以下、第1の実施形態を、図1ないし図5を参照して説明する。
図1ないし図4において、ランプ装置10は、筐体11、筐体11の一端側に配置される放熱板12、放熱板12の一端側の面に取り付けられる発光モジュール13、発光モジュール13の中央に配置されるカバー14、筐体11の一端側に取り付けられるグローブ15、筐体11の内部に配置される電源回路(点灯回路)16、および筐体11の他端側に取り付けられる給電部としての口金17を備えている。なお、本実施形態では、グローブ15から口金17に亘ってランプ装置10の中心を通る仮想のランプ中心軸を有し、このランプ中心軸において、口金17から見てグローブ15が位置している方向を一端側、一端側とは反対側であってグローブ15から見て口金17が位置している方向を他端側と称して説明する。
そして、筐体11は、中空状の樹脂筐体20、および樹脂筐体20の内側に配置される金属筐体21を備えている。
樹脂筐体20は、絶縁性を有する樹脂材料によって形成されている。樹脂筐体20は、一端側および他端側がそれぞれ開口するとともに一端側から他端側に向けて縮径する円筒状に形成されている。本実施形態では、樹脂筐体20は、一端側に位置する一端筒部23a、一端筒部23aから他端側へ向けて縮径する傾斜筒部23b、傾斜筒部23bの他端側に位置する中間筒部23c、中間筒部23cから他端側へ向けて縮径する傾斜筒部23d、および傾斜筒部23dの他端側に位置する他端筒部23eを備えている。樹脂筐体20の内部には、一端側および他端側にそれぞれ開口する空洞部24が形成されている。樹脂筐体20の厚みは、2〜4mm程度が好ましい。2mmより薄いと、強度や絶縁性の確保が難しくなり、一方、4mmより厚いと、熱が逃げにくく、放熱性が低下する。
樹脂筐体20の一端側には、平坦状の基板取付部25が形成されているとともに、基板取付部25の周囲から一端側に突出する周壁部26が形成されている。
基板取付部25には、放熱板12および金属筐体21を樹脂筐体20に共締め固定する複数のねじとしての第1のねじ27が螺合する複数の取付孔28が形成されている。さらに、基板取付部25には、発光モジュール13を放熱板12に締め付け固定する複数の第2のねじ29が侵入する複数の逃げ孔30が形成されている。さらに、基板取付部25には、樹脂筐体20に組み込まれる金属筐体21、放熱板12および発光モジュール13をそれぞれ位置決めするための位置決め突起31が突設されている。
周壁部26の内周には、グローブ15を回動装着する複数のグローブ取付溝32が形成されている。周壁部26の一端側の面には、グローブ15との間を防水構造とする環状のパッキング33が配置されている。周壁部26は樹脂筐体20の外径方向に突出しており、周壁部26と樹脂筐体20の外周面との間に複数のフィン部34が形成されている。
樹脂筐体20の内側には、ランプ中心軸に対して対称位置に、樹脂筐体20の一端側から他端側に沿って一対の電源回路保持部35が形成されている。一対の電源回路保持部35は、樹脂筐体20の内面から突出する一対の保持壁36、およびこれら一対の保持壁36間に形成された保持溝37を有している。すなわち、一対の保持壁36および保持溝37が、樹脂筐体20の内側に一端側から他端側に沿って形成されている。本実施形態では、電源回路保持部35は、樹脂筐体20の一端筒部23aから傾斜筒部23bおよび中間筒部23cの途中位置までの第1の形成領域と、他端筒部23eの第2の形成領域とに分割して形成されている。第1の形成領域は、樹脂筐体20の内側に配置される金属筐体21の配置領域に対応した領域となっている。なお、電源回路保持部35は、第1の形成領域と第2の形成領域とに亘って連続して形成されていてもよい。また、一対の保持壁36が並ぶ方向における保持壁36の幅寸法は、電源回路16と金属筐体21との絶縁と保持壁36の強度とを考慮して1mm以上であることが好ましい。
金属筐体21は、一対の電源回路保持部35を境として2分割されていて一対の電源回路保持部35の両側にそれぞれ樹脂筐体20の内側に沿って配置される一対の金属筐体部材39を有している。一対の金属筐体部材39は、例えば、アルミニウム等の金属材料で、プレス成形によって形成されている。一対の金属筐体部材39は、同一形状に形成されている。
