JP2017157312A - Ｌｅｄランプ及びガラス管 - Google Patents

Abstract

【課題】組み立てが容易なＬＥＤランプ及びガラス管を提供することを目的とする。【解決手段】ＬＥＤランプ１は、直管状のガラス管１０内にＬＥＤモジュール２０が配されてなる。ＬＥＤモジュール２０は、ガラス管１０の長手方向に長い矩形状のＬＥＤ基板２１と、ＬＥＤ基板２１に実装されたＬＥＤ２２とを備え、ガラス管１０は長手方向に延伸する一対のリブ１１，１２を内周面に有し、一対のリブ１１，１２の先端部１１１，１２１はＬＥＤ基板２１の表面上に位置し、ＬＥＤ基板２１はその裏面がガラス管１０内で露出する状態で配されている。【選択図】図３

Description

本発明は、直管状のガラス管内にＬＥＤモジュールが配されてなる直管状のＬＥＤランプ及びガラス管に関する。

近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤを光源に使用したＬＥＤランプが普及している（例えば特許文献１）。特許文献１に記載のＬＥＤランプは接着材を用いてＬＥＤモジュールをガラス管に固定している。

特許第５８３４２２４号公報

上述のＬＥＤランプは、ＬＥＤモジュールを接着材で固定しているため、接着材の塗布等に手間がかかり、組み立てが複雑という問題がある。
本発明は組み立てが容易なＬＥＤランプ及びガラス管を提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤランプは、直管状のガラス管内にＬＥＤモジュールが配されてなる直管状のＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤモジュールは、前記ガラス管の長手方向に長い矩形状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の表面に実装されたＬＥＤとを備え、前記ガラス管は長手方向に延伸する一対のリブを内周面に有し、前記一対のリブの先端部は前記ＬＥＤ基板の表面上に位置し、前記ＬＥＤ基板はその裏面が前記ガラス管内で露出する状態で配されている。
本発明に係るガラス管は、複数個のＬＥＤがＬＥＤ基板に実装されてなるＬＥＤモジュールがガラス管内に配されている直管状のＬＥＤランプ用のガラス管において、当該ガラス管は長手方向に延伸する一対のリブを内周面に有し、前記一対のリブの先端部は、前記ＬＥＤランプの横断面において、前記ＬＥＤ基板における前記ＬＥＤが実装される面であって短手方向の端部より短手方向の内側に位置する。

上述の構成によれば、ＬＥＤモジュールを一対のリブ間に配することでＬＥＤ基板がリブに係止され、ＬＥＤランプの組み立てが容易に行える。

実施形態に係るＬＥＤランプの斜視図である。 ＬＥＤランプの分解斜視図である。 ＬＥＤランプの横断面図であり、表側部分を切り欠いている。 ＬＥＤランプの一端側部分の分解斜視図である。 ＬＥＤランプの一端側部分の斜視図の縦断面図である。 ＬＥＤランプの他端側部分の分解斜視図である。 ＬＥＤランプの他端側部分の斜視図の縦断面図である。 ガラス管の横断面図であり、各部寸法を説明するための図である。

＜概要＞
実施形態の一態様に係るＬＥＤランプは、直管状のガラス管内にＬＥＤモジュールが配されてなる直管状のＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤモジュールは、前記ガラス管の長手方向に長い矩形状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の表面に実装されたＬＥＤとを備え、前記ガラス管は長手方向に延伸する一対のリブを内周面に有し、前記一対のリブの先端部は前記ＬＥＤ基板の表面上に位置し、前記ＬＥＤ基板はその裏面が前記ガラス管内で露出する状態で配されている。
実施形態の別態様に係るＬＥＤランプにおいて、前記リブは、前記ガラス管の横断面において、前記先端部の手前に、前記ＬＥＤ基板の表面側に湾曲する湾曲部を有する。これによりＬＥＤ基板を確実に保持することができる。また、ＬＥＤから出射された光がリブより遮られるのを抑制できる。
実施形態の別態様に係るＬＥＤランプにおいて、前記リブにおける前記湾曲部から先端までの部分が、前記ガラス管の横断面において、先細りしている。これにより、リブの軽量化を図ることができる。ＬＥＤから出射された光がリブより遮られるのを抑制できる。リブの先端部に入射した光は、先端部が薄いため、リブ外に出射されやすい。
実施形態の別態様に係るＬＥＤランプにおいて、前記リブは拡散材料を内部に含有している。これにより、光の取り出し効率が向上する。

