JP2012252791A - 電球形ランプ及びこの電球形ランプを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】製造工程を簡易化して生産性及び放熱性を向上させること。
【解決手段】本実施形態の電球形ランプ（ＬＥＤ電球）１は、光源を搭載したＬＥＤモジュール２が取り付けられ、ＬＥＤモジュール２から発生する熱を放熱する機能を有する放熱部４と、内部に設けられたＬＥＤモジュール２の駆動回路７と放熱部４との間を電気的に絶縁するために放熱部４の内側に一体成形された絶縁ケース５と、を有している。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、ＬＥＤ（発光ダイオード：Light Emitting Diode）からの放射光を外部に出射する電球形ランプ及びこの電球形ランプを用いた照明器具に関する。

近年、一般の白熱電球と比較して長寿命かつ省電力を実現できるＬＥＤ電球が商品化されている。

ＬＥＤは、温度が上昇するに従い光出力の低下とともに寿命も短くなる。そのため、ＬＥＤを光源とするランプは、ＬＥＤの温度上昇を抑制するために該ＬＥＤの放熱性を向上するように構成されている。

この種のＬＥＤ電球は、例えば、複数のＬＥＤが面実装されたＬＥＤモジュールと、このＬＥＤモジュールが取り付けられる基体であり、複数の放熱フィンや外周面等によりＬＥＤから発生する熱を放熱する機能を有する放熱部と、この放熱部に取り付けられ、ＬＥＤモジュールを覆ってＬＥＤからの放射光を外部に出射するグローブと、このグローブの反対側に設けられた口金と、前記放熱部内部に設けられ、前記ＬＥＤモジュールの駆動回路と前記放熱部とを電気的に絶縁するための絶縁ケースと、を有して構成される（例えば、特許文献１参照）。

従来のＬＥＤ電球では、金属などの熱伝導性部材を用いて形成された基体である放熱部と、樹脂などの絶縁部材を用いて形成された絶縁ケースとが別部材である。このため、ＬＥＤ電球の製造工程においては、放熱部に絶縁ケースを固定する工程が必要であり、この工程は、ＬＥＤ電球の生産性を低下させる要因の一つとなっていた。

また、ＬＥＤ電球の生産性を向上させるために、寸法公差を緩くして双方の部材を組み付ける工程が考えられるが、この工程を実施した場合には、放熱部と絶縁ケースとの間の密着性を十分に確保することができない。このため、駆動回路により生じる熱が絶縁ケースから放熱部にかけて十分に伝導されず、放熱性が低下してしまうといった不都合が生じてしまう。

特開２００６−３１３７１７号公報

本実施形態はこのような問題点に鑑みてなされたもので、製造工程を簡易化して生産性及び放熱性を向上させることのできる電球型ランプ及びこの電球形ランプを用いた照明器具を提供することを目的とする。

本実施形態に係る電球形ランプは、光源を搭載したＬＥＤモジュールが取り付けられ、前記ＬＥＤモジュールから発生する熱を放熱する機能を有する放熱部と、内部に設けられた前記ＬＥＤモジュールの駆動回路と前記放熱部との間を電気的に絶縁するものであって、前記放熱部に一体成形された絶縁ケースと、を有している。

本実施形態に係る電球形ランプ及びこの電球形ランプを用いた照明器具によれば、製造工程を簡易化して生産性及び放熱性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る電球形ランプの断面図。 図１の電球形ランプの正面図。 図１の絶縁ケースが一体成形される放熱部の構成を示す斜視図。 図１の絶縁ケースが一体成形された放熱部の上面図。

本発明及び以下の請求項の各発明に係わる実施の形態において、特に限定しない限り、用語の定義及び技術的意味は次による。
ＬＥＤモジュールは、光源を搭載し、例えば、光源である複数のＬＥＤが面実装により搭載された発光面を有する平板状の光源ユニットが用いられるが、ＬＥＤの他にも有機ＥＬなどを用いても構わない。ＬＥＤモジュールは、発光面が実装面の反対側となるようにして配置され、発光面の裏面側の実装面が放熱部に配置される。

放熱部は、基体を構成するとともに、取り付けられたＬＥＤモジュールから発生する熱を放熱する機能を有するもので、例えば、熱伝導率の良い金属が用いられている。熱伝導率の良い金属としては、例えば、アルミニウム等を用いたダイカスト部材である。勿論、このアルミニウム等を用いたダイカスト部材に限定されるものでなく、他の金属を用いても良い。