金属筐体部材39の板厚は、ある程度の厚みがないと十分な熱伝導性が得られず、一方、ある程度の厚みよりも厚くなっても質量が増加するばかりで熱伝導性の向上が少なくなるため、1〜3.5mm程度が好ましい。そして、より好ましい金属筐体部材39の板厚は2mmである。
金属筐体部材39は、一端側から他端側に向けて縮径する半円筒状に形成されている。本実施形態では、樹脂筐体20の一端筒部23aの内側に沿って配置される一端半円筒部40a、傾斜筒部23bの内側に沿って配置される傾斜半円筒部40b、および中間筒部23cの内側に沿って配置される他端半円筒部40cを備えている。他端半円筒部40cの他端は中間筒部23cの途中位置までの長さに形成されている。
金属筐体部材39の一端側には、基板取付部25に配置されるフランジ部41が形成されている。フランジ部41には、基板取付部25の位置決め突起31に嵌り込む位置決め溝42が形成されている。さらに、フランジ部41には、第1のねじ27が挿通する複数の挿通孔43が形成されているとともに、第2のねじ29が螺合する複数のねじ孔44が形成されている。
また、放熱板12は、例えばアルミニウム等の金属材料で、平板状に形成されている。放熱板12の中央には貫通孔47が形成されている。放熱板12の外周部は、金属筐体部材39のフランジ部41に重なるように基板取付部25に配置される。放熱板12の外周部には、基板取付部25の位置決め突起31に嵌り込む位置決め溝48が形成されている。さらに、放熱板12の外周部には、複数の第1のねじ27が挿通する複数の挿通孔49、および複数の第2のねじ29が螺着する複数のねじ孔50aおよび複数の第2のねじ29が挿通する複数の挿通孔50bが形成されている。また、放熱板12の内周部には、複数の第3のねじ51が螺合する複数のねじ孔52が形成されている。第3のねじ51は、カバー14と発光モジュール13と放熱板12とを共締め固定するように構成されている。
また、発光モジュール13は、基板55、および基板55の一端側の面に実装された複数の発光素子56を備えている。
基板55は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムやセラミック等で平板状に形成されている。基板55の中央には、貫通孔57が形成されている。基板55の一端側の面には、発光素子56を実装する配線パターンが形成されている。
基板55の外周部には、基板取付部25の位置決め突起31に嵌り込む位置決め溝58が形成されている。さらに、基板55の外周部には、複数の第1のねじ27が挿通する複数の挿通孔59、複数の第2のねじ29が挿通する複数の挿通孔60が形成されている。基板55の内周部には、複数の第3のねじ51が挿通する複数の挿通孔61が形成されている。
発光素子56は、例えば複数のLEDが用いられ、基板55の一端側の面に周方向に沿って所定の間隔で実装されている。LEDの場合には、青色発光のLEDチップを黄色蛍光体層で被覆したSMDパッケージが用いられる。なお、発光モジュール13には、基板55に複数のLEDを実装して黄色蛍光体層で被覆したCOBモジュールを用いてもよく、あるいは、LED以外の例えば有機EL等の他の発光素子を用いてもよい。
なお、基板55には、基板55の配線パターンに電気的に接続される図示しないコネクタが実装されている。
また、カバー14は、放熱板12および基板55よりも熱伝導性が低い、例えば熱伝導率が0.5W/mk以下の樹脂材料で形成されている。カバー14の中央には、基板55の貫通孔57および放熱板12の貫通孔47を挿通して放熱板12の他端側の面よりも突出する突出部64が形成されている。突出部64には、発光モジュール13のコネクタと電気的に接続するために電源回路16から導出されるコネクタ付配線を通す配線孔65が形成されている。突出部64の他端側の面には樹脂筐体20に配置された電源回路16を押える押え部64aが形成されている。また、カバー14の外周部には、基板55の一端側の面に配置されるフランジ部66が形成されている。フランジ部66には、複数の第3のねじ51が挿通する複数の挿通孔67が形成されている。なお、カバー14の少なくとも一端側の面は、例えば白色面等に形成されていて高反射特性を有している。