１．全体構成
主に図１及び図２を用いて説明する。
ＬＥＤランプ１の概要について主に図１を用いて説明する。
ＬＥＤランプ１は直管状のガラス管１０内にＬＥＤモジュール２０を備える。ＬＥＤモジュール２０は、長尺矩形状のＬＥＤ基板２１と、複数個のＬＥＤ２２とから構成される。
ＬＥＤランプ１は直管蛍光灯の代替として照明器具に装着される。このため、ＬＥＤランプ１は、ガラス管１０及びＬＥＤモジュール２０以外に、受電具３０と取付具４０と点灯回路５０とを有している。
ＬＥＤ２２はＬＥＤ基板２１の第１の主面に実装されている。ここで、ＬＥＤランプ１から出射される光の主出射方向を表側とする。つまり、ＬＥＤ基板２１の第１の主面は表面となる。なお、光の主出射方向はＬＥＤの主出射方向（発光面と直交する方向）と一致する。

２．各部構成
（１）ガラス管
主に図３を用いて説明する。
ガラス管１０は、ガラス材料から構成され、拡散材料を含んでいる。これにより拡散材料を塗布するよりも容易に拡散機能が得られる。
ガラス材料は、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ホウ素、酸化ナトリウム、酸化カリウム等から構成される。
拡散材料としては、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化バリウム、酸化リチウム、フッ素等がある。これらの含有量は、ガラス管１０において、２［ｗｔ／％］以上、６［ｗｔ／％］以下の範囲内である。これにより、点灯中のＬＥＤ２２の存在がガラス管１０の外側から認識し難くできる。なお、拡散材料が６［ｗｔ／％］より多く含まれると、ガラス管１０の光透過性が悪くなる。拡散材料は平均粒径の異なる複数種類の材料から構成されている。複数種類は４種類以上が好ましい。これにより拡散効果を高めることができる。

ガラス管１０の透過率は７０［％］以上が好ましい。これにより点灯時のＬＥＤ２２がガラス管１０の外部から認識され難くできる。なお、透過率の上限は高いほど、ＬＥＤ２２の光取出し効率が高くなり、好ましい。ＬＥＤ２２のガラス管１０の外部からの認識性は、ガラス管１０の寸法（内寸）、ＬＥＤ２２の大きさや輝度（光出力）、ＬＥＤ基板２１の配置、拡散材料等により変化する。例えば、ガラス管１０が大きい（太い）場合は透過率が高くてもよいし、ガラス管が小さい（細い）場合は透過率が低い方がよい。ここでのガラス管１０は円形状の横断面形状を有している。

ガラス管１０は長手方向に延伸する一対のリブ１１，１２を内周面に有している。一対のリブ１１，１２の間隔はＬＥＤモジュール２０の短手方向の寸法に対応している。一対のリブ１１，１２は、ガラス管１０を裏側と表側とに二分したときに裏側に設けられている。これによりＬＥＤモジュール２０を裏側に配することができる。
リブ１１，１２の先端部１１１，１２１は、ＬＥＤランプ１の横断面において、ＬＥＤ基板２１の表面であって短手方向の端部より短手方向の内側に位置する。リブ１１，１２はガラス管１０の横断面において、先端部１１１，１２１の手前にＬＥＤ基板２１の表面側に湾曲する湾曲部１１２，１２２を有している。これにより、ガラス管１０の端部からリブ１１，１２間に挿入されたＬＥＤモジュール２０は一対のリブ１１，１２により係止される。

