JP2014157795A - 照明用光源および照明装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】発光モジュールで発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源を提供すること。
【解決手段】LEDモジュール20と、LEDモジュール20を発光させるための駆動回路50と、駆動回路50の全体を覆うように設けられた包装部材60であって、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成され、駆動回路50に接続されたリード線53aが包装部材60の外方に露出する少なくとも1つの開口68aを有する包装部材60と、包装部材60に覆われている駆動回路50を内部に収容する筐体80とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、照明用光源および照明装置に関し、特に、発光ダイオード(LED:Light Emitting Diode)等を有する発光モジュールを備える電球形ランプおよびこれを用いた照明装置に関する。
LED等の半導体発光素子は、高効率および長寿命であることから、従来から知られる蛍光灯や白熱電球等の各種ランプにおける新しい光源として期待されており、LEDを用いたランプ(LEDランプ)の研究開発が進められている。
LEDランプとしては、両端部に電極コイルを有する直管形蛍光灯に代替する直管形のLEDランプ(直管形LEDランプ)、ならびに、発光管を備えた電球形蛍光灯およびフィラメントコイルを用いた白熱電球に代替する電球形のLEDランプ(電球形LEDランプ)等がある。
例えば、特許文献1には、直管形LEDランプが開示されている。また、特許文献2には、電球形LEDランプが開示されている。
電球形LEDランプには、LEDを点灯させるための駆動回路(点灯回路)が内蔵されている。駆動回路は、例えば口金からの交流電力を直流電力に変換するものであり、回路基板と当該回路基板に実装された複数の回路素子(電子部品)とを備える。
特開2009−043447号公報 特開2009−037995号公報
電球形LEDランプおよび直管形LEDランプ等のLEDランプでは、発光モジュールとして、1以上のLEDを有するLEDモジュールを備えている。
LEDモジュールが有するLEDは、発光によってLED自身から熱が発生し、これによりLEDの温度が上昇して光出力が低下する。つまり、LEDは、自身が発する熱によって、発光効率が低下する。このため、LEDモジュールの放熱対策は重要である。
そこで、例えば、駆動回路を収容する筐体として金属製の筐体を採用した電球形LEDランプも存在する。この場合、LEDモジュールを支持する台座等を介してLEDモジュールと熱的に接続された筐体が放熱部材としての役割も果たし、その結果、効率よく放熱が行われる。
また、この場合、金属製の筐体と駆動回路との間の絶縁性の確保のために、駆動回路は、例えば樹脂製の回路ケースに収められた状態で、筐体内に配置される。
つまり、従来、LEDランプでは、LEDモジュールの放熱対策のために、金属製の放熱部材を用いることが望ましい一方で、駆動回路と当該放熱部材との間の絶縁性の確保のために回路ケースが必要となる。その結果、例えば、筐体の大型化、および、生産コストの上昇等の問題が生じ得る。
本発明は、上記従来の課題を考慮し、発光モジュールで発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源および照明装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る照明用光源は、発光モジュールと、前記発光モジュールを発光させるための駆動回路と、前記駆動回路の全体を覆うように設けられた包装部材であって、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成され、前記駆動回路に接続された導電部材が前記包装部材の外方に露出する少なくとも1つの開口を有する包装部材と、前記包装部材に覆われている前記駆動回路を内部に収容する筐体とを備える。
また、本発明の一態様に係る照明用光源はさらに、前記包装部材の外面と前記筐体の内面との間に配置された金属製のヒートシンクを備えるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源において、前記筐体は、金属製の筐体であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源において、前記包装部材は、前記駆動回路の全体を覆うように配置された熱収縮性の部材が加熱されることで形成されているとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源において、前記包装部材は、前記少なくとも1つの開口を有する袋状であるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源はさらに、前記発光モジュールを覆うグローブと、前記発光モジュールを発光させるための電力を受ける口金とを備えるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明用光源はさらに、前記発光モジュールを覆う長尺状の透光性カバーと、前記発光モジュールを支持する長尺状の基台と、前記透光性カバーの長手方向の端部に設けられた口金とを備えるとしてもよい。
また、本発明の一態様に係る照明装置は、上記いずれかの態様に係る照明用光源を備える。
本発明によれば、発光モジュールで発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源および照明装置を提供することができる。
実施の形態1に係る電球形ランプの外観斜視図 実施の形態1に係る電球形ランプの分解斜視図 実施の形態1に係る電球形ランプの断面図 実施の形態1に係る電球形ランプにおけるLEDモジュールの構成概要を示す図 、実施の形態1に係る包装部材の駆動回路に対する装着工程の概要を示す図 実施の形態1の変形例に係る包装部材の概要を示す断面図 実施の形態2に係る電球形ランプの断面図 実施の形態3に係る直管形ランプの構成概要を示す図 実施の形態4に係る照明装置の概略断面図 実施の形態5に係る照明装置の概観斜視図 実施の形態1の変形例に係る電球形ランプの断面図
以下、本発明の実施の形態に係る照明用光源および照明装置について、図面を参照しながら説明する。なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示したものではない。
また、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態1)
実施の形態1として、照明用光源の一例である電球形ランプについて説明する。
[電球形ランプの全体構成]
まず、本実施の形態に係る電球形ランプ1の全体構成について、図1〜図3を用いて説明する。
図1は、実施の形態1に係る電球形ランプ1の外観斜視図である。
図2は、実施の形態1に係る電球形ランプ1の分解斜視図である。なお、図2では、リード線53a〜53dは省略している。
図3は、実施の形態1に係る電球形ランプ1の断面図である。
図1〜図3に示すように、本実施の形態に係る電球形ランプ1は、電球形蛍光灯または白熱電球の代替品となる電球形LEDランプである。
電球形ランプ1は、発光モジュールの一例であるLEDモジュール20と、LEDモジュール20を発光させるための駆動回路50と、駆動回路50の全体を覆うように設けられた包装部材60と、包装部材60に覆われている駆動回路50を内部に収容する筐体80とを備える。
また、本実施の形態では、電球形ランプ1はさらに、グローブ10と、支柱30と、台座40と、ヒートシンク70と、口金90と、口金90と筐体80とを連結する連結部材69とを備える。なお、支柱30と台座40とによって基台45が構成されている。
また、電球形ランプ1では、グローブ10と筐体80と口金90とによって外囲器が構成されている。
以下、本実施の形態に係る電球形ランプ1の各構成要素について、図2を参照しながら、図3を用いて詳細に説明する。
なお、図3において、紙面上下方向に沿って描かれた一点鎖線は電球形ランプ1のランプ軸J(中心軸)を示しており、本実施の形態において、ランプ軸Jは、グローブ10の軸(グローブ軸G)と一致している。
また、ランプ軸Jとは、電球形ランプ1を照明装置(不図示)のソケットに取り付ける際の回転中心となる軸であり、口金90の回転軸と一致している。また、図3において、駆動回路50は断面図ではなく側面図で示されている。
[グローブ]
図3に示すように、グローブ10は、LEDモジュール20から放出される光をランプ外部に取り出すための透光性カバーである。本実施の形態におけるグローブ10は、可視光に対して透明なシリカガラス製のガラスバルブ(クリアバルブ)である。したがって、グローブ10内に収容されたLEDモジュール20は、グローブ10の外側から視認することができる。
LEDモジュール20は、グローブ10によって覆われている。これにより、グローブ10の内面に入射したLEDモジュール20の光は、グローブ10を透過してグローブ10の外部へと取り出される。
