JP2011129388A - 電球形ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】発光効率および配光均一性を向上させた電球形ＬＥＤランプを提供する。
【解決手段】電球形ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ４と、ＬＥＤ４を点灯するための点灯回路８と、点灯回路８の少なくとも一部が収納され複数のＬＥＤ４が一方の面側の周囲に配置される筐体５と、筐体５の他方の面側に配置され点灯回路８に接続される口金６と、筐体５の一方の面側を覆う凸状曲面体形状を有する導光体グローブ１とを備える。導光体グローブ１は、複数のＬＥＤ４からの光を入射する入光部３を端面に有するとともに入射した光を反射する反射パターン２を内面に有する。
【選択図】図１

Description

本発明は電球形ＬＥＤランプに係り、特にランプ構造に関するものである。

従来の構造を持つ電球形ＬＥＤランプは、例えば特開２００９−３７９９５号公報に記載されている。同公報の図に見られるように、口金の延長である筐体の上面にＬＥＤを配置し、その上に光の拡散性のある半球面体状のグローブを配置したものである。

光拡散性グローブは、ＬＥＤからの光を柔らかくするために必要で、拡散性が弱いとＬＥＤからの光の濃淡が強くなり、光が強い部分ではまぶしく感じられる。さらに高出力のＬＥＤの場合、直視すると目に障害をもたらす恐れがある。一方、光拡散性が強いとグローブの中で光が吸収される成分が多くなり、照明機器として消費効率が悪くなるという問題があった。

また、従来の構造を持つ電球形ＬＥＤランプでは、特開２００９−３７９９５号公報の図に見られるように、点灯のための回路を筐体の内部に配置することになるが、限られたスペースしかなく、放熱を考慮した部品の選定と配置が必要でありコストアップの要因になっていた。また充分な放熱性が得られない場合、回路部品の信頼性の低下、短寿命という問題があった。

特開２００９−３７９９５号公報

本発明の目的は、発光効率および配光均一性を向上させた電球形ＬＥＤランプを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の電球形ＬＥＤランプを提供する。
（１）複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤを点灯するための点灯回路と、前記点灯回路の少なくとも一部が収納され前記複数のＬＥＤが一方の面側の周囲に配置される筐体と、前記筐体の他方の面側に配置され前記点灯回路に接続される口金と、前記筐体の一方の面側を覆う凸状曲面体形状を有するものであって前記複数のＬＥＤからの光を入射する入光部を端面に有するとともに前記入射した光を反射する反射パターンを内面に有する導光体グローブとを備えたことを特徴とする電球形ＬＥＤランプ。
（２）前記導光体グローブの反射パターンが、前記入光部から遠い位置ほど密に形成されることを特徴とする上記（１）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（３）前記導光体グローブの反射パターンが、前記筐体の一方の面の外側の構造部分よりも前記入光部から離れた位置に形成されることを特徴とする上記（１）または（２）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（４）前記導光体グローブの反射パターンが、前記入光部の幅寸法と同等以上の寸法だけ前記入光部から離れた位置に形成されることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（５）前記導光体グローブの厚みが、前記入光部から遠くなるにつれて薄くなるように形成されることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（６）前記筐体の一方の面が、前記導光板グローブの端面を段差部で受けて前記ＬＥＤと前記入光部間の間隔を保持する構造を有することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（７）前記構造が、前記段差部より前記ＬＥＤに近接する側に傾斜を有することを特徴とする上記（６）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（８）前記導光体グローブの内側に光を反射する反射部材を配置したことを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（９）前記反射部材が、前記筐体と熱的に接触する構造を有することを特徴とする上記（８）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１０）前記反射部材が、白色塗装したアルミニウムで形成されることを特徴とする上記（８）または（９）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１１）前記反射部材が、セラミクスで形成されることを特徴とする上記（８）または（９）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１２）前記反射部材が、セラミクスと金属の複合体で形成されることを特徴とする上記（８）または（９）記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１３）前記導光体グローブが、前記凸状曲面体形状として半球面体以上の球面体形状を有することを特徴とする上記（１）〜（１２）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１４）前記導光体グローブが、前記口金方向に伸びるくびれ部を有することを特徴とする上記（１）〜（１３）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
（１５）前記点灯回路の一部が、前記導光体グローブの内側空間に配置されることを特徴とする上記（１）〜（１４）のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。

