(57)【要約】【課題】  優れた製造効率により、より高い変換効率のLED照明装置の提供。【解決手段】  LEDモジュール４と、一端にLEDモジュール４が搭載された筐体３と、LEDモジュール４の周端部を覆い、LEDモジュール４を筐体３に固定する樹脂部材５と、開口端が樹脂部材５の周縁部と結合し、LEDモジュール４を覆うカバー部材であって、表面あるいは内部に波長変換材を備える波長変換部６と、波長変換部を覆うグローブ７と、を備えるLED照明装置を提供する。【選択図】  図１
2014067555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
筐体の一端に搭載されたLEDモジュールと、
LEDモジュールの周部を覆い、LEDモジュールを筐体に固定する樹脂部材と、
開口端が樹脂部材の周部と結合し、LEDモジュールを覆うカバー部材であって、表面あるいは内部に波長変換材を備える波長変換部と、
波長変換部を覆うグローブと、を具備することを特徴とするLED照明装置。
【請求項２】
樹脂部材の波長変換部に対向する表面は光反射性を備えることを特徴とする請求項１記載のLED照明装置。
【請求項３】
樹脂部材のLEDモジュール側表面には、LEDモジュールの基板周端部を押さえる段差が設けられ、この樹脂部材が筐体に固定されることで樹脂部材を介してLEDモジュールが筐体に固定されていることを特徴とする請求項１または２記載のLED照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、LEDを光源として用いた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、LEDからの青色光を、黄色蛍光体を通して白色光を得るにあたり、蛍光体をLEDから離間させて設けたLED電球が提案されている。例えば、電球のグローブに黄色蛍光体を塗布し、LEDを覆うことで、LEDの放射光を、黄色蛍光体を通して白色光に変換して外部に出射することができる（特許文献１参照）。また、同文献には、黄色蛍光体を塗布したグローブの外側にさらにグローブを設ける例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１７０１１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
波長変換用蛍光体をLEDから離して設けた電球では、より作業効率の高い方法により製造することが可能であり、かつ、外観の発光特性が適合化させたLED電球が望まれる。
【０００５】
従って、本発明の課題は、特にレトロフィットランプについて優れた製造効率により得られるLED照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態によるLED照明装置は、筐体と、筐体の一端に搭載されたLEDモジュールと、LEDモジュールの周部を覆い、LEDモジュールを筐体に固定する樹脂部材と、開口端が樹脂部材の周部と結合し、LEDモジュールを覆うカバー部材であって、表面あるいは内部に波長変換材を備える波長変換部と、波長変換部を覆うグローブと、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
上記発明によれば、少ない部品点数で、波長変換部とグローブの分離が可能となり、優れた製造効率と自然な発光特性、高い変換効率が得られるLED照明装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るLED照明装置を説明するための斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るLED照明装置を説明するための斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係るLED照明装置のランプ中心軸を通る縦断面を側方から観察した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るLED照明装置を説明するための部分拡大図である。
【図５】モジュール固定部の変形例を説明するための分解斜視図である。
【図６】モジュール固定部の他の変形例を説明するための分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、第１の実施形態に係るLED照明装置を説明するための斜視図である。図１では、LED照明装置の一例としてLED電球１を図示する。図１では、構造をより判別しやすいように、電球軸方向に部品間を離間した状態を示している。図２は、図１の各部品を結合した状態のLED電球の外観図、図３はランプの中心軸を通る縦断面の側方からの観察図、図４は図３の部分拡大図である。
【００１１】
