JP5486129B2 - ランプ及び照明装置 - Google Patents
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Description
本発明は、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子を光源とするランプ及び照明装置に関する。
近年、省エネルギーの観点から、白熱電球に代替する電球形ランプとして、高効率・長寿命なLEDを利用するランプ(以下、LEDランプと記載する。)が提案されている。
LEDランプは、例えば、多数のLEDを実装する実装基板がケースの端部に装着され、LEDを発光させるための回路ユニットをケース内に収納している(特許文献1)。
回路ユニットを構成する電子部品に熱負荷に弱い部品が含まれる一方、LEDは発光時に熱を発生する。熱負荷に弱い電子部品は、LED発光時のLEDの熱がケースに伝わってケース内が高温となることで、その動作が不安定になったり、寿命が短くなったりするおそれがある。
このようなことから、回路ユニットへの熱負荷を抑制するために、LED発光時の熱をLEDランプの外部へ放熱させるための種々の技術が提案されている。具体的には、ケースの表面に放熱溝を設けたり(特許文献2)、LEDを封じ込めた封止部内に不活性ガスを封入されたり(特許文献3)したものがある。
近年、LEDランプへの高品質化及び低コスト化の要望だけでなく、高輝度化の要望が強くなっており、上記技術では高輝度化や高品質化及び低コスト化の要望に答えることができない。
つまり、上記特許文献2の技術では、高輝度化に伴ってLEDの発熱量が増大し、この熱を放出・伝熱するために、ケースが大型化するのである。ケースが大型化すると、LEDランプの大型化につながり、既存の照明装置に適用できなくなり、結局、実使用を考慮した場合高輝度化の要望に応えることができないという課題がある。
また、上記特許文献3の技術を利用して、グローブ開口が蓋部材により塞がれてなる容器内に、光源としてのLEDと熱伝達用の熱伝導性の高い流体とを封入する場合、容器をガラス材料からなるグローブと蓋部材とから構成し、グローブと蓋部材とを融着すると、融着部分を含む周辺部分で割れの発生する確率が高くなることが判明した。このような割れの発生は、容器内における流体等の封入物のリークを生じランプ特性に悪影響を与え、ランプの良品率等の低下を招き、低コスト化の要望に応えることができないという課題がある。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、容器内に半導体発光素子と熱伝導性の高い流体とを封入させる構成を採用しつつ、融着部分において割れの発生を抑制することのできるランプ及び照明装置を提供することを目的とする。
本発明に係るランプは、グローブ開口が蓋部材により塞がれてなる容器内に光源としての半導体発光素子が支持部材により支持されてなるランプであって、前記グローブと蓋部材とはガラス材料から構成されていると共に、前記蓋部材の周縁部が前記グローブの開口周縁部に融着されており、前記容器内には、空気よりも高い熱伝導性を有する流体が封入され、前記支持部材は、前記蓋部材に取着された1以上の棒材と、前記棒材における前記蓋部材と反対側に取着され且つ前記半導体発光素子が設けられた支持部本体とを有し、前記支持部本体と前記蓋部材との間に、前記グローブと前記蓋部材との融着時において前記蓋部材が受けた熱の温度低下を抑制する抑制部材が設けられていることを特徴とするランプ。
ここでいう「半導体発光素子が支持部材により支持され」には、半導体発光素子が支持部材に直接実装されて支持される場合、半導体発光素子が他部材(例えば実装基板)を介して支持部材により支持される場合を含む。
上記の目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備え、前記ランプは、上記構成を含むランプであることを特徴としている。
上記の構成によれば、空気よりも高い熱伝導率を有する流体が容器内に封入されているので、半導体発光素子から発生した熱を流体により容器へ伝導させることができる。この結果、容器を利用して発光時の熱を外部へと放熱することができる。
また、半導体発光素子は支持部材により支持され、また支持部材は容器(蓋部材)に取着されているので、流体を介して容器へと伝えることができなかった残熱を支持部材から容器に伝えることができる。
また、前記支持部本体と前記蓋部材との間に、蓋部材の温度低下を抑制する抑制部材を有しているため、融着後の蓋部材とグローブとの融着部分を含む周辺部分の温度差を小さくでき、周辺部分での割れの発生を防止することができる。
また、前記抑制部材は、前記支持部本体より反射率が高い材料で構成されていることを特徴としている。これにより、蓋部材からの輻射熱を有効に利用して蓋部材側へ熱を反射させることができる。
また、前記抑制部材の熱容量は、前記支持部本体の熱容量よりも小さいことを特徴としている。これにより、抑制部材の温度が上昇し、蓋部材の熱の支持部材側への移動を抑制することができる。
また、前記抑制部材は板状をし、前記蓋部材の融着部分と前記支持部本体との間に配されていることを特徴としている。これにより、蓋部材の熱の支持部本体側への移動が抑制される。
また、前記抑制部材は、前記棒材に取着されていることを特徴としている。これにより、抑制部材を取り付ける他の部材が不要となり、簡易な構成で実施することができる。
また、前記支持部本体は、平板状の台座部と、当該台座部から前記蓋部材と反対側へと延伸する延伸部とを備え、延伸部の先端に、半導体発光素子を実装する実装基板が取着されていることを特徴としている。
≪第1の実施形態≫
1.全体構成
図1は、第1の実施形態に係るLEDランプ1の正面断面図(一部を除く)である。
1.全体構成
図1は、第1の実施形態に係るLEDランプ1の正面断面図(一部を除く)である。
LEDランプ1は、図1に示すように、グローブ35の開口が蓋部材37により塞がれてなる容器3と、容器3の一端(開口側の端である。)に装着されたケース5と、ケース5に設けられた口金7と、容器3内に配された支持部材9と、支持部材9により支持された、光源としての半導体発光素子、すなわちLEDモジュール11とを備える。容器3内には、空気よりも熱伝導性の高い流体が封入され、また、グローブ35と蓋部材37との融着時の熱により温度上昇した蓋部材37の温度低下を抑制する抑制部材52が配されている。
本実施形態におけるLEDランプ1は、口金7を介して受電してLEDモジュール11を発光させるための回路ユニット13をケース5内に有し、全体形状が従来の白熱電球に似た形状をしている。
以下、LEDランプ1を構成する各部分について説明する。なお、本明細書では、LEDランプ1のランプ軸(中心軸)の延伸する方向であって、口金7がある側を下側、グローブ35がある側を上側とする。
2.各部構成
(1)LEDモジュール11
図2は、LEDモジュール11の構造を示す図であり、(a)はLEDモジュール11の平面図であり、(b)は同図の(a)におけるA−A’線矢視断面図である。
2.各部構成
(1)LEDモジュール11
図2は、LEDモジュール11の構造を示す図であり、(a)はLEDモジュール11の平面図であり、(b)は同図の(a)におけるA−A’線矢視断面図である。
LEDモジュール11は、図1及び図2、特に図2に示すように、実装基板21と、実装基板21の上面に実装された複数のLED23と、複数のLED23を被覆する封止体25とを備える。
実装基板21は、図2の(a)に示すように、平面視形状が例えば矩形状をし、LED23から下方に発せられた光が透過するように、例えばガラスやアルミナ等の透光性材料により構成されている。
実装基板21は、複数のLED23を接続する(直列接続又は/及び並列接続である。)ための接続パターン27aと、回路ユニット13に接続されたリード線67,69と接続するための端子パターン27b,27cとからなる導電路27を有する。
なお、導電路27も、LED23からの光が透過するように、例えばITO等の透光性材料が用いられている。
リード線67,69は、図2の(b)に示すように、実装基板21の貫通孔29を下側から上側へと挿通する先端部が端子パターン27b,27cに半田31により接続される。
LED23は、所謂、チップの形態で実装基板21に実装されている。複数のLED23は、図2で示すように、間隔(例えば、等間隔である。)をおいて、実装基板21の長手方向と平行に2列状に配置されている。なお、LED23の個数、配列等は、LEDランプ1に要求される輝度等により適宜決定される。
封止体25は、例えばシリコーン樹脂等の透光性材料からなり、2列状に配されたLED23を列単位で被覆し、LED23への空気・水分の侵入を防止している。
封止体25は、LED23から発せられた光の波長を変換する必要がある場合は波長変換機能を有する。波長変換機能は、例えば、蛍光体粒子等の波長変換材料を透光性材料に混入することで実施できる。
例えば、LED23は青色光を発光色とする場合、LED23の青色光を黄色光に変換する波長変換材料が利用される。これにより、LEDモジュール11は、LED23から発せられた青色光と、波長変換材料により波長変換された黄色光とにより混色された白色光を出射することとなる。
LEDモジュール11は、裏面の中央部に支持部材9の嵌合凸部51と嵌合するための嵌合凹部33が形成されている。
(2)容器3