本発明によれば、発光効率および配光均一性を向上させた電球形ＬＥＤランプを得ることができる。また点灯回路のコストアップを防ぎ、信頼性と寿命を向上させた電球形ＬＥＤランプを得ることができる。

本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例１を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 （ａ）、（ｂ）は導光体グローブ端部の拡大図をそれぞれ示す図である。 本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例２を示す図１のＡ−Ａ’対応断面図である。 （ａ）、（ｂ）は導光体グローブ端部の拡大図をそれぞれ示す図で、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例３を示す図である。 本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例４を示す図１のＡ−Ａ’対応断面図である。 本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例５を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。 本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例６を示す図６のＡ−Ａ’対応断面図である。

以下、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例を説明する。代表的なものとしてＥ２６タイプの口金を持つ電球形ＬＥＤランプを例として挙げるが、本発明はこれに限定されない。図中に記載する参照符号は以下に説明する各実施例において全て共通符号とする。各図において、参照符号１は導光体グローブ、２は反射パターン、３は入光部、４はＬＥＤ、５は筐体、６は口金、７は点灯回路の為の空間、８は点灯回路、９は反射部材、１０は段差部、１１は傾斜、１２は絶縁体、１３は導光体グローブのくびれ部である。

図１は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例１を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。本実施例では、図示のように、複数のＬＥＤ４と、ＬＥＤ４を点灯するための点灯回路８と、点灯回路８の少なくとも一部が収納され複数のＬＥＤ４が一方の面側の周囲に配置される筐体５と、筐体５の他方の面側に配置され点灯回路８に接続される口金６と、筐体５の一方の面側を覆う凸状曲面体形状を有する導光体グローブ１とを備える。導光体グローブ１は、複数のＬＥＤ４からの光を入射する入光部３を端面に有するとともに入射した光を反射する反射パターン２を内面に有する。導光体グローブ１の反射パターン２は、入光部３から遠い位置ほど密に形成されることが好ましい。また、反射パターン２は、筐体５の一方の面の外側の構造部分よりも入光部から離れた位置に形成されることが好ましい。本実施例では、導光体グローブ１の凸状曲面体形状は図示のように概ね半球面体形状であるが、これに限定されない。また点灯回路８の一部は、図示のように、筐体５内から突出させ、導光体グローブ１の内側空間に配置することができる。以下、さらに詳述する。

図中において筐体５は、口金６とは環状の絶縁体１２で絶縁されて口金６の中心軸延長上に例えばアルミダイキャストで形成されている。ＬＥＤ４は筐体５の外周に筐体５とは絶縁されてほぼ均等の間隔をもって円周形状の基板上に複数個が配置されており、基板上に配置されたコネクタを使い、ＬＥＤ４を点灯するための点灯回路８と電気的に接続され、さらに点灯回路８を経由して口金６と電気的に接続されている。筐体５の内部には図示のように点灯回路の為の空間７が形成されている。

概ね半球面体状の導光体グローブ１においては、その端面である入光部３の幅は例えば５ミリメートルであってＬＥＤ４よりも幅広に形成され、ＬＥＤ４から出た光が均等に入光できるように、入光部３はＬＥＤ４のほぼ真上になるように配置されている。概ね半球面体状である導光体グローブ１の内面には、入光したＬＥＤの光が導光体グローブ１の外側に反射されて射出されるように反射パターン２が形成されている。反射パターン２は、外側に射出される光が導光体グローブ１の外側から見て均一の強さになるように、入光部３から遠い位置になるほど密になるように形成されている。また、反射パターン２は反射された光が筐体５の内部に反射されてしまうのを防ぐため、図２（ａ）に示すように筐体５の淵の高さ位置から例えば５ミリメートルだけ離れた場所から形成されている。発明者の試作によると、反射パターン２が形成される高さ位置は、入光部３の幅と同等以上から始めることが望ましく、反射パターン２を低い位置に形成した場合、図２（ｂ）に示すように筐体３の内側に反射される光の成分が増え、消費効率が低減してしまうことが確認できた。このように、導光体グローブ１の反射パターン２は、入光部３の幅寸法と同等以上の寸法だけ入光部３から離れた位置に形成されることが好ましい。