リブ１１，１２は、ガラス管１０の横断面において、湾曲部１１２，１２２から先端部１１１，１２１までの部分が先細りしている。これによりＬＥＤ２２から出射された光がリブ１１，１２により遮られるのを抑制できる。リブ１１，１２は、湾曲部１１２，１２２から先端部１１１，１２１にかけて円弧状に湾曲している。これにより湾曲部１１２，１２２から先端部１１１，１２１までの部分がＬＥＤ基板２１の表面と接触し難くなり、ＬＥＤ基板２１の表面の配線パターンを傷つけ難くできる。
また、リブ１１，１２内にも拡散材料が混入されている。これにより、例えば、ＬＥＤ２２から出射され、ガラス管１０内面で反射された光又はガラス管１０内で拡散された光がリブ１１，１２内に進入した際に、拡散材料により拡散(反射）される。これにより、ＬＥＤランプ１から出射される光を多くできる（光の取り出し効率が向上する。）。なお、リブ１１，１２内にも拡散材料が存在するようにガラス管１０が形成されているので、リブ１１，１２の付根部１１３，１２３周辺部分にも拡散材料を配することができる。

（２）ＬＥＤモジュール
主に図２及び図３を用いて説明する。
ＬＥＤモジュール２０は上述のようにＬＥＤ基板２１とＬＥＤ２２とを備える。
複数個のＬＥＤ２２は長尺状のＬＥＤ基板２１の長手方向に間隔（ここでは等間隔）をおいて実装されている。ここでの複数個のＬＥＤ２２は一列状で実装されている。
ＬＥＤ基板２１の短手方向の寸法は、平面視正方形状のＬＥＤ２２の一辺の１．１倍から２倍の範囲内、好ましくは、１．３倍から１．７倍の範囲内にあるのがよい。これによりＬＥＤモジュール２０をガラス管１０の裏側に近づけて配置することができるからである。つまり、ＬＥＤ基板２１の表面とガラス管１０との距離を、ＬＥＤ基板２１の裏面とガラス管１０との距離よりも大きくできる。換言すると、ＬＥＤ２２の表面とガラス管１０との距離を大きくすることで、ＬＥＤランプ１を外側から見たときにＬＥＤ２２の存在が認識され難くできる。

（３）受電具
主に図４及び図５を用いて説明する。
受電具３０は商用電源から受電する機能を有する。受電具３０はガラス管１０の一端を塞ぐ機能を有する。受電具３０は点灯回路５０を収容する機能を有する。
受電具３０は、全体形状として一端が塞がれた筒状をし、複数部材から構成される。ここでの受電具３０は３つの部材から構成される。受電具３０は、一部に開口３１１を有する本体３１と、本体３１の開口３１１を利用して配され且つ一対の端子ピン３２１，３２２を有する端子台３２と、本体３１の開口３１１を覆うと共に端子台３２を固定する蓋体３３とを有する。

本体３１は、ガラス管１０の一端に装着される筒部３１２と、筒部３１２からガラス管１０と反対側に延出する半筒部３１３とを有する。開口３１１は半筒部の一端及び裏側端並びに筒部３１２の一端で形成される。
ガラス管１０の一端部は筒部３１２の挿入溝３１２ａ（図５）に挿入された状態で接着剤で固着される。なお、挿入溝３１２ａは、一対のリブ１１，１２よりも表側に設けられ、２重筒構造により構成されている。
端子台３２は一対の端子ピン３２１，３２２をベース部３２３に備える。ベース部３２３は本体３１の筒部３１２の横断面形状と同じ形状の板状をしている。ベース部３２３の外周部に設けられた段差部分３２３ａが半筒部３１３の嵌合溝３１３ａに嵌合する状態で、端子台３２が本体３１に組み込まれる。
蓋体３３は、他端側の係合爪３３１が本体３１の筒部３１２の係合凹３１２ｂに係合し、本体３１に組み込まれた端子台３２と半筒部３１３の裏側とを覆う状態で、ねじ体３４がボス孔３３２を挿通して半筒部３１３のねじ穴３１３ｂに螺合する。ねじ穴３１３ｂはボス３１３ｄに設けられている。
点灯回路５０は、点灯基板５２が筒部３１２のリブ３１２ｃ及び半筒部３１３の凸部分３１３ｃにより表面が支持された状態で、蓋体３３の押圧片３３３，３３４により表側から支持（押圧）される。

