JP2012079498A - 発光装置および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】
点灯装置のノイズフィルタ回路が簡素化され、小形化および低コスト化が図れる発光装置およびこの発光装置を具備する照明器具を提供する。
【解決手段】
発光装置１は、基板７の一面７ａ側に実装された半導体発光素子８を有する発光体２と、一端側１２ａに発光体２が取り付けられ、他端側１２ｂに口金２４を有する装置本体３と、装置本体３に収容され、口金２４を介して給電されて動作し、半導体発光素子８を点灯する点灯装置４と、点灯装置４と半導体素子８を接続し、基板７の他面７ｂ側において前記基板７に沿うことがないように配線された給電線５とを具備している。
【選択図】図２

Description

本発明の一実施形態は、半導体発光素子を光源とし、半導体発光素子の放射光を照明に利用する発光装置およびこの発光装置を具備する照明器具に関する。

近年、地球温暖化や環境保全等に対する一対策として、消費電力が小さく、長寿命であるＬＥＤ電球が一般白熱電球や電球形蛍光ランプに替えて使用されている。ＬＥＤ電球は、通常、基板に複数個の発光ダイオードを実装して形成された発光体（ＬＥＤモジュール）、この発光体を一端側に配設し、口金を他端側に取り付けている装置本体（筐体）、この装置本体内に設けられ、発光ダイオードを点灯する点灯装置および装置本体の一端側に取り付けられたグローブなどの包囲体を有して構成されている。

そして、点灯装置は、給電線により発光体および口金にそれぞれ接続されている（例えば特許文献１参照。）。点灯装置の一形態として、交流電源電圧を整流平滑して直流電圧を生成するとともに、スイッチング素子により前記直流電圧を数十ＫＨｚの周波数でチョッピングし、さらに平滑して発光ダイオードに所定の直流電圧を印加するチョッパ方式のものが用いられている。これにより、発光ダイオードは、所定の電流が流れて点灯する。しかし、チョッピング出力を平滑しているとはいえ、平滑用コンデンサの容量との関係から完全に高周波のリップル成分を除去することは困難であるため、発光ダイオードには、高周波のリップル成分を含んだ電流が流れることになる。

特開２０１０−５６０５９号公報（第１頁、第６図）

点灯装置と発光体を接続する給電線は、発光体の裏面側に沿って引き回されていることが多く、前記高周波成分が浮遊容量を介して給電線に重畳することがある。前記高周波成分が口金を介して電源側に伝播して高周波雑音とならないようにするために、点灯装置がチョッパ用として本来有しているノイズフィルタ回路を大形化しなければならなかった。このため、点灯装置が大形化し、コストアップするだけでなく、ＬＥＤ電球の小形化が図れにくいという欠点があった。

本発明は、点灯装置のノイズフィルタ回路が簡素化され、小形化および低コスト化が図れる発光装置およびこの発光装置を具備する照明器具を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態の発光装置は、発光体、装置本体、点灯装置および給電線を有して構成される。

発光体は、基板および半導体発光素子を有してなる。ここで、半導体発光素子は、基板の一面側に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）や有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などである。

装置本体は、その一端側に発光体が取り付けられ、その他端側に口金を有している。口金は、点灯装置の入力側に接続されて、点灯装置に外部電源を入力させるものであり、例えばＥ形やピン形によって形成される。

点灯装置は、装置本体に収容される。そして、点灯装置は、装置本体の口金を介して給電されて動作し、半導体発光素子を点灯するように形成されている。

給電線は、点灯装置と半導体発光素子を接続している。そして、給電線は、基板の一面と反対側の他面側において、基板に沿うことがないように配線されている。

本発明の実施形態によれば、点灯装置と半導体発光素子を接続する給電線は、基板の一面と反対側の他面側において、基板に沿うことがないように配線されるので、給電線に半導体発光素子の点灯に伴うノイズが重畳されにくくなり、これにより、点灯装置のノイズフィルタ回路の高機能や大形化を阻止することができて、発光装置の小形化や低コスト化を図ることが期待できる。

