JP2011124209A - Led光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 温度上昇が少なく、演色性にすぐれ、ねじ込み式ソケット等常用の電源接続器具に適合するLED光源装置。
【解決手段】 LED光源部1と電源制御部4を、折り曲げ可能な連結部材5で連結する。連結部材5とそれを囲み外部に対し開放された空間とを介して、光源部1と電源制御部4が互いに隔てられる。
【選択図】図1
【解決手段】 LED光源部1と電源制御部4を、折り曲げ可能な連結部材5で連結する。連結部材5とそれを囲み外部に対し開放された空間とを介して、光源部1と電源制御部4が互いに隔てられる。
【選択図】図1
Description
本発明は温度上昇が小さく、演色性にすぐれ、ねじ込み式ソケット等常用の電源接続器具に適合する実用上利便性の高いLED光源装置に関する。
発光ダイオード(以下、LED)は家庭用等の一般的な照明にも近年利用されるようになり、直管、環状等の蛍光灯に対応する形態ばかりでなく、白熱電球に類似の、グローブ部とねじ込み接続部(受電部)から成る丸型の光源装置が製造されるようになった。
図4および図5は従来の丸型LED電球を示し、図5は、図4中の線分Y−Yに沿った部分断面図である。電球90は、グローブ91、口金92、LED基板93、このLED基板に電力を供給するための電源制御部94および配線95から成る。グローブ91は蓮の実状の形状を有し、口金92は一般的な白熱電球と同じく、雌ねじを形成するソケットに適合する雄ねじの形状を有し、電源制御部94を介して外部電源からLED基板93に電力を供給するための電気的接続手段である。LED基板93はグローブ91の頂部に、口金92はグローブ91の底部に、電源制御部94はグローブ91の内部に、それぞれ設けられている。グローブ91の外側には、LED基板93から発する熱の放散のためのフィン91bが設けられている。
図5に示すように、LED基板93は基板93bと、その一面に固定されたLED発光素子93aとから成る。基板93bの他の面には回路部品94bが取り付けられている。電源制御部94はこの回路部品94bと、グローブ91の内部に設けられた回路部品94aから成り、それらの間は配線95で接続されている。電源制御部94は、外部電源から口金92を経て供給された電力を、必要な形態に変換してLED発光素子93aに供給する。
このようなLED光源装置は、直管または環状の放電管から成る蛍光灯と異なり、小型で、ねじ込み式ソケット等の常用の接続器具に適合し、装着や交換に便利であるため、近年普及しつつある。この種のLEDランプは、例えば特開2009−123641号、同−135026号、同−163955号、同−170114号、同−176925号に開示されている。
またランプ型のLED光源装置は、LED素子の発光と、必要に応じ蛍光体の発光を併せて利用するため、蛍光体の発光に大部分依存する蛍光灯に比して、良好な演色性を得やすい。
LED光源装置は、白熱灯に比し消費電力が小さい利点をもつが、それでもLED素子からの熱によって温度が上昇するから、放熱のために外側にフィンなどを設けて温度上昇を極力防いでいる。
しかし従来のランプ型LED光源装置では、外側にフィンを設けていても、LED素子から発する熱の放散が十分に行われず、点燈を続けると電球全体、特にグローブ内部に収められた電源制御部の温度が上昇する。これにより、LED素子ばかりでなく、電源制御部が温度の影響を受け、電球の寿命が短縮する。
また、従来のLED光源装置では、LED基板すなわち発光部と、口金すなわち受電部材と、電源制御部とが、一体に形成されているため、ソケット等の電源接続器具に装着したとき、光の方向を変えることができない。光の方向を変えるには、電源接続器具の方向を変える必要があり、それが可能な構造を有する器具を用いなければならない。
さらに従来の電球型LED光源装置では、一体に形成された発光部と電源制御部の外郭(グローブ・筐体)が、放熱をよくする目的で熱伝導のよい金属で構成されているため、光源装置の重量が大きく、高所での装着や交換の際に作業の負担となる。特に、多数の光源装置の装着の際には、それらをまとめて運ぶため、全体では相当の重量となり、作業者の負担が大きい。また、熱伝導のよい金属で構成されていることにより、長時間使用後に交換または取り外しのためグローブに触れると、高温のため熱傷を生じるおそれがある。
本発明の目的は、十分な照度が得られ、寿命の長いコンパクトなLED光源装置を実現することにある。
