JP6719396B2 - 電球型照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、電球型照明装置に関する。

ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの半導体素子を有する発光体を備えた電球型照明装置は、白熱電球と比較して長寿命化・省エネルギー化を図ることができるため、近年注目が集まっている。ＬＥＤを用いた電球型照明装置では、長寿命化による長期使用に対する高い信頼性と、普及が急速に進んだために生産性を向上させる組立性のよい構造が望まれている。

例えば特許文献１には、ＬＥＤを有するモジュール基板とプレス加工によって形成され、一端側にモジュール基板が熱伝導可能に取り付けられた金属製の放熱体と放熱体の他端側に設けられた口金と放熱体と口金との間に収容された点灯回路と を具備していることを特徴とする電球形ランプと記載されている。

特許第５３４４１９８号公報

特許文献１には一端側にモジュール基板が熱伝導可能に取り付けられた金属製の放熱体があると記載されている。

しかしながら、より安価に熱伝導可能に取り付けられた放熱体とするには特許文献１に記載のある金属製の放熱体では高価となるため材質として困難である。

本発明は、安価で組立性のよい構造の電球型照明装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するために、本発明では、一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光
体と、前記発光体に給電する電源回路基板と、前記発光体を一端側に載置する載置部を備
え、前記電源回路基板を収納する放熱体と、前記放熱体の他端側に取り付けられる口金と
、前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆い、かつ前記発光体を前記放熱体との間に挟み
固定するカバー部材と、を有し、前記放熱体に備える２つ以上のツメ形状の係止部は、前
記カバー部材の外側から前記カバー部材に備える孔形状の被係止部に嵌合され、前記放熱体の係止部と、前記カバー部材の被係止部との嵌合により、前記発光体が前記放熱体と前記カバー部材との間に固定される。

本発明により、安価で組立性のよい構造の電球型照明装置を提供することができる。

電球型照明装置の外観正面図である。 図１に示される電球型照明装置の分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿う電球型照明装置の縦分解断面図である。 カバー部材１０の縦分解断面図である。 カバー部材１０と発光体２０とを放熱体５０に取り付ける状態を示す斜視図である。 カバー部材１０と放熱体５０との縦分解断面図である。 電源回路基板３０と放熱体５０との接続図である。 発光体２０と電源回路基板３０の接続図である。 発光部２０における押圧部２４の部位を示した図である。

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。また、図１に記載の電球型照明装置１００において、カバー部材１０側を上側、口金側を下側とし、図２以降においても上下方向はこの向きとする。

図１は、電球型照明装置の外観正面図である。図１に示すように、電球型照明装置１００は、半導体発光素子としてのＬＥＤ２１（図２参照）を有する発光体２０（図３参照）と、発光体２０を覆うカバー部材１０と、発光体３０で発生する熱を放出する放熱体５０と、発光体２０を発光させるための電源回路基板３０（図２参照）と、発光体２０の熱を放熱体５０の内部で放熱させる内部金属部材４０（図２参照）と、口金６０と、を備えている。

放熱体５０は、中空かつ筒状の筒状部５１と、この筒状部５１と一体成形され、軸線を中心として放射状に配置された複数のフィン５２と、を備えている。それぞれのフィン５２は、筒状部５１の外周面から径方向外向きに突出し、かつ、軸線方向に延在している。このようなフィン５２を備えることによって、放熱体５０の放熱性能を向上させることができる。

なお、フィン５２は、筒状部５１の上端（カバー部材１０側の端）よりも所定長さだけ上方に延びる複数の延在部を有してもよい。つまり、フィン５２の延在部と、筒状部５１の上端とによる凹凸状を呈していてもよい。この場合、ドーム形状をしたカバー部材１０の裾には、フィン５２の延在部に対応する複数の溝部が形成されることが望ましい。カバー部材１０を本体部５０に取り付けると、それぞれのフィン５２の延在部が、カバー部材１０の溝部に嵌合されるため、カバー部材１０の回転を防止することができるという効果を奏する。放熱体５０については後記する。

また、電球型照明装置１００は、口金６０を備えている。なお、口金６０については後記する。

図２は、図１に示される電球型照明装置の分解斜視図である。図２に示すように、カバー部材１０と放熱体５０との間には、発光体２０などが介在している。発光体２０は、複数のＬＥＤ２１（半導体素子）と、基板２２と、を備えている。

ＬＥＤ２１に用いられる発光素子としては、例えば青色光を発するものが使用される。それぞれのＬＥＤ２１は、例えばシリコーン樹脂などの透明の封止樹脂により被覆されている。この封止樹脂内には、ＬＥＤ２１から放出される光を色変換する蛍光体が混入されている。蛍光体としては、例えば黄色発光または赤色発光のものが1種類もしくは2種類以上用いられ、当該蛍光体によってＬＥＤ２１からの青色光が色変換されて、白色光となる。なお、ＬＥＤ２１は、光の取り出し効率を向上させるために、半球状のレンズで覆われていてもよい。