本発明の実施例１を示す発光装置の概略側面図である。 同じく、発光装置の概略側断面図である。 同じく、発光装置の包囲体を透視した概略正面図である。 同じく、点灯装置の概略回路図である。 本発明の実施例２を示す発光装置の概略側断面図である。 同じく、発光装置の包囲体を透視した概略正面図である。 本発明の実施例３を示す照明器具の一部切り欠き概略側面図である。 従来技術の点灯装置の概略回路図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態の発光装置１は、図１ないし図４に示すように構成される。図２において、発光装置１は、電球用ソケットに着脱されるＬＥＤ電球であり、発光体２、装置本体３、点灯装置４および給電線５を有してなり、さらに包囲体６を有して構成されている。

発光体２は、基板７、半導体発光素子としての複数個のＬＥＤチップ８および封止樹脂９を有して形成されている。基板７は、例えばアルミニウム（Ａｌ）の金属板からなり、外形が例えば略長方形状に形成されている。ＬＥＤチップ８は、例えば青色光を発光するように形成され、ＣＯＢ（Chip On board）方式によって基板７に実装されている。すなわち、発光体２は、図３に示すように、複数個のＬＥＤチップ８が基板７の一面７ａ側に図示しない高熱伝導性を有する絶縁層を介してマトリックス状に実装され、ＬＥＤチップ８を包囲して例えばシリコーン樹脂からなる土手１０が設けられている。そして、土手１０内にＬＥＤチップ８を覆って封止する例えばシリコーン樹脂などの封止樹脂９が充填されている。封止樹脂９には、ＬＥＤチップ８からの青色光の一部により励起されて黄色光を放射する図示しない黄色蛍光体が混入されている。発光体２は、封止樹脂９の表面が発光面となり、この発光面から白色光が放射される。

そして、基板７は、図２に示すように、その他面７ｂに放熱板１１を取り付けている。放熱板１１は、高熱伝導性を有する金属板例えばアルミニウム（Ａｌ）板からなり、例えば円形に形成され、高熱伝導性の接着材により基板７に固着されている。放熱板１１は、ＬＥＤチップ８の点灯（発光）に伴って発生した熱が基板７から伝熱され、当該熱を装置本体３に伝熱させる。

なお、基板７は、ガラスエポキシ材や紙フェノール材などの樹脂材で形成されてもよく、そのものが絶縁性を有するセラミック板などで形成してもよい。

装置本体３は、金属ケース１２よび樹脂ケース１３からなっている。金属ケース１２は、高熱伝導率を有する例えばアルミニウム（Ａｌ）など金属材料からなり、他端側１２ｂから一端側１２ａに向かって拡径するように形成されている。ここでは、金属ケース１２は、アルミニウム（Ａｌ）により形成されている。なお、金属ケース１２は、熱伝導性の良好な樹脂またはセラミックなどで形成されてもよい。

また、金属ケース１２は、外面１２ｃに一端側１２ａから他端側１２ｂの方向に沿った複数の放熱フィン１４が放射状に突出形成されている。そして、一端側１２ａの上面には、放熱板１１が面接触して取り付けられる平面状の取付け部１５が形成されているとともに、取付け部１５よりも外方に突出するように周壁部１６が形成されている。

そして、取付け部１５の中央部には、取付け部１５から他端側１２ｂの外面１２ｃに貫通する貫通孔１７が形成されている。この貫通孔１７は、取付け部１５から他端側１２ｂに向かうにつれ次第に縮径する先細りの略円錐台状に形成されている。そして、取付け部１５の貫通孔１７の縁部には、四角状の嵌合凹部１８が形成されている。嵌合凹部１８は、貫通孔１７の周回に等間隔に複数個が形成されている。また、取付け部１５には、放熱板１１をねじ止めするための図示しないねじ孔が複数個形成されている。さらに、取付け部１５には、周壁部１６に沿う環状の溝１９が形成されている。

取付け部１５には、図示しないねじ孔に放熱板１１を介して図示しないねじが螺着されることにより、放熱板１１が取り付けられている。ここで、放熱板１１は、貫通孔１７を塞ぐとともに、嵌合凹部１８に被さる大きさに形成されている。すなわち、取付け部１５には、放熱板１１を介して発光体２の基板７の他面７ｂが取り付けられて、発光体２が取り付けられている。このように、金属ケース１２は、その一端側１２ａに発光体２の基板７を取り付けている。

