JP4866975B2

JP4866975B2 - Ｌｅｄランプおよび照明器具

Info

Publication number: JP4866975B2
Application number: JP2011201285A
Authority: JP
Inventors: 毅斎藤; 博喜中川; 史彦増子; 直山中; 武長田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp; Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-09-15
Filing date: 2011-09-15
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2030-06-28
Also published as: JP2012009451A

Description

本発明は、ＬＥＤランプおよび照明器具に関し、特に、直管蛍光灯の代替品として好適な直管蛍光灯型のＬＥＤランプに関する。

寿命による交換頻度を低減すると共に省電力化を図るため、蛍光灯よりも長寿命かつ省電力であるＬＥＤランプが蛍光灯の代替品として提案されている。
例えば、直管蛍光灯の代替品となる直管蛍光灯型のＬＥＤランプの場合、蛍光灯に応じた長さを有する長尺状の基板と、当該基板上に長手方向に沿って実装された複数個のＬＥＤとを備えた構成を有する。そして、基板のＬＥＤとは反対側には外殻の一部を構成するアルミニウム製のヒートシンクが取り付けられ、そのヒートシンクによる放熱効果によって、ＬＥＤの温度上昇を抑えてＬＥＤの発光効率の低下を防止している。また、ＬＥＤランプにはＡＣ／ＤＣコンバータを含む点灯回路が内蔵されており、照明器具から入力される交流電圧を前記点灯回路によって直流電圧に変換しＬＥＤに供給し点灯させている。

このような交流点灯型のＬＥＤランプは、ＬＥＤランプに点灯回路が内蔵されているためＬＥＤで生じる熱によって点灯回路の寿命が縮まり易く、そのためＬＥＤランプ自体の寿命も縮まり易い。また、点灯回路で生じる熱によってＬＥＤの温度が上昇しＬＥＤの発光効率が低下するおそれもある。さらに、点灯回路の内蔵はＬＥＤランプの大型化や高価格化の原因にもなる。そこで、ＡＣ／ＤＣコンバータを含む点灯回路をランプ外部の例えば照明器具等に設ける等して、ＬＥＤランプの口金には直流電圧が供給される構成とし、この構成で点灯させる直流点灯型のＬＥＤランプの開発が進められている。

特開２００８−１０３３０４号公報特開２００９−２６６４３２号公報特開２００８−２８２７９３号公報

ところで、ヒートシンクは、アルミニウム製であるため導電性を有するが、ＬＥＤランプを照明器具に取り付けられた状態において接地されていない。そのため、ＬＥＤモジュールや照明器具からにヒートシンクに電流が漏れた場合に、ヒートシンクに触れると感電のおそれがある。特に、直流点灯型のＬＥＤランプの場合、ヒートシンクの対地電圧が、電源電圧とランプ電圧との単純な総和となり、交流点灯型のＬＥＤランプの場合の対地電圧の実効値よりも大きくなるため、感電のおそれが大きい。

本発明は、上記の課題に鑑み、感電のおそれが小さい直流点灯型のＬＥＤランプおよび照明器具を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る直管蛍光灯型のＬＥＤランプは、口金ソケットおよびアース端子受け治具を備えた照明器具に取り付けられ直流点灯される直管蛍光灯型のＬＥＤランプであって、長尺状の基板にその長手方向に沿って複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールと、前記ＬＥＤモジュールが内部に収容され、透光性材料で形成されたカバーと導電性部材とで構成された長尺状の外殻と、当該外殻の長手方向一端側に配置され、前記口金ソケットに設けた一対の給電端子に電気的に接続される一対の口金ピンを有し、前記口金ソケットに装着される口金と、前記外殻の長手方向他端側に配置され、前記導電性部材と電気的に接続されたアース端子を有し、前記アース端子受け治具に装着されるアース部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るアース端子受け冶具は、上記直管蛍光灯型のＬＥＤランプの前記アース部材が取り付けられるアース端子受け冶具であって、前記アース端子と電気的に接続される導電端子を有することを特徴とする。
また、本発明に係る照明器具は、上記直管蛍光灯型のＬＥＤランプが取り付けられる照明器具であって、前記口金が装着される口金ソケットと、前記アース部材が装着されるアース端子受け治具とを備えることを特徴とする。

