JP2016119228A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】電球型のＬＥＤランプにおいて、長時間の振動が印加される環境においてソケットが破損することを回避する。【解決手段】口金を有するネック部と、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と該ＬＥＤ基板に装着されたヒートシンクとを有するトップ部と、を含む電球型のＬＥＤランプにおいて、前記ネック部には前記口金の周囲を覆う管状の防振部材が設けられ、前記口金をソケットに装着するとき、前記防振部材は前記ソケットと前記口金の間に挿入される。前記ネック部は、前記口金に接続された連結部材を有し、該連結部材は、口金側の円錐部とトップ側の円筒部を含み、前記防振部材は、前記円錐部と前記口金の一部を覆うように装着されている。【選択図】 図５

Description

本発明は、ＬＥＤランプに関し、特に、ＬＥＤ冷却機能を備えた電球型のＬＥＤランプに関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源とするＬＥＤランプが広く普及している。近年、ＬＥＤランプの用途の拡大に伴って、ＬＥＤランプの高出力化及び高電力化が求められている。ＬＥＤランプは、放電ランプと比較して高い発光効率を有する利点があるが、ＬＥＤが高温化すると、発光効率が低下する欠点がある。そこで、ＬＥＤの高温化を防止するために、ＬＥＤを冷却するためのＬＥＤ冷却機構が設けられる。ＬＥＤ冷却機構として、例えば、ヒートシンクと冷却ファンがある。

電球型のＬＥＤランプの口金は、既存の電球ランプの口金と同一であり、既存の電球ランプ用のソケットに装着されることができる。従来、ＬＥＤランプとソケットの間に水が浸入することを防止するための防水パッキンが用いられる。例えば、特許文献１には、ＬＥＤランプの口金が設けられた筒状部とソケットの外周を覆う防水パッキンの例が開示されている。この防水パッキンは、防水機能ばかりでなく、ＬＥＤランプの脱落防止機能を備える。特許文献２には、ＬＥＤ電灯の口金のカラーにリング状の防水パッキンを設けた例が記載されている。この防水パッキンは、ＬＥＤ電灯の本体部のリング状の基端部上に、ソケットの端面によって軸線方向に押圧される。

特開2013-84435号公報 実用新案登録第3156168号

電球型のＬＥＤランプが投光器等の照明器具に用いられる場合には、口金を通るランプ中心軸線は水平又は水平に近い姿勢に配置される。この場合、ランプ本体は口金とソケットの装着部によって片持ち支持される。そのため、口金とソケットの装着部には、ランプ本体の重量と重心の位置に比例した曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントは、ＬＥＤランプが外力により振動する場合には増加する。

電球型のＬＥＤランプに、水平又は水平に近い姿勢に配置された状態で、長時間の振動が印加されると、ソケットが破損する可能性がある。

本発明の目的は、電球型のＬＥＤランプにおいて、長時間の振動が印加される環境においてソケットが破損することを回避することにある。

本願の発明者は、電球型のＬＥＤランプに錘を付加し、既存のソケットに装着し、水平又は水平に近い姿勢に配置し、長時間の振動を印加する実験を行った。その結果、ソケットの受け金が破損することが判った。そこで、受け金が破損する状態を観察したところ、ＬＥＤランプの口金とソケットの受け金の間の僅かな隙間に起因して、ＬＥＤランプが振動するとソケットの内部で受け金に負荷が掛かり、受け金とソケットの接続部分が破損することを見出した。ＬＥＤランプの振動が生じることを見出した。そこで、本願の発明者は、ＬＥＤランプの口金とソケットの受け金の間に環状の弾性部材を挿入することを着想した。本願の発明者は様々な形状及び寸法の防振部材を試作し、それを装着して、振動試験を行った。その結果、所定の形状及び寸法の防振部材を装着することによって、ソケットの受け金の破損を回避することができることを確認した。

