JP2013127880A - Bulb type lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子を用いた電球形照明装置に関する。 The present invention relates to a light bulb-type illumination device using a light emitting element such as an LED (Light Emitting Diode).
近年、省エネルギー化を図るために、白熱電球の代替品として、半導体発光素子としてLEDを用いた電球形LED照明装置の開発が盛んに行われている(例えば、特許文献1を参照)。 In recent years, in order to save energy, bulb-type LED lighting devices using LEDs as semiconductor light-emitting elements have been actively developed as substitutes for incandescent bulbs (see, for example, Patent Document 1).
このような電球形LED照明装置では、光源として指向性の強いLEDを使用しているため、限られた方向にしか配光させることができない。一方、白熱電球は、口金等で影になる領域を除き、ほぼ全方向に配光させることができため、ほぼ全方向に配光させることが必要な照明装置のような用途では、電球形LED照明装置を白熱電球の代替品として使用することは困難である。 In such a bulb-type LED lighting device, an LED having a strong directivity is used as a light source, and therefore light can be distributed only in a limited direction. Incandescent bulbs, on the other hand, can distribute light in almost all directions except areas that are shaded by caps, etc. Therefore, in applications such as lighting devices that require light distribution in almost all directions, light bulb-shaped LEDs It is difficult to use a lighting device as an alternative to an incandescent bulb.
また、電球形LED照明装置では、発光素子(LED)を配置した基板や、発光素子を駆動させるための駆動回路が発熱し、この熱により電球形LED照明装置の性能が低下するため、効率よく放熱する対策を講じることが必要である。 Moreover, in the light bulb-type LED lighting device, the substrate on which the light emitting elements (LEDs) are arranged and the drive circuit for driving the light emitting elements generate heat, and this heat reduces the performance of the light bulb type LED lighting device. It is necessary to take measures to dissipate heat.
従って、電球形LED照明装置の分野では、配光性を向上させる(配光角を広くする)ための技術(例えば、特許文献2及び特許文献3を参照)や、放熱効率を高めるための技術(例えば、特許文献4を参照)が各種提案されている。
Therefore, in the field of the bulb-type LED lighting device, a technique for improving the light distribution (widening the light distribution angle) (see, for example,
しかしながら、上記特許文献2〜4の技術を適用した電球形LED照明装置でも、放熱効率が十分ではなく、配光性も白熱電球の代替品としては不十分なものであった。また、放熱効率や配光性だけでなく、発光効率、光量、演色性(色温度、色再現性)、形状(サイズ)等の全てにおいて白熱電球と同等の性能を有するものは、未だ開発されていない。
However, even in the light bulb-type LED lighting device to which the techniques of
そこで、本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであって、放熱効率に優れ、白熱電球と同等の広い配光角を有するとともに、高発光効率、高光量、優れた演色性、白熱電球と同等の形状(サイズ)を有することにより、白熱電球に代替可能な電球形照明装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described present situation, has excellent heat dissipation efficiency, has a wide light distribution angle equivalent to that of an incandescent bulb, and has high luminous efficiency, high light quantity, excellent color rendering, and an incandescent bulb. An object of the present invention is to provide a light bulb-type lighting device that can be replaced with an incandescent light bulb by having a shape (size) equivalent to the above.
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、光を出射する発光素子と、複数の前記発光素子が環状に配置される発光素子基板とを有する発光モジュールと、前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の一側に、前記発光素子基板と接触して設けられる第1のヒートシンクと、前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の他側に設けられ、中空形状を有する第2のヒートシンクと、前記発光素子基板の前記一側の面に保持され、前記発光素子から出射された光を反射させるリフレクタと、前記発光モジュールおよび前記リフレクタを覆うように設けられるグローブと、前記第2のヒートシンクの内部に設置され、前記発光素子を駆動させる駆動回路と、を備え、前記第1のヒートシンクおよび前記第2のヒートシンクは、それぞれ、前記発光モジュールで発生した熱と前記駆動回路で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出する、電球形照明装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a light emitting module including a light emitting element that emits light, a light emitting element substrate in which a plurality of the light emitting elements are arranged in a ring shape, and the light emitting element substrate And the first heat sink provided in contact with the light emitting element substrate on one side in the central axis direction of the ring, and the other side in the central axis direction of the ring on the basis of the light emitting element substrate. A second heat sink having a hollow shape, a reflector that is held on the one surface of the light emitting element substrate and reflects light emitted from the light emitting element, and covers the light emitting module and the reflector. A globe provided; and a drive circuit that is installed inside the second heat sink and drives the light-emitting element, and includes the first heat sink and the second heat sink. Sink, respectively, the light emitting module of the heat generated and the heat generated in the driving circuit, the releasing at least one outside, bulb-shaped lighting device is provided.
前記電球形照明装置は、前記発光素子基板と前記第2のヒートシンクの双方に接触するように設けられ、前記発光モジュールで発生した熱を前記第2のヒートシンクに伝達する放熱板をさらに備えていてもよい。 The light bulb-type lighting device further includes a heat radiating plate that is provided so as to be in contact with both the light emitting element substrate and the second heat sink, and that transmits heat generated in the light emitting module to the second heat sink. Also good.
前記電球形照明装置において、前記リフレクタが、前記発光素子基板から離隔するに従い拡径する錐台状となるように、前記発光素子基板の前記一側の面から突出して設けられ、前記錐台の側周面に前記発光素子から出射された光を反射させる反射面を有していてもよい。 In the bulb-type lighting device, the reflector is provided so as to protrude from the surface on the one side of the light emitting element substrate so as to have a frustum shape whose diameter increases as the distance from the light emitting element substrate increases. You may have the reflective surface which reflects the light radiate | emitted from the said light emitting element in a side peripheral surface.
前記電球形照明装置において、前記第2のヒートシンクが略筒状であり、前記グローブの最大径が、前記第2のヒートシンクの最大径よりも大きいことが好ましい。 In the bulb-type lighting device, it is preferable that the second heat sink has a substantially cylindrical shape, and a maximum diameter of the globe is larger than a maximum diameter of the second heat sink.
前記電球形照明装置において、前記グローブの最大径が、前記第2のヒートシンクの最大径の1.2倍以上であることがさらに好ましい。 In the bulb-type lighting device, it is more preferable that the maximum diameter of the globe is 1.2 times or more the maximum diameter of the second heat sink.
前記電球形照明装置において、前記グローブの素材が蛍光体を含有する材料であるか、または、前記グローブの表面に蛍光体が塗布されており、前記発光素子が、前記グローブに設けられた蛍光体を励起する光を発光するLEDであり、前記リフレクタで反射された光及び前記発光素子から出射された光の波長が、前記蛍光体により変換されてもよい。 In the bulb-type lighting device, the material of the globe is a phosphor-containing material, or the surface of the globe is coated with a phosphor, and the light emitting element is a phosphor provided in the globe LED that emits light that excites the light, and the wavelength of the light reflected by the reflector and the light emitted from the light emitting element may be converted by the phosphor.
この場合において、前記グローブの素材がさらに光拡散剤を含有する材料であるか、または、前記グローブの表面にさらに光拡散剤が塗布されていてもよい。 In this case, the material of the globe may be a material further containing a light diffusing agent, or a light diffusing agent may be further applied to the surface of the globe.
また、前記電球形照明装置において、前記グローブの素材が光拡散剤を含有する材料であるか、または、前記グローブの表面に光拡散剤が塗布されており、
前記発光素子が、白色光を発するLEDであってもよい。
Further, in the bulb-type lighting device, the material of the globe is a material containing a light diffusing agent, or a light diffusing agent is applied to the surface of the globe,
The light emitting element may be an LED that emits white light.
前記電球形照明装置において、前記第2のヒートシンクが、樹脂の内部に金属部材が挿入され、前記樹脂と前記金属部材とが一体でインサート成形されることにより得られるものであってもよい。 In the bulb-type lighting device, the second heat sink may be obtained by inserting a metal member into a resin and insert-molding the resin and the metal member integrally.