このような構造を持つ電球形ＬＥＤランプでは、従来の構造を持つ電球形ＬＥＤランプに比べて、ＬＥＤのツブツブ感を低減させるためのグローブへの拡散材の混入やグローブ内側への拡散材の塗布を行なう必要が無いため、拡散材への光の吸収ロス分が低減され、発光効率を向上させることができた。また、グローブ内部での光の反射の繰返しによる基板等への光の吸収ロス分が低減され、消費効率が向上することが確認できた。さらに、反射パターンを入光部から遠い位置ほど密に形成することで配光均一性を向上させることができた。

また、従来の構造を持つ電球形ＬＥＤランプに比較して、グローブ内部に空間を確保することができるため、点灯回路８を筐体５と口金６の内部に納める必要があった従来の構造の電球形ＬＥＤランプに比べてグローブ内部の空間も使って配置することができる。発明者の試作によると、Ｅ２６口金を持つ電球形ＬＥＤランプの場合、導光体グローブ１が概ね半球面体状である場合、グローブ内部の空間を加えることで、従来の構造に比べて１．７倍程度の空間を得ることができた。これにより点灯回路８の部品と部品の配置間隔に余裕を持たせることが可能となり、概して高コストである小型耐熱性部品を使用する必要性を低減した。また主に熱によって進む半導体やコンデンサ等の部品劣化の進みを低減させることが可能となった。

図３は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例２を示す図１のＡ−Ａ’対応断面図である。図示のように、導光体グローブ１の厚みは、入光部３から遠くなるにつれて薄くなるように形成される。本実施例では入光部３から一番遠いグローブの中央部において約1ミリメートルとした。このことにより、グローブ内部での光の反射の繰返しによる光の吸収ロス分が低減され、消費効率が向上することが確認できた。また、導光体グローブ１の質量が約４割低減され、電球形ＬＥＤランプの重量の軽減となった。さらに、点灯回路８の部品と部品の配置間隔に余裕を持たせることが可能となった。

図４（ａ）は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例３を示す導光体グローブ端部の拡大図である。図に示すように、導光体グローブ１と筐体５との接合部分において、筐体５のＬＥＤ４近傍の筐体５の内面側に、導光体グローブ１の入光部３の厚さより薄くなるように段差部１０を設けた。即ち、筐体５の一方の面は、導光板グローブ１の端面を段差部１０で受けてＬＥＤ４と入光部３間の間隔を保持する構造を有する。このことにより導光体グローブから直接ＬＥＤ４に圧力が掛かるのを防ぐことができ、ＬＥＤ素子の信頼性向上に役立つ。加えて、ＬＥＤ４と導光体グローブ１の入光部３との間隔を一定に保つ効果があり、導光体グローブ１から外に向かって射出される光の均一性が高まった。また図４（ｂ）は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの別の実施例を示す導光体グローブ端部の拡大図である。図に示すように、導光体グローブ１と筐体５との接合部分において、筐体５のＬＥＤ４近傍の筐体５の内面側に、導光体グローブ１の入光部３に向かって開くような傾斜１１を設けた。即ち、この構造は、段差部１０よりＬＥＤ４に近接する側に傾斜１１を有する。このことにより、図４（ａ）の効果に加えて、ＬＥＤ４から出た光を入光部３に向けて集光できる効果が得られ、消費効率を上げることができた。

