WO2011136166A1 - 蛍光灯形発光素子ランプおよび照明器具 - Google Patents

蛍光灯形発光素子ランプおよび照明器具 Download PDF

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Abstract

 一実施形態に係る蛍光灯形発光素子ランプは、一端部と他端部を有する略筒状の本体と;この本体内に配設された発光素子と;前記一端部と他端部に設けられ、それぞれソケットに接続される一対の口金とを具備する。前記蛍光灯形発光素子ランプの本体は、前記一対の口金のいずれかを介してアース接続されている。

Description

蛍光灯形発光素子ランプおよび照明器具
 本実施形態は、蛍光灯形発光素子ランプおよび蛍光灯形発光素子ランプを適用した照明器具に関する。
 近時、LEDの高出力化、高効率化及び普及化に伴い、光源としてLEDを用いた屋内又は屋外で使用される照明器具が開発されている。LEDは、従来の蛍光灯などの光源に比べて省エネ、長寿命が実現でき、また光源又は照明器具の交換頻度を少なくすることができ、さらにメンテナンスの面で有利となる。したがって、これらの点から光源として蛍光灯などに替わりLEDを用いることが望まれている。
 このLEDを用いた照明器具では、LEDや回路部品が実装された基板等の絶縁性が低下すると、蛍光灯形LEDランプのメンテナンス等の際に感電する危険性が生じる。したがって、安全性を確保するため、蛍光灯形LEDランプと照明器具の本体側とをアース線で接続することが望ましい。特に、JIS C 8105-1では定格電圧が150Vを超える電源を用いる場合には接地する等の対応が要求されている。
第1の実施形態に係る照明器具を示す斜視図である。 同照明器具を示す側面図である。 同蛍光灯形発光素子ランプの一部を示す斜視図である。 同蛍光灯形発光素子ランプを示す縦断面図である。 図4におけるY-Y線に沿って示す断面図である。 同照明器具を示す結線図である。 同照明器具を示す変形例の結線図である。 第2の実施形態に係る照明器具を分解して示す一部斜視図である。 同ソケットの取付状態を示す斜視図である。 同ソケットを示す斜視図である。 第3の実施形態に係る蛍光灯形発光素子ランプを示す縦断面図である。 図11におけるY-Y線に沿って示す断面図である。 同光源部の一部を示す分解斜視図である。 第4の実施形態に係る光源部を示す側面図及び断面図である。
  一実施形態に係る蛍光灯形発光素子ランプは、一端部と他端部を有する略筒状の本体と;この本体内に配設された発光素子と;前記一端部と他端部に設けられ、それぞれソケットに接続される一対の口金とを具備し、一対の口金のいずれか一方の口金がアース接続されたソケットに取り付けられることで、この口金を介してアース接続されることを特徴とする。
 以下、本発明の第1の実施形態に係る照明器具について図1乃至図7を参照して説明する。図1及び図2、図6及び図7は、照明器具を示し、図3乃至図5は、蛍光灯形発光素子ランプを示している。なお、各図において同一部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
 図1及び図2において、天井面へ設置される照明器具が示されており、この照明器具は、冷間圧延鋼板等によって形成された横長の略直方体形状の器具本体1と、この器具本体1に取付けられた蛍光灯形発光素子ランプ2とを備えている。器具本体1は、基本的には既存の形状で構成されており、長手方向の両端部に取付けられたソケット3に蛍光灯形発光素子ランプ2が装着されるようになっている。
 図3乃至図5に示すように、蛍光灯形発光素子ランプ2は、既存の直管形蛍光灯と同様な寸法及び外形を有している。具体的には、40Wの直管形蛍光灯と同様な寸法及び外形を有している。蛍光灯形発光素子ランプ2は、細長で外観が略円筒状の本体4、光源部5、口金6を備えている。
 本体4は、内部空間を有し、略円筒状に形成され、透光性の合成樹脂材料から押出成形によって作られている。本体4の内部における略中央部には、長手方向に沿って長尺で長方形状の放熱部材42が配設されている。この放熱部材42は、熱伝導性が良好なアルミニウム材料等から形成されている。なお、本体4の成形方法は、格別限定されるものではない。また、例えば、本体4を半円筒状の2つの部材を結合して構成するようにしてもよい。さらに、内部空間が形成できるものであれば、断面が四角形状であってもよく、形状が限定されるものではない。