前記電球形照明装置において、前記駆動回路が、交流を直流に変換する電解コンデンサを有していなくてもよい。 In the bulb-type lighting device, the drive circuit may not include an electrolytic capacitor that converts alternating current into direct current.
前記電球形照明装置において、前記第1のヒートシンクが略筒状または略柱状であり、前記グローブが、前記第1のヒートシンクの一端と接続される開口部を有していてもよい。 In the bulb-type lighting device, the first heat sink may have a substantially cylindrical shape or a substantially columnar shape, and the globe may have an opening connected to one end of the first heat sink.
前記電球形照明装置において、前記リフレクタが中空形状を有し、前記第1のヒートシンクが、前記リフレクタの中空部に配置され、前記第1のヒートシンクの最大径が、前記リフレクタの最大径以下であってもよい。 In the bulb-type lighting device, the reflector has a hollow shape, the first heat sink is disposed in a hollow portion of the reflector, and the maximum diameter of the first heat sink is equal to or less than the maximum diameter of the reflector. May be.
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、光を出射する発光素子と、複数の前記発光素子が環状に配置される発光素子基板とを有する発光モジュールと、前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の一側に、前記発光素子基板と接触して設けられる第1のヒートシンクと、前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の他側に設けられ、中空形状を有する第2のヒートシンクと、前記発光モジュールおよび前記リフレクタを覆うように設けられるグローブと、前記第2のヒートシンクの内部に設置され、前記発光素子を駆動させる駆動回路と、を備え、前記第1のヒートシンクおよび前記第2のヒートシンクは、それぞれ、前記発光モジュールで発生した熱と前記駆動回路で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出し、前記第1のヒートシンクは、前記発光素子から出射された光を反射させる反射面を有する、電球形照明装置が提供される。 In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, a light-emitting module including a light-emitting element that emits light and a light-emitting element substrate on which a plurality of the light-emitting elements are annularly arranged, and A first heat sink provided in contact with the light emitting element substrate on one side in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate, and other ones in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate. A second heat sink having a hollow shape, a globe provided so as to cover the light emitting module and the reflector, and a drive circuit that is installed inside the second heat sink and drives the light emitting element. The first heat sink and the second heat sink each have a smaller amount of heat generated in the light emitting module and heat generated in the drive circuit. Also released either to the outside and, the first heat sink, it has a reflective surface for reflecting the light emitted from the light emitting element, the light bulb-shaped lighting device is provided.
本発明によれば、放熱効率に優れ、白熱電球と同等の広い配光角を有するとともに、高発光効率、高光量、優れた演色性、白熱電球と同等の形状(サイズ)を有することにより、白熱電球に代替可能な電球形照明装置を提供することが可能となる。 According to the present invention, it has excellent heat dissipation efficiency and has a wide light distribution angle equivalent to that of an incandescent bulb, and also has high luminous efficiency, high light quantity, excellent color rendering properties, and a shape (size) equivalent to that of an incandescent bulb. It is possible to provide a light bulb-type lighting device that can replace the incandescent light bulb.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
<1.白熱電球の代替品となるための条件の検討>
本発明の好適な実施形態に係る電球形照明装置について説明する前に、本発明者が、白熱電球の代替品となるための条件について検討した結果について説明する。
<1. Examination of conditions to replace incandescent bulbs>
Before describing the bulb-type lighting device according to a preferred embodiment of the present invention, the results of the study of the conditions for the inventor to replace the incandescent bulb will be described.
上述したように、これまでに開発されている電球形LED照明装置は、放熱効率が十分ではなく、配光性も白熱電球の代替品としては不十分なものである。白熱電球は、発光効率(90lm/W以上)、発光光量(800lm以上)、色温度(2700〜3000K)、演色性(Ra90以上)、配光特性(300deg以上)、形状(ANSI規格と呼ばれる電球サイズに関する規格)等を満足するものであるが、現状、LED等の半導体発光素子を用いた電球形照明装置では、上記の全ての特性において白熱電球と同等の性能を有するものは市場には見当たらない。 As described above, the bulb-type LED lighting devices that have been developed so far do not have sufficient heat dissipation efficiency, and the light distribution is insufficient as an alternative to incandescent bulbs. Incandescent bulbs have luminous efficiency (90 lm / W or more), light emission quantity (800 lm or more), color temperature (2700 to 3000 K), color rendering (Ra 90 or more), light distribution characteristics (300 deg or more), shape (bulb called ANSI standard) However, in the present situation, bulb-type lighting devices using semiconductor light-emitting elements such as LEDs have the same performance as incandescent bulbs in all the above characteristics. Absent.
そこで、本発明者が、上記特性を全て満足するような白熱電球の代替品となり得る電球形照明装置を実現するための条件を検討した結果、以下の(1)〜(3)が必要であることを見出した。
(1)形状として、ANSI規格を満足すること
(2)発光部(グローブ部分)の径が、ヒートシンク(口金と接続される筐体部分)よりも大きいこと
(3)高放熱特性を有していること
Therefore, as a result of studying conditions for realizing a bulb-type lighting device that can be an alternative to an incandescent bulb that satisfies all the above characteristics, the present inventors need the following (1) to (3). I found out.
(1) The shape satisfies the ANSI standard (2) The diameter of the light emitting part (glove part) is larger than the heat sink (the casing part connected to the base) (3) It has high heat dissipation characteristics Being
上記(1)の条件は、白熱電球の代替品とするためには不可欠であり、(2)の条件は優れた配光特性を実現するために必要であり、(3)の条件は、高効率及び高出力を実現するために必要である。 The above condition (1) is indispensable for replacing the incandescent bulb, the condition (2) is necessary for realizing excellent light distribution characteristics, and the condition (3) is high. Required to achieve efficiency and high power.
ここで、放熱効率を上げようとすると、ヒートシンクの表面積や大きさを大きくする、すなわち、電球形照明装置全体のサイズを大きくすることや、ヒートシンクに設けられるフィンのサイズを大きくする必要がある。しかし、これは、ANSI規格を満足する条件内で、すなわち、電球形照明装置としての形状が限られた中で実現することは困難であり、また、ヒートシンクのサイズを大きくすると、その分、光が配光できる領域も狭くなることから、白熱電球と同等の配光角を実現することは困難であった。 Here, in order to increase the heat dissipation efficiency, it is necessary to increase the surface area and size of the heat sink, that is, to increase the size of the entire bulb-type lighting device and to increase the size of the fins provided on the heat sink. However, this is difficult to achieve within the conditions that satisfy the ANSI standard, that is, in a limited shape as a bulb-type lighting device, and when the size of the heat sink is increased, the amount of light is reduced accordingly. Since the area where light can be distributed becomes narrow, it has been difficult to achieve a light distribution angle equivalent to that of an incandescent bulb.
以上の検討から、本発明者は、新たな光学系の構造と放熱構造を新規に完成させることで、電球形照明装置全体のサイズやフィン等のサイズをANSI規格を満足する条件内とし、かつ、白熱電球と同等の配光特性をも実現することに成功した。以下、本発明の好適な実施形態に係る電球形照明装置について詳細に説明する。 From the above examination, the present inventor newly completed the structure of the new optical system and the heat dissipation structure so that the overall size of the bulb-type lighting device and the size of the fins are within the conditions satisfying the ANSI standard, and It has also succeeded in realizing light distribution characteristics equivalent to incandescent bulbs. Hereinafter, a light bulb shaped illumination device according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.