本発明の他の目的は、ソケット等の電源接続器具に装着したとき、電源接続器具を固定したままでも照明光の方向を自在に変えることができる、LED光源装置を実現することにある。
また本発明の目的は、軽量化された電球型LED光源装置を実現することにある。
さらに本発明の目的は、長時間使用後に触れても熱傷のおそれが少ない電球型LED光源装置を実現することにある。
上記目的の一を達成するため本発明の光源装置は、1面に少なくとも1のLED発光素子を配置した基板から成る光源部と、LED発光素子に電力を供給するための電源制御部と、電源制御部に外部電源から電力を供給するための受電部材とから成るLED光源装置において、受電部材が電源制御部と一体に形成され、光源部と電源制御部を連結する連結部材を具え、連結部材を囲みかつ外部に対し開放された空間および連結部材を介して、電源制御部が光源部と隔てられていることを特徴とする。
上記目的を達成するため本発明の光源装置は、1面に少なくとも1のLED発光素子を配置した基板から成る光源部、LED発光素子に電力を供給するための電源制御部、この電源制御部と一体に形成され、それに外部電源から電力を供給するための受電部材、および光源部と電源制御部を連結する連結部材を具え、連結部材を囲みかつ外部に対し開放された空間及び連結部材を介して、電源制御部が光源部と隔てられ、連結部材が可撓性かつ形状自己保持性であることを特徴とする。
また、上記目的を実現するため、本発明の光源装置は、電源制御部もしくは光源部または両者の外郭が、可塑性または後硬化性の合成樹脂から成ることを特徴とする。
光源部は、例えば円柱または多角柱の形状とし、その頂部を光放出面として、内部に基板を収めることができる。光源部と電源制御部を連結する連結部材は、光源部の底面、特にその中央付近に、固定するのが有利である。光源部の側面と底面の少なくとも一方を可塑性または後硬化性の合成樹脂で構成してもよい。合成樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂類、エポキシ樹脂、尿素樹脂から、選ぶことができる(合成樹脂は共重合体も含む)。光源部の側面と底面の少なくとも一方と電源制御部の外郭の、両者を合成樹脂で構成してもよい。それらが異なる合成樹脂であってもよい。
光源部は、その側面と底面の少なくとも一方に、内部に通ずる換気のための開口部を設けてもよい。特に、光源部の側面および底面が合成樹脂で形成されているときには、少なくとも底面に換気のための開口部を設けることが好ましい。
本発明の光源装置において、光源部と電源制御部とを連結する連結部材は、LED発光素子から発する熱を効率よく排出するために、特に外面を、熱伝導のすぐれた材料で構成するのが好ましい。また、その外面に表面積を大きくするために、ひれ(フィン)や、突起、くぼみ等を設けてもよい。連結部材は単一の部材で構成するのが好ましいが、複数の部材で構成してもよい。連結部材に対して電源制御部と光源部のいずれか又は両方が回転可能な構造としてもよい。連結部材を中空にすれば、内部に電源制御部と光源部を接続する電気配線を通すことができる。連結部材と電源制御部または光源部との間が電気的接続とともに取り外しおよび再連結を可能にしておけば、いずれかが故障したとき交換が容易にできる。
本発明の光源装置では、光源部と電源制御部を連結する連結部材が、光源部と電源制御部の間に介在する、外部に開放された空間によって囲まれるように構成される。受電部材としては外形が円柱状のものが一般的に用いられるが、連結部材は、そのような受電部材より小さい直径の円柱状の空間に収まることが、連結部材表面からの放熱の上で有利である。
連結部材を軸に垂直の方向に関し可撓性かつ形状自己保持性にすることにより、電源接続器具を固定したままでも、連結部材を折り曲げて照明の軸の方向を自在に変えることができる。連結部材を適当な形状(例えば、らせん状)の金属で構成すると、可撓性にするのに好都合である。
本発明の光源装置において電源制御部は受電部材と一体に形成される。電源制御部の外郭を可塑性または後硬化性の合成樹脂で構成してもよい。合成樹脂は、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂類、エポキシ樹脂、尿素樹脂から、選ぶことができる(合成樹脂は共重合体も含む)。
本発明の光源装置の光源部は、基板の一面に少なくとも1の第一のLED発光素子と、少なくとも1の第二のLED発光素子を配列し、第一のLED発光素子を白色光を発するLED発光素子とし、第二のLED発光素子は有色の光または第一の群からの白色光と異なる色温度の白色光を発するLED発光素子としてもよい。これにより、多様な照明対象に対する演色性を改善することができる。
