(57)【要約】【課題】本発明は、光源の温度上昇を効果的に抑制できるとともに、小形化を図りつつ、点灯回路の動作信頼性及び寿命の低下を抑制できる電球型ランプを提供することにある。【解決手段】請求項１の発明は、外部に露出する周部、この周部に一体に形成された光源取付け部および前記周部の内側に形成された凹部を有する金属製の外郭部材３と；前記凹部の開口縁部側に配設された口金３１と；点状光源を実装し、前記光源取付け部に熱伝導するようにこの光源取付け部の外面に装着された光源基板１２と；光源基板のほぼ中心部に設けられ、前記光源基板を前記外郭部材に固着させる固定部材１３と；回路部品と、一端が回路部品に電気的に接続され他端が前記光源に電気的に接続されるともに前記光源基板の周辺部に固着されるリード線と、リード線および回路部品を取付けてなる回路基板とを有し、前記凹部に収容される点灯回路２１と；を具備することを特徴とする。【選択図】図４
2006313727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部に露出する周部、この周部に一体に形成された光源取付け部および前記周部の内側に形成された凹部を有する金属製の外郭部材と；
前記凹部の開口縁部側に配設された口金と；
点状光源を実装し、前記光源取付け部に熱伝導するようにこの光源取付け部の外面に装着された光源基板と；
光源基板のほぼ中心部に設けられ、前記光源基板を前記外郭部材に固着させる固定部材と；
回路部品と、一端が回路部品に電気的に接続され他端が前記光源に電気的に接続されるともに前記光源基板の周辺部に固着されるリード線と、リード線および回路部品を取付けてなる回路基板とを有し、前記凹部に収容される点灯回路と；
を具備することを特徴とする電球型ランプ。
【請求項２】
前記光源は、前記光源基板の周辺部に固着されたリード線と前記固定部材との間に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の電球型ランプ。
【請求項３】
前記金属製の外郭部材には、前記光源を覆って透光性カバーを配設していることを特徴とする請求項１又は２記載の電球型ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）等の発光素子を光源として用いた電球型ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、その温度が上昇するに従い、光出力の低下とともに寿命も短くなることが知られている。このため、ＬＥＤを光源とするランプでは、ＬＥＤの温度上昇を抑制することが求められている。
【０００３】
従来、こうした要請に配慮して、ＬＥＤから伝わる熱を外部に放出するための放熱部を備え、この放熱部を外部に露出させたＬＥＤ電球が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
この特許文献１のＬＥＤ電球は、略球体の内部に設けた金属基板の外面にＬＥＤを実装している。略球体は、一端に口金が設けられ、他端の開口部に向けてラッパ状をなす金属製放熱部と、前記開口部に取付けられた透光性カバーとにより形成されている。金属基板は、絶縁性を有する高熱伝導部材を介して前記開口部に固着されている。
【０００５】
これにより、ＬＥＤ電球の点灯中にＬＥＤが発生した熱は、金属基板から高熱伝導部材を介してラッパ状の金属製放熱部に伝えられ、この放熱部の外周面から外部に放出されるので、ＬＥＤの温度上昇を抑制できる。
【特許文献１】特開2001−243809号公報(段落0005、0011−0013、図１)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の技術では、ＬＥＤ電球の外部に露出する放熱部と、ＬＥＤが直に実装された金属基板とが別部材である。このため、両者が高熱伝導部材を介して固着されているといえども、金属基板から放熱部への熱伝導経路では、高熱伝導部材と金属基板との間、及び高熱伝導部材と放熱部との間で、夫々熱抵抗が生じる。したがって、ＬＥＤの温度上昇を抑制する上では改善の余地がある。
【０００７】
また、特許文献１では、ＬＥＤを点灯させるための点灯回路について言及した記載がない。また、点灯回路をＬＥＤ電球に設ける場合、それによってＬＥＤ電球が軸方向に大きくならないようにすることが要請されている。更に、一般的に、点灯回路の温度が異常に上昇すると、この回路の動作信頼性及び寿命を損なう恐れがあることは知られている。このため、点灯回路をＬＥＤ電球に設ける場合には、点灯回路の温度が異常に上昇しないようにすることも要請される。しかし、これらの要請は特許文献１では満たすことができない。
