JP4862715B2

JP4862715B2 - ランプ装置

Info

Publication number: JP4862715B2
Application number: JP2007076706A
Authority: JP
Inventors: 勝之小林; 洋久保田; 伸弥白田; 眞理中村; 啓道中島; 鉄也大野; 仁志河野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-03-23
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2027-03-23
Also published as: JP2007287684A

Description

本発明は、点灯回路を収容したランプ装置に関する。

昨今のエネルギー事情を反映して、省エネルギーや軽量化に優れ電子点灯回路を内蔵した蛍光ランプが照明用光源として普及している。近年、いわゆるフィラメント形電球の代替として利用可能とするため、発光管と点灯装置とを同一ケース内に収容した蛍光ランプ装置が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、電球代替を目的とした点灯装置内蔵形蛍光ランプでは、高さ方向の寸法が大きくなる。そこで、平面的な光源を得るため、蛍光管をケース内に並列に配置した蛍光ランプ装置が開発されている（例えば非特許文献１参照）。
特開平６−２８３１３９号公報Ｊ．Ｄ．フーカー［ランプテック］（J. D. Hooker [LAMPTECH]）、シルヴァニア・マイクロリンクス・エフ・自己安定型蛍光灯（Sylvania MicroLynx 'F' Self-Ballasted Fluorescent）、［online］、２００３年３月２３日、Ｊ．Ｄ．フーカー［ランプテック］（J.D. Hooker[LAMPTECH]）、［平成１８年３月２３日］、インターネット（http://www.lamptech.co.uk/Spec%20Sheets/Sylvania%20MicroLynx.htm）

しかし、従来の平面状かつコンパクトな蛍光ランプでは、点灯回路を収容する収容部が加工性、コストおよび絶縁性の理由からＰＢＴなどの樹脂で成形されおり、放熱性は十分ではない。

特に蛍光ランプは点灯中比較的高温となるので、この蛍光ランプに近接している樹脂製の収容部内の温度が上昇して点灯回路部品である電解コンデンサなどの電子部品がダメージを受けて蛍光ランプ装置が短寿命になってしまうという問題があった。

本発明は、かかる従来の問題を解消すべくなされたもので、平面形光源の点灯で生じる熱の影響から点灯回路を保護することのできるランプ装置を提供することを目的とする。

上記の問題を解決するため、請求項１の発明のランプ装置は、平面部およびこの平面部と一体的に設けられかつ周縁を外部に露出させた放熱部を有する本体部と；前記平面部に配設される平面形光源と；前記平面部の前記平面形光源の配設された面とは反対側に突出するように形成され、側面および上面に囲まれた内部空間を有する収容部と；前記収容部の内部空間に収容された前記平面形光源を点灯させる点灯回路と；前記収容部の側面および上面の少なくとも一方として配設され、前記内部空間から熱を外部に放出する放熱板と；を具備したことを特徴とする。

平面形光源の種類は特に限定されないが、例えば、環状形蛍光灯、Ｕ字状蛍光灯、Ｕ字状蛍光灯を連設したものなどを用いることができる。また、発光部を平面状に配設することが可能なＬＥＤや、有機ＥＬなどの固体発光素子を平面光源として用いてもよい。平面形光源を設置する際には、平面形光源が固定される本体部の設置面と平面形光源との間を例えば、１ｍｍ程度離すとよい。

平面形光源を本体部に固定する方法としては、例えばシリコーン樹脂を主成分とする接着剤などを用いることができる。
点灯回路はインバータ回路やコンバータ回路などを有する回路装置である。点灯回路を構成する部品としては、例えばＭＯＳ−ＦＥＴ、電解コンデンサ、抵抗器、インダクタなどがあり、特に熱の影響で劣化しやすい部品として電解コンデンサが挙げられる。

金属製の放熱板としては、例えば銅やアルミニウムなどの金属板を用いることで、放熱性を向上できる。
請求項２記載の発明のランプ装置は、前記点灯回路の少なくとも一つの部品と前記放熱板との間にシリコーン接着剤が充填されていることを特徴とする。
通常、シリコーン接着剤は、点灯回路の部品を固定するために用いるが、これを部品と収容部に設けられた放熱板に渡すようにして塗布することで、平面形光源からの熱によって過熱された点灯回路の部品の熱をシリコーン接着剤を介して放熱板へ逃がすことができる。

