JP5389589B2 - 発光ダイオードランプ - Google Patents
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Description
例えば、特開2009−54405号公報に記載の発光ダイオードランプ(以下「従来例1」という。)は、当該公報の図5に示すようにランプケースと、このランプケースの内壁に半径方向に対向して設けられた一対の案内溝と、複数のLEDを直線状に配列した基板と、この基板のLEDが配列された反対側の面に取り付けられたアルミ板とを備え、上記アルミ板の幅を、上記基板の幅よりも大きくし、上記アルミ板をランプケースの上記一対の案内溝に挿入し、上記ランプケース内にシリコンを充填するものである。
従来例1は、上記アルミ板を用いることによって、上記LEDの放熱に伴うランプケース内の温度上昇の抑制を可能とし、またシリコンを充填することにより、上記LEDの放熱を効率的に行うと共に耐水性及び対候性の向上を図るものである。
また、特開2009−158533号公報に記載の光発生装置(以下「従来例2」という。)は、当該公報の図3及び図4に示すように、ほぼ円柱状のアクリル樹脂製光透過部の下側の係合部にその長さ方向にアルミ二ウムで構成されたベース部が係合され、このベース部の内側にチップ型LEDが複数個実装された回路基板が挿入されている。上記光透過部には、上記LEDに対応しかつ各LEDから離れた状態でこれらを被覆する内側光透過部と、この内側光透過部の外側に設けられた外周部とを設けてある。この外周部と上記内側光透過部との間の中空部の端部は断面角丸状に形成されている。
従来例2は上記光透過部を設けることにより光の均一な拡散を実現するものである。
従来例2は、回路基板をベース部にねじによって固定する場合には上記回路基板の位置が安定されるが、ねじ込み作業を伴うので組み立てに手間がかかる。
この発明の目的は、製造組み立てを容易にすると共に耐久性の向上を図ることができる発光ダイオードランプを提供することにある。
上記支持手段を構成している一方の被掛け止め部は基板に開けてある例えば被掛け止め孔であり、他方の掛け止め部は支持体から突出してある例えば掛け止め体である。上記掛け止め体の形状として、上記被掛け止め孔に所定のばね力を持って掛け止め易くするために舌片状のもの等が使用される。また上記掛け止め体には、上記支持体から突出してある案内板に設けるもの、上記支持体が水平部を有するキャップ状に形成されている場合には上記水平部に設けるもの、又は水平部に形成してある案内板に設けるもの等が含まれる。上記案内板は放熱体の案内手段として機能するものである。
上記保持手段には、管体の内周面から内方に向けて突出しかつ長さ方向に延伸している保持突部と、放熱体に設けてある保持溝とから構成されており、上記保持突部と保持溝とは互いに上記管体の長さ方向に移動可能に係合されているもの、また、上記管体内周面から内方に向けて突出しかつ長さ方向に延伸している対の保持突部であり、両保持突部は互いに対向して配置されており、放熱体は上記両保持突部と上記管体の内周面とによって囲まれた空間内に挿入され、両保持突部によって保持されているもの等が含まれる。
上記放熱体は、管体の背部側の外周面が凸状の円弧面を形成していると共に、上記管体の内周面に密着しているもの等がある。
上記口金の放熱手段として、この口金の外周面に放熱部を形成しているもの、上記放熱部に放熱溝を形成しているもの等が含まれる。また、上記放熱手段として、上記口金に取り付けてある口金用放熱体等であっても良い。口金用放熱体の例として、上記口金に嵌め込み可能である本体と、この本体に設けてある取付け部とからなるものがある。
図1〜図5において、発光ダイオードランプL1は、細長い円筒形パイプからなる管体1と、この管体の背部側である底部側(図1上側)の内部に配置し、上記管体に保持手段によって係合保持されている放熱体2と、この放熱体に配置している基板3と、この基板に実装してある光源であるLED(発光ダイオード)4と、上記管体の両端部に取り付けてある口金5と、上記基板の両端部側を保持している支持体6を備えている。発光ダイオードランプL1のLED4は、管体1の背部側とは反対側(図1下側)に向けて光を照射可能である。