図１を参照して各部品について説明する。LED電球１は、一端に口金２が接続された筐体３と、筐体３の他端に筐体３に熱伝導可能な状態で設置されたLEDモジュール４、LEDモジュール４を筐体３に固定するモジュール固定部５、LEDモジュール４を覆いモジュール固定部５に固定された波長変換部６、波長変換部６を覆うグローブ７を備える。
【００１２】
外部電源の受電部である口金２は絶縁筒９の一端と螺合されている。螺合する際に口金２と絶縁筒９が筐体３の底部を挟持することで、口金２と筐体３とが結合されている。筐体３が金属性である場合には、口金２との絶縁のために絶縁リング８を間に介在させることが望ましい。筐体３が絶縁性である等の理由で口金２と筐体３との絶縁を図る必要がない場合は、絶縁リング８を省略することができる。口金２は図示したE口金等の他、用途に応じて種々選択可能である。
【００１３】
筐体３は、LEDモジュール４が発する熱を受けて外部に放熱できるものが望ましい。このような放熱性のある筐体は、金属ダイカストや金属プレスによる金属性筐体である。放熱の制約がより低い場合は、伝熱性の高い樹脂材料による筐体を用いることもできる。筐体３の形状は、筒状であり、一端は規格に合致する口金２の径と連続するように小径であり、LEDモジュール４を搭載する他端は、グローブ７が設置されることから口金側よりも大口径であることが望ましい。
【００１４】
筐体３の内部には絶縁筒９があり、内部には点灯回路（図示せず）が載置される。絶縁筒９の口金２螺合部は筐体３よりも小径であり、筐体３の底部に作られた孔を通って下部に突出する。絶縁筒９は点灯回路が収容可能な程度の径を有する。点灯回路は、その一端が口金に、他端がLEDモジュール４に夫々配線（図示せず）を介して電気的に接続される。尚、筐体３が絶縁性である場合は、絶縁筒９を用いずに筐体３内に点灯回路を収容することも可能である。
【００１５】
筐体３のLEDモジュール４搭載側の端部３ａには、金属性の放熱板１０を設けている。この放熱板１０は、LEDモジュール４を支持し、かつ、LEDモジュール４が発する熱を筐体３に伝熱するための板である。
【００１６】
放熱板１０の筐体３との結合は、例えば、以下の方法により行なうことができる。筐体３の内側面にはランプ軸方向に突出した凸部３ａが形成され、絶縁筒９には、凸部３ａに整合する位置に凹部９ａが形成されている。凸部３ａと凹部９ａが嵌合することで、筐体３と絶縁筒９との相対回転を防ぐことができる。凸部３ａの上面にはねじ穴が形成されている。放熱板１０のねじ挿通孔１０ａを通してねじが凸部３ａのねじ穴にねじこまれることで、放熱板１０が筐体３へ接続される。尚、本実施形態では筐体３と放熱板４を別体としたが、両者を一体のものとすることもできる。その場合には、上述のねじを用いた放熱板１０と筐体３の接続は不要となる。
【００１７】
LEDモジュール４は放熱板１０上に、放熱板１０に熱伝導可能な状態で設置される。熱伝導可能な状態とは、望ましくは両者がより広い平面で互いに直接あるいは間接に接触するものである。LEDモジュール４と放熱板１０の間の絶縁性を確保しつつ、かつLEDモジュール４から放熱板１０への熱伝導を可能にするために、LEDモジュール４と放熱板１０の間に伝熱性の絶縁シートを挿入することが望ましい。
【００１８】
LEDモジュール４はモジュール基板上に一つもしくは複数のLED素子４ａが互いに配線接続された状態で配列されており、点灯回路から供給される電力により点灯する。LEDモジュール４には蛍光体が形成されていず、従って、LEDモジュール４からLED４ａの光が波長変換されることなく、そのまま放出される。
【００１９】
LEDモジュール４の放熱板１０への固定は、モジュール固定部５を用いて行なう。モジュール固定部５には、LEDモジュール４の周端部を上から覆う段差が形成されるとともに、ねじ挿通孔５ａが形成されている。放熱板１０のねじ挿通孔５ａに整合する位置には、ねじ穴１０ｂが形成されている。ねじ挿通孔５ａを通してねじをねじ穴１０ｂにねじ込むことで、モジュール固定部５を用いてLEDモジュール４を放熱板１０に固定することができる。尚、図１では、ねじ挿通孔５ａ／ねじ穴１０ｂを３箇所等間隔（１２０°）に形成しているが、数や位置はこれに限られるものではない。
【００２０】
LEDモジュール４の放熱板１０／筐体３への固定をより確実にするためには、上述のねじ止めが望ましい。しかし、ねじ止めが困難な場合、もしくはねじ止めが不要な場合には、別の手段によってこの固定を行なうことができる。例えば、LEDモジュール４を放熱板１０／筐体３に接着した上で、モジュール固定部７に放熱板１９／筐体３との係合用爪を設け、放熱板１０／筐体３に形成した係合用穴に係合爪を嵌め合わせて、固定することもできる。
【００２１】
図１では、モジュール固定部５の形状を、LEDモジュール４の周部を一周する完全な環状とした。但し、このような形状に限られるものではなく、LEDモジュール４の固定が行なえるような大きさ・形状を備えていればよい。例えば、モジュール固定部５を一部が欠けた（開いた）リング形状としてもよい。また、リングの形状は円に限らず、四角形、五角形、六角形等の多角形でもよい。
