JP2008243392A - 照明器具 - Google Patents

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Michihiko Nishiie
充彦 西家
Hirokazu Otake
寛和 大武
Takuro Hiramatsu
拓朗 平松
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Abstract

【課題】器具本体の小型化を図りつつ、放熱性能を向上させることが可能な照明器具を提供する。
【解決手段】光源11を配置した光源部12と;光源を点灯する電源回路13aを有する電源部13と;電源ケーブル用の端子部14b、14c、14dを有し、電源部に電源を供給する電源端子台14と;電源部を収容する本体部20x、この本体部の一端部に設けられ光源部を配設する支持部20c、本体部の一端部において本体部から外側に突出して設けられたフランジ部20yおよび本体部の他端部に設けられ電源端子台を配設する取付部20eを有する器具本体20と;を具備する照明器具10を構成する。
【選択図】図1

Description

本発明は、発光ダイオード等を光源とした照明器具に関する。
近年、光源として発光ダイオードを用いた照明器具が開発されている(例えば、特許文献1参照)。発光ダイオードは直流で駆動されるために別途の電源が必要であり、また器具としては小型、薄型化が要求されることから、特許文献1にも示されるように、電源部が別置きに構成されている。また、電源部を内蔵した照明器具としては、ダウンライト形の照明器具が開発されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2005−100799号公報 特開2004−179048号公報
しかしながら、特許文献1に示される照明器具は、電源部が別置きに構成されているため、電源部を設置するためのスペースが必要となり、また設置工事などが煩雑になり、器具本体に対して電源部を一体化することが要望されている。また、特許文献2に示されるダウンライト形の照明器具においては、器具本体内に点灯回路や端子台が組み込まれ電源部が一体化されている。そして、発光ダイオードから発生する熱を放熱するために、反射板を放熱性の優れたアルミニウムで構成し、かつ裏面に複数の放熱フィンを一体に形成してヒートシンクとしての機能を持たせている。
しかし、この種の照明器具を天井に埋め込んで断熱材により断熱施工する場合には、発光ダイオードから発生する熱がこもってしまい発光ダイオードの電気特性が変化し発光効率が低下する虞がある。また、発光ダイオードを含む半導体部品の寿命が短くなる虞もある。そこで、本発明では、照明器具を断熱施工した場合において放熱性能を向上させることができる照明器具を提供することを目的とするものである。
請求項1記載の発明は、光源を配置した光源部と;光源を点灯する電源回路を有する電源部と;電源ケーブル用の端子部を有し電源部に電源を供給する電源端子台と;前記電源部を収容する本体部、この本体部の一端部に設けられ前記光源部を配設する支持部、前記本体部の一端部において本体部から外側に突出して設けられたフランジ部および前記本体部の他端部に設けられ前記電源端子台を配設する取付部を有する器具本体と;を具備することを特徴とする。本発明の照明器具では、器具本体を断熱材で覆う場合、断熱材はフランジ部でも支持される。そうすると、断熱材が器具本体の本体部に接触することが低減され、その結果、本体部と断熱材との間には隙間が形成される。光源からの熱は、器具本体に伝導され、器具本体の本体部から前記隙間に放熱される。
光源は、小型の光源で、例えば発光ダイオードや半導体レーザなどの半導体発光素子、小型の電球やハロゲン電球等の白熱電球等でもよい。特に半導体発光素子の場合には、放熱効果が得られるので好適である。光源部は、例えば、円盤状の配線基板に、光源を円形状に1列または同心状に複数列配置し、全体として、平面視で円形、矩形、多角形等をなした形状の発光面を構成するようにしてもよい。光源部には、反射体やレンズ体等の光制御部材を設けるようにしてもよい。電源部は、例えば、円盤状の配線基板に、電源回路を構成する電気部品を実装し器具本体内部に収容しても、さらには電気絶縁性を有する合成樹脂、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等で構成した電源ボックス内に配線基板を収納し、この電源ボックスを器具本体内部に収容して構成してもよい。