本実施形態によると、口金を有するネック部と、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と該ＬＥＤ基板に装着されたヒートシンクとを有するトップ部と、を含む電球型のＬＥＤランプにおいて、
前記ネック部には前記口金の周囲を覆う管状の防振部材が設けられ、前記口金をソケットに装着するとき、前記防振部材は前記ソケットと前記口金の間に挿入される、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ネック部は、前記口金に接続された連結部材を有し、該連結部材は、口金側の円錐部とトップ側の円筒部を含み、前記防振部材は、前記円錐部と前記口金の一部を覆うように装着されている、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記防振部材の口金側端部の厚さは、前記ソケットと前記円錐部の間の隙間寸法よりも小さい、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記防振部材の厚さは、口金側からトップ側に向かって大きくなっている、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記防振部材はシリコン樹脂又はシリコンゴムによって形成されている、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ネック部は、４００Ｗ型水銀ランプのネック部に対応した寸法及び形状を有する、としてよい。

本発明によれば、電球型のＬＥＤランプにおいて、長時間の振動が印加される環境においてソケットが破損することを回避することができる。

図１Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプの構成例を説明する斜視図である。 図１Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプの構成例を説明する斜視図である。 図２は、本実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニット及びスペーサの構造を説明する斜視図である。 図４は、本実施形態に係るＬＥＤランプにおける冷却用空気流を説明する説明図である。 図５は、本実施形態に係わるＬＥＤランプの外観と防振部材の例を説明する説明図である。 図６は、本実施形態に係わるＬＥＤランプをソケットに装着した状態を説明する説明図である。 図７Ａは、本実施形態に係わるＬＥＤランプの防振部材の斜視図である。 図７Ｂは、本実施形態に係わるＬＥＤランプの防振部材の断面図である。 図８Ａは、本実施形態に係わるＬＥＤランプのネック部の寸法を説明する説明図である。 図８Ｂは、本実施形態に係わるＬＥＤランプの加わる荷重を説明する説明図である。 図９は、振動試験に用いた比較例のＬＥＤランプを示す図である。 図１０Ａは、比較例のＬＥＤランプの振動試験の結果を示す説明図である。 図１０Ｂは、防振部材を使用した本実施形態のＬＥＤランプの振動試験の結果を示す説明図である。

以下、本発明に係るＬＥＤランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。

図１Ａ及び図１Ｂを参照して本実施形態に係るＬＥＤランプの例を説明する。図１Ａに示すように、ＬＥＤランプ１０は、口金１３と、口金１３に接続された連結部材１９と、連結部材１９に装着された筐体２０と、筐体２０に取り付けられた円筒状の透光性のカバー４１とを有する。カバー４１の内部には、ＬＥＤユニット３０が配置される。本実施形態に係るＬＥＤランプは所謂電球型である。以下に、口金１３を通るランプの中心軸線に沿って、口金１３に向かう方向又は口金１３に近い方を口金側と称し、その反対をトップ側と称する。

筐体２０は、口金側の円筒部２１とトップ側のファン収納部２３とその間の空気取り入れ部２４を含む。円筒部２１及びファン収納部２３は略円筒状外面を有し、ファン収納部２３の外径は、円筒部２１の外径より大きい。尚、円筒部２１及びファン収納部２３の円筒状外面は、口金側に向かって外径が僅かに減少するように軸線方向に沿って傾斜してもよい。空気取り入れ部２４は冷却用空気を取り入れるための開口を有する。図１Ｂに示すように、ＬＥＤランプ１０は、更に、口金１３及び連結部材１９の一部を覆うリング状の防振部材１４を有する。

図２を参照して、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０の内部構造を詳細に説明する。ＬＥＤランプは、カバー４１、ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８、冷却ファン１５、円形の回路基板２７、筐体２０、連結部材１９、口金１３及び防振部材１４を有する。カバー４１のトップ側端部には複数の空気排出孔４２が形成される。空気排出孔４２は、ＬＥＤランプの中心軸線を囲むように同心的に配置される。ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５の構造については後に説明する。冷却ファン１５は、典型的にはモータと、その周囲に設けられた回転羽根を有する軸流ファンであってよい。モータは、直流ブラシレスモータであってよい。

