JP5846176B2 - ランプ - Google Patents
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Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプの熱を放熱フィンによって効率良く放熱できるようにすることを目的とする。
上述の構成において、前記光源ユニットは、その幅方向よりも前記軸線方向に長く形成され、複数の発光素子が前記軸線方向に並べて配置されている構成としてもよい。
上述の構成において、前記軸線に直交する基準線に対する前記放熱フィンの傾斜角度は、25°から85°の範囲である構成としてもよい。
上述の構成において、前記軸線に直交する基準線に対する前記放熱フィンの傾斜角度は、55°から65°の範囲である構成としてもよい。
上述の構成において、前記放熱フィンの間隔が4mmから11mmの範囲である構成としてもよい。
上述の構成において、隣り合う前記光源ユニットの放熱フィンは、前記軸線を基準に略対称に形成されている構成としてもよい。
上述の構成において、前記蓋体は絶縁材からなり、通風孔が形成されている構成としてもよい。
<第1の実施の形態>
図1〜図4は、第1の実施の形態に係るLEDランプ1の構成を示す図であり、図1は斜視図、図2は側面図、図3は平面図、図4は分解斜視図である。
LEDランプ1は、図1に示すように、発光素子の一例たるLED20を光源に用いた口金型のランプであり、口金10を既設のソケットに装着して使用できる。LEDランプ1は、HIDランプ(放電ランプ)の発光管と同様に棒状に延び周囲の全体から略均等に放射光が放射され、なおかつHIDランプのような高出力タイプの既存の放電ランプの代わりに用いることができる程度の光出力を有する。
LEDランプ1は、図1〜図4に示すように、上記口金10と、一端に口金10が取り付けられる筒状の取付体11と、取付体11の他端に連結される筒状の支持体12と、支持体12を周囲から囲むように配置されて支持体12に支持される複数(本実施形態では3つ)の光源ユニット13と、各光源ユニット13を互いに結合させる結合部材14とを備えている。LEDランプ1は、棒状に延びる細長いランプであり、各光源ユニット13は、LEDランプ1の棒形状の中心を通る軸線Cを周囲から囲むように配置される。軸線Cは、口金10の中心軸に略一致する。
口金10は、例えばE26タイプやE39タイプ等の一般的にE型口金と呼ばれるねじ込み式(回しこみ式)のものであり、既存のサイズに合わせて構成され、既設のソケットに螺合して装着可能になっている。口金10には、図示せぬソケットを通じて点灯電源からの直流電流が供給され、各光源ユニット13が点灯される。なお、口金10には差し込み式を用いても良い。
図4及び図5に示すように、支持体12は、取付体11に連結される筒状部15と、軸線Cを周囲から囲むように筒状部15の端面に立設される複数の取付部16とを備える。支持体12は、電気絶縁性を備えた樹脂材料によって構成されている。
取付部16には、光源ユニット13の一端部13aが取り付けられる。取付部16は、光源ユニット13に対応した位置に設けられており、本実施の形態では、筒状部15の周方向に等間隔(120°間隔)で3箇所に設けられる。各取付部16は、軸線Cに重なる位置に設けられる結合部16aによって一体に結合されている。
外周面16bにおいて導入孔17の下方には、ねじ孔部18が形成されている。光源ユニット13は、長手方向の一端部13aに固定孔部19を有しており、固定孔部19に挿通されてねじ孔部18に締結されるねじ45によって、各取付部16の外周面16bに固定される。すなわち、各光源ユニット13は、一端部13aが取付部16に支持され、軸線Cを囲うように軸線Cに沿って上方に延びており、支持体12に対しては、片持ちで支持されている。
光源ユニット13が軸線Cを囲うように配置されることで、光源ユニット13よりも内方側には、空気が流通可能な空間Rが形成されている。
光源ユニット13は、LED20を光源として放射光を放射するものであり、軸線Cに沿って延びる矩形状にモジュール化して構成されている。光源ユニット13は、その幅方向よりも軸線C方向に長く形成されており、正面視では、長方形状に形成されている。