容器3は、図1に示すように、円形の開口を有する球状のグローブ35と、LEDモジュール11をグローブ35内の略中央に格納する状態でグローブ35の開口を気密状に塞ぐ円形の蓋部材37とを有している。なお、容器3は後述の通り、蓋部材37の周縁がグローブ35の開口の周縁に溶着され気密に閉塞されている。
(2)容器3
容器3は、図1に示すように、円形の開口を有する球状のグローブ35と、LEDモジュール11をグローブ35内の略中央に格納する状態でグローブ35の開口を気密状に塞ぐ円形の蓋部材37とを有している。なお、容器3は後述の通り、蓋部材37の周縁がグローブ35の開口の周縁に溶着され気密に閉塞されている。
容器3の内部には、空気よりも熱伝導率の高いヘリウム(He)ガスが封入されている。これにより、点灯中に発生するLEDモジュール11の熱を、ヘリウムガスを介して、効率良くグローブ35に伝えることができる。
グローブ35は、所謂、Aタイプであり、透光性材料であるガラス材料により構成されている。グローブ35は、図1に示すように、中空状の球状部35aと、球状部35aから下方に延伸する筒状部35bとを有し、筒状部35bの下端開口が蓋部材37により塞がれている(封止されている)。
蓋部材37は、所謂、ボタンタイプのステムであり、透光性材料であるガラス材料で構成されている。蓋部材37は、平面視において円形状をした板状(つまり、円板状である。)をしている。蓋部材37には、容器3内の排気等に利用された排気管39が存在する他、LEDモジュール11への電力供給用のリード線67,69が貫通状態で封着され、支持部材9を構成する棒材40が取着されている。
グローブ35と蓋部材37との接合は、両者の接合予定部位を加熱して、当該部位のガラス材料を溶融させることで行われる(所謂、融着である。)。
(3)支持部材9
図3は、グローブの開口側端部を切り欠き、容器の蓋部材周辺を示す斜視図である。
(3)支持部材9
図3は、グローブの開口側端部を切り欠き、容器の蓋部材周辺を示す斜視図である。
図4は、図1のB−B'線矢視断面図である。図5は、図4のC−C'線矢視断面図である。図6は、図5のD−D'線矢視断面図である。
支持部材9は、図1に示すように、蓋部材37に取着された複数の棒材40と、複数の棒材40における口金7と反対側に取着され且つLEDモジュール11を支持する支持部本体41とを有する。複数の棒材40は、蓋部材37との密着力が支持部本体41と蓋部材37との密着力よりも高い材料で構成されている。
なお、ここでは、支持部本体41の表面積は、複数の棒材40の表面積の合計よりも大きい。つまり、支持部本体41における容器3内に封入されている流体(ここではヘリウムガスである。)と接触している面積が、複数の棒材40における容器3内に封入されている流体と接触している面積の合計よりも大きい。
棒材40は、複数本あり、本実施形態では8本ある。8本の棒材40は、図6に示すように、円形状の蓋部材37の中心軸を中心Oとする円周上を周方向に沿って配置されている。ここでは、棒材40は、等間隔(等角度)をおいて配されている。
棒材40は、図5に示すように、上端部40aが台座42の穴45に挿入された状態で溶接され、下端部40bが蓋部材37に挿入されて固着されている。
棒材40は、金属材料、特に、電力供給用のリード線67,69と同じ材料であるジュメット材料により構成されている(従来の白熱電球や電球形蛍光ランプに利用され、ガラスとの密着性に実績がある。)。これにより、点灯時のLEDモジュール11の熱を、棒材40を介して容器3へと伝えることができる。
支持部本体41は、平板状の台座(本発明の「台座部」に相当する。)42と、当該台座42からグローブ35(容器3)内部へと(口金7と反対側へと)延伸する延伸棒(本発明の「延伸部」に相当する。)41とを備え、延伸棒43の先端にLEDモジュール11が取着されている。
台座42は、円板状をし、その中央部に延伸棒43が接合されている。延伸棒43と台座42とは、金属材料、例えばアルミニウム材料から構成され、両者の接合は例えば、溶接により行われている。
台座42は、電力供給用のリード線67,69が貫通する貫通孔47,49を台座42の中心を通る仮想線分上であって中心を挟んだ位置に有している。
延伸棒43は、図4に示すように断面が円形をした柱状であり、図1に示すように上部43bが他部43aより径が大きくなっている。延伸棒43の上部は、扁平状をし、その幅はLEDモジュール11の実装基板21の幅(短手方向の寸法)と同じであり、長さ(実装基板21の長手方向の寸法)は幅よりも大きい。
延伸棒43の中央部分(他部43a)の横断面の面積は、棒材40の横断面の面積の合計よりも広く、延伸棒43の中央部分(他部43a)の表面積は、棒材40の表面積の合計よりも広くなっている。
上部43bの上面は平坦面であり、図2の(b)に示すように、その中央にLEDモジュール11の嵌合凹部33に嵌合する嵌合凸部51を有する。なお、上部43b(支持部材9、支持部本体41、延伸棒43でもある。)の上面を平坦にするのは、LEDモジュール11(実装基板21)との接触面積を広くして、発光時のLEDモジュール11の熱を延伸棒43(支持部材9、支持部本体41である。)に伝えやすくするためである。
具体例としては、延伸棒43の中央部分の直径が3[mm]〜29[mm]、長さが5[mm]〜45[mm]であり、1つの棒材40の直径が0.5[mm]〜3[mm]、長さが1[mm]〜10[mm]である。
(4)抑制部材52
抑制部材52は、ここでは円板状をしている。この抑制部材52は支持部本体41と蓋部材37との間に配されている。ここでは、抑制部材52は、蓋部材37に対して対向する状態で支持部材9に取着されている。具体的には、抑制部材52は、蓋部材37に取着された棒材40に、蓋部材37と平行な状態で取着されている。抑制部材52の棒材40への取着は、例えば溶接により行われている。
(4)抑制部材52
抑制部材52は、ここでは円板状をしている。この抑制部材52は支持部本体41と蓋部材37との間に配されている。ここでは、抑制部材52は、蓋部材37に対して対向する状態で支持部材9に取着されている。具体的には、抑制部材52は、蓋部材37に取着された棒材40に、蓋部材37と平行な状態で取着されている。抑制部材52の棒材40への取着は、例えば溶接により行われている。
抑制部材52は、支持部材9の複数の棒材40と一対のリード線67,69に対応して、複数貫通孔52aを有している。
抑制部材52の大きさは、図4に示すように、平面視において、蓋部材37の大きさより小さく、台座42の大きさよりも大きい。ここでは、抑制部材52は、金属材料、例えば、アルミニウム材料から構成されている。
(5)ケース5
ケース5は、図1に示すように、筒状をし、その中心軸方向(ケース5の中心軸の延伸する方向である。)におけるグローブ35側半分が大径部5aに、口金7側半分が小径部5bにそれぞれなっている。ケース5は、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)により構成されている。
(5)ケース5
ケース5は、図1に示すように、筒状をし、その中心軸方向(ケース5の中心軸の延伸する方向である。)におけるグローブ35側半分が大径部5aに、口金7側半分が小径部5bにそれぞれなっている。ケース5は、樹脂材料、例えばポリブチレンテレフタレート(PBT)により構成されている。
大径部5aは容器3の下端部に対して外嵌する状態で取着され、小径部5bは口金7により覆われる状態で口金7と接合している。小径部5bの外周には雄ネジが形成され、エジソンタイプの口金7の雌ネジと螺合する。
ケース5の小径部5bの外周には、口金7と接続するリード線65を固定するための固定溝5cがケース5の中心軸と平行に形成され、ケース5の内部には、回路ユニット13の回路基板55を固定するための固定手段(係止手段53)が設けられている。固定手段については、回路ユニット13の説明の際に行う。
ケース5の内部であって、容器3側には、容器3とケース5とを固着する接着剤56を口金7側から受ける受け板54を備える。受け板54は、大径部5aの内部であって、容器3の蓋部材37に近接して配されている。
受け板54は、その周縁が大径部5aの内周面に当接するように、平面視形状が円板状をしている。受け板54は、その中央に蓋部材37から延出する排気管39が挿通するための貫通孔を有する他、当該排気管39用の貫通孔の両側にリード線67,69用の一対の貫通孔を有している。
受け板54のケース5への固定は、受け板54を大径部5a内に挿入すると、やがて、受け板54の周縁部が大径部5aの内周面に当接する。そして、この状態で、ケース5と容器3とを固着する接着剤56が大径部5aの内側へ(口金7側である。)と流下し、当該流下した接着剤56にて固着されている。
(6)回路ユニット13
回路ユニット13は、図1に示すように、回路基板55と、当該回路基板55に実装された各種の電子部品58,59とを備え、各種電子部品58,59によって、口金7を介して受電した商業電力(交流)を整流する整流回路、整流された直流電力を平滑化する平滑回路等の各種回路が構成される。
(6)回路ユニット13
回路ユニット13は、図1に示すように、回路基板55と、当該回路基板55に実装された各種の電子部品58,59とを備え、各種電子部品58,59によって、口金7を介して受電した商業電力(交流)を整流する整流回路、整流された直流電力を平滑化する平滑回路等の各種回路が構成される。
整流回路は回路基板55の上面側のダイオードブリッジ57により、平滑回路は回路基板55の下面側のコンデンサ59によりそれぞれ構成され、コンデンサ59の本体部が口金7の内部に位置する。
