JP5723825B2 - 口金、照明ランプ、及び、口金製造方法 - Google Patents

口金、照明ランプ、及び、口金製造方法 Download PDF

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Description

この発明は、LED(発光ダイオード)ランプなどの照明ランプの口金及び口金の製造方法に関する。
直管形のLEDランプでは放熱のためにいろいろな放熱構造が提案されている。
また、直管形のLEDランプでは、長さや寸法の規制がある。たとえば、全長は、1212.6mm、口金の直径は、28.8mm、ガラス管の直径は、25.5mmである。
直管形のLEDランプでは、これらの長さや寸法の規制を満足させながら、放熱効果を高める必要がある。
特許平7−78591号公報 特開2011−216261号公報 特開2011−138681号公報
本発明の実施の形態では、たとえば、直管形のLEDランプの放熱を向上させた口金を提供することを目的とする。
この発明の照明ランプの口金は、
開口を形成した開口部を有する金属筺体と、
給電端子と、
給電端子が金属筺体の開口部の開口を貫通するように、かつ、開口部の開口を満たすように、給電端子と金属筺体ととともに一体成型された絶縁樹脂と
を備えたことを特徴とする。
金属筺体の開口部は、開口を形成する開口縁を有し、
絶縁樹脂は、
中央部分に、給電端子を貫通させて給電端子を固定した貫通固定部を有し、
外周部分に、開口縁を挟みこんで開口縁を固定した凹状の挟持固定部を有する
ことを特徴とする。
金属筺体は、口金端面に円形開口部又は楕円開口部を有し、
絶縁樹脂は、円形開口部又は楕円開口部の開口に充填されている円形状絶縁樹脂又は楕円状絶縁樹脂である
ことを特徴とする。
金属筺体は、口金端面に帯状開口部又は矩形開口部を有し、
絶縁樹脂は、帯状開口部に充填されている帯状絶縁樹脂又は矩形状絶縁樹脂である
ことを特徴とする。
上記口金は、上金型と下金型に金属筺体と給電端子とを装着し、上金型と下金型との間の空間に熱可塑性樹脂を注入して製造されたインサート成型品であることを特徴とする。
この発明の照明ランプは、
上記口金と、
筒管と、
筒管の内部に配置された発光ダイオードと、
筒管の長手方向に渡って延在し、長手方向の端部が金属筺体に取り付けられたヒートシンクと
を備えたことを特徴とする。
ヒートシンクは、筒管の長手方向に渡って中空部分を有し、
金属筺体は、ヒートシンクの中空部分と連通する通気口を有することを特徴とする。
ヒートシンクは、長手方向の端部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
金属筺体は、折り曲げ部と面接触する突き当て面を有し、
折り曲げ部を突き当て面にネジで固定したことを特徴とする。
ヒートシンクは、筒管の長手方向に渡って中空部分を有し、
金属筺体は、ヒートシンクの中空部分に嵌め込まれる凸部を有することを特徴とする。
金属筺体は、ヒートシンクと面接触する舌部を有することを特徴とする。
この発明の口金製造方法は、
開口を形成した開口部を有する金属筺体と、開口部の開口を貫通するように給電端子とを、下金型に装着する工程と、
上金型を装着する工程と、
開口部の開口を満たすように下金型と上金型との間の空間に熱可塑性樹脂を射出して、給電端子と金属筺体と樹脂とを一体成形する工程と
を備えたことを特徴とする。
一体成形する工程は、樹脂を開口部に充填するとともに、樹脂の周囲に開口部の開口縁を表と裏から挟む凹部を形成することを特徴とする。
この発明に係る照明ランプの口金は、金属部分が有るので、放熱性が向上する。また、口金は、インサート成型品であるので、堅固である。