 本体4の内面側の略中央には、一対の支持突起41が対向して形成されている(図5参照)。この支持突起41は、本体4の長手方向に沿ってレール状に形成されている。なお、支持突起41は、成形方法によっては、部分的に形成することもできる。光源部5は、基板51と、この基板51に実装された発光素子52とを備えている。基板51は略長方形状に形成されており、具体的には、放熱部材42に4枚の基板51がその裏面側が密着するように長手方向に並べられて取付けられている。
 基板51は、絶縁材であるガラスエポキシ樹脂の平板からなり、表面側には銅箔で形成された配線パターンが施されている。また、適宜レジスト層が施されるようになっている。なお、基板51の材料は、絶縁材を使用する場合には、セラミックス材料又は合成樹脂材料を使用することができる。さらに、金属製とする場合は、アルミニウム等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を用いることが好ましい。
 発光素子52は、LEDや有機EL等の固体発光素子で構成される。本実施例ではLEDで構成され、表面実装型のLEDパッケージを使用している。具体的にはセラミックスで形成された本体に配設されたLEDチップと、このLEDチップを封止するエポキシ系樹脂やシリコーン樹脂等のモールド用の透光性樹脂とから構成されている。なお、本実施形態では、1枚の基板51に4個の発光素子が長手方向に沿って直線状に配設されているが、発光素子の個数は、格別限定されるものではない。
 なお、上述したようにLEDチップは直接、基板51に実装するようにしてもよく、また、砲弾型のLEDを実装するようにしてもよい。実装方式や形式は、格別限定されるものではない。例えば、発光素子を基板に実装する場合、発光素子をLEDパッケージとして表面実装方式で実装する場合や発光素子を直接基板に実装する場合がある。
 LEDチップは、青色光を発光する青色のLEDチップである。透光性樹脂には、蛍光体が混入されており、白色光を出射させるために、青色の光とは補色の関係にある黄色系の光を放射する黄色蛍光体が使用されている。
 口金6は、例えば、G13タイプの口金であり、既存の直管形蛍光灯が取付けられる照明器具のソケット3に取付け可能に構成されている。この口金6は本体4の両端部に設けられていて、口金6部分にはそれぞれ一対の端子ピン6a、6bが突出して取付けられている。ここで、口金6は、金属製であるが、一対の端子ピン6a、6b同士は、電気的に絶縁状態に構成されている。
 図6を併せて参照して分かるように、一端側(図示上、左側)の一対の端子ピン6aは、基板51の配線パターンに接続されており、ソケット3を介して発光素子52に電力を供給するようになっている。一方、他端側(図示上、右側)の一対の端子ピン6bのうち、一つの端子ピン6bは、アース接続されるようになっており、例えば、一つの端子ピン6bは、接続線81によって金属製の放熱部材42に接続されている。具体的には、接続線81の一端が端子ピン6bに接続され、他端が放熱部材42の裏面側にねじ等の固定手段によって固定され接続されている。これによって、電気伝導性の放熱部材が口金6を介してアース接続される。
 なお、一対の端子ピン6bのうち、いずれをアース接続してもよい。また、例えば、一対の端子ピン6bの双方をアース接続するようにしてもよい。これにより、口金6をソケット3に接続するに際し、方向性を考慮することなく、確実にアース接続がなされるようになる。
 次に、図1及び図2に示すように、器具本体1は、下面側が開放した開放部を有する箱状に形成されており、両端部に取付けられたソケット3と、器具本体1内に収容された点灯装置9及び端子台11と、前記下面側の開放部を覆うように取付けられた反射板12とを備えている。
 ソケット3は、既存のソケットであり、蛍光灯形発光素子ランプ2の端子ピン6a、6bが接続される給電端子3a、3b等を備えている。一端側(図示上、左側)のソケット3の給電端子3aには、蛍光灯形発光素子ランプ2の光源部5に電力を供給するため、電源リード線31が接続されている。また、他端側(図示上、右側)のソケット3の給電端子3bの一つには、アース線8が器具本体1にねじ止め等によって接続されている。器具本体1は、端子台11のアース端子と電気的に接続されているため、これによって接地がなされるようになっている。したがって、ソケット3のもう一方の給電端子3bには、何も接続されていない状態となっている。
  点灯装置9は、商用交流電源ACに接続されており、この交流電源ACを受けて直流出力を生成するものである。点灯装置9は、例えば、全波整流回路の出力端子間に平滑コンデンサを接続し、この平滑コンデンサに直流電圧変換回路を接続して構成されている。この点灯装置9からはリード線91が導出されており、このリード線91は、コネクタ92を介して電源リード線31からソケット3の給電端子3aに接続されている。また、端子台11には、点灯装置9がリード線によって接続されている。