筐体２０は、口金側の円筒部２１、トップ側の空気取り入れ部２４、及び、中間のファン収納部２３を含む。空気取り入れ部２４には複数の空気吸入口２４２が円周方向に沿って設けられている。回路基板２７は、筐体２０の空気取り入れ部２４に配置されている。回路基板２７は、ＬＥＤ素子の温度が上昇した場合にＬＥＤ素子への電流の供給を止めるランプ保護回路と冷却ファン１５に直流電流を供給するファン駆動回路を備える。冷却ファン１５は、筐体２０のファン収納部２３内に配置される。スペーサ１８は、筐体２０のファン収納部２３に装着される。スペーサ１８は樹脂製である。更に、スペーサ１８に係合するようにＬＥＤユニット３０が装着される。こうして、回路基板２７、冷却ファン１５、スペーサ１８及びＬＥＤユニット３０が装着されると、ＬＥＤユニット３０を覆うようにカバー４１が装着される。

図３を参照してＬＥＤユニット３０とスペーサ１８と冷却ファン１５の構造の例を説明する。ＬＥＤユニット３０は、筒状に形成されたＬＥＤ基板３１と、その内面に装着されたヒートシンク３２を有する。ＬＥＤ基板３１は、ＬＥＤランプの中心軸線に平行に且つそれを囲むように配置される。ＬＥＤ基板３１は、筒状の配線基板３１１とその外面に装着された複数のＬＥＤ素子３１２を有する。

ヒートシンク３２は、ＬＥＤ基板３１の内面に面接触するように密着して装着される。ヒートシンク３２は複数の放熱用のフィン３２２を有する。フィン３２２はＬＥＤランプの中心軸線に沿って延びている。フィン３２２の形状は特に限定されない。ヒートシンク３２の内側に、空気流が通るための貫通孔３３が形成される。ヒートシンク３２は１枚の長方形の薄い金属製の板状部材を順に折り曲げて製造する。ヒートシンク３２は、熱伝導性が高い金属、例えば、銅、アルミニウム合金、ステンレス鋼等によって構成される。

図示の例では、ＬＥＤ基板３１は、断面が正八角形の筒状体に形成される。しかしながら、本実施形態では、ＬＥＤ基板３１は、図示の例に限定されるものではなく、断面が正八角形以外の正多角形の筒状体に形成されてよい。ＬＥＤ基板３１は、１枚の板状の長方形のＬＥＤ基板を７つの折り曲げ部３１９に沿って順に折り曲げて筒状に成形することにより形成される。従って、筒状のＬＥＤ基板の両縁の間に、隙間３１Ａが形成される。ＬＥＤ基板３１は、７つの折り曲げ部３１９に沿って細い長孔３１５を有する。

ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、トップ側端部（図３では上側端部）にてクリップ３５によって固定される。更に、ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、軸線方向の略中央の位置にてリベット３７によって固定される。クリップ３５及びリベット３７は、正八面体の各面毎に、合計８箇所にて設けられている。

スペーサ１８は、中心部材１８１とその周囲の環状部材１８３とを有する。中心部材１８１と環状部材１８３は、放射状の支持部材１８５によって接続されている。中心部材１８１と環状部材１８３の間に環状の貫通孔１８６が形成されている。中心部材１８１は、トップ側端面に設けられた円形部材１８１Ａとそれを支持する円筒部材１８１Ｂを有する。環状部材１８３は、環状のトップ側端面１８３Ａと円筒状内面１８３Ｂとを有する。トップ側端面１８３Ａに係合部材１８７が設けられている。

スペーサ１８の貫通孔１８６は、口金側からトップ側に向かって断面積が大きくなっている。環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂと中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの少なくとも一方は、軸線方向に沿って傾斜している。図示の例では、環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂの径は、トップ側に向かって増大している。更に、中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの外径を、トップ側に向かって増大させてもよい。

冷却ファン１５は、中心の円筒状のモータ１５１とその周囲の円筒状部材１５３とを有し、両者の間に、環状の貫通孔１５６が形成されている。貫通孔１５６に回転羽根が配置されている。モータ１５１と円筒状部材１５３は、放射状の支持部材１５５によって接続されている。

冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合するように配置される。例えば、冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１の円形部材１８１Ａは、同一の外径を有するように形成されてよい。更に、冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの口金側端面は、同一の外径を有するように形成されてよい。

冷却ファン１５の支持部材１５５とスペーサ１８の支持部材１８５は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合して配置されている。例えば、冷却ファン１５が４本の支持部材１５５を備える場合には、スペーサ１８は４本の支持部材１８５を備える。

