JP2021158061A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、ガラス外球と口金が高い信頼性の接合を維持し、且つ制御回路からの発熱のＬＥＤ素子に対する影響を減少した、新規なＬＥＤランプを提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るＬＥＤランプは、ガラス外球の内部にＬＥＤ素子が収納され、該ガラス外球の一端にネジ込み式の口金が取り付けられたＬＥＤランプであって、前記口金の内部にＬＥＤ制御回路が収納されており、前記ガラス外球の前記口金側の端部には前記口金のねじ部に対応する螺旋状のネジ山突起が設けられ、前記口金は前記ネジ山突起に嵌合して、前記ガラス外球に取り付けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、ＬＥＤランプに関する。更に具体的には、ガラス外球の内部にＬＥＤ素子が収納され、ガラス外球の端部に口金が取り付けられているＬＥＤランプに関する。

白熱電球に比較して、ＬＥＤランプは、長寿命、高信頼性、低消費電力、低発熱性、高い発光効率等の利点を有するため、白熱電球の代替品として広く普及されつつある。白熱電球用の照明設備をそのまま利用する形態として、白熱電球の外観や形状を継承して、ＬＥＤ素子をガラス外球に封止し、口金を経由して給電されるＬＥＤランプが販売されている。

特表2013-522850「ＬＥＤ電球及び４π出光可能なＬＥＤ発光ストリップ」出願人：浙江鋭迪生光電有限公司（公表日：2013.06.13） 国際公開WO2013/175689「ランプ及び照明器具」出願人：パナソニック株式会社（発行日：2016.01.12） 特開昭49-32486「制御整流器を持つ自己安定形放電ランプ」出願人：ゼネラル エレクトリック コンパニー（公開日：1947.03.25）

現在、口金を備えたＬＥＤランプでは、ガラス外球の封止部と口金を接着剤を用いて接着している。しかし、接着剤を用いた固定方法は、接合部に経時的劣化を招くおそれがある。更に、白熱電球に似せた形状のＬＥＤランプでは、白熱電球と同じ外観となるように、ガラス球内にはＬＥＤのみが配置されている。白熱電球用の駆動電力をＬＥＤランプ用の駆動電力に変換する制御回路は、ガラス外球内部ではなく口金の内部に収納され、点灯中のＬＥＤの発熱と制御回路の発熱との間で熱の干渉を防ぎ、且つガラス外球内の温度上昇を抑制している。

そこで、本発明は、ガラス外球と口金が高い信頼性の接合を維持し、且つ制御回路からの発熱のＬＥＤ素子に対する影響を減少した、新規なＬＥＤランプを提供することを目的とする。

上記発明の目的に鑑みて、本発明に係るＬＥＤランプは、一面に於いて、ガラス外球の内部にＬＥＤ素子が収納され、該ガラス外球の一端にネジ込み式の口金が取り付けられたＬＥＤランプであって、前記口金の内部にＬＥＤ制御回路が収納されており、前記ガラス外球の前記口金側の端部には前記口金のねじ部に対応する螺旋状のネジ山突起が設けられ、前記口金は前記ネジ山突起に嵌合して、前記ガラス外球に取り付けられている。

更に、上記ＬＥＤランプでは、前記口金の内部に収められた制御回路は、基板上に回路部品が実装された制御回路基板であり、該制御回路基板は、該基板が前記ガラス外球の封止端面から遠い箇所に配置されていてもよい。

更に、上記ＬＥＤランプでは、前記制御回路基板は、一方の面にＤＩＰ部品が配置され、他方の面にはＳＭＤ部品が配置され、該制御回路基板は該ＳＭＤ部品が前記ガラス外球の封止端面から遠い側になるように配置されていてもよい。

更に、上記ＬＥＤランプは、Ｅ２６タイプの口金を利用するランプであり、前記口金の金属製シェルは、軸線ＣＬ方向に延長拡大した構造であり、前記口金の軸線ＣＬ方向の全長Ｌは、２７≦Ｌ≦６０ｍｍの範囲内であってよい。