グローブ10の形状は、一端が球状に閉塞され、他端に開口部11を有する形状である。具体的には、グローブ10の形状は、中空の球の一部が、球の中心部から遠ざかる方向に伸びながら狭まったような形状であり、球の中心部から遠ざかった位置に開口部11が形成されている。
このような形状のグローブ10としては、一般的な電球形蛍光灯や白熱電球と同様の形状のガラスバルブを用いることができる。例えば、グローブ10として、A形、G形またはE形等のガラスバルブを用いることができる。
また、グローブ10の開口部11は、例えば、台座40の表面に載置され、この状態で、台座40と筐体80との間にシリコーン樹脂等の接着剤を塗布することによってグローブ10が固定される。
また、グローブ10は、必ずしも可視光に対して透明である必要はなく、グローブ10に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカまたは炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ10の内面または外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成することができる。このように、グローブ10に光拡散機能を持たせることにより、LEDモジュール20からグローブ10に入射する光を拡散させることができるので、電球形ランプ1の配光角を拡大することができる。
また、グローブ10の形状としては、A形等に限らず、回転楕円体または偏球体であってもよい。グローブ10の材質としては、ガラス材に限らず、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の樹脂等を用いてもよい。
[LEDモジュール]
LEDモジュール20は、発光素子を有する発光モジュールであって、白色等の所定の色(波長)の光を放出する。
図3に示すように、LEDモジュール20は、グローブ10の内方に配置されており、グローブ10によって形成される球形状の中心位置(例えば、グローブ10の内径が大きい径大部分の内部)に配置されることが好ましい。
このように、グローブ10の中心位置にLEDモジュール20が配置されることにより、フィラメントコイルを用いた従来の白熱電球と近似した配光特性を実現することができる。
また、LEDモジュール20は、支柱30によってグローブ10内に中空に保持されており、リード線53aおよび53bを介して駆動回路50から供給される電力によって発光する。本実施の形態では、LEDモジュール20の基板21が支柱30によって支持されている。
ここで、本発明の実施の形態に係るLEDモジュール20の各構成要素について、図4を用いて説明する。
図4は、実施の形態1に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール20の構成概要を示す図である。
具体的には、図4の(a)は、実施の形態に係る電球形ランプ1におけるLEDモジュール20の平面図である。図4の(b)は、(a)のA−A´線におけるLEDモジュール20の断面図である。図4の(c)は、(a)のB−B´線におけるLEDモジュール20の断面図である。
図4の(a)〜(c)に示すように、LEDモジュール20は、基板21と、LED22と、封止部材23と、金属配線24と、ワイヤー25と、端子26aおよび26bとを有する。
本実施の形態におけるLEDモジュール20は、ベアチップが基板21上に直接実装されたCOB(Chip On Board)構造である。以下、LEDモジュール20の各構成要素について詳述する。
まず、基板21について説明する。基板21は、LED22を実装するための実装基板であり、LED22が実装される面である第1主面(表側面)と、当該第1主面に対向する第2主面(裏側面)とを有する。
図4の(a)に示すように、基板21は、例えば、平面視(グローブ10の頂部から見たとき)が長方形の矩形板状の基板である。
基板21は、支柱30の一端に接続される。具体的には、基板21の第2主面と支柱30の端面とが面接触するようにして接続される。
基板21としては、LED22から発せられる光に対して光透過率が低い基板、例えば全透過率が10%以下の白色アルミナ基板等の白色基板または樹脂被膜された金属基板(メタルベース基板)等を用いることができる。
このように、光透過率が低い基板を用いることにより、基板21を透過して第2主面から光が出射することを抑制することができ、色ムラを抑制することができる。また、安価な白色基板を用いることができるので、低コスト化を実現することができる。
一方、基板21として、光透過率が高い透光性基板を用いることもできる。透光性基板を用いることにより、LED22の光は、基板21の内部を透過し、LED22が実装されていない面(裏側面)からも出射される。
したがって、LED22が基板21の第1主面(表側面)だけに実装された場合であっても、第2主面(裏側面)からも光が出射されるので、白熱電球と近似した配光特性を得ることが可能となる。また、LEDモジュール20から全方位に光を放出させることができるので、全配光特性を実現することも可能となる。
透光性基板としては、例えば、可視光に対する全透過率が80%以上の基板、または、可視光に対して透明な(すなわち透過率が極めて高く向こう側が透けて見える状態)透明基板を用いることができる。このような透光性基板としては、多結晶のアルミナや窒化アルミニウムからなる透光性セラミックス基板、ガラスからなる透明ガラス基板、水晶からなる水晶基板、サファイアからなるサファイア基板または透明樹脂材料からなる透明樹脂基板等を用いることができる。
本実施の形態では、透光性を有する基板21として、焼結アルミナからなる白色の多結晶セラミックス基板を用いた。例えば、厚さ1mmで光の反射率が94%の白色アルミナ基板、または、厚さ0.635mmで光の反射率が88%の白色アルミナ基板を用いることができる。
なお、基板21としては、樹脂基板、フレキシブル基板、またはメタルベース基板を用いることもできる。また、基板21の形状としては、長方形に限らず、正方形または円形等の他の形状のものを用いることもできる。
また、基板21には、2本のリード線53aおよび53bとの電気的接続を行うために、2つの挿通孔27aおよび27bが設けられている。リード線53a(53b)は、先端部が挿通孔27a(27b)に挿通されて基板21に形成された端子26a(26b)と半田接続されている。
次に、LED22について説明する。LED22は、発光素子の一例であって、所定の電力により発光する半導体発光素子である。基板21上の複数のLED22は全て同じものが用いられており、LED22はVf特性が全て同じとなるように選定されている。
また、各LED22は、いずれも単色の可視光を発するベアチップである。本実施の形態では、通電されれば青色光を発する青色LEDチップを用いている。青色LEDチップとしては、例えばInGaN系の材料によって構成された、中心波長が440nm〜470nmの窒化ガリウム系の半導体発光素子を用いることができる。
また、LED22は、基板21の第1主面(表側面)のみに実装されており、基板21の長辺方向に沿って複数の列をなすようにして複数個実装されている。本実施の形態では、60W相当の明るさを実現するために、48個のLED22が基板21に配置されている。具体的には、一列が12個のLED22からなる素子列が4列並行するように、48個のLED22が基板21の第1主面(表側面)に配置されている。
また、本実施の形態では、互いに隣り合うLED22において、一方のLED22のカソード電極と他方のLED22のアノード電極とが、金属配線24を介して、ワイヤー25を用いたワイヤーボンディングにより接続されている。
なお、金属配線24を介さずに、隣り合うLED22のワイヤーボンド部同士を直接ワイヤー25によって接続してもよい。つまり、隣り合うLED22同士は、chip−to−chipでワイヤーボンディングされてもよい。この場合、隣り合うLED22の間に配置された金属配線24は不要である。
なお、本実施の形態では、基板21に複数のLED22を実装したが、LED22の実装数は、電球形ランプ1の用途に応じて適宜変更すればよい。
例えば、電球形ランプ1を、豆電球等に代替する低出力タイプのLEDランプとして実現する場合、LEDモジュール20が有するLED22は1個であってもよい。
一方、電球形ランプ1を、高出力タイプのLEDランプとして実現する場合、1つの素子列内におけるLED22の実装数をさらに増やしてもよい。
また、LED22の素子列は、4列に限らず、1〜3列としてもよいし、5列以上としてもよい。
次に、封止部材23について説明する。封止部材23は、例えば樹脂からなり、LED22を覆うように構成されている。
具体的には、封止部材23は、複数のLED22の一列分を一括封止するように形成されている。本実施の形態では、LED22の素子列が4列設けられているので、4本の封止部材23が形成される。4本の封止部材23の各々は、複数のLED22の並び方向(列方向)に沿って基板21の第1主面上に直線状に設けられている。
封止部材23は、主として透光性材料からなるが、LED22の光の波長を所定の波長に変換する必要がある場合には、波長変換材が透光性材料に混入される。
本実施の形態における封止部材23は、波長変換材として蛍光体を含む。つまり、封止部材23は、LED22が発する光の波長(色)を変換する波長変換部材である。
