JP6445302B2 - Ｌｅｄ電球 - Google Patents

Description

本発明は、ＬＥＤ電球、特に、低電圧ＬＥＤ電球に関する。

近年、ハロゲン電球からＬＥＤ電球への置き換えが急速に進んでおり、ＬＥＤ電球の需要がますます高くなっている。特に、低電圧ハロゲン電球は、主に間接照明のスポットライト光源として幅広い場所で普及しているものの、消費電力が高く、代替となるＬＥＤ電球が要望されている。低電圧ＬＥＤ電球としては、例えば、ＭＲ１６型（φ５０ｍｍ）の１２Ｖハロゲン電球が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１３−５３３５８３号公報

しかしながら、低電圧電球においては、口金の形状が規格化されており、小型であるために、ＬＥＤ電球の構造上、ハロゲン電球と比較して、光の出射面が高くなる傾向にある。そのために、例えば、間接証照明のスポットライト光源として使用する場合に、電球が飛び出してしまい、見栄えが悪くなるといった問題がある。

一方、ＬＥＤ電球の技術分野においては、光源のちらつき発生が問題視されており、ちらつきを抑えるための方策が検討されている。このちらつきは、これまでは、低電圧電球においては大きな問題とはされていなかった。しかしながら、本発明者らは、さらなる性能向上の観点から、低電圧ＬＥＤ電球においてもちらつき抑制対策を行うべきと考えるに至った。

本発明は、上記の課題に鑑み、見栄えを損なうことなく低電圧ハロゲン電球と代替可能であり、かつ、ちらつきが抑制された高性能な低電圧ＬＥＤ電球を提供することを目的とする。

本発明は、低電圧ＬＥＤ電球であって、断面が中空矩形状である矩形筒状部を有する口金を備え、前記矩形筒状部に、２つの円筒形状の電解コンデンサが収容されていることを特徴とする。

本発明において、「矩形筒状部に、２つの円筒形状の電解コンデンサが収容されている」とは、少なくとも電解コンデンサの一部が矩形筒状部内に収容されていればよく、全部が収容されていなくてもよい。ただし、口金内には、電解コンデンサの全部が収容されていることが好ましい。

ちらつきを抑制するためには、電源部に電解コンデンサを搭載すればよい。このような手法は、高電圧ＬＥＤ電球（例えば、１００ＶのＬＥＤ電球）においては既に採用されている（例えば、特開２０１２−２２８９２号公報参照）。なお、電解コンデンサは、通常、円筒形状である。
しかしながら、電解コンデンサを、ＬＥＤ素子と口金との間のスペースに配置すると、その分だけかさ高くなり、従来の低電圧ハロゲン電球よりも胴長となってしまう。その結果、低電圧ハロゲン電球の代替として使用した場合に、電球が飛び出してしまい、見栄えが悪くなる。

そこで、本発明者らは、口金内に電解コンデンサを配置することに想到した。しかしながら、低電圧ＬＥＤ電球は規格により口金が小型であるために、口金内に容易に納めることはできない。特に、電解コンデンサは、一般的にサイズが大きいほど容量が大きいため、ちらつきを好適に抑制するためには、ある程度の大きさのものを使用する必要がある。本発明者らはこの点についてさらに鋭意検討を行った。その結果、必要な容量を、２つの電解コンデンサに分けることにより、口金内に納めることができることに想到した。その結果、汎用の電解コンデンサを適宜選択して口金内に納めることが可能となる。
なお、たしかに、サイズが小さく且つ容量の大きい電解コンデンサは存在する。しかしながら、このような電解コンデンサは、種類は少なく、部材選択の範囲が狭い。また、寿命が短いものも少なくない。さらに、コスト面でも不利である。従って、汎用の電解コンデンサを適宜選択して口金内に納めることは、設計面で優れる。
さらに、前記構成によれば、口金内に電解コンデンサを設けることにより、点灯時に発熱を伴うＬＥＤ素子から電解コンデンサをなるべく遠ざけることができる。その結果、熱による電解コンデンサの性能劣化を抑制することができる。

