JP6072853B2

JP6072853B2 - 照明ランプ及び照明ランプの製造方法

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Publication number: JP6072853B2
Application number: JP2015104792A
Authority: JP
Inventors: 大澤　隆司; 隆司大澤; 恒人西岡; 野口　卓志; 卓志野口; 高宏芥田
Original assignee: Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2015-05-22
Filing date: 2015-05-22
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2031-12-02
Also published as: JP2015165513A

Description

この発明は、ＬＥＤランプなどの照明ランプに関する。特に、熱膨張に影響されない直管形照明ランプに関する。

直管形蛍光ランプと類似の形状をしたＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする照明用光源がすでに商品化されている。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（ＧＸ１６）口金を有する直管形ＬＥＤランプシステムや、従来蛍光ランプと同じＧ１３口金を用いた直管形ＬＥＤランプシステムがある。

また従来の直管形蛍光ランプはガラス管内面に蛍光体層を形成し、ガラス管内両端に電極を設け、その両電極間で低圧水銀蒸気放電を起こし、それより発生する紫外線を蛍光体層で可視光に変換するものであり、通常口金は主管ガラスバルブ両端に一対固着されている。ここで固着と表現したのは、ガラス管と口金間は強固に接着され、口金にトルクを加えてもガラス管と口金の相対位置関係が変化しない事を意味する。従って両端の口金の相対位置関係も、ガラス管を介して不変である。

従来蛍光ランプと、ＪＥＬ８０１の様な直管状ＬＥＤランプは、その構造が大きく異なるが、直管形ＬＥＤランプ両端の口金の相対位置関係も、当然不変とすることが必要である。そこで両口金間に渡る構造物を介して両口金の相対位置が固定される。しかし蛍光ランプと異なり、両口金間の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が複数存在する場合がある。例えばＬＥＤ冷却用金属ヒートシンク、拡散用の樹脂カバー、外郭ガラス管等がそれに該当する。また外郭ガラス管は製品によって有るものと無いものがある。

両口金間に“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が複数存在する場合、複数の構成物の熱膨張係数が異なり、口金にストレスを与える恐れがある。

特開２００４−３０３６１４号公報国際公開第２０１１／０２１４５７号

本発明では、両口金間に“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が複数存在する場合、熱膨張に影響されない照明ランプを提供することを目的とする。

この発明に係る照明ランプは、
筒状のガラス管と、
前記ガラス管に収納されて光を発光する発光部であって、前記ガラス管の長手方向に渡って延在するとともに前記ガラス管よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物を有する発光部と、
前記ガラス管の両端を覆うとともに、前記発光部の前記伸縮構成物の両端に固定された１対の口金とを備え、
前記ガラス管の端部は、前記ガラス管の管外径より小さい外径を有し、
口金は、ガラス管には固定されていないか、もしくは、伸縮構成物の伸縮する範囲でガラス管に移動可能に取り付けられており、
前記口金は、上口金と、前記ガラス管の長手方向に向かって挿入された状態で前記伸縮構成物に固定されている固定部を有する下口金とを有することを特徴とする。

この発明に係る照明ランプは、ガラス管の長手方向に渡って延在するとともにガラス管よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物に口金を固定しており、口金がガラス管を覆うだけなので、熱膨張に影響されない照明ランプを提供することができる。

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の平温組立時の縦断面を示す図。実施の形態１の照明ランプ５０の高温時の縦断面を示す図。実施の形態１の照明ランプ５０の低温時の縦断面を示す図。実施の形態１の照明ランプ５０の製造方法を示す図。実施の形態１の照明ランプ５０の製造方法を示す図。実施の形態１の照明ランプ５０の製造方法を示す図。実施の形態２の照明ランプ５０の縦断面を示す図。実施の形態３の照明ランプ５０の縦断面を示す図。実施の形態４の照明ランプ５０の縦断面を示す図。実施の形態５の照明ランプ５０の縦断面を示す図。

発明に至った経緯．
ＬＥＤ素子を絶縁処置が施されたアルミ製ヒートシンク上に貼り付け、それらをガラス管に挿入し、ＬＥＤが貼り付けられていない側のヒートシンクをガラス管内面にゆるく固定し、さらに、蛍光ランプの従来例どおり、当該ガラス管両端に口金を固着させて、試作品を作成した。

