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発明の名称 ランプ
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−87712(P2007−87712A)
公開日 平成19年4月5日(2007.4.5)
出願番号 特願2005−273759(P2005−273759)
出願日 平成17年9月21日(2005.9.21)
代理人 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 大澤 滋 / 森川 和人
要約 課題
光源の温度上昇を効果的に抑制できるランプを提供する。

解決手段
ランプ1は、点灯回路31が収容された金属製の外郭部材2、光源11、光源カバー21、及び外郭笠17を具備する。外郭部材2は、光源取付け部4及びこの光源取付け部4と一体の周部3を有する。発光素子14が実装された回路基板13を有した光源11を、光源取付け部4の表面に接触させて配置する。透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成された光源カバー21は、発光素子14に対向する配光制御部22、光源11に接する当接部23を有する。この光源カバー21とこれに覆われた光源11を通るねじ25で、光源11を光源取付け部4に押付けて光源カバー21を光源取付け部4に止める。外郭笠17を金属製とし、この外郭笠17を外郭部材2に伝熱可能に接続して、この外郭笠17からも放熱させるようにしている。
特許請求の範囲
【請求項1】
光源取付け部及びこの光源取付け部と一体の周部を有し、点灯回路が収容された金属製の外郭部材と;
発光素子が実装された回路基板を有して前記光源取付け部に配置された光源と;
透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成され、前記発光素子に対向する配光制御部及び前記発光素子を避けて前記光源に接する当接部を有して、前記光源を覆って前記光源取付け部にねじ止めされた光源カバーと;
下面が開口された笠状をなし、前記外郭部材に伝熱可能に接続された金属製の外郭笠と;
を具備することを特徴とするランプ。
【請求項2】
前記外郭笠が前記光源カバーを収容していて、この外郭笠と前記光源の間を仕切るように配置される環状区画部を前記光源カバーに一体に設けたことを特徴とする請求項1に記載のランプ。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、点状光源例えばLED(発光ダイオード)等の発光素子を備えるランプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ランプセードに複数の放熱孔を設けるとともに、前記ランプセードの内面に接して放熱カバーを設け、LEDが取付けられた電流変換基板を放熱カバーに接して放熱カバー内に配設し、更に、LEDを覆う集光カバーを放熱カバーの内側に配置するとともに、放熱カバーの開口部にリング形のカバー板を結合させたLED式集光照明灯が知られている(例えば特許文献1参照。)。
【0003】
このLED式集光照明灯では、放熱カバーが電流変換基板に接触しているので、点灯時にLEDが発する熱を放熱カバーに熱伝導させてランプセードの放熱孔から排出させて、内部温度を下げることができるとともに、集光カバーを有しているので、集光照明をすることができる。
【特許文献1】実用新案登録第3099033号公報(段落0004−0007、図1−図3)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1の技術では、放熱カバーがランプセードで覆われているので、ランプセードが放熱孔を有しているといえども放熱カバーから外部への放熱をランプセードが抑制し、かつ、ランプセードが放熱カバーとは別部品であるため、放熱カバーからランプセードへの熱伝導が良くない。そのため、LEDの温度上昇を抑制する上では改善の余地がある。更に、LEDの温度上昇を抑制する上では、LEDから放熱カバーへの熱伝導が良好であることが必要であるが、この点を実現する技術は特許文献1に記載がない。
【0005】
本発明の目的は、光源の温度上昇を効果的に抑制できるランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
