JP6217906B2 - 電球形ランプおよび照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、光源として発光素子を備えた電球形ランプ、およびこの電球形ランプを備えた照明装置に関する。

従来、光源として発光素子を備えた電球形ランプは、放熱性の向上のために金属筐体を備えている。この金属筐体の一端側に、ＬＥＤなどの発光素子を有する発光モジュールがねじ止め固定されているとともに、発光モジュールを覆うグローブが接着固定され、また、金属筐体の他端側に点灯回路を収容する絶縁ケースが取り付けられ、この絶縁ケースに口金が取り付けられている。

このような電球形ランプでは、部品点数が多く、組立工数も多くなっていた。

また、金属筐体の内側に絶縁ケースとして構成される樹脂筐体をインサート成形によって一体に形成した筐体構造がある。この筐体構造では、金属筐体と絶縁ケースとが一体化され、部品点数が削減されるものの、金属筐体にグローブを接着固定する工程などは削減されないので、組み立ての容易性が十分に改善されることはなかった。

特開２０１３−４４３９号公報

従来の電球形ランプでは、部品点数が多く、組み立てが容易でなかった。

本発明が解決しようとする課題は、部品点数が削減され、組み立てが容易になる電球形ランプ、およびこの電球形ランプを備えた照明装置を提供することである。

実施形態の電球形ランプは、内部に空洞を有する金属筐体を備える。金属筐体の外側に、一端側が金属筐体よりも突出する透光性の外壁部が位置する。金属筐体の一端側であって外壁部の一端側から突出しない位置に、発光素子およびこの発光素子を実装する基板を有する発光モジュールを配置する。発光素子が発生する熱は金属筐体に熱伝導する。外壁部の一端側に、発光モジュールを覆う透光部材を固着する。金属筐体の内側に、点灯回路を配置する。外壁部の他端側に、口金を設ける。

本発明によれば、部品点数が削減され、組み立てが容易になることが期待できる。

第１の実施形態を示す電球形ランプの断面図である。 同上電球形ランプの側面図である。 同上電球形ランプを用いた照明装置の断面図である。 第２の実施形態を示す電球形ランプの断面図である。 第３の実施形態を示す電球形ランプの断面図である。 第４の実施形態を示す電球形ランプの断面図である。 第５の実施形態を示す電球形ランプの一部の断面図である。 同上電球形ランプの断面図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。

図１および図２に、電球形ランプ10を示す。この電球形ランプ10は、筐体11、筐体11の一端側に配置された発光モジュール12、筐体11の一端側で発光モジュール12を覆う透光部材13、筐体11の内側に配置された点灯回路14、および筐体11の他端側に取り付けられた口金15を備えている。そして、電球形ランプ10は、筐体11の一部と透光部材13とでグローブ16が構成され、グローブ16の一端側に球形部17が形成されているとともに球形部17から他端側に向けて小径となる首部18が形成され、一般照明用の白熱電球に近似した形状に形成されている。なお、透光部材13から口金15に亘って電球形ランプ10の中心を通る中心線をランプ軸といい、透光部材13側を電球形ランプ10またはランプ軸の一端側、口金15側を電球形ランプ10またはランプ軸の他端側という。

筐体11は、金属筐体21と、インサート成形によって金属筐体21と一体に形成された樹脂筐体22とを備えている。すなわち、樹脂筐体22は、その樹脂材料が金属筐体21の表面に直接密着固定されている状態にある。

金属筐体21は、例えばアルミニウムなどの金属材料で形成されている。金属筐体21の一端側には発光モジュール12を配置する平面状の配置面部24が形成され、他端側には点灯回路14を収容する円筒部25が形成されている。すなわち、金属筐体21は内部に空洞21aを有している。空洞21aは、貫通するものであっても、凹状であってもよい。金属筐体21の外側面は、他端側から一端側に向けて径が大きくなる傾斜状に形成されている。なお、金属筐体21には、配置面部24側と円筒部25内とに連通し、発光モジュール12と点灯回路14とを電気的に接続するケーブルを通すための図示しない配線部が形成されている。