管体1はプラスチック製パイプ又はガラス製パイプからなり、本例では蛍光塗料、拡散材及び変色防止材が配合されている乳白色のプラスチック製パイプが使用されている。
管体1は、背部側(図5上側)の内周面1aから管体の中心部に向けて突出されている保持突部1bを設けてある。保持突部1bは管体1の長さ方向に沿って延伸され、かつ管体の全長に亘って設けられているリブ状のものである。保持突部1bは、図5に示すように断面逆T字形に形成され、先端部が両側に張り出されている係止部1b1となっている。
管体1は、例えばパイプ押出し機を用いて押出成形法により加工され、その管体と保持突部1bとが一体成形されている。
放熱体2は、その本体2aが放熱部材であるアルミニウム材を用いた棒状体で構成され、ヒートシンクの機能を果たしているものである。
放熱体2(本体2a)には、その背部側(図5上側)とは反対側(下側)にその長さ方向に全長に亘って支持溝2bを、そして背部側外周部の中央部に第1の溝である保持溝2dを、また当該保持溝を挟んで両側に第2の溝である放熱溝2eを全長に亘ってそれぞれ形成してある。
図3及び図5に示す支持溝2bの開口2b1は下側である照射側(LED4の光の照射方向側)に向けられており、開口の両側縁部に受け部2cを設けてある。支持溝2b内には、LED4を実装したLED付きの基板3を挿入支持している。
また、放熱体2の背部側(図3上側)の外周面はその外形が凸状の円弧面に形成されており、この円弧面が管体1の内周面1aに密着されている。上記外周面に形成してある保持溝2dは、保持突部1bと共に放熱体2の保持手段を構成している。保持溝2dの内部形状は断面逆T字形に形成されており、内底部両側には幅方向(図5左右方向)に張り出している係合部2d1を形成してある。
放熱体2は、例えば押出し機を用いて押出成形法により加工される。
LED付きの基板3はその本体が細長い板体からなり、放熱体2の支持溝2b内に嵌め込まれている。基板3には、LED4に電気的に接続している制御部(図示せず。)を設けてある。基板3の一側面(図1下面)には単一又は複数列のLED4を直線状に間隔を置いて配置してある。図9に示す例では、基板3には、複数のLED4がその長さ方向に沿って等間隔を置いて一直線状に配列されている。そして、基板3の一側片面である表面(図1下面)全面には白色の印刷又は白色シート(図示せず。)を貼付することによって、内部反射光の取り出し効率を上げるようにしている。
また、LED付きの基板3はその長さ方向の両端部(図9の左右両端側)に被掛け止め部である被掛け止め孔3aを開けてある。
まず、管体1と放熱体2との関係について説明する。
放熱体2は管体1より長く形成されており、その両端部は管体の両端面から所定距離突出されている(図4及び図8)。放熱体2は、図1及び図2に示すように、管体1内の背部側で係合保持されている。すなわち、管体1内において、管体の保持突部1bが放熱体2の保持溝2d内に嵌め込まれ、図5に示す係止部1b1と係合部2d1とが互いに係合されており、放熱体は管体にその長さ方向に移動可能に保持されている。この保持状態において、放熱体2の上側の外周面は管体1の内周面1aに密着されているため、放熱体の安定的な保持が保たれている。
次に、放熱体2と基板3との関係について説明する。
図3及び図9に示すように、放熱体2とLED付きの基板3とは長さが同じであり、基板が放熱体2の支持溝2b内に収納されている。
なお、各LED4の下部は放熱体2の支持溝2bの開口2b1(図3)より下方に露出されているため、光を下方に照射可能である。
各口金5の内底部側の内周に段部5bを設けてある。段部5bには口金5内に嵌め込まれる管体1の端部端面が当接しており、この段部が管体のストッパの役割を有している(図1)。
また、各口金5の内部には支持体6を取り付けてあり、その外面には2本の端子ピン7を水平方向に突出してある。各端子ピン7は基板3に接続線(図示せず。)を通じて電気的に接続されている。
図1〜図3に示すように、管体1の両側の口金5内の各支持体6は、互いに対向的に配置されている。
支持体6は、図13及び図14に示すようにその本体の中央部両側にピン孔6aを開けてある。支持体6は図11及び図12に示すように口金5内に嵌め込まれ、ピン孔6aを貫通している端子ピン7の基部によって口金内面に固定されている。