実施の形態1の照明ランプ50を示す図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とAA断面図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とBB断面図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55のCC断面図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とDD断面図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とEE断面図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55のインサート成型方法を示す図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55のインサート成型方法を示す図。 実施の形態1の照明ランプ50の口金55のインサート成型方法を示す図。 実施の形態2の照明ランプ50のZZ断面図。 実施の形態2の照明ランプ50のZZ断面図。 実施の形態2の照明ランプ50のZZ断面図。 実施の形態2の照明ランプ50のZZ断面図。 実施の形態2の照明ランプ50のZZ断面図。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1の照明ランプ50を示す図である。
照明ランプ50は、筒状のガラス管56を有している。ガラス管56は、透明な直管形ガラス管であり、筒管の一例である。筒管はガラス管でなくてもよく透明又は透光性のある樹脂管でもよい。
発光部60は、発光ダイオード(LED51)と基板52とヒートシンク54を有している。
発光部60は、ガラス管56に収納されて発光方向に光を発光する。発光部60は、ガラス管56の長手方向Xに渡って延在している。
LED51は、LED(発光ダイオード)単体又はLEDモジュールからなる。LED51は、LEDチップともいう。
基板52は、複数のLED51を均等に配置配列している。
ヒートシンク54は、基板52を取り付ける台座となりかつ放熱部材となる。
ヒートシンク54の断面形状は、D字状形状あるいは半月形状をしている。
ヒートシンク54は、一体成型された一つのアルミニウム部品であり、平板部62と弧状部63を有している。
平板部62は、平板状であり、弧状部63は、円柱を平板で切った弧状曲面を呈している。
平板部62と弧状部63の間には、中空部分64がある。中空部分64の形状もD字状形状あるいは半月形状をしている。
ガラス管56の両端に一対の口金55がある。
各口金55は、一対の給電端子58を備えている。
給電端子58は、導電性材料からなり、例えば、真鋳が好適である。
給電端子58の本数や形は、図に限らず他の本数でも他の形状でもよい。
1対の口金55は、ガラス管56の両端を覆うとともに、発光部60のヒートシンク54の両端又はガラス管56の両端に固定されている。
口金55は、全体として円筒形の形状をしている。口金55には、半円筒形で薄肉のカバー部70がある。カバー部70は、ガラス管56の端部外周を覆っている。
口金55は、金属筺体31と円形状絶縁樹脂41とを有している。
金属筺体31は、例えば、アルミニウム製である。
円形状絶縁樹脂41は、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、LCP(液晶ポリマー)等の絶縁性の樹脂である。
円形状絶縁樹脂41は、口金端面73に配置されている。
金属筺体31の口金端面73には、2個の円形の開口が有り、円形状絶縁樹脂41は、金属筺体31の開口に対して、熱可塑性樹脂を射出成形したものである。円形状絶縁樹脂41の中央には、給電端子58が貫通している。
口金55は、インサート成型により製造されたものである。インサート成型とは、金型内に部品を装着して、金型内の空間に熱可塑性樹脂を注入し、樹脂と部品とが一体化した複合部品を成形する成形技術である。
この実施の形態の口金55は、金型内にあらかじめ金属筺体31と給電端子58とを装着して、金型を閉じて金型内の空間に熱可塑性樹脂をインジェクションし、熱可塑性樹脂で円形状絶縁樹脂41を形成し、円形状絶縁樹脂41と金属筺体31と給電端子58とを一体成型して製造したものである。
インサート成型によれば、樹脂成形後に部品を装着する場合に比べ、高い強度と耐久性が得られる。
円形状絶縁樹脂41の代わりに、環状の絶縁材2枚で金属筺体31の開口部を表と裏から挟んで絶縁材2枚を接着することも考えられるが、射出成型して一体成型して製造したものに比べて強度に劣る。
