JP5354737B2

JP5354737B2 - 発光ダイオード照明のカバー構造およびその製造方法

Info

Publication number: JP5354737B2
Application number: JP2009205235A
Authority: JP
Inventors: 俊幸小林; 恭司林田
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-09-04
Also published as: JP2011060428A

Description

本発明は、発光ダイオード照明構造の改良、更に詳しくは、簡素な構造で、発光ダイオード照明を確実に保持することができて、かつ、水密性に優れ、しかも、光源の発熱を速やかに放熱することができる発光ダイオード照明のカバー構造およびその製造方法に関するものである。

周知のとおり、近年の発光ダイオードは輝度が高いため、照明用の光源として積極的に使用されており、この際、発光ダイオードにカバーを被覆して直射光線を緩衝して光量を調節する。

そして、かかる照明は、屋外で使用されることもあるため、カバーの内部に水蒸気等が侵入しないような高い水密性が要求されており、また、発光ダイオードは点灯しているうちに発熱するため、速やかに放熱する必要もある。

従来、発光ダイオード照明に用いるカバー部材としては、アルミニウム製のベース部材に、プラスチック製のカバーを組み合わせて灯管を構成し、その中に発光ダイオードを支持するものが開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。

しかしながら、かかる従来のカバー部材にあっては、金属と合成樹脂との間では、材料の線膨張の違いによって熱による変形量が異なるため、外気温の変化や発光ダイオードの発熱によって樹脂材料が膨張または収縮すると、これらの接合部分において不可避的に隙間ができてしまい、屋外で使用するための十分な水密性を確保できず、そこから中に水蒸気が侵入してしまうという問題がある。

登録実用新案第３１５１５０１号公報登録実用新案第３１３４４３２号公報

本発明は、従来の発光ダイオード照明に上記問題があったことに鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、簡素な構造で、発光ダイオード照明を確実に保持することができて、かつ、水密性に優れ、しかも、光源の発熱を速やかに放熱することができる発光ダイオード照明のカバー構造を提供することにある。

また、本発明は、簡素かつ合理的な工程によって、水密性の高い発光ダイオード照明のカバー構造の製造することができる方法を提供することにある。

本発明者が上記技術的課題を解決するために採用した手段を、添付図面を参照して説明すれば、次のとおりである。

即ち、本発明は、樹脂カバー材１とメタルベース２とを組み合わせて構成され、発光ダイオード31を備えた光源３を被覆してなるカバー材であって、
前記樹脂カバー材１を、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形することにより作製して、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起11・11を形成する一方、
前記メタルベース２を、軽金属材料を中空に押出成形または引抜成形して作製して、外周壁21とリブ弦部22とを備えており、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部23を形成して、
前記光源３を、複数の発光ダイオード31・31…を長手平板状の回路基板32に配設固定し、
前記メタルベース２のリブ弦部22に前記光源３の回路基板32を固定可能にして、かつ、前記掛止突起11・11を、前記メタルベース２の開口凹部23・23にそれぞれ挿入して、この開口凹部23内において、掛合突起11の長手方向全長に亙って、シール材４を介装した状態で、当該開口凹部23の外側に形成された壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめることによって、当該掛止突起11を密閉状態に掴持するという技術的手段を採用したことによって、発光ダイオード照明のカバー構造を完成させた。

また、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メタルベース２の内部において、外周壁21とリブ弦部22とに亙る放熱リブ24を設けるという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メタルベース２のリブ弦部22にはスロット部22ａを形成して、このスロット部22ａに前記光源３の回路基板32をスライド式に差し入れて固定可能にするという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メタルベース２の開口凹部23の壁部23ａの内側面にアンカー凹凸をナーリング加工するという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、シール材４を、熱可塑性樹脂製にするという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メタルベース２の外周壁21の表面に、治具ガイド溝21ａを形成するという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、メタルベース２の使用材料をアルミニウムにするという技術的手段を採用することができる。