第二のLED発光素子が発する有色の光は、光源装置の用途により、第一のLED発光素子が発する白色光の色温度より低い色温度または長波長成分に富む組成を与えるものであっても、あるいはより高い色温度または短波長成分に富む組成を与えるものであってもよい。例えば、赤色光や黄色光を発する発光素子を用いることもでき、緑色光や青色光を発する発光素子を用いることもできる。第一の発光素子より低い色温度の光源装置は陳列棚の肉類の照明に、第一の発光素子より高い色温度の光源装置は宝石類や緑色の野菜類の照明に、それぞれ有用である。
光源部の外郭(例えば側面と底面またはその一方)および電源制御部のいずれかまたは両方に、放熱を促進するためにひれ(フィン)を設けてもよい。光源部の光放出面に集光のためのレンズを設けてもよく、発光素子を囲うように適宜の形状の反射鏡を設けてもよい。
本発明によると、十分な照度が得られ、しかも使用を続けたときの温度上昇が抑えられるため寿命の長い、コンパクトなLED光源装置を実現することができる。本発明の光源装置は、光源部と電源制御部とを連結する連結部材を具え、この連結部材と、それを囲みかつ外部に開放された空間とを介して、光源部と電源制御部とが互いに隔てられるため、LED発光素子から発する熱の放散が連結部材の表面からも容易に行われ、光源部から発した熱の大部分が、電源制御部に達することなく外部に放散される。これにより、長時間点燈しても温度上昇、特に電源制御部のそれが抑えられるから、電源制御部の回路部品の高温による劣化が避けられ、寿命が伸びる。光源部と電源制御部が直結(一体に形成)されている場合に比し、光源部からの放熱が連結部材の存在により促進され、光源部の温度上昇も抑えられる。
本発明によると、光源部と電源制御部が可撓性かつ形状自己保持性の連結部材で連結されていることにより、連結部材を折り曲げて電源制御部に対して光源部の方向を、必要に応じて変更することができる。すなわち、電源制御部と一体に固定された受電部材に対し、光源部の軸の方向を自在に変更できる。それ故、受電部材をソケット等の電源接続器具に装着したとき、電源接続器具が固定されたままでも、光源装置の光の主な方向を、許容範囲で自在に変えることができる。
光源部の側面と底面(いずれか一方でもよい)の外郭および電源制御部の外郭を合成樹脂で構成すると、それらを金属で形成する場合に比べて軽量化することができ、光源装置全体の重量を格段に軽くすることができる。
光源部の側面と底面の少なくとも一方に換気のための開口部を設けることにより、光源部内に収められたLED基板からの熱を気流により外部へ効率よく放出することができ、温度上昇を抑えることができる。特に、光源部の側面および底面が、金属に比べて熱伝導率の低い合成樹脂で形成されているときには、効果が大きい。
光源部の側面を合成樹脂で構成すると、熱伝導のよい金属で構成した場合と異なり、長時間点燈した直後に交換のため手で触れても、ひどく熱く感じたり、火傷をしたりすることがない利点がある。
(第一の実施形態)
図1は本発明の第一の実施形態による光源装置の説明図である。ランプ10は、光源部1、口金2、電源制御部4、連結管5から成る。光源部1の内部にはLED基板3が配置されている。光源部1、口金2、電源制御部4、および連結管5の、外郭の基本的形状はいずれも円筒形である。口金2と電源制御部4は一体に形成され、これらと光源部1は連結管5で連結されている。口金2は、一般的な白熱電球(例えば図4の口金92)と同じく、雌ねじを形成するソケットに適合する雄ねじの形状を有する。光源部1の外周には、LED基板から発する熱の放散のためのフィン1bが多数設けられている。電源制御部4の外郭はポリカーボネート樹脂で構成されている。口金2は、金属でそれぞれ構成された雄ねじ部2aと頭部2b、及びそれらの間に介在する絶縁体2cから成る。連結管5は、折り曲げが容易な不銹鋼で構成され、軸を含む平面内に約80度まで曲げることができる。