回路基板55は、ケース5の内部の係止手段53により固定される。具体的には、ケース5の内部の段差部61に回路基板55の下面の周縁部分が当接し、係止部62により回路基板の55の上面が係止されている。係止部62は、周方向に間隔(例えば、等間隔である。)をおいて複数個(例えば4個である。)形成され、段差部61に近づくに従ってケース5の中心軸側に張り出す。
回路ユニット13は、口金7とはリード線63,65で、LEDモジュール11とはリード線67,69で接続されている。
(7)口金7
口金7は、LEDランプ1の照明器具への取付機能を有する(図12参照)他、商業電源と電気的に接続する機能を有する。口金7は、白熱電球で利用されているエジソンタイプであり、筒状であって周壁がネジ状をしたシェル部71と、シェル部71に絶縁材料73を介して装着されたアイレット部75とからなる。
(7)口金7
口金7は、LEDランプ1の照明器具への取付機能を有する(図12参照)他、商業電源と電気的に接続する機能を有する。口金7は、白熱電球で利用されているエジソンタイプであり、筒状であって周壁がネジ状をしたシェル部71と、シェル部71に絶縁材料73を介して装着されたアイレット部75とからなる。
回路ユニット13と接続する一方のリード線65は、ケース5の小径部5bの開口端で外周面側へと折り返されて、ケース5の固定溝5cに嵌められた状態でシェル部71に覆われることで、シェル部71に接続される。他方のリード線63は、半田付けによりアイレット部75に接続される。
口金7は、シェル部71がケース5の小径部5bに螺合する状態で、シェル部71の上端部がカシメられて、ケース5に取り付けられる。
3.製造方法
本実施形態に係るLEDランプ1の製造方法の一例について説明する。
3.製造方法
本実施形態に係るLEDランプ1の製造方法の一例について説明する。
LEDランプ1は、蓋部材37に取着された支持部材9よりLEDモジュール11が支持されたもの(以下、「モジュール付蓋部材」とする。)を製作するモジュール付蓋部材製作工程と、モジュール付蓋部材をグローブ35の開口側端部に封着して容器3を製作する容器製作工程と、容器3内を排気した後ヘリウムガスを封入するヘリウム封入工程(ヘリウムガスが封入された容器3を「バルブ」とする。)と、回路ユニット13をケース5に組み込む回路組込工程と、バルブをケースに取着するバルブ取着工程と、口金7をケース5に取着する口金取着工程とを含む。
上記の工程のうち、回路組込工程及び口金取着工程は従来からある公知技術を利用できるため、ここでの説明は省略する。
(1)モジュール付蓋部材製作工程
モジュール付蓋部材製作工程では、例えば、排気管39用の細管を蓋部材37に気密状に取着する細管取着工程と、抑制部材52付きの支持部材9を蓋部材37に取着する支持部材取着工程と、支持部材9にLEDモジュール11を取着するモジュール取着工程と、LEDモジュール11とリード線67,69とを接続する接続工程とを含む。
(1)モジュール付蓋部材製作工程
モジュール付蓋部材製作工程では、例えば、排気管39用の細管を蓋部材37に気密状に取着する細管取着工程と、抑制部材52付きの支持部材9を蓋部材37に取着する支持部材取着工程と、支持部材9にLEDモジュール11を取着するモジュール取着工程と、LEDモジュール11とリード線67,69とを接続する接続工程とを含む。
これらの工程は、上記した順で必ずしも行う必要はなく、例えば、細管取着工程は支持部材取着工程や後述の棒部材取着工程の後に行っても良いし、あるいは、支持部材9にLEDモジュール11を取着した後に抑制部材52付きの支持部材9を蓋部材37に取着しても良い。
支持部材取着工程は、棒材40を台座42に取着する棒材台座取着工程(A)、延伸棒43を台座42に取着する延伸棒台座取着工程(B)、棒材40に抑制部材52を取着する抑制部材取着工程(C)と、棒材40を蓋部材37に気密状に取着する棒材取着工程(D)とを含む。
上記の各工程は、抑制部材52付きの支持部材9を最終的に蓋部材37に取着できれば良く、上記した順序で必ずしも行う必要はない。例えば、抑制部材取着工程(C)、棒材取着工程(D)、延伸棒台座取着工程(B)、棒材台座周取着工程(A)の順で行っても良いし、棒材取着工程(D)、抑制部材取着工程(C)、棒材台座取着工程(A)、延伸棒台座取着工程(B)の順で行っても良い。
棒材台座取着工程(A)では、例えば、棒材40の上端部40aを台座42に溶接により取着する。延伸棒台座取着工程(B)では、例えば、延伸棒43を台座に42に溶接により取着する。抑制部材取着工程(C)では、抑制部材52の貫通孔にリード線67,69と棒材40とを挿入し、抑制部材52を棒材40に対して直交させた状態で、例えば、溶接により取着する。
棒材取着工程(D)では、例えば、棒材40の下端部40bを加熱し、そのまま、ガラス材料である蓋部材37に押当て、下端部40bとの接触部分のガラス材料を溶融させながら、下端部40bを蓋部材37内に押し込む。
本実施形態では、蓋部材37をガラス材料で構成し、棒材40をジュメット材料で構成している。これにより、例えば、支持部本体41として、熱伝導性の優れるもののガラス材料との密着性が劣るような材料も利用することができる。あるいは、支持部本体41として、棒材40よりも安価でガラス材料との密着性が劣るような材料も利用することができる。
このように、蓋部材37と接合する棒材40だけを蓋部材37と密着性の高い材料を用いれば、支持部本体41として、熱伝導性、価格、加工性等の操作性等の他の機能を重視した材料を選択しても、支持部材9は蓋部材37から外れるようなことを防ぐことができる。
(2)容器作成工程
容器製作工程では、グローブ35と蓋部材37とがガラス材料で構成されているため、グローブ35の開口周縁部と蓋部材37の外周縁とを当接させた状態で、当接部分を含めた当接周辺部を加熱・溶融して両者を融着する。
(2)容器作成工程
容器製作工程では、グローブ35と蓋部材37とがガラス材料で構成されているため、グローブ35の開口周縁部と蓋部材37の外周縁とを当接させた状態で、当接部分を含めた当接周辺部を加熱・溶融して両者を融着する。
この際、蓋部材37と台座42との間に抑制部材52を配置しているので、当接周辺部をバーナー等で加熱した熱ひずみによる当接部周辺での割れの発生を抑制することができる。すなわち、発明者は、上述した容器がガラス材料からなるグローブと蓋部材からなる場合、これらグローブと蓋部材とを融着すると、融着部分を含む周辺部分で割れが発生してしまうことについて検討した結果、以下のような仕組みで割れが発生することを見いだした。以下、割れが発生してしまう仕組みについて説明する。
(a)抑制部材がない場合
グローブ35と蓋部材37との融着時に、両者の当接周辺部をバーナー等で加熱する。この際の熱は、グローブ35及び蓋部材37に伝わる。
(a)抑制部材がない場合
グローブ35と蓋部材37との融着時に、両者の当接周辺部をバーナー等で加熱する。この際の熱は、グローブ35及び蓋部材37に伝わる。
グローブ35側の熱は、当接部分(加熱部分)を起点にしてグローブ35の頂部側(開口と反対側である。)に広がりつつ、周囲の空気へと放出される。
一方、蓋部材37側の熱は、当接部分(加熱部分)を起点として、蓋部材37の中央へと広がりつつ周囲の空気へと放出されると共に輻射熱として放出されている。蓋部材37には、LEDモジュール11を支持する金属製の支持部材9が設けられているため、蓋部材37の熱は熱伝導性の良い支持部材9側へと伝導し、支持部材9から容器3内の周辺の空気へと放出される。
このため、加熱後において、グローブ35における当接周辺部の温度は下がり難く、蓋部材37における当接周辺部の温度は下がり易い傾向にある。この結果、加熱後において、グローブ35と蓋部材37との当接周辺部において温度差が大きくなり、熱ひずみが大きく、割れが発生しやすい状態となる。
(b)抑制部材がある場合
グローブ35と蓋部材37との融着時に、上記した抑制部材がない場合と同様に、バーナー等の熱は、グローブ35及び蓋部材37に伝わる。グローブ35側の熱は、当接部分(加熱部分)を起点にしてグローブ35の頂部側(開口と反対側である。)に広がりつつ、周囲の空気へと放出される(グローブ35については抑制部材がない場合と同じである。)。
(b)抑制部材がある場合
グローブ35と蓋部材37との融着時に、上記した抑制部材がない場合と同様に、バーナー等の熱は、グローブ35及び蓋部材37に伝わる。グローブ35側の熱は、当接部分(加熱部分)を起点にしてグローブ35の頂部側(開口と反対側である。)に広がりつつ、周囲の空気へと放出される(グローブ35については抑制部材がない場合と同じである。)。
一方、蓋部材37側の熱は、当接部分(加熱部分)を起点として、蓋部材37の中央へと広がりつつ周囲の空気へと放出されると共に輻射熱として放出されている。蓋部材37における内面と対向する位置(換言すると、蓋部材37と支持部本体41の台座42との間の位置である。)には抑制部材52が設けられているため、蓋部材37から放出された輻射熱が抑制部材52により一部が反射され、一部が吸収される。
抑制部材52により反射された輻射熱により蓋部材37が加熱されることとなり、蓋部材37の温度低下が抑制される。また、抑制部材52に吸収された熱により抑制部材52と当該抑制部材52が取着されている棒材40との温度が上昇し、蓋部材37と棒材40との温度差が小さくなり、蓋部材37から棒材40、台座42への熱移動が抑制される。
