JP5578361B2

JP5578361B2 - 口金付ランプおよび照明器具

Info

Publication number: JP5578361B2
Application number: JP2010214093A
Authority: JP
Inventors: 武志久安; 和人森川; 雄右柴原
Original assignee: 東芝ライテック株式会社
Priority date: 2009-09-25
Filing date: 2010-09-24
Publication date: 2014-08-27
Anticipated expiration: 2030-09-24
Also published as: JP2011091037A; US8395304B2; EP2302286A3; US20110074271A1; EP2302286A2; CN102032481B; CN102032481A

Description

本発明は、発光ダイオード等の半導体発光素子を光源とした口金付ランプおよび照明器具に関する。

近年、フィラメント電球に代わって、寿命が長くまた消費電力の少ない半導体発光素子である発光ダイオードを光源とした電球形ＬＥＤランプ等の口金付ランプが各種照明器具の光源として採用されるようになってきている。発光ダイオードは、その温度が上昇するに従い光出力が低下すると共に寿命も短くなるために、温度上昇を抑制することが求められている。例えば、特許文献１には、カバー（本体）および基台をそれぞれ伝熱性のアルミニウムで形成し、発光ダイオードの点灯により発生した熱を、発光ダイオードを配設した配線基板から基台に、基台から本体にそれぞれ伝熱して本体から放熱するＬＥＤ電球が示されている。

特開２００８−９１１４０号公報

しかしながら、特許文献１に示されるものは、発光ダイオードを配設した配線基板とアルミニウムからなる本体との間には、基台が設けられているために熱抵抗が増加し、発光ダイオードの熱を金属製の本体に伝熱し難くなる。特に、基台は放熱板としての作用をなすため肉厚のアルミニウムで構成されており、一層熱抵抗が増加すると共に、コストが上昇する問題も生じる。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたもので、半導体発光素子と本体との間の熱抵抗を抑え、半導体発光素子の熱を本体に熱伝導し易くすることが可能な口金付ランプおよび照明器具を提供しようとするものである。

請求項１に記載の口金付ランプの発明は、一端部から他端部に向かって直径が小さくなるテーパー面を有する収容部、一端部に設けられ、収容部と連通する第１の開口部、この第１の開口部の周囲に設けられた基板支持部、他端部に設けられ、収容部と連通し、かつ第１の開口部の径よりも小さい第２の開口部、を備える中空状の熱伝導性の本体と；一面側の中央領域に半導体発光素子を有し、他面側の周縁部が本体の基板支持部に、ネジ固定により熱伝導可能に取り付けられて本体の第１の開口部を覆うように配設される金属製またはセラミック製の基板と；一端部から他端部に向かって直径が小さくなるテーパー面を外面に有し、このテーパー面が本体の収容部のテーパー面に合致するように本体の収容部に配置される絶縁ケースと；基板を覆うように、本体に設けられた曲面状のカバー部材と；絶縁ケースに収容され半導体発光素子を点灯する点灯装置と；本体の他端部側に設けられ点灯装置に接続される口金部材と；を具備していることを特徴とする。本発明によれば、一面側に半導体発光素子が実装され、他面側の周縁部が本体の基板支持部に熱伝導可能に取り付けられて本体の開口部を覆うように配設される高熱伝導性の基板により、半導体発光素子と本体との間の熱抵抗を抑え、半導体発光素子の熱を本体に熱伝導し易くすることが可能な口金付ランプを構成することができる。

本発明において、口金付ランプは、一般白熱電球の形状に近似させた電球形の口金付ランプ（Ａ形またはＰＳ形）、ボール形の口金付ランプ（Ｇ形）、円筒形の口金付ランプ（Ｔ形）、レフ形の口金付ランプ（Ｒ形）などに構成してもよい。さらに、グローブレスの口金付ランプを構成するものであってもよい。また本発明は、一般白熱電球の形状に近似させた口金付ランプに限らず、その他各種の外観形状、用途をなす口金付ランプに適用することができる。

本体は、半導体発光素子の放熱性を高めるために熱伝導性の良好な金属、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）の少なくとも一種を含む金属で形成するのが好ましいが、この他に、セラミック、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）などの工業材料で構成してもよい。さらには、高熱伝導樹脂等の合成樹脂で構成してもよい。外観形状は、一端部から他端部に向けて直径が順次小さくなるような、一般白熱電球におけるネック部分のシルエットに近似させた形状に形成することが、既存照明器具への適用率が向上して好ましいが、ここでは、一般白熱電球に近似させることは条件でなく、限られた特定の外観形状には限定されない。