（４）取付具
主に図６及び図７を用いて説明する。
取付具４０はガラス管１０の他端を塞ぐ機能を有する。
取付具４０は、他端が塞がれた筒状をし、筒部４１と蓋部４２とを有している。取付具４０は蓋部４２に一対の固定ピン４３，４４を有している。ガラス管１０の他端部は筒部４１の挿入溝４１ａに挿入された状態で接着剤で固着される。なお、挿入溝４１ａは、ガラス管１０の一対のリブ１１，１２よりも表側に設けられ、２重筒構造により構成されている。
筒部４１における挿入溝４１ａが存在しない部分は挿入溝４１ａの底を周方向に延長した底４１ｂを有し、ＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ基板２１の端面が底４１ｂに当接する。

（５）点灯回路
主に図４を用いて説明する。
点灯回路５０は、受電具３０を介して受電した交流電力をＬＥＤモジュール２０用の直流電力に変換する。点灯回路５０は、整流回路、平滑回路、電圧変換回路等を有し、これら回路を構成する複数の電子部品が点灯基板５２に実装されている。なお、ここでは、複数の電子部品の内、コンデンサ５１が記載されている。点灯基板５２は半筒部３１３のボス３１３ｄや筒部３１２の内周面に対応する位置に欠け部５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有している。

３．リブについて
リブの詳細について図８を用いて説明する。
ここで、ＬＥＤ２２（図８には表れていない）の光の主出射方向をＸ方向とし、Ｘ方向と直交する方向をＹ方向とする。なお、Ｙ方向はＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ基板２１の短手方向と一致する。

一対のリブ１１，１２はガラス管１０の内周面からガラス管１０の中心軸に向けて延伸している。つまり、リブ１１，１２はＸ方向に対して近づくように傾斜して延伸する。リブ１１，１２の付根部１１３，１２３の内側同士のＹ方向の間隔Ａは、ＬＥＤ基板２１の短手方向の寸法よりも大きい。
リブ１１，１２は、付根部１１３，１２３からＸ方向にＢ離れた位置同士のＹ方向の間隔ＣはＬＥＤ基板２１の表面の短手方向の寸法に略等しい。ここでの「Ｂ」はＬＥＤ基板２１の厚みに相当し、付根部１１３,１２３からＸ方向にＢ離れた位置は、ＬＥＤ基板２１の短手方向の端であって表側の短縁の位置に相当する。

リブ１１，１２の先端部１１１，１２１同士のＹ方向の間隔Ｄは、ＬＥＤ基板２１の表面の短手方向の寸法よりも小さい。これにより、ＬＥＤモジュール２０は一対のリブ１１，１２により保持されることになる。なお、ここではＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ基板２１の短手方向の寸法は１０［ｍｍ］以下が好ましい。
リブ１１，１２の付根部１１３，１２３から先端部１１１，１２１までのＸ方向の距離Ｅは、ＬＥＤ基板２１の厚みの１．２倍以上２倍以下の範囲にある。リブ１１，１２の先端部１１１，１２１の厚み（Ｅ−Ｂ）は、０．３［ｍｍ］以下が好ましく、さらには、０．０５［ｍｍ］以上０．２［ｍｍ］以下の範囲が好ましい。これにより、リブ１１，１２のｌｅｄモジュール２０を保持する保持強度を確保でき、ＬＥＤ２２からの光を遮るのを少なくできる。

リブ１１，１２の付根部１１３，１２３の幅Ｆは０．３［ｍｍ］以上１．０［ｍｍ］以下の範囲が好ましい。幅ＦはＬＥＤ基板２１の厚みの１／２以上、ＬＥＤ基板２１の厚みの３／２以下の範囲にあればよい。なお、リブ１１，１２の付根部１１３，１２３の幅Ｆは、ガラス管１０の内周面上に位置する２点間の距離であり、リブ１１，１２の付根部１１３，１２３の最大幅に相当する。付根部１１３，１２３の幅Ｆが上述の範囲にあることでＬＥＤモジュール２０を保持する保持強度が確保される。

リブ１１，１２における湾曲部１１２，１２２から先端部１１１，１２１まではＬＥＤモジュール２０のＬＥＤ基板２１の表面から離れるように傾斜している。これにより、ＬＥＤ基板２１上の配線パターンを傷つけることなく、ＬＥＤ基板２１がリブ１１，１２により係止される。なお、リブ１１，１２の先端とＬＥＤ基板２１との最大間隔は、ＬＥＤ基板２１の配線パターンの厚みより大きければよく、例えば、０．２［ｍｍ］以上が好ましい。