器具本体は、光源部の発光面の形状に合わせた、例えば、丸形、角形状等のダウンライト形の照明器具を構成するようにしてもよい。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の照明器具において、前記支持部と側壁により凹部が構成され、前記フランジ部は前記側壁先端部に設けられていることを特徴とする。器具本体の凹部は、電源端子台の一部または全てを収納して配設しつつ、凹部の側壁が器具本体の放熱面積を確保するような全ての形態が許容される。凹部の開口部は、電源端子台の端子部に対向して設けることが好ましいが、端子部に対向せずに離間して設けてもよい。また、個数は1個の開口部でも2個以上の開口部でもよく、電源ケーブル等の引き込みのためのガイド機能を発揮しつつ、凹部に外気を流通させるための全ての形態が許容される。また、器具本体の材質は、熱伝導性の良好なアルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)などで構成しても、さらには高熱伝導樹脂等の合成樹脂で構成してもよく、光源の熱を放熱させるための全ての材質が許容される。
請求項3記載の発明は、請求項2記載の照明器具において、前記凹部の側壁の高さは、電源端子台のリリースボタンと同一若しくは高く構成したことを特徴とする。凹部の側壁は、筒体形状等をなす器具本体の他端部を一体に延長して形成しても、別体の側壁をビス等の手段で取り付けて構成してもよい。
請求項1および2記載の発明によれば、フランジ部が断熱材を支持するため、照明器具を断熱施工した場合において放熱性能を向上させることができる。
請求項3記載の発明によれば、器具本体の凹部の側壁の高さは電源端子台のリリースボタンと同一若しくは高く構成したことにより、施工時等に器具本体の上部に万一力がかかったとしても高い凹部の側壁がストッパーになり、不用意に電源ケーブル等が離脱することがなく、安全な照明器具を提供することができる。
以下、本発明に係る照明器具の一実施形態について、図1ないし図9を参照して説明する。本実施形態の照明器具は、高輝度、高出力の複数個の発光ダイオードを用い、例えば、一般家屋におけるダウンライトとして構成したものである。この照明器具10は、複数の光源11、光源を配置した光源部12と、光源を点灯する電源回路を有する電源部13と、電源ケーブル用の端子部を有し電源部に電源を供給する電源端子台14と、器具本体20とで構成されている。
光源は、発光ダイオード11(以下、「LED」と称す。)で構成し、LED11は、同一色、本実施形態では高輝度、高出力の白色のLEDが4個用意され、この各LEDは、一方向、すなわちLEDの光軸方向に光線が主として放射される同種性能のもので構成する。光源部12は、上記4個のLED11と反射体12aからなり、4個のLED11は、直径が約60mmの円盤状の配線基板12b上に同心円状に等間隔に配置して実装する。配線基板12bは、耐熱性で電気絶縁性を有するプリント基板で構成する。
反射体12aは、耐光性および電気絶縁性を有する白色の合成樹脂、例えば、PBT(ポリブチレンテレフタレート)等で構成され、配線基板12bの直径よりやや大なる直径寸法を有する円板形状に形成され、一面に上記配線基板12bが嵌合する凹部12cを形成する。反射体12aには、上記4個のLED11に、それぞれ対向した位置に回転放物面状をなす反射面12dを形成した4個のすり鉢状の貫通孔12eを形成する。上記配線基板12bに実装された各LED11に、反射体の貫通孔12eの下端を対向させて配置し、配線基板12bを反射体12aの凹部12cに嵌合して組み立て、全体として平面視で略円形状の発光面を有する光源部12を構成する。
電源部13は、上記の各LED11を点灯する電源回路13aを実装した配線基板13bからなり、電源回路は、図7に示すように、商用電源に接続される入力端子13c、13cに、サージ吸収用のバリスタ13dを介してダイオードブリッジからなる全波整流器13eを並列に接続して構成する。13fは電流ヒューズ、13g、13gは出力端子である。配線基板13bは、円盤状のプリント配線基板からなり、その表裏両面に電源回路13aを構成する電気部品が実装されている。上記に構成した電源回路の電気部品の内、バリスタ13dを配線基板13bの裏面側に配置し、他の電気部品は表面側に配置する。バリスタ13dが破壊しても表面側の電気部品が傷つけられることがなく部品損傷の拡大を抑制できる。
