JP2018120776A - 電球型照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】安価で組立性が向上する電球型照明装置を提供する。
【解決手段】一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体と、前記発光体に給電する電源回路基板と、前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納する放熱体と、前記放熱体の他端側に取り付けられる口金と、前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆い、かつ前記発光体を前記放熱体との間に挟み固定するカバー部材と、を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、電球型照明装置に関する。
LED(Light Emitting Diode)などの半導体素子を有する発光体を備えた電球型照明装置は、白熱電球と比較して長寿命化・省エネルギー化を図ることができるため、近年注目が集まっている。LEDを用いた電球型照明装置では、長寿命化による長期使用に対する高い信頼性と、普及が急速に進んだために生産性を向上させる組立性のよい構造が望まれている。
例えば特許文献1には、LEDを有するモジュール基板とプレス加工によって形成され、一端側にモジュール基板が熱伝導可能に取り付けられた金属製の放熱体と放熱体の他端側に設けられた口金と放熱体と口金との間に収容された点灯回路と を具備していることを特徴とする電球形ランプと記載されている。
特許第5344198号公報
特許文献1には一端側にモジュール基板が熱伝導可能に取り付けられた金属製の放熱体があると記載されている。
しかしながら、より安価に熱伝導可能に取り付けられた放熱体とするには特許文献1に記載のある金属製の放熱体では高価となるため材質として困難である。
本発明は、安価で組立性のよい構造の電球型照明装置を提供することを目的としている。
前記課題を解決するために、本発明では、一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体を有する基板と、前記基板上に配設され前記基板に給電させるためのコネクタと、前記発光体を覆うカバー部材と、前記発光体に給電させる電源回路基板と、前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納する樹脂製の放熱体と、前記放熱体の他端側に取り付けられる口金と、前記放熱体の内部に収納され、前記発光体で発生する熱を前記放熱体の他端側へと伝導する内部金属部材を備える。
本発明により、安価で組立性のよい構造の電球型照明装置を提供することができる。
電球型照明装置の外観正面図である。 図1に示される電球型照明装置の分解斜視図である。 図1のA−A線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。 図1のA−A線に沿う電球型照明装置の縦分解断面図である。 カバー部材10の縦分解断面図である。 カバー部材10と発光体20とを放熱体50に取り付ける状態を示す斜視図である。 カバー部材10と放熱体50との縦分解断面図である。 電源回路基板30と放熱体50との接続図である。 発光体20と電源回路基板30の接続図である。 発光部20における押圧部24の部位を示した図である。
本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。また、図1に記載の電球型照明装置100において、カバー部材10側を上側、口金側を下側とし、図2以降においても上下方向はこの向きとする。
図1は、電球型照明装置の外観正面図である。図1に示すように、電球型照明装置100は、半導体発光素子としてのLED21(図2参照)を有する発光体20(図3参照)と、発光体20を覆うカバー部材10と、発光体30で発生する熱を放出する放熱体50と、発光体20を発光させるための電源回路基板30(図2参照)と、発光体20の熱を放熱体50の内部で放熱させる内部金属部材40(図2参照)と、口金60と、を備えている。
放熱体50は、中空かつ筒状の筒状部51と、この筒状部51と一体成形され、軸線を中心として放射状に配置された複数のフィン52と、を備えている。それぞれのフィン52は、筒状部51の外周面から径方向外向きに突出し、かつ、軸線方向に延在している。このようなフィン52を備えることによって、放熱体50の放熱性能を向上させることができる。
なお、フィン52は、筒状部51の上端(カバー部材10側の端)よりも所定長さだけ上方に延びる複数の延在部を有してもよい。つまり、フィン52の延在部と、筒状部51の上端とによる凹凸状を呈していてもよい。この場合、ドーム形状をしたカバー部材10の裾には、フィン52の延在部に対応する複数の溝部が形成されることが望ましい。カバー部材10を本体部50に取り付けると、それぞれのフィン52の延在部が、カバー部材10の溝部に嵌合されるため、カバー部材10の回転を防止することができるという効果を奏する。放熱体50については後記する。