このため、加熱後において、蓋部材37における当接周辺部の温度も下がり難い傾向にあり、この結果、融着後において、グローブ35と蓋部材37との当接周辺部において温度差が小さくなり、熱ひずみも小さく、割れが発生し難い状態となる。
なお、抑制部材を輻射熱により効率よく温度上昇させるには、抑制部材の熱容量が小さいほど良く、具体的には少なくとも支持部本体の熱容量よりも小さいことが好ましい。
(3)ヘリウム封入工程
ヘリウム封入工程では、まず、細管(39)を介して、容器3内の空気を排出し、その後ヘリウムガスを注入し、最後に細管(39)における容器3の外部に位置する部分をチップオフ封止することで行うことができる。
(4)バルブ取着工程
バルブ取着工程は、受け板54をケース5内に配置する受け板配置工程、容器3の蓋部材37から導出するリード線67,69を当該リード線67,69用の受け板54の貫通孔と回路ユニット13の回路基板55の貫通孔とに挿通させるリード挿通工程、容器3とケース5との固着用の接着剤をケース5内に塗布する接着剤塗布工程、容器3の蓋部材37側をケース5の大径部5a内に挿入する蓋部挿入工程を含む。
(3)ヘリウム封入工程
ヘリウム封入工程では、まず、細管(39)を介して、容器3内の空気を排出し、その後ヘリウムガスを注入し、最後に細管(39)における容器3の外部に位置する部分をチップオフ封止することで行うことができる。
(4)バルブ取着工程
バルブ取着工程は、受け板54をケース5内に配置する受け板配置工程、容器3の蓋部材37から導出するリード線67,69を当該リード線67,69用の受け板54の貫通孔と回路ユニット13の回路基板55の貫通孔とに挿通させるリード挿通工程、容器3とケース5との固着用の接着剤をケース5内に塗布する接着剤塗布工程、容器3の蓋部材37側をケース5の大径部5a内に挿入する蓋部挿入工程を含む。
受け板配置工程は、受け板54をケースの5の大径部5a内に挿入し、受け板54が大径部5aの開口縁を含む平面と平行となる状態で、受け板54の周縁部を大径部5aの内周面に当接させる。この際に、リード線67,69用の受け板54の貫通孔と、回路ユニット13の回路基板55の貫通孔とがランフ軸と略平行な仮想直線上となる様に配置する。
リード線挿通工程は、バルブ(容器3)をケース5の大径部5aに近づけながら、リード線67,69の先端を仮想直線上に位置する受け板54と回路基板55との貫通孔に挿通させる。
接着剤塗布工程は、ケース5の大径部5aにおける開口側の内周面に接着剤を塗布する。この際、大径部5aの開口と反対側であってその内部に受け板54を有するため、接着剤が流下した場合であっても、その流下を止める(抑制する)ことができる。
これにより、容器3とケース5とを結合するための接着剤の量を一定に保つ(容器3とケース5との結合力を一定に保つ)ことができる他、流下した接着剤が回路ユニット13に付着するようなことはなくなる。なお、回路を構成する電子部品で接着剤が付着すると、その部分だけ高温となり、動作が不安定となるおそれがある。
蓋部材挿入工程は、容器3の蓋部材37側を、グローブ35の外周がケース5の大径部5aの開口縁に当接するまで、ケース5内に挿入する。この際、容器3の挿入に伴い、大径部5aの内周面に塗布された接着剤がケース5の内側であって奥側(口金7側である。)に押し込まれる。この押し込まれた接着剤によりケース5と受け板54とが固着される一方、受け板54が存在するための内部に押し込まれた接着剤が回路ユニット13に付着するようなこともない。
なお、リード線67,69と点灯ユニット13との接続は、口金7をケース7に装着する前に、小径部5bの開口から挿入する半田により、リード線における回路基板55の貫通孔の挿通部分を固定することで行われる。
≪第2の実施形態≫
第1の実施形態に係るLEDランプ1では、棒材40の下端部40bが容器3の外部に延出しないように蓋部材37に接合されていたが、棒材を容器から外部へと延出させても良い。以下、延出させた場合を第2の実施形態として説明する。
1.全体
図7は第2の実施形態に係るLEDランプ101の正面図であり、図8は第2の実施形態に係るLEDランプ101の正面断面図(一部を除く)であり、図9は、容器の蓋部材周辺の断面拡大図である。
≪第2の実施形態≫
第1の実施形態に係るLEDランプ1では、棒材40の下端部40bが容器3の外部に延出しないように蓋部材37に接合されていたが、棒材を容器から外部へと延出させても良い。以下、延出させた場合を第2の実施形態として説明する。
1.全体
図7は第2の実施形態に係るLEDランプ101の正面図であり、図8は第2の実施形態に係るLEDランプ101の正面断面図(一部を除く)であり、図9は、容器の蓋部材周辺の断面拡大図である。
LEDランプ101は、図7及び図8に示すように、容器103、ケース105、口金7、支持部材107、LEDモジュール11及び回路ユニット108を備える。支持部材107を構成する棒材109は、容器103から延出し、抑制部材111が容器103内の棒材109に取着されている。
2.各部構成
(1)容器103
容器103は、第1の実施形態と同様に、グローブ121と蓋部材123とから構成されている。グローブ121及び蓋部材123は、ガラス材料から構成され、蓋部材123は、グローブ121の開口を気密状に塞いでいる。つまり、蓋部材123はグローブ121の開口周辺部分に融着されている。
2.各部構成
(1)容器103
容器103は、第1の実施形態と同様に、グローブ121と蓋部材123とから構成されている。グローブ121及び蓋部材123は、ガラス材料から構成され、蓋部材123は、グローブ121の開口を気密状に塞いでいる。つまり、蓋部材123はグローブ121の開口周辺部分に融着されている。
容器103は、蓋部材123に取着(封着)されている排気管124を利用して内部にヘリウムガスが封入されている。容器103内には、支持部材107が蓋部材123に取着された状態で格納されている。
(2)支持部材107
支持部材107は、第1の実施形態と同様に、2つ以上の部材からなる。ここでは、支持部材107は、支持部本体131と棒材109とを備える。支持部本体131は1つの部材からなり、第1の実施形態における台座42に相当する台座部135と、第1の実施形態における延伸棒43に相当する延伸部133とを有する。
(2)支持部材107
支持部材107は、第1の実施形態と同様に、2つ以上の部材からなる。ここでは、支持部材107は、支持部本体131と棒材109とを備える。支持部本体131は1つの部材からなり、第1の実施形態における台座42に相当する台座部135と、第1の実施形態における延伸棒43に相当する延伸部133とを有する。
本実施形態での支持部本体131は、金属材料(具体的にはアルミニウム材料)により構成されている。
延伸部133の先端部は、第1の実施形態における延伸棒43の先端形状と同じように扁平状をしている。延伸部133の先端部の上面は平坦面となっており、LEDモジュール11の実装基板21の裏面と当接するようになっている。支持部本体131の先端部以外は、断面形状が変化しない円柱状をしている。台座部135は、円板状をし、電力供給用のリード線67,69が挿通する貫通孔137,139が形成されている。
棒材109は、複数本、ここでは、8本ある。各棒材109は、蓋部材123を貫通する状態で、蓋部材123に気密状に装着(封着)されている。
各棒材109の上端部109aは、図9に示すように、支持部本体131の台座部135の下面の凹部135aに挿入された状態で例えば溶接により固着されている(溶接部分の図示は省略する。)。各棒材109の下端部は、容器103の外側に位置しており、その先端が回路ユニット108の回路基板177の近くにまで達している。
複数の部材109のうち、図9に示すように、排気管124を挟み当該排気管124の中心を通る仮想直線上に位置する一対の棒材109A,109Bには、抑制部材111を固定するための固定手段が設けられている。
固定手段は、ここでは、抑制部材111の棒材挿通用の貫通孔143aよりも大きな部分を棒材109に設けている。具体的には、棒材109Aは抑制部材111の下側に相当する部分に出張部109Aaを、棒材109Bは抑制部材111の上側に相当する部分に出張部109Baをそれぞれ有する。
(3)抑制部材111
本実施形態においても、支持部材107の台座部135と容器103の蓋部材123との間には、抑制部材111が設けられている。抑制部材111は、金属材料の板部材からなり、中央部の円板部143と、円板部143の周縁から蓋部材123と反対側に折り返された折返部145とを有する。なお、円板部143には、棒材109の太さに対応した貫通孔143aが設けられている。
(3)抑制部材111
本実施形態においても、支持部材107の台座部135と容器103の蓋部材123との間には、抑制部材111が設けられている。抑制部材111は、金属材料の板部材からなり、中央部の円板部143と、円板部143の周縁から蓋部材123と反対側に折り返された折返部145とを有する。なお、円板部143には、棒材109の太さに対応した貫通孔143aが設けられている。
抑制部材111の棒材109への取着は、図11に示すように、抑制部材111を棒材109Aの出張部109Aaと棒材109Bの出張部109Baとで挟むことで行われている。なお、組立は、例えば、下側に出張部109Aaと他の棒材109とを蓋部材123の貫通孔に挿入した後、抑制部材111の貫通孔143aを棒材109に嵌合させる。そして、上側に出張部109Baを抑制部材111の貫通孔143aに挿入した後、蓋部材123の貫通孔に挿入し、これらの棒材109と蓋部材123とを融着させる。