図1は本発明の第一の実施形態による光源装置の説明図である。ランプ10は、光源部1、口金2、電源制御部4、連結管5から成る。光源部1の内部にはLED基板3が配置されている。光源部1、口金2、電源制御部4、および連結管5の、外郭の基本的形状はいずれも円筒形である。口金2と電源制御部4は一体に形成され、これらと光源部1は連結管5で連結されている。口金2は、一般的な白熱電球(例えば図4の口金92)と同じく、雌ねじを形成するソケットに適合する雄ねじの形状を有する。光源部1の外周には、LED基板から発する熱の放散のためのフィン1bが多数設けられている。電源制御部4の外郭はポリカーボネート樹脂で構成されている。口金2は、金属でそれぞれ構成された雄ねじ部2aと頭部2b、及びそれらの間に介在する絶縁体2cから成る。連結管5は、折り曲げが容易な不銹鋼で構成され、軸を含む平面内に約80度まで曲げることができる。
図2は図1中の線分X−Xに沿った部分断面図である。光源部1の内部に配置されたLED基板3は、樹脂基板3bの口金2から遠い面(表)にLED発光素子3aが固定されている。LED基板3の裏側と外周は光源部の外套1aで囲まれている。外套1aは円い盆状で、その底面1cには換気孔1dが設けられ、側面の外側には、前述のようにフィン1bが設けられている。外套1aはフィン1bを含めポリカーボネート樹脂で構成されている。LED発光素子3aと電源制御部4を接続する配線3cが、LED基板3の中央部から円筒形の連結管5の内部に通されている。
(装置の動作)
口金2を、図示しない荷電されたソケットに装着すると、LED発光素子3aの作動に必要な電力が、口金2に接続された電源制御部4に供給され、さらに配線3cを介してLED発光素子3aに供給される。LED発光素子3aからの光は光源部1の前面(LED基板3の表側)へ放出され、照明に利用される。照明の軸方向を変える必要が生じたときには、連結管5を適当な角度に曲げて、光源部1を所望の方向に向ければよい。
口金2を、図示しない荷電されたソケットに装着すると、LED発光素子3aの作動に必要な電力が、口金2に接続された電源制御部4に供給され、さらに配線3cを介してLED発光素子3aに供給される。LED発光素子3aからの光は光源部1の前面(LED基板3の表側)へ放出され、照明に利用される。照明の軸方向を変える必要が生じたときには、連結管5を適当な角度に曲げて、光源部1を所望の方向に向ければよい。
LED基板3で発生する熱は、一部が光源部1の前面および外套1aを介して外部へ放出され、一部は連結管5に伝達される。連結管5に伝達された熱の一部はその表面から外部に放出され、その残りの熱だけが電源制御部4に達する。電源制御部4に達する熱は、LED発光素子3aで発生する熱の僅かな部分にすぎないので、電源制御部4の温度上昇は極めて小さい。
(第二の実施形態)
図3は、本発明の第二の実施形態による光源装置の部分断面を示す。ランプ20は、光源部の底面1cに換気孔1dを具えること以外、第一の実施形態と基本的に同一の構造を有する。換気孔1d以外についての構成、熱の移動以外に関する動作および効果は第一の実施形態と同じであり、説明を省略する。
図3は、本発明の第二の実施形態による光源装置の部分断面を示す。ランプ20は、光源部の底面1cに換気孔1dを具えること以外、第一の実施形態と基本的に同一の構造を有する。換気孔1d以外についての構成、熱の移動以外に関する動作および効果は第一の実施形態と同じであり、説明を省略する。
LED基板3で発生する熱は、一部が光源部1の前面および外套1aを介して外部へ放出され、一部はLED基板3の裏面から換気孔1dを通して気流により放出される。それ以外の熱は光源部1から連結管5に伝達される。一部はその表面から外部に放出され、その残りの熱だけが電源制御部4に達する。電源制御部4に達する熱は、LED発光素子3aで発生する熱の僅かな部分にすぎないので、電源制御部の温度上昇は極めて小さい。
(測定例1)
光源部1と電源制御部4の外郭をポリカーボネート樹脂で、連結管5を不銹鋼で、それぞれ構成し、第一の実施形態のLEDランプ10を製作した。LED発光素子3aとして消費電力1.2ワットの白色発光LED素子6個を具えるLED基板3を用い、連続点燈30分及び60分後の電源制御部表面の温度を、それぞれ測定したところ、30°Cと32°Cであった。なお、このとき光源部の温度はそれぞれ48℃と52℃であった。
光源部1と電源制御部4の外郭をポリカーボネート樹脂で、連結管5を不銹鋼で、それぞれ構成し、第一の実施形態のLEDランプ10を製作した。LED発光素子3aとして消費電力1.2ワットの白色発光LED素子6個を具えるLED基板3を用い、連続点燈30分及び60分後の電源制御部表面の温度を、それぞれ測定したところ、30°Cと32°Cであった。なお、このとき光源部の温度はそれぞれ48℃と52℃であった。
