(57)【要約】【課題】放熱構造を向上し、かつランプの軽量化を図りさらには組立作業性を向上することのできるランプを得る。【解決手段】グローブ２と、金属製のホルダ３と、ホルダ３と口金４との間に配置される外部ケース５とによってランプ外囲器が構成されている。ＬＥＤモジュール６は、半球状の透光性グローブ２によって覆われている。外部ケース５は、金属製の筒型放熱体の筐体であって、表面はアルマイト処理が施されている。ホルダ３は、ＬＥＤモジュール６を配置する金属基板からなり、ホルダ３の外周縁には口金４側に向かって延出する筒部３ｂが設けられている。ホルダ３は、外部ケース５の開口部に被せられて設けられている。ホルダ３と外部ケース５との重なり箇所でかしめられてかしめ部９を形成し、このかしめ部によりホルダ３と外部ケース５とが固着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子からなる光源と、前記光源を配置する金属製のホルダと、前記光源を点灯させる点灯回路と、前記点灯回路を収納する内部ケースと、前記内部ケースを収納する外部ケースとを備え、前記外部ケース内面と前記内部ケース外面との間に間隔を有しているとともに、前記外部ケースの一端開口部には、前記外部ケースの一端開口部を外側から覆って前記ホルダが設けられ、前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所で前記ホルダと前記外部ケースとが固着されていることを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記固着が、かしめ固着されていることを特徴とする請求項１記載のランプ。
【請求項３】
前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所に非熱伝導性部材が介在していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のランプ。
【請求項４】
前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所に前記外部ケース内部と前記外部ケース外部とを連通する通風口を有していることを特徴とする請求項１〜３記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を用いたランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の半導体発光素子は、白熱電球及びハロゲン電球に比べて高エネルギー効率及び長寿命であることから、省エネルギー化による地球温暖化の防止に貢献できるランプの新しい光源として期待されており、ＬＥＤを光源とするＬＥＤランプの研究開発が進められている。
【０００３】
ＬＥＤは、その温度が上昇するに従って光出力が低下するとともに、寿命が短くなることが知られている。このため、ＬＥＤランプでは、ＬＥＤの温度上昇を抑制するために、効率的な放熱構造をもつことが求められる。そこで、従来、効率的な放熱構造をもつＬＥＤランプが各種提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。
【０００４】
図５および図６は、特許文献１および特許文献２に開示された従来のＬＥＤランプの断面図である。図５に示す特許文献１に記載された従来のＬＥＤランプ１３は、両端部が開口したラッパ状の金属放熱部１４を有し一端の開口部にＬＥＤ素子１５が実装された金属基板１６が高熱伝導部材１７を介して固着されたものが知られている。また、図６に示す特許文献２に記載された従来のＬＥＤランプ１８は、金属製ホルダ１９ａと放熱面として機能する外周面部１９ｂとが一体成形品として形成された外郭部材１９を外部に露出して有し、金属製ホルダ１９ａの光源取り付け部にはＬＥＤ基板２０が配置され、外周面部１９ｂの内側には凹部２１が形成され、この凹部２１内には、内部に点灯回路２２が収納された絶縁部材２３が凹部２１内面に接触させて設けたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４３８０９号公報
