JP3172019U6 - 積層式放熱構造を有する非使い捨て型ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】放熱効果が高く、使用寿命が長く、発光効率が高い積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプは、ランプホルダ、ＬＥＤ発光モジュール２０、ランプカバー３０及び放熱ユニット４０を備える。ランプホルダは、中空ハウジング１１を有し、中空ハウジング１１は、一方の端部にネジ部分１２が設けられ、他方の端部に固定板１５が取り付けられ、固定板１５には、ネジ部分１２が設けられた側の面に電源変換ユニットが配置される。ＬＥＤ発光モジュール２０は、ランプホルダ上に取り付けられ、放熱が容易な金属材料からなる基板２１を有し、基板２１には、回路基板２２が嵌設され、回路基板２２上には、多数のＬＥＤ２２１が取り付けられる。
【選択図】図３

Description

本考案は、ＬＥＤランプに関するものであり、さらに詳しくは、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプに関するものである。

周知の如く、ＬＥＤ（発光ダイオード）は、省エネルギー、低消費電力、高効率、高速反応、長寿命であり、水銀を含まないので環境を汚染しないなどの長所があり、照明ランプの消費電力を大幅に減らすことができる。

しかし、どんなタイプのＬＥＤランプであっても、使用寿命及び信頼性が温度により影響されることを避けることができない。例えば、高パワーＬＥＤランプの場合、電気エネルギーの１５〜２０％しか光に変換することができず、残りの約８０〜８５％の電気エネルギーが熱エネルギーに変換されてしまう。そのため、ＬＥＤを発光源とするランプは、長時間使用してＬＥＤが高温となってもＬＥＤの発光により生じる熱を効率よく排出させることができない場合、温度が高くなりすぎて発光効率、安定性及び使用寿命に悪影響を与える虞がある。従って、温度が高くなるほどその使用寿命は短くなる。ＬＥＤランプで故障し易い箇所は、発光源部分のＬＥＤモジュールだけであることが一般的である。そのため、熱エネルギーが蓄積してＬＥＤが損壊することを防ぐために、ＬＥＤランプの放熱効果を向上させることが求められている。

また、ＬＥＤ発光モジュールは、故障などが発生して交換する際、電源部分の同時交換又はランプ全体の廃棄若しくは交換をする必要性が出てくる。そのため、ユーザーに不必要な浪費を生じさせる上、ゴミの量が増えて環境を汚染させる虞もある。

従って、本考案の課題は、放熱効果が高く、使用寿命が長く、発光効率が高い上に、エネルギー使用を節減して二酸化炭素の排出量の削減を達成することにも寄与することができるランプを提供することにある。

本考案のもう一つの課題は、電源部分の部材と光源部分の部材とが分離して交換することが容易であり、廃棄によって生ずるゴミの量を減らして環境汚染を減らすことができる環境保護及びエネルギーの節減が可能なランプを提供することにある。

そこで、前記の本考案の課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、ＬＥＤランプを採用し、積層型の放熱構造によれば、放熱効率を改善することができ、また、発電部分の部材と光源部分の部材は磁気吸引方式で位置決めすることができ、前記課題を解決できる点に着目し、本考案に想到した。

かくして、前記課題を解決するために、本考案によれば、ランプホルダ、ＬＥＤ発光モジュール、ランプカバー及び放熱ユニットを備える積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプであって、
前記ランプホルダは、中空ハウジングを有し、前記中空ハウジングは、一方の端部にネジ部分が設けられ、他方の端部に固定板が取り付けられ、前記固定板には、前記ネジ部分が設けられた側の面に電源変換ユニットが配置され、
前記ＬＥＤ発光モジュールは、前記ランプホルダ上に取り付けられ、放熱し易い金属材料からなる基板を有し、前記基板には、回路基板が嵌設され、前記回路基板上には、多数のＬＥＤが取り付けられ、
前記ランプカバーは、透光性アクリル材料により一体成形されたカバーであり、前記ＬＥＤ発光モジュール上に固設され、前記放熱ユニットは、熱伝導率が高い金属材料からなり、前記ランプホルダの周側部を覆い、複数の放熱層が軸方向で配置されて構成され、前記放熱層のそれぞれは、異なる直径を有する数個の筒体から構成され、前記放熱層により前記ランプホルダの周側部の外側を覆い、前記放熱ユニットの互いに隣接した前記放熱層との間には、間隙が設けられ、前記放熱層のそれぞれは、両側に隣接して設けられた他の放熱層の端部に接続された両端を有し、前記放熱ユニットの最も内側にある前記放熱層の自由端は、前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板に接続され、前記基板を介して前記ＬＥＤの熱を前記放熱ユニットに伝導して放熱を行うことを特徴とする積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプが提供される。

