JP2016207290A - 光源ユニット及び照明装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源ユニットは、矩形状の複数の発光素子と、複数の発光素子がマトリクス状に実装された矩形状の発光素子基板と、発光素子基板の発光素子が実装される面と反対側の面に設けられた放熱体と、発光素子基板の複数の発光素子が実装される面において、複数の発光素子が実装された矩形状の発光素子実装領域を囲むように設けられ、複数の発光素子からの光の主出射方向に対して広がるような形状を有する反射部材と、反射部材及び発光素子実装領域を覆うように設けられたカバーと、を備え、発光素子一個当たりの消費電力が0.1W以上0.7W以下であり、発光素子実装領域の長手方向の長さは、発光素子基板の長手方向の長さの82%以下であり、発光素子実装領域の短手方向の長さは、発光素子基板の短手方向の長さの52%以下である。
【選択図】図5
Description
そこで、この発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、発光素子の放熱が阻害されない光源ユニット及び光源ユニットを備えた照明装置の提供を目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る照明装置は、上述した複数の光源ユニットと、前記複数の光源ユニットの間に設けられて、前記複数の発光素子に電力を供給する電源部と、を有することを特徴とする。
以下、本発明の第1実施形態に係る照明装置について説明する。なお、以下の実施形態において、照明装置が天井に取り付けられた場合に天井と対向する方向を照明装置の上方向とし、床方向を照明装置の下方向として説明する場合がある。
(1−1)照明装置の全体構成
本発明の第1実施形態に係る照明装置について、以下の図1(a)及び図1(b)から図13を参照して説明する。
図1(a)及び図1(b)は、本発明の第1実施形態に係る照明装置の外観を示す斜視図である。図1(a)は、照明装置1の上方向から見た斜視図である。図1(b)は、照明装置1の下方向から見た斜視図である。
図2(a)から図2(e)は、照明装置の外観を示す六面図である。図2(a)は照明装置1の正面図、図2(b)は照明装置1の左側面図、図2(c)は照明装置1の右側面図、図2(d)は照明装置1の平面図、図2(e)は照明装置1の底面図である。なお、背面図は省略する。
図3は、照明装置の構成を示す分解斜視図である。
図4は、照明装置に備えられる光源ユニットの外観を示す斜視図である。
図5は、図2(d)の照明装置1のA−A断面を示す断面図である。
図3及び図4に示すように、光源ユニット30は、複数の発光素子11と、複数の発光素子11が実装された発光素子基板12と、発光素子11から照射された光を光照射方向に反射する反射部材14と、発光素子11の熱を放熱する放熱体15と、発光素子11を覆うカバー20と、を備えている。
本実施形態において、発光素子基板12に実装された複数の発光素子11を総称して光源13と記載することがある。
2個の光源ユニット30の間に電源部16が配置されていることにより、発光素子11から伝えられた熱を放熱体15で放熱する際に、放熱体15の放熱が阻害されることがなくなる。また、放熱体15の上部に電源部16が配置されていないため、放熱体15から放熱された熱により電源部16が熱せられることがない。
本発明の第1実施形態に係る照明装置1は、多目的ホール、体育館又は工場等の高天井に取り付けられて床面や壁面等を照射する照明装置として使用することができる。照明装置1は、取付部材19の孔部191a(図1(a)参照)に挿入される図示しない取付治具により、天井に取り付けられる。また、図3に示す、端子台カバー18で覆われた端子台162には、天井内から孔部等を通じて導出された電源ケーブル又は天井に沿って引き回された電源ケーブル(いずれも図示せず)が接続される。これにより、照明装置1に商用電源からの電力が供給される。
図5に示すように、本発明の第1実施形態に係る照明装置1では、放熱体15が電源部16との間に空間を設けて配置されている。例えば、図5において、放熱体15は、放熱体15の電源部16側の側面が電源部16の側面との間に空間を設けて配置されている。
これにより、発光素子11で発生して放熱体15に伝導した熱が電源部16に伝わりにくくなる。また、放熱体15には電源部16で発生した熱が伝わりにくくなる。
このため、照明装置1は、高い熱が生じる発光素子11の熱のみを効率的に放熱させることができる。
光源ユニット支持部材17は、表面積が広く照明装置1の外部に露出しているため高い放熱性を有する。このため、放熱体15と光源ユニット支持部材17とが接することにより、放熱体15の熱が光源ユニット支持部材17に拡散し、光源ユニット支持部材17全体で放熱を行うことができる。
このため、照明装置1は、高い熱が生じる発光素子11で発生した熱を放熱体15だけでなく光源ユニット支持部材17でも放熱できるので、さらに効率的に放熱させることができる。
以下、照明装置1の各部について詳細に説明する。