また、グローブ15は、光透過性および光拡散性を有している。グローブ15は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂中に拡散材を混入して乳白色に形成されている。グローブ15は、外周側よりも中央側が一端側に膨らむドーム状に形成されている。グローブ15の外周部には樹脂筐体20の複数のグローブ取付溝32に回動装着される複数の取付部69が形成されている。グローブ15の外周部は樹脂筐体20の周壁部26にパッキング33を介して取り付けられ、防水構造とされている。
また、電源回路16は、口金17から入力する交流電力を整流するとともに所定の直流電力に変換して発光モジュール13の発光素子56に供給し、発光素子56を発光させる。
電源回路16は、回路基板72、および回路基板72に実装された複数の電子部品73を備えている。回路基板72の一方の面に配線パターンが形成され、回路基板72に実装される電子部品73が配線パターンに電気的に接続されている。
回路基板72は、樹脂筐体20の一端側から空洞部24に挿入されるとともに、回路基板72の両側縁が一対の電源回路保持部35に挿入されて保持される。電源回路保持部35に挿入される回路基板72の側縁は、一対の保持壁36間の保持壁37に挿入される。
回路基板72の両側縁は、樹脂筐体20の内側の形状に対応した形状に形成されている。すなわち、樹脂筐体20の一端筒部23aの内側に沿って配置される一端縁部74a、傾斜筒部23bの内側に沿って配置される傾斜縁部74b、中間筒部23cの内側に沿って配置される中間縁部74c、傾斜筒部23dの内側に沿って配置される傾斜縁部74d、および他端筒部23eの内側に沿って配置される他端縁部74eを備えている。そして、回路基板72を樹脂筐体20の一端側から空洞部24に挿入した際に、傾斜縁部74bおよび傾斜縁部74dが傾斜筒部23bおよび傾斜筒部23dに当接し、樹脂筐体20に対して回路基板72の他端方向への位置決めがなされる。
回路基板72の一端にはカバー14が当接する当接部75が突設されている。
電源回路16は、回路基板72の他端側を口金17に電気的に接続する入力側とし、回路基板72の一端側を発光モジュール13に接続する出力側としている。それに対応して、電源回路16を構成する各種の電子部品73が回路基板72に実装されている。電源回路16の出力側には発光モジュール13に電気的に接続するためのコネクタ付配線が導出されている。
また、口金17は、例えばE26形口金が用いられている。口金17は、樹脂筐体20の他端筒部23eの外周に取り付けられる金属製のシェル78、シェル78の他端側に設けられる絶縁部79、および絶縁部79の頂部に設けられる金属製のアイレット80を有している。なお、図面では省略しているが、シェル78の周囲には螺旋状のねじが形成されている。そして、シェル78およびアイレット80が電源回路16の入力側に電気的に接続されている。
また、図5にランプ装置10を用いた照明装置83を示す。照明装置83は、器具本体84、器具本体84内に配置されたソケット85を有している。ランプ装置10は、器具本体84に挿入されるとともに、口金17がソケット85に装着されている。そして、ソケット85を通じてランプ装置10に交流電力を供給する。
次に、本実施形態の作用を説明する。
ランプ装置10を組み立てるには、樹脂筐体20の内側に一対の金属筐体部材39および電源回路16を順に挿入する。
一対の金属筐体部材39は、一対の電源回路保持部35の両側に、それぞれ樹脂筐体20の内側に沿って挿入配置する。このとき、金属筐体部材39の位置決め溝42を樹脂筐体20の位置決め突起31に合わせて嵌め込むことにより、金属筐体部材39と樹脂筐体20との周方向における位置が位置決めされる。なお、樹脂筐体20の内側と金属筐体部材39の外側との間には、それらの間の隙間を埋めて密着させるために、例えば熱伝導グリスや熱伝導シート等の熱伝導部材を介在させることが好ましい。
電源回路16は、回路基板72の両側縁を一対の電源回路保持部35に挿入する。このとき、回路基板72の側縁を一対の保持壁36間の保持溝37に挿入する。そして、回路基板72の傾斜縁部74bおよび傾斜縁部74dが樹脂筐体20の傾斜筒部23bおよび傾斜筒部23dに当接し、回路基板72の挿入が規制される。
さらに、樹脂筐体20の基板取付部25に放熱板12を配置し、第1のねじ27で放熱板12の外周部および金属筐体部材39のフランジ部41を樹脂筐体20に共締め固定する。このときも、放熱板12の位置決め溝48を樹脂筐体20の位置決め突起31に合わせて嵌め込むことにより、放熱板12と金属筐体部材39と樹脂筐体20との周方向における位置が位置決めされる。