また、電球型照明装置100は、口金60を備えている。なお、口金60については後記する。
図2は、図1に示される電球型照明装置の分解斜視図である。図2に示すように、カバー部材10と放熱体50との間には、発光体20などが介在している。発光体20は、複数のLED21(半導体素子)と、基板22と、を備えている。
LED21に用いられる発光素子としては、例えば青色光を発するものが使用される。それぞれのLED21は、例えばシリコーン樹脂などの透明の封止樹脂により被覆されている。この封止樹脂内には、LED21から放出される光を色変換する蛍光体が混入されている。蛍光体としては、例えば黄色発光または赤色発光のものが1種類もしくは2種類以上用いられ、当該蛍光体によってLED21からの青色光が色変換されて、白色光となる。なお、LED21は、光の取り出し効率を向上させるために、半球状のレンズで覆われていてもよい。
基板22は、複数の切り欠き24が設けられている。また、基板22の表面には、LED21に接続される所定のパターンが形成されている。
また、基板22は、後述する内部金属部材40の周縁よりも外側に配設されており、放熱体50における置載部53との接触面積を大きく取ることができる。したがって、LED21から発生した熱は基板22を介して効率よく放熱体50に伝導される。接触面積が大きくなることで、熱源であるLED21(発光体20)から放熱体50への伝熱性が高くなる。基板22の材質は熱伝導率が高い金属製が望ましいが、樹脂製でもよい。
図3は、図1のA−A線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。図4は、図1のA−A線に沿う電球型照明装置の縦分解断面図である。
放熱体50は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)やPC(ポリカーボネート)などの樹脂製であり、かつ熱伝導率の高い材料で形成される。なお、樹脂材料の熱伝導率は0.4W/m・K以上であることが望ましい。
したがって、発光体20で発生する熱(LED21で発生し基板22に伝わる熱)は、まず放熱体50に効率的に伝導され、放熱体50の外周面から外部の空気に放出されると同時に内部金属部材40に伝導されるようになっている。また、放熱体50をPC(ポリカーボネート)やPBT(ポリブチレンテレフタレート)などの熱伝導率が高い樹脂材料で形成することで、放熱性はアルミニウムなどに対して劣るものの、電気的絶縁性を高めることができ、安全性を高めることができる。
図5はカバー部材10の縦分解断面図である。図5に示すように、カバー部材10は、PC(ポリカーボネート)などの樹脂製又はガラス製であり、発光体20に向けて開口している。ちなみに、カバー部材10には、発光体20からの光を拡散させる光拡散材が含有されていてもよい。
また、カバー部材10は、球面形状部14と非球面形状部15と円筒形状部11とを備える。カバー部材10における上側から順に球面形上部14、非球面形状部15、円筒形状部11を備える。球面形状部14は略球面形状の部分であり、LED照射方向の光を広げる効果を奏する。非球面形状部15は略非球面形状の部分であり、LED照射方向とは反対方向に光を照射する効果を奏する。球面形状部14と非球面形状部15により、電球型照明装置100の配光を広げる効果を奏する。円筒形状部11は略円筒形状の部分である。円筒形状部11には、孔部12と、外側に突出する凸部13と、が設けられている。孔部(被係止部)12は、放熱体50の係止ツメ(係止部)54が嵌合するための部分である。凸部13は基板22を押圧するための部分である。
図6は、カバー部材10と発光体20とを放熱体50に取り付ける状態を示す斜視図である。図7はカバー部材10と放熱体50との縦分解断面図である。カバー部材10は孔部12で放熱体50の係止ツメ54に嵌合されるとともに、凸部13で基板22を押圧して放熱体50と固定されている。
カバー部材10の凸部13により発光体20(基板22)を押圧しながら、カバー部材10と放熱体50との間に挟み、カバー部材10の孔部12と放熱体50の係止ツメ54を嵌合させることにより、発光体20の固定を可能としている。これにより、発光体20(基板22)を放熱体50へ取り付けるためにネジ等の固定部材を用いる必要がなくなるという効果を奏する。
なお、凸部を設けることにより、発光体20と接触する面積が増えるため、押圧しやすいという効果を奏するが、発光体20を押圧するためであれば、カバー部材10の外側に突出する凸部13ではなくともよい。例えば、内側に突出する凸部でもよいし、凸部がなくカバー部材10の端部(最下部)を用いてよい。
カバー部材10の孔部12と嵌合する係止ツメ54は、図7に示すように、カバー部材10の円筒形状部11よりも外側に形成されており、孔部12と係止ツメ24とを係止した後にカバー部材10の外側から内側に向けて力を加えても、孔部13と係止ツメ24との係止を解除しづらいという効果を奏する。したがって、放熱体50との係止によりカバー部材10は、カバー部材の上方向から抜けることがない。