更にまた、本発明は、上記課題を解決するために、必要に応じて上記手段に加え、樹脂カバー材１の樹脂材料に光拡散剤を混練して半透明に成形するという技術的手段を採用することができる。

また、本発明は、樹脂カバー材１とメタルベース２とを組み合わせて構成され、発光ダイオード31を備えた光源３を被覆してなるカバー構造を製造するにあたり、
前記樹脂カバー材１を、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形して、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起11・11を形成する工程と；
前記メタルベース２を、軽金属材料を中空に押出成形または引抜成形して、外周壁21とリブ弦部22とを形成し、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部23を形成する工程と；
前記光源３を、複数の発光ダイオード31・31…を長手平板状の回路基板32に配設固定する工程と；
前記メタルベース２のリブ弦部22に前記光源３の回路基板32を固定する工程と；
掛合突起11の長手方向全長に亙って、熱可塑性樹脂製のシール材４を付着せしめ、前記掛止突起11・11を、前記メタルベース２の開口凹部23・23にそれぞれ挿入して、当該開口凹部23の外側に形成された壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめる工程と；
前記シール材４が硬化することによって、当該掛止突起11を密閉状態に掴持する工程とを含むという技術的手段を採用することによって、発光ダイオード照明のカバー構造の製造方法を完成させた。

本発明にあっては、樹脂カバー材を、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形し、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起を形成する一方、前記メタルベースを、軽金属材料を中空に押出成形または引抜成形して、外周壁とリブ弦部とを形成し、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部を形成して、前記光源は、複数の発光ダイオードを長手平板状の回路基板に配設固定し、前記メタルベースのリブ弦部に前記光源の回路基板を固定して、かつ、前記掛止突起を、前記メタルベースの開口凹部にそれぞれ挿入して、この開口凹部内において、掛合突起の長手方向全長に亙って、シール材を介装した状態で、当該開口凹部の外側に形成された壁部を内側に押圧して塑性変形せしめることによって、当該掛止突起を密閉状態に掴持することができる。

したがって、本発明の発光ダイオード照明のカバー構造を使用することにより、簡素な構造で、発光ダイオード照明を確実に保持することができるとともに、優れた水密性を得ることができて、内部への水蒸気の侵入を防止して、発光ダイオード等の故障を防止して耐久性を向上させることができる。

また、メタルベースは熱伝導率が高いので、不可避的に発生する光源の発熱を外部に速やかに放熱することができる。更にまた、合成樹脂製のカバー材と金属製のメタルベースとは材料の線膨張の違いによって熱による変形量が異なるが、この接合境界部分において材料の歪みによって間隙ができることなく確実にシールすることができることから、照明カバーとしての利用価値は頗る大きいと云える。

本発明の実施形態のカバー構造を表わす斜視図である。本発明の実施形態のカバー構造の製造工程を表わす断面図である。本発明の実施形態のカバー構造の製造工程を表わす断面図である。本発明の実施形態のカバー構造の製造工程を表わす断面図である。本発明の実施形態の変形例のカバー構造の製造工程を表わす断面図である。本発明の実施形態の変形例のカバー構造の製造工程を表わす断面図である。本発明の実施形態の変形例のカバー構造を表わす断面図である。本発明の実施形態の変形例のカバー構造を表わす断面図である。

本発明を実施するための形態を具体的に図示した図面に基づいて更に詳細に説明すると次のとおりである。

本発明の実施形態を図１から図８に基づいて説明する。図１中、符号１で指示するものは樹脂カバー材であり、符号２で指示するものはメタルベース、符号３で指示するものは光源、また、符号４で指示するものはシール材である。

しかして、本実施形態における発光ダイオード照明のカバー構造は、樹脂カバー材１とメタルベース２とを組み合わせて構成されており、発光ダイオード31を備えた光源３を被覆してなるカバー材である。

まず、図２に示すように、前記樹脂カバー材１を、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形して、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起11・11を形成する。本実施形態では、強度や成形性、透明性の面からポリカーボネート（ＰＣ）やアクリル（ＰＭＭＡ）を使用材料に採用して、公知の押出成形機を使用し、略半円の断面形状にする。