このような封止部材23としては、例えば、蛍光体粒子を含有する絶縁性の樹脂材料(蛍光体含有樹脂)によって構成することができる。蛍光体粒子は、LED22が発する光によって励起されて所望の色(波長)の光を放出する。
封止部材23を構成する樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂を用いることができる。また、封止部材23には、光拡散材を分散させてもよい。なお、封止部材23は、必ずしも樹脂材料によって形成する必要はなく、フッ素系樹脂などの有機材のほか、低融点ガラスやゾルゲルガラス等の無機材によって形成してもよい。
封止部材23に含有させる蛍光体粒子としては、例えば、LED22が青色光を発光する青色LEDである場合、白色光を得るために、例えばYAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)系の黄色蛍光体粒子が採用される。
これにより、LED22が発した青色光の一部は、封止部材23に含まれる黄色蛍光体粒子によって黄色光に波長変換される。そして、黄色蛍光体粒子に吸収されなかった青色光と、黄色蛍光体粒子によって波長変換された黄色光とは、封止部材23中で拡散および混合されることにより、封止部材23から白色光となって出射される。また、光拡散材としては、シリカなどの粒子が用いられる。
本実施の形態における封止部材23は、シリコーン樹脂に所定の蛍光体粒子を分散させた蛍光体含有樹脂で形成されている。例えば、ディスペンサーによって基板21の第1主面に蛍光体含有樹脂を塗布して硬化させることで封止部材23が形成される。この場合、封止部材23の長手方向に垂直な断面における形状は、略半円形となる。
なお、基板21の裏面側に向かう光(漏れ光)を波長変換するために、LED22と基板21との間あるいは基板21の第2主面(裏側面)に、第2波長変換部材を配置してもよい。第2波長変換部材としては、蛍光体粒子とガラス等の無機結合材(バインダー)とからなる焼結体膜等の蛍光体膜(蛍光体層)または基板21の表面と同じ蛍光体含有樹脂が例示される。
このように、基板21の第2主面に第2波長変換部材をさらに配置することにより、第2主面から光が漏れる場合であっても、基板21の両面から白色光を放出することができる。
次に、金属配線24について説明する。金属配線24は、LED22を発光させるための電流が流れる導電性配線であって、基板21の表面上に、所定形状にパターン形成される。図4の(a)に示すように、金属配線24は、基板21の第1主面に形成される。金属配線24によって、リード線53aおよび53bからLEDモジュール20に給電された電力が各LED22に供給される。
金属配線24は、例えば、金属材料からなる金属膜をパターニングすること、または、印刷することによって形成することができる。金属配線24の材料としては、例えば、銀(Ag)、タングステン(W)、銅(Cu)または金(Au)等を用いることができる。
また、封止部材23から露出する金属配線24については、端子26aおよび26bを除いて、ガラス材によるガラス膜(ガラスコート膜)または樹脂材による樹脂膜(樹脂コート膜)によって被覆することが好ましい。これにより、例えば、LEDモジュール20における絶縁性を向上させること、および、基板21の表面の反射率を向上させることができる。
ワイヤー25は、例えば金ワイヤー等の電線である。図4の(b)に示すように、ワイヤー25は、LED22と金属配線24とを接続する。
具体的には、ワイヤー25により、LED22の上面に設けられたワイヤーボンド部とLED22の両側に隣接して形成された金属配線24とがワイヤーボンディングされている。
なお、本実施の形態では、ワイヤー25は、封止部材23から露出しないように、全体が封止部材23の中に埋め込まれている。これにより、露出するワイヤー25によって光が吸収されること、および、光が反射すること等が防止される。
次に、端子26aおよび26bについて説明する。端子26aおよび26bは、LED22を発光させるための直流電力を、LEDモジュール20の外部から受電する外部接続端子である。本実施の形態において、端子26aおよび26bは、リード線53aおよび53bと半田接続される。
端子26aおよび26bは、挿通孔27aおよび27bを囲むように基板21の第1主面に所定形状で形成される。端子26aおよび26bは、金属配線24と連続して形成されており、金属配線24と電気的に接続されている。なお、端子26aおよび26bは、金属配線24と同じ金属材料を用いて、金属配線24と同時にパターン形成される。
また、端子26aおよび26bは、LEDモジュール20の給電部であって、リード線53aおよび53bから受電した直流電力を、金属配線24とワイヤー25とを介して各LED22に供給する。
[支柱]
図3に示すように、支柱30は、台座40からグローブ10の内方に向かって延設された長尺状部材である。本実施の形態において、支柱30は、当該支柱30の軸がランプ軸Jに沿って延設されている。つまり、支柱30の軸とランプ軸Jとは平行である。
支柱30は、LEDモジュール20を支持する支持部材として機能し、支柱30の、グローブ10の内方側の端部にはLEDモジュール20が接続されている。つまり、LEDモジュール20は、支柱30を介して台座40に支持されている。
このように、グローブ10の内方に向かって延伸する支柱30にLEDモジュール20が取り付けられることにより、白熱電球と同様の広配光角の配光特性を実現することができる。
また、支柱30は、LEDモジュール20(LED22)で発生する熱を放熱させるための放熱部材(ヒートシンク)としても機能する。したがって、支柱30は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)もしくは鉄(Fe)等を主成分とする金属材料、または熱伝導率の高い樹脂材料によって構成することが好ましい。
これにより、支柱30を介してLEDモジュール20で発生した熱を効率良く台座40に伝導させることができる。なお、支柱30の熱伝導率は、基板21の熱伝導率よりも大きいことが好ましい。本実施の形態において、支柱30の素材はアルミニウムである。
支柱30のグローブ10の頂部側の一端はLEDモジュール20の基板21の中央部に接続されており、支柱30の口金90側の他端は台座40の中央部に接続されている。
LEDモジュール20の基板21と支柱30の端面とは、例えばシリコーン樹脂等の接着剤によって固着される。したがって、基板21と支柱30の端面との間には接着剤が存在する場合もある。この場合、基板21と支柱30との熱伝導性を鑑みると、シリコーン樹脂の厚みは、20μm以下であることが好ましい。
また、基板21と支柱30とは、接着剤ではなく、例えばねじによって固定されていてもよい。この場合、素材または加工手法によって、基板21および支柱30の表面に微小な凹凸が存在する場合があり、そのため、基板21の第2主面と支柱30の端面との間に微小な隙間が存在することもある。このように微小な隙間があっても、20μm程度以下の隙間であれば、基板21と支柱30とは実質的に接触していると考えることができる。
支柱30の形状としては、例えば、断面積(支柱30の軸を法線とする平面で切断したときの断面における面積)が一定である中実構造の円柱形状が採用される。
なお、支柱30の形状については、断面積が一定である必要はなく、円柱と角柱とを組み合わせた形状など、途中で断面積が変化するような形状であってもよい。
また、基台45は、支柱30を有しなくてもよい。つまり、LEDモジュール20は、支柱30を介さずに台座40によって支持されてもよい。
[台座]
台座40は、LEDモジュール20を支持する部材である。本実施の形態では、台座40は、上述のように、支柱30を介してLEDモジュール20を支持する。
図3に示すように、台座40は、グローブ10の開口部11を塞ぐように構成されている。また、台座40は、ヒートシンク70に接続されている。本実施の形態では、台座40は、台座40の外周がヒートシンク70の内面に接触するように、ヒートシンク70の開口部70aに嵌め込まれている。
台座40は、LEDモジュール20(LED22)で発生する熱を放熱させるための放熱部材(ヒートシンク)としても機能する。したがって、台座40は、アルミニウム(Al)、銅(Cu)もしくは鉄(Fe)等を主成分とする金属材料、または熱伝導率の高い樹脂材料によって構成することが好ましい。これにより、支柱30からの熱を効率良くヒートシンク70に伝導させることができる。本実施の形態において、台座40の素材はアルミニウムである。
また、図3に示すように、台座40は、径小部41、径小部41よりも直径が大きい径大部42、および、径小部41と径大部42を接続する段差部とを有する。
例えば、径小部41は、厚さが3mmで直径が30mm程度であり、径大部42は、厚さが3mmで直径が40mm程度である。なお、段差部の高さは、例えば4mm程度である。
また、径小部41にはさらに、リード線53aおよび53bを挿通するための2つの挿通孔が設けられている。
径大部42は、ヒートシンク70との接続部を構成し、ヒートシンク70と嵌め合わされる。図3に示すように、台座40は、径大部42の外周面がヒートシンク70の内周面に接触するようにしてヒートシンク70の開口部70aに嵌め込まれている。これにより、台座40の熱をヒートシンク70に効率良く伝導させることができる。