冷却ファン１５の貫通孔１５６とスペーサ１８の貫通孔１８６は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合して配置される。例えば、冷却ファン１５の貫通孔１５６のトップ側開口部とスペーサ１８の貫通孔１８６の口金側開口部は、同一形状を有するように形成されてよい。冷却ファン１５の貫通孔１５６とスペーサ１８の貫通孔１８６によって連続した管状の空気流路が形成される。この空気流路は、ヒートシンク３２の内側の貫通孔３３に接続されている。

ＬＥＤユニット３０は、スペーサ１８の環状部材１８３に装着される。ＬＥＤ基板３１の口金側端部（図３では下側端部）は、スペーサ１８の環状部材１８３のトップ側端面１８３Ａに当接し、且つ、係合部材１８７によって保持される。係合部材１８７は図示のような爪状であってもよいが他の形状であってもよい。

本願の発明者は、スペーサ１８の中心部材１８１の好ましい形状を鋭意検討した。本願の発明者は、管状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８と、有底の円筒容器状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用意し、図２に示したＬＥＤランプに装着し、点灯試験を行った。その結果、管状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用いる場合より、有底の円筒容器状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用いる場合のほうが、冷却ファン１５のモータ１５１の冷却に有効であることを見出した。更に、中心部材１８１において円形部材１８１Ａを円筒部材１８１Ｂのトップ側に設けた場合と、口金側に設けた場合を比較した。その結果、円形部材１８１Ａを円筒部材１８１Ｂのトップ側に設けたほうが、冷却ファン１５のモータ１５１の冷却に有利であることを見出した。そこで、本実施形態では、中心部材１８１は、図３に示すように、円形部材１８１Ａと円筒部材１８１Ｂを有する有底の円筒容器状に形成した。

図４を参照して、本実施形態に係るＬＥＤランプの空冷システムを説明する。図４は、本実施形態に係わるＬＥＤランプの軸線方向に沿った断面構造を示す。カバー４１の口金側端部は、筐体２０のファン収納部２３のトップ側端面に接続されている。カバー４１とファン収納部２３によって形成される空間内に、ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５が配置されている。ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５は、ランプの中心軸線に沿って整合して配置されている。ヒートシンク３２のフィン３２２は、ヒートシンク３２の口金側端部からトップ側端部まで軸線方向に沿って延びている。

本実施形態では、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間にスペーサ１８が配置されている。即ち、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間に、スペーサ１８を配置するための空間が形成されている。本実施形態では、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間に空間を設け、更に、この空間にスペーサ１８を配置することによって、ヒートシンク３２からの熱が冷却ファン１５のモータ１５１に伝達されることが阻止される。

ヒートシンク３２の貫通孔３３の内径は、冷却ファン１５の貫通孔１５６の外径より大きい。即ち、ヒートシンク３２の貫通孔３３の断面と、冷却ファン１５の貫通孔１５６の断面の間に差異がある。スペーサ１８は、この差異を緩和する機能を有する。図示のように、スペーサ１８の環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂは傾斜しており、その径は、口金側からトップ側に向かって大きくなっている。即ち、スペーサ１８の貫通孔１８６の断面は、口金側からトップ側に向かって大きくなっている。従って、ヒートシンク３２の貫通孔３３の断面と、冷却ファン１５の貫通孔１５６の断面の間に差異は、スペーサ１８の貫通孔１８６の断面の変化によって緩和されている。本実施形態では、スペーサ１８を設けることによって、冷却ファン１５によって生成された冷却用空気は、効率的にヒートシンク３２の貫通孔３３に導くことができる。

筐体２０の空気取り入れ部２４は、円筒部２１とファン収納部２３を架橋する複数の支持部材２４１を有する。これらの支持部材２４１の間に空気吸入口２４２が形成されている。支持部材２４１は略三角形状であり、その斜辺の外面を共通に含む仮想の円錐面が形成される。筐体２０のファン収納部２３は円筒部２３Ａと底面部２３Ｂを有する。底面部２３Ｂには、空気吸入孔２３１が形成されている。

