JP5704005B2 - 電球形ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電球用の口金を有した電球形のＬＥＤランプに関する。

発光効率が向上したことに伴い、照明器具に発光ダイオード（ＬＥＤ）が採用されるようになり、フィラメントを光源とする白熱電球に代わって、ＬＥＤを光源とする電球形ＬＥＤランプが普及してきている。ＬＥＤランプは、ＬＥＤが実装された基板を内蔵している。ＬＥＤランプは、光源となるＬＥＤが平坦な基板に実装されているので、１８０度以上の配光角度を得られない。また、ＬＥＤが放射する光は、白熱電球のフィラメントが放射する光よりも指向性が強いため、照射野の中心が明るく周囲が薄暗く感じる。

このような配光特性を改善するために、ＬＥＤが実装されている基板そのものを傾けて側方への配光量を増やしたＬＥＤランプや、プリズムおよびレンズのような光学素子または反射板を内蔵するＬＥＤランプが開発されている。

特開２００９−９８７０号公報 特開２０１０−６２００５号公報 特開２００６−１５６１８７号公報

ＬＥＤが実装されている基板に角度を付けて取り付ける場合、基板を立体的に組み合わせる必要があるとともに、これらの基板それぞれを冷却しなければならない。点灯と消灯によって温度変化が生じるため、基板とその冷却部材との熱伸び量に差が生じると、すべての基板を均等に冷却できなくなることも懸念される。それらを改善するためには、構造が複雑になり、製造単価が上がるため、採用しがたい。

また、配光特性を変えるために光学素子や反射板を取り付ける場合、ＬＥＤが発生する光を効率よく拡散させるとともに、これらを設けることによって影ができないようにしなければならない。したがって、光学素子や反射板を取り付けることのできる範囲は限られる。これまでに知られているものは、基板にネジで直接固定したり、接着剤で貼り付けたりしている。しかし、光学素子や反射板をネジで基板に固定する場合、部品点数が増えるため好ましくない。また、光学素子や反射板を接着剤で基板に固定する場合、基板の線膨張係数と光学素子や反射板の線膨張係数との差によって、接着面に剪断力が作用する。ＬＥＤランプは、光源であるＬＥＤの耐用年数が白熱電球のフィラメントよりも飛躍的に延び、十年以上使用されることが予想されている。そのため、接着剤の経年劣化とともに、繰り返し剪断力が作用することによって、ＬＥＤの耐用年数の末期において、接着面が剥離したり接着部が破損することが懸念される。

そこで、本発明においては、ＬＥＤの配光角度を拡げるための光学部材を取り付ける場合に部品点数を増やすことなく、また、ＬＥＤの耐用年数よりも先に破損しない構造を有したＬＥＤランプを提供する。

一実施形態のＬＥＤランプは、ＬＥＤモジュールと基体とグローブと導光体とを備える。ＬＥＤモジュールは、複数のＬＥＤが環状に並べて基板に実装され、環状に配置されたＬＥＤより内側の基板上にＬＥＤへ電力を供給するためのコネクタが配置されるとともにこのコネクタに接続されるプラグを通過させるための開口部が基板に設けられている。基体は、ＬＥＤモジュールに対して熱的に接続され、ＬＥＤが発生する熱を放出させる機能を有している。グローブは、ドーム形に形成され、ＬＥＤモジュールを覆って取り付けられる。導光体は、ＬＥＤが実装された基板のおもて面側から開口部に係合固定され、ＬＥＤが出射する光の一部を案内して、基板の外縁部越しにおもて面側から背面側に向けて出射する。

一実施形態のＬＥＤランプを示す斜視図。 図１に示したＬＥＤランプの分解斜視図。 図２に示した基板の開口部側を見たＬＥＤランプの中心を通る断面図。 図２に示した基板の開口部のコネクタ側の縁に沿う断面図。