この際、この樹脂カバー材１の樹脂材料に周知の光拡散剤を混練して半透明に成形することができ、また、樹脂カバー材１の表面に適宜、凹凸を成形することもでき、直射光線を緩衝して光量を調節することができる。この光拡散剤としては、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、石英、チタン酸バリウムなどを使用することができ、例えば、粒径１ｎｍ以上５μｍ未満の粒子が好ましく、発光ダイオード31からの光を乱反射させて色ムラを防止することができる。

一方、前記メタルベース２を、軽金属材料を中空に押出成形（または引抜成形）する。本実施形態では、アルミニウムを使用材料として採用する。

そして、このメタルベース２は、外周壁21（本実施形態では弧状断面）とリブ弦部22とを備えており、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部23を形成する。なお、この外周壁21の表面に凹凸を形成することにより、フィンとして表面積を大きくして、光源３の放熱効率を向上させることができる。

また、本実施形態では、メタルベース２の内部において、外周壁21とリブ弦部22とに亙る放熱リブ24を設けることもでき、光源３の放熱効率を向上させることができる。

また、前記光源３は、複数の発光ダイオード31・31…を長手平板状の回路基板32に配設固定する。本実施形態では、白色の発光ダイオード（ＬＥＤ：Light-Emitting-Diode）素子を所定間隔（例えば１０ｍｍ間隔）で固定する。

そして、本実施形態では、前記メタルベース２のリブ弦部22にスロット部22ａを形成して、このスロット部22ａに前記光源３の回路基板32をスライド式に差し入れて固定する。この際、スロット部22ａは、リブ弦部22の全長の両端部に成形する。光源３の回路基板32は、ビス止めなどによってリブ弦部22に固定することもできる。

次に、掛合突起11の長手方向全長に亙って、シール材４を付着する。本実施形態では、このシール材４として、熱可塑性樹脂を使用することができ、好適には、ウレタン系やポリエステル系の熱可塑性エラストマーやウレタン系やポリエステル系のホットメルト接着剤を使用することができ、エラストマーの場合には、二色押出成形により一体成形して付着せしめることができ、また、ホットメルト接着剤の場合には、掛止突起11の端面に塗布することによって付着せしめることができる。

そして、図３に示すように、前記掛止突起11・11を、前記メタルベース２の開口凹部23・23にそれぞれ挿入して、当該開口凹部23の外側に形成された壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめる（所謂「カシメ」）。この押圧作業には、ローラーを用いるのが確実で仕上がりが美しく好ましい。また、リブ弦部22は半円直径に近い位置ほど押圧に対する抗力も大きくなり安定作業を行うことができる。

然る後、前記塗布したホットメルト接着剤であるシール材４が硬化するか、あるいは二色押出成形したエラストマー製のシール材４の介装によって、前記樹脂カバー材１の掛止突起11を密閉状態にして掴持することができる（図４参照）。このように構成したことにより、樹脂カバー材１が物理的条件により歪んだ場合でも、境界部に隙間ができず、カバー内部に水蒸気等が侵入するのを防止することができる。

なお、本実施形態では、メタルベース２の開口凹部23の壁部23ａの内側面にアンカー凹凸をナーリング加工（ローレット加工）することができ、メタルベース２のカシメ後の剪断強度を向上させることができる。

「変形例」
本実施形態では、図５および図６に示すように、メタルベース２の外周壁21の表面に、治具ガイド溝21ａを形成することによって、この治具ガイド溝21ａに固定治具を挿入した状態でカバー体を順次送り出すとともに、両側部からローラーで挟み込むようにして壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめることができ、このカシメ作業の効率を向上させることができる。

本発明は、概ね上記のように構成されるが、図示の実施形態に限定されるものでは決してなく、「特許請求の範囲」の記載内において種々の変更が可能であって、例えば、樹脂カバー１の断面形状は、端部にそれぞれ掛止突起11が形成されているものであれば、半円状のものに限らず、図７に示すような優弧形状または劣弧形状や、三角形や四角形などの多角形であっても良い。