[2.第1実施形態]
まず、図1〜図3を参照しながら、本発明の第1の実施形態に係る電球形照明装置の構成について詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る電球形照明装置(以下、単に「照明装置」と称する。)100の全体構成を示す分解斜視図である。図2は、同実施形態に係る照明装置100の上面図(a)及び正面図(b)である。図3は、同実施形態に係る照明装置100を図2(a)のIII−III線で切断した断面図である。
[2. First Embodiment]
First, the configuration of the light bulb-type lighting device according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing an overall configuration of a light bulb-type lighting device (hereinafter simply referred to as “lighting device”) 100 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a top view (a) and a front view (b) of the
[2.1.電球形照明装置の構成]
図1〜図3に示すように、本実施形態に係る照明装置100は、発光モジュール110と、第1のヒートシンク(以下、「上部ヒートシンク」と称する。)120と、第2ヒートシンク(以下、「下部ヒートシンク」と称する。)130と、リフレクタ140と、グローブ150と、駆動回路160と、放熱板170と、を主に有する。
[2.1. Configuration of bulb-type lighting device]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
(発光モジュール110)
発光モジュール110は、発光素子111と発光素子基板113とを有し、照明装置100の光源となる部材である。
(Light Emitting Module 110)
The
発光素子111は、LED(Light Emitting Diode)等の半導体発光素子であり、光を出射する。この発光素子111の発光色は、後述するグローブ150の構成材料により異なる。具体的には、グローブ150が蛍光体を含有した材料(樹脂等)で構成される場合、発光素子111は、上記蛍光体を励起する光を発光するLED(例えば、青色LED)であり、グローブ150において光の波長が変換され、白色となる。一方、グローブ150が光拡散剤を含有した材料(樹脂等)で構成される場合、発光素子111の発光色は白色(6500K〜2000K)である。発光素子111から出射された光は、後述するリフレクタ140で反射して、あるいは直接グローブ150に到達し、グローブ150で拡散されて外部に放射される。
The
また、発光素子111は、本実施形態では複数用意され、これら複数の発光素子111が、発光素子基板113の一方の面上に環状に配置される。ここでいう「環状」とは、図1に示すような円形の環状だけでなく、楕円形の環状、多角形の環状も含む概念である。
In addition, a plurality of
発光素子基板113は、発光素子111が実装される基板であり、好ましくは、アルミニウム、ニッケル等の金属や、ガラスコンポジット(CEM3)や、セラミック等の熱伝導性の高い材料で形成される。これにより、発光モジュール110で発生した熱を効率よく上部ヒートシンク120や下部ヒートシンク130に伝達でき、照明装置100の放熱効率を向上させることができる。発光素子基板113の形状は特に限定されるものではないが、上述したANSI規格を満たすためには、略円形状または略多角形状であることが好ましい。
The light-emitting
また、発光素子基板113は、上部ヒートシンク120の底部と、下部ヒートシンク130の上部(または放熱板170)とにより挟持されることにより、位置が固定される。この際、発光素子基板113の略中心部には、ねじ穴115が設けられており、このねじ穴15の位置が、後述するように、上部ヒートシンク120の底部のねじ穴125および放熱板170のねじ穴175の位置と対応しており、ねじ穴125、115、175を介して、上部ヒートシンク120、発光素子基板113および放熱板170が螺合される。
Further, the position of the light emitting
(上部ヒートシンク120)
上部ヒートシンク120は、発光モジュール110で発生した熱と、駆動回路160で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出する機能を有する。この放熱機能を実現するために、上部ヒートシンク120は、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属や、熱伝導性の高い樹脂などの材質で形成される。また、放熱効果を更に高めるために、上部ヒートシンク120には、凹部や複数のフィンなどが設けられることにより、上部ヒートシンク120の表面積を大きくすることが好ましい。
(Upper heat sink 120)
The
この点、本実施形態では、上部ヒートシンク120は、一端に開口部121を有する中空の略筒状の形状を有している。この略筒状の形状の中空部を有することにより、上部ヒートシンク120の外部に露出した面の表面積(熱を放散するのに用いられる面の面積)が大きくなり、放熱効果を高めることができる。なお、放熱効果を高めるための構成は、このような中空形状のみならず、例えば、上部ヒートシンク120は、略筒状または略柱状の本体部を有し、この本体部に外部に露出した複数のフィンを有するような構成であってもよい。
In this regard, in the present embodiment, the
また、上部ヒートシンク120は、発光素子基板113を基準として、発光素子111の配置により構成される環の中心軸C方向の一側に、発光素子基板113と接触して設けられる。このように、上部ヒートシンク120は、発光素子基板113に接触して設けられることにより、主に、発光素子基板113(または発光モジュール110全体)で発生した熱を外部に放出する役割を有する。これにより、一般に駆動回路160よりも多量の熱を発生する発光モジュール110からの熱を、上部ヒートシンク120と後述する下部ヒートシンク130の両方から放出できるため、ヒートシンクが1つしかない場合と比べて、照明装置100の放熱効率を格段に高めることができる。
The
また、上部ヒートシンク120の底面(閉塞されている面)の略中心部には、ねじ穴125が設けられ、上述したように、上部ヒートシンク120は、発光素子基板113および放熱板170と螺合され、位置が固定される。
Further, a
なお、図1及び図3では、上部ヒートシンク120は、円筒状となるように描かれているが、上部ヒートシンク120の形状はこれに限定されるものではなく、例えば、後述するリフレクタ140と同様の逆錐台状の形状であってもよい。
1 and 3, the
(下部ヒートシンク130)
下部ヒートシンク130は、その一端(図1〜図3の下端)で口金(図示せず。)と接続されるとともに、発光モジュール110で発生した熱と、駆動回路160で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出する機能を有する。この放熱機能を実現するために、下部ヒートシンク130は、熱伝導性の高い樹脂で形成される。本実施形態において、下部ヒートシンク130が、金属ではなく樹脂で形成されているのは、照明装置100を軽量化するためであり、また、樹脂は絶縁性であることから、口金と接続された際のかしめ部分に絶縁対策を施す必要がないためである。従って、照明装置100の重量増が問題とならない場合には、下部ヒートシンク130の材質として、アルミニウムや銅などの金属材料を使用してもよい。ただし、下部ヒートシンク130を金属材質とした場合には、口金のかしめ部分に絶縁対策を施す必要がある。
(Lower heat sink 130)
The
また、放熱効果を更に高めるために、下部ヒートシンク130にも、凹部や複数のフィンなどが設けられることにより、下部ヒートシンク130の表面積を大きくすることが好ましい。
In order to further enhance the heat dissipation effect, it is preferable to increase the surface area of the
この点、本実施形態では、下部ヒートシンク130は、両端に開口部130a、130bを有する中空の略筒状の本体部の外周面に、複数のフィン139が設けられている。この複数のフィン139を有することにより、下部ヒートシンク130の外部に露出した面の表面積(熱を放散するのに用いられる面の面積)が大きくなり、放熱効果を高めることができる。なお、放熱効果を高めるための構成は、このようなフィン139のみならず、例えば、下部ヒートシンク130の本体部の外周面に、複数の凹部(図示せず。)を有するような構成であってもよい。
In this regard, in the present embodiment, the
また、下部ヒートシンク130は、発光素子基板113を基準として、発光素子111の配置により構成される環の中心軸C方向の他側に設けられる。これにより、下部ヒートシンク130は、上部ヒートシンク120とは独立して駆動回路160や発光モジュール110で発生した熱を外部に放出することができる。従って、ヒートシンクが1つしかない場合と比べて、照明装置100の放熱効率を格段に高めることができる。
The
さらに、本実施形態では、下部ヒートシンク130は、樹脂131と、この樹脂131内部に挿入された金属部材133とで構成されている。そして、下部ヒートシンク130は、樹脂131と金属部材133とが一体でインサート成形されることにより得られるものである。これは、樹脂131だけであると、アルミニウムや銅などの金属と比較するとやや熱伝導性が低いため、さらに熱伝導性を高めるために、アルミニウムや銅などの金属部材133を挿入したものである。従って、発光モジュール110や駆動回路160の性能により発熱が抑制されるなどして、放熱効果が十分である場合には、金属部材133を挿入する必要はない。
Further, in the present embodiment, the
また、金属部材133を挿入する場合には、駆動回路160で発生した熱が、下部ヒートシンク130のみならず、上部ヒートシンク120にも伝達されやすくなるようにするために、放熱板170(放熱板170が設置されない場合には、発光素子基板113)と接触するように、金属部材133を配置することが好ましい。
Further, when the
