JP6304946B2 - 照明ランプ、照明装置及び照明ランプの製造方法 - Google Patents
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Description
図1(a)、(b)は、実施の形態1に係る照明ランプ1を示す断面図である。このうち、図1(a)は、照明ランプ1の軸方向断面図、図1(b)は、図1(a)のA−A断面図である。この図1(a)、(b)に基づいて、照明ランプ1について説明する。図1(a)に示すように、照明ランプ1は、光源3と、グローブ4と、筐体5と、口金部6と、点灯回路ユニット11と、充填部材7と、熱伝導部材8とを備えている。
このうち、光源3は、例えば発光ダイオード(以下、LED3a)を発光手段としており、光源3は、このLED3aと、LED3aが載置されたLED基板3bとを備えている。また、光源3は、点灯回路ユニット11と電気的に接続され、点灯回路ユニット11から駆動電力を光源3に伝達するためのワイヤーハーネス又はコネクタ等の配線部材(図示せず)も備えている。そのほかに、光源3は、LED3aを筐体5に取り付けるための螺子等の取付部材(図示せず)及び照明ランプ1の設計仕様に応じて適宜必要となる電子部品等も備えている。なお、本実施の形態では、光源3の発光手段としてLED3aを使用しているが、例えば、光源3の発光手段として、レーザーダイオード、有機EL又は蛍光ランプ等を使用してもよい。
また、グローブ4は、ドーム状をなしており、光源3における光の出射側の部分を覆っている。このグローブ4は、ガラス又は樹脂等の素材で形成され、透光性を有しており、LED3aから出射される光を透過するものである。このグローブ4が、樹脂である場合、樹脂素材として、ポリカーボネート又はアクリル等が、製品仕様に応じて選択される。
次に、筐体5について説明する。筐体5は、筒状をなしており、金属筐体部5aと樹脂筐体部5bと、口金部6とを備えている。このうち、金属筐体部5aは、照明ランプ1の外郭を構成するものであり、この金属筐体部5aの一端面には、LED基板3bが載置されている。また、樹脂筐体部5bは、金属筐体部5aの内部に設けられており、例えば、プラスチック等の素材を用いて成形されたものである。そして、この樹脂筐体部5bは、端部の開口から点灯回路ユニット11が挿入されることにより、樹脂筐体部5bの内部に、点灯回路ユニット11が設置される。また、樹脂筐体部5bにおける光源3とは反対側の端部は、金属筐体部5aにおける光源3とは反対側の端部よりも、光源3とは反対側の方向(矢印Z1方向)に突出している。なお、金属筐体部5aの筒状内周面と、樹脂筐体部5bの筒状外周面とは、互いに接していてもよい。
次に、点灯回路ユニット11について説明する。点灯回路ユニット11は、回路基板12と、この回路基板12の一端部に設けられた電解コンデンサ13と、電解コンデンサ13以外の複数の回路部品とを備えている。このうち、回路基板12には、商用電力である交流電力を、LED3aを駆動するための直流電力に変換するAC−DCコンバータ回路が実装されている。また、そのほかに、点灯回路ユニット11は、口金部6と電気的に接続され、口金部6から商用電力を点灯回路ユニット11に伝達するためのワイヤーハーネス又はコネクタ等の配線部材(図示せず)も備えている。そして、この点灯回路ユニット11は、口金部6から入力された商用電力を、光源3を駆動する駆動電力(直流電力)に変換して、この駆動電力を光源3に供給する。なお、LED3aを安定的に駆動するため、負荷変動の検出機能、AC−DCコンバータ回路から出力される駆動電流を負荷変動に応じて制御する制御機能、及び商用電力の供給経路を介して流入又は流出するノイズを除去又は低減するフィルタ機能等を、点灯回路ユニット11に搭載してもよい。なお、光源3の発光手段として、レーザーダイオード、有機EL、蛍光ランプ等を用いる場合には、それぞれに適した点灯回路を用いて、発光手段を点灯させる。
次に、電解コンデンサ13について説明する。電解コンデンサ13は、入力される商用電力を平滑化する機能、及び光源3の発光手段であるLED3aを駆動するために、光源3に供給される駆動電力の脈流を低減する機能等を備えている。この電解コンデンサ13によって安定化された直流電力が、光源3に供給されることにより、安定した発光を得ることができる。また、この電解コンデンサ13の容量値又は電圧仕様等は、照明ランプ1の設計仕様に応じて決定されるものであり、電解コンデンサ13の外形寸法は、これらの容量値又は電圧仕様等に依存する。
