(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1〜
図4は、本実施形態に係るLEDランプ1の構成を示す図であり、
図1は斜視図、
図2は平面図、
図3は断面図、
図4は分解斜視図である。
LEDランプ1は、
図1に示すように、発光素子の一例たるLED11を光源に用いた口金40を備えた口金型のランプであり、口金40を既設のソケットに装着して使用でき、HIDランプの発光管と同様に棒状に延び周囲の全体から略均等に放射光が放射され、なおかつHIDランプのような高出力タイプの既存の放電ランプの代わりに用いることができる程度の光出力を有する。また、このLEDランプ1は、屋外で使用可能にすべく、防水が図られている。
【0012】
ただし、放電ランプは交流電力で点灯するが、LEDなどの発光素子は直流電力で点灯する。したがって、LED11を光源としたLEDランプ1を交流の商用電源で点灯させる場合には、商用電源を直流電力に変換する電源回路を通じてLEDランプ1に直流電力を供給することとなる。本実施形態のLEDランプ1は電源回路を内蔵せずに、ソケットの側に電源回路を設け、当該ソケットから口金を通じて直流電力が入力される構成となっている。換言すれば、このLEDランプ1を既設の放電ランプ用の灯具に装着する場合には、灯具が備える安定器を電源回路に置き換えて使用する。
【0013】
次いで、LEDランプ1の構成について詳述する。
LEDランプ1は、
図1〜
図4に示すように、上記口金40と、この口金40に対して垂直に柱状に延びる支持体20と、支持体20の下端部に口金40を取り付ける取付体35と、支持体20によって周囲に支持される複数(本実施形態では3つ)の光源ユニット10とを備えている。口金40は、例えばE26タイプやE39タイプ等の一般的にE型口金と呼ばれるねじ込み式(回しこみ式)のものであり、既存のサイズに合わせて構成され、既設のソケットに螺合して装着可能になっている。口金40には、図示せぬソケットを通じて直流電源が供給され、各光源ユニット10に直列に供給される。なお、口金40には差し込み式を用いても良い。
【0014】
図5は、支持体20の構成を示す斜視図である。
支持体20は、光源ユニット10を支持し、かつ光源ユニット10と口金40との間に延びるリード線25(
図3参照)を外部に露出することなく接続する部材であり、収容体30と、柱体26とを備えている。
【0015】
収容体30は、略円柱状を成し、この収容体30の外周面32には、光源ユニット10をねじ止めするねじ孔24が形成されており、このねじ孔24の上方(上面31側)にずれた位置にリード線25を引き込む導入孔54が形成されている。ねじ孔24は、収容体30の中心軸である軸線Kの周りに、支持すべき光源ユニット10の数だけ等間隔に形成されている。すなわち、各ねじ孔24に光源ユニット10をねじ22Aでねじ止めすることで、これらの光源ユニット10が軸線Kの周りに等間隔に支持される。光源ユニット10は、後に詳述するが、平面視略直方形状を成し、下端側の端部がねじ22Aでねじ止めされ、軸線Kと略平行に上方に延びた片持ち支持の状態で支持される。また光源ユニット10の上端側の他端部(他端)53はねじ22Bにより柱体26に支持され、これらによって、光源ユニット10が下端側、及び上端側の両端部で支持体20に支持される。
【0016】
収容体30の外周面32にあっては、ねじ孔24、及び導入孔54の周囲が、上記光源ユニット10の裏面形状(本実施形態では平面状)に密着可能な形状(本実施形態では平面状)に形成されている。したがって、ねじ孔24に光源ユニット10をねじ止めして支持した状態においては、光源ユニット10の裏面が導入孔54の周囲に密着したシール状態で当該導入孔54を覆うこととなり、光源ユニット10の裏面側からリード線25を引き出し、対向する導入孔54を通じて収容体30の内部に引き込むことで、リード線25を外部に露出させない状態で光源ユニット10と収容体30の間に延ばすことができる。
【0017】
上記柱体26は、収容体30によって片持ち支持された光源ユニット10の支持を補うものとして機能し、収容体30の軸線Kに沿って延びる柱状を成し、当該軸線Kと同軸に一体に設けられている。この柱体26は、光源ユニット10の裏面の全体に亘って密着して支持するのではなく、光源ユニット10の裏面の大部分を露出するように支持する。具体的には、柱体26は、支持すべき光源ユニット10の数(本実施形態では3つ)の略板状のアーム(凸部)21の各端部を結合した形状(本実施形態では断面略Y字状)を成し、さらに、各アーム21が軸線Kの周りに放射状に等間隔で延びた形状となっている。
【0018】
各アーム21の延在方向にねじ孔24、及び導入孔54が位置するように柱体26が収容体30の上面31に立設されており、収容体30に光源ユニット10を上方に延ばした姿勢で取り付けたときに、当該光源ユニット10の裏面にアーム21が位置するように構成されている。光源ユニット10の裏側には、各アーム21の先端側の面が対向し、この面が光源ユニット10の裏面に密着する平坦な接触面21Aとして構成されている。接触面21Aの上端側の端部には、ねじ孔24Bが形成されており、このねじ孔24Bに光源ユニット10の上端側の端部がねじ22Bでねじ止めされる。
【0019】