中空状の本体の一端部には開口部が形成されており、この開口部の周囲に設けられた基板支持部は、一面側に半導体発光素子を配設した基板の他面側を、熱伝導可能に配設するための支持部である。基板支持部は、開口部の内周縁に形成されたリング状の段状をなす支持部であってもよい。

半導体発光素子は、発光ダイオード、半導体レーザ、有機ＥＬなどを発光源とした発光素子が許容される。半導体発光素子は、金属製の基板の一面側にＣＯＢ（ＣｈｉｐｏｎＢｏａｒｄ）技術を用いて、マトリックス状や千鳥状または放射状など、規則的に一定の順序をもって一部または全体が配列されて実装されたＣＯＢモジュールとして構成されることが好適であるが、ＳＭＤ（ＳｕｒｆａｃｅＭｏｕｎｔＤｅｖｉｃｅ）パッケージで構成されたものであってもよく、ＳＭＤパッケージの場合、半導体発光素子は複数個で構成されていることが好ましいが、照明の用途に応じて必要な個数は選択され、例えば、４個程度の素子群を構成し、この群１個、若しくは複数の群をなすように構成してもよい。さらには、１個の半導体発光素子で構成されたものであってもよい。半導体発光素子は、白色で発光するように構成することが好ましいが、照明器具の用途に応じ、赤色、青色、緑色等でも、さらには各種の色を組み合わせて構成してもよい。

高熱伝導性の基板は、光源としての半導体発光素子を実装するための部材で、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導性の良好な金属で構成し、その表面にシリコーン樹脂等の電気絶縁層を介して配線パターンを形成し、この配線パターン上に半導体発光素子を実装して配設されることが好ましいが、実装するための手段は特定のものに限定されない。また、高熱伝導性の基板としてセラミックを用いることができる。この場合には、半導体発光素子との間の電気絶縁層を省略することが可能である。

また、基板の形状は、点または面モジュールを構成するために板状の円形、四角形、六角形などの多角形状、さらには楕円形状等をなすものであってもよく、目的とする配光特性を得るための全ての形状が許容される。

点灯装置は、例えば、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して発光素子に定電流の直流電流を供給する点灯回路を構成するものが許容される。また、点灯装置は、半導体発光素子を調光するための調光回路を有するものであってもよい。

口金部材は、一般白熱電球が取付けられるソケットに装着可能な全ての口金が許容されるが、一般的に最も普及しているエジソンタイプのＥ１７形やＥ２６形等の口金が好適である。また、材質は口金全体が金属で構成されたものでも、電気的接続部分を銅板等の金属で構成し、それ以外の部分を合成樹脂で構成した樹脂製の口金であっても、さらには、蛍光ランプに使用されるピン形の端子を有する口金でも、引掛シーリングに使用されるＬ字形の端子を有する口金でもよく、特定の口金には限定されない。

また、金属製の基板は、同一面上に複数の発光ダイオードを実装したＣＯＢモジュールとして構成してもよい。本発明によれば、発光ダイオードと本体との間の熱抵抗を抑え、発光ダイオードの熱を本体に熱伝導し易くすることが可能になると共に、複数の発光ダイオードが集中して配設されているため、集中する多数の発光ダイオードの熱を本体に効率よく熱伝導させることができ、発光ダイオードの温度上昇をより一層抑制することができる。

また、高熱伝導性の基板が金属製またはセラミックとしてもよい。

請求項４に記載の照明器具の発明は、ソケットが設けられた器具本体と；この器具本体のソケットに装着される請求項１ないし３のいずれか一記載の口金付ランプと；を具備していることを特徴とする。本発明によれば、請求項１または２記載の口金付ランプを用いることにより、光出力の低下が抑制され、寿命も長い照明器具を構成することができる。

本発明において、照明器具は天井埋込形、直付形、吊下形、さらには壁面取付形等が許容され、器具本体に制光体としてグローブ、セード、反射体などが取付けられるものであっても光源となる口金付ランプが露出するものであってもよい。また、器具本体に１個の口金付ランプを取付けたものに限らず、複数個が配設されるものであってもよい。さらに、オフィス等、施設・業務用の大型の照明器具などを構成してもよい。