請求項３記載の発明のランプ装置は、前記収容部内の前記点灯回路と前記本体部との間に断熱部材が配置されていることを特徴とする。
断熱部材は、熱を遮断できるものならば特に限定されない。断熱部材として、例えば空気層を設けることができる。断熱部材として、例えば熱絶縁性のジェルなどの材料からなる充填層を設けることができる。
請求項４記載の発明のランプ装置は、前記本体部の前記平面部が、金属部材によって構成されていることを特徴とする。
金属部材は、上記収容部に設けられる放熱板と同様に、例えば、銅やアルミニウムなどの金属板を用いることで、効率よく平面形光源からの熱を吸収することができる。

また、前記の放熱部として、例えば、銅やアルミニウムなどの金属板を用いることで、平面形光源からの熱の放出性を向上することができる。

請求項１の発明によれば、収容部内の熱を収容部外へ逃がすことができ、平面形光源の点灯で生じる熱の影響から点灯回路を保護することができる。例えば、金属製の放熱板を用いることで収容部内の熱を収容部外へ効率よく逃がすことができる。また、本体部が放熱部を有することで、平面部によって吸収された平面形光源からの熱を効率よく本体部外へ放出することができる。
請求項２の発明によれば、シリコーン接着剤を点灯回路の少なくとも一つの部品と収容部の間に充填することで、点灯回路の部品、例えば電解コンデンサなどの熱をシリコーン接着剤を介して収容部外へ効率よく逃がすことができる。

請求項３の発明によれば、収容部内の点灯回路と本体部との間に断熱部材を配置したので、点灯回路と平面形光源との間が熱的に遮断され、平面形光源から発せられた熱が点灯回路の部品に伝わることを抑制できる。これにより、平面形光源の点灯で生じる熱の影響から点灯回路をより確実に保護することができる。
請求項４の発明によれば、平面形光源が固定される本体部の平面部が金属部材によって構成されているので、効率よく平面形光源からの熱を吸収することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一つの実施形態にかかるランプ装置の構成を示す分解斜視図である。図２は図１のランプ装置を下から見た平面図である。図３は図１のランプ装置の構成を示す一部断面図である。図４は図１のランプ装置を上から見た平面図である。図５は図１のランプ装置の平面形蛍光ランプと、透過性を有するグローブとの距離関係を示す一部拡大図である。図６はグローブの透過率の違いを模式的に示す概略図である。図７はグローブの内面に光拡散材を配置したことを示す一部断面図である。

図８は平面形発光管である蛍光ランプとグローブとの間隙に半透明の円形板ガラスを配置したことを示す一部断面図である。図９は装置本体下面の表面素材にメッキ処理を施したことを示す一部断面図である。図１０は、ランプ装置の放熱を拡大して示す概念図である。図１１〜１３は、回路収容部に設けられた放熱板の変形例である。図１４は本発明の他の実施形態にかかるランプ装置の構成を示す一部断面図である。図１５は図１４のランプ装置の回路収容部の平面図である。

図１乃至図４に示すように、このランプ装置１は、装置本体２、回路収容部４、平面形光源としての蛍光ランプ５およびグローブ６を備えた回路一体形の蛍光ランプ装置である。
金属製の装置本体２は略円盤状の本体平面部２ａと、この本体平面部２ａの外周部に連続する本体縁部２ｂとが一体に形成されている。この本体縁部２ｂは、下面を開口した断面略Ｖ字状をなし、外周面は、上方に向かって径寸法が小さくなるように傾斜している。

また、この本体縁部２ｂの下側の開口にはグローブ６が接着などして取付けられる。さらに、本体縁部２ｂの上側には回路収容部４が係合保持される。
グローブ６は、蛍光ランプ５から発光された光を透過するガラスまたはアクリル樹脂製のカバーである。このグローブ６は上側に開口部を設けた扁平な曲面形状に形成されている。
グローブ６は装置本体２の下面側に蛍光ランプ５を覆うように取付けられている。グローブ６は縁部６ａと正面部６ｂを有している。
縁部６ａはグローブ６の開口部を囲むように形成されている。縁部６ａは、上側に向かう取付部として機能する。正面部６ｂは、この開口部すなわち取付け部の下方に対向する。正面部６ｂは滑らかな曲面状に形成されている。

蛍光ランプ５は平面形の光源で、発光管を備え、この発光管は３本のＵ字状に屈曲されたバルブ５ａ，５ｂ，５ｃを連通管５ｄで順次接続し、１本の連続した放電路を形成している。蛍光ランプ５は装置本体２の本体平面部２ａ下面に取付られる。
回路収容部４は、耐熱性の樹脂、例えばＡＢＳ樹脂などで形成されている。回路収容部４は略円筒状の側面と平面略円形状の上面を備える（有底の円筒体）。
回路収容部４の上面およびまたは側面には放熱板１１を設けることができる。
回路収容部４の内部には、空間４ｂが設けられており、点灯回路としてのインバータ３が内蔵されている。

