(57)【要約】【課題】  点灯回路の温度を低減することが可能なランプを提供する。【解決手段】  実施形態のランプは、一端側が開口した中空のケースとしての放熱体１と；中央に貫通穴を有し、放熱体１の一端側に設けられた基板３と；基板３の一端側、かつ貫通穴に沿うように円周状に設けられた複数の半導体発光素子４と；回路基板７１および回路基板７１上に実装された発熱部品７２１を含む回路部品７２を有し、放熱体１を一端側から見たときに、発熱部品７２１が貫通穴の領域内に位置するように、放熱体１の内部に設けられた点灯回路７と；放熱体１の他端側に設けられた口金８１と；を具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が開口した中空のケースと；  中央に貫通穴を有し、前記ケースの一端側に設けられた基板と；  前記基板の一端側、かつ前記貫通穴に沿うように円周状に設けられた複数の半導体発光素子と；  回路基板および前記回路基板上に実装された発熱部品を含む回路部品を有し、前記ケースを一端側から見たときに、前記発熱部品が前記貫通穴の領域内に位置するように、前記ケースの内部に設けられた点灯回路と；  前記ケースの他端側に設けられた給電部と；を具備していることを特徴とするランプ。
【請求項２】
前記貫通穴の大きさをＬ（ｍｍ）、前記回路基板の幅をＷ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｗは０．６以上であることを特徴とする請求項１に記載のランプ。
【請求項３】
前記貫通穴には、前記基板よりも熱伝導性が低いカバー部材が設けられており、前記カバー部材は凸部を有し、前記凸部は前記給電部の方向に突出し、前記点灯回路の近傍に位置していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のランプ。
【請求項４】
前記回路基板は、前記回路部品を実装する面がランプ軸に沿うように前記ケースの内部に配置されており、前記凸部と前記回路基板との距離Ｄは、３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載のランプ。
【請求項５】
前記基板は、放熱板上に設けられており、前記放熱板は中央に貫通穴を有し、前記放熱板の前記貫通穴と前記基板の前記貫通穴とが連通するように、前記ケースの一端側に設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一に記載のランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば照明や表示用途に、発光ダイオードなどの半導体の発光を利用したランプが使用されている。このランプは、半導体発光素子と、半導体発光素子に電力を供給する点灯回路と、半導体発光素子や点灯回路を収容する部材などで構成される。
【０００３】
半導体発光素子は長寿命であるため、この種のランプは従来の電球等のランプと比較して寿命が長いことが知られている。しかし、半導体発光素子よりも点灯回路の方が先に寿命となることで、ランプが寿命を迎えることがある。点灯回路の寿命は、点灯中の点灯回路の回路部材の温度に依存するため、点灯中の点灯回路の温度は低いことが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許５２５７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、点灯回路の温度を低減することが可能なランプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を達成するために、実施形態のランプは、一端側が開口した中空のケースと；中央に貫通穴を有し、前記ケースの一端側に設けられた基板と；前記基板の一端側、かつ前記貫通穴に沿うように円周状に設けられた複数の半導体発光素子と；回路基板および前記回路基板上に実装された発熱部品を含む回路部品を有し、前記ケースを一端側から見たときに、前記発熱部品が前記貫通穴の領域内に位置するように、前記ケースの内部に設けられた点灯回路と；前記ケースの他端側に設けられた給電部と；を具備している。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、点灯回路の温度を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態のランプについて説明するための図である。