請求項1の発明は、光源取付け部及びこの光源取付け部と一体の周部を有し、点灯回路が収容された金属製の外郭部材と;発光素子が実装された回路基板を有して前記光源取付け部に配置された光源と;透光性でかつ電気絶縁性の材料で形成され、前記発光素子に対向する配光制御部及び前記発光素子を避けて前記光源に接する当接部を有して、前記光源を覆って前記光源取付け部にねじ止めされた光源カバーと;下面が開口された笠状をなし、前記外郭部材に伝熱可能に接続された金属製の外郭笠と;を具備することを特徴とするものである。
【0007】
本発明で、外郭部材及び外郭笠をなす金属には、鉄及びその合金、これらよりも熱伝導性がよい金属例えば銅及びその合金、更に鉄及びその合金より軽い軽金属例えばアルミニウム及びその合金等を使用できるとともに、これら外郭部材及び外郭笠は同じ金属で作ることが好ましい。
【0008】
本発明で、外郭部材と外郭笠とは伝熱ができる接続関係に設けられていればよい。そのために、外郭部材と外郭笠とを一体に成形することは組立て工数を削減できる上でも好ましい。しかし、外郭部材と外郭笠とを別部品にした場合には、それらに設けたねじ部同士を螺合させることにより、その螺合部を通して熱が伝わるようにすることもでき、この場合、螺合部のまわりに熱伝導性に優れたシリコン系接着剤を設けると、更に外郭部材から外郭笠への伝熱上好ましい。又、前記螺合部を設けることなく、外郭部材とこれとは別部品である外郭笠を熱伝導性に優れたシリコン系接着剤を用いて接続してもよい。
【0009】
本発明では、外郭笠の内面に必要によりさび止めなどを兼ねた着色又は無色の保護層を必要により設けることは制限するものではないとともに、必要により外郭笠の外面にさび止めと熱放射を促進する黒色塗料の層を設けることも制限するものではない。また、外郭笠は、基本的には配光制御機能を有さなくてもよいが、一部の光が光源カバーを通って外郭笠の内面に向けて漏れる場合には、それを反射させる層を補助的に設けることも可能である。
【0010】
本発明で、光源の発光素子には、電気エネルギーを光に変換する素子、例えば半導体発光素子とも称される発光ダイオード(LED)を好適に用いることができるが、エレクトリックルミネッセンス素子(EL素子)を用いることも可能である。
【0011】
本発明で、LED等の発光素子が発した光を、レンズ等の配光制御部により例えば拡散又は集光させて配光制御を担う光源カバーは、透明合成樹脂又は透明ガラスで形成できる。
【0012】
請求項1の発明では、外郭部材の光源取付け部に載せた光源、及びこの光源に載せた光源カバーを貫通するねじを光源取付け部にねじ込むことで、光源と光源カバーとが外郭部材に対して脱落を防止された状態に取付けられる。この取付けにより、光源カバーの当接部が光源を光源取付け部の表面に押付けるので、光源を光源カバーと光源取付け部との間に挟持できる。これにより、光源と光源取付け部とが伝熱的に接続された状態となるので、発光素子が発した熱を効率よく光源取付け部に伝導できる。そして、光源取付け部の熱は、外郭部材全体に伝導され、この外郭部材の外部に露出している周部の外表面より他の部材に妨げられることなく外部に放出できる。しかも、点灯回路の熱も作用する外郭部材には外郭笠が熱的に接続されているので、外郭部材の熱は外郭笠に伝わって、この外郭笠の外部に露出している外面より他の部材に妨げられることなく放出できる。したがって、光源の温度上昇を効果的に抑制できる。
【0013】
請求項2の発明は、前記外郭笠が前記光源カバーを収容していて、この外郭笠と前記光源の間を仕切るように配置される環状区画部を前記光源カバーに一体に設けたことを特徴としている。
【0014】
本発明では、外郭笠によって、光源を覆った光源カバーに他のものが当らないように保護できる。更に、電気絶縁性の光源カバーの環状区画部によって、光源と金属製外郭笠との間の距離が近い場合であっても、格別な絶縁部材やこの部材を取付ける手間等を要することなく、光源と金属製外郭笠との間の電気的絶縁を図ることができる。
【発明の効果】
【0015】
請求項1に係る発明のランプによれば、光源の温度上昇を効果的に抑制できる。
【0016】
請求項2に係る発明のランプによれば、光源カバーを保護できるとともに、光源カバーを利用して光源と金属製外郭笠との間の電気的絶縁を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
図1〜図3を参照して本発明の第1実施形態を説明する。
【0018】
図1及び図3中符号1はランプを示している。ランプ1は、金属製の外郭部材2、光源11、外郭笠17、光源カバー21、点灯回路31、絶縁部材35、及び口金41を備えている。