また、取付け部１５の溝１９には、発光体２および放熱板１１を包囲する取付板２０が嵌合されている。取付板２０の上面と周壁部１６の上面は、ほぼ同一面状となっている。

放熱フィン１４は、金属ケース１２の他端側１２ｂから一端側１２ａへと径方向の突出量が大きくなるように滑らかに傾斜して形成されている。また、放熱フィン１４は、図１に示すように、金属ケース１２の周方向に互いに略等間隔で放射状に形成され、放熱フィン１４，１４間に間隙２１が形成されている。間隙２１は、金属ケース１２の他端側１２ｂおよび周囲へ向けて開口され、金属ケース１２の一端側１２ａでは閉塞されている。放熱フィン１４および隙間２２の一端側には、環状の周壁部１６が形成されている。金属ケース１２は、例えばアルミダイキャストにより、上述のように成型されたものである。

装置本体３の樹脂ケース１３は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂などの電気絶縁性の合成樹脂により形成されている。そして、図２に示すように、外周面１３ｃが金属ケース１２の貫通孔１７の内壁面１７ａに近接するようにかつ貫通孔１７の内壁面１７ａに沿う形状に形成されている。すなわち、外周面１３ｃを有する部分が略円錐台状の筒状に形成されている。そして、外周面１３ｃの一端側１３ａの縁部に、外周面１３ｃから外方に突出する嵌合凸部２２が形成されている。この嵌合凸部２２は、所定の厚さを有する例えば四角形に形成され、外周面１３ｃの開口縁部の周回で１８０°間隔で、互いに対向するように２個が形成されているものである。すなわち、嵌合凸部２２は、金属ケース１２の嵌合凹部１８に対応して設けられ、嵌合凹部１８に嵌め込まれている。嵌合凸部２２および嵌合凹部１８が互いに嵌合することにより、樹脂ケース１３は、金属ケース１２の貫通孔１７の内部に配置される。

嵌合凸部２２は、嵌合凹部１８に嵌め込まれる形状や大きさに形成されているとともに、放熱板１１が乗り上げないように形成されている。すなわち、嵌合凸部２２が嵌合凹部１８から取付け部１５に突出しない形状や大きさに形成されている。樹脂ケース１３は、嵌合凸部２２が金属ケース１２の嵌合凹部１８に嵌め込まれ、嵌合凸部２２および嵌合凹部１８が互いに嵌合して相互の回動を規制することにより、金属ケース１２に固定される。

そして、樹脂ケース１３は、外周面１３ｃの他端側１３ｂが金属ケース１２の他端側１２ｂの外面１２ｃから外方に突出しているとともに、他端側１３ｂに有底の円筒状の突出部２３が形成されている。突出部２３の外径は、樹脂ケース１３の他端側１３ｂよりも幾分縮径している。突出部２３には、例えばカシメにより口金２４が設けられている。このように、装置本体３は、金属ケース１２の他端側１２ｂに突出部２３を介して口金２４を有している。

また、突出部２３の底板部２５には、溝２６が形成されており、この溝２６に点灯装置４が支持されている。さらに、底板部２５には、点灯装置４および口金２４を電気接続する図示しないリード線が挿通される図示しない挿通孔が設けられている。

口金２４は、例えばＥ１７形の一般照明電球用のソケットに接続可能なものである。そして、口金２４は、樹脂ケース１３の突出部２３に嵌合されてかしめられて固定されるシェル部２７、このシェル部２７の他端側に設けられる絶縁部２８およびこの絶縁部２８の頂部に設けられるアイレット部２９を有して構成されている。シェル部２７およびアイレット部２９には、図示しないリード線が接続されている。このリード線は、突出部２３の底板部２５に設けられた図示しない挿通孔から樹脂ケース１３の内部に導入されて、点灯装置４に電気接続されている。