ここで、柱体26、及び収容体30から成る支持体20は、熱伝導性に優れた材料、例えば、アルミニウム合金材を押出成型して形成され、柱体26のアーム21には長手方向に延びる面に沿って延びる複数の放熱フィン23を備えている。各アーム21の接触面21Aには光源ユニット10の裏面が密着するため、光源ユニット10の熱がアーム21に伝熱され、放熱フィン23から効率良く放熱される。なお、アーム21に設ける放熱フィン23の形状は任意であり、アーム21に凹凸形状に形成して設けられている構成であっても良い。
【0020】
支持体20のアーム21は、その接触面21Aが長手方向に対して両端部よりも中央部分がわずかに高くなるように、つまり、光源ユニット10の裏側の後述する当接部51が当接する面が、わずかに湾曲する側方視弓形に形成されている。すなわち、光源ユニット10は、長手方向の下端側、及び上端側の両端部をねじ22A,22Bで支持体20にねじ止めされるが、このねじ止めによって両端に支持体20に押し付ける力が加わり、両端部が中央部55(
図8参照)よりも支持体20側に寄った形状の側方視弓形の曲がりを生じやすい。この光源ユニット10のねじ止め時の曲がりに密着するように上記アーム21の接触面21Aが長手方向に湾曲して形成されているため、アーム21と光源ユニット10の密着性が高められ、光源ユニット10の熱を、効率良く支持体20に伝熱し放熱することができる。
【0021】
収容体30の外周面32の底面側の縁部には、
図5に示すように、外周に出張った鍔状のフランジ部38が形成されており、このフランジ部38の底面34に、前記
図3に示すように、口金40を取り付ける取付体35が水密に接合されている。
具体的には、取付体35は、
図3、及び
図4に示すように、略円柱状の円柱部39と、この円柱部39の上端側の縁部に設けられ外周に出張った鍔状のフランジ部41とを一体に備えている。このフランジ部41の上面41A内には、防水を図るためのOリング(図示せず)を嵌着するリング溝42が縁部に沿って設けられており、取付体35のフランジ部41の上面41Aを収容体30のフランジ部38の底面34に密着状態でねじ止めや接着等で結合することで防水が図られる。つまり、収容体30は、底面34が口金40によって塞がれて、防水される。
【0022】
取付体35の円柱部39には、下側から上記口金40が冠着される。光源ユニット10から収容体30に引き込まれた正電位用、及び負電位用の一対のリード線25、25は、前掲
図3に示すように、取付体35の中を通って口金40に電気的に接続される。
具体的には、各リード線25、25の先端には、雄コネクタ27が取り付けられている。収容体30の内部には、各導入孔54に連通し、収容体30の底面34に至って開口する連通路33が設けられ、各連通路33にはパターンの形成された基板45に設置された雌コネクタ45Aが挿入されている。各光源ユニット10の実装基板12からの配線は、導出孔17と導入孔54を通して、雌コネクタ45Aに接続され、雌コネクタ45Aが設置された基板45のパターン上でまとめられて、直列に結線され、取付体35に延びる。
【0023】
取付体35にも、
図4に示すように、収容体30の各連通路33に接続する導入路36が形成されており、各導入路36からリード線25、25が導入される。取付体35には、これら2本のリード線25、25を底面から引き出す通路36A、36Bが形成されており、各通路36A、36Bを通って引き出されたリード線25、25が口金40に接続される。
この構成によれば、各光源ユニット10から口金40への配線接続作業性の向上、及び、配線を収容する収容体30の小型化を図ることができる。
【0024】
これにより、各光源ユニット10と口金40とがリード線25、25により電気的に接続され、口金40を通じて供給される直流電力によって各光源ユニット10が点灯する。このとき、リード線25、25は、光源ユニット10と、支持体20(より正確には収容体30)とが面と面で密着する箇所に設けた導入孔54、及び導出孔17(後述)を通って光源ユニット10から支持体20に引き込まれるため、リード線25、25や導入孔54、導出孔17の外部への露出を防止し、これらの間の防水が得られる。
換言すれば、防水が図られた光源ユニット10を支持体20に設けることで、LEDランプ1の全体的な防水が得られることとなる。
【0025】
図6は光源ユニット10の構成を示す斜視図であり、
図7は防水カバー14を外して光源ユニット10の内部を示す斜視図である。また
図8は光源ユニット10の背面図である。
【0026】
光源ユニット10は、上述の通り、LED11を光源として放射光を放射するものであり、支持体20の軸線Kに沿って延びる矩形状にモジュール化して構成されている。
本実施形態のLEDランプ1では、3つの光源ユニット10を備え、これらの光源ユニット10が各基体13の裏面13Bを内側に向け、なおかつ、支持体20の軸線Kと同一方向に延びる姿勢で、当該軸線Kの周囲に等間隔に環状に配列され、当該支持体20によって支持されている。これにより、軸線Kの全周囲に亘る範囲に光が放射されることとなる。
これら光源ユニット10は、全て同一構造、及び形状となっており、光出力が異なるLEDランプ1を構成する際には、所望の光出力に応じた数の光源ユニット10が支持体20に周囲に配列される。
このLEDランプ1では、光源ユニット10を軸線Kの周りに配置するに際し、隣合う光源ユニット10の間に隙間Gを設けることしているが、これについては後述する。
【0027】
光源ユニット10の構成について詳述すると、前掲
図4、及び
図6〜
図8に示すように、光源ユニット10は、LED11を実装した実装基板12と、この実装基板12が図示せぬ電気絶縁部材を挟んで表面13Aに取り付けられる基体13とを備えている。
