにより、ランプの点灯等に伴い筐体150とヒートシンク160との間に熱ひずみの差が生じた場合でも、筐体150とヒートシンク160とは当接部分以外は筒軸方向に微小距離だけ離間しているので、互いの膨張収縮を拘束し合うことはない。そのため、両者の熱ひずみの差により、筐体150の方に変形が生じたり樹脂割れが発生することを防止することができる。
また、別の態様では、係止部150n及び被係止部160kは、保持部150hがヒートシンク160に当接する位置と筒軸方向において近接した位置に配置されている構成としてもよい。
また、別の態様では、保持部150hは、筐体150の筒軸と中心とした筒状であり筒軸方向に平行なスリット150jを有する構成としてもよい。
また、別の態様では、ヒートシンク160は、回路ユニット140とは電気的に絶縁され、ヒートシンク160の筒部160jは筐体150の筒部150gにより外周を被覆されている構成としてもよい。
<変形例>
以上、実施の形態に係るランプについて説明したが、例示したランプ100を以下のように変形することも可能であり、本発明が上述の実施形態で示した通りのランプ100に限られないことは勿論である。
以上、本発明の構成を、実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、実施形態に係るLEDランプの部分的な構成および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなるLEDランプであっても良い。
(1)実施形態等においては、ヒートシンク160は、保持部150hの先端150pがヒートシンク160の底壁の裏面160lに当接する位置まで挿入される構成とした。しかしながら、保持部150hの一部がヒートシンク160の一部に当接する位置まで、ヒートシンクの筒部160jを筐体の筒部150gと保持部150hとの間に挿入可能に構成されていればよい。例えば、保持部150hの根本の底部150oがヒートシンク160の筒部160jの端部160hに当接する位置まで、ヒートシンク160の筒部160jが筐体150に挿入される構成であってもよい。また、保持部150hの他の部分がヒートシンク160の一部に当接する位置まで、ヒートシンクの筒部160jを挿入可能な構成としても良く、当接する部位は適宜変更可能である。
(6)上記の実施形態等においては、半導体発光素子として青色LEDを用いるとともに、蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子を用いることで白色光を得ることとしたが、本発明はこれに限定されない。紫外発光LEDを用いるとともに、蛍光体粒子として白色蛍光体粒子を用いることで白色光を得る構成を用いたり、青色発光、赤色発光および緑色発光の3種のLEDを用いて混色により白色光を得たりすることとしてもよい。
(8)上記の実施形態等においては、口金がエジソンタイプのE型であることとしたが、本発明はこれに限定されない。例えば、GY、GX等のGタイプであっても良い。
≪補足≫
以上で説明した実施形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。実施形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、実施形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない工程については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
さらに、ランプにおいては基板上に回路部品、配線等の部材も存在するが、電気的配線、電気回路について照明装置等の技術分野における通常の知識に基づいて様々な態様を実施可能であり、本発明の説明として直接的には無関係のため、説明を省略している。尚、上記示した各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
110 発光モジュール
111 半導体発光素子
112 実装基板
113 コネクタ
120 光学部材
130 グローブ
140 回路ユニット
141 回路基板
142、143 電子部品
144、145、146、147 配線
150、250 筐体
160、260ヒートシンク
170 口金
190 ネジ
Claims (9)
- 半導体発光素子を有する発光モジュールと、
前記半導体発光素子に電力を供給する回路ユニットと、
前記発光モジュールを底壁外面に搭載する有底筒状のヒートシンクと、
筒部を有し、当該筒部一端から前記ヒートシンクの筒周面の略全長が前記底壁を前記筒部一端側に向けた状態で前記筒部内に挿入されている筐体と、
前記筐体の筒部の他端から外嵌され前記回路ユニットに電力を供給する口金とを備え、
前記筐体には、前記筐体の筒部の内部空間に前記回路ユニットを保持する保持部が一体成型にて形成されており、前記回路ユニットは前記保持部により前記ヒートシンクの筒部の内部空間に収容されるよう保持されている、
ことを特徴とするランプ。 - 前記ヒートシンク及び前記筐体は、前記筐体の一部が前記ヒートシンクに当接する位置まで、前記ヒートシンクの筒部を前記筐体の筒部内に挿入可能に構成されており、
前記筐体の一部が前記ヒートシンクの一部に当接した状態において、前記筐体の残余の部分と前記ヒートシンクと筒軸方向において離間している
ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。 - 前記筐体の一部は前記保持部の先端であり、前記ヒートシンクの一部は前記底壁の内面である
ことを特徴とする請求項2に記載のランプ。 - 前記筐体の筒部及び前記ヒートシンクの筒部には、前記筐体を前記ヒートシンクから筒軸方向に引き出す方向の相対移動を規制する1対の係止部及び被係止部の各1が各々形成されており、
前記係止部が前記被係止部に係合した状態において、前記筐体の前記ヒートシンクに対する筒軸方向の移動が一定範囲内に規制されている
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のランプ。 - 前記係止部及び前記被係止部は、前記保持部が前記ヒートシンクに当接する位置と筒軸方向において近接した位置に配置されている
ことを特徴とする請求項4に記載のランプ。 - 前記保持部は、前記筐体の筒軸と中心とした筒状であり筒軸方向に平行なスリットを有する
ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のランプ。 - 前記ヒートシンクは、前記回路ユニットとは電気的に絶縁され、前記ヒートシンクの筒部は前記筐体の筒部により外周を被覆されている
ことを特徴とする請求項1から5の何れかに記載のランプ。 - 前記係止部は、前記筐体の筒部の半径方向に向けて前記筐体の筒部の内周の表面が凸出又は凹入されてなる
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のランプ。 - 前記被係止部は、前記ヒートシンクの筒部の半径方向に向けて前記筒部の表面が凸出又は凹入されてなる
ことを特徴とする請求項4又は5に記載のランプ。
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