本実施形態に係るＬＥＤランプの冷却用空気流の経路を説明する。矢印は、冷却用空気流の経路を示す。筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２、筐体２０のファン収納部２３の底面部２３Ｂの空気吸入孔２３１、冷却ファン１５の貫通孔１５６、スペーサ１８の貫通孔１８６、ヒートシンク３２の貫通孔３３、及び、カバー４１の空気排出孔４２は、ランプの軸線方向に沿って整合して配置されており、１つの連続した空気流通路を形成する。更に、ヒートシンク３２の貫通孔３３、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５及び隙間３１Ａ（図３）、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３、及び、カバー４１の空気排出孔４２は、ランプの軸線の周りに１つの連続した空気流通路を形成する。

冷却ファン１５を回転させると、先ず、環状の貫通孔１５６に軸線方向の冷却用空気流が形成される。このとき、筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２を介して外部空間から比較的温度が低い冷却用空気が取り入れられる。この冷却用空気は、ファン収納部２３の底面部２３Ｂの空気吸入孔２３１を経由して、冷却ファン１５の貫通孔１５６に導かれる。冷却ファン１５のモータ１５１は、外部空間からの比較的温度が低い冷却用空気によって冷却されるから、モータ１５１の潤滑油の劣化に起因する冷却ファン１５の性能低下を回避することができる。

筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２を介して取り入れられた冷却用空気は、回路基板２７が配置される空間に流入する。それによって、空気取り入れ部２４に配置された回路基板２７は効率的に常に放熱される。そのため回路部品等の高温化に起因した劣化及び誤作動を防止することができる。

冷却ファン１５によって生成された冷却用空気流は、スペーサ１８の貫通孔１８６を経由して、ヒートシンク３２の貫通孔３３に導かれる。冷却用空気がヒートシンク３２に接触すると熱交換が行われる。冷却用空気はヒートシンク３２より熱を奪い、その温度が高くなる。この冷却後の比較的温度が高い空気は、貫通孔３３を通ってカバー４１のトップ側端部に設けられた空気排出孔４２より排出される。

ヒートシンク３２の貫通孔３３に導かれた冷却用空気の一部は、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５及び隙間３１Ａ（図３）を経由して、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３に流入し、ＬＥＤ基板３１のトップ側端部を超えて空気排出孔４２より排出される。従って、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３の空気は、常に、新しい冷却用空気によって置換される。空間４３に流入した冷却用空気によって、配線基板３１１及びＬＥＤ素子３１２が冷却される。

本実施形態によると、冷却用空気が通る空間は、筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２とカバー４１の空気排出孔４２とを除いて密閉空間を形成している。従って、外部空間から導入された冷却用空気は全て効率的に、ヒートシンク３２の貫通孔３３及び空間４３内を通過し、ヒートシンク３２及びＬＥＤ基板３１の冷却に使用される。従って、ヒートシンク３２及びそれに面接触しているＬＥＤ基板３１を効率的に冷却することができる。こうして、ヒートシンク３２及びＬＥＤ基板３１が高温化されることが防止される。

図５を参照して本実施形態のＬＥＤユニット３０におけるヒートシンク３２の取付け構造の例を詳細に説明する。上述のように、本実施形態では、ＬＥＤ基板３１は、１枚の板状の長方形のＬＥＤ基板を７つの折り曲げ部３１９に沿って順に折り曲げて筒状に成形することにより形成される。従って、筒状のＬＥＤ基板の両縁の間に、隙間３１Ａが形成される。ＬＥＤ基板３１は、７つの折り曲げ部３１９に沿って細い長孔３１５を有する。ＬＥＤ基板３１の８つの面の中央部には、それぞれ孔３１３が形成されている。

ヒートシンク３２の構造を説明する。本実施形態のヒートシンク３２は、平坦な装着面を備えた装着部３２１と、装着部３２１より垂直に延びる複数の細い板状の放熱用のフィン３２２とを有し、隣接するフィン３２２の間に凹部３２４が形成されている。装着部３２１の中央付近には孔３２３が形成されている。ヒートシンク３２はＬＥＤ基板３１の８つの面毎に、合計８個、設けられる。ここで、ヒートシンク３２は、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５を塞がないように配置される。８個のヒートシンクを用いる代わりに、８個のヒートシンク３２を一体化した１個の一体型のヒートシンクを用いてもよい。一体型のヒートシンクを用いる場合には、それを７か所にて順に折り曲げて筒状に成形する。一体型のヒートシンクは、７か所の折り曲げ部３１９に沿って、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５と同様な長孔を有してもよい。ヒートシンク３２の構造及び製造方法の詳細は後に説明する。

ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、トップ側端部（図５では上側端部）にてクリップ３５によって固定される。クリップ３５は、ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２の縁を挟んで固定することができれば、どのような構造又は形状であってもよい。クリップ３５はＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２をばね力によって挟んで固定する。ばね力は板ばね又は線ばねによって生成される。クリップ３５の詳細は後に説明する。ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、軸線方向の略中央の位置にてリベット３７によって固定される。リベット３７は、ＬＥＤ基板３１の孔３１３とヒートシンク３２の孔３２３を貫通している。クリップ３５及びリベット３７は、正八面体の各面毎に、合計８箇所にて設けられている。

図５は、図１Ｂに示した本実施形態のＬＥＤランプの中心軸線に沿った断面構成の例を示す。上述のように、ＬＥＤランプ１０は、口金１３と、口金１３に接続された連結部材１９と、連結部材１９に装着された筐体２０と、筐体２０に取り付けられた円筒状の透光性のカバー４１とを有し、更に、口金１３及び連結部材１９の一部を覆うリング状の防振部材１４を有する。筐体２０は、口金側の円筒部２１とトップ側のファン収納部２３とその間の空気取り入れ部２４を含む。ここで、カバー４１、ファン収納部２３及び空気取り入れ部２４からなる部分をＬＥＤランプのトップ部１０Ａと称し、円筒部２１、連結部材１９及び口金１３からなる部分をＬＥＤランプのネック部１０Ｂと称することとする。

連結部材１９は、口金側の円錐部１９１とトップ側の円筒部１９２を含む。円錐部１９１のトップ側端部の外径は口金側の端部の外径より大きい。円筒部１９２の外径は円錐部１９１のトップ側端部の外径より大きい。そのため、円錐部１９１と円筒部１９２の境界に段差が形成されている。防振部材１４は、連結部材１９の円錐部１９１と口金１３のトップ側端部を覆うように装着されている。

図６は、既存のソケットに装着された本実施形態のＬＥＤランプの例を示す。ソケット５０の凹部の内面には、ネジ型の受け金５１が設けられ、凹部の底面には平坦な受け金５２が設けられている。ＬＥＤランプの口金１３の外面のネジ形端子は受け金５１に接触し、先端の端子は受け金５２に接触している。

防振部材１４の口金側端部は、ソケット５０の凹部に進入している。即ち、防振部材１４の口金側端部は、ＬＥＤランプの口金１３とソケット５０の凹部の間に配置されている。そのため、本実施形態では、ＬＥＤランプの口金１３とソケット５０の間の空間は、防振部材１４によって充填されている。そのため、ＬＥＤランプの自由な運動を阻止することができる。即ち、防振部材１４によって、ＬＥＤランプがランプの中心軸線に垂直な振動をすることを阻止することができる。

図７Ａ及び図７Ｂを参照して、本実施形態による防振部材１４の例を説明する。図７Ａは、本実施形態による防振部材１４の斜視図であり、図７Ｂは、本実施形態による防振部材１４の断面図である。防振部材１４は、円筒状の外面１４１と円筒状の内面１４２を有する管状部材によって形成されている。図７Ｂに示すように、防振部材１４の厚さは、トップ側端部１４３から口金側端部１４４に向かって小さくなっている。すなわち、防振部材１４は、外面１４１と内面１４２のうちの少なくとも一方は軸線方向に沿って傾斜してよい。図示の例では、防振部材１４の外面１４１が軸線方向に沿って傾斜している。防振部材１４の口金側端部１４４の厚さは、ソケット５０と連結部材１９の円錐部１９１の間の隙間寸法より小さく形成されており、本実施形態では２．５ｍｍである。防振部材１４は、耐候性を有する任意の弾性材料によって形成されるが、例えば、シリコン樹脂又はシリコンゴムによって形成されてよい。