次に、充填部材7について説明する。充填部材7は、例えば熱伝導性を有する樹脂等からなり、点灯回路ユニット11のうち、電解コンデンサ13を除く部分を覆うように、樹脂筐体部5bの内部に充填されている。これにより、点灯回路ユニット11は、樹脂筐体部5bの内部に固定されると共に、樹脂筐体部5bと電気的に絶縁されている。そして、この充填部材7によって、点灯回路ユニット11から発生する熱は、樹脂筐体部5bに放熱される。
次に、熱伝導部材8について説明する。熱伝導部材8は、例えば樹脂又は金属等からなり、図1(b)に示すように、熱伝導部材8を、電解コンデンサ13と樹脂筐体部5bとの間に介在させている。これにより、これらの電解コンデンサ13と樹脂筐体部5bとが接続されている。そして、この熱伝導部材8によって、電解コンデンサ13から発生する熱は、樹脂筐体部5bに放熱される。
次に、本実施の形態1に係る照明ランプ1における発熱領域について説明する。照明ランプ1は、2個の主要な発熱領域(主発熱領域)である第1の発熱領域41及び第2の発熱領域42と、これらの第1の発熱領域41及び第2の発熱領域42よりも発熱量が小さい副発熱領域である第3の発熱領域43とを有している。
このうち、第1の発熱領域41は、発光手段であるLED3aと、このLED3aが載置されたLED基板3bとを備える光源3を含む領域である。LED3aへの入力電力が光に変換される変換効率は、27%から38%程度であり、入力される電力の大半が、熱エネルギーに変換されて、LED3aの外部に放出される。
次に、第2の発熱領域42について説明する。第2の発熱領域42は、点灯回路ユニット11のうち、電解コンデンサ13を除く部分の領域である。点灯回路ユニット11は、前述の如く、商用電力である交流電力を、LED3aを駆動するための直流電力に変換するAC−DCコンバータ回路を有している。このAC−DCコンバータ回路は、例えばFET等のスイッチング素子、インダクタ及びトランス(いずれも図示せず)等の電子部品から構成されており、これらの電子部品は、点灯回路ユニット11の動作に伴い発熱する。このAC−DCコンバータ回路によって、商用電力が、LED3aを駆動する駆動電力に変換される変換効率は、85%から90%程度であり、残りの10%から15%は、熱エネルギーに変換されて、電子部品の外部に放出される。このように、電解コンデンサ13を除く点灯回路ユニット11は、光源3に次いで大きな発熱源である。
次に、第3の発熱領域43について説明する。第3の発熱領域43は、第1の発熱領域41と第2の発熱領域42との間にあり、電解コンデンサ13を含む領域である。電解コンデンサ13は、前述の如く、入力される商用電力を平滑化したり、LED3aを駆動するために光源3に供給される駆動電力の脈流を低減したりする際に、発熱する。しかし、この電解コンデンサ13から発生する熱エネルギーの量(自己発熱量)は、光源3及び電解コンデンサ13以外の点灯回路ユニット11から発生する熱エネルギーの量よりも少ない。なお、この電解コンデンサ13は、熱伝導性の充填部材7に覆われていないため、この電解コンデンサ13の周囲の空気は、特に光源3から発生する熱エネルギーの影響を低減する(断熱効果)。
次に、本実施の形態1に係る照明ランプ1の製造方法について説明する。図2は、実施の形態1に係る照明ランプ1の製造工程を示すフローチャート、図3(a)、(b)、(c)は、実施の形態1に係る照明ランプ1の製造工程を示す断面図である。このうち、図3(a)は、図2におけるステップS2の完了後の照明ランプ1を示す断面図、図3(b)は、図2におけるステップS3の完了後の照明ランプ1を示す断面図、図3(c)は、図2におけるステップS4の完了後の照明ランプ1を示す断面図である。
次に、本実施の形態1に係る照明ランプ1の作用について説明する。図4は、実施の形態1に係る照明ランプ1の熱伝達経路を示す断面図である。前述の如く、照明ランプ1には、第1の発熱領域41、第2の発熱領域42及び第3の発熱領域43が形成されている。そして、照明ランプ1の熱伝達経路としては、図4に示すように、第1の発熱領域41から発生する熱が伝達する経路である第1の熱伝達経路51、第2の発熱領域42から発生する熱が伝達する経路である第2の熱伝達経路52、及び第3の発熱領域43から発生する熱が伝達する経路である第3の熱伝達経路53がある。
先ず、第1の熱伝達経路51について説明する。第1の発熱領域41に含まれるLED3aから放出される熱エネルギーは、LED基板3bが載置された金属筐体部5aに伝わり、この金属筐体部5aを、主要な熱伝達経路(第1の熱伝達経路51)として、照明ランプ1の外部に伝達される。
