JP2012054018A - 発光素子ランプおよび照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
接続ピンがランプソケットから取り外れることを抑制可能な発光素子ランプおよびこの発光素子ランプを装着する照明器具を提供する。
【解決手段】
発光素子ランプ２は、長尺形の基板８と、基板８に実装された発光素子９と、基板８の長手方向の両端部側８Ｃ，８Ｄにそれぞれ配設され、照明器具１のソケット５，６に装着される接続ピン１０，１０，１１，１２と、透光性の樹脂からなり、接続ピン１０，１０１１，１２が相対的に変位可能であり、かつ外方に突出するように基板８を覆う包囲体１３を具備している。
【選択図】図４

Description

本実施形態は、既存の蛍光灯と構造的に互換性のある発光素子ランプおよびこの発光素子ランプを装着する照明器具に関する。

近年、発光ダイオードの高出力化、高効率化および普及化に伴い、光源として発光ダイオード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。発光ダイオードは、従来の蛍光灯などの光源に比べて省電力、長寿命が実現できるので、光源又は照明器具の交換頻度を少なくすることができ、メンテナンス面で有利となっている。したがって、この点において、光源として蛍光灯などに替わり発光ダイオードを用いるのが望ましい。

ところで、既設の照明器具に蛍光灯に替えて、発光ダイオードを光源とする照明装置を取り付けるものが提案されている（例えば特許文献１参照）。この照明装置は、ランプソケットに装着される２つの一対の電極ピンを有する口金と、この口金間を連結する外管体と、この外管体に収容され保持される発光ダイオードを備えている。そして、外管体は、細長い円筒形をなす円筒部と、この円筒部の両端を閉止する閉止部とからなり、当該円筒部が透光性の樹脂により形成されているものである。

特開２００９−４３４４７号公報（第６頁、第２図）

従来の蛍光灯は、通常、ガラス製であるため、温度による熱膨張および熱小縮が比較的小さいものである。これに対し、口金間を連結する外管体は、樹脂により形成されているので、発光ダイオードの点灯および消灯に伴って熱膨張および熱収縮の程度が大きく、これを繰り返すものである。これにより、口金間の全長が変化することがあり、一対の電極ピンをランプソケットに差し込む構造では、照明装置がランプソケットから取り外れて落下するおそれがある。

本実施形態の発光素子ランプは、基板、発光素子、接続ピンおよび包囲体を有して構成される。
基板は、長尺形に形成される。

発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）素子や有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子等の固体発光素子であり、基板に実装される。

接続ピンは、基板の長手方向の両端部側にそれぞれ配設されている。接続ピンは、照明器具のソケットに装着される。

包囲体は、透光性の樹脂からなり、接続ピンが相対的に変位可能であり、かつ外方に突出するように基板を覆っている。

本実施形態によれば、基板は、発光素子の点灯および消灯による熱膨張および熱収縮の割合が非常に小さいので、基板の長手方向の両端部側にそれぞれ配設された接続ピン間の全長は、発光素子の点灯および消灯に応じた変化が小さい。したがって、発光素子ランプは、経年に亘って発光素子の点灯および消灯が繰り返されても、その接続ピンがソケットから取り外れることが抑制されるので、照明器具から落下することが抑制されることが期待できる。

本発明の実施例１を示す照明器具の概略斜視図である。 同じく、発光素子ランプの概略側面図である。 同じく、発光素子ランプの概略側断面図である。 同じく、発光素子ランプの概略正面断面図である。 本発明の実施例２を示す照明器具の概略正面図である。 同じく、発光素子ランプの概略側断面図である。 同じく、発光素子ランプの概略正面断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の実施例１を示す照明器具１は、図１に示すように構成され、発光素子ランプ２は、図２ないし図４に示すように構成される。なお、各図において、同一部分には同一符号を付して重複した説明は省略する。

図１において、照明器具１は、天井面に設置されるものであり、発光素子ランプ２、器具本体３および点灯装置４を有して構成されている。器具本体３は、冷間圧延鋼板等によって形成され、ソケット６を除いて従来の蛍光灯が装着された既存の構成を成している。器具本体３は、その長手方向の両端側３ａ，３ｂに発光素子ランプ２が着脱されるソケット５，６を取り付けている。一方のソケット５は、従来の蛍光灯の接続ピンが差し込まれていた既知の構造物である。他方のソケット６は、器具本体３に取り付けられていた従来のソケット５に替えて器具本体３に取り付けられたものであり、発光素子ランプ２の接続ピンが差込み可能に、かつ従来の蛍光灯の接続ピンが差込み不能に形成されている。