【０００８】
本発明の目的は、光源の温度上昇を効果的に抑制できるとともに、小形化を図りつつ、点灯回路の動作信頼性及び寿命の低下を抑制できる電球型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】
【０００９】
請求項１の発明は、外部に露出する周部、この周部に一体に形成された光源取付け部および前記周部の内側に形成された凹部を有する金属製の外郭部材と；前記凹部の開口縁部側に配設された口金と；点状光源を実装し、前記光源取付け部に熱伝導するようにこの光源取付け部の外面に装着された光源基板と；光源基板のほぼ中心部に設けられ、前記光源基板を前記外郭部材に固着させる固定部材と；回路部品と、一端が回路部品に電気的に接続され他端が前記光源に電気的に接続されるともに前記光源基板の周辺部に固着されるリード線と、リード線および回路部品を取付けてなる回路基板を有し、前記凹部に収容される点灯回路と；を具備することを特徴とする電球型ランプ。
【００１０】
この発明で、外郭部材をなす金属には、鉄及びその合金、これらよりも熱伝導性が良い金属例えば銅及びその合金、更に、鉄及びその合金など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。
【００１１】
この発明で、外郭部材の放熱面積を増やすための構成として、外郭部材の周部に、ローレット加工を施してその外周面を粗面とすることは可能であり、これに代えて放熱フィンを形成することも可能である。更に、外郭部材の周部の外周面を防錆のための保護膜でコーテングしてもよく、この場合、黒色の保護膜をコーテングすれば、外郭部材から外部への熱輻射を更に向上できる点で好ましい。
【００１２】
この発明で、外郭部材に一体に形成された光源取付け部は、凹部の奥壁を兼ねていても良く、或いは、この奥壁から更に軸方向に沿ってカバーの内面方向に延びる凸部で形成することもできる。
【００１３】
この発明で、点状光源には、電気エネルギーを光に変換する発光素子、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り、また、使用する点状光源の数は1以上であればよい。
【００１４】
この発明で、透光性カバーは、主に充電部をなす点状光源に対して他のものが接触することを妨げるため等に設けられるものであって、グローブ形状をなしていても、フラット状をなしていてもよい。このカバーがグローブである場合、その内面の一部に反射膜を設けることは妨げないとともに、カバーの形状は点状光源が発した光を例えば拡散または集光させるために任意形状とすることができる。更に、透光性カバーとして、点状光源が発した光を集光または拡散させるためのレンズを用いることも可能である。
【００１５】
この発明で、点灯回路は凹部に収容されるものであるが、その一部が口金の内側に収容される状態に配置されていてもよい。この発明で、絶縁部材には、合成樹脂例えばＰＰ（ポリプロピレン）またはＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）などを好適に用いることができる。
【００１６】
請求項１の発明では、固定部材は光源基板のほぼ中心部に設けられ、前記光源基板を前記外郭部材に固着させ、リード線は、その一端が回路部品に電気的に接続され、他端が前記光源に電気的に接続されるともに前記光源基板の周辺部に固着されているので、光源基板の中心部は固定部材により、また、周辺部はリード線により外郭部材に固定されているので、光源基板は、金属製外郭部材に密着して点状光源の熱を外郭部材の周部に伝導させて、効率良くこの周部から外部に放出できる。
【００１７】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の電球型ランプにおいて、前記光源は、前記光源基板の周辺部に固着されたリード線と前記固定部材と間に配設されているので、光源の熱により光源基板の周辺部が金属製外郭部材から浮き上がろうとしても、光源基板の周辺部を固定しているリード線がこれを抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項１又は２記載の電球型ランプにおいて、前記金属製の外郭部材には、前記光源を覆って透光性カバーを配設しているので、前記カバー内部の温度が光源の熱により上昇しようとしても、光源基板は、金属製外郭部材に密着し点状光源の熱を、外郭部材の周部に伝導させて、効率良くこの周部から外部に放出できる。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１の発明によれば、光源基板の中心部は固定部材により、また、周辺部はリード線により外郭部材に固定されているので、光源基板は、金属製外郭部材に密着して点状光源の熱を外郭部材の周部に伝導させて、効率良くこの周部から外部に放出できる。