【特許文献２】特開２００９−２６７０８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図５に示すものにおいては、ＬＥＤ素子１５が実装された金属基板１６が高熱伝導部材１７を介してラッパ状の金属放熱部１４に固着されているものであるが、金属放熱部１４内に金属基板１６が設けられるため、その放熱構造が十分ではなかった。また、金属放熱部１４と金属基板１６との間に高熱伝導部材１７を設けるなど部品数が増加するという問題がある。また、図６に示すものにおいては、金属製ホルダ１９ａと放熱面として機能する外周面部１９ｂとが一体成形品として形成された外郭部材１９を外部に露出して有しているものの、放熱構造のために、金属製の外郭部材１９が肉厚で重く、また外郭部材１９の外周面部１９ｂの内側には凹部２１が形成された有底状の形状で、かつ、凹部２１内部に、点灯回路２２が収納された絶縁部材２３がこの凹部２１内面に接触させて設けたものであるため、密着性を高めるためその挿入が窮屈で行いにくく組立作業性が好ましくないという問題がある。
【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、放熱構造を向上し、かつランプの軽量化を図りさらには組立作業性を向上することのできるランプを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るランプは、半導体発光素子からなる光源と、前記光源を配置する金属製のホルダと、前記光源を点灯させる点灯回路と、前記点灯回路を収納する内部ケースと、前記内部ケースを収納する外部ケースとを備え、前記外部ケース内面と前記内部ケース外面との間に間隔を有しているとともに、前記外部ケースの一端開口部には、前記外部ケースの一端開口部を外側から覆って前記ホルダが設けられ、前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所で前記ホルダと前記外部ケースとが固着された構成を有する。
【０００９】
これにより、光源を配置したホルダは外気に直接触れるため放熱性が向上する。また外部ケースの肉厚を薄型にできるため軽量化を図ることができ、また、内部ケースと外部ケースとを密着する必要がないため内部ケースを、余裕をもって外部ケースに収納できるため組立作業性も向上することができる。また、光源の熱が回路に伝わることを防止し、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。また、光源からの熱はホルダから放出でき、点灯回路の熱は内部ケースを通じて口金から放出できるので熱の回り込みを防止し点灯回路の温度上昇を防止できる。また、外部ケース内面と内部ケース外面との間に間隔を有しているため、外部ケースの内面と内部ケースの外面とで囲まれた空間によって密閉化されることが回避され、その空間における空気の対流を確保することにより、局所的な高温化が防止される。また、外部ケース内面と内部ケース外面との間に間隔を有しているので、組立作業性も向上される。
【００１０】
また、前記固着が、かしめ固着されていてもよい。これによって容易に外部ケースと金属ホルダとを固着することができる。この場合のかしめ固定は、針状の器具を押しつけかしめても良いし、リング状の治具によってかしめても良い。
【００１１】
また、前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所に非熱伝導性部材が介在していても良い。これにより、光源の熱が回路に伝わることを一層防止し、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。
【００１２】
また、前記ホルダと前記外部ケースとの重なり箇所に前記外部ケース内部と前記外部ケース外部とを連通する通風口を有していてもよい。これにより、通風口として働く隙間１２を介してランプ内部のホルダ３、外部ケース５、内部ケース７等の熱が放出され、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００１３】
これにより、光源を配置したホルダは外気に直接触れるため放熱性が向上する。また外部ケースの肉厚を薄型にできるため軽量化を図ることができ、また、内部ケースと外部ケースとを密着する必要がないため内部ケースを、余裕をもって外部ケースに収納できるため組立作業性も向上することができる。また、光源の熱が回路に伝わることを防止し、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。また、光源からの熱はホルダから放出でき、点灯回路の熱は内部ケースを通じて口金から放出できるので熱の回り込みを防止し点灯回路の温度上昇を防止できる。また、外部ケース内面と内部ケース外面との間に間隔を有しているため、外部ケースの内面と内部ケースの外面とで囲まれた空間によって密閉化されることが回避され、その空間における空気の対流を確保することにより、局所的な高温化が防止される。また、外部ケース内面と内部ケース外面との間に間隔を有しているので、組立作業性も向上される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施の形態に係るランプの正面図