前記固定板は、前記ネジ部分が設けられた側と反対側の面に少なくとも１つの強力磁石及び第１の接続部が設けられ、前記第１の接続部は、前記電源変換ユニットと電気的に接続され、前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板は、前記固定板に対応してリング状鉄片及び第２の接続部が設けられ、前記第２の接続部は、前記回路基板と電気的に接続され、前記第１の接続部と前記第２の接続部とが接合されて電気的に接続し、前記ＬＥＤ発光モジュールは、磁気吸引方式により前記ランプホルダ上に固定されることが好ましい。

前記放熱層は、軸方向に沿って配置された複数の弧状の環状バーブレードにより囲まれ、前記放熱ユニットは、前記ランプホルダの外周側に取り付けられた位置決めフレームを有し、前記位置決めフレーム上には、前記環状バーブレードが複数固設されていることが好ましい。

前記ランプホルダの前記ネジ部分上には、パッキン及び電源ソケットが順次螺着され、前記放熱ユニットの前記放熱層は、前記電源ソケットの端部に向かうに従い内側に収束する収束セクションが設けられ、前記放熱層の前記収束セクションが前記パッキンにより互いに重ねられて前記ランプホルダ上に固定され、前記ネジ部分に前記電源ソケットが螺着されることが好ましい。

前記放熱層は、互いに接続されていない収束セクションの間に挟設された分離リングを有することが好ましい。

前記放熱ユニットの前記放熱層の両端部には、複数の放熱孔が環設されていることが好ましい。

前記ＬＥＤは、前記回路基板上にそれぞれ螺旋状に配置されることが好ましい。

前記ランプホルダの前記中空ハウジングには、前記ネジ部分が設けられた側と反対側の端縁に、複数の第１の爪部が軸方向で突設され、前記固定板の周縁部には、前記第１の爪部に対応して第１の位置決め孔が複数設けられ、前記第１の位置決め孔に前記第１の爪部が挿着されると、前記ランプホルダの前記中空ハウジング上に前記固定板が取り付けられることが好ましい。

前記ランプカバーの開口端の周縁部には、複数の第２の爪部が設けられ、前記基板の周縁部に設けた複数の第２の位置決め孔に第２の爪部が挿着されると、前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板上に前記ランプカバーが取り付けられることが好ましい。

本考案の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプは、以下（１）〜（４）の効果を有する。
（１）複数の放熱層を設けることにより、ＬＥＤランプと外部の空気と接触する放熱面積及び放熱距離を増大させ、放熱ユニット上に設けた放熱孔により放熱効果を得ることができる。従って、ＬＥＤ発光モジュールに発生する熱エネルギーが空気に迅速に伝わり、ＬＥＤ発光モジュールの温度を下げ、輝度を安定させることができるため、ＬＥＤ発光モジュールが高温となって損壊することを防ぎ、使用寿命を延ばすことができる。
（２）電源部分の部材と光源部分の部材とが磁気吸引方式により位置決めされているため分離して交換することが容易である。そのため、ＬＥＤランプが損壊したときに、故障し易い光源部分の部材のみを交換し、故障し難い電源部分を交換する必要がない。これにより、ランプ全体を廃棄したり交換したりする必要がなく、損壊した部分だけを交換し、又は修理することができるため、ユーザーに不必要な費用負担が生ずることがなく、ゴミの量を減らして環境保護及びエネルギー節減の長所を有する。
（３）発光パワーの大きさに応じ、放熱ユニットの放熱層の数を変えることができるため、同じサイズのランプホルダ上に必要に応じてパワーが異なるランプを製作することができる。
（４）回路基板上に螺旋状方式で配置することにより、光源を中心エリアに集中させることができる上、外縁のＬＥＤの数を調整して輝度を調整することができるため、発光の均一性に悪影響を与える虞がない。

本考案の一実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプを示す斜視図である。 本考案の一実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプを示す分解斜視図である。 本考案の一実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプを示す縦断面図である。 本考案の他の実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプを示す横断面図である。