次に、第2の熱伝達経路52について説明する。第2の発熱領域42に含まれる点灯回路ユニット11は、熱伝導性の充填部材7に覆われているため、第2の発熱領域42から発生する熱エネルギーは、充填部材7、樹脂筐体部5b及び口金部6に、順次伝わり、これらの充填部材7、樹脂筐体部5b及び口金部6を、主要な熱伝達経路(第2の熱伝達経路52)として、照明ランプ1の外部に伝達される。
次に、第3の熱伝達経路53について説明する。第3の発熱領域43に含まれる電解コンデンサ13は、熱伝導部材8によって、樹脂筐体部5bと接続されているため、電解コンデンサ13から発生する熱エネルギーは、熱伝導部材8、樹脂筐体部5b及び口金部6に順次伝わり、これらの熱伝導部材8、樹脂筐体部5b及び口金部6を、主要な熱伝達経路(第3の熱伝達経路53)として、照明ランプ1の外部に伝達される。これにより、電解コンデンサ13の動作温度が高まることを抑制することができる。
次に、本実施の形態1に係る照明ランプ1を備える照明装置2について説明する。図5は、実施の形態1に係る照明装置2を示す概略図である。図5に示すように、照明装置2は、例えば天井に取り付けられるものであり、天井の器具取付部34には、照明ランプ1を格納できる大きさの孔が設けられており、これが器具本体31となっている。この器具本体31は、奥部に、照明ランプ1が取り付けられるソケット32が設けられており、このソケット32に、照明ランプ1の口金部6が取り付けられることによって、照明ランプ1が器具本体31に装着される。なお、この器具本体31の内壁には、照明ランプ1から出射された光を反射するためのドーム状のリフレクタ33が設けられている。
次に、実施の形態1の変形例に係る照明ランプ1について説明する。図6は、実施の形態1の変形例に係る照明ランプ1を示す断面図である。この変形例に係る照明ランプ1においては、電解コンデンサ13の回路基板12への載置位置が、実施の形態1と相違し、それ以外は、実施の形態1と共通する。図6に示すように、電解コンデンサ13は、円筒状をなしており、その径方向(矢印Z方向)と、回路基板12の長手方向(矢印Z方向)とが平行になるように、回路基板12に載置されている。また、この電解コンデンサ13と回路基板12とは、接着部材21によって、互いに接着されている。
Claims (5)
- 光源と、
一方に前記光源が接続された回路基板及び前記回路基板面の外側に前記回路基板に沿って実装され、圧力弁を備える電解コンデンサを有し、前記光源を駆動する点灯回路ユニットと、
前記点灯回路ユニットが内部に設置され前記回路基板の他方に配置される口金部を有する筒状の筐体と、
前記点灯回路ユニットの少なくとも一部において、前記圧力弁が露出するように前記筐体の内部に充填され、前記点灯回路ユニットから発生する熱を、前記筐体に放熱する充填部材と、
前記電解コンデンサと前記筐体とに接続され、前記電解コンデンサから発生する熱を、前記筐体に放熱する熱伝導部材と、を有し、
前記電解コンデンサは、前記光源と前記回路基板との間に位置する
ことを特徴とする照明ランプ。 - 前記電解コンデンサは、前記充填部材から露出している
ことを特徴とする請求項1記載の照明ランプ。 - 前記筐体は、
前記光源が端面に載置され、前記筐体の外郭を構成する筒状の金属筐体部と、
前記金属筐体部の内部に設けられた樹脂筐体部と、を有し、
前記口金部は、
前記樹脂筐体部と接続され、前記金属筐体部と電気的に絶縁されている
ことを特徴とする請求項1又は請求項2記載の照明ランプ。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の照明ランプを有する
ことを特徴とする照明装置。 - 圧力弁を備える電解コンデンサを、一方に光源が接続された回路基板面の外側に回路基板に沿って実装して前記光源を駆動する点灯回路ユニットを形成する工程と、
前記点灯回路ユニットを、前記回路基板の他方に配置される口金部を有する筒状の筐体の内部に設置する工程と、
前記点灯回路ユニットの少なくとも一部を覆いつつ、前記圧力弁が露出するように、前記筐体の内部に、熱伝導性を有する充填部材を充填する工程と、
前記電解コンデンサと前記筐体との間に、熱伝導性を有する熱伝導部材を介在させ、前記電解コンデンサと前記筐体とを接続する工程と、を有し、
前記電解コンデンサは、前記光源と前記回路基板との間に位置する
ことを特徴とする照明ランプの製造方法。
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