JP5047733B2 - 発光ダイオードランプ - Google Patents

Description

この発明は、発光ダイオードを利用した発光ダイオードランプに関するものである。

従来、照明には電球や蛍光灯が一般的に使用されている。蛍光灯は、両端に電極を備えたガラス管の内壁に紫外線で発光する蛍光物質を塗布する。内部を真空に近く減圧した状態で両電極間で放電を生じさせる。このとき電子がガラス管内で蒸発し気体となっている水銀原子に衝突する。この衝突により水銀原子が紫外放射を発生する。ガラス管内に塗布した蛍光物質に紫外放射が当たると可視光に変わる。蛍光物質の種類により、白色、昼光色など様々な種類の蛍光灯ができる。このように、明るい白色光が安定して得られるため、一般家庭用室内照明を始めとして、オフィス用照明、街灯等の幅広い分野で普及している。

一方、発光ダイオードは性能が急速に向上し、照明に欠かせない白色発光ダイオードが開発され、明るさにおいても照明として十分使える輝度で発光させることができるようになり、発光ダイオードを本格的に照明に応用しようとする研究が盛んになってきた。
特開２００３−３０３５０４号公報

電球や蛍光灯は、抵抗発熱や高電圧の放電による発光を利用しているため、熱エネルギーによる損失が多く、発光効率が悪いため省エネには対応できない。また、フィラメントの断線、電極の消耗、封入ガスの劣化等が避けられず製品寿命が短い。さらに、蛍光灯では、有害物質（水銀）を使用しているため廃棄時に環境を汚染する。もしくは防水性がなくかつ高電圧を使用するので漏電や感電の危険性がある等の課題があった。

発光ダイオードを用いた発光ダイオードランプは、例えば高周波点灯専用細形蛍光ランプ（管径１６ｍｍ）相当の発光ダイオードランプを製作する場合、発光ダイオードを搭載した基板が曲がりやすいためランプケースに挿入しにくいという課題があった。

また、発光ダイオードの放熱が不十分なため温度が高くなるという課題もあった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、発光ダイオードを搭載した基板のランプケースへの挿入が容易であり、且つ発光ダイオードの放熱が十分に行われて発光ダイオードの温度上昇を抑制し、所定のランプケース外径において基板面積を大きくできる発光ダイオードランプを提供することを目的とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、
ランプケースと、
このランプケースの内壁に径方向に対向して設けられた一対の案内溝と、
複数の発光ダイオードを直線状に配列した基板と、
この基板の発光ダイオードが配列された反対側の面に取り付けられた金属製の放熱部材とを有する基板組立とを備え、放熱部材の長手方向に直交する方向の幅を、基板の長手方向に直交する方向の幅よりも大きくし、放熱部材をランプケースの一対の案内溝に挿入し、ランプケース内に充填材を充填することを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケースを透明な材料で構成したことを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケースをアクリル樹脂で構成したことを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケースが、円筒形のパイプで構成されることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケースの一対の案内溝は、夫々ランプケースの略全長に亘って長手方向に形成された第１のリブと、第２のリブとにより形成されることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、第２のリブ間の距離は第１のリブ間の距離より大きく、基板組立をランプケースに挿入した場合に、基板は対向する第２のリブの間に収まることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、案内溝の幅、即ち同一側の第１のリブと第２のリブとの距離が、熱板の厚さより大きいことを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、充填材にシリコンを用いることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、放熱部材にアルミ板を用いることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケースの外径を、１５〜１６．５ｍｍとすることを特徴とする。

この発明に係る発光ダイオードランプは、基板組立が、基板に金属製の放熱部材が取り付けられているので剛性が高く曲がりにくい。そのためランプケースに基板組立を挿入しやすい。

この発明に係る発光ダイオードランプは、基板組立が、基板に金属製の放熱部材が取り付けられているので放熱特性がよく、発光ダイオードの温度上昇を抑制できる。

この発明に係る発光ダイオードランプは、ランプケース内にシリコン等の充填材を充填するので、耐水性、耐候性が優れる。

この発明に係る発光ダイオードランプは、第１のリブは第２のリブよりも径方向の長さが長く、基板組立をランプケースに挿入した場合に、基板は対向する第２のリブの間に収まる構成にしたので、決められた外径のランプケースにおいて、基板面積を大きくすることができる。