リブ１１，１２における湾曲部１１２，１２２の中心と先端部１１１，１２１の中心とを結ぶ仮想線Ｇと、ガラス管１０の表裏方向（Ｘ方向である。）との間の角度Ｈは、９０［度］以上１１０［度］以下の範囲にある。これにより、ＬＥＤ２２から表側に出射してガラス管１０の内面に反射して裏側に向かう光が、リブ１１，１２における湾曲部１１２，１２２から先端部１１１，１２１までの部分で表側に反射しやすくできる。

＜変形例＞
１．リブ
実施形態のリブ１１，１２は、ガラス管１０の中心に向かって延伸しているが、例えば、ＬＥＤ２２の主出射方向と平行に延伸した後、ＬＥＤ基板２１の表面に係合するように湾曲してもよい。リブは、ＬＥＤ基板の表面に係合するように、湾曲させずに延伸させてもよい。

２．ＬＥＤモジュール
実施形態のＬＥＤモジュール２０における複数個のＬＥＤ２２は、ＬＥＤ基板２１に１列状に配置されていたが、例えば、２以上の複数列に配されてもよいし、千鳥状に配されてもよい。但し、リブ１１，１２の厚みを考慮すると１列が好ましい。なお、ガラス管を大きくすることでリブも大きくすれば、大型のＬＥＤモジュールを配することができる。
実施形態のＬＥＤ２２について特に説明していないが、発光色の異なる複数種類のＬＥＤを用いて調色可能な構成としてもよい。
実施形態のＬＥＤ基板２１について特に説明していないが、１枚の基板により構成してもよいし、複数枚の基板により構成してもよい。

３．点灯回路
実施形態の点灯回路５について特に説明していないが、例えば、調光回路を含んでもよいし、調色回路を含んでもよいし、調色・調光回路を含んでもよい。

４．ガラス管
実施形態のガラス管１０の横断面形状は、円形状であったが、例えば、三角形等の多角形状であってもよいし、楕円形状や長円形状であってもよい。
また、ガラス管１０は飛散防止用のチューブにより被覆されてもよい。チューブとしては透光性を有する収縮チューブ等を利用できる。この際、チューブに拡散材料が混入されている場合は、ガラス管への拡散材料の混入はなくてもよい。

１ ＬＥＤランプ
１０ ガラス管
１１ リブ
１２ リブ
２０ ＬＥＤモジュール
２１ ＬＥＤ基板
２２ ＬＥＤ
１１１ 先端部
１１２ 湾曲部
１２１ 先端部
１２２ 湾曲部

Claims (5)

1. 直管状のガラス管内にＬＥＤモジュールが配されてなる直管状のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤモジュールは、前記ガラス管の長手方向に長い矩形状のＬＥＤ基板と、前記ＬＥＤ基板の表面に実装されたＬＥＤとを備え、
   前記ガラス管は長手方向に延伸する一対のリブを内周面に有し、
   前記一対のリブの先端部は前記ＬＥＤ基板の表面上に位置し、
   前記ＬＥＤ基板はその裏面が前記ガラス管内で露出する状態で配されている
   ＬＥＤランプ。
2. 前記リブは、前記ガラス管の横断面において、前記先端部の手前に、前記ＬＥＤ基板の表面側に湾曲する湾曲部を有する
   請求項１に記載のＬＥＤランプ。
3. 前記リブにおける前記湾曲部から先端までの部分が、前記ガラス管の横断面において、先細りしている
   請求項２に記載のＬＥＤランプ。
4. 前記リブは拡散材料を内部に含有している
   請求項１〜３の何れか１項に記載のＬＥＤランプ。
5. 複数個のＬＥＤがＬＥＤ基板に実装されてなるＬＥＤモジュールがガラス管内に配されている直管状のＬＥＤランプ用のガラス管において、
   当該ガラス管は長手方向に延伸する一対のリブを内周面に有し、
   前記一対のリブの先端部は、前記ＬＥＤランプの横断面において、前記ＬＥＤ基板における前記ＬＥＤが実装される面であって短手方向の端部より短手方向の内側に位置する
   ガラス管。
   

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