(4)ケース105
ケース105は、2以上の部材から構成された組み立てタイプである。ここでは、2個の部材から構成され、第1部材151と第2部材153とからなる。なお、第1部材151はケース105の中心軸方向における容器103側に位置し、第2部材153は口金7側に位置する。
(4)ケース105
ケース105は、2以上の部材から構成された組み立てタイプである。ここでは、2個の部材から構成され、第1部材151と第2部材153とからなる。なお、第1部材151はケース105の中心軸方向における容器103側に位置し、第2部材153は口金7側に位置する。
図10は第1部材の断面斜視図であり、図11は第2部材の断面斜視図である。
第1部材151は、図10に示すように、断面形状が中心軸方向で一部変化する筒状をし、長手方向の略中央に仕切り壁161が形成されている。仕切り壁161は、第1の実施形態における受け板54に相当する。なお、第1部材151の形状を換言すると、底板(仕切り壁161)が受け板54に相当する椀状をしている。
第1部材151は、中心軸方向の上側が容器103の端部を覆い、中心軸方向の下側が筒状の第2部材153に挿入される。なお、第1部材151と容器103とは例えば、接着剤155により固着される。
(A)第1部材
第1部材151は、ケース105の中心軸方向において仕切り壁161よりも上側が容器103の端部に対して外嵌する外嵌筒部163となっている。また、第1部材151は、仕切り壁161よりも下側が第2部材153に対して挿入(内嵌)する内嵌筒部165となっている。
(A)第1部材
第1部材151は、ケース105の中心軸方向において仕切り壁161よりも上側が容器103の端部に対して外嵌する外嵌筒部163となっている。また、第1部材151は、仕切り壁161よりも下側が第2部材153に対して挿入(内嵌)する内嵌筒部165となっている。
外嵌筒部163は、その断面形状が円環状をし、ケース105の中心軸方向を仕切り壁161から離れるに従って径が大きくなるテーパ筒状をしている。
外嵌筒部163の開口端部の内周面には、厚み方向に凹入する凹部167が設けられている。ここでは、周方向に等間隔を置いて4個形成されている。凹部167には、第1部材151と容器103とを固着する接着剤155が入り込み、これにより、硬化後の接着剤155が第1部材151の内周面から剥がれたとしても、凹部167に入り込んだ接着剤155が凹部167に係合して、接着剤155の落下を防止することができる。
外嵌筒部163の開口端部は、容器103におけるグローブ121と蓋部材123との融着部分よりもグローブ121の頂部(開口端と反対側である。)側に位置している。これにより、例えば、万が一、融着部分周辺で割れが発生した場合であっても、グローブ121の脱落を防止することができる。
仕切り壁161は、外嵌筒部163の一端を塞ぐ。逆に言うと、仕切り壁161は内嵌筒部165の他端を塞ぐ。仕切り壁161は、外嵌筒部163の一端に連結する外周部分161aと中央部分161bとが低くなっている。つまり、仕切り壁161は、外周に近い中間部分(外周部分161aと中央部分161bとの間に位置する部分である。)161cが隆起した隆起部となっている。なお、ここでは、中央部分161bの方が外周部分161aよりも低くなっている。
中間部分161cは、図9に示すように、容器103の蓋部材123の外面に当接する。外嵌筒部163と容器103との間に配された接着剤155が容器103の蓋部材123中央部と仕切り壁161の中央部分161bとの間に流れるのを防止する。
容器103の下端部の外周にその厚み方向に突出する凸部169が設けられている(図9参照)。ここでは、周方向に連続して形成されている。なお、凸部169は、周方向に間隔をおいて複数形成されていても良い。これにより、硬化後の接着剤155が容器103の外周面から剥がれたとしても、凸部169が接着剤155に入り込んで(係合して)いるため、容器103の落下を防止することができる。
中間部分161cに対する中央部分161bの凹入量は、容器103の蓋部材123の凹凸形状に対応している。蓋部材123は、図9に示すように、蓋部材123を貫通する棒材109との密閉性を向上させるために、棒材109に沿って突出する突出部170を有し、この突出量と前記凹入量とが対応する。
中央部分161bは、その中心に排気管124用の貫通孔161dとリード線67,69及び棒材109用の複数の貫通孔161dを有している。
内嵌筒部165は、第1部材151と第2部材153とを結合させる結合手段の一部の構成を有する。結合手段は、例えば、螺着手段や係合手段等があり、ここでは、係合手段が採用され、第2部材153の被係合部185に係合する係合部171を備える。係合部171は、周方向に間隔を置いて複数個(ここでは、4個である。)ある。
係合部171は、内嵌筒部165の筒部分から外方に突出すると共に周方向に沿って延伸している。内嵌筒部165は、係合部171の周方向の各端からケース105の中心軸方向であって仕切り壁161側に延伸する一対の延伸部173を有している。
内嵌筒部165の下端部175には、回路ユニット108を保持する保持手段が設けられている。保持手段は、例えば、係合手段、螺着手段、嵌合手段等があり、ここでは嵌合手段が採用されている。
保持手段は、内嵌筒部165の下端部175に回路ユニット108の回路基板177が押入されることで、回路ユニット108が保持される。内嵌筒部165の下端部175は、内周径が下端部175の上側に隣接する他の部分よりも大きくなっており、内周面を下端から上端に周面に沿って移動すると、上側が高い段差部175aとなっている。
この段差部175aにより、回路ユニット108の回路基板177の上方向(容器103側である。)に位置が規定される。
下端部175の内周面には、ケース105の中心軸側へ突出する凸部179が周方向に間隔をおいて複数個(ここでは等間隔をおいて4個である。)設けられている。凸部179は中心軸に沿って延伸している。凸部179は、断面が三角形状に突出している。これにより、回路基板177を下端部175に押入した際に、凸部179の先端部が変形し、より強固に回路基板177を保持できる。
(B)第2部材
第2部材153は、図11に示すように、回路ユニット108を内部に収納する回路収納部181と、口金7が装着される口金装着部183とを有する。回路収納部181及び口金装着部183は円筒状をし、回路収納部181の方が口金装着部183よりも径が大きくなっている。
(B)第2部材
第2部材153は、図11に示すように、回路ユニット108を内部に収納する回路収納部181と、口金7が装着される口金装着部183とを有する。回路収納部181及び口金装着部183は円筒状をし、回路収納部181の方が口金装着部183よりも径が大きくなっている。
回路収納部181の内周面には、第1部材151の係合部171と係合する被係合部185が形成されている。被係合部185は、係合部171に対応して周方向に間隔をおいて4個ある。
被係合部185は、内周面からケース105の中心軸に向かって突出し、その上側の面が上側から下側に移るに従って突出する傾斜面となっており、下面が中心軸に対して直交している。これにより、第1部材151(内嵌筒部165)の第2部材153(回路収納部181側)への挿入を容易に行うことができ、係合後は互いに外れにくくなる。
被係合部185は、周方向に沿って延伸しており、その長さは、第1部材151の内嵌筒部165の一対の延伸部173間に相当する。これにより、被係合部185に係合部171が係合した状態では、被係合部185が一対の延伸部173間に位置し、第1部材151に対する第2部材153の周方向への移動(回転)が規制される。
回路収納部181の内周面には、第1部材151の係合部171の下方に回路基板177用の落下防止部187が形成されている。落下防止部187は、被係合部185と同じように内周面からケース105の中心軸に向かって突出し、その下側の面が下側から上側に移るに従って突出する傾斜面となっており、下面が中心軸に対して直交している。なお、落下防止部187は、中心軸の廻りを被係合部185と同じ位置に形成されており、ここでは、被係合部185と同じ数の4個形成されている。
回路ユニット108の回路基板177は、落下防止部187に合わせて、その部分だけ(落下防止187が形成されていない部分を基準にしている。)張り出しており、この張出部分177aと第1部材151の係合部171とが被係合部185の下面と落下防止部187との間で挟持される。これにより、回路ユニット108の落下を防止することができる。
口金装着部183は、第1の実施形態と同様に、口金7と螺着するネジ部186を外周面に有する。
(5)回路ユニット108
回路ユニット108は、第1の実施形態に係る回路ユニット13と同様に、回路基板177と、回路基板177に実装された複数の電子部品から構成される。
(5)回路ユニット108
回路ユニット108は、第1の実施形態に係る回路ユニット13と同様に、回路基板177と、回路基板177に実装された複数の電子部品から構成される。
回路基板177は、全体として円板状をし、第2部材153の落下防止部187に対応した部分が第2部材153の内周面側に張り出す張出部177aとなっている。張出部177aは、図8に示すように、周縁が落下防止部187上に位置するように張り出している。