【図２】同じく断面図
【図３】同じくかしめ部を避けた重なり箇所を説明するための一部切欠側面図
【図４】同じく拡大断面側面図
【図５】従来のＬＥＤランプの断面図
【図６】他の従来のＬＥＤランプの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態に係るランプについて、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１、図２、図３および図４に示す本発明の一実施の形態に係るランプ１は、電球型のＬＥＤランプであって、グローブ２と、円盤状の金属製のホルダ３と、ホルダ３と口金４との間に配置される外部ケース５とによってランプ外囲器が構成されている。
【００１７】
グローブ２は、半導体発光素子からなる光源であるＬＥＤモジュール６から放出される光をランプ外部に放射するための半球状の透光性カバーである。ＬＥＤモジュール６は、このグローブ２によって覆われている。また、グローブ２は、ＬＥＤモジュール６から放出される光を拡散させるために、すりガラス処理等の光拡散処理が施されている。このグローブ２の開口側は絞った形状となっており、グローブ２の開口端部はホルダ３の上面に当接して配置される。具体的にはホルダ３に設けられた円周状の溝３ａにグローブ２の開口端部が挿入され、耐熱性を有するシリコン系接着剤によってホルダ３に固着される。なお、グローブ２の形状は半球状のものに限らず、回転楕円体や偏球体であっても構わない。また、本実施の形態において、グローブ２の材質はガラス材としたが、グローブ２の材質はガラス材に限らず、合成樹脂等でグローブ２を成型しても構わない。
【００１８】
口金４は、二接点によって交流電力を受電するための受電部である。口金４で受電した電力はリード線（不図示）を介して後述の樹脂製の内部ケース７内に収納されている点灯回路８の回路基板８ａの電力入力部に入力される。また、口金４は、金属性の有底筒体であって、Ｅ型であり、その外表面には照明装置のソケット（不図示）に螺合させるための螺合部４ｂが形成されている。また、口金４の内周面には、内部ケース７の口金取り付け部７ｂの突部７ｃと螺合させるための螺合部４ｃが形成されている。
【００１９】
外部ケース５は、上下方向に２つの開口部を有する厚み０．３〜０．４ｍｍの薄型の金属製の筒型放熱体の筐体であって、グローブ２側の開口を構成する第１開口部５ａと、口金４側の開口を構成する第２開口部５ｂとを有する。第１開口部５ａの口径は第２開口部５ｂの口径よりも大きく、外部ケース５は全体として逆円錐台形状の円筒体である。本実施の形態では、外部ケース５はアルミニウム合金材料で構成されている。また、外部ケース５の表面はアルマイト処理が施されており、熱放射率を向上させている。なお、外部ケース５として金属製のものを使用したが、ＰＥＴやＰＢＴ等の樹脂製の外部ケースを用いても良い。
【００２０】
ＬＥＤモジュール６は、半導体発光素子からなる光源の一例であって、所定の光を放出する発光モジュール（発光ユニット）である。ＬＥＤモジュール６は、矩形状のセラミックス基板６ａと、当該セラミックス基板６ａの片面に実装された複数のＬＥＤチップ６ｂと、ＬＥＤチップ６ｂを封止するための封止樹脂（不図示）とによって構成されている。封止樹脂には、所定の蛍光体粒子が分散されており、蛍光体粒子によってＬＥＤチップ６ｂからの発光が所望の色に変換される。
【００２１】
本実施の形態では、ＬＥＤチップ６ｂとして青色の光を発光する青色ＬＥＤを用い、蛍光体粒子として黄色蛍光体粒子が用いられている。これにより、黄色蛍光体粒子からは、青色ＬＥＤからの青色光によって励起されて黄色光が放出され、その黄色光と青色ＬＥＤからの青色光との合成によって、白色光がＬＥＤモジュール６から放出される。
【００２２】
なお、本実施の形態において、約１００個のＬＥＤチップ６ｂがマトリクス状にセラミックス基板６ａ上に実装されている。ＬＥＤモジュール６には、回路基板８ａに形成された電力出力部から延出されるリード線に接続される２つの電極が設けられている。これら２つの電極からＬＥＤモジュール６に直流電力が供給されることにより、ＬＥＤチップ６ｂが発光する。
