JP5720468B2 - 電球形ｌｅｄランプ - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電球用の口金を有した電球形ＬＥＤランプに関する。

発光効率が向上したことに伴い、照明器具に発光ダイオード（ＬＥＤ）が採用されるようになり、フィラメントを光源とする白熱電球に代わって、ＬＥＤを光源とする電球形ＬＥＤランプが普及してきている。ＬＥＤランプは、光源となるＬＥＤが実装された基板と、この基板が固定される基体と、基板を覆って基体に取り付けられるグローブとを備える。ＬＥＤの発熱量は、フィラメントに比べて小さいため、グローブは、硬質の合成樹脂で形成されることもある。グローブは、基板が固定された後から基体に嵌合されるか、または接着剤によって接合されている。

特開２０１１−７０９７２号公報

ＬＥＤが発生する熱を除去するために、基体は、熱伝導性に優れた材料、例えば、アルミニウム合金によって形成されている。特別な材料を採用しない限り、グローブの線膨張係数と基体の線膨張係数が異なる。したがって、グローブを接着固定する場合には、シリコーン系接着剤のように弾力性を有した接着剤を使用しなければならないとともに、熱変形による寸法差を吸収するためにある程度の体積を必要とする。また、グローブが基体に対して嵌合固定される場合、軽い衝撃で簡単に外れないように接着剤が併用される。

ＬＥＤは、耐用年数が長く、ＬＥＤランプは、十年以上使用されることが予想されている。この間、接着剤が経年劣化によって硬くなるだけでなく、熱が加わることによってさらに劣化が進むことも予想される。そして、点灯および消灯を繰り返すことによって生じる温度変化により、膨張と収縮が繰り返される。

その結果、グローブと基体の接着部分に繰り返し変形が加わるとともに、接着剤が剥がれたり破損したりするかもしれない。また、グローブが基体に対して嵌合によって固定される場合、嵌合部分には、弾性変形によって常に応力が作用している状態になる。このような部分に繰り返し変形が加わると劣化が加速され、疲労破壊を起こしやすい。

そこで、本発明においては、グローブと基体との接合部分に熱変形による応力が作用し難い構造のＬＥＤランプを提供する。

一実施形態のＬＥＤランプは、ＬＥＤモジュールと基体とグローブとを備える。ＬＥＤモジュールは、少なくとも１つのＬＥＤが基板に実装されている。基体は、ＬＥＤモジュールに対して熱的に接続され、ＬＥＤが発生する熱を放出させる機能を有している。グローブは、ドーム形に形成され、ＬＥＤモジュールを覆って取り付けられている。このＬＥＤランプにおいて、グローブは、基部と、嵌合タブと、ドーム部とを含む。基部は、ＬＥＤモジュールの外周を囲って形成される。嵌合タブは、少なくとも１つ用意され、ＬＥＤが実装された面に沿って基部からＬＥＤモジュールの外周よりも内側に向かって延びており、基板の外縁部と基体の間に形成される凹部に挿入される。ドーム部は、嵌合タブが設けられた側と反対側の基部の縁に接合される。

一実施形態のＬＥＤランプの外観を示す斜視図。 図１に示したＬＥＤランプの分解斜視図。 図２に示した基体にグローブ基部を嵌めた状態のＬＥＤランプの斜視図。 図３に示した状態にＬＥＤモジュールを装着したＬＥＤランプの斜視図。 図４に示した基体とグローブ基部とＬＥＤモジュールの嵌合部の断面図。

一実施形態のＬＥＤランプ１について、図１から図５を参照して説明する。図１に示すＬＥＤランプ１は、いわゆる電球形の外観を有したＬＥＤランプである。この明細書において、「ＬＥＤ」とは、発光ダイオード（Light−Emitting Diode）以外に発光素子（Light−Emitting Device）も含む。このＬＥＤランプ１は、図２に示すＬＥＤモジュール１１と基体１２とグローブ１３とを備える。