回路基板177において、周方向に4個ある張出部177aの間の周縁、つまり、張出部177a以外の部分では、第1部材151の下端部175の内周面と同じような円弧状をしている。張出部177a以外の部分の外径は、回路基板177が第1部材151の内嵌筒部165の下端部175に挿入された際に、凸部179から圧縮力を受けるような寸法である。
(6)口金7
口金7は、第1の実施形態に係る口金7と同様に、シェル部71とアイレット部75とを有し、回路ユニット108に接続されているリード線67がシェル部71に、リード線63がアイレット部75にそれぞれ接続されている。
≪第3の実施形態≫
第2の実施形態におけるケース105は、中心軸方向に結合される2つの第1部材151と第2部材153とから構成されていたが、例えば、中心軸と直交する方向(左右方向)の2つの第1部材と第2部材とからケースを構成しても良い。以下、左右方向に2分割された第1部材と第2部材とから構成されるケースについて説明する。
(6)口金7
口金7は、第1の実施形態に係る口金7と同様に、シェル部71とアイレット部75とを有し、回路ユニット108に接続されているリード線67がシェル部71に、リード線63がアイレット部75にそれぞれ接続されている。
≪第3の実施形態≫
第2の実施形態におけるケース105は、中心軸方向に結合される2つの第1部材151と第2部材153とから構成されていたが、例えば、中心軸と直交する方向(左右方向)の2つの第1部材と第2部材とからケースを構成しても良い。以下、左右方向に2分割された第1部材と第2部材とから構成されるケースについて説明する。
図12は、第1部材の斜視図である。
ケースは、第1部材と第2部材とを付き合わせた状態で結合することで構成される。ここで、第1部材と第2部材とは同じ構成であり、以下、第1部材201について説明する。
第1部材201は、ケースをケースの中心軸を含む面で切断したような形状をしている。ケースの全体の外観形状は、第2の実施形態で説明したケース105の全体の外観形状をしている。つまり、ケースとしては、第2の実施形態と同様に、容器103の蓋部材123側の端部に対して外嵌して容器103を装着する容器装着部を上側に、口金7が装着される口金装着部を下側に、それぞれ有している。
第1部材201の上部側は容器装着部の半分を構成する半容器装着部203になっており、下部側は口金装着部の半分を構成する半口金装着部205になっている。第1部材201の内周部は回路ユニット108を格納する半格納部207になっている。
第1部材201の半容器装着部203の上端部の内周面には凹部209が形成されている。凹部209は、ケースとしたときに周方向に間隔をおいて複数個形成されている。凹部209は、第2の実施形態に係る凹部167と同様の機能を有する。
半容器装着部203の下部には、円板状の板材211を装着するための装着手段が設けられている。装着手段は、ネジによる装着、係合手段等があるが、ここでは、第1部材201における第2部材側の開口から板材211が挿入される挿入溝213により構成される。なお、図12では、板材211は半円板状をし、2枚で第1の実施形態における受け板54を構成しているが、1枚で受け板を構成する円板状をしていても良い。
板材211は、第1の実施形態と同様に、容器とケースとを固着する接着材の流下を防ぐためのものである。また、板材211は、第2の実施形態における仕切り壁161と同様に、棒材109用及びリード線67,69用の貫通孔211aと排気管124用の貫通孔211bを有している。なお、板材211はケースの周方向からの負荷に対する補強作用もある。
第1部材201は、挿入溝213よりも半口金装着部205側に、回路ユニット108の回路基板177を装着するための装着手段が設けられている。装着手段は、ネジによる装着、係合手段等があるが、ここでの装着手段215は、第1部材201における第2部材側の開口から回路基板177の上面及び下面と当接する上下一対の当接突起215a,215bが周方向に間隔をおいて複数個形成されることで構成される。なお、半格納部207は、板材211よりも口金7側に構成される。
半口金装着部205は、ケースとして組み合わされた状態で外周面にネジ部を有するように、外周面にネジ部の半分が形成されている。
第1部材201における第2部材側の2つの開口端には、第2部材と結合するための結合手段が設けられている。結合手段は、2つの開口端の一方の端部では、第2部材側に板状に突出する突出板部217を有し、他方の端部では、第2の部材から突出する突出板部217が嵌る凹入部219を有する。
≪第4の実施形態≫
第4の実施形態では、第1の実施形態に係るLEDランプ1を照明器具(ダウンライトタイプである。)に装着する場合について説明する。
≪第4の実施形態≫
第4の実施形態では、第1の実施形態に係るLEDランプ1を照明器具(ダウンライトタイプである。)に装着する場合について説明する。
図13は、第4の実施形態に係る照明装置の概略図である。
照明装置301は、例えば、天井303に装着されて使用される。
照明装置301は、図13に示すように、LEDランプ(例えば、第1の実施形態で説明したLEDランプ1である。)1と、LEDランプ1を装着して点灯・消灯をさせる照明器具305とを備える。
照明器具305は、例えば、天井303に取着される器具本体307と、器具本体307に装着され且つLEDランプ1を覆うカバー309とを備える。カバー309は、ここでは開口型であり、LEDランプ1から出射された光を所定方向(ここでは下方である。)に反射させる反射膜313を内面に有している。
器具本体307には、LEDランプ1の口金7が取着(螺着)されるソケット311を備え、このソケット311を介してLEDランプ1に給電される。
本実施形態では、照明器具305に装着されるLEDランプ1のLED23(LEDモジュール11)の配置位置が白熱電球のフィラメントの配置位置に近いため、LEDランプ1における発光中心と、白熱電球における発光中心とが近いものとなる。
このため、白熱電球が装着されていた照明器具(305)にLEDランプ1を装着しても、ランプとしての発光中心の位置が似ているため、白熱電球に似た配光特性が得られる。
なお、ここでの照明器具は、一例であり、例えば、開口型のカバー309を有さずに、閉塞型のカバーを有するものであっても良いし、LEDランプが横を向くような姿勢(ランプ軸が水平となるような姿勢)や傾斜する姿勢(ランプ軸が照明器具の中心軸に対して傾斜する姿勢)で点灯させるような照明器具でも良い。
また、照明装置は、天井や壁に接触する状態で照明器具が装着される直付タイプであったが、天井や壁に埋め込まれた状態で照明器具が装着される埋込タイプであっても良いし、照明器具の電気ケーブルにより天井から吊り下げられる吊下タイプ等であっても良い。
さらに、ここでは、照明器具は、装着される1つのLEDランプを点灯させているが、複数、例えば、3個のLEDランプが装着されるようにものであっても良い。
≪変形例≫
以上、本発明の構成を、第1〜第4の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、第1〜第3の実施形態に係るLEDランプの部分的な構成および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなるLEDランプや照明装置であっても良い。
≪変形例≫
以上、本発明の構成を、第1〜第4の実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、第1〜第3の実施形態に係るLEDランプの部分的な構成および下記の変形例に係る構成を、適宜組み合わせてなるLEDランプや照明装置であっても良い。
また、上記実施形態に記載した材料、数値等は好ましいものを例示しているだけであり、それに限定されることはない。さらに、本発明の技術的思想の範囲を逸脱しない範囲で、LEDランプや照明装置の構成に適宜変更を加えることは可能である。
1.容器
実施形態では、容器3,103(グローブ)をAタイプの形状としたが、他のタイプ、例えばGタイプ、Rタイプ、Eタイプ等の形状であっても良いし、電球等の形状と全く異なるような形状であっても良い。さらに、蓋部材37,123を円板状(所謂、ボタンステムである。)で構成していたが、例えば、所謂フレアステムのような形状のものであっても良いし、他のタイプの形状をしても良い。
2.抑制部材
(1)材料
実施形態では、抑制部材として、アルミニウム材料から構成された円状の板材を利用しているが、アルミニウム材料に限定するものでなく、他の金属材料、樹脂材料、セラミック材料であっても良い。ただし、蓋部材からの輻射熱を反射させて、蓋部材の温度低下を抑制しようとすると、温度低下部材の材料は反射率が高いもの、具体的は、アルミニウム材料、真鍮、銅、銀、亜鉛等を利用するのが好ましい。
1.容器
実施形態では、容器3,103(グローブ)をAタイプの形状としたが、他のタイプ、例えばGタイプ、Rタイプ、Eタイプ等の形状であっても良いし、電球等の形状と全く異なるような形状であっても良い。さらに、蓋部材37,123を円板状(所謂、ボタンステムである。)で構成していたが、例えば、所謂フレアステムのような形状のものであっても良いし、他のタイプの形状をしても良い。
2.抑制部材
(1)材料
実施形態では、抑制部材として、アルミニウム材料から構成された円状の板材を利用しているが、アルミニウム材料に限定するものでなく、他の金属材料、樹脂材料、セラミック材料であっても良い。ただし、蓋部材からの輻射熱を反射させて、蓋部材の温度低下を抑制しようとすると、温度低下部材の材料は反射率が高いもの、具体的は、アルミニウム材料、真鍮、銅、銀、亜鉛等を利用するのが好ましい。