また、回路基板32をメタルベース２に固定する順序は、メタルベース２とカバー材１とを固定する前に限らず、メタルベース２にカバー材１を掴持した後に固定（スロット部22ａに挿入）することも可能である。

更にまた、メタルベース２におけるスロット部22ａを設ける場合の位置は、図８に示すように、開口凹部23の内側に変更することもでき、これら何れのものも本発明の技術的範囲に属する。

１樹脂カバー材
11 掛止突起
２メタルベース
21 外周壁
21ａ治具ガイド溝
22 リブ弦部
22ａスロット部
23 開口凹部
23ａ壁部
24 放熱リブ
３光源
31 発光ダイオード
32 回路基板
４シール材

Claims

樹脂カバー材１とメタルベース２とを組み合わせて構成され、発光ダイオード31を備えた光源３を被覆してなるカバー材であって、
前記樹脂カバー材１は、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形することにより作製され、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起11・11が形成されている一方、
前記メタルベース２は、軽金属材料を中空に押出成形または引抜成形して作製され、外周壁21とリブ弦部22とを備えており、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部23が形成されており、
前記光源３は、複数の発光ダイオード31・31…が長手平板状の回路基板32に配設固定されており、
前記メタルベース２のリブ弦部22に前記光源３の回路基板32を固定可能であって、かつ、前記掛止突起11・11を、前記メタルベース２の開口凹部23・23にそれぞれ挿入して、この開口凹部23内において、掛合突起11の長手方向全長に亙って、シール材４が介装された状態で、当該開口凹部23の外側に形成された壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめることによって、当該掛止突起11を密閉状態に掴持したことを特徴とする発光ダイオード照明のカバー構造。
メタルベース２の内部において、外周壁21とリブ弦部22とに亙る放熱リブ24が設けられていることを特徴とする請求項１記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
メタルベース２のリブ弦部22にはスロット部22ａが形成されており、このスロット部22ａに前記光源３の回路基板32をスライド式に差し入れて固定可能であることを特徴とする請求項１または２記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
メタルベース２の開口凹部23の壁部23ａの内側面にアンカー凹凸がナーリング加工されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一つに記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
シール材４が、熱可塑性樹脂製であることを特徴とする請求項１〜４の何れか一つに記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
メタルベース２の外周壁21の表面に、治具ガイド溝21ａが形成されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一つに記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
メタルベース２の使用材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一つに記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
樹脂カバー材１の樹脂材料に光拡散剤を混練して半透明に成形したことを特徴とする請求項１〜７の何れか一つに記載の発光ダイオード照明のカバー構造。
樹脂カバー材１とメタルベース２とを組み合わせて構成され、発光ダイオード31を備えた光源３を被覆してなるカバー構造を製造するにあたり、
前記樹脂カバー材１を、熱可塑性樹脂材料をアーチ状断面に押出成形して、かつ、端部にはそれぞれ掛止突起11・11を形成する工程と；
前記メタルベース２を、軽金属材料を中空に押出成形または引抜成形して、外周壁21とリブ弦部22とを形成し、これらの接合する隅角部近傍にはそれぞれ開口凹部23を形成する工程と；
前記光源３を、複数の発光ダイオード31・31…を長手平板状の回路基板32に配設固定する工程と；
前記メタルベース２のリブ弦部22に前記光源３の回路基板32を固定する工程と；
掛合突起11の長手方向全長に亙って、熱可塑性樹脂製のシール材４を付着せしめ、前記掛止突起11・11を、前記メタルベース２の開口凹部23・23にそれぞれ挿入して、当該開口凹部23の外側に形成された壁部23ａを内側に押圧して塑性変形せしめる工程と；
前記シール材４が硬化することによって、当該掛止突起11を密閉状態に掴持する工程とを含むことを特徴とする発光ダイオード照明のカバー構造の製造方法。