放熱板12上に発光モジュール13を配置し、第2のねじ29で基板55の外周部を放熱板12または金属筐体部材39に締め付け固定する。このときも、基板55の位置決め溝58を樹脂筐体20の位置決め突起31に合わせて嵌め込むことにより、基板55と放熱板12と金属筐体部材39と樹脂筐体20との周方向における位置が位置決めされる。
さらに、電源回路16のコネクタ付配線をカバー14の配線孔65から引き出し、カバー14の突出部64を基板55の貫通孔57および放熱板12の貫通孔47に挿入する。第3のねじ51でカバー14のフランジ部66および基板55の内周部を放熱板12の内周部に共締め固定する。カバー14を基板55および放熱板12に取り付けると、カバー14の押え部64aが回路基板72の当接部75に当接し、カバー14と樹脂筐体20との間で回路基板72の一端側および他端側から挟み込んで位置決め保持する。
カバー14の配線孔65から引き出しておいたコネクタ付配線を基板55上のコネクタに接続する。グローブ15を、パッキング33を介して樹脂筐体20の一端に取り付ける。
口金17を、電源回路16との電気的な接続を図りながら、樹脂筐体20の他端筒部23eに取り付ける。
なお、ランプ装置10の組み立て順序は、このような順序に限られるものではない。
そして、照明装置83に装着されたランプ装置10の口金17に交流電力が供給されると、電源回路16で交流電力を整流するとともに所定の直流電力に変換し、直流電力を発光モジュール13の発光素子56に供給する。これによって、複数の発光素子56が発光し、光がグローブ15を透過して外部に放出される。
ランプ装置10の点灯時には、発光素子56および電源回路16の電子部品73が発熱する。
発光素子56が発生する熱は、主として、基板55および放熱板12を通じて金属筐体21に伝わり、さらに、金属筐体21から樹脂筐体20に伝わり、樹脂筐体20の表面から外気中に放熱される。
電源回路16の電子部品73が発生する熱は、主として、回路基板72から樹脂筐体20に伝わり、樹脂筐体20の表面から外気中に放熱される。
ところで、発光素子56の熱が伝わる金属筐体21は温度が高くなるため、金属筐体21と電源回路16との距離が近いと、金属筐体21からの熱で電源回路16の温度が高くなってしまう。本実施形態では、電源回路16を保持する一対の電源回路保持部35を境として金属筐体21を一対の金属筐体部材39に2分割し、金属筐体部材39と電源回路16との距離を離しているため、金属筐体21からの熱で電源回路16の温度が高くなるのを低減することができる。
そして、本実施形態のランプ装置10は、口金17をソケット85に装着した状態で指等が触れる可能性のある筐体11の外郭を樹脂筐体20で構成しているため、絶縁性を確保することができる。
樹脂筐体20の内側に金属筐体21を配置し、金属筐体21に放熱板12を介して発光モジュール13の熱を伝え、金属筐体21から樹脂筐体20を通じて放熱できるため、放熱性を確保することができる。
樹脂筐体20の内側に一対の電源回路保持部35を設け、金属筐体21は一対の電源回路保持部35を境として2分割された一対の金属筐体部材39で構成するとともに、一対の金属筐体部材39を一対の電源回路保持部35の両側にそれぞれ樹脂筐体20の内側に沿って配置するため、樹脂筐体20の内側に金属筐体21および電源回路16を一緒に配置する場合でも、金属筐体21と電源回路16との絶縁性を確保することができる。
一対の金属筐体部材39は、同一形状に形成されているため、金属筐体部材39の製造性がよいとともに、金属筐体部材39を樹脂筐体20に組み込む際の組立性もよくできる。
第1のねじ27で放熱板12および金属筐体部材39を樹脂筐体20に共締め固定するため、組立工数を削減できるとともに、放熱板12から金属筐体部材39への熱伝導性を向上できる。
第2のねじ29で基板55の外周部を放熱板12の外周部に締め付け固定し、第3のねじ51でカバー14および基板55の内周部を放熱板12の内周部に共締め固定するため、発光モジュール13の基板55および放熱板12の外周部および内周部を密着させることができ、基板55および放熱板12の全域での密着性が保たれ、基板55から放熱板12への熱伝導性を向上できる。
カバー14を基板55および放熱板12に取り付けることにより、カバー14と樹脂筐体20との間で回路基板72の一端側および他端側から挟み込んで位置決め保持できる。