これら光源ユニット13は、全て同一構造、及び形状となっており、光出力が異なるLEDランプ1を構成する際には、所望の光出力に応じた数の光源ユニット13が支持体12の周囲に配列される。
また、LEDランプ1では、光源ユニット13を軸線Cの周りに配置するに際し、隣り合う光源ユニット13の間に隙間G1が設けられている。隙間G1を設けることで、外部の空気を隙間G1を介して空間Rに取り込み、光源ユニット13を冷却できる。
実装基板21は、略矩形板状のプリント配線基板であって、その表面には、複数のLED20と、上記リード線が半田付けされて充電部を構成する電極パターン21aとが設けられている。電極パターン21aは、実装基板21の端部に形成され、図示を省略したプリント配線を通じて各LED20に直列又は並列に電気的に接続されている。
LED20は、多数のLED素子を、例えば格子状に平面視略矩形の範囲内に配列し、その表面を樹脂材で薄い厚みでモールドして成るものであり、その略全面が発光する。この実装基板21には、図6に示すように、複数(図示例では2つ)のLED20が略隙間無く軸線C方向に直列に配列されており、これらLED20によって線状の発光が得られるようになっている。
さらに詳述すると、図6に示すように、基体22は、実装基板21を内部に収容可能な大きさの薄板状(表裏が平面な板状)に形成され、その表面22cには、実装基板21を略面一に収める凹部としての実装部22fが形成されている。実装部22fは、実装基板21と密着可能なように平面状に形成されており、実装基板21から基体22への伝熱性が高められている。また、実装基板21は、シート状の電気絶縁部材等を介さずに、実装部22fに直付けされている。このため、実装基板21の熱を効率良く基体22に伝達できる。
基体22は、筒部24が導入孔17(図5)に差し込まれるとともに、一対の突起25が取付部16の両側面部16c(図5)に嵌まることで位置決めされ、ねじ45によって固定される。
放熱フィン29は、軸線Cに対して傾斜して配置されている。すなわち、放熱フィン29は、基体22の長手方向に対し平行ではなく、所定の角度だけ傾斜して設けられている。各放熱フィン29の傾斜角度は、同一であり、各放熱フィン29の高さ及び厚さはその全長に亘り同一である。また、各放熱フィン29は、互いに等間隔且つ平行に直線的に延びて設けられている。なお、各放熱フィン29の傾斜角度は同一でなくてもよく、全ての放熱フィン29を平行に形成しなくても構わない。また、各放熱フィンは等間隔でなくともよい。
外周面カバー部32は、基体22の外周部22eに沿うように形成されており、カバー30が取り付けられた状態では、外周面カバー部32の内面が、基体22の外周部22eに嵌合する。
カバー30と基体22との間には、防水パッキン(不図示)が介装される。カバー30は、ねじ45が挿通される座部31bをカバー本体部31に備える。カバー本体部31及び基体22は、ねじ45によって取付部16に共締めされる。
本実施の形態では、隣接する光源ユニット13間には、周方向に隙間G1が設けられており、隙間G1や光源ユニット13と支持体12との隙間から空間Rに流入した空気の一部は、各放熱フィン29の間の通風路35を通り、放熱フィン29を冷却する。
図2に示すように、LEDランプ1を軸線Cが鉛直となるように鉛直配置した場合、基体22の幅方向の一側が通風路35を流れる気流Wの流入口35a(図7)となり、幅方向の他側が気流Wの排出口35bとなる。光源ユニット13によって暖められた空気は、上方へ流れるため、低い位置にある各流入口35aから、より高い位置にある各排出口35bに流れる流れが支配的となる。
図5に示すように、隣り合う光源ユニット13は、同一の部品であり、放熱フィン29の傾斜方向も、隣り合う光源ユニット13同士で同一である。
図8に示すように、放熱フィン29の角度Sを0°、すなわち軸線Cに直交する角度とした場合、光源ユニット13の温度は最も高くなった。これは、通風路35に気流が流れ難いためであると考えられる。
放熱フィン29の角度Sを90°、すなわち軸線Cに平行な角度とした場合、光源ユニット13の温度は、角度Sを15°にした場合よりも低くなった。これは、角度Sを15°とした場合よりも通風路35に気流が流れ易いためであると考えられる。