また、径大部42の上面にはグローブ10の開口部11が当接し、グローブ10の開口部11が塞がれる。なお、台座40とヒートシンク70とは、カシメによって固定するのではなく、シリコーン樹脂等の接着剤を用いて固定することもできる。
[駆動回路]
図3に示すように、駆動回路(回路ユニット)50は、LEDモジュール20(LED22)を発光(点灯)させるための点灯回路(電源回路)であって、LEDモジュール20に所定の電力を供給する。例えば、駆動回路50は、一対のリード線53cおよび53dを介して口金90から供給される交流電力を直流電力に変換し、一対のリード線53aおよび53bを介して当該直流電力をLEDモジュール20に供給する。
駆動回路50は、回路基板51と、回路基板51に実装された複数の回路素子(電子部品)52とによって構成されている。
回路基板51は、金属配線がパターン形成されたプリント基板であり、当該回路基板51に実装された複数の回路素子52同士を電気的に接続する。
回路素子52は、例えば、電解コンデンサやセラミックコンデンサ等の容量素子、抵抗素子、整流回路素子、コイル素子、チョークコイル(チョークトランス)、ノイズフィルタ、ダイオードまたは集積回路素子等の半導体素子等である。回路素子52の多くは、回路基板51の口金90側の主面に実装されている。なお、駆動回路50には、調光回路や昇圧回路などを適宜選択して組み合わせてもよい。
このように構成される駆動回路50は、包装部材60に覆われた状態で、筐体80内に収容されている。また、例えば、包装部材60の外面の数箇所がヒートシンク70の内面と接触することで、駆動回路50は筐体80に保持されている。包装部材60の詳細については後述する。
なお、図3では、駆動回路50は、回路基板51の主面がランプ軸Jと直交する姿勢で配置されているが、駆動回路50の姿勢に特に限定はなく、例えば、回路基板51の主面がランプ軸Jと平行になるように配置されていてもよい。
駆動回路50とLEDモジュール20とは、一対のリード線53aおよび53bによって電気的に接続されている。また、駆動回路50と口金90とは、一対のリード線53cおよび53dによって電気的に接続されている。これら4本のリード線53a〜53dは、例えば合金銅リード線であり、合金銅からなる芯線と当該芯線を被覆する絶縁性の樹脂被膜とからなる。
本実施の形態において、リード線53aは、駆動回路50からLEDモジュール20に正電圧を供給するための導線(プラス側出力端子線)である。また、リード線53bは、駆動回路50からLEDモジュール20に負電圧を供給するための導線(マイナス側出力端子線)である。
リード線53aおよび53bは、包装部材60の開口68aから包装部材60の外方に露出しており、台座40に設けられた挿通孔に挿通されてLEDモジュール20側(グローブ10内)に引き出されている。
なお、リード線53a(53b)の各々の一端(芯線)は、LEDモジュール20の基板21の挿通孔27a(27b)を挿通して端子26aおよび26bと半田接続されている。一方、リード線53aおよび53bの各々の他端(芯線)は、回路基板51の金属配線と半田接続されている。
また、リード線53cおよび53dは、LEDモジュール20を点灯させるための電力を、口金90から駆動回路50に供給するための電線である。
リード線53cおよび53dは、包装部材60の開口68bから包装部材60の外方に露出している。また、リード線53cおよび53dの各々の一端(芯線)は、口金90(シェル部91またはアイレット部93)と電気的に接続されるとともに、各々の他端(芯線)は、回路基板51の電力入力部(金属配線)と半田等によって電気的に接続されている。
[ヒートシンク]
ヒートシンク70は、放熱部材であり、台座40に接続されている。これにより、LEDモジュール20で発生した熱は、支柱30および台座40を介してヒートシンク70に伝導する。これにより、LEDモジュール20の熱を放熱させることができる。
本実施の形態において、ヒートシンク70は、駆動回路50を囲むように構成されている。すなわち、ヒートシンク70の内方には駆動回路50が配置されている。
ここで、包装部材60は駆動回路50を覆うように設けられている。また、ヒートシンク70は、包装部材60の外面と筐体80の内面との間に配置されている。
つまり、ヒートシンク70は、包装部材60を囲むように構成されている。これにより、ヒートシンク70は、包装部材60内の駆動回路50で発生する熱も放熱することができる。
ヒートシンク70は、熱伝導率が高い材料によって構成することが好ましく、例えば、金属製の金属部材とすることができる。本実施の形態におけるヒートシンク70は、アルミニウムを用いて成形されている。なお、ヒートシンク70は、金属ではなく、樹脂等の非金属材料を用いて形成されていてもよい。この場合、ヒートシンク70は、熱伝導率の高い非金属材料を用いることが好ましい。
本実施の形態において、ヒートシンク70は、台座40と嵌め合わされるように構成されており、本実施の形態では、ヒートシンク70の内周面と台座40の外周面とが周方向全体において面接触している。
[筐体]
図3に示すように、筐体80は、ヒートシンク70の周囲を囲むように構成された外郭部材である。筐体80の外面は、ランプ外部(大気中)に露出している。筐体80は、絶縁材料によって構成された絶縁性を有する絶縁性カバーである。絶縁性の筐体80によって金属製のヒートシンク70を覆うことによって、電球形ランプ1の絶縁性を向上させることができる。筐体80の素材は、例えば、PBT等の絶縁性樹脂材料である。
筐体80は、肉厚一定で、内径および外径が漸次変化する略円筒部材であり、例えば内面および外面が円錐台の表面となるようにスカート状に構成することができる。本実施の形態において、筐体80は、口金90側に向かって漸次内径および外径が小さくなるように構成されている。
[口金]
口金90は、LEDモジュール20(LED22)を発光させるための電力をランプ外部から受電する受電部である。口金90は、例えば、照明器具のソケットに取り付けられる。これにより、口金90は、電球形ランプ1を点灯させる際に、照明器具のソケットから電力を受けることができる。
口金90には、例えばAC100Vの商用電源から交流電力が供給される。本実施の形態における口金90は二接点によって交流電力を受電し、口金90で受電した電力は、一対のリード線53cおよび53bを介して駆動回路50の電力入力部に入力される。
口金90は、金属製の有底筒体形状であって、外周面が雄ネジを形成しているシェル部91と、シェル部91に絶縁部92を介して装着されたアイレット部93とを備える。口金90の外周面には、照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。
また、口金90の内周面には、連結部材69の螺合部に螺合させるための螺合部が形成されている。
連結部材69は、樹脂等の絶縁材料で構成されており、図3に示すように、ヒートシンク70の下端部を筐体80との間に挟みこむ状態で口金90と螺合している。このようにして、口金90は筐体80と連結される。
口金90の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。例えば、口金90として、E26形またはE17形、あるいはE16形等が挙げられる。
[包装部材]
包装部材60は、図3に示すように、駆動回路50の全体を覆うように設けられている。より具体的には、包装部材60は、駆動回路50に含まれる回路基板51および回路素子52が露出しない状態で、駆動回路50を覆っている。
また、包装部材60は、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成され、駆動回路50に接続された導電部材(リード線)が包装部材60の外方に露出する少なくとも1つの開口を有する。なお、包装部材60は、柔軟性または可撓性、および絶縁性を有する、と表現することもできる。
本実施の形態では、上述のように、リード線53aおよび53bが、開口68aから包装部材60の外部に引き出されており、リード線53cおよび53dが、開口68bから包装部材60の外部に引き出されている。
また、本実施の形態では、包装部材60は、両端が開口した筒状の熱収縮性部材によって実現されている。
図5は、実施の形態1に係る包装部材60の駆動回路50に対する装着工程の概要を示す図である。
図5を用いて、包装部材60の駆動回路50に対する装着工程の概要を説明する。
包装部材60を駆動回路50に装着する場合、まず、図5の(a)に示すように、筒状の包装部材60の内部に、駆動回路50を配置する。このとき、リード線53a〜53dのそれぞれは、包装部材60の両端開口のいずれかから外部に引き出した状態にしておく。
その後、包装部材60を、工業用ドライヤー等で加熱する。その結果、包装部材60は、主として径方向に収縮し、図5の(b)に示すように、おおよそ駆動回路50の外縁に沿った形状に変化する。
このような手順で、包装部材60が駆動回路50に装着される。
つまり、駆動回路50に装着された状態の包装部材60は、駆動回路50の全体を覆うように配置された熱収縮性の部材が加熱されることで形成されている。
なお、包装部材60として採用される熱収縮性部材としては、フレキシブルであり、電気絶縁性を有し、かつ所定の耐延焼性基準を満たした、例えば熱収縮チューブと呼ばれる部材が例示される。
