説明

直管形ランプ

【課題】熱膨張による全長の変化による円筒ケースのたわみを抑えることができ、構造が簡単で製造コストを低減することができる直管形LEDランプを提供する。
【解決手段】LED光源基板40を取り付ける棒状の放熱部材20と、放熱部材20を内部に収納し、長手方向の両側にケース端部51を備える円筒ケース50と、円板部63bと側壁部61bとを備える茶筒蓋形状の接地側の口金部60bであって、円筒ケース50のケース端部51bを覆うようにケース端部51bに固定されるとともに、円板部63bの内側の面が放熱部材20の部材端面22bに固定される口金部63bと、円板部63aと側壁部61aとを備える茶筒蓋形状の給電側の口金部60aであって、円板部63aの内側の面が放熱部材20の部材端面22aに固定されるとともに、ケース端部51aと円板部63aの内側の面との間に所定の長さの隙間部210が形成される口金部60aとを備える。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、LEDを光源とする直管形ランプに関する。
【背景技術】
【0002】
LEDを光源として用いた直管形ランプは、複数のLEDが取付けられている棒状の放熱部材と、放熱部材を収納する透明樹脂やガラスでできている円管で構成されている。放熱部材と円管とは材質が異なるため、LEDによる発熱時に起こる熱膨張率の違いによって、放熱部材の全長と円管の全長とに差が発生する。特に、樹脂部材の円管が大きく熱膨張するために、ランプ全長が長くなり、規格値を超えてしまう恐れがある。例えば、周囲温度差50℃におけるランプ全長の変化は2mm以下であることという規格がある。また、熱収縮により直管形ランプにたわみが発生する恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2010−177441号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の直管形LEDランプでは、熱膨張により全長が規格値(周囲温度差50℃におけるランプ全長の変化は2mm以下であること)を超えてしまう恐れがあるという課題がある。
【0005】
また、従来技術では、材料の違いによる熱膨張率の差異による直管形LEDランプのたわみを吸収するために、円管にスリットを入れるなどの技術がある(特許文献1参照)。円管にスリットを入れるなどの技術では、スリットからごみや虫などが入り込むという課題がある。
【0006】
本発明は、例えば、上記のような課題を解決するためになされたものであり、熱膨張による全長の変化を規格値以内に抑えることができるとともに、たわみも抑えることができ、構造が簡単で製造コストが安価な直管形LEDランプを提供することができる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る直管形ランプは、長形のLED基板を取り付ける棒状の放熱部材であって、長手方向の両側に端面を備える放熱部材と、前記放熱部材の少なくとも一部を内部に収納する円筒形状の円筒ケースであって、長手方向の両側にケース端部を備える円筒ケースと、第1の円板部と前記第1の円板部の周縁に設けられる第1の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第1の口金部であって、前記円筒ケースの一方のケース端部を覆うように前記一方のケース端部に固定されるとともに、前記第1の円板部の内側の面が前記放熱部材の一端面に固定される第1の口金部と、第2の円板部と前記第2の円板部の周縁に設けられた第2の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第2の口金部であって、前記第2の円板部の内側の面が前記放熱部材の他端面に固定されるとともに、前記円筒ケースの他方のケース端部と前記第2の円板部の内側の面との間に所定の長さの隙間部が形成される第2の口金部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【0008】