以下に本願の発明者が行った振動試験について説明する。先ず、振動試験に使用したＬＥＤランプを説明する。図８Ａは、防振部材１４を装着していないＬＥＤランプを示す図であり、既に図１Ａに示した。本実施形態によるＬＥＤランプは、４００Ｗ水銀ランプを備えた投光器に装着されてよい。従って、ＬＥＤランプのネック部１０Ｂは、４００Ｗ水銀ランプのネック部と略同一形状且つ略同一寸法に形成される。トップ部１０Ａは、投光器の反射鏡１０Ｃ内に配置され、ＬＥＤランプのネック部１０Ｂは、投光器の筐体（図示無し）に配置される。ＬＥＤランプの口金１３（図８Ｂ）は、投光器の筐体のソケット（図６）に装着される。ここでＬＥＤランプのネック部１０Ｂの軸線方向の寸法をＬｎとし、ネック部１０Ｂの外径をＤｎとする。ネック部１０Ｂの断面は、軸線方向に沿って一定ではなく、口金に向かって小さくなっている。そこで、ネック部１０Ｂの外径Ｄｎは、筐体２０の円筒部２１（図６）の外径で近似してよい。振動試験に使用したＬＥＤランプの全長は２８０ｍｍ、Ｌｎ＝１１４ｍｍ、Ｄｎ＝５０ｍｍである。

図８Ｂを参照して説明する。本願の発明者が用いた振動試験装置では、ＬＥＤランプの中心軸線が水平となるように、ＬＥＤランプの口金１３をソケット（図６）に装着した。トップ部１０Ａに錘５５を装着した。錘５５はリング状の鋼鉄製であり、ネジで、トップ部１０Ａの周囲に固定した。振動試験毎に、異なる個数の錘５５を装着し、更に、トップ部１０Ａの中心軸線方向に沿って異なる位置に装着した。

ＬＥＤランプは、トップ部１０Ａの先端を自由端とし、口金とソケットの装着部を固定端とする片持ち支持構造により支持される。図示のように錘が取り付けられたＬＥＤランプの重心の位置をＧ、固定端の位置をＰとする。重心位置Ｇは、ランプの重心と錘５５の重心の間にあるが、ここでは、錘５５の水平方向の中心位置によって近似する。更に、固定端の位置Ｐは、口金２３の端部によって近似する。実験に使用したランプの重量は３００グラム、１個の錘５５の重量は４００グラムである。

固定端Ｐから重心位置Ｇまでの距離をＬとする。Ｌ＝１２０〜２００ｍｍである。重心Ｇに作用する重力をＷとする。Ｗ＝３００＋４００×ｎである。ここにｎは、錘５５の個数である。固定端Ｐに加わる曲げモーメントＭは、Ｍ＝Ｗ×Ｌである。振動試験は、ＬＥＤランプを水平にソケットに装着した状態でｚ軸（垂直）方向に振動させる方法で行った。振動試験後に、ＬＥＤランプを外し、ソケット５０の受け金５２を観察した。

図９は振動試験に用いた比較例のＬＥＤランプを示す。比較例のＬＥＤランプは、防振部材の代わりに防水パッキン５３を用いた。防水パッキンは、ＬＥＤランプのネック部１０Ｂとソケット５０の外側を覆うように装着される。即ち、連結部材１９の円筒部１９２とソケット５０の円筒外面を覆うように装着される。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して振動試験の結果を説明する。横軸はランプ重心位置、縦軸はランプ重量である。ランプ重心位置は、上述のように、固定端Ｐから錘５の位置までの距離Ｌによって近似した。ランプ重量ＷはＬＥＤランプの重量と錘の重量の和である。丸印はソケット５０の受け金５２が破損していなかったサンプルを示し、×印はソケット５０の受け金５２が破損したサンプルを示す。