この試作品の組立ては、工場内の室温で行われ、凡そ２５℃前後の状態で行われた。ここでゆるく固定と表現したのは、シリコーン（弾性接着剤）により接着されたものであり、シリコーンは硬化後も弾性に富み、１０×１０^−６／Ｋ程度の線膨張係数（線膨張率）の材料が全長１ｍ以上の長さかつＬＥＤ光源が使用される温度領域における室温からの熱膨張を十分吸収できることを意味する。

尚、１ｍ以内の短いランプに関しては、各構造物の熱膨張に差があっても、その差が比較的小さく、歪等の悪影響が少なく、大きな問題にはならない。

しかし、試作品を実際の照明器具に装着し点灯させると以下の課題が発生した。即ち両端の口金はガラス管端部に固着されているが、実点灯時の自己発熱、及び器具実装時の周囲温度上昇により、“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が各々熱膨張し、かつ両端口金間を規定しているガラス管よりも、アルミヒートシンクの膨張が大きく、両端口金内面を外側方向に押す力が発生し、４０，０００時間という長きに渡る商品寿命に大きなマイナスとなるガラス歪みや、ガラス外面円周と口金内面と間の固着接着剤の切断応力が発生するものであった。

発明の概要．
そこで我々は、この様な課題を解決する事を目的に研究し、本発明に至った。それは“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の内、一番線膨張係数の大きな構造物にて両端口金の相対位置関係を固定するものであり、または安定点灯中一番熱膨張による膨張が大きな構造物に口金を固定するものである。“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”とは、熱により伸縮するがその形状を保つ個体をいう。膜やフィルムも熱により伸縮するがその形状を保つことが出来ないのでここでいう“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”にはならない。

なお室温２５℃程度で組立てられた直管形ＬＥＤランプの熱膨張・収縮に関する課題は高温側で大きくなるが、逆に消灯時の自己発熱が無い状態で低温環境に曝されれば、当然一番線膨張係数の大きい構成物ほど縮む事になるため、設計時に実際に市場で起こりうる低温領域においても、他の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さを、両端口金位置関係を決定する構成部材より、若干短くしておく必要がある。

最も線膨張係数の大きなアルミ製ヒートシンクが低温で最も収縮し、口金間距離を短くするが、この際、ガラス管と口金とのクリアランスが十分に確保されていないと、ガラス管が両口金間に挟まった形となり、ガラス及び口金に歪みを生じることとなる。

また、前記最低温消灯放置時の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さが両端口金位置関係を決定する構成部材温度Ｔｃ（Ｋ）と、実機実装高温雰囲気点灯時の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さが両端口金位置関係を決定する構成部材温度Ｔｈ（Ｋ）では、“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の相対長さが最も変化する。

このため、ランプに起こり得る冷却収縮と高温熱膨張を考慮すると、当該ランプの組み立て作業は（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２（Ｋ）程度の室温で組み立てられることが望ましい。即ち−２０℃（２５３Ｋ）が市場で起こり得る最低温状態で、かつ実機実装高温時の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さが両端口金位置関係を決定する構成部材温度が７０℃（３４３Ｋ）の場合、（２５３＋３４３）／２＝２９８（Ｋ）、即ち２５℃雰囲気で組立てられた場合、製品完成時の収縮・膨張の影響の最大値が最も小さくできる。

以上述べた通り、組立作業は２５℃が望ましく、２５±５℃が妥当な温度範囲といえる。この温度は、作業する人間が比較的快適に作業に従事できる温度でもある。

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６を有している。ガラス管６は、直管形ガラス管である。発光部５４は、発光ダイオード１（ＬＥＤ１）と基板２とヒートシンク４（伸縮構成物の一例）を有している。基板２は、複数のＬＥＤ１を均等に配置配列している。ガラス管６の両端に一対の口金５を備えている。ヒートシンク４は、アルミニウム製などの金属製であり、基板を取り付ける台座となりかつ放熱部材となる。基板２とヒートシンク４との間には絶縁フィルム３が有る。

各口金５は、一対の給電端子８を備えている。給電端子８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。
ＬＥＤ１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）単体又はＬＥＤモジュールからなる。
発光部５４は、ガラス管６に収納されて光を発光する。発光部５４は、ガラス管６の長手方向に渡って延在している。発光部５４は、ガラス管６よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物としてアルミニウム製のヒートシンク４を有する。