本発明に係る直管形ランプは、長形のLED基板を取り付ける棒状の放熱部材であって、長手方向の両側に端面を備える放熱部材と、前記放熱部材の少なくとも一部を内部に収納する円筒形状の円筒ケースであって、長手方向の両側にケース端部を備える円筒ケースと、第1の円板部と前記第1の円板部の周縁に設けられる第1の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第1の口金部であって、前記円筒ケースの一方のケース端部を覆うように前記一方のケース端部に固定されるとともに、前記第1の円板部の内側の面が前記放熱部材の一端面に固定される第1の口金部と、第2の円板部と前記第2の円板部の周縁に設けられた第2の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第2の口金部であって、前記第2の円板部の内側の面が前記放熱部材の他端面に固定されるとともに、前記円筒ケースの他方のケース端部と前記第2の円板部の内側の面との間に所定の長さの隙間部が形成される第2の口金部とを備えるので、熱膨張による全長の変化による円筒ケースのたわみを抑えることができ、構造が簡単で製造コストも低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施の形態1を示すLEDランプ200の全体斜視図である。
【図2】実施の形態1を示すLEDランプ200のA−A断面図である。
【図3】実施の形態1に係るLEDランプ200のB−B断面図である。
【図4】実施の形態2に係るLEDランプ201の断面図である。
【図5】実施の形態2に係るLEDランプ201の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態を示すLEDランプ200の全体斜視図である。図2は、本実施の形態を示すLEDランプ200のA−A断面図である。図3は、本実施の形態に係るLEDランプ200のB−B断面図である。
【0011】
図1に示すように、LEDランプ200は、円筒ケース50(中空状の円管ともいう)と、給電側の口金部60aと、接地側の口金部60bとを備える。口金部60aは、円筒ケース50内部のLEDモジュール100に電力を供給するためのL字端子70を備える。口金部60bは、接地のための端子であるT字ピン80を備える。
【0012】
図2に示すように、LEDランプ200は、円筒ケース50の内部に、放熱部材20と、この放熱部材20に取付けられたLEDモジュール100とを収納する。また、LEDランプ200は、放熱部材20の端部に取り付けられ、円筒ケース50の両端を塞ぐように設けられる口金部60aおよび口金部60bと、口金部60aに設けられるL字端子70と、口金部60bに設けられるT字ピン80と、口金部60a,60bと円筒ケース50との隙間を塞ぐパッキン90a,90bとを備える。
【0013】
LEDランプ200は、長形のLEDモジュール100(LED基板)を取り付ける棒状の放熱部材20であって、長手方向の両側に部材端面22(22a,22b)を備える放熱部材20と、放熱部材20の少なくとも一部を内部に収納する円筒形状の円筒ケース50であって、長手方向の両側にケース端部51(51a,51b)を備える円筒ケース50とを備える。
【0014】
放熱部材20は、LED光源30からの発熱を放熱するためにアルミニウム等の熱伝導率の高い材料で形成されている。図3に示すように、放熱部材20は、断面が略半円状の棒状であり、半円状の円弧形状側に放熱フィン24を備え、平面部分である基板取付面23にはLEDモジュール100が取り付けられる。
【0015】
図2に示すように、放熱部材20の部材端面22aには、口金部60aがネジ止めあるいは接着剤により固定されている。また、放熱部材20の部材端面22bには、口金部60bがネジ止めあるいは接着剤により固定されている。
【0016】
LEDモジュール100は、LED光源30と、このLED光源30が実装されるLED光源基板40とを備える。
【0017】
LED光源30は、昼白色、昼光色、電球色などの白色光(照明光)を発する発光ダイオードである。LED光源基板40は、細長い長方形形状をなし、複数のLED光源30が直線状に並べられて実装される。
【0018】
円筒ケース50は、透明又は半透明の樹脂あるいはガラスにより形成されている。
【0019】
口金部60aは、円板部63aと円板部63aの周縁に設けられた側壁部61aとを備える茶筒蓋形状である。口金部60bは、円板部63bと円板部63bの周縁に設けられた側壁部61bとを備える茶筒蓋形状である。口金部60aと口金部60bとの形状は、円板部63a,63bの表面に設けられた端子の形状が異なっているが、その他の部分は略同一形状である。口金部60aと口金部60bとの形状は、断面が「コ」字状、円板部63(底面)が円形状のキャップ形状をなしている。
【0020】
本実施の形態の説明において、円板部63、側壁部61、円筒ケース50、ケース端部51等に添え字a,bを付与して説明する場合は、aを付与した構成は口金部60a側の部位であるものとし、bを付与した構成は口金部60b側の部位であるものとする。
【0021】