電源回路基板30は、複数の電子部品が基板に実装されたものである。電源回路基板30は、下端にはコンデンサ31が設置されている。また、電源回路基板30は、商用電源からの交流電力を直流電力に整流する回路、整流後の直流電力の電圧を調整する回路などを備えている。
図8は電源回路基板30と放熱体50との接続図である。電源回路基板30は略板形状の部材である。電源回路基板30の上側の左右端部には左右方向へ突出する基板係止部32が設けられている。放熱体50は内側の上側に凹み形状の基板被係止部54が設けられている。電源回路基板30の基板係止部32は、放熱体50の基板被係止部54に対応し係止される。ここで、電源回路基板30は発光体20に実装されているコネクタ23と機械的に接続されるため、放熱体50への係止の際にも位置精度が求められる。電源回路基板30が求められる位置に係止されていなければ、コネクタ23との接続が容易ではなくなるためである。そのため、基板係止部32はコネクタ23が接続される部分の近傍に形成されていることが望ましい。電源回路基板30において、基板係止部32とコネクタ23が接続される部分が上側に位置しており両部分が近傍に形成されているため、一方が下側、他方が上側に位置しているようなものに比べ、コネクタ23を接続する際の位置ずれが、少なく、位置精度も高いという効果を奏する。言い換えれば、放熱体の基板被係止部54は、コネクタ23が取り付けられる発光体20の近くに配設されることで、上記効果を奏する。
図9は発光体20と電源回路基板30の接続図である。電源回路基板30の外周にはコネクタ23の接続を誘導するガイドの役割となる開口形状部33が形成されている。したがって、コネクタ23は開口形状部24のガイドに沿って容易に取り付けることができる。
また、放熱体50は一端面から他端面まで(上面から下面まで)連通する筒状部51と、内部金属部材40を収納する凹部53が設置されている。電源回路基板30は放熱体50の筒状部51における一端面側から収納される。放熱体50の筒状部51は、本実施形態において横断面が略楕円形状(図示なし)であるが、電源回路基板30を収納出来、かつ、口金60を取り付けられればよく、横断面が略楕円形状に限るものではない。
内部金属部材40は放熱体50の凹部53における一端側(上側)から収納される。放熱体50の凹部53も、本実施形態において横断面が略楕円形状であるが、内部金属部材40を収納出来ればよく、横断面が略楕円形状に限るものではない。
内部金属部材40は、アルミニウム等の金属製の部材である。なお、放熱体50よりも熱伝導率が高い材料であればこれに限らない。電球型照明装置1として組み立てた状態で、発光体20から発生した熱は放熱体50を介して内部金属部材40に伝導される。内部金属部材40は、放熱体50の凹部53内で、口金60近傍まで配設されており、内部金属部材30に伝導された熱は放熱体50の全体および口金60に効率よく伝導される。
また、内部金属部材40は、軸方向にスリット41を配設されている。そのため、樹脂製の放熱体50に収納時の応力、又は電球型照明装置1の点灯時の熱膨張でも、内部金属部材40は変形可能である。内部金属部材40は、上記変形により、放熱体50に対してより密着することで熱伝導が向上する効果、放熱体50と内部金属部材40との応力を緩和する効果を奏する。
放熱体50の一端側には、口金60の内周面に対応するねじ溝61が形成されている。
放熱体50は、前記したように、筒状の筒状部51と、この筒状部51と一体成形され、軸線(図2参照)を中心として放射状に配置された複数のフィン52と、を備えている。また、筒状部51の内側面は電源基板回路30を外嵌可能な形状となっている。
口金60は、放熱体50の下端側に取り付けられ、外部に設置された一般照明電球用のソケット(図示せず)にねじ込むことにより商用電源に電気的に接続するためのものである。
図10は発光体20における押圧部24の部位を示した図である。基板22にはLED21より外周に形成されたカバー部材10の凸部13に押圧される押圧部25があり、LEDに押圧によるストレスを加えない構造となっている。
以上のように、ねじ固定が不要で、複雑な構造がなく安価で放熱性が向上する電球型照明装置を提供することができる。
再び図2に戻り、電球型照明装置100の組立方法の概略を説明する。
まず、電源回路基板30を、長手方向(軸線方向)を縦にして上側(一端側)から放熱体50内に挿入し収納する。なお、電源回路基板30に予め接続されている出力用のリード線(図示せず)の先端は、このとき放熱体50内から外に引き出された状態にする。
一方、電源回路基板30に予め接続されている入力用のリード線(図示せず)を口金60の所定箇所に接続する。さらに、放熱体50のねじ溝51と口金60とを螺合する。放熱体50は絶縁性の樹脂であり、口金60と放熱体50とが接触する恐れがなくなり、絶縁ゴムなどが不要になる。これにより、部品点数の低減が可能となるという効果を奏する。
次に、放熱体50に収納された電源回路基板30の周囲に、熱伝導性が良好で電気絶縁性が高い樹脂(図示せず)を充填してもよい。この樹脂によって、電源回路基板30で発生した熱を放熱体50に効率良く伝導させることができる。