図１０Ａは、防水パッキン５３を使用した比較例のＬＥＤランプ（図９）の振動試験の結果を示し、図１０Ｂは、防振部材１４を使用した本実施形態のＬＥＤランプ（図６）の振動試験の結果を示す。図１０Ａに示すように、比較例では、ランプ重量が１０００グラムを超えると、ソケット５０の受け金５２が破損する。ランプ重量が７００グラムでは、ランプ重心位置が１５０ｍｍより小さいとソケット５０の受け金５２が破損しないが、ランプ重心位置が１５０ｍｍを超えるとソケット５０の受け金５２が破損する。曲線５７は、比較例にて、ソケット５０の受け金５２が破損する場合と破損しない場合を分ける境界線である。

図１０Ｂに示すように、本実施形態では、ランプ重量が１０００グラム以下の場合、少なくともランプ重心位置が２００ｍｍより小さい場合には、ソケット５０の受け金５２が破損しない。ランプ重量が１１００グラムでは、ランプ重心位置が１７０ｍｍより小さいとソケット５０の受け金５２が破損しないが、ランプ重心位置が１７０ｍｍを超えるとソケット５０の受け金５２が破損する。曲線５８は、本実施例にて、ソケット５０の受け金５２が破損する場合と破損しない場合を分ける境界線である。本実施形態の境界線５８と比較例の境界線５７（図１０Ａ）を比較すると、本実施形態では、境界線５８が、ランプ重心位置が大きくなる方向に、又は、ランプ重量が大きくなる方向に移動していることが判る。従って、本実施形態のＬＥＤランプは、比較例のＬＥＤランプと比較して、ソケット５０の受け金５２が破損し難いと言える。

以上、本実施形態に係るＬＥＤランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

１０…ＬＥＤランプ、１０Ａ…トップ部、１０Ｂ…ネック部、１０Ｃ…反射鏡、１３…口金、１４…防振部材、１５…冷却ファン、１８…スペーサ、１９…連結部材、２０…筐体、２１…円筒部、２３…ファン収納部、２３Ａ…円筒部、２３Ｂ…底面部、２４…空気取り入れ部、２７…回路基板、３０…ＬＥＤユニット、３１…ＬＥＤ基板、３１Ａ…隙間、３２…ヒートシンク、３３…貫通孔、３５…クリップ、３７…リベット、４１…カバー、４２…空気排出孔、５０…ソケット、５１…受け金、５２…受け金、５３…防水パッキン、５５…錘、１５１…モータ、１５３…円筒状部材、１５５…支持部材、１５６…貫通孔、１８１…中心部材、１８１Ａ…円形部材、１８１Ｂ…円筒部材、１８３…環状部材、１８３Ａ…トップ側端面、１８３Ｂ…円筒状内面、１８５…支持部材、１８６…貫通孔、１８７…係合部材、１９１…円錐部、１９２…円筒部、２３１…空気吸入孔、２４１…支持部材、２４２…空気吸入口、３１１…配線基板、３１２…ＬＥＤ素子、３１３…孔、３１５…長孔、３１７…スリット、３１９…折り曲げ部、３１９Ａ…Ｖ溝、３２１…装着部、３２２…フィン、３２３…孔、３２４…凹部、３５１…背中部、３５２、３５３…爪部

Claims (6)

1. 口金を有するネック部と、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と該ＬＥＤ基板に装着されたヒートシンクとを有するトップ部と、を含む電球型のＬＥＤランプにおいて、
   前記ネック部には前記口金の周囲を覆う管状の防振部材が設けられ、
   前記口金をソケットに装着するとき、前記防振部材は前記ソケットと前記口金の間に挿入されることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 請求項１記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ネック部は、前記口金に接続された連結部材を有し、該連結部材は、口金側の円錐部とトップ側の円筒部を含み、前記防振部材は、前記円錐部と前記口金の一部を覆うように装着されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
3. 請求項２記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記防振部材の口金側端部の厚さは、前記ソケットと前記円錐部の間の隙間寸法よりも小さいことを特徴とするＬＥＤランプ。
4. 請求項１から３のいずれか１項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記防振部材の厚さは、口金側からトップ側に向かって大きくなっていることを特徴とするＬＥＤランプ。
5. 請求項１から４のいずれか１項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記防振部材はシリコン樹脂又はシリコンゴムによって形成されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
6. 請求項１から５のいずれか１項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ネック部は、４００Ｗ型水銀ランプのネック部に対応した寸法及び形状を有することを特徴とするＬＥＤランプ。

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