１対の口金５は、ガラス管６の両端を覆うとともに、発光部５４のヒートシンク４（伸縮構成物）の両端に固定されている。
口金５は、ガラス管６には固定されていないか、もしくは、ヒートシンク４（伸縮構成物）の伸縮する範囲でガラス管に移動可能に取り付けられている。

照明ランプ５０は、安定的に動作するために必要な制御装置が一体となっていない構造である。すなわち、照明ランプ５０は、外部にある電源からＬＥＤ１を点灯する直流の定電流を供給されて点灯する。
電力の供給は、給電端子８から受けてもよいが、図示していないコネクタから受けてもよい。

照明ランプ５０は、長期使用の観点で、使用中に安全を損なうランプ内へのホコリの侵入ができない構造を備えている。すなわち、ガラス管６と口金５とは接着されており、発光部５４は、密封されている。ただし、真空密封ではない。

照明ランプ５０は、ガラス製外郭を有し外形が従来通りの直管形照明ランプである。また、照明ランプ５０は、機能を損なわずには恒久的に分解できない直管形ＬＥＤランプシステムである。
照明ランプ５０は、ガラス製外郭を有し、照明ランプ５０の外形は、既存の直管形蛍光ランプの外形と同じである。

図２は、図１に示した照明ランプ５０の平温組立時のＺＺ断面図（中心軸を含む縦断面図）である。
図３は、照明ランプ５０の高温時の縦断面を示す図である。
図４は、照明ランプ５０の低温時の縦断面を示す図である。

ヒートシンク４は両面テープ６０及びシリコーン９によりガラス管６の内面に接着されている。

口金５は、全体として円柱形状をしている。口金５は、上半分が上口金５１であり下半分が下口金５２である。上口金５１は、下口金５２に、はめ込み機構（図示せず）によりはめ込まれる。一旦はめ込まれると分解できない。

上口金５１と下口金５２の間には、給電端子８が固定される。図２に示した一方の片側の２本の給電端子８は照明ランプ５０のソケット装着に用いられ、さらに、電力の供給に用いられる。図２に示した一方の片側の２本の給電端子８は、リード線１０により基板２の電気回路に接続されている。給電端子８からリード線１０を介して直流定電流が基板２に供給される。

図示していない他方の片側の２本の給電端子８は、照明ランプ５０のソケット装着のみに用いられ、リード線１０は接続されない。

下口金５２の内端面の上部（口金５の中央部分）からはヒートシンク４へ固定される舌状の固定部５６がガラス管６の長手方向に向かって突き出ている。固定部５６はネジ穴を有し、固定部５６は固定ネジ７によりヒートシンク４にネジ止めされる。こうして口金５は、ヒートシンク４の端部に固定ネジ７で固定される。

口金５の円柱形状の内端面５５の周囲縁部に、ガラス管６の端部の外周を覆う環状外壁部５３を有している。環状外壁部５３の内側には、環状内壁部６３が筒状に形成されている。環状外壁部５３と環状内壁部６３とは、リング形状の環状面６６によりつながっている。環状外壁部５３と環状内壁部６３と環状面６６とにより凹部６４を形成しておる。凹部６４はガラス管６のガラス端面６１を収納する３６０度の円形溝である。ガラス端面６１は、環状面６６に向かって凹部６４に挿入され弾性接着剤、たとえば、シリコーン９により接着される。口金５の凹部６４は、ガラス管６が口金５に対して長手方向に変位可能なように、弾性接着剤、たとえば、シリコーン９を介してガラス管６の環状のガラス端部をはめこんでいる。凹部６４にはシリコーン９が塗布され、ガラス管６の端部に口金５が横からはめ込まれる。

ガラス管と口金との間にはクリアランスＣが存在する。
クリアランスとは、ガラス管６と口金５との隙間である。より正確には、クリアランスとは、ガラス管６のガラス端面６１と口金５の環状面６６との距離である。

凹部６４（クリアランスＣ）には、シリコーン９が接着剤として充填されている。シリコーンは硬化後も弾性に富み、熱膨張によりガラス管６と口金５とがずれても密閉機能と接着機能とを失わない。