前記構成においては、前記矩形筒状部の前記断面における長辺に沿って、前記２つの電解コンデンサが配置されている、という構成でもよい。

前記矩形筒状部の前記断面における長辺に沿って、前記２つの電解コンデンサを配置すると、比較的サイズの大きい電解コンデンサを配置することが可能となる。その結果、充分な容量を確保することが可能となる。

前記構成においては、ＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ基板と、電源用基板とをさらに備え、前記電源用基板に、前記２つの電解コンデンサが設けられており、前記ＬＥＤ基板と前記電源用基板とが平行に配置されている、という構成でもよい。

前記ＬＥＤ基板と前記電源用基板とが平行であると、ＬＥＤ電球の胴部分の長さをより短くすることができる。その結果、低電圧ハロゲン電球と同等の形状とし易い。

本発明の低電圧ＬＥＤ電球によれば、見栄えを損なうことなく低電圧ハロゲン電球と代替可能であり、かつ、ちらつきが抑制された高性能な低電圧ＬＥＤ電球を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球を模式的に示す全体斜視図である。 図１に示したＬＥＤ電球のカバーが取り外された状態における全体斜視図である。 図１に示したＬＥＤ電球の正面図である。 図１に示したＬＥＤ電球の側面図である。 図１に示したＬＥＤ電球の底面図である。 図１に示したＬＥＤ電球の全体分解斜視図である。 図３に示したＬＥＤ電球のＢ−Ｂ断面図である。 図３に示したＬＥＤ電球のＥ−Ｅ断面図である。 図４に示したＬＥＤ電球のＡ−Ａ断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係るＬＥＤ電球について、図１〜図９を参酌して説明する。

図１〜図９に示すように、本実施形態に係るＬＥＤ電球１は、発光する複数（本実施形態においては４つ）のＬＥＤ素子２と、先端側に開口部４２１を有し、ＬＥＤ素子２を内部に収容するＬＥＤケース４と、開口部４２１を覆うカバー５と、ＬＥＤケース４の開口部４２１とは反対側（以下、「末端ともいう」）に接続された口金７とを備えている。

ＬＥＤ電球１は、低電圧ＬＥＤ電球である。低電圧ＬＥＤ電球とは、低電圧（一般的には、直流１２Ｖ）で正常に点灯するＬＥＤ電球である。従って、直流１２Ｖ以外の電源に接続して使用可能とするために、内部（本実施形態では、電源部６）で電圧を１２Ｖに変更している。

口金７は、ＬＥＤケース４の末端の形状に対応した円筒形状の接続部７２と、接続部７２から連続的に形成された、断面が中空矩形状である矩形筒状部７１と、外部電源に接続するためのピン７３とを備えている。口金７の形状は、一般的に、規格によって定められている。低電圧電球においては、例えば、ＧＸ５．３、ＧＵ５．３、ＥＺ１０等を使用することが定められている。このような低電圧電球用の口金は、高電圧タイプの電球で規格化されている口金と比較して小型である。なお、本実施形態では、口金７がＧＵ５．３タイプである場合について説明するが、ＧＵ５．３以外の上記で例示したタイプの口金であってもよい。

接続部７２と矩形筒状部７１とは、熱伝導率がＬＥＤケース４よりも小さくなるように形成されている。本実施形態において、接続部７２と矩形筒状部７１とは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の樹脂で形成され、熱伝導率は、０．３Ｗ／（ｍ・ｋ）以下と設定されている。

口金７の内部には、電源部６が収容されている。電源部６は、外部電源から入力された電力を１２Ｖ直流に変換する機能を含む。電源部６は、電源用基板６１を備えており、電源用基板６１には、電解コンデンサ６２ａと電解コンデンサ６２ｂとの２つの電解コンデンサを含む各種の電子部品が設けられている。電解コンデンサ６２ａと電解コンデンサ６２ｂとは、ＬＥＤ素子２に対して、並列に接続されている。