(発光素子基板)
図6は、発光素子基板12の構成を示す斜視図である。図6では、説明を容易にするために、電源部16と発光素子基板12とを接続する電力供給ケーブル168のプラス側ケーブル168a及びマイナス側ケーブル168bが接続された状態の発光素子基板12を示している。
図7は、発光素子11からの光の主出射方向から見た発光素子基板12の平面図である。なお、上述したように、「光の主出射方向」は発光素子基板12の法線方向である。より具体的には、発光素子基板12の発光素子実装面12aに直交し、かつ放熱体対向面12bから発光素子実装面12a(放熱体対向面12b及び発光素子実装面12aについては後述する)に向かう方向を言う。
発光素子11は、矩形状を有しており、発光素子実装面12aの中央部にマトリクス状に並んで実装されている。図6及び図7では、発光素子11が5行、30列に並んで実装された例を示している。
例えば、発光素子11一個当たりの消費電力が0.2Wである場合、発光素子11の順電流は、VF(順電圧)が3Vのときに65mA程度である。一方、発光素子11一個当たりの消費電力が0.1W未満であると、流れる電流量が減少し、十分な明るさを得られない。逆に、発光素子11一個当たりの消費電力が0.7Wより大きくなると、所謂、ハイパワーと呼ばれるLEDチップの範疇に入り、消費電力が増大してしまう。そして、一個当たりの消費電力が0.1W以上0.7W以下である発光素子11を、発光素子実装領域X内に配置することで、反射部材14がない場合と比べて、光の取り出し効率を高めることができるとともに、消費電力を抑えることが可能となる。
図7に示すように、発光素子基板12は、発光素子実装面12aから放熱体対向面12bに貫通する孔12c(図6には図示せず)を有している。この孔には、孔部121aが形成されたケーブル保護用ブッシュ121が嵌め込まれている。ケーブル保護用ブッシュ121の孔部121aには、電源部16と接続される電力供給ケーブル168が挿入されている。ケーブル保護用ブッシュ121は例えばゴム製である。ケーブル保護用ブッシュ121により、電力供給ケーブル168の被覆材の損傷を防止することができる。
発光素子基板12は、発光素子実装面12a側からネジ穴123a〜123fのそれぞれに挿入された複数のネジS12(図4参照、ネジS12のうちの1つは図示せず)によって、放熱体15に固定される。
本発明の第1実施形態に係る照明装置1では、発光素子基板12に複数の発光素子11を設けることにより、発光素子11一個当たりの発光量を低減させつつ、全体として所望の発光量が得られる。これにより、一個の発光素子11に供給する電流量を小さくすることができるので、複数の発光素子11の長寿命化を図ることができる。
照明装置1は、体育館や工場等の天井などに取り付けられ、照明装置1が照射する場所とは所定の距離だけ離れている。このため、光が照射される場所から照明装置1を見ると、照明装置1はあたかも光源13全体で発光しているかのように見える。
図7において、領域Xは、複数の発光素子11が実装される発光素子実装領域である。領域Yは、発光素子実装領域X以外の領域である。領域Yには、反射部材14(図4参照)が設けられる。反射部材14は、発光素子11からの光の主出射方向に対して、外側に広がっている。
発光素子11の長手方向D2の長さl2は、発光素子11の短手方向D1における隣り合う発光素子11同士の間隔w1より長いことが好ましい。
発光素子11の短手方向D1の長さl1は、発光素子11の長手方向D2における隣り合う発光素子11同士の間隔w2より長いことが好ましい。
また、発光素子11同士の距離が離れている場合には、発光素子11の密度が低くなり、一定の発光素子実装領域X内に実装される発光素子11の数が減少するため、照明装置1の全光束が低下する。
図9は、発光素子基板12と、反射部材14と、発光素子11を覆うカバー20(詳細は後述する)とを放熱体15に固定した光源ユニット30の構成を示す分解斜視図である。なお、図9では、無色透明のカバー20を用いた光源ユニット30の例を示している。カバー20は、反射部材14と重なった状態で放熱体15に取り付けられている。
なお、以下の説明では、図2(a)で示す照明装置1の正面図に沿って、複数の放熱フィン152の端面が露出する面を放熱体15の正面とし、電源部16及び光源ユニット支持部材17と対向する面を放熱体15の側面とする。
図9に示すように、反射部材14は、発光素子基板12に実装された光源13を取り囲み、発光素子基板12上の光源13が露出するように配置されている。反射部材14は、発光素子11から照射された光を光照射方向(特に床方向)に反射することで照明装置1の照射効率を向上させる。
図9に示すように、反射部材14は、複数の発光素子11(光源13)が実装された矩形状の領域(発光素子実装領域)の外周から発光素子11の光照射方向に向かって広がる斜面部141(141a、141b、141c及び141d)を有している。斜面部141aは、発光素子実装領域の一長辺に沿って設けられている。斜面部141bは、斜面部141aと隣接し、発光素子実装領域の一短辺に沿って設けられている。斜面部141cは、斜面部141aと対向するとともに斜面部141bと隣接し、発光素子実装領域の他の長辺に沿って設けられている。斜面部141dは、斜面部141bと対向するとともに斜面部141a及び141cと隣接し、発光素子実装領域の他の短辺に沿って設けられている。反射部材14は、発光素子基板12のネジ穴123a〜123fと重なる位置に切欠き部を有している。