本実施の形態の照明ランプを、ＪＥＬ８０１に規定されたＬＤＬ４０に沿って説明する。構造は、公称寸法１１９８ｍｍで、外郭に外径２５．５ｍｍ、線膨張係数１０×１０^−６／Ｋのソーダライムガラスによるガラス管６があり、発光素子のＬＥＤ１を配置した電子基板２が、絶縁フィルム３を挟んで、線膨張係数２３．７×１０^−６／Ｋのアルミニウム製のヒートシンク４に接着されている。

ＬＥＤ１と基板２と絶縁フィルム３とヒートシンク４は一体となっており、膨張の主体はアルミ製ヒートシンク４である。ガラス管６と、ヒートシンク４とは長さは約１１７０ｍｍ程度であり、いずれも“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”である。

両者の線膨張係数の差は、
２３．７×１０^−６／Ｋ−１０×１０^−６／Ｋ＝１３．７×１０^−６／Ｋ
となる。

平温２５℃においてガラス管６と、ヒートシンク４との長さが双方正確に１１７０ｍｍであったとすると、７０℃においては、ガラス管６は、
１１７０ｍｍ×（７０℃−２５℃）×１０×１０^−６／Ｋ
＝０．５２６５ｍｍ
≒０．５ｍｍ
伸びる。

アルミ製のヒートシンク４は、
１１７０ｍｍ×（７０℃−２５℃）×２３．７×１０^−６／Ｋ
＝１．２４７８０５ｍｍ
≒１．２ｍｍ
伸びる。

従って、両者は全長で、
＝１．２４７８０５ｍｍ−０．５２６５ｍｍ
＝０．７２１３０５ｍｍ
≒０．７ｍｍ
の膨張差が発生し、これがひずみの原因になっている。

一方、−２０℃においては、ガラス管６は、
１１７０ｍｍ×（−２０℃−２５℃）×１０×１０^−６／Ｋ
≒−０．５ｍｍ
伸びる（０．５ｍｍ縮む）。

アルミ製のヒートシンク４は、
１１７０ｍｍ×（−２０℃−２５℃）×２３．７×１０^−６／Ｋ
≒−１．２ｍｍ
伸びる（１．２ｍｍ縮む）。

従って、両者は全長で０．７ｍｍの縮小差が発生し、これがひずみの原因になっている。

図２、図３、図４に示すガラス管６と口金５の間のクリアランスＣ，Ｄ，Ｅの関係は、
Ｄ＞Ｃ＞Ｅ
である。

ここで、片側の接着がゆるく他方の接着が硬いため伸縮が全て片側のガラス管６と口金５の間のクリアランスを変化させるという最悪の場合を想定すると、７０℃、２５℃の時のクリアランスＣ，Ｄの関係は、

Ｄ＝Ｃ＋０．７ｍｍ
である。

２５℃、−２０℃の時のクリアランスＣ，Ｅの関係は、
Ｃ−０．７ｍｍ＝Ｅ
である。

クリアランスＥは、シリコーン９の存在を無視すれば、最小値が０ｍｍであるから、クリアランスＣは０．７ｍｍ以上必要である。また、口金５の凹部６４の深さＦは、１．４ｍｍ以上必要である。

凹部６４の深さＦ＝環状外壁部５３の深さＦ＝環状内壁部の深さＦ≧１．４ｍｍ

クリアランスには何らかのシリコーン９が存在するから、口金５の凹部６４の深さＦは、１．４ｍｍ超が必要である。

凹部６４の深さＦ＝環状外壁部５３の深さＦ＝環状内壁部の深さＦ＞１．４ｍｍ

実際には、余裕を持つ必要があるため、１．５ｍｍ以上あればよい。最大で２．０ｍｍ以下であればよい。
すなわち、口金５の環状外壁部の深さＦは、最低温消灯放置時の伸縮構成物温度Ｔｃ（Ｋ）と、最高温雰囲気点灯時の伸縮構成物温度Ｔｈ（Ｋ）との伸縮構成物の長さの差より大きくなければならない。また、当該ランプの組み立て作業を（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２（Ｋ）程度の室温で組み立て、その時のガラス管６と口金５の間のクリアランスＣは、口金５の凹部６４の深さＦの半分にすればよい。