ここで、電解コンデンサを２つ並列に接続して使用する理由について説明する。
上述の通り、ちらつきを抑制するためには、電源部に電解コンデンサを搭載する方法が考えられる。しかしながら、ちらつきを好適に抑制するためには、ある程度の大きさのものを使用する必要がある。そのため、１つの電解コンデンサで必要な容量を確保しようとすると、電解コンデンサの平面視直径が、口金７の矩形筒状部７１の断面における内壁短辺の長さよりも大きくなり、口金７内に納めることができなくなる。そこで、必要な容量を、２つの電解コンデンサに分け、比較的小さな電解コンデンサを２つ設けることにより、口金内に納めることを可能とした。その結果、汎用の電解コンデンサを適宜選択して口金内に納めることが可能となる。
また、口金７内に２つの電解コンデンサ６２（電解コンデンサ６２ａ，電解コンデンサ６２ｂ）を設けることにより、点灯時に発熱を伴うＬＥＤ素子２から電解コンデンサ６２をなるべく遠ざけることができる。その結果、熱による電解コンデンサ６２の性能劣化を抑制することができる。

２つの電解コンデンサ６２の口金７内での配置は、本実施形態のように、矩形筒状部７１の断面における長辺Ｙ（図８参照）に沿って、２つ配置されていることが好ましい。このように配置すると、比較的サイズの大きい電解コンデンサ６２を２つ並べて配置することが可能となる。その結果、充分な容量を確保することが可能となる。

また、平面視における、矩形筒状部７１の面積全体に対する２つの電解コンデンサ６２の占める面積の割合（電解コンデンサ６２ａと電解コンデンサ６２ｂとの合計の面積の割合）は、矩形筒状部７１の断面における短辺をＸとすると（図８参照）、下記式（１）を満たすことが好ましい。
（２つの電解コンデンサ６２の占める面積Ｓ）＞（Ｘ^２π／４）・・・式（１）
この式（１）を満たすように電解コンデンサを２つ配置すれば、電解コンデンサを１つのみ配置する場合に比較して、電解コンデンサの配置面積（体積）を広くすることができる。その結果、より高容量の電解コンデンサを配置できる。

ＬＥＤ電球１は、ＬＥＤケース４とカバー５とを接続する接続機構３を備えている。

接続機構３は、図２、図６、図７及び図９に示すように、ＬＥＤケース４とカバー５とを接続する接続体３１を備えている。接続機構３は、接続体３１とカバー５とを固定するための複数（本実施形態においては３つ）の第１固定部３２と、接続体３１とＬＥＤケース４と口金７とを固定するための複数（本実施形態においては３つ）の第２固定部３３とを備えている。なお、本実施形態においては、第１固定部３２及び第２固定部３３は、雄ネジとしている。

ＬＥＤケース４は、図２、図６、図７及び図９に示すように、ＬＥＤ素子２が搭載されるＬＥＤ基板４１と、開口部４２１のある先端側に向けて拡径し、ＬＥＤ基板４１を固定するＬＥＤケース本体４２とを備えている。ＬＥＤケース４は、筒状のＬＥＤケース本体４２で、周壁部を構成し、ＬＥＤ基板４１で、基端側を閉塞して基端面（底面）を構成している。

ＬＥＤ基板４１は、先端側の面の中央部にＬＥＤ素子２を固定している。ＬＥＤ基板４１は、ＬＥＤ素子２よりも外方に、第２固定部３３に挿通される孔４１１を複数（本実施形態においては３つ）備えている。

なお、ＬＥＤ素子２とＬＥＤ基板４１とを合わせて、光源部ともいう。ＬＥＤ基板４１は、熱伝導率が大きくなるように形成されている。本実施形態においては、ＬＥＤ基板部４１は、金属（例えば、アルミ）で形成されている。

ＬＥＤケース本体４２は、熱伝導率が大きくなるように形成されている。本実施形態においては、ＬＥＤケース本体４２は、金属（例えば、アルミ）で形成されている。

ＬＥＤケース本体４２は、ＬＥＤ基板４１から伝導された熱を外部に放出すべく、径方向に突出する複数のフィンを備えている。
また、ＬＥＤケース本体４２は、ＬＥＤ基板４１を支持する基板支持部４２３を有しており、基板支持部４２３は、ＬＥＤ基板部４１を基端側から支持していると共に、口金７を先端側から支持している。