ＬＥＤモジュール１１は、図２に示すように、円いディスク状に形成された基板１１１と、この基板上に実装される少なくとも１つのＬＥＤ１１２と、基板１１１の中央部に配置されたコネクタ１１３とを含む。本実施形態において、ＬＥＤ１１２は、図２および図４に示すように基板１１１の中心に対して同一円状に２４個が等間隔で配置されている。コネクタ１１３は、ＬＥＤ１１２よりも内側で基板１１１の中心から偏心した位置に取り付けられている。また、基板１１１の中央部でコネクタ１１３が取り付けられた位置の近傍には、コネクタ１１３に接続されるプラグ１１４を通過させるのに十分な大きさの穴１１５が開口している。プラグ１１４は、基体１２の内部に配置される制御基板に接続されている。制御基板には、電源回路や点灯回路が設けられている。

基体１２は、図２に示すように、放熱体１２１と絶縁材１２２と口金１２３とを有している。放熱体１２１は、熱伝導性に優れた部材、本実施形態の場合はアルミニウム合金のダイカスト製であり、ＬＥＤモジュール１１と熱的に接続される接触面１２１ａを有している。接触面１２１ａは、ＬＥＤ１１２が実装された範囲の基板１１１に接する領域を有している。また、放熱体１２１は、ＬＥＤ１１２が発生する熱を放出させるために外側面に放熱用のフィン１２１ｂを等間隔で有している。絶縁材１２２は、合成樹脂など非導電性の部材で作られ、放熱体１２１の内部に挿嵌されて制御基板をその内部に保持する。口金１２３は、白熱電球用のソケットに適合するように形成され、絶縁材１２２によって放熱体１２１に対して絶縁されている。口金１２３は、制御基板に接続されている。

グローブ１３は、図１に示すように、ドーム形に形成され、ＬＥＤモジュール１１を覆って取り付けられる。このグローブ１３は、基部１３１と嵌合タブ１３２とドーム部１３３とを含む。

基部１３１は、図４に示すように、ＬＥＤモジュール１１の外周を囲って形成され、放熱体１２１のフィン１２１ｂの先端を通る円錐面に沿った側壁１３１ａと、接触面１２１ａと平行に内側に延びるフランジ１３１ｂとを有している。

嵌合タブ１３２は、少なくとも１つ、本実施形態では３つがほぼ等配の位置に用意され、ＬＥＤ１１２が実装された面に沿って基部１３１からＬＥＤモジュール１１の外周よりも内側に向かって入り込むように延びている。この実施形態の場合、嵌合タブ１３２は、フランジ１３１ｂの内周縁から内側に延びている。この嵌合タブ１３２は、基板１１１の外縁部１１１ａと基体１２の間、本実施形態では図２、図３および図５に示すように基体１２側に形成される凹部１２４に挿入される。

凹部１２４は、放熱体１２１の接触面１２１ａを嵌合タブ１３２に合わせて切り欠いたように形成されている。また、放熱体１２１は、嵌合タブ１３２が形成された間隔に対して基部１３１の周方向にほぼ中間の位置に基板１１１をビスでねじ止めするための孔１２１ｃが形成されている。孔１２１ｃを補強するために接触面１２１ａの外周側に張り出した座部１２１ｄが形成されている。基部１３１のフランジ１３１ｂは、この座部１２１ｄに対応する位置に凹部１３１ｄが形成されている。

この実施形態では基体１２とグローブ１３との接合部において、図３に示すように凹部１２４および座部１２１ｄが、グローブ１３の嵌合タブ１３２およびフランジ１３１ｂの内周形状に適合するように、基体１２の放熱体１２１に形成されている。