ソケット６に差し込まれる発光素子ランプ２の接続ピンは、後述するように、相対的に径大および径小の２個の接続ピンからなり、ソケット６は、図示しないが、前記径大の接続ピンが差し込まれる大形受電端子と、前記径小の接続ピンが差し込まれる小形受電端子とを有している。

そして、器具本体３は、天井面にねじ等により取り付けられる図示しない基台と、この基台に図示しない取付け部材を介して図示しないねじにより固定された反射体７を備えている。基台は、長形の略長方形に形成され、反射体７は、長形であって長手方向と直交する断面が略五角形である箱状に形成されている。ソケット６は、反射体７を基台から取り外した後、ソケット５に替えて取付け部材に取り付けられる。

そして、点灯装置４は、基台に取り付けられている。点灯装置４は、ソケット６と同様に、反射体７を基台から取り外した後に、蛍光灯用の点灯装置に替えて取り付けられる。点灯装置４に対して、商用交流電源やソケット５，６への接続作業が行われる。ここで、例えば、一方のソケット５には図示しないアース線が接続され、他方のソケット６には点灯装置４の図示しない出力線が接続される。さらに、ソケット６の大形受電端子に点灯装置４の正極側の出力線が接続され、ソケット６の小形受電端子に点灯装置４の負極側の出力線が接続されている。点灯装置４が取り付けられた後、反射体７が基台に取り付けられている。こうして、点灯装置４は、器具本体３に配設されている。点灯装置４は、発光素子ランプ２に所定の電流を供給して、発光素子ランプ２を点灯する既知の構成により形成されている。

図４において、発光素子ランプ２は、長尺形の基板８、発光素子としての発光ダイオード９、接続ピン１０，１０、接続ピン１１，１２および包囲体１３を有して構成されている。

基板８は、熱伝導性が良好で放熱性に優れた金属材料例えばアルミニウム（Ａｉ）の平板からなり、長尺の略長方形状に形成されている。そして、一面８ａに図示しない絶縁層が形成されていて、その絶縁層上に複数個の発光ダイオード９が実装されている。発光ダイオード９は、基板８の幅方向の中央部であって長手方向に一定の間隔で直線状に実装されている。また、絶縁層上には、銅箔からなる図示しない配線パターンが形成されている。発光ダイオード９は、当該配線パターンにより直列接続されている。また、絶縁層上には、適宜、レジスト層が施されている。

なお、基板８は、絶縁材であるセラミックス材料または合成樹脂材料を用いて形成してもよい。この場合、基板８には、アルミニウム（Ａｌ）等の熱伝導性が良好で放熱性に優れた材料を用いて形成された放熱板を密着させるのが好適である。また、基板８は、線膨張係数が小さいほど好ましい。

発光ダイオード９は、表面実装型のＬＥＤパッケージに形成されている。概略的には、セラミックスで形成された本体部に配設された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。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、白色光を出射できるようにするために、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。

なお、発光ダイオード９は、ＬＥＤチップを直接基板８に実装するようにしてもよく、また、砲弾型の発光ダイオードを実装するようにしてもよく、実装方式や形式は、格別限定されるものではない。

接続ピン１０，１０は、例えば黄銅からなり、略円柱状に形成されており、直方体に形成された口金体１６に設けられている。口金体１６は、絶縁性を有する熱硬化性樹脂例えばフェノール樹脂からなり、接続ピン１０，１０を貫通させている。すなわち、接続ピン１０は、その一端側１０ａが口金体１６から所定長突出し、他端側１０ｂが口金体１６から幾分突出している。

また、接続ピン１１，１２は、接続ピン１０，１０と同様に、例えば黄銅からなり、略円柱状に形成されており、直方体に形成された口金体１７に設けられている。口金体１７は、口金体１６と同じ樹脂材料を用いて同等の外形に形成されており、接続ピン１１，１２を貫通させている。すなわち、接続ピン１１，１２は、それらの一端側１１ａ，１２ａが口金体１７から所定長突出し、他端側１１ｂ，１２ｂが口金体１７から幾分突出している。