放熱フィン29の角度Sを0°、15°及び90°とした場合における光源ユニット13の温度の値は、近似直線A1で結ぶことができ、放熱フィン29の角度Sと光源ユニット13の温度とは線形の関係にあることが分かる。
放熱フィン29の角度Sを60°とした場合、光源ユニット13の温度は、最も低くなり、近似直線A1から予測される温度よりも大幅に低い。
放熱フィン29の角度Sを75°とした場合、光源ユニット13の温度は、角度Sを45°とした場合と同等となり、近似直線A1から予測される温度よりも大幅に低い。
この実験結果から、放熱フィン29の角度Sが25°から85°の範囲の場合、近似直線A1から予測される結果に対する優位な差が見られることが明らかとなった。放熱フィン29の角度Sを25°から85°の範囲とすることで、放熱フィン29によって光源ユニット13を効果的に冷却することができる。さらに、放熱フィン29の角度Sを45°から75°の範囲とすることで、光源ユニット13の温度を大きく低下させることができ、より好ましい。
図9に示すように、光源ユニット13の温度は、放熱フィン29の間隔を3mmとした場合よりも12mmとした場合の方が高くなった。放熱フィン29の間隔を、3mm及び12mmとした場合における光源ユニット13の温度の値は、近似直線B1で結ぶことができる。
放熱フィン29の間隔を3mmから12mmの間で変化させた場合、3mmから間隔が大きくなるに連れて光源ユニット13の温度は低くなり、6mmで最も低くなった。また、光源ユニット13の温度は、放熱フィン29の間隔が6mmから大きくなるに連れて高くなり、12mmで最も高くなった。放熱フィン29の間隔を6mmとすることで、通風路35に効率良く気流を流すことができると考えられる。
図6及び図7に示すように、カバー30の外周面カバー部32は、基体22の外周部22eよりも高く形成されており、図7(a)のように、光源ユニット13を裏面22d側から見た場合、外周部22eは外周面カバー部32よりも一段低くなっている。また、図7(c)に示すように、側面視では、外周部22eは外周面カバー部32によって完全に覆われており、外側に露出していない。外周面カバー部32は、カバー30に一体に形成されており、絶縁材で構成されている。
外周面カバー部32は、カバー30の内方に突出する爪部34を先端部に複数有し、爪部34が基体22の外周部22eの端に引っかかることで、カバー30は基体22に固定される。
各光源ユニット13は、その内側に略正多角形(本実施の形態では略正三角形)の空間Rを形成するように配置されており、隙間G1は、上記略正多角形の各頂点部の位置に形成される。隙間G1は、隣接する各光源ユニット13間に形成されるLEDランプ1の周方向の隙間であり、カバー30から隙間G1に鍔部33を延ばすことで、その大きさが調整されている。
結合部材14は、その略正多角形形状の各頂点部に通風孔40を備えるとともに、軸線Cに重なる中央部にも中央孔41を備える。
また、結合部材14は、結合部材固定ねじ28が挿通される座部42を、隣接する各通風孔40の間に備える。
結合部材14の表面14aは孔の部分を除き平坦である。結合部材14の裏面において各座部42に対応する位置には、空間R側に突出する受け部43がそれぞれ形成されている。
結合部材14の表面14aは、光源ユニット13のカバー30の上端面30a(先端面)と略面一に設けられている。このため、結合部材14を設けて光源ユニット13の剛性を向上させた構成であったとしても、LEDランプ1を小型化できる。
上部隙間G2は、隙間G1よりも小さく、試験指Tが上部隙間G2を通って放熱フィン29に触れることがない大きさに設定されている。このため、作業者等の指が放熱フィン29に触れることが防止される。
また、結合部材14の通風孔40及び中央孔41は、試験指Tが通風孔40及び中央孔41を通って放熱フィン29に触れることがない大きさに設定されている。このため、作業者等の指が放熱フィン29に触れることが防止される。
図10に示すように、結合部材14の略正多角形形状の頂点部と隙間G1の上端との間には、比較的大きな角部隙間G3が形成されている。角部隙間G3は、試験指Tが角部隙間G3を通って放熱フィン29に触れることがない大きさに設定されている。このため、角部隙間G3から空間Rに空気を出入りさせる構成としながら、作業者等の指が放熱フィン29に触れることを防止できる。