ガラス管56の内面には、拡散膜90が有り、拡散膜90は、LED51からの光を拡散する。拡散膜90によりガラス管56の外観は曇った状態又は半透明状態になる。
照明ランプ50は、ガラス製外郭を有し、外形が従来の直管形蛍光ランプと同じ形状である。
<<<口金55の例1>>>
図2は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図である。
図3は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とAA断面図である。
口金55は、金属筺体31と円形状絶縁樹脂41と給電端子58とを有している。
金属筺体31は、正面形状が円形の開口を形成した円形開口部45を有する。
円形状絶縁樹脂41は、全体として、プーリ形状あるいは糸車形状をしている。
金属筺体31は、口金端面73から内側にへこんだ2箇所の窪み部36を有している。窪み部36の中央には円形開口部45が形成されている。
円形状絶縁樹脂41は、正面形状が円形であり、断面形状がH型あるいはエ字型である。
円形状絶縁樹脂41は、給電端子58が円形開口部45の開口を貫通するように給電端子58を中央に固定している。
円形状絶縁樹脂41は、円形開口部45の開口を満たすように充填されている。
円形状絶縁樹脂41は、給電端子58と金属筺体31とともに一体成型された絶縁性の樹脂である。
金属筺体31の円形開口部45は、開口を形成する円形の開口縁49を有している。
円形状絶縁樹脂41は、中央部分に、給電端子58を貫通させて給電端子58を固定した貫通固定部37を有している。
円形状絶縁樹脂41は、外周部分に、開口縁49を挟みこんで開口縁49を固定した凹状の挟持固定部38を有している。
口金55は、金型に金属筺体31と給電端子58とを装着し、金型の空間に熱可塑性樹脂を注入して製造されたインサート成型品である。
口金55は、インサート成型品なので、金属筺体31と給電端子58と円形状絶縁樹脂41とにガタつきはなく、3部品が硬く一体に固定されている。
給電端子58と金属筺体31との距離、特に給電端子58と開口縁49との距離L1は、例えば、2mm以上離れており、金属同士の絶縁状態が保たれている。すなわち、絶縁距離を確保するために給電端子58の周囲2mm以上は絶縁樹脂で覆われている。
2本の給電端子58の距離も絶縁距離を保っている。
円形状絶縁樹脂41は、放熱性を向上させるため、絶縁性熱伝導樹脂であることが望ましい。
<<<口金55の例2>>>
図4は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図である。
図5は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とBB断面図である。
図6は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55のCC断面図である。
以下、前述した例と異なる部分を説明する。
金属筺体31は、矩形の開口を形成した帯状開口部46を有する。帯状開口部46は、金属筺体31の左右直径方向全体に渡って形成されている。
帯状絶縁樹脂42は、正面形状においての略長方形であり、左右両端の辺が口金55と同じ半径の弧状を呈している。全体として、厚みのある帯状形状又は板状形状をしている。
帯状絶縁樹脂42の表面の左右両端は、金属筺体31の外周面を一致し、帯状開口部46は、口金端面73の表面を左右に横切って存在している。
帯状絶縁樹脂42の裏面の両端は、金属筺体31の内周面と一致し、帯状開口部46は、口金端面73の裏面を左右に横切って存在している。
帯状絶縁樹脂42は、帯状開口部46の開口に充填されている樹脂である。
帯状絶縁樹脂42は、2本の給電端子58が帯状開口部46の開口を平行に貫通するように給電端子58を左右の中央部分に固定している。
帯状絶縁樹脂42は、給電端子58と金属筺体31ととともに一体成型された絶縁性の樹脂である。
図5、図6に示すように、金属筺体31の帯状開口部46は、開口を形成する直線の開口縁49を有している。
帯状絶縁樹脂42は、左右の中央部分に、給電端子58を貫通させて給電端子58を固定した貫通固定部37を有している。