なお、このような熱収縮チューブの素材としては、例えば、ポリ塩化ビニル等の樹脂が例示される。
また、包装部材60の肉厚は、例えば、熱収縮後において、1mm未満であり、具体的には、0.02mm程度である。
このように、本実施の形態の駆動回路50は、絶縁性を有する包装部材60によって覆われるため、駆動回路50の近くに配置されている導電性を有する部材との絶縁が確保される。
そのため、本実施の形態のように、駆動回路50を囲むように金属製のヒートシンク70を配置することができる。また、駆動回路50の上方に位置する台座40の素材としてアルミニウム等の金属を採用することができるため、台座40を、放熱効果の高い部材として機能させることができる。
また、包装部材60は、従来の回路ケースよりも小型化および軽量化が可能であるため、包装部材60に覆われた状態の駆動回路50を収容する筐体80の小型化が可能となる。また、電球形ランプ1の軽量化も可能となる。
さらに、包装部材60は柔軟性(フレキシビリティ)を有している。具体的には、包装部材60として熱収縮部材を採用した場合であっても、包装部材60を直接的に収容する物体(本実施の形態では、ヒートシンク70)の内面に沿って変形可能な程度の柔軟性を、熱収縮後においても有している。そのため、包装部材60に、駆動回路50の保持部材としての役割を担わせることも可能である。
具体的には、包装部材60を、駆動回路50の外縁に完全に沿った形状ではなく、余剰部分が散在するように、駆動回路60に装着させることができる。なお、余剰部分とは、例えば、包装部材60の皺になっている部分であり、包装部材60の、駆動回路50への装着後において、回路基板51および回路素子52から離れている部分である。
この場合、包装部材60に覆われた駆動回路50を、筐体80の内部に配置されたヒートシンク70の内方に挿入した状態において、これら余剰部分がヒートシンク70の内面と接触する。これにより、例えば、リード線53a〜53dにねじれ等の問題が生じない程度に駆動回路50を保持させることは可能である。
つまり、包装部材60により、筐体80内において、駆動回路50を、実質的に問題が生じない程度の移動を許容した状態で保持することが可能である。
なお、筐体80内における駆動回路50の保持のための補助部材として、例えば所定の耐熱性を有する部材を、筐体80内に配置してもよい。
ここで、駆動回路50と他の導電性部材との間の絶縁性の確保の方法として、例えば、駆動回路50において、複数の回路素子52および配線等の全体を、シリコーン樹脂等のポッティング材によって封止する方法が考えられる。
しかしながら、この場合、例えば、回路素子52からの熱が逃げにくく、このことは、駆動回路50の不具合の要因ともなり得る。
一方、包装部材60では、その内部に、例えば隣接する回路素子52間などにおいて空気層が存在し、かつ、少なくとも1つの開口(本実施の形態では、開口68aおよび68b)を有している。
そのため、駆動回路50で発生する熱を、包装部材60内部の空気の対流によって、包装部材60の外部に放出することが可能である。
このように、本実施の形態に係る電球形ランプ1は、発光モジュール(LEDモジュール20)で発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源である。
(実施の形態1の変形例)
上記実施の形態1では、包装部材60として、両端が開口した筒状の熱収縮部材が採用されるとした。しかしながら、駆動回路50の全体を覆うように設けられる包装部材の形状は、両端が開口した筒状に限られない。例えば、少なくとも1つの開口を有する袋状であってもよい。
図6は、実施の形態1の変形例に係る包装部材61の概要を示す断面図である。なお、図6では、図3と同様、駆動回路50は断面図ではなく側面図で示されている。
図6に示す包装部材61は、1つの開口68aを有する袋状の部材である。包装部材61は、例えば、実施の形態1における包装部材60と同じく、熱収縮性の部材であって、絶縁性を有し、かつ、所定の耐熱性を有する部材が加熱されることで形成されている。
また、1つの開口68aから、4本のリード線53a〜53dが引き出されており、各リード線53a〜53dは、口金90または、LEDモジュール20に接続される(図3参照)。
このように、包装部材61は、1つのみの開口68aを有する袋状の部材である。この場合、例えば、4本のリード線53a〜53dを一箇所で束ねた状態で、駆動回路50を、袋状の包装部材61の中に入れて、加熱することで、包装部材61の駆動回路50への装着が完了する。つまり、包装部材61の駆動回路50への装着を容易に行うことができる。
なお、駆動回路50の全体を覆うように設けられる包装部材の他の形状例として、以下の形状が挙げられる。
例えば、シート状の樹脂等の、シート状絶縁部材で、駆動回路50の全体を包むことで、包装部材が形成されてもよい。
また、例えば、テープ状の樹脂等の、テープ状絶縁部材を、駆動回路50の全体を覆うように駆動回路50に巻きつけることで、包装部材が形成されてもよい。
また、包装部材60(61)として採用される、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材において、熱収縮性は必須の要件ではない。
例えば、絶縁性を有し、かつ、所定の耐延焼性基準を満たす樹脂で形成されたビニル袋を、包装部材として採用してもよい。
この場合、当該ビニル袋を、例えば包装部材61と同じような態様で、駆動回路50に装着する。また、同じく絶縁性を有し、かつ、所定の耐延焼性基準を満たす樹脂テープで、リード線53a〜53dが引き出された開口部分を閉じる。これにより、当該ビニル袋が包装部材として駆動回路50に確実に装着される。
なお、以上説明した、実施の形態1に係る電球形ランプ1についての変形例および補足的な事項は、以下の実施の形態2〜5においても適用される。
(実施の形態2)
上記実施の形態1に係る電球形ランプ1ででは、樹脂製の筐体80の内部に金属製のヒートシンク70を配置することで、放熱効率の向上が図られている。
しかし、駆動回路を収容する筐体として金属製の筐体を採用することで、放熱効率の向上が図られてもよい。
そこで、実施の形態2として、金属製の筐体170を備える電球形ランプ100について説明する。
図7は、実施の形態2に係る電球形ランプ100の断面図である。
なお、実施の形態2に係る電球形ランプ100と、実施の形態1に係る電球形ランプ1との間における、包装部材60の周辺における構造上の主な違いは、ヒートシンク70の有無である。
従って、実施の形態2に係る電球形ランプ100について、その特徴が明確となるように、構造上の詳細な説明は適宜省略し、以下に説明する。
なお、図7に描かれた一点鎖線は電球形ランプ100のランプ軸J(中心軸)を示しており、本実施の形態において、ランプ軸Jは、グローブ軸と一致している。
図7に示すように、実施の形態2に係る電球形ランプ100は、電球形蛍光灯または白熱電球の代替品となる電球形LEDランプである。
電球形ランプ100は、発光モジュールの一例であるLEDモジュール120と、LEDモジュール120を発光させるための駆動回路150と、駆動回路150の全体を覆うように設けられた包装部材60と、包装部材60に覆われている駆動回路150を内部に収容する金属製の筐体170とを備える。
本実施の形態の電球形ランプ100は、さらに、LEDモジュール120を覆うグローブ110と、LEDモジュール120が配置された基台145と、外部から電力を受ける口金180とを備える。
[LEDモジュール]
LEDモジュール120は、実施の形態1におけるLEDモジュール20と同じく、発光素子として、基板21に実装された複数のLED22を有する発光モジュールであって、グローブ110の内方に配置されている。
LEDモジュール120には、駆動回路150の電力出力部から導出される一対のリード線123aおよび123bと電気的に接続された一対の電極(不図示)が設けられており、この一対の電極に直流電力が供給されることによってLED22が発光する。
また、LEDモジュール120は、実施の形態1におけるLEDモジュール20と同じく、封止部材23を有している。なお、LED22の光の波長を所定の波長に変換する必要がある場合には、主成分である透光性材料に波長変換材が混入される。
例えば、LED22から出射された青色光の一部が、黄色蛍光体粒子を含む封止部材23によって黄色光に波長変換され、当該波長変換された黄色光と変換されない青色光との混色により生成される白色光がLEDモジュール120から放射される。
[グローブ]
グローブ110は、LEDモジュール120から放出される光をランプ外部に取り出すための略半球状の透光性カバーである。LEDモジュール120の光は、グローブ110を透過してグローブ110の外部へと取り出される。
本実施の形態において、グローブ110は、その開口部が基台145と筐体170とに挟まれるようにして配置されている。また、例えばシリコーン樹脂によってグローブ110の開口部が当該位置に固定される。
なお、グローブ110に光拡散機能を持たせてもよい。例えば、シリカや炭酸カルシウム等の光拡散材を含有する樹脂や白色顔料等をグローブ110の内面または外面の全面に塗布することによって乳白色の光拡散膜を形成することができる。このように、グローブ110に光拡散機能を持たせることにより、LEDモジュール120からグローブ110に入射する光を拡散させることができるので、ランプの配光角を拡大することができる。