【００２３】
ホルダ３は、ＬＥＤモジュール６を配置するための厚さ３〜６ｍｍの金属基板からなる光源取り付け部材（モジュールプレート）であり、アルミダイキャストによって円盤状に成型されている。また、ホルダ３の外周面の周縁には口金４側に向かって４〜７ｍｍの高さで延出する厚み０．３〜０．４ｍｍの筒部３ｂが設けられている。このホルダ３は、ＬＥＤモジュール６から発生する熱をランプ外部へ直接放熱し、かつ外部ケース５に伝達させる放熱体である。ホルダ３は、外部ケース５の第１開口部５ａ側の開口端部を外方から覆うように、いわば被せるように設けられている。ホルダ３と外部ケース５との重なり箇所、つまりホルダ３の筒部３ｂと外部ケース５の第１開口部５ａとの重なり箇所で、外部からランプ軸に向かって針状の治具によってかしめてかしめ部９を形成し、このかしめ部９によりホルダ３と外部ケース５とが固着されている。本実施形態においてはこの重なり箇所の高さを３ｍｍとしている。かしめ部９はホルダ３の筒部３ｂの外周面、つまりホルダ３と外部ケース５との重なり箇所において等間隔に４箇所でかしめられて形成されている。かしめ部９は４箇所としたが外観的には４〜８箇所が好ましく、さらに増えればホルダ３と外部ケース５とをより強固に固着できる。また、ホルダ３の外周面には外部ケース５と同様にアルマイト処理が施されており、熱放射率を向上させている。
【００２４】
図３は本実施形態のランプを１０度ほどランプ軸を中心に回転させた状態を示しており、その切欠部分の図面から明らかなようにかしめ部によってかしめられていない箇所は、外部ケース５とホルダ３の筒部３ｂとの間に例えば０．０１〜０．１ｍｍの隙間１２を有しており、図４の矢印Ａに示すように隙間１２、すなわち通風口として働く隙間１２を介してランプ内部のホルダ３、外部ケース５、内部ケース７等の熱が放出される。
【００２５】
また、ホルダ３には、ＬＥＤモジュール６を配置するための凹部３ｃが形成されている。本実施の形態において、凹部３ｃは、ＬＥＤモジュール６のセラミックス基板６ａと同形状の矩形状に形成されている。凹部３ｃに配置されたＬＥＤモジュール６は、止め金具６ｃによって挟持される。
【００２６】
内部ケース７は、回路素子群８ｂを有する点灯回路８を収納する樹脂製の筒体であって、外部ケース５と略同形の逆円錐台形の円筒体である回路収容部７ａと、口金４と略同形の円筒体である口金取り付け部７ｂとからなる。この内部ケース７は、回路素子群８ｂが金属製の外部ケース５と接触することを防止する絶縁ケースとして機能する。内部ケース７の回路収容部７ａは外部ケース５に収納され、内部ケース７の口金取り付け部７ｂは外部ケース５の第２開口部５ｂから突出して設けられている。外部ケース５と内部ケース７との隙間は広いところで１ｍｍ〜３ｍｍの隙間を有している。
【００２７】
本実施の形態では、内部ケース７を構成する回路収容部７ａと口金取り付け部７ｂとは、一体的に射出成型される。この内部ケース７は、例えば、粒径が１〜１０μｍのアルミナを１５〜４０％含有してなるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）によって成型される。なお、内部ケース７の材料としては、このＰＢＴの他に、粒径が１〜１０μｍの酸化亜鉛（ＺｎＯ）を１０〜４０％含有してなるポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）を用いても構わない。要するに、内部ケース７の材料としては、高熱伝導性樹脂を用いることが好ましい。
【００２８】
回路収容部７ａのホルダ３側の開口部には、樹脂キャップ１０が取り付けられている。
【００２９】
樹脂キャップ１０は、略円板形状であり、内面側の外周端部には、内部ケース７軸方向に突出する環状の突出部１０ａが形成されている。突出部１０ａの内周面には、回路基板を係止するための複数個の係止爪（不図示）が形成されている。突出部１０ａの外周面は、内部ケース７の回路収容部７ａのホルダ３側の開口部に嵌め込むことができるように構成されている。この樹脂キャップ１０は、内部ケース７と同じ材料を用いて成型することができる。また、樹脂キャップ１０の材料も高熱伝導性樹脂を用いることが好ましい。なお、樹脂キャップ１０には、ＬＥＤモジュール６に給電するリード線を通すための貫通孔（不図示）が形成されている。
【００３０】
点灯回路８は、ＬＥＤモジュール６のＬＥＤチップ６ｂを発光させるための回路（電源回路）を構成する回路素子群８ｂと、回路素子群８ｂの各回路素子が実装される回路基板８ａとを有する。