以下、本考案の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、これによって本考案が限定されるものではない。

図１〜図３を参照する。図１〜図３に示すように、本考案の一実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００は、少なくともランプホルダ１０、ＬＥＤ発光モジュール２０、ランプカバー３０及び放熱ユニット４０から構成される。

ランプホルダ１０は、プラスチックからなり、中空ハウジング１１を有する。この中空ハウジング１１の下端部には、直径が小さなネジ部分１２が設けられている。このネジ部分１２上には、パッキン１３及び電源ソケット１４が順次螺着されている。中空ハウジング１１の上端部には、アルミニウム金属の固定板１５が取り付けられている。本実施形態の中空ハウジング１１の上端縁には、４つの第１の爪部１１１が軸方向で等間隔に突設されている。固定板１５の周縁部には、４つの第１の位置決め孔１５１が第１の爪部１１１に対応して設けられている。これらの第１の爪部１１１を第１の位置決め孔１５１に挿着させると、中空ハウジング１１上に固定板１５を固定させることができる。固定板１５は、ネジ部分１２が設けられている側とは反対の面に、多数の強力磁石１５２及び第１の接続部１５３が設けられている。本実施形態の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００は、４つの強力磁石１５２を有し、それら複数の強力磁石１５２は、固定板１５の上面に嵌設されている。第１の接続部１５３は、同軸環状の金属ベースである。この金属ベースには、内部に接点が設けられ、無極性のソケットに形成されている。固定板１５の底面には、電源変換ユニット１６が接続されている。この電源変換ユニット１６は、第１の接続部１５３及び電源ソケット１４とそれぞれ電気的に接続されている。本実施形態の電源変換ユニット１６には、キャパシタ降圧式、変圧器結合式、ＩＣ降圧供給式又は抵抗直接降圧式が採用され、商用交流電源を直流電源に変換するために用いる。電源ソケット１４は、これらだけに限定されるわけではなく、金属ソケット又はＭＲ１６用ソケット（図示せず）でもよい。

ＬＥＤ発光モジュール２０は、円盤状であり、ランプホルダ１０の固定板１５上に着脱自在に設けられている。このＬＥＤ発光モジュール２０は、放熱し易いアルミニウム金属からなる基板２１を有する。この基板２１上には、回路基板２２が嵌設されている。回路基板２２上には、多数のＬＥＤ２２１及び駆動回路ユニット２２２が配置されている。ＬＥＤ２２１は、回路基板２２上にそれぞれ螺旋状に配置され、基板２１の底面には、強力磁石１５２に対応したリング状鉄片２１１と、第１の接続部１５３に対応した第２の接続部２１２と、が設けられている。本実施形態の第２の接続部２１２は、同軸環状の金属端子であり、第１の接続部１５３と電気的に接続されている。第２の接続部２１２は、回路基板２２と電気的に接続され、ＬＥＤ発光モジュール２０は、リング状鉄片２１１を介してランプホルダ１０の強力磁石１５２に磁気吸引される。この他、ＬＥＤ発光モジュール２０とランプホルダ１０との結合方式には、上述の磁気吸引方式以外に、螺着方式又は係合方式を採用してもよいが、勿論、本実施形態の態様はこれらだけに限定されるわけではなく、ＬＥＤ発光モジュール２０の基板２１の周縁部に、３つの第２の位置決め孔２１３を等間隔で設けてもよい。

ランプカバー３０は、透光性アクリル材料により一体成形された球状カバーであり、ＬＥＤ発光モジュール２０の基板２１上に固設され、本実施形態において、ランプカバー３０の開口端の周縁部には、第２の位置決め孔２１３に対応した箇所に軸方向で等間隔に３つの第２の爪部３１が設けられ、これら第２の爪部３１を第２の位置決め孔２１３に挿着させると、ランプカバー３０をＬＥＤ発光モジュール２０上に固定させることができる。