実装基板12は、略矩形板状のプリント配線基板であって、その表面には、複数のLED11と、リード線25、25が半田付けされて充電部を構成する電極パターン16とが設けられている。
【0028】
LED11は、多数のLED素子、本実施例では、240個のLED素子、を例えば格子状に平面視略矩形の範囲内に配列し、その表面を樹脂材で薄い厚みでモールドして成るものであり、その略全面が発光する。この実装基板12には、
図7に示すように、複数(図示例では3つ)のLED11が略隙間無く直列に配列されており、これらLED11によって線状の発光が得られるようになっている。このように、LED11は、多数のLED素子から成り、全体が光るように構成されているため、発光面積が大きくなり、眩しさを軽減する効果を有する。
また実装基板12の表面積に対しLED11が占める領域の割合いが過半以上を占めるようになっており、実装基板12の表面が全体的に発光しているようにみせている。
電極パターン16は、実装基板12の端部に形成され、図示を省略したプリント配線を通じて各LED11に直列又は並列に電気的に接続されている。
【0029】
基体13は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属材を押出成型して矩形板状に構成したものであり、実装基板12をパッケージする基体、並びにLED11の発熱を受けて放熱するヒートシンクとして機能する。
さらに詳述すると、
図7に示すように、基体13は、実装基板12を内部に収容可能な大きさの薄板状(表裏が平面な板状)に形成され、その表面13Aには、実装基板12を略面一に収める凹部としての実装部13Cが形成されている。前掲
図4に示すように、実装部13Cは、実装基板12と密着する形状である平面状に形成されており、当該実装基板12から基体13への伝熱性が高められている。
基体13の短手方向の両側面略中央部は、短手方向外側に膨出した膨出部12Aが形成されており、各膨出部12Aには、実装部13Cに収められた実装基板12を押さえ付けるねじ12Bがねじ止めされている。
【0030】
図7に示すように、基体13の実装部13Cには、実装基板12の電極パターン16に近い側の一端部(一端)52の側に、基体13の表裏に貫通し、実装基板12に接続されたリード線25、25を裏面側に引き出すための導出孔17が設けられている。この導出孔17が近い一端部52には、支持体20の収容体30にねじ止めするねじ22Aを通す切欠き19Aが設けられている。また、基体13の他端部53にも同様に、支持体20のアーム21にねじ止めするねじ22Bを通す切欠き19Bが設けられており、これら両端部52、53で支持体20にねじ止め固定される。
【0031】
上記導出孔17は、基体13を支持体20に固定したときに、収容体30の導入孔54に繋がる位置に設けられている。これにより、上述の通り、実装基板12の電極パターン16に接続されたリード線25、25が導出孔17、及び導入孔54を通じて外部に露出することなく収容体30の内部に引き込まれることとなる。
基体13の裏面13Bに開口する導出孔17は、適宜のシール材によってシールされており裏面13B側の防水が図られている。
【0032】
基体13の表面13Aの側の防水構造について説明すると、この表面13Aには、
図7に示すように、実装部13Cを囲む溝18が形成されており、この溝18には、図示は省略するが、防水用パッキンが嵌め込まれ、当該防水用パッキンを押し潰すように、
図6に示すように、防水カバー14が取り付けられている。また、基体13の表面13Aと防水カバー14との防水性のために、溝18に防水用パッキンを嵌め込む他に、当該溝18にコーキング剤を充填する構成であっても良い。
防水カバー14は、透光性のある材料、例えば樹脂材を用いて、平面視楕円形状、かつ、断面半円形状に形成されたドーム状のカバー部104を備える。防水カバー14のカバー部104の周囲には、基体13の表面13Aに当接し、溝18に嵌め込まれる防水パッキン、或いは、コーキング剤を表面13Aに押し付ける平板フランジ114が一体に形成されている。これにより、平板フランジ114と溝18の防水パッキンの密着により、その内側の実装部13Cへの水の浸入を防止でき、実装基板12や充電部が浸水から保護される。
【0033】
この構成によれば、光源ユニット10を防水構造にするために、例えば、ランプ1全体を防水のカバーで覆った場合には、空気の対流が滞るため、十分な冷却効果を得られないが、本実施形態によれば、個別の光源ユニット10のLED11及び、LED11を実装する実装基板12のみを防水カバーで覆うことにより、防水構造を実現している。これにより、ランプ1は、各光源ユニット10のLED11及び、LED11を実装する実装基板12の防水構造を実現することができるとともに、その他の部分を外気に露出する構造とし、高い冷却効果を得ることができる。
【0034】
以上の構成により、防水構造の光源ユニット10が構成される。そして、かかる光源ユニット10から延びるリード線25、25が、当該光源ユニット10が密着してシールされる面内に設けた導入孔54から支持体20(収容体30)の中に引き込まれるため、LEDランプ1の全体の防水が簡単に図られる。
【0035】