なお、グローブ110の形状に特に限定はなく、回転楕円体または偏球体であっても構わない。また、グローブ110の材質としては、アクリル(PMMA)やポリカーボネート(PC)等の樹脂材またはガラス材を用いることができる。
[駆動回路]
駆動回路(回路ユニット)150は、LEDモジュール120(LED22)を発光(点灯)させるための点灯回路(電源回路)であって、LEDモジュール120に所定の電力を供給する。例えば、駆動回路150は、一対のリード線123cおよび123dを介して口金180から供給される交流電力を直流電力に変換し、一対のリード線123aおよび123bを介して当該直流電力をLEDモジュール120に供給する。
駆動回路150は、回路基板151と、回路基板151に実装された複数の回路素子(電子部品)152とによって構成されている。
また、図7では、駆動回路150は、回路基板151の主面がランプ軸Jと直交する姿勢で配置されているが、駆動回路150の姿勢にとくに限定はなく、例えば、回路基板151の主面がランプ軸Jと平行になるように配置されていてもよい。
[基台]
基台145は、LEDモジュール120が載置される部材であり、例えば、ランプ軸Jと直交するような平面を有する略円板状の部材である。基台145の凹部に配置されたLEDモジュール120は、例えば、止め金具、ねじ、または、接着剤などにより基台145に固定されている。
基台145には、2つの貫通孔が設けられており、これらの貫通孔を介して駆動回路150に接続されたリード線123aおよび123bが基台145のLEDモジュール120側に導出されている。
また、基台145は、例えば金属材料によって構成されている。金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、またはCuとAgとの合金などが考えられる。例えば、基台145として、アルミダイキャストによって作製された略円板状の金属部材が採用される。
なお、基台145は、実施の形態1における基台45と同様に、台座と支柱とにより構成されていてもよい。
[筐体]
筐体170は、外部に露出する外側ケースであって、グローブ110と口金180との間に配置される。筐体170は、ランプ軸J方向において両端が開口し、グローブ110側から口金180側へ向けて縮径した略円筒形状である略円錐台部材によって構成されている。
本実施の形態では、筐体170には、包装部材60に覆われている駆動回路150が収容されている。
筐体170のグローブ110側の開口内には、基台145とグローブ110の開口部とが収容されており、例えばカシメられた状態で筐体170が基台145に固定されている。
本実施の形態において、筐体170は、金属によって構成された金属製筐体である。これにより、筐体170はヒートシンクとして機能し、LEDモジュール120および駆動回路150から発生する熱を、筐体170を介して電球形ランプ100の外部に効率的に放熱させることができる。
筐体170を構成する金属材料としては、例えばAl、Ag、Au、Ni、Rh、Pd、あるいは、これらのうちの2以上からなる合金、またはCuとAgとの合金などが考えられる。
このような金属材料は、熱伝導性が良好であるため、筐体170に伝導した熱を効率良く口金180にも伝導させることができる。
従って、LEDモジュール120および駆動回路150から発生する熱を、口金180を介して照明器具(図7に図示せず、以下同じ)にも放熱させることができる。
本実施の形態において、筐体170は、アルミニウム合金材料で構成されている。また、筐体170の熱放射率を向上させるために、筐体170の表面にアルマイト処理を施してもよい。なお、筐体170の材料は、金属に限定されず、樹脂であってもよい。例えば、熱伝導率の高い樹脂などで筐体170を構成することができる。
[口金]
口金180は、二接点によって外部からLEDモジュール120を発光させるための電力を外部から受電するための受電部である。口金180で受電した電力は、リード線123cおよび123dを介して駆動回路150の電力入力部に入力される。
口金180は、シェル部181と、シェル部181に絶縁部182を介して装着されたアイレット部183とを備える。なお、シェル部181と筐体170との間には、筐体170と口金180との絶縁を確保するための絶縁リング190が設けられている。
口金180の外周面には、照明器具のソケットに螺合させるための螺合部が形成されている。また、口金180の内周面には、連結部材169の螺合部に螺合させるための螺合部が形成されている。
なお、連結部材169は、樹脂等の絶縁材料で構成されており、図7に示すように、筐体170の下端部を絶縁リング190との間に挟みこむ状態で口金180と螺合している。このようにして、口金180は筐体170と連結される。
口金180の種類は、特に限定されるものではないが、本実施の形態では、ねじ込み型のエジソンタイプ(E型)の口金を用いている。
[包装部材]
包装部材60は、実施の形態1と同様に、駆動回路150の全体を覆うように設けられている。また、包装部材60は、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成されている。
具体的には、実施の形態2における包装部材60は、実施の形態1における包装部材60と同じく、熱収縮性の部材であって、絶縁性を有し、かつ、所定の耐熱性を有する部材が加熱されることで形成されている。
また、本実施の形態では、リード線123aおよび123bが、開口68aから包装部材60の外部に引き出されており、リード線123cおよび123dが、開口68bから包装部材60の外部に引き出されている。
なお、本実施の形態では、包装部材60は、両端が開口した筒状の熱収縮性部材によって実現されている。しかしながら、実施の形態1の変形例で説明したように、駆動回路150の全体を覆うように設けられる包装部材の形状は、両端が開口した筒状に限られない。例えば、包装部材は、少なくとも1つの開口を有する袋状であってもよい。
また、例えば、シート状絶縁部材で、駆動回路150の全体を包むことで、包装部材が形成されてもよく、例えば、テープ状絶縁部材を、駆動回路150の全体を覆うように駆動回路150に巻きつけることで、包装部材が形成されてもよい。
さらに、熱収縮性を有しない素材によって、駆動回路150を覆う包装部材が形成されてもよい。
このように、本実施の形態の駆動回路150は、絶縁性を有する包装部材60によって覆われるため、駆動回路50の近くに配置されている導電性を有する部材との絶縁が確保される。
そのため、本実施の形態のように、駆動回路50を囲むように金属製の筐体170を配置することができる。つまり、筐体170を、外部に露出した金属製のヒートシンクとして機能させることができる。
また、駆動回路150の上方に位置する基台145の素材としてアルミニウム等の金属を採用することができるため、基台145を、放熱効果の高い部材として機能させることができる。
その他、本実施の形態における包装部材60は、実施の形態1における包装部材60と同じく、従来の回路ケースよりも小型化および軽量化が可能であるため、筐体170の小型化が可能となる。また、電球形ランプ100の軽量化も可能となる。
さらに、包装部材60は柔軟性(フレキシビリティ)を有しているため、包装部材60に、駆動回路150の保持部材としての役割を担わせることも可能である。
具体的には、包装部材60に覆われた駆動回路150を、筐体170内に挿入した場合、包装部材60の外面の数箇所が筐体170の内面と接触することで、例えば、リード線123a〜123dにねじれ等の問題が生じない程度に保持させる可能である。
つまり、包装部材60により、筐体170内において、駆動回路150を、実質的に問題が生じない程度の移動を許容した状態で保持することが可能である。
なお、筐体170内における駆動回路150の保持のための補助部材として、例えば所定の耐熱性を有する部材を、筐体170内に配置してもよい。
このように、本実施の形態に係る電球形ランプ100は、発光モジュール(LEDモジュール120)で発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源である。
(実施の形態3)
上記実施の形態1および2では、それぞれが照明用光源の一例である電球形ランプ1および100について説明した。
しかし、駆動回路の全体を覆うように設けられた包装部材を備える照明用光源は、電球形ランプに限られない。当該照明用光源が、直管形ランプとして実現されてもよい。
そこで、実施の形態3として、包装部材を備える照明用光源の別の一例である、直管形ランプ300について、図8を用いて説明する。
図8は、実施の形態3に係る直管形ランプ300の構成概要を示す図である。
図8の(a)および(b)に示すように、直管形ランプ300は、従来の直管形蛍光灯(直管形蛍光ランプ)の代替照明として使用される長尺状の直管形LEDランプである。
直管形ランプ300は、発光モジュールの一例であるLEDモジュール310と、LEDモジュール310を発光させるための駆動回路350と、駆動回路350の全体を覆うように設けられた包装部材360と、包装部材360に覆われている駆動回路350を内部に収容する接続部材381とを備える。