実施の形態１．
図１乃至図５は実施の形態１を示す図で、図１は発光ダイオードランプ２０（片側端子）の正面図、図２は発光ダイオードランプ２０（両側端子）の正面図、図３はランプケース３の側面図、図４は基板組立１２の側面図、図５は図１のＡ−Ａ断面図である。

発光ダイオードランプ２０の構成を図面を参照しながら説明する。発光ダイオードランプ２０は、円筒形の透明なアクリル製のランプケース３を用いる。ランプケース３の外径は１５．５ｍｍである。高周波点灯専用細形蛍光ランプ（Ｔ５）相当である。それにより、発光ダイオードランプ２０のランプ取付治具として、高周波点灯専用細形蛍光ランプ（Ｔ５）のランプ取付治具を流用が可能となる。ランプケース３の外径は、１５〜１６．５ｍｍの間にあればよい。ランプケース３は透明が好ましいが、必須ではない。

ランプケース３には、基板組立１２が一方の開口端部から挿入される。

基板組立１２は、図４に示すように、基板１の実装面にＬＥＤ２（発光ダイオード）が搭載される。ＬＥＤ２を点灯させるために必要な他の電子部品も実装されるが、公知のものであるから、説明は省く。

図１に示す発光ダイオードランプ２０は、ＬＥＤ２を計３０個使用している。この基板１は、ＬＥＤ２が１０個のものに分割できるように、分割部１ａを備える。

図４に戻る。基板１の実装面と反対側の面に、アルミ板１１（放熱部材の一例）を備える。アルミ板１１の幅（長手方向に直交する方向）をＢ２、基板１の幅（長手方向に直交する方向）をＢ１とすると、
Ｂ２＞Ｂ１ （１）
の関係とする。

基板組立１２にアルミ板１１を用いる効果は、以下の通りである。
（１）アルミ板１１を用いることにより、放熱性が向上し、ＬＥＤ２他の温度上昇を抑制できる。
（２）基板組立１２の剛性が上がり（曲がりにくい）、基板組立１２をランプケース３に挿入する際の作業性が向上する。

材料はアルミ板１１が好ましいが、金属であればよい。

次に、ランプケース３の構成を図３により説明する。ここでは、断面が円筒形のパイプ状のランプケース３を使用するが、円筒形に限定されない。ランプケース３は、基板組立１２の挿入の案内となる案内溝３ａを備える。一対の案内溝３ａが、ランプケース３の略中央部に対向して設けられている。案内溝３ａの幅Ｃ３と、アルミ板１１の厚さＢ３（図４参照）とは、
Ｃ３＞Ｂ３ （２）
の関係を満たす。

夫々の案内溝３ａは、ランプケース３の長手方向略全長に亘って形成され、径方向に所定の高さを有する二つのリブ、即ち第１のリブ３ｂと、第２のリブ３ｃとの間に形成される。

径方向に対向する一対の第１のリブ３ｂ間の距離をＣ２、径方向に対向する一対の第２のリブ３ｃ間の距離をＣ１とすると、
Ｃ１＞Ｃ２ （３）
の関係を満たす。

また、径方向に対向する一対の第２のリブ３ｃ間の距離Ｃ１と、基板組立１２のアルミ板１１の幅Ｂ２とは、
Ｂ２＞Ｃ１ （４）
の関係を満たす。これは、基板組立１２をランプケース３に挿入する場合に案内溝３ａから基板組立１２が外れないようにするための必要条件である。

径方向に対向する一対の第２のリブ３ｃ間に、基板１が収まるように、
Ｃ１＞Ｂ１ （５）
とする。

基板組立１２をランプケース３に挿入後、ケーブル８が接続されない側のランプケース３には第１のゴム栓６を内部に収納した第１のカバー４が取り付けられる。

基板１の端子にケーブル８のリード線（図示せず）を半田付けする。

ランプケース３のケーブル８が接続される側の開口部からシリコン１３（充填材の一例）を充填する（図５参照）。シリコン１３を充填することにより、ＬＥＤ２の放熱を効率よく行うことができる。また、耐水性、耐候性が向上する。

シリコン１３をランプケース３内に充填後、開口側端部は、ケーブル８付の第２のカバー５が取り付けられる。

ケーブル８に予め第１の端子９を取付ておく。第１の端子９はオスである。そして、穴あきの第２のゴム栓を内部に収納した、やはり穴あきの第２のカバー５をケーブル８側に通しておく。