点灯装置４は、発光体２のＬＥＤチップ８を点灯するものであり、樹脂ケース１３の内部に収容されている。すなわち、装置本体３の内側に収容されている。そして、点灯装置４は、基板３０およびこの基板３０に実装された電子部品３１などの電気部品を有して形成されている。基板３０は、ガラスエポキシ材などの合成樹脂板やアルミニウム（Ａｌ）などの金属板からなっている。金属板の場合、絶縁層が形成されて、電気部品が実装されている。そして、樹脂ケース１３の外周面１３ｃが一端側１３ａから他端側１３ｂに向かうにつれ次第に縮径する先細りの略円錐台状に形成されているので、基板３０は、一端側３０ａから他端側３０ｂに向かうにつれ段階的に幅狭に形成されている。

そして、基板３０は、樹脂ケース１３の底板部２５の溝２６に嵌入されて底板部２５に支持されている。また、基板３０には、支持板３２ａ〜３２ｄが取り付けられている。この支持板３２ａ〜３２ｄは、樹脂ケース１３の内壁面１３ｄに接着材により固着されている。こうして、点灯装置４は、樹脂ケース１３の内部に収容されているとともに、樹脂ケース１３に固定されている。点灯装置４は、口金２４に図示しないリード線で接続され、発光体２の基板７に給電線５で接続されている。

図４は、点灯装置４の一例を示す。点灯装置４は、ＡＣ−ＤＣ変換回路３３、ＤＣ−ＤＣ変換回路３４および制御回路３５を有して構成されている。そして、ＡＣ−ＤＣ変換回路３３が口金２４を介して商用交流電源Ｖｓに接続され、ＤＣ−ＤＣ変換回路３４が発光体２のＬＥＤチップ８に接続されている。ＬＥＤチップ８は、その複数個が直列接続されている。

ＡＣ−ＤＣ変換回路３３は、ノイズフィルタ回路３６、全波整流回路３７および平滑用コンデンサＣ１を有して形成されている。ノイズフィルタ回路３６は、コンデンサＣ２およびインダクタＬ４により形成されている。全波整流回路３７の入力端子は、ノイズフィルタ回路３６および口金２４を介して商用交流電源Ｖｓに接続されている。ＡＣ−ＤＣ変換回路３３は、商用交流電源Ｖｓの交流電圧例えばＡＣ１００Ｖを全波整流し平滑した直流電圧を平滑用コンデンサＣ１の両端間に出力する。

ＤＣ−ＤＣ変換回路３４は、周知の降圧チョッパ回路に形成されている。すなわち、平滑用コンデンサＣ１に並列的に接続されたスイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ１およびダイオードＤ１の直列回路と、ダイオードＤ１に並列的に接続されたインダクタＬ１および平滑用コンデンサＣ３の直列回路を有して形成されている。そして、電界効果トランジスタＱ１のゲートは、制御回路３５に接続されている。

ＤＣ−ＤＣ変換回路３４は、制御回路３５により電界効果トランジスタＱ１がオンオフ制御されることにより、平滑用コンデンサＣ１の両端間に発生した直流電圧を降圧し、平滑用コンデンサＣ３の両端間に所定の直流電圧を発生させる。直列接続されたＬＥＤチップ８は、当該所定の直流電圧が印加されることにより、所定の電流が流れて発光（点灯）する。

そして、点灯装置４とＬＥＤチップ８は、図２に示すように、給電線５により接続されている。発光体２の基板７の一面７ａ側には、雌コネクタ３７が設けられ、点灯装置４の基板３０には、雌コネクタ３８が設けられている。給電線５の両端には、それぞれ雄コネクタ３９，４０が設けられている。そして、放熱板１１には、給電線５および雄コネクタ３９，４０が挿通される孔４１が設けられている。

給電線５は、放熱板１１の孔４１を挿通し、雄コネクタ３９が基板７の雌コネクタ３７に装着され、雄コネクタ４０が基板３０の雌コネクタ３８に装着されている。これにより、点灯装置４とＬＥＤチップ８が接続されている。

そして、給電線５は、基板７の他面７ｂ側である装置本体３の内部において、例えば支持板３２ｂに取り付けられたガイド部材４２により、所定の空間に配線されている。すなわち、給電線５は、基板７に沿うことが無いように配線されている。