なお、金属部材133の放熱板170と接触する面には、ねじ穴135が、後述する放熱板170に設けられたねじ穴173と対応する位置に設けられており、このねじ穴135、173を介して、金属部材133と放熱板170とが螺合される。
A
また、下部ヒートシンク130は、上述した放熱機能の他に、駆動回路160が収納される筐体としての機能も有する。本実施形態では、下部ヒートシンク130の中空の本体部の内部に、駆動回路160が設置されている。
Further, the
(リフレクタ140)
リフレクタ140は、発光素子基板113の面のうちの発光素子111が配置された面(以下、「発光素子111側の面」と称する。)に保持され、発光素子111から出射された光を反射させる。本実施形態におけるリフレクタ140は、高い光反射性を有する材料で構成され、発光素子111からの光を口金方向(下部ヒートシンク130がある側の方向)に反射させ、照明装置100の配光角を口金方向に広げる機能を有する。
(Reflector 140)
The
このような機能を実現するために、リフレクタ140は、逆錐台状、すなわち、発光素子基板113から離隔するに従い拡径する錐台状となるように、発光素子基板113の発光素子111側の面から突出して設けられている。また、錐台状のリフレクタ140の側周面141は、発光素子111から出射された光を反射される反射面となっている。従って、この反射面141のみが、高い光反射性を有する材料で構成され、他の部分が光反射性を有しない材料で構成されていてもよい。
In order to realize such a function, the
また、リフレクタ140は、錐台の上下両端面が開放されており、発光素子基板113と接触する側の端部(図1、図3では下端部)に、上部ヒートシンク120の底部と接続されるための開口部143を有している。リフレクタ140が、この開口部143を有することにより、上部ヒートシンク120を発光素子基板113に直接接触させることができるため、照明装置100の放熱効率(特に、発光モジュール110で発生した熱の放出効率)を高めることができる。従って、開口部143は、必ずしも上部ヒートシンク120の底部と接触している必要はなく、上部ヒートシンク120の底部の径よりも大きな径を有していてもよい。
The
(グローブ150)
グローブ150は、発光モジュール110およびリフレクタ140を覆うように略球状に設けられ、発光素子111から出射された光、または、リフレクタ140で反射された光の色(発光素子111の発光色)を制御する役割、及び、これらの光をグローブ150の表面上で拡散させることで照明装置100の配光角を広くする役割を有する。
(Glove 150)
The
グローブ150は、発光素子111の発光色を制御する役割を実現するために、発光素子111の発光色に応じて、蛍光体や光拡散剤を含んでいる。具体的には、発光素子111が、青色LED等の蛍光体を励起する光を発光するLEDである場合には、グローブ150の素材が蛍光体を含有する材料か、または、グローブ150の表面(外表面だけでなく、内表面も含む。)に蛍光体が塗布されている。例えば、グローブ150が樹脂からなる場合には、この樹脂中に蛍光顔料を含有させるようにしてもよく、グローブ150がガラス材料からなる場合には、このグローブの表面に蛍光塗料を塗布するようにしてもよい。そして、リフレクタ140で反射され、あるいは、発光素子111から出射され、グローブ150に到達した光の波長が、グローブ150の蛍光体により変換され、白色の発光となる。
The
ここで、蛍光体による発光は、光拡散度が大きいことから、リフレクタ140で反射された光の配光分布が不十分であっても、蛍光体による発光の際の光拡散で、良好な配光分布を得ることが可能となる。また、青色LEDと蛍光体とを組み合わせることにより、自然光に近い色で発光させることができるようになる。
Here, since the light emitted by the phosphor has a large light diffusion degree, even if the light distribution of the light reflected by the
さらに、照明装置100の配光角をより広げるために、グローブ150の素材が、蛍光体に加えてさらに光拡散剤を含有する材料であるか、または、グローブ150の表面に、蛍光体に加えてさらに光拡散剤が塗布されていてもよい。
Furthermore, in order to further widen the light distribution angle of the
一方、発光素子111が、白色光を発するLEDである場合には、グローブ150の素材が光拡散剤を含有する材料であるか、または、グローブ150の表面に光拡散剤が塗布されていてもよい。この場合にも、光拡散剤により、発光素子111から出射された光、または、リフレクタ140で反射された光が、グローブ150の表面で拡散され、照明装置100の配光角を広げることができる。
On the other hand, when the
また、照明装置100の配光角を広くするためには、グローブ150の最大径(図5の長さD1を参照)は、下部ヒートシンク130の最大径(図5の長さD2を参照)よりも大きいことが好ましく、1.2倍以上であることがより好ましい。グローブ150の最大径に対して、下部ヒートシンク130の最大径が大きすぎると、グローブ150表面から口金方向に放射された光が、下部ヒートシンク130によって遮られてしまう領域が広くなるため、口金方向の光の配光角が小さくなってしまう。なお、詳細は後述する。
Further, in order to expand the light distribution angle of the lighting device 100 (see the length D 1 of the FIG. 5) the maximum diameter of the
本実施形態では、グローブ150の頂部(発光モジュール110側とは反対側の端部)には、上部ヒートシンク120の上端部(開口部121が形成されている側の端部)と接続される開口部151が形成されている。これにより、上部ヒートシンク120の中空部分が外部に露出されることになるため、照明装置100の放熱効率を高めることができる。
In the present embodiment, the top of the globe 150 (the end opposite to the
なお、グローブ150の底部(発光モジュール110側の端部)にも開口部(図示せず。)が設けられており、グローブ150は、この開口部において下部ヒートシンク130と接続される。
Note that an opening (not shown) is also provided at the bottom of the globe 150 (the end on the
(駆動回路160)
駆動回路160は、下部ヒートシンク130の内部に設置され、口金を介して外部から供給される電力を利用して発光素子111を駆動(点灯)させる電源回路である。駆動回路160は、基板に実装されている複数の電子部品から構成されており、発光素子111を駆動させる際に複数の電子部品から発熱する。この駆動回路160で発生した熱は、下部ヒートシンク130に伝達されるか、金属部材122(、放熱板170)、発光素子基板113を介して上部ヒートシンク120に伝達され、外部に放出される。
(Drive circuit 160)
The
また、本実施形態に係る駆動回路160は、交流を直流に変換するための電解コンデンサを有していない。市販されているLED照明装置の製品寿命は、数万時間とされているが、実際には、電解コンデンサの寿命が数千時間であるため、LED照明装置全体としての製品寿命に到達する前に、電解コンデンサを交換する必要がある。しかし、本実施形態に係る駆動回路160は、交流を直流に変換するための電解コンデンサを有していないため、数千時間で部品を交換する必要がなく、照明装置100の製品寿命を格段に延ばすことができる。
Further, the
(放熱板170)
放熱板170は、発光素子基板113と下部ヒートシンク130の双方に接触するように設けられ、主に、発光モジュール110で発生した熱を下部ヒートシンク130に伝達する役割を有する。放熱板170が、駆動回路160で発生した熱を上部ヒートシンク120に伝達する役割を有していてもよいことは勿論である。この放熱板170は、上記熱伝達の役割を実現するために、アルミニウムや銅などの熱伝導性の高い金属で構成される。
(Heatsink 170)
The
また、放熱板170には、図示しないリフレクタ140の位置ずれ防止ピンが設けられていてもよく、この場合には、放熱板170は、上記の熱伝達の役割のみならず、発光素子基板113、リフレクタ140、グローブ150、上部ヒートシンク120の位置の基準となる役割をも有する。
Further, the
なお、照明装置100の放熱効率が十分に高く、また、発光素子基板113、リフレクタ140、グローブ150、上部ヒートシンク120の位置決め精度が確保できれば、放熱板170は、必ずしも設けられていなくてもよい。
Note that the
[2.2.電球形照明装置の組立方法]
以上、本発明の第1の実施形態に係る照明装置100の構成について詳細に説明したが、続いて、再び図1を参照しながら、かかる構成を有する照明装置100の組立方法について説明する。
[2.2. Method of assembling a bulb-type lighting device]
The configuration of the
照明装置110を組み立てる際には、まず、各部品、すなわち、発光モジュール110、上部ヒートシンク120、下部ヒートシンク130、リフレクタ140、グローブ150、駆動回路160、必要に応じて放熱板170を用意する。次いで、下部ヒートシンク130の内部(中空部)に駆動回路160を設置し、駆動回路160が設置された下部ヒートシンク130の上部に放熱板170を配置する。放熱板170は、この時点でねじ穴135の位置とねじ穴173の位置とを合わせて、下部ヒートシンク130の金属部材133に螺合する。
When the
次に、放熱板170上に、下部ヒートシンク130側から順に、発光モジュール110、リフレクタ140を配置する。リフレクタ140は、ねじ止め等により発光素子基板113に固定する。さらに、発光モジュール110およびリフレクタ140を覆うようにグローブ150を被せ、最後に、グローブ150の開口部151から上部ヒートシンク120を、発光素子基板113に接触するまで挿入する。最後に、上部ヒートシンク120のねじ穴125から、発光素子基板113のねじ穴115、放熱板170のねじ穴175を貫通するようにして、ねじ止め等により固定することで、照明装置100を組み立てることができる。
Next, the
なお、図示していないが、下部ヒートシンク130の下端部には口金を接続する。
Although not shown, a base is connected to the lower end of the