電源端子台14は、電源部13に商用電源を供給するための端子台で、難燃性で電気絶縁性を有する合成樹脂で構成されたボックス14aの両面に電源ケーブル用の端子部となる差込口14b、送りケーブル用の端子部となる差込口14cおよび器具内引込線用の端子部となる差込口14dを有し、さらにボックス上面に電源線および送り線を離脱させるためのリリースボタン14eを有する。
器具本体20は、光源部12および電源端子台14を配設し、内部に電源部13を収容するための両端が開放した本体部20xとしての円筒体20xをなす熱伝導性の良好なアルミニウムダイカストで成形する。本体部20xは、両端に開口20a、20bを有する断面略円形の円筒状であり、円筒体内部の一端部の開口20a側に位置して、光源部12を配設するための支持部20cとなる仕切り板20cを一体に形成し、開口20aと仕切り板20cとの間に光源部12を収納する収納部20dを形成する。また、本体部20xの一端部においては、本体部20xから外側に突出して設けられたフランジ部20yが形成されている。
さらに、他端部側の開口20bは、別個に構成した端板20eで閉塞する。端板20eは、本発明の電源端子台14を配設するための取付部20eとなるもので、器具本体20と同様にアルミニウムのダイカスト製で、皿状をなす円形の蓋体として構成し、他端部側の開口20bに嵌合し、径方向に対向する側面から2本のネジを使って固定される。これにより、仕切り板20cと端板20eとの間に電源部13を収容する空間部20fが形成される。
図2中20gは、仕切り板20cの空間部20f側に面して一体に形成された電源部13の配線基板13bを支持するための支持段部である。さらに、器具本体20は、他端部側の開口20bを筒体の軸線方向に一体に延長して側壁20hを形成し、この側壁および電源端子台14を配設するための取付部となる端板20eの上面により凹部20iを形成する。器具本体20は、この側壁20hを延長形成することにより放熱面積を増大している。凹部20iは、上記電源端子台14を収納し、電源端子台を外力から保護しつつ支持するための凹部で、凹部を形成する側壁20hには、外部に連通する開口部20jが対向した位置に一対設けられる。この開口部20j、20jは、電源端子台14の端子部となる電源ケーブル用の差込口14bおよび送りケーブル用の差込口14cと、器具内引込線用の差込口14dにそれぞれ対向して設けられ、後述する電源ケーブルaや送りケーブルb等を各差込口に引き込むためのガイドを行い、かつ凹部20i内に外気を流通させる。なお、凹部の側壁20hの高さh1は、凹部20iに電源端子台14を支持した際のリリースボタン14eの高さh2より若干、本実施形態では約2.5mm高くなるように形成する。
上記に構成された器具本体20に、光源部12および電源端子台14が配設され、内部に電源部13が収容される。すなわち、上記のように配線基板12bと反射体12aを組み立てて構成した円板状の光源部12を、配線基板12bが仕切り板20c側に位置するようにして、器具本体20の一端部側に形成した収納部20dに嵌合し、中心部をネジで締め付けて固定する。これにより、光源部12の配線基板12bが仕切り板20cに強固に密着して固定される。さらに、仕切り板20cと端板20eとの間に形成された空間部20fに、電源部13の配線基板13bを挿入し、配線基板13bの周縁部を支持段部20gに当接してネジで固定する。この際、配線基板13bの裏面に実装されたバリスタ13dが、仕切り板20c側に面するように位置させて収容する。さらに支持段部20gによって配線基板13bと仕切り板20cとの間に所定寸法の空間部Sが形成され、アルミニウムからなる仕切り板20cと配線基板13b間の電気絶縁距離が確保される。
上記のように、器具本体20に収容された電源部13の配線基板13bと光源部12の配線基板12bは、リード線30により電源回路13aの出力端子13g、13gとLEDの入力端子が仕切り板20cに形成された挿通孔20kを介して接続される。さらに、器具本体20の端板20eの上面に電源端子台14を載置してネジで固定する。さらに電源端子台14を固定した端板20eを器具本体の他端部側の開口20bに、電源端子台14が外方に面するように位置させて嵌合し、径方向に対向する側面から2本のネジを使って固定する。これにより、器具本体20の他端部に形成した凹部20iに、電源端子台14のリリースボタン14eが凹部の側壁20hより、約2.5mm低くなった状態で配設され支持される。なお、凹部20iの側壁20hに形成した開口部20j、20jが、電源ケーブル等を電源端子台14の各差込口に引き込むためのガイドが行えるように、電源端子台14両面の端子部である差込口14bおよび14cと14dが、それぞれの開口部20j、20jに対向して位置するようにして固定する。
