JP6912754B2 - ランプ装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、発光モジュールを用いたランプ装置、およびこのランプ装置を用いた照明装置に関する。

従来、発光モジュールを用いたランプ装置は、発光モジュールが発生する熱の放熱性を確保するために金属筐体を用いていることが多い。

また、外郭の絶縁性を確保するために樹脂筐体を用いたランプ装置もある。この場合、発光モジュールの熱を放熱するための金属製の放熱体を樹脂筐体の内側に収容しているが、金属と樹脂との熱膨張差を考慮して放熱体の外周面が樹脂筐体の内周面に接触しないように、放熱体の外周面と樹脂筐体の内周面との間は常に離間させた状態に収容している。

しかし、このように放熱体の外周面と樹脂筐体の内周面とを離間させていると、放熱体から樹脂筐体に熱が伝わりにくく、十分な放熱性を確保できない。

特開２０１５−２０１７号公報

本発明が解決しようとする課題は、放熱性を向上できるランプ装置、およびこのランプ装置を用いた照明装置を提供することである。

実施形態のランプ装置は、樹脂筐体、放熱体、発光モジュール、グローブおよび給電部を備える。樹脂筐体は、一端側に向けて拡径するテーパ状の外筒部と、外筒部の一端側で内周面から突設された複数の突起部とを有する。放熱体は、一端側の発光モジュール取付面部と、発光モジュール取付面部の周辺部から他端側に向けて突出されているとともに他端側に向けて縮径するテーパ状の放熱筒部とを有する。放熱体は、放熱筒部の一端側で外周面に樹脂筐体への挿入配置時に複数の突起部が通過可能な複数の溝部が設けられており、樹脂筐体の外筒部の内側に一端側から挿入配置されているとともに外筒部の内周面に放熱筒部の外周面が接触されている。発光モジュールは、発光モジュール取付面部に設けられる。グローブは、樹脂筐体の一端側に配置され、樹脂筐体の一端側に配置された状態で突起部に係合して取り付けられる係合部を有する。給電部は、樹脂筐体の他端側に設けられる。

本発明によれば、放熱性の向上が期待できる。

第１の実施形態を示すランプ装置の断面図である。 同上ランプ装置の図１に対して周方向に９０°回転した断面図である。 同上ランプ装置の分解斜視図である。 同上ランプ装置を用いた照明装置の断面図である。 第２の実施形態を示すランプ装置の断面図である。

以下、第１の実施形態を、図１ないし図４を参照して説明する。

図１ないし図３にランプ装置10を示す。ランプ装置10は、例えば一般照明に用いられる白熱電球用のソケットに装着して使用する電球形ランプである。なお、ランプ装置10は、図１および図２に示す仮想の中心軸ｚを中心として円筒状に構成されている。そして、以下、中心軸ｚに沿った方向のグローブ側を一端側、給電部側を他端側と呼ぶ。

ランプ装置10は、樹脂筐体11を備えている。この樹脂筐体11の一端側から放熱体12、発光モジュール13およびグローブ14が組み込まれ、樹脂筐体11の他端側から電源部15および給電部16が組み込まれている。

そして、樹脂筐体11は、中心軸ｚを中心とする円筒状で、絶縁性を有する樹脂材料によって一体形成されている。樹脂筐体11は、一端側の外筒部20および内筒部21、および他端側の連結部22を備えている。

外筒部20は、円筒状でかつ他端側から一端側へ向けて拡径するテーパ状に形成されているとともに、内側が一端側へ向けて開口されている。外筒部20の内周面には放熱体12が挿入配置される接触面23が設けられ、この接触面23は外筒部20の一端側と他端側との間で直線状または外筒部20の一端側と他端側との間で外側に突出するように湾曲状に形成されている。外筒部20の一端側の内周面には複数の突起部24が突設されている。これら突起部24は、周方向に等間隔となる例えば３箇所に設けられており、一端側の面を他端側へ向けて傾斜する傾斜面とするとともに他端側の面を中心軸ｚに交差する係止面とする爪状に形成されている。外筒部20の一端面20aは内筒部21の一端面21aよりも外側（一端側）に突出されている。

内筒部21は、連結部22と連続する円筒状に形成され、外筒部20の内方に所定の間隙をあけて配置されているとともに、内側が一端側および他端側に開口されている。内筒部21の内側には、内筒部21の他端側から挿入される電源部15を保持するための一対の保持溝25が設けられている。一対の保持溝25は、互いに対向し、中心軸ｚと平行でかつ中心軸ｚに対してオフセットした位置に設けられている。各保持溝25の一端側には、電源部15の一端側への挿入を位置決め規制するストッパ26が設けられている。