更に、上記ＬＥＤランプでは、前記ＬＥＤランプは、Ｅ３９タイプの口金を利用するランプであり、前記口金の金属製シェルは、軸線ＣＬ方向に延長拡大した構造であり、前記口金の軸線ＣＬ方向の全長Ｌは、４５≦Ｌ≦９０ｍｍの範囲内であってよい。

更に、本発明に係るＬＥＤランプ照明装置は、一面では、前記ＬＥＤランプを装着する器具ソケットと、前記ＬＥＤランプと前記口金の接合部を包囲するランプパッキンとを備えている。

更に、本発明に係るＬＥＤランプ照明装置は、上記いずれかのＬＥＤランプと、前記ＬＥＤランプを装着する器具ソケットと、前記ＬＥＤランプと前記器具ソケットの間に介在配置された防水ホルダパッキンとを備えている。

本発明によれば、ガラス外球と口金が高い信頼性の接合を維持し、且つ制御回路からの発熱のＬＥＤ素子に対する影響を減少した、新規なＬＥＤランプを提供することができる。

図１は、本実施形態に係るＬＥＤランプ照明装置を説明する図である。 図２は、従来のＬＥＤランプの特徴を説明する図である。 図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプの特徴を説明する図である。 図４Ａは、ランプパッキンを備えたＬＥＤランプ照明装置を示す図である。 図４Ｂは、他の例のランプパッキンを備えたＬＥＤランプ照明装置を示す図である。 図５は、ランプ形状の他の例を示す図である。 図６Ａは、図４Ａに示すランプパッキンを説明する図である。 図６Ｂは、図４Ｂに示すランプパッキンを説明する図である。

本発明に係るＬＥＤランプの実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。ここで、同じ要素に対しては同じ参照符号を付して、重複した説明を省略する。

（ＬＥＤランプ及びＬＥＤランプ照明装置）
図１は、本実施形態に係る屋外用のＬＥＤランプ照明装置１０を説明する図である。本出願書類では、ランプ単体を示す場合を「ＬＥＤランプ」と称し、ＬＥＤランプ及びこれを装着するソケット等を含めた場合を「ＬＥＤランプ照明装置」と称することとする。

ＬＥＤランプ照明装置１０は、ＬＥＤランプ１０ａ及びこれを装着するランプホルダ１２から成る。ＬＥＤランプ１０ａは、ＬＥＤ素子（図示せず。）を内蔵したガラス外球２とネジ込み形の口金４を有している。ＬＥＤランプ１０ａの口金４が、ソケット６の凹部に配置された略筒形の電極（図示せず。）にネジ込まれ、ランプを固定すると共に給電される。 ＬＥＤランプ１０ａと口金４の接合部を保護し、ＬＥＤランプ１０ａをランプホルダ１２に確実に装着するため、接合部を取り囲むようにランプパッキン８が設けられている。ランプパッキン８に関しては、図４Ａ及び図４Ｂも参照されたい。

屋外用のＬＥＤランプ照明装置１０の場合、器具ソケット６は屋外用のランプホルダ１２の内部に保持されている。更に、雨等の水滴が、符号１４の破線で示すように、外球２の発光部２ａを伝わって、ランプホルダ１２の内部空洞に進入しないように、外球２とランプホルダ１２の間隙を覆う防水パッキン１６が設けられている。

ランプパッキン８は、防水パッキン１６の無い照明装置１０において、防水機能の他、口金が露出して人手が触れないようにする感電防止機能、照明装置１０が振動して屋外ランプホルダ１２に取り付けたランプ１０ａが共振を起こして割れるのを防止する振動防止機能を奏している。

（従来のＬＥＤランプと本実施形態に係るＬＥＤランプ）
図２は、従来のＬＥＤランプ１００ａの特徴を説明する図である。これに対し、図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａの特徴を説明する図である。両図共、（Ａ）は、ランプ軸線に沿って切断した断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す破線の楕円部分の拡大図である。