ドーム部１３３は、嵌合タブ１３２が設けられた側と反対側の基部１３１の縁１３１ｅに接合される。この実施形態においてドーム部１３３は、ほぼ半球面に形成されている。射出成型によって合成樹脂で作られるグローブ１３の材質と製造過程によって、半球に少し満たない球面であってもよいし、大円を越える位置まで一体に成型された球面であってもよい。ドーム部１３３は、基部１３１の縁１３１ｅに対して超音波接合またはレーザー接合などによって溶融接合される。

以上のように構成されたＬＥＤランプ１は、図２の分解斜視図に示される下から順に基体１２に組み立てられる。まず、図３に示すように、基体１２の放熱体１２１にグローブ１３の基部１３１を嵌合させる。このとき、少なくとも１つの嵌合タブ１３２は、基板１１１の厚み方向に突出した位置決め部１３２ｂを有している。本実施形態では、図３に示すように、嵌合タブ１３２は、３つ設けられており、そのうちの２つに位置決め部１３２ｂが形成されている。

基板１１１は、図２および図４に示すように、この位置決め部１３２ｂ対応する位置の外縁部１１１ａに被係合部１１１ｂを有しており、放熱体１２１の孔１２１ｃに対応する位置の外縁部１１１ａにネジ止め部１１１ｃを有している。被係合部１１１ｂおよびネジ止め部１１１ｃは、基板１１１の外周に開いたノッチである。

基板１１１は、図４に示すように、被係合部１１１ｂを位置決め部１３２ｂに合わせて装着され、穴１１５に通されたプラグ１１４がコネクタ１１３に接続される。孔１２１ｃにビスが取り付けられることで、ＬＥＤモジュール１１は、ＬＥＤ１１２を実装した範囲の基板１１１が放熱体１２１の接触面１２１ａに密着するように固定され、基体１２に対して熱的に接続された状態となる。

この状態における基体１２の放熱体１２１に形成された凹部１２４と、グローブ１３の嵌合タブ１３２と、基板１１１の外縁部１１１ａとの位置関係を図５に示す。図５に示すように、嵌合タブ１３２は、基板１１１の厚み方向に凹部１２４の寸法よりもやや小さく形成されている。したがって、放熱体１２１に基板１１１を固定した場合に嵌合タブ１３２が凹部１２４に挿入されていることによって、基板１１１を放熱体１２１の接触面１２１ａから引き離すことは無い。つまり、基板１１１が放熱体１２１の接触面１２１ａに密着した状態が維持される。

また、図５に示すように、嵌合タブ１３２の内周寄りの端部は、内周寄りの凹部１２４の壁に対して隙間を有している。さらに嵌合タブ１３２に設けられた位置決め部１３２ｂと基板１１１の外縁部１１１ａに形成された被係合部１１１ｂとは、隙間を有して嵌り合っている。つまり、グローブ１３は、嵌合タブ１３２が凹部１２４に挿入されていることによって、基板１１１と放熱体１２１に拘束されない。したがって、ＬＥＤランプ１は、点灯および消灯を繰り返すことで生じる温度変化によって基体１２の放熱体１２１とグローブ１３の基部１３１との間に寸法差が生じても、グローブ１３に過剰な応力を受けることがない。その結果、長期間にわたりＬＥＤランプ１を使用しても、グローブ１３が外れたり破損したりする心配がない。

図１から図５に示した本実施形態のＬＥＤランプ１において、基板１１１は、嵌合タブ１３２が配置された位置から外れた位置で基体１２に固定されている。これに対して嵌合タブ１３２の位置において基板１１１を放熱体１２１にビスで固定してもよい。このとき嵌合タブ１３２は、隙間を有した状態でビスが貫通する孔またはノッチを有する。