回路収容部４は、装置本体２より突出するように装置本体２に装着されている。
回路収容部４の下部には、断熱層９が設けられ、この断熱層９の上部にインバータ３が固定されている。断熱層９は蛍光ランプ５から放射される熱がインバータ３へ伝わるのを抑制するためのものである。
回路収容部４は口金部４ａを有している。口金部４ａは回路収容部４の側面から鍔状に突出している。口金部４ａはＧＸ５３タイプのソケットに取付られる。口金部４ａ両側には一対のピン電極７が上方へ突出して設けられている。このピン電極７は、一対の入力端子８とそれぞれ電気的に接続されている。

インバータ３と入力端子８とは、図示は省略したが導線で電気的に接続されている。インバータ３は電解コンデンサ１０を備える。インバータ３は電解コンデンサ１０の他にも電子部品１０ａを備える。
電子部品１０ａはインバータ３の基板上に実装されている。電子部品１０ａは例えばＭＯＳ−ＦＥＴ、抵抗器、インダクタなどで構成される。
電解コンデンサ１０は横向きに配置されてインバータ３の基板上に実装されており、シリコーン接着剤１２が固着されている。
このシリコーン接着剤１２は、回路収容部４上面に設けられた放熱板１１まで到達する。
つまり、電解コンデンサ１０の上部と放熱板１１とは、シリコーン接着剤１２を介して熱伝導されるように接着されている。

電解コンデンサ１０は熱影響により短寿命になってしまうが放熱板１１とシリコーン接着剤１０によって電解コンデンサ１０の熱を放出することができるため上記短寿命を抑制できる。
なお、放熱板１１は、回路収容部４の一部分として一体的に構成されることが望ましいが、回路収容部４上面およびまたは側面の任意の箇所に金属板などを貼付けるようにしてもよい。

このランプ装置１は、装置本体２の本体平面部２ａおよび本体縁部２ｂに金属板を用いたことで、放熱効果が増している。
次にグローブ６と蛍光ランプ５との取付け部を図５に拡大図で示す。
従来の平面状かつコンパクトなランプ装置では、点灯した際、蛍光ランプ５の端部に影が出て、照度にムラが生じ均一な光を得られない畏れがある。
そこで、グローブ６は、蛍光ランプ５からの光を拡散する部材で構成されることが望ましい、この拡散の結果、グローブ６を透過した蛍光ランプ５からの光の均一性が向上する。

光を拡散させる材質としては例えば、シリコーン樹脂などが適用できる。但し、光を拡散させるとグローブ６の透過率が小さくなることが多い。このため、反射光の均一性（照度のムラ）と光の強度をバランスさせる必要がある。
乱反射部材の光拡散特性と、グローブ６の透過率特性は密接な関係がある場合が多い。
このためグローブ６の透過率Ａ（％）と、グローブ６蛍光とランプ５間の距離Ｂ（ｍｍ）とを例えば、下記の式（１）に基づいて決めることで、光の均一性と強度を両立させることができる。
２５＜Ａ−２０×Ｂ＜６５ …式（１）

すなわち、蛍光ランプ５とグローブ６間の距離Ｂには、グローブ６の透過率Ａに対応する適正範囲がある。
透過率が小さい（光の拡散が大きい）場合では距離Ｂが小さくても、光の均一性は保たれる。逆に透過率が大きい場合では距離Ｂを大きくすることで光の均一性が保たれる。
例えば、グローブ６の透過率Ａが６０％であった場合、距離Ｂは０〜１．９（ｍｍ）とするのが好ましいことがわかる。

また、例えばグローブ６の透過率Ａが８０％であった場合、距離Ｂは０〜２．７（ｍｍ）とするのが好ましいことがわかる。
適正範囲内でグローブ６と蛍光ランプ５とを取付けた場合、蛍光ランプ５を点灯させたときに反射光の均一性と光の強度をバランスを両立することができる。
さらに均一な光を得るためのグローブ６は、図６に示すように、グローブ６の正面部６ｂの外周部１３の透過率を低く、内周部１４の透過率は高くすることが望ましい。発光面の中心部の発光管の影が小さい部分のグローブ透過率を高くすることにより輝度ムラが小さくなり外観上良好となる。