なお、抑制部材の反射機能のみを利用する場合は、抑制部材は支持部材(棒材)に取着する必要はなく、例えば、蓋部材から延出するだけの機能を有する(支持部本体を支持する等の機能を有していない)他の部材により支持(固定)されても良い。
実施形態では、厚み1[mm]、外径28[mm]のものを利用したが、特にこの寸法に限定するものではなく、他の寸法であっても良い。
蓋部材からの輻射熱による温度上昇を考慮すると、表面積が広いほど良く、また厚みは薄いほど良い。表面積が広いほど、蓋部材から輻射される熱をより多く受けることができ、蓋部材の温度が上昇しやすい。また、厚みが小さいほど、体積が小さくなり温度が上昇しやすい。
(2)取着
第1の実施形態における抑制部材52は溶接により棒材40に取着されている。第2の実施形態における抑制部材111は棒材109A,109Bの出張部109Aa,109Baにより挟持されている。つまり、抑制部材を支持できれば良く、他の形態であっても良い。
(2)取着
第1の実施形態における抑制部材52は溶接により棒材40に取着されている。第2の実施形態における抑制部材111は棒材109A,109Bの出張部109Aa,109Baにより挟持されている。つまり、抑制部材を支持できれば良く、他の形態であっても良い。
図14は、抑制部材の挟持形態の変形例を示す図である。
本例の抑制部材401も、蓋部材(図示省略)から延出する棒材により挟持されている。複数の棒材は、少なくとも2種類ある。1つは、図14の(a)に示すように、抑制部材401の下面(蓋部材が存する側の面である。)に当接する棒材403であり、もう1つは、図14の(b)に示すように、抑制部材401の上面(台座が存する側の面である。)に当接する棒材405である。
棒材403は、抑制部材401の下面側に段差部407を有し、抑制部材401の下面付近に段差状の屈曲部を有している。つまり、棒材403は、蓋部材(図示省略)から台座(図示省略)に向かって直進する第1直進部403aと、第1直進部403aの上端(抑制部材に近い側の端)から当該第1直進部403aと直交する方向に延伸する直交部403bと、直交部403bの延伸端(第1直進部403aと反対側の端である。)から台座に向かって直進する第2直進部403cとを有する。
棒材403における直交部403bが抑制部材401の下面に当接し、第2直進部403cが抑制部材401の貫通孔401aを挿通する
棒材405は、抑制部材401の上面側に段差部407を有し、抑制部材401の上面付近に段差状の屈曲部を有している。つまり、棒材405は、蓋部材(図示省略)から台座(図示省略)に向かって直進する第1直進部405aと、第1直進部405aの上端(抑制部材に近い側の端)から当該第1直進部405aと直交する方向に延伸する直交部405bと、直交部405bの延伸端(第1直進部405aと反対側の端である。)から台座に向かって直進する第2直進部405cとを有する。
棒材405は、抑制部材401の上面側に段差部407を有し、抑制部材401の上面付近に段差状の屈曲部を有している。つまり、棒材405は、蓋部材(図示省略)から台座(図示省略)に向かって直進する第1直進部405aと、第1直進部405aの上端(抑制部材に近い側の端)から当該第1直進部405aと直交する方向に延伸する直交部405bと、直交部405bの延伸端(第1直進部405aと反対側の端である。)から台座に向かって直進する第2直進部405cとを有する。
棒材405における第1直進部405aが抑制部材401の貫通孔401bを挿通し、直交部405bが抑制部材401の上面に当接する。
抑制部材401は、蓋部材側の面に当接する棒材403と、台座側の面に当接す棒材405とで挟持される。
なお、上記の棒材403,405では、抑制部材401の貫通孔401a,401bの位置を調整することで、蓋部材における棒材403,405の延出位置を同一の円周上にすることができ、また、台座における棒材403,405の装着位置を同一の円周上にすることができる。逆に、蓋部材における棒材の延出位置と台座における棒材の装着位置を調整すれば、抑制部材の貫通孔の位置を同一の円周上にすることができる。
(3)形状
第1の実施形態における抑制部材は円板状をし、第2の実施形態における抑制部材111は、円板部143と円板部143の周縁から円板部143の面に対して傾斜する傾斜部(折返部145である。)とを有するような形状をしている。これらの抑制部材は、棒材用の貫通孔とリード線用の貫通孔及び排気管用の貫通孔を有していたが、例えば、切り欠きを利用しても良い。
(3)形状
第1の実施形態における抑制部材は円板状をし、第2の実施形態における抑制部材111は、円板部143と円板部143の周縁から円板部143の面に対して傾斜する傾斜部(折返部145である。)とを有するような形状をしている。これらの抑制部材は、棒材用の貫通孔とリード線用の貫通孔及び排気管用の貫通孔を有していたが、例えば、切り欠きを利用しても良い。
図15は、抑制部材の変形例を示す図である。
抑制部材451は、図15に示すように、円板状をしている。抑制部材451は、中央部に排気管用の貫通孔453を有している。貫通孔453の周りには棒材用の貫通孔455が設けられている。抑制部材451の面内であって貫通孔453を通る直線上には、一対の切欠部457が形成されている。
切欠部457の存在により、一対のリード線を蓋部材側からLEDモジュール側に移るに従って間隔が広くなるように斜め方向に延伸する場合にも適用できる。
3.流体
実施形態では、容器内に封入される流体としてヘリウムガスが利用されていたが、空気よりも熱伝導率が高い他の種類のガス(気体)を封入しても良い。他のガスとしては水素、ネオン等がある。
3.流体
実施形態では、容器内に封入される流体としてヘリウムガスが利用されていたが、空気よりも熱伝導率が高い他の種類のガス(気体)を封入しても良い。他のガスとしては水素、ネオン等がある。
また、流体として、ガス(気体)以外に液体を利用することもできる。空気よりも熱伝導率が高い液体としては、シリコーンオイル、水等である。
4.棒材
(1)本数
実施形態での棒材40,109の本数は8本であったが、この本数以外であっても良く、例えば1本でも良く、また複数本でも良い。ただし、支持部本体を安定して支持するには3本以上あるのが好ましい。
(2)断面形状
実施形態での棒材40,109における蓋部材37,123との接合部分の断面形状は円形状である。接合部分の断面形状は円形状に限定するものではない。しかしながら、蓋部材への封着時の密着性を考慮すると、円形状、楕円形状や長円形状が好ましい。
(3)材料
実施形態では、ガラス材料である蓋部材37,123との封着性を考慮してジュメット材料により棒材40,109を構成したが、例えば、蓋部材との接合部分にのみジュメット材料を用い、他の部分を別の材料、例えば、アルミニウム、スチール、タングステン材料で構成しても良い。この場合、複数の材料からなる部材を溶接等で接合して1本の所定の長さの棒材にする必要がある。
(4)配置
第1の実施形態では複数の棒材40は円周上に配され、第2の実施形態での他の接合例では複数の棒材が互いに交差する(例えば、直交する)2本の仮想線上に配されている。しかしながら、複数の棒材は、支持部本体を安定して固定できれば良く、その配置について特に限定するものではない。
5.支持部本体
第1の実施形態では、支持部本体41は、台座42と延伸棒43とが別部材で構成されている。延伸棒43は、LEDモジュール11の熱を台座42や流体(実施形態ではヘリウムガスである。)に伝える機能を有する。また、台座42に伝わった熱を棒材40に伝える機能を有している。
4.棒材
(1)本数
実施形態での棒材40,109の本数は8本であったが、この本数以外であっても良く、例えば1本でも良く、また複数本でも良い。ただし、支持部本体を安定して支持するには3本以上あるのが好ましい。
(2)断面形状
実施形態での棒材40,109における蓋部材37,123との接合部分の断面形状は円形状である。接合部分の断面形状は円形状に限定するものではない。しかしながら、蓋部材への封着時の密着性を考慮すると、円形状、楕円形状や長円形状が好ましい。
(3)材料
実施形態では、ガラス材料である蓋部材37,123との封着性を考慮してジュメット材料により棒材40,109を構成したが、例えば、蓋部材との接合部分にのみジュメット材料を用い、他の部分を別の材料、例えば、アルミニウム、スチール、タングステン材料で構成しても良い。この場合、複数の材料からなる部材を溶接等で接合して1本の所定の長さの棒材にする必要がある。
(4)配置
第1の実施形態では複数の棒材40は円周上に配され、第2の実施形態での他の接合例では複数の棒材が互いに交差する(例えば、直交する)2本の仮想線上に配されている。しかしながら、複数の棒材は、支持部本体を安定して固定できれば良く、その配置について特に限定するものではない。
5.支持部本体
第1の実施形態では、支持部本体41は、台座42と延伸棒43とが別部材で構成されている。延伸棒43は、LEDモジュール11の熱を台座42や流体(実施形態ではヘリウムガスである。)に伝える機能を有する。また、台座42に伝わった熱を棒材40に伝える機能を有している。