【図２】第１の実施形態のランプの外観について説明するための図である。
【図３】第１の実施形態のランプをケースの一端側から見た状態について説明するための図であり、（ａ）はグローブ、基板および放熱板を取り外した状態、（ｂ）はグローブを取り外した状態である。
【図４】第１の実施形態のランプと従来のランプの点灯回路の温度の違いについて説明するための図である。
【図５】第１の実施形態のランプの断面について説明するための図である。
【図６】第２の実施形態のランプについて説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のランプにおいてカバー部材の形状を変えたときの点灯回路の温度変化について説明するための図である。
【図８】本実施形態のランプの他の例について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
【００１０】
図１〜図３を参照して、第１の実施形態を説明する。図１は、第１の実施形態のランプについて説明するための図、図２は、第１の実施形態のランプの外観について説明するための図、図３は第１の実施形態のランプをケースの一端側から見た状態について説明するための図である。
【００１１】
本実施形態のランプは、照明や表示用途に使用されるＬＥＤランプであり、放熱体１、放熱板２、基板３、ＬＥＤ４、グローブ５、樹脂ケース６、点灯回路７、口金８１、絶縁リング８２で構成されている。なお、本実施形態では、ランプの中心軸において、口金８１から見てグローブ５が位置している方向を一端側、グローブ５から見て口金８１が位置している方向を他端側と称して説明する。
【００１２】
放熱体１は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムやセラミック、樹脂などからなり、一端側に開口を有する中空のケースである。放熱体１の一端側の開口の周囲には、平坦な基板取付部１１、さらにその周囲には一端方向に突出する周壁１２が形成されている。周壁１２には、内部空間方向に突出するリング状の突出壁１３が形成され、突出壁１３と基板取付部１１の間には、リング状の溝１４が形成されている。また、突出壁１３には、切欠き１５が９０度間隔で４つ形成されており、この切欠き１５はリング状の溝１４とつながっている。放熱体１の内部空間側には、その内壁から中央方向に突出するボス部１６が１２０度間隔で３つ形成されている。ボス部１６と基板取付部１１の一端側の面は、面一に形成されている。ボス部１１の一端側にはねじ孔１７が形成されている。
【００１３】
放熱板２は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムなどの金属からなる薄い板である。放熱板２は、中央に貫通穴が形成されており、その貫通穴における内壁部分には、中央方向に突出する突出部２１が９０度間隔で４つ形成されている。この突出部２１には、ねじ孔（図示無し）が形成されている。この放熱板２には、放熱体２のねじ孔１７に対応する位置にねじ孔（図示無し）が形成されており、それらねじ孔にねじ２２をねじ込むことで、放熱板２は基板取付部１１に熱伝導的に取り付けられる。
【００１４】
基板３は、熱伝導性に優れた材料、例えばアルミニウムやセラミックからなる薄い板である。放熱板２は、中央に貫通穴が形成されており、その貫通穴における内壁部分には、中央方向に突出する突出部３１が放熱板２の突出部２１と同様に９０度間隔で４つ形成されている。突出部３１には、放熱板２の突出部２１のねじ孔に対応してねじ挿通のための切欠き（図示無し）が形成されており、その切欠きおよびねじ孔にねじ３２をねじ込むことで、基板３は放熱板２に熱伝導的に取り付けられる。なお、基板３の一端側には、コネクタ受部３３が設けられている。
【００１５】