防水カバー14の基体13への取付構造について説明すると、平板フランジ114の各隅部14Aには、防水カバー14を基体13に係止させる係止部14Bが設けられる。各係止部14Bの先端には、防水カバー14を、基体13の表面13Aに載置した際に、基体13の裏面13Bに引っ掛けられる係止爪14Cが設けられている。防水カバー14を、基体13に取り付ける際には、係止部14Bを弾性変形させて、係止爪14Cを基体13の側面に当接させた状態で係止爪14Cが基体13の裏面13Bに引っ掛かるまで押し込む。基体13の側面には、防水カバー14の係止部14Bに係止し、防水カバー14が基体13の長手方向にスライドするのを防止するストッパー13Dが設けられる。これらの構成によれば、簡単な構造で、光源ユニット10の防水をすることができる。また、防水カバー14を基体13にねじ等を用いることなく、簡単に取り付けることができ、組み立て性が向上する。
【0036】
ところで、このLEDランプ1では、HIDランプのような高い光出力を得るために、LED11の各LED素子を高出力化し、及び/又はLED素子数を増やしている。このため、LED11の個々の発熱が非常に多く、当該LED11を光源とする光源ユニット10には高い放熱性(冷却性)が求められる。特に、口金型のLEDランプ1にあっては、灯具等とは異なり、それ単体で発熱を処理する必要があるため、高出力化が困難となっていた。
そこで本実施形態では、LEDランプ1の放熱性を次のようにして高めることとしている。
【0037】
すなわち、光源ユニット10にあっては、高熱伝導性材料から形成した基体13の表面13Aに上記実装基板12を密着させて設けるとともに、
図8に示すように、基体13の裏面13Bに多数の放熱フィン15を一体に設け、実装基板12のLED11の発熱が放熱フィン15を通じて放熱されるようになっている。
更に詳述すると、基体13の裏面13Bには、支持体20のアーム21の接触面21Aが当接することとなるが、接触面21Aの幅は、基体13の裏面13Bの幅Wよりも十分に小さく(本実施形態では約3分の1程度)、残余の部分が露出するように構成されている。本実施形態では、基体13の裏面13Bの略中央に長手方向に沿って上記アーム21の接触面21Aが接触し、その両脇にアーム21と平行して延びる上記放熱フィン15が3本ずつ設けられている。これらの放熱フィン15は基体13の両端に設けた防水カバー14のずれを防止する各ストッパー13Dとの間であって、より正確には、膨出部12Aと各ストッパー13Dの間に亘って設けられている。つまり、放熱フィン15は、4つのセクションに別れてそれぞれ3本ずつ設けられている。
【0038】
これら各セクションの3本の放熱フィン15は、それぞれ前掲
図2に示すように、内側(アーム21の側)から外側に向かって高さが低くなるように高さが異なる3つ放熱フィン15から構成される。この構成によれば、基体13の表面13Aに設けられたLED11の近傍の放熱面積を大きくすることで、LED11の熱を効率良く放熱させることができ、全ての放熱フィン15を同じ大きさに形成するのにくらべて光源ユニット10の軽量化も図ることができる。
【0039】
かかる光源ユニット10を支持体20のアーム21に支持した際には、アーム21が光源ユニット10の幅Wよりも狭い接触面21Aで接触することから、前掲
図2に示すように、基体13の裏面13B側に、支持体20の軸線Kに沿って延びる空間Rが支持体20との間に形成される。この空間Rは、各光源ユニット10の裏面13Bの上端から下端にかけて延びて外部と繋がる通風路として機能する。したがって、各光源ユニット10の裏面13Bの放熱フィン15からLED11の発熱を十分に放熱できる。換言すれば、光源ユニット10が単体でLED11の発熱を十分に放熱できる性能を有することで、支持体20側への伝熱に頼らずとも十分な放熱性能を備えたLEDランプ1が構成できる。これにより、支持体20の材料を熱伝導性能に拘わらずに選択することができ、安価な材料を用いることもでき低コスト化を図ることもできる。
勿論、本実施形態のように、アーム21を含む支持体20を高熱伝導材料で形成することで、光源ユニット10の発熱を支持体20に伝熱させて放熱を補助し、より高い放熱性を持たせることができる。
【0040】
また、上述の通り、支持体20の軸線Kの周りには、光源ユニット10が各々隙間Gを設けて配置されるため、この隙間Gが上記空間Rに連通し、空間Rを空気が流通し易くなっている。これにより、上記空間Rに面した放熱フィン15からの放熱性が高められる。
【0041】
以上説明したように、本実施形態のLEDランプ1によれば、次の効果を奏する。
すなわち、本実施形態によれば、LED11が実装される実装基板12を基体13の表面13Aに有する複数の平板状の光源ユニット10を備え、これら光源ユニット10が各基体13の裏面13Bを内側に向けて軸線K周囲に配列され、複数の光源ユニット10からの各リード線25、25を収容する収容体30が当該軸線上に設けられ、複数の光源ユニット10を収容体30に支持し、各基体13の裏面13B側に空気が流通する空間Rを設けている。
これにより、複数の光源ユニット10を、軸線K周囲に配列したため、HIDランプのような高出力タイプのランプ相当の明るさを得ることができる。また、LED11、及び、LED11が実装される実装基板12を光源ユニット10として、ユニット化したため、用いる光源ユニット10の枚数を変更することで、LEDランプ1の出力をかえることができ、例えば、100W、200W、300W、或いは、400WのHIDランプに相当する、明るさの異なるLEDランプ1を共通の光源ユニット10を用いて製造することが可能となる。また、LEDランプ1では、光源ユニット10をモジュール化したため、メンテナンス時には、光源ユニット10は、ユニット毎に交換可能であり、LEDランプ1のメンテナンス性を向上することができる。さらに、複数の光源ユニット10を各基体13の裏面13Bを内側に向けて、収容体30に支持し、各基体13の裏面13B側に空気が流通する空間Rを設けたため、LEDランプ1を大型化することなく、LED11、及び、実装基板12からの熱を、基体13の裏面13Bから効率良く放熱させることができる放熱構造を形成することができる。そのため、LED11を光源として用いて、明るさ、及び、大きさにおいて、高出力タイプのHIDランプの代替となり得るLEDランプ1を提供することができるとともに、光源ユニット10を共通部品化し、出力の異なるLEDランプ1を容易に、かつ、低コストに製造することができる。
