JP2016115649A - Ｌｅｄランプ - Google Patents

Abstract

【課題】電球型のＬＥＤランプにおいて、ヒートシンク及びＬＥＤ基板の軽量化と共に、ヒートシンクとＬＥＤ基板を組み立てる工程を容易化する。【解決手段】ＬＥＤランプは、口金と、多角形の断面を有し筒状に形成されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板の外側に装着されたＬＥＤ素子と、を有し、前記ＬＥＤ基板は前記口金を通るランプの中心軸線に沿って配置されており、前記ＬＥＤ基板は１枚の長方形の基板を折り曲げ部に沿って折り曲げて形成されてよい。【選択図】 図５

Description

本発明は、ＬＥＤランプに関し、特に、ＬＥＤ冷却機構を備えた電球型のＬＥＤランプに関する。

発光ダイオード（以下、ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源とするＬＥＤランプが広く普及している。近年、ＬＥＤランプの用途の拡大に伴って、ＬＥＤランプの高出力化及び高電力化が求められている。ＬＥＤランプは、放電ランプと比較して高い発光効率を有する利点があるが、ＬＥＤが高温化すると、発光効率が低下する欠点がある。そこで、ＬＥＤの高温化を防止するために、ＬＥＤを冷却するためのＬＥＤ冷却機構が設けられる。ＬＥＤ冷却機構として、例えば、ヒートシンクと冷却ファンがある。

特許文献１には、電球型のＬＥＤランプの例が記載されている。このＬＥＤランプは、六角形の筒状体のヒートシンクを有し、その外側面にＬＥＤ基板が装着されている。ヒートシンクの内側には放熱フィンが設けられている。特許文献２には、発光素子が装着された折り曲げ可能な配線基板と、それを支持する板状基材を有する発光モジュールの例が記載されている。板状部材にはＶ字形の溝が形成されている。

特開2012-156036号公報 特開2011-249534号公報

ＬＥＤランプの発光効率を高めるには、熱伝導特性及び放熱特性が良好な高性能のヒートシンクが必要である。一般に、高性能のヒートシンクは比較的大きな外形及び重量を有する。従来の技術では、ヒートシンクにねじ等によりＬＥＤ基板を装着する。そのためＬＥＤランプが大型化し且つその重量が大きくなる。ヒートシンク及びＬＥＤ基板を軽量化すると、熱伝導特性及び放熱特性が低下するばかりでなく、ヒートシンクをＬＥＤ基板に装着する作業が比較的困難となる。従って、電球型のＬＥＤランプでは、ヒートシンク及びＬＥＤ基板の軽量化と共に、ヒートシンクとＬＥＤ基板を組み立てる工程の容易化が求められている。

本発明の目的は、電球型のＬＥＤランプにおいて、ヒートシンク及びＬＥＤ基板の軽量化と共に、ヒートシンクとＬＥＤ基板を組み立てる工程を容易化することにある。

本願の発明者は、ヒートシンクにねじ等によりＬＥＤ基板を装着する代わりに、ＬＥＤ基板にヒートシンクを装着する構造を着想した。更に、ＬＥＤ基板を１枚の基板を折り曲げて形成することとした。それによって、ヒートシンク及びＬＥＤ基板の軽量化を図ると同時に、ヒートシンクとＬＥＤ基板を組み立てる工程の容易化することができることを見出した。

本実施形態によると、ＬＥＤランプは、口金と、多角形の断面を有し筒状に形成されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板の外側に装着されたＬＥＤ素子と、を有し、前記ＬＥＤ基板は前記口金を通るランプの中心軸線に沿って配置されており、前記ＬＥＤ基板は１枚の長方形の基板を折り曲げ部に沿って折り曲げて形成されてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤ基板は前記折り曲げ部に沿って細い長孔は又はスリットを有する、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤ基板は前記ＬＥＤ素子が装着された面と反対側の面にて前記折り曲げ部に沿ってＶ溝を有する、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記Ｖ溝の角度は前記多角形の外角に等しい、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記Ｖ溝の最も深い部分における前記ＬＥＤ基板の厚さは０．２〜０．６ｍｍである、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ＬＥＤ基板の内側に装着されたヒートシンクと、該ヒートシンクの内側に形成された貫通孔と、前記口金と前記ヒートシンクの間に配置された冷却ファンと、空気排出孔を備えた透光性のカバーと、を更に有し、前記冷却ファンからの冷却用空気は、前記ヒートシンクの内側の貫通孔に導かれ前記カバーの空気排出孔を経由して外部に放出されると同時に、前記長孔は又はスリットを経由して前記ＬＥＤ基板と前記カバーの間の空間に流入する、としてよい。