帯状絶縁樹脂42は、帯状部分の長手方向の両辺に、開口縁49を挟みこんで開口縁49を固定した凹状の挟持固定部38を有している。
図4、図5、図6の口金55は、窪み部36がないので、帯状絶縁樹脂42の表面は、口金端面73より凸状に(図6では上に)出ている。
給電端子58と金属筺体31との距離、特に給電端子58と口金55の内周面との距離L2と、給電端子58と開口縁49との距離L3とは、例えば、2mm以上離れており、絶縁状態が保たれている。すなわち、絶縁距離を確保するために給電端子58の周囲2mm以上は絶縁樹脂で覆われている。
図7は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とDD断面図である。
斜視図は、図4と同じである。CC断面図は、図6と同じである。
図7の場合は、図5の帯状開口部46に比べて、直径方向の開口を小さくして、開口を矩形状の矩形開口部47にした場合を示している。矩形開口部47には矩形状絶縁樹脂43が形成されている。
矩形状絶縁樹脂43は、正面形状が長方形であり、全体として、厚みのある帯状形状又は板状形状をしている。
給電端子58と開口縁49との距離L3と距離L4は、例えば、2mm以上離れており、絶縁状態が保たれている。
図7の場合は、矩形状絶縁樹脂43は、帯状部分の長手方向の両辺だけでなく、帯状部分の短手方向の両辺にも、凹状の挟持固定部38を形成でき、堅固な固定が可能になる。
<<<口金55の例3>>>
図8は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の斜視図である。
図9は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55の正面図とEE断面図である。
以下、前述した例と異なる部分を説明する。
金属筺体31は、楕円の開口を形成した楕円開口部48を有する。楕円開口部48には楕円状絶縁樹脂44が形成されている。
楕円状絶縁樹脂44は、正面形状が楕円形状又は長穴形状であり、全体として、厚みのある楕円板形状又は長穴板形状をしている。
給電端子58と金属筺体31との距離、特に給電端子58と開口縁49との距離L5とL6は、例えば、2mm以上離れており、絶縁状態が保たれている。
<<<口金55の製造方法>>>
図10、図11、図12は、実施の形態1の照明ランプ50の口金55のインサート成型方法を示す図である。
<<下金型33への部品装着工程(図10)>>
下金型33の穴99に給電端子58を差し込む。
下金型33の上面が金属筺体31の口金端面73に接触するように、金属筺体31を下金型33の上面に装着する。
金属筺体31は、給電端子58が円形状絶縁樹脂41の開口の中央を貫通するように位置決めされる。
<<上金型32の装着工程(図11)>>
上金型32を下げてゆき、上金型32の穴99に給電端子58を差し込む。
上金型32と下金型33とを固定する。
<<熱可塑性樹脂の射出工程(図12)>>
上金型32のインジェクション穴98から、熱可塑性樹脂を射出する。
熱可塑性樹脂は、上金型32と下金型33との間の空間97に充填される。
その結果として、空間97に充填された樹脂により、円形状絶縁樹脂41が形成される。
熱可塑性樹脂の硬化後に金型を外す。
金型の空間形状を変更することにより、帯状絶縁樹脂42や矩形状絶縁樹脂43や楕円状絶縁樹脂44が形成できる。
このように、照明ランプ50の口金55の製造方法は、
開口を形成した開口部を有する金属筺体31と、開口部の開口を貫通するように給電端子58とを、上金型32と下金型33とに装着する工程と、
開口部の開口を満たすように金型の内部に熱可塑性樹脂を射出して、給電端子58と金属筺体31と樹脂とを一体成形する工程と
を備えたことを特徴とする。
一体成形する工程により、樹脂が、開口部に充填される。その際、給電端子58をとおる樹脂の断面がH型あるいはエ字型に形成される。
また、上金型32と下金型33との空間97を、開口縁49の表面と裏面とに及ぼすことにより、樹脂の周囲360度全体に凹部が形成され、樹脂を開口縁49の表面と裏面とに形成することができ、堅固な固定が可能になる。
この実施の形態では、インサート成形により結合力が高い口金が得られる。トルクや引張り等強度が高い口金が得られる。
実施の形態2.