口金５の凹部６４の深さＦ≧Ｔｈ（Ｋ）の長さ−Ｔｃ（Ｋ）の長さ
ガラス管６と口金５の間のクリアランスＣの長さ＝Ｆ÷２

両側の接着がゆるく伸縮が両側のガラス管６と口金５の間のクリアランスをほぼ対等に変化させるという場合を想定すると、凹部６４の深さＦは前記値の半分になる。

凹部６４の深さＦ＝環状外壁部５３の深さＦ＝環状内壁部の深さＦ≧０．７ｍｍ
凹部６４の深さＦ＝環状外壁部５３の深さＦ＝環状内壁部の深さＦ＞０．７ｍｍ

余裕を持つ場合は、０．７５ｍｍ以上あればよい。最大で１．０ｍｍ以下であればよい。
すなわち、口金５の環状外壁部の深さＦは、最低温消灯放置時の伸縮構成物温度Ｔｃ（Ｋ）と、最高温雰囲気点灯時の伸縮構成物温度Ｔｈ（Ｋ）との伸縮構成物の長さの差の二分の一より大きくなければならない。また、当該ランプの組み立て作業を（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２（Ｋ）程度の室温で組み立て、その時のガラス管６と口金５の間のクリアランスＣは、口金５の環状外壁部の深さＦの四分の一にすればよい。

口金５の環状外壁部の深さＦ≧（Ｔｈ（Ｋ）の長さ−Ｔｃ（Ｋ）の長さ）÷２
ガラス管６と口金５の間のクリアランスＣの長さ＝Ｆ÷４

実施の形態１の照明ランプ５０は、両端に一対の口金５とＬＥＤ単体又はＬＥＤモジュールを備え、それが安定的に動作するために必要な制御装置が一体となっていない構造であり、更に長期使用の観点で、使用中に安全を損なうランプ内への埃の侵入ができない構造を備えている。

実施の形態１の照明ランプ５０は、機能を損なわずには分解できない直管形ＬＥＤランプシステムで有る。

実施の形態１の照明ランプ５０の両端の口金５は、ランプ長手方向の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”に接合され固定されており、前記“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が少なくとも２つ以上存在し、更に、この構造物同士の線膨張係数が少なくとも１０×１０^−６／Ｋ以上の差があり、かつ全長（ＪＥＬ８０１におけるＡ寸法、或いはＪＩＳＣ７６０１におけるＡ寸法相当の両端口金の外端面６５の間の長さ）が１０００ｍｍを超えるものである。

ランプ両端の口金５は、ランプほぼ全幅に渡る構造物の内、最も線膨張係数の大きなものに固定され、かつほぼ全幅に渡る構造物の内、最も線膨張係数の大きなもの以外のほぼ全幅に渡る構造物には固定されていないか、もしくはゆるく固定されている。

実施の形態１の照明ランプ５０によれば、ランプが組立て時よりも高温となり、各構造物が熱膨張して一番熱膨張する部材が両端口金間距離を広げるが、ランプほぼ全幅に渡る他の構造物とは固定されていないか、或いはゆるく固定されているため、高温雰囲気に曝されても、歪みや切断応力の発生が有効に抑制される効果がある。

また、実施の形態１の照明ランプ５０のランプ両端の口金は、“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の内、消灯時と安定点灯中最も熱膨張による長さの変化が大きな“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”に固定され、かつその他の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”には固定されていない、もしくはゆるく固定されている。

実施の形態１の照明ランプ５０によれば、ランプ実使用状態となり、組立て時よりも高温となり、口金の位置関係を固定する“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が熱膨張して両端口金間距離を広げるが、他の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”とは固定されていないか、或いはゆるく固定されているため、実使用状態での歪みや切断応力の発生が有効に抑制される。

実施の形態１の照明ランプ５０は、市場で起こりうる低温領域である−２０℃において、両端口金位置関係を決定する構成部材より、ランプほぼ全幅に渡る他の構成物の長さが、同等もしくは短い。

実施の形態１の照明ランプ５０によれば、ランプ実使用状態となり、組立て時よりも高温となり、口金の位置関係を固定する“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”が熱膨張して両端口金間距離を広げるが、他の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”とは固定されていないか、或いはゆるく固定されているため、自己発熱の無い消灯時かつ周囲温度が低温−２０℃になった場合、歪みや切断応力の発生が有効に抑制される。