図11〜図14において、支持体6はその側面形状がほぼ半円形であるキャップからなり、上側が水平部6cとなっている。水平部6cには支持体6の底部側から開口側(図15上側)に向けて水平に案内板6c1を突出してある。案内板6c1は、図12及び図14に示すように支持体6の開口側からさらに左側に延伸されている。
案内板6c1の中央部には、図12及び図13に示すように掛け止め部である舌片状の掛け止め体6bを形成してある。
掛け止め体6bは、図12及び図13に示すように案内板6c1から底部側(図右側)に向けて突出されている。掛け止め体6bはその基部から先端部に向けて次第に上昇するように傾斜されており、この先端部にフック6b1を設けてある。掛け止め体6bは基部を中心として上下に弾性変形できるように、その両側に切込み6dを設けてある。
また、図1〜図4に示すように、支持体6の水平部6cと口金5の内周面との間には、放熱体2の端部が挿入可能なスペースが開けてある。
基板3は、図1及び図2に示すように被掛け止め孔3a及び掛け止め体6bを通じて管体1の両側に位置している支持体6によって水平状態に支持されている。すなわち、各掛け止め体6bの先端のフック6b1は、基板3の両端に配置されている被掛け止め孔3aに掛け止められている。
両側の掛け止め体6bは、その弾性力を利用して基板3の両端部を外側に引っ張るように被掛け止め孔3aに掛け止められているために、基板の支持がより一層強化されている。
被掛け止め部である被掛け止め孔3aと掛け止め部である掛け止め体6bとは基板3を安定した状態で支持するための支持手段を構成している。
まず、LED4を取り付けている基板3を放熱体2の支持溝2bの一端部から差し入れてから他端部に向けてスライドさせ、支持溝内に組み込む(図8)。
ついで、基板3が組み込まれた放熱体2を管体1内に一端側(例えば図6左端側)から他端側に向けて挿入する。挿入する際、放熱体2の保持溝2dの一端部を管体1の保持突部1bに対向させ、保持突部の対向端部を保持溝の対向端部に嵌め込んでから、保持突部を案内手段として放熱体2を管体1の一端側(左端側)から他端側(右端側)に向けて押し込んで行き、放熱体の端部が管体1の他端部外に突出された時点で押し込みを停止する(図4)。
その後、図4矢印方向から管体1の図4右端部に口金5を嵌め込む。嵌め込む過程では、管体1の端部及び放熱体2は口金5内に差し入れられて行き、一方の管体の端部は口金の段部5bに当接し、他方の放熱体が基板を支持しながら支持体6の案内板6c1によって支持体6の底部に向けて円滑に案内され移動され、基板の端部が掛け止め体6bのフック6b1に接触し、さらにこの掛け止め体を下方に押圧しながら移動され、やがて放熱体及び基板の端面が支持体6の底面に接触した時点で、掛け止め体6bの押圧力が解除されるから、図1に示すようにフック6b1は基板の被掛け止め孔3aに掛け止められる。
管体1の他端部側についても、上記と同様の操作をして、口金5を管体の他端部に嵌め込み、嵌め込みの過程では上記他端部から突出されている放熱体2及び基板3の端部は口金内に差し入れ、放熱体2の端部が支持体6の案内板6c1によって支持体の底部側に進入され、基板の被掛け止め孔3aに支持体6の掛け止め体6bが掛け止められる。
この結果、発光ダイオードランプL1は図1に示す状態に組み立てられる。
この状態では、放熱体2は、保持溝2dと保持突部1bとが互いに係合されるので、管体1内に位置保持される。また、LED付き基板3は、放熱体の支持溝2b内に収納され位置保持されると共に、基板の両端部が支持体6の掛け止め体6bによって外側に引っ張られながら保持されているので、水平かつ安定的に管体1内に固定される。
LED4から発生される熱は、基板3から放熱体2に吸収され、吸収された熱は放熱体から管体1に伝えられ、そのまま管体外に放出され、また管体に伝えられた熱は口金5の放熱部5aを通じて放熱され、発光ダイオードランプL1内の高熱化が抑制される。
保持突部1bの突出長及び断面形状、また基板3の長さ及び横幅、さらに口金5の幅及び放熱溝5a1の数はいずれも適宜である。
また、LED付きの基板3を放熱体2の支持溝2b内にスライド挿入するだけで、基板の取付け及びその位置保持をすることができるので、放熱体と基板3との組立作業が容易である。そして基板3を被掛け止め孔3aと、支持体6の掛け止め体6bとを通じて保持するので、基板の保持作業が簡易となる。