口金部60b(第1の口金部)は、円筒ケース50の一方のケース端部51bを覆うように一方のケース端部51bに固定されるとともに、円板部63b(第1の円板部)の内側の面が放熱部材20の部材端面22bに固定される。
【0022】
口金部60a(第2の口金部)は、円板部63a(第2の円板部)の内側の面が放熱部材20の部材端面22aに固定されるとともに、円筒ケース50の他方のケース端部51aと円板部63aの内側の面との間に所定の長さL1の隙間部210が形成される。
【0023】
上述したように、放熱部材20の部材端面22は、円板部63の内側の面に接着剤またはネジにより固定される。LEDランプ200は、円板部63(63a,63b)の内側の面と放熱部材20の部材端面22(22a,22b)とを固定する固定部220(220a,220b)を備える。
【0024】
図3に示すように、放熱部材20は、断面半円状の棒状であり、部材端面22は略半円形状をなす。図3に示すように、円筒ケース50の内部において、放熱部材20の円弧形状部分(放熱フィン24部分)が円筒ケース50の内面に沿うように、放熱部材20を配置する。つまり、部材端面22は、円板部63の中心よりも周枠部寄りに配置され固定される。
【0025】
図2に示すように、円筒ケース50は、口金部60b側のケース端部51bが円板部63bの内側の面に接着剤等により固定される。口金部60bの円板部63bの内側の面には、ケース端部51bを固定するケース固定部230を備える。つまり、口金部60b側では、円板部63bに、円筒ケース50と放熱部材20とが固定されている。
【0026】
また、口金部60bの側壁部61bの端部である環状の口金端面64b近傍の円筒ケース50の外周には、側壁部61bと円筒ケース50の外周との間を塞ぐパッキン90bが設けられる。
【0027】
図2に示すように、口金部61a側のケース端部51aは、口金部61aに固定されていない。円筒ケース50の他方のケース端部51aと円板部63aの内側の面との間に所定の長さL1の隙間部210が形成される。ケース端部51aは、側壁部61aと放熱部材20の外周面との間に形成される空間部240aに収納される。
【0028】
上述したように、口金部60aは、放熱部材20に接着材またはネジにより固定され、円筒ケース50のケース端部51aとの間に、寸法L1の隙間を開けた状態となっている。また、口金部60aの側壁部61aの高さを寸法L2とする。
【0029】
図2に示すように、円筒ケース50は、ケース端部51bは口金部60bに固定されているが、ケース端部51aは、口金部60aに固定されていない。
【0030】
このように、口金部60bは放熱部材20に固定されているとともに円筒ケース50の片端(ケース端部51b)に固定されているが、口金部60aは円筒ケース50のもう片端(ケース端部51a)に寸法L1の隙間が開いた状態で固定されずに、放熱部材20のみに取り付けられているので、放熱部材20の収縮(伸縮)に影響されずに、円筒ケース50が収縮(伸縮)可能となる。
【0031】
例えば、円筒ケース50が温度の上昇により膨張した場合、固定されていないケース端部51aが隙間部210をP1方向に伸びていくことができる。したがって、円筒ケース50が撓んでしまうことがない。
【0032】
また、円筒ケース50が温度の低下により収縮した場合、側壁部61aと円筒ケース50のケース端部51a近傍とが重なっている部分(重なり部250)をケース端部51aがP2側に縮んでいくことができる。したがって、円筒ケース50が反ってしまうことがない。
【0033】
例えば、円筒ケース50がポリカーボネートにより形成されているものとする。ポリカーボネートの線膨張係数は、7.0×10−5cm/℃(すなわち、0.007mm/℃)である。通常時のLEDランプ200の温度を25℃とし、25℃においてLEDランプ200のランプ長が1198mmであるものとする。
【0034】
LEDランプ200の温度が通常時(25℃)からLED光源30の発熱等によって85℃まで上昇すると、85℃−25℃=60℃上昇することになる。この場合、ポリカーボネートの円筒ケース50は、0.007mm/℃×60℃=0.42mm伸びることになる。
【0035】
また、LEDランプ200の温度が通常時(25℃)から環境の変化等により−20℃まで低下すると、25℃−(−20℃)=45℃低下することになる。この場合、ポリカーボネートの円筒ケース50は、0.007mm/℃×45℃=0.315mm縮むことになる。
【0036】