【００３１】
回路素子群８ｂは、口金４で受電された電力から、光源（ＬＥＤモジュール６）を発光させるための電力を生成するための複数の回路素子で構成されており、口金４で受電された交流電力を直流電力に変換し、ＬＥＤモジュール６のＬＥＤチップ６ｂに直流電力を供給する。この回路素子群８ｂには、電解コンデンサ（縦型コンデンサ）である第１容量素子８ｃと、セラミックコンデンサ（横型コンデンサ）である第２容量素子８ｄと、抵抗素子８ｅと、コイルからなる電圧変換素子８ｆと、ＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）の集積回路である半導体素子８ｇとが含まれる。回路素子群８ｂを構成する回路素子のうち、放熱対策が特に必要な回路素子は、発熱量が大きい部品、つまり、コンデンサである容量素子（特に第１容量素子８ｃ）と半導体素子８ｇである。
【００３２】
回路基板８ａは、円盤状のプリント基板であり、一方の面に回路素子群８ｂが実装されている。この回路基板８ａは、上述のとおり、樹脂キャップ１０の係止爪によって樹脂キャップ１０に保持される。なお、回路基板８ａには、切欠部が設けられている。この切欠部は、ＬＥＤモジュール６に直流電力を供給するためのリード配線を、回路素子群８ｂが実装された面側から反対側の面に渡すための通路を構成する。
【００３３】
絶縁リング１１は、口金４と外部ケース５との絶縁を確保するものであり、口金４と外部ケース５との間に配置される。この絶縁リング１１の内周面は内部ケース７の口金取り付け部７ｂの外周面に当接されている。この絶縁リング１１は、内部ケース７の口金取り付け部７ｂと口金４とが螺着されることにより、口金４の開口端部と外部ケース５の開口端部とによって挟持される。なお、絶縁リング１１は、高熱伝導性樹脂によって形成することが好ましい。
【００３４】
本実施形態においては、上記構成によって、光源を配置したホルダは外気に直接触れるため放熱性が向上する。このため外部ケースの肉厚を薄型にでき軽量化を図ることができる。また、内部ケースと外部ケースとを密着する必要がないため内部ケースを、余裕をもって外部ケースに収納できるため組立作業性も向上することができる。また、光源の熱が回路に伝わることを防止し、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。また、光源からの熱はホルダから放出でき、点灯回路の熱は内部ケースを通じて口金から放出できるので熱の回り込みを防止し点灯回路の温度上昇を防止できる。また、外部ケース内面と内部ケース外面との間に間隔を有しているため、外部ケースの内面と内部ケースの外面とで囲まれた空間によって密閉化されることが回避され、その空間における空気の対流を確保することにより、局所的な高温化が防止され、重なり箇所において通風口を形成した場合はランプ内の熱を放熱でき放熱性も向上する。
【００３５】
また、上記実施形態においては、かしめ固着されているため、容易に外部ケースと金属ホルダとを固着することができる。なお、かしめ以外の方法、例えば接着剤やねじ等を用いた固着でもよい。また、かしめ固定は、針状の器具を用いたが、リング状のかしめ治具によって全周あるいは間隔を開けてかしめても良い。間隔を開けたリングかしめによればかしめられていない箇所に通風口としての隙間１２が形成されることになるため放熱性は向上する。
【００３６】
また、ホルダ３と外部ケース５との重なり箇所に非熱伝導性部材、例えばシリコーン樹脂や、エポキシ等を介在させても良い。これにより、光源の熱がホルダ３から外部ケース５を通じて点灯回路に伝わることを一層防止し、点灯回路の温度上昇を抑制し、回路寿命の低下を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を光源とするＬＥＤランプとして、特に、サイズ及び構造上で放熱設計が難しくなる小型の電球型ＬＥＤランプとして、有用である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ランプ
２  グローブ
３  ホルダ
４  口金
５  外部ケース
６  ＬＥＤモジュール
７  内部ケース
８  点灯回路
９  かしめ部
１０  樹脂キャップ
１１  絶縁リング
１２  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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