基板２２は、複数の切り欠き２４が設けられている。また、基板２２の表面には、ＬＥＤ２１に接続される所定のパターンが形成されている。

また、基板２２は、後述する内部金属部材４０の周縁よりも外側に配設されており、放熱体５０における置載部５３との接触面積を大きく取ることができる。したがって、ＬＥＤ２１から発生した熱は基板２２を介して効率よく放熱体５０に伝導される。接触面積が大きくなることで、熱源であるＬＥＤ２１（発光体２０）から放熱体５０への伝熱性が高くなる。基板２２の材質は熱伝導率が高い金属製が望ましいが、樹脂製でもよい。
図３は、図１のＡ−Ａ線に沿う電球型照明装置の縦断面図である。図４は、図１のＡ−Ａ線に沿う電球型照明装置の縦分解断面図である。

放熱体５０は、例えば、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）やＰＣ（ポリカーボネート）などの樹脂製であり、かつ熱伝導率の高い材料で形成される。なお、樹脂材料の熱伝導率は０．４Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが望ましい。

したがって、発光体２０で発生する熱（ＬＥＤ２１で発生し基板２２に伝わる熱）は、まず放熱体５０に効率的に伝導され、放熱体５０の外周面から外部の空気に放出されると同時に内部金属部材４０に伝導されるようになっている。また、放熱体５０をＰＣ（ポリカーボネート）やＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などの熱伝導率が高い樹脂材料で形成することで、放熱性はアルミニウムなどに対して劣るものの、電気的絶縁性を高めることができ、安全性を高めることができる。

図５はカバー部材１０の縦分解断面図である。図５に示すように、カバー部材１０は、ＰＣ（ポリカーボネート）などの樹脂製又はガラス製であり、発光体２０に向けて開口している。ちなみに、カバー部材１０には、発光体２０からの光を拡散させる光拡散材が含有されていてもよい。

また、カバー部材１０は、球面形状部１４と非球面形状部１５と円筒形状部１１とを備える。カバー部材１０における上側から順に球面形上部１４、非球面形状部１５、円筒形状部１１を備える。球面形状部１４は略球面形状の部分であり、ＬＥＤ照射方向の光を広げる効果を奏する。非球面形状部１５は略非球面形状の部分であり、ＬＥＤ照射方向とは反対方向に光を照射する効果を奏する。球面形状部１４と非球面形状部１５により、電球型照明装置１００の配光を広げる効果を奏する。円筒形状部１１は略円筒形状の部分である。円筒形状部１１には、孔部１２と、外側に突出する凸部１３と、が設けられている。孔部（被係止部）１２は、放熱体５０の係止ツメ（係止部）５４が嵌合するための部分である。凸部１３は基板２２を押圧するための部分である。

図６は、カバー部材１０と発光体２０とを放熱体５０に取り付ける状態を示す斜視図である。図７はカバー部材１０と放熱体５０との縦分解断面図である。カバー部材１０は孔部１２で放熱体５０の係止ツメ５４に嵌合されるとともに、凸部１３で基板２２を押圧して放熱体５０と固定されている。

カバー部材１０の凸部１３により発光体２０（基板２２）を押圧しながら、カバー部材１０と放熱体５０との間に挟み、カバー部材１０の孔部１２と放熱体５０の係止ツメ５４を嵌合させることにより、発光体２０の固定を可能としている。これにより、発光体２０（基板２２）を放熱体５０へ取り付けるためにネジ等の固定部材を用いる必要がなくなるという効果を奏する。

なお、凸部を設けることにより、発光体２０と接触する面積が増えるため、押圧しやすいという効果を奏するが、発光体２０を押圧するためであれば、カバー部材１０の外側に突出する凸部１３ではなくともよい。例えば、内側に突出する凸部でもよいし、凸部がなくカバー部材１０の端部（最下部）を用いてよい。

カバー部材１０の孔部１２と嵌合する係止ツメ５４は、図７に示すように、カバー部材１０の円筒形状部１１よりも外側に形成されており、孔部１２と係止ツメ２４とを係止した後にカバー部材１０の外側から内側に向けて力を加えても、孔部１３と係止ツメ２４との係止を解除しづらいという効果を奏する。したがって、放熱体５０との係止によりカバー部材１０は、カバー部材の上方向から抜けることがない。

電源回路基板３０は、複数の電子部品が基板に実装されたものである。電源回路基板３０は、下端にはコンデンサ３１が設置されている。また、電源回路基板３０は、商用電源からの交流電力を直流電力に整流する回路、整流後の直流電力の電圧を調整する回路などを備えている。