放熱ユニット４０は、ランプホルダ１０の周側部を覆い、熱を伝導し易いアルミニウム金属材料からなるとともに、軸方向で形成されている３層の放熱層４１を有する。複数の放熱層４１は、異なる直径を有する筒体から構成され、互いに隣接した放熱層４１の間には間隙が設けられ、各放熱層４１の端部は、隣接された他の放熱層４１の端部に接続され、放熱ユニット４０を軸方向で見た場合、連続したＳ字状に形成されている。複数の放熱層４１には、ネジ部分１２の端部へ向かうに従い内側に収束される収束セクション４１１が設けられることにより、放熱層４１の収束セクション４１１がパッキン１３により互いに重ねられてランプホルダ１０上に固定され、各放熱層４１によりランプホルダ１０の周側部の外側を覆い、互いに隣接した放熱層４１は、接続されていない収束セクション４１１の間に分離リング４２が挟設され、放熱ユニット４０は、最も内側の層の放熱層４１の自由端に位置し、ＬＥＤ発光モジュール２０の基板２１と放熱接着剤により接着させ、ＬＥＤ２２１の熱を基板２１を介して放熱ユニット４０に伝導して放出し、放熱ユニット４０の放熱層４１の上端及び下端には、複数の放熱孔４１２が環設されている。

図３を参照する。図３に示すように、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００のＬＥＤ発光モジュール２０が発光する際、複数のＬＥＤ２２１により電気エネルギーの一部が熱エネルギーに変換し、回路基板２２の温度が徐々に高くなるが、基板２１及び放熱ユニット４０が熱伝導率が高いアルミニウム金属からなるため、回路基板２２の熱エネルギーが基板２１に伝導された後、基板２１を介して固定板１５及び放熱ユニット４０に順次伝導される。この方式は、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００と空気とが接触する放熱ルート及び放熱面積を有効に増大させることができるため、ＬＥＤ２２１から生じる熱エネルギーが外部の空気へ迅速に伝導し、放熱ユニット４０の上端及び下端に設けられた多数の放熱孔４１２により、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００内部の熱気が外部の空気と対向流で流通し、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００の放熱効率が高まり、ＬＥＤ発光モジュール２０の温度が下がるため、ＬＥＤ発光モジュール２０の輝度を安定させることができるとともに、ＬＥＤ発光モジュール２０が過熱して損壊してしまうことを防ぎ、ＬＥＤ発光モジュール２０の使用寿命を延ばすこともできる。このように積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００は、放熱効果が高いため、ユーザーは必要に応じてワット数が高いＬＥＤ２２１を取り付けて使用することができる。

ＬＥＤ発光モジュール２０は、故障などの理由により交換する際、ＬＥＤ発光モジュール２０とランプホルダ１０の固定板１５とが磁気吸引方式により位置決めされているため分離を容易に行うことができ、ＬＥＤ発光モジュール２０と商用電源との電気的接続を切断して新しいＬＥＤ発光モジュール２０と交換することができる。ここで、積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００が損壊した場合、故障し易い光源部材（例えば、ＬＥＤ発光モジュール２０）だけを交換することができるため、故障し難い電源部分を一緒に交換する必要がない。このように、ランプ全体を廃棄したり交換したりする必要がなく、損壊した部分だけを交換したり修理したりすることができるため、不要な浪費を減らすことができる上、環境を汚染させるゴミの量を大幅に減らし、環境を汚染させずに消費エネルギーを減らすこともできるという長所を有する。

図４を参照する。図４に示すように、本考案の他の実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプは、上述の実施形態と略同じであるが、各放熱層４１が軸方向に沿って配置された複数の弧状の環状バーブレード（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｂａｒ ｂｌａｄｅ）４１３により囲まれ、ランプホルダ１０の外周側に位置決めフレーム４３が取り付けられ、位置決めフレーム４３上に複数の環状バーブレード４１３が固設されている点が異なる。これにより、他の実施形態による積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００は、ＬＥＤ発光モジュール２０から発生する熱エネルギーを放熱層４１へ伝導させるとともに、複数の環状バーブレード４１３を設置することにより、外部の空気と接触する積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ１００の放熱面積及び放熱距離を増大させ、上述の実施例と同様の放熱効果を得ることができる。

以上、本考案の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本考案を限定するものではない。本考案の主旨と領域を逸脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の実用新案登録請求の範囲は、このような変更や修正を含めて広く解釈されるべきである。