請求項１に記載の発明によれば、一面側に半導体発光素子が実装され、他面側の周縁部が本体の基板支持部に熱伝導可能に取り付けられて本体の開口部を覆うように配設される金属製の基板により、半導体発光素子と本体との間の熱抵抗を抑え、半導体発光素子の熱を本体に熱伝導し易くすることが可能な口金付ランプを提供することができる。

その際、こう熱伝導性の基板を同一面上に複数の発光ダイオードを実装したＣＯＢモジュールとして構成すれば、発光ダイオードと本体との間の熱抵抗を抑え、発光ダイオードの熱を本体に熱伝導し易くすることが可能になると共に、複数の発光ダイオードが集中して配設されているため、集中する多数の発光ダイオードの熱を本体に効率よく熱伝導させることができ、発光ダイオードの温度上昇をより一層抑制することが可能な口金付ランプを提供することができる。

また、高熱伝導性の基板を金属製またはセラミック製とすれば、請求項１の発明と同様な効果を奏する口金付ランプを提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１ないし３のいずれか一記載の口金付ランプを用いることにより、光出力の低下が抑制され、寿命も長い照明器具を構成することができる。

図１Ａは、本発明の第１の実施形態である口金付ランプを示し、カバー部材を外した状態を示す上面図、図１Ｂは縦断面図である。図２Ａは、口金付ランプの基板支持部を示し、要部を拡大して示す断面図、図２Ｂは基板の一部を切り欠いて示す斜視図である。図３は口金付ランプの第２の実施形態における基板支持部の一部を切り欠いて示す斜視図である。図４は口金付ランプのさらに第３の実施形態における基板支持部の一部を切り欠いて示す斜視図である。図５Ａは、本発明の第４の実施形態における口金付ランプの基板支持部のカバー部材を外した状態を示す上面図である。図５Ｂは、図５Ａに示した、留め具の装着状態を概略的に示す図である。図５Ｃは、図５Ａに示した実施形態の変形例を概略的に示す上面図および断面図である。図６は、口金付ランプを装着した照明器具を、天井に設置した状態を概略的に示す断面図である。

以下、本発明に係る口金付ランプおよび照明器具の実施形態について説明する。第一の実施形態の口金付ランプは、図１および図２に示すように、ミニクリプトン電球に相当する小形の口金付ランプ１０を構成するもので、半導体発光素子１１、半導体発光素子１１を点灯する点灯装置１２、一端部に基板支持部を有する本体１３、半導体発光素子１１が実装される基板１４、本体１３の他端部側に設けられる口金部材１７およびカバー部材１８で構成する。

半導体発光素子１１は、本実施形態では発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」と称す）で構成し、同一性能を有する複数個が用意され、青色ＬＥＤチップとこの青色ＬＥＤチップにより励起される黄色蛍光体により白色を発光する高輝度、高出力のＬＥＤからなり、一方向、すなわちＬＥＤの光軸に光線が主として放射される。ここで光軸は、ＬＥＤ１１が実装される基板１４の面に対して略鉛直方向のことである。

ＬＥＤ１１を点灯する点灯装置１２は、上記複数個のＬＥＤの点灯回路を構成する回路部品を実装した平板状の回路基板１２ａからなる。点灯回路は、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して各ＬＥＤ１１に定電流の直流電流を供給するように構成される。回路基板１２ａは短冊状の縦に長い形状に構成して片面または両面に回路パターンが形成され、その実装面に小形の電解コンデンサ等のリード部品やトランジスタ等のチップ部品等、点灯回路を構成するための複数の小形の電子部品１２ｂが実装され、後述する本体１３の収容部１３ｃ内に設けられる絶縁ケース２０内に、回路基板１２ａを縦方向にして収容され、これによって、本体内１３の収容部１３ｃに収容されＬＥＤ１１を点灯する点灯装置１２が構成される。また、回路基板１２ａの出力端子には半導体発光素子１１へ給電するための給電用のリード線１６を接続し、入力端子には入力線（図示せず）を接続する。

本体１３は、熱伝導性の良好な金属、本実施形態ではアルミニウムで構成された横断面形状が略円形で中空状の円筒体をなし、一端部に径の大きな広い開口部１３ａを他端部に径の小さな開口部１３ｂを有する空洞からなる収容部１３ｃを一体に形成する。また、外周面は一端部から他端部に向かい順次直径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなすように形成し、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似させた形状に構成し、一端部から他端部に向かい放射状に突出する多数の放熱フィン１３ｄを一体に形成する。これら構成の本体１３は、例えば、鋳造、鍛造または切削加工等で加工され、内部に空洞を有する中空状の円筒体として構成される。