本実施形態によると、前記前記ＬＥＤランプにおいて、前記ヒートシンクは、前記貫通孔内に突出するように延びる複数の放熱用のフィンを有し、１枚の薄い板状部材を折り曲げることによって形成されている、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ヒートシンクと前記ＬＥＤ基板の端部はクリップに挟まれて固定されている、としてよい。

本実施形態によると、前記ＬＥＤランプにおいて、前記ヒートシンクと前記ＬＥＤ基板は更にリベットによって固定されている、としてよい。

本発明によれば、電球型のＬＥＤランプにおいて、ヒートシンク及びＬＥＤ基板の軽量化と共に、ヒートシンクとＬＥＤ基板を組み立てる工程を容易化することができる。

図１Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプの構成例を説明する斜視図である。 図１Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプの構成例を説明する斜視図である。 図２は、本実施形態に係るＬＥＤランプの分解斜視図である。 図３は、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニット及びスペーサの構造を説明する斜視図である。 図４は、本実施形態に係るＬＥＤランプにおける冷却用空気流を説明する説明図である。 図５は、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットの構造を説明する説明図である。 図６Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板の構造の例を説明する説明図である。 図６Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板の構造の例を説明する説明図である。 図６Ｃは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板の構造の例を説明する説明図である。 図７は、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのヒートシンクの構造の例を説明する説明図である。 図８Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのクリップの構造の例を説明する説明図である。 図８Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのクリップの構造の例を説明する説明図である。 図９Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板を組み立てる方法の例を説明する説明図である。 図９Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板を組み立てる方法の例を説明する説明図である。 図９Ｃは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットのＬＥＤ基板とヒートシンクの固定部分の構造の例を説明する説明図である。 図１０Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットの筒状のＬＥＤ基板の側面の例を説明する説明図である。 図１０Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤユニットの筒状のＬＥＤ基板の断面構成を説明する説明図である。 図１１Ａは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤ基板の平面構成の例を説明する説明図である。 図１１Ｂは、本実施形態に係るＬＥＤランプのＬＥＤ基板のＶ溝の断面構成を説明する説明図である。

以下、本発明に係るＬＥＤランプの実施形態に関して、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中、同一の要素に対しては同一の参照符号を付して、重複した説明を省略する。

図１Ａ及び図１Ｂを参照して本実施形態に係るＬＥＤランプの例を説明する。図１Ａに示すように、ＬＥＤランプ１０は、口金１３と、口金１３に接続された連結部材１９と、連結部材１９に装着された筐体２０と、筐体２０に取り付けられた円筒状の透光性のカバー４１とを有する。カバー４１の内部には、ＬＥＤユニット３０が配置される。本実施形態に係るＬＥＤランプは所謂電球型である。以下に、口金１３を通るランプの中心軸線に沿って、口金１３に向かう方向又は口金１３に近い方を口金側と称し、その反対をトップ側と称する。

筐体２０は、口金側の円筒部２１とトップ側のファン収納部２３とその間の空気取り入れ部２４を含む。円筒部２１及びファン収納部２３は略円筒状外面を有し、ファン収納部２３の外径は、円筒部２１の外径より大きい。尚、円筒部２１及びファン収納部２３の円筒状外面は、口金側に向かって外径が僅かに減少するように軸線方向に沿って傾斜してもよい。空気取り入れ部２４は冷却用空気を取り入れるための開口を有する。図１Ｂに示すように、ＬＥＤランプ１０は、更に、口金１３及び連結部材１９の一部を覆うリング状の防振部材１４を有する。

図２を参照して、本実施形態に係るＬＥＤランプ１０の内部構造を詳細に説明する。ＬＥＤランプは、カバー４１、ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８、冷却ファン１５、円形の回路基板２７、筐体２０、連結部材１９、口金１３及び防振部材１４を有する。カバー４１のトップ側端部には複数の空気排出孔４２が形成される。空気排出孔４２は、ＬＥＤランプの中心軸線を囲むように同心的に配置される。ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５の構造については後に説明する。冷却ファン１５は、典型的にはモータと、その周囲に設けられた回転羽根を有する軸流ファンであってよい。モータは、直流ブラシレスモータであってよい。