また、一端部13a側では、支持体12と隙間G1の下端との間に、比較的大きな角部隙間G4が形成されている。角部隙間G4は、試験指Tが角部隙間G4を通って放熱フィン29に触れることがない大きさに設定されている。このため、角部隙間G4から空間Rに空気を出入りさせる構成としながら、作業者等の指が放熱フィン29に触れることを防止できる。
また、軸線Cに直交する基準線Lに対する放熱フィン29の角度Sは、25°から85°の範囲であるため、気流を放熱フィン29の通風路35に効率良く流すことができ、LEDランプ1の熱を放熱フィン29によって効率良く放熱できる。
また、放熱フィン29の間隔を4mmから11mmの範囲とすることで、効率良く放熱できる。
また、結合部材14には通風孔40が形成されているため、感電を防止しつつ、良好な放熱性を得られる。
また、実装基板21は、基体22に直付けされているため、実装基板21から効率良く基体22に熱が伝わる。このため、放熱フィン29を介して効率良く放熱できる。実装基板21を基体22に直付けした構成であっても、上記感電防止構造によって、指が基体22に触れることが防止される。
上記第1の実施の形態では、隙間G1は、隣接する鍔部33の先端間の隙間であるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、鍔部33を設けずに、外周面カバー部32の厚さを調整することで、隙間G1の大きさを設定してもよい。
また、上記第1の実施の形態では、LEDランプ1は、軸線Cが鉛直となるように鉛直配置されるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、LEDランプ1を寝かして配置してもよい。例えば、軸線Cが水平方向に指向する水平配置も可能であり、この場合においても、上下方向の気流に対して放熱フィン29が傾斜するため、各光源ユニット隙間G1から空気を取り込むことができ、LED20からの熱で温められた空気は反対側の隙間G1から外部に抜けるため効率良く放熱できる。
また、上記第1の実施の形態では、光源ユニット13は、その内側に略正三角形の空間Rを形成するように配置されているものとして説明したが、これに限らず、例えば、光源ユニット13は、内側に略正四角形の空間を形成するように配置されてもよい。この場合、上記空間の形状に合わせて、結合部材14も略正四角形に形成される。
また、上記第1の実施の形態では、各放熱フィン29は、直線的に延びて設けられているものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。各放熱フィン29は、流路を全体的に見て、流入口35aと排出口35bとの間で軸線Cに対して傾斜していれば良く、例えば、流入口35aと排出口35bとの間で湾曲していても良い。
以下、図11を参照して、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。この第2の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
上記第1の実施の形態では、各放熱フィン29の高さは、その全長に亘り同一であるものとして説明したが、第2の実施の形態は、放熱フィン29の高さがその長さ方向に変化している点が、上記第1の実施の形態と異なる。
光源ユニット113は、基体122及びカバー30を備える。基体122は、放熱フィン129の形状以外は、基体22と同一である。
放熱フィン129は、その高さが、気流Wの流入口35a側から排出口35bに行くほど徐々に高くなるように形成されている。
本第2の実施の形態によれば、放熱フィン129に整流されて気流が整うことで効率良く放熱できる排出口35b側の放熱フィン129の部分を流入口35a側の部分よりも高くするため、放熱フィン129の放熱性を確保しつつ、放熱フィン129を軽量化できる。
以下、図12を参照して、本発明を適用した第3の実施の形態について説明する。この第3の実施の形態において、上記第1の実施の形態と同様に構成される部分については、同符号を付して説明を省略する。