上記のように、器具本体20の凹部20iに配設され支持された電源端子台14と電源部13の配線基板13bは、器具内引込み線31により電源端子台14の差込口14d、14dと電源回路13aの入力端子13c、13cが端板20eに形成された挿通孔20mを介して接続される。この際、図5に示すように、器具内引込み線31が凹部20iの一方の開口部20jにガイドされてループ状に曲げられて配線される。
また、符号21は、器具本体20一端部の開口20aに設けられた化粧枠で、リング状をなし、リングの断面が略L字形をなす合成樹脂で構成され、L字の垂直内面を器具本体20の開口20a外面に嵌め込みリベット等で固定する。さらに、化粧枠21のリング内面に透明なアクリル樹脂で構成したカバー部材22を嵌め込み固定する。23は支持具で、ステンレスの板材をプレス加工して形成した略L字形の2枚の板バネからなり、L字の垂直部分を器具本体20の外側面に、径方向に対向して位置させてネジで固定する。この板バネからなる支持具は、内方に撓まされた状態で器具本体20と共に、天井等の被設置面Aの設置孔40に挿入され、挿入後は自らの弾性により元の状態に復帰して設置孔40の内面に圧接し、その圧接力により器具本体20を天井Aに固定する。なお、取り外す場合には、上記と逆の操作を行えばよい。
上記により、光源を4個のLED11で構成し、一端部に光源部12を他端部に凹部20iを形成して電源端子台14を配設し、内部に電源部13を収容し、電源部13を器具本体20に一体化した、高さ寸法Hが約84mm、化粧枠の直径寸法D1が約88mm、器具本体の直径寸法D2が約65mm、消費電力5WのAC100Vで駆動する小型のダウンライト形の照明器具10が構成される。
次に、この照明器具10の施工方法について、例えば、一般家屋における廊下の天井灯として2台設置する場合を説明する。この場合、被設置面である天井Aに単体若しくは複数個を送り用ケーブルにより接続させて使用する。まず図8に示すように、天井Aの所定の位置に円形の設置孔40を2個形成する。設置孔40の直径寸法D3は、D2<D3<D1で、本実施形態では約75mmの円形の貫通孔を形成する。次に、予め商用電源に接続して配線された電源ケーブルaを器具本体20の電源端子台14の電源ケーブル用の差込口14b、14cに挿入して接続する。同様に、予め配線された2台目の器具用の送り用ケーブルbを送りケーブル用の差込口14b、14cに挿入して接続する。
各ケーブルa、bを接続した状態で、器具本体20の板バネからなる支持具23を手で内方に撓ませて器具本体と共に設置孔40に挿入し、化粧枠21のL字リングの上面を天井面Aに当接させ位置を決める。位置が決まった状態で支持具23から手を離す。これにより板バネが自らの弾性により元の状態に復帰して設置孔40の内面に圧接し、その圧接力により器具本体20が天井Aに固定される。設置孔40の切り口は化粧枠21によって綺麗に覆われる。この際、例えば、天井裏に突出した梁、断熱材、空調用やケーブル用のダクト等に器具本体20の上面が当たっても、電源端子台14のリリースボタン14eが凹部の側壁20hより、約2.5mm低くなった状態で支持されているので、凹部側壁20hがこれらの突出物に対するストッパーとなり、不用意にリリースボタン14eが押され電源ケーブル等が外れたりすることがない。
次に、2台目の器具本体20´の電源ケーブル用の差込口に、1台目の器具本体20に一端を接続した送り用ケーブルbの他端を挿入し接続する。送り用ケーブルbを接続した状態で、上記1台目と同様にして天井の設置孔40に挿入し設置が完了する。そして、設置された2台の照明器具10を点灯すると、各LED11から出射された光が反射体12aの回転放物面からなる反射面12dで反射して略円形状に下向きに広がって放射され、廊下の長手方向に沿った所望の照明を行う。また、各LED11から発生する熱は、配線基板12bから密着して固定された器具本体20の仕切り板20cに直接伝達され、さらに表面積の大きな本体部20x側壁、フランジ部20yにも直接伝達されて外周面から効果的に外部に放熱され、同時に、器具本体20の凹部20iを構成する側壁20hからも放熱される。