筐体２０は、口金側の円筒部２１、トップ側の空気取り入れ部２４、及び、中間のファン収納部２３を含む。空気取り入れ部２４には複数の空気吸入口２４２が円周方向に沿って設けられている。回路基板２７は、筐体２０の空気取り入れ部２４に配置されている。回路基板２７は、ＬＥＤ素子の温度が上昇した場合にＬＥＤ素子への電流の供給を止めるランプ保護回路と冷却ファン１５に直流電流を供給するファン駆動回路を備える。冷却ファン１５は、筐体２０のファン収納部２３内に配置される。スペーサ１８は、筐体２０のファン収納部２３内に装着される。スペーサ１８は樹脂製である。更に、スペーサ１８に係合するようにＬＥＤユニット３０が装着される。こうして、回路基板２７、冷却ファン１５、スペーサ１８及びＬＥＤユニット３０が装着されると、ＬＥＤユニット３０を覆うようにカバー４１が装着される。

図３を参照してＬＥＤユニット３０とスペーサ１８と冷却ファン１５の構造の例を説明する。ＬＥＤユニット３０は、筒状に形成されたＬＥＤ基板３１と、その内面に装着されたヒートシンク３２を有する。ＬＥＤ基板３１は、ＬＥＤランプの中心軸線に平行に且つそれを囲むように配置される。ＬＥＤ基板３１は、筒状の配線基板３１１とその外面に装着された複数のＬＥＤ素子３１２を有する。

ヒートシンク３２は、ＬＥＤ基板３１の内面に面接触するように密着して装着される。ヒートシンク３２は複数の放熱用のフィン３２２を有する。フィン３２２はＬＥＤランプの中心軸線に沿って延びている。フィン３２２の形状は特に限定されない。ヒートシンク３２の内側に、空気流が通るための貫通孔３３が形成される。ヒートシンク３２は１枚の長方形の薄い金属製の板状部材を順に折り曲げて製造する。ヒートシンク３２は、熱伝導性が高い金属、例えば、銅、アルミニウム合金、ステンレス鋼等によって構成される。

図示の例では、ＬＥＤ基板３１は、断面が正八角形の筒状体に形成される。しかしながら、本実施形態では、ＬＥＤ基板３１は、図示の例に限定されるものではなく、断面が正八角形以外の正多角形の筒状体に形成されてよい。ＬＥＤ基板３１は、１枚の板状の長方形のＬＥＤ基板を７つの折り曲げ部３１９に沿って順に折り曲げて筒状に成形することにより形成される。従って、筒状のＬＥＤ基板の両縁の間に、隙間３１Ａが形成される。ＬＥＤ基板３１は、７つの折り曲げ部３１９に沿って細い長孔３１５を有する。

ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、トップ側端部（図３では上側端部）にてクリップ３５によって固定される。更に、ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、軸線方向の略中央の位置にてリベット３７によって固定される。クリップ３５及びリベット３７は、正八面体の各面毎に、合計８箇所にて設けられている。

スペーサ１８は、中心部材１８１とその周囲の環状部材１８３とを有する。中心部材１８１と環状部材１８３は、放射状の支持部材１８５によって接続されている。中心部材１８１と環状部材１８３の間に環状の貫通孔１８６が形成されている。中心部材１８１は、トップ側端面に設けられた円形部材１８１Ａとそれを支持する円筒部材１８１Ｂを有する。環状部材１８３は、環状のトップ側端面１８３Ａと円筒状内面１８３Ｂとを有する。トップ側端面１８３Ａに係合部材１８７が設けられている。

スペーサ１８の貫通孔１８６は、口金側からトップ側に向かって断面積が大きくなっている。環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂと中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの少なくとも一方は、軸線方向に沿って傾斜している。図示の例では、環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂの径は、トップ側に向かって増大している。更に、中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの外径を、トップ側に向かって増大させてもよい。

冷却ファン１５は、中心の円筒状のモータ１５１とその周囲の円筒状部材１５３とを有し、両者の間に、環状の貫通孔１５６が形成されている。貫通孔１５６に回転羽根が配置されている。モータ１５１と円筒状部材１５３は、放射状の支持部材１５５によって接続されている。

冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合するように配置される。例えば、冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１の円形部材１８１Ａは、同一の外径を有するように形成されてよい。更に、冷却ファン１５のモータ１５１とスペーサ１８の中心部材１８１の円筒部材１８１Ｂの口金側端面は、同一の外径を有するように形成されてよい。