以上述べたように、本実施形態に係る照明装置100を組み立てる際には、口金以外の部品はすべて一方向(図1の例では、下部ヒートシンク130の上方)から取り付けることが可能となっているため、容易に組み立てることができ、位置決め等の精度も高くすることができる。従って、本実施形態に係る照明装置100によれば、生産性及び歩留まりを向上させることもできる。
As described above, when the
[2.3.電球形照明装置の作用効果]
次に、図4〜図8を参照しながら、本実施形態に係る照明装置100の作用効果について説明する。図4は、本実施形態に係る照明装置100における熱の流れを示す説明図である。図5は、本実施形態に係る照明装置100における光の動きを示す説明図である。図6は、本実施形態に係る照明装置100の配光特性の一例を示す説明図である。図7は、本実施形態に係るグローブ150の径と下部ヒートシンク130の径との比率による配光の違いを示す説明図である。図8は、本実施形態に係る上部ヒートシンク120の最大径とリフレクタ140の最大径との関係を示す説明図である。
[2.3. Effect of bulb-type lighting device]
Next, the effect of the illuminating
(放熱効率の向上効果)
まず、図4に基づいて、本実施形態に係る照明装置100による放熱効率の向上効果について説明する。
(Improvement effect of heat dissipation efficiency)
First, based on FIG. 4, the improvement effect of the heat dissipation efficiency by the illuminating
照明装置100では、主に、発熱する部分(発熱体)が2つある。1つ目は、発光モジュール110である。発光モジュール110では、発光素子111が駆動回路160におり駆動され、光が出射される際に熱を発生する。そして、各発光素子111で発生した熱は、この発光素子111が実装されている発光素子基板113に伝達される。ここで、発光素子基板113、上部ヒートシンク120、放熱板170、及び下部ヒートシンク130(樹脂131、金属部材133)は、熱伝導性の高い材質である。
In the
従って、発光モジュール110で発生した熱(発光素子111で発生し、発光素子基板113に伝達された熱)は、まず、発光素子基板113の上面に接触している上部ヒートシンク120に伝達され、図4の矢印H1に示すように、上部ヒートシンク120の開口部121の内周面から外部に放出される。発光モジュール110で発生した熱はまた、発光素子基板113の下面に接触している放熱板170に伝達され、図4の矢印H2に示すように、金属部材133を通過して樹脂131まで伝達される。樹脂131まで伝達された熱は、矢印H3に示すように、フィン139などから外部に放出される。
Accordingly, heat generated in the light emitting module 110 (heat generated in the
一方、発熱体となる2つ目は、駆動回路160である。駆動回路160で発生した熱は、下部ヒートシンク130の中空部から、金属部材133、樹脂131の順に伝達され、発光モジュール110で発生した熱と同様に、矢印H3に示すように、フィン139などから外部に放出される。また、駆動回路160で発生した熱は、下部ヒートシンク130の中空部から、放熱板170、発光素子基板113、上部ヒートシンク120の順に伝達され、図4の矢印H1に示すように、上部ヒートシンク120の開口部121内の周面から外部に放出される。
On the other hand, the second heating element is a
以上説明したように、照明装置100では、発光モジュール110及び駆動回路160で発生した熱(特に、発光モジュール110で発生した熱)を、従来のヒートシンクが1つである場合とは異なり、下部ヒートシンク130だけでなく、上部ヒートシンク120からも放熱させることができる。従って、下部ヒートシンク130で放出する熱量の一部を上部ヒートシンク120で代替することができることから、放熱効率が向上し、ひいては発光効率の向上にもつながる。
As described above, in the
また、下部ヒートシンク130の放熱量を減らすことができることから、下部ヒートシンク130全体のサイズを小さくしたり、下部ヒートシンク130のフィン139の面積を削減したりすることもできるようになる。さらには、下部ヒートシンク130のサイズを小さくできるようになれば、グローブ150から口金方向に拡散される光が下部ヒートシンク130により遮られる領域を狭くすることができるので、広配光化にも寄与する。
In addition, since the heat radiation amount of the
(配光性の向上効果)
次に、図5〜図7に基づいて、本実施形態に係る照明装置100による配光性の向上(広配光化)効果について説明する。
(Light distribution improvement effect)
Next, based on FIG. 5 to FIG. 7, an effect of improving the light distribution (wide light distribution) by the
本実施形態に係る照明装置100では、図5に示すように、発光素子111から出射された光は、主に、2種類の経路を通る。第1の経路は、発光素子111からリフレクタ140の反射面141で反射され、グローブ150に到達する経路であり、第2の経路は、発光素子111から直接グローブ150に到達する経路である。
In the
第1の経路を通る場合は、発光素子111から出射された光L1は、リフレクタ140の反射面141で反射され、反射光L2が、グローブ150に入射して、グローブ150の表面で拡散される。拡散光L3は、様々な方向に放射される。上述したように、発光素子111が青色LEDであり、グローブ150が蛍光体を含有するか、グローブ150表面に蛍光体が塗布されている場合には、光拡散度が大きいため、拡散光L3は、より広い範囲に拡散される。また、グローブ150が光拡散剤を含有するか、グローブ150の表面に光拡散剤が塗布されている場合にも、拡散光L3の拡散範囲を広げることができる。
When passing through the first path, the light L 1 emitted from the
ここで、リフレクタ140が、上述したように逆錐台状の形状を有しており、かつ、グローブ150の最大径D1が、下部ヒートシンク130の最大径D2よりも大きいことから、発光素子111から出射された光が第1の経路を通る場合には、発光素子111から出射された光を口金方向へ放射することができる。すなわち、リフレクタ140が、発光素子基板113から離隔する(口金方向とは逆の方向にいく)に従って拡径する逆錐台状の形状をしており、このリフレクタ140の側周面が光反射面141となっていることから、発光素子111から出射された光L1を、光反射面141により水平方向より口金方向側に反射させることができ、この反射光L2をグローブ150でさらに拡散させることができる。この拡散の際、グローブ150の最大径D1が、下部ヒートシンク130の最大径D2よりも大きいために、下部ヒートシンク130が、グローブ150表面で拡散した拡散光L3を遮らないため、水平方向より口金方向側のより広い範囲に、拡散光L3を放射することができる。
Here, since the
第2の経路を通る場合は、発光素子111から出射された光L4は、リフレクタ140に当たらずに、直接グローブ150に入射し、グローブ150の表面で拡散される。この場合も、拡散光L5は、様々な方向に拡散される。ここで、発光素子111から出射された光が第1の経路を通る場合には、水平方向よりもグローブ150の頂部方向(口金方向とは逆の方向)側への光の拡散量が少ない。しかし、発光素子111から出射された光が第2の経路を通ることにより、水平方向よりもグローブ150の頂部方向側への光の拡散量を十分に確保することができる。
When passing through the second path, the light L 4 emitted from the
以上のように、本実施形態に係る照明装置100では、発光素子111から出射された光が、2種類の経路を通ることから、広い配光角を実現することができる。具体的には、照明装置100では、図6に示した例のように、配光角300degの範囲で、発光強度差を±10%以内という非常に高い配光性を実現することができ、白熱電球と同等の性能を有し、白熱電球の代替品として照明装置100を使用することが可能となる。
As described above, in the illuminating
上記の広配光化の効果は、グローブ150の最大径D1が、下部ヒートシンク130の最大径D2の1.2倍以上である場合に、特に顕著となる。図7に、グローブ150の最大径D1と下部ヒートシンク130の最大径D2との関係について、本発明者が検討した結果を示す。図7では、下部ヒートシンク130の最大径(下部ヒートシンク径)に対するグローブ150の最大径(グローブ径)の比率(以下、「グローブ径/下部ヒートシンク径」と称する。)を横軸に示し、グローブ150から拡散される光量の最大値に対する光量の最小値の比率(以下、「光量最小値/光量最大値」と称する。)を縦軸に示している。ここで、光量の最大値とは、口金方向を角度0°とし、反時計回り方向の回転角で配光角を示すこととした場合に、全配光角中、光量が最大となる配光角における光量の値を意味し、光量の最小値とは、全配光角中、光量が最小となる配光角における光量の値を意味する。
Of wide distribution light of the above, the maximum diameter D 1 of the
図7(a)に示すように、「グローブ径/下部ヒートシンク径」が1.2未満の場合には、「光量最小値/光量最大値」が小さい。これは、図7(b)の破線で示したように、グローブ150からの光の拡散方向による光量の差が大きいことを意味する。図7(b)の例では、配光角が90°、270°という水平方向の光量は多いが、配光角が0°、180°という水平方向と直交する方向の光量は少なく、差が大きいことが示されている。
As shown in FIG. 7A, when “globe diameter / lower heat sink diameter” is less than 1.2, “light intensity minimum value / light intensity maximum value” is small. This means that the difference in the amount of light depending on the diffusion direction of the light from the