 反射板12は、反射面を有し、器具本体1の下面側の開放部を覆うように取付けられている。また、長手方向の両端部には、ソケット3が嵌合する略長方形の切欠き部12aが形成されている。
 このように構成された照明器具について、器具本体1に前記蛍光灯形発光素子ランプ2を設置する方法を説明する。本実施形態は、既設の照明器具に取付けられた直管形蛍光灯を蛍光灯形発光素子ランプ2に置き換える、いわゆるリニューアルする場合を前提としている。
 まず、既設の照明器具において、図示しない直管形蛍光灯を取外すとともに、反射板12を取外す。次いで、直管形蛍光灯の同じく図示しない点灯装置を取外し、新たに蛍光灯形発光素子ランプ2の点灯装置9を器具本体1に配設し、リード線を端子台11に接続する。そして、点灯装置9に接続されているリード線91をコネクタ92を介してソケット3側から導出されている電源リード線31と接続する。また、アース線をソケット3の給電端子3bに接続し、反射板12を器具本体1側に取付ける。
 次いで、蛍光灯形発光素子ランプ2の口金6をソケット3に装着する。これによって、蛍光灯形発光素子ランプ2は、器具本体1に取付けられる。したがって、光源部5には点灯装置9から電力が給電されるようになり、また、口金6からソケット3を介してアース接続がなされ、蛍光灯形発光素子ランプ2は接地状態となる。なお、ソケット3の劣化状態によっては、ソケット3を交換するようにしてもよい。
 図6の結線図に示すように、点灯装置9は、商用交流電源ACに接続され、点灯装置9からの出力が発光素子52に供給されるようになっている。この場合、点灯装置9からの出力は、ソケット3から口金6の一対の端子ピン6aを介して、基板51、発光素子52へと供給される。一方、他端側の口金6の端子ピン6bのうち、一つの端子ピン6bは、ソケット3を介してアース接続されるようになる。
 なお、図7の結線図に示すように、点灯装置9からの出力を、相対向するソケット3のそれぞれ一つの端子ピン6a、6bに接続し、供給するようにしてもよい。そして、他の一つの端子ピン、例えば、端子ピン6bをアース接続するようにすればよい。この結線によっても図7に示す結線と同様な機能をもたらすことができる。なお、点灯装置9からの出力が供給される、端子ピン6a、6bは、同一平面上で、ランプ本体4の長手方向と直交する方向に離間配置され、ランプ本体4の長手方向へ平行に突出させてもよい。すなわち、ランプ本体4の中央を中心とする2回回転対称の位置に給電用の端子ピンが配置される。この配置によると、蛍光灯ランプを取り付ける際、端子ピンの位置を考慮する必要がなく、取りつけ作業が容易となる。
 以上のように構成された照明器具において、点灯装置9に電力が供給されると、リード線91、電源リード線31、ソケット3、口金6から基板51を介して発光素子52に通電され、各発光素子52が点灯する。発光素子52から出射された光は、透光性の本体4を透過して下方に放射され所定範囲が照射される。
 また、一方の口金6は、アース接続されて接地されているので、仮に、発光素子52が実装された基板51等の絶縁性が劣化し、これら基板51と放熱部材42との間の絶縁性が低下して放熱部材42に電流が漏れたとしても、放熱部材42は、接地されているので、蛍光灯形発光素子ランプ2の掃除や交換等のメンテナンスに際して感電等の危険性を防止することができる。
 以上のように本実施形態によれば、既存の蛍光灯と構造的に互換性のある蛍光灯形発光素子ランプ2を適用でき、また、口金6を利用してアース接続を行うため、簡単な構成で安全性を確保できる照明器具を提供することができる。
 次に、本発明の第2の実施形態に係る照明器具について図8乃至図10を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。図8乃至図10は、ソケット3を器具本体1に取付けるとともに、アース接続を行う一例を示すものである。
 図8に示すように、器具本体1の開放部の端部にソケット3が取付けられている。図9に示すようにソケット3には、両側にスライド溝3aが形成されている。一方、器具本体1側には、開放部の縁から内側に折曲したソケット取付部1aが両側に対向して設けられている。このため、ソケット3は、そのスライド溝3aをソケット取付部1aにスライドさせて取付けられるようになっている。
 ここで、図10に示すように、ソケット3の給電端子3bは、スライド溝3aに突出するように導出されている。したがって、ソケット3をソケット取付部1aにスライドさせて取付けると同時に、給電端子3bのスライド溝3aに突出した部分がソケット取付部1aに接触するように構成されている。器具本体1は、冷間圧延鋼板等の金属製であり、ソケット3をソケット取付部1aに取付けると同時にアース接続がなされ、アースの電気経路が形成される。