放熱体2の外周面を円弧面として管体1の内周面1aに密着可能とすることにより、放熱体の位置保持の安定化と熱を円滑かつ確実に管体側へ逃すことができる。放熱体の熱は管体1から口金5へ放熱されるが、上述したように口金の放熱部5aにより放熱効果が高められる。また、放熱体2の外周面に放熱溝2eを設けているので、放熱体の放熱機能を高めることができる。
図16に示す発光ダイオードランプL2は、図1に示す発光ダイオードランプL1と、主要部分における基本構成及び作用効果が共通している。
以下、発光ダイオードランプL1に対して発光ダイオードランプL2が相違する点について主に説明し、共通する点については必要に応じて説明する。
掛け止め体16bのフック16b1は、図16に示すように基板13の両端に開けてある被掛け止め孔13aに掛け止められている。
支持体16の水平部16cには図16及び図17に示すように前記案内板6c1(図2)のような案内板を設けていない。
このように発光ダイオードランプL2の掛け止め体16bはその基部の位置が支持体16の底部側であり、突出方向が底部側から開口側であるのに対して、発光ダイオードランプL1の掛け止め体6bはその基部の位置が開口側であり、突出方向が開口側から底部側である。
図23において、ピン孔16a及び切込み16dは、図13に示す発光ダイオードランプL1のピン孔6a及び切込み6dにそれぞれ対応している。
図16及び図25に示す口金用放熱体18は、リング状の本体18aと、この本体の上部に設けてある板状の取付け部18bとから構成されており、その材質として放熱部材である例えばアルミニウム材が使用されている。
図16及び図26に示すように、本体18aは口金15の外周に離脱可能に嵌め込んである。取付け部18bは、適宜の固定手段(例えばねじ等)によってランプフレーム19の下部19aの下面に固定されている。
図26において、ランプフレーム19の両側にソケット19bを取り付けてあり、両ソケットの電極部(図示せず。)に発光ダイオードランプL2が端子ピン17を介して電気的に接続されている。
発光ダイオードランプL2の点灯時では、LED14から発生された熱は、一方において、基板13から放熱体12に吸収され、吸収された熱は放熱体から管体11に伝えられ、そのまま管体外に放出され、他方において、上記管体に伝えられた熱は口金15から口金用放熱体18を通じてランプフレーム19側に放熱されるので、発光ダイオードランプL2内の高熱化が抑制される。
図27及び図28に示す管体21は、背部側(図上側)の内周面に接近している位置に保持手段として、対の保持突部21bを互いに対向して設けてある。各保持突部21bは、管体21の長さ方向(図29左右方向)に沿って全長に渡って設けられている。保持突部21bは、図28左右両側に配置されている側面L字形状に形成されている。各保持突部21bの下部に設けてある受け部21cは、管体21の半径方向に向けて互いに対向するように突出されている。保持突部21bの受け部21cはそれぞれの先端部が互いに間隙を置いて突き合わされており、管体に全長に渡ってスリット状の開口が形成されている。
図28及び図29に示すように、放熱体22(本体22a)は、管体21内の両保持突部21bと管体の背部側(図28上側)の内周面21aとによって囲まれた空間21dに収納されている。放熱体22は、その底部両側が両保持突部21bの受け部21cによって支えられ、全体として両保持突部によって抱かれるようにして保持されている。
図28に示す放熱体22において、第2の溝である放熱溝22eの間に位置している第1の溝22dは放熱溝として機能している。
いずれの例でも、位置保持の対象となる放熱体12及び放熱体22は同一の部材を用いているが、必ずしも共通する部材を使用しなくても良い。
放熱体2,12,22の外面を円弧面にして、図2、図18及び図28に示すように管体1,11,21の内周面に密着するのが放熱を円滑にするために良いが、もちろん、必ずしも密着することを要しない。また、放熱溝2e,12e,22d,22eは、放熱体2,12,22に必要に応じて設けられるものであり、また放熱溝の数や断面形状は図示の例に限定されない。
LED4,14,24は、各図示の例によれば、形状及び大きさがいずれも同一のものを用いているが、これらの例に限定されない。
口金に関して、図1に示す口金5に代えて、図16に示す口金用放熱体18を取り付けることができる口金15を使用しても良く、また図16に示す口金15に代えて図1に示す口金5を使用しても良い。