一方、「グローブ径/下部ヒートシンク径」が1.2以上となると、「光量最小値/光量最大値」が大きくなる。これは、図7(b)の実線で示したように、グローブ150からの光の拡散方向による光量の差が小さいことを意味する。図7(b)の例では、光の拡散方向によらず、ほぼ一定の光量となっていることが示されている。
On the other hand, when the “globe diameter / lower heat sink diameter” is 1.2 or more, the “light intensity minimum value / light intensity maximum value” increases. This means that the difference in the amount of light depending on the diffusion direction of the light from the
このように、「グローブ径/下部ヒートシンク径」が1.2以上となると、光の拡散方向によらず、ほぼ一定の光量とすることができるため、配光角300degの範囲で、発光強度差を±10%以内という非常に高い配光性をより実現しやすくなる。 As described above, when the “globe diameter / lower heat sink diameter” is 1.2 or more, the light intensity can be made almost constant regardless of the light diffusion direction. Is very easy to achieve a very high light distribution of within ± 10%.
なお、「グローブ径/下部ヒートシンク径」の最大値は特に規定するものではないが、「グローブ径/下部ヒートシンク径」が大きすぎると、電球のサイズの規格であるANSI規格の範囲を超える可能性があるので、ANSI規格を満足する範囲で「グローブ径/下部ヒートシンク径」を決めることが好ましい。 The maximum value of “globe diameter / lower heat sink diameter” is not particularly specified, but if “globe diameter / lower heat sink diameter” is too large, it may exceed the ANSI standard, which is the standard for bulb size. Therefore, it is preferable to determine “globe diameter / lower heat sink diameter” within a range satisfying ANSI standards.
(上部ヒートシンク120の最大径とリフレクタ140の最大径との関係)
次に、図8に基づいて、上部ヒートシンク120の最大径とリフレクタ140の最大径との関係について説明する。
(Relationship between maximum diameter of
Next, the relationship between the maximum diameter of the
上述したように、本実施形態では、上部ヒートシンク120は、リフレクタ140の中空部に配置されるが、この場合、照明装置100の広配光角化を考慮すると、上部ヒートシンク120の最大径と、リフレクタ140の最大径(例えば、発光素子基板113から最も離隔した部分の径)との関係に留意する必要がある。
As described above, in the present embodiment, the
すなわち、図8(a)に示すように、上部ヒートシンク120の最大径がリフレクタ140の最大径よりも小さい場合、及び、図8(b)に示すように、上部ヒートシンク120の最大径がリフレクタ140の最大径と同じ場合には、発光素子111から出射された光が、リフレクタ140に当たらずに、直接グローブ150に到達することができる。しかし、図8(c)に示すように、上部ヒートシンク120の最大径がリフレクタ140の最大径よりも大きな場合には、発光素子111から出射された光が、リフレクタ140に当たらない場合であっても、上部ヒートシンク120に遮られて、グローブ150に到達することができない。従って、このような場合には、水平方向からグローブ150頂部方向側への光量が減ることとなる。そのため、配光角300degの範囲で、発光強度差を±10%以内という非常に高い配光性を実現することが困難となる可能性がある。
That is, as shown in FIG. 8A, when the maximum diameter of the
よって、本実施形態に係る照明装置100では、上部ヒートシンク120の最大径が、リフレクタ140の最大径以下であることが好ましい。
Therefore, in the
一方、上部ヒートシンク120のサイズが小さすぎると、上部ヒートシンク120による放熱量が減少するため、放熱効率と配光性とのバランスを考慮して、上部ヒートシンク120のサイズを決めることが好ましい。
On the other hand, if the size of the
(その他)
以上のような構成を有する本実施形態に係る照明装置100によれば、上述したような放熱効率及び配光性の向上効果のみならず、発光効率(90lm/W以上)、発光光量(800lm以上)、色温度(2700〜3000K)、演色性(Ra90以上)、形状(ANSI規格と呼ばれる電球サイズに関する規格)等を満足でき、白熱電球と同等の性能を有するため、白熱電球の代替品として使用することができる。
(Other)
According to the illuminating
[3.第2実施形態]
続いて、図9及び図10を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る電球形照明装置の構成について詳細に説明する。図9は、本発明の第2の実施形態に係る電球形照明装置(以下、単に「照明装置」と称する。)200の全体構成を示す上面図(a)及び正面図(b)である。図10は、同実施形態に係る照明装置200を図9(a)のX−X線で切断した断面図である。
[3. Second Embodiment]
Next, the configuration of the light bulb-type lighting device according to the second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 is a top view (a) and a front view (b) showing the overall configuration of a light bulb-type lighting device (hereinafter simply referred to as “lighting device”) 200 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a cross-sectional view of the
[3.1.電球形照明装置の構成]
図9及び図10に示すように、本実施形態に係る照明装置200は、発光モジュール210と、第1のヒートシンク(以下、「上部ヒートシンク」と称する。)220と、第2ヒートシンク(以下、「下部ヒートシンク」と称する。)230と、グローブ250と、駆動回路260と、放熱板270と、を主に有する。照明装置200は、上述した第1の実施形態に係る照明装置100とは異なり、リフレクタを有しておらず、上部ヒートシンク220がリフレクタの機能を兼ね備えている。以下、各構成要素について詳細に説明する。
[3.1. Configuration of bulb-type lighting device]
As shown in FIGS. 9 and 10, the
(発光モジュール210、下部ヒートシンク230、グローブ250、駆動回路260、放熱板270)
発光モジュール210、下部ヒートシンク230、グローブ250、駆動回路260、及び放熱板270は、それぞれ、第1実施形態に係る発光モジュール110、下部ヒートシンク130、グローブ150、駆動回路160、及び放熱板170と同様の構成及び機能を有しているので、その詳細な説明を省略する。
(
The
(上部ヒートシンク220)
上部ヒートシンク220は、第1の実施形態に係る上部ヒートシンク120の機能と、リフレクタ140の機能とを兼ね備えている。すなわち、上部ヒートシンク220は、発光モジュール210で発生した熱と、駆動回路260で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出するとともに、発光素子基板213の面のうちの発光素子211が配置された面(以下、「発光素子211側の面」と称する。)に保持され、発光素子211から出射された光を反射させる。
(Upper heat sink 220)
The
従って、上部ヒートシンク220は、熱伝導性が高く、かつ、高い光反射性を有する材質で形成される。このような材質としては、例えば、上部ヒートシンク220の外周面となる面を鏡面加工したアルミニウム等の金属が挙げられる。
Accordingly, the
この上部ヒートシンク220は、発光素子211からの光を口金方向に反射させ、照明装置200の配光角を口金方向に広げる機能を有していることから、逆錐台状、すなわち、発光素子基板213から離隔するに従い拡径する錐台状となるように、発光素子基板213の発光素子211側の面から突出して設けられている。また、錐台状の上部ヒートシンク220の側周面(外周面)は、発光素子211から出射された光を反射される反射面223となっている。従って、この反射面223のみに、上記鏡面加工が施されていてもよい。
The
また、上部ヒートシンク220は、一端に開口部221を有する中空形状を有している。この中空部を有することにより、上部ヒートシンク220の外部に露出した面の表面積(熱を放散するのに用いられる面の面積)が大きくなり、放熱効果を高めることができる。
The
また、上部ヒートシンク220は、発光素子基板213を基準として、発光素子211の配置により構成される環の中心軸C方向の一側に、発光素子基板213と接触して設けられる。このように、上部ヒートシンク220は、発光素子基板213に接触して設けられることにより、主に、発光素子基板213(または発光モジュール210全体)で発生した熱を外部に放出する役割を有する。これにより、一般に駆動回路260よりも多量の熱を発生する発光モジュール210からの熱を、上部ヒートシンク220と下部ヒートシンク230の両方から放出できるため、ヒートシンクが1つしかない場合と比べて、照明装置200の放熱効率を格段に高めることができる。