本体１３の一端部の径の大きな広い開口部１３ａには、円形の凹部が形成されるように、開口部の内周縁にリング状の段状をなす基板支持部１３ｅを一体に形成し、この凹部の周囲にリング状をなす凸条部１３ｆを一体に形成する。この段状をなす基板支持部１３ｅの表面は平滑な面に形成され、後述するＣＯＢモジュールＡが直接密着して配置される。

これにより、一端部に内側の収容部１３ｃと連通する開口部１３ａが形成されており、この開口部の周囲に基板支持部１３ｅが設けられた中空状の熱伝導性の本体１３が構成される。

また、中空状の本体１３に一体に形成された空洞からなる収容部１３ｃは、その内部に点灯装置１２を構成する回路基板１２ａを配設するための空洞で、横断面が本体１３の中心軸ｘ−ｘを中心とした略円形をなし、内周面が、外周面のテーパー面に略沿った一端部から他端部に向かい順次直径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなす空洞となるように形成する。この収容部１３ｃ内には、点灯装置１２とアルミニウムからなる本体１３との電気絶縁を図るために絶縁ケース２０が嵌め込まれる。

絶縁ケース２０はＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの耐熱性で電気絶縁性を有する合成樹脂で構成され、一端部に径の大きな広い開口部２０ａを他端部に径の小さな開口部２０ｂを有し、収容部１３ｃの内面形状に略合致する一端部から他端部に向かい順次直径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなす円筒体をなすように構成し、ネジまたはシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤で収容部１３ｃ内に固定される。絶縁ケース２０は、その外周面の他端部側に位置してリング状の鍔をなすように突出して係止部２０ｃを一体に形成し、この係止部から先に突出する部分には外周を段状になして口金取付部２０ｄを一体に形成する。

基板１４は、円板状をなす熱伝導性を有する金属、本実施形態ではアルミニウム製の薄い平板で構成する。基板１４の一面側、すなわち、表面側１４ａには薄い電気絶縁層、本実施形態では白色のガラスエポキシ材が積層され、その表面に内周面が略円形をなす土手部１４ｂを形成し、浅い円形の収容凹部１４ｃを形成し、この収容凹部の底面、すなわち、基板１４の電気絶縁層の表面に銅箔からなる配線パターンを形成する。

この基板１４は、ＣＯＢ技術を使用して基板の収容凹部１４ｃにおける配線パターンに隣接して、上述した複数のＬＥＤ１１（青色ＬＥＤチップ）を略マトリックス状に実装する。また、略マトリックス状に規則的に配置された各青色ＬＥＤチップ１１は、隣接する配線パターンとボンディングワイヤによって直列に接続される。さらに、基板１４の収容凹部１４ｃには、黄色蛍光体を分散・混合した封止部材１４ｄが塗布または充填され、上述した青色ＬＥＤチップ１１から放射される青色光を透過させると共に、青色光によって黄色蛍光体を励起して黄色光に変換し、透過した青色光と黄色光が混光して白色の光が放射されるものである。上記により、基板１４は、同一面上、すなわち、表面側１４ａ上に複数のＬＥＤ１１を実装したＣＯＢモジュールＡとして構成されている。なお、図中１４ｆは、基板１４の外周縁部側に貫通して形成された給電用のリード線１６を通すための挿通孔である。

上記に構成されたアルミニウムからなる基板１４は、その他面側、すなわち、裏面側１４ｅの外周縁部が本体１３の基板支持部１３ｅに直接密着されて熱伝導可能に配設される。図２に示すように、基板１４のＬＥＤ１１を実装した表面側１４ａが外方に面するように配置し、裏面側１４ｅの外周縁部を、直接、平坦な面をなす段状の基板支持部１３ｅに載置してネジ等の固定手段を用い、互いに密着するようにして装着する。

これにより、一面側にＬＥＤ１１が実装され、他面側の周縁部が本体１３の基板支持部１３ｅに熱伝導可能に取り付けられて１３本体の開口部１３ａを覆うように配設される金属製の基板１４が構成される。

これによって、基板１４の裏面側１４ｅが基板支持部１３ｅに確実に密着され、基板１４が熱伝導性の良好なアルミニウムで構成されていることと相まって、ＬＥＤ１１から発生する熱を効果的に本体１３に伝達し放熱させることができる。上記構成により、複数のＬＥＤ１１を実装した基板１４からなるＣＯＢモジュールＡの光軸が、本体１３の中心軸ｘ−ｘに略合致し、全体として平面視で略円形の発光面を有する光源部が構成される。