図５は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例４を示す図１のＡ−Ａ’対応断面図である。図示のように、導光体グローブ１の内側に、内面形状に沿った形で白色ＰＥＴを圧空成型した反射部材９を配置している。これにより、導光体グローブ１に入射したＬＥＤ４の光が導光体グローブ１の内側に逃げる割合を減らす効果があり、発光効率をより向上させることができた。反射部材９の材料はこれに限定されない。例えば、白色塗装したアルミニウムを反射部材９として使い、図５に示すように、筐体５と反射部材９とを熱的に接触させる構造を採ることによって、反射部材９を経由しての輻射による放熱も可能になり、熱による点灯回路８の部品劣化の速度を遅くすることができ、電球形ＬＥＤランプの信頼性と寿命を向上させることができた。発明者の試作によると、ＬＥＤ４と点灯回路８から発生する熱のほとんどを筐体５から空気中への経路で放熱する従来の構造に比べて、約１．７倍の放熱性能を達成することが確認できた。このように本実施例は、導光体グローブ１の内側に光を反射する反射部材９を配置するものであるが、反射部材９は筐体５と熱的に接触する構造を有することが好ましい。

図６は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例５を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’断面図である。本実施例では、図に示すように、導光体グローブ１を概ね球面体形状とした。このことにより、導光体グローブ１から射出された光の配光として、丸い電球形状を実現することができた。発明者の試作によると、導光体グローブ１を概ね球面体形状にすることで、グローブ内部の空間はより大きくなり、従来の構造に比べて２．４倍程度の空間を得ることができた。このように本実施例は、導光体グローブ１が、凸状曲面体形状として半球面体以上の球面体形状を有するものである。

図７は、本発明に係る電球形ＬＥＤランプの実施例６を示す図６のＡ−Ａ’対応断面図である。本実施例では、図に示すように、導光体グローブ１の筐体５との接合付近で、概ね球面体形状の導光体グローブ１を筐体５に沿って口金３方向に伸ばすことで導光体グローブ１にくびれ部１３を設け、くびれ部１３から反射パターン２を形成した。このことにより、導光体グローブ１から射出された光の配光として、さらに電球形状に近い配光を実現することができた。このように本実施例は、導光体グローブ１が、口金６方向に伸びるくびれ部１３を有するものである。

本発明においては、導光体グローブ１は透明アクリルを用い、内面の反射パターン２はレーザー加工を用いて形成したが、これに限定されず、例えば射出成型での形成やシルク印刷等の方法で形成しても同様の効果が得られる。また、本発明においてはグローブの厚みを５ミリメートルで説明したが、小型のＬＥＤを使うことでグローブの厚みをより薄くすることが可能である。また、反射パターン２の形成位置は筐体５の淵の高さ位置から５ミリメートルとして説明したが、グローブの厚みが薄い場合には高さ位置を低く出来る。導光体グローブ１の素材は透明アクリルに限定するものではなく、例えばポリカーボネイトやポリスチレンのような透明樹脂、またはガラスでも構わない。また、導光体グローブ１はＬＥＤ４の光を反射パターン２で外側に射出できるのであれば完全な透明で無くとも構わない。本実施例においては導光体グローブ１の形状としては、概ね半球面体形状のもの、概ね球面体形状のものとして二つの例で説明したが、これに限定されず、多角形の組合せのようなものでも構わない。

筐体５はアルミニウム素材をダイキャスト製法で形成したが、素材はアルミニウムに限定するものではなく、亜鉛や鋼板のような別の金属、セラミクス素材、または樹脂等でも構わない。また切削や押し出し、曲げ等の製法、それらの組合せで形成しても構わない。

ＬＥＤ４に関しては円周形状の基板上に複数個をほぼ等間隔で配置する例で説明したが、円周形状は必須でなく、導光体グローブ１の入光部３から外れないように配置されれば良い。個々のＬＥＤ４はフレキシブル基板やコネクタ等で配線して筐体５に固定しても構わない。また初めから円周形状に製造されているＬＥＤを用いても同様の効果が得られる。