しかしながら、例えば、LEDモジュール11の熱をケース5側に伝えたくない場合がある。例としては、回路ユニット構成する電子部品の耐熱性が劣るような場合である。このような場合、台座を熱伝導率の劣る材料(具体的には延伸棒よりも熱伝導率が低い材料である。)で構成すれば良い。このように、支持部本体を別材料である台座と延伸棒とで構成する場合、各部材の材料を適宜決定して種々の機能を持たせるようにすることができる。
6.容器とケースの結合
実施形態では、容器3,103とケース5,105とが接着剤56,155により固着されている。このため、点灯時に容器3,103の熱が容器3,103からケース5,105にも伝わるような構成となっている。しかしながら、容器内に熱伝導率の高い流体を封入すると、容器の温度が上がり、その熱がケースに伝わりケースの温度が上昇するおそれもある。このような場合、ケース内の回路ユニットへの熱負荷を削減するために、バルブとグローブとの間に熱伝導率の低い材料を介在させて、両者を接合しても良い。
6.容器とケースの結合
実施形態では、容器3,103とケース5,105とが接着剤56,155により固着されている。このため、点灯時に容器3,103の熱が容器3,103からケース5,105にも伝わるような構成となっている。しかしながら、容器内に熱伝導率の高い流体を封入すると、容器の温度が上がり、その熱がケースに伝わりケースの温度が上昇するおそれもある。このような場合、ケース内の回路ユニットへの熱負荷を削減するために、バルブとグローブとの間に熱伝導率の低い材料を介在させて、両者を接合しても良い。
逆に、ケース内の回路ユニットの温度に余裕がある場合、容器とケースとの接着剤に金属製フィラーを混入して、容器からグローブへの熱伝導を多くするようにしても良い。
7.LEDモジュール
(1)発光素子
実施形態等では、発光素子はLED23であったが、例えば、LD(レーザダイオード)であっても良く、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であっても良い。
7.LEDモジュール
(1)発光素子
実施形態等では、発光素子はLED23であったが、例えば、LD(レーザダイオード)であっても良く、EL素子(エレクトリックルミネッセンス素子)であっても良い。
また、LED23はチップタイプで実装基板に実装されていたが、LEDは例えば、表面実装タイプ(いわゆる、SMDである。)や砲弾タイプで実装基板に実装されても良い。さらに、複数のLEDは、チップタイプと表面実装タイプとの混合であっても良い。
(2)実装基板
実施形態での実装基板21は平面視において矩形状をしている。
(2)実装基板
実施形態での実装基板21は平面視において矩形状をしている。
しかしながら、実装基板は、他の形状、例えば、正方形状、5角形等の多角形(正多角形状を含む。)、楕円形状、円形状、環状等であっても良い。
また、実装基板数も1個に限定するものでなく、2以上の複数個であっても良い。さらに、実施形態では、実装基板21の表面にLED23を実装していたが、実装基板の裏面にもLEDを実装するようにしても良い。
(3)封止体
実施形態では、封止体25は2列状に配されたLED23を列単位で被覆していたが、2列分をまとめて被覆しても良いし、複数の一定数のLED群に対して1つの封止体で被覆しても良いし、すべてのLEDに対して1つの封止体で被覆しても良い。
(4)LEDの配置
第1及び第2実施形態では、複数のLED23は2列状に配されていたが、四角形の4辺に沿って配置し、平面視したときに四角形状になるように配されていても良いし、楕円(円を含む)の円周上に位置するように配されていても良い。さらには、マトリクス状に配されても良い。
(5)その他
LEDモジュール11は、青色光を出射するLED23と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子とを利用することで白色光を出射するようにしていたが、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。
(3)封止体
実施形態では、封止体25は2列状に配されたLED23を列単位で被覆していたが、2列分をまとめて被覆しても良いし、複数の一定数のLED群に対して1つの封止体で被覆しても良いし、すべてのLEDに対して1つの封止体で被覆しても良い。
(4)LEDの配置
第1及び第2実施形態では、複数のLED23は2列状に配されていたが、四角形の4辺に沿って配置し、平面視したときに四角形状になるように配されていても良いし、楕円(円を含む)の円周上に位置するように配されていても良い。さらには、マトリクス状に配されても良い。
(5)その他
LEDモジュール11は、青色光を出射するLED23と、青色光を黄色光に波長変換する蛍光体粒子とを利用することで白色光を出射するようにしていたが、例えば、紫外線発光の半導体発光素子と三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子とを組み合わせたものでも良い。
さらに、波長変換材料として半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を利用しても良い。
8.ケース
第1及び第2の実施形態等では、ケース5,105は樹脂材料により構成していたが、他の材料で構成することもできる。他の材料として、金属材料を利用する場合、口金との絶縁性を確保する必要がある。口金との絶縁性は、例えば、ケースの小径部に絶縁膜を塗布したり、小径部に対して絶縁処理をしたりすることで確保できる他、ケースのグローブ側を金属材料により、ケースの口金側を樹脂材料によりそれぞれ構成(2以上の部材を結合する。)することでも確保できる。
8.ケース
第1及び第2の実施形態等では、ケース5,105は樹脂材料により構成していたが、他の材料で構成することもできる。他の材料として、金属材料を利用する場合、口金との絶縁性を確保する必要がある。口金との絶縁性は、例えば、ケースの小径部に絶縁膜を塗布したり、小径部に対して絶縁処理をしたりすることで確保できる他、ケースのグローブ側を金属材料により、ケースの口金側を樹脂材料によりそれぞれ構成(2以上の部材を結合する。)することでも確保できる。
上記実施形態では、ケース5,105の表面について特に説明しなかったが、例えば、放熱フィンを設けても良いし、輻射率を向上させるための処理を行っても良い。
9.口金
第1の実施形態等では,エジソンタイプの口金7を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプである。)を利用しても良い。
9.口金
第1の実施形態等では,エジソンタイプの口金7を利用したが、他のタイプ、例えば、ピンタイプ(具体的にはGY、GX等のGタイプである。)を利用しても良い。
また、上記実施形態では、口金7は、シェル部71の雌ネジを利用してケース5,105のネジ部に螺合させることで、ケース5,105に装着(接合)されていたが、他の方法でケースと接合されても良い。他の方法としては、接着剤による接合、カシメによる接合、圧入による接合等があり、これらの方法を2つ以上組合せても良い。
1 LEDランプ
3 容器
5 ケース
7 口金
9 支持部材
11 LEDモジュール
13 回路ユニット
23 LED(半導体発光素子)
40 棒材
41 支持部本体
42 台座
43 延伸棒
52 抑制部材
3 容器
5 ケース
7 口金
9 支持部材
11 LEDモジュール
13 回路ユニット
23 LED(半導体発光素子)
40 棒材
41 支持部本体
42 台座
43 延伸棒
52 抑制部材
Claims (6)
- グローブ開口が蓋部材により塞がれてなる容器内に光源としての半導体発光素子が支持部材により支持されてなるランプであって、
前記グローブと蓋部材とはガラス材料から構成されていると共に、前記蓋部材の周縁部が前記グローブの開口周縁部に融着されており、
前記容器内には、空気よりも高い熱伝導性を有する流体が封入され、
前記支持部材は、前記蓋部材に取着された棒材と、前記棒材に取着され且つ前記半導体発光素子が設けられた支持部本体とを有し、
前記支持部本体と前記蓋部材との間に、前記グローブと前記蓋部材との融着時において前記蓋部材が受けた熱の温度低下を抑制する抑制部材が設けられ、
前記抑制部材の熱容量は、前記支持部本体の熱容量よりも小さい
ことを特徴とするランプ。 - 前記抑制部材は、前記支持部本体より反射率が高い材料で構成されている
ことを特徴とする請求項1に記載のランプ。 - 前記抑制部材は板状をし、前記蓋部材の融着部分と前記支持部本体との間に配されている
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のランプ。 - 前記抑制部材は、前記棒材に取着されている
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のランプ。 - 前記支持部本体は、平板状の台座部と、当該台座部から前記グローブ内部へと延伸する延伸部とを備え、延伸部の先端に、半導体発光素子を実装する実装基板が取着されている
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のランプ。 - ランプと、前記ランプを装着して点灯させる照明器具とを備える照明装置であって、
前記ランプは、請求項1〜5の何れか1項に記載のランプである
ことを特徴とする照明装置。
Priority Applications (1)
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