図中１５は、電気接続部、本実施形態では小形のコネクタで構成され、コネクタ１５の出力側端子が各ＬＥＤ１１を直列に配線した配線パターンの入力側に、例えば、半田付けで接続されることにより、同時にコネクタ１５自体も基板１４に支持固定される。これにより、コネクタ１５が、基板１４の挿通孔１４ｆに対向し近接した位置に配設されると共に、基板１４の表面側１４ａに実装された各ＬＥＤ１１に電気的に接続される。コネクタ１５の入力側端子は、上記点灯装置１２の出力端子に接続された給電用の電線１６が差し込まれて接続される。給電用のリード線１６は、基板１４の挿通孔１４ｆを挿通することが可能な電気絶縁被覆がなされた２芯の細いリード線で構成する。

本体１３の他端部側に設けられる口金部材１７は、図１Ｂに示すように、エジソンタイプのＥ１７形を構成する口金で、ねじ山を備えた銅板製の筒状のシェル部１７ａと、このシェル部１７ａの下端の頂部に電気絶縁部１７ｂを介して設けられた導電性のアイレット部１７ｃを備えている。シェル部１７ａの開口部が、絶縁ケース２０の口金取付部２０ｄに外側から嵌め込まれ、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤による接着やカシメなどの手段により本体１３との電気絶縁をなして本体１３の他端部側に固定される。シェル部１７ａおよびアイレット部１７ｃには、点灯装置１２における回路基板１２ａの入力端子から導出された入力線（図示せず）が接続される。

カバー部材１８は、グローブを構成するもので、透光性を有し、例えば、厚さが薄いガラスやポリカーボネート等の合成樹脂で構成され、透明または光拡散性を有する乳白色等の半透明、ここでは乳白色のポリカーボネートで一端部に開口１８ａを有するミニクリプトン電球のシルエットに近似させた滑らかな曲面状に形成する。カバー部材１８は開口１８ａの開口端部を、ＣＯＢモジュールＡからなる基板１４の発光面を覆うようにして基板支持部１３ｅの凸条部１３ｆ内に嵌め込み、例えば、シリコーン樹脂やエポキシ樹脂等の接着剤により固定する。これにより、本体１３の傾斜する外周面がグローブ１８の曲面状の外周面に一体的に略連続した外観形状になり、ミニクリプトン電球のシルエットに近似させた形状に構成される。

次に、上記に構成される電球形の口金付ランプ１０の組立手順につき説明する。先ず、絶縁ケース２０を本体１３の一端部の広い開口部１３ａから収容部１３ｃ内に嵌め込み、絶縁ケース２０の外周面と収容部１３ｃ内周面との接触部分に接着剤を塗布して固定する。この際、絶縁ケース２０の広い開口部２０ａが、本体１３の基板支持部１３ｅの段部と面一か、若しくは開口部２０ａが若干下方になるように位置される。

次に、点灯装置１２の回路基板１２ａを縦にして、絶縁ケース２０の広い開口部２０ａから絶縁ケース内に挿入し、絶縁ケース内面のガイド溝に嵌合させ支持して収容する。このとき回路基板１２ａの出力端子にあらかじめ接続された給電用のリード線１６の先端を広い開口部２０ａから外方に引き出しておく。

次に、開口部２０ａから引き出された給電用のリード線１６を、基板１４の裏面側１４ｅから挿通孔１４ｆに通し、先端を基板１４の表面側１４ａに引き出す。

次に、基板１４のＬＥＤ１１を実装した表面側１４ａが外方に面するように配置し、裏面側１４ｅの外周縁部を、直接、平坦な面をなす段状の基板支持部１３ｅに載置し、基板１４が開口部１３ａの全体を覆うように基板１４を取り付け、４本のネジを用い互いに密着するように固定する（図２Ｂ）。

次に、既に挿通孔１４ｆから引き出され、絶縁被覆が剥がされた給電用のリード線１６の先端を、コネクタ１５に差し込んで接続する。

次に、点灯装置１２の回路基板１２ａの入力端子から導出された入力線(図示せず)を、口金部材１７のシェル部１７ａおよびアイレット部１７ｃに接続し、接続した状態でシェル部１７ａの開口部を絶縁ケース２０の口金取付部２０ｄに嵌め込み接着剤で固着する。次に、カバー部材１８を用意し、本体１３に装着された基板１４のＬＥＤ１１を覆うようにして被せ、開口１８ａの開口端部を本体の凸条部１３ｆ内に嵌め込み凸条部との当接部分に接着剤を塗布して固定する。これにより、一端部にカバー部材１８であるグローブを有し、他端部にＥ１７形の口金部材１７が設けられ、全体の外観形状がミニクリプトン電球のシルエットに近似した小形の電球形の口金付ランプ１０が構成される。

