JP6171215B2 - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明は、発光ダイオード等の固体発光素子を用いた電球代替可能なＬＥＤランプに関する。

近年、環境意識の高まりから、省電力化に優れたＬＥＤ素子を光源に使用した照明装置が盛んに用いられるようになってきた。特に最近は、白熱電球を用いた一般照明装置においても、そのまま置き換え可能なＬＥＤランプが急速に普及してきている。

特許第４７５５３１９号公報

特許文献１に記載のＬＥＤランプは、ヒートシンク（ケース）の底壁を回路格納部材である筒体と、口金とで挟持するもので、ヒートシンクの底壁と口金の間に、絶縁性材料からなる環状部材が介在している。

特許文献１の形態では、組立て方法として、まず、ヒートシンクを回路格納部材である筒体と口金とで挟持する。口金は先端が丸みを帯びているので、組立てた時点で自立して置くことができなくなり、次工程以降の組立て作業では何らかの手段でヒートシンクを保持していなければならない。また、口金にはヒートシンクを挟持するために機械的負荷がかかっており、その歪みによる点灯回路に給電する給電線の接合部への影響が懸念される。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、ＬＥＤランプの組立て工程において、ヒートシンクと回路格納部材を一体に組立てた状態において、自立して置くことができ、尚且つ、口金には前記ヒートシンクを挟持するための機械的負荷をかけないＬＥＤランプを提供することを目的とする。

本発明に係るＬＥＤランプは、ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と、ＬＥＤ基板が一
端に配置され、内部に空間を有する筒状の放熱部材と、ＬＥＤ基板を覆う透光性カバーと
、ＬＥＤ基板に給電する点灯回路基板と、点灯回路基板を収納しかつ放熱部材の空間内に
配され、放熱部材から突出する突出筒部を有する絶縁筐体と、環状に形成されて中心付近
が開口されて当該開口内に絶縁筺体の突出筒部が位置し、放熱部材の前記ＬＥＤ基板が載
置された一端と反対側の他端を前記絶縁筺体とで挟持して前記放熱部材を固定する環状挟
持部材と、絶縁筺体の突出筒部の一端側に取付けられた口金部材と、を備え、前記環状挟持部材と前記口金部材が離間して位置する。

また、放熱部材は他端にて内側に突出して形成された底壁を有し、絶縁筐体は前記放熱 部材の空間に配された状態で当該放熱部材の底壁に当接する当接部を有し、突出筒部が外 周面に形成されたネジ部を含み、環状挟持部材は内周面にネジ部を有し、前記絶縁筺体の 突出筒部のネジ部と前記環状挟持部材のネジ部とが螺合されて前記絶縁筺体の当接部と前 記環状挟持部材とで前記放熱部材が挟持されて固定されてもよい。

さらに、前記環状挟持部材と前記口金部材が離間して位置してもよい。

本発明によれば、放熱部材と絶縁筺体を一体に組立てる際に、口金部材とは異なる環状 挟持部材を使用するので、口金部材を除いて組立てても、分離することなく一体で安定し た状態となっており、次工程以降の組立てがし易く尚且つ、前記環状挟持部材と前記口金 部材は独立しているので、口金部材に前記放熱部材を挟持するための機械的負荷がかからない。これにより、口金部材の、この負荷による歪みをなくすことができ、歪みによる給電線の接合部への影響を排除して長期に亘り安定した給電が行えるＬＥＤランプを提供することができる。

本実施形態のＬＥＤランプを斜め上方から見た斜視図 本実施形態のＬＥＤランプを斜め上方から見た分解斜視図 本実施形態の点灯回路基板と回路基板ホルダの組立て方を説明するためのもので、（ａ）は組立て前の状態を斜め下方から見た斜視図、（ｂ）は組立て後の状態を斜め下方から見た斜視図 本実施形態の放熱部材を斜め下方から見た斜視図 本実施形態のＬＥＤランプの組立て方法を説明する図であり、（ａ）〜（ｄ）は、その組立て手順を示す斜め上方から見た斜視図 本実施形態のＬＥＤランプで透光性カバーを組立てる前の状態を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図 本実施形態の透光性カバーの組立て方法を説明する図であり（ａ）は、軸長方向の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部拡大図 本実施形態の放熱部材を絶縁部材とブッシュで挟持した状態と、ブッシュと口金部材の間隙を説明する軸長方向の断面図

以下に本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお本実施の形態は一例であり、これに限定されるものではない。