樹脂筐体22は、透光性を有する半透明な例えばポリカーボネートなどの樹脂材料で、インサート成形によって金属筐体21と一体に形成されている。樹脂筐体22は、金属筐体21の外側面に密着する外壁部27、金属筐体21の内側面すなわち円筒部25の内側面に密着する内壁部28、およびこれら外壁部27および内壁部28に連続して金属筐体21の他端側に向けて突出する取付部29を有している。

外壁部27は、金属筐体21の外側面の形状に沿って他端側から一端側に向けて径が大きくなる傾斜状に形成されており、一端側には金属筐体21よりも突出される透光部（突出部）30が形成されている。透光部30は、透光部材13とでグローブ16の球形部17を形成するとともに、この球形部17の最大径部分で透光部材13と分割されている。

内壁部28は、円筒部25の内側面に沿って円筒状に形成されており、点灯回路14を収容可能としている。

取付部29は、外壁部27および内壁部28に連続して円筒状に形成されているとともに、他端側に向けて開口されており、点灯回路14を収容可能としている。取付部29の外側には、口金15を螺合装着するためのねじ山が突出された螺合部31が形成されている。

また、発光モジュール12は、複数の発光素子34、および複数の発光素子34を一端側の面である実装面に実装した基板35を有している。発光素子34は、例えばＬＥＤ素子であり、基板35の実装面に互いに離間して実装された、接続端子付きのＳＭＤ(Surface Mount Device)パッケージが用いられる。なお、発光モジュール12には、例えば基板35の実装面に複数のＬＥＤ素子を実装し、複数のＬＥＤ素子全体を蛍光体を含有した封止樹脂によって覆った、いわゆるＣＯＢ(Chip On Board)モジュールを用いてもよい。そして、基板35の他端側の面が金属筐体21の配置面部24に熱伝導可能に配置されている。基板35は、例えばねじによって金属筐体21に取り付けるようにしてもよいが、熱伝導性を有する粘着シートによって金属筐体21に粘着固定してもよく、この場合にはねじを省略することができる。

また、透光部材13は、透光性を有する半透明な例えばポリカーボネートなどの樹脂材料で半球形状に形成されている。透光部材13と樹脂筐体22とは同じ樹脂材料か材質的に近似した樹脂材料で形成されている。透光部材13は、樹脂筐体22の透光部30とでグローブ16の球形部17を形成するとともに、この球形部17の最大径部分で透光部30と分割されている。そして、透光部材13と透光部30とが超音波溶着によって互いに固着されている。

また、点灯回路14は、回路基板38、およびこの回路基板38に実装された複数の電子部品39を有している。点灯回路14の電源入力部がリード線などによって口金15に接続され、負荷出力部がケーブルによって発光モジュール12に接続されており、口金15から入力する交流電力を所定の直流電力に変換して発光モジュール12の複数の発光素子34に供給する。点灯回路14は、樹脂筐体22の内壁部28および取付部29の内側に収容される。点灯回路14と金属筐体21および樹脂筐体22との間には絶縁性を有する樹脂などの充填剤が充填されるか、点灯回路14と金属筐体21との間に例えば蓋状の絶縁部材が介在され、絶縁性が確保される。

また、口金15は、例えばＥ２６形などの一般照明用のソケットに接続可能なもので、樹脂筐体22の螺合部31に螺合されて固定されるシェル42、このシェル42の他端側に設けられる絶縁部43、および絶縁部43の頂部に設けられるアイレット44を有している。

そして、電球形ランプ10を組み立てるには、樹脂筐体22の内側に点灯回路14を配置し、金属筐体21および樹脂筐体22と点灯回路14との間に充填剤を充填する。金属筐体21に発光モジュール12を取り付け、点灯回路14からのケーブルを発光モジュール12に電気的に接続する。発光モジュール12を覆って透光部材13を樹脂筐体22の透光部30に溶着する。点灯回路14と口金15とを電気的に接続し、口金15を樹脂筐体22の螺合部31に螺合して固定する。なお、組立順序は、これに限られるものではない。

このように組み立てられた電球形ランプ10は、口金15以外の外部に露出する部分が、樹脂筐体22の外壁部27および透光部材13を含むグローブ16で構成されるため、一般照明用の白熱電球に近似した印象が得られる。

また、図３には、電球形ランプ10を使用するダウンライトである照明装置50を示す。照明装置50は、器具本体51を有し、この器具本体51内に、電球形ランプ10を接続するソケット52、および電球形ランプ10が発生する光を反射する反射体53が配設されている。