内筒部21の一端側には、一対の保持溝25およびストッパ26に対して交差する方向の一方に、樹脂筐体11に放熱体12を締結するための締結具27が取り付けられる取付部28が設けられ、また、他方に、一端面21aから外側（一端側）へ向けて突出する規制部29が設けられている。取付部28は、一端側に向けて開口する取付孔30を有するボス31によって構成されている。規制部29は、円柱状で先端側が先細りとなる形状に形成されている。規制部29の先端は、外筒部20の突起部24よりも他端側に位置している。なお、締結具27は、ねじによって構成されている。

連結部22は、内筒部21と連続する円筒状に形成されており、外筒部20の他端側および内筒部21の他端側が連結されている。連結部22の外周部には給電部16が螺着結合されている。連結部22の内面には、内筒部21の一対の保持溝25が連続して形成されている。

また、放熱体12は、例えばアルミニウム等の金属材料によって一体に形成されている。放熱体12は、例えば１枚の円形の板金をプレス加工することによって一体に形成されている。放熱体12は、一端側の円板状の発光モジュール取付面部34、この発光モジュール取付面部34の周辺部から他端側に向けて突出されているとともに一端側から他端側に向けて縮径するテーパ状の放熱筒部35を備えている。

発光モジュール取付面部34の中央領域には、発光モジュール13を固定するための固定具としての一対のねじ36が螺着する一対の取付孔37が設けられ、これら一対の取付孔37の間に配線孔38が設けられ、一対の取付孔37に対して交差する方向の一方に締結具27が螺着される取付孔39が設けられ、一対の取付孔37に対して交差する方向の他方に規制部29が挿通される挿通孔40が形成されている。

発光モジュール取付面部34の周辺部でかつ放熱筒部35の一端側には、窪み状の段差部41が周方向に沿って環状に形成されている。

放熱筒部35は、中心軸ｚに対するテーパ角度が、樹脂筐体11の外筒部20（接触面23）の中心軸ｚに対するテーパ角度と同じになっている。

放熱筒部35の外周面には、樹脂筐体11の接触面23に接触する接触面42が形成されている。放熱筒部35の外径が最も大きい一端側には、樹脂筐体11の内側に放熱体12を挿入する際に各突起部24が干渉せずに通過するための複数の溝部43が形成されている。

また、発光モジュール13は、基板46、およびこの基板46に実装された複数の発光素子47を備えている。

基板46は、円板状に形成されている。基板46の中央域には、ねじ36のねじ軸部が挿通する一対の挿通孔48が設けられ、これら一対の挿通孔48の間に配線孔49が設けられ、一対の挿通孔48に対して交差する方向の一方に締結具27が挿通する挿通孔50が形成されている。挿通孔50は締結具27の頭部も挿通する内径に形成されている。

発光素子47は、表面実装形ＬＥＤが用いられ、基板46の周辺部に沿って周方向に並んで配列されている。なお、発光素子47は、例えば有機ＥＬ等の他の発光素子を用いてもよい。

また、グローブ14は、光透過性および光拡散性を有し、例えばポリカーボネイト等の樹脂やガラス等の材料で形成されている。グローブ14は、一端側が閉塞されているとともに他端側が開口されている。グローブ14の他端側には、樹脂筐体11の外筒部20の一端側の内側に挿入される筒状の挿入部53、および樹脂筐体11の外筒部20の一端面20aに当接する当接部54が設けられている。挿入部53の外周面には、樹脂筐体11の外筒部20の複数の突起部24に係合する環状溝によって構成された係合部55が形成されている。なお、グローブ14の形状は、一般白熱電球と同様の球形や、一端側が先細りとなる形状等のいずれでもよい。

また、電源部15は、給電部16から入力する交流電源等の外部電源を直流電源等の点灯電源に変換して発光モジュール13に供給する。電源部15は、回路基板58、およびこの回路基板58に実装された複数の電子部品59を備えている。なお、図面には、１つの電子部品59を示し、他の電子部品59は省略している。そして、電源部15の外部電源入力部が図示しない入力用配線によって給電部16に電気的に接続され、電源部15の点灯電源出力部に発光モジュール13からの給電線が電気的に接続される。