実施の形態１の照明ランプ５０は、２５±５℃雰囲気で組立てられることを特徴とする。
実施の形態１の照明ランプ５０によれば、最低温消灯放置時の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さが両端口金位置関係を決定する構成部材温度Ｔｃ（Ｋ）と、実機実装高温雰囲気点灯時の“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の長さが両端口金位置関係を決定する構成部材温度Ｔｈ（Ｋ）では、“ランプのほぼ全幅に渡る構成物”の相対長さが変化し得る最大になるが、該ランプの組み立て作業が（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２（Ｋ）程度の室温で組み立てられるため、温度変化による熱膨張の歪が最も少なくできる。

次に、図５、図６、図７を用いて、この実施の形態の照明ランプ５０の製造方法について説明する。

ステップ１．
ヒートシンク４の両端に、ネジ穴を作成する。ヒートシンク４の裏側に中央を空けて２枚の両面テープ６０を貼り付ける。

ステップ２．
ヒートシンク４の表側に絶縁フィルム３を貼り付ける。絶縁フィルム３はシリコーンでもよい。あるいは、両面テープやその他の接着剤を用いてもよい。これらを併用してもよい。雷サージ対策のためには、絶縁フィルム３のような絶縁物で固定するのが望ましい。

ステップ３．
絶縁フィルム３に２枚の基板２を貼り付ける。２枚の基板２を電気的にフレキシブル基板２１で連結する。基板２とヒートシンク４を絶縁物で固定するのが望ましいが、絶縁物でない導電性のものでもよく、熱伝導性に優れるものを用いるのがよい。

ステップ４．
基板２にリード線１０と給電端子８とを接続する。

ステップ５．
ヒートシンク４の裏側の両面テープ６０の間にシリコーン９を塗布する。両面テープ６０の剥離シートをはがす。これで発光部５４が完成する。
なお、ヒートシンク４とガラス管６とを、両面テープ６０のみ、又は、シリコーン９のみ、又は、その他の接着剤のみ、又は、これらを併用して接着してもよい。また、ヒートシンク４とガラス管６とを絶縁物で固定するのが望ましいが、絶縁物でない導電性のものでもよく、熱伝導性に優れるものを用いるのがよい。

ステップ６．
ガラス管６に発光部５４を挿入する。

ステップ７．
発光部５４をガラス管６の中央に位置決めする。

ステップ８．
発光部５４の両端をガラス管６の内面に押し当てて、発光部５４をガラス管６に接着する。発光部５４の両端が押され発光部５４の中央が浮きやすくなるが、発光部５４の中央はシリコーン９なので、発光部５４の中央がガラス管６の内面から浮気味であってもシリコーン９が発光部５４の中央をガラス管６の内面に接着する。

ステップ９．
下口金５２の凹部６４にシリコーン９を塗る。ガラス管６の両端から、ガラス管６のガラス端面６１を凹部６４に挿入しながら下口金５２を装着する。

ステップ１０．
Ｌ字型のスクリュードライバーで、口金５の固定部５６をヒートシンク４のネジ穴に固定ネジ７でネジ止めする。
給電端子８を下口金５２にはめ込む。
上口金５１の凹部６４にシリコーン９を塗る。ガラス管６の両端から、ガラス管６のガラス端面６１を凹部６４に挿入しながら上口金５１を下口金５２にはめ込んで装着する。

ステップ１１．
しばらく乾燥させて、照明ランプ５０が完成する。

実施の形態２．
図８のように、環状外壁部５３を内端面５５あるいは環状内壁部６３よりガラス管６に向かって突き出してもよい。環状外壁部５３を内端面５５あるいは環状内壁部６３よりガラス管６に向かって突き出せば、口金５がガラス管６からはずれにくくなる。

また、固定ネジ７ではなく、図８のように、固定部５６が固定フック５７を有し、固定フック５７を、ヒートシンク４に設けた固定溝５８にひっかけて、固定してもよい。この実施の形態によれば、図８の矢印の方向に口金５を落ち込むだけで、口金５をヒートシンク４に固定することができる。

１対の口金の内、両方を図８に示した固定フック５７による口金５にしてもよい。１対の口金の内、片方の口金を図２に示した固定ネジ７による口金５にし、他方の口金を図８に示した固定フック５７による口金５にしてもよい。固定フック５７による口金５の場合は、上口金５１と下口金５２に分かれていなくてもよく一体化できる。
その他は、実施の形態１と同じである。