カバー20は、発光素子11を覆い、発光素子11から照射された光を透過する透光性のカバーである。カバー20は、発光素子11を保護する機能を有している。
図4及び図9に示すように、カバー20は、反射部材14を外側から覆うようにして反射部材14と重なる形状に形成されている。カバー20は、反射部材14の側壁部142の外形に沿う形状に形成された側壁部202を有している。さらに、カバー20は、反射部材14の平面部143の外形に沿い、発光素子基板12上に実装された光源13と、反射部材14の斜面部141との間に空間が形成される形状に形成された光透過部203とを有している。光透過部203は、反射部材14の平面部143と当接する領域以外の領域で発光素子11からの光を透過する。
また、樹脂材料には、拡散剤が混合されていてもよい。拡散剤が分散されたカバー20は、発光素子11の強い光がカバー20を透過する際に光を拡散して室内全体を明るく保つことができる。このため、光が照射される場所から照明装置1を見ると、光源13から照射された強い光と反射部材14で反射された光が均一になり、照明装置1はあたかも光源13と反射部材14の全体で発光しているかのように見える。
図10は、光源ユニット支持部材17、端子台カバー18及び取付部材19の外観を示す斜視図である。図10に示すように、光源ユニット支持部材17は、光源ユニット30を支持する本体部171と、光源ユニット支持部材17と取付部材19(図1(a)及び図1(b)参照)を接続するための一対の取付部材固定部172とを有している。
取付部材19は、電源部16の向きに沿って光源ユニット支持部材17に固定され、被取付面に取り付けられる。これにより、放熱体15の上部が覆われないため、放熱が阻害されない。また、照明装置1の重心が安定する。取付部材19は、光源ユニット支持部材17と同様に金属板で形成されている。
図10に示すように、取付部材19は、天井等の被取付面と対向する横板部191と、横板部191の長手方向の両端が折り曲げられて横板部191の両端から下方に延在する一対の縦板部192とを有する。
横板部191は、被取付面から突出する吊りボルト(図示せず)を挿入するための孔部191aを有している。
縦板部192の先端部は、光源ユニット支持部材17の取付部材固定部172と重なって配置される。このとき、縦板部192及び取付部材固定部172は、ネジ穴192a及び192bと取付部材固定部172の2つのネジ穴172aのそれぞれが対向する位置に配置される。取付部材19は、ネジ穴192a及びネジ穴172a並びにネジ穴192b及びネジ穴172aのそれぞれに挿入されたネジS19及びネジS19に取り付けられるナットN19(図1(a)及び図1(b)参照)によって、光源ユニット支持部材17に固定される。取付部材19は、光源ユニット支持部材17に対して着脱自在となっている。
端子台カバー18は、光源ユニット支持部材17から露出する端子台162を覆うように光源ユニット支持部材17に取り付けられる。端子台カバー18は、端子台162に埃が付着することを防止する。
図10に示すように、端子台カバー18は、光源ユニット支持部材17に対して略垂直に配置される一対の側壁部181と、光源ユニット支持部材17との間に空間を保持した状態で一対の側壁部181の上端部同士をつなぐ上面部182と、開口183を有している。
端子台カバー18は、光源ユニット支持部材17と同様に金属板で形成されている。光源ユニット支持部材17並びに一対の側壁部181及び上面部182で形成された空間には、端子台162が配置される(図3参照)。また、開口183を介して、電源ケーブルが端子台162に接続される(図示せず)。
図11から図13を参照して、電源部16について説明する。
図11は、照明装置1から光源ユニット支持部材17、端子台カバー18及び取付部材19を取り外した状態を示す斜視図である。
図12(a)及び図12(b)は、照明装置1から電源部16の外装体である電源ボックス161(図11参照)の下面側の一部を取り外した状態を示す図である。図12(a)は、電源ボックス161の下面側の一部を取り外した照明装置1の底面図であり、図12(b)は、電源ボックス161の下面側の一部を取り外した照明装置1の下面からの斜視図である。
図13は、照明装置1から光源ユニット30及びカバーフレーム21を取り外した状態を示す断面図である。
回路基板163に備えられた電源回路は、例えば、電力供給ケーブル167から供給される交流電力を直流電力に変換し、その出力(即ち、直流電力)を電力供給ケーブル168を介して発光素子基板12の発光素子11に供給する(図5参照)。図12(b)に示すように、回路基板163は、電源部16の内部空間において、光源ユニット支持部材17側に配置されている。