一実施形態のＬＥＤランプ１について、図１から図４を参照して説明する。図１に示すＬＥＤランプ１は、いわゆる電球型の外観を有したＬＥＤランプである。この明細書において、「ＬＥＤ」とは、発光ダイオード（Light-Emitting Diode）以外に発光素子（Light-Emitting Device）も含む。このＬＥＤランプ１は、図２に示すＬＥＤモジュール１１と基体１２とグローブ１３と導光体１４とを備える。

ＬＥＤモジュール１１は、図２に示すように円いディスク状に形成された基板１１１と、この基板上に環状に並べて実装される複数のＬＥＤ１１２と、ＬＥＤ１１２に電力を供給するために基板１１１の中央部に配置されたコネクタ１１３と、このコネクタに接続されるプラグ１１４を通過させるための開口部１１５とを含む。ＬＥＤ１１２は、基板１１１の中心に対して同一円上に２４個が等間隔で配置されている。

コネクタ１１３は、環状に配置されたＬＥＤ１１２よりも内側で基板１１１の中心から偏心した位置に取り付けられている。開口部１１５は、コネクタ１１３が取り付けられた位置の近傍に設けられている。プラグ１１４は、基体１２の内部に配置される制御基板に接続されている。制御基板には、電源回路や点灯回路が設けられている。

基体１２は、図２に示すように、放熱体１２１と絶縁材１２２と口金１２３とを有している。放熱体１２１は、熱伝導性に優れた部材、本実施形態の場合はアルミニウム合金のダイカスト製であり、図３に示すように、ＬＥＤモジュール１１と熱的に接続される接触面１２１ａを有している。接触面１２１ａは、ＬＥＤ１１２が実装された範囲の基板１１１に接触する面積を少なくとも有している。また放熱体１２１は、ＬＥＤ１１２が発生する熱を放出させるために外側面に放熱用のフィン１２１ｂを等間隔で有している。絶縁材１２２は、合成樹脂など非導電性の部材で作られ、放熱体１２１の内部に挿着され、図３に示すようにねじで固定されている。ＬＥＤ１１２の点灯および消灯を制御する制御基板は、この絶縁材１２２の内部に保持される。口金１２３は、白熱電球用のソケットに適合するように形成され、絶縁材１２２によって放熱体１２１に対して絶縁されている。この口金１２３は、制御基板に接続されている。

グローブ１３は、図３に示すようにドーム形に形成され、ＬＥＤモジュール１１を覆って取り付けられている。このグローブ１３は、基部１３１とドーム部１３３とを含む。基部１３１は、図２および図３に示すように、ＬＥＤモジュール１１の外周を囲って形成され、放熱体１２１のフィン１２１ｂの先端を通る円錐面に沿った側壁１３１ａと、接触面１２１ａと平行に内側に延びて放熱体１２１に固定されるフランジ１３１ｂとを有している。ドーム部１３３は、フランジ１３１ｂが設けられた側と反対側の基部１３１の縁１３１ｅに接合される。この実施形態において、ドーム部１３３は、ほぼ半球面に形成されている。射出成型によって合成樹脂で作られるグローブ１３の材質と製造過程によっては、半球に少し満たない球面であってもよいし、大円を越える位置まで一体に整形された球面であってもよい。ドーム部１３３は、基部１３１の縁１３１ｅに対して超音波接合やレーザ接合などによって溶融接合される。

導光体１４は、図２および図３に示すように、ベース部１４１と光案内部１４２とフック１４３とを備える。ベース部１４１は、図３および図４位示すように、環状に配置されたＬＥＤ１１２の内側の範囲のコネクタ１１３および開口部１１５の範囲を除く部分で、基板１１１のおもて面１１１ｆに当接している。光案内部１４２は、図３に示すように、ベース部１４１の外周の角と一体につながっており、基板１１１の外周に向かうに従って基板１１１から離れる方向に延びている。なお、光案内部１４２は、ＬＥＤ１１２から出射された光の一部を基板１１１の外縁部１１１ａ越しにおもて面１１１ｆ側から背面１１１ｒ側へ向けて出射することで、ＬＥＤランプ１の配光角度を拡げることができるものであれば、その形状や原理は、本実施形態で図示した図２から図４の形状に限定されない。