１０ ランプホルダ
１１ 中空ハウジング
１２ ネジ部分
１３ パッキン
１４ 電源ソケット
１５ 固定板
１６ 電源変換ユニット
２０ ＬＥＤ発光モジュール
２１ 基板
２２ 回路基板
３０ ランプカバー
３１ 第２の爪部
４０ 放熱ユニット
４１ 放熱層
４２ 分離リング
４３ 位置決めフレーム
１００ 積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ
１１１ 第１の爪部
１５１ 第１の位置決め孔
１５２ 強力磁石
１５３ 第１の接続部
２１１ リング状鉄片
２１２ 第２の接続部
２１３ 第２の位置決め孔
２２１ ＬＥＤ
２２２ 駆動回路ユニット
４１１ 収束セクション
４１２ 放熱孔
４１３ 環状バーブレード

Claims (9)

1. ランプホルダ、ＬＥＤ発光モジュール、ランプカバー及び放熱ユニットを備える積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプであって、
   前記ランプホルダは、中空ハウジングを有し、前記中空ハウジングは、一方の端部にネジ部分が設けられ、他方の端部に固定板が取り付けられ、前記固定板には、前記ネジ部分が設けられた側の面に電源変換ユニットが配置され、
   前記ＬＥＤ発光モジュールは、前記ランプホルダ上に取り付けられ、放熱が容易な金属材料からなる基板を有し、前記基板には、回路基板が嵌設され、前記回路基板上には、多数のＬＥＤが取り付けられ、
   前記ランプカバーは、透光性アクリル材料により一体成形されたカバーであり、前記ＬＥＤ発光モジュール上に固設され、
   前記放熱ユニットは、熱伝導率が高い金属材料からなり、前記ランプホルダの周側部を覆い、複数の放熱層が軸方向で配置されて構成され、前記放熱層のそれぞれは、異なる直径を有する数個の筒体から構成され、前記放熱層により前記ランプホルダの周側部の外側を覆い、前記放熱ユニットの互いに隣接した前記放熱層との間には、間隙が設けられ、前記放熱層のそれぞれは、両側に隣接して設けられた他の放熱層の端部に接続された両端を有し、前記放熱ユニットの最も内側にある前記放熱層の自由端は、前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板に接続され、前記基板を介して前記ＬＥＤの熱を前記放熱ユニットに伝導して放熱を行うことを特徴とする積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
2. 前記固定板は、前記ネジ部分が設けられた側と反対側の面に少なくとも１つの強力磁石及び第１の接続部が設けられ、
   前記第１の接続部は、前記電源変換ユニットと電気的に接続され、
   前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板は、前記固定板に対応してリング状鉄片及び第２の接続部が設けられ、
   前記第２の接続部は、前記回路基板と電気的に接続され、
   前記第１の接続部と前記第２の接続部とが接合されて電気的に接続し、
   前記ＬＥＤ発光モジュールは、磁気吸引方式により前記ランプホルダ上に固定されることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
3. 前記放熱層は、軸方向に沿って配置された複数の弧状の環状バーブレードにより囲まれ、
   前記放熱ユニットは、前記ランプホルダの外周側に取り付けられた位置決めフレームを有し、
   前記位置決めフレーム上には、前記環状バーブレードが複数固設されていることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
4. 前記ランプホルダの前記ネジ部分上には、パッキン及び電源ソケットが順次螺着され、
   前記放熱ユニットの前記放熱層は、前記電源ソケットの端部に向かうに従い内側に収束する収束セクションが設けられ、前記放熱層の前記収束セクションが前記パッキンにより互いに重ねられて前記ランプホルダ上に固定され、前記ネジ部分に前記電源ソケットが螺着されることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
5. 前記放熱層は、互いに接続されていない収束セクションの間に挟設された分離リングを有することを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
6. 前記放熱ユニットの前記放熱層の両端部には、複数の放熱孔が環設されていることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
7. 前記ＬＥＤは、前記回路基板上にそれぞれ螺旋状に配置されることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
8. 前記ランプホルダの前記中空ハウジングには、前記ネジ部分が設けられた側と反対側の端縁に、複数の第１の爪部が軸方向で突設され、
   前記固定板の周縁部には、前記第１の爪部に対応して第１の位置決め孔が複数設けられ、前記第１の位置決め孔に前記第１の爪部が挿着されると、前記ランプホルダの前記中空ハウジング上に前記固定板が取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。
9. 前記ランプカバーの開口端の周縁部には、複数の第２の爪部が設けられ、
   前記基板の周縁部に設けた複数の第２の位置決め孔に第２の爪部が挿着されると、前記ＬＥＤ発光モジュールの前記基板上に前記ランプカバーが取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の積層式放熱構造を有する非使い捨て型ＬＥＤランプ。