図9は、この照明器具を天井Aに設置し断熱施工をした照明器具の一部断面側面図である。断熱材Bは、照明器具10を一端部から覆うように配設され、フランジ部20yが断熱材Bに当接することによって支持されている。そうすると、断熱材Bが器具本体20の本体部20xに接触することが低減され、その結果、本体部20xと断熱材Bとの間には隙間が形成される。LED11からの熱は、器具本体20に伝導され、器具本体20の本体部20xから隙間に放熱される。したがって、LED11において熱による電気特性の変化が低減され発光効率が低下しにくくなる。また、LED11を含む半導体部品の寿命についても熱のために短くなることがなくなる。
また、側壁20hの一方の開口部20jから他方の開口部20jに対して外気の流れが生じ、凹部20i内面側も冷却され、器具本体20全体が効果的に冷却される。これらにより、各LED11から発生する熱を十分効果的に放熱させることができ光束が低下することなく、所定照度の明るい照明が行える。なお、電源部13の電気部品から発生する熱も器具本体20から直接放熱される。長い廊下に沿って、さらに照明器具を設置する場合には、2台目の器具本体20´における電源端子台の送りケーブル用差込口を使用して、必要な台数の照明器具を順次連続させて設置する。この場合も、天井に設置されたそれぞれの照明器具は、上述と同様に、LEDから発生した熱は器具本体自体により効果的に放熱され、光束が低下することなく所定照度の明るい照明が行える。
本実施形態によれば、一端部に光源部12を他端部に凹部20iを形成して電源端子台14を配設し、内部に電源部13を収容する筒体でかつ熱伝導性の良好なアルミニウムで構成した器具本体20により、器具本体は直接外部に露出し、表面積の大きな器具本体自体にLEDの放熱作用を兼用させることができるので、各LED11から発生する熱は、配線基板12bから密着して固定された器具本体の仕切り板20cに直接伝達され、さらに本体側壁にも直接伝達されて外周面から効果的に外部に放熱される。同時に、器具本体20の他端部には凹部20iが形成され、凹部を構成する側壁20hが一体に上方に突出し延長して形成されている。このため、外気に接する面積をさらに確保することができ、同時に側壁20hには電源ケーブル等のガイド用に対向した一対の開口部20j、20jが形成されていることから、一方の開口部20jから他方の開口部20jに対して外気の流れが常に生じ、凹部20i内面側、すなわち、凹部の側壁20hの内面、端板20eの上面、さらには電源端子台14も効果的に冷却され、器具本体20全体がより一層効果的に冷却される。
さらに、器具本体20の外周面にステンレスの板材からなる2枚の板バネからなる支持具23、23が固定されているので、一種の放熱フィンとしての作用をなし一層効果的に放熱される。これらにより、LEDから発生する熱を十分効果的に放熱させることができ光束が低下することなく、所定照度の明るい照明が行える。同時に、器具本体自体に放熱作用を持たせたので、別途のヒートシンクが不要となってLED裏面に空間部20fが確保され、電源部のための格別なスペースを形成することなく電源部を収容して一体化できるので、器具本体全体が大型化することなく小型化を図った照明器具を提供することができる。
さらに、光源部の光源は、LEDで構成したので、器具本体の小型化を一層図ることができる。これらの作用効果により、器具本体の小型化を図りつつ、放熱性能を向上させたダウンライト形の照明器具を提供することができる。また、電源端子台14のリリースボタン14eが凹部側壁20hより、低くなった状態で支持されているので、凹部側壁が突出物に対するストッパーとなり、不用意にリリースボタンが押されて電源ケーブル等が外れたりすることがなく、安全でかつ施工のし易いダウンライト形の照明器具を提供することができる。また、凹部20iの側壁20hはLED11の放熱作用に寄与する開口部20j、20jを形成したことにより、電源ケーブルや器具内引込み線のガイドとなって、より一層施工がし易くなり、ケーブル等のガイド機能を発揮しつつ放熱効果の優れたダウンライト形の照明器具を提供することができる。また、光源部12、電源部13、電源端子台14は、筒体をなす器具本体20に対して、筒の軸方向に順次挿入し嵌合して組み立てていけばよく、構造も簡単で、かつ組み立て作業が容易なダウンライト形の照明器具を提供することができる。また、電源部13のバリスタ13dが器具本体20の仕切り板20c側に面するように位置して組み込まれている。このため万一の異常事態でバリスタが破損した場合でも、下方には強固なアルミニウムである器具本体の仕切り板20cが存在し器具自体の破損が防止され、安全性を図った照明器具が提供できる。