また、図1に示す放熱部5aは、図示の例では口金5の外周全周に形成している放熱溝5a1で構成されているが、例えば連続することなく、適宜間隔を置いて形成している溝であっても良く、また凹部であっても良い。
支持体6,16の形状は図示するようにキャップ状に限られない。
1,11,21 管体
1a,11a,21a 内周面
1b,11b,21b 保持突部(保持手段)
2,12,22 放熱体
2a,12a,22a 放熱体の本体
2b,12b,22b 支持溝
2d,12d 保持溝(保持手段)
21d 空間
3,13,23 基板
3a,13a,23a 被掛け止め孔(被掛け止め部)
4,14,24 LED
5,15,25 口金
5a 放熱部
5a1 放熱溝
6,16 支持体
6b,16b 掛け止め体(掛け止め部)
6b1,16b1 フック
6c 水平部
6c1 案内板
18 口金用放熱体
18a 本体
18b 取付け部
Claims (12)
- 管体と、この管体内の背部側に保持手段によって保持されている放熱体と、この放熱体に支持されていると共に光源であるLEDを複数配置してある基板と、上記管体の両端に取り付けてある口金と、各口金内に取り付けてある支持体と、上記基板の両端部を支持する支持手段とを備えており、
上記基板は、上記放熱体に形成している支持溝内に挿入支持されており、
上記LEDは、上記管体の上記背部側とは反対側である照射側に向けて照射可能であり、
上記放熱体の両端部は上記管体の両端面から突出されており、
上記各口金の内底部側に上記管体の端部が当接可能である段部を設けてあり、
上記各口金の内周面と上記支持体との間に上記放熱体の端部が挿入可能なスペースを開けてあり、
上記支持手段は、上記基板の両端部に設けてある被掛け止め部と、上記各支持体に設けてあって上記スペース内で上記被掛け止め部に掛け止めてある掛け止め部とからなる
ことを特徴とする発光ダイオードランプ。 - 被掛け止め部は基板に開けてある被掛け止め孔であり、掛け止め部は舌片状の掛け止め体であることを特徴とする請求項1記載の発光ダイオードランプ。
- 掛け止め体は支持体から突出してある案内板に設けてあり、上記案内板は放熱体の移動を案内可能なものであることを特徴とする請求項2記載の発光ダイオードランプ。
- 支持体は上側が水平部となっているキャップからなり、上記水平部には支持体の底部側から開口側に向けて水平に案内板を設けてあることを特徴とする請求項3記載の発光ダイオードランプ。
- 掛け止め体は支持体の水平部から突出している案内板に設けてあり、上記案内板は放熱体の移動を案内可能なものであることを特徴とする請求項4記載の発光ダイオードランプ。
- スペースは支持体の水平部と口金の内周面との間に形成されていることを特徴とする請求項4又は請求項5に記載の発光ダイオードランプ。
- 掛け止め部は基板の各端部を口金側である外側に引っ張るように被掛け止め部に掛け止められていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
- 放熱体は、管体の背部側の外周面が凸状の円弧面を形成していると共に、上記管体の内周面に密着していることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
- 口金の外周面に放熱部を形成してあることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
- 口金の外周面に放熱部を形成してあり、この放熱部は放熱溝で構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
- 口金には口金用放熱体を取り付けてあることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
- 口金には口金用放熱体を取り付けてあり、口金用放熱体は上記口金に嵌め込み可能である本体と、この本体に設けてある取付け部とからなることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の発光ダイオードランプ。
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