また、放熱部の形状は、効果的に熱を放熱する形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、側面部に複数の放熱フィンを該放熱部の中心から外側に向けて放射状に設けて構成しても良い。

絶縁ケースは、樹脂などの絶縁性のある樹脂部材を用いて構成され、内部に設けられたＬＥＤモジュールの駆動回路と放熱部との間を電気的に絶縁する。この絶縁ケースは、放熱部に一体成形される。放熱部に対する一体成形の手段としては、例えば射出成形が用いられるが、これに限定されるものではない。なお、樹脂部材としては、さらに熱伝導率が高いものを用いることが望ましい。

また、基体である放熱部は、上面に設けられた開口と下面に設けられた開口とが連通する連通口を有し、絶縁ケースは連通口を塞ぐように連通口内部に配置されると共に放熱部の下面の一部を覆うように設けられているが、この構成に限定されるものではない。

また、連通口の内周面に凸凹形状が形成されているが、内周面の一部のみに凸凹形状が形成されていても良い。連通口の内周面に凸凹形状が形成されることにより、放熱部と一体成形される絶縁ケースとの密着性を高めるとともに、絶縁ケースの固定を強固にできる。

さらに、絶縁ケースは、放熱部のＬＥＤモジュールの装着面よりも下部の位置に配置されるが、これに限定されるものではない。

上記構成により、本実施形態の電球型ランプは、放熱部と絶縁ケースを一体成形して密着性を高めた構成とすることにより、製造工程を簡易化して生産性及び放熱性を向上させることができる。

そして、本発明に係る実施形態の照明器具は、前記電球形ランプと；前記電球形ランプが装着されるソケットを有する照明器具本体と；を具備している。したがって、本実施形態の電球形ランプと同様の効果を有する照明器具を提供できる。

（実施の形態）
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１から図４は、本実施形態の電球形ランプに係り、図１は、本実施形態に係る電球形ランプの断面図、図２は、図１の電球形ランプの正面図、図３は、図１の絶縁ケースが一体成形される放熱部の構成を示す斜視図、図４は、図１の絶縁ケースが一体成形された放熱部の上面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電球形ランプであるＬＥＤ電球１は、発光面２Ａを有する発光モジュールであるＬＥＤモジュール２と、放熱板３と、基体を構成する放熱部４と、絶縁ケース５と、口金６と、駆動回路７と、グローブ８とを有して構成される。

ＬＥＤモジュール２は、光源である複数のＬＥＤ２Ｄ（図示せず）が面実装により搭載された発光面２Ａを有する平板状の光源ユニットである。ＬＥＤモジュール２は、平板状の直方体の基板２Ｂの一面に複数のＬＥＤ２Ｄが面実装されて発光面２Ａとして構成される。
また、図示はしないがＬＥＤモジュール２のプリント配線は基板２Ｂ上の図示しないコネクタに接続される。このコネクタには、駆動回路７からのリード線が接続される。そして、ＬＥＤモジュール２は、発光面２Ａが外向きすなわち実装面の反対側となるようにして配置され、発光面２Ａの裏面側の基板２Ｂの実装面が放熱板３に密着して取り付けられている。

放熱板３は、平板状に形成され、基板２Ｂの実装面とは反対側の面が放熱部４の装着面４ａ及び絶縁ケース５の上面５Ｌ上に密着して取り付けられている。この放熱板３は、基板２Ｂを介して伝達されるＬＥＤモジュール２から発生する熱を放熱部４側に伝えるものであり、例えば、熱伝導特性を有する部材で形成されている。

放熱部４は、基体を構成するものであって、装着面４ａ上に放熱板３を介してＬＥＤモジュール２の基板２Ｂが取り付けられている。この放熱部４は、放熱板３を介して伝達されるＬＥＤモジュール２から発生する熱を放熱する機能を有するもので、例えば、熱伝導率のよい金属が用いられている。熱伝導率のよい金属としては、例えば、アルミニウム等を用いたダイカスト部材である。勿論、このアルミニウム等を用いたダイカスト部材に限定されるものでなく、他の金属を用いても良い。

放熱部４は、中心軸ＳＳに直交する断面形状が円形であって、ＬＥＤモジュール２の装着面４ａから下端面に向かって断面の径が徐々に細くなる部分と、途中から同径の部分と、この同径の部分から下端面５ｂに向かって断面の径が徐々に細くなるテーパー部分とを有する形状を有する。