実施の形態３．
凹部６４ではなく、図９のように、環状内壁部６３をなくし環状外壁部５３と環状面６６のみを設けてもよい。環状外壁部５３は、口金５の内端面５５から３６０度周囲において内端面５５からガラス管６に向かって突き出た壁である。環状外壁部５３の内周面にシリコーン９を塗布し、ガラス管６の端部を横からはめ込めば、環状外壁部５３の内周面にガラス管６の外周面が嵌め込まれてシリコーン９で接着される。
その他は、実施の形態１と同じである。

実施の形態４．
図１０に示すように、ガラス管６の両端の外径が小さくなる場合でもかまわない。図１０に示す場合は、口金５の外径をガラス管６の外径と同じにすることができ、照明ランプ５０の管径を全長に渡って等しくできる。また、口金５の外径はガラス管６の外径より小さくしても構わない。

実施の形態５．
凹部６４ではなく、図１１のように、環状外壁部５３をなくし環状内壁部６３と環状面６６のみを設けてもよい。環状内壁部６３は、口金５の内端面５５から３６０度周囲において内端面５５からガラス管６に向かって突き出た筒状の壁である。環状内壁部６３の外周面にシリコーン９を塗布し、ガラス管６の端部を横からはめ込めば、環状内壁部６３の外周面にガラス管６の内周面が嵌め込まれてシリコーン９で接着される。
その他は、実施の形態１と同じである。

実施の形態６．
実施の形態１〜５において、ヒートシンク４の材質を、銅、鉄、鋼、亜鉛、スズ、鉛などの他の金属にしてもよい。鉄の線膨張係数は、１２．１×１０^−６／Ｋであり、銅の線膨張係数は、１６．８×１０^−６／Ｋであり、ガラス管６の線膨張係数より大きいから、口金５は銅や鉄のヒートシンク４に固定される。

ヒートシンク４の材質の線膨張係数が、ガラス管６の線膨張係数より小さい場合は、口金５はガラス管６に固定され、ヒートシンク４にゆるく固定されるか、ヒートシンク４に固定されない。ガラス管６の線膨張係数より小さい材質とは、たとえば、炭化ケイ素、硬質ガラスなどである。

実施の形態１〜５において、絶縁フィルム３はシリコーン９でもよい。また、両面テープ６０はシリコーン９でもよい。両面テープ６０あるいはシリコーン９は放熱に用いられるとともに、ガラス管６の破損防止に用いられる。

また、基板２は２枚ではなく３枚以上でもよいし、１枚でもよい。

また、ガラス管６の表面にガラス片の飛散を防止する飛散防止膜を設けてもよい。
実施の形態１〜５において、Ｇ１３タイプの口金で説明したが、口金はＧ１３に限るのではなく、ＧＸ１６タイプのもの、その他のタイプのものであっても構わない。

以下に、前述した実施の形態の特徴を記載する。

この発明に係る実施の形態の照明ランプは、
筒状のガラス管と、
ガラス管に収納されて光を発光する発光部であって、ガラス管の長手方向に渡って延在するとともにガラス管よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物を有する発光部と、
ガラス管の両端を覆うとともに、発光部の伸縮構成物の両端に固定された１対の口金とを備えたことを特徴とする。

口金は、ガラス管には固定されていないか、もしくは、伸縮構成物の伸縮する範囲でガラス管に移動可能に取り付けられていることを特徴とする。

また、発光部は、
発光ダイオードと、
発光ダイオードを取り付けた基板と、
基板を取り付けるとともに、前記伸縮構成物となる金属製のヒートシンクと
を有し、
口金は、円柱形状をしており、
口金は、円柱形状の円形の端面の縁部に、ガラス管のガラス端面に向き合う環状面と、ガラス管の端部を覆う環状外壁部または環状内壁部とを有し、
口金は、円柱形状の円形の端面の中央部分にヒートシンクへ固定される固定部を有し、
口金の固定部は、ヒートシンクの端部に固定され、
口金の環状外壁部または環状内壁部は、ガラス管が口金に対して長手方向に変位可能なように、弾性接着剤を介してガラス管の端部をはめこんでいることを特徴とする。

また、環状外壁部または環状内壁部の深さＦは、最低温消灯放置時の伸縮構成物温度Ｔｃ（Ｋ）と、最高温雰囲気点灯時の伸縮構成物温度Ｔｈ（Ｋ）との伸縮構成物の長さの差の四分の一以上であり、
（Ｔｃ＋Ｔｈ）／２（Ｋ）±５℃で、ガラス管のガラス端面と口金の環状面との距離が深さＦ÷２であることを特徴とする。