フック１４３は、図３および図４に示すように基板１１１の開口部１１５の縁に対応する位置のベース部１４１に一続きに形成されており、開口部１１５を通って基板１１１のおもて面１１１ｆ側から背面１１１ｒ側に向かって延びている。フック１４３は、開口部１１５の中心に対して対称の位置に少なくとも１つずつ、本実施形態では、図２および図４に示すように２つずつ並べて配置されている。

図３に示すように導光体１４が基板１１１に密着している状態で、フック１４３の先端は、基板１１１の背面１１１ｒに対して少し離れている。また、図４に示すように、基板１１１のおもて面１１１ｆに沿う方向に、フック１４３は、開口部１１５の縁との間にわずかに隙間を有している。このままでは、基板１１１と導光体１４との間には、がた付きが生じることになるので、ベース部１４１のフック１４３を除く位置、例えば、コネクタ１１３および開口部１１５に対応してベース部１４１に開けられた貫通部１４１ａと基板１１１のおもて面１１１ｆとの間を接着剤で接続してもよい。

以上のように構成された、ＬＥＤランプ１は、導光体１４がフック１４３によって係合固定されている。したがって、ビスなどの細かい部品が不要である。また、フック１４３は、導光体１４をＬＥＤモジュール１１の基板１１１に取り付けるときにのみ撓み、導光体１４がＬＥＤモジュール１１の開口部１１５に嵌合している状態では、開口部１１５の縁に対して隙間を有している。その結果、ＬＥＤランプ１が使用される間、点灯と消灯を繰り返すことによって生じる温度変化が繰り返されても、フック１４３そのものは繰返し応力を受けることはない。したがって、ＬＥＤの耐用年数の末期になっても、導光体１４は、ＬＥＤモジュール１１から脱落することなく、健全に保持された状態を維持することができる。そして、がたつきを抑えるために使用された接着剤が劣化して剥離しても、導光体１４は、フック１４３で基板１１１に係合されているので、脱落しない。

また、導光体１４を基板に係合固定しているフック１４３は、ＬＥＤ１１２が環状に並べられた部分よりも内側の基板に形成された開口部１１５の縁に嵌合している。基板１１１がＬＥＤ１１２の熱によって膨張しても、基板１１１の中心付近の寸法変化は、軽微なものである。さらに、基板１１１が膨張すると、開口部１１５の縁は、フック１４３から遠ざかる方向に拡がる。したがって、フック１４３と開口部１１５の隙間は、実質的にほとんど無くてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ＬＥＤランプ、１１…ＬＥＤモジュール、１１１…基板、１１１ａ…外縁部、１１１ｆ…おもて面、１１１ｒ…背面、１１２…ＬＥＤ、１１３…コネクタ、１１４…プラグ、１１５…開口部、１２…基体、１３…グローブ、１４…導光体、１４３…フック。

Claims (2)

1. 複数のＬＥＤが環状に並べて基板に実装され、環状に配置された前記ＬＥＤより内側の前記基板上に前記ＬＥＤへ電力を供給するためのコネクタが配置されるとともにこのコネクタに接続されるプラグを通過させるための開口部が前記基板に設けられたＬＥＤモジュールと、
   前記ＬＥＤモジュールに対して熱的に接続されて前記ＬＥＤが発生する熱を放出させる機能を有した基体と、
   ドーム形に形成されて前記ＬＥＤモジュールを覆って取り付けられるグローブと、
   前記ＬＥＤが実装された前記基板のおもて面側から前記開口部に係合固定され、前記ＬＥＤが出射する光の一部を案内し前記基板の外縁部越しにおもて面側から背面側に向けて出射する導光体と
   を備え、
   前記導光体は、前記開口部の縁に係合するフックを有し、
   前記フックは、前記開口部の中心に対して対称の位置に少なくとも１つずつ配置されることを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 前記導光体は、前記基板のおもて面に沿う方向に、前記フックと前記開口部の縁との間に隙間を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。

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