放熱部４の装着面４ａの外周には、図１の矢印に示す装着方向Ｓとは反対方向に向けて突出するフランジ部４ｂが設けられている。このフランジ部４ｂは、グローブ８を嵌合して取り付ける嵌合部として構成される。

また、放熱部４は、装着面４ａに設けられた開口４Ａ１と下端面に設けられた開口４Ａ２とが連通する連通口４Ａを有して構成される。この連通口４Ａの内部には、該連通口４Ａを塞ぐように絶縁ケース５が配置される。また、放熱部４の下端面４ｃの一部を覆うように絶縁ケース５が設けられている。

また、連通口４Ａの内周面の一部に、凸凹形状が形成されている。具体的には、連通口４Ａの内周面は、図１及び図２に示すように、中心軸ＳＳに直交する断面において、中心軸ＳＳと平行な面と、この平行な面に延設され中心軸ＳＳに対して距離が異なるような凸凹形状に形成された凸凹面とを有している。

さらに、放熱部４の外周面４Ｌは、放熱面として機能する。なお、放熱部４の外周面４Ｌの形状は、効果的に熱を放熱する形状であれば、特に限定されるものではなく、例えば、側面部に複数の放熱フィンを該放熱部４の中心から外側に向けて放射状に設けて構成しても良い。

絶縁ケース５は、樹脂などの絶縁性があり、かつ熱伝導率が良い樹脂部材を用いて構成されたケースである。なお、この樹脂部材は、例えば、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である高熱伝導樹脂を用いることが望ましい。

この絶縁ケース５は、放熱部４の装着面４ａと面一な上面５Ｌと、この上面５Ｌに延設され放熱部４の内周面の形状に合わせて形成された側面部５Ａと、この側面部５Ａに延設され放熱部４の下端面５ｂの一部を覆うように形成された固定部５Ｂと、この固定部５Ｂの下側（図１中の矢印の装着方向Ｓ）に形成され、口金６が取り付けられる取付部５Ｃとを有して構成される。

すなわち、絶縁ケース５は、この絶縁ケース５の上面５Ｌが放熱部４のＬＥＤモジュール２の装着面４ａと面一にできるように、この装着面４ａから下部の位置に配置されている。

絶縁ケース５の固定部５Ｂは、中心軸ＳＳと直交する断面において、その径が放熱部４の開口４Ａ２よりも大きくなるように形成されおり、放熱部４の下端面４ｃと密着して固定される固定面５ｂを有している。

この絶縁ケース５の内部には、ＬＥＤモジュール２の駆動回路７が設けられている。そして、絶縁ケース５は、この内部に設けられた駆動回路７と放熱部４との間を電気的に絶縁する。

駆動回路７に接続され、絶縁ケース５の取付部５Ｃに設けられる口金６は、ねじ山を備えた鉄板製の筒状のねじ部６ａと、このねじ部６Ａの下端の頂部に電気絶縁部６ｃを介して設けられた導電性の端子部６ｂとを有して構成される。ねじ部６ａの開口部が、絶縁ケース５の取付部５Ｃに外側から嵌め込まれて固定される。

駆動回路７は、各ＬＥＤ２Ｄの点灯回路を構成する回路部品を実装した平板状の回路基板７ａを有する。点灯回路は、交流電圧１００Ｖを直流電圧２４Ｖに変換して各ＬＥＤ２Ｄに定電流の直流電流を供給するように構成される。回路基板７ａは、例えば縦に長い形状に構成して片面又は両面に回路パターンが形成され、その実装面に小型の電解コンデンサ等のリード部品やトランジスタ等のチップ部品等、点灯回路を構成するための複数の小型の電子部品７ｂが実装される。

このような構成の駆動回路７は、絶縁ケース５内に、回路基板７ａが中心軸ＳＳと平行となるように縦方向にして収容され、その後、絶縁ケース５内に、シリコン樹脂やエポキシ樹脂等の熱伝導性が良好で、かつ電気絶縁性の良好な充填剤７ｃを充填し、これら回路基板７ａ及び電子部品７ｂを埋め込んで固定する。これにより、各電子部品７ｂから発生する熱が充填剤７ｃに伝達されるので、駆動回路７の温度上昇を抑制でき、駆動回路７の寿命を維持できる。