また、環状外壁部または環状内壁部の深さＦは、最低温消灯放置時の伸縮構成物温度Ｔｃ（Ｋ）と、最高温雰囲気点灯時の伸縮構成物温度Ｔｈ（Ｋ）との伸縮構成物の長さの差の二分の一以上であることを特徴とする。

この発明に係る実施の形態の照明ランプの製造方法は、
発光ダイオードと、基板と、ガラス管よりも線膨張係数の大きなヒートシンクとを有している発光部を製作するステップと、
筒状のガラス管に発光部を挿入するステップと、
口金のガラス管の端部を覆う部分に弾性接着剤を塗布し、口金を発光部の伸縮構成物の両端に固定して、口金を取り付けるステップと
を実行することを特徴とする。

１ＬＥＤ、２基板、３絶縁フィルム、４ヒートシンク、５口金、６ガラス管、７固定ネジ、８給電端子、９シリコーン、１０リード線、５０照明ランプ、５１上口金、５２下口金、５３環状外壁部、５４発光部、５５内端面、５６固定部、６０両面テープ、６１ガラス端面、６３環状内壁部、６４凹部、６５外端面、６６環状面、Ｃガラス管と口金間クリアランス。

Claims

筒状のガラス管と、
前記ガラス管に収納されて光を発光する発光部であって、前記ガラス管の長手方向に渡って延在するとともに前記ガラス管よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物を有する発光部と、
前記ガラス管の両端を覆うとともに、前記発光部の前記伸縮構成物の両端に固定された１対の口金とを備え、
前記ガラス管の端部は、前記ガラス管の管外径より小さい外径を有し、
口金は、ガラス管には固定されていないか、もしくは、伸縮構成物の伸縮する範囲でガラス管に移動可能に取り付けられており、
前記口金は、上口金と、前記ガラス管の長手方向に向かって挿入された状態で前記伸縮構成物に固定されている固定部を有する下口金とを有することを特徴とする照明ランプ。
前記口金の外径は、記ガラス管の管外径以下であることを特徴とする請求項１記載の照明ランプ。
前記口金の外径は、記ガラス管の管外径と同じであり、
前記照明ランプの管径は、全長に渡って等しいことを特徴とする請求項１又は２記載の照明ランプ。
前記口金の外径は、記ガラス管の管外径より小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の照明ランプ。
口金は、ガラス管に弾性接着剤により接着されていることを特徴とする請求項１から４いずれか１項に記載の照明ランプ。
口金と、端部の外径が管外径より小さい筒状のガラス管とを備えた照明ランプの製造方法において、
発光ダイオードと、基板と、ガラス管よりも線膨張係数の大きな伸縮構成物とを有している発光部を製作するステップと、
外径が管外径より小さい前記端部から、前記ガラス管に前記発光部を挿入して、前記発光部をガラス管の中央に位置決めするステップと、
前記口金の前記ガラス管の前記端部を覆う部分に弾性接着剤を塗布し、前記口金を前記発光部の前記伸縮構成物の両端に固定して、口金を取り付けるステップとを実行し、
前記口金は、上口金と、前記ガラス管の長手方向に向かって挿入される固定部を有する下口金とを有し、
前記口金を取り付けるステップは、
前記ガラス管の端部から前記固定部を挿入し、前記固定部を前記伸縮構成物に固定して下口金を前記伸縮構成物に固定するステップと、
前記上口金をはめ込み機構により前記下口金にはめ込んで固定するステップと
を有し、
口金は、ガラス管には固定されていないか、もしくは、伸縮構成物の伸縮する範囲でガラス管に移動可能に取り付けられていることを特徴とする照明ランプの製造方法。
前記発光部を製作するステップの後、前記伸縮構成物の裏面に対して接着剤を配置するステップを有し、
前記位置決めするステップにおいて、前記発光部の両端をガラス管の内面に押し当てて前記接着剤により前記発光部を前記ガラス管に接着することを特徴とする請求項６記載の照明ランプの製造方法。
前記接着剤を配置するステップは、両面テープを張り付けるステップと、シリコーンを塗布するステップとを有することを特徴とする請求項７記載の照明ランプの製造方法。