また、給電部16は、樹脂筐体11の他端側であって連結部22の周囲に取り付けられている。給電部16は、例えばＥ１７やＥ２６等の一般照明に用いられる白熱電球用のソケットに接続可能な口金が用いられている。なお、給電部16は、口金に限らず、ランプ種類によっては一対のピン等でもよい。

次に、ランプ装置10の組立について説明する。

樹脂筐体11の一端側から、樹脂筐体11の外筒部20の内側に放熱体12を挿入する。このとき、外筒部20の一端側の内周面から突出する各突起部24に対して、放熱体12の外径が最も大きい一端側の外周面に設けられた各溝部43の位置が一致し、かつ、樹脂筐体11の内筒部21の一端側から突出する規制部29に対して、放熱体12の発光モジュール取付面部34の挿通孔40が一致する場合のみ、放熱体12を樹脂筐体11に対しての所定の挿入位置まで挿入できる。そのため、例えば、樹脂筐体11の各突起部24に対して放熱体12の各溝部43の位置が一致しても、樹脂筐体11の規制部29に対して放熱体12の挿通孔40の位置が一致しない場合には、規制部29の先端に放熱体12の発光モジュール取付面部34の裏面側が当接し、放熱体12を樹脂筐体11に対しての所定の挿入位置まで挿入することができない。そして、放熱体12を樹脂筐体11に対しての所定の挿入位置まで挿入することにより、樹脂筐体11と放熱体12との周方向の位置が位置決めされる。

樹脂筐体11に対しての所定の挿入位置に放熱体12が挿入されると、樹脂筐体11のテーパ状の外筒部20の内周面（接触面23）と放熱体12のテーパ状の放熱筒部35の外周面（接触面42）とが接触（面接触）する。この接触（面接触）は、外筒部20の内周面（接触面23）と放熱筒部35の外周面（接触面42）との少なくとも一部が接触するだけでもよく、全体的に接触することが好ましい。また、樹脂筐体11の内筒部21の一端面21aと放熱体12の発光モジュール取付面部34の裏面側とは接触せず、それらの間に隙間が設けられている。

締結具27を放熱体12の取付孔37から樹脂筐体11の内筒部21の取付部28に螺着する。これにより、樹脂筐体11の内側に放熱体12を押し付けるように締め付け、樹脂筐体11のテーパ状の外筒部20の内周面（接触面23）と放熱体12のテーパ状の放熱筒部35の外周面（接触面42）との接触面積を増加させるとともに密着性を高める。そして、締結具27によって締結した状態でも、樹脂筐体11の内筒部21の一端面21aと放熱体12の発光モジュール取付面部34の裏面側とは接触せず、それらの間に隙間が設けられている。そのため、締結具27による締結力が、樹脂筐体11の内側に放熱体12を押し付けるように作用し、樹脂筐体11のテーパ状の外筒部20の内周面（接触面23）と放熱体12のテーパ状の放熱筒部35の外周面（接触面42）との接触面積を増加させるとともに密着性を高める。

放熱体12の発光モジュール取付面部34に発光モジュール13を取り付ける。発光モジュール13は、基板46の配線孔49および挿通孔50を、放熱体12の配線孔38および締結具27（取付孔39）の位置に合わせ、ねじ36によって放熱体12の発光モジュール取付面部34に締め付けて固定する。なお、発光モジュール13は、樹脂筐体11に放熱体12を組み込む前に、予め放熱体12に取り付けておいてもよい。

樹脂筐体11の他端側から電源部15を挿入し、配線孔38，49に通す配線によって発光モジュール13と電源部15とを電気的に接続する。

樹脂筐体11の一端側の内側にグローブ14の挿入部53を挿入し、樹脂筐体11の複数の突起部24に挿入部53の係合部55を係合する。このとき、樹脂筐体11の一端側の内側に沿って、および放熱体の段差部41に沿って、樹脂筐体11とグローブ14とを接着固定するための接着剤を充填する。接着剤が固化するまでの間は樹脂筐体11の複数の突起部24と挿入部53の係合部55との係合により樹脂筐体11とグローブ14との結合状態を維持し、接着剤の固化により樹脂筐体11とグローブ14との結合状態を強固にする。