【0019】
外郭部材2は例えばアルミニウムの一体成形品からなる。図3に示すように外郭部材2は、円筒状の周部3と、円形状の光源取付け部4とで形成されている。外郭部材2はその内側に凹部5を有している。凹部5の奥端は円形の光源取付け部4で閉じられている。凹部5の奥部には環状の段差部2aが形成されている。光源取付け部4と反対側に位置した凹部5の端は開口されている。周部3の開口縁部3aの内周面には環状をなす係止溝3bが形成されている。光源取付け部4には、二つの通孔(図示しない)が光源取付け部4の周方向に沿って180度隔てて開けられている。
【0020】
周部3の外径は例えば略一定であり、その外周面3cは放熱面として用いられる。周部3と光源取付け部4とが一体に連続する部位には、円形の溝7が設けられている。溝7は光源取付け部4を囲んでおり、その内面にねじ部8が形成されている。このため、ねじ部8はランプ1を正面から見て光源取付け部4を囲んでいる。このねじ部8は、溝7の内側面、言い換えれば、光源取付け部4の外周面に設けた雄ねじ部で形成されているが、これに代えて、光源取付け部4の外周面と対向する溝7の外側面に設けた雌ねじ部で形成してもよい。
【0021】
光源11は例えば円形状である。この光源11は、図3に示すようにベース12の表面に回路基板13を配設して形成されている。ベース12は金属例えばアルミニウム製である。回路基板13にはその中央部を避けてチップ状をなした複数の発光素子14が、例えば90度ごと(図2参照)に実装されている。発光素子14にはLEDが使用されている。この発光素子14は透明な保護ガラスを有している。回路基板13の表面は、複数のランド(図示しない)を露出させて絶縁層で絶縁されている。図2に示すように光源11には、二つの電線通し部15が光源11の周方向に沿って180度隔てて設けられている。これら電線通し部15は光源取付け部4の図示しない前記通孔に対向し連通している。
【0022】
図3に示すように光源11は、そのベース12の裏面を光源取付け部4の表面に接触させて光源取付け部4上に配置されている。なお、光源取付け部4とベース12との間に、伝熱シート(図示しない)を挟んで光源取付け部4上に光源11を配置してもよい。この場合、伝熱シートには、熱伝導性に優れた弾性材料からなるシート、例えばシリコン樹脂製シートを好適に使用でき、この伝熱シートは光源11より大形にするとよい。
【0023】
外郭笠17は、外郭部材2と同じ金属製であり、例えば外郭部材2とは別に成形されている。外郭笠17を外郭部材2と別部品とすることは、この外郭笠17の取付けに先行して光源取付け部4に光源11及び光源カバー21の取付けができるので、その際に外郭笠17が邪魔にならない点で好ましい。
【0024】
外郭笠17は、図2に示すように円形であり、図3に示すように上端部から下端部に行くに従い次第に大径となっており、その下端は開口されている。外郭笠17の内面及び外面は、この外郭笠を作る金属の地肌面となっている。この外郭笠17の軸方向長さは、光源11及び光源カバー21を重ねた厚みよりも大きく、それにより外郭笠17は光源11及び光源カバー21を収容できる。
【0025】
外郭笠17の上端部17aにねじ部18が設けられている。ねじ部18は例えば雌ねじ部からなる。なお、ねじ部18は、外郭部材2のねじ部8が雌ねじ部である場合には、上端部17aの外周面に形成した雄ねじ部とすればよい。この外郭笠17は、ねじ部18を外郭部材2のねじ部8にねじ込むことにより外郭部材2に接続されている。ねじ部8,18同士の螺合部は、外郭部材2から外郭笠17への熱伝導経路として機能している。螺合後に、溝7にシリコン系接着剤を充填して、この接着剤を通しても外郭部材2から外郭笠17への熱伝導経路を形成してもよい。
【0026】
光源11を覆って配置される光源カバー21は、電気絶縁性の透明合成樹脂の一体成形品であって、光源11より大径である。光源カバー21は、その中央部及び光源11の中央部を貫通して光源取付け部4のねじ孔4aにねじ込まれるねじ25で、光源取付け部4に取付けられている。ねじ25は、金属製でも、合成樹脂製でもよい。
【0027】
図3に示すように光源カバー21は、配光制御部22、当接部23、及び環状区画部24を有している。
【0028】