以上、本実施形態において、基板１４は円板状をなすアルミニウム製の薄い平板で構成したが、図３に示すように、四隅をカットした略正方形をなす形状に構成してもよい。この構成によれば、基板１４を基板支持部１３ｅに載置して固定した際に、基板１４のカットした直線部分とリング状の基板支持部１３ｅとの間に隙間ｓが形成される。この隙間ｓを利用して給電用の電線１６の先端を挿通し、コネクタ１５に接続することができ、基板１４に挿通孔１４ｆを形成する工程が不要となりコスト的にも有利となる。

また、基板１４の裏面側１４ｅの外周縁部と段状の基板支持部１３ｅとの間に、熱伝導性の良好なシリコーン樹脂やエポキシ樹脂等からなる接着剤を充填し、密着させて装着するようにしてもよい。これによれば、基板１４と基板支持部１３ｅとの間の電気絶縁をより確実に図ることができると共に、基板１４と基板支持部１３ｅとの間の隙間が発生することが防止され、より密着して装着することが可能となる。

基板はＣＯＢモジュールＡとして構成したが、図４に示すように、金属からなる基板にＬＥＤを表面実装したＳＭＤパッケージとして構成してもよい。この場合、基板１４は、例えば、アルミニウムで構成し、その表面にシリコーン樹脂等の電気絶縁層を介して銅箔からなる配線パターンが形成され、この配線パターン上に４個のＬＥＤ１１が略同心円状をなすようにして略等間隔に実装され配設される。なお、各ＬＥＤ１１は配線パターンにより直列に接続される。

上記に構成された、ＳＭＤパッケージとして構成された基板１４を、上述したと同様にして本体１３の段状をなす基板支持部１３ｅに直接密着させて支持する。この際、図４に示すように、四隅をカットした基板を用いることにより、基板１４のカットした直線部分とリング状の基板支持部１３ｅとの間に隙間ｓが形成されるので、給電用の電線１６は、この隙間ｓを利用してその先端を挿通し、コネクタ１５に接続することができる。

この構成によれば、隙間ｓの部分で基板１４が基板支持部１３ｅと接触しないことから接触面積が少なくなるが、ＳＭＤパッケージの場合には、ＬＥＤの使用個数も少なく温度上昇も抑制され、かつ各ＬＥＤ１１が外周縁部に近い位置、すなわち、基板支持部１３ｅに近い位置に配置されることから、各ＬＥＤ１１の熱を効率よく基板支持部１３ｅに熱伝導させることができ、ＬＥＤの熱を十分に放熱させることができる。同時に、基板１４に挿通孔１４ｆを形成する工程が不要となりコスト的にも有利な口金付ランプを提供することが可能となる。

なお、上記実施形態では、基板１４として、熱伝導性のよい金属であるアルミニウムを使用しているが、熱伝導性がよい絶縁性基板としてセラミックス基板を使用することができる。しかしながら、セラミックスからなる基板１４をねじにより基板支持部１３ｅに固定する場合、直接ねじにより固定すると、ねじの締め付けトルクと、アルミからなる基板支持部１３ｅとセラミックス基板１４との熱膨張係数の差により、基板１４にクラックが発生する場合があり、これは品質上好ましくない。このクラックの発生を防止するために、図５Ａ、図５Ｂに示すように、バネの原理の構造を利用し、ねじと基板１４との間に弾性力により押圧する留め具１３ｇを介して、両者を留めることができる。

この留め具１３ｇにより、基板１４と基板支持部１３ｅとの熱膨張係数の相違によるストレスは吸収され、セラミックス基板４のクラック発生を防止できる。ただし、この留め具１３ｇを使用した場合、基板１４の固定位置が徐々に移動し、光学的に問題が発生する場合が考えられる。そのため図５Ｃに示すように、基板１４の側面に押圧する留め具１３ｇに似た構造の安定治具１３ｈを使用することができる。すなわち移動した基板１４と四角形の凹状に形成された基板支持部１３ｅの側壁とが、熱膨張の度に衝突して基板１４を破損するのを防止するために基盤１４は上述した留め具１３ｇ、安定治具１３ｈの両方を使用することが望ましい。ここでセラミックス基板１４は、基板支持部１３ｅに余裕を持って配置される。すなわち四角形の基板支持部１３ｅの２辺にセラミックス基板１４の２辺を当接し、他の２辺に横ずれ防止のための安定治具１３ｈを押しつけることにより、位置決めおよび固定をする。したがって安定治具１３ｈの弾性力に抗して、セラミックス基板１４は変形するが、破損には至らない。