本実施形態では、ＬＥＤ基板４１と電源用基板６１とが平行となるように配置されている。ＬＥＤ基板４１と電源用基板６１とが平行であると、ＬＥＤ基板４１と電源用基板６１との距離を近づけることができ、ＬＥＤ電球１の胴部分の長さを短くすることができる。なお、電解コンデンサ６２は、ＬＥＤ基板４１と電源用基板６１との間には位置しておらず、口金７内に位置している。その結果、電解コンデンサ６２を配置したことにより、ＬＥＤ電球１の胴部分の長さが長くなることはない。その結果、低電圧ハロゲン電球と同等の形状とし易い。

カバー５は、図７及び図９に示すように、ＬＥＤケース４の開口部４２１を覆う平板状のカバー部５１と、ＬＥＤ素子２の光が入射される光学系５２とを備えている。カバー５は、第１固定部３２に挿通される複数（本実施形態においては３つ）の孔５４（図６参照）を備えている。カバー５は、透光性を有して形成されている。本実施形態においては、カバー５は、ポリカーボネートやアクリル樹脂等の透光性樹脂で形成されている。

光学系５２は、カバー部５１から基端側に向けて突出している。光学系５２は、ＬＥＤ素子２の光軸を長軸とした半楕円状のレンズを並列している。

以上、本実施形態に係るＬＥＤ電球１によれば、口金７内に２つの電解コンデンサ６２を配置したため、見栄えを損なうことなく低電圧ハロゲン電球と代替可能であり、かつ、ちらつきが抑制された高性能な低電圧ＬＥＤ電球を提供できる。また、口金７内に電解コンデンサ６２を設けることにより、点灯時に発熱を伴うＬＥＤ素子２から電解コンデンサ６２をなるべく遠ざけることができる。その結果、熱による電解コンデンサの性能劣化を抑制することができる。

上述した実施形態では、電解コンデンサを２つ設ける場合について説明したが、本発明においては２つに限定されず、３つ以上であってもよい。すなわち、本発明において、「２つの円筒形状の電解コンデンサが収容されている」とは、少なくとも２つの電解コンデンサが収容されていればよく、３つ以上の場合も含む。

上述した実施形態では、電解コンデンサ６２ａと電解コンデンサ６２ｂとが同じ大きさである場合について説明した。しかしながら、本発明において２つの電解コンデンサは、互いに大きさが違っていてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上述した例に限定されるものではなく、本発明の構成を充足する範囲内で、適宜設計変更を行うことが可能である。

１…ＬＥＤ電球、２…ＬＥＤ素子、３…接続機構、４…ＬＥＤケース、５…カバー、６…電源部、７…口金、３１…接続体、３２…第１固定部、３３…第２固定部、４１…ＬＥＤ基板、４２…ＬＥＤケース本体、５１…カバー部、５２…光学系、５４…孔、６１…電源用基板、６２（６２ａ、６２ｂ）…電解コンデンサ、７１…矩形筒状部、７２…接続部、７３…ピン、４１１…孔、４２１…開口部、４２３…基板支持部

Claims (4)

1. 低電圧ＬＥＤ電球であって、
   断面が中空矩形状である矩形筒状部を有する口金を備え、
   前記口金の形状が、ＧＸ５．３、ＧＵ５．３、ＥＺ１０のいずれかであり、
   前記矩形筒状部に、２つの円筒形状の電解コンデンサが収容されていることを特徴とするＬＥＤ電球。
2. 前記矩形筒状部の前記断面における長辺に沿って、前記２つの電解コンデンサが配置されていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ電球。
3. ＬＥＤ素子が搭載されたＬＥＤ基板と、
   電源用基板とをさらに備え、
   前記電源用基板に、前記２つの電解コンデンサが設けられており、
   前記ＬＥＤ基板と前記電源用基板とが平行に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のＬＥＤ電球。
4. 前記２つの電解コンデンサは、前記電源用基板の、前記ＬＥＤ基板が配置されている側の面とは反対側の面に設けられていることを特徴とする請求項３に記載のＬＥＤ電球。

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