【００２２】
図１では、モジュール固定部５の周側部４箇所に位置合せ用の爪５ｂを形成している。爪５ｂは放熱板１０の穴１０ｃに対面しており、モジュール固定部５と放熱板１０とを結合する際の位置合せに用いることができる。この位置合せにより、製造時の作業効率を高めることができる。
【００２３】
モジュール固定部５は、LEDモジュール４と金属性の放熱板１０／筐体３の沿面距離をとるために少なくともその表面を絶縁性材料で覆うことが望ましい。全体を絶縁性の樹脂材料としてもよい。また、モジュール固定部５の材料は、固定に必要な剛性を備えることが望ましい。
【００２４】
モジュール固定部５の周端部には、LEDモジュール４を覆う波長変換部６が結合される。結合構造は、図４を用いて後述する。波長変換部６は光透過性（透明または半透明）の樹脂等からなる。樹脂の内外壁には、LEDモジュール４の出射光を受けて波長を変換する蛍光体等の波長変換材料が塗布されている。あるいは、波長変換材料が波長変換部６を形成している樹脂に混ぜ込まれている。波長変換材料を種々選択することで、波長変換部６がLED４ａの発光を受けて放出する光りを適宜調整することができる。
【００２５】
尚、波長変換部６の形状は、図１では、半球状のドーム形状としたが、円筒や多角錘等の様々な形状を採用することができる。但し、放出される光りを均等に分散させるためには、ランプ軸を中心に回転対称な形状とする、すなわち半球から球状にすることが望ましい。
【００２６】
グローブ７は光透過性であり、その形状は半球状でもよく、筒状等でもよい。望ましくは、グローブ７を光透過性の樹脂により形成し、波長変換部６からの光を拡散する半透明材料あるいは構造を採用することが望ましい。半透明にするには、グローブ１１の内壁もしくは外壁に半透明の材料を塗布する、膜を形成する、あるいは、半透明化する材料を練り込む等の方法がある。また、光を拡散する構造としては、内表面あるいは外表面に凹凸を設ける等がある。
【００２７】
LEDモジュール４が発する熱の放散を高めることはLED電球の効率を高めるために重要である。本実施形態では、LEDモジュール４を覆う波長変換部６をさらに覆うグローブ７が形成されるため、放熱効率が低下する可能性がある。また、波長変換部６にも波長変換により熱が発生する。これらを考慮して、グローブ７には外部と内部を通じる通気用の孔を設けることが望ましい。但し、このような孔があることで外部から粉塵が混入する恐れがあるため、通気孔には防塵フィルタを設けることがさらに望ましい。
【００２８】
本実施形態のようにグローブ７と波長変換部６を分離することで、波長変換部６を小型化することができる。このような構造により、グローブ７に波長変換機能を付加したものよりも、より少ない波長変換材料により波長を変換することが可能となる。また、波長変換部６は蛍光体を含有するため色が着いているが、半透明のグローブ７を介することでLED電球１の外観上は波長変換部６の色が緩和されてより自然な発色となる。
【００２９】
また、本実施形態では、モジュール固定部５によりLEDモジュール４と波長変換部６の二つの部材を筐体３に固定することができる。そのため、少ない部品点数によってコストの増加を伴うことなく、LEDモジュール４と波長変換部６の筐体３への固定を確実に行なうことができる。LEDモジュール４の筐体３への固定は、放熱板１０を介した場合には間接的に、放熱板１０が筐体３と一体である場合は直接行なうことができる。
【００３０】
LEDモジュール４からグローブ７までの光路に波長変換部６が介在することで、光の通過する境界が増してしまい、光損失が増す可能性がある。そこで、モジュール固定部５の波長変換部６側の少なくとも表面を光反射性にする。これにより、波長変換部６の内表面からモジュール固定部５側に戻ってきた光を反射することができ、光損失を抑えることができる。
【００３１】
例えば、モジュール固定部５に、白色のポリカーボネート等の樹脂材料を用いることで、モジュール固定部５を光反射性にすることができる。あるいは、モジュール固定部５の本体に光反射性の材料を塗布する、あるいは、本体部を光反射性の膜で被覆する等でもよい。但し、モジュール固定部５そのものに光反射性材料を用いる方が、塗布や被覆工程が不要となり、製造工程を複雑化することなく光損失を抑制することができる。
【００３２】
同様に、LEDモジュール４の表面や、放熱板１０のグローブ７側表面も光反射性にすることが望ましい。その構造は、図５、図６を用いて後述する。
【００３３】
図２は、第１の実施形態によるLED電球の各部品を組立てた後の側面図である。図２では、グローブ７に半透明材料を用いた場合を想定しており、波長変換部６の輪郭は外観上明瞭には視認できない。グローブ７が透明に近づくほど、外観上、波長変換部６の輪郭を視認できるようになる。
【００３４】