そして、接続ピン１１，１２のうち、一方の接続ピン１１は、接続ピン１０，１０と同等に形成されている。他方の接続ピン１２は、その全長が接続ピン１１と同等であるが、図２に示すように、その外径が接続ピン１１よりも径小に形成されている。接続ピン１１の外径は、例えば２ｍｍであり、接続ピン１２の外径は、例えば１ｍｍである。

図４において、口金体１６は、基板８の一面８ａ側であって基板８の長手方向の一端部側８Ｃに、接続ピン１０，１０の一端側１０ａ，１０ａが基板８の長手方向の外方を向くようにして配設され、口金体１７は、基板８の一面８ａ側であって基板８の長手方向の他端部側８Ｄに、接続ピン１１，１２の一端側１１ａ，１２ａが基板８の長手方向の外方を向くようにして配設されている。

口金体１６，１７は、基板８の一面８ａ側に例えば接着材により固着されている。そして、口金体１６の接続ピン１０，１０は、ジャンパー線１８により基板８に電気接続されている。また、口金体１７の接続ピン１１，１２は、ジャンパー線１９により基板８に形成された配線パターンに電気接続されている。すなわち、口金体１７の接続ピン１１，１２は、基板８に実装されて直列接続されている発光ダイオード９の両端間に接続されている。

接続ピン１０，１０は、図１に示す照明器具１のソケット５に差し込まれ，接続ピン１１，１２は、ソケット６に差し込まれる。このとき、接続ピン１０，１０は、アース線に接続され、接続ピン１１，１２は、点灯装置４の出力線に接続される。すなわち、金属製の基板８は、接地され、発光ダイオード９は、点灯装置４により点灯可能となる。

包囲体１３は、透光性の合成樹脂例えばアクリル樹脂からなり、長形で外観が略円筒状に形成されている。そして、包囲体１３は、基板８を取り付ける取付け体２０および基板８を覆うカバー体２１に２分割して形成されている。取付け体２０およびカバー体２１は、それぞれ型材により長形で外観が略半円筒状（蒲鉾状）に形成されている。

取付け体２０は、その長手方向の両端側２０Ａ，２０Ｂの端面２０ｃ，２０ｃに、図２に示すように、それぞれ口金体１６，１７が嵌め込まれる切り欠き部２２，２２が形成されている。切り欠き部２２，２２は、口金体１６，１７の外形の大きさを有する長方形に形成されている。

そして、取付け体２０の一端側２０Ａの切り欠き部２２には、図４に示すように、接続ピン１０，１０の一端側１０ａ，１０ａを取付け体２０の端面２０ｃから外方に突出させるように、口金体１６が嵌め込まれている。また、取付け体２０の他端側２０Ｂの切り欠き部２２には、接続ピン１１，１２の一端側１１ａ，１２ａを取付け体２０の端面２０ｃから外方に突出させるように、口金体１７が嵌め込まれている。すなわち、口金体１６および口金体１７は、それぞれ切り欠き部２２，２２において、摺動（スライド）可能に支持されているものである。

なお、口金体１６，１７は、基板８の他面８ｂ側に固着されてもよいものである。

そして、取付け体２０には、基板８を覆うようにカバー体２１が取り付けられている。カバー体２１は、図３に示すように、その内面２１ｂ側に、先端側に係止爪２５ａを有する係止片２５がカバー体２１の幅方向で互いに反対側に向き合うように設けられている。そして、取付け体２０の内面２０ｂには、係止片２５に対応して係止爪２５ａが係合し係止する係合凹部２６が形成されている。係止片２５および係合凹部２６は、取付け体２０およびカバー体２１が密接するように、それらの大きさや形成位置が設定されている。

また、係止片２５および係合凹部２６は、図４に示すように、包囲体３の長手方向においては、少なくとも２箇所に形成されている。取付け体２０の長手方向の両端面２０ｃ，２０ｃおよびカバー体２１の長手方向の両端面２１ｃ，２１ｃが同一面状となるようにして、係止片２５の係止爪２５ａを係合凹部２６に係止させることにより、取付け体２０およびカバー体２１は、一体化している。