図２及び図３に関し、両者の共通事項をまとめて説明する。図２の参照符号はそのまま記載し、図３の参照符号は（ ）内に記載する。ＬＥＤランプ１００ａ（１０ａ）のガラス外球２００（２）は、ＬＥＤ素子を搭載した基板１８０（１８）が収納された略球状の発光部２００ａ（２ａ）と、下端の封止部２００ｂ（２ｂ）とを有している。封止部の封止端面２００ｃ（２ｃ）には、口金４００（４）が取り付けられ、口金の内部には、制御回路２２０（２２）が収納されている。

ガラス外球２００は、用途に応じて、主としてＨｅが充填された気密封止状態又は大気開放状態である。ガラス外球２００を気密封止する場合には、封止部の封止端面２００ｃ（２ｃ）から排気管２２０ｄ（２ｄ）の先端が口金側に突出する。この場合、排気管の先端は溶融され、内部のＨｅなどが漏出しないようにされている。ガラス外球２００を大気開放状態とする場合でも、外球封止工程で排気管を利用するため、同様に封止部の封止端面２００ｃ（２ｃ）から排気管２２０ｄ（２ｄ）の先端が口金側に突出している。ただし、排気管先端が開放されていてよい。

次に両者の相違点を説明する。
図２に示す従来のＬＥＤランプ１００ａは、封止部２００ｂの封止端面２００ｃに対して、口金４００の金属製シェルの上方端部を接着剤を用いて接着している。しかし、接着剤を用いる固定方法は、ＬＥＤの点灯・消灯の繰り返しにおける接着部分の構成部材（ランプ外球、口金等）の熱膨張係数の差、硬化した接着剤の経時劣化等により接合強度が低下し、接合が外れるおそれがあった。

そこで、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａでは、ガラス外球２の封止部２ｂと口金４の接合を機械的なねじ込み方式に変更することにより、高い信頼性のある接合を実現することとした。機械的なねじ込み方式であれば、ランプを取り付け・取外しする際、或いはランプが振動・衝撃を受けた際でも、口金が外れにくい。

ＬＥＤランプ１０ａの封止部２ｂには、モールド成型によりネジ山突起が形成されている。このネジ山突起のランプ軸正方向ＣＬの長さＬは、口金４に形成されたネジ山と整合する長さとなっている。例えば、口金４として、Ｅ２６タイプのエジソン形ねじ込み式の口金を使用している。Ｅ２６タイプとほとんど同じ形状のＥ２７タイプを使用してもよい。同様に、Ｅ３９タイプ、Ｅ４０タイプなどの口金を使用することもできる。口金の全長は、Ｅ２６タイプの口金の場合にはＬ＝２７〜４５ｍｍでよい。Ｅ３９タイプの口金の場合にはＬ＝４５〜６５ｍｍでよい。

封止部２ｂと口金４との固定をさらに強固にするため、口金を段付き形状として、口金の開口側に対応するソケットのネジ径より大きいねじ部を設け、ガラス外球の外球固定部に口金開口側のねじ部に対応するネジ山突起を設けてもよい。この場合には、口金４の全長はさらに長くする必要があり、Ｅ２６タイプの口金の場合にはＬ＝２７〜６０ｍｍ、Ｅ３９タイプの口金の場合にはＬ＝４５〜９０ｍｍの長さとするのが好ましい。

本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａにおいて機械的なねじ込み方式を採用することで、従来のＬＥＤランプ１００ａでは問題とならなかった制御回路２２からの発熱の問題が発生した。ＬＥＤランプ１０ａでは、この制御回路２２からの発熱の問題を解消するため、幾つかの工夫を行っている。