また、基板１４に実装されるＬＥＤは、ランプの中央部（開口１３ａに対向する部位）に位置するように設けられている。すなわち、基板１４の中央部からは偏倚して設けられている。

なお、上記の各実施形態の口金付ランプの本体１３においては、外方に露出する外面部分を、例えば、凹凸若しくは梨地状に形成して表面積を大きくしたり、白色塗装や白色アルマイト処理を施して外面部分の熱放射率を高めるようにしてもよい。また、白色塗装や白色アルマイト処理を施した場合には、電球形の口金付ランプ１０を照明器具３０に装着して点灯した場合、外面に露出するアルミニウム製の本体１３外面の反射率が高くなり、器具効率を高めることが可能となり、また外観、意匠的にも良好となり商品性を高めることもできる。また、カバー部材は、ＬＥＤの充電部等を外部から保護するための透明または半透明の保護カバーで構成してもよい。

なお、図３〜図５の実施形態において図１〜図２と同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略した。

次に、上記のように構成された口金付ランプ１０を光源とした照明器具の構成を説明する。図６に示すように、３０は店舗等の天井面Ｘに埋め込み設置され、Ｅ１７形の口金を有するミニクリプトン電球を光源としたダウンライト式の既存の照明器具で、下面に開口部３１ａを有する金属製の箱状をなした器具本体３１と、開口部３１ａに嵌合される金属製の反射体３２と、ミニクリプトン電球のＥ１７形の口金をねじ込むことが可能なソケット３３で構成されている。反射体３２は、例えばステンレス等の金属板で構成し、反射体３２の上面板の中央部にソケット３３が設置されている。

上記に構成されたミニクリプトン電球用の既存の照明器具３０において、省エネや長寿命化などのためにミニクリプトン電球に替えて、上述したＬＥＤ１１を光源とする小形の電球形の口金付ランプ１０を使用する。すなわち、口金付ランプ１０は口金部材１７をＥ１７形に構成してあるので、上記照明器具のミニクリプトン電球用のソケット３３にそのまま差し込むことができる。この際、口金付ランプ１０の外周面が略円錐状のテーパー面をなすようにして、外観がミニクリプトン電球におけるネック部のシルエットに近似させた形状に構成されているので、ネック部がソケット周辺の反射体３２などに当たることなくスムーズに差し込むことができ、電球形の口金付ランプ１０における既存照明器具への適用率が向上する。これにより、ＬＥＤ１１を光源とした省エネ形のダウンライトが構成される。

上記に構成されたダウンライトに電源を投入すると、ソケット３３から口金付ランプ１０の口金部材１７を介して電源が供給され、点灯装置１２が動作し２４Ｖの直流電圧が出力される。この直流電圧は点灯装置１２の出力端子に接続された給電用のリード線１６からコネクタ１５を介して直列に接続されたＬＥＤ１１に印加され、定電流の直流電流が供給される。これにより、全てのＬＥＤ１１が同時に点灯して白色の光が放射される。

同時に、電球形の口金付ランプ１０が点灯されると、ＬＥＤ１１の温度が上昇し熱が発生する。その熱は、熱伝導性の良好なアルミニウム等からなる基板１４から、基板が直接密着して固定された基板支持部１３ｅに伝達され、アルミニウムからなる本体１３から放熱フィン１３ｄを介して外部に効果的に放熱される。

以上、上記の各実施形態によれば、口金付ランプとして、基板１４の表面側１４ａには多数のＬＥＤ１１が例えばＣＯＢによって、略マトリックス状に規則的に配置されて実装されているので、各ＬＥＤ１１から放射される光は、カバー部材１８の内面全体に向かって略均等に放射され、乳白色のグローブで光が拡散され、ミニクリプトン電球に近似した配光特性をもった照明を行うことができる。