そして、取付け体２０およびカバー体２１が密接することにより、取付け体２０の切り欠き部２２，２２において、口金体１６および口金体１７がそれぞれ取付け体２０およびカバー体２１に挟持される。これにより、基板８は、発光ダイオード９がカバー体２１に対向するように、包囲体１３の内部に包囲体１３の長手方向に沿って配設される。また、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２は、取付け体２０の端面２０ｃ，２０ｃおよびカバー体２１の端面２１ｃ，２１ｃからそれぞれ略同等に外方に突出している。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

発光素子ランプ２は、その接続ピン１０，１０が照明器具１のソケット５に差し込まれ、その接続ピン１１，１２がソケット６に差し込まれて、一対のソケット５，６に装着される。ここで、ソケット６は、大型受電端子および小形受電端子を有するので、相対的に径大となっている接続ピン１０，１０をソケット６に差し込むことはできない。また、接続ピン１１，１２のうち、接続ピン１１は、接続ピン１０，１０と同等に形成され、相対的に径大となっているので、ソケット６の小形受電端子に差し込むことはできない。このように、発光素子ランプ２は、一対のソケット５，６に誤装着できない。

そして、接続ピン１１，１２は、点灯装置４の出力線を介して点灯装置４に接続される。これにより、点灯装置４から発光ダイオード９に電流（電力）が供給可能となる。また、接続ピン１０，１０は、アース線に接続され、アルミニウム（Ａｌ）からなる基板８が接地される。

点灯装置４に商用交流電源が投入されると、点灯装置４から発光ダイオード９に所定の電流が供給される。発光ダイオード９は、点灯し、白色光を放射する。当該白色光は、包囲体３のカバー体２１を通過して、外部空間に放射される。

発光ダイオード９は、点灯に伴って発熱する。この熱は、アルミニウム（Ａｌ）からなる基板８に伝熱され、基板８からの輻射熱がアクリル樹脂からなる包囲体３の取付け体２０およびカバー体２１に伝熱される。また、発光ダイオード９の輻射熱が包囲体３のカバー体２１に伝熱される。取付け体２０およびカバー体２１に伝熱された熱は、それぞれの外面２０ａ，２１ａから外部空間に放出される。

そして、基板８および包囲体３は、伝熱された熱により熱膨張する。ここで、アルミニウム（Ａｌ）の線膨張係数は、２３×１０^-6／℃であり、アクリル樹脂の線膨張係数は、７０×１０^-6／℃であるので、基板８の熱膨張は、包囲体３の熱膨張よりも相対的に小さいものとなっている。

そして、接続ピン１０，１０は、口金体１６により、接続ピン１１，１２は、口金体１７によりそれぞれ基板８に固着されているので、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２は、発光ダイオード９の点灯および消灯に伴う基板８の熱膨張および熱収縮が繰り返されても、相対的に摺動（スライド）しながら変位する。また、基板８は、熱膨張および熱収縮が比較的小さい。したがって、基板８を介する接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２間の全長は、変化が小さくなり、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２の破損やソケット５，６からの脱落がなく、発光素子ランプ２の落下が抑制される。

上述したように、基板８は、発光ダイオード９の点灯および消灯による熱膨張および熱収縮の割合が非常に小さいので、基板８の長手方向の両端部側８Ｃ，８Ｄにそれぞれ配設された接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２間の全長は、発光ダイオード９の点灯および消灯に応じた変化が小さい。したがって、発光素子ランプ２は、経年に亘って、発光ダイオード９の点灯および消灯が繰り返されても、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２が相対的に摺動（スライド）しながら変位しソケット５，６からそれぞれ取り外れることが防止されるので、照明器具１から落下することが抑制されるという効果を有する。

また、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２が基板８に直接取り付けられるので、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２の取付けや電気配線が簡素化され、製造コストを抑えることができるという効果を有する。

なお、発光素子ランプ２は、発光素子として発光ダイオード９を用いたが、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子などの固体発光素子を用いて構成してもよい。

本発明の実施例２を示す照明器具２７は、図５に示すように構成され、発光素子ランプ２８は、図６および図７に示すように構成される。なお、図１ないし図４と同一部分および同一部分に相当する部分には同一符号を付して説明は省略する。

図５に示す照明器具２７は、箱状に形成され、ソケット２８，２９を有する器具本体３０と、ソケット２８，２９に装着される発光素子ランプ３１と、図１に示す点灯装置４を有して構成されている。