Further, the
また、上部ヒートシンク220の底面(閉塞されている面)の略中心部には、ねじ穴225が設けられ、上部ヒートシンク220は、ねじ穴215、275を介して、発光素子基板213および放熱板270と螺合され、位置が固定される。
In addition, a
なお、照明装置200の組立方法は、リフレクタが無い以外は、上述した第1の実施形態に係る照明装置100と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
The method for assembling the
[3.2.電球形照明装置の作用効果]
次に、図11を参照しながら、本実施形態に係る照明装置200の作用効果について説明する。図11は、本実施形態に係る照明装置200における熱の流れ及び光の動きを示す説明図である。
[3.2. Effect of bulb-type lighting device]
Next, the effect of the illuminating
(放熱効率の向上効果)
まず、本実施形態に係る照明装置200による放熱効率の向上効果について説明する。
(Improvement effect of heat dissipation efficiency)
First, the effect of improving the heat dissipation efficiency by the
照明装置200では、主に、発熱する部分(発熱体)が2つある。1つ目は、発光モジュール210である。発光モジュール210では、発光素子211が駆動回路260におり駆動され、光が出射される際に熱を発生する。そして、各発光素子211で発生した熱は、この発光素子211が実装されている発光素子基板213に伝達される。ここで、発光素子基板213、上部ヒートシンク220、放熱板270、及び下部ヒートシンク230(樹脂231、金属部材233)は、熱伝導性の高い材質である。
In the
従って、発光モジュール210で発生した熱(発光素子211で発生し、発光素子基板213に伝達された熱)は、まず、発光素子基板213の上面に接触している上部ヒートシンク220に伝達され、図11の矢印H1’に示すように、上部ヒートシンク220の開口部221の内周面から外部に放出される。発光モジュール210で発生した熱はまた、発光素子基板213の下面に接触している放熱板270に伝達され、さらに、金属部材233を通過して樹脂231まで伝達された後に、下部ヒートシンク230から外部に放出されることは、第1の実施形態と同様である。
Accordingly, heat generated in the light emitting module 210 (heat generated in the
一方、発熱体となる2つ目は、駆動回路260である。駆動回路260で発生した熱は、下部ヒートシンク230の中空部から、金属部材233、樹脂231の順に伝達され、発光モジュール210で発生した熱と同様に、下部ヒートシンク230から外部に放出される。また、駆動回路260で発生した熱は、下部ヒートシンク230の中空部から、放熱板270、発光素子基板213、上部ヒートシンク220の順に伝達され、図4の矢印H1’に示すように、上部ヒートシンク220の開口部221内の内周面から外部に放出される。
On the other hand, the second heating element is a
以上説明したように、照明装置200では、発光モジュール210及び駆動回路260で発生した熱(特に、発光モジュール210で発生した熱)を、従来のヒートシンクが1つである場合とは異なり、下部ヒートシンク230だけでなく、上部ヒートシンク220からも放熱させることができる。従って、下部ヒートシンク230で放出する熱量の一部を上部ヒートシンク220で代替することができることから、放熱効率が向上し、ひいては発光効率の向上にもつながる。
As described above, in the
また、下部ヒートシンク230の放熱量を減らすことができることから、下部ヒートシンク230全体のサイズを小さくしたり、下部ヒートシンク230のフィン(図示せず。)の面積を削減したりすることもできるようになる。さらには、下部ヒートシンク230のサイズを小さくできるようになれば、グローブ250から口金方向に拡散される光が下部ヒートシンク230により遮られる領域を狭くすることができるので、広配光化にも寄与する。
Further, since the heat dissipation amount of the
(配光性の向上効果)
次に、本実施形態に係る照明装置200による配光性の向上(広配光化)効果について説明する。
(Light distribution improvement effect)
Next, the light distribution improvement (broad light distribution) effect by the
本実施形態に係る照明装置200では、図11に示すように、発光素子211から出射された光は、主に、2種類の経路を通る。第1の経路は、発光素子211から上部ヒートシンク220の反射面223で反射され、グローブ250に到達する経路であり、第2の経路は、発光素子211から直接グローブ250に到達する経路である。
In the
第1の経路を通る場合は、発光素子211から出射された光L1’は、上部ヒートシンク220の反射面223で反射され、反射光L2’が、グローブ250に入射して、グローブ250の表面で拡散される。拡散光L3’は、様々な方向に放射される。発光素子211が青色LEDであり、グローブ250が蛍光体を含有するか、グローブ250表面に蛍光体が塗布されている場合には、光拡散度が大きいため、拡散光L3’は、より広い範囲に拡散される。また、グローブ250が光拡散剤を含有するか、グローブ250の表面に光拡散剤が塗布されている場合にも、拡散光L3’の拡散範囲を広げることができる。
When passing through the first path, the light L 1 ′ emitted from the
ここで、上部ヒートシンク220が、上述したように逆錐台状の形状を有しており、かつ、グローブ250の最大径が、下部ヒートシンク230の最大径よりも大きいことから、発光素子211から出射された光が第1の経路を通る場合には、発光素子211から出射された光を口金方向へ放射することができる。すなわち、上部ヒートシンク220が、発光素子基板213から離隔する(口金方向とは逆の方向にいく)に従って拡径する逆錐台状の形状をしており、この上部ヒートシンク220の側周面が光反射面223となっていることから、発光素子211から出射された光L1’を、光反射面223により水平方向より口金方向側に反射させることができ、この反射光L2’をグローブ250でさらに拡散させることができる。この拡散の際、グローブ250の最大径が、下部ヒートシンク230の最大径よりも大きいために、下部ヒートシンク230が、グローブ250表面で拡散した拡散光L3’を遮らないため、水平方向より口金方向側のより広い範囲に、拡散光L3’を放射することができる。
Here, since the
第2の経路を通る場合は、発光素子211から出射された光L4’は、上部ヒートシンク220に当たらずに、直接グローブ250に入射し、グローブ250の表面で拡散される。この場合も、拡散光L5’は、様々な方向に拡散される。ここで、発光素子211から出射された光が第1の経路を通る場合には、水平方向よりもグローブ250の頂部方向(口金方向とは逆の方向)側への光の拡散量が少ない。しかし、発光素子211から出射された光が第2の経路を通ることにより、水平方向よりもグローブ250の頂部方向側への光の拡散量を十分に確保することができる。
When passing through the second path, the light L 4 ′ emitted from the
以上のように、本実施形態に係る照明装置200では、発光素子211から出射された光が、2種類の経路を通ることから、広い配光角を実現することができる。具体的には、照明装置200では、図6に示した例のように、配光角300degの範囲で、発光強度差を±10%以内という非常に高い配光性を実現することができ、白熱電球と同等の性能を有し、白熱電球の代替品として照明装置200を使用することが可能となる。
As described above, in the
なお、その他の作用効果については、上部ヒートシンクの最大径とリフレクタの最大径との関係以外については、上述した第1の実施形態と同様であるので、その詳細な説明を省略する。 Since other functions and effects are the same as those in the first embodiment except for the relationship between the maximum diameter of the upper heat sink and the maximum diameter of the reflector, detailed description thereof will be omitted.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上述した第1及び第2の実施形態では、発光素子基板113、第1のヒートシンク120、第2のヒートシンク130、リフレクタ140、グローブ150、および放熱板170の、中心軸Cに対して直交する方向に切断したときの断面形状を円形としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、上記各部材の断面形状は、多角形や楕円形であってもよい。
For example, in the first and second embodiments described above, the light emitting
また、上述した第1及び第2の実施形態では、発光素子基板113に複数の発光素子111を環状に配置して構成される1つの発光素子群のみを設けているが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、発光素子基板113に、同心円状に複数の発光素子群を設けてもよい。
Further, in the first and second embodiments described above, only one light emitting element group configured by arranging a plurality of
100 (電球形)照明装置
110 発光モジュール
111 発光素子
113 発光素子基板
120 上部ヒートシンク
130 下部ヒートシンク
131 樹脂
133 金属部材
140 リフレクタ
141 反射面
150 グローブ
160 駆動回路