 本実施形態によれば、ソケット3を器具本体1に取付けると同時に、アース接続がなされるので、接地の作業が容易となる効果を奏する。
 次に、本発明の第3の実施形態に係る照明器具について図11乃至図14を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。図11乃至図14は、光源部5の他の例を示すものである。
 光源部5は、基板51と、この基板51に実装された発光素子52と、これら基板51及び発光素子52の周囲を覆う絶縁部材53とから構成されている。 図12及び図13に代表して示すように、絶縁部材53は、絶縁性を有する樹脂材料から形成されており、ベース部材54と、カバー部材55とを備えている。
 ベース部材54は、一面側に開口部54aを有する樋状に形成されており、PBTやASA樹脂によって形成されている。また、開口部54aの縁部には長手方向に沿って段状の結合段部54bが形成されている。
 カバー部材55は、同様に、一面側に開口部55aを有する曲面状(図示上、下側に凸)をなす樋状に形成されており、前記ベース部材54の結合段部54bと対応して結合段部55bが形成されている。このカバー部材55は、発光素子52から出射される光を透過させるため、透明のアクリル樹脂によって形成されている。
 なお、カバー部材55は、透光性を有していればアクリル樹脂に限らず、他の材料、例えば、ポリカーボネート樹脂等で形成することができる。加えて、ベース部材54の材料として透光性を有する材料を用いてもよい。カバー部材55は、配光制御機能、すなわちレンズおよび拡散機能を持たせることも可能である。
 ベース部材54の開口部54aとカバー部材55の開口部55aとの間、すなわち、両者の結合段部54b、55b間に基板51の縁部が介在されて挟持されている。さらに、これら結合段部54b、55bの部分が本体4の支持突起41に挟持されるように支持されて光源部5が本体4内に配設される(図12参照)。このように発光素子52が実装された基板51は、絶縁部材53で周囲が覆われる態様で絶縁がなされて本体4内に配設される。
 また、光源部5は発光素子52が実装された基板51が、絶縁部材53で周囲が覆われるように構成されている。さらに、この光源部5は、絶縁性有する本体4の内部空間に配設されるようになっている。したがって、絶縁部材53が第1の絶縁機能をなし、本体4が第2の絶縁機能をなしており、導電部である基板51は、2重に絶縁されて絶縁性が強化されている。なお、多重的に絶縁を施すようにしてもよい。これにより一層の絶縁性の強化が可能となる。
 このため、仮に、発光素子52が実装された基板51等の絶縁性が劣化したとしても、蛍光灯形発光素子ランプ2としての絶縁性は担保でき、ランプ本体が、口金を介してアース接続されていることと相俟って、蛍光灯形発光素子ランプ2の掃除や交換等のメンテナンスに際して感電等の危険性を防止することができる。
 次に、本発明の第4の実施形態について図8を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同一又は相当部分には同一符号を付し重複した説明は省略する。
 (実施例1)本実施例では、絶縁部材531を所定の柔軟性ある例えば、発砲樹脂材料で形成したものである。絶縁部材531は、長尺の略直方体形状に形成されており、側面中央部に横方向であって長手方向に向かう切込み531aが形成されている(図14(a)参照)。したがって、この切込み531aを境に図示上、上下方向(矢印で示す)に開いて形成される空間に発光素子52が実装された基板51を図14(b)に示すように挿入して配設する。
 これによって、基板51は、その周囲が絶縁部材531によって覆われ絶縁されるようになる。この光源部5を本体4の内部空間に配設することにより、2重に絶縁されて絶縁性が強化されるようになる。また、本体4が口金を介してアース接続されているため、電気的に一層安全となる。
 (実施例2)本実施例では、発光素子52が実装された基板51を例えば、絶縁部材として透明シリコーン樹脂で被覆するものである。図示は、省略するが、この絶縁部材は基板51を配置し、所定の流動性を備えるシリコーン樹脂を型に流し込み、硬化させて製作することができる。
 このように絶縁部材53で被覆された光源部5を本体4の内部空間に配設することにより、2重に絶縁して絶縁性を強化することが可能となる。また、本体が口金を介してアース接続されているため、電気的に一層安全となる。
 上述した本実施形態において、蛍光灯形発光素子ランプは、直管形蛍光灯と互換性のある形態に限らない。また、発光素子を点灯制御する点灯装置は、器具本体側に配設しても蛍光灯形発光素子ランプ側に配設してもよい。