ここで、円筒ケース50が伸長する最大の幅をLM1とし、円筒ケース50が収縮する代々の幅をLM2とする。上記のように、円筒ケース50は、最大0.42mm伸びると仮定し(LM1=0.42mm)、最大0.315mm縮むと仮定する(LM2=0.315mm)。本実施の形態に係るLEDランプ200では、円筒ケース50が最大0.42mm伸びた場合でもケース端部51aが口金部60aの円板部63aの内側の面に衝突せず、かつ、円筒ケース50が最大0.315mm縮んだ場合でもケース端部51aが口金部60aの口金端面64a部分から外れないように形成する必要がある。
【0037】
具体的には、図2のLEDランプ200の状態を、温度が25℃の状態であるものとする。このとき、隙間部210の幅L1は、L1>LM1(=0.42mm)となるようにし、かつ、重なり部250の幅L3は、L3>LM2(0.315mm)となるようにする。そうすると、側壁部61aの高さL2は、LM1とLM2とを足した長さよりも大きくなる。すなわち、L2>LM1(0.42mm)+LM2(0.315mm)である。
【0038】
このようにLEDランプ200を形成することにより、円筒ケース50が熱膨張により伸長した場合でも口金部60aに衝突してたわむことがなく、熱収縮で最も短くなった状態でも口金部60aから外れてしまうことはない。
【0039】
以上のように、円筒ケース50の長さ、側壁部61の高さ、隙間部210の寸法、重なり部250の寸法、放熱部材20の熱膨張係数等を考慮して、LEDランプ200を設計する。
【0040】
L字端子70は、口金部60aに圧入または接着により固定されており、LED光源基板40とリード線71により結線されることによりLED光源30を点灯することができる。
【0041】
T字ピン80は、口金部60bに圧入または接着により固定されており、放熱部材20などに接続されてLEDランプ200をアース接地する端子である。
【0042】
パッキン90a,90bは、口金部60a,60bの側壁部61a,61bと円筒ケース50の外周面との間に挟まれ、虫やごみなどがLEDランプ200の内部に侵入することを防いでいる。
【0043】
以上のように、本実施の形態に係るLEDランプ200は、少なくとも口金部60aまたは口金部60bの一方を、LEDモジュール100を覆う円筒ケース50に直接固定せず、円筒ケース50との距離(隙間部210)を保つように放熱部材20に取り付けた。したがって、円筒ケース50が伸縮(特に膨張)したときに、長手方向への伸長が可能となっており、円筒ケース50の環形が変形したり、長手方向に撓み変形したりするのを防止することができる。
【0044】
また、放熱部材20は、アルミニウムであるとすると周囲温度差50℃における全長の変化は2mm以下であり、規格値(周囲温度差50℃におけるランプ全長の変化は2mm以下であること)を越えてしまうことはない。また、上述したように、円筒ケース50は放熱部材20の全長の変化とは関係なく、撓みや反りを発生することなく伸縮自在に構成されている。したがって、本実施の形態に係るLEDランプ200は、円筒ケース50の熱膨張、熱収縮に左右されることなくランプ全長が規格値(周囲温度差50℃におけるランプ全長の変化は2mm以下であること)以上に変わることがない。
【0045】
また、本実施の形態では、複数のLED光源30が、LED光源基板40に直線状に並べて実装されている場合を説明したが、LED光源30の配置位置及びLED光源30の数量は、LEDランプ200の配光特性や、光出力特性などに応じて、適宜決定することができる。
【0046】
また、本実施の形態では、口金部60bを円筒ケース50に固定し、口金部60aを円筒ケース50に固定しない(口金部60aは放熱部材20のみに固定する)場合を説明したが、口金部60aを円筒ケース50に固定し、口金部60bを円筒ケース50に固定しない(口金部60bは放熱部材20のみに固定する)ようにしてもよい。あるいは、口金部60a,60bをともに円筒ケース50には固定せず、放熱部材20に固定する構成としてもよい。
【0047】
本実施の形態に係るLEDランプ200によれば、発光ダイオード(LED光源30)を光源とする直管形LEDランプにおいて、放熱部材20と両端の口金部60a,60bとは固定されているが、放熱部材20を収納する円筒ケース50(円管)と口金部60a,60bの間に積極的に隙間部210を設けている。これにより、円筒ケース50がLED光源30の発熱により熱膨張しても、円筒ケース50と口金部60とに設けられた隙間によって、LEDランプ200の全長が規程以上に変わることがなく、また、放熱部材20と円筒ケース50との熱膨張率の差によるLEDランプ200のたわみを抑制することができる。
【0048】
実施の形態2.