器具本体３０は、その前面３０ａの内側であって、長手方向の両端側３０Ｃ，３０Ｄにそれぞれソケット２８，２９を配設している。ソケット２８は、接続ピン１０，１０を差し込んで装着可能に形成され、ソケット２９は、接続ピン１１，１２を差し込んで装着可能に形成されている。

発光素子ランプ３１は、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２を包囲体１３の頂部１３ｅから外方へ突出するように配設している。そして、発光素子ランプ３１は、その長手方向の両端側２１Ａ，３１Ｂが器具本体３０に固定された２組の一対の支持金具３２，３２により支持されている。一対の支持金具３２は、包囲体１３を強固に挟むようにして、発光素子ランプ３１を支持している。

点灯装置４は、発光素子ランプ３１を点灯するものであり、器具本体３０の内部に配設されている。

図６において、発光素子ランプ３１は、図４に示す発光素子ランプ２において、口金体１６，１７に替えて、口金体３３，３４が設けられたものである。口金体３３は、鍔部３３ａを有する略直方体形状に形成され、接続ピン１０，１０を貫通して取り付けている。また、口金体３４は、鍔部３４ａを有する略直方体形状に形成され、接続ピン１１，１２を取り付けている。

基板８は、取付け体２０に設けられた対を成す取付けレール３５，３５により、その４隅側が支持されている。

そして、口金体３３，３４は、基板８の他面８ｂ側であって、基板８の長手方向の両端部側８Ｃ，８Ｄにそれぞれ配設されている。口金体３３，３４は、それらの鍔部３３ａ，３４ａが図示しない接着材により基板８に強固に固着されている。口金体３３の接続ピン１０，１０は，図示しないが、基板８に電気接続されており、口金体３４の接続ピン１１，１２は、図示しないが、基板８の配線パターンに電気接続されている。

そして、包囲体１３の取付け体２０の頂部２０ｅ側には、口金体３３，３４に対応して設けられ、口金体３３，３４を挿通させる開口３６，３６が形成されている。接続ピン１０，１０は、取付け体２０の長手方向の一端側２０Ａにおいて、図７に示すように、取付け体２０から外方へ突出している。また、接続ピン１１，１２は、取付け体２０の長手方向の他端側２０Ｂにおいて、取付け体２０から外方へ突出している。

発光素子ランプ３１は、その接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２が器具本体３０のソケット２８，２９に差し込まれることにより、ソケット２８，２９に装着される。そして、図５に示すように、２組の一対の支持金具３２，３２に包囲体１３を挟持させることにより、器具本体３０に取り付けられる。

発光素子ランプ３１は、接続ピン１０，１０が口金体３３により、接続ピン１１，１２が口金体３４によりそれぞれ基板８に固着されているので、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２は、発光ダイオード９の点灯および消灯に伴う基板８の熱膨張および熱収縮が繰り返されても、相対的に摺動（スライド）しながら変位する。また、基板８の熱膨張および熱収縮の割合は比較的小さい。したがって、基板８を介する接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２間の全長は、基板８の熱膨張および熱収縮が繰り返されても、変化が小さくなる。したがって、発光素子ランプ３１は、経年に亘って、発光ダイオード９の点灯および消灯が繰り返されても、接続ピン１０，１０および接続ピン１１，１２破損やソケット２８，２９での装着が損なわれることを抑制できるという効果を有する。

１、２７…照明器具、２，３１…発光素子ランプ、 ３，３０…器具本体、 ４…点灯装置、 ８…基板、 ９…発光素子としての発光ダイオード、 １０，１０…接続ピン、 １１，１２…接続ピン、 １３…包囲体

Claims (2)

1. 長尺形の基板と；
   この基板に実装された発光素子と；
   前記基板の長手方向の両端部側にそれぞれ配設され、照明器具のソケットに装着される接続ピンと；
   透光性の樹脂からなり、前記接続ピンが相対的に変位可能であり、かつ外方に突出するように前記基板を覆う包囲体と；
   を具備していることを特徴とする発光素子ランプ。
2. ソケットを有する器具本体と；
   前記ソケットに前記接続ピンが装着される請求項１記載の発光素子ランプと；
   前記器具本体に配設され前記発光素子ランプを点灯する点灯装置と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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