【００２０】
請求項２の発明によれば、リード線は、光源の熱により光源基板の周辺部が金属製外郭部材から浮き上がろうとすることを抑制することができる。
【００２１】
請求項３の発明によれば、透光性カバー内部の温度が光源の熱により上昇しようとしても、光源基板は、金属製外郭部材に密着して点状光源の熱を外郭部材の周部に伝導させて、効率良くこの周部から外部に放出できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１〜図４を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１及び図２中符号１は電球型ランプ（以下ランプと略称する。）を示している。このランプ１は、金属製の外郭部材２と、点状光源１１と、透光性のカバー１８と、点灯回路２１と、絶縁部材２６と、口金３１とを具備している。
【００２３】
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２及び図３に示すように外郭部材２は、周部３と、これと一体の光源取付け部４とからなり、周部３の内側に凹部５が形成されている。光源取付け部４は周部３の軸方向一端を閉じた奥壁で形成されており、凹部５は周部３の軸方向他端に開口されている。
【００２４】
周部３の外周面３ａ（図２参照）は、放熱面として機能するものであって、光源取付け部４から凹部５の開口縁部２ａに向けて次第に径が小さくなる円錐状のテーパ面で形成されている。開口縁部２ａの内周面に環状をなす係止溝２ｂが設けられている。周部３と光源取付け部４とが一体に連続する部位に溝２ｃが形成されている。
【００２５】
溝２ｃは、例えば光源取付け部４を囲んで環状に設けられていて、光源取付け部４の周部外面に開放されている。溝２ｃを設けたことによって、この溝２ｃがない構成に比較して外郭部材２の表面積（放熱面積）が増やされている。ランプ１に要求される外形的形状から放熱容積が限定されている外郭部材２において、その放熱面積を溝２ｃによって増やしたことにより、外郭部材２からの放熱量が増大される。したがって、光源取付け部４の温度、ひいては点状光源１１の温度上昇を抑制する上で好ましい。この環状の溝２ｃは好ましい例としてカバー取付け溝を兼ねている。
【００２６】
図２及び図４に示すように光源取付け部４の中央部にねじ孔４ａが開けられている。図４に示すように光源取付け部４には、ねじ孔４ａを間に置いて一対の通孔４ｂが開けられている。これらねじ孔４ａ及び通孔４ｂの一端は、光源取付け部４の平坦な外面４ｃに開口され、この外面４ｃと平行な光源取付け部４の内面にねじ孔４ａ及び通孔４ｂの他端が開口されている。
【００２７】
点状光源１１をなすチップ状の発光素子にはＬＥＤが用いられている。この点状光源１１は、平板状の光源基板１２に複数例えば４個（２個のみ図示する。）実装されていて、光源基板１２を光源取付け部４の外面４ｃに固定することによって、光源取付け部４に熱伝導するように装着されている。
【００２８】
詳しくは、図４に示すように光源基板１２は、絶縁板１２ａの一面に、銅等の金属箔からなるパターン層１２ｂとともに、このパターン層１２ｂを覆った絶縁レジスト層１２ｃを設けるとともに、絶縁板１２ａの他面に、銅等の金属箔からなる熱拡散層１２ｄとこれを覆った絶縁レジスト層１２ｅを設けて形成されている。熱拡散層１２ｄは、パターン層１２ｂよりも厚く、各点状光源毎に対応して夫々形成されている。この光源基板１２のパターン層１２ｂに点状光源１１が接続して面実装されている。光源基板１２には、熱伝導性に優れる金属基板の両面に既述の各層を設けてなるものを用いることもできるが、コストの面からガラス粉末が混入されたエポキシ樹脂などの樹脂基板の両面に既述の各層を設けてなるものを用いることが好ましい。
【００２９】