本実施の形態3における接続部材381は、筐体の一例であり、かつ、口金の一例である。つまり、接続部材381は、照明器具(図8に図示せず)と接続される部材であり、駆動回路350を収容する筐体としての機能と、外部からの電力を受ける口金としての機能とを備えている。
なお、直管形ランプ300は、駆動回路350を収容する筐体と、外部からの電力を受ける口金とを別体として備えてもよい。
駆動回路350は、実施の形態1における駆動回路50と同様に、回路基板351と複数の回路素子352とを備える。
直管形ランプ300はさらに、透光性カバー340と、基台345とを備える。なお、本実施の形態3における直管形ランプ300では、透光性カバー340と基台345とによって長尺円筒状の外囲器が構成されている。
以下、本実施の形態における直管形ランプ300の各構成部材について説明する。
[LEDモジュール]
LEDモジュール310は、基台345に固定され、透光性カバー340によって覆われている。LEDモジュール310は、表面実装(SMD:Surface Mount Device)型の発光モジュールであって、ライン状に光を発するライン状光源である。
また、LEDモジュール310は、基板311と、基板311上に一列に実装された複数のLED312と、金属配線(不図示)と、電極端子(不図示)とを備える。
本実施の形態における基板311は長尺矩形状の基板であり、基板311の材質としては実施の形態1の基板21同様のものを用いることができる。
LED312は、LEDチップと蛍光体とがパッケージ化されたLED素子(いわゆるSMD型の発光素子)であり、例えば白色光を発する白色LED素子である。LED312は、パッケージと、パッケージの凹部底面に実装されたLEDチップと、パッケージの凹部に充填されるとともにLEDを封止する封止部材(例えば、蛍光体含有樹脂)と、金属配線等とで構成される。LEDチップおよび封止部材は、実施の形態1と同様のものを用いることができる。
[透光性カバー]
透光性カバー340は、LEDモジュール310を覆うように構成されている。透光性カバー340は、直管形ランプ300の外面の一部を構成する長尺状のカバー部材であって、長尺円筒の一部を長手方向(管軸方向)に沿って切り欠いて形成された主開口を有する切り欠き円筒部材(例えば略半円筒形状の部材)である。
透光性カバー340は、LEDモジュール310が発する光を外部に透光する材料で構成されている。透光性カバー340は、例えばアクリルまたはポリカーボネート等の樹脂材またはガラス材によって構成することができる。なお、透光性カバー340に光拡散機能を持たせてもよい。
[基台]
基台345は、LEDモジュール310を保持(支持)するための部材であって、透光性カバー340の主開口を塞ぐようにして透光性カバー340と一体化されている。基台345の透光性カバー340側の内面により、LEDモジュール310が載置される載置部が構成されている。
また、基台345は、その背面が直管形ランプ300の外部に向かって露出する構成となっており、LEDモジュール310で発生する熱を放熱するヒートシンクとして機能する。
具体的には、基台345の載置面の背面である外側部分には、放熱部として放熱フィン(不図示)が設けられている。放熱フィンは、直管形ランプ300の外部に向かって露出している。放熱フィンは、例えば複数の略板状部材からなり、Y軸方向に沿って延設されている。
基台345は、金属等の高熱伝導性材料によって構成することが好ましく、本実施の形態では、アルミニウムからなる押出材である。なお、基台345は、樹脂により構成されていてもよい。この場合、熱伝導率の高い樹脂材料を用いることが好ましい。
[接続部材]
接続部材381および382の各々は、透光性カバー340の長手方向の両端部に設けられている。
接続部材381は、LED312を発光させるための電力を外部から受電する口金としての構造および機能を有しており、LEDモジュール310を発光させる駆動回路350への給電を行う。
また、接続部材381は、照明器具のソケットに係止され、直管形ランプ300を支持するように構成されている。
接続部材381は、例えば、ポリブチレンテレフタレート(PBT)等の合成樹脂からなる略有底円筒形状に構成されており、内部に、包装部材360で覆われた駆動回路350が収容される。
また、接続部材381は、透光性カバー340および基台345で構成される筒体の長手方向の一方の開口に、蓋をするように設けられる。
なお、接続部材381には、一対の給電ピン381aが設けられている。給電ピン381aは、LEDモジュール310のLED312を点灯させるための電力(例えば商用100Vの交流電力)を、照明器具等から受ける受電ピンである。
一対の給電ピン381aは、リード線353cおよび353dを介して駆動回路350と電気的に接続されている。また、駆動回路350は、リード線353aおよび353bを介してLEDモジュール310と電気的に接続されている。
一対の給電ピン381aが受ける外部からの交流電力は、駆動回路350によって直流電力に変換され、LEDモジュール310に供給される。これにより、LEDモジュール310が発光する。
接続部材382は、接続部材381とは異なり、給電用の口金としての機能は有さず、かつ、接続部材381と同じく、直管形ランプ300を照明器具に取り付ける機能を有する。
接続部材382は、接続部材381と同様に、PBT等の合成樹脂からなる略有底円筒形状に構成されている。接続部材382は、透光性カバー340および基台345で構成される筒体の長手方向の他方の開口に、蓋をするように設けられる。
なお、接続部材382には、非給電ピンが設けられている。この場合、接続部材382にアース機能を持たせてもよい。
[包装部材]
包装部材360は、実施の形態1と同様に、駆動回路350の全体を覆うように設けられている。また、包装部材360は、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成されている。
具体的には、実施の形態3における包装部材360は、実施の形態1における包装部材60と同じく、熱収縮性の部材であって、絶縁性を有し、かつ、所定の耐熱性を有する部材が加熱されることで形成されている。
また、本実施の形態では、リード線353aおよび353bが、開口368aから包装部材360の外部に引き出されており、リード線353cおよび353dが、開口368bから包装部材360の外部に引き出されている。
なお、駆動回路350の全体を覆うように設けられる包装部材の形状は、両端が開口した筒状に限られない。例えば、包装部材は、少なくとも1つの開口を有する袋状であってもよい。
また、例えば、シート状絶縁部材で、駆動回路350の全体を包むことで、包装部材が形成されてもよく、例えば、テープ状絶縁部材を、駆動回路350の全体を覆うように駆動回路350に巻きつけることで、包装部材が形成されてもよい。
さらに、熱収縮性を有しない素材によって、駆動回路350を覆う包装部材が形成されてもよい。
このように、本実施の形態の駆動回路350は、絶縁性を有する包装部材360によって覆われるため、駆動回路350の近くに配置されている導電性を有する部材との絶縁が確保される。
つまり、従来のような回路ケースが不要であるため、接続部材381の小型化が可能である。また、予め定められたサイズの接続部材381の内部空間を、駆動回路350の収容空間として有効に利用することが可能となる。
また、本実施の形態における包装部材360は、実施の形態1における包装部材60と同じく、軽量化が可能であり、このことは、直管形ランプ300の軽量化に寄与する。
さらに、包装部材360は柔軟性(フレキシビリティ)を有しているため、包装部材360に、駆動回路350の保持部材としての役割を担わせることも可能である。
具体的には、包装部材360に覆われた駆動回路350を、接続部材381内に挿入した場合、包装部材360の外面の数箇所が接続部材381の内面と接触することで、例えば、リード線353a〜353dにねじれ等の問題が生じない程度に保持させる可能である。
つまり、包装部材360により、接続部材381内において、駆動回路350を、実質的に問題が生じない程度の移動を許容した状態で保持することが可能である。
なお、接続部材381内における駆動回路350の保持のための補助部材として、例えば所定の耐熱性を有する部材を、接続部材381内に配置してもよい。
このように、本実施の形態に係る直管形ランプ300は、発光モジュール(LEDモジュール310)で発生する熱を効率よく放熱させることができ、かつ、サイズダウンが可能な照明用光源である。
(実施の形態4)
本発明は、上述の電球形ランプ1または100として実現することができるだけでなく、電球形ランプ1または100を備える照明装置としても実現することができる。以下、実施の形態4に係る照明装置2について、図9を用いて説明する。
図9は、実施の形態4に係る照明装置2の概略断面図である。
図9に示すように、実施の形態4に係る照明装置2は、例えば、室内の天井に装着されて使用される装置である。照明装置2は、上記の実施の形態1に係る電球形ランプ1と、照明器具3とを備える。
照明器具3は、電球形ランプ1を消灯および点灯させるものであり、天井に取り付けられる器具本体4と、電球形ランプ1を覆う透光性のランプカバー5とを備える。
器具本体4は、ソケット4aを有する。ソケット4aには、電球形ランプ1の口金90がねじ込まれる。このソケット4aを介して電球形ランプ1に電力が供給される。