カバーフレーム21は、光源ユニット30及び電源部16を下側から覆う外装フレームである。カバーフレーム21は、光源ユニット支持部材17と同様に金属板で形成されている。
図1(a)及び図1(b)から図3に戻って、カバーフレーム21は、発光素子11からの光を透過するカバー20を露出する開口211が設けられた枠体である。図3に示すように、カバーフレーム21は、側面にネジ穴212a、212b、212c及び212d(212a〜212dと記載する場合がある)を有している。カバーフレーム21は、ネジ穴212a〜212dのそれぞれに挿入された複数のネジS21(図1(a)及び図1(b)参照)によって、放熱体15の側面に取り付けられる。また、カバーフレーム21は、カバーフレーム21の下面を覆い、カバー20の表面よりも下面側に突出して設けられた柵状部又は網状部を有していてもよい(図示せず)。カバー20の表面よりも下面側に突出して設けられた柵状部又は網状部が設けられることにより、照明装置1が体育館で使用された場合に、ボール等がカバー20に直接ぶつかることを防止することができる。
光源ユニットの取付方法を、図13、図9を参照して説明する。
図13に示すように、光源ユニット30は、少なくとも電源部16が取り付けられた光源ユニット支持部材17に対してスライドさせて挿入される。なお、端子台カバー18及び取付部材19は、光源ユニット30挿入後に取り付けてもよい。
本発明の第1実施形態に係る照明装置1の光源ユニット支持部材17の代わりに、例えば図14に示す、光源ユニット30がスライド方向に縦2列で挿入可能な光源ユニット支持部材67を用いることができる。
図14に示す光源ユニット支持部材67において、照明装置1の光源ユニット支持部材17と共通する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
光源ユニット支持部材67は、光源ユニット支持部材67の正面から背面方向に2個の光源ユニット30を支持する本体部671と、光源ユニット支持部材67と取付部材69を接続するための一対の取付部材固定部172とを有している。
天板部671a、斜面部671b、側面部671c及び突出部671dは、縦方向の長さが2倍になった以外は光源ユニット支持部材17の天板部171a、斜面部171b、側面部171c及び突出部171dと同様の構成を有し、同様の機能を発揮する。
光源ユニット支持部材67に取り付けられる光源ユニット30は、光源ユニット支持部材17に取り付けられる光源ユニット30と同一である。このため、光源ユニット30は、光源ユニット30の挿入方向に縦2列で並んだ状態で光源ユニット支持部材67に支持される。
本発明の第1実施形態に係る照明装置は、光源ユニット支持部材及び取付部材の長さを変更し、挿入する光源ユニット30の個数を変更させることで、大型の照明装置とすることができる。
以上説明した本発明の第1実施形態に係る照明装置によれば、以下の効果を得ることができる。
(1)電源部が光源の上部に設けられていないため、発光素子から発生する熱が伝導する放熱体における放熱が阻害されず、放熱性が向上する。
(2)放熱体の上部に電源部が配置されていないため、放熱体から放熱された熱により電源部が熱せられることがないため、安全性が高い。
(4)放熱体が電源部の側面との間に空間を設けて配置されているため、電源部で発生した熱が放熱体に伝わりにくくなり、高い熱が生じる発光素子の熱のみを効率的に放熱させることができる。
(6)光源ユニット支持部材及び電源部の突出部と光源ユニットの案内溝とを係合することにより、光源ユニットをスライドさせて光源ユニット支持部材内部に容易に配置することができる。このため、光源ユニットの取り付け作業が容易である。
(8)端子台を覆う端子台カバーが設けられることにより、端子台に埃が付着することが防止される。
(10)回路基板に実装された電子部品のうち、特に発熱の大きいコンデンサには、放熱シート及び放熱板等の電源ボックス等と接続された放熱部材を接触させる。これにより、コンデンサの放熱性を向上させる。
(12)発光素子の配列を工夫することにより、発光素子の消費電力と照明装置の全光束とを両立し、かつムラのない、より均一な面発光を得ることができ、また、発光素子が消費電力の少ないミドルパワーLEDチップでありながら、ハイパワーLEDチップを用いた照明装置に近い発光状態とすることができる。よって、光源ユニットを有する照明装置が高天井に設置されても、少ない消費電力で明るさを保つことができる。
本発明の第2実施形態に係る照明装置について、以下の図15を参照して説明する。なお、図15において、第1実施形態に係る照明装置1と共通する部分には同一の符号を付し、説明を省略する。
図15は、第2実施形態に係る照明装置100の外観を示す斜視図である。本発明の第2実施形態に係る照明装置100は、第1実施形態に係る照明装置1の端子台162及び電力供給ケーブル167に代わって、外部に導出される電源ケーブル41が設けられる点に特徴を有している。
これ以外の構成については第1実施形態の照明装置1と同様であるため、電源ケーブル41及び電源ケーブル41に関連する構成を中心に説明する。