上記第1の実施の形態では、隣り合う光源ユニット13は、同一の部品であり、放熱フィン29の傾斜方向も、隣り合う光源ユニット13同士で同一であるものとして説明した。第3の実施の形態は、放熱フィン29の傾斜方向が、隣り合う光源ユニット13同士で異なる点が、上記第1の実施の形態と異なる。
光源ユニット213は、軸線Cを基準に光源ユニット13に対して対称に形成されている。光源ユニット13及び光源ユニット213は左右対称であるため、ここでは、各部に同一の符号を付して説明を省略する。
本第3の実施の形態によれば、隣り合う光源ユニット13及び光源ユニット213の放熱フィン29は、軸線Cを基準に略対称に形成されているため、隣り合う一方の光源ユニット13の放熱フィン29の排出口35bから排出される温められた気流Wが、他方の光源ユニット213の放熱フィン29の流入口35aに流れることを防止できる。このため、隣接する光源ユニットからの熱の影響を受けにくく放熱フィン29によって効率良く放熱できる。
13,113,213 光源ユニット
20 LED(発光素子)
21 実装基板
22,122 基体
22d 裏面
29,129 放熱フィン
35a 流入口(流入側)
35b 排出口(排出側)
C 軸線
G1 隙間
L 基準線
S 角度
Claims (9)
- 発光素子が実装される実装基板を基体の表面に有する複数の光源ユニットを備え、当該複数の光源ユニットは、各前記基体の裏面を内側に向けるとともに互いに隙間を開けてランプの軸線周囲に配置され、前記基体の前記裏面には、前記軸線の軸方向に対して傾斜して配置される複数の放熱フィンが設けられて当該放熱フィンの間に通風路が形成され、
前記通風路の流入口が前記基体の幅方向の一側で前記隙間に連通し、前記通風路の排出口が前記基体の幅方向の他側で前記隙間に連通し、
前記複数の光源ユニットの端部が作る開口を塞ぐ蓋体が設けられ、当該蓋体は、前記複数の光源ユニットが囲って形成する空間内で前記放熱フィンよりも軸方向の端側に配置されるとともに前記複数の光源ユニットを互いに結合し、
前記基体の前記裏面には、当該基体における前記蓋体側の端面から内側に離れた位置に連結ステー部が設けられ、前記蓋体は、前記連結ステー部上に載置されることで、前記空間の内部に配置され、
前記蓋体は、その外周面が各前記基体の前記裏面に沿う多角形状に形成され、前記蓋体の前記外周面と前記裏面との間には、通風用の隙間が設けられていることを特徴とするランプ。 - 前記放熱フィンは、前記流入口から前記排出口まで連続していることを特徴とする請求項1記載のランプ。
- 前記光源ユニットは、その幅方向よりも前記軸線方向に長く形成され、複数の発光素子が前記軸線方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載のランプ。
- 前記軸線に直交する基準線に対する前記放熱フィンの傾斜角度は、25°から85°の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のランプ。
- 前記軸線に直交する基準線に対する前記放熱フィンの傾斜角度は、55°から65°の範囲であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のランプ。
- 前記放熱フィンの間隔が4mmから11mmの範囲であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載のランプ。
- 前記放熱フィンは、空気の流入側よりも排出側の方が、高さが高く形成されていることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のランプ。
- 隣り合う前記光源ユニットの放熱フィンは、前記軸線を基準に略対称に形成されており、前記隙間に連通する前記流入口同士または前記排出口同士が対向していることを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載のランプ。
- 前記蓋体は絶縁材からなり、通風孔が形成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載のランプ。
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