包囲体６は、透光性および光拡散性を有するガラスあるいは合成樹脂からなっている。ここでは、例えばポリカーボネート（ＰＣ）樹脂により、発光体２を覆う略球面状に成型されている。そして、包囲体６は、その他端側６ｂが開口され、この開口縁部に金属ケース１２の周壁部１６および取付板２０の間の隙間４３に嵌合される嵌合部４４が形成されている。包囲体６は、その嵌合部４４が前記隙間４３に嵌合されているとともに、接着材などで固定されている。こうして、包囲体６は、発光体２を覆うように金属ケース１２の一端側１２ａに取り付けられている。

次に、本発明の実施例１の作用について述べる。

発光装置１は、照明器具の電球用ソケットに装着される。そして、口金２４に外部電源が給電すると、点灯装置４が動作し、点灯装置４から発光体２の複数個のＬＥＤチップ８に所定の定電流（電力）が供給される。複数個のＬＥＤチップ８は、発光し、発光体２から白色光が放射される。この放射光は、包囲体５から外部空間に放射される。

そして、点灯装置４は、図４に示すように、ＡＣ−ＤＣ変換回路３３およびＤＣ−ＤＣ変換回路３４を用いて、スイッチング素子としての電荷効果トランジスタＱ１のオンオフ動作により、商用交流電源ＶｓからＬＥＤチップ８に供給する所定の電流を形成している。この電界効果トランジスタＱ１のオンオフ動作により、ＬＥＤチップ８には、高周波のリップル電流が流れる。すなわち、電界効果トランジスタＱ１のオフ時にもＬＥＤチップ８に電流が流れていることにより、ＤＣ−ＤＣ変換回路３４の平滑用コンデンサＣ３の両端間電圧が若干低下する。平滑用コンデンサＣ３の両端間電圧は、電界効果トランジスタＱ１のオン時に所定の電圧に回復する。この平滑用コンデンサＣ３の両端間の電圧変動により、ＬＥＤチップ８に高周波のリップル電流が流れるものである。

ＬＥＤチップ８に高周波のリップル電流が流れると、ノイズが発生する。このノイズは、基板７および放熱板１１を介して装置本体３の内部に作用することがある。そして、装置本体３内において、放熱板１１の近傍に給電線５が引き回されて配線されていると、ノイズが給電線５に重畳することがある。すると、当該のノイズが口金２４を介して商用交流電源Ｖｓ側に伝播することがある。

商用交流電源Ｖｓ側にノイズが伝播しないようにするために、図８に示す点灯装置４５のように、高機能のノイズフィルタ回路４６を備えている。ノイズフィルタ回路４６は、２個のコンデンサＣ４，Ｃ５および２固のインダクタＬ２，Ｌ３を有して形成されている。これにより、それらの部品を実装する基板が大形化して、点灯装置４５が大形化している。また、部品点数が多くなることにより、点灯装置４５をコストアップさせているものである。

しかし、本実施形態の発光装置１は、給電線５がガイド部材４２により、基板７の他面７ｂ側において基板７に沿うことがないように配線されている。すなわち、給電線５は、基板７および放熱板１１の近傍に引き回されて配線されていないものである。これにより、給電線５には、ＬＥＤチップ８の点灯に伴う高周波ノイズが重畳されにくい。したがって、図４に示すように、点灯装置４のノイズフィルタ回路３６を例えばコンデンサＣ１およびインダクタＬ４で形成することができて、簡素な構成にすることができる。これにより、ノイズフィルタ回路３６の基板３０での実装スペースが小さくなり、基板３０を小形化することができて、点灯装置４が小形化される。また、ノイズフィルタ回路３６か安価に形成されるので、点灯装置４が安価に形成可能となる。

上述したように、本実施形態によれば、点灯装置４と発光体２のＬＥＤチップ８を接続する給電線５は、基板７の他面７ｂ側において、基板７に沿うことがないように配線されているので、給電線５にＬＥＤチップ８の点灯に伴う高周波のノイズが重畳されにくくなり、これにより、点灯装置４のノイズフィルタ回路３６の高機能や大形化を阻止することができて、発光装置１の小形化や低コスト化を図ることができるという効果を有する。

なお、発光体２は、半導体発光素子としてＬＥＤチップ８を用いたが、これに限らずＬＥＤパッケージを用いて形成してもよい。また、半導体発光素子として、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子を用いてもよい。