続いて、収納ケース60内から外に引き出されているリード線(図示せず)を這い回し、リード線の先端を発光体30のLED31にコネクタや半田付けなどによって接続する。
そして、発光体20を放熱体50の載置部53に取り付ける。
最後に、発光体20のLED21を覆うようにして、カバー部材10を上方から取り付ける。ここで、放熱体50に形成されている係止ツメ54が、カバー部材10の下方に形成されている被係止部に相当する孔部12に係止するように、カバー部材10を取り付ける。カバー部材10の環状構造には放熱体50のフィン延在部に対応した凹凸部があるためカバー部材10は回転しない。
また、カバー部材10の円筒形状部には、発光体20の基板表面上に対応した凸部があるため、カバー部材10を取り付ける際に発光体20の基板表面を押圧して発光体20を固定するという効果を奏する。
なお、電球型照明装置100の組立方法は、前記した方法に限定されるものではなく適宜変更することが可能である。
以上、本発明に係る電球型照明装置について実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。
また、発光体20からの光は白色に限定されるものではなく、発光色の異なるLEDや蛍光体を用いて所望の色に設定可能である。
また、LEDの数は限定されず、1つでもよい。
また、実施形態では、LED21がレンズで覆われていてもよい。
また、前記実施形態では、発光体20がLEDを備える場合について説明したが、発光体20としてEL(Electro-Luminescence)など他の半導体発光素子を用いてもよい。
また、内部金属部材40は筒状としたが、放熱体50よりも熱伝導率が高く、放熱体50の上側から下側に熱を伝熱する効果を奏するものであればこれに限らず、板形状の部材などでも良い。
100 電球型照明装置
10 カバー部材
11 円筒形状部
12 孔部(被係止部)
13 凸部
14 球面形状部
15 非球面形状部
20 発光体
21 LED(半導体素子)
22 基板
23 コネクタ
24 押圧部
30 電源回路基板
32 基板係止部
33 円筒形状部
40 内部金属部材
50 放熱体
51 筒状部
53 凹部
54 係止ツメ(係止部)
55 基板被係止部
60 口金

Claims (6)

  1. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体と、
    前記発光体に給電する電源回路基板と、
    前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納する放熱体と、
    前記放熱体の他端側に取り付けられる口金と、
    前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆い、かつ前記発光体を前記放熱体との間に挟み固定するカバー部材と、
    を有する電球型照明装置。
  2. 前記放熱体に備える係止部は、前記カバー部材の外側から前記カバー部材に備える被係止部に係止される請求項1の電球型照明装置。
  3. 前記カバー部材の形状は、球面形状と非球面形状の両方を有する請求項1又は2に記載の電球型照明装置。
  4. 前記発光体における前記カバー部材と接触する被押圧部は、前記発光体における前記一つ又は複数の半導体発光素子の外周にある請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電球型照明装置。
  5. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体と、
    前記発光素子へ給電するコネクタと、
    前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆うカバー部材と、
    前記発光体に給電する電源回路基板と、
    前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納しかつ前記電源基板の係止部と係止する基板被係止部を有する放熱体と、
    前記放熱体の他端側に取り付けられる口金を有し、
    前記放熱体の基板被係止部は、前記コネクタが取り付けられる発光体の近くに配設されることを特徴とする電球型照明装置。
  6. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体と、
    前記発光素子へ給電するコネクタと、
    前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆うカバー部材と、
    前記発光体に給電する電源回路基板と、
    前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納する放熱体と、
    前記放熱体の他端側に取り付けられる口金を有し、 前記電源回路基板における前記コネクタとの接続部は、前記コネクタ接続を誘導するガイドの役割を有する開口形状である特徴とする電球型照明装置。
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