冷却ファン１５の支持部材１５５とスペーサ１８の支持部材１８５は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合して配置されている。例えば、冷却ファン１５が４本の支持部材１５５を備える場合には、スペーサ１８は４本の支持部材１８５を備える。

冷却ファン１５の貫通孔１５６とスペーサ１８の貫通孔１８６は、対応した形状及び寸法を有し、ランプの中心軸線に沿って整合して配置される。例えば、冷却ファン１５の貫通孔１５６のトップ側開口部とスペーサ１８の貫通孔１８６の口金側開口部は、同一形状を有するように形成されてよい。冷却ファン１５の貫通孔１５６とスペーサ１８の貫通孔１８６によって連続した管状の空気流路が形成される。この空気流路は、ヒートシンク３２の内側の貫通孔３３に接続されている。

ＬＥＤユニット３０は、スペーサ１８の環状部材１８３に装着される。ＬＥＤ基板３１の口金側端部（図３では下側端部）は、スペーサ１８の環状部材１８３のトップ側端面１８３Ａに当接し、且つ、係合部材１８７によって保持される。係合部材１８７は図示のような爪状であってもよいが他の形状であってもよい。

本願の発明者は、スペーサ１８の中心部材１８１の好ましい形状を鋭意検討した。本願の発明者は、管状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８と、有底の円筒容器状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用意し、図２に示したＬＥＤランプに装着し、点灯試験を行った。その結果、管状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用いる場合より、有底の円筒容器状の中心部材１８１を備えたスペーサ１８を用いる場合のほうが、冷却ファン１５のモータ１５１の冷却に有効であることを見出した。更に、中心部材１８１において円形部材１８１Ａを円筒部材１８１Ｂのトップ側に設けた場合と、口金側に設けた場合を比較した。その結果、円形部材１８１Ａを円筒部材１８１Ｂのトップ側に設けたほうが、冷却ファン１５のモータ１５１の冷却に有利であることを見出した。そこで、本実施形態では、中心部材１８１は、図３に示すように、円形部材１８１Ａと円筒部材１８１Ｂを有する有底の円筒容器状に形成した。

図４を参照して、本実施形態に係るＬＥＤランプの空冷システムを説明する。図４は、本実施形態に係わるＬＥＤランプの軸線方向に沿った断面構造を示す。カバー４１の口金側端部は、筐体２０のファン収納部２３のトップ側端面に接続されている。カバー４１とファン収納部２３によって形成される空間内に、ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５が配置されている。ＬＥＤユニット３０、スペーサ１８及び冷却ファン１５は、ランプの中心軸線に沿って整合して配置されている。ヒートシンク３２のフィン３２２は、ヒートシンク３２の口金側端部からトップ側端部まで軸線方向に沿って延びている。

本実施形態では、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間にスペーサ１８が配置されている。即ち、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間に、スペーサ１８を配置するための空間が形成されている。本実施形態では、冷却ファン１５とヒートシンク３２の間に空間を設け、更に、この空間にスペーサ１８を配置することによって、ヒートシンク３２からの熱が冷却ファン１５のモータ１５１に伝達されることが阻止される。

ヒートシンク３２の貫通孔３３の内径は、冷却ファン１５の貫通孔１５６の外径より大きい。即ち、ヒートシンク３２の貫通孔３３の断面と、冷却ファン１５の貫通孔１５６の断面の間に差異がある。スペーサ１８は、この差異を緩和する機能を有する。図示のように、スペーサ１８の環状部材１８３の円筒状内面１８３Ｂは傾斜しており、その径は、口金側からトップ側に向かって大きくなっている。即ち、スペーサ１８の貫通孔１８６の断面は、口金側からトップ側に向かって大きくなっている。従って、ヒートシンク３２の貫通孔３３の断面と、冷却ファン１５の貫通孔１５６の断面の間に差異は、スペーサ１８の貫通孔１８６の断面の変化によって緩和されている。本実施形態では、スペーサ１８を設けることによって、冷却ファン１５によって生成された冷却用空気は、効率的にヒートシンク３２の貫通孔３３に導くことができる。

筐体２０の空気取り入れ部２４は、円筒部２１とファン収納部２３を架橋する複数の支持部材２４１を有する。これらの支持部材２４１の間に空気吸入口２４２が形成されている。支持部材２４１は略三角形状であり、その斜辺の外面を共通に含む仮想の円錐面が形成される。筐体２０のファン収納部２３は円筒部２３Ａと底面部２３Ｂを有する。底面部２３Ｂには、空気吸入孔２３１が形成されている。