図１は、本実施形態に係るＬＥＤランプ１を斜め上方から見た斜視図で、図２は本実施形態に係るＬＥＤランプを斜め上方から見た分解斜視図である。

ＬＥＤランプ１は図２に示すように、複数のＬＥＤ素子２１と、当該ＬＥＤ素子２１を実装するＬＥＤ基板２と、該ＬＥＤ基板２を載置する熱伝導載置部材３と、前記熱伝導載置部材３を他端に備える放熱部材４（ヒートシンク）と、前記ＬＥＤ基板２を覆う透光性カバー５と、複数の電子部品６１を実装した点灯回路基板６と、前記点灯回路基板６を収納し、且つ前記放熱部材４内に配された絶縁筐体７（回路格納部材）と、前記点灯回路基板６を保持して、前記絶縁筐体７内に点灯回路基板６を格納する回路基板ホルダ８と、前記放熱部材４を前記絶縁筐体７と挟持して固定するブッシュ９と、口金部材１０とを備える。

ＬＥＤ基板２は基板２２と当該基板２２の主面に実装された複数のＬＥＤ素子２１で構成され、当該基板２２は略円盤状のガラスエポキシ基板、金属基板、セラミック基板等のプリント基板であり、本実施形態では、電気絶縁樹脂で被覆された金属基板からなるプリント基板を用いた。ＬＥＤ素子２１は本実施形態では照明用の白色光を発光する高輝度タイプを用いている。

熱伝導載置部材３は熱伝導率の高い、例えばアルミニウム等の金属材料を材料とし、ＬＥＤ基板２を装着すると共に、両端が開口した略椀形円筒形状の放熱部材４の他端に内嵌される。熱伝導載置部材３は筒部３１と載置部３２とを有する有底筒状をなし、前記ＬＥＤ基板２の基板下面２３が面接触する状態で、載置部３２に取付けられる。

熱伝導載置部材３は、厚み方向に貫通する複数のネジ止め用の貫通孔３３と、点灯回路からの給電線を通すための貫通孔３４が備えられている。また、筒部３１には、透光性カバー５を係合するための位置決め用の切り欠き３５が設けられ、筒部３１の壁面には熱伝導載置部材４の軸心に向けて透光性カバー５の係合用の角孔３６が穿設されている。

放熱部材４は、図２に示すように両端が開口した中空の椀形円筒形状に形成されており、外径が大きい他端に前記熱伝導載置部材４の筒部３１外周面が内嵌され、一端は後述するように絶縁筐体７とブッシュ９（環状挟持部材）によって挟持固定される。放熱部材４は内部に絶縁筐体７を収納し、この絶縁筐体７内に点灯回路基板６が保持されている。

放熱部材４は筒壁４１と筒壁４１の下端（底面部）には環状の底壁４２（図４）が形成されており、前記底壁４２の中央部は開口している。

放熱部材４は、その円筒外殻に放射状に放熱フィン４３が一体で複数形成され、ＬＥＤ素子２１が点灯した際に発生する熱を、ＬＥＤ基板２の基板２２から熱伝導載置部材３へ、熱伝導載置部材３からさらに放熱部材４に伝わり外気へと放熱する放熱機能を有する。

絶縁筐体７は放熱部材４よりも熱伝導性の小さな汎用樹脂を使用して、中空の略円筒状に形成されている。本実施形態ではＰＢＴ樹脂を用いたが、これに限定されるものではなく、ＰＥＴ，ＰＣ、ポリイミド樹脂等公知の樹脂材料が使用できる。

絶縁筐体７は図２に示すように、放熱部材４の内部から放熱部材の底壁４２の開口部 を通って外部へと突出する突出筒部７１と、放熱部材４の底壁４２の内面に当接する当接部７２（図６（ｂ）） と、当接部７２の外周縁から突出筒部の突出方向とは逆方向に延伸する円筒部７３とを有し、円筒部７３の開口が前記回路基板ホルダ８によって塞がれている。突出筒部７１の外周面には、ブッシュ９の内径部に形成されたネジ部９４と螺合する第一のネジ部７４があり、先端側には口金部材１０と螺合する第二のネジ部７５が形成されている。

絶縁筐体７の円筒部内壁７６には開口部側に向かって、ビス止め用の円筒形状のボス７７を樹立しており、前記ボス７７は回路基板ホルダ８、熱伝導載置部材３とＬＥＤ基板２の組立ての際に位置決めになると共に、ネジを締めることによってＬＥＤ基板２は熱伝導載置部材３の載置部３２に固定される。

図３（ａ）に示すように、回路基板ホルダ８は、絶縁筐体７同様の熱伝導性の小さな汎用樹脂を使用して蓋部８１と筒部８２とを有する有底浅皿状に形成されており、底部８３には点灯回路基板６を保持するための保持用爪部８４と保持ガイドリブ８５を備えている。