【0042】
また、本実施形態によれば、基体13の裏面13Bに、複数の放熱フィン15を設け、放熱フィン15間を空気が流通するように支持体20に支持されているため、放熱フィン15から、基体13の表面13Aに設けられたLED11、及び、実装基板12の熱を効率良く放熱させることができる。
【0043】
また、本実施形態によれば、複数の光源ユニット10の一端部(一端)52が収容体30に支持され、他端部53が収容体30から延びる支持体20の先端に支持されているため、光源ユニット10を、安定して支持することができる。
【0044】
また、本実施形態によれば、収容体30に口金40が設けられているため、口金40で、LEDランプ1を既存の灯具のソケットに接続することができ、灯具のソケット、或いは、灯具を変更することなく、簡単にLEDランプ1をHIDランプ等の代替として用いることができる。
【0045】
また、本実施形態によれば、複数の光源ユニット10からの配線25には、雄コネクタ27が取り付けられており、収容体30の内部にはコネクタ27を挿し込む基板45が設けられているため、各光源ユニット10の実装基板12からの配線25を、基板45のパターン上でまとめて、直列に結線することができ、各光源ユニット10から口金40への配線接続作業性の向上、及び、配線を収容する収容体30の小型化を図ることができる。
【0046】
<第2実施形態>
上述した第1実施形態では、光源ユニット10の両端部52、53を収容体30及び柱体26からなる支持体20の周囲に両持ち支持する構成について例示した。しかしながら、支持体20は、柱体26が省略された構成でも良い。本実施形態では、収容体30のみからなる支持体20の周囲、つまり、収容体30に光源ユニット10を片持ち支持する構成について説明する。
【0047】
図9は、本実施形態に係るLEDランプ100の構成を示す斜視図であり、
図10はLEDランプ100の分解斜視図である。なお、これらの図において、第1実施形態のLEDランプ1と同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0048】
これらの
図9、
図10に示すように、光源ユニット10は、軸線K周囲にその一端部52が収容体30に片持ち支持されている。
この構成により、LEDランプ100の軽量化を図る事ができるとともに、光源ユニット10の基体13の裏面13B側に広い空間Rを設けることができ、多くの空気をこの空間Rに流通させることができる。これにより、基体13の裏面13B側からの放熱効率を向上することができ、光源ユニット10に設けられたLED11、及び、実装基板12からの熱を効率良く放熱させることができる。また、光源ユニット10がその一端部52を収容体30の周囲に片持ち支持させた場合には、基体13の裏面13B全体を放熱面とすることができる。そして、基体13の裏面13Bには、
図11に示すように、裏面13Bの長手方向に延びる放熱フィン115を短手方向に複数隙間なく並べて設けて、裏面13Bの放熱面積を広くする構成であっても良い。
【0049】
図11は、第2実施形態の別の実施形態のLEDランプ101を示す図である。LEDランプ101は、
図11に示すように、複数の光源ユニット10が、収容体30の周囲に一端部52が片持ち支持されて備えられるとともに、光源ユニット10の他端部53が結合部材62で連結され、互いに固定されている。なお、結合部材62については、以下に述べる第3実施形態で詳述する。
また、LEDランプ101は、取付体35のフランジ部41に、円柱部39に対して所定角度で形成されたテーパー面41Bを備える。テーパー面41Bの円柱部39に対する角度は、口金40を取付体35に半田付けして固定する際の作業性を良くすることができる任意の角度に設定されている。
【0050】
<第3実施形態>
上述した第1実施形態では、光源ユニット10は、一端部52が収容体30に支持され、他端部53が、収容体30の上面から軸線Kに沿って延びる柱体26に支持される構成であった。また、柱体26は、軸線Kの周りに放射状に延びる板状のアーム21を備え、アーム21を光源ユニット10の裏面に密着させて光源ユニット10を支持していた。ところで、LEDランプ1は、軸線Kを垂直方向に配置して用いる垂直点灯の他に、軸線Kを水平方向に配置して水平点灯させることも可能である。
しかしながら、熱は、下側から上側へ向かって流れるため、LEDランプ1を水平点灯させた場合には、水平点灯時に下側に配置される光源ユニット10から放熱された熱の流れが柱体26によって妨げられ、効率よく放熱させることができなかった。また、水平点灯時に下側に配置される光源ユニット10から放熱された熱によって柱体26が熱せられると共に、熱がアーム21を介して光源ユニット10に伝熱されていた。さらに、柱体26は金属製の部材であり、LEDランプ1全体としての総重量の増加につながっていた。