グローブ８は、ＬＥＤモジュール２を覆ってＬＥＤモジュール２の発光面２Ａからの放射光を外部に出射するもので、ＬＥＤモジュール２を覆う部分が透光性を有して構成されている。
透光性を有する部材としては、例えば、透光性と拡散性とを有する樹脂部材を用いており、この樹脂部材としては、例えば、ポリカーボネート (Polycarbonate) 等の熱可塑性プラスチックにより形成されている。

また、グローブ８は、ＬＥＤモジュール２の発光面２Ａを覆うように対向して設けられ、一端部側の開口端部に一体に形成された嵌合部８ａを、放熱部４のフランジ部４ｂ内面に嵌め込み、さらに、シリコン樹脂やエポキシ樹脂等の熱伝導性の良好な接着剤を用いて装着することにより、放熱部４のフランジ部４ｂ内部の開口に支持され固定される。

本実施形態のＬＥＤ電球１は、絶縁ケース５が放熱部４に一体成形されて構成したものである。
このような一体成形処理工程を含む、ＬＥＤ電球１の製造工程について図１〜図３を用いて説明する。

作業者は、予め、図３に示すように成形された放熱部４に、例えば射出成形によって図１及び図３中の点線に示すような形状の絶縁ケース５を一体成形しておく。この場合、絶縁ケース５の上面５Ｌは別部材であることが望ましい。

この一体成形処理工程により、放熱部４と絶縁ケース５とを別部品にすることなく、図３中の点線に示すように絶縁ケース５が放熱部４に一体成形された１つの成型部品として構成できる。

次に、作業者は、放熱部４に一体成形された絶縁ケース５内に、駆動回路７の回路基板７ａを縦にして挿入し、所定位置に支持して収容する。そして、別部材の上面５Ｌを絶縁ケース５の開口を塞ぐように例えば接着剤等によって固定し、その後、絶縁ケース５内に上面５Ｌの図示しない注入孔から充填剤７ｃを充填する。

このとき、図示はしないが回路基板７ａの図示しない給電用のリード線の先端を、絶縁ケース５の上面５Ｌに設けられた貫通孔５ｃ（図４参照）から引き出し、一方、入力線の先端を、絶縁ケース５の絶縁ケース５の取付部５Ｃの底面から引き出しておく。次に、貫通孔５ｃから引き出されたリード線を、ＬＥＤ２Ｄが実装された基板２Ｂ上の図示しないコネクタに接続する。

次に、作業者は、放熱板３を、放熱部４の装着面４ａ及び絶縁ケース５の上面５Ｌ上に固定し、さらに、ＬＥＤモジュール２の基板２Ｂをその放熱板３の上面に固定する。この基板２Ｂの固定は、例えば、ねじ等の固定手段を用いて行われる。このとき、放熱板３が熱伝導性部材を用いて構成されているので、基板２Ｂの裏面と、放熱部４の装着面４ａ及び絶縁ケース５の上面５Ｌとの平坦な面が密着して固定される。

次に、作業者は、絶縁ケース５の取付部５Ｃの底面から引き出された入力線を、口金６のねじ部６ａ及び端子部６ｂに接続し、接続した状態でねじ部６ａの開口部を絶縁ケース５の取付部５Ｃに嵌め込み接着剤で固着する。

最後に、作業者は、グローブ８を、基体である放熱部４のフランジ部４ｂ内の開口に対し、基板２ＢのＬＥＤモジュール２を覆うように被せ、グローブ８の嵌合部８ａを、放熱部４のフランジ部４ｂ内面に嵌め込み、接着剤を用いて固定する。
こうして、図２に示すようなＬＥＤ電球１を組み立てることができる。

このように、本実施形態では、放熱部４と絶縁ケース５とが一体成形により１つの成型部品として構成されているため、予め放熱部４に絶縁ケース５が形成された成型部品を用意すれば、ＬＥＤ電球１の組み付け時に、従来行われてきた放熱部４に絶縁ケース５を固定する工程を省くことができ、生産性を向上できる。

また、放熱部４に絶縁ケース５を、例えば射出成形する場合に、この絶縁ケース５は、放熱部４の連通口４Ａの内周面に固着される。特に、内周面の表面が凸凹面からなる部位については、平面よりも大きくなるので、絶縁ケース５との密着度が高く、かつ絶縁ケース５を強固に固定できる。