配光制御部22は発光素子14と同数設けられている。これらの配光制御部22は、図2に示すように発光素子14に個別に対向し、かつ、発光素子14を覆って収容している(図3参照)。夫々の配光制御部22は、発光素子14が発した光の配光を制御するために例えばレンズとして機能するように形成されている。これら配光制御部22の周面22aは全反射面とすることが好ましい。
【0029】
当接部23は、配光制御部22及び発光素子14を避けて光源11に接する部位であり、例えば光源カバー21の周部に環状に連続して形成されている。しかし、当接部23は周方向に非連続に複数設けてもよい。当接部23は、ねじ25の締め付け力によって光源11の周部表面に押付けている。
【0030】
環状区画部24は、光源カバー21の最も外周に位置して当接部23よりも外側に一体に設けられている。環状区画部24は、光源11の直径より大きいとともに、当接部23よりも光源取付け部4の外面に接近して設けられ、外郭笠17の小径端部と光源11の周面の間を仕切るように配置されている。
【0031】
この環状区画部24と光源取付け部4との一方に複数の凹部を設けると共に、他方に凹部と同数の凸部を設けて、これら凹部と凸部とを嵌合させて、光源取付け部4に対して環状区画部24を有した光源カバー21を回り止めするとよい。このようにした場合には、ねじ25の締め込みの終期に、ねじ25によって光源カバー21が回転されることを防止できる。それにより、発光素子14に対する配光制御部22の配置を適正状態に維持できるとともに、光源取付け部4に対して光源11が光源カバー21を介して回転されることが防止されるに伴い、光源11と図示しない絶縁被覆電線との半田付け接続部に負荷を与えないようにできる点で好ましい。
【0032】
点灯回路31は、光源11の発光素子14を点灯させるためのもので、図3に示すように回路基板32に各種の回路部品33を実装してユニット化されている。この点灯回路31は、光源11に電気的に接続するための2本の絶縁被覆電線(図示しない)を有している。
【0033】
外郭部材2の凹部5にはカップ状に成形された絶縁部材35が、段差部2aに位置決めされて光源取付け部4から離れた状態に収容されている。絶縁部材35は合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレート等で成形されている。この絶縁部材35の内側に点灯回路31が収容されている。このように凹部5に点灯回路31を収容したので、点灯回路31を配置するスペースを外郭部材2に対してその軸方向に並べて確保する必要がなく、ランプ1の軸方向長さをコンパクトにできる。
【0034】
絶縁部材35は点灯回路31と金属製の外郭部材2との間の電気絶縁が図っている。光源取付け部4と対向した絶縁部材35の壁部35aの二箇所に図示しない電線通孔が開けられている。点灯回路31の絶縁被覆電線は、電線通孔及び光源取付け部4の通孔、及び光源11の電線通し部15に通されて、光源11の回路基板13が有するランドに半田付けされている。
【0035】
図1及び図3に示すように口金41には例えばG4タイプのものが使用されている。図示しないランプソケットに着脱自在に接続される口金41は、点灯回路31に電源を供給するために外郭部材2の開口縁部3a側に、連結部材42を介して連結されている。ランプ1はランプソケットに対して通常図1及び図3に示すように口金41を上向きにした姿勢で取付けられる。連結部材42は、合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレートなどの絶縁材からなり、開口縁部3aに接続されている。
【0036】
この接続のために、連結部材42の先端部外周に環状の係止凸部42aが形成されている。この係止凸部42aを外郭部材2の係止溝3bに嵌入させ係止させることによって、口金41と外郭部材2とが連結されている。連結部材42は、口金41と外郭部材2との間を電気的かつ熱的に絶縁している。
【0037】
ランプ1は以下の手順で組立てられる。
【0038】
まず、外郭部材2の凹部5に絶縁部材35と点灯回路31とを収容して、点灯回路31の2本の絶縁被覆電線を光源取付け部4の通孔に通す。
【0039】
この後、光源取付け部4の表面にベース12を接触させて光源11を載せるとともに、2本の絶縁被覆電線を光源11の電線通し部15に夫々通す。この状態で、絶縁被覆電線の皮むきされた芯線の先端部を光源11が有した回路基板13のランドに半田付けする。
【0040】