図２（Ｂ）に示すように、制御回路基板２２０は、封止部２００ｂの封止端面２００ｃに接触した状態で配置されている。制御回路基板２２０の封止端面２００ｃ側には、概して背の比較的低いＳＭＤ部品（表面実装部品）２２０ａが実装され、反対面には概して背の比較的高いＤＩＰ部品（部品リードを基板スルーホールに通して半田付け実装する部品）２２０ｃが実装されていた。

従来のＬＥＤランプ１００ａの封止部２００ｂは、ボウズ封止であり、封止部を加熱してガラス外球封止端面とを溶着した後、ガラス外球内部をわずかに加圧して膨らませるだけでモールド成形せずに形を整える封止のため、残留歪みが比較的小さい。従って、ランプの点灯・消灯の繰り返しに伴う制御回路２２０の加熱・冷却サイクルによって、封止部２００ｂにクラックが発生する危険性は小さかった。

図３（Ａ）に示すように、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａでは、口金４をネジ込むため、封止部２ｂにモールド成形によりネジ山突起が形成されている。このモールド成形により、封止部２ｂの残留歪みは比較的大きなものとなっている。従来のランプ１００ａと同じように、封止端面２ｃに接触して制御回路基板２２を配置すると、制御回路の加熱・冷却サイクルによって、封止部２ｂにクラックが発生するおそれが有った。このため、制御回路基板２２を、口金内の封止端面２ｃと反対側、即ち、最も離れた箇所に配置することとした。これにより、制御回路基板２２から封止部２ｂに対する熱の影響を小さくしている。なお、図示していないが、制御回路基板２２と封止端面２ｃの間隙に、断熱スペーサを挿入してもよい。更に、部品の実装方法を変更して、封止端面２ｃに対向する面にＤＩＰ部品２２ｃを実装し、反対面にＳＭＤ部品２２ａを実装することとした。

（ランプパッキン）
図４Ａは、ランプパッキンの一例を備えたＬＥＤランプ照明装置を示す図であり、図４Ｂは、ランプパッキンの他の例を備えたＬＥＤランプ照明装置を示す図である。夫々、（Ａ）はランプの軸線ＣＬに沿った切断面図であり、（Ｂ）は外観側面図である。ランプパッキン８ａ，８ｂは、夫々、ランプ外球と口金の接続部を覆い、主として接続部に雨水が浸入しないように防水機能を奏している。ランプパッキン８ａ，８ｂは、シリコンゴムから形成される。

（ランプ形状）
図５は、ＬＥＤランプのガラス外球２（図３参照）の形状の他の例を示す図である。（Ａ）に示すランプ２−１はＢＴ形、（Ｂ）に示すランプ２−２は管形（Ｔ形）、（Ｃ）に示すランプ２−３はボール形、（Ｄ）に示すランプ２−４は電球形（なす形）である。しかし、ＬＥＤランプのランプ形状は、これらに限定されない。本実施形態は、口金形状に特徴が有るため、ガラス外球２は、任意所望の形状を採用することができる。

（ランプパッキン）
図６Ａは、図４Ａに示す一例のＬＥＤランプ照明装置のランプパッキン８ａを示す図である。ランプパッキン８ａは、図で見て略上半分はランプ外球下端部を補足するお椀形状であり、下半分は口金シェルの周囲を密着包囲する円筒形状から成る。ランプパッキン８ａは、絶縁性、耐熱性、防水性、弾力性及び良好な熱伝導性を有する任意の物質、典型的には、シリコンゴムから形成される。

図６Ｂは、図４Ｂに示す他の例のＬＥＤランプ照明装置のランプパッキン８ｂを示す図である。ランプパッキン８ｂは、全体がネック部外径に合わせた円筒形状であり、下半分はソケット上部の周囲を密着包囲する形状から成る。ランプパッキン８ｂはの材質はランプパッキン８ａと同じでよい。
しかし、ランプパッキンは、これらに限定されず、ＬＥＤランプ１０ａと口金４の接合部を包囲して防水機能を付与して保護し、ランプホルダ１２に対するＬＥＤランプ１０ａの装着を確実にすることが出来る任意のパッキンを使用することができる。