本発明に係るＬＥＤランプおよび照明器具は、ＬＥＤランプの外殻の少なくとも一部を構成する導電性部材と電気的に接続されたアース端子を有するアース部材が、照明器具のアース端子受け治具に装着されるため、導電性部材に電流が漏れたとしても感電のおそれが小さい。

本実施の形態に係るＬＥＤランプを示す一部破断平面図図１におけるＡ−Ａ線断面図図１におけるＢ−Ｂ線断面図図１におけるＣ−Ｃ線断面図ＬＥＤランプの照明器具への取り付け状態を説明するための図ＬＥＤランプおよび照明器具の回路図

以下、本発明に係るＬＥＤランプおよび照明器具の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［実施の形態］
図１は、本実施の形態に係るＬＥＤランプを示す一部破断平面図であり、図２は、図１におけるＡ−Ａ線断面図であり、図３は、図１におけるＢ−Ｂ線断面図であり、図４、図１におけるＣ−Ｃ線断面図である。

図１および図２に示すように、本実施の形態に係るＬＥＤランプ１００は、直管蛍光灯の代替品となる直管蛍光灯型のＬＥＤランプであって、ＬＥＤモジュール１１０、ヒートシンク１２０、カバー１３０、口金１４０およびアース部材１５０を備える。なお、ヒートシンク１２０とカバー１３０とでＬＥＤモジュール１１０の外殻１０１が構成されている。

ＬＥＤモジュール１１０は、長尺直線状の基板１１１を有し、当該基板１１１の実装面１１２には、基板１１１の長手方向に沿って複数個のＬＥＤ１１３が例えば一列に直線状に実装されていると共に、温度ヒューズ１１４および電流ヒューズ１１５がそれぞれ１つずつ実装されている。複数のＬＥＤ１１３、温度ヒューズ１１４および電流ヒューズ１１５は、基板１１１の実装面１１２に形成された配線パターン１１６によって電気的に、例えば直列接続されている。例えば、ＬＥＤ１１３の電圧は１つが３．３Ｖであって、それが３０個実装され直列接続されることによりＬＥＤランプ１００全体としてのランプ電圧は３．３Ｖ×３０＝９９Ｖとなる。

基板１１１は、例えば、金属ベースプリント配線板、ガラスコンポジット基板、ガラスエポキシ基板等とすることが考えられる。ＬＥＤ１１３で生じる熱をヒートシンク１２０へ効率良く伝導させるためには、基板１１１の熱伝導性が高いことが好ましい。
ＬＥＤ１１３は、例えば表面実装（ＳＭＤ）型の白色ＬＥＤである。なお、ＬＥＤ１１３は、表面実装型のものに限らず、例えば、基板１１１にＬＥＤチップをフリップチップ実装またはワイヤーボンディング実装し、前記ＬＥＤチップを蛍光体分散樹脂で封止した構成であっても良い。この場合、例えば、ＬＥＤチップを青色発光するものとし、蛍光体分散樹脂の樹脂をシリコーン樹脂とし、蛍光体を黄緑色蛍光体（例えば(Ｂａ,Ｓｒ)₂ＳｉＯ₄:Ｅｕ²⁺やＹ₃(Ａｌ,Ｇａ)₅Ｏ₁₂:Ｃｅ^3＋）と赤色蛍光体（Ｓｒ₂Ｓｉ₅Ｎ₈:Ｅｕ²⁺や（Ｃａ,Ｓｒ）Ｓ:Ｅｕ²⁺や(Ｂａ,Ｓｒ,Ｃａ)ＡｌＳｉＮ₃:Ｅｕ²⁺）との混合物とすることが考えられる。

ヒートシンク１２０は、例えば、長尺直線状のアルミニウム製であって、基板１１１の背面１１７（実装面１１２とは反対側の面）に、基板１１１と長手方向を揃えて配置されており、例えば接着やねじ止め等で基板１１１に固定されている。ヒートシンク１２０とＬＥＤモジュール１１０とは熱的に接触しており、ＬＥＤ１１３で生じた熱は、基板１１１を介してヒートシンク１２０に伝導し、ヒートシンク１２０から放射により放熱される。ヒートシンク１２０と基板１１１とを面接触させることによって、高い放熱効果を得ることができる。