なお、連通口４Ａの内周面の表面は、段差部、あるいはＶ字状等の溝部を設けることによって、凸凹面を形成しても良い。また、例えば、内周面の全部を、梨地状に表面処理することによって凸凹面を形成しても良い。

さらに、放熱部４の連通口４Ａの内周面は、凸凹面に加えて、例えば、図４に示すように、平面及び凸凹面にも略球形状の溝部４ｙを複数設け、絶縁ケース５を射出成形することにより、複数の溝部４ｙにそれぞれアンカー部５ｙを形成しても良い。この複数のアンカー部５ｙを形成することにより、放熱部４と絶縁ケース５との密着性がより高くなり、また、放熱部４に対する絶縁ケース５の固定状態をより強固にできる。

また、放熱部４と絶縁ケース５との密着性を高めることで、絶縁ケース５内の駆動回路７により発生する熱を効果的に放熱部４側へと伝達して放熱することができる。また、絶縁ケース５の取付部５Ｃに口金６が取り付けられているので、絶縁ケース５内の駆動回路７により発生する熱を効果的に口金６側にも伝達して放熱することができる。これにより、駆動回路７の温度上昇を抑制でき、駆動回路７の寿命を維持できる。

また、絶縁ケース５の側面部５Ａに延設された固定部５Ｂは、放熱部４の下端面５ｂの一部を覆うように設けられている。これにより、放熱部４に対する絶縁ケース５の密着状態を強固にできる。

さらに、絶縁ケース５は、この絶縁ケース５の上面５Ｌが放熱部４のＬＥＤモジュール２の装着面４ａと面一となるように、前記装着面４ａから下側の位置に配置されている。この構成により、放熱板３及びＬＥＤモジュール２の基板２Ｂと、放熱部４及び絶縁ケース５との密着性を高めて固定強度を高めることができるとともに、ＬＥＤモジュール２から発生した熱を効果的に放熱部４に伝達して放熱することができる。また、絶縁ケース５が一体成形された放熱部４への放熱板３及びＬＥＤモジュール２の組立作業を容易できる。

従って、本実施形態によれば、放熱部４と絶縁ケース５を一体成形して密着性を高めた構成とすることにより、製造工程を簡易化して生産性及び放熱性を向上させることができる電球系ランプの実現が可能となる。勿論、製造コストを低減することも可能である。

また、このようなＬＥＤ電球が装着されるソケットを備えた照明器具本体として構成すれば、上記同様の効果が得られる照明器具を実現することが可能である。

本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１…ＬＥＤ電球
２…ＬＥＤモジュール
２Ａ…発光面
２Ｂ…基板
３…放熱板
４…放熱部（基体）
４Ａ…連通口
４Ｌ…外周面
４ａ…装着面
４ｂ…フランジ部
４ｃ…下端面
４ｙ…溝部
５…絶縁ケース
５Ａ…側面部
５Ｂ…固定部
５Ｃ…取付部
５Ｌ…上面
６…口金
７…駆動回路
７ａ…回路基板
７ｂ…電子部品
７ｃ…充填剤
８…グローブ

Claims (7)

1. 光源を搭載したＬＥＤモジュールが取り付けられ、前記ＬＥＤモジュールから発生する熱を放熱する機能を有する放熱部と、
   内部に設けられた前記ＬＥＤモジュールの駆動回路と前記放熱部との間を電気的に絶縁するものであって、前記放熱部に一体成形された絶縁ケースと、
   を具備したことを特徴とする電球形ランプ。
2. 前記放熱部は熱伝導性部材を用いて構成され、前記絶縁ケースは絶縁部材を用いて射出成形によって前記放熱部に一体成形されたことを特徴とする請求項１に記載の電球形ランプ。
3. 前記放熱部が金属であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電球形ランプ。
4. 前記放熱部は、上面に設けられた開口と下面に設けられた開口とが連通する連通口を有し、前記絶縁ケースは前記連通口を塞ぐように連通口内部に配置されると共に前記放熱部の下面の一部を覆うように設けられたことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電球形ランプ。
5. 前記連通口の内周面に凸凹形状が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電球形ランプ。
6. 前記絶縁ケースは、前記放熱部の前記ＬＥＤモジュールの装着面よりも下部の位置に配置されたことを特徴とする請求項４に記載の電球形ランプ。
7. 請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電球形ランプと；
   前記電球形ランプが装着されるソケットを有する照明器具本体と；
   を具備したことを特徴とする照明器具。

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