樹脂筐体11の他端側に給電部16を取り付けるとともに、給電部16と電源部15とを電気的に接続する。

なお、ランプ装置10の組立順序は、このような順序に限定されるものではない。

次に、図４には、ランプ装置10を使用する照明装置70の断面図を示す。照明装置70は、例えばダウンライトであり、器具本体71、この器具本体71内に設けられたソケット72および反射体73を備えている。ランプ装置10の給電部16がソケット72に接続される。

そして、外部電源がソケット72を通じてランプ装置10に供給されると、電源部15が外部電源を所定の点灯電源に変換して発光モジュール13に供給する。これにより、発光モジュール13の複数の発光素子47が発光し、これら発光素子47からの光がグローブ14を透過して外部へ出射される。

発光素子47が発生する熱は、主に、基板46から放熱体12の発光モジュール取付面部34に伝達されるとともに、この発光モジュール取付面部34の周辺部から放熱筒部35に伝達される。放熱筒部35からは樹脂筐体11の外筒部20に伝わり、外筒部20の外周面から空気中に放熱される。

このとき、放熱体12の放熱筒部35の外周面が樹脂筐体11の外筒部20の内周面に接触しているため、放熱筒部35から樹脂筐体11の外筒部20に効率よく熱が伝わり、放熱性を向上できる。しかも、放熱体12の放熱筒部35の外周面が樹脂筐体11の外筒部20の内周面に面接触しており、その面接触の面積が大きいほど、放熱筒部35から樹脂筐体11の外筒部20に効率よく熱が伝わり、放熱性を向上できる。

本実施形態のランプ装置10は、樹脂筐体11の外筒部20の内周面に放熱体12の放熱筒部35の外周面が接触するため、放熱体12から樹脂筐体11の外筒部20への熱伝達が良好となり、樹脂筐体11からの放熱性を向上できる。

しかも、樹脂筐体11の内筒部21に放熱体12の発光モジュール取付面部34の中央域を締結具27で締結するため、１つの締結具27で確実に締結できるとともに、樹脂筐体11の外筒部20や放熱体12の放熱筒部35に締結に伴う歪みが発生するのを防止し、樹脂筐体11の外筒部20の内周面と放熱体12の放熱筒部35の外周面との接触に影響を及ぼさないようにできる。

さらに、発光モジュール取付面部34の中央域を締結具27で締結することにより、発光モジュール取付面部34に取り付けられる発光モジュール13の発光素子47は基板46の周辺部に実装されることになるが、この場合、発光素子47が発生する熱が発光モジュール取付面部34の周辺部から放熱筒部35に伝わりやすく、複数の発光素子47の熱集中を防止できる。

また、樹脂筐体11の内筒部21の一端側に取付部28と規制部29が異なる位置にそれぞれ設けられ、規制部29には放熱体12の挿通孔40が挿通し、取付部28には放熱体12の取付孔39を挿通した締結具27が締結されるため、これら２点で樹脂筐体11と放熱体12を位置決めし、樹脂筐体11の外筒部20の内周面と放熱体12の放熱筒部35の外周面とを周方向全体に亘って接触させることができる。

さらに、締結具27によって締結した状態でも、樹脂筐体11の内筒部21の一端面21aと放熱体12の発光モジュール取付面部34の裏面側とは接触せず、それらの間に隙間が設けられている。そのため、締結具27による締結力が、樹脂筐体11の内側に放熱体12を押し付けるように作用し、樹脂筐体11のテーパ状の外筒部20の内周面と放熱体12のテーパ状の放熱筒部35の外周面との接触面積を増加させるとともに密着性を高め、放熱性を向上できる。

また、樹脂筐体11の一端側の内周面から突出する各突起部24により、樹脂筐体11の一端側から放熱体12を挿入する際には、放熱体12の一端側の外周面に設けられた各溝部43の位置が一致する場合にのみ挿入可能とするように、放熱体12の挿入を位置決めガイドすることができるとともに、樹脂筐体11の一端側にグローブ14を取り付ける際には、グローブ14の係合部55が係合し、樹脂筐体11にグローブ14を取り付けることができる。

次に、図５に第２の実施形態を示す。

樹脂筐体11は、外筒部20および連結部22を備えているが、内筒部21を備えていない。内筒部21を備えていなくても、放熱体12と電源部15との間には十分な絶縁距離があるため、絶縁性は確保されている。