図３は、第１の実施形態によるLED電球が完成した状態でランプ軸中央を通る縦断面を切り、それを側方から観察した図である。図４は、図３の破線で囲った部分Ａの拡大図である。
【００３５】
筐体３のLEDモジュールを搭載する側の外周部３ａには放熱板１０載置用の棚が形成されており、放熱板１０の周部がこの棚に載っている。尚、本実施形態では、筐体３と放熱板１０の結合は、上述の通り、ねじを用いて行なわれている。
【００３６】
グローブ７と筐体３とは、筐体３の外周端部に形成した係合用溝３ｂにグローブ７の結合用爪７ａを嵌めることで係合することができる。結合用爪７ａと結合用溝３ｂは環状に連続して形成することもできるし、部分的に形成することもできる。
【００３７】
尚、筐体３とグローブ７との組立ては、上述の構成に限られるものではない。例えば、上記のような爪と溝を用いることなく、接着剤によってもよい。また、爪と溝の関係を反転させて、筐体３に爪を、グローブ７に溝を形成して、両者を係合させてもよい。その他、種々、変更可能である。
【００３８】
LEDモジュール４の周端部４ｂは、モジュール固定部５のLEDモジュール４側に設けられた段差５ｄと面接触している。この状態で、上述したようにモジュール固定部５をねじにより放熱板１０に係止することで、LEDモジュール４を放熱板１０へ圧着することができる。
【００３９】
さらに、モジュール固定部５の側端部には爪５ｃが形成され、波長変換部６を撓ませて下端に形成された延在部６ｃを爪５ｃの下に嵌めこむことで、波長変換部６をモジュール固定部５に係合することができる。既にモジュール固定部５は放熱板１０への固定により筐体３に接続されているため、波長変換部６をモジュール固定部５へ係合させることで、波長変換部６を筐体３上に搭載することができる。
【００４０】
尚、延在部６ｃは、半球状の波長変換部６の開口側下端に径方向外側に向いて形成されている。延在部６ｃは、爪５ｃの下に入り込み脱離しない程度の幅を有している。
【００４１】
モジュール固定部５によるLEDモジュール４／波長変換部６と放熱板１０との結合は、上述の構成に限らない。例えば、LEDモジュール４とモジュール固定部５との結合を上記のような段差５ｄを用いることなく、両者を接着剤によって接続してもよい。また、モジュール固定部５に径外方に伸びる爪を設け、波長変換部６の開口部下端に内径方向に伸びる延在部を設けて、爪と延在部とを係合させてもよい。その他、種々、変更可能である。
【００４２】
図５は、モジュール固定部５の変形例を示す分解斜視図である。この変形例では、光反射性のモジュール固定部５をLEDモジュール４の上まで延在させた。具体的には、モジュール固定部５を５ｅに示すように盤状に形成してLEDモジュール４を覆うとともに、盤５ｅにLED４ａを露出させる窓５ｆを形成した。窓５ｆはモジュール固定部５の下面から上面までの貫通孔であるため、LED４ａの放出光を取り出すことができる。また、点灯回路からの配線が接続されるコネクタ部分にも窓５ｇも形成している。このように光反射性のモジュール固定部５をLEDモジュール４のLED４ａやコネクタ以外の部分まで伸ばすことで、LEDモジュール４の表面における光損失を減らすことができる。
【００４３】
図６は、モジュール固定部５の他の変形例を示す分解斜視図である。この変形例では、モジュール固定部５を、放熱板１０のLEDモジュール４が形成されていない領域５ｈまで延在させている。このように光反射性のモジュール固定部５を放熱板１０のLEDモジュール４が形成されていない領域５ｈまで延在させることで、放熱板１０の表面における光損失を低減することができる。尚、図５と図６の実施形態を組み合わせて用いることで、一枚の盤状のモジュール固定部５によりLEDモジュール４から放熱板１０までに光反射性を持たせてもよい。
【００４４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、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は意図していない。これら実施形態は、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。この実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
【符号の説明】
【００４５】
１…LED電球、２…口金、３…筐体、４…LEDモジュール、５…モジュール固定部、６…波長変換部、７…グローブ、８…絶縁リング、９…絶縁筒、１０…放熱板
【図１】
2014067555.tif 000003
【図２】
2014067555.tif 000004
【図３】
2014067555.tif 000005
【図４】
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【図５】
2014067555.tif 000007
【図６】
2014067555.tif 000008