なお、ヒートシンク１２０は、アルミニウム製のものに限定されないが、熱伝導性が良くかつ軽量であることが好ましい。また、ヒートシンク１２０は、どのような形状であっても良いが、ＬＥＤモジュール１１０からの出射光を遮らない形状であることが好ましい。
図３および図４に示すように、カバー１３０は、例えば、横断面形状が略円弧形の長尺状であって、ヒートシンク１２０と長手方向を揃えて配置されており、一対の側端部（短手方向端部）１３１，１３２を、ヒートシンク１２０の側面１２１，１２２に設けられた溝１２３，１２４に嵌め込むことによって、ＬＥＤモジュール１１０を覆った状態でヒートシンク１２０に取り付けられている。

カバー１３０は、例えば、ポリカーボネート等の樹脂やガラス等の透光性材料で形成されている。なお、ガラスは、熱伝導率が高く（ポリカーボネートの５倍程度）、ＬＥＤの温度上昇を抑制するための放熱効果が高いため、カバー１３０の材料として好適である。
図２に戻って、口金１４０は、キャップ状をした本体１４１および一対の口金ピン１４２，１４３を有し、外殻１０１の長手方向一端側に配置されている。本体１４１は、例えば、シリコン樹脂等の耐熱性の合成樹脂からなる。一対の口金ピン１４２，１４３は、例えばアルミニウムや銅等の金属からなり、本体１４１に設けられた貫通孔１４４，１４５を貫通するようにそれぞれ圧入により本体１４１に植設されており、ＬＥＤモジュール１１０の配線パターン１１６とリード線１４６，１４７を介して電気的に接続されている。

アース部材１５０は、キャップ状をした本体１５１、一対のアース端子１５２，１５３および導電部材１５４を有し、外殻１０１の長手方向他端側に配置されている。本体１５１は、例えば、シリコン樹脂等の耐熱性の合成樹脂からなる。一対のアース端子１５２，１５３は、例えば、アルミニウムや銅等の金属からなり、本体１５１の設けられた貫通孔１５５，１５６を貫通するようにそれぞれ圧入により本体１５１に植設されている。

導電部材１５４は、導電性を有する略方形板状の部材であって、本体１５１のヒートシンク１２０側に配置されており、例えば接着やビス止め等で本体１５１に固定されている。導電部材１５４には、本体１５１の貫通孔１５５，１５６に対応させた位置に貫通孔１５７，１５８が設けられており、一対のアース端子１５２，１５３は、導電部材１５４の貫通孔１５７，１５８に挿入した状態で、例えば半田付け、溶接、導電性接着剤による接着等で導電部材１５４と電気的に接続されている。

導電部材１５４は、ヒートシンク１２０側の面１５９がヒートシンク１２０と面接触しており、この接触により導電部材１５４とヒートシンク１２０とが電気的に接続されている。なお、導電部材１５４とヒートシンク１２０との電気的な接続は単なる接触によるものに限定されず、例えば半田付け、溶接、導電性接着剤による接着等により電気的だけでなく機械的にも接続された構成であっても良い。

なお、導電部材１５４は本発明には必須ではなく、ヒートシンク１２０とアース端子１５２，１５３とが電気的に接続されていれば導電部材１５４の有無は問わない。したがって、例えば、アース端子１５２，１５３とヒートシンク１２０とが直接電気的に接続された構成であっても良い。
図５は、ＬＥＤランプの照明器具への取り付け状態を説明するための図である。図５に示すように、照明器具２００は、筐体２１０、口金ソケット２２０、点灯回路２３０およびアース端子受け治具２４０を備える。

筐体２１０は、例えば、下面が開口した略箱状であって、上面２１１が天井等への取付面となっており、内面２１２は光反射面となっており、内部にＬＥＤランプ１００が収納されている。また、筐体２１０の上面２１１には点灯回路２３０が取り付けられており、筐体２１０の内部には、口金ソケット２２０およびアース端子受け治具２４０が互いに対向するように取り付けられている。