光源基板１２は、その熱拡散層１２ｄを裏側にして、言い換えれば熱拡散層１２ｄが光源取付け部４の外面４ｃに向くようにしてこの外面４ｃに重ねられている。この状態で、光源基板１２の中心部を貫通してねじ孔４ａに、固定部材としてのねじ１３を光源取付け部４にねじ込むことにより、光源取付け部４の外面４ｃに光源基板１２が密接して固定されている。これにより、点状光源１１が発する熱を、絶縁板１２ａを介して良熱伝導性の熱拡散層１２ｄに伝えて、この熱拡散層１２ｄで拡散させてから絶縁レジスト層１２ｅを介して光源取付け部４に直接的に伝導させることができる。
【００３０】
こうした光源基板１２から光源取付け部４への熱伝導経路での熱抵抗をより小さくするために、光源基板１２と光源取付け部４との間に、シリコンやグリースなどの伝熱要素を充填するなどして良熱伝導性の伝熱層を設けてもよい。
【００３１】
透光性のカバー１８は、合成樹脂製などにより例えば半球状に形成されたグロープからなる。カバー１８はその開口縁部１８ａを外郭部材２の溝２ｃに嵌めることによって外郭部材２に装着されている。したがって、カバー１８は、光源取付け部４を覆い隠しており、点状光源１１はカバー１８の内面に対向している。
【００３２】
点状光源１１を点灯させるための点灯回路２１は、図２に示すように回路基板２２に各種の回路部品２３を取付けて、ユニット化されている。回路基板２２は円形状をなしており、回路部品２３はコンデンサ（図示しない）を含んでいる。回路部品２３の多くは、そのリード端子を回路基板２２に貫通させて回路基板２２の一面側に実装されていて、前記リード端子は回路基板２２の他面に設けられている図示しない回路パターンに半田付けされている。
【００３３】
点灯回路２１は凹部５に収容されている。この点灯回路２１は点状光源１１に電気的に接続するためのリード線としての２本の絶縁被覆電線２４（図４参照。）と、後述する口金３１に接続するための絶縁被覆電線（図示しない）とを有している。絶縁被覆電線２４は通孔４ｂを通って光源基板１２のパターン層１２ｂに半田付けにより接続されている。したがって、これらの絶縁被覆電線２４によってまた、光源基板１２周辺部は外郭部材３に固定されているので、光源基板１２は、金属製外郭部材３に密着し、点状光源１１の熱を外郭部材３の周部に伝導させて、効率良くこの周部から外部に放出できる。また、前記光源１１は、前記光源基板１２の周辺部に固着された絶縁被覆電線２４と前記ねじ１３と間に配設されているので、光源１１の熱により光源基板１２の周辺部が金属製外郭部材３から浮き上がろうとしても、光源基板１２の周辺部を固定しているが絶縁被覆電線２４がこれを抑制することができる。
【００３４】
絶縁部材２６は合成樹脂例えばポリブチレンテレフタレートの成形体である。この絶縁部材２６は、後述する口金３１に向けて開口するとともにこの開口側ほど大径となる円筒状部２６ｂ、及びこの円筒状部２６ｂの一端に連続して前記開口に対向する閉鎖壁部２６ａを有してカップ状をなしている。図２に示すように絶縁部材２６の軸方向の長さＡは、光源取付け部４の内面（凹部５の奥壁面）から係止溝２ｂに至る外郭部材２の軸方向に沿った長さＢより短い。
【００３５】
絶縁部材２６は、その外周面を凹部５の内周面に接触させるとともに、閉鎖壁部２６ａの外面を光源取付け部４の内面に接触させて設けられている。この絶縁部材２６の内側に点灯回路２１が収容されている。この場合、点灯回路２１は、回路基板２２の前記リード端子が突出された面を閉鎖壁部２６ａに対向させるとともに、回路部品２３が実装された面を絶縁部材２６の開口に向けた横置き姿勢で絶縁部材２６に収容されている。したがって、絶縁部材２６は凹部５の内面と点灯回路２１とを仕切ってこれらの間に設けられている。なお、絶縁部材２６の閉鎖壁部２６ａには、図４に示すように絶縁被覆電線２４を通すための一対の電線通孔２６ｃが開けられている。
【００３６】
点灯回路２１に電源を供給するために外郭部材２の開口縁部２ａ側に配設された口金３１は、口金要素３２と、この口金要素３２に固定され連結部材３３とを有している。図示しないランプソケットに着脱自在に取付けられる口金要素３２は、その周部に例えば螺旋溝を有していて、図示しないランプソケットに着脱自在にねじ込まれる部分をなしている。連結部材３３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製であり、凹部５の開口縁部２ａに接続されている。
【００３７】