【0051】
また、LEDランプ1は、柱体26の軸方向にLED11を配置しているため、LEDランプ1の重心が先端側によっていた。そのため、水平点灯用に設置されているLEDランプ1が振動等を受けた際には、重心位置から離れた位置にある口金40やソケットに過負荷がかかっていた。特に、複数の光源ユニット10が用いられる高出力タイプのLEDランプ1では、放熱される熱量も多く、総重量も大きいため、水平点灯時に、上側の光源ユニット10が熱によって短寿命になる、或いは、口金40やソケットなどが破損する等の問題が起こる可能性があった。
この第3実施形態は、上述した技術が有する課題を解消し、軽量で、放熱効率に優れたLEDランプ102を提供することを目的とする。なお、以下の説明において、第1実施形態のLEDランプ1と同一の構成については、図中に同一の符号を付し、その説明を省略する。
【0052】
図12は、本願の第3実施形態に係るLEDランプ102の構成を示す斜視図であり、
図13はLEDランプ102の分解斜視図である。
LEDランプ102は、
図12及び
図13に示すように、口金40と、この口金40に対して垂直に設けられる収容体130と、収容体130の下端部に口金40を取り付ける取付体35と、収容体130の周囲に支持される複数(本実施形態では4つ)の光源ユニット110とを備えている。収容体130は、光源ユニット110を支持し、かつ光源ユニット110と口金40との間に延びるリード線25(
図3参照)を外部に露出することなく接続する部材である。
【0053】
収容体130は、略円柱状を成し、この収容体130の外周面132には、光源ユニット110をねじ止めするねじ孔24が形成されており、このねじ孔24の上方(上面31側)にずれた位置にリード線25を引き込む導入孔54が形成されている(
図11参照)。ねじ孔24は、収容体130の中心軸である軸線Kの周りに、支持すべき光源ユニット110の数だけ等間隔に形成されている。すなわち、各ねじ孔24に光源ユニット110をねじ22Aでねじ止めすることで、これらの光源ユニット110が軸線Kの周りに等間隔に支持される。また、収容体130は、ねじ孔24とフランジ部38との間が所定の長さの円柱状に形成され、このねじ孔24とフランジ部38との間の外周面132には、型番等が書き込まれる銘板エリア133が設けられる。
光源ユニット110は、平面視略直方形状を成し、下端側の一端部52がねじ22Aで収容体130にねじ止めされ、軸線Kと略平行に上方に延びた片持ち支持の状態で支持される。また複数の光源ユニット110の一端部52とは反対の端部である他端部53は、結合部材62によって互いに結合されて支持される。
【0054】
結合部材62は、剛性に優れた金属材量等から形成され、複数の光源ユニット110の一端部52とは反対の端部である他端部53を結合する多角形の環状(リング状)に形成され、後述する空間R1を軸線K方向に外部に連通させる開口62Aを備える。なお、結合部材62は、リング状の他に、少なくとも1つの開口を有する板状に形成されている構成であっても良い。結合部材62は、一端部52が収容体130の周囲に固定された光源ユニット110の他端部53を所定の位置に固定することができる形状に予め形成される。さらに、結合部材62は、LEDランプ102の水平点灯時等に光源ユニット110の重さにより継続的に荷重されても変形しない強度に形成されている。
結合部材62は、各光源ユニット110の上端面に面で接触する端面押さえ部68Aと、各光源ユニット110を外周側から押さえる外周押さえ部68Bとを備える。結合部材62は、光源ユニット110の裏面63Bに突設されたねじ固定部67に他端部側から螺合されるねじ66で開口62A側から光源ユニット110に固定される。
【0055】
この構成によれば、光源ユニット110の他端部53を、結合部材62によって互いに連結して支持したため、各光源ユニット110を収容体130に固定し支持しただけの構成に比べて、LEDランプ102の強度を向上することができる。例えば、光源ユニット110を収容体130にねじ22Aで固定しただけでは、光源ユニット110と収容体130の間に介装される後述のOリング(図示略)の反発などにより外側方に反ってしまう可能性がある。本実施形態では、ねじ22Aでねじ締めされる一端部52とは反対の他端部53を、結合部材62によって互いに連結して支持することで、光源ユニット110の反りを防止することができる。また、結合部材62で光源ユニット110を連結することで、光源ユニット110の位置決めをすることができ、光源ユニット110を収容体130の軸線Kに対して平行に支持することができる。
【0056】
光源ユニット110は、LED11を光源として放射光を放射するものであり、収容体130の軸線Kに沿って延びる矩形状にモジュール化して構成されている。LEDランプ102では、複数の光源ユニット110が各基体63の裏面63Bを内側に向け、なおかつ、収容体130の軸線Kと同一方向に延びる姿勢で、当該軸線Kの周囲に等間隔に環状に配列され、当該収容体130に片持ち支持されている。これにより、軸線Kの全周囲に亘る範囲に光が放射されることとなる。光源ユニット110は、全て同一構造、及び形状となっており、光出力が異なるLEDランプ102を構成する際には、所望の光出力に応じた数の光源ユニット110が収容体130の周囲に配列される。
【0057】