また、グローブ１３は、嵌合タブ１３２が凹部１２４に挿入されていることによって、基体１２に接合された状態である。したがって、グローブ１３は、基板１１１の面に沿う回転方向の動き、および基板１１１の厚身方向の動きの両方が規制される。基板１１１および放熱体１２１の線膨張係数とグローブ１３の線膨張係数との差があることによって生じる寸法差を吸収するために、嵌合タブ１３２は、凹部１２４に対して基板１１１の厚み方向および半径方向に隙間を有している。この隙間に起因して、グローブ１３が基体１２に対してがたつかないように、基体１２とグローブ１３との間を弾力性を有した接着剤、例えば、シリコーン系の接着剤で固定してもよい。経年劣化によってこの接着剤が剥離したりひび割れることになっても、グローブ１３は、嵌合タブ１３２によってＬＥＤモジュール１１の基板１１１の外縁部１１１ａと基体１２の放熱体１２１によって挟まれているので、基体１２から外れることはない。

本実施形態におけるＬＥＤランプ１のグローブ１３は、嵌合タブ１３２が凹部１２４に挿入されていることによって保持されている。これに対してグローブ１３の基部１３１のフランジ１３１ｂが全周に亘って基板１１１の外縁部１１１ａと放熱体１２１との間に差し込まれた状態に、基体１２とグローブ１３とが結合されていてもよい。グローブ１３を基体１２から引き離す方向へ不用意な力が作用しても、全周に亘ってグローブ１３が保持されていることによって、ネジ止め部１１１ｃおよび孔１２１ｃや嵌合タブ１３２に作用する負荷を緩和することができる。

なお、この実施形態のＬＥＤランプ１は、従来の白熱電球に代替される照明装置となることを前提としており、そのために外形形状が口金１２３側からグローブ１３側に向かって拡開する円錐形に形成された、いわゆる「電球形」に近い形に設計されている。白熱電球が装着されていた照明器具が、白熱電球の外形のもの以外のものでも装着できるのであれば、ＬＥＤランプ１の外形、特に放熱体１２１の外形は、各図に示したもの以外に円柱形や多角柱形であってもよいし、放熱特性や生産性を考慮した形状であってもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…ＬＥＤランプ、１１…ＬＥＤモジュール、１１１…基板、１１１ａ…外縁部、１１１ｂ…被係合部、１１２…ＬＥＤ、１２…基体、１２４…凹部、１３…グローブ、１３１…基部、１３２…嵌合タブ、１３２ｂ…位置決め部、１３３…ドーム部。

Claims (5)

1. 少なくとも１つのＬＥＤが基板の一面に実装されたＬＥＤモジュールと、
   前記ＬＥＤモジュールに対して熱的に接続される接触面を備え、前記ＬＥＤが発生する熱を放出させる機能を有した基体と、
   ドーム形に形成されて前記ＬＥＤモジュールを覆って取り付けられるグローブと、
   を備えるＬＥＤランプであって、
   前記基体は、前記接触面の外端部から中央方向に、前記一面に沿うように凹む凹部を少なくとも１つ有し、
   前記グローブは、前記ＬＥＤモジュールの外周を囲う基部と、前記一面に沿って前記基部から前記ＬＥＤモジュールの外周よりも内側に向かって延びており、前記基板の厚み方向に前記凹部の寸法よりやや小さく形成され、前記凹部に挿入される少なくとも１つの嵌合タブと、前記嵌合タブが設けられた側と反対側の前記基部の縁に接合されるドーム部と、を含み、
   前記嵌合タブの、前記凹部に対向する側面と、前記凹部との間の少なくとも一部には隙間が形成されているとともに、前記嵌合タブと前記基板の他面との間には隙間が形成されている
   ことを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 前記凹部は、前記嵌合タブの形状および配置に適合するように前記基体に形成される
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
3. 前記基板は、前記嵌合タブが配置された位置から外れた位置で前記基体に固定される
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
4. 前記嵌合タブの少なくとも１つは、前記基板の厚み方向に突出した位置決め部を有し、
   前記基板は、前記位置決め部に対応する位置に被係合部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤランプ。
5. 前記位置決め部と前記被係合部とは、隙間を有して嵌り合う
   ことを特徴とする請求項４に記載のＬＥＤランプ。

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