 なお、上記実施形態では、蛍光灯形発光素子ランプへの電力の供給は、ソケット、口金を介して行う場合について説明したが、蛍光灯形発光素子ランプ本体に別途設けた給電部と点灯装置とをリード線を介して接続し、電力を供給してもよい。また、点灯装置と給電部との接続はコネクタ接続であってもよい。
 以上において幾つかの実施形態を述べたが、これらの実施形態は、単に例として示したもので、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。実際、ここに於いて述べた新規な装置は種々の他の形態に具現化されてもよいし、さらに、本発明の主旨またはスピリットから逸脱することなくここに於いて述べた装置の形態における種々の省略、置き換えおよび変更を行ってもよい。付随する請求項およびそれらの均等物は、本発明の範囲および主旨またはスピリットに入るようにそのような形態もしくは変形を含むことを意図している。
関連出願の引用
 本出願は、2010年4月27日に出願した先行する日本国特許出願2010-102440号、2010年4月27日に出願した日本国特許出願2010-102441号による優先権の利益に基礎をおき、かつ、その利益を求めており、その内容全体が引用によりここに包含される。
1・・・器具本体、2・・・蛍光灯形発光素子ランプ、3・・・ソケット、4・・・ランプ本体、5・・・光源部、6・・・口金、6a、6b・・・端子ピン、8・・・アース線、52・・・発光素子(LED)、53、531・・・絶縁部材

Claims (11)

  1.  一端部と他端部を有する略筒状の本体と;
     この本体内に配設された発光素子と;
     前記一端部と他端部に設けられ、それぞれソケットに接続される一対の口金とを具備し、一対の口金のいずれか一方の口金が、アース接続されたソケットに取り付けられることで、この口金を介してアース接続されることを特徴とする蛍光灯形発光素子ランプ。
  2.  前記発光素子からの熱を放熱する電気導電性の放熱部材を備え、この放熱部材は口金を介してアース接続されていることを特徴とする請求項1記載の蛍光灯形発光素子ランプ。
  3.  前記一端部に設けられた口金を介して前記発光素子に給電が行われ、また前記他端部に設けられた口金を介してアース接続されていることを特徴とする請求項1記載の蛍光灯形発光素子ランプ。
  4.  前記一端部及び他端部に設けられた口金を介して前記発光素子に給電が行われ、前記一端部及び他端部のいずれかに設けられた口金を介してアース接続されていることを特徴とする請求項1記載の蛍光灯形発光素子ランプ。
  5.  前記一端部及び他端部に設けられた口金は、それぞれ一対の端子ピンが設けられ、前記一端部及び他端部に設けられたそれぞれの端子ピンを介して前記発光素子に給電が行われ、この給電用の端子ピン以外のいずれかの端子ピンを介してアース接続されていることを特徴とする請求項1記載の蛍光灯形発光素子ランプ。
  6.  前記一端部及び他端部の口金に設けられた給電用の端子ピンは、同一平面上で、前記本体の長手方向と直交する方向に離間配置され、前記本体の長手方向へ平行に突出していることを特徴とする請求項5記載の蛍光灯形発光素子ランプ。
  7.  アース接続された前記ソケットを有する器具本体と;
     前記ソケットに装着される請求項1に記載の蛍光灯形発光素子ランプと;
     を具備することを特徴とする照明器具。
  8.  前記アース接続は、前記ソケットを前記器具本体に取付けると同時に行われることを特徴とする請求項7に記載の照明器具。
  9.  少なくとも一部に透光部を有する略筒状の絶縁性の本体と;
     この本体内に配設され、基板と、この基板に実装されるとともに前記透光部から光を放射する発光素子と、これら基板及び発光素子の周囲を覆い少なくとも発光素子と対向する部分が透光性の絶縁部材とを備えた光源部と;
     前記本体の一端部および他端部に配設されて、照明器具のソケットに装着される一対の口金と; 
      を具備し、前記一対の口金いずれかを介してアース接続されていることを特徴とする蛍光灯形発光素子ランプ。
  10.  アース接続された前記ソケットを有する器具本体と;
     前記ソケットに装着される請求項9に記載の蛍光灯形発光素子ランプと;
     を具備することを特徴とする照明器具。
  11.  前記アース接続は、前記ソケットを前記器具本体に取付けると同時に行われることを特徴とする請求項10に記載の照明器具。
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