本実施の形態は、実施の形態1の口金部60の形状を変更したものである。図4は、本実施の形態に係るLEDランプ201の断面図である。図5は、本実施の形態に係るLEDランプ201の分解斜視図であり、円筒ケース50と口金部60a,60bとを示す図である。図5では、円筒ケース50の内部の構成は省略している。
【0049】
図4は、実施の形態1で説明した図2に対応する図であり、実施の形態1と同様の構成については同符号を付し、その説明を省略する。実施の形態1と異なる構成、特に、口金部60の構成、形状について説明する。
【0050】
LEDランプ201は、放熱部材20と、この放熱部材20に取付けられたLEDモジュール100と、放熱部材20とLEDモジュール100を収納する円筒ケース50とを備える。また、放熱部材20の部材端面22(22a,22b)に取り付けられ、円筒ケース50の両端(ケース端部51a,51b)を塞ぐように設けられる口金部601a,601bを備える。
【0051】
口金部601aは、円板部63aと円板部63aの周縁に設けられた側壁部61aとを備える茶筒蓋形状である。口金部600bは、円板部63bと円板部63bの周縁に設けられた側壁部61bとを備える茶筒蓋形状である。口金部601aと口金部601bとの形状は、円板部63a,63bの表面に設けられた端子の形状が異なっているが、その他の部分は略同一形状である。口金部601aと口金部601bとの形状は、断面が「コ」字状、円板部63(底面)が円形状のキャップ形状をなしている。
【0052】
図5に示すように、口金部601は、側壁部61の上端面である口金端面64から円板部63方向に向かって切り欠かれた溝部67を備える。溝部67は、側壁部61の環状の口金端面64に沿って形成された環状の開口部68を備え、開口部68から円板部63に向かって側壁部61の内部に空間部280を備える。この空間部280に円筒ケース50のケース端部51を挿入する。
【0053】
図4に示すように、口金部601bは、円板部63bの内側の面に放熱部材20の部材端面22bが接着剤またはネジにより固定されるとともに、溝部67bにケース端部51bが挿入され接着剤等で固定される。
【0054】
口金部601aは、円板部63aの内側の面に放熱部材20の部材端面22aが接着剤またはネジにより固定されるとともに、溝部67aにケース端部51aが挿入される。ただし、溝部67aに挿入されたケース端部51aは固定されず、ケース端部51aは溝部67a内の空間部280aを移動(スライド)可能である。また、円板部63aの内側の面とケース端部51aとの間には、寸法L1の隙間部210が形成される。
【0055】
口金601aは、放熱部材20に接着剤またはネジにより固定され、円筒ケース50との間に寸法L1の隙間を開けた状態となっている。ここで、口金部601aの側壁部61a(周枠部)に形成された溝部67a(凹部)の溝の深さを寸法L2とする。ケース端部51a近傍の、溝部67aに挿入されている部分(重なり部250)の寸法をL3とする。
【0056】
実施の形態1と同様に、円筒ケース50の熱膨張係数及び長さ、溝部67aの溝の深さL2(側壁部61の高さに対応)、隙間部210の寸法L1、重なり部250の寸法L3、放熱部材20の熱膨張係数等を考慮して、LEDランプ201を設計する。以上のようにLEDランプ201を設計することにより、円筒ケース50がLED光源30の発熱により熱膨張しても全長が規格値(周囲温度差50℃におけるランプ全長の変化は2mm以下であること)以上に変わることがなく、かつ、たわむことのないLEDランプ200を提供することができる。
【0057】
このように、本実施の形態に係るLEDランプ201によれば、口金部601bは円筒ケース50の片端(ケース端部51b)に固定されているとともに放熱部材20(部材端面22b)に固定されており、口金部601aは円筒ケース50のもう片端(ケース端部51a)に寸法L1の隙間が開いた状態で固定されずに、放熱部材20(部材端面22a)に取り付けられている。したがって、実施の形態1と同様に、放熱部材20の伸縮に影響されずに、円筒ケース50が伸縮可能となる。