次に、本発明に係る照明器具の一実施形態の変形例について、図10を参照して説明する。この照明器具のフランジ部20yは、前述した照明器具の取付部20eを延長させて形成したものであり、電源端子台14はフランジ部20yの下側に配設されている。なお、他の構成については前述した照明器具と同じため、詳細なる説明は省略する。この照明器具によると、前述した照明器具の作用効果と同様、器具本体を覆う断熱材は、フランジ部でも支持される。そうすると、断熱材が器具本体の本体部に接触することが低減され、その結果、本体部と断熱材との間には隙間が形成される。光源からの熱は、器具本体に伝導され、器具本体の本体部から前記隙間に放熱される。したがって、LEDにおいて熱による電気特性の変化が低減され発光効率が低下しにくくなり、LEDを含む半導体部品の寿命についても熱のために短くなることがなくなる。また、側壁20hがないため、より小形化することができる。
本実施形態においてLED11を円形状に1列配置した平面視で円形のダウンライト形の照明器具を構成したが、略正方形の配線基板上にLEDを配置して角形和風のダウンライト形の照明器具を構成してもよい。各LED11は白色LEDで構成したが、照明器具の用途に応じ、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)等で発光するLEDで構成してもよい。またはこれらを混合して、電球色、昼白色、昼光色等の光を発光させるようにしてもよい。本実施形態は、一般家屋用のダウンライト形の照明器具として構成したが、オフィス等の施設用、さらに大型の業務用等のダウンライト、さらに、例えば天井直付け形のスポットライト等、各種の照明器具として構成してもよい。また、本発明は上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の設計変更を行うことができる。
本発明の一実施形態に係る照明器具の斜視図。 同じく照明器具の縦断面図。 同じく照明器具の上面図。 同じく照明器具の下面図。 同じく図3のA−A線に沿う断面図。 同じく図2のB−B線に沿う断面図。 同じく照明器具の電源部における電源回路図。 同じく照明器具を天井面に設置した状態を断面して示す説明図。 同じく照明器具を天井に設置し断熱施工をした照明器具の一部断面側面図。 同じく照明器具の変形例を示す側面図。
符号の説明
10…照明器具、11…光源、12…光源部、12a…反射体、13…電源部、13a…電源回路、14…電源端子台、14b、14c、14d…端子部、14e…リリースボタン、20…器具本体、20c…支持部、20e…取付部、20f…空間部、20h…側壁、20i…凹部、20j…開口部、20x…本体部、20y…フランジ部、22…カバー部材、23…支持具、A…被設置面、B…断熱材。

Claims (3)

  1. 光源を配置した光源部と;
    光源を点灯する電源回路を有する電源部と;
    電源ケーブル用の端子部を有し電源部に電源を供給する電源端子台と;
    前記電源部を収容する本体部、この本体部の一端部に設けられ前記光源部を配設する支持部、前記本体部の一端部において本体部から外側に突出して設けられたフランジ部および前記本体部の他端部に設けられ前記電源端子台を配設する取付部を有する器具本体と;
    を具備することを特徴とする照明器具。
  2. 前記支持部と側壁により凹部が構成され、前記フランジ部は前記側壁先端部に設けられていることを特徴とする請求項1記載の照明器具。
  3. 前記側壁の高さは、前記電源端子台のリリースボタンと同一または高くなるように構成されていることを特徴とする請求項2記載の照明器具。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011065754A (ja) * 2009-09-15 2011-03-31 Panasonic Electric Works Co Ltd 発光モジュール

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