そうして、ソケット52に装着された電球形ランプ10に交流電力を供給すると、点灯回路14によって交流電力を直流電力に変換して複数の発光素子34に供給し、複数の発光素子34が点灯する。

複数の発光素子34が発生する光は、透光部材13および樹脂筐体22の透光部30を拡散透過して照明空間に出射される。透光部30に入射した光の一部は、外壁部27内を口金15側に向けて導光されて、外壁部27の外面から出射する。そのため、グローブ16の球形部17が明るく光ることに加えて、球形部17に比べて明るさは低いものの首部18側も光る。そして、透光部30を含む外壁部27からは口金15側へも光が出射し、広い配光が得られる。

また、複数の発光素子34が発生する熱は、主に、基板35に熱伝導され、基板35から金属筐体21に熱伝導され、金属筐体21から樹脂筐体22の外壁部27に熱伝導され、外壁部27の表面から外気中に放熱される。

インサート成形されている樹脂筐体22の外壁部27は金属筐体21と空気層が無く密着されているため、金属筐体21から樹脂筐体22の外壁部27への熱伝導効率が高く、外壁部27の表面から外気中への高い放熱性能が確保される。

また、点灯回路14が発生する熱は、充填剤を介して樹脂筐体22に熱伝導され、外壁部27から放熱されたり、取付部29に取り付けられている口金15からソケット52側に放熱される。なお、発光素子34が発生する熱の一部も口金15からソケット52側に放熱される。

このように構成された電球形ランプ10では、インサート成形によって樹脂筐体22が金属筐体21と一体に形成され、その樹脂筐体22には、金属筐体21の外側に密着する外壁部27、金属筐体21の内側に位置して点灯回路14を収容する内壁部28、口金15を取り付ける取付部29、および透光部材13とでグローブ16の球形部17を構成する透光部30を一体に形成することができるため、部品点数を大幅に削減することができ、組み立てを容易にできる。

さらに、部品間を固定するねじなども不要となるため、部品点数を削減し、組み立てを容易にできる。しかも、基板35を粘着シートによって金属筐体21に粘着固定すれば、ねじを全く使用しない電球形ランプ10を提供できる。

また、樹脂筐体22が透光性を有することにより、金属筐体21より突出された透光部30と透光部材13とでグローブ16の球体部17を形成することができ、口金15側にも光が出射される広い配光を得ることができる。

しかも、樹脂筐体22と透光部材13とは、同じ樹脂材料か材質的に近似した樹脂材料で形成することにより、超音波溶着手段などによる溶着によって容易に固着することができる。

なお、樹脂筐体22は、透光部材13とは光学的に異なる特性を有していてもよく、例えば透光部材13よりも光透過率を高くし、口金15側に出射される光を増加するようにしてもよい。

また、樹脂筐体22は、透光部材13とは異なる樹脂材料を用いてもよく、例えば、非透光性のポリブチレンテレフタレートなどの樹脂材料を用いてもよい。樹脂筐体22がポリブチレンテレフタレートの場合、透光部材13のポリカーボネートとは材質的に中間となる樹脂材料の中間部材を用い、樹脂筐体22と透光部材13との間に中間部材を介在することにより、これらを溶着によって固着することができる。

次に、図４に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ符号を用い、同じ構成および作用効果についてはその説明を省略する。

金属筐体21は略同じ外径寸法の円筒状に形成され、樹脂筐体22には発光素子34が発生する光を入射して口金15側に導光する導光部60が一体に形成されている。導光部60は、金属筐体21の外側に密着する外壁部27と一体に形成されている。導光部60には、発光モジュール12が配置される配置面部24の周囲から発光素子34よりも光出射方向に突出して、発光素子34が発生する光が入射可能とする入射部61が形成されている。

そして、発光素子34が発生する光の一部が入射部61に入射し、入射部61に入射した光の一部は入射部61を透過して透光部材13や透光部30から出射され、また、入射部61に入射した光の一部は導光部60内を口金15側に向かって導光され、外壁部27から出射される。

このように導光部60を用いて発光素子34が発生する光を口金15側に積極的に向かわせることにより、広い配光を得ることができるとともに、グローブ16全体を光らせることができる。