（本実施形態の利点・効果）
本実施形態に係るＬＥＤランプ１０ａによれば、ガラス外球と口金の高い信頼性の接合を維持しつつ、口金が取り付けられた外球固定部内部に制御回路を収納する空間を確保し、外球固定部に歪み増大によるクラックの発生がない、既存の器具ソケットにネジ込み可能な新規なＬＥＤランプを提供することができる。

（まとめ）
以上、本発明に係るＬＥＤランプ及びＬＥＤランプ照明装置の実施形態の一例を説明したが、これに限定されない。これら実施形態に対する追加、削除、変更、改良は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって定められる。

２，200：ガラス外球、 ２ａ，２００ａ：発光部、 ２ｂ，２００ｂ：封止部、 ２ｃ，２００ｃ：封止端面、 ４，４００：口金、 ６：器具ソケット、 ６ａ：上部ソケット、 ６ｂ：下部ソケット、 ８，８ａ，８ｂ：ランプパッキン、 １０：ランプ照明装置、 １０ａ，１００ａ：ＬＥＤランプ、 １２：屋外ランプホルダ、 １４：雨等の水滴、 ８：ランプパッキン，防水パッキン、 １８，１８０：ＬＥＤ素子、 ２２，２２０：制御回路，制御回路基板、 ２２ａ、２２０ａ：ＳＭＤ部品、 ２２ｂ，２２０ｂ：基板、 ２２ｃ，２２０ｃ：ＤＩＰ部品、

Claims (7)

1. ガラス外球の内部にＬＥＤ素子が収納され、該ガラス外球の一端にネジ込み式の口金が取り付けられたＬＥＤランプにおいて、
   前記口金の内部にＬＥＤ制御回路が収納されており、
   前記ガラス外球の前記口金側の端部には前記口金のねじ部に対応する螺旋状のネジ山突起が設けられ、
   前記口金は前記ネジ山突起に嵌合して、前記ガラス外球に取り付けられている、ＬＥＤランプ。
2. 請求項１に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記口金の内部に収められた制御回路は、基板上に回路部品が実装された制御回路基板であり、該制御回路基板は、該基板が前記ガラス外球の封止端面から遠い箇所に配置されている、ＬＥＤランプ。
3. 請求項２に記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記制御回路基板は、一方の面にＤＩＰ部品が配置され、他方の面にはＳＭＤ部品が配置され、該制御回路基板は該ＳＭＤ部品が前記ガラス外球の封止端面から遠い側になるように配置されている、ＬＥＤランプ。
4. 請求項１〜３のいずれか一項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤランプは、Ｅ２６タイプの口金を利用するランプであり、
   前記口金の金属製シェルは、軸線ＣＬ方向に延長拡大した構造であり、前記口金の軸線ＣＬ方向の全長Ｌは、２７≦Ｌ≦６０ｍｍの範囲内である、ＬＥＤランプ。
5. 請求項１〜３のいずれか一項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤランプは、Ｅ３９タイプの口金を利用するランプであり、
   前記口金の金属製シェルは、軸線ＣＬ方向に延長拡大した構造であり、前記口金の軸線ＣＬ方向の全長Ｌは、４５≦Ｌ≦９０ｍｍの範囲内である、ＬＥＤランプ。
6. 請求項１〜５のいずれか一項記載のＬＥＤランプと、
   前記ＬＥＤランプを装着する器具ソケットと、
   前記ＬＥＤランプと前記口金の接合部を包囲するランプパッキンとを備えている、ＬＥＤランプ照明装置。
7. 請求項１〜５のいずれか一項記載のＬＥＤランプと、
   前記ＬＥＤランプを装着する器具ソケットと、
   前記ＬＥＤランプと前記器具ソケットの間に介在配置された防水ホルダパッキンとを備えている、ＬＥＤランプ照明装置。
   

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