図15に示すように、電源ケーブル41は、2本の電線41a,41bと、電線41a,41bを被覆する被覆部41cとを有している。電線41a,41bは、天板部171aの孔部を介して回路基板163に接続される。また、電源ケーブル41は、取付部材19に設けられた孔部191bを通して引き回される。
以上説明した第2実施形態に係る照明装置によれば、第1実施形態に係る照明装置の(1)〜(7)、(9)及び(12)に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
(13)電源ケーブルの接続部分が照明装置100の外部に露出しないため安全性が高くなる。
本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらす全ての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、全ての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。
11 発光素子
12 発光素子基板
13 光源
14 反射部材
15 放熱体
16 電源部
17 光源ユニット支持部材
18 端子台カバー
19 取付部材
20 カバー
21 カバーフレーム
30 光源ユニット
165 放熱シート
166 放熱板
Claims (11)
- 矩形状の複数の発光素子と、
前記複数の発光素子がマトリクス状に実装された矩形状の発光素子基板と、
前記発光素子基板の前記発光素子が実装される面と反対側の面に設けられた放熱体と、
前記発光素子基板の前記複数の発光素子が実装される面において、前記複数の発光素子が実装された矩形状の発光素子実装領域を囲むように設けられ、前記複数の発光素子からの光の主出射方向に対して広がるような形状を有する反射部材と、
前記反射部材及び前記発光素子実装領域を覆うように設けられたカバーと、
を備え、
前記発光素子一個当たりの消費電力が0.1W以上0.7W以下であり、
前記発光素子実装領域の長手方向の長さは、前記発光素子基板の長手方向の長さの82%以下であり、前記発光素子実装領域の短手方向の長さは、前記発光素子基板の短手方向の長さの52%以下である
光源ユニット。 - 前記発光素子一個当たりの消費電力が0.15W以上0.5W以下である、請求項1に記載の光源ユニット。
- 前記複数の発光素子は、前記発光素子の長手方向が前記発光素子基板の短手方向に沿い、且つ前記発光素子の短手方向が前記発光素子基板の長手方向に沿うように、前記発光素子基板上に実装される請求項1または2に記載の光源ユニット。
- 前記複数の発光素子は、前記発光素子の短手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔が、前記発光素子の長手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔より長くなるように配置される請求項1から3のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記複数の発光素子は、前記発光素子の長手方向における前記複数の発光素子同士のピッチが、前記発光素子の短手方向における前記複数の発光素子同士のピッチより長くなるように配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記発光素子の長手方向の長さは、前記発光素子の短手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔より長い請求項1から5のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記発光素子の短手方向の長さは、前記発光素子の長手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔より長い請求項1から6のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記複数の発光素子は、前記発光素子の短手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔がそれぞれ等しく、かつ前記発光素子の長手方向における隣り合う前記発光素子同士の間隔がそれぞれ等しくなるように配置されている請求項1から7のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記カバーは、透明である、請求項1から8のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 前記カバーは、光拡散性を有する、請求項1から8のいずれか1項に記載の光源ユニット。
- 請求項1から10のいずれかに記載された複数の光源ユニットと、
前記複数の光源ユニットの間に設けられて、前記複数の発光素子に電力を供給する電源部と、を有する照明装置。
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