また、装置本体３の他端側１３ｂに取り付けられる口金は、Ｅ形口金に限らず、ＧＸ５３形やＧ２３等であってもよい。

図５および図６は、本発明の実施例２を示し、図５は発光装置の概略側断面図、図６は発光装置の包囲体を透視した概略正面図である。なお、図２および図３と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図５に示す発光装置１Ａは、図２に示す発光装置１において、発光体２を発光体４７に構成したものである。発光体４７は、図６に示すように、基板７の一面７ａ側に、それぞれ長方形であって輪状の内側土手４８ａおよび外側土手４８ｂが形成されている。この内側土手４８ａおよび外側土手４８ｂの間において、基板７の一面７ａ側にＬＥＤチップ８が実装されていて、封止樹脂９が充填されている。

そして、内側土手４８ａで包囲された基板の一面７ａ側に雌コネクタ３７が設けられているとともに、給電線５および雄コネクタ３９が挿通される開口４９が形成されている。放熱板１１には、図５に示すように、開口４９に正対する開口４１が形成されている。そして、放熱板１１には、開口４９および開口４１と連通するように、円筒状のガイド部材５０が例えば接着材により取り付けられている。給電線５は、基板７の開口４９、放熱板１１の開口４１およびガイド部材５０の内部を挿通して、点灯装置４および発光体２のＬＥＤチップ８を接続している。

本実施形態の発光装置１Ａは、給電線５がガイド部材５０の内部を挿通していることにより、基板７の他面７ｂ側において、基板７に沿うことがないように配線されている。これにより、給電線５にＬＥＤチップ８の点灯に伴う高周波のノイズが重畳されにくくなる。したがって、発光装置１Ａは、点灯装置４のノイズフィルタ回路３６の高機能や大形化を阻止することができて、発光装置１の小形化や低コスト化を図ることができるという効果を有する。

図７は、本発明の実施例３を示す照明器具の一部切り欠き概略正面図である。なお、図１と同一部分には、同一符号を付して説明は省略する。

図７に示す照明器具５１は、図１に示す発光装置（ＬＥＤ電球）１を使用するダウンライトであり、天井５２に埋設されている。そして、外形が有底の略円筒状に形成された器具本体５３にソケットとしての電球用ソケット５４が配設されている。器具本体５３は、器具本体５３と一体的に設けられているカバー体５５と板バネ５６，５６により、天井５２に挟持されて、天井５２に固定されている。そして、電球用ソケット５４に、発光装置１が取り付けられている。

電球用ソケット５４が通電されると、発光装置１の点灯装置４（図示しない。）が動作し、発光体２（図示しない。）の各ＬＥＤチップ８（図示しない。）に電力が供給される。これにより、複数個のＬＥＤチップ８が点灯し、包囲体６から白色光が放射される。当該白色光は、カバー体５５の開口５７から床面側に出射される。

照明器具５１は、発光装置１が小形に、かつ安価に形成されるので、小形に形成可能であるとともに安価に形成可能であるという効果を有する。

なお、本実施形態の照明器具は、ダウンライトなどの埋め込み形照明器具に限らず。吊り下げ形や直付け形の照明器具であってもよい。

１，１Ａ…発光装置としてのＬＥＤ電球、 ２…発光体、 ３…装置本体、 ４…点灯装置、 ５…給電線、 ７…基板、 ８…半導体発光素子としてのＬＥＤチップ、 ２４…口金、 ５１…照明器具、 ５３…器具本体、 ５４…ソケットとしての電球用ソケット

Claims (2)

1. 基板およびこの基板の一面側に実装された半導体発光素子を有する発光体と；
   一端側に前記発光体が取り付けられ、他端側に口金を有する装置本体と；
   この装置本体に収容され、前記口金を介して給電されて動作し、前記半導体発光素子を点灯する点灯装置と；
   この点灯装置と前記半導体素子を電気接続し、前記基板の一面と反対側の他面側において前記基板に沿うことがないように配線された給電線と；
   を具備していることを特徴とする発光装置。
2. 請求項１記載の発光装置と；
   この発光装置の口金が接続されるソケットを有する器具本体と；
   を具備していることを特徴とする照明器具。

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