口金ソケット２２０には、口金ピン１４２，１４３と電気的に接続される板ばね状の給電端子２２１，２２２が内蔵されており、口金ソケット２２０に設けられたピン孔２２３，２２４に口金ピン１４２，１４３を差し込むと、口金ピン１４２，１４３と給電端子２２１，２２２とが電気的に接続される。
点灯回路２３０は、商用交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換し、その直流電圧を口金ソケット２２０を介してＬＥＤランプ１００の口金１４０に供給し、ＬＥＤ１１４を点灯させる。当該点灯回路２３０と商用交流電源とは、電力供給線２３１を介して接続されており、点灯回路２３０と口金ソケット２２０の一対の給電端子２２１，２２２とは電力供給線２３２を介して接続されている。なお、電力供給線２３２は、給電端子２２１，２２２側が２つの配線２３２ａ，２３２ｂに分岐されており、それぞれ給電端子２２１，２２２と電気的に接続されている。

図６は、ＬＥＤランプおよび照明器具の回路図である。なお、図においてＬＥＤ１１４は数を省略して記載している。図６に示すように、点灯回路２３０は、例えば定電流直流回路２３３を備える。なお、定電流直流回路２３３は、例えば整流ダイオード、平滑コンデンサなどを利用して構成することが考えられる。
図５に戻って、アース端子受け治具２４０には、アース端子１５２，１５３と電気的に接続される板ばね状の導電端子２４１，２４２が内蔵されており、アース端子受け治具２４０に設けられた端子孔２４３，２４４にアース端子１５２，１５３を差し込むと、アース端子１５２，１５３と導電端子２４１，２４２とが電気的に接続される。

導電端子２４１，２４２は、アース線２４５を介して接地されている。アース線２４５は、導電端子２４１，２４２側が２つの導電線２４５ａ，２４５ｂに分岐しており、それぞれ導電端子２４１，２４２と電気的に接続されている。
アース端子受け治具２４０は、筐体２１０の内面２１２に取り付けられた治具保持部材２５０によって保持されている。治具保持部材２５０は、アース端子受け治具２４０を口金ソケット２２０側に付勢する付勢体２５１，２５２と、アース端子受け治具２４０のランプ長手方向への移動を一定範囲に規制するためにアース端子受け治具２４０のスリット溝２４６，２４７内に嵌め込まれた爪部２５３，２５４とを有し、アース端子受け治具２４０は治具保持部材２５０に対して摺動可能である。

ＬＥＤランプ１００を照明器具２００に取り付ける際は、まず、アース部材１５０のアース端子１５２，１５３をアース端子受け治具２４０の端子孔２４３，２４４に差し込みながらアース部材１５０でアース端子受け治具２４０を口金ソケット２２０から遠ざける方向に移動させる。これにより、アース端子受け治具２４０と口金ソケット２２０との間の距離が広がる。次に、ＬＥＤランプ１００を口金ソケット２２０側に移動させ、口金１４０の口金ピン１４２，１４３を口金ソケット２２０のピン孔２２３，２２４に差し込んで口金１４０を口金ソケット２２０に装着する。アース端子受け治具２４０が付勢体２５１，２５２により口金ソケット２２０側へ付勢されているため、アース端子受け治具２４０と口金ソケット２２０とによってＬＥＤランプ１００は保持される。

ＬＥＤランプ１００を装着することによって、口金ピン１４２，１４３と給電端子２２１，２２２とが電気的に接続されるため、照明器具２００から口金１４０へ直流電圧が入力される。また、ヒートシンク１２０は、導電部材１５４、アース端子１５２，１５３、導電端子２４１，２４２およびアース線２４５を介して接地される。
ヒートシンク１２０はアルミニウム製であるため導電性を有する。したがって、ＬＥＤモジュール１１０や点灯回路２３０の漏電等によりヒートシンク１２０に電流が流れる可能性がある。しかしながら、ＬＥＤランプ１００を照明器具２００に取り付けた状態において、ヒートシンク１２０は接地された状態になっており電位を持たない。したがって、ヒートシンク１２０に触れても感電することがない。

なお、カバー１３０が導電性の材料からなる場合も、カバー１３０はヒートシンク１２０に取り付けられているため、接地された状態となっており、カバー１３０に触れても感電のおそれがない。
［変形例］
以上、本発明に係るＬＥＤランプおよび照明器具を実施の形態に基づいて具体的に説明してきたが、本発明に係るＬＥＤランプおよび照明器具は、上記の実施の形態に限定されない。例えば、以下のような変形例が考えられる。