その他に均一な光を得るための手段として例えば図７および図８に示すようにグローブ６の内面に光拡散材１５を配置することもできる。蛍光ランプ５とグローブ６との間隙に半透明の円形板ガラス１６を配置してもよい。
光拡散材１５は、グローブ６の内面のみではなく外面に設けてもよい。光拡散材１５としては、多孔質ガラス粒子、非球状マイカ、酸化チタンなどの乱反射材が分散された透光性材料を用いることができる。また、円形板ガラス１６としては、蛍光ランプ５全体を覆うものではなく、影の大きい端部のみ覆う形状でもよい。

従来の平面状かつコンパクトなランプ装置では、蛍光ランプ５と、この蛍光ランプ５が取付けられる装置本体２下面による光の吸収で、外部に放射する光量が減少するという問題があった。
しかし、図９に示すように、装置本体２下面（すなわち本体平面部２ａ下面）に光沢処理１８を施すことで、蛍光ランプ５が取付けられる本体平面部２ａ下面による光の吸収を抑制できる。

本体平面部２ａ下面は、熱伝導率の高い物質、例えばＡｌやＣｕなどを含む金属またはセラミックなどで構成することにより、容易に光沢度を上げることができ、かつ蛍光ランプ５から放射される熱に対して変形、劣化が小さく光沢を寿命末期まで維持することができる。
本体平面部２ａ下面の光沢度を上げるためには、本体平面部２ａ下面の表面素材をメラミン、アクリル、ポリエステルなどの耐熱性樹脂や、銀、アルミニウム、ロジウムなどを塗布またはメッキ処理を施すことが良い。

また、本体平面部２ａ下面に光拡散性の良いガラス粒を塗布することで光の取出し効率を改善することができる。
図示はしないが、蛍光ランプ５の内部の上側に、装置本体２側に透過する光を反射する反射膜層を設けることで、本体平面部２ａ下面で吸収される光をさらに低減することができる。
また、蛍光ランプ５の外部上側に、装置本体２側に透過する光を反射する反射膜層を設けることで、直径が６ｍｍ以下のバルブにおいても実施可能となり、本体平面部２ａ下面で吸収される光をより低減することができる。

次に図１０を用いて、以上のように構成されたランプ装置１を使用したときの放熱について説明する。
今、蛍光ランプ５は点灯状態とする。このとき蛍光ランプ５は発熱する。電解コンデンサ１０も蛍光ランプ５からの熱や回路収容部４内の温度に影響されて温度が上昇する。
電解コンデンサ１０の熱はシリコーン接着剤１２を介して放熱板１１から放出される。換言すれば放熱板１１は、シリコーン接着剤１２を介して電解コンデンサ１０の熱を吸収する。放熱板１１による放熱によって電解コンデンサ１０は熱による短寿命を防止することができる。

蛍光ランプ５からの熱は本体平面部２ａに吸収される。本体平面部２ａに吸収された蛍光ランプ５からの熱は、本体縁部２ｂへと熱伝導され、この本体縁部２ｂから放出される。すなわち、蛍光ランプ５からの熱は装置本体２によって放出される。
このため、蛍光ランプ５からの熱の回路収容部４への熱が伝わることを抑制することができる。さらに蛍光ランプ５からの熱の回路収容部４への熱伝導は装置本体２による吸収および放出のみならず、断熱層９によっても抑制される。
このことにより、蛍光ランプ５の熱によるインバータ、特に電解コンデンサ１０の短寿命を防止することができる。

なお、この実施の形態のランプ装置１では放熱板１１を回路収容部４上面に設けたが放熱板１１の設置箇所は特に限定されることなく種々の位置に設けることができる。
例えば、図１１に示すように回路収容部４の上面と側面の両方に放熱板１１を設けることができる。この場合には、電解コンデンサ１０に固着されているシリコーン接着剤１２は、回路収容部４上面およびまたは側面の放熱板１１まで到達する。
また、図１２に示すように、回路収容部４全体を放熱性の良い金属（例えば、アルミニウムや銅など）で構成することもできる。

すなわち回路収容部４自体が放熱板として作用する。
この場合には、電解コンデンサ１０に固着されているシリコーン接着剤１２は、回路収容部４の上面およびまたは側面の所望の箇所まで到達する。
回路収容部４全体を放熱性の良い金属で構成した場合には、ピン電極７周辺は短絡防止または絶縁性の確保のために絶縁性の高い材料（例えばＡＢＳ樹脂）で構成することが望ましい。
図１３に示すように放熱板１１は回路収容部４の側面にのみ設けることも可能である。放熱板１１を回路収容部４の側面にのみ設けた場合には、回路収容部４上面は、例えばＡＢＳ樹脂で構成することができる。