図８は電源回路基板３０と放熱体５０との接続図である。電源回路基板３０は略板形状の部材である。電源回路基板３０の上側の左右端部には左右方向へ突出する基板係止部３２が設けられている。放熱体５０は内側の上側に凹み形状の基板被係止部５４が設けられている。電源回路基板３０の基板係止部３２は、放熱体５０の基板被係止部５４に対応し係止される。ここで、電源回路基板３０は発光体２０に実装されているコネクタ２３と機械的に接続されるため、放熱体５０への係止の際にも位置精度が求められる。電源回路基板３０が求められる位置に係止されていなければ、コネクタ２３との接続が容易ではなくなるためである。そのため、基板係止部３２はコネクタ２３が接続される部分の近傍に形成されていることが望ましい。電源回路基板３０において、基板係止部３２とコネクタ２３が接続される部分が上側に位置しており両部分が近傍に形成されているため、一方が下側、他方が上側に位置しているようなものに比べ、コネクタ２３を接続する際の位置ずれが、少なく、位置精度も高いという効果を奏する。言い換えれば、放熱体の基板被係止部５４は、コネクタ２３が取り付けられる発光体２０の近くに配設されることで、上記効果を奏する。

図９は発光体２０と電源回路基板３０の接続図である。電源回路基板３０の外周にはコネクタ２３の接続を誘導するガイドの役割となる開口形状部３３が形成されている。したがって、コネクタ２３は開口形状部２４のガイドに沿って容易に取り付けることができる。

また、放熱体５０は一端面から他端面まで（上面から下面まで）連通する筒状部５１と、内部金属部材４０を収納する凹部５３が設置されている。電源回路基板３０は放熱体５０の筒状部５１における一端面側から収納される。放熱体５０の筒状部５１は、本実施形態において横断面が略楕円形状（図示なし）であるが、電源回路基板３０を収納出来、かつ、口金６０を取り付けられればよく、横断面が略楕円形状に限るものではない。

内部金属部材４０は放熱体５０の凹部５３における一端側（上側）から収納される。放熱体５０の凹部５３も、本実施形態において横断面が略楕円形状であるが、内部金属部材４０を収納出来ればよく、横断面が略楕円形状に限るものではない。

内部金属部材４０は、アルミニウム等の金属製の部材である。なお、放熱体５０よりも熱伝導率が高い材料であればこれに限らない。電球型照明装置１として組み立てた状態で、発光体２０から発生した熱は放熱体５０を介して内部金属部材４０に伝導される。内部金属部材４０は、放熱体５０の凹部５３内で、口金６０近傍まで配設されており、内部金属部材３０に伝導された熱は放熱体５０の全体および口金６０に効率よく伝導される。

また、内部金属部材４０は、軸方向にスリット４１を配設されている。そのため、樹脂製の放熱体５０に収納時の応力、又は電球型照明装置１の点灯時の熱膨張でも、内部金属部材４０は変形可能である。内部金属部材４０は、上記変形により、放熱体５０に対してより密着することで熱伝導が向上する効果、放熱体５０と内部金属部材４０との応力を緩和する効果を奏する。

放熱体５０の一端側には、口金６０の内周面に対応するねじ溝６１が形成されている。

放熱体５０は、前記したように、筒状の筒状部５１と、この筒状部５１と一体成形され、軸線（図２参照）を中心として放射状に配置された複数のフィン５２と、を備えている。また、筒状部５１の内側面は電源基板回路３０を外嵌可能な形状となっている。
口金６０は、放熱体５０の下端側に取り付けられ、外部に設置された一般照明電球用のソケット（図示せず）にねじ込むことにより商用電源に電気的に接続するためのものである。

図１０は発光体２０における押圧部２４の部位を示した図である。基板２２にはＬＥＤ２１より外周に形成されたカバー部材１０の凸部１３に押圧される押圧部２５があり、ＬＥＤに押圧によるストレスを加えない構造となっている。

以上のように、ねじ固定が不要で、複雑な構造がなく安価で放熱性が向上する電球型照明装置を提供することができる。

再び図２に戻り、電球型照明装置１００の組立方法の概略を説明する。

まず、電源回路基板３０を、長手方向（軸線方向）を縦にして上側（一端側）から放熱体５０内に挿入し収納する。なお、電源回路基板３０に予め接続されている出力用のリード線（図示せず）の先端は、このとき放熱体５０内から外に引き出された状態にする。