特に、光源となる口金付ランプ１０の配光がミニクリプトン電球の配光に近づくことで、照明器具３０内に配置されたソケット３３近傍の反射体３２への光の照射量が増大し、ミニクリプトン電球用として構成された反射体３２の光学設計通りの器具特性を略得ることが可能となる。

また、各ＬＥＤ１１から発生する熱は、アルミニウム等からなる基板１４から、基板が直接密着して固定された基板支持部１３ｅに伝達され、アルミニウムからなる本体１３から放熱フィン１３ｄを介して外部に効果的に放熱される。この際、特許文献１に示すような、ＬＥＤを配設した基板とアルミニウムからなる本体との間には、放熱用のアルミニウムからなる基台が設けられていない。このため、別部品からなる基台によって熱抵抗が増加することなく、ＬＥＤの熱をより一層効果的に放熱させることができる。

さらに、アルミニウム製等の基板１４は、同一面上に例えば複数のＬＥＤ１１を実装したＣＯＢモジュールとして構成されているので、上記のようにミニクリプトン電球に近似した配光特性をもった照明を行うことができると共に、複数のＬＥＤ１１が集中して配設されているため、集中する多数のＬＥＤ１１の熱を本体１３に効率よく熱伝導させることができ、上述したＬＥＤ１１と本体１３との間の熱抵抗を抑えることによる効果的な放熱作用と相まって、ＬＥＤ１１の温度上昇をより一層抑制することができる。

これら効果的な放熱作用により、各ＬＥＤ１１の温度上昇および温度むらが防止され、

発光効率の低下が抑制され、光束低下による照度の低下を防止することができ、所定の白熱電球並みの光束を十分に得ることが可能な口金付ランプを提供することができる。同時にＬＥＤの長寿命化を図ることができる。また、特許文献１に示される別部品の基台を用いることなく効果的な放熱を行えるため、コスト的にも有利な口金付ランプおよび照明器具を提供することができる。

また、口金付ランプの組立に際しては、絶縁ケース２０の本体１３への嵌め込み作業、

点灯装置１２における回路基板１２ａの絶縁ケース２０への収容作業、基板１４の基板支持部１３ｅへの固定作業、さらに、給電用のリード線１６のコネクタ１５への接続作業は、全て本体１３の一端部の広い開口部１３ａ側で行うことができ、これら作業を自動化することが可能となり、一層のコストダウンが可能となる。

また、基板１４は、本体１３の広い開口部１３ａの内周縁にリング状の段状をなす基板支持部１３ｅに対して、直接密着して配置するようにしたので、本体は、内周面が、外周面のテーパー面に略沿った一端部から他端部に向かい順次直径が小さくなる略円錐状のテーパー面をなす中空状の空洞となるように形成することができ、本体自体の軽量化を果すことができると共に、空洞内に点灯装置を収容するための広い空間が形成され、より高出力を得るために大型化する点灯装置に対しても対応することが可能になる。

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上述の各実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。

１０口金付ランプ
１１半導体発光素子
１２点灯装置
１３本体
１３ａ開口部
１３ｃ収容部
１３ｅ基板支持部
１４基板
１７口金部材
１８カバー部材
３０照明器具
３１器具本体
３３ソケット

Claims

一端部から他端部に向かって直径が小さくなるテーパー面を有する収容部、一端部に設けられ、収容部と連通する第１の開口部、この第１の開口部の周囲に設けられた基板支持部、他端部に設けられ、収容部と連通し、かつ第１の開口部の径よりも小さい第２の開口部、を備える中空状の熱伝導性の本体と；
一面側の中央領域に半導体発光素子を有し、他面側の周縁部が本体の基板支持部に、ネジ固定により熱伝導可能に取り付けられて本体の第１の開口部を覆うように配設される金属製またはセラミック製の基板と；
一端部から他端部に向かって直径が小さくなるテーパー面を外面に有し、このテーパー面が本体の収容部のテーパー面に合致するように本体の収容部に配置される絶縁ケースと；
基板を覆うように、本体に設けられた曲面状のカバー部材と；
絶縁ケースに収容され半導体発光素子を点灯する点灯装置と；
本体の他端部側に設けられ点灯装置に接続される口金部材と；
を具備していることを特徴とする口金付ランプ。
絶縁ケースは他端側に口金取付部を備え、口金取付部は第２の開口部から突出し、口金部材が取り付けられることを特徴とする請求項１記載の口金付ランプ。
ソケットが設けられた器具本体と；
この器具本体のソケットに装着される請求項１または２記載の口金付ランプと；
を具備していることを特徴とする照明器具。