上記実施の形態では、外殻が、導電性部材としてのヒートシンクと、カバーとで構成されていたが、本発明に係る外殻はこの構成に限定されず、少なくとも一部が導電性部材で構成されていれば良い。したがって、外殻全体が導電性部材であっても良い。また、外殻がヒートシンクとして全く機能しない構成であっても良い。
上記実施の形態では、アース部材が一対のアース端子を有していたが、アース端子は一対、すなわち２つに限定されず、１つでも３以上の複数であっても良い。また、アース端子受け治具の導電端子も一対、すなわち２つに限定されず、１つでも３以上の複数であっても良い。

上記実施の形態では、ＬＥＤモジュールを１つの基板で構成したが、これに限らず、２つ以上の基板を電気的に接続連結してＬＥＤモジュールを構成しても良い。また、上記実施の形態では、基板に複数個のＬＥＤを一列に設けたが、これに限らず２列以上に列設しても構わない。また、ＬＥＤモジュールを構成するＬＥＤの個数も任意である。さらに、上記実施の形態では、複数個のＬＥＤの全てを直列に接続したが、これに限らず、所定個数ずつを直列に接続したもの同士を並列に接続する、または、所定個数ずつを並列に接続したもの同士を直列に接続する、いわゆる直並列接続しても良い。

カバーは、その内周面または外周面に光散乱剤を塗布しても構わない。例えば、内周面に、光散乱剤としてアルミナの粉体を塗布することとしても構わない。これにより、ＬＥＤからの光が拡散されて均一化されてカバーから出射されると共に、当該アルミナ粉体による熱伝導効果により放熱性が改善される。

本発明に係るＬＥＤランプおよび照明器具は、例えば、直管蛍光灯の代替照明として用いられる直管蛍光灯型のＬＥＤランプに好適に利用可能である。

１００ＬＥＤランプ
１０１外殻
１１０ＬＥＤモジュール
１１１基板
１１３ＬＥＤ
１１７反対側の面
１２０導電性部材（ヒートシンク）
１４０口金
１４２，１４３口金ピン
１５０アース部材
１５２，１５３アース端子
２００照明器具
２２０口金ソケット
２２１，２２２給電端子
２４０アース端子受け治具
２４１，２４２導電端子

Claims

口金ソケットおよびアース端子受け治具を備えた照明器具に取り付けられ直流点灯される直管蛍光灯型のＬＥＤランプであって、
長尺状の基板にその長手方向に沿って複数のＬＥＤが実装されたＬＥＤモジュールと、
前記ＬＥＤモジュールが内部に収容され、透光性材料で形成されたカバーと導電性部材とで構成された長尺状の外殻と、
当該外殻の長手方向一端側に配置され、前記口金ソケットに設けた一対の給電端子に電気的に接続される一対の口金ピンを有し、前記口金ソケットに装着される口金と、
前記外殻の長手方向他端側に配置され、前記導電性部材と電気的に接続されたアース端子を有し、前記アース端子受け治具に装着されるアース部材と、
を備えることを特徴とする直管蛍光灯型のＬＥＤランプ。
前記導電性部材は、前記ＬＥＤモジュールと熱的に接触したヒートシンクであることを特徴とする請求項１記載の直管蛍光灯型のＬＥＤランプ。
請求項１または２に記載の直管蛍光灯型のＬＥＤランプの前記アース部材が取り付けられるアース端子受け冶具であって、
前記アース端子と電気的に接続される導電端子を有することを特徴とするアース端子受け冶具。
請求項１または２に記載の直管蛍光灯型のＬＥＤランプが取り付けられる照明器具であって、
前記口金が装着される口金ソケットと、前記アース部材が装着されるアース端子受け治具とを備えることを特徴とする照明器具。
前記口金ソケットは、前記口金を回転させて装着する装着構造であって、前記一対の口金ピンへの給電用の前記一対の給電端子を有し、
前記一対の給電端子は、前記口金を回転させる前は前記一対の口金ピンと電気的に接続されず、かつ、前記口金を回転させ終えた後は前記一対の口金ピンと電気的に接続される位置に配置されていることを特徴とする請求項４記載の照明器具。