一方、電源回路基板３０に予め接続されている入力用のリード線（図示せず）を口金６０の所定箇所に接続する。さらに、放熱体５０のねじ溝５１と口金６０とを螺合する。放熱体５０は絶縁性の樹脂であり、口金６０と放熱体５０とが接触する恐れがなくなり、絶縁ゴムなどが不要になる。これにより、部品点数の低減が可能となるという効果を奏する。

次に、放熱体５０に収納された電源回路基板３０の周囲に、熱伝導性が良好で電気絶縁性が高い樹脂（図示せず）を充填してもよい。この樹脂によって、電源回路基板３０で発生した熱を放熱体５０に効率良く伝導させることができる。

続いて、収納ケース６０内から外に引き出されているリード線（図示せず）を這い回し、リード線の先端を発光体３０のＬＥＤ３１にコネクタや半田付けなどによって接続する。

そして、発光体２０を放熱体５０の載置部５３に取り付ける。

最後に、発光体２０のＬＥＤ２１を覆うようにして、カバー部材１０を上方から取り付ける。ここで、放熱体５０に形成されている係止ツメ５４が、カバー部材１０の下方に形成されている被係止部に相当する孔部１２に係止するように、カバー部材１０を取り付ける。カバー部材１０の環状構造には放熱体５０のフィン延在部に対応した凹凸部があるためカバー部材１０は回転しない。

また、カバー部材１０の円筒形状部には、発光体２０の基板表面上に対応した凸部があるため、カバー部材１０を取り付ける際に発光体２０の基板表面を押圧して発光体２０を固定するという効果を奏する。

なお、電球型照明装置１００の組立方法は、前記した方法に限定されるものではなく適宜変更することが可能である。

以上、本発明に係る電球型照明装置について実施形態により説明したが、本発明の実施態様はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更などを行うことができる。

また、発光体２０からの光は白色に限定されるものではなく、発光色の異なるＬＥＤや蛍光体を用いて所望の色に設定可能である。

また、ＬＥＤの数は限定されず、１つでもよい。

また、実施形態では、ＬＥＤ２１がレンズで覆われていてもよい。

また、前記実施形態では、発光体２０がＬＥＤを備える場合について説明したが、発光体２０としてＥＬ（Electro-Luminescence）など他の半導体発光素子を用いてもよい。

また、内部金属部材４０は筒状としたが、放熱体５０よりも熱伝導率が高く、放熱体５０の上側から下側に熱を伝熱する効果を奏するものであればこれに限らず、板形状の部材などでも良い。

１００ 電球型照明装置
１０ カバー部材
１１ 円筒形状部
１２ 孔部（被係止部）
１３ 凸部
１４ 球面形状部
１５ 非球面形状部
２０ 発光体
２１ ＬＥＤ（半導体素子）
２２ 基板
２３ コネクタ
２４ 押圧部
３０ 電源回路基板
３２ 基板係止部
３３ 円筒形状部
４０ 内部金属部材
５０ 放熱体
５１ 筒状部
５３ 凹部
５４ 係止ツメ（係止部）
５５ 基板被係止部
６０ 口金

Claims (5)

1. 一つ又は複数の半導体発光素子を有する発光体と、
   前記発光体に給電する電源回路基板と、
   前記発光体を一端側に載置する載置部を備え、前記電源回路基板を収納する放熱体と、前記放熱体の他端側に取り付けられる口金と、
   前記一つ又は複数の半導体発光素子を覆い、かつ前記発光体を前記放熱体との間に挟み固定するカバー部材と、
   を有し、
   前記放熱体に備える２つ以上のツメ形状の係止部は、前記カバー部材の外側から前記カバー部材に備える孔形状の被係止部に嵌合され、前記放熱体の係止部と、前記カバー部材の被係止部との嵌合により、前記発光体が前記放熱体と前記カバー部材との間に固定される電球型照明装置。
2. 前記カバー部材の形状は、球面形状部と非球面形状部と円筒形状部とを有し、
   前記円筒形状部に前記被係止部と前記カバー部材の開口部に向けた切り欠きとを備える請求項１に記載の電球型照明装置。
3. 前記発光体における前記カバー部材と接触する被押圧部は、前記発光体における前記一つ又は複数の半導体発光素子の外周にある請求項１または２に記載の電球型照明装置。
4. 前記半導体発光素子へ給電するコネクタを有し、
   前記放熱体は、前記電源回路基板の係止部と係止する基板被係止部を有する放熱体を有し、
   前記放熱体の基板被係止部は、前記コネクタが取り付けられる発光体の近くに配設される請求項１乃至３の何れか１項に記載の電球型照明装置。
5. 前記半導体発光素子へ給電するコネクタを有し、
   前記電源回路基板における前記コネクタとの接続部は、前記コネクタとの接続を誘導するガイドの役割を有する開口形状である請求項１乃至４の何れか１項に記載の電球型照明装置。

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