なお、実施の形態1に係る電球形ランプ1に換えて、実施の形態2に係る電球形ランプ100が、照明装置2に備えられてもよい。
(実施の形態5)
本発明は、上述の直管形ランプ300として実現することができるだけでなく、直管形ランプ300を備える照明装置としても実現することができる。以下、実施の形態5に係る照明装置500について、図10を用いて説明する。
図10は、実施の形態5に係る照明装置500の概観斜視図である。
図10に示すように、本実施の形態に係る照明装置500は、ベースライト型の照明装置であって、実施の形態3の直管形ランプ300と、照明器具510とを備える。本実施の形態では、図10に示すように、照明器具510には、2本の直管形ランプ300が取り付けられている。
照明器具510は、直管形ランプ300と電気的に接続され、かつ、当該直管形ランプ300を保持する一対のソケット511aと、ソケット511aが取り付けられる器具本体511とを備える。器具本体511は、例えばアルミ鋼板をプレス加工等することによって成形することができる。また、器具本体511の内面は、直管形ランプ300から発せられた光を所定方向(例えば下方)に反射させる反射面となっている。
このように構成される照明器具510は、例えば天井等に固定具を介して装着される。なお、照明器具510において、2本の直管形ランプ300を覆うように透光性のカバー部材が設けられていてもよい。
また、照明器具510に取り付け可能な直管形ランプ300の本数に特に限定はなく、1本であってもよく、3本以上であってもよい。
(その他)
以上、本発明に係る照明用光源および照明装置について、実施の形態およびその変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されるものではない。
例えば、図3、図7、および図8に示す、上記実施の形態1〜3に係る、電球形ランプ1、100、および、直管形ランプ300のそれぞれにおける、リード線等の部材の配置位置は一例であり、これらの図に示される配置位置以外であってもよい。
図11は、実施の形態1の変形例に係る電球形ランプの断面図である。
例えば、図11に示すように、電球形ランプ1において、口金90のシェル部91に接続されるリード線53は、口金90と螺合する結合部材69の下部開口から引き出されて、シェル部91に接続されてもよい。
また、上記実施の形態1および2において、LEDモジュール20および120は基板21上に発光素子としてLEDチップを直接実装したCOB型の構成を採用しているが、これに限らない。
例えば、発光素子として、凹部(キャビティ)を有する樹脂製の容器と、凹部の中に実装されたLEDチップと、凹部内に封入された封止部材(蛍光体含有樹脂)とからなるパッケージ型のLED素子(SMD型LED素子)が採用されてもよい。つまり、このLED素子を、金属配線が形成された基板21上に複数個実装することで構成されたSMD型のLEDモジュール20(120)が、電球形ランプ1(100)に備えられてもよい。
また、上記の実施の形態1および2において、LEDモジュール20(120)の基板21が複数の基板によって構成されてもよい。例えば、表面にLED22および封止部材23を形成した2枚の白色基板の裏側の面同士を貼り合わせることで、1つのLEDモジュール20(120)を構成しても構わない。
また、上記の実施の形態1および2ににおいて、LEDモジュール20(120)は、青色LEDチップと黄色蛍光体とによって白色光を放出するように構成したが、これに限らない。例えば、演色性を高めるために、黄色蛍光体に加えて、さらに赤色蛍光体や緑色蛍光体を混ぜても構わない。また、黄色蛍光体を用いずに、赤色蛍光体および緑色蛍光体を含有する蛍光体含有樹脂を用いて、これと青色LEDチップとを組み合わせることによりに白色光を放出するように構成することもできる。
また、上記の各実施の形態において、LEDチップは、青色以外の色を発光するLEDチップを用いても構わない。例えば、紫外線発光のLEDチップを用いる場合、蛍光体粒子としては、三原色(赤色、緑色、青色)に発光する各色蛍光体粒子を組み合わせたものを用いることができる。さらに、蛍光体粒子以外の波長変換材を用いてもよく、例えば、波長変換材として、半導体、金属錯体、有機染料、顔料など、ある波長の光を吸収し、吸収した光とは異なる波長の光を発する物質を含んでいる材料を用いてもよい。
また、上記の各実施の形態において、発光素子としてLEDを例示したが、半導体レーザ等の半導体発光素子、有機EL(Electro Luminescence)または無機EL等の固体発光素子を用いてもよい。
また、上記各実施の形態において、駆動回路に接続された導電部材として、リード線(53a、53b、53c、53d、123a、123b、123c、123d、353a、353b、353c、353d)が用いられている。しかし、駆動回路に接続された導電部材は、銅線等の線材ではなく、金属板または金属棒等によって実現することもできる。
また、上記実施の形態3において、LEDモジュール310は、表面実装型の発光モジュールであるとした。しかし、LEDモジュール310は、実施の形態1および2におけるLEDモジュール20および120と同様に、ベアチップが基板21上に直接実装されたCOB構造であってもよい。
また、上記の実施の形態3において、直管形ランプ300は、長手方向の両側のうちの片側のみから給電を受ける片側給電方式としたが、両側から給電を受ける両側給電方式としても構わない。
この場合、透光性カバー340の両端の接続部材381および382のそれぞれに、包装部材360で覆われた駆動回路350を収容することができる。
その他、実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、または、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態および変形例における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1、100 電球形ランプ(照明用光源)
2、500 照明装置
3、510 照明器具
4、511 器具本体
4a、511a ソケット
5 ランプカバー
10、110 グローブ
11 開口部
20、120、310 LEDモジュール
21、311 基板
22、312 LED
23 封止部材
24 金属配線
25 ワイヤー
26a、26b 端子
27a、27b 挿通孔
30 支柱
40 台座
41 径小部
42 径大部
45、145、345 基台
50、150、350 駆動回路
51、151、351 回路基板
52、152、352 回路素子
53a、53b、53c、53d、123a、123b、123c、123d、353a、353b、353c、353d リード線(導電部材)
60、61、360 包装部材
68a、68b、368a、368b 開口
69、169 連結部材
70 ヒートシンク
70a 開口部
80、170 筐体
90、180 口金
91、181 シェル部
92、182 絶縁部
93、183 アイレット部
190 絶縁リング
300 直管形ランプ(照明用光源)
340 透光性カバー
381、382 接続部材(筐体、口金)
381a 給電ピン

Claims (8)

  1. 発光モジュールと、
    前記発光モジュールを発光させるための駆動回路と、
    前記駆動回路の全体を覆うように設けられた包装部材であって、フレキシブルかつ絶縁性を有する素材で形成され、前記駆動回路に接続された導電部材が前記包装部材の外方に露出する少なくとも1つの開口を有する包装部材と、
    前記包装部材に覆われている前記駆動回路を内部に収容する筐体と
    を備える照明用光源。
  2. さらに、前記包装部材の外面と前記筐体の内面との間に配置された金属製のヒートシンクを備える
    請求項1記載の照明用光源。
  3. 前記筐体は、金属製の筐体である
    請求項1記載の照明用光源。
  4. 前記包装部材は、前記駆動回路の全体を覆うように配置された熱収縮性の部材が加熱されることで形成されている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の照明用光源。
  5. 前記包装部材は、前記少なくとも1つの開口を有する袋状である
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の照明用光源。
  6. さらに、
    前記発光モジュールを覆うグローブと、
    前記発光モジュールを発光させるための電力を受ける口金とを備える
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明用光源。
  7. さらに、
    前記発光モジュールを覆う長尺状の透光性カバーと、
    前記発光モジュールを支持する長尺状の基台と、
    前記透光性カバーの長手方向の端部に設けられた口金とを備える
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の照明用光源。
  8. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の照明用光源を備える
    照明装置。
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