回路基板ホルダ８の筒部８２の外周には絶縁筐体７の円筒部７３に設けられた角孔７８に係合する係合爪８６が形成され、また、組立て時の円周方向の位置決めをする凸部８８が径方向の外方に突設されている。

図３（ｂ）に示すように、複数の電子部品６１が実装されている点灯回路基板６は、回路基板ホルダ８の保持用爪部８４と保持ガイドリブ８５により保持される。点灯回路基板６の基板６２の外周に設けた角切り欠き部６３を回路基板ホルダ８の保持用爪部８４に位置を合わせて底部８３側に押し込むと保持用爪部８４が外方に拡がり、基板６２の厚み全てが通過すると拡がりが解除され係止される。回路基板ホルダ８と点灯回路基板６間の係止状態でのスペースは、保持ガイドリブ８５に設けた段差８９によって規制される。

複数の電子部品６１が実装されている反対側の基板６２の面からはＬＥＤ基板２に給電する図示しない給電線が回路基板ホルダ８の給電線用貫通孔１１を通りＬＥＤ基板２に接続される。回路基板ホルダ８の給電線用貫通孔１１の周縁全周には一体で形成したリブ１２が立設されており、金属材料である熱伝導載置部材３に給電線が触れないように保護している。

ブッシュ９は絶縁筐体７同様の熱伝導性の小さな汎用樹脂を使用して成形され、筒部９１と開口部９２、開口部９２の一端側から径方向の外方に延出する鍔部９３を有しており、筒部内周には絶縁筐体７の突出筒部７１外周面に形成された第一のネジ部７４に螺合対応したネジ部９４が形成されている。

口金部材１０は照明器具のソケットにねじ込み、ソケットから給電を受けるためのもので、ネジ部１０１と先端部１０２とを有し絶縁筐体７の突出筒部７１外周面に形成された第二のネジ部７５と螺合する。

透光性カバー５は、拡散材を含有したポリカーボネイト樹脂を用いてドーム状に形成されている。この透光性カバー５の開口端部には環状延出部５１が設けられており、前記環状延出部５１には係合用の爪部５２及び熱伝導載置部材３との係合位置決め用の凸部５３を径方向外方へ突設している。熱伝導載置部材３に設けられた角孔３６と、前記係合用の爪部５２の係合と併せて、熱伝導載置部材３の筒部３１内周と前記環状延出部５１外周を接着剤によって固着する。

図２、図３、図５で、本実施形態に係るＬＥＤ電球の組立て方法を説明する。
まず始めに、図５（ａ）に示すように絶縁筐体７の突出筒部７１を放熱部材４の内部から底壁４２の中央部にある開口を介して外部へと張り出させ、ブッシュ９を第一のネジ部７４に螺合させて絶縁筐体７の当接部７２とブッシュ９の鍔部９３で放熱部材４の底部４２を挟持する。これにより絶縁筐体７と放熱部材４とブッシュ９が一体に組立てられる。この状態で絶縁筐体７の突出筒部７１の先端側を底面７６として自立させて置くことができるので、次工程以降の組み立てが容易になる。先端の面積が小さい口金部材を絶縁筐体の突出部にある第２のネジ部７５に螺合してしまうと、自立させて置くことができなくなる。

次に、点灯回路基板６を回路基板ホルダ８の保持用爪部８４と保持ガイドリブ８５により保持し（図３）、点灯回路基板６に実装されている複数の電子部品６１側を下面として絶縁筐体７の円筒部７３の開口側から挿入し、回路基板ホルダ８の筒部８２の外周に形成した係合爪８６が絶縁筐体７の円筒部７３に設けられた角孔７８に係合するまで押し込む。

回路基板ホルダ８の上部には、熱伝導載置部材３を組み込む。その際、絶縁筐体７のネジ止め用の円筒形状のボス７７に熱伝導載置部材３のネジ止め用の貫通孔３３を合わせて位置決めして押し込む。また、絶縁筐体７の円筒部７３の開口側端面７９（図５（ａ））がストッパとなっているので、熱伝導載置部材３が、その開口側端面７９に当接するまで熱伝導載置部材３を放熱部材４の内部へ押し込む。

放熱部材４の開口側端部の内径と、熱伝導載置部材３の外径の寸法は、嵌合状態となる関係で接着剤等は一切使用しない。熱伝導載置部材３からの熱を放熱部材４に効率よく伝えるためである。

放熱部材４と熱伝導載置部材３の嵌合が完了すると、図５（ｂ）に示すように、主面に複数のＬＥＤ素子２１を実装して構成されたＬＥＤ基板２を熱伝導載置部材３の上に載置する。この際に絶縁筐体７のネジ止め用の円筒形状のボス７７と、ＬＥＤ基板２の外周部に穿設されたネジ止め用の略半円状の切り欠き部２４を位置合わせし、ネジ２５を締め付けることによって、ＬＥＤ基板２の主面の反対側の基板下面２３と熱伝導載置部材３を密着させて、ＬＥＤ素子２１からの発熱を効率よく熱伝導載置部材３に伝えることができる。