次に、光源カバー21を光源11に被せるように載せる。この状態で、ねじ25を、光源カバー21及び光源11の各中央部に通すとともに光源取付け部4のねじ孔4aにねじ込んで、光源カバー21を固定する。それにより、光源11の発光素子14の光軸と光源カバー21の配光制御部22の光軸が合致される。これとともに、光源カバー21の当接部23が光源11の回路基板13の表面部周縁に当たって、光源カバー21と光源取付け部4とが光源11を挟持する。これにより、光源11のベース12が光源取付け部4の表面に密接する状態に押付けられて、光源11から光源取付け部4への伝熱が良好となる。しかも、このねじ止めに完了により、光源カバー21及び光源11の脱落が確実に防止されるとともに、光源カバー21の環状区画部24が光源11の全周を覆うように配置される。
【0041】
この後、外郭笠17の上端部17aのねじ部18を、外郭部材2のねじ部8にねじ込んで、外郭部材2に反射笠17を接続する。それにより、外郭笠17はその内側に光源11を覆った光源カバー21全体を収容する。この収容状態で光源カバー21は外郭笠17の下端開口からが突出しない。
【0042】
最後に、連結部材42を介して外郭部材2に口金41を取付けて、ランプ1の組立てを完了する。
【0043】
ランプ1の点灯時、LEDからなる発光素子14は熱を発生する。この熱は、光源11のベース12からこのベース12が押付けられた光源取付け部4に効率よく伝導された後、光源取付け部4と一体に成形された外郭部材2の周部3に伝導されて、この周部3の外周面3cから外部に放出される。この場合、光源取付け部4から周部3への熱抵抗が小さく、その熱伝導が良好であることとともに、周部3の外周面3cはその全面が露出しているので、他の部材に妨げられることなく放熱できる。
【0044】
加えて、金属製の外郭笠17を外郭部材2の光源取付け部4に伝熱的に接続したので、外郭笠17により放熱面積が増やされている。そして、外郭笠17の外面はその全面が露出しているので、他の部材に妨げられることなく、光源取付け部4から外郭笠17に伝わった熱を外部に放出できる。
【0045】
したがって、光源11の冷却性能が良好であり、光源11の発光素子14の温度が異常に上昇することが抑制されて、発光素子14の発光効率の低下と寿命の低下とを抑制できる。
【0046】
又、下面が開口された外郭笠17は光源11を覆った光源カバー21を収容しているので、ランプ1の取扱い時などに光源カバー21に他のものが当らないように外郭笠17で保護できる。
【0047】
更に、光源カバー21は電気絶縁性であり、その環状区画部24が光源11と金属製の外郭笠17との間に、これらを仕切るように配設されている。このため、ランプ1の径方向の小形化を図る場合等、光源11と金属製の外郭笠17の内面との間の距離が近くなることがあっても、格別な絶縁部材やこの部材を取付ける手間等を要することなく、光源11と金属製の外郭笠17との間の電気的絶縁を、光源カバー21を利用して図ることができる。
【0048】
図4は本発明の第2実施形態を示している。第2実施形態は以下説明する事項以外は第1実施形態と同じであるので、同一部分には第1実施形態の該当部分と同じ符号を付して説明を省略する。
【0049】
第2実施形態では、外郭笠17が外郭部材2と一体に形成されている。このため、外郭部材2の光源取付け部4から外郭笠17への熱抵抗が小さく、その良好に伝熱させることができる点で優れている。更に、一体としたことで、部品点数が削減されるので、組立て工数も減らすこともできる。又、第2実施形態では口金41にGU10タイプのものが使用されている。以上説明した事項以外は、図4に示されない事項を含めて第1実施形態と同じである。
【0050】
したがって、第2実施形態のランプ1でも、本発明の課題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】本発明の第1実施形態に係るランプを示す側面図。
【図2】図1のランプを示す正面図。
【図3】図1のランプをその一部を断面して示す拡大側面図。
【図4】本発明の第2実施形態に係るランプをその一部を断面して示す拡大側面図。示す側面図。
【符号の説明】
【0052】
1…ランプ、2…外郭部材、3…外郭部材の周部、4…外郭部材の光源取付け部、4a…ねじ孔、8…外郭部材のねじ部、11…光源、12…光源のベース、13…光源の回路基板、14…光源の発光素子、21…光源カバー、22…光源カバーの配光制御部、23…光源カバーの当接部、24…光源カバーの環状区画部、25…ねじ、




 

 


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