なお、この場合、樹脂筐体11の連結部22で電源部15の回路基板58を保持するとともに一端側への挿入位置を位置決め規制する。

樹脂筐体11と放熱体12との固定は、樹脂筐体11の内周面に所定の挿入位置まで挿入された放熱体12に係合する爪を設けてもよいし、あるいは樹脂筐体11の内側に放熱体12を挿入した状態で樹脂筐体11と放熱体12との間に接着剤を充填して接着固定してもよい。

そして、第２の実施形態のランプ装置10においても、放熱体12の放熱筒部35の外周面が樹脂筐体11の外筒部20の内周面に接触し、放熱体12から樹脂筐体11の外筒部20への熱伝達が良好となり、樹脂筐体11からの放熱性を向上できる。

なお、放熱体12の放熱筒部35は、周方向全周につながった筒状に限らず、一部に中心軸ｚと平行なスリットが入っているものも含む。スリットが入っていることにより、放熱筒部35が径方向に弾性変形し、放熱筒部35の外周面が樹脂筐体11の外筒部20の内周面に面接触しやすくできるとともに、樹脂筐体11と放熱体12との熱膨張差による樹脂筐体11への負荷を緩和することができる。

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 ランプ装置
11 樹脂筐体
12 放熱体
13 発光モジュール
14 グローブ
15 電源部
16 給電部
20 外筒部
21 内筒部
24 突起部
27 締結具
28 取付部
29 規制部
34 発光モジュール取付面部
35 放熱筒部
39 取付孔
40 挿通孔
43 溝部
55 係合部
70 照明装置
72 ソケット

Claims (4)

1. 一端側に向けて拡径するテーパ状の外筒部と、前記外筒部の一端側で内周面から突設された複数の突起部とを有する樹脂筐体と；
   一端側の発光モジュール取付面部と、この発光モジュール取付面部の周辺部から他端側に向けて突出されているとともに他端側に向けて縮径するテーパ状の放熱筒部とを一体に有し、前記放熱筒部の一端側で外周面に前記樹脂筐体への挿入配置時に複数の前記突起部が通過可能な複数の溝部が設けられており、前記樹脂筐体の前記外筒部の内側に一端側から挿入配置されているとともに前記外筒部の内周面に前記放熱筒部の外周面が接触されている放熱体と；
   前記発光モジュール取付面部に設けられた発光モジュールと；
   前記樹脂筐体の一端側に配置され、前記樹脂筐体の一端側に配置された状態で前記突起部に係合して取り付けられる係合部を有するグローブと；
   前記樹脂筐体の他端側に設けられた給電部と；
   を具備することを特徴とするランプ装置。
2. 一端側に向けて拡径するテーパ状の外筒部と、この外筒部の内方に設けられる内筒部と、前記外筒部の一端側で内周面から突設された複数の突起部とを有する樹脂筐体と；
   一端側の発光モジュール取付面部と、この発光モジュール取付面部の周辺部から他端側に向けて突出されているとともに他端側に向けて縮径するテーパ状の放熱筒部とを一体に有し、前記放熱筒部の一端側で外周面に前記樹脂筐体への挿入配置時に複数の前記突起部が通過可能な複数の溝部が設けられており、前記樹脂筐体の前記外筒部の内側に一端側から挿入配置されているとともに前記外筒部の内周面に前記放熱筒部の外周面が接触されている放熱体と；
   前記モジュール取付面部に設けられた発光モジュールと；
   前記樹脂筐体の一端側に配置され、前記樹脂筐体の一端側に配置された状態で前記突起部に係合して取り付けられる係合部を有するグローブと；
   前記放熱体を前記樹脂筐体の前記内筒部に締結する締結具と；
   前記樹脂筐体の前記内筒部の内側に配置された電源部と；
   前記樹脂筐体の他端側に設けられた給電部と；
   を具備することを特徴とするランプ装置。
3. 前記放熱体は、前記発光モジュール取付面部に設けられ前記締結具が挿通する取付孔と、前記発光モジュール取付面部で前記取付孔に対して異なる位置に設けられた挿通孔とを有し、
   前記内筒部は、前記内筒部の一端側に設けられ前記締結具が取り付けられる取付部と、前記内筒部の一端側で前記取付部に対して異なる位置から一端側に向けて突設され前記放熱体の前記挿通孔を挿通する規制部とを有している
   ことを特徴とする請求項２記載のランプ装置。
4. 請求項１ないし３いずれか一記載のランプ装置と；
   前記ランプ装置の前記給電部を接続するソケットと；
   を具備することを特徴とする照明装置。

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