光源ユニット110は、LED11を実装した実装基板12と、この実装基板12が図示せぬ電気絶縁部材を挟んで表面63Aに取り付けられる基体63とを備えている。基体63は、例えばアルミニウム等の高熱伝導性を有する金属材を押出成型して矩形板状に構成したものであり、実装基板12をパッケージする基体、並びにLED11の発熱を受けて放熱するヒートシンクとして機能する。さらに詳述すると、
図15に示すように、基体63は、実装基板12を内部に収容可能な大きさの薄板状(表裏が平面な板状)に形成され、その表面63Aには、実装基板12を略面一に収める凹部としての実装部63Cが形成されている。実装部63Cは、実装基板12と密着する形状である平面状に形成されており、当該実装基板12から基体63への伝熱性が高められている。
【0058】
収容体130の外周面132にあっては、ねじ孔24、及び導入孔54の周囲が、上記光源ユニット10の裏面形状に密着可能な形状に形成されている。また、基体63の裏面63Bには、
図16に示すように、導出孔17の外周に沿って突設された壁部17Aが設けられ、当該壁部17Aの周囲には、不図示のOリングが環装される。そして、ねじ孔24に光源ユニット110をねじ止めして支持した状態においては、壁部17Aが導入孔54に挿入されて、Oリングが基体63の裏面63Bと収容体130の外周面132との間で潰されるとともに、光源ユニット110の裏面63Bが導入孔54の周囲に密着したシール状態で当該導入孔54を覆う。これにより、光源ユニット110の裏面63B側からリード線25を引き出し、対向する導入孔54を通じて収容体130の内部に引き込むことで、リード線25を外部に露出させない状態で光源ユニット110と収容体130の間に延ばすことができる。
【0059】
基体63の表面63Aの側の防水構造について説明すると、この表面63Aには、
図15に示すように、実装部63Cを囲む充填溝68が形成されている。この充填溝68には、
図14に示すように、防水用のコーキング剤69が充填され、このコーキング剤69によって、基体63の表面63Aとの隙間が埋められて、防水カバー64が取り付けられている。これにより、防水カバー64と、基体63の表面63Aとの間の防水が保たれ、光源ユニット110の内側の実装部63Cへの水の浸入を防止でき、実装基板12や充電部が浸水から保護される。
【0060】
防水カバー64は、透光性のある材料、例えば樹脂材を用いて、平面視楕円形状、かつ、断面半円形状に形成されたドーム状のカバー部104を備える。防水カバー64のカバー部104の周囲にはフランジ部105が設けられる。フランジ部105の底面側には、基体63の外周縁63Dに当接し面接触する第1フランジ部105Aと、カバー部104の内側縁に沿って設けられ、充填部68とフランジ部105との間に隙間を形成する第2フランジ部105Bとを備える。第2フランジ部105Bによって、防水カバー64と基体表面63Aとの間に形成される隙間G1は、基体63と防水カバー64によって光源ユニット110の内側に形成される空間Aに連通する。また、第1フランジ部105Aと第2フランジ部105Bの連結部105Cには、基体63の外周縁63Dと充填溝68の段差に対応する位置にテーパー加工が施されている。
【0061】
これらの構成によれば、基体63に防水カバー64を被せたときに、充填溝68に充填されたコーキング剤69が、外周縁63Dによって光源ユニット110の外側にはみ出るのが堰き止められる。また、防水カバー64のフランジ部105に、外周縁63Dと充填溝68の段差に対応する位置にテーパー加工された連結部105Cを設けたため、充填溝68に外周縁63Dに沿ってコーキング剤が溜まり込む部分を設け、基体63の表面63Aの側の防水を確実に図ることができる。また、第2フランジ部105Bによって、防水カバー64と基体表面63Aとの間に形成される隙間G1が光源ユニット110の内側の空間Aに連通しているため、充填溝68に塗布されるコーキング剤69の塗布量がばらついて、充填溝68に収まりきらずにはみ出しても、光源ユニット110の外側にははみ出さず、内側に向かってはみ出すため、光源ユニット110の外観を損ねることがない。
【0062】
この構成によれば、光源ユニット110を防水構造にするために、例えば、LEDランプ102全体を防水のカバーで覆った場合には、空気の対流が滞るため、十分な冷却効果を得られないが、本実施形態によれば、個別の光源ユニット110のLED11及び、LED11を実装する実装基板12のみを防水カバー64で覆うことにより、防水構造を実現している。これにより、LEDランプ102は、各光源ユニット110のLED11及び、LED11を実装する実装基板12の防水構造を実現することができるとともに、その他の部分を外気に露出する構造とし、高い冷却効果を得ることができる。
【0063】
以上の構成により、防水構造の光源ユニット110が構成される。そして、かかる光源ユニット110から延びるリード線25、25が、当該光源ユニット110が密着してシールされる面内に設けた導入孔54から収容体130の中に引き込まれるため、LEDランプ102の全体の防水が簡単に図られる。
【0064】
次に、防水カバー64の基体63への取付構造について説明する。防水カバー64は、フランジ部105の各隅部には、防水カバー64を基体63に係止させる係止部14Bが設けられる。各係止部14Bの先端には、防水カバー64を、基体63の表面63Aに載置した際に、基体63の裏面63Bに引っ掛けられる係止爪14Cが設けられている。防水カバー64を、基体63に取り付ける際には、係止部14Bを弾性変形させて、係止爪14Cを基体63の側面に当接させた状態で係止爪14Cが基体63の裏面63Bに引っ掛かるまで押し込む。基体63の側面には、防水カバー64の係止部14Bに係止し、防水カバー64が基体63の長手方向にスライドするのを防止するストッパー13Dが設けられる。