この接続のために、連結部材３３の先端部外周に環状の係止凸部３３ａ（図３参照）が形成されている。この係止凸部３３ａを開口縁部２ａの係止溝２ｂに嵌入させ係止させることによって、図１、図２に示すように口金３１と外郭部材２とが連結されている。この連結を担った連結部材３３は、口金要素３２の金属部と金属製の外郭部材２との間に介在して、これら両者間を電気的に絶縁するとともに、熱的にも絶縁している。
【００３８】
この連結状態で周部３の外周面３ａと連結部材３３の外周面とは面一に連続される。また、凹部５への連結部材３３の先端部の挿入深さは、連結部材３３の段部３３ｂが周部３の端面に当たることにより規制されている。寸法のばらつきによる係止溝２ｂへの係止凸部３３ａの係合不良を生じないようにするために、前記規制により係止凸部３３ａが絶縁部材２６の開口縁に当たらないようになっている（図２参照）。
【００３９】
前記構成のランプ１は、外郭部材２に設けた凹部５に点灯回路２１を収容したので、点灯回路２１を配置するための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い。これにより、ランプ１の軸方向長さが短くなり、コンパクトなランプ１とすることができる。
【００４０】
こうしたランプ１のコンパクト化において、外郭部材２と点灯回路２１との間に絶縁部材２６を介在させたので、後述のように放熱を担う外郭部材２が金属製であるにも拘わらず、その凹部５に内蔵された点灯回路２１を、外郭部材２に対して電気的に絶縁できる。
【００４１】
このランプ１の点灯時、点状光源１１は熱を発生する。この熱は、カバー１８内での対流による冷却などに加えて、以下のように冷却される。すなわち、点状光源１１の熱は、金属製の外郭部材２の光源取付け部４に直接的に伝導されて、ここから外郭部材２の周部３に伝導して、この周部３の外周面３ａからランプ１の外部に放出される。
【００４２】
このランプ１が備えた外郭部材２の周部３と光源取付け部４とは一体に成形されていて接合部がないので、放熱経路をなす外郭部材２での熱抵抗が小さい。このため、点状光源１１の熱を受ける光源取付け部４から周部３に至る熱伝導が良好で、以上の放熱による点状光源１１に対する冷却性能が優れている。したがって、点状光源１１の温度が異常に上昇することが抑制されて、点状光源１１の発光効率の低下と寿命の低下とを抑制できる。
【００４３】
しかも、点状光源１１の熱は、これが実装された光源基板１２の熱拡散層１２ｄを通ることによって、広範囲な面積で直接的に光源取付け部４に授受されるので、点状光源１１から外郭部材２への熱伝導が良好である。この点においても点状光源１１に対する冷却性能を向上できる。
【００４４】
また、放熱経路をなす外郭部材２に対して点灯回路２１を電気的に絶縁したカップ状の絶縁部材２６は、外郭部材２よりも低い熱伝導性の絶縁材料で作られているので、この絶縁部材２６によって、外郭部材２に内蔵された点灯回路２１に、外郭部材２の熱が伝わることを抑制できる。こうして凹部５内の点灯回路２１を熱的に保護できるので、点灯回路２１の動作信頼性及び寿命の低下を抑制できる。
【００４５】
また、点灯回路２１は、一端が光源取付け部４で閉じられた外郭部材２と、この外郭部材２の他端を閉じるように開口縁部２ａに接続された口金３１とで仕切られた空間に収容されていて、この空間にはランプ１の外部空気が流通することがない。このため、トラッキング現象の原因となる空気中の埃が点灯回路２１に付着することもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態に係る電球型ランプを示す斜視図。
【図２】図１の電球型ランプを示す断面図。
【図３】図１の電球型ランプを分解して示す断面図。
【図４】図２中Ｆ４−Ｆ４線に沿って示す断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１…電球型ランプ、２…外郭部材、２ａ…外郭部材の開口縁部、２ｂ…係止溝、３…外郭部材の周部、３ａ…周部の外周面（放熱面）、４…外郭部材の光源取付け部、４ａ…ねじ孔、４ｃ…光源取付け部の外面、５…外郭部材の凹部、５ａ…ストッパ部、１１…点状光源、１３…ねじ、１８…透光性カバー、２１…点灯回路、２２…回路基板、２３…回路部品、２４…絶縁被覆電線、２６…絶縁部材、２６ａ…閉鎖壁部、２６ｂ…円筒状部、３１…口金、３２…口金要素、３３…連結部材、３３ａ…係止凸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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