ケーブル８側にある第２のカバー５と第２のゴム栓とを第１の端子９の反対側に移動し、第２のカバー５をランプケース３に取り付ける。

以上の工程により、発光ダイオードランプ２０（片側端子）が完成する。

図２は発光ダイオードランプ２０（両側端子）の正面図である。図１と異なるのは、ランプケース３の両端に端子が取付られている点である。図２の例は、左端に第２の端子１０（メス）、右端に第１の端子９（オス）が取り付けられている。

発光ダイオードランプ２０（両側端子）の組立手順は、発光ダイオードランプ２０（片側端子）と略同じである。基板組立１２をランプケース３に挿入後、何れかの端子をランプケース３に取付ける。シリコン１３をランプケース３に充填後他の端子を取付て完成する。

発光ダイオードランプ２０（両側端子）と発光ダイオードランプ２０（片側端子）を組み合わせて、任意の長さ、明るさのランプを作ることができる。

以上の説明では、ランプケース３の案内溝３ａを形成する第１のリブ３ｂと第２のリブ３ｃの径方向の長さを変えたものを示したが、同じ長さにしてもよい。

以上のように、ＬＥＤ２を搭載した基板１にアルミ板１１を取付ることにより、基板組立１２の放熱性、剛性が向上し、さらにランプケース３に案内溝３ａを設けることで、基板組立１２のランプケース３への挿入性が向上する。案内溝３ａを形成するリブの半径方向の長さを変えることにより、決められた外径のランプケース３において、基板１の幅を大きくできる。シリコン１３を充填することにより、放熱性、耐水性、耐候性が向上する。

実施の形態１を示す図で、発光ダイオードランプ２０（片側端子）の正面図。 実施の形態１を示す図で、発光ダイオードランプ２０（両側端子）の正面図。 実施の形態１を示す図で、ランプケース３の側面図。 実施の形態１を示す図で、基板組立１２の側面図。 実施の形態１を示す図で、図１のＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１ 基板、２ ＬＥＤ、３ ランプケース、３ａ 案内溝、３ｂ 第１のリブ、３ｃ 第２のリブ、４ 第１のカバー、５ 第２のカバー、６ 第１のゴム栓、７ 第２のゴム栓、８ ケーブル、９ 第１の端子、１０ 第２の端子、１１ アルミ板、１２ 基板組立、１３ シリコン、２０ 発光ダイオードランプ。

Claims (10)

1. 円筒形のランプケースと、
   このランプケースの内壁に径方向に対向して設けられた一対の案内溝と、
   複数の発光ダイオードを直線状に配列した基板と、この基板の前記発光ダイオードが配列された反対側の面に取り付けられた金属製の放熱部材とを有する基板組立とを備え、
   前記放熱部材の長手方向に直交する方向の幅を、前記基板の長手方向に直交する方向の幅よりも大きくし、前記放熱部材を前記ランプケースの一対の案内溝に挿入し、前記ランプケース内に充填材を充填するとともに、
   前記ランプケースのケーブルが接続されない端部には、ゴム栓を内部に収納した第１のカバーを取り付け、
   前記ランプケースのケーブルが接続される端部には、ゴム栓を内部に収納し、かつ、ケーブルを通した第２のカバーを取り付ける
   ことを特徴とする発光ダイオードランプ。
2. 前記ゴム栓は、ランプケースの端部の内側にはめ込まれる栓であり、前記第１のカバーと第２のカバーは、ランプケースの端部の外側を覆うカバーであることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
3. 前記ランプケースを透明な材料又はアクリル樹脂で構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の発光ダイオードランプ。
4. 前記ランプケースは、円筒形のパイプで構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
5. 前記ランプケースの一対の案内溝は、夫々該ランプケースの略全長に亘って長手方向に形成された第１のリブと、第２のリブとにより形成されることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
6. 前記第２のリブ間の距離は前記第１のリブ間の距離より大きく、前記基板組立を前記ランプケースに挿入した場合に、前記基板は対向する前記第２のリブの間に収まることを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードランプ。
7. 前記案内溝の幅、即ち同一側の前記第１のリブと前記第２のリブとの距離は、前記放熱板の厚さより大きいことを特徴とする請求項５記載の発光ダイオードランプ。
8. 前記充填材にシリコンを用いることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
9. 前記放熱部材にアルミ板を用いることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオードランプ。
10. 前記ランプケースの外径を、１５〜１６．５ｍｍとすることを特徴とする請求項４記載の発光ダイオードランプ。

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