ＬＥＤ４は、いわゆる発光ダイオードと呼ばれる半導体発光素子である。具体的には、樹脂等のパッケージ上に青色の光を放出する発光チップを実装し、その発光チップを覆うように黄色の蛍光体層を被覆してなる発光ダイオードである。本実施形態では、基板２１の一端側に２７個を略等間隔で貫通穴に沿うように円周状に実装している。
【００１６】
グローブ５は、ポリカーボネートを主体とする透明ないし乳白色の透光性のカバーである。グローブ５は、球状であり、その最大径部において接合されてなるものである。具体的には、半球状のトップ部５１と拡径状のベース部５２が例えば、超音波溶着により一体化されている。グローブ５のベース部５２の他端側の内側には、放熱体１の切欠き１５よりも少し幅の小さい突起５３が９０度間隔で４つ形成されており、切欠き１５を介して、溝１４に回動させることで、突起５３が基板取付部１１と突出壁１３とで挟持されて、グローブ５が放熱体１に保持される。
【００１７】
絶縁ケース６は、例えばポリブチレンテレフタレートなどの電気絶縁性に優れ、かつ金属よりも熱伝導性が低い材料からなるケースである。絶縁ケース６は、本体部６１と突出部６２を有している。本体部６１は、その内部空間側に凹部６３を１２０度間隔で３つ有している。この凹部６３はボス部１６に対応しており、すなわち凹部６３がボス部１６に嵌合することで本体部６１は放熱体１の内部空間内に配置される。また、本体部６１は、その内部空間側に対向壁６４が形成されている。対向壁６４は一対形成され、対向壁６４間の空間同士を結ぶ線は、本体部６１の中心に対してずれている。突出部６２は、本体部６１の他端側に形成され、放熱体１の他端側の開口から外部に突出するように配置される。放熱体１から突出した外面部分には、螺状の突起６５が形成されている。
【００１８】
点灯回路７は、発光モジュール２に所望の電力を供給するための回路であり、絶縁ケース６の内部に収容されている。点灯回路６は、エポキシ等の電気絶縁性を有する基板上に所定の金属配線が設けられた回路基板７１、回路基板７１に実装された回路部品７２、およびコネクタ受部３３に接続されるコネクタ７３を有している。回路部品７２は、トランス、ＦＥＴなどのスイッチング素子等の発熱部品７２１と、発熱部品７２１に比べて比較的発熱の少ない、コンデンサ等の非発熱部品７２２とで構成されている。点灯回路７は、回路基板７１が絶縁ケース６の一対の対向壁６４に保持されることで、回路部品７２を実装する面がランプ軸に沿うように絶縁ケース６の内部に配置される。このとき、少なくとも発熱部品７２１は、放熱体１を一端側から見たときに、基板２の貫通穴の領域内に位置している。
【００１９】
口金８１は、器具のソケットに装着される給電部であり、ランプの他端に設けられ、点灯回路７と電気的に接続されている。口金８１は、口金８１の側面に形成された螺旋状の金属部分である螺旋状部、口金８１の底面に形成された金属部分であるアイレットおよび螺旋状部とアイレットの間に設けられ、それらを互いに電気的に絶縁する部分である絶縁部（図示無し）で構成されている。
【００２０】
絶縁リング８２は、絶縁性を有する部材で構成されたリング状の部材であり、放熱体１と口金８１の間に位置するように、絶縁ケース６の突出部６２の外周部に設けられる。
【００２１】
本実施形態のランプは、口金８１に外部電源により交流電力が供給されると、点灯回路７で整流およびＤＣ−ＤＣ変換されて、ＬＥＤ４に直流電力が供給される。これによってＬＥＤ４は点灯するが、ＬＥＤ４および点灯回路７はこれに伴って発熱する。ＬＥＤ４で発生する熱は、放熱板２および基板３を介して放熱体１に伝わり放熱されるが、放熱板２および基板３の中央には貫通穴が設けられているため、熱は外側方向に伝わるのみで、中央方向には伝わらない。つまり、点灯回路７の発熱部品７２１は、放熱体１を一端側から見たときに、基板２の貫通穴の領域内に位置していることで、ＬＥＤ４の熱が放熱板２および基板３を介して発熱部品７２１に伝わることがなくなり、発熱部品７２１の温度上昇を抑制できる。また、グローブ５内の空間は点灯中も比較的温度は低いため、貫通穴を介して発熱部品７２１を冷却できる。したがって、点灯回路７の点灯中の温度が低くなり、点灯回路７の長寿命化が可能となる。
【００２２】