本実施例では、反射部材９は白色ＰＥＴを圧空成型したものを用いたが、反射部材９は、上述の白色塗装したアルミニウムのほか、セラミクスあるいはセラミクスと金属の複合体で形成することができる。このセラミクスやその複合体は白色であるなど、拡散反射率の高い素材が望ましい。セラミクスと金属の複合体としては、例えば、内側を金属で、外側（導光体グローブ側）をセラミクスで形成し、伝熱を金属で行い放熱と光の反射をセラミクス（白色）で行うように構成することができるが、これに限定されない。
本実施例においては、伝熱性と熱放射性を持つ反射部材９として、白色塗装したアルミニウムを筐体５と接着する構成を説明したが、筐体５と同じ材料を用いて、筐体と反射部材をひとつの部材として射出成型等の手段で形成することも可能である。反射部材９の適用例は、概ね半球面体形状の実施例で説明したが、概ね球面体形状の導光体グローブの場合でも同様の光学効果や放熱効果が得られる。

本実施例では代表的な例としてＥ２６タイプの口金を持つ電球形ＬＥＤランプで説明したが、グローブを持つ電球形ＬＥＤランプであれば口金形状に関わり無く本発明の効果が得られる。また、上記各実施例に示す構成は互に組み合わせて用いることができ、その組合せ効果を得ることができる。

１ 導光体グローブ
２ 反射パターン
３ 入光部
４ ＬＥＤ
５ 筐体
６ 口金
７ 点灯回路の為の空間
８ 点灯回路
９ 反射部材
１０ 段差部
１１ 傾斜
１２ 絶縁体
１３ 導光体グローブのくびれ部

Claims (15)

1. 複数のＬＥＤと、前記ＬＥＤを点灯するための点灯回路と、前記点灯回路の少なくとも一部が収納され前記複数のＬＥＤが一方の面側の周囲に配置される筐体と、前記筐体の他方の面側に配置され前記点灯回路に接続される口金と、前記筐体の一方の面側を覆う凸状曲面体形状を有するものであって前記複数のＬＥＤからの光を入射する入光部を端面に有するとともに前記入射した光を反射する反射パターンを内面に有する導光体グローブとを備えたことを特徴とする電球形ＬＥＤランプ。
2. 前記導光体グローブの反射パターンが、前記入光部から遠い位置ほど密に形成されることを特徴とする請求項１記載の電球形ＬＥＤランプ。
3. 前記導光体グローブの反射パターンが、前記筐体の一方の面の外側の構造部分よりも前記入光部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１または２記載の電球形ＬＥＤランプ。
4. 前記導光体グローブの反射パターンが、前記入光部の幅寸法と同等以上の寸法だけ前記入光部から離れた位置に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
5. 前記導光体グローブの厚みが、前記入光部から遠くなるにつれて薄くなるように形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
6. 前記筐体の一方の面が、前記導光板グローブの端面を段差部で受けて前記ＬＥＤと前記入光部間の間隔を保持する構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
7. 前記構造が、前記段差部より前記ＬＥＤに近接する側に傾斜を有することを特徴とする請求項６記載の電球形ＬＥＤランプ。
8. 前記導光体グローブの内側に光を反射する反射部材を配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
9. 前記反射部材が、前記筐体と熱的に接触する構造を有することを特徴とする請求項８記載の電球形ＬＥＤランプ。
10. 前記反射部材が、白色塗装したアルミニウムで形成されることを特徴とする請求項８または９記載の電球形ＬＥＤランプ。
11. 前記反射部材が、セラミクスで形成されることを特徴とする請求項８または９記載の電球形ＬＥＤランプ。
12. 前記反射部材が、セラミクスと金属の複合体で形成されることを特徴とする請求項８または９記載の電球形ＬＥＤランプ。
13. 前記導光体グローブが、前記凸状曲面体形状として半球面体以上の球面体形状を有することを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
14. 前記導光体グローブが、前記口金方向に伸びるくびれ部を有することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。
15. 前記点灯回路の一部が、前記導光体グローブの内側空間に配置されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに記載の電球形ＬＥＤランプ。

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