本実施形態に係るＬＥＤランプの冷却用空気流の経路を説明する。矢印は、冷却用空気流の経路を示す。筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２、筐体２０のファン収納部２３の底面部２３Ｂの空気吸入孔２３１、冷却ファン１５の貫通孔１５６、スペーサ１８の貫通孔１８６、ヒートシンク３２の貫通孔３３、及び、カバー４１の空気排出孔４２は、ランプの軸線方向に沿って整合して配置されており、１つの連続した空気流通路を形成する。更に、ヒートシンク３２の貫通孔３３、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５及び隙間３１Ａ（図３）、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３、及び、カバー４１の空気排出孔４２は、ランプの軸線の周りに１つの連続した空気流通路を形成する。

冷却ファン１５を回転させると、先ず、環状の貫通孔１５６に軸線方向の冷却用空気流が形成される。このとき、筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２を介して外部空間から比較的温度が低い冷却用空気が取り入れられる。この冷却用空気は、ファン収納部２３の底面部２３Ｂの空気吸入孔２３１を経由して、冷却ファン１５の貫通孔１５６に導かれる。冷却ファン１５のモータ１５１は、外部空間からの比較的温度が低い冷却用空気によって冷却されるから、モータ１５１の潤滑油の劣化に起因する冷却ファン１５の性能低下を回避することができる。

筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２を介して取り入れられた冷却用空気は、回路基板２７が配置される空間に流入する。それによって、空気取り入れ部２４に配置された回路基板２７は効率的に常に放熱される。そのため回路部品等の高温化に起因した劣化及び誤作動を防止することができる。

冷却ファン１５によって生成された冷却用空気流は、スペーサ１８の貫通孔１８６を経由して、ヒートシンク３２の貫通孔３３に導かれる。冷却用空気がヒートシンク３２に接触すると熱交換が行われる。冷却用空気はヒートシンク３２より熱を奪い、その温度が高くなる。この冷却後の比較的温度が高い空気は、貫通孔３３を通ってカバー４１のトップ側端部に設けられた空気排出孔４２より排出される。

ヒートシンク３２の貫通孔３３に導かれた冷却用空気の一部は、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５及び隙間３１Ａ（図３）を経由して、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３に流入し、ＬＥＤ基板３１のトップ側端部を超えて空気排出孔４２より排出される。従って、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３の空気は、常に、新しい冷却用空気によって置換される。空間４３に流入した冷却用空気によって、配線基板３１１及びＬＥＤ素子３１２が冷却される。

本実施形態によると、冷却用空気が通る空間は、筐体２０の空気取り入れ部２４の空気吸入口２４２とカバー４１の空気排出孔４２とを除いて密閉空間を形成している。従って、外部空間から導入された冷却用空気は全て効率的に、ヒートシンク３２の貫通孔３３及び空間４３内を通過し、ヒートシンク３２及びＬＥＤ基板３１の冷却に使用される。従って、ヒートシンク３２及びそれに面接触しているＬＥＤ基板３１を効率的に冷却することができる。こうして、ヒートシンク３２及びＬＥＤ基板３１が高温化されることが防止される。

図５を参照して本実施形態のＬＥＤユニット３０におけるヒートシンク３２の取付け構造の例を詳細に説明する。上述のように、本実施形態では、ＬＥＤ基板３１は、１枚の板状の長方形のＬＥＤ基板を７つの折り曲げ部３１９に沿って順に折り曲げて筒状に成形することにより形成される。従って、筒状のＬＥＤ基板の両縁の間に、隙間３１Ａが形成される。ＬＥＤ基板３１は、７つの折り曲げ部３１９に沿って細い長孔３１５を有する。ＬＥＤ基板３１の８つの面の中央部には、それぞれ孔３１３が形成されている。

ヒートシンク３２の構造を説明する。本実施形態のヒートシンク３２は、平坦な装着面を備えた装着部３２１と、装着部３２１より垂直に延びる複数の細い板状の放熱用のフィン３２２とを有し、隣接するフィン３２２の間に凹部３２４が形成されている。装着部３２１の中央付近には孔３２３が形成されている。ヒートシンク３２はＬＥＤ基板３１の８つの面毎に、合計８個、設けられる。ここで、ヒートシンク３２は、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５を塞がないように配置される。８個のヒートシンクを用いる代わりに、８個のヒートシンク３２を一体化した１個の一体型のヒートシンクを用いてもよい。一体型のヒートシンクを用いる場合には、それを７か所にて順に折り曲げて筒状に成形する。一体型のヒートシンクは、７か所の折り曲げ部３１９に沿って、ＬＥＤ基板３１の長孔３１５と同様な長孔を有してもよい。ヒートシンク３２の構造及び製造方法の詳細は後に説明する。

ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、トップ側端部（図５では上側端部）にてクリップ３５によって固定される。クリップ３５は、ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２の縁を挟んで固定することができれば、どのような構造又は形状であってもよい。クリップ３５はＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２をばね力によって挟んで固定する。ばね力は板ばね又は線ばねによって生成される。クリップ３５の詳細は後に説明する。ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２は、軸線方向の略中央の位置にてリベット３７によって固定される。リベット３７は、ＬＥＤ基板３１の孔３１３とヒートシンク３２の孔３２３を貫通している。クリップ３５及びリベット３７は、正八面体の各面毎に、合計８箇所にて設けられている。

図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照して、本実施形態のＬＥＤユニット３０のＬＥＤ基板３１の例を説明する。ここでは、ＬＥＤ基板３１を折り曲げて筒状に形成する前の平坦な状態を示す。ＬＥＤ基板３１は、配線基板３１１とＬＥＤ素子３１２を有する。本例では、ＬＥＤ基板３１は、断面が正八角形の筒状体を形成するように構成される。そのため、ＬＥＤ基板３１は８個のセグメントを含み、各セグメントにはリベット用の孔３１３が形成されている。また、隣接するセグメント間に７個の折り曲げ部３１９（図３）が形成されている。本実施形態のＬＥＤ基板３１では、これらの折り曲げ部３１９には、長孔３１５、又は、縁まで延びる切り欠き状のスリット３１７が形成されている。図６Ａに示すＬＥＤ基板では、各折り曲げ部３１９に長孔３１５が形成され、図６Ｂに示すＬＥＤ基板では、各折り曲げ部３１９にスリット３１７が形成されている。図６Ｃに示すＬＥＤ基板では、各折り曲げ部３１９に長孔３１５又はスリット３１７が交互に形成されている。

図７を参照して、本実施形態によるヒートシンク３２の構造及び製造方法を更に詳細に説明する。ヒートシンク３２は、平坦な装着面を備えた装着部３２１と、装着部３２１より垂直に延びる複数の放熱用のフィン３２２とを有する。フィン３２２の間に凹部３２４が形成されている。本実施形態によると、ヒートシンク３２は１枚の長方形の薄い金属製の板状部材を順に折り曲げて製造する。フィン３２２の個数は特に限定されない。図示の例では、６個であるが、それより少なくてもよく、又は、それより多くてもよい。フィン３２２の高さＴは異なってよい。例えば、図示のように、中央部のフィンの高さを両側のフィンの高さより大きくしてよい。隣接するフィン３２２の間隔Ｌは同一であってもよいが異なってもよい。尚、８個のヒートシンクを含む一体型のヒートシンクを製造する場合には、同様に、更に長い１枚の長方形の薄い金属製の板状部材を順に折り曲げて製造する。

図８Ａ及び図８Ｂを参照して本実施形態によるクリップ３５の構造及び製造方法を更に詳細に説明する。クリップ３５は１枚の金属製の板状部材を折り曲げて形成される。クリップ３５は背中部３５１と、その両側に延びる爪部３５２、３５３を有し、断面が略Ｕ字形である。２つの爪部３５２、３５３は板ばねを利用した挟み力を生成する。第１の爪部３５２は１つの細長い形状であるが、第２の爪部３５３は３つの部分からなる。クリップ３５によって、ＬＥＤ基板３１とヒートシンク３２の端部を挟むとき、第１の爪部３５２はＬＥＤ基板３１を押え、第２の爪部３５３はヒートシンク３２を押える。第２の爪部３５３の３つの部分は、フィン３２２の凹部３２４を押える。ここでは、クリップ３５の例として、板ばねを利用した構造の例を説明したが、線ばねを利用した構造であってもよい。

図９Ａ、図９Ｂ及び図９Ｃを参照して、本実施形態のＬＥＤユニット３０の組立方法の例を説明する。図９Ａに示すように、８個のヒートシンク３２と、１個の平板状のＬＥＤ基板３１と、８個のリベット３７を用意する。ＬＥＤ基板３１には、リベット用の孔３１３と長孔３１５が形成されている。更に、ＬＥＤ素子３１２が装着されていない面に、図示のようにＶ溝３１９Ａが形成されている。Ｖ溝３１９Ａと長孔３１５は、折り曲げ部３１９（図３）に沿って形成されている。