【0065】
防水カバー64の一端部64Aには、
図12および
図13に示すように、光源ユニット110を収容体130にねじ止めして固定するためのねじ22Aが挿入される孔64Bが設けられる。これにより、防水カバー64の一端部64Aは、ねじ22Aによって基体63と共に収容体130にねじ止めされて固定される。
防水カバー64は、他端部64Cが、光源ユニット110の他端部53と端面が略面一になるように構成される。防水カバー64の他端部64Cは、光源ユニット110の他端部53を結合部材62で連結し、結合部材62をねじ66でねじ固定部67に固定した状態で、基体63と、結合部材62の外周押さえ部68Bによって挟持される。
【0066】
これらの構成によれば、防水カバー64の一端部64Aをねじ22Aで基体63に対して固定することができるとともに、他端部64Cを結合部材62で周囲から保持することができる。このように、防水カバー64の両端部64A,64Cを基体63に対して保持することができるため、防水カバー64の外れや落下を防ぐことができ、光源ユニット110を確実に防水することができる。
【0067】
ところで、このLEDランプ102では、HIDランプのような高い光出力を得るために、LED11の各LED素子を高出力化し、及び/又はLED素子数を増やしている。このため、LED11の個々の発熱が非常に多く、当該LED11を光源とする光源ユニット110には高い放熱性(冷却性)が求められる。特に、口金型のLEDランプ102にあっては、灯具等とは異なり、それ単体で発熱を処理する必要があるため、高出力化が困難となっていた。
そこで本実施形態では、LEDランプ102の放熱性を次のようにして高めることとしている。
【0068】
光源ユニット110にあっては、高熱伝導性材料から形成した基体63の裏面63Bに多数の放熱フィン115を一体に設け、実装基板12のLED11の発熱が放熱フィン115を通じて放熱されるようになっている。放熱フィン115は、基体63の幅方向に互いに平行に複数並べて設けられ、各放熱フィン115は、基体63の各ストッパー13D間に亘って長手方向に延びている。
光源ユニット110は、基体63の裏面63Bを内側に向けて、収容体130の周囲に片持ち支持される。また、光源ユニット110は、収容体130の軸線Kの周りに、光源ユニット110の各々の間に隙間Gを設けて配置される。これにより、LEDランプ102には、基体63の裏面63B側に、収容体130の軸線Kに沿って延び、隙間Gに連通する空間R1が形成される。この空間R1は、各光源ユニット110の裏面63Bの上端から下端にかけて延び、外部と繋がり、通風路として機能する。各光源ユニット110の裏面63Bの放熱フィン115から空間R1に放熱された熱は、隙間G、及び、結合部材62の開口62Aを介して、LEDランプ102の放射方向、及び、軸線K方向に外部に放熱される。
【0069】
以上説明したように、本実施形態によれば、複数の光源ユニット110の一端が収容体130の周囲に片持ち支持されている。この構成によれば、光源ユニット110の裏面63B側に設けられる空間R1に、空間R1を流通する空気の流れを遮る部材、例えば第1実施形態の柱体26やアーム21、を設けることなく光源ユニット110を支持することができる。これにより、LEDランプ102を水平点灯させた場合でも、空間R1を空気が流通し易く、空間R1に面した放熱フィン115からの放熱性が高められる。また、柱体26やアーム21を設けることなく、光源ユニット110を収容体130の周囲に片持ち支持させることで、LEDランプ102全体としての総重量を低減させることができる。さらに、柱体26やアーム21を設けることなく、光源ユニット110を収容体130の周囲に片持ち支持させることで、LEDランプ102の重心位置を口金40に近い位置に設けることができ、水平点灯時にLEDランプ102が受けた振動等により口金40やソケットに過負荷がかかるのを防止することができる。
【0070】
また、本実施形態によれば、複数の光源ユニット110の他端(他端部)61を結合部材62で結合し、結合部材62に、空間R1を軸線K方向に外部に連通させる開口62Aを設けている。この構成によれば、各光源ユニット110の裏面63Bの放熱フィン115から空間R1に放熱された熱は、各光源ユニット110間の隙間G、と共に、結合部材62の開口62Aを介して、LEDランプ102の放射方向、及び、軸線K方向に外部に放熱される。これにより、空間R1を空気が流通し易くすることができ、空間R1に面した放熱フィン115からの放熱性が高められるため、LED11の発熱を十分に放熱することができる。
【0071】
なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。
【0072】
例えば、上述した実施形態では、口金40を備える口金型のランプを説明したが、これに限らず、口金40に代えて差込み型のコネクタを備える構成であってもよい。
【0073】
また例えば、上述した実施形態において、支持体20が備える柱体26の形状として、アーム21の端部を共に連結した断面Y字状の形状を例示したが、これに限らず、軸線Kに沿って棒状の柱を配置し、その柱の周面からアーム21が放射状に延びる構成としても良い。このときアーム21は、軸線Kに沿って点在して光源ユニット10の裏面に当接する構成としても良い。