ＬＥＤ基板２の取り付けが完了したら、熱伝導載置部材３の貫通孔３４（図２）を通して上方へ導いた図示しない点灯回路からの給電線をＬＥＤ基板２の端子部に電気的に接続する。

そして、図５（ｃ）に示すように、口金部材１０を絶縁筐体７の突出部７１にある第二のネジ部７５に螺合し、図示しない点灯回路へ給電するための給電線を半田付けにより口金部材１０に接合し電気的に接続する。図８に示すように、絶縁筐体７の第二のネジ部７５に螺合した口金部材１０と第一のネジ部７４に螺合されて絶縁筐体７の当接部７２と共に放熱部材４を挟持するブッシュ９の間には、ＬＥＤランプ１の軸長方向に間隙ｅを設けている。これは、電気配線を伴う口金部材１０に放熱部材４を挟持するための機械的な負荷がかからないようにするためであり、口金部材１０のこの負荷による歪みをなくし、歪みによる給電線の接合部への影響を排除して長期に亘り安定した給電が行えるようにしている。

次に、図５（ｄ）、図７に示すように、透光性カバー５の環状延出部５１に設けた係合用の爪部５２を熱伝導載置部材３に設けられた角孔３６に上方より押し込んで係合させる。この係合と併せて、熱伝導載置部材３の筒部内周と前記環状延出部５１の外周を接着剤によって固着する。

これにより、透光性カバー５の装着が完了しＬＥＤランプ１が完成する。

１ ＬＥＤランプ
２ ＬＥＤ基板
２１ ＬＥＤ素子
２２ 基板
２３ 基板下面
２４ 切り欠き部
２５ ネジ
３ 熱伝導載置部材
３１ 筒部
３２ 載置部
３３ 貫通孔
３４ 貫通孔
３５ 切り欠き
３６ 角孔
４ 放熱部材
４１ 筒壁
４２ 底壁
４３ 放熱フィン
５ 透光性カバー
５１ 環状延出部
５２ 爪部
５３ 凸部
６ 点灯回路基板
６１ 電子部品
６２ 基板
６３ 角切り欠き部
７ 絶縁筐体
７１ 突出筒部
７２ 当接部
７３ 円筒部
７４ 第一のネジ部
７５ 第二のネジ部
７６ 円筒部内壁
７７ ボス
７８ 角孔
７９ 開口側端面
８ 回路基板ホルダ
８１ 蓋部
８２ 筒部
８３ 底部
８４ 保持用爪部
８５ 保持ガイドリブ
８６ 係合爪
８８ 凸部
８９ 段差
９ ブッシュ
９１ 筒部
９２ 開口部
９３ 鍔部
９４ ネジ部
１０ 口金部材
１１ 給電線用貫通孔
１２ 給電線保護リブ
１０１ ネジ部
１０２ 先端部

Claims (2)

1. ＬＥＤ素子が実装されたＬＥＤ基板と、
   前記ＬＥＤ基板が一端に配置され、内部に空間を有する筒状の放熱部材と、
   前記ＬＥＤ基板を覆う透光性カバーと、
   前記ＬＥＤ基板に給電する点灯回路基板と、
   前記点灯回路基板を収納しかつ前記放熱部材の空間内に配され、前記放熱部材から突出
   する突出筒部を有する絶縁筐体と、
   環状に形成されて中心付近が開口されて当該開口内に前記絶縁筺体の突出筒部が位置し
   、前記放熱部材の前記ＬＥＤ基板が載置された一端と反対側の他端を前記絶縁筺体とで挟
   持して前記放熱部材を固定する環状挟持部材と、
   前記絶縁筺体の突出筒部の一端側に取付けられた口金部材と、
   を備え、
   前記環状挟持部材と前記口金部材が離間して位置する、ＬＥＤランプ。
2. 前記放熱部材は他端にて内側に突出して形成された底壁を有し、
   前記絶縁筐体は前記放熱部材の空間に配された状態で当該放熱部材の底壁に当接する当
   接部を有し、前記突出筒部が外周面に形成されたネジ部を含み、
   前記環状挟持部材は内周面にネジ部を有し、
   前記絶縁筺体の突出筒部のネジ部と前記環状挟持部材のネジ部とが螺合されて前記絶縁
   筺体の当接部と前記環状挟持部材とで前記放熱部材が挟持されて固定される、請求項１に
   記載のＬＥＤランプ。