図４は、本実施形態のランプと従来のランプの点灯回路の温度の違いについて説明するための図である。（ａ）は貫通穴のない放熱板２の中央部にＬＥＤ４を実装した基板２を配置した従来のランプ（従来例１）、（ｂ）は貫通穴のない放熱板２上にＬＥＤ４を円周状に実装した基板２を配置した従来のランプ（従来例２）、（ｃ）は本実施形態のランプ（実施例）であり、点灯中の点灯回路７の温度は、ドットの密度により示しており、密度が高いほど温度が高いことを意味している。なお、ＬＥＤの実装数、投入電力は同じである。また、（ａ）〜（ｃ）ともに、回路基板７１の幅Ｗは４５．６ｍｍであり、（ｃ）の基板３の貫通穴の大きさＬは４３ｍｍである。
【００２３】
結果から、実施例のランプは、従来例１、２のランプと比較して、点灯中の点灯回路７の温度が全体的に低いことがわかる。具体的には、従来例１のランプを基準として、点灯回路７上のＬＥＤ側地点Ａの温度は従来例２では−０．５℃と従来例１のランプとあまり変わらないのに対し、実施例のランプでは−７．７℃と大きく温度が低下した。また、点灯回路７上の口金側地点Ｂの温度は従来例２では−０．２℃と従来例１のランプとあまり変わらないのに対し、実施例のランプでは−４．７℃と大きく温度が低下した。これは、前述したとおり、点灯回路７の大部分が放熱板２および基板３の貫通穴の領域内に位置していることで、ＬＥＤ４の熱が放熱板２および基板３を介して点灯回路７に伝わることが抑制されたこと、グローブ５内の比較的温度の低い雰囲気に点灯回路７が露出することで点灯回路７が冷却されたことが関係する。このように、点灯回路７の発熱部品７２１を、放熱体１を一端側から見たときに、基板２の貫通穴の領域内に配置することで、点灯回路７の温度上昇を顕著に抑制することができる。
【００２４】
次に、放熱板２および基板３の貫通穴の大きさＬと回路基板７１の幅Ｗを変えたときの点灯回路７の温度差について図５を参照して説明する。温度差は、放熱板２および基板３に貫通穴が形成されていない図４（ｂ）のランプにおける地点Ａ、Ｂの温度を基準にしている。
【００２５】
結果から、Ｌ／Ｗが大きいほど、地点Ａ、Ｂともに温度が低下していくことがわかる。これは、Ｌ／Ｗが小さいと、ＬＥＤ４、基板３、放熱板２を介して、回路基板７１に熱が伝わりやすくなること、およびグローブ５内の比較的温度の低い雰囲気による冷却効果が低下するためである。Ｌ／Ｗは、０．６以上になると温度差がさらに大きくなる傾向になる。したがって、Ｌ／Ｗは、０．６以上、さらには０．７５以上であることが望ましい。Ｌ／Ｗが大になるほど効果は高くなるが、Ｌ／Ｗを大きくしすぎるとＬＥＤ４を配置する場所を確保できなかったり、回路基板７１が小さくなって回路部品７２の配置が困難となるため、Ｌ／Ｗは１．４以下であるのが望ましい。
【００２６】
第１の実施形態では、基板３の中央に貫通穴を形成し、基板３の一端側、かつ貫通穴に沿うように複数の半導体発光素子を円周状に設け、回路基板７１および回路基板７１上に実装された発熱部品７２１を含む回路部品７２を有する点灯回路７を、不熱体１を一端側から見たときに、発熱部品７２１が貫通穴の領域内に位置するよう、放熱体１の内部に設けたことにより、点灯回路７の、特に発熱部品７２１の温度上昇を抑制することができる。また、貫通穴の大きさをＬ（ｍｍ）、回路基板７１の幅をＷ（ｍｍ）としたとき、Ｌ／Ｗを０．６以上とすることで、さらに効果を高めることができる。なお、この効果は、放熱体１と基板３の間に同様の貫通穴を有する放熱板２を介在させても得ることができる。  
【００２７】
（第２の実施形態）
【００２８】
図６は、本発明の第２の実施形態のランプについて説明するための図である。この第２の実施の形態の各部について、第１の実施形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。
【００２９】
本実施形態では、基板３の貫通穴に、カバー部材９を設けている。カバー部材９は、放熱板２および基板３よりも熱伝導性が低い、例えば熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下の樹脂性の部材である。高反射性も具備するのが望ましい。これにより、放熱板２および基板３が空洞であると光のロスが生じうるところ、カバー部材９により反射させて光の利用効率を高めることができるとともに、口金８１が上向きの状態で使用されても点灯回路７部分から異物がグローブ５に落下して、発光の妨げとなることを抑制できる。