次に、図6に第2の実施形態を示す。なお、第1の実施形態と同じ構成には同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
電源回路16は、電子部品73の中でも最も発熱しやすい部類に属する発熱部品73aを有している。発熱部品73aとしては、例えば、電源回路16の入力側に配置される整流器等がある。この場合、発熱部品73aは、回路基板72の他端側に実装されていて、金属筐体21の他端側よりも外れた樹脂筐体20の内側、すなわち金属筐体21に囲まれない位置に配置されている。
樹脂筐体20には、金属筐体21よりも他端側にて、発熱部品73aを配置する配置部88が形成されている。本実施形態では、回路基板72に対向するように壁部89が立設され、回路基板72との間に発熱部品73aを配置する配置部88が形成されている。配置部88には、例えばシリコーン樹脂等の充填材90が充填され、発熱部品73aが樹脂筐体20に熱的に接続さている。
そして、発熱部品73aを配置する配置部88を樹脂筐体20に形成することにより、金属筐体21からの熱的に影響を受けずに、発熱部品73aが発生する熱を樹脂筐体20の表面から効率よく放熱でき、発熱部品73aの温度を低減することができる。
配置部88に充填材90を充填することにより、発熱部品73aから樹脂筐体20への放熱性を向上できる。樹脂筐体20の内部全体に充填材90を充填してもよいが、ランプ装置10の質量が増加するため、放熱が必要な発熱部品73aの部分のみに充填材90を充填することにより、放熱性を確保しながら、ランプ装置10を軽量化できる。
次に、図7に第3の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成には同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
発熱部品73aは、例えば、電源回路16の出力側に配置されるスイッチング素子等がある。この場合、発熱部品73aは、回路基板72の一端側に実装されていて、金属筐体21の内側に配置される。
放熱板12の内周部から電源回路16へ向けて突出部93を突設し、突出部93の先端が発熱部品73a自体や発熱部品73aが実装されている回路基板72の近傍位置に接触または近接するようにする。
なお、突出部93と発熱部品73aまたは回路基板72との間には、熱伝導性および絶縁性を向上させるために絶縁性を有する熱伝導シート等の熱伝導部材を挟み込んでもよい。熱伝導部材は、熱伝導率0.2〜10W/mk、厚み0.5〜3mm程度が好ましい。
そして、発熱部品73aが発生する熱を突出部93から放熱板12および金属筐体21に伝えて放熱することができ、発熱部品73aの温度を低減することができる。
なお、突出部93を特定の発熱部品73aに対応して設けない場合でも、突出部93により電源回路16からの放熱経路を形成し、電源回路16の温度を低減することができる。
次に、図8に第4の実施形態を示す。なお、各実施形態と同じ構成には同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
発熱部品73aが、回路基板72の一端側と他端側との中間位置に実装されていて、金属筐体21の内側に配置される場合である。
金属筐体21から電源回路16へ向けて突出部96を突設し、突出部96の先端が発熱部品73a自体や発熱部品73aが実装されている回路基板72の近傍位置に接触または近接するようにする。
なお、突出部96と発熱部品73aまたは回路基板72との間には、熱伝導性および絶縁性を向上させるために絶縁性を有する熱伝導シート等の熱伝導部材を挟み込んでもよい。熱伝導部材は、熱伝導率0.2〜10W/mk、厚み0.5〜3mm程度が好ましい。
そして、発熱部品73aが発生する熱を突出部96から金属筐体21に伝えて放熱することができ、発熱部品73aの温度を低減することができる。
なお、突出部96を特定の発熱部品73aに対応して設けない場合でも、突出部96により電源回路16からの放熱経路を形成し、電源回路16の温度を低減することができる。
なお、筐体11は、金属筐体21の金属筐体部材39を樹脂筐体20にインサート成形によって形成してもよい。
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。