【0058】
また、本実施の形態に係るLEDランプ201によれば、ケース端部51aは溝部67a内に挿入されているので、パッキン90等を使用する必要がない。これにより、ケース端部51aは、よりスムーズに溝部67a内で伸縮することができる。
【0059】
以上、実施の形態1〜2について説明したが、これらの2つの実施の形態を組み合わせて実施しても構わない。あるいは、これらのうち、1つの実施の形態を部分的に実施しても構わない。あるいは、これらの2つの実施の形態を部分的に組み合わせて実施しても構わない。
【符号の説明】
【0060】
20 放熱部材、22 部材端面、23 基板取付面、24 放熱フィン、30 LED光源、40 LED光源基板、50 円筒ケース、51 ケース端部、60 口金部、61 側壁部、63 円板部、64 口金端面、67 溝部、68 開口部、70 L字端子、71 リード線、80 T字ピン、90 パッキン、100 LEDモジュール、200,201 LEDランプ、210 隙間部、220 固定部、230 ケース固定部、240 空間部、250 重なり部、280 空間部、601 口金部。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
長形のLED基板を取り付ける棒状の放熱部材であって、長手方向の両側に端面を備える放熱部材と、
前記放熱部材の少なくとも一部を内部に収納する円筒形状の円筒ケースであって、長手方向の両側にケース端部を備える円筒ケースと、
第1の円板部と前記第1の円板部の周縁に設けられる第1の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第1の口金部であって、前記円筒ケースの一方のケース端部を覆うように前記一方のケース端部に固定されるとともに、前記第1の円板部の内側の面が前記放熱部材の一端面に固定される第1の口金部と、
第2の円板部と前記第2の円板部の周縁に設けられた第2の側壁部とを備える茶筒蓋形状の第2の口金部であって、前記第2の円板部の内側の面が前記放熱部材の他端面に固定されるとともに、前記円筒ケースの他方のケース端部と前記第2の円板部の内側の面との間に所定の長さの隙間部が形成される第2の口金部と
を備えることを特徴とする直管形ランプ。
【請求項2】
前記円筒ケースの他方のケース端部は、
前記第2の側壁部と前記放熱部材の外周面との間に形成される空間部に収納されることを特徴とする請求項1に記載の直管形ランプ。
【請求項3】
前記第2の口金部は、
前記第2の側壁部の端面であって、前記第2の円板部に対向する環状の端面と、前記端面から前記第2の円板部に向かって形成された溝部とを備え、
前記円筒ケースの他方のケース端部は、前記溝部に収納されることを特徴とする請求項1に記載の直管形ランプ。




【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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【公開番号】特開2012−221764(P2012−221764A)
【公開日】平成24年11月12日(2012.11.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−86835(P2011−86835)
【出願日】平成23年4月8日(2011.4.8)
【出願人】(000006013)三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】(390014546)三菱電機照明株式会社 (585)
【Fターム(参考)】