この実施の形態では、実施の形態1で説明した口金55を使用する照明ランプ50について説明する。
<<<照明ランプ50の構造>>>
図13は、実施の形態2の照明ランプ50のZZ縦断面を示す図である。
図13に示すとおり、ガラス管56と口金55の間に接着剤57があり、ガラス管56と口金55が固定されている。
ヒートシンク54とガラス管56の間に接着部材59があり、ヒートシンク54とガラス管56とが固定されている。
口金55の金属筺体31は、全体として円筒形の形状をしている。金属筺体31には、円筒形で薄肉のカバー部70がある。カバー部70は、ガラス管56の端部外周の半分を覆い、カバー部70の内面とガラス管56の端部外周が接着剤57で接着される。
口金55は、ガラス管56には完全に固定されているのではなく、ヒートシンク54の伸縮する範囲で接着剤57によりガラス管56に移動可能に取り付けられている。
たとえば、接着剤57としてシリコーンゴムなどの弾性接着剤を用いる。
ヒートシンク54は、口金55の口金端面73まで伸びている。以下に、ヒートシンク54の端部が、口金55の口金端面73に接触している構造例を説明する。
<<<口金55とヒートシンク54との構造例1>>>
図13は、ヒートシンク54が照明ランプ50を口金端面73の裏側まで伸びている場合を示している。口金端面73の裏側がヒートシンク54を突き当てる突き当て部75となっている。
<<<口金55とヒートシンク54との構造例2>>>
図14は、口金55の金属筺体31が通気口40を形成している場合を示している。通気口40は、ヒートシンク54の中空部分64と連通している。すなわち、中空部分64が口金端面73に露出した部分がそのまま通気口40となっている。
図14の構造によれば、ヒートシンク54の中空部分64が通気されるので、ヒートシンク54からの放熱効果が向上する。
<<<口金55とヒートシンク54との構造例3>>>
図15は、ヒートシンク54がアルミニウム板であり、アルミニウム板の端部が90度折り曲げられ、アルミニウム板の端部が金属製のネジ30で口金55にネジ止めされている場合を示している。ヒートシンク54の熱は、アルミニウム板の端部と金属製のネジ30とを経由して口金55の金属筺体31に伝わり外気に放熱される。
すなわち、ヒートシンク54の端部を口金端面73の裏側で面接触させている。口金端面73の裏側がヒートシンク54を突き当てる突き当て面76となっている。
ヒートシンク54は、ネジ30で突き当て面76に固定される。あるいは、ヒートシンク54は、ネジ30の代わりに接着部材59によりガラス管56に固定されてもよい。
<<<口金55とヒートシンク54との構造例4>>>
図16では、口金55の金属筺体31が口金端面73の裏側に断面がD字状形状あるいは半月形状の突部34を有している。突部34はヒートシンク54の中空部分64に隙間なく嵌め込まれる。ヒートシンク54の熱は、突部34を経由して口金55の金属筺体31に伝わり外気に放熱される。
<<<口金55とヒートシンク54との構造例5>>>
図17では、口金55の金属筺体31が口金端面73の裏側に板状の舌部35を有している。舌部35は板状のヒートシンク54の端部に面接触により固定される。ヒートシンク54の熱は、舌部35を経由して口金55の金属筺体31に伝わり外気に放熱される。
<<<効果>>>
口金55の外殻(筺体)を金属にしているので、放熱性が高まる。
また、図13〜図17のように、ヒートシンク54と金属筺体31とを接触させることにより、放熱性が向上する。
また、図13〜図17のように、ガラス管56と金属筺体31とを接触させることにより、放熱性が向上する。
また、口金55の外殻を金属にしているので、樹脂と比較し、薄肉で強度をもたせることができ、口金の径を小さくできる。口金の径を小さくできる場合は、防水ソケットに取り付けることができ、有利である。
<<<その他の例>>>
なお、上記各実施の形態の各例を、組み合わせてもかまわない。
口金の材質として、アルミニウムより熱伝導性の高い金属を用いれば、さらに、放熱性が向上する。
筒管がガラス管ではなくプラスチック等の樹脂管でもよい。
絶縁樹脂の正面形状は、四角形状、菱型形状、三角形状、五角形状、六角形状、八角形状、多角形状、台形形状、O字形状、メガネ形状、8の字形状、その他の形状でもよい。