次に、図５に第３の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ符号を用い、同じ構成および作用効果についてはその説明を省略する。

金属筐体21は、一端側および他端側の両端に開口する円筒状で、他端側から一端側に向けて径が拡大する傾斜状に形成されている。金属筐体21の一端側には、ランプ軸と平行に突出する環状の固定部64が形成されている。

樹脂筐体22は、外壁部27、内壁部28および取付部29を有しているが、内壁部28は金属筐体21の内側と一部のみが密着し、他の部分は離反しており、一端側および他端側の両端に開口する円筒状に形成されている。

また、発光モジュール12を熱伝導可能に金属筐体21に取り付けるために、放熱板65が用いられている。放熱板65は、金属製で、発光モジュール12を配置する配置板部66、およびこの配置板部66の周辺から折り返されて金属筐体21の固定部64の内側に圧接した状態に固定される折返し部67を備えている。折返し部67は、配置板部66の周辺から口金15側に略Ｕ字形に折り返されており、外周面に金属筐体21の固定部64に接触する接触面68が形成されている。折返し部67は、外径寸法が固定部64の内径寸法よりも大きいが、径方向に弾性変形可能とされている。また、発光モジュール12を配置する配置板部66は、折返し部67よりも一端側である透光部材13側に突出されている。

そして、放熱板65の折返し部67を弾性変形させながら金属筐体21の固定部64の内側に圧入することにより、弾性変形に対する反発力によって折返し部67の接触面68が固定部64の内周面に圧接し、放熱板65と金属筐体21とが互いに固定される。

このように、放熱板65を金属筐体21に圧入して固定する構造であるため、ねじを使用せずに固定し、発光素子34が発生する熱を放熱板65から金属筐体21へ熱伝導することができる。

また、折返し部67を設けることにより、放熱板65と金属筐体21との接触面積を増加することができ、固定強度を増すことができるとともに、放熱板65から金属筐体21への熱伝導効率を向上できる。

また、発光モジュール12を配置する配置板部66は、折返し部67よりも一端側である透光部材13側に突出されていることにより、発光素子34が発生する光（直接光）が折返し部67で反射・吸収等されることがなく、透光部30に影が生じるのを防止できる。

また、金属筐体21および樹脂筐体22の内壁部28が一端側および他端側の両端に開口されているため、筐体11の一端側である透光部材13側から、点灯回路14を内壁部28の内側に挿入配置し、放熱板65を固定部64の内側に圧入固定し、透光部材13を樹脂筐体22に溶着固定する作業を行え、製造性を向上できる。

次に、図６に第４の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ符号を用い、同じ構成および作用効果についてはその説明を省略する。

金属筐体21は、一端側および他端側の両端に開口する円筒状で、外側が他端側から一端側に向けて径が拡大する傾斜状に形成されている。金属筐体21の一端側には、放熱板65を介して発光モジュール12を配置する配置面部24が形成され、周辺に環状の固定部64が突出形成されている。固定部64は、金属筐体21の外側に沿って他端側に向けて拡開するように突出形成されている。

樹脂筐体22は、金属筐体21の外側に密着する外壁部27、金属筐体21の内側に密着する内壁部28、および取付部29を有している。

放熱板65には配置板部66の周辺に折返し部67が形成されているが、折返し部67は、一端側である透光部材13側に屈曲および突出するように形成されている。

そして、放熱板65の折返し部67を弾性変形させながら金属筐体21の固定部64の内側に圧入することにより、弾性変形に対する反発力によって折返し部67の接触面68が固定部64の内周面に圧接し、放熱板65と金属筐体21とが互いに固定される。

このように、放熱板65を金属筐体21に圧入して固定する構造であるため、ねじを使用せずに固定し、発光素子34が発生する熱を放熱板65の折返し部67から金属筐体21へ熱伝導することができる。

また、放熱板65の配置板部66が金属筐体21の配置面部24に接触し、発光素子34が発生する熱を放熱板65の配置板部66から金属筐体21へ熱伝導することができる。なお、放熱板65の配置板部66と金属筐体21の配置面部24との間に熱伝導シートなどを介在させることにより、放熱板65の配置板部66と金属筐体21の配置面部24と間に隙間が発生する場合でも、その隙間を熱伝導シートなどを埋めることにより、熱伝導性を確保することができる。