170 放熱板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 (Light bulb type) illuminating
Claims (13)
前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の一側に、前記発光素子基板と接触して設けられる第1のヒートシンクと、
前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の他側に設けられ、中空形状を有する第2のヒートシンクと、
前記発光素子基板の前記一側の面に保持され、前記発光素子から出射された光を反射させるリフレクタと、
前記発光モジュールおよび前記リフレクタを覆うように設けられるグローブと、
前記第2のヒートシンクの内部に設置され、前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を備え、
前記第1のヒートシンクおよび前記第2のヒートシンクは、それぞれ、前記発光モジュールで発生した熱と前記駆動回路で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出することを特徴とする、電球形照明装置。 A light-emitting module having a light-emitting element that emits light, and a light-emitting element substrate on which the plurality of light-emitting elements are annularly arranged;
A first heat sink provided in contact with the light emitting element substrate on one side in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate;
A second heat sink having a hollow shape provided on the other side in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate;
A reflector that is held on the surface of the one side of the light emitting element substrate and reflects light emitted from the light emitting element;
A glove provided to cover the light emitting module and the reflector;
A drive circuit installed inside the second heat sink and driving the light emitting element;
With
The first heat sink and the second heat sink each discharge at least one of heat generated in the light emitting module and heat generated in the drive circuit to the outside. Lighting device.
前記グローブの最大径が、前記第2のヒートシンクの最大径よりも大きいことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の電球形照明装置。 The second heat sink is substantially cylindrical;
The bulb-type lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein a maximum diameter of the globe is larger than a maximum diameter of the second heat sink.
前記発光素子が、前記グローブに設けられた蛍光体を励起する光を発光するLEDであり、
前記リフレクタで反射された光及び前記発光素子から出射された光の波長が、前記蛍光体により変換されることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電球形照明装置。 The material of the globe is a material containing a phosphor, or a phosphor is applied to the surface of the globe,
The light emitting element is an LED that emits light that excites a phosphor provided in the globe,
The light bulb-shaped illumination device according to any one of claims 1 to 5, wherein wavelengths of light reflected by the reflector and light emitted from the light emitting element are converted by the phosphor. .
前記発光素子が、白色光を発するLEDであることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の電球形照明装置。 The glove material is a material containing a light diffusing agent, or a light diffusing agent is applied to the surface of the glove,
The light bulb-type lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the light emitting element is an LED that emits white light.
前記グローブが、前記第1のヒートシンクの一端と接続される開口部を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の電球形照明装置。 The first heat sink is substantially cylindrical or substantially columnar;
The bulb-type lighting device according to claim 1, wherein the globe has an opening connected to one end of the first heat sink.
前記第1のヒートシンクが、前記リフレクタの中空部に配置され、
前記第1のヒートシンクの最大径が、前記リフレクタの最大径以下であることを特徴とする、請求項11に記載の電球形照明装置。 The reflector has a hollow shape;
The first heat sink is disposed in a hollow portion of the reflector;
The bulb-type lighting device according to claim 11, wherein a maximum diameter of the first heat sink is equal to or less than a maximum diameter of the reflector.
前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の一側に、前記発光素子基板と接触して設けられる第1のヒートシンクと、
前記発光素子基板を基準として、前記環の中心軸方向の他側に設けられ、中空形状を有する第2のヒートシンクと、
前記発光モジュールおよび前記リフレクタを覆うように設けられるグローブと、
前記第2のヒートシンクの内部に設置され、前記発光素子を駆動させる駆動回路と、
を備え、
前記第1のヒートシンクおよび前記第2のヒートシンクは、それぞれ、前記発光モジュールで発生した熱と前記駆動回路で発生した熱のうち、少なくともいずれか一方を外部に放出し、
前記第1のヒートシンクは、前記発光素子から出射された光を反射させる反射面を有することを特徴とする、電球形照明装置。
A light-emitting module having a light-emitting element that emits light, and a light-emitting element substrate on which the plurality of light-emitting elements are annularly arranged;
A first heat sink provided in contact with the light emitting element substrate on one side in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate;
A second heat sink having a hollow shape provided on the other side in the central axis direction of the ring with respect to the light emitting element substrate;
A glove provided to cover the light emitting module and the reflector;
A drive circuit installed inside the second heat sink and driving the light emitting element;
With
Each of the first heat sink and the second heat sink emits at least one of heat generated in the light emitting module and heat generated in the drive circuit to the outside.
The bulb-type lighting device, wherein the first heat sink has a reflecting surface that reflects light emitted from the light emitting element.
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