また、この場合には、電解コンデンサ１０に固着されているシリコーン接着剤１２は、回路収容部４の側面の放熱板１１まで到達する。
以上説明したように放熱板１１を回路収容部４の上面以外の種々の箇所に設けることで、シリコーン接着材１２を回路収容部４の上面のみならず所望の箇所に到達させることができる。

例えば、放熱板１１を回路収容部４の上面および側面に設けかつ、電解コンデンサ１０が２つ以上設けられたインバータを使用した場合、一方の電解コンデンサ１０は回路収容部４の上面にシリコーン接着剤１２によって接着することができる。
そして他方のコンデンサ１０は回路収容部４の側面にシリコーン接着剤１２によって接着することができ、放熱箇所が分散されるため電解コンデンサ１０の熱の放出をより効果的に行うことができる。

また、放熱板１１の設置箇所もしくは設置領域が増えることで、電解コンデンサ１０の放熱のみならず、回路収容部４内の熱を回路収容部４の外へ効果的に放出することができる。
本発明は上記実施形態のみに限定されるものではなく、さらに変形が可能である。例えば図１４および図１５に示すように、回路収容部４内の一対の入力端子８近傍に、一対の立ち上がり壁１９を設ける。また、回路収容部４の一対の入力端子接続部２０に、立ち上がり壁１９が挿入される一対の凹部２１をそれぞれ設ける。

このように立ち上がり壁１９を設けることで、入力端子８と金属製の装置本体２との絶縁距離が確保でき、安全性を向上することができる。また、回路収容部４の入力端子接続部２０に設けた凹部２１は、入力端子接続部２０の嵌合部材としても機能する。

本発明の一つの実施形態にかかるランプ装置の構成を示す分解斜視図である。図２は図１のランプ装置を下から見た平面図である。図１のランプ装置の構成を示す一部断面図である。図１のランプ装置を上から見た平面図である。図１のランプ装置の平面形蛍光ランプと、透過性を有するグローブとの距離関係を示す一部拡大図である。グローブの透過率の違いを模式的に示す概略図である。グローブの内面に光拡散材を配置したことを示す一部断面図である。水平形発光管である蛍光ランプとグローブとの間隙に半透明の円形板ガラスを配置したことを示す一部断面図である。装置本体下面の表面素材にメッキ処理を施したことを示す一部断面図である。ランプ装置１の放熱を拡大して示す概念図である。回路収容部４に設けられた放熱板１１の変形例である。回路収容部４に設けられた放熱板１１の変形例である。回路収容部４に設けられた放熱板１１の変形例である。本発明の他の実施形態にかかるランプ装置の構成を示す一部断面図である。図１４のランプ装置の回路収容部の平面図である。

符号の説明

１…ランプ装置、２…装置本体、２ａ…本体平面部、２ｂ…本体縁部、３…インバータ、４…回路収容部、４ａ…口金部、４ｂ…空間、５…蛍光ランプ、５ａ，５ｂ，５ｃ…バルブ、５ｄ…連通管、６…グローブ、６ａ…縁部、６ｂ…正面部、７…ピン電極、８…入力端子、９…断熱層、１０…電解コンデンサ、１０ａ…電子部品、１１…放熱板、１２…シリコーン接着剤、１３…外周部、１４…内周部、１５…光拡散材、１６…円形板ガラス、１８…光沢処理、１９…立ち上がり壁、２０…入力端子接続部、２１…凹部。

Claims

平面部およびこの平面部と一体的に設けられかつ周縁を外部に露出させた放熱部を有する本体部と；
前記平面部に配設される平面形光源と；
前記平面部の前記平面形光源の配設された面とは反対側に突出するように形成され、側面および上面に囲まれた内部空間を有する収容部と；
前記収容部の内部空間に収容された前記平面形光源を点灯させる点灯回路と；
前記収容部の側面および上面の少なくとも一方として配設され、前記内部空間から熱を外部に放出する放熱板と；
を具備したことを特徴とするランプ装置。
前記点灯回路の少なくとも一つの部品と前記放熱板との間にシリコーン接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１記載のランプ装置。
前記収容部内の前記点灯回路と前記本体部との間に断熱部材が配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のランプ装置。
前記本体部の前記平面部が、金属部材によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３いずれか１記載のランプ装置。