ＬＥＤ基板３１の８個のセグメントの各々にヒートシンク３２を装着する。ＬＥＤ基板３１の長孔３１５が、ヒートシンクによって塞がれることがないように、ヒートシンク３２の幅又は形状が設定される。ＬＥＤ基板３１の孔３１３とヒートシンク３２の孔３２３（図５）にリベット３７を挿通し、それを押圧する。こうして、リベット３７によって、ＬＥＤ基板３１にヒートシンク３２が固定される。

図９Ｂに示すように、８個のクリップ３５を用意する。クリップ３５によって、ＬＥＤ基板３１の端部とヒートシンク３２の端部を固定する。図９Ｃは、クリップ３５によって固定された、ＬＥＤ基板３１及びヒートシンク３２の端部を模式的に示す。クリップ３５の第１の爪部３５２はＬＥＤ基板の配線基板３１１を押え、クリップ３５の第２の爪部３５３はヒートシンク３２の装着部３２１を押える。最後に、ＬＥＤ基板３１を７つの折り曲げ部３１９に沿って折り曲げることによって、図３に示した筒状のＬＥＤユニット３０が形成される。

図１０Ａ及び図１０Ｂを参照して、ＬＥＤ基板３１の構造を説明する。図１０Ａ及び図１０Ｂは、図３に示したＬＥＤユニット３０より、ヒートシンク３２を除去し、筒状のＬＥＤ基板３１のみを取り出して描いた図である。図１０Ａは、ＬＥＤ基板３１の側面構成の例を示し、図１０Ｂは図１０Ａの線Ａ−Ａに沿って見たＬＥＤ基板３１の平面構成を示す断面図である。ＬＥＤ基板３１は配線基板３１１とＬＥＤ素子３１２を有する。配線基板３１１の外側面３１１ＡにＬＥＤ素子３１２が装着されている。

図１０Ｂに示すように、本実施形態では、ＬＥＤ基板３１は、断面が正八角形の筒状に形成されている。正八角形の外角をθとする。一般に、正ｎ多角形の外角は、３６０°をｎで除算することにより得られる。即ち、θ＝３６０°／ｎである。例えば、正八角形の外角は、θ＝３６０°／８＝４５°である。平板状のＬＥＤ基板３１を、正八角形の筒状に形成するには、ＬＥＤ基板３１を、折り曲げ部３１９に沿って、外角θに等しい角度だけ折り曲げればよい。即ち、外角は折り曲げ角に等しい。本実施形態では、折り曲げ工程を容易化し、且つ、正確に折り曲げ角θだけ折り曲げられるように、配線基板３１１の内側面３１１Ｂに、折り曲げ部３１９に沿ってＶ溝３１９Ａが形成されている。

図１１Ａは、配線基板３１１に形成された孔３１３、長孔３１５、及び、Ｖ溝３１９Ａを示す。本実施形態によると、長孔３１５、及び、Ｖ溝３１９Ａは、配線基板３１１の折り曲げ部に沿って形成されている。従って、ＬＥＤ基板３１を折り曲げ部に沿って容易に且つ正確に折り曲げることができる。本実施形態によると、長孔３１５は、図４を参照して説明したように、貫通孔３３を通る冷却用空気の一部を、カバー４１とＬＥＤ基板３１の間の空間４３に導く機能を有するが、同時に、ＬＥＤ基板３１を折り曲げる作業を効率化させる機能を有する。尚、スリット３１７（図６Ａ〜図６Ｃ）も長孔３１５と同様な機能を有する。

図１１Ｂを参照して、配線基板３１１に形成されたＶ溝３１９Ａの形状について説明する。図示のように、Ｖ溝３１９Ａの２つの内面のなす角、即ち、溝の角度をθとする。本実施形態では、溝の角度θを折り曲げ角に等しい角度に設定する。そのため、板状のＬＥＤ基板３１を折り曲げ部３１９に沿って折り曲げると、Ｖ溝３１９Ａの２つの内面が互いに面接触する。それによって、正多角形の筒状のＬＥＤ基板３１の形状を安定化させることができる。溝の角度θは、正多角形の外角に等しい。例えば、筒状のＬＥＤ基板３１の断面が正八角形の場合、その外角は４５°であり、溝の角度θは４５°となる。