口金の形状は限定されるものではないが、ソケットとの相性から、例えば日本電球工業会にてJEL801として日本電球工業会規格に制定されているL形(GX16t−5)口金や、従来蛍光ランプと同じG13口金をと同じ形状の口金を用いるのが好適である。
30 ネジ、31 金属筺体、32 上金型、33 下金型、34 突部、35 舌部、36 窪み部、37 貫通固定部、38 挟持固定部、39 折り曲げ部、40 通気口、41 円形状絶縁樹脂、42 帯状絶縁樹脂、43 矩形状絶縁樹脂、44 楕円状絶縁樹脂、45 円形開口部、46 帯状開口部、47 矩形開口部、48 楕円開口部、49 開口縁、50 照明ランプ、51 LED、52 基板、54 ヒートシンク、55 口金、56 ガラス管、57 接着剤、58 給電端子、59 接着部材、60 発光部、62 平板部、63 弧状部、64 中空部分、70 カバー部、73 口金端面、75 突き当て部、76 突き当て面、90 拡散膜、97 空間、98 インジェクション穴、99 穴。

Claims (12)

  1. 照明ランプの口金において、
    開口を形成した開口部を有する金属筺体と、
    給電端子と、
    給電端子が金属筺体の開口部の開口を貫通するように、かつ、開口部の開口を満たすように、給電端子と金属筺体ととともに一体成型された絶縁樹脂と
    を備えたことを特徴とする口金。
  2. 金属筺体の開口部は、開口を形成する開口縁を有し、
    絶縁樹脂は、
    中央部分に、給電端子を貫通させて給電端子を固定した貫通固定部を有し、
    外周部分に、開口縁を挟みこんで開口縁を固定した凹状の挟持固定部を有する
    ことを特徴とする請求項1記載の口金。
  3. 金属筺体は、口金端面に円形開口部又は楕円開口部を有し、
    絶縁樹脂は、円形開口部又は楕円開口部の開口に充填されている円形状絶縁樹脂又は楕円状絶縁樹脂である
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の口金。
  4. 金属筺体は、口金端面に帯状開口部又は矩形開口部を有し、
    絶縁樹脂は、帯状開口部に充填されている帯状絶縁樹脂又は矩形状絶縁樹脂である
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の口金。
  5. 上記口金は、上金型と下金型に金属筺体と給電端子とを装着し、上金型と下金型との間の空間に熱可塑性樹脂を注入して製造されたインサート成型品であることを特徴とする請求項1〜4いずれかに記載の口金。
  6. 上記請求項1〜5いずれかに記載の口金と、
    筒管と、
    筒管の内部に配置された発光ダイオードと、
    筒管の長手方向に渡って延在し、長手方向の端部が金属筺体に取り付けられたヒートシンクと
    を備えたことを特徴とする照明ランプ。
  7. ヒートシンクは、筒管の長手方向に渡って中空部分を有し、
    金属筺体は、ヒートシンクの中空部分と連通する通気口を有することを特徴とする請求項6記載の照明ランプ。
  8. ヒートシンクは、長手方向の端部を折り曲げた折り曲げ部を有し、
    金属筺体は、折り曲げ部と面接触する突き当て面を有し、
    折り曲げ部を突き当て面にネジで固定したことを特徴とする請求項6記載の照明ランプ。
  9. ヒートシンクは、筒管の長手方向に渡って中空部分を有し、
    金属筺体は、ヒートシンクの中空部分に嵌め込まれる凸部を有することを特徴とする請求項6記載の照明ランプ。
  10. 金属筺体は、ヒートシンクと面接触する舌部を有することを特徴とする請求項6記載の照明ランプ。
  11. 照明ランプの口金の口金製造方法において、
    開口を形成した開口部を有する金属筺体と、開口部の開口を貫通するように給電端子とを、下金型に装着する工程と、
    上金型を装着する工程と、
    開口部の開口を満たすように下金型と上金型との間の空間に熱可塑性樹脂を射出して、給電端子と金属筺体と樹脂とを一体成形する工程と
    を備えたことを特徴とする口金製造方法。
  12. 一体成形する工程は、樹脂を開口部に充填するとともに、樹脂の周囲に開口部の開口縁を表と裏から挟む凹部を形成することを特徴とする請求項11記載の口金製造方法。
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