【００３０】
本実施形態では、カバー部材９は、取付部９１と凸部９２を有している。取付部９１はねじ孔を有しており、放熱板２の突出部２１および基板３の突出部３１のねじ孔とともに、ねじ３２によってねじ止めされる部分である。凸部９２は、取付部９１から口金８１の方向に突出する部分であり、放熱板２および基板３の貫通穴を通って、その底部である平板の部分が点灯回路７の一端側近傍に位置している。この形状では、グローブ５内の比較的温度の低い雰囲気が点灯回路７に伝わりやすくなるため、第１の実施形態と同様に、点灯回路７の温度上昇を抑制することができる。
【００３１】
図７は、第２の実施形態のランプにおいてカバー部材９の形状を変えたときの点灯回路の温度変化について説明するための図である。（ａ）は平板上のカバー部材９を用いた場合、（ｂ）はグローブ５の方向に突出するカバー部材９を用いた場合、（ｃ）は口金８１の方向に突出するカバー部材９を用いた場合である。
【００３２】
図からわかるように、（ｃ）のランプでは、（ａ）、（ｂ）と比較して点灯回路の温度が低減している。図３（ｃ）のランプと比較すると、点灯回路７上のＬＥＤ側地点Ａの温度は（ａ）で＋５℃、（ｂ）で＋４．７℃、（ｃ）で＋１．８℃、口金側地点Ｂの温度は（ａ）で＋２．７℃、（ｂ）で＋２．７℃、（ｃ）で＋１．７℃であった。つまり、図７（ｃ）のような形状であれば、第１の実施の形態と同程度に点灯回路７の温度上昇を抑制することができる。特に、凸部９２と回路基板７１との距離Ｄが３ｍｍ以下、最適には凸部９２と回路基板７１とが接触するようにすれば、点灯回路７の温度を低下させることができる。
【００３３】
第２の実施形態では、基板２の貫通穴に、基板２よりも熱伝導性が低いカバー部材９を設けたため、光の利用効率を高めることができるとともに、グローブ５への異物の付着を抑制することができる。  
【００３４】
また、カバー部材９に凸部９２を設け、凸部９２を口金８１の方向に突出させ、点灯回路７の近傍に位置させたことにより、上記の効果に加え、第１の実施形態と同程度に点灯回路７の温度上昇を抑制することができる。また、凸部９２と回路基板７１との距離Ｄを３ｍｍ以下にすることで、さらに温度上昇を抑制することができる。
【００３５】
本発明は上記実施態様に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００３６】
例えば、基板２や放熱板３の貫通孔の形状は、円形状に限らず、多角形状であってもよい。
【００３７】
点灯回路７が配置された、絶縁ケース６内部の全体または一部にシリコーン樹脂を充填しても良い。これにより、点灯回路７の温度上昇をさらに抑制することができる。図８のように、突出部６２の内部にシリコーン樹脂を充填することにより、充填しない場合と比較して約５℃の温度低減効果を期待できる。
【００３８】
この発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。これら新規な実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００３９】
１  放熱体
２  放熱板
３  基板
４  ＬＥＤ
５  グローブ
６  絶縁ケース
７  点灯回路
７１  回路基板
７２  回路部品
７２１  発熱部品
７２２  非発熱部品
８１  口金
８２  絶縁リング
９  カバー部材
【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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【図７】
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【図８】
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