また、折返し部67を設けることにより、放熱板65と金属筐体21との接触面積を増加することができ、放熱板65から金属筐体21への熱伝導効率を向上できる。

また、金属筐体21および樹脂筐体22の内壁部28が一端側および他端側の両端に開口されているため、筐体11の一端側である透光部材13側から、点灯回路14を内壁部28の内側に挿入配置し、放熱板65を固定部64の内側に圧入固定し、透光部材13を樹脂筐体22に溶着固定する作業を行え、製造性を向上できる。

次に、図７および図８に第５の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ符号を用い、同じ構成および作用効果についてはその説明を省略する。

点灯回路14と口金15との電気的な接続構造を示している。

口金15の内側に、アイレット44に電気的に接続されたピン状の導電部材71が立設されている。導電部材71は、口金15の中心に配置され、先端がシェル42より外側に突出されている。

点灯回路14は、回路基板38に実装された差し込み式のコネクタ72、および回路基板38に接続されたリード線73を有している。コネクタ72は、導電部材71が差し込まれる差込孔72aを有し、この差込孔72aの内側に導電部材71と電気的に接触する図示しない端子が配設されている。リード線73は、被覆電線が用いられ、先端部分の被覆が除去されている。

コネクタ72の差込孔72aの中心が内壁部28の中心と一致するように、回路基板38が内壁部28の中心からオフセットした位置に配置され、また、口金15を取付部29に取り付けた際に導電部材71がコネクタ72に差し込まれているように、コネクタ72が回路基板38の口金15側に寄った位置に配置されている。

そして、口金15を取付部29に取り付ける際、導電部材71をコネクタ72に挿入するとともに、リード線73の先端を取付部29とシェル42との間に挟み込み、口金15を回動させて取付部29の螺合部31に螺合する。このとき、導電部材71およびコネクタ72が回動中心に位置しているため、口金15の回動操作が可能となっている。

口金15を取付部29に螺合によって締め付け、口金15の所定箇所を取付部29にかしめる。

口金15を取付部29に取り付けた状態では、導電部材71がコネクタ72の端子と電気的に接続され、リード線73がシェル42と電気的に接続される。

このように、導電部材71を用いることにより、従来必要であった点灯回路14からのリード線によるアイレット44との電気的な接続作業を省略することができ、製造性を向上できる。

なお、図７には樹脂筐体22の内壁部28および取付部29を示し、外壁部27は図示を省略している。ただし、このような点灯回路14と口金15との電気的な接続構造は、外壁部27の有無に関係なく、電球形ランプに利用することが可能である。

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は意図していない。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。

10 電球形ランプ
12 発光モジュール
13 透光部材
14 点灯回路
15 口金
17 球形部
21 金属筐体
21a 空洞
27 外壁部
34 発光素子
35 基板
50 照明装置
52 ソケット
65 放熱板
66 配置板部
67 折返し部

Claims (5)

1. 内部に空洞を有する金属筐体と；
   この金属筐体の外側に位置し、一端側が前記金属筐体よりも突出する透光性の外壁部と；
   発光素子およびこの発光素子を実装する基板を有し、前記発光素子が発生する熱を前記金属筐体に熱伝導可能に前記金属筐体の一端側であって前記外壁部の一端側から突出しない位置に配置された発光モジュールと；
   前記発光モジュールを覆い、前記外壁部の一端側に固着された透光部材と；
   前記金属筐体の内側に配置された点灯回路と；
   前記外壁部の他端側に設けられた口金と；
   を具備することを特徴とする電球形ランプ。
2. 前記外壁部は、前記透光部材とで球形部を形成するとともにこの球形部の最大径部分で前記透光部材と分割されている
   ことを特徴とする請求項１記載の電球形ランプ。
3. 前記発光モジュールが配置され、前記金属筐体に圧入固定された放熱板を具備する
   ことを特徴とする請求項１または２記載の電球形ランプ。
4. 前記放熱板は、前記発光モジュールが配置される配置板部、およびこの配置板部の周辺から折り返されて前記金属筐体に接触する折返し部を有し、前記配置板部が前記折返し部より突出されている
   ことを特徴とする請求項３記載の電球形ランプ。
5. ソケットと；
   前記ソケットに装着される請求項１ないし４いずれか一記載の電球形ランプと；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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