次に、Ｖ溝３１９Ａの深さについて説明する。図示のように、配線基板３１１の厚さをｔ、Ｖ溝３１９Ａの深さをｈ、Ｖ溝３１９Ａの最深部における配線基板３１１の厚さをｄとする。本願の発明者が行った曲げ試験では、厚さｄは０．２〜０．６ｍｍが好ましいことが判った。厚さｄが小さすぎるとＬＥＤ基板３１の強度が小さくなり、ＬＥＤ基板を筒状に保持することが困難となる。一方、厚さｄが大きすぎるとＬＥＤ基板３１を容易に曲げることが困難となる。

以上、本実施形態に係るＬＥＤランプについて説明したが、これらは例示であって、本発明の範囲を制限するものではない。当業者が、本実施形態に対して容易になしえる追加・削除・変更・改良等は、本発明の範囲内である。本発明の技術的範囲は、添付の特許請求の記載によって定められる。

１０…ＬＥＤランプ、１３…口金、１４…防振部材、１５…冷却ファン、１８…スペーサ、１９…連結部材、２０…筐体、２１…円筒部、２３…ファン収納部、２３Ａ…円筒部、２３Ｂ…底面部、２４…空気取り入れ部、２７…回路基板、３０…ＬＥＤユニット、３１…ＬＥＤ基板、３１Ａ…隙間、３２…ヒートシンク、３３…貫通孔、３５…クリップ、３７…リベット、４１…カバー、４２…空気排出孔、１５１…モータ、１５３…円筒状部材、１５５…支持部材、１５６…貫通孔、１８１…中心部材、１８１Ａ…円形部材、１８１Ｂ…円筒部材、１８３…環状部材、１８３Ａ…トップ側端面、１８３Ｂ…円筒状内面、１８５…支持部材、１８６…貫通孔、１８７…係合部材、２３１…空気吸入孔、２４１…支持部材、２４２…空気吸入口、３１１…配線基板、３１２…ＬＥＤ素子、３１３…孔、３１５…長孔、３１７…スリット、３１９…折り曲げ部、３１９Ａ…Ｖ溝、３２１…装着部、３２２…フィン、３２３…孔、３２４…凹部、３５１…背中部、３５２、３５３…爪部

Claims (9)

1. 口金と、多角形の断面を有し筒状に形成されたＬＥＤ基板と、該ＬＥＤ基板の外側に装着されたＬＥＤ素子と、を有し、
   前記ＬＥＤ基板は前記口金を通るランプの中心軸線に沿って配置されており、
   前記ＬＥＤ基板は１枚の長方形の基板を折り曲げ部に沿って折り曲げて形成されたことを特徴とするＬＥＤランプ。
2. 請求項１記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤ基板は前記折り曲げ部に沿って細い長孔は又はスリットを有することを特徴とするＬＥＤランプ。
3. 請求項１又は２記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤ基板は前記ＬＥＤ素子が装着された面と反対側の面にて前記折り曲げ部に沿ってＶ溝を有することを特徴とするＬＥＤランプ。
4. 請求項３記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記Ｖ溝の角度は前記多角形の外角に等しいことを特徴とするＬＥＤランプ。
5. 請求項３又は４記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記Ｖ溝の最も深い部分における前記ＬＥＤ基板の厚さは０．２〜０．６ｍｍであることを特徴とするＬＥＤランプ。
6. 請求項２から５のいずれか１項記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ＬＥＤ基板の内側に装着されたヒートシンクと、該ヒートシンクの内側に形成された貫通孔と、前記口金と前記ヒートシンクの間に配置された冷却ファンと、空気排出孔を備えた透光性のカバーと、を更に有し、
   前記冷却ファンからの冷却用空気は、前記ヒートシンクの内側の貫通孔に導かれ前記カバーの空気排出孔を経由して外部に放出されると同時に、前記長孔は又はスリットを経由して前記ＬＥＤ基板と前記カバーの間の空間に流入することを特徴とするＬＥＤランプ。
7. 請求項６記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ヒートシンクは、前記貫通孔内に突出するように延びる複数の放熱用のフィンを有し、１枚の薄い板状部材を折り曲げることによって形成されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
8. 請求項６又は７記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ヒートシンクと前記ＬＥＤ基板の端部はクリップに挟まれて固定されていることを特徴とするＬＥＤランプ。
9. 請求項８記載のＬＥＤランプにおいて、
   前記ヒートシンクと前記ＬＥＤ基板は更にリベットによって固定されていることを特徴とするＬＥＤランプ。

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