比較のため、図4に示した従来の構造の、すなわちグローブ内に発光部と電源制御部を隣接して設けたLED電球を、上記と同じLED発光素子6個を用いて製作した。これについて連続点燈30分後と60分後の電源制御部表面の温度をそれぞれ測定したところ、38°Cと42℃であった。このとき光源部の温度はそれぞれ50℃と57℃であった。
1 光源部
1a 外套
1b フィン
1c 底面
1d 換気孔
2 口金
2a 雄ねじ部
2b 頭部
2c 絶縁体
3 LED基板
3a LED発光素子
3b 基板
3c 配線
4 電源制御部
5 連結管
10、20 ランプ
90 電球
91 グローブ
91b フィン
92 口金
93 LED基板
93a LED発光素子
93b 基板
94 電源制御部
94a、94b 回路部品
95 配線
1a 外套
1b フィン
1c 底面
1d 換気孔
2 口金
2a 雄ねじ部
2b 頭部
2c 絶縁体
3 LED基板
3a LED発光素子
3b 基板
3c 配線
4 電源制御部
5 連結管
10、20 ランプ
90 電球
91 グローブ
91b フィン
92 口金
93 LED基板
93a LED発光素子
93b 基板
94 電源制御部
94a、94b 回路部品
95 配線
Claims (8)
- 1面に少なくとも1のLED発光素子を配置した基板から成る光源部と、前記LED発光素子に電力を供給するための電源制御部と、この電源制御部に外部電源から電力を供給するための受電部材とから成るLED光源装置において、
前記受電部材が前記電源制御部と一体に形成され、
前記光源部と前記電源制御部を連結する連結部材を具え、
前記連結部材を囲みかつ外部に対し開放された空間および前記連結部材を介して、前記電源制御部が前記光源部と隔てられていることを特徴とする、LED光源装置。 - 前記受電部材が全体として円柱形であり、前記連結部材が前記受電部材の直径より小さい直径の円柱状の前記空間に収まる、請求項1のLED光源装置。
- 1面に少なくとも1のLED発光素子を配置した基板から成る光源部、前記LED発光素子に電力を供給するための電源制御部、この電源制御部と一体に形成され、それに外部電源から電力を供給するための受電部材、および前記光源部と前記電源制御部を連結する連結部材を具え、
前記連結部材を囲みかつ外部に対し開放された空間および前記連結部材を介して、前記電源制御部が前記光源部と隔てられ、
前記連結部材が可撓性かつ形状自己保持性であることを特徴とする、LED光源装置。 - 前記電源制御部が、可塑性または後硬化性の合成樹脂から成る外郭を有する、請求項1または3のLED光源装置。
- 前記光源部が円柱または多角柱の形状を有し、少なくとも側面が可塑性または後硬化性の合成樹脂で形成され、頂部を光放出面とし、内部に前記基板を収めた、請求項1または3のLED光源装置。
- 前記光源部の側面と底面が前記合成樹脂で形成された、請求項5のLED光源装置。
- 前記光源部の前記側面と底面の少なくとも一方に、前記内部に通ずる換気のための開口部を有する、請求項5または6のLED光源装置。
- 前記電源制御部の外郭が可塑性または後硬化性の合成樹脂から成る、請求項5または6のLED光源装置。
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JP2010132435A JP2011124209A (ja) | 2009-11-12 | 2010-05-24 | Led光源装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009275894 | 2009-11-12 | ||
JP2009275894 | 2009-11-12 | ||
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014135211A (ja) * | 2013-01-11 | 2014-07-24 | Sankei Co Ltd | 蛍光灯型半導体ランプ及びその吊り下げ支持具 |
JP2018500744A (ja) * | 2015-01-02 | 2018-01-11 | ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド | 電源部直結型エルイーディー照明装置 |
